ES2292327B1 - Mini camara gamma autonoma y con sistema de localizacion, para uso intraquirurgico. - Google Patents
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Abstract
Una mini cámara gamma basada en tecnología de cristales de centelleo y caracterizada esencialmente por ser autónoma, es decir, en la que todos los sistemas físicos y electrónicos necesarios han sido integrados junto a la cabeza sensora, formando un equipo compacto y autónomo, sin necesidad de ningún otro sistema electrónico adicional, y que se puede conectar a cualquier ordenador estándar o dispositivo compatible mediante interfaz conectable en caliente. Los elementos estructurales de la mini cámara gamma son los siguientes: sistema intercambiable de colimación de rayos gamma, cristal centelleante, uno o varios fotodetectores sensibles a la posición, pantalla antirradiación, electrónica de bajo consumo que incluye interfaz estándar a un ordenador y pantalla electromagnética.
Description
Mini cámara gamma autónoma y con sistema de
localización, para uso intraquirúrgico.
La presente invención pertenece al campo de la
Física Médica Nuclear y al de la cirugía
radio-guiada. Es un dispositivo que permite la
obtención de imágenes in vivo de pequeños órganos humanos y
animales mediante los radioisótopos que tradicionalmente se
utilizan en medicina nuclear, con una resolución elevada y en
tiempo real. El dispositivo está destinado para estudios
funcionales y detección y/o localización precisa de cáncer en
órganos como la glándula tiroides, el riñón, la próstata, mamas y
de ganglios del sistema linfático. Tiene aplicación en diagnóstico
previo, intra-operatorio y postoperatorio.
En las técnicas de diagnóstico que utiliza la
medicina nuclear primero se introduce un radiofármaco en el
paciente. Un radiofármaco es un compuesto químico que contiene
isótopos emisores de radiación, habitualmente rayos gamma. Una vez
dicho compuesto se ha extendido de forma natural por el cuerpo del
paciente se examina éste mediante una cámara de detección de rayos
gamma, aportando información sobre la región donde se ha acumulado
el radiofármaco en el organismo.
Las cámaras gamma se han venido mejorando desde
su creación en el año 1958 (H.O. Anger, Rev. Sci. Instrum. 29
(1958) 27); pero tradicionalmente han consistido en equipos de
grandes dimensiones, con un peso de cientos de kilogramos y han
estado asociados a complejos y voluminosos sistemas electrónicos.
Grandes compañías transnacionales (GENERAL ELECTRIC, Siemens, etc.)
se encargan de la producción, distribución e instalación de estos
equipos, en locales exclusivos de los hospitales.
La tecnología de detección utilizada por estas
cámaras está basada fundamentalmente en cristales centelleantes y
tubos fotomultiplicadores (PMT) no sensibles a la posición.
Hace relativamente poco tiempo han aparecido en
el mercado las primeras cámaras gamma de reducidas dimensiones,
como las producidas por las compañías Anzai Medical, TeraRecon,
Intra Medical Imaging, EuroMedical Imaging, y Gamma Medica Imaging,
también llamadas mini cámaras gamma. El objetivo de las mini
cámaras es cubrir una zona del diagnóstico donde pueden ofrecer una
muy elevada calidad de imagen, respecto a las cámaras grandes,
adicionando a ello la ventaja de ser equipos menos costosos y, en
ocasiones, portátiles. A la vez, se vislumbran nuevos campos de
aplicación para las mini cámaras, que están casi vedados para los
grandes equipos, como puede ser la utilización en
intra-operatorio.
En algunas mini cámaras gamma se ha utilizado
una nueva tecnología de detección basada en semiconductor de Teluro
de Cadmio dopado con Zinc (CdZnTe) como por ejemplo, Anzai Medical
o TeraRecon).
En los párrafos siguientes realizamos una breve
descripción de las patentes de mini cámaras gamma relacionadas con
la presente invención.
La patente US 2004/0262528, cuyos autores son R.
Zaikin y M. Suzuki, trata de una cámara gamma con un campo de
visión reducido que incluye varios módulos. Utiliza una matriz de
cristales y fotodiodos acoplados a los cristales. En la
reivindicación 22, se hace referencia al uso de cristales pixelados
de Csl(Tl). La reivindicación 10 se refiere a que la fuente
de alimentación de alta tensión de la cámara se proporciona a
través de una tarjeta electrónica situada en el interfaz del
ordenador (una tarjeta PCI en su caso). Observemos que el BUS PCI
cuenta con decenas de líneas de datos y alimentación compartidas
con la placa base del ordenador y está además en el interior del
ordenador; lo que implica abrir la CPU e insertar la tarjeta PCI con
el ordenador apagado para que luego esté disponible para ofrecer
alimentación de alto voltaje a la cámara, que no es además la única
alimentación que necesita.
La patente US2003/0081716 A1, cuyo autor es T.
Turner, hace referencia a la invención de una sonda portátil,
manejable con una mano, y compacta con visualizador de imágenes LCD
(conectado por cable o radio). La tecnología del detector está
basada en semiconductores, más concretamente basada en CdZnTe. Sin
embargo, en la reivindicación 19 hace referencia a que el material
detector también pueda ser seleccionado del siguiente grupo: HPGe,
BGO, CdWO4, CsF, Nal(Tl), Csl(Na), Csl(Tl),
CdTe, CdZnTe, Hgl2, GaAs, Pbl2. Sin embargo, no hace ninguna
alusión a si se trata de cristales continuos o pixelados.
La patente ES 2202846, de A. Soluri y R. Pani,
se refiere a una cámara gamma de centelleo plana con resolución
espacial muy elevada, con estructura modular. Los
fotomultiplicadores mencionados en la patente son del tipo sensible
a posición con lectura mediante multihilos anódicos cruzados.
La patente, ES 2206924, de A. Soluri, se refiere
a una mini cámara de reducidas dimensiones 30 mm X 30 mm, con
cristal pixelado y sistemas de amplificación y adquisición
individuales para cada canal, los cuales son externos a la cabeza
detectora. Sin embargo, en la reivindicación 13 hace referencia a
cualquier tipo de fotomultiplicador sensible a posición.
Por otro lado, la patente WO 00/19238 (S.
Majewski, A. Weisenberger, y R. Wojcik) reivindica todo tipo de
equipos de gammagrafía de pequeñas dimensiones constituidos por
arreglos de detectores sensibles a la posición. Así mismo hace
referencia a un equipo con reducidas dimensiones en su cabeza
detectora, pero que requiere sistemas electrónicos modulares
estándares para su operación (por ejemplo CAMAC o NIM).
Como vemos, las mini cámaras gamma centelleantes
utilizan generalmente uno o unos pocos fotomultiplicadores
sensibles a la posición, para lograr un equipo pequeño. Sin
embargo, lo que reducen es la cabeza donde se ubica el detector (el
cristal centelleante junto con el fotomultiplicador), de manera que
pueden llegar a ser más manejables que las cámaras grandes
comerciales. Tanto las grandes cámaras como las mini cámaras
mencionadas, requieren para su operación de un conjunto de sistemas
electrónicos montados en voluminosos "racks" estándares, como
CAMAC o NIM, o de las usuales tarjetas que se insertan en el
ordenador. Incluso las más avanzadas cámaras o mini cámaras gamma
actuales requieren para su puesta en funcionamiento, que junto al
equipo se ofrezca el sistema de cómputo u ordenador con la
electrónica incluida, ya sea una tarjeta en un ordenador estándar o
un sistema de cómputo específicamente diseñado para la cámara.
Por lo tanto, no existen mini cámaras gamma
basadas en cristales centelleantes autónomas, es decir, cuyo
sistema de detección, electrónica y alimentación estén integrados
en una única cabeza sensora de dimensiones reducidas, sin ninguna
parte activa exterior a la cámara, como tarjetas PCI en el
ordenador. Tampoco existen mini cámaras gamma que puedan enchufarse
y desenchufarse sin necesidad de apagar el ordenador y que todos
los voltajes necesarios para su operación, incluido el alto
voltaje, sean generados en el interior de la cámara y no en alguna
tarjeta u otro dispositivo conectado al ordenador.
La mayoría de dichas patentes se refieren a
cristales pixelados. Alguna menciona marginalmente la posibilidad
de utilizar cristales continuos de determinada composición química.
Sin embargo, ninguna de dichas patentes explica como se resuelven
los graves problemas de borde y compresión de la imagen que
aparecen cuando la superficie de detección es pequeña con respecto
a la anchura del cristal, en la dirección de entrada de los rayos
gamma, como sucede por definición en el caso de las mini cámaras
gamma.
Algunas de dichas patentes utilizan fotodiodos
pero la mayoría utilizan fotomultiplicadores sensibles a la
posición basados en multihilos. Por lo tanto no existen mini
cámaras gamma basadas en fotomultiplicadores sensibles a la
posición basados en ánodos del tipo pads y en particular en el del
tipo FLAT panel, el cual no había sido inventado aún cuando se
registraron dichas patentes.
Por otro lado, el grupo de investigación del
Instituto de Física Corpuscular (IFIC) formado por los autores de
la presente invención, ha desarrollado varios prototipos de mini
cámaras gamma. La descripción del diseño y las características de
funcionamiento de tales prototipos se publicaron en varios
artículos de revistas científicas. Uno de dichos prototipos
utilizaba fotomultiplicadores multihilos (tecnología diferente a la
utilizada aquí) (Nucl. Instr. & Meth.
A486(2002)186-190, Med. Phys.
31,6(2004) 1384-1397). Una primera versión
del prototipo operaba con tarjetas insertadas en el ordenador y la
otra podía comunicar los datos a través del puerto USB 1.0 de que
disponía. Posteriormente, se desarrollaron dos prototipos basados en
fotomultiplicadores Flat Pannel (M. Giménez, et al., Nucl.
Instr. & Meth. A525 (2004) 298-302; Nucl.
Instr. & Meth. A527(2004)92-96).
