DE3524009A1

DE3524009A1 - Strahlungsanzeigevorrichtung, insbesondere szintillationsgammakamera

Info

Publication number: DE3524009A1
Application number: DE19853524009
Authority: DE
Inventors: Winfried Southington Conn. Platz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1984-07-13
Filing date: 1985-07-04
Publication date: 1986-01-16
Also published as: JPS6130881U; US4652759A

Description

Siemens Aktiengesellschaft Unser Zeichen

Berlin und München VPA 84 P 7429 DE

Strahlungsanzeigevorrichtung, insbesondere
Szintillationsgammakamera

Die Erfindung bezieht sich auf eine Strahlungsanzeigevorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die Broschüre "ROTA CAMERA, A versatile gamma camera
system for SPECT and conventional imaging" von Siemens Gammasonics, Inc., 2000 Nuclear Drive, Des Piaines,
Illinois 60018, USA, Publikation No. MG/5700-006-121B INT 4M 11/82, beschreibt und illustriert ein Gammakamerasystem mit Gewichtsausgleich. Das System umfaßt einen Fuß oder eine Basis und eine damit verbundene Gantry
(Gerüst, Rahmengestell). Es enthält weiter einen ersten und zweiten Gammakamerakopf, die beide schwenkbar mit

der Gantry verbunden sind. Während einer Rotation der Gantry beschreiben beide Kameraköpfe als Umlaufbahn einen Kreis um einen zu untersuchenden Patienten. Der Neigungs- oder Stellwinkel der Kameraköpfe ist ein Maß für den Radius der Umlaufbahn. Jeder Gammakamerakopf trägt zum Gewichtsausgleich ein eigenes Gegengewicht, zum
Beispiel aus Blei.

Das U.S. Patent 4,057,727 (Muehllehner et al.) beschreibt ein Positronen-Bildaufzeichnungssystem mit einer Gantry und zwei Kameraköpfen, die an gegenüberliegenden Seiten des Umfangs der Gantry angeordnet sind. Während der Rotation der Gantry balanciert das Gewicht des einen Kamerakopfes jeweils das Gewicht des anderen Kamerakopfes aus. Die Kameraköpfe sind jedoch bezüglich der Gantry

nicht schwenkbar.

Nm 2 Sir / 01.07.1985

--2-- VPA 84 P 7429 DE

Das U.S. Patent 3,797,819 (Platz et al.) zeigt einen Patientenlagerungstisch, der eine Liegeplatte und einen Hebemechanismus zum Positionieren der Liegeplatte in unterschiedlichen Höhen umfaßt. Der Patientenlagerungstisch wird im Zusammenhang mit einer Isotopenkamera, die nur einen einzigen Kamerakopf aufweist, verwendet.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Strahlungsanzeigevorrichtung mit zwei Detektorköpfen, insbesondere eine Gammakamera, dahingehend auszubilden, daß das Gewicht des einen Detektorkopfes in jeder Lage das Gewicht des anderen Detektorkopfes ausgleicht, wobei beide Detektorköpfe schwenkbar sein sollen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Unteransprüchen.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Gammakamera gemäß der Erfindung in einer Gesamtansicht,

Fig. 2 die Gammakamera gemäß Fig. 1 in Seitenansicht, wobei diese einen Mechanismus zur Drehmomentumsetzung für den ersten und zweiten Gammakamerakopf umfaßt, Fig. 3 den Mechanismus zur Drehmomentumsetzung nach Fig. in perspektivischer Ansicht und

Fig. 4 ein Drehgelenk des Mechanismus zur Drehmomentumsetzung in einer detaillierteren Darstellung.

