-
Die
vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Positronenemissionsbilderzeugung,
insbesondere für
diagnostische Zwecke.
-
Bei
der nuklearen Bilderzeugung wird ein Radiopharmazeutikum, wie beispielsweise 99mTc 201Tl, in den
Körper
eines Patienten eingeführt.
Mit dem Zerfall des Radiopharmazeutikums werden Gammastrahlen erzeugt.
Diese Gammastrahlen werden erfasst und verwendet, um ein klinisch
verwendbares Bild zu konstruieren.
-
Die
Positronenemissionstomografie (PET) ist ein Zweig der Nuklearmedizin,
bei welchem ein Positronen emittierendes Radiopharmazeutikum, wie beispielsweise 18F-Fluordeoxyglukose (FDG) in den Körper eines
Patienten eingeführt
wird. Jedes emittierte Positron reagiert mit einem Elektron, was
als ein Annihilationsereignis bekannt ist, wodurch ein Paar Gammastrahlen
mit 511 keV erzeugt wird. Die Gammastrahlen werden in Richtungen
emittiert, welche ungefähr
180° auseinander
liegen, d.h. in entgegengesetzten Richtungen.
-
Ein
Detektorenpaar registriert die Position und Energie der jeweiligen
Gammastrahlen, wodurch Informationen über die Position des Annihilationsereignisses
und folglich über
die Positronenquelle bereitgestellt werden. Weil die Gammastrahlen
sich in entgegengesetzte Richtungen bewegen, wird gesagt, dass die
Positronenannihilation entlang einer Koinzidenzlinie aufgetreten
ist, welche die erfassten Gammastrahlen verbindet. Eine Anzahl derartiger
Ereignisse wird gesammelt und verwendet, um ein klinisch verwendbares
Bild zu rekonstruieren.
-
Es
wurden verschiedene Detektorsysteme bei der PET-Bilderzeugung verwendet.
Eine Klasse von PET-Systemen kann als nicht rotierende Systeme bezeichnet
werden. Die üblichsten
nicht rotierenden Systeme weisen einen oder mehrere Ringe von Detektorelementen
auf, welche in einem Kreis um den Patienten herum angeordnet sind.
Andere nicht rotierende Systeme umfassen Zylindermantel-Detektorsysteme
und hexagonale Mehrplattensysteme. Bei jedem dieser Systeme umgibt
der Detektor vollständig
oder nahezu vollständig
das abzutastende Objekt. Da Koinzidenzereignisse an im Wesentlichen allen transversalen
Winkeln innerhalb einer Scheibe erfasst werden können, schwankt die Systemempfindlichkeit
zwischen Orten in einer transversalen Scheibe nicht sehr stark.
-
Eine
andere Klasse von PET-Systemen kann als rotierende Systeme bezeichnet
werden. Teilringsysteme und Doppel- oder Dreikopf-Gammakamerasysteme
mit Koinzidenzerfassungsfähigkeiten
fallen in diese Kategorie. Ein Typ eines Teilringsystems umfasst
zwei Bögen
strahlungsempfindlicher Detektoren, welche auf einem im Allgemeinen
kreisförmig
rotierenden Gerüst
angeordnet sind. Die Bögen
der Strahlungsdetektoren sind zueinander fest angeordnet, so dass
ihre Mitten sich im Allgemeinen diametral mit einem leichten Winkelversatz
gegenüberstehen.
Rotierende Systeme weisen eine teilweise transversale Winkelabdeckung
auf, so dass es nötig ist,
die Detektoren um den Patienten herum zu rotieren (oder vice versa),
um die transversalen Winkel abzutasten, welche benötigt werden,
um vollständige tamografische
Bilder zu rekonstruieren. Die Empfindlichkeit dieser Systeme schwankt
folglich über
das Detektorsichtfeld hinweg. Dieser Empfindlichkeitsschwankung
wird während
der Verarbeitung der Koinzidenzdaten Rechnung getragen.
