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Die
Erfindung betrifft einen Kollimator zur Verwendung bei der Erzeugung
eines Bilds eines Zielorgans eines Patienten durch SPECT, eine Kombination
eines Gamma-Detektors mit einem Kollimator und eine Gamma-Kamera,
die mit der Kombination versehen ist.
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Die
Erfindung betrifft weiter eine Einrichtung zum Ausführen des
Verfahrens der Erzeugung eines Bildes eines Zielorganes eines Patienten
durch SPECT durch Verwenden einer sogenannten LOrA-Technik, die
wenigstens einen mit dem Detektor kombinierten Kollimator aufweist.
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Die
Single Photon Emission Computed Tomography (SPECT) wird in klinischen
Studien routinemäßig verwendet.
SPECT wird unter Verwendung einer Gamma-Kamera durchgeführt, die
einen Kollimator aufweist, der an einem Gamma-Detektor befestigt
ist, wobei die Gamma-Kamera einem Drehorbit um den Patientenkörper folgt.
Die Gammastrahlen, die von einem radioaktiven Tracer emittiert werden,
der in bestimmten Geweben oder Organen des Körpers des Patienten akkumuliert
werden, werden durch den Kollimator sortiert und von dem Gamma-Detektor
unter verschiedenen Winkeln um den Körper aufgezeichnet, der Kollimator
weist dabei immer auf die (zugewandte) Drehachse der Kamera. Von
den gewonnenen planaren Bildern kann die Verteilung der Aktivität im Inneren
des Körpers
des Patienten durch die Anwendung bestimmter Rekonstruktionsalgorithmen
berechnet werden. Im Allgemeinen wird die sogenannte Expectation-Maximization
des Maximum-Likelihood (EM-ML) Algorithmus verwendet, wie er von
Shepp u. a. (IEEE Trans. Med. Imaging 1982, 2:113–122) und
von Lange u. a. (J. Comput. Assist. Tomogr. 1984; 8:306–316) beschrieben wird.
Diese iterative Algorithmen minimieren die Auswirkung von Rauschen
in SPECT-Bildern.
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Die
heute verwendeten Kollimatoren sind aus einem Bleiblatt gefertigt,
dass mit einer Mehrzahl von üblicherweise
parallelen Bohrungen perforiert ist. Der Kollimator ist das problematischste
Element des SPECT-Gerätes
in Bezug auf seine schlechte Empfindlichkeit (weniger als 0,01 %
der Gammastrahlung passiert den Kollimator und erreicht den Detektor) und
seine schlechte räumliche
Auflösung,
die zunehmend schlechter wird mit einem zunehmenden Abstand zwischen
der Aktivitätsquelle
(d. h. dem Organ oder Gewebe, in dem die Radioaktivität sich akkumuliert
hat) und dem Kollimator. Eine Verbesserung einer dieser Eigenschaften
(beispielsweise durch Modifizieren der Lochlänge oder des Durchmessers des Kollimators)
ist immer nachteilig für
die andere. Weiter ist die SPECT-Technik nicht adäquat bei
dem Erzeugen zuverlässiger
Bilder, da die Tatsache, dass kleine Schwankungen in den gewonnenen
Daten signifikante Veränderungen
in den gewonnenen Bildern zur Folge haben haben kann. Dies beruht
auf der Geometrie der gewonnenen Daten. Die begrenzte zur Verfügung stehende
Zeit zum Gewinnen der notwendigen Information (wegen der begrenzten
Fixationszeit des Patienten und der Abklingzeit des radioaktiven
Tracers) und der begrenzten injizierten radioaktiven Dosis (die
aus Gesundheitsgründen
begrenzt ist) (ihren dazu, dass die Bilder ein statistisches Rauschen
haben.
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Die
Messung eines radioaktiven Vorgangs folgt dem Poissongesetz, einem
Signal-/Rausch-Verhältnis, das
proportional zu der Quadratwurzel der Zählrate ist. Infolgedessen sind
die rekonstruierten Bilder häufig
durch signifikante Fehlpositionsinformation, den sogenannten Rauschartefakten,
beeinträchtigt.