Uno de ellos poseía un campo de visión de tamaño medio, y estaba
formado por un arreglo de 4 PMTs; el otro estaba constituido por un
único PMT del tipo Flat Panel. Ambos tenían una carcasa metálica en
forma de ortoedro y podían comunicar datos a través del puerto USB
1.0 y disponían de cristales continuos con tratamiento de pintura en
las caras del cristal.
En todos los prototipos y publicaciones del IFIC
mencionados existe el problema de que en la práctica el ancho de
banda limitado (1,2 Mbps) del puerto USB utilizado (1.0) permite
tan sólo alcanzar una tasa baja (máximo de 1100 cuentas por
segundo) de adquisición de sucesos respecto a la normal de uso en
medicina nuclear aunque el detector físico era capaz de adquirir
datos a mayor velocidad. Un objeto de la presente invención es una
mini cámara gamma que puede operar con el puerto USB 1.1, USB 2.0 y
alcanzar un ancho de banda de hasta 480 Mbps, lo que significa que
puede comunicarse hasta 400 veces más rápido, lo cual le habilita
para la adquisición a las tasas elevadas necesarias para obtener
una alta sensibilidad.
Por otro lado, todos estos prototipos del IFIC
presentaban el problema de que no eran aptos para uso médico, por
lo que su aplicación práctica en humanos tanto para diagnóstico
como en intra-operatorio resulta inviable. Esto se
debe a las estrictas condiciones de
bio-compatibilidad, seguridad eléctrica y
compatibilidad electromagnética, que las normativas, tanto Europeas
como Americanas, imponen para el equipamiento médico.
Por último, la técnica de pintura empleada para
el tratamiento de las superficies de los cristales utilizada, en
tales prototipos y publicaciones del IFIC, era prácticamente
inoperante, por cuanto se introducían múltiples defectos en los
bordes e in-homogeneidades en todo el área sensible,
que daban una muy corta vida útil a los sistemas sensores así
creados y generaban perdidas de uniformidad inaceptables por las
normas médicas.
No se conoce ninguna mini cámara gamma de
ninguna de las tecnologías actuales, que teniendo como sistema de
cómputo un ordenador estándar, tenga la capacidad de ser enchufada
y desenchufada del ordenador sin interrupción de su funcionamiento
ni estado de encendido y que pueda comenzar a utilizarse
inmediatamente sin la adición de otros sistemas electrónicos
intermediarios.
Tampoco existen cámaras o mini cámaras gamma que
produzcan imágenes de vídeo gamma en tiempo real, o imágenes
estáticas en unos pocos segundos, con las bajas dosis de radiación
permitidas en medicina nuclear.
Entre las dificultades que encuentra el uso
intra-quirúrgico de las mini cámaras gamma se
encuentra la visualización de regiones de baja actividad (como los
ganglios) cercanas a puntos de elevada actividad (como los puntos
de inyección peri-tumorales). Una solución
usualmente aplicada por los médicos nucleares consiste en fijar una
pantalla anti-radiación ("material opaco" a
los rayos gamma) entre el tumor y la cámara (corrientemente un trozo
de plomo). Esto permite que el efecto deslumbrador del tumor se
elimine y se puedan apreciar los puntos de baja actividad al
redistribuirse la intensidad de la imagen sólo entre los valores de
baja actividad, entre los que aparecen ganglios que antes eran
invisibles. Luego veremos como esta idea puede ampliarse para un
fin diferente, con la adición de herramientas informáticas, que
permiten crear un nuevo método de localización espacial de regiones
observables de la imagen de gammagrafía; lo cual constituye
precisamente otra de las dificultades a resolver.
Como acabamos de esbozar en el párrafo anterior;
otro de los problemas que presentan las mini cámaras gamma es el de
la localización de los objetos que aparecen en las imágenes
captadas por las mismas en el cuerpo del paciente, es decir, la
correspondencia entre imagen y organismo.
Para solucionar parcialmente este problema, los
médicos utilizan a veces un objeto radiante que puede situarse
libremente en la zona de observación de la cámara mientras su
imagen es directamente visualizada por la misma junto a la de la
zona radiante de interés. A esta herramienta nosotros la
denominaremos "puntero brillante". El más usual es un
lápiz de Cobalto 57, aunque en ocasiones se utiliza una jeringa con
Tecnecio 99m. El método de localización que utiliza un puntero
brillante presenta el inconveniente de que deja un rastro estático
del puntero a su paso por la zona de la imagen. Así mismo la
afectación de la imagen es elevada ya que quedan trazas del puntero
por todos los puntos por donde haya pasado.
En este trabajo denominaremos "punteros
radiactivos", ya sea que emitan o inhiban las radiaciones, a
los sistemas de localización y/o navegación los cuales involucran
directamente a la radiación en su modo de operación. Estos
permitirán crear un punto singular en la imagen gammagráfica
que se corresponda con el señalado por una herramienta usada como
puntero.
El puntero de cobalto 57 antes descrito como
"puntero brillante", pertenece a esta clase de punteros
radiactivos, pero no es el único. En la presente invención
mostraremos dos nuevos tipos y una mejora en la utilización del ya
conocido puntero brillante.
Definiremos como "puntero opaco"
aquel que a su paso por la zona de observación inhiba la formación
de la imagen que se formaría normalmente en su ausencia, creando
una sombra en la imagen. Así mismo definiremos como "puntero
transparente" aquel que no afecte la formación normal de la
imagen por el hecho de estar o no estar presente, pero que permita
al sistema detector conocer la posición instantánea que posee el
puntero en relación con la imagen de gammagrafía que se está
formando.
El método recogido en una patente de invención
previa del grupo de investigación del IFIC (J. M. Benlloch, F.
Sánchez, et al. "Navegador Funcional", Patente Europea
PCT ES03-00497) basado en un localizador de
infrarrojos o de radiofrecuencias, es del tipo transparente, aunque
difiere completamente ya que requiere (y esto es un inconveniente)
dos sistemas de detección basados además en tecnologías diferentes.
En nuestro caso presentaremos un método de localización con puntero
transparente, en el cual se utiliza la misma tecnología de
detección (radiación gamma) y el mismo detector, tanto para captar
la imagen de interés, como para establecer la ubicación espacial
del puntero. La nueva invención que presentamos tiene otro valor
añadido que consiste en la posibilidad de obtener información de
variables físicas referentes a la fuente de interés en la posición
física marcada por el puntero transparente.
De la misma forma, la patente US 2004/0075058,
de I. Blevis, L. Tsukerman, Y. Hefetz, se refiere más que a una
cámara gamma al sistema de localización de la misma mediante
emisores de radio. También la patente US 6,723,988, de N. Wainer y
Zichron-Yaakov, se refieren a la utilización de Mini
cámaras gamma para un equipo de navegación.
Una mini cámara gamma para uso
intra-quirúrgico debe ser ligera, portátil y
autónoma con uno o ningún cable y debe ser capaz de formar las
imágenes en tiempo real.
Es de amplio conocimiento la existencia de
múltiples sistemas de punteros basados en LASER. Pueden encontrarse
generadores de punto, línea, así como las más diversas formas
geométricas.
En todos los casos conocidos en los que se
genera una forma luminosa singular sobre una superficie
determinada, a causa de la intersección con esa superficie, de la
luz LASER emitida; dicha forma luminosa tiene la característica de
depender en su posición y en su forma, de la distancia hasta el
emisor o los emisores LASER, a la que se encuentra la superficie
interceptada por la luz; así como de la posición angular de la
superficie; o en caso contrario el emisor o emisores LASER, deben
estar simétricamente dispuestos respecto al eje axial en el que se
realice el desplazamiento de acercamiento o alejamiento entre
emisores LASER y la superficie donde se intercepta su luz.
Ejemplo de esta último puede ser un emisor LASER
de punto que se acerca o aleja de una superficie donde genera un
punto, siguiendo como eje de movimiento la propia línea que sigue
su luz. Este es un caso en que la figura generada mantiene su
posición en la superficie y su forma de punto, pero que está
simétricamente situada respecto al eje del movimiento, y además
encima de dicho eje, figuras 1a y 1b.
Como ejemplos de cambio de posición o forma al
mover la posición entre superficie y emisor hay muchos casos:
- 1.
- Un emisor LASER de punto igual al mencionado arriba, pero que se acerca o aleja de una superficie donde genera un punto, siguiendo como eje de movimiento una línea que forme cierto ángulo diferente de cero con la propia línea que sigue su luz. Este es un caso en que la figura generada sigue siendo un punto, pero su posición en la superficie cambia con la distancia entre emisor y superficie, figuras 2a y 2b.
- 2.
- Un emisor LASER de un único transductor, que genere cualquier figura diferente de un punto, genera una figura cuya dimensión varía con la distancia entre emisor y superficie y generalmente también varía con el ángulo en que se sitúe esa superficie respecto del emisor.
El objeto de la presente invención es una
novedosa mini cámara gamma portátil para uso
intra-quirúrgico y un sistema de localización de
objetos emisores de rayos gamma.
La mini cámara gamma se basa en cristales de
centelleo y está caracterizada esencialmente por ser autónoma, es
decir, en la que todos los sistemas necesarios han sido integrados
junto a la cabeza sensora, formando un equipo compacto y autónomo,
sin necesidad de ningún otro sistema electrónico, y que se puede
conectar a cualquier ordenador estándar o dispositivo compatible
mediante cualquier interfaz serie universal de velocidad total o
alta velocidad, WirelessUSB, BlueTooth o Firewire, figura 3. Al
mismo tiempo, este equipo cumple con las características de
seguridad eléctrica y compatibilidad electromagnética de grado
médico.
En esta invención se presenta además un
tratamiento especial de las superficies del cristal, en el caso de
que el cristal de centelleo de la mini cámara gamma sea del tipo
continuo, y un método que permite utilizar casi toda el área del
mismo sin el grave inconveniente de la compresión de imagen y
efectos de borde que presenta la utilización de cristales continuos.
Se introduce además la innovación de utilizar cristales de
centelleo basados en tierras raras.
