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Die Erfindung betrifft Vorrichtungen, mit deren Hilfe ein
Erfassungskopf einer vorzugsweise tomographischen Gammakamera
in geeigneter Weise bezüglich des Patienten, der mit dieser
Gammakamera einer Untersuchung unterzogen wird, verschwenkt
werden kann.
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Gammakameras sind beispielsweise in der amerikanischen
Patentschrift von ANGER Nr. 3 011 057 beschrieben. Eine
Gammakamera ist eine Vorrichtung, die einen rotierenden,
feststehenden oder bezüglich des Bodens beweglichen Aufsatz besitzt,
der am Ende eines Arms einen Detektor, auch Erfassungskopf
genannt, trägt. Dieser Detektor ist mit einem Netz von
Photomultiplikatorrohren versehen, deren nebeneinander angeordnete
Eingangsflächen die Erfassungsfläche des Erfassungskopfes und
sein Erfassungsfeld bilden.
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Das Prinzip der Untersuchung ist folgendes: man injiziert dem
zu untersuchenden Patienten ein radioaktives Produkt. Dieses
Produkt ist beispielsweise Thallium. Die radioaktive Emission
erregt einen Scintillatorkristall des Detektors, der die
Energie der Gammaphotonen in eine Lichtenergie umwandelt, die
durch die Photomultiplikatorröhren erfaßbar ist. Dem
Scintillatorkristall geht auf bekannte Weise ein Kollimator voraus,
der eine Visierrichtung definiert und durch einen Brennpunkt
gekennzeichnet ist. Dieser Brennpunkt wird im Fall von
Kollimatoren mit parallelen geraden oder schrägen Löchern ins
Unendliche geworfen. Der Brennpunkt befindet sich im Fall von
konvergierenden oder divergierenden Kollimatoren in einem
positiven oder negativen endlichen Abstand. Der Brennpunkt kann
bezüglich einer zentralen Visierrichtung dezentriert sein.
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Die ausgesendeten Scintillationen werden von den
Photomultiplikatorröhren erfaßt, die elektrische Signale erzeugen, die
von der empfangenen Lichtstärke abhängen. Durch Durchführung
von Schwerpunktsortsbestimmungen an allen diesen elektrischen
Si-gnalen kann man auf bekannte Weise den Standort X Y des
Ursprungs der Scintillation im Erfassungsfeld bestimmen. Man
führt hierbei eine inkrementale Erfassung aus, indem man die
Anzahl Scintillationen (oder Stöße) kumuliert, die durch das
Ortungselement, Pixel genannt, erfaßt werden.
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Indem man den Erfassungskopf während einer gewissen Zeit in
einer bestimmten Stellung über dem untersuchten Körper
beiläßt, kann man bei einem gegebenen Blickwinkel, Projektion
genannt, ein Bild erhalten, das die Konzentration des
emittierenden Produkts im Körper anzeigt. Die tomographische
Untersuchung besteht darin, daß man ein Bild pro Blickwinkel
bei einer großen Anzahl von Blickwinkeln erfaßt, die auf
einem Winkelsektor von mindestens 180º regelmäßig verteilt
angeordnet sind. Man kann anschließend mit Rechenalgorithmen,
insbesondere der gefilterten Retro-Projektion, das Bild eines
Volumens des Körpers rekonstituieren.
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Der untersuchte Patient liegt auf einem Bett. Das Bett ist
bezüglich eines feststehenden oder translationsbeweglichen
Gestells verschwenkbar, das die Gammakamera über angelenkte
Organe trägt. Indem man diese verschiedenen Mittel
kombiniert, kann man auf diese Weise die Gammakamera bezüglich des
Körpers des Patienten verschwenken, um das Bild des
gewünschten Organs zu erhalten. Aus offenkundigen Kostengründen ist
es erforderlich, die Anzahl Gelenke der Organe, die die
Gammakamera halten, soweit wie möglich zu begrenzen, soweit dies
die zu erreichenden Ergebnisse zulassen.