-
Trotzdem
sind die Empfindlichkeitsschwankungen, welche für rotierende Systeme kennzeichnend
sind, aus einer Anzahl von Gründen
unerwünscht.
Größere Objekte
werden nicht gut abgedeckt, weil die transversale Ausdehnung des
Detektorsichtfelds begrenzt ist. Auch schwanken Zählstatistiken
deutlich über
das Sichtfeld hinweg, was eine Schwankung der Bildqualität bewirkt.
Auch ist mit relativ weniger wirklichen Zählungen, welche an verschiedenen
Orten in dem Sichtfeld verfügbar
sind, eine Korrektur von Zufalls- und Streuzählungen kompliziert.
-
US-Patent
Nr. 5,378,915 offenbart ein Bilderzeugungsverfahren, welches eine
Vorrichtung einsetzt, welche mehrere Detektoranordnungen umfasst,
wobei jede Detektoranordnung eine strahlungsempfindliche Fläche umfasst,
welche einem Bildbereich gegenübersteht,
ein Ausgangssignal erzeugt, welches die axialen und transversalen
Koordinaten auf der strahlungsempfindlichen Fläche anzeigt, auf welcher Strahlung
erfasst wurde, und ein Sichtfeld in der Transversalrichtung aufweist,
wobei das Verfahren ein Rotieren der Detektoranordnungen um eine
Rotationsachse umfasst.
-
US-Patent
Nr. 5,378,915 offenbart auch eine Bilderzeugungsvorrichtung, welche
mehrere Detektoranordnungen umfasst, wobei jede Detektoranordnung
eine strahlungsempfindliche Fläche
umfasst, welche einem Bilderzeugungsbereich gegenübersteht,
ein Ausgangssignal erzeugt, welches die axialen und transversalen
Koordinaten auf der strahlungsempfindlichen Fläche anzeigt, auf welcher Strahlung
erfasst wurde, und ein Sichtfeld in der Transversalrichtung und
Mittel zum Rotieren der Detektoranordnungen um eine Rotationsachse
aufweist.
-
Gemäß einem
ersten Aspekt ist die vorliegende Erfindung gekennzeichnet durch
Bewegen der Mitten der transversalen Sichtfelder der Detektoranordnungen
in einer tangentialen Richtung hinsichtlich des zugeordneten Bildbereichs,
um die Mitten der transversalen Sichtfelder der Detektoranordnungen aus
der Rotationsachse zu versetzen und um die Gleichmäßigkeit
der Empfindlichkeit der Vorrichtung zu erhöhen, wobei die Gleichmäßigkeit
durch Bewegung der Detektoranordnungen in der tangentialen Richtung
steuerbar ist;
- – Wiederholen des Schritts
des Erfassens; und
- – Erzeugen
eines Bilds, welches die Positronenannihilationsereignisse anzeigt.
-
Gemäß einem
zweiten Aspekt ist die vorliegende Erfindung dadurch ge kennzeichnet,
dass die Detektoranordnungen so angeordnet sind, dass ihre Mitten
der transversalen Sichtfelder in einer tangentialen Richtung hinsichtlich
des zugeordneten Bildbereichs bewegt werden, um die Mitten der transversalen
Sichtfelder der Detektoranordnungen aus der Rotationsachse zu versetzen
und um die Gleichmäßigkeit
der Empfindlichkeit der Vorrichtung zu erhöhen, wobei die Gleichmäßigkeit
durch Bewegung der Detektoranordnungen in der tangentialen Richtung steuerbar
ist.
-
Gemäß einem
eingeschränkteren
Aspekt umfasst die Vorrichtung zwei Detektoranordnungen, welche
einander um 180 Grad gegenüberstehend angeordnet
sind, und die Mitten der transversalen Sichtfelder koinzidieren.
-
Gemäß einem
anderen eingeschränkteren Aspekt
umfasst jede Detektoranordnung mehrere strahlungsempfindliche Elemente,
welche in einer zweidimensionalen Matrix angeordnet sind.
