DE69200106T2

DE69200106T2 - Gammakamera mit zwei gegenseitigen Detektoren und unabhängigen Radialbewegungen.

Info

Publication number: DE69200106T2
Application number: DE69200106T
Authority: DE
Inventors: Michel Pierfitte
Original assignee: Sopha Medical
Current assignee: Sopha Medical
Priority date: 1991-06-07
Filing date: 1992-06-04
Publication date: 1994-07-28
Anticipated expiration: 2012-06-05
Also published as: EP0517602A1; IL102086A0; ES2056695T3; DE69200106D1; US5367169A; EP0517602B1; CA2070442A1; ATE104445T1; FR2677457A1; JPH05307083A

Description

Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Gammakamera, bevorzugt mit zwei entgegengesetzten Detektorer mit unabhängigen radialen Bewegungen. Dabei sind eine ergonomische Anwendung sowie eine wirksame Erfassung verbessert, da die Detektoren unabhängig in einem so nahen Abstand wie möglich von dem zu untersuchenden Patienten gehalten werden, womit die Auflösung verbessert ist.
Gammakameras sind beispielsweise in der amerikanischen Patentschrift Nr. 3 011 057 (Anger) beschrieben. EinE Gammakamera ist ene Vorrichtung mit einem festen, drehbaren oder sogar bezüglich des Bodens beweglichen Sockel, der an der Spitze eines Arms einen Detektor trägt, der auch Detektorkopf heißt. Dieser Detektor ist mit einem Netz aus Photovervielfacherröhren ausgestattet, deren Eingangsseiten nebeneinandergesetzt sind und die Erfassungsfläche des Detektorkopfes sowie sein Erfassungsfeld bilden.
Das Untersuchungsprinzip ist wie folgt. Dem zu untersuchenden Patienten wird ein radioaktives Produkt injiziert. Dieses Produkt ist: beispielsweise Thallium. Die radioaktive Emission erregt einen Szintillatorkristall des Detektors, der die Energie der Gammaphotonen in eine von den Photovervielfacherröhren zu erfassende Leuchtenergie umwandelt. Dem Szintillatorkristalt ist ein Kollimator vorgeschaltet.
Die emittierten Szintillationen werden von den Photovervielfacherröhren erfaßt, die in Abhängigkeit von der empfangenen Leuchtstärke elektrische Signale erzeugen. Auf bekannte Weise läßt sich der Ort X Y des Ursprungs der Szintillation in dem Detektionsbereich dadurch bestimmen, daß an der Gesamtheit dieser elektrischen Signale baryzentrische Lokalisierungen durchgeführt werden. Dann wird eine inkrementale Erfassung durch die Häufelung der Anzahl der pro Lokalisierungselement, dem sogenannten Pixel, erfaßten Szintillationen (oder Impulse) durchgeführt.
Dann läßt sich dadurch, daß der Detektorkopf eine bestimmte Zeit in einer gegebenen Position über dem untersuchten Körper gelassen wird, für einen gegebenen Sichtwinkel, den sogenannten Projektionswinkel ein Bild erhalten, das über die Konzentration des emittierenden Produkts im Körper Auskunft gibt. Eine tomographische Untersuchung besteht in der Erfassung eines Bildes pro Sichtwinkel bei einer hohen Anzahl von Sichtwinkeln, die regelmäßig über einen Winkelsektor von wenigstens 180º beabstandet sind. Dann kann man mit Hilfe von Rechenalgorithmen, insbesondere der gefilterten Rückwärtsprojektion das Bild des untersuchten Volumens wiederherstellen.
Zur Erhöhung der Empfindlichkeit der Kamera hat sich die Gewohnheit herausgebildet, einen eventuell drehbaren Sockel zu verwenden, der mit zwei Detektorköpfen anstatt mit einem ausgestattet ist. Diese beiden Köpfe liegen einander gegenüber. Wenn sich die Köpfe drehen, dann drehen sie sich zusammen um den untersuchten Patienten.
Der Sockel ist normalerweise in der Lage, eine Eigendrehung um eine tomographische Rotationsachse durchzuführen. Der Detektorkopf wird von einem durch einen radialen Bewegungsmechanismus an dem Sockel befestigten Arm gehalten. Der den Kopf halterde Arm beschreibt im Laufe der Drehung einen Zylinder. Der Detektorkopf ist im Prinzip so orientiert, daß die Normale zu seinem Detektorfeld in dessen Zentrum senkrecht zu der Rotationsachse des Sockels liegt. Wird eine radiale Bewegung durchgeführt, dann wird der Arm von dieser Rotationsachse entfernt oder an sie angenähert. Geht es um eine Gammakamera mit zwei Detektorköpfen, dann sind diese jeweils an einem Arm angebracht. Die beiden Arme sind beiderseits der Rotationsachse symmetrisch an dem Sockel befestigt. Im übrigen werden sie um diese Achse symmetrisch in Drehung und radialer Bewegung verschoben. Eine solche Maschine ist beispielsweise in der US-A-4 652 759 beschrieben.
