DE3039135A1 - Apparat zur lokalisierung von einem bereich im menschenkoerper und insbesondere von venenthromben durch aufnahme eines radioaktiven stoffes, vorzugsweise 125 (pfeil abwaerts)j(pfeil abwaerts) - Google Patents
Apparat zur lokalisierung von einem bereich im menschenkoerper und insbesondere von venenthromben durch aufnahme eines radioaktiven stoffes, vorzugsweise 125 (pfeil abwaerts)j(pfeil abwaerts)Info
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Description
Die Erfindung betrifft einen Apparat zur Lokalisierung eines Bereiches im Menschenkörper durch Aufnahme einer
125 mit einem radioaktiven Stoff, insbesondere J, gekennzeichneten Verbindung mit Hilfe eines Detektors für
Zerfallsstrahlung aus dem Aufnahmebereich.
Die Gefahr der Bildung von Blutpfropfen (Thromben) nach gewissen chirurgischen Eingriffen macht in vielen Fällen
eine genaue Ueberwachung des Patienten notwendig, so dass eine Diagnose früh gestellt werden kann. Von besonderem
Interesse sind Thrombosen in den tief liegenden Venen der Beine, da diese (zum Unterschied von Thrombosen in den
oberflächlichen Venen) gefährlich sind, indan sie bei Zuwachs
den Blutkreislauf im Bein vernichten, gegebenenfalls sich loslösen und durch den Blutkreislauf in die Lungen
gelangen können, wo sie lebensgefährdende Zustände verursachen können. Es ist demnach wichtig, so bald wie möglich
therapeutische Massnahmen zu ergreifen. Da die Therapie zu Nebenwirkungen führen kann, sollte sie -jedoch nur in
Bedarfsfällen angewendet werden, und nicht wenn lediglich eine oberflächliche Venenthrombose vorliegt.
Bei Festlegung von Vorkomnis und Lage von Thrombosen hat man Kontraströntgen benutzt. Diese Methode ist jedoch mit
Nachteilen behaftet, weil sie verhältnismässig viel Arbeit erfordert und teuer ist und auch weil sie schmerzhaft und
ausserdem dem Patienten gefährlich sein kann. Es ist somit nicht ganz ausgeschlossen, dass eine Untersuchung wie
Phlebographie selbst Thrombosenbildung verursachen kann.
Eine alternative Methode zur Feststellung von Thrombosen
125
ist der sog. -Fibrinogen-Aufnahmetest, der zum Diagnostizieren von Venenthrombosen in den Beinen fleissig benutzt wird. Die Methode baut auf die Verabreichung von
ist der sog. -Fibrinogen-Aufnahmetest, der zum Diagnostizieren von Venenthrombosen in den Beinen fleissig benutzt wird. Die Methode baut auf die Verabreichung von
125
j-gekennzeichnetem Fibrinogen (Faserstoff des Blutes), das bei Koagulation als Fibrinfaser in der Thrombose eingelagert wird. Die dadurch erhöhte Aktivität lässt sich
j-gekennzeichnetem Fibrinogen (Faserstoff des Blutes), das bei Koagulation als Fibrinfaser in der Thrombose eingelagert wird. Die dadurch erhöhte Aktivität lässt sich
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von aussen mittels eines Detektors feststellen, der für die
125
Zerfallsstrahlung des J-gekennzeichneten Fibrins empfindlich ist, wie. z.B. ein Szintillationsdetektor. Diese
Methode ist mit dem Nachteil behaftet, dass sie nicht zwischen Thrombosen in oberflächlichen Venen und Thrombosen
in tief liegenden Venen unterscheiden kann, d.h. sie gestattet nur die Feststellung der Lage der Thrombose längs
der Körperoberfläche und nicht ihre Tieflage.
125 Im Vergleich zur Phlebographie ergibt der -J-Fibrinogen-
Aufnahmetest etwa 20% falscher positiver Befunde bei Untersuchung
von Thrombosen in den Beinen. Dieser Unterschied dürfte grösstenteils auf das Vorkommen von Thrombosen .
in oberflächlichen Venen zurückzuführen sein. 15
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Untersuchungsapparat
zu schaffen, der die Vorteile der oben beschriebenen Methoden, d.h. die . Lagebestimmungsgenauigkeit
des Kontraströntgens mit der Unblutigkeit, Ungefähr-
125
lichkeit und Einfachkeit des J-Fibrinogentestes in sich vereinigt und dabei nicht die Nachteile der beiden Methoden aufweist.
lichkeit und Einfachkeit des J-Fibrinogentestes in sich vereinigt und dabei nicht die Nachteile der beiden Methoden aufweist.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Weitere Erfindungsmerkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen
.