-
Gemäß einem
noch eingeschränkteren
Aspekt sind die strahlungsempfindlichen Elemente Photoelektronenvervielfacher.
-
Gemäß einem
noch anderen eingeschränkteren
Aspekt umfasst das Verfahren auch den Schritt des Bewegens der Detektoranordnungen
in einer tangentialen Richtung, bis der Versatz zwischen den Mitten
der transversalen Sichtfelder der Detektoranordnungen und der Rotationsachse
einen gewünschten
Wert erreicht.
-
Gemäß noch einem
anderen eingeschränkteren
Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die Vorrichtung drei Detektoranordnungen.
Das Verfahren umfasst die Schritte des Bestimmens eines Bahnradius,
welcher erforderlich ist, um ein Bild eines Objekts zu erzeugen,
welches in dem Bildbereich angeordnet ist, des Bestimmens einer
gewünschten relativen
Winkelorientierung in Abhängigkeit
von dem erforderlichen Bahnradius, und des Positionierens der Detektoranordnungen
in der gewünschten
relativen Winkelorientierung.
-
Gemäß einem
eingeschränkteren
Aspekt der Erfindung ist das Bild ein tomografisches Bild, und das
Verfahren umfasst den Schritt des Rotierens der Detektoranordnungen
um den Untersuchungsbereich herum.
-
Gemäß einem
anderen eingeschränkteren Aspekt
umfasst die Vorrichtung drei Detektoranordnungen. Das Verfahren
umfasst den Schritt des Positionierens der Detektoranordnungen in
einer ersten relativen Winkelorientierung, falls die Größe des Objekts
geringer als ein Schwellenwert ist, und in einer zweiten relativen
Winkelorientierung, falls die Größe des Objekts
größer als
der Schwellenwert ist.
-
Gemäß einem
noch eingeschränkteren
Aspekt werden die Detektoranordnungen in gleichen Winkelintervallen
um den Bildbereich herum angeordnet, falls die Größe des Objekts
geringer als ein Schwellenwert ist.
-
Gemäß einem
anderen noch eingeschränkteren
Aspekt werden die Detektoranordnungen in Winkelintervallen von 90
Grad angeordnet, falls die Größe des Objekts
größer als
der Schwellenwert ist.
-
Vorzugsweise
verwendet ein Bilderzeugungsverfahren eine Vorrichtung, welche mehrere Strahlungsdetektoranordnungen
umfasst, welche um einen Untersuchungsbereich herum angeordnet sind.
Das Verfahren umfasst die Schritte des Bestimmens eines Bahnradius,
welcher bei einer Bilderzeugungsverfahrensweise verwendet wird,
des Einstellens der relativen Winkelorientierung der Strahlungsdetektoren
in Abhängigkeit
von dem Bahnradius, des Erfassens von Gammastrahlung, welche für mehrere Positronenannihilationsereignisse
kennzeichnend ist, des Rotierens der Strahlungsdetektoranordnungen
gegenüber
dem Bildbereich, des Wiederholens der Schritte des Erfassens und
des Rotierens und des Erzeugens eines tomografischen Bilds des Positronenannihilationsereignisses.
-
Es
werden nun ausführlich
beispielhafte Wege unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen
beschrieben, die Erfindung auszuführen, bei welchen:
-
1 eine
Diagrammdarstellung einer Gammakamera gemäß der vorliegenden Erfindung
ist;
-
2 zwei
Detektoren in einer sich um 180 Grad gegenüberstehenden Konfiguration
darstellt;
-
3 das
Empfindlichkeitsprofil für
die in 2 dargestellte Konfiguration darstellt;
-
4 eine
Detektorkonfiguration darstellt, bei welcher die Mitte der transversalen
Sichtfelder aus der Rotationsmitte versetzt ist;
-
5 das
Empfindlichkeitsprofil der in 4 dargestellten
Konfiguration darstellt;
-
6a und 6b beispielhafte
Detektorkonfigurationen für
eine Gammakamera mit drei Detektoranordnungen darstellen;
-
7a und 7b die
Empfindlichkeitsprofile für
die in 6a und 6b dargestellten
Konfigurationen darstellen; und
-
8 eine
zusätzliche
beispielhafte Detektorkonfiguration für eine Gammakamera mit drei
Detektoranordnungen darstellt.