Infolgedessen ist es ein wichtiges Ziel bei dem bildgebenden SPECT
Verfahren, die SPECT-Sensibilität
ohne Reduktion der räumlichen Auflösung zu
verbessern, um das gewonnene Signal-/Rausch-Verhältnis zu verbessern.
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte
Einrichtung zum Ausführen
des Verfahrens zum Erzeugen eines Bildes eines Zielorgans durch
SPECT zu schaffen.
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Diese
Aufgabe kann durch die Erfindung gelöst werden durch die Verwendung
eines sogenannten Harken-Kollimators in dem Gerät, das, zusätzlich zu einer Mehrzahl von
Kollimatorlamellen in einer zueinander parallelen Anordnung wenigstens
eine erhabene Wand aufweist, die erheblich größer ist als die Lamellen und
quer zu diesen positioniert ist.
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Überraschenderweise
hat es sich gezeigt, dass durch die Verwendung eines derartigen
Harken-Kollimators in Kombination mit einem Gamma-Detektor, wobei
wenigstens eine erhabene Wand des Kollimators sich nach außen in der
Längsrichtung
des Kollimators erstreckt, eine erhebliche Verbesserung des Empfindlichkeits-Auflösungs-Paares erreicht
werden kann.
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Vorzugsweise
ist der Kollimator außen
mit einer oder zwei erhabenen Wänden
versehen.
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In
dem Fall, dass der Kollimator mit einer einzigen erhabenen Wand
versehen ist, erstreckt sich die Wand vorzugsweise senkrecht von
einer gemeinsamen Mittellinie der Lamellen.
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Im
Fall, dass der Kollimator mit zwei erhabenen Wanden versehen ist,
verlaufen diese Wände vorzugsweise
schräg
nach innen von den Enden der Lamellen zum Bilden, im Querschnitt,
der Seiten eines Trapezes mit einer Länge der Oberlinie von etwa 3
bis etwa 12 mm.
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Zur
Verbesserung dieser Ergebnisse werden die Gamma-Kameras zur SPECT-Bildgebung
häufig an
die bestimmten Organe, die zu untersuchen sind (zugeordnete Organe)
beispielsweise für
den Kopf bestimmte Einrichtungen für bestimmte Studien des Kopfes
(durch Verwendung einer ringförmigen
Kamera) usw. angepasst. Die Höhe
der Lamellen beträgt
normalerweise 3 bis 4 cm. Bei dem Verfahren nach der Erfindung sind
die für
den Kopf bestimmten Kameras vorzugsweise solche Kameras, die nur
mit Harken-Kollimatoren versehen sind, die die wenigstens eine erhabene
Wand haben und sich unter jede Lamelle über einen Abstand von ungefähr 8 oder
9 cm erstrecken, gemessen senkrecht bezüglich der anderen Fläche des
Detektors. Harken-Kollimatoren mit der wenigstens einer erhabenen
Wand erstrecken sich über
die Lamellen über
einen maximalen Abstand von annähernd
26 cm, vorzugsweise zwischen 16 und 22 cm, gemessen senkrecht bezüglich der äußeren Fläche des
Detektors, diese kann allgemein verwendet werden, d. h. sowohl für den ganzen Körper als
auch für
das zugeordnete Organ für
die SPECT-Bildgebung.
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Die
obige erhabene Wand sollte aus einem geeigneten Material, vorzugsweise
aus einem hoch-dämpfenden
Material hergestellt sein, wie Wolfram, Blei, Gold, Titan, Platin
oder Iridium. Aus Kostengründen
ist Wolfram besonders für
diesen Zweck geeignet.