Die Erfindung nützt eine einzigartige Eigenschaft im Zer-
125
fallsschema des CE aus. Dieses Isotop zerfällt durch
fallsschema des CE aus. Dieses Isotop zerfällt durch
125
Elektroneneinfangung in Te in erregtem Zustand. Bei
diesem Uebergang werden durchschnittlich 0,74 K-Röntgenstrahlen je Zerfall ausgesandt. Ab.e-rregung vom erregten
Zustand erfolgt hauptsächlich durch innere Konversion, die durchschnittlich 0,67 K-Röntgenstrahlen je Zerfall
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ergibt. Ein kleinerer Teil (7%) der Aberregung erfolgt durch γ-Emission. Die Energie der Röntgenstrahlen variiert von
27 keV" bis 31 keV mit einem gewichteten Durchschnittswert
von 28 keV.
In etwa der Hälfte der Zerfalle wird ein Photon sowohl bei der Elektroneneinfangung als auch bei der Äberregung ausgesandt.
Die Durchschnittszahl solcher Erreignisse je Zerfall ist vom Produkt 0,74 · (0,67 + 0,07) etwa gleich 0,54 gegeben.
Dabei werden zwei Röntgenstrahlphotonen oder ein Röntgenstrahlphoton und ein γ-Photon annähernd gleichzeitig
ohne irgendeine Richtungskorrelation ausgesandt.
Die Wahrscheinlichkeit einer Erfassung von den beiden koinzidenten Photonen ist u.a. von der Grosse des verwendeten
Detektors, dem Abstand zwischen dem Detektor und dem Bereich mit dem radioaktiven Isotop und der Schwächung im
dazwischenliegenden Material abhängig. Eine in der Form gleichartige Abhängigkeit gilt für die Wahrscheinlichkeit
20. einer totalen Erfassung von sowohl koinzidenten als auch
nicht-koinzidenten Photonen. Es kann dargelegt werden,
dass der Quotient zwischen der erfassten Anzahl, Nc, koinzidenter Photonen und der Anzahl, N,, insgesamt erfasster
Photonen, besonders mit Rücksicht darauf dass die
125
ausgesandte Strahlung im Falle des iJ relativ monochromatisch
ist, vom Typ:
Vt-v· h ■ e'vä ·ε
ist, worin K eine Konstante,
CL
Ω der Raumwinkel, unter welchem der Detektor
von einer Punktquelle der Strahlung aus gesehen wird,
μ der effektive Schwächungskoeffizient des dazwischenliegenden Materials ist, welcher ■
material- und energieabhängig ist,
d der Abstand zwischen der Strahlungsquelle und dem Detektor, und
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ε der Wirkungsgrad des Detektors ist.
Im obigen Ausdruck gilt N. = N + 2 N , worin N die
i— η c η
Anzahl erfasster, nicht koinzidenter Photonen ist. 5
Für praktische Messungen ist eine experimentelle Festlegung
des Zusammenhanges zwischen Abstand d und Quotienten N /N. erforderlich. Es zeigt sich dann, dass der
Abstand d mit einem Ausdruck der Form: d - k.. · In
(k2 + N /N) beschrieben werden kann, wo k, und k2 Konstanten
sind.
Der erfindungsmässige Apparat ermöglicht auch die Festlegung der Tieflage einer Thrombose, wodurch die obige
Aufgabe gelöst wird.
125
Die im Zerfallsschema für das Isotop J ausgenützte
Eigenschaft ist somit das Vorkomnis von im wesentlichen koinzident- ausgesandten Photonen in einem gewissen Anteil
der Zerfalle. Diese koinzidenten Photonen sind gesondert erfassbar, d.h. haben eine Gesamtenergie, die in einem
Energieintervall liegt, wo keine einzelnen Photonen aus-
125 gesandt werden. Andere radioaktive Isotope als J können selbstverständlich diese Eigenschaft besitzen,
125
j ist jedoch das gegenwärtig bevorzugte Isotop.
j ist jedoch das gegenwärtig bevorzugte Isotop.