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Die gewichtsausgleichende Rotations-Gammakamera nach Fig. 1 besitzt einen Ständer 8, der aus einer Basis 10 und einer senkrecht auf der Basis 10 montierten Gantry 12 besteht. Die zentrale Öffnung 14 der Gantry 12 enthält eine Ringstruktur 16, die um eine horizontale Achse 18 rotierbar gelagert ist. Eine Liegeplatte 20 für einen Patienten 22 erstreckt sich entlang der horizontalen Achse l8 durch die zentrale Öffnung 24 der Ringstruktur 16. Ein erster Strahlungsdetektor oder Gammakamerakopf 26 und ein zweiter Strahlungsdetektor oder Gammakamerakopf 28 sind an der Ringstruktur 16 mittels eines ersten Kragarms 30, eines zweiten Kragarms 32, eines dritten Kragarms 34 und eines vierten Kragarms 36 befestigt. Die Kragarme 30 bis 36 könnten auch als Strahlungsdetektor-Haltearme bezeichnet werden.

Die Kameraköpfe 26 und 28 sind vorzugsweise sogenannte (an sich bekannte) ZLC-Kameraköpfe ("Z Linear Correction").

Bei SPECT-Anwendungen ("Single Photon Emission Computed Tomography") verdoppeln die beiden Kameraköpfe 26 und die Empfindlichkeit der Kamera und verbessern somit bei einer vorgegebenen Zählrate die Bildstatistik. Sie können alternativ auch für konventionelle Untersuchungen eingesetzt werden. Bei SPECT-Untersuchungen rotieren beide Kameraköpfe 26, 28 gemeinsam und mit hoher Präzision um die Zentralachse des Patienten 22. Die Position der Kameraköpfe 26, 28 wird dabei jeweils ständig sehr genau erfaßt, und ein entsprechendes Signal wird zur Bildrekonstruktion in die Verarbeitungsschaltung der Kamera übertragen.

Der erste Gammakamerakopf 26 besitzt einen ersten Kollimator 38, und der zweite Gammakamerakopf 28 besitzt entsprechend einen zweiten Kollimator 40. 35

VPA 84 P 7429 DE Wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist, beinhaltet die gewichtsausgeglichene Rotations-Gammakamera nach der Fig. 1 einen Drehmomentumsetzungs-Mechanismus 50, der mit dem ersten, zweiten, dritten und vierten Kragarm 30, 32, 34 bzw. 36 verbunden ist. Der Drehmomentumsetzungs-Mechanismus 50 setzt das Drehmoment, das von dem einen Gammakamerakopf 26 oder 28 erzeugt wird, so um, daß es dem Drehmoment, das vom anderen Gammakamerakopf 28 bzw. erzeugt wird, entgegengesetzt ist.

Nach den Fig. 2 und 3 umfaßt der Drehmomentumsetzungs-Mechanismus 50 einen Stangenmechanismus. Der Stangenmechanismus besteht aus einem ersten Teil, der eine erste Stange 52 und eine zweite Stange 54 beinhaltet, und aus einem zweiten Teil, der eine dritte Stange 56 und eine vierte Stange 58 beinhaltet. Weiterhin besteht der Stangenmechanismus auch noch aus einem dritten Teil, der eine fünfte Stange 60 und eine sechste Stange 62 beinhaltet.

Der erste, zweite, dritte und vierte Kragarm 30, 32, 34, 36 sind schwenkbar im Innern der Ringstruktur l6 der Gantry 12 mittels eines ersten, zweiten, dritten und vierten Drehgelenks 64, 66, 68 und 70 montiert.

Die erste Stange 52 ist mit dem ersten Kragarm 30 über das erste Drehgelenk 64 unter einem ersten Winkel cC verbunden. Entsprechend ist die zweite Stange 54 mit dem zweiten Kragarm 32 über das zweite Drehgelenk 66 ebenfalls unter dem ersten Winkel oC verbunden.

Die dritte Stange 56 ist mit dem dritten Kragarm 34 über das dritte Drehgelenk 68 unter einem zweiten Winkel ρ verbunden. Entsprechend ist die vierte Stange 58 mit dem vierten Kragarm 36 über das vierte Drehgelenk 70 ebenfalls unter dem zweiten Winkel ρ befestigt.