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Weiter
bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Kombination eines
Gamma-Detektors und eines Harken-Kollimators, wie oben definiert, wobei
der Kollimator sich nach außen
erstreckt in der Längsrichtung
des Detektors und einer Gamma-Kamera, die mit einer Kombination
aus einem Gamma-Detektor und dem oben beschriebenen Kollimator versehen
ist.
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In
der veröffentlichten
internationalen Patentanmeldung
WO
91/00048 wird ein dreieckiger Kollimator zur Verwendung
in Transmission Image Computed Tomography beschrieben.
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Entsprechend
der veröffentlichten
internationalen Patentanmeldung
WO
99/09431 kann das Empfindlichkeits-Auflösungs-Paar des Kollimators wesentlich
verbessert werden durch Verwendung eines Fächerstrahlkollimators, der
auf eine Fokuslinie parallel zu der Länge des Körpers fokussiert, wobei die
Fokuslinie durch das Zielorgan während
der Gewinnung der Bilder wandert. Diese Gewinnung wird entlang einer
oder einer Mehrzahl von linearen Orbits (Wegen) in einer Richtung
senkrecht zu der Länge des
Körpers
des Patienten durchgeführt
und ist eine sogenannte Linear Orbital Acquisition(LorA)-Technik. Bei
dieser Anordnung kann das obige Empfindlichkeits-Auflösungs-Paar
um einen Faktor von bis zu etwa 3 verbessert werden. Obwohl das
Verfahren der SPECT-Bildgebung, wie in dieser Patentanmeldung beschrieben,
zu wesentlich verbesserten rekonstruierten Bildern führt, ist
die verwendete Einrichtung zum Erreichen dieses günstigen
Effekts nicht völlig zufriedenstellend.
Die Herstellung eines Fächerstrahlkollimators,
der für
das vorliegende Verfahren der SPECT-Bildgebung geeignet ist, ist
schwierig, zeitaufwendig und teuer.
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Die
Erfindung betrifft daher weiter eine Vorrichtung zum Durchführen des
Verfahrens der Bilderzeugung eines Zielorgans in einem Patienten
mittels SPECT, unter Verwendung der sogenannten LorA-Technik, die
mindestens einen mit einem Detektor kombinierten Kollimator, ein
Bett für
den zu untersuchenden Patienten und Mittel zum Festlegen von vier Kollimatorpositionen
bezogen auf das Bett umfasst, welche sich im wesentlichen an den
Eckpunkten eines Quadrates (das nur zum Zwecke der Vereinfachung
als über
dem Bett (a), unter dem Bett (b) und auf beiden Seiten (c) und (d)
des Betts gewählt
sind, wobei die Positionen von dem mindestens einen Kollimator besetzt
werden können.
Der zu untersuchende Patient ist fest auf einem Bett fixiert. Nach
der Erfindung ist die Vorrichtung zum Ausführen des obigen Verfahrens
dadurch gekennzeichnet ist, dass
- – der mit
einem Detektor kombinierte Kollimator ein oben beschriebener Harken-Kollimator ist, dessen
mindestens eine erhöhte
Wand sich parallel zur Bettlange befindet,
- – das
Bett in einem solchen Abstand von den Kollimatorpositionen angeordnet
ist, das in jeder Position die Außenkante (Extremität) der erhöhten Wand
des Kollimators höchstens
etwa 5 cm von dem Körper
des Patienten auf dem Bett beabstandet ist, und
- – das
Bett so eingerichtet ist, dass es Bewegungen gegenüber dem
mit einem Detektor kombinierten Kollimator in zwei senkrechte Richtungen ermöglicht,
sowohl quer zu Bettlänge,
d. h. eine Seitwärtsbewegung
an Position (a) oder (b) des mindestens einen Kollimators und eine
Auf- und Abwärtsbewegung
an seiner Position (c) oder (d) oder, alternativ, der mindestens
eine mit einem Detektor kombinierte Kollimator so eingerichtet ist,
dass er Bewegungen gegenüber
dem Bett in senkrechten Richtungen ermöglicht, die alle quer zur Bettlänge liegen,
d. h. parallel zur Bettoberfläche
in den Positionen (a) und (b) und im wesentlichen senkrecht zur
Bettoberfläche
in den Positionen (c) und (d).