Die Erfindung ist in der zeichnung dargestellt und wird
im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
125 Fig. 1 die Energieverteilung für die von einer j-Quelle
ausgesandten Photonen,
Fig. 2 experimentell erhaltene Zusammenhänge zwischen
. der Tiefe einer Strahlungsquelle in Wasser und dem Quotienten
N /N.,
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Fig. 3 ein Blockschema einer Ausführungsform des erfindungsmässigen
Apparats, und
Fig. 4 einige der Pufferkreise, die in der Ausführungsform
des Apparats gemäss Fig. 3 enthalten sind.
Das Diagramm in Fig. 1 zeigt die Energieverteilung für von
125
der J-Strahlungsquelle ausgesandten Photonen, die mittels
eines thalliumaktivierten Natriumjodiddetektors erfasst worden sind. Ein solcher Szintillationsdetektor kann beispielsweise
einen Szintillationskristall mit einem Durchmesser von 124 mm und einer Dicke von 1,5 mm haben und
mit einem Messingkollimator versehen sein, dessen Länge 50 irm, Blendendurchmesser40 mm und Dicke 5 mm sein kann.
Die Verteilungskurve hat einen Scheitelpunkt um etwa 28 keV, welcher auf je für sich erfasste Photonen bezogen werden
kann, und einen Scheitelpunkt um etwa 56 keV, welcher auf paarweise koinzident erfasste Photonen bezogen werden kann,
die vom Detektor als ein einziges Photon mit einer Energie im Bereich von etwa 56 keV registriert werden.
Wie früher erwähnt, ist eine experimentelle Festlegung des Zusammenhanges zwischen einerseits dem Verhältnis
zwischen der Anzahl (N ) erfasster Photonen mit Energie um 56 keV und der gesamten Anzahl (N. ) erfasster Photonen
und andererseits dem Abstand zwischen dem Strahlungsdetektor und der Strahlungsquelle vorzuziehen. Beispiele
dieses Zusammenhanges sind in Fig. 2 gezeigt, die veranschaulicht wie der Quotient N /N mit dem Abstand zwischen
einem Strahlungsdetektor und einer punktförmigen (Kurve a) oder linienförmigen (Kurven b und c) Strahlungsquelle
variiert, die in Wasser untergetaucht ist, dessen Schwächungskoeffizient im wesentlichen mit dem der Weichteile
des Menschenkörpers übereinstimmt.
Die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform des erfindungsmässigen Apparats umfasst zwei Strahlungsdetektoren 1 und 2,
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die Szintillationsdetektoren der oben erwähnten Art mit Photomultiplikatoren kombiniert sein können, welch letztere
in bekannter Weise für jedes erfasste Photon oder erfasstes Paar koinzidenter Photonen einen Ausgangsimpuls von einer
Amplitude ergeben, die im wesentlichen proportional zur Energie des Photons bzw. des Paares koinzidenter Photonen
ist. Die Ausgangsimpulse jedes Detektors 1,-2 werden von Verstärkern 3, 4 verstärkt und sodann Diskriminatoren 5,
zugeführt, die aus je zwei Einkanalanalysatoren 5a und 5b bzw. 6a und 6b bestehen können. Wenn der Apparat zum Regi-
125 strieren von Aufnahmen einer mit U. gekennzeichneten Verbindung benutzt werden soll, sind die Analysatoren 5a
und 6a eingestellt, um auf Photonen mit Energie in einem Intervall (sog. Fenster) um den Wert 28 keV anzusprechen,
während der entsprechende Wert für die Analysatoren. 5b und 6b etwa 56 keV ist. Von den Analysatoren 5a, 6a, 5b und 6b
abgegebene Impulse, deren Anzahl mit der Anzahl Registrierungen im bezüglichen Fenster übereinstimmt, werden entsprechenden
Pufferkreisen in einer Puffer- und Schnitt-Stelleneinheit
7 zugeführt, zu und von welcher Informationsübertragung von bzw. zu einem Mikrocomputer 8 stattfinden
kann.