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Bis vor kurzem war der sensible Teil der Gammakamera rund, so
daß die Ausrichtung des Patienten um die Senkrechte auf
diesen sensiblen Teil herum bei sonst gleichen Bedingungen
gleichgültig war. Man verwendet jetzt Gammakameras, deren
Erfassungskopf keine Rotationssymmetrie besitzt. Seine Form
kann rechteckig mit oder ohne abgestumpften Ecken oder sogar
elliptisch sein. Er ist durch eine große und eine kleine
Achse gekennzeichnet, Symmetrieachsen in der Ebene des
Detektors. Die Abmessung der großen Achse ist größer als die der
kleinen. In diesen Fällen ist die Ausrichtung des Patienten
um diese Senkrechte herum für die maximale Ausnutzung des
Erfassungsfeldes nicht mehr gleichgültig. Diese Forderung
kompliziert noch die vorzusehenden Gelenke.
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Um das Erfassungsfeld der Gammakamera optimal zu richten,
schlägt die Schrift EP-A-0 266 846 eine Schwenkbewegung um
eine zum Erfassungsfeld des Erfassungskopfes senkrechte Achse
vor. Die Bewegung wird durch eine sukzessive oder
gleichzeitige Drehung um zwei im Erfassungsfeld gelegene Achsen
vorgenommen und gestattet nur eine Verschwenkung von genau 90º. Es
ist deshalb möglich, die kleine Achse des Kopfes nach der
Achse des Patienten auszurichten, ob diese nun in der
Rotationsachse des Aufsatzes der Gammakamera oder senkrecht zu
diesem angeordnet ist.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Gammakamera, umfassend ein
Gestell, einen rotierenden Aufsatz, der mit diesem Gestell
durch eine Rotationsachse verbunden ist, die eine Rotation
des rotierenden Aufsatzes um diese Achse gestattet, einen
Arm, der mit dem rotierenden Aufsatz durch Mittel verbunden
ist, die eine radiale Bewegung des Arms bezüglich dieser
Rotationsachse gestatten, und einen von diesem Arm gehaltenen
Gammakamera-Erfassungskopf, dadurch gekennzeichnet, daß sie
außerdem im Halt des Erfassungskopfs einen Zwischenhalter
umfaßt, der am Arm durch eine zur Rotationsachse senkrechte
Schwenkachse befestigt ist, die die Verschwenkung dieses
Erfassungskopfes bezüglich des Arms gestattet, wobei dieser
Erfassungskopf an dem Zwischenhalter durch eine zur
Schwenkachse senkrechte Angulierungsachse befestigt ist, die, wenn
diese Angulierungsachse parallel zur Rotationsachse gerichtet
ist, eine Angulierung (Y) dieses Erfassungskopfes gestattet,
so daß eine Hauptvisierrichtung dieses Kopfes in einer zur
Rotationsachse senkrechten Ebene enthalten ist.
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Wenn die Gammakamera eine Angulierungsachse besitzt, mit der
dem Erfassungskopf eine Angulierung verliehen werden kann,
ist die Schwenkachse zur Rotationsachse und zur
Angulierungsachse senkrecht und verbindet einen Bügel mit dem Ende
des Arms, wobei dieser Bügel die Verschwenkung des Kopfes
bezüglich des Arms gestattet.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus
der folgenden Beschreibung, die als nicht begrenzendes
Beispiel dient und sich auf die beiliegenden Figuren bezieht,
die zeigen:
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Fig. 1 eine Angulierungsvorrichtung, die zum Teil den Stand
der Technik darstellt, und
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Fig. 2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung, die auf die neuen
Mittel der Erfindung beschränkt ist.
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Die vorliegende Erfindung wird als Patentanmeldung
gleichzeitig mit zwei anderen Erfindungen desselben Erfinders
eingereicht, die andere Verbesserungen betreffen.
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Bei der in Fig. 1 gezeigten bekannten Vorrichtung wird ein
Erfassungskopf 101 einer Gammakamera so gehalten, daß er eine
Angulierung auf einem L-förmigen Gestell 102 erfährt, das auf
dem Boden aufliegt. Ein rotierender Aufsatz 103 ist am
vertikalen Arm des L durch eine horizontale Achse 104 befestigt,
die es dem rotierenden Aufsatz gestattet, eine
Rotationsbewegung X um diese Achse auszuführen. Üblicherweise wird diese
Bewegung Rotation der Gammakamera genannt.