Se introduce además, un sistema de focalización
de la luz de centelleo emitida por el rayo gamma para mejorar la
resolución espacial, en cualquier detector de rayos gamma basado en
cristales de centelleo continuos, al disminuir la anchura de la
distribución de luz que llega al foto-detector.
Otras características innovadoras de la mini
cámara gamma objeto de nuestra invención son: capacidad de
"autoalimentación" desde el puerto del ordenador, modos de
"ahorro energético", capacidad de actualización del software y
firmware desde internet, sin necesidad de manipulación sobre la
cámara y capacidad de formación de imágenes de Vídeo de rayos Gamma
en Tiempo Real (RTGV), incluso para dosis administradas de baja
actividad, gracias a un nuevo algoritmo de "reconstrucción
probabilística".
Uno de los problemas que presentan las cámaras
gamma es el de la localización de los objetos que aparecen en las
imágenes captadas por las mismas en el cuerpo del paciente, es
decir, la correspondencia entre imagen y organismo. Este problema
se resuelve, en la presente invención, desarrollando un método de
localización mediante el uso de uno o más punteros radiactivos, en
el cual se utiliza la misma cámara gamma tanto para captar la imagen
de interés, como para establecer la ubicación espacial de cada
puntero. La nueva invención que presentamos tiene otro valor
añadido que consiste en la posibilidad de obtener información de
variables físicas referentes a la fuente de interés en la posición
física marcada por el puntero transparente. Así mismo se introduce
un nuevo sistema de puntero luminoso basado en LASER, que permite
indicar sobre el área de observación un punto específico de la
imagen de gammagrafía.
El conjunto de la mini cámara gamma y los
sistemas de localización desarrollados constituyen un nuevo sistema
de navegación quirúrgica mediante imágenes obtenidas en tiempo
real.
Una mini cámara gamma basada en tecnología de
cristales de centelleo y caracterizada esencialmente por ser
autónoma, es decir, en la que todos los sistemas físicos y
electrónicos necesarios han sido integrados junto a la cabeza
sensora, formando un equipo compacto y autónomo, sin necesidad de
ningún otro sistema electrónico adicional, y que se puede conectar a
cualquier ordenador estándar o dispositivo compatible mediante
interfaz conectable en caliente.
Los elementos estructurales de la mini cámara
gamma son los siguientes, figura 4:
- 1.
- Sistema intercambiable de colimación de rayos gamma basado en tungsteno, plomo u otro material de iguales características frente a la radiación.
- 2.
- Cristal centelleante.
- 3.
- Fotodetector (o fotodetectores) sensibles a la posición.
- 4.
- Pantalla anti-radiación de plomo, tungsteno u otro material de iguales características frente a la radiación.
- 5.
- Electrónica de bajo consumo con procesamiento analógico, digital y fuentes de voltaje e interfaz estándar de conexión a ordenadores.
- 6.
- Conector salida a la interfaz.
- 7.
- Carcasa con pantalla electromagnética.
El colimador 1, de uno (tipo
"pin-hole") o varios agujeros (tipo multi
"pin-hole" o de agujeros paralelos,
convergentes o divergentes) o de estructura de máscara codificada,
permite el paso de los rayos gamma, solamente por los agujeros
establecidos para la correcta formación de la imagen.
El cristal centelleante 2, transduce la energía
depositada por un rayo gamma incidente en la generación de un
elevado número de fotones de luz visible, que pueden ser detectados
por el fotodetector 3.
El fotodetector 3, recibe la luz del cristal
centelleante y la transduce en impulsos de carga eléctrica que
pasan a la sección de procesamiento electrónico. El fotodetector
utiliza alimentación de alto voltaje de hasta 1200 Volts que le es
generado en una placa de fuentes que forma parte de la sección
electrónica interna de la cabeza detectora.
La pantalla antirradiación 4, de plomo u otro
material de similares características frente a las radiaciones,
cubre la superficie lateral, trasera y frontal de la cámara,
excepto en la zona del colimador 1. De esta forma los rayos gamma
no pueden alcanzar la zona sensible de la cámara, a no ser por el
agujero previsto expresamente para ese fin en el colimador 1, para
el caso del colimador "pin-hole", o los
múltiples agujeros en caso de colimadores multi
"pin-hole", de agujeros paralelos, divergentes,
convergentes o de máscaras codificadas.
La electrónica de procesamiento 5, recibe las
señales de salida del fotodetector 3. La misma consta de las
siguientes partes:
- 1.
- Red interanódica que reduce a una cantidad mínima el número de señales electrónicas procedentes de los ánodos del fotodetector para la localización del centroide de la distribución de luz, a partir de todas las señales anódicas individuales.
- 2.
- Sistema de procesamiento analógico de las señales para amplificar, filtrar y obtener una amplitud adecuada en función de la carga en cada señal.
- 3.
- Sistema de procesamiento digital para digitalizar las señales analógicas, realizar un filtrado digital y enviar los resultados al ordenador por la interfaz de comunicación establecido. Adicionalmente realiza el control de todas las funciones del dispositivo.
- 4.
- Sistema de fuentes para la generación de los diferentes voltajes necesarios en el equipo, a partir de una fuente única de 5 volts.
El conector 6, es la única vía de comunicación
imprescindible del equipo. A través de dicho conector viajan
siempre los datos en ambos sentidos y en el caso de las interfaces
conectadas por cable, fluye la energía de alimentación del
ordenador a La Mini Cámara.
La carcasa 7, garantiza que no entre luz al
interior del dispositivo y pueda llegar hasta el cristal
centelleante 2, evitando así que se introduzcan ruidos en la imagen
de gammagrafía a obtener. Así mismo la carcasa cumple una función
de pantalla electromagnética frente a todo tipo de ruidos externos y
emisiones internas, para una adecuada compatibilidad
electromagnética de grado médico.
Debido a que todos los sistemas electrónicos
necesarios, analógicos, digitales, firmware y fuentes de
voltaje, han sido integrados junto a la cabeza sensora se obtiene
una mini cámara gamma compacta, con un inigualado nivel de autonomía
y portabilidad. La información digital, que el dispositivo transmite
al ordenador, permite obtener directamente la imagen de
gammagrafía. La posibilidad de operación sin cables entre la cámara
y el ordenador requiere, para una operación continuada, de la
utilización de alimentación externa desde una fuente de 5 Volts
conectada a la línea eléctrica. También se ha preparado la
operación con baterías, ligado al uso de interfaces inalámbricas,
que libera de todo tipo de conexión por cable.
No se conoce la existencia de ninguna cámara
gamma con la propiedad de ser autónoma. Sin embargo, dicha
propiedad es muy importante para el uso
intra-quirúrgico ya que reduce el número de cables
al mínimo (uno o ninguno según el interfaz utilizado) y cualquier
cable dentro del quirófano resulta un obstáculo importante para el
cirujano.
Un objeto particular de la presente invención es
una mini cámara gamma de las características descritas
anteriormente, y que cumple con las características de seguridad
eléctrica y
\hbox{compatibilidad electromagnética de grado médico.}
En la invención que presentamos, y a diferencia
de las publicaciones anteriores del grupo de investigación formado
por los autores de la misma (ver por ejemplo, Nucl. Instr. &
Meth. A486(2002)186-190, Med. Phys.
31,6(2004) 1384-1397, Nucl. Instr. &
Meth. A525(2004)298-302, Nucl. Instr.
& Meth. A527(2004)92-96), se
utiliza una carcasa que ha sido diseñada especialmente para cumplir
las normativas de seguridad eléctrica de grado médico en un entorno
quirúrgico; a la vez que los circuitos electrónicos han sido creados
para operar en un entorno sin la protección que puede brindar una
gruesa capa de aluminio como la descrita en esas publicaciones.
Un objeto particular de la presente invención es
una mini cámara gamma de las características descritas
anteriormente, y además con la característica de que la interfaz en
caliente puede ser al menos uno de los siguientes: a) Interfaz
serie universal de velocidad total (12 Mb/s) o alta velocidad (480
Mb/s); b) WirelessUSB; c) BlueTooth; d) Firewire.
En la presente invención se ha desarrollado un
interfaz de comunicaciones USB hasta 400 veces más rápido que el
presente en los prototipos académicos citados en el estado de la
técnica. Dicho interfaz puede comunicarse en modos USB 1.1 (12
Mb/s) y USB 2.0 (480 Mb/s), lo cual permite que las limitaciones de
velocidad de adquisición queden del lado de la física, por mucho
tiempo. Así mismo prepara a este sistema para operar con nuevos
sistemas de colimadores de muy alta sensibilidad que están en
desarrollo. También se han desarrollado las interfaces de
comunicación por medio de los restantes modernos puertos de
comunicaciones WirelessUSB, BlueTooth y FireWire, las cuales no han
sido reportadas en ningún otro equipo de gammagrafía y permiten una
elevada versatilidad de interconexión con sistemas estándares de
cómputo y una portabilidad y facilidad de uso añadidas. De estos
avances ha resultado así mismo un sistema que puede conectarse y
desconectarse al ordenador sin necesidad de apagarlo, ni tomar
ninguna medida extra.
Un objeto particular de la presente invención es
una mini cámara gamma como la descrita anteriormente, con la
característica conocida como "autoalimentación"
(selfpowered), ya que puede utilizar la propia interfaz de
datos estándar y externa del ordenador como fuente de energía, o
alternativamente una batería, y no requiere la utilización de la red
eléctrica u otra alimentación externa.
Esto es posible porque la mini cámara gamma
objeto de la presente invención consume una potencia eléctrica
inferior a las capacidades que ofrecen los puertos utilizados.
Adicionalmente el equipo puede alimentarse externamente (sin que
sea imprescindible) a partir de una fuente directa de 5 volts y 500
miliamperes.
Un objeto particular de la presente invención es
una mini cámara gamma como la descrita anteriormente, con la
característica de "paso a modos de ahorro energético"
(Power Down), ya que el software puede definir varios
niveles de consumo según las necesidades funcionales de cada
momento.