Bei einer tomograpischen Untersuchung drehen die beiden Köpfe um den Patienten, und der Betrag des Radius muß bei jedem Drehwinkel so gewählt sein, daß keiner der Detektoren mit dem Patienten in Kontakt gelangt. Die beiden Abstandsradien der Köpfe sind identisch. Da der Patient nicht rotationssymmetrisch gebaut ist, ist immer ein Detektor weiter als der andere von dem Patienten entfernt. Für diesen Detektor verliert man an Auflösung. Die Auflösung ist schlechter, als wenn sich der Detektor so nahe wie möglich am Patienten befinden würde.
Andererseits liegt der Patient bei einer sogenannten Ganzkörperuntersuchung auf einer Liege, und dem die beiden gegenüberliegenden Detektoren tragenden Sockel wird eine seitliche Bewegung verliehen. In Anbetracht der oben angesprochenen radialsymmetrischen Bewegung der Köpfe, wobei einerseits bekannt ist, daß der untere Kopf eine konstante Höherlage oder einen konstanten Radiusbetrag behalten soll, damit er sich in einem festen Abstand vom Bett hin- und herbewegen kann, und wobei andererseits bekannt ist, daß der obere Kopf für die hervorragendsten Teile des Patienten (im allgemeinen sein Bauch) einen Durchgang liefern soll, muß der Radiusbetrag während der gesamten seitlichen Bewegung festgelegt sein, was zu Lasten der Auflösung des oberen Kopfes geht.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Nachteiler abzuhelfen, indem unabhängige, radiale Bewegungen jedes Detektors ermöglicht werden. Diese Unabhängigkeit wird durch eine radiale Teleskopbewegung jedes Detektors erreicht.
Der Gegenstand der Erfindung ist also eine Gammakamera mit einem Drehsockel, der zwei Haltearme zum Halten je eines Detektorkopfes trägt, der am Ende eines Arms sitzt, wobei die Arme bezüglich der Drehachse des Sockels beweglich sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Arme Mittel für eine Teleskopbewegung aufweisen, um unabhängige Verschiebungen der Köpfe senkrecht zu den Armen hervorzurufen.
Sind zwei Köpfe vorgesehen, dann können die Teleskopbewegungen dieser beiden Köpfe unabhängig sein.
Ihr Gegenstand ist auch eine Gammakamera mit einem Sockel, zwei Detektorköpfen sowie zwei Haltearmen, die mit einem ihrer Enden an dem Sockel und mit dem anderen an diesem Kopf befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Arme an ihren an den Köpfen befestigten Enden Mittel für eine Teleskopbewegung aufweisen, um unabhängige Translationsbewegungen der Köpfe senkrecht zu den Armen hervorzurufen.
Die Erfindung ist leichter aus der Lektüre der folgenden Beschreibung und der Anschauung der sie begleitenden Figuren zu verstehen, wobei diese nur andeutungsweise und in kleinster Weise die Erfindung einschränkend gegeben sind. Darin zeigen
Fig. 1: eine Perspektivdarstellung einer Gammakamera nach der Erfindung;
Fig. 2: eine Ausführungsform der Gammakamera der Erfindung, bei der die Möglichkeiten der Teleskopbewecung ausgenutzt sind;
Fig. 3: eine schematische Darstellung einer Tomographieabtastungsart, bei der die Teleskopbewegung ausgenutzt wird; und
Fig. 4: ein Detail zur Veranschaulichung der Teleskopbewegung.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Gammakamera. Diese weist einen Drehsockel 1 auf, der von einem Gestell 2 mit einem Sockel 3 gestützt wird, der einen Fuß 4 hält. Der Fuß 4 weist im wesentlichen eine nicht dargestellte Welle auf, die es dem Drehsockel 1 ermöglicht, um eine im wesentlichen hcrizontale Achse 5 zu drehen. Aus dem Sockel 1 treten zwei Arme 6 bzw. 7 aus, die an ihren äußeren Enden jeweils einen Detektorkopf 8 bzw. 9 halten. Die beiden Köpfe werden auf die gleiche Weise am Ende ihrer Arme gehalten. Der Kopf 8 ist beispielsweise mit zwei Achsen 10 und 11 versehen, die in Lagern drehen können, wobei sie den Kopf halten. Die Lager sind ihrerseits in Flanken 12 bzw. 13 eines Bügels 14 gehalten. Die Spitze des Bügels 14 ist mit einem Kranz 15 verbunden, der im Inneren eines konzentrischen Kranzes 16 drehen kann, der seinerseits am Ende des Armes 6 befestigt ist.