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Der äußere Rand
(Extremität)
der erhabenen Wand des Kollimators sollte solange wie möglich an dem
Körper
des Patienten angeordnet sein, um die Empfindlichkeit und die Auflösung des
Systems zu verbessern. Der minimale Abstand zwischen der Extremität und dem
Körper
hängt von
dem Abschnitt des Körpers
(oder des Organs) das zu prüfen
ist, ab, ist aber üblicherweise
kleiner als 5 cm, vorzugsweise jedoch annähernd höchstens 1 cm. Durch Positionieren
des Bettes in einem solchen Abstand von den Positionen des Harken-Kollimators (diese
Positionierung kann eingestellt werden durch einen Rechner, vorzugsweise
einen Akquisitionsrechner), in jeder dieser Positionen verbleibt
die erhabene Wand des Harken-Kollimators so nahe wie möglich an
dem Körper
des Patienten auf dem Bett während
der Bildgewinnung durch die Gamma-Kamera entlang der linearen Orbits.
Durch Anpassung des Betts oder des Harken-Kollimators, die relativ
senkrecht ausgerichtete Bewegung erlaubt, wie oben beschrieben,
können
Bilder von der Gamma-Kamera entlang der vier linearen Orbits, die
in gegenseitiger Querrichtung senkrecht zum Körper des Patienten ausgeführt werden,
gewonnen werden.
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Der
Bereich der Relativbewegungen des Betts gegenüber dem Kollimator oder den
Kollimatoren sollte vorzugsweise wenigstens das Zweifache der Quergröße des Detektors
oder Kollimators sein. Der (die) Harken-Kollimator(en), der (die)
einen Teil der Vorrichtung nach der Erfindung bilden, hat (haben)
in vorzugsweiser Weise wenigstens eine erhabene Wand, die sich über die
Kollimatorlamellen über einen
Abstand von annähernd
8 bis etwa 26 cm erstrecken. Wenn eine Gesamtaufnahme gemacht werden
soll, d. h. nicht eine Bildgebung von bestimmten Zielaufnahmen oder
Teilen des Körpers
wie dem Kopf, sollte diese Länge
vorzugsweise zwischen 16 und 22 cm betragen (siehe oben).
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Es
sollte betont werden, dass der Ausdruck „wenigstens ein" verstanden werden
soll als bis zu vier, insbesondere ein, zwei oder vier.
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Die
Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung kann vorzugsweise einen
Gamma-Detektor aufweisen, der mit einem Harken-Kollimator versehen
ist. Eine solche Detektor-Kollimator-Kombination ist derart ausgebildet,
dass sie von der oben definierten Position (a) zur Position (c),
(b) und (d) nacheinander bewegt werden kann, und umgekehrt.
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Es
kann jedoch von Vorteil sein, einen zweiten Gamma-Detektor vorzusehen,
der mit einem Harken-Kollimator versehen ist, bei der Vorrichtung
nach der vorliegenden Erfindung, in dem Fall, dass die beiden Detektor-Kollimator-Kombinationen
einander gegenüberliegend
angeordnet sind, wobei sie das Bett mit dem Patienten zwischen sich
aufnehmen, beide derart ausgebildet, dass sie auch von der Position
(a) in die Position (c) und von der Position (b) in die Position
(d) gebracht werden können,
und umgekehrt.
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In
dem Fall, dass zwei oder mehr Detektor-Kollimator-Kombinationen
bei der Vorrichtung nach der Erfindung vorhanden sind, ist die Vorrichtung
vorzugsweise so eingerichtet, dass das Bett gegenüber dem
Kollimator mittels eines Systems von beweglichen Elementen bewegt
werden kann, vorzugsweise einer Kombination eines horizontalen verschieblichen
mobilen Elements an dem Fuß des Betts
und einem Vorschub zum Bewegen des Betts in einer vertikalen Richtung.