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Der Stangenraechanismus umfaßt auch noch ein fünftes, sechstes, siebtes und achtes Drehgelenk 72, 74, 76 und 78. Die fünfte Stange 60 ist mit ihrem einen Ende über das fünfte Drehgelenk 72 mit der ersten Stange 52 und mit ihrem anderen Ende über das sechste Drehgelenk 74 mit der dritten Stange 56 verbunden, wie es in der Fig. dargestellt ist. Entsprechend ist die sechste Stange mit ihrem einen Ende über das siebte Drehgelenk 76 mit der zweiten Stange 54 und mit ihrem anderen Ende über das achte Drehgelenk 78 mit der vierten Stange 58 verbunden, wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist.

In den Fig. 2 und 3 sind die ersten Winkel oc gleich den zweiten Winkeln ρ .

Die zweiten Winkel ρ lassen sich mit Hilfe eines ersten und zweiten Motorantriebes 80, 82 verändern, wobei auch automatisch gleich die ersten Winkel cC verändert werden. Dies ermöglicht die gleichzeitige Positionierung der beiden Gammakameraköpfe 26, 28 in unterschiedlichem Abstand von der horizontalen Rotationsachse 18 der Gantry 12. Wie in der Fig. 4 speziell für das Drehgelenk 68 dargestellt ist, umfaßt jedes Drehgelenk 68 und 70 zur Winkeländerung ein erstes und zweites Drehgelenkteil 86a und 86b. Beide Drehgelenkteile 86a, 86b sind normalerweise miteinander verriegelt. Sie können jedoch zum Zwecke der Winkelveränderung mittels der Motorantriebe 80, 82 schrittweise gegeneinander gedreht werden.

Die Ringstruktur 16 der Gantry 12 läßt sich mittels eines Rotationsmotor-Antriebes, der in der Fig. 2 mit 88 bezeichnet ist, in Rotation versetzen. Eine Ovaldrehung der beiden Gammakameraköpfe 26, 28 kann durch einen motorischen Antrieb (nicht dargestellt) an der durch die ersten und zweiten Drehgelenke 64, 66 gehenden Schwenkach-

-X- VPA 84 P 7429 DE

se 90 erreicht werden. Die andere Schwenkachse 92, die durch die Drehgelenke 68, 70 verläuft, folgt dann entsprechend.

Der Drehmomentumsetzungsmechanismus 50 setzt das Drehmoment A, das von dem einen Gammakamerakopf erzeugt wird, in einer Weise um, daß es dem Drehmoment B, das von dem anderen Gammakamerakopf erzeugt wird, entgegengerichtet ist.

Wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist, zieht ihr Gewicht die Gammakameraköpfe 26, 28 in die Richtungen der Pfeile 94 bzw. 96. Das Ergebnis sind die Drehmomente A und B, die duch Drehpfeile 98, 100 kenntlich gemacht sind. Der Drehmomentumsetzungs-Mechanismus 50 setzt dabei das Drehmoment A, das vom ersten Gammakamerakopf 26 im Gegenuhrzeigerdrehsinn erzeugt wird, in ein im Uhrzeigersinn gerichtetes Drehmoment für den zweiten Gammakamerakopf 28 um. Dieses kompensiert das vom zweiten Gammakamerakopf 28 erzeugte Drehmoment A, das ebenfalls im Gegenuhrzeigersinn erzeugt wird.

Diese Situation, die in den Fig. 2 und 3 durch entgegengesetzt gerichtete Pfeile 102 und 104 verdeutlicht ist, hat zum Ergebnis, daß in jeder Schwenkposition beide Gammakameraköpfe 26, 28 sich über den Drehmomentumsetzungs-Mechanismus 50 die Waage halten. Zusätzliche Gegengewichte sind nicht notwendig.

Die Kamera bleibt auch dann gewichtsausgeglichen, wenn Kollimatoren 38, 40 von unterschiedlichem Typ mit unterschiedlichen Gewichten eingesetzt werden.