Die Winkelbewegung des Kopfes, die um eine durch die Achsen und die Lager verlaufende Achse 18 durchgeführt wird, ist durch den Pfeil 19 dargestellt. Bei einer vereinfachten Ausführung geschieht diese von Hand. Diese Winkelbewegungen werden dann von Hand durchgeführt, wobei die Möglichkeit zur Auswahl aus vordefinierten Positionen besteht. Bei einem Beispiel sind die vordefinierten Positionen durch Kerben gebildet, die am Umfang von zu der Winkelbewegungsachse konzentrischen und mit jedem der Köpfe fest verbundenen, kreisförmigen Platten ausgeführt sind. Zwei Rasten können in diese Kerben eingreifen und die Winkelbewegung der Köpfe so in vordefinierten Positionen halten.
Die Einheit des Drehsockels kann um die Achse 5 nach einer Rotationsbewegung 22 drehen. Der Abstand R zwischer der Achse 5 und den Armen heißt Radius. Durch die radiale Belegung schwankt der Wert dieses Radius. Diese Bewegung ist bereits bekannt.
Der Bügel 14, der die Form eines umgekehrten U aufweist, hält an jeder seiner Flanken 12 und 13 einen Gleitwagen wie den in Fig. 4 gezeigten, um den Lagern 50, die die Achsen 10 und 11 halten, eine vertikale Bewegung zu ermöglichen. Diese Bewegung wird bevorzugt durch einen Motor betrieben, der in jedem Bügel sitzt. Die Motoren sind unabhängig. Der Motor 51 sitzt beispielsweise in der Mitte des Bügels 14. Er treibt über zwei Riemen 52 und 53 zwei Endlosschrauben an. Nur die Endlosschraube 54 ist dargetellt. Die Endlosschraube 54 schraubt sich in eine Mutter 55, die mit einem Wagen 56 verbunden ist. Der Wagen 56 ist mit zwei Muffen 57 und 58 versehen, die entlang zweier Schäfte 59 und 60 gleiten. Die Schäfte 59 und 60 sind mit den Flanken des Bügels fest verbunden gehalten. Der Kopf der Schraube 54 ist verschiebungsfest, aber in Drehung frei in diesem Bügel gelagert. Die Teleskopbewegung ist symbolisch durch den Doppelpfeil 17 in Fig. 1 dargestellt.
Fig. 2 zeigt ein Beispiel einer Untersuchung, bei der ein Patient 26 auf einer Liege 27 liegt. Die beiden Köpfe 8 und 9 sind auf herkömmliche Weise beiderseits der Mitte 5 des Drehsockels dargestellt. Wird das Bett von den Köpfen nach rechts oder links relativverschoben, dann gleitet der Patient zwischen den beiden Köpfen vorbei: eine sogenannte Ganzkörperuntersuchung kann durchgeführt werden. Im Verlauf dieser Untersuchung wird eine ständige Erfassung durchgeführt. Je nach der Durchgangsbewegung des Rumpfes des Patienten unter dem Kopf 8 und bei der Annäherung an die Untersuchung des Kopfes des Patienten, wird durch die Teleskopbewegung 17 das Absenken des oberen Kopfes 8 so hervorgerufen, daß dieser Detektorkopf so nahe wie möglich an den Kopf des Patienten angenähert wird. In der Praxis liegt die durchführbare Teleskopbewegung in der Größenordnung von 8 cm. In der in Fig. 2 links dargestellten Position liegt der obere Kopf 8 dem Kopf des Patienten am nächsten: Die Detektionsauflösung ist besser.
Fig. 3 zeigt schematisch eine tomographische Untersuchung eines nicht dargestellten Patienten. Während in diesem Fall die Liege im wesentlichen parallel zu der Achse 5 leigt, läßt man die Gammakamera um den Körper des Patienten drehen. Dann werden für jede Projektion die Möglichkeiten der Teleskopbewegung ausgenutzt, um jeden Kopf so nahe wie möglich an den Körper anzunähern, wobei der Platzbedarf, den der Patient und die Liege darstellen, sowie die Abtastungsgeometrie mit konstantem Zentrum berücksichtigt werden, die eingehalten werden muß. Mit der Erfindung erhält man eine bessere Auflösung, da die Köpfe näher an den Körper angenähert werden können. Der in durchgezogener Linie dargestellte Umfang stellt die ideale Bahn dar, bei der die Möglichkeiten der unabhängigen Teleskopbewegungen mit der Erfindung am besten ausgenutzt werden können, wobei sich R1 von R2 unterscheidet. Die gestrichelten Bahnen zeigen den Einstellspielraum für diese Teleskopbewegungen. Die durchgezogene Linie ist zwischen den beiden gestrichelter Linien enthalten.

