DE69208697T2 - Szintillationskamera - Google Patents
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Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Szintillationskamera für die radiographische Abbildung eines zweidimensionalen Verteilungsbilds oder eines tomographischen Bilds in Übereinstimmung mit einem radioaktiven Isotop, das in einem Körper für eine Untersuchung verteilt ist, und bezieht sich insbesondere auf eine Szintillationskamera, die einen modifizierten Kollimatoraustauscher für den Wechsel von Kollimatoren, die an Detektoren angebracht sind, aufweist.
- In Fig. list das Prinzip einer herkömmlichen Szintillationskamera erläutert. Wie in der Figur gezeigt ist, führen Gammastrahlen 11, die von dem untersuchten Körper P ausgesandt werden, dazu, daß der Szintillator 13 fluoreszierende Strahlung aussendet, die proportional ist zu der Energie der Gammastrahlen. Die fluoreszierenden Strahlen werden mit Hilfe einer Lichtführung 15 zu einer Mehrzahl von Photovervielfacherröhren (PMT = photomultiplier tubes) 17 geführt und durch die Photovervielfacherröhren in elektrische Impulse umgesetzt, die proportional zu der Menge bzw. Dichte der fluoreszierenden Strahlen sind. Eine Einheit, die aus einem Szintillator, einer Lichtführung und Photovervielfacherröhren besteht, wird im folgenden als ein Detektor 19 bezeichnet. Die von dem Detektor 19 ausgesandten Impulse werden durch einen Prozessor 21 verarbeitet, um hierdurch ein tomographisches Bild, das eine zweidimensionale Verteilung aufweist, zu erzeugen. Das tomographische Bild wird auf einer Anzeigeeinheit 23 angezeigt.
- Bei der vorstehend beschriebenen Einrichtung akzeptiert ein Kollimator 25 lediglich Gammastrahlen, die parallel zu seinen Löchern verlaufen, und blockiert oder sperrt andere Gammastrahlen wie etwa einen Gammastrahl, der schräg in die Öffnungen des Kollimators eintritt. Entsprechend den jeweiligen Zwecken werden unterschiedliche Arten von Kollimatoren eingesetzt. Als Beispiel wird ein Kollimator für hohe, mittlere oder niedrige Energie in Abhängigkeit von den Energien eines radioaktiven Isotops eingesetzt. Kollimatoren mit unterschiedlich bemessenen Öffnungen werden in Abhängigkeit von einer gewünschten Auflösung und Empfindlichkeit der Bilder verwendet. Für einen korrekten Einsatz müssen die Kollimatoren in Abhängigkeit von den radiographischen Zwecken bzw. Einsätzen geändert werden.
- Eine herkömmliche Szintillationskamera enthält eine Mehrzahl von Detektoren mit daran angebrachten Kollimatoren für eine parallele Verarbeitung. Eine herkömmliche Austauschvorrichtung zum Austausch der Kollimatoren wechselt alle Kollimatoren gleichzeitig für einen effizienten Austausch. Eine herkömmliche Kollimator- und Halteeinrichtung ist in der US-PS- 5 059 799 beschrieben, die dem gleichen Inhaber wie die vorliegende Erfindung zugeordnet ist. Die herkömmliche Kollimator-Austauschvorrichtung weist einen Träger mit Schienen und eine Halteeinrichtung zum Halten von Kollimatoren auf. Gemäß den Fig. 2A und 28 ist der Kollimator mit einem Schraubloch 31, Stiftlöchern 33, Führungsstiften 35, einem Durchgangsloch 37 und beispielsweise 2000 bis 4000 Kollimatorlöchern 39 versehen.
- Gemäß Fig. 3 weist die Halteeinrichtung zum Halten von Kollimatoren einen Rahmen 41, der an einem Träger fest angebracht ist, einen ersten Block 43, der aus oberen und unteren Hälften besteht, die jeweils an dem Rahmen 41 fest angebracht sind, einen zweiten Block mit einem Durchgangsloch 47 und gleitenden bzw. gleitverschieblichen Teilen 49, die mit dem ersten Block verbunden sind und gemäß der Figur in den Richtungen der Achse Y und der Achse Z bewegbar sind, ein flaches Element 51 mit einer flachen Oberfläche für die Anbringung des Kollimators, und eine Befestigungsschraube 53 zum Befestigen des Kollimators an dem Halteabschnitt auf.