Como parte del control de alimentación de
energía, la Mini Cámara puede pasar al modo "dormida" en el
cual el consumo es de apenas 2 micro-amperes, sin
perder la capacidad de "despertar" y cambiar a otro estado ante
una orden automática del software. El siguiente estado energético
consume 23 mA y permite la comunicación
bi-direccional de datos entre la cámara y el
ordenador, con funciones como la identificación y preestablecimiento
de condiciones de adquisición. En otro nivel de consumo de 320 mA,
el dispositivo puede generar la adquisición del nivel de ruido
ambiental, hacer chequeos de funcionalidad y ajustar sus sistemas
para contrarrestar el ruido. En otro nivel de 150 mA el sistema
puede mantener el estado óptimo de temperatura del sistema sensor,
para el inicio rápido de una adquisición.
Finalmente con un consumo de 470 mA y todos los
sistemas encendidos el equipo puede realizar cualquier operación
según su finalidad.
El uso adecuado de estas habilidades permite que
el equipo no tenga que ser desenchufado del ordenador, a la vez que
se ahorra energía y alarga la vida útil del mismo. No hacen falta
botones mecánicos para apagar el equipo.
Un objeto particular de la presente invención es
una mini cámara gamma como la descrita anteriormente, en la que el
software puede actualizarse desde internet y el firmware
(controlador del hardware), se puede recargar desde el software,
sin abrir la cámara; lo que implica que mediante actualizaciones del
firmware, se puede mutar el hardware y/o añadirle otros
comportamientos.
Esta exclusiva característica permite que el
fabricante pueda incluir nuevos avances y mejoras a las mini
cámaras comercializadas en cualquier parte del mundo, mediante un
soporte de actualización en internet, al cual accederían los
clientes registrados.
Es usual que algunos dispositivos modernos de
electrónica de consumo, los cuales utilizan algún software
en su funcionamiento, puedan actualizarse por estos medios. Menos
usual es que pueda actualizarse el firmware controlador del
hardware, sin abrir el equipo contenedor de ese
hardware. No se conoce de ninguna cámara gamma donde esta
característica esté implementada.
La operación del sistema digital de la mini
cámara gamma objeto de la presente invención está basada en un
microcontrolador y presenta un diseño hardware con un
conjunto de capacidades adicionales con respecto a las necesarias
para la realización de una gammagrafía. La utilización de esas
capacidades extras, aún no ha sido desarrollada en el
software de gammagrafía actual; ni están incluidas en el
programa que funciona en el microcontrolador (firmware). Lo
que reivindicamos es que nuestro equipo podrá utilizar esas
capacidades cuando sean desarrolladas. Para ello basta con remitir
por medios informáticos, la actualización correspondiente y el
sistema actualmente creado, podrá actualizar tanto el software del
ordenador, como el firmware del microcontrolador de la mini
cámara gamma.
Estas actualizaciones del hardware están, por
supuesto, limitadas a las capacidades creadas y no utilizadas en el
diseño hardware original. Si embargo, el propio
firmware de realización de gammagrafía que actualmente se
utiliza, puede ser mejorado cuantas veces se considere y
prácticamente de forma ilimitada, basado en los mismos datos de
partida y tal vez alguna característica de las no utilizadas.
Ponemos como ejemplo que mediante
actualizaciones informáticas, se puede añadir al sistema la
capacidad de convertirse en cualquiera de los siguientes equipos,
diferentes de una cámara gamma:
- 1.
- Detector de nivel de radiaciones.
- 2.
- Espectrómetro multicanal.
- 3.
- Espectrómetro monocanal de ventana desplazable.
- 4.
- Sistema de captación de cuentas en tiroides.
Un objeto particular de la presente invención es
una mini cámara gamma de las características descritas
anteriormente, y junto con la característica de que el cristal
centelleante es del tipo continuo, al que se ha realizado un
tratamiento especial de sus superficies externas, y se ha utilizado
un algoritmo específico denominado "transformación afín
compensada" que permiten obtener una homogeneidad en el área de
detección inferior al 5% hasta un entorno del 80% de dicha área,
superando antiguas limitaciones conocidas como efectos de borde que
limitan el área útil al 50% del área sensible.
Aunque en algunas patentes (ver ES 2202846, de
A. Soluri y R. Pani; ES 2206924, de A. Soluri) se comenta
marginalmente la posibilidad de utilizar cristales continuos en mini
cámaras gamma, dichas patentes están basadas, y así lo demuestran
todos los ejemplos de realización, en cristales con píxeles.
Sin embargo, ninguna de dichas patentes explican
como resuelven los graves problemas de borde y compresión de la
imagen que aparecen cuando la superficie de detección es pequeña
con respecto a la anchura del cristal en la dirección de entrada de
los rayos gamma, como sucede por definición en el caso de las mini
cámaras gamma. Dichos problemas tienen un efecto despreciable en el
caso de las cámaras gamma de grandes dimensiones, que son las que
tradicionalmente se han venido utilizando, y por ello los autores de
dichas patentes obvian dichos problemas. Sin embargo, como
demuestran las publicaciones del grupo de investigación formado por
los autores de la presente invención (Nucl. Instr. and Meth.
A486(2002)186-190, Med. Phys.
31,6(2004) 1384-1397, Nucl. Instr. and Meth.
A525(2004)298-302, Nucl. Instr. and
Meth. A527(2004)92-96) dichos
problemas son importantes y reducen sustancialmente el campo de
detección útil de las mismas si se precisa, como así lo exigen las
normativas (Performance Measurements of Scintillation Cameras, NEMA
Standards Publication no. NU 1, National Electrical Manufacturers
Association, Washington D.C. 1994), que la superficie de detección
sea uniforme. Es por ello que, aunque el uso de cristales continuos
se cita en alguna patente, no se ha inventado un método que permita
utilizarlos en la práctica para cámaras de pequeño campo de visión
sin que generen efectos de borde y desuniformidades más allá de las
permitidas por las normativas, como por ejemplo la NEMA arriba
citadas. Por esta razón no se utiliza en la
práctica.
práctica.
En la presente invención se introduce un
tratamiento especial de las superficies del cristal y un algoritmo
que permiten alcanzar grandes campos de visión útil relativos (se
utiliza casi toda el área del cristal), inalcanzables por los
actuales sistemas de cristal continuo, lo que constituye la
principal razón por la cual esta técnica no se utiliza actualmente
en mini cámaras gamma fuera del entorno académico.
Por otro lado, el uso de cristales continuos con
un tratamiento de superficie adecuado permite obtener una mayor
cantidad de luz en el dispositivo fotosensible que los cristales en
forma de matriz con píxeles, lo que implica una mejora en la
resolución en energía del detector de rayos gamma.
A continuación describimos el tratamiento de
superficie que se realiza para minimizar los efectos de borde. La
superficie por la cual penetran los rayos gamma en el cristal se ha
pulido de forma burda, se ha pintado con una pintura blanca
reflectante seca y además se ha depositado una capa epoxy blanca
reflectante sobre ésta. Alternativamente, en esta superficie se
puede realizar un pulido fino al que se adhiere una capa
auto-reflectante. La capa
auto-reflectante tiene la propiedad de que las
partículas de luz emitidas por el cristal y que inciden en dicha
capa son reflejadas en la misma dirección de incidencia de la luz
emitida en el cristal pero cambiando el sentido. En la superficie
del cristal en contacto con el fotodetector se realiza un pulido
también de forma burda. Finalmente, en las pequeñas superficies
laterales se realiza un pulido de forma burda, se pinta con pintura
negra absorbente seca y además se deposita una capa epoxy negra
absorbente. La diferencia entre éste tratamiento y el descrito en
las publicaciones anteriores del grupo de investigación al que
pertenecen los autores de la invención (ver por ejemplo,
"PORTABLE MINI GAMMA-CAMERA FOR MEDICAL
APPLICATIONS", E. Porras, B. Escat, J. M. Benlloch, D.
Kadi-Hanifi, S. López, N. Pavón, J. A. Ruiz, F.
Sánchez, A. Sebastiá, Nuclear Instruments & Methods in Physics
Research A 486, 2002, 186-190; "DESIGN AND TESTS
OF A PORTABLE MINI GAMMA CAMERA", de F. Sánchez, J. M. Benlloch,
B. Escat, N. Pavón, E. Porras, D. Kadi-Hanifi, J.
A. Ruiz, F. J. Mora, A. Sebastiá, Medical Physics 31, 6, Junio
2004, 1384-1397) resulta sustancial para la
reducción de los efectos de borde y mejora de la uniformidad.
En el artículo de D.P. Mc Elroy, S.C. Huang and
E.J. Hoffman, "The Use of Retro-Reflective Tape
for Improving Spatial Resolution of Scintillation Detectors"
(IEEE Trans. Nucl. Sci. Vol 49 (1) (2002) 165-171)
se utilizan láminas retroreflectoras para mejorar las
características de resolución espacial intrínseca de un cristal
continuo en cámaras gamma. Sin embargo, el uso de una capa
retrorreflectora no se ha implementado nunca en mini cámaras
gamma.
A pesar de dicho tratamiento óptimo de la
superficie del cristal es necesario aplicar un algoritmo
específico, que denominamos "transformación afín compensada",
para minimizar los efectos de borde y de compresión de la imagen y
obtener una superficie de detección uniforme de tamaño máximo.
El algoritmo descompone en primer lugar la
superficie de la imagen detectada (comprimida) en polígonos (por
ejemplo, triángulos) de área pequeña y realiza una transformación
afín de forma que cada polígono se expande conservando su forma. El
factor de expansión depende, entre otros factores, de las
características particulares del cristal y fotodetector utilizados y
de la situación del polígono respecto del centro de la superficie
de detección, siendo mayor en general para polígonos situados en
los límites de la misma que en el centro. Se utiliza una tabla LUT
(Look Up Table) para realizar localmente y de forma rápida y
eficiente las correcciones en posición y energía. Por otro lado,
los rayos gamma que han sido detectados en un polígono dado se
redistribuyen en los polígonos expandidos por un método de Monte
Carlo que tiene en cuenta la probabilidad de que el rayo gamma
detectado hubiera incidido en realidad en otro polígono
circundante. De esta forma se optimiza la uniformidad en la mayor
área posible de detección.