Die oben beschriebene Puffer- und Schnittstelleneinheit 7 kann für jeden Einkanalanalysatorausgang einen Pufferkreis
haben wie der in Fig. 4 dargestellte. Dieser Kreis umfasst genauer genommen zwei Binärzähler 10, 11 (z.B. vom Typ
74LS193), die die an dem bezüglichen Einkanalanalysatorausgang
auftretenden Impulse zählen, wobei ein Steuersignal vom Computer 8 festlegt, ob die Zählung aufwärts oder abwärts
vorgenommen werden soll. Die Zähler 10, 11 sind einerseits an zwei Ausgänge 12, 13 vom Computer 8 und
andererseits an zwei Eingänge 14, 15 zum Computer über je eine Verriegelungsschaltung 16, 17 (z.B. vom Typ 74LS175)
geschaltet. Die Ausgabe des Inhalts der Zähler 10, 11 an die Verriegelungsschaltungen 16, 17 und von diesen an die
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Eingänge 14, 15 des Computers 8 wird mittels eines Leseimpulses vom Computer 8 zustandegebracht, welcher Impuls
einem Multivibratorkreis 18 (z.B. vom Typ 74L221) mit zwei monostabilen Multivibratoren zugeführt wird, wodurch
zunächst der Inhalt der Zähler 10, 11 auf die Verriegelungsschaltungen 16, 17 übergeführt und sodann die Zähler 10,
nullgestellt werden.
Die Verwendung des oben beschriebenen Apparats bei Lokalisierung von Venenthrombosen in einem Bein sei im folgenden
125 beschrieben. Als Vorbereitung wird ^-gekennzeichnetes
Fibrinogen in den Patienten injiziert. Die Detektoren 1 und 2 werden danach beispielsweise über dem Herzen angebracht,
wonach die Einkanalanalysatoren in bezug auf den Mittelpunkt der bezüglichen Fenster in der Art eingestellt
werden, dass maximale Empfindlichkeit in jedem Kanal erzielt wird. Zur Normierung der später gemessenen Werte
wird danach eine Messung über dem Herzen ausgeführt, was eine Referenz für die Aktivität ergibt. Danach soll die
' Thrombose längs des Beines lokalisiert werden, was von Hand, mechanisch oder elektrisch unter Steuerung vom
Computer 8 her erfolgen kann. Bei Aufsuchen der Lage der Thrombose von Hand wird beispielsweise der Detektor 1
längs des Beines geführt und die Aktivität entlang dem Bein registriert. Der Höchstwert einer in dieser Weise erhaltenen
Aktivitätskurve gibt die Lage einer Venenthrombose an. Mechanisch kann ein Aufsuchen der Thrombosenlage durch
Montage eines Detektors z.B» an einer Leitspindel genommen werden, welche vom Computer gesteuert dazu
gebracht wird, den Detektor über die Länge des Beines hinwegzuführen, wobei die Aktivität in derselben Weise
wie bei dem Aufsuchen von Hand registriert wird. Die Lage der Thrombose längs des Beines kann auch rein
elektrisch festgestellt werden, indem mehrere Detektoren längs des Beines angebracht werden, wobei die von den verschiedenen
Detektoren registrierten Aktivitäten vom Computer
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benutzt wird, um festzustellen, an welcher Stelle des
Beines die Thrombose vorliegt.
Nach Lokalisierung der Thrombose wird der· Detektor 1 in
zweckmässiger Lage über der Thrombose angebracht, während der Detektor 2 an der entsprechenden Stelle am anderen
Bein zwecks Erfassens der Umgebungsstrahlung angebracht
wird, was bei der ersten Suche zur Lokalisierung der Thrombose längs des Beines nicht notwendig ist. Danach
wird die Registrierung eingeleitet, die nach einer vorbestimmten Zeit oder nachdem eine vorbestimmte Anzahl .
koinzidenter Photonen gezählt oder die Tieflage der Thrombose mit einer vorbestimmten Genauigkeit festge-■legt
worden ist, unterbrochen wird. Auch Kombinationen dieser Bedingungen lassen sich zum Unterbrechen der Registrierung
benutzen.
Bei Registrierung während einer vorbestimmten Zeit werden
die in den Zählern 10, 11 und den entsprechenden Zählern
registrierten Impulszahlen, periodisch, z.B. mit Intervallen
von 100 ms, zum Computer 8 über die Verriegelungsschaltungen 16, 17 und die Eingänge 14, 15 übergeführt. Bei Eintragung
einer vorbestimmten Anzahl Photonen kann eine zweckmässige
Zahl in den Zählern 10, 11 über die Ausgänge 12, 13 des Computers 8 eingestellt werden, wonach die Zähler 10,
mittels eines Steuersignals vom Computer 8 so betätigt werden,· dass sie bei Empfang von Impulsen vom bezüglichen
Detektor abwärts zählen.
Die oben beschriebenen und in Fig. 4 dargestellten Pufferkreise sind dann notwendig, wenn z.B. ein Computer des
Typs ABC80 verwendet wird und das Programm in BASIC geschrieben ist. Falls das Programm stattdessen in Assemblierer
geschrieben wird, kann der Computer derart schnell betrieben werden, dass sich Pufferkreise erübrigen.