- Bei der vorstehend erläuterten Halteeinrichtung sind die Kollimatoren an der Halteeinrichtung vollständig in ihren schwingenden Richtungen festgelegt. Erhebliche Zeit und Mühe ist erforderlich, um die Mehrzahl von Kollimatoren anzubringen oder abzunehmen, wenn die Detektoren in einer ungeeigneten Position angeordnet sind.
- Als Beispiel ist es manchmal schwierig, die Kollimatoren an einem Befestigungsabschnitt anzubringen, wenn die Ebenen der Anbringungsabschnitte nicht mit den Ebenen der Kollimatoren, die durch die Halteeinrichtung getragen werden, übereinstimmen, oder wenn die Kollimatoren oder die Anbringungsabschnitte geneigt sind. Dieses Problem wird noch ernsthafter bei einer Szintillationskamera mit einer Mehrzahl von Kollimatoren und Detektoren, wenn diese gleichzeitig ausgetauscht werden.
- Die vorliegende Erfindung wurde bei einem Versuch zur Lösung der verschiedenen, vorstehend erläuterten Nachteile getroffen, und hat demzufolge als Aufgabenstellung die Schaflung einer Szintillationskamera, die eine Kollimator-Austauschvorrichtung aufweist, die nicht korrekt positionierte Kollimatoren noch einfacher austauschen kann.
- Die vorstehend erläuterte Aufgabenstellung und weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung lassen sich dadurch erzielen, daß eine Szintillationskamera (100, 250) geschaffen wird, die aufweist:
- a) eine Mehrzahl von Detektoren (105a, 105b, 105c), die an der Kamera angebracht und derart angeordnet sind, daß sie eine Öffnung für die Ermöglichung der Einführung eines zu untersuchenden Objekts wie etwa eines menschlichen Körpers und für die radiographische Aufnahme eines tomographischen Bilds schaffen;
- (b) eine Mehrzahl von Kollimatoren (125a, 125b, 125c), die jeweils an der Vorderseite des entsprechenden Detektors für die Kollimierung von Röntgenstrahlen, die von dem zu untersuchenden Objekt ausgesandt werden, angebracht sind; und
- (c) eine Austauscheinrichtung (120), die einen Träger (121) und eine Halteeinrichtung (123) zum Halten von Kollimatoren aufweist;
- dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung Kollimatoren in einer in jeder Richtung innerhalb eines bestimmten Bereichs verschwenkbaren Weise hält.
- Vorzugsweise weist die Halteeinrichtung ein sphärisches Lager für die schwenkbare Halterung von Kollimatoren und einen Satz aus Stift und Stiftloch für die Begrenzung des Verschwenkbereichs auf.
- Diese und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen noch klarer ersichtlich.
- Fig. 1 zeigt eine Ansicht zur Erläuterung des Prinzips einer Gammakamera.
- Fig. 2A und 2B zeigen einen herkömmlichen Kollimator.
- Fig. 3 zeigt einen herkömmlichen Verbindungsteil für eine Halteeinrichtung.
- Fig. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Szintillationskamera gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
- Fig. 5 zeigt eine Vorderansicht eines Traggerüsts für die in Fig. 4 dargestellte Szintillationskamera.
- Fig. 6A und 6B zeigen eine Vorderansicht und eine Seitenansicht eines Kollimators gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
- Fig. 7 zeigt eine Schnittansicht einer Verbindungseinrichtung bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
- Fig. 8A zeigt eine seitliche Schnittansicht der Halteeinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
- Fig. 8B zeigt eine vorderseitige Schnittansicht der Halteeinrichtung, die in Fig. 8A dargestellt ist.
- Fig. 9A, 10A und 11A zeigen die Beziehung zwischen einem begrenzenden Stift und einem Stiftloch für unterschiedliche Fälle.