En las publicaciones anteriores del grupo de
investigación formado por los autores de la presente invención (ver
por ejemplo, "A FLAT-PANEL-BASED
MINI GAMMA CAMERA FOR LYMPH NODES STUDIES", de M. M. Fernández,
J. M. Benlloch, J. Cerdá, B. Escat, E. N. Giménez, M. Giménez, Ch.
W. Lerche, J. Martínez, N. Pavón, F. Sánchez, A. Sebastiá, Nuclear
Instruments & Methods in Physics Research A 527, 2004, 92–96)
se utiliza un método de descompresión de la imagen detectada basado
en funciones de dos variables con múltiples monomios. Dicho método
presenta el problema fundamental de que no puede utilizarse en
tiempo real debido a su lentitud por el gran número de operaciones
algebraicas que precisa. Por otro lado, carece de la posibilidad de
adaptarse de forma óptima a las características locales de la
superficie de detección que pueden variar sustancialmente, por
ejemplo, en función de los "pads" anódicos iluminados (en el
caso de que el detector sea un foto-multiplicador
FLAT PANEL sensible a posición).
Un objeto adicional de la presente invención es
un detector de rayos gamma basado en cristales de centelleo
continuos mejorado mediante un sistema de focalización de la luz de
centelleo emitida por el rayo gamma de forma que se disminuye la
anchura de la distribución de luz que llega al
foto-detector, figuras 5a y 5b.
La resolución espacial de un detector de rayos
gamma basado en cristales de centelleo continuos depende de la
anchura de la distribución de luz emitida por el rayo gamma en el
cristal y que llega a la superficie del
foto-detector: cuanto mayor es la anchura de la
distribución más difícil es separar dos puntos entre sí y por tanto
menor es la resolución. Por otro lado, cuanto mayor es la anchura
de la distribución de luz, mayores son los efectos de borde que
aparecen al utilizar cristales de centelleo continuos, aumentando el
factor de compresión de la imagen.
Por ello, dicha mejora introducida en la
presente invención, resulta especialmente importante en el caso de
detectores de rayos gamma con cristales de centelleo de gran
grosor, en la dirección perpendicular a la superficie del
foto-detector, respecto a la dicha superficie.
Dichos detectores presentan la dificultad de que la mayor parte de
las interacciones se producen cerca de la superficie de entrada de
los rayos gamma en el cristal y, por tanto, generan distribuciones
muy anchas de luz en la superficie del
foto-detector.
El mencionado sistema de focalización de la luz
de centelleo emitida por el rayo gamma puede implementarse mediante
la adición al mismo de una o más capas material óptico que actúan
como lentes de focalización. En particular, el uso de capas de
lentes o micro-lentes convergentes de distancia
focal similar a la dimensión del cristal en la dirección
perpendicular a la superficie del foto-detector,
disminuye la anchura de la distribución de luz que llega a la
misma. Para lograr una mayor reducción en la anchura de la
distribución de la luz, el cristal continuo puede segmentarse en dos
o más capas a lo largo de la dirección perpendicular a la
superficie de foto-detección, adicionando entre
cada dos de dichas capas una capa de micro-lentes
convergentes.
Un objeto particular de la presente invención,
que es consecuencia de lo explicado anteriormente, es un detector
de rayos gamma que consiste en varias capas (en la dirección de
entrada de los rayos gamma) de cristales de centelleo continuos, y
finalmente foto-detectores, y al que se han
adicionado entre cada dos de dichas capas una capa de lentes o
micro-lentes convergentes.
Dicha invención resulta útil en cualquier
sistema de detección de rayos gamma basado en cristales de
centelleo, por ejemplo en cámaras de tomografía por emisión de
positrones (P.E.T.), SPECT y cámaras gamma en general.
Un objeto particular de la presente invención es
la utilización de un detector de rayos gamma según las
reivindicaciones 8 o 9 en una mini cámara gamma como la de la
reivindicación 1, o una cámara PET, o una cámara SPECT, o en una
cámara gamma basada en cristales de centelleo en general.
Un objeto particular de la presente invención es
una mini cámara gamma como la descrita anteriormente, con la
característica de que el componente principal del cristal
centelleante es un elemento químico perteneciente a la clase de las
tierras raras, como el LnBr3 o el LnCl3.
Los cristales del tipo en el que el componente
principal es un elemento químico perteneciente a la clase de
tierras raras proporcionan a la mini cámara una mejora sustancial
en la funcionalidad. Ello se debe a que dichos cristales
centelleantes permiten obtener una resolución en la energía de los
rayos gamma detectados comparable a la de los detectores basados en
la tecnología de semiconductores. Esta característica es crítica
para poder distinguir entre diferentes isótopos radiactivos al
poder separar las energías correspondientes. Este poder de
separación permite no sólo reducir el ruido de fondo, al reducirse
el tamaño de la ventana de energías, sino también aplicar más
eficientemente el método de localización que describimos más tarde
en esta patente.
Además, cristales del tipo en el que el
componente principal es un elemento químico perteneciente a la
clase de tierras raras producen una mayor cantidad de luz de
centelleo, con el consiguiente aumento en la estadística de
detección de fotones, lo que implica una mejora de la resolución
espacial de la cámara gamma.
Por otro lado, estos cristales actualmente no
pueden crecerse con un tamaño muy grande por lo que sólo se pueden
utilizar en cámaras gamma de tamaño reducido. Además, hasta el
momento tampoco se ha desarrollado el método de fabricación para
obtener matrices de píxeles a partir de dichos cristales. Por ello,
su utilización en la mini cámara gamma mediante cristales continuos
en la que se han resuelto los problemas de borde representa una
aplicación óptima de los mismos.
Un objeto particular de la presente invención es
una mini cámara gamma como la descrita anteriormente, con la
característica de que el foto-detector es del tipo
foto-multiplicador FLAT PANEL sensible a
posición.
Dicho tipo de foto-multiplicador
tiene la propiedad esencial de que su diseño está sustancialmente
mejorado para evitar áreas muertas en los bordes del dispositivo,
facilitando la unión modular de varios fotomultiplicadores FLAT
PANEL. Además, no presenta apenas efectos de borde lo que lo hace
especialmente adecuado para el uso en mini cámaras gamma y aún más
cuando, como en la invención presente, se utilizan cristales
continuos. En algunas patentes (ES 2202846, de A. Soluri y R. Pani;
ES 2206924, de A. Soluri; WO 00/19238, de S. Majewski, A.
Weisenberger, y R. Wojcik) se describe la utilización
fotomultiplicadores sensibles a la posición, éstos son del tipo en
el que los ánodos son multi-hilos cruzados. Los
fotomultiplicadores FLAT PANEL no poseen ánodos
multi-hilos sino del tipo
multi-pads. En la patente ES 2206924, de A. Soluri,
se comenta la posibilidad de utilizar cualquier tipo de
fotomultiplicador sensible a la posición, sin embargo, los
fotomultiplicadores tipo FLAT PANEL no aparecieron hasta el año
2002, por lo que no podían ser objeto de su patente (que es del año
1998).
Un objeto adicional de la presente invención es
un algoritmo de creación de la imagen gammagráfica denominado
"reconstrucción probabilística", basado en la asignación para
cada rayo gamma detectado de una distribución de la probabilidad de
que el punto de emisión haya sucedido en cada punto de la región
posible de emisión de la radiación, teniendo en cuenta el punto de
impacto detectado por el sistema de detección, la resolución
intrínseca del sistema detector, la uniformidad del detector, la
geometría del mismo y la geometría del sistema óptico
utilizado.
La asignación consiste principalmente en
atribuir una probabilidad a la dirección de impacto lineal según el
valor de la uniformidad en dicho punto y en atribuir una
probabilidad a su vecindad, teniendo en cuenta ésta y las otras
variables mencionadas.
Actualmente se utilizan diversos filtros en la
imagen que proporcionan un suavizado de la misma que tienen por
objetivo minimizar el efecto de una falta de estadística suficiente
en determinadas regiones. Dichos filtros se aplican tan sólo cuando
la imagen final ya ha sido obtenida. Mediante el algoritmo de
"reconstrucción probabilística" que reivindicamos, se realiza
dicho suavizado en tiempo real, suceso a suceso, y de forma
automática, acelerando la formación de la imagen definitiva,
figuras 6a, 6b, 6c y 6d.
La "reconstrucción probabilística"
representa un avance que permite obtener imágenes estáticas de
emisión de rayos gamma de calidad comparable a la obtenida mediante
métodos convencionales, pero utilizando un número sustancialmente
inferior de rayos gamma detectados. Por lo tanto, este avance
permite la obtención de imágenes en un tiempo muy inferior. Ello en
la práctica representa, con las dosis de
radio-fármacos administradas actualmente, la
obtención de imágenes en tiempo real. Alternativamente, podría
representar una reducción de la dosis administrada para la
obtención de una imagen de igual calidad.
Por lo tanto, un objeto particular de la
presente invención es la utilización del algoritmo de
"reconstrucción probabilística" descrito anteriormente, y una
cámara gamma, como la descrita anteriormente, pero no limitada a
ésta, para la formación de una imagen en tiempo real de calidad
comparable a la obtenida mediante métodos convencionales, pero
utilizando un número sustancialmente inferior de rayos gamma
detectados.
La "reconstrucción probabilística"
representa un avance que permite no solo obtener imágenes estáticas
de emisión de rayos gamma, de calidad comparable a la obtenida
mediante métodos convencionales, pero utilizando un número
sustancialmente inferior de rayos gamma detectados, sino también
formar imágenes de Vídeo de rayos Gamma en Tiempo Real (RTGV), a
partir de objetos radiantes, incluso de baja actividad, mientras la
cámara se desplaza sobre la zona de observación. Esta capacidad no
requiere el incremento de la dosis habitual a inyectar al paciente,
por cuanto la mini cámara gamma utiliza la misma información que
recibiría cualquier cámara convencional. La diferencia está en la
forma de procesar la información y la facilidad de movimiento de
nuestra cámara portátil.