In einer Abänderung des in Fig. 3 dargestellten Apparats
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können somit die Pufferkreise in der Einheit 7 wegfallen.
In einer anderen Abänderung können Analog-Digital-Umsetzer anstelle der Einkanalanalysatoren eingeschaltet oder zu
ihnen parallelgeschaltet sein. Eine Analog-Digital-Umsetzung der Amplitude der Impulse von z.B. dem Verstärker
3 ermöglicht die Zustandebringung einer Spektralverteilung der registrierten Photonen. Bei Anwendung von Analog-Digital-Umsetzern
statt der Einkanalanalysatoren ersetzt jeder Analog-Digital-Umsetzer zwei Einkanalanalysatoren.
zur Datenerfassung in dieser Weise muss der Mikrocomputer
in Assemblierer programmiert sein, so dass eine hinreichende Schnelligkeit erreicht wird. Es ist ausserdem notwendig,
dass der Analog-Digital-Umsetzer eine hinreichende Auflösung hat, d.h. eine Auflösung in 10-12 Bits, und
gleichzeitig eine kürzere Umsetzzeit (100 us) besitzt als die entsprechende schnellste Koinzidenzzeit (etwa 1 ms).
Das Sichtgerät 19 des Computers kann zur Wiedergabe der Verteilungskurve angewendet werden, deren Aussehen sukzessiv
aktualisiert werden kann.
Wie früher erwähnt, kann der beschriebene Apparat in einer Ausführungsform mehrere Detektoren besitzen, die längs des
bezüglichen Beines angebracht werden. Der Mikrocomputer beginnt in diesem Falle seine Untersuchung zunächst mit
einem Einlesen über die Puffer- und Schnittstelleneinheit von denjenigen Zählimpulsen, die von dem bezüglichen
Detektor kommen. Danach stellt der Mikrocomputer fest, unter welchem Detektor sich eine eventuelle Thrombose
befindet und führt sodann eine genauere Erfassung von Daten aus und berechnet daraufhin die Tiefe der Thrombose,
Befindet sich die Thrombose zwischen zwei Detektoren, wird eine Messung mit beiden Detektoren vorgenommen und
danach wird die tatsächliche Lage und der tatsächliche Abstand der Thrombose von der Haut berechnet.
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Claims (4)
- Patentansprüche :'1/ Apparat zur Lokalisierung von einem Bereich im
Menschenkörper durch Aufnahme einer mit einem radioaktiven Stoff gekennzeichneten Verbindung mit Hilfe einer Detektorvorrichtung für Zerfallsstrahlung aus dem Bereich,
gekennzeichnet durch eine an .die Detektorvorrichtung (1, 2) angeschlossene Diskriminatorvorrichtung (5, 6) zur Unterscheidung von Zerfallen, die ein Aussenden von nicht-koinzidenten Photonen mit Energie in einem
ersten Intervall ergeben, und Zerfallen, die ein Aussenden von in der Hauptsache koinzidenten Photonen mit Gesamtenergie in einem anderen, von dem ersten Intervall im
wesentlichen getrennten Intervall ergeben, sowie eine an130018/0818die Diskriminatorvorrichtung angeschlossene Vorrichtung (7, 8) zum Zählen der Anzahl Zerfalle jeder Art und zur Berechnung des Abstandes vom Detektor zum Aufnahmebereich aus dem Verhältnis zwischen den beiden Anzahlen.125 - 2. Apparat nach Anspruch 1, bei dem CT als radioaktiverStoff verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Diskriminatorvorrichtung (5, 6) das erste Intervall um etwa 28 keV und das andere Intervall um etwa 56 keV zentriert hat.
- 3. Apparat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektorvorrichtung (1, 2) zwei Detektoren umfasst, von denen der eine zum Messen der zerfallsstrahlung.aus dem Aufnahmebereich und der andere zum Registrieren der Zerfallsstrahlung aus einem Referenzbereich zur Festlegung der Umgebungsstrahlung dient.
- 4. Apparat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch "g e k e η η zeichnet, dass die Detektorvorrichtung mehrere Detektoren umfasst und dass die Vorrichtung zum Zählen der Anzahl Zerfalle zum Abtasten der Detektoren dient, um vor der Erfassung von koinzidenten und nicht-koinzidenten Photonen denjenigen Detektor festzustellen, unter welchem die Aktivität am höchsten ist.130018/0818
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1983
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Patent Citations (2)
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
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