-
Unter
Bezugnahme auf 1 umfasst ein diagnostisches
Bilderzeugungssystem einen Subjektträger oder -Tisch 10,
welcher an stationären,
vertikalen Trägern 12 an
gegenüberliegenden
Enden befestigt ist. Der Subjekttisch ist selektiv auf- und abwärts positionierbar,
um ein Subjekt 16 in der Mitte eines Kreises entlang einer
Längsachse 14 zu
zentrieren.
-
Eine
Außengerüststruktur 20 ist
beweglich auf Führungen 22 befestigt,
welche sich parallel zu der Längsachse
erstrecken. Dies ermöglicht,
dass die Außengerüststruktur
parallel zu der Längsachse 14 bewegt
werden kann. Eine Bewegungsanordnung für die Außengerüststruktur 24 wird
zum selektiven Bewegen der Außengerüststruktur 20 entlang
der Führungen 22 auf
einem Weg parallel zu der Längsachse
bereitgestellt. Bei der illustrierten Ausführungsform umfasst die sich
bewegende Längsanordnung
Antriebsräder 26 zum
Stützen
der Außengerüststruktur
auf den Führungen.
Eine Antriebskraftquelle, wie beispielsweise ein Motor 28,
treibt selektiv eines der Räder
an, welches durch Reibung in die Führung eingreift, und treibt
die Außengerüststruktur und
die getragene Innengerüststruktur
und die Detektorköpfe
entlang der Führungen
an. Ersatzweise kann das Außengerüst stationär und der
Subjektträger
konfiguriert sein, um das Subjekt entlang der Längsachse zu bewegen.
-
Eine
Innengerüststruktur 30 ist
rotierbar auf der Außengerüststruktur 20 befestigt.
Eine erste Kamera oder Strahlungsdetektorkopf 32a ist an
der Innengerüststruktur befestigt.
Zweite und dritte Strahlungsdetektorköpfe 32b, 32c sind
an der Innengerüststruktur
orthogonal zu dem ersten Kamerakopf befestigt. Natürlich können die
Detektoren so positioniert werden, dass sie einander in allen Winkeln
gegenüberstehen,
welche zum Erfassen von Strahlung geeignet sind. Es ist weiterhin
anzuerkennen, dass eine größere oder
kleinere Anzahl von Detektoren bereitgestellt werden kann und dass
Detektoren mit nicht planaren Strahlungsempfangsflächen verwendet
werden können.
Bei einer Koinzidenzbilderzeugung werden mindestens zwei Detektoren
erfordert.
-
Die
Detektoren 32a, 32b, 32c erfassen Strahlung,
deren Typ von dem durchgeführten
Bilderzeugungstyp abhängt.
Bei einer Positronenkoinzidenzbilderzeugung umfasst die Strahlung
eine Gammastrahlungseigenschaft der Positronenannihilationsereignisse
von 511 keV. Die Innengerüststruktur definiert
einen zentralen, Subjektaufnahme-Untersuchungsbereich 36 zum
Aufnehmen des Subjekttischs insbesondere entlang der Längsachse.
Der Untersuchungsbereich 36 ist vergrößert, um die Detektorköpfe in allen
verschiedenen Verschiebungen von einer zentralen Achse und Winkelorientierungen
aufzunehmen.