Dies System von beweglichen Elementen wird in den Beispielen in
ihren Einzelheiten erläutert.
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Bei
einem gleichfalls bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung
nach der vorliegenden Erfindung vier Gamma-Detektoren mit Harken-Kollimatoren
auf, wobei die Detektor-Kollimator-Kombinationen so positioniert
sind, dass sie die Position (a), (b), (c) bzw. (d) einnehmen, wodurch
sie das Bett mit dem Patienten zwischen sich aufnehmen.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
sind die vier Detektor-Kollimator-Kombinationen vorzugsweise gegenüber dem
Bett mittels eines beweglichen Systems beweglich, vorzugsweise einem
festen Rahmen aus vier zueinander rechtwinkligen Schienen, die quer
zu der Länge
des Betts angeordnet sind, entlang dem die Detektor-Kollimator-Kombinationen gleiten
können.
Dies bewegliche System wird in den Beispielen erläutert.
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Es
ist ein weiterer Nutzen der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung,
dass die Relativbewegungen des Betts gegenüber der (den) Detektor-Kollimator-Kombination(en)
durch die Gamma-Kamera von einem Computer gesteuert (Cybernation)
werden kann. Dieses fortgeschrittene System eines von Computer-angetriebenen
Detektor-Kollimator-Kombinationen
relativ zu dem Bett des Patienten erlaubt es dem Verwender des Systems,
d. h. dem Personal der Klinik oder des Krankenhauses, den Patienten
voll automatisch von dem verbesserten SPECT-Bildverfahrens nach
der Erfindung zu untersuchen.
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Durch
Verwendung des bildgebenden Verfahrens durch SPECT nach der LOrA-Technik
mit der oben angegebenen Vorrichtung nach der Erfindung wird eine
besser zugängliche
Vorrichtung geschaffen gegenüber
der nach der obigen
WO 99/09431 ,
die hier erreichten günstigen
Ergebnisse werden beibehalten und tatsächlich sogar verbessert.
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Bei
dem obigen Verfahren können
die verwendbaren Dimensionen in der Querrichtung der SPECT-Einrichtung
vollständig
genutzt werden, d. h. die Zielorgangröße muss gleich sein höchstens
der Detektorquergröße, um einen
vollständigen
Satz von Planaren Bildern zu gewinnen (d. h. ausreichend sein zum
Rekonstruieren der Aktivitätsverteilung).
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Überraschenderweise
hatte sich gezeigt, dass durch die Verwendung bei dem obigen tomografischen
Verfahren ein Kollimator mit der wenigstens einen erhabenen Wand,
die sich von der Außenfläche des
Gamma-Detektors, d. h. der Fläche,
die während
der Verwendung zu dem Patienten weist, nach außen erstreckt, eine erhebliche
Verbesserung bezüglich
des Empfindlichkeits-Auflösungs-Paares
erreicht werden kann, sogar eine weitere Verbesserung in Bezug auf
diejenige, die in der obigen
WO 99/09431 erreicht
worden ist. Die Konstruktion eines solchen Kollimators, der mit
wenigstens einer erhabenen Wand in einer Querposition in Bezug auf
die Kollimatorlamellen vorgesehen sind, ist sehr einfach und daher
ein kostengünstiger
Ersatz für
den besonderen Fächerstrahlkollimator,
der in der
WO 99/09431 verwendet
wird. Diese einfache Konstruktion, wie sie bei der vorliegenden
Erfindung verwendet wird, gibt überlegene
Ergebnisse in Bezug auf diejenigen, die in der obengenannten internationalen
Patentanmeldung beschrieben ist. Es können daher bessere rekonstruierte
Bilder bei Verwenden derselben Akquisitionszeit und derselben Dosis
der injizierten Radioaktivität
gewonnen werden. Auf diese Weise können Läsionen und andere Erkrankungen
in dem Körper
eines Patienten früher
erkannt werden, beispielsweise Metastasen von Tumoren in einem frühen Stadium
der Entwicklung. Wahlweise kann jedoch die Akquisitionszeit erheblich
reduziert werden, um mit derselben Dosis injizierter Radioaktivität Bilder
zu gewinnen, die für
Routineuntersuchungen geeignet sind. Dieses führt zu einer Reduktion der
Kosten für
die Klinik oder das Krankenhaus. Wahlweise kann auch als eine dritte
Alternative die Dosis der injizierten Radioaktivität reduziert
werden, um den Patienten in geringerem Ausmaß zu belasten. Optional können diese
Vorteile erreicht werden in Kombination miteinander, natürlich in
einem etwas geringerem Ausmaß aber
nichtsdestoweniger mit erheblichen attraktiven Erwartungen.