- Fig. 9B, 10B und 11B zeigen die zusammenwirkenden oder zusammengehörenden Positionen eines begrenzenden Stifts und einer Befestigungsschraube.
- Fig. 12 zeigt einen Eingriffsvorgang zwischen einem Führungsstift und einer Führungsrille bei einem Befestigungsabschnitt
- Fig. 13 zeigt eine Schnittansicht eines Verbindungsteils bei einem weiteren Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung.
- Fig. 14 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Szintillationskamera gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
- Fig. 4 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Szintillationskamera 100 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
- Wie in Fig. 4 und in noch größeren Einzelheiten in Fig. 5 gezeigt ist, ist ein Stützgerüst (Traggerüst) 101 mit einem Rotationssystem versehen, das einen rotierenden Ring 103 für die Änderung der Winkel, bei denen ein tomographisches Bild radiographisch aufgenommen wird, drei Detektoren 105a, 105b, 105c, die an dem rotierenden Ring angebracht und in der radialen Richtung beweglich sind und zum Einführen eines Objekts zwischen ihnen und zur radiographischen Aufnahme dieses Objekts dienen, und Befestigungsabschnitte 107 mit Führungsrillen 109 für die korrekte Anbringung der Kollimatoren an den vorderen Oberflächen der Detektoren 105 aufweist.
- Eine Kollimator-Austauschvorrichtung 120 weist einen Träger 121 mit Schienen 135 und eine Halteeinrichtung 123 zum Halten von Kollimatoren 125a, 125b, 125c auf und ist abnehmbar an der Vorderseite des Traggerüsts angeordnet.
- Der Träger 121 besteht aus einem Rahmenkörper 127 mit einer Mehrzahl von Laufrädem 129 zur Verschiebung auf dem Boden, einer Mehrzahl von Führungsrädem 131 für eine Bewegung entlang der Führungsschienen 135 und einem Handgriff 137. Die Führungsräder 131 sind an dem Rahmenkörper 127 an einer Position angebracht, die geringfügig höher ist als diejenige des Laufrads 129, so daß der Träger auf dem Boden lediglich mit Hilfe der Laufräder läuft, ohne daß das Führungsrad den Boden berührt, sowie auf den Führungsschienen mittels des Führungsrads läuft, ohne daß das Laufrad den Boden berührt. Die Schienen 135 sind an dem Boden parallel zu den Anbringungsabschnitten 109 für einen korrekten Austausch der Kollimatoren angebracht und erstrecken sich mit geeigneter Länge von dem Traggerüst 101 weg.
- Die Halteeinrichtung 123 weist einen Halteabschnitt 124 mit einem Rahmen mit im wesentlichen dreieckförmiger Gestalt auf und ist an der Oberseite des Rahmenkörpers befestigt. Der Halteabschnitt 124 ist mit drei Befestigungsschrauben 139 zum Halten von drei Kollimatoren versehen. Jeder der drei Kollimatoren ist derart gehalten, daß jeder aus der Mehrzahl von Führungsstiften 141, die an dem Kollimator 125 angebracht sind, korrekt mit den entsprechenden Rillen 109 des Befestigungsabschnitts 107 in Eingriff gebracht sind.
- Die Fig. 6A und 6B zeigen einen Kollimator 125 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel Der Kollimator weist einen Verbindungsteil 151 mit einem sphärischen Lager bzw. Kugellager und begrenzenden Stiftlöchern bzw. Anschlagstiftlöchern 153 auf. Gemäß den Figuren werden Führungsstifte 155 für einen Eingriff mit den Rillen 109 des Befestigungsabschnitts 107 eingesetzt, wobei ein Durchgangsloch 157 zur Befestigung der Kollimatoren 125 an dem Befestigungsabschnitt 107 mit Hilfe einer (nicht gezeigten) Schraube nach der vollständigen Einführung benutzt wird.