Das beschriebene Ausführungsbeispiel hat lediglich exemplarischen Charakter. Es kann im Rahmen der Erfindung mo-

VPA 84 P 7429 DE difiziert werden. So können statt der Stangen und Drehgelenke im eigentlichen Sinne hierzu äquivalente Bauelemente eingesetzt werden. Durch den Gewichtsausgleich ergibt sich eine einfache Handhabung der Szintillationskamera. Die beiden Gammakameraköpfe 26, 28 können dabei um horizontale Achsen (vgl. Fig. 3) geneigt werden, um eine optimale Einstellung auf den Patienten vorzunehmen.

15 Patentansprüche
4 Figuren

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Leerseite -

Claims

VPA 84 P 7429 DE

Patentansprüche

Strahlungsanzeigevorrichtung, insbesondere Szintillationsgammakamera, mit einem an einem Ständer montierten ersten und zweiten Strahlungsdetektor, von denen das Gewicht des einen Strahlungsdetektors jeweils das Gewicht des anderen Strahlungsdetektors ausgleicht, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten Strahlungsdetektor (26) und dem zweiten Strahlungsdetektor (28) ein Drehmomentumsetzungs-Mechanismus (50) derart angreift, daß das von dem einen Strahlungsdetektor (26) erzeugte Dremoment (A) in ein Drehmoment, das zum Drehmoment (B) des anderen Strahlungsdetektors (28) gegensinnig ist, umgesetzt wird.
2. Strahlungsanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehmomentumsetzungs-Mechanismus (50) zwischen einem ersten Strahlungsdetektor-Haltearm (30, 32) und einem zweiten Strahlungsdetektor-Haltearm (34, 36) angeordnet ist, wobei der erste Strahlungsdetektor-Haltearm (30, 32) den ersten Strahlungsdetektor (26) und der zweite Strahlungsdetektor-Haltearm (34, 36) den zweiten Strahlungsdetektor (28) jeweils mit dem Ständer (8) schwenkbar verbindet.
3. Strahlungsanzeigevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehmomentumsetzungs-Mechanismus (50) einen Stangenmechanismus (52 bis 62) umfaßt, der zwischen dem ersten Strahlungsdetektor-Haltearm (30, 32) und dem zweiten Strahlungsdetektor-Haltearm (34, 36) in dem Sinne angreift, daß er ein entgegen dem Uhrzeigersinn gerichtetes Drehmoment des einen Strahlungsdetektors in ein im Uhrzeigersinn gerichtetes Drehmoment für den anderen Strahlungsdetektor umsetzt.

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4. Strahlungsanzeigevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stangenmechanismus (52, 62) einen ersten, zweiten und dritten Teil umfaßt, wobei der erste Teil (52, 54) mit dem ersten Strahlungsdetektor-Haltearm (30, 32) unter einem ersten Winkel (oC) und der zweite Teil (56, 58) mit dem zweiten Strahlungsdetektor-Haltearm (34, 36) unter einem zweiten Winkel (ß) verbunden ist, und wobei der dritte Teil (60, 62) zwischen den ersten und zweiten Teilen schwenkbar angeordnet und mit diesen verbunden ist.
5. Strahlungsanzeigevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Strahlungsdetektor-Haltearm (30, 32) mit dem Ständer (8) über eine erste Drehgelenkeinrichtung (64, 66) und der zweite Strahlungsdetektor-Haltearm (34, 36) mit dem Ständer (8) über eine zweite Drehgelenkeinrichtung (68, 70) schwenkbar verbunden ist, und daß der erste Teil des Stangenmechanismus mit dem ersten Strahlungsdetektor-Haltearm (30, 32) über die erste Drehgelenkvorrichtung (64, 66) und der zweite Teil des Stangenmechanismus mit dem zweiten Strahlungsdetektor-Haltearm (34, 36) über die zweite Drehgelenkvorrichtung (68,

70) verbunden ist.
6. Strahlungsanzeigevorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Teil (60, 62) des Stangenmechanismus ein erstes und zweites Ende umfaßt und mit dem ersten Ende mit dem ersten Teil (52, 54) über eine dritte Drehgelenkvorrichtung (72, 76) und mit dem zweiten Ende mit dem zweiten Teil (56, 58) über eine vierte Drehgelenkvorrichtung (74, 78) verbunden ist.