Por lo tanto, un objeto particular de la
presente invención es la utilización del algoritmo de
"reconstrucción probabilística" descrito anteriormente, y una
cámara gamma, como la mini cámara gamma descrita anteriormente, pero
no limitada a ésta, para la obtención de imágenes de Vídeo de rayos
Gamma en Tiempo Real (RTGV), a partir de objetos radiantes, incluso
de baja actividad, mientras la cámara se desplaza sobre la zona de
observación.
Un objeto adicional de la presente invención es
un dispositivo basado en al menos dos mini cámaras gamma de las
características anteriores, mecánicamente correlacionadas y
operadas simultáneamente por un mismo sistema de control, para la
lograr visión estereoscópica; obteniendo la capacidad de visualizar
objetos emisores de rayos gamma en tres dimensiones.
No se trata de técnicas de tomografía por
emisión simple o dual de fotones, ni de visión estereoscópica por
triangulación (como se menciona en la patente PCT/ESO3/00497
"Navegador Funcional", cuyos autores principales lo son
también de la presente invención), sino de una auténtica visión
estereoscópica, basada en imágenes tomadas por dos sensores con
perspectivas visuales sólo ligeramente diferentes y procesadas por
un sistema capaz de reconocer y comparar patrones de imagen. La
utilidad de este dispositivo sería principalmente para uso
intra-operatorio, en la localización tridimensional
de regiones malignas profundas.
Una posibilidad de localización diferente a la
descrita en el estado de la técnica es la que denominamos
localización con "puntero transparente", en la cual la imagen
del objeto radiante de interés no se ve afectada por la presencia
del puntero o sistema de localización.
Un objeto adicional de la presente invención es
un "método nuevo de localización y medición" de variables
físicas de objetos emisores de radiación basado en la utilización
de dos elementos que enumeramos a continuación:
- 1.
- Al menos un "puntero transparente" (es decir, que emite radiación distinguible de la que se desea observar).
- 2.
- Un sistema de detección de rayos gamma (incluido el del objeto de la presente invención pero no limitado a éste), capaz de detectar simultáneamente el puntero y dichas fuentes de interés, figuras 7a y 7b.
El método consiste en la localización espacial
automática (tridimensional) del puntero por la cámara gamma (sin
presentar necesariamente la imagen gammagráfica del puntero) y en
la adquisición y presentación de la imagen proveniente de la fuente
de interés. En la porción de la región de interés señalada por el
puntero se pueden determinar las variables físicas aparentes, como
por ejemplo la actividad aparente. A partir de dichos valores de
las variables físicas y de los datos obtenidos del puntero, pueden
determinarse los valores absolutos de las mismas en la vecindad
señalada de la región de interés.
El puntero puede ser una fuente de actividad
conocida en cuyo caso la posición del mismo se determina en el
espacio tridimensional. Esto se debe a que no sólo se detecta el
punto de impacto en el plano de detección de la mini cámara gamma,
sino que también se estima la distancia respecto a dicho punto a
partir de la actividad aparente del mismo, puesto que su actividad
absoluta es conocida. También se puede determinar la distancia del
puntero respecto a la cámara a partir de las dimensiones conocidas
del puntero y del colimador y de la medida del tamaño aparente de
la imagen formada por el puntero.
Una manera de distinguir el puntero del resto
del área radiactiva es mediante el filtrado de energía, siempre que
el puntero tenga una energía de emisión suficientemente alejada de
la energía del radiofármaco utilizado.
Un objeto adicional de la presente invención es
un "método de localización mejorado" de objetos emisores de
radiación basado en la utilización de tres elementos que enumeramos
a continuación:
- 1.
- Al menos un "puntero brillante" (radiación no distinguible de la que se desea observar).
- 2.
- Un sistema de detección de rayos gamma (incluida la cámara objeto de la presente invención, pero no limitado a ésta), capaz de detectar simultáneamente al puntero y a dichas fuentes de interés, aunque no pueda distinguir entre éstos.
- 3.
- Un mecanismo suficientemente rápido de generación de imágenes de persistencia limitada.
El método consiste en la utilización de un modo
de adquisición con persistencia limitada de manera que el puntero
pueda desplazarse por la zona de observación de la cámara, sin
dejar un rastro (brillante) de su paso, excepto en la posición
instantánea que posee, reduciendo así la afectación que el método
tradicional produce en la imagen adquirida.
Para una adecuada validez práctica, es
imprescindible contar con una cámara de elevada sensibilidad o en
su defecto con una cámara que, como la descrita en la presente
invención, permita la obtención de imágenes con suficiente rapidez.
La formación de imágenes de Vídeo de rayos Gamma en Tiempo Real
(RTGV), según el "algoritmo de reconstrucción probabilística",
hace posible el uso de estos punteros brillantes para localizar
diversos puntos emisores situando el puntero brillante cerca de la
fuente a localizar.
Otra variante que se puede aplicar utilizando
este tipo de puntero es la de adquirir una imagen estática durante
el tiempo necesario para su correcta formación; tras lo cual el
sistema pasa a un modo especial de adquisición en el cual se espera
que sólo aparezca el puntero brillante como objeto extra en los
datos de imagen. El equipo puede restar internamente y en cada
momento los datos de imagen nuevos de los originales, de manera que
sólo queden los correspondientes al puntero. Estos datos permiten
establecer y mostrar la posición exacta del puntero respecto a la
imagen original de gammagrafía que se seguiría mostrado en todo
momento sin sufrir alteración a causa del puntero.
Después de la explicación del uso de pantallas
anti-radiación para virtualmente borrar de la imagen
gammagráfica a un objeto brillante, tal como hemos descrito en el
estado de la técnica, y de comprender el uso de un puntero de
cobalto 57 (puntero brillante) en función de localizador, como se
describió anteriormente; recordemos el concepto de "puntero
opaco" como objeto capaz de inhibir el paso de la radiación, y
que puede situarse libremente en la zona de observación de la
cámara, mientras se visualiza la imagen del objeto radiante de
interés. La imagen prevista en ausencia del puntero opaco difiere
de la obtenida al estar presente el puntero, como consecuencia del
no paso de los rayos a través del mismo. Con una herramienta como
ésta, se puede, no sólo apantallar una región de elevada actividad
con fines de mejorar la visualización del resto de la imagen, según
vimos antes; sino también y de forma independiente, conocer la
situación espacial de regiones observables de la imagen
gammagráfica, por medio de la "sombra" creada en la imagen por
el "puntero opaco". No se conoce que un "material opaco a
los rayos gamma" fuera utilizado expresamente como localizador
de puntos o regiones de emisión en una imagen gammagráfica.
Un objeto adicional de la presente invención es
un "método de localización nuevo" de objetos emisores de
radiación basado en la utilización de los elementos que enumeramos
a continuación:
- 1.
- Al menos un "puntero opaco" (no radia, ni permite el paso a través de éste de la radiación que se desea observar);
- 2.
- Un sistema de detección de rayos gamma (incluido el del objeto de la presente invención pero no limitado a éste), capaz de detectar las fuentes radiantes de interés;
- 3.
- Un mecanismo suficientemente rápido de generación de imágenes de persistencia limitada como el de generación de Vídeo Gamma en Tiempo Real, pero sin limitarse a este.
El método consiste en la utilización de un modo
de adquisición con persistencia limitada, figuras 8a, 8b y 8c, de
manera que el puntero pueda desplazarse por la zona de observación
de la cámara sin dejar un rastro (sombra) de su paso, excepto en la
posición instantánea que posee, limitando así la sombra de
afectación en la imagen adquirida al momento mismo de
observación.
Para una adecuada validez práctica, es
imprescindible contar con una cámara de elevada sensibilidad o en
su defecto con una cámara que, como la descrita en la presente
invención, permita la obtención de imágenes con suficiente rapidez.
La formación de imágenes de Vídeo de rayos Gamma en Tiempo Real
(RTGV), según el "algoritmo de reconstrucción probabilística",
hace posible el uso de estos punteros opacos para localizar diversos
puntos emisores por su desaparición en la imagen, cuando se sitúa
el puntero opaco entre la fuente a localizar y la cámara.
De igual forma que el puntero brillante, el
puntero opaco puede usarse en un modo especial para establecer su
posición por la diferencia de imágenes antes y después de su
entrada en acción. El principio es el mismo, excepto que en este
caso el signo de la imagen resultante de la resta es negativo, no
obstante en ambos casos el valor modular de las cuentas adquiridas
(que es positivo) nos permite obtener la posición instantánea del
puntero opaco.
Los punteros opaco, brillante y/o transparente
pueden ser utilizados con diversos sistemas basados en rayos gamma,
como cámaras gamma, mini cámaras gamma, cámaras gamma SPECT y
cámaras PET para la localización de ganglios, tumores y órganos en
seres humanos y animales, y medida de variables físicas asociadas a
los mismos.
De una manera inversa a como funcionan los
punteros radiactivos, se puede crear un punto singular en el cuerpo
observado, que se corresponda con una posición establecida en la
imagen gammagráfica observada (Como puede ser el centro de la
imagen). En este caso hemos inventado un nuevo sistema basado en
punteros LASER que cumple esta función de una manera diferente a
cualquier sistema de puntero LASER conocido.
Un objeto adicional de la presente invención es
un dispositivo que a través de la utilización de emisores de luz,
permite generar una forma luminosa singular de posición fija
sobre una superficie, aunque la distancia de los emisores a la
superficie pueda variar a lo largo de un eje que va del dispositivo
a la superficie, con la particularidad de dicho eje no se cruza con
la posición espacial de los emisores de luz, pero que se puede
alinear o hacer coincidir con los planos característicos de emisión
de las fuentes de luz.