-
Jeder
der Detektoren umfasst einen Szintillationskristall, welcher hinter
einer Strahlungsempfangsfläche 38a, 38b bzw. 38c angeordnet
ist, welche sich im Angesicht einer Matrix von Photoelektronenvervielfachern
befindet. Der Szintillationskristall sendet als Reaktion auf einfallende
Strahlung einen Lichtblitz aus. Die Matrix von Photoelektronenvervielfachern
wandelt das Licht in elektrische Signale um. Eine Koordinatenwandlerschaltung
löst die
x,y-Koordinaten jedes Lichtblitzes und die Energie der einfallenden
Strahlung auf. Die relativen Ausgänge der Photoelektronenvervielfacher
werden verarbeitet und korrigiert, wie es in der Technik üblich ist,
um ein Ausgangssignal zu erzeugen, welches eine Längs- und eine
Transversalkoordinate auf dem Detektorkopf an welchen jedes Strahlungsereignis
empfangen wird, und eine Energie jedes Ereignisses anzeigt. Die strahlungsempfindliche
Fläche
jedes Detektors kann sich beispielsweise 300 mm in der Transversalrichtung
erstrecken.
-
Weiterhin
unter Bezugnahme auf 1 ist ein Datenspeicherprozessor 70 mit
den Detektoren 32a, 32b, 32c und den
Motor- und Antriebsanordnungen 50a, 50b, 50c verknüpft. Der
Datenspeicherprozessor sammelt Daten 72 und umfasst einen
Koinzidenzlogik-Schaltkomplex 74, welcher bestimmt, ob Gammastrahlung
durch zwei der Detektoren 32a, 32b, 32c im
Wesentlichen gleichzeitig erfasst wird. Genauer gesagt, bestimmt
die Koinzidenzlogik 74, ob beide Detektoren einen Gammastrahl
innerhalb eines vorbestimmten Koinzidenzzeitintervalls erfassen,
beispielsweise in der Größenordnung
von 15 Nanosekunden. Wenn dies der Fall ist, werden die Ereignisse
entsprechend eines Koinzidenzereignisses eingefangen. Ein Rekonstruktionsprozessor 78 verarbeitet
die Daten, um ein oder mehrere tomografische Bildscheiben zu erzeugen,
welche die Verteilung des Radiopharmazeutikums innerhalb des Patienten
anzeigen. Die Bilder werden in von Menschen lesbarer Form auf einer
Anzeigevorrichtung 80 angezeigt, wie beispielsweise einem
Monitor, einem Film oder dergleichen.
-
Um
die Strahlendetektoren in gewünschten Orientierungen
und Entfernungen von dem Subjekt zu positionieren, ist jeder Detektoranordnung
32a,
32b,
32c eine
Antriebsanordnung
50a,
50b,
50c zugeordnet:
Jeder Detektor kann tangential gegenüber dem Bildbereich sowie radial
in Richtung auf den Bildbereich und davon weg bewegt werden. Die
relativen Winkelorientierungen der Detektoren
32a,
32b,
32c um
den Bildbereich herum können
auch variiert werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Bewegung
der Strahlendetektoren unter Verwendung der Vorrichtung ausgeführt, welche
in dem Patent
EP 0 846
961 A beschrieben ist. Ersatzweise steuert eine einzelne
Motor- und Antriebsanordnung eine
Bewegung aller Detektorköpfe
individuell oder als eine Einheit.
-
Unter
Bezugnahme auf 2 können zwei Detektoren 32a, 32b in
einer relativen Winkelorientierung positioniert werden, bei welcher
die Detektoren einander über
den Bildbereich hinweg gegenüberliegen,
d.h. sich in einer um 180 Grad gegenüberliegenden Konfiguration
befinden. Die Empfindlichkeit einer derartigen Detektorkonfiguration
gipfelt in der Mitte des transversalen Sichtfelds und fällt an den
Rändern auf
null ab. Wie durch Koinzidenzereignisse 100a, 100b in 2 illustriert,
tritt diese Schwankung auf, weil der Akzeptanzwinkel für Koinzidenzereignisse von
dem Ort eines Ereignisses innerhalb des transversalen Sichtfelds
der Detektoren abhängt.