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Vorzugsweise
ist bei dem obigen Verfahren die Länge in Längsrichtung des Detektors (der
Länge der
erhabenen Wand) größer als
die Dicke der Querschichten des Körpers des Patienten, die bildlich
darzustellen und zu rekonstruieren sind.
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Es
sollte betont werden, dass durch den Ausdruck „Zielorgan" nicht nur das Organ oder Gewebe, das
unter Verwendung des obigen Verfahrens zu studieren oder zu untersuchen
ist, sondern offensichtlich eine Mehrzahl von Organen, die gleichzeitig
zu untersuchen sind und auch als Teil eines Körpers, etwa dem Kopf, dem Brustkorb
oder dem Abdomen oder auch der komplette Körpers des Patienten.
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Es
ist weiter zu beachten, dass die linearen Orbits oder Wege nicht
notwendigerweise gestreckte Linien sein können, sondern auch leicht gekrümmte Linien
einschließen.
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Beispiel
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Die
Erfindung wird jetzt in größeren Einzelheiten
unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert, wobei:
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die 1 und 2 schematische
Darstellungen einer Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung
in einem geeigneten Ausführungsbeispiel zeigen, 1 gesehen
in der Längsrichtung
des Betts und 2 gesehen in einer Richtung
quer zum Bett;
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3 ebenfalls
eine schematische Darstellung einer solchen Vorrichtung nach der
vorliegenden Erfindung zeigt, jetzt in einem anderen geeigneten Ausführungsbeispiel,
gesehen in einer Längsrichtung des
Betts, wie in 1;
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die 4 bis 9 zwei
geeignete Ausführungsbeispiele
eines Gammastrahlers zeigen, der mit einem Harken-Kollimator, wie
er bei dem obigen Ausführungsbeispiel
verwendet wird, die 4 und 7 in einer
perspektivischen Ansicht, die 5 und 8 von
oben gesehen und die 6 und 9 in einer
Seitenansicht, zeigen; und
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10 ein
SPECT-räumliches
Drehbild zeigt, das durch Anwenden eines Modellexperiments gewonnen
worden ist.