Un caso particular de nuestra invención consiste
en un sistema que utiliza emisores LASER situados asimétricamente
respecto al eje de movimiento entre la superficie y el sistema
emisor, el cual es capaz de crear una forma luminosa
singular al interceptar la superficie; con la característica de
que la forma geométrica de la luz generada y su posición no dependen
de la distancia entre el sistema emisor y la superficie iluminada,
a partir de cierta distancia mínima.
Una utilidad inmediata que tiene esta invención
es la posibilidad de marcar un punto singular que indique el eje
axial de observación de un dispositivo como una cámara gamma (sin
limitarse a este), sin necesidad de situar emisores de luz encima y
frente al citado eje; lo cual afectaría la funcionalidad misma del
equipo al entorpecer la entrada de los rayos que van a ser
detectados. Estos pueden situarse en posiciones que rodean dicho eje
y a una distancia apreciable si fuese necesario. Figura 9.
La base de la invención es una construcción
geométrica que describimos a continuación:
Si se toman dos emisores LASER de los comúnmente
llamados emisores de línea, esto es, que generan líneas
rectas sobre una superficie plana. Estos realmente generan
porciones de planos en el espacio tridimensional. Las
intersecciones de planos diferentes en el espacio crean líneas
rectas en el espacio. Así mismo las intersecciones de porciones de
planos en el espacio, generan segmentos de rectas o
semi-rectas en el espacio. Los emisores de luz
LASER son ideales para un dispositivo como este, pero no son los
únicos capaces de funcionar.
Si los emisores de línea que hemos mencionado se
sitúan de manera que sus planos de emisión sean diferentes, pero
que ambos intercepten al eje axial de movimiento por el que se
desplazan relativamente el sistema de emisores y la superficie que
intercepta la luz de ambos emisores; entonces la intersección de
las porciones de planos de luz emitida generan una
semi-recta de luz situada exactamente sobre la
línea recta que sigue al eje de movimiento mencionado y por ello la
luz de ambas emisiones, se cruzará siempre en un mismo punto (en la
misma posición) sobre la superficie que intercepta a las emisiones
luminosas, aunque la superficie se desplace sobre ese eje respecto
al sistema de
emisores.
emisores.
Si definimos que nuestra forma singular
es la generación de un cruce de líneas luminosas, entonces en el
sistema descrito arriba tenemos un ejemplo de generación de una
forma singular que mantiene su posición sobre una superficie,
aunque ésta se desplace respecto al sistema emisor siguiendo un eje
recto, el cual no coincida con la posición en que están situados los
emisores de luz, ni tampoco están situados simétricamente respecto
al eje de movimiento. La forma singular más simple de generar es
una equis (X), pero no es tampoco la única que puede
utilizarse.
utilizarse.
El sistema de puntero luminoso que acabamos de
describir tiene un extenso campo de aplicaciones más allá de las
cámaras gamma y que incluye otros dispositivos de imagen
estructurales y funcionales.
Si adicionalmente a lo descrito antes, los
emisores de línea se sitúan en una posición transversal que
coincida con el foco de una cámara de colimadores divergentes o
pin-hole, y el ángulo de emisión de luz de cada
emisor de luz, se ajusta en función del ángulo de visión del
dispositivo; entonces los límites externos de los rayos de luz
cruzados pueden proporcionar información sobre el campo de visión
del dispositivo.
\bullet Figura 1: Un puntero LASER de punto
(bolígrafo) se sostiene con una mano mientras ilumina un punto
específico sobre una pantalla situada a la izquierda de la
fotografía. Los incisos 1a) y 1b) difieren en la distancia a que se
encuentran el emisor y la pantalla ya que el emisor fue desplazado
siguiendo la misma línea de emisión. Como resultado el punto
luminoso no se mueve de su posición en la pantalla izquierda.
\bullet Figura 2: El mismo puntero LASER de
punto de la figura 1, se sostiene con una mano mientras ilumina un
punto específico sobre una pantalla situada a la izquierda de la
fotografía, con la particularidad de que la dirección de emisión
del LASER forma un ángulo apreciable con respecto al eje horizontal
que une al emisor y la pantalla. Los incisos 2a) y 2b) difieren en
la distancia a que se encuentran el emisor y la pantalla ya que el
emisor fue desplazado siguiendo el eje horizontal. Como resultado
el punto luminoso sobre la pantalla izquierda del inciso 2a se
encuentra verticalmente más arriba que el punto luminoso del inciso
2b.
\bullet Figura 3: Mini Cámara Gamma autónoma,
ligera y compacta, que puede conectarse a cualquier ordenador por
puerto de comunicaciones estándar. El dispositivo mostrado es
suficiente para realizar gammagrafías sin requerir ningún sistema
adicional.
\bullet Figura 4: Esquema isométrico de La
Mini Cámara Gamma.
\bullet Figuras 5a) Distribución de Luz en
cristal continuo sin focalización.
\bullet Figuras 5b) Distribución de Luz en
cristal continuo con sistema de focalización.
\bullet Figura 6a) Imagen planar generada
según el método estándar con 600 sucesos en una gammagrafía de
tiroides.
\bullet Figura 6b) Imagen generada por
reconstrucción automática usando los mismos 600 sucesos de la
figura 6a).
\bullet Figura 6c) Imagen planar generada
según el método estándar con 3000 sucesos en una gammagrafia de
tiroides.
\bullet Figura 6d) Imagen generada por
reconstrucción automática usando los mismos 3000 sucesos de la
figura 6c).
\bullet Figura 7a) Imagen de dos fuentes
radiactivas, más la indicación automática de la posición del
puntero transparente encima de la fuente situada a la derecha.
\bullet Figura 7b) Imagen de dos fuentes
radiactivas, más la indicación automática de la posición del
puntero transparente debajo de la fuente situada a la derecha.
\bullet Figura 8a) La cámara es sostenida con
la mano derecha. El sistema se ajusta para obtener imágenes de
vídeo en tiempo real (persistencia limitada) de las dos fuentes
emisoras. El "puntero opaco" se sostiene con la mano izquierda
sin ser utilizado aún. El ordenador presenta la imagen adquirida en
la ventana de adquisición del software situada a la izquierda de su
pantalla.
\bullet Figura 8b) Con el mismo ajuste al
sistema que el de la figura 8a), ahora el "puntero opaco" se
coloca en el trayecto de la fuente derecha a la cámara, inhibiendo
la formación de su imagen, lo cual se puede apreciar en la ventana
de adquisición del ordenador.
\bullet Figura 8c) Con el mismo ajuste al
sistema que el de la figura 8a), ahora el "puntero opaco" se
coloca en el trayecto de la fuente izquierda a la cámara,
inhibiendo la formación de su imagen, lo cual se puede apreciar en
la ventana de adquisición del ordenador.
\bullet Figura 9: Fotografía de un puntero
LASER fundamentado en lo descrito en la presente invención y
acoplado a una cámara gamma como la descrita también en esta
invención. Puede apreciarse que el cruce de las emisiones LASER
apunta al centro del campo de visión de la Cámara. Esta
característica es válida con independencia de la distancia a la que
esté el sistema de la superficie "observada" por la
cámara.
Ejemplo
1
La Mini Cámara Gamma que mostramos (figuras 3 y
4), consta solamente de la cabeza sensora, un cable USB y un
ordenador estándar. Tiene forma ergonómica irregular con
dimensiones enmarcadas en un ortoedro de 70 mm de altura, 90 mm de
ancho y 140 mm de longitud. Su peso es algo menor de 1 kg,
incluyendo el colimador. Sus pequeñas dimensiones, ergonomía y bajo
peso, aseguran la movilidad del sistema y la posibilidad de
manipulación con una mano. Esta Mini Cámara Gamma se utiliza para
visualizar órganos pequeños como el ganglio centinela en
intra-operatorio con una resolución de posición
inferior a los 2 mm.
Esta Mini Cámara Gamma portátil puede "ver"
un rango de energías desde 15 keV hasta 250 keV, aunque su diseño
se ha optimizado para la zona de 50 keV a 200 keV, región donde se
encuentran las fuentes radiactivas más ampliamente utilizadas en
las exploraciones médicas, (como el 99m-Tc que
emite rayos gamma de 140 KeV). Esta cámara tiene un único tubo
fotomultiplicador sensible a posición de tipo multi-ánodo acoplado a
un cristal centelleador de Csl(Na), se le pueden acoplar
fácilmente distintos colimadores e incluye un sistema electrónico
completo con la fuente de alto voltaje del fotomultiplicador y
procesamiento analógico y digital de las señales, de manera que no
se requiere ninguna tarjeta insertable en el ordenador, ni ningún
otro circuito electrónico adicional. El equipo puede enchufarse en
caliente es decir con el ordenador encendido y no requiere cable de
alimentación eléctrica adicional; solamente el cable USB.
El consumo eléctrico a plena carga es de 470 mA
desde 5 Volts. Consume menos de 100 mA en el arranque y cuenta con
un sistema de encendido gradual y paso a modos de bajo consumo (23
mA) y suspensión (10 \muA), para una compatibilidad total con la
especificación USB.
En la figura 9 se muestra la unión de la Mini
Cámara objeto de esta invención con un sistema de localización
LASER según se describe también en esta invención. El mismo genera
una forma de "X" en la posición central del campo de visión de
la mini cámara. Esto permite al cirujano localizar "puntos
calientes" como ganglios centinela, los cuales serán marcados
con dicha "X" cuando su imagen aparezca en el centro de la
gammagrafía realizada.
Ejemplo
2
En las figuras 7 y 8 se muestra la utilización
de la mini cámara gamma objeto de la presente invención utilizada
con sistemas de navegación radiactivos.
En las figuras 7a y 7b mostramos dos capturas de
imagen de la mini gamma cámara, con los momentos en que un puntero
de ^{125}I se encontraba por arriba y por debajo de una, entre
dos fuentes de cobalto que se utilizaban como fantomas de ganglios
centinela.