- In Fig. 7 ist eine detaillierte Schnittansicht eines verbundenen Teils 151 des Kollimators dargestellt. Der Verbindungsteil 151 weist gemäß der Darstellung in Fig. 7 eine Nabe 159 mit einem Schraubloch 161 in der Oberseite für die Anbringung an dem Halteabschnitt 124 und eine männliche oder vorstehende Schraube an der Rückseite; ein sphärisches Lager 163 für die Ermöglichung einer schwenkenden Bewegung des Kollimators 125 in jeder Richtung; eine Mutter 165, die mit der vorstehenden Schraube zur Befestigung des Lagers 163 an der Nabe 159 in Eingriff steht; und ein Sicherungselement 167 für die Befestigung des Lagers an einer vorderen Endfläche des Kollimators auf.
- In den Fig. 8A und 88 ist eine detaillierte Schnittansicht einer Haltevorrichtung 171 der Halteeinrichtung 123 und eine begrenzende Einrichtung 173 für die Begrenzung des Schwenkbereichs des Kollimators 125 gezeigt. Die Haltevorrichtung 171 weist, wie in den Figuren gezeigt ist, ein erstes Element 175, das aus vier Blöcken, die an dem Halteabschnitt 123 befestigt sind, besteht; ein zweites Element 177, das ein Durchgangsloch und gleitende Teile, die mit dem ersten Element 175 verbunden sind und sich gemäß der Darstellung in Fig. 8A nach oben und unten und nach vorne und hinten bewegen, aufweist; ein flaches Element 179 für die Anbringung an der Nabe 159; und eine Befestigungsschraube 139 für die Anbringung des Kollimators an dem Halteabschnitt auf. Die begrenzenden Einrichtung 173 weist einen begrenzenden Stift 181, der an dem flachen Element befestigt ist, und ein Stiftloch 183 für den Eingriff mit dem begrenzenden Stift auf. Die detaillierte Beziehung zwischen dem Stift 181 und den Stiftlöchern 183 ist in den Fig. 9A, 9B, 10A, 10B, 11A und 11B erläutert. Die Beziehung zwischen den begrenzenden Stiften 181 und den Stiftlöchern 183 unterscheidet sich in Abhängigkeit von der Position, an der der Kollimator angebracht ist, da die Wirkung der durch die Schwerkraft hervorgerufenen Kraft gegen die Stifte und die Stiftlöcher in Abhängigkeit von der Haltung bzw. Ausrichtung des Kollimators unterschiedlich ist, wie es aus Fig. 4 ersichtlich ist.
- Der Kollimator 105a, der an der oberen linken Seite in Fig. 5 angeordnet ist, drückt gegen das flache Element an einem unteren und inneren Teil, wie es in den Fig. 9A und 9B ersichtlich ist, wobei der Eingriff zwischen den Stiften und den Stiftlöchern gemäß der Darstellung in den Figuren vorliegt. Wie aus den Figuren ersichtlich ist, ist der untere Begrenzungsstift 181a gegen das untere Stiftloch gedrückt und wird durch dieses gebogen, während der obere begrenzende Stift 181b durch das obere Stiftloch lediglich gebogen wird. Der Kollimator 105b, der an der oberen rechten Seite gemäß Fig. 5 angeordnet ist, ist der gleiche wie der Kollimator 105a, wobei jedoch die rechte und die linke Seite umgekehrt sind, wie es aus Fig. 10B ersichtlich ist. Der Kollimator 105c, der an der unteren Seite gemäß Fig. 5 angeordnet ist, drückt gegen das flache Element an dem unteren Teil, wobei der Eingriff des Stifts und der Stiftlöcher gemäß der Darstellung in den Fig. 11A und 11B vorliegt. Wie aus den Figuren ersichtlich ist, werden beide untere Stifte durch die Stiftlöcher gedrückt und zusammengebogen. Die Abmessungen und Eigenschaften der Stifte und der Stiftlöcher unterscheiden sich in Abhängigkeit vom jeweiligen Zweck.