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Eingehende Beschreibung der
Zeichnungen
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Die 1 und 2 zeigen
einen Gamma-Detektor 1, der mit einem Harken-Kollimator 2 ausgerüstet ist,
mit einer Mehrzahl von Kollimatorlamellen und einer erhabenen Wand 22, wie
im folgenden beschrieben. Die Detektor-Kollimator-Kombination ist
an einer kreisförmige
Schiene 3 beweglich angebracht, die von zwei Pylonen 9 gehalten
wird. Der Detektor 1 kann sich entlang der Schiene bewegen, die
längs positionierte
erhabene Wand 23 des Kollimators 2 weist ständig zu
der Drehachse 8. Unter Verwendung einer magnetischen Bremse
kann der Detektor 1 über,
unter, links und rechts vom Bett 4 positioniert werden:
Die Positionen a, b, c, und d (die Zentren des Kollimators sind
an den Eckpunkten eines Quadrats angeordnet). Ein Motor, der an
dem Detektor 1 angebracht ist und Anziehen einer endlosen
Schraube, die auf eine kreisförmigen
Zahnstange wirkt, die an der Schiene 3 beweglich ist, kann zum
Bewegen der Detektor-/Kollimator-Kombination von einer Position
in eine andere verwendet werden. Das Bett 4 kann sich dank
der Vorschübe 5 vertikal bewegen,
womit sie gebildet werden kann durch eine endlose Schraube, die
auf eine Zahnstange wirkt. Eine gezackte Platte, die von der endlosen
Schraube gezogen wird und in einen optischen Schalter eingesetzt
ist, kann zum Justieren der vertikalen Position des Bettes 4 verwendet
werden. Das Bett kann sich auch in der Links-Rechts-Richtung von 1 (horizontale
Querrichtung) bewegen dank des mobilen Elements, das ein Wagen sein
kann, der entlang einer Schiene auf ' dem Boden läuft. Eine motorisierte endlose
Schraube wirkt wieder auf eine Zahnstange und zieht eine gezackte
Platte, die in einen optischen Schalter eingesetzt ist, der verwendet
werden kann zum Bewegen und zum Justieren der quer verlaufenden
horizontalen Position des Betts 4. Der vertikale Positionierungsbereich
des Betts 4 gegenüber
der Drehachse 8 sollte optimal sein in Bezug auf die verwendete
Vorrichtung, der horizontale Positionsbereich ist wenigstens gleich
oder zweimal der Quergröße 6 des
Detektors 1. Die erhabene Wand 23 verläuft parallel
zu der Länge
des Betts 4 und den Punkten der Drehachse 8, diese
Achsen entsprechen der Mittellinie durch den Körper des Patienten auf dem Bett 4.
Der Abstand zwischen dem äußeren Rand (Extremität) 27 der
erhabenen Wand 23 und der Körperfläche ist so klein wie möglich, vorzugsweise höchstens
1 cm. Die ebenen Bilder werden entlang vier linearer Orbits digital
gewonnen: Das Bett 4 wird in verschiedenen aufeinander
folgenden vertikalen Positionen bewegt, wenn der Detektor 1 links
oder rechts zu dem Bett 4 nicht bewegt wird (in Positionen c
oder bzw. d); das Bett wird in die verschiedenen aufeinander folgenden
horizontalen Querpositionen bewegt, wenn der Detektor über oder
unter dem Bett nicht bewegt wird (in die Positionen a oder bzw.
b). Während
der Akquisition werden die digitalen flächigen Bilder und die vertikalen
und horizontalen digitalen Positionen des Betts 4 an den
Behandlungscomputer gesendet. Die Verteilung der Radioaktivität über den
Körper
des Patienten A(x, y, z), wobei x, y und z die orthogonalen Koordinaten
entlang der horizontalen Querrichtung, der vertikalen Richtung bzw. der
Längsrichtung
sind, kann berechnet werden unter Verwendung des neuen Rekonstruktionsalgorithmus,
wie oben offenbart.
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Eine
zweite Detektor-Harken-Kollimator-Kombination kann in der Position
b der obigen Ausrüstung
vorhanden sein, beweglich entlang der Schiene 3 aus der
Position b in die Position d und umgekehrt, während die erste Kombination
sodann aus der Position a in die Position c und umgekehrt beweglich
ist.
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Das
in 3 gezeigte Ausführungsbeispiel weist vier Gamma-Detektoren 11a, 11b, 11c und 11d auf,
die mit Harken-Kollimatoren 12a, 12b, 12c und 12d versehen
sind (die erhabenen Wände
sind nicht gezeigt) die über,
unter, linksseitig und rechtsseitig des Betts 14 (Positionen a, b, c und bzw. d) angeordnet
sind. Jeder Detektor kann entlang einer Schiene (13a, 13b, 13c und 13d)
senkrecht zu der Länge
des Betts 14 bewegt werden, die Schienen sind aneinander
zur Bildung eines festen Rahmens angebracht.