-
Bei
einer tomografischen Erfassung werden der Innengerüstabschnitt
und folglich die Detektoren um den Bildbereich rotiert. Herkömmlicherweise
koinzidiert die Rotationsachse mit der Mitte des transversalen Sichtfelds
der Detektoren. Die resultierende Schwankung der Empfindlichkeit
innerhalb einer Scheibe kann grafisch als das in 3 gezeigte Empfindlichkeitsprofil
dargestellt werden. Beim Rotieren der Detektoren während einer
Abtastung um den Bildbereich herum schneidet eine gegebene Koinzidenzlinie
beide Detektoren nur in einem bestimmten Detektorwinkelbereich.
Die Empfindlichkeit zu dieser Koinzidenzlinie ist proportional zu
diesem Winkelbereich. Im Ergebnis hängt die Empfind lichkeit von
dem Abstand von der Rotationsmitte ab. Wie aus 3 ersichtlich
ist, weist das Empfindlichkeitsprofil eine dreieckige Gestalt auf.
-
Dieser
Schwankung der Empfindlichkeit kann durch eine transversale geometrische
Korrektur Rechnung getragen werden. Die Projektionskoordinaten werden
gemäß diesem
Profil in der Skalierung geändert,
um die rekonstruierten Bilder zu normalisieren. Obwohl die geometrische
Korrektur die offenkundige Empfindlichkeit über das Sichtfeld hinweg angleicht,
kann sie nicht die Rauschstatistik über das Sichtfeld hinweg angleichen.
Ein Ändern
der Skalierung der Daten in einem Bereich geringer Empfindlichkeit
verändert
nicht die Tatsache, dass dort wenige eigentliche Zählungen
erfasst werden. Im Ergebnis verschlechtert sich das Signal-Rausch-Verhältnis nahe
des Sichtfeldrands. Das klinisch verwendbare Sichtfeld ist deshalb
durch den Empfindlichkeitsabfall begrenzt.
-
Unter
Bezugnahme auf 4 kann das Empfindlichkeitsprofil
der Detektoren 32a, 32b durch ihr Bewegen in einer
Transversalrichtung, d.h. in einer Richtung im Allgemeinen tangential
zu dem Bildbereich, gleichmäßiger gemacht
werden. Die unterbrochenen Linien 104a, 104b stellen
eine symmetrische Konfiguration dar, bei welcher die Mitte des transversalen
Sichtfelds der Detektoren mit der Rotationsmitte 106 koinzidiert.
Vorteilhafterweise können die
Detektoren so positioniert werden, dass die Mitten ihrer transversalen
Sichtfelder aus der Rotationsachse versetzt sind. Eine derartige
asymmetrische Detektorkonfiguration wird durch durchgezogene Linien 108a, 108b dargestellt.
-
Das
Empfindlichkeitsprofil einer Konfiguration, bei welcher die Mitte
der transversalen Sichtfelder um 10 cm von der Rotationsachse versetzt
ist, wird in 5 dargestellt. Wie ersichtlich
ist, bleibt die Empfindlichkeit innerhalb des Kreises, welcher von den
Mitten der Sichtfelder nachgezeichnet wird, im Wesentlichen konstant.
In der Wirkung werden manche der Zählungen in der Mitte des Sichtfelds
zu dem Rand des Sichtfelds umverteilt, während die Gesamtempfindlichkeit
(die Fläche
unter dem Profil) im Wesentlichen unverändert bleibt. Die Versatzkonfiguration
vergrößert das
klinisch verwendbare Sichtfeld, was eine zusätzliche Flexibilität beim Abtastmedium und
bei größeren Patienten
bereitstellt. Ersatzweise können
relativ kleinere Detektoren verwendet werden. Zusätzlich ist
die Genauigkeit des Positionierens des interessierenden Bereichs
in der Rotationsmitte weniger wichtig.