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Ein gabelförmiger Arm 105 ist auf der Seite des Gabelstiels
am rotierenden Aufsatz 103 im Inneren eines Fensters 106
befestigt. Ein bekannter, nicht dargestellter Mechanismus
gestattet es, diesen Arm in eine radiale Translationsbewegung R
längs des rotierenden Aufsatzes im Inneren des Fensters zu
versetzen, so daß er von der Achse 104 entfernt oder ihr
angenähert wird.
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Der Erfassungskopf 101 der Gammakamera, der rechteckig ist,
ist zwischen den beiden "Fingern" der Gabel auf einer Achse
107 befestigt, die zur Achse 104 rechtwinklig ist und
horizontal ist, wenn der rotierende Aufsatz vertikal ist (die
Translation R ist hierbei vertikal). Diese Achse gestattet
es, den Erfassungskopf eine Rotationsbewegung Y ausführen zu
lassen, die gewöhnlich Angulation genannt wird.
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Der Patient liegt auf einem Bett, das unter dem
Erfassungskopf angeordnet ist, und zwar - je nach den Anforderungen der
Untersuchung - parallel oder senkrecht zur Achse 104. Die
Gammakamera wird ihrerseits je nach den Anforderungen durch
Translation R, Rotation X und Angulation Y gerichtet.
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Die verschiedenen Kombinationen dieser verschiedenen
Anordnungen und Bewegungen sind begrenzt. Man befindet sich
deshalb manchmal in einer Situation, in der die große Abmessung
der Gammakamera über den Körper des Patienten hinausragt,
indem eine Zone unbenutzt bleibt, oder in der im Gegenteil die
kleinere Abmessung dieser Gammakamera kleiner als der zu
untersuchende Teil des Körpers ist. Unter anderen Nachteilen
verlängert diese Situation die Dauer der Untersuchung, was
für den Patienten beschwerlich ist und die Produktivität der
Anlage verringert.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung, mit der dieses Problem
gelöst werden kann, ist in Fig. 2 dargestellt, und zwar
beschränkt auf die spezifischen und neuen Mittel der Erfindung.
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Insbesondere ist ein Arm 205 auf einer Seite an dem
rotierenden Aufsatz beweglich befestigt, um die Translationsbewegung
R wie in Fig. 1 zu erhalten. Dieser Arm trägt an seinem
anderen Ende eine Achse 208, die zur radialen Translation R
parallel und vertikal ist, wenn der rotierende Aufsatz vertikal
ist (die Translation R ist hierbei vertikal). Diese radiale
Translation findet in einer Hauptrichtung des Aufsatzes 103
statt. Diese Achse 208 ist zur Achse 104 senkrecht. Sie trägt
einen Bügel 209 in Form eines U, dessen beide Seitenschenkel
210 und 211 zu ihr parallel sind (vertikal, wenn der
rotierende Aufsatz vertikal ist). Diese Achse 208 gestattet es,
den Bügel und damit den Erfassungskopf, der an ihm befestigt
ist, in eine Rotationsbewegung Z zu versetzen, gewöhnlich
Schwenkbewegung genannt.
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Der Erfassungskopf 101 der Gammakamera ist im Inneren des
Bügels 209 zwischen den beiden Schenkeln des U durch eine zur
Achse 208 senkrechte Achse 207 befestigt. Diese Achse 207 ist
damit horizontal, wenn der rotierende Aufsatz vertikal ist,
und gestattet es, den Kopf die oben bezüglich Fig. 1
definierte Angulierungsbewegung Y ausführen zu lassen. Um einen
ausreichenden Ausschlag zu gestatten, ohne die seitlichen
Arme des Bügels zu lang werden zu lassen, ist die Gammakamera
vorzugsweise so befestigt, daß ihre große Abmessung, ihre
große Achse, zur Achse 207 parallel ist.
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Man stellt fest, daß auf diese Weise diese große Abmessung
des Kopfs der Gammakamera, so wie er in Fig 2 dargestellt
ist, wie die von Fig. 1 angeordnet ist. Um eine Anordnung von
90º zu erreichen, genügt es, den Bügel um die Achse 208 um
einen Winkel von 90º zu drehen, d.h. gewöhnlich ihn um 90º zu
verschwenken.
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Auf diese Weise ermöglicht es die Achse 208 also, der
Gammakamera einen zusätzlichen Freiheitsgrad bezüglich
Verschwenkung zu verleihen, um eine bessere relative Positionierung
zwischen ihr und dem Patienten, der der Untersuchung
unterzogen wird, zu erhalten.