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Während der
Bildgewinnung bewegt sich die Detektor-Kollimator-Kombination entlang
der Schienen, das Bett bleibt unbewegt.
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Die 4 bis 9 zeigen
schematisch einen Gammadetektor 1 mit zwei unterschiedlichen Harken-Kollimatoren 2a in
größerer Einzelheit.
Der Harken-Kollimator nach den 4–6 besteht aus
einer erhabenen Wand 23, die parallel zu der Längsrichtung 25 des
Detektors verläuft
und einer Mehrzahl von Kollimatorlamellen 24, die senkrecht zu
der erhabenen Wand und parallel zu der Querrichtung 26 des
Detektors verlaufen. Die Höhe
der Kollimatorlamellen beträgt
etwa 3 oder 4 cm, die der erhabenen Wand etwa 20–25 cm, beides gemessen von
der äußeren Fläche des
Gamma-Detektors.
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Der
Harken-Kollimator nach den 7–9 ist,
zusätzlich
zu den Kollimatorlamellen 24, mit zwei erhabenen Wänden 23a,
b versehen, die an den beiden äußeren Rändern des
Detektors positioniert und nach innen geneigt sind. Im Querschnitt
(9) bilden diese erhabenen Wände die Seiten eines Trapezes
mit einer Oberlänge
t des Trapezes zwischen 3 und 12 mm.
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Die
erhabenen Wandungen werden aus Wolfram hergestellt. Die äußeren Ränder der
erhabenen Wände 23a,
b erstrecken sich von der Außenfläche des
Gamma-Detektors 1 über
einen Abstand von ungefähr
20 bis 25 cm, gemessen senkrecht in Bezug auf die äußere Fläche. Die
Kollimatorlamellen erstrecken sich von der Außenfläche des Detektors über einen
Abstand von ungefähr
3 oder 4 cm.
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Beschreibung des Modellexperiments
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Zum
Gewinnen realer Akquisitionsdaten wurde ein Modellexperiment durchgeführt. In
einem solchen Modell sollen die folgenden Anforderungen an die Vorrichtung
erfüllt
sein:
- (a) Kamera plus geeignetem Harken-Kollimator;
- (b) Geeignete Strahlungsquelle; und
- (c) Kamera und Kollimator sollten gegenüber der Strahlungsquelle beweglich
sein oder umgekehrt.
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Zu
(a). Ein geeigneter Harken-Kollimator, der die Anforderungen der
vorliegenden Erfindung genügt,
nämlich
ein Kollimator entsprechend den 4–6 wurde
hergestellt. Die erhabene Wand, aus Wolfram gefertigt, erstreckt
sich über
die äußere Fläche des
Gamma-Detektors über
einen Abstand von 20 cm. Die NaI-räumliche Auflösung des
Detektors ist 3 mm.
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Zu
(b). Als Strahlungsquelle wird ein sogenanntes Jaszczaks de luxe
Phantom verwendet, das zur Durchführung radioaktiver Experimente
gut bekannt ist.
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Zu
(c). Die Strahlungsquelle ist relativ zu dem Kollimator derart beweglich,
dass es die Gewinnung von Bildern entlang linearer Orbits erlaubt,
die in zwei Richtungen x und y (horizontal und vertikal), senkrecht
zu der SPECT-Kamera-Drehachse z durchgeführt wird.
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Bei
der obigen Ausbildung wird das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung
mit einer Strahlungsquelle durchgeführt, die einen Abstand von
weniger als 1 cm von dem äußeren Rand
des Kollimators hat (Extremität).
Nach einer ausreichenden Akquisitionszeit wird die SPECT-spatiale
Auflösung,
die in 10 gezeigt ist, gewonnen.
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Aus
dieser Figur kann geschlossen werden, dass die entsprechend der
Verfahren nach der vorliegenden Erfindung gewonnene spatiale Auflösung überraschend
gut ist, ohne eine Minderung bei zunehmenden Abstand von dem Kollimator.