Claims

1. Gammakamera mit einem Drehsockel (1), der zwei Haltearme (6, 7) zum Halten je eines Detektorkopfes (8, 9) trägt, der am Ende eines Armes sitzt, wobei die Arme radial bezüglich der Drehachse des Sockels beweglich sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Arme Mittel für eine Teleskopbewegung aufweisen, um unabhängige Verschiebungen der Köpfe senkrecht zu den Armen hervorzurufen.

2. Gammakamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel für die Teleskopbewegung Mittel zum Durchführen einer Winkelbewegung der Köpfe aufweisen.

3. Gammakamera nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel für die Teleskop- und Winkelbewegungen mit zwei Flanken (12, 13) versehene Bügel aufweisen, wobei die Köpfe der Bügel an den Enden der Arme befestigt sind und die Flanken Drehlager aufweisen, um die Köpfe winkelbeweglich zu halten.

4. Gammakamera nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel für die Teleskopbewegung einen mit zwei Flanken versehenen Bügel aufweisen, wobei der Kopf des Bügels am Ende des Armes befestigt ist und die Flanken bewegliche Lager entlang der Flanken aufweisen, un die Bewegung der Köpfe zu ermöglichen.

5. Gammakamera nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Köpfe rechteckige Detektionsbereiche aufweisen und die Arme Mittel (20, 21) besitzen, um die große Länge der Felder dieser Köpfe in einer beliebigen Richtung zu orientieren, die in einer Ebene senkrecht zu der Richtung der Teleskopbewegung enthalten ist.