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7. Strahlungsanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Strahlungsdetektor-Haltearm einen ersten Kragarm (30) und einen zweiten Kragarm (32) zur Halterung des ersten Strahlungsdetektors (26) zwischen dem ersten und zweiten Kragarm (30, 32) umfaßt, daß der zweite Strahlungsdetektor-Haltearm einen dritten Kragarm (34) und einen vierten Kragarm (36) zur Halterung des zweiten Strahlungsdetektors (28) zwischen dem dritten und vierten Kragarm (34, 36) umfaßt, daß der erste Teil des Stangenmechanismus eine erste Stange (52) beinhaltet, die mit dem ersten Kragarm (30) unter dem ersten Winkel CoC ) verbunden ist, daß der erste Teil auch eine zweite Stange (54) umfaßt, die mit dem zweiten Kragarm (32) unter dem ersten Winkel CoC) verbunden ist, daß der zweite Teil des Stangenmechanismus eine dritte Stange (56) beinhaltet, die mit dem dritten Kragarm (34) unter dem zweiten Winkel (φ ) verbunden ist, daß der zweite Teil auch eine vierte Stange (58) beinhaltet, die mit dem vierten Kragarm (36) unter dem zweiten Winkel (β ) verbunden ist, daß der dritte Teil des Stangenmechanismus eine fünfte Stange (60) umfaßt, die zwischen der ersten und dritten Stange (52, 56) schwenkbar verbunden ist, und daß der dritte Teil auch eine sechste Stange (62) beinhaltet, die zwischen der zweiten und vierten Stange (54, 58) schwenkbar montiert ist.
8. Strahlungsanzeigevorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der erste, zweite, dritte und vierte Kragarm (30, 32, 34» 36) mit dem Ständer (8) über ein erstes, zweites, drittes und viertes Drehgelenk (64, 66, 68 bzw. 70) schwenkbar verbunden sind, und daß die erste, zweite, dritte und vierte Stange (52, 54, 56, 58) mit dem ersten, zwei-

- VPA 84 P 7429 DE ten, dritten und vierten Kragarm jeweils über das erste, zweite, dritte und vierte Drehgelenk verbunden sind.
9. Strahlungsanzeigevorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die fünfte und sechste Stange (60, 62) jeweils ein erstes und ein zweites Ende aufweisen, daß die fünfte Stange (60) mit ihrem ersten Ende mit der ersten Stange (52) über ein fünftes Drehgelenk (72) und mit ihrem zweiten Ende mit der dritten Stange (56) über ein fünftes Drehgelenk (74) verbunden ist, und daß die sechste Stange (62) mit ihrem ersten Ende mit der zweiten Stange (54) über ein siebtes Drehgelenk (76) und mit ihrem zweiten Ende mit der vierten Stange (58) über ein achtes Drehgelenk (78) verbunden ist.
10. Strahlungsanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Stangenmechanismus mit einer Einrichtung (82, 84) zur Änderung des ersten und/oder zweiten Winkels (oC,p) verbunden ist.
11. Strahlungsanzeigevorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (82, 84) zur Veränderung des Winkels (oC,ß ) Mittel umfaßt, die entweder den ersten oder den zweiten Winkel verändern, wobei sich der jeweils andere Winkel automatisch mit verändert.
12. Strahlungsanzeigevorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Veränderung des Winkels (oC , ρ ) mindestens einen Elektromotor (82, 84) enthält.

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13. Strahlungsanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Ständer (8) eine Basis (10) und eine
auf der Basis montierte Gantry (12) zur Rotation des

ersten und zweiten Strahlungsdetektors (26, 28) um eine Drehachse (18) umfaßt.
14. Strahlungsanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Strahlungsdetektorkopf (26, 28) jeweils ein Gammakamerakopf ist.
15. Strahlungsanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß motorische Mittel zur Veränderung des gegenseitigen Abstands der Strahlungsdetektorköpfe (26, 28) während der Rotation vorgesehen sind.