- Bei diesem Ausführungsbeispiel wiegt der Kollimator ungefähr 30 kg, während die Stifte eine Länge von ungefähr 25 mm und einen Durchmesser von 15 mm aufweisen. Der Verschwenkbereich liegt vorzugsweise innerhalb eines Winkels von weniger als 100, und die weiter unterstützende Einrichtung unterstützt die Kollimatoren in beweglicher Weise vorzugsweise in einem Bereich von 3 mm x 3 mm in beiden Richtungen. Die Kollimatoren 105 sind mit Führungsstiften an den beiden Seitenenden für eine einfachere und korrekte Anbringung der Kollimatoren versehen, wie es in den Fig. 4 und 8B gezeigt ist.
- Jede der Rillen 109 des Befestigungsabschnitts 107 weist einen verjüngt zulaufenden Einlaß für einen einfachen Eingriff mit den entsprechenden Führungsstiften 155 auf, wie es aus Fig. 8A ersichtlich ist. Sowohl die Kollimatoren 125 als auch die Befestigungsabschnitte 107 sind nicht stets an einer exakt festgelegten Position angeordnet. Die Befestigungsabschnitte werden zum Beispiel in einer geringfügig verschobenen Position oder in einer geneigten Haltung angehalten. Die Kollimatoren werden manchmal auf einem geringfügig höheren oder niedrigeren Niveau oder in einer geneigten Haltung gehalten.
- In Fig. 12 ist der Vorgang der Einführung eines geneigten und verschobenen Kollimators 205 in einer Rille 203 dargestellt. Zunächst gelangt der führende Führungsstift 201 mit dem Eintrittsbereich der Führungsrille 203 in Eingriff. Danach wird der Führungsstift 201 bei einem Drücken des Kollimators 205 nach links geringfügig angehoben und der Kollimator wird geringfügig im Gegenuhrzeigersinn gedreht, bis der Stift 201 sich in der gleichen Höhe wie die Rille 203 befindet und der Kollimator 205 parallel zu der Rille liegt.
- Die Schritte für die Anbringung der Kollimatoren sind die folgenden: Zunächst wird jeder Kollimator an dem entsprechenden Teil des flachen Elements des Halteabschnitts mittels einer Befestigungsschraube befestigt. Nachfolgend werden die Kollimatoren durch den Träger entlang der Führungsschienen so lange transportiert, bis alle führenden Führungsstifte auf den Einlässen der Führungsrillen reiten bzw. mit diesen in Eingriff stehen. Alle führenden Führungsstifte können gleichzeitig aufihren entsprechenden Einlässen reiten, da jeder Einlaß einen breiten Eintrittsbereich aufweist und der Bewegungsbereich der führenden Führungsstifte durch die Begrenzungseinrichtung beschränkt ist. Als drittes werden die Kollimatoren derart eingeführt, daß sie sich sanft bewegen und nach oben und unten sowie nach rechts und nach links schwingen, wie es in Fig. 12 gezeigt ist, da die Kollimatoren beweglich und schwenkbar angebracht sind. In Fig. 12 ist der Vorgang der Einführung der führenden Führungsstifte dargestellt. Schließlich werden die Einführungen in die Führungsrillen abgeschlossen und es werden alle Sicherungsschrauben festgelegt, um die Kollimatoren an dem Anbringungsabschnitt sicher zu befestigen.
- Die Kollimatoren werden durch Umkehrung der Anbringungsschritte abgenommen. Wie vorstehend beschrieben, werden die Kollimatoren gemäß der Erfindung sanft angebracht und abgenommen, selbst wenn der Befestigungsabschnitt für die Detektoren von den festgelegten Positionen abweichen sollte, da die Kollimatoren beweglich und schwingbar bzw. verschwenkbar gehalten werden. Daher läßt sich eine Vielzahl von Kollimatoren leicht und gleichzeitig anbringen und abnehmen, was den Vorgang des Austausches der Kollimatoren einfach gestaltet.
- In Fig. 13 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Verbindungseinrichtung dargestellt. Die Verbindungseinrichtung weist eine Feder 211 auf, die den Kollimatoren eine Verschwenkung in jeder beliebigen Richtung erlaubt. Die beiden Enden der Feder sind mit Hilfe eines Sicherungselements 213 und einer Nabe 215 befestigt. Diese Verbindungseinrichtung arbeitet in der gleichen Weise wie die vorstehend beschriebene Verbindungseinrichtung.