-
Die
Gesamtempfindlichkeit und die Zählrate eines
Koinzidenzerfassungssystems kann weiterhin durch ein Positionieren
zusätzlicher
Detektorköpfe um
den Bildbereich herum verbessert werden, wodurch die Bildqualität verbessert
und die Abtastdauer reduziert werden. Ein Dreikopf-Koinzidenzerfassungssystem
kann beispielsweise als drei Doppelkopf-Koinzidenzsysteme verstanden
werden, bei welchen Kopf 1 mit Kopf 2 koinzidiert,
Kopf 2 mit Kopf 3 koinzidiert und Kopf 3 mit
Kopf 1 koinzidiert. Das Empfindlichkeitsprofil ist eine
Funktion sowohl der Detektorkonfiguration als auch des Orts innerhalb des
Sichtfelds.
-
Beispielhafte
Detektorkonfigurationen für
ein Dreikopfsystem werden in 6a und 6b dargestellt. 6a stellt
eine Konfiguration dar, bei welcher die Detektoren 32a, 32b, 32c in
gleichen Winkelintervallen um den Bildbereich herum angeordnet sind, z.B.
in Winkelintervallen von 120 Grad. 6b stellt eine
Konfiguration dar, bei welcher die Detektoren 32a, 32b, 32c in
Winkelintervallen von 90 Grad positioniert sind. Die Empfindlichkeitsprofile
für die
in 6a und 6b dargestellten
Konfigurationen werden in 7a bzw. 7b dargestellt.
Natürlich können auch
andere Detektorkonfigurationen implementiert werden.
-
Folglich
kann die Konfiguration der Detektoren eingestellt werden, um das
Empfindlichkeitsprofil gemäß den Anforderungen
einer bestimmten Bilderzeugungsverfahrensweise zu optimieren. Die 120-Grad-Konfiguration
erfordert nur eine Rotation des Gerüsts von 120 Grad und weist,
wie aus 7 ersichtlich ist, eine höhere Gesamtempfindlichkeit auf.
Unter besonderer Bezugnahme auf 7a hängt die
Empfindlichkeit der 120-Grad-Konfiguration stark von dem radialen
Abstand zwischen der strahlungsempfindlichen Fläche eines Detektors und der
Rotationsmitte, d.h. dem Bahnradius, ab. Dies trifft insbesondere
nahe der Mitte des Sichtfelds zu.
-
Der
minimal zulässige
Bahnradius wird jedoch von der Größe des Objekts oder des Bereichs der
Anatomie beeinflusst, von welchem ein Bild erzeugt wird. Beispielsweise
ist im Allgemeinen ein physikalischer Kontakt zwischen den Detektoren
und dem Objekt unerwünscht,
von welchem ein Bild erzeugt wird. Folglich erfordern relativ größere Objekte oder
Bereiche der Anatomie relativ größere Bahnradien,
wohingegen relativ kleinere Objekte oder Bereiche der Anatomie relativ
kleinere Bahnradien gestatten. Es sollte angemerkt werden, dass
bei der bevorzugten Ausführungsform
die Detektoren in tangentialen und radialen Richtungen beweglich
sind, so dass die Detektoren verschachtelt werden können, wie
in 8 gezeigt. Folglich ist der minimale Bahnradius nicht
von der transversalen Abmessung der Detektoranordnungen begrenzt.
Wie bei der Doppeldetektorkonfiguration, können auch die Detektoren in
einer Dreikopfkonfiguration in der tangentialen Richtung versetzt
werden, um eine verbesserte zentrale Abdeckung zu gestatten.
-
Weil
ein kleinerer Bahnradius eine höhere Empfindlichkeit
innerhalb der Mitte des Sichtfelds bereitstellt, ist die 120-Grad-Konfiguration
insbesondere für
eine Abtastung relativ kleinerer Objekte oder Bereiche der Anatomie
vorteilhaft. Wenn das Objekt größer wird,
muss der Bahnradius jedoch erhöht
werden, wodurch die Empfindlichkeit innerhalb der Mitte des Sichtfelds
vermindert wird. Folglich ist die 120-Grad-Konfiguration weniger
gut für
eine Bilderzeugung relativ größerer Objekte
oder Bereiche der Anatomie geeignet.