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Die vorstehende Beschreibung betrifft den Fall, in dem nur
ein einziger Erfassungskopf auf dem rotierenden Aufsatz durch
die beschriebenen Mittel befestigt ist. Sie erstreckt sich
natürlich auch auf den Fall, in dem man zwei Erfassungsköpfe
verwendet, die an den beiden Enden des rotierenden Aufsatzes
befestigt sind und damit zu beiden Seiten des Patienten
plaziert sind (einer über ihm und einer unter ihm, wenn der
rotierende Aufsatz vertikal ist), wie in Fig 2 dargestellt
ist.
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Die beiden Köpfe werden am Ende ihres Armes in gleicher Weise
gehalten. Der Kopf 101 ist beispielsweise mit zwei Achsen 217
und 218 versehen, die in Lagern rotieren können, indem sie
den Kopf halten. Diese Lager sind ihrerseits in Schenkeln 210
bzw. 211 des Bügels 209 gehalten. Der Scheitel des Bügels 209
ist mit einem Kranz 215 verbunden, der im Inneren eines
konzentrischen Kranzes 216 rotieren kann, der seinerseits am
Ende des Arms 205 befestigt ist.
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Der Bügel 209, der die Form eines umgekehrten U hat, besitzt
in jedem seiner Schenkel 210 und 211 einen verschiebbaren
Schlitten, um es den Lagern, die die Achsen 217 und 218
halten zu gestatten, sich vertikal zu bewegen. Diese
Gleitbewegung wird vorzugsweise durch einen Motor motorisiert, der in
jedem Bügel angeordnet ist. Die Motoren sind voneinander
unabhängig. Ein Motor ist beispielsweise in der Mitte des
Bügels 209 angeordnet. Er treibt über zwei Riemen, die im
Scheitel des Bügels durchlaufen, zwei zu den Schenkeln 210
und 211 parallele Schnecken an. Eine Schnecke schraubt sich
in eine mit einem Schlitten fest verbundene Mutter ein. Die
Schlitten sind mit zwei Buchsen versehen, die auf zwei Wellen
gleiten. Die Wellen sind mit den Schenkeln des Bügels fest
verbunden gehalten. Der Kopf der Schnecke ist bezüglich
Translation feststehend gehalten, jedoch bezüglich Drehung in
Bügel frei. Die Teleskopbewegung ist symbolisch mit dem
doppelten Pfeil 219 in Fig. 2 dargestellt.
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Bei einer vereinfachten Version ist die Angulierungsbewegung
manuell, und zwar mit einer Möglichkeit der Wahl zwischen
vordefinierten Positionen. Bei einem Beispiel bestehen diese
vordefinierten Positionen aus Kerben, die am Umfang von
kreisförmigen Platten vorgesehen sind, die zur
Angulierungsachse konzentrisch und mit jedem der Köpfe fest
verbunden sind. Zwei Rastorgane können in diese Kerben eintreten
und auf diese Weise die Angulierung der Köpfe in
vordefinierten Stellungen halten.
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Die Schwenkstellungen des Bügels können beliebig sein; so ist
der Scheitel des Bügels 209 mit einem Kranz 215 verbunden,
der im Inneren eines konzentrischen Kranzes 216 rotieren
kann, der seinerseits am Ende des Arms 205 befestigt ist. Die
Profile der Kränze 15 und 16 sind so verschachtelt, daß der
Halt des Kopfes in allen Stellungen bewirkt wird. Wenn sich
der Kranz 215 im Inneren des Kranzes 216 dreht, dreht sich
der Kopf in einer Schwenkbewegung um die Achse 208. Manche
Schwenkstellungen sind auch vorzugsweise vordefiniert:
beispielsweise können die Profile der Kränze 215 und 216
Erhebungen bzw. Vertiefungen aufweisen, die auf ihrem Umfang
regelmäßig verteilt sind und, wenn sie aufeinandertreffen,
durch elastische Reaktion ineinandergreifen. Dieses
Ineinandergreifen genügt, um den Halt bezüglich Schwenkbewegung zu
gewährleisten. Sie können bei Kraftausübung zu einer anderen
Schwenkstellung führen. Die Schwenkbewegung kann auch
motorisiert sein, und in diesem Fall gewährleistet der Motor selbst
den Halt bezüglich der Schwenkbewegung.