- In Fig. 14 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt. Diese Szintillationseinrichtung 250 weist zwei Detektoren 251 und zwei Kollimatoren 253 auf. Dieses Ausführungsbeispiel bezieht sich auf eine Szintillationskamera der stehenden Ausführung, das heißt auf eine Ausführung, bei der sich die Detektoren nicht drehen. In einem solchen Fall können Knochen durch den menschlichen Körper hindurch usw. radiographisch aufgenommen werden. Gemäß der Figur sind zwei Detektoren 25 durch ein Paar von U-förmigen Armelementen 255 abgestützt, von denen sich jedes entlang eines vertikalen Elements 257 nach oben und nach unten bewegt. Diese Kamera ist mit einer Kollimator-Austauschvorrichtung versehen, die den gleichen Verbindungsabschnitt wie die Kamera gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel aufweist. Die hauptsächlichen Teile dieser Kamera sind die gleichen wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel oder analog zu diesen, so daß eine detaillierte Beschreibung derselben entfällt.
- Verschiedene Abänderungen sind für den Fachmann nach dem Verständnis der Lehre der vorliegenden Erfindung erkennbar, ohne daß der Umfang der Erfindung verlassen wird.
Claims (9)
1. Szintillationskamera (100, 250) mit
(a) einer Mehrzahl von Detektoren (105a, 105b, 105c), die an der Kamera
montiert und derart angeordnet sind, daß sie eine Öffnung für die Ermöglichung einer
Einführung eines zu untersuchenden Objekts wie etwa eines Menschen in die Öffnung schaffen
und zur Strahlungsaufzeichnung eines tomographischen Bilds dienen,
(b) einer Mehrzahl von Kollimatoren (125a, 125b, 125c), die jeweils an der
Vorderseite der entsprechenden Detektoren für die Kollimierung von Röntgenstrahlen, die
von dem zu untersuchenden Objekt ausstrahlen, angebracht sind, und
(c) einer Austauscheinrichtung (120), die einen Träger (121) und eine
Halteeinrichtung (123) für das Halten der Kollimatoren aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung Kollimatoren in
einer in jede Richtung innerhalb eines bestimmten Bereichs schwenkbaren Weise hält.
2. Szintillationskamera nach Anspruch 1, bei der die Halteeinrichtung weiterhin
ein sphärisches Lager (163) für die Ermöglichung der Schwenkung der Kollimatoren in
jeder Richtung aufweist.
3. Szintillationskamera nach Anspruch 1, bei der die Halteeinrichtung weiterhin
eine Schraubenfeder (211) für die Ermöglichung einer Schwenkung der Kollimatoren in
jeder Richtung aufweist.
4. Szintillationskamera nach Anspruch 2, bei der die Halteeinrichtung weiterhin
einen einen Stift und ein Stiftloch enthaltenden Satz für die Begrenzung eines
Schwenkbereichs des Kollimators aufweist.
5. Szintillationskamera nach Anspruch 4, bei der der Schwenkbereich innerhalb
eines Winkels von weniger als 10º liegt.
6. Szintillationskamera nach Anspruch 4, bei der die Halteeinrichtung weiterhin
eine Sub-Trägereinrichtung für die Halterung der Kollimatoren derart, daß sie in einer
Ebene rechtwinklig zu der Oberfläche der Kollimatoren beweglich sind.
7. Szintillationskamera nach Anspruch 6, bei der die Sub-Trägereinrichtung die
Kollimatoren derart hält, daß sie innerhalb eines Bereichs von 3 mm x 3 mm in zwei
Richtungen beweglich sind.
8. Szintillationskamera nach Anspruch 4, bei der die Szintillationskamera drei
Kollimatoren aufweist, die mit einem Stützgerüst in der Form eines gleichseitigen Dreiecks
ausgestattet sind.
9. Szintillationskamera nach Anspruch 4, bei der die Szintillationskamera zwei
zueinander parallele Kollimatoren aufweist.
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