-
Die
Empfindlichkeit der 120-Grad-Konfiguration gipfelt auch nahe der
Ränder
des Sichtfelds. Folglich ist die 120-Grad-Konfiguration auch gut
für Bilderzeugungsverfahrensweisen
geeignet, bei welchen der interessierende Bereich aus der Mitte
des Sichtfelds versetzt ist.
-
Das
Empfindlichkeitsprofil einer Konfiguration, bei welcher die Detektoren
in Winkelintervallen von 90 Grad positioniert sind, wird in 7b gezeigt. Die
Empfindlichkeit ist über
ein relativ großes
Sichtfeld im Wesentlichen gleichmäßig. Wie aus einem Vergleich
der 7a und 7b ersichtlich
ist, ist die Empfindlichkeit innerhalb der Mitte des Sichtfelds der
90-Grad-Konfiguration geringer als die der 120-Grad-Konfigurationen,
wenn der Bahnradius der 120-Grad-Konfiguration relativ kleiner ist,
jedoch größer als
der der 120-Grad-Konfiguration, wenn der Bahnradius relativ größerer ist.
Folglich gibt es einen Bahnradius, bei welchem die Empfindlichkeiten
im Wesentlichen gleich sind.
-
Oberhalb
dieses Bahnradius stellt die 90-Grad-Konfiguration eine größere Empfindlichkeit bereit,
besonders wenn sich der interessierende Bereich in dem Objekt nahe
der Mitte des Sichtfelds befindet. Folglich kann die Konfiguration
mit Winkelintervallen von 90 Grad vorteilhafterweise bei einer Bilderzeugung
relativ großer
Bereiche der Anatomie, großer
oder übergewichtiger
Patienten oder dort, wo ein relativ großer Bahnradius auf andere Weise
erforderlich ist, eingesetzt werden. Ersatzweise kann die 120-Grad-Konfiguration vorteilhafterweise
eingesetzt werden, um Bilder kleinerer Objekte oder Bereiche der
Anatomie zu erzeugen.
-
Es
können
auch andere Detektorkonfigurationen verwendet werden, um andere
wünschenswerte
Empfindlichkeitsprofile bereitzustellen. Beispielsweise können die
Detektoren in einer 102-Grad-Konfiguration oder in einer 90-Grad-/120-Grad-Konfiguration positioniert
werden. Diese Konfigurationen weisen Empfindlichkeiten zwischen
den Konfigurationen mit Winkelintervallen von 120 und 90 Grad auf. Die
vorliegende Erfindung ist auch nicht auf eine Verwendung kreisförmiger Bahnen
begrenzt. Folglich können
die Detektoren radial in Richtung auf die Patienten oder auf Objekte
mit anderen als kreisförmigen
Querschnitten und weg von ihnen bewegt werden.
-
Weiterhin
können
die Köpfe
tangential bewegt werden, um die Empfindlichkeitsprofile für einen bestimmten
Typ von Bilderzeugungsverfahrensweisen zu optimieren oder um Koinzidenzzählungen
innerhalb eines gewünschten
Bereichs des Sichtfelds zu maximieren. Folglich kann eine tangentiale
Bewegung verwendet werden, um Bereiche mit schlechterer Empfindlichkeit
zu kompensieren.
-
Die
Erfindung wurde unter Bezugnahme auf die bevorzugte Ausführungsform
beschrieben. Offensichtlich werden Anderen beim Lesen und Verstehen der
vorhergehenden Beschreibung Modifikationen und Abänderungen
offenkundig. Es ist vorgesehen, dass die Erfindung einschließlich aller
derartiger Modifikationen und Abänderungen
ausgelegt wird, insofern sie innerhalb des Schutzumfangs der angefügten Ansprüche liegen.
-
Legende der
Zeichnungen
-
1:
-
- collect data → Daten
sammeln
- coincidence logic → Koinzidenzlogik
- recon. → Rekonst.
-
3, 5, 7a, 7b:
-
- sensivity (relative units) → Empfindlichkeit (relative Einheiten)
- projection coordinate [mm] → Projektionskoordinate [mm]
- orbit radius → Bahnradius