En las figuras 8a, 8b y 8c mostramos tres fotos
de la mini gamma cámara y el ordenador asociado a ésta, con los
tres momentos en que un puntero opaco (de pantalla de plomo) se
encontraba a) ausente, b) sobre la fuente derecha y c) sobre la
fuente izquierda, a la vez que el ordenador muestra el efecto de
sombra que deja el citado puntero en la imagen gammagráfica,
evidenciando la utilidad del método para localización de "puntos
calientes", como pueden ser los ganglios centinela.
Claims (28)
1. Una mini cámara gamma basada en tecnología de
cristales de centelleo y caracterizada esencialmente por ser
autónoma, es decir, en la que todos los sistemas físicos y
electrónicos necesarios han sido integrados junto a la cabeza
sensora, formando un equipo compacto y autónomo, sin necesidad de
ningún otro sistema electrónico adicional, y que se puede conectar
a cualquier ordenador estándar o dispositivo compatible mediante
interfaz conectable en caliente. Los elementos estructurales de la
mini cámara gamma son los siguientes: sistema intercambiable de
colimación de rayos gamma, cristal centelleante, uno o varios
fotodetectores sensibles a la posición, pantalla antirradiación,
electrónica de bajo consumo que incluye interfaz estándar a un
ordenador y pantalla electromagnética.
2. Un objeto particular de la presente invención
es una mini cámara gamma de acuerdo con la reivindicación 1, y que
cumple con las características de seguridad eléctrica y
compatibilidad electromagnética de grado médico.
3. Un objeto particular de la presente invención
es una mini cámara gamma de acuerdo con las reivindicaciones 1 y 2,
en la que la interfaz en caliente puede ser al menos uno de los
siguientes: a) Interfaz serie universal de velocidad total (12
Mb/s) o alta velocidad (480 Mb/s); b) WirelessUSB; c) BlueTooth; d)
Firewire.
4. Un objeto particular de la presente invención
es una mini cámara gamma de acuerdo con la reivindicación 1 ó la
reivindicación 3, con la característica conocida como
"autoalimentación" (selfpowered), ya que puede utilizar
la propia interfaz de datos estándar y externa del ordenador como
fuente de energía, o alternativamente una batería, y no requiere la
utilización de la red eléctrica u otra alimentación externa.
5. Un objeto particular de la presente invención
es una mini cámara gamma de acuerdo con la reivindicación 1 ó la
reivindicación 3, con la característica de "paso a modos de
ahorro energético" (Power Down), ya que el software puede
definir varios niveles de consumo según las necesidades funcionales
de cada momento.
6. Un objeto particular de la presente invención
es una minicámara gamma según las reivindicaciones 1, 2 y 3, en la
que el software puede actualizarse desde internet y el
firmware (controlador del hardware), se puede recargar desde
el software, sin abrir la cámara; lo que implica que mediante
actualizaciones del firmware, se puede mutar el
hardware y/o añadirle otros comportamientos.
7. Un objeto particular de la presente invención
es una mini cámara gamma según la reivindicación 1, que cuenta
además con la característica de que el cristal centelleante es del
tipo continuo, al que se ha realizado un tratamiento especial de
sus superficies externas, y se ha utilizado un algoritmo específico
denominado "transformación afín compensada" que permiten
obtener una homogeneidad en el área de detección inferior al 5%
hasta un entorno del 80% de dicha área, superando antiguas
limitaciones conocidas como efectos de borde que limitan el área
útil al 50% del área sensible.
8. Un objeto adicional de la presente invención
es un detector de rayos gamma basado en cristales de centelleo
continuos mejorado mediante un sistema de focalización de la luz de
centelleo emitida por el rayo gamma de forma que se disminuye la
anchura de la distribución de luz que llega al
foto-detector.
9. Un objeto particular de la presente invención
es un detector de rayos gamma de acuerdo con la reivindicación 8,
que consiste en varias capas (en la dirección de entrada de los
rayos gamma) de cristales de centelleo continuos, y finalmente
foto-detectores, y al que se han adicionado entre
cada dos de dichas capas una capa de lentes o
micro-lentes convergentes.
10. Un objeto particular de la presente
invención es la utilización de un detector de rayos gamma según las
reivindicaciones 8 o 9 en una mini cámara gamma como la de la
reivindicación 1, o una cámara PET, o una cámara SPECT, o en una
cámara gamma basada en cristales de centelleo en general.
11. Un objeto particular de la presente
invención es una mini cámara gamma de acuerdo con las
reivindicaciones 1 y 7, con la característica de que el componente
principal del cristal centelleante es un elemento químico
perteneciente a la clase de las tierras raras, como el LnBr3 o el
LnCl3.
12. Un objeto particular de la presente
invención es una mini cámara gamma de acuerdo con las
reivindicaciones 1, 2, 7 y 11, con la característica de que el
fotodetector es del tipo fotomultiplicador FLAT PANEL sensible a
posición.
13. Un objeto adicional de la presente invención
es un algoritmo de creación de la imagen gammagráfica denominado
"reconstrucción probabilística", basado en la asignación para
cada rayo gamma detectado de una distribución de la probabilidad de
que el punto de emisión haya sucedido en cada punto de la región
posible de emisión de la radiación, teniendo en cuenta el punto de
impacto detectado por el sistema de detección, la resolución
intrínseca del sistema detector, la uniformidad del detector, la
geometría del mismo y la geometría del sistema óptico utilizado. La
asignación consiste principalmente en atribuir una probabilidad a la
dirección de impacto lineal según el valor de la uniformidad en
dicho punto y en atribuir una probabilidad a su vecindad, teniendo
en cuenta ésta y las otras variables mencionadas.
14. Un objeto particular de la presente
invención es la utilización del algoritmo según la reivindicación
13, y una cámara gamma, incluida la de la reivindicación 1, pero no
limitada a ésta, para la formación de una imagen en tiempo real de
calidad comparable a la obtenida mediante métodos convencionales,
pero utilizando un número sustancialmente inferior de rayos gamma
detectados.
15. Un objeto particular de la presente
invención es la utilización del algoritmo según la reivindicación
13, y una cámara gamma, incluida la de la reivindicación 1, pero no
limitada a ésta, para la obtención de imágenes de Vídeo de rayos
Gamma en Tiempo Real (RTGV), a partir de objetos radiantes, incluso
de baja actividad, mientras la cámara se desplaza sobre la zona de
observación.
16. Un objeto adicional de la presente invención
es un dispositivo basado en al menos dos mini cámaras gamma,
incluida la de la reivindicación 1, pero no limitada a ésta,
mecánicamente correlacionadas y operadas simultáneamente por un
mismo sistema de control, para la lograr visión estereoscópica;
obteniendo la capacidad de visualizar objetos emisores de rayos
gamma en tres dimensiones.
17. Un objeto adicional de la presente invención
es un "método nuevo de localización y medición" de variables
físicas de objetos emisores de radiación basado en la utilización
de al menos un "puntero transparente" (es decir, que emite
radiación distinguible de la que se desea observar) y un sistema de
detección de rayos gamma (incluido el de la reivindicación 1 pero
no limitado a éste), capaz de detectar simultáneamente el puntero y
dichas fuentes de interés. El método consiste en la localización
espacial automática (tridimensional) del puntero por la cámara gamma
(sin presentar necesariamente la imagen gammagráfica del puntero) y
en la adquisición y presentación de la imagen proveniente de la
fuente de interés. En la porción de la región de interés señalada
por el puntero se determinan las variables físicas aparentes como,
por ejemplo, la actividad aparente. A partir de dichos valores de
las variables físicas y de los datos obtenidos del puntero, pueden
determinarse los valores absolutos de las mismas en la vecindad
señalada de la región de interés.
18. Un objeto adicional de la presente invención
es un "método de localización mejorado" de objetos emisores de
radiación basado en la utilización de al menos un "puntero
brillante" (radiación no distinguible de la que se desea
observar), un sistema de detección de rayos gamma (incluido el de
la reivindicación 1 pero no limitado a éste), capaz de detectar
simultáneamente al puntero y a dichas fuentes de interés aunque no
pueda distinguir entre éstos y un mecanismo suficientemente rápido
de generación de imágenes de persistencia limitada como el de la
reivindicación 15, pero no limitado a este. El método consiste en la
utilización de un modo de adquisición con persistencia limitada de
manera que el puntero pueda desplazarse por la zona de observación
de la cámara, sin dejar un rastro (brillante) de su paso, excepto en
la posición instantánea que posee.
19. Un objeto adicional de la presente invención
es un "método de localización nuevo" de objetos emisores de
radiación basado en la utilización de al menos un "puntero
opaco" (no radia, ni permite el paso a través de éste de la
radiación que se desea observar); un sistema de detección de rayos
gamma (incluido el de la reivindicación 1 pero no limitado a éste),
capaz de detectar las fuentes radiantes de interés y un mecanismo
suficientemente rápido de generación de imágenes de persistencia
limitada como el de la reivindicación 15, pero no limitado a este.
El método consiste en la utilización de un modo de adquisición con
persistencia limitada de manera que el puntero pueda desplazarse por
la zona de observación de la cámara sin dejar un rastro (sombra) de
su paso, excepto en la posición instantánea que posee, limitando
así la sombra de afectación en la imagen adquirida al momento mismo
de observación.
20. Un objeto particular de la presente
invención es la utilización del método según las reivindicaciones
17, 18 y/o 19, y una cámara gamma para la localización de ganglios,
tumores y órganos en seres humanos y animales, y medida de
variables físicas asociadas a los mismos.
21. Un objeto particular de la presente
invención es la utilización del método según las reivindicaciones
17, 18 y/o 19, y una mini cámara gamma según la reivindicación 1
para la localización de ganglios, tumores y órganos en seres
humanos y animales, y medida de variables físicas asociadas a los
mismos.
22. Un objeto particular de la presente
invención es la utilización del método según las reivindicaciones
17, 18 y/o 19, y una cámara gamma SPECT y/o PET; para la
localización de ganglios, tumores y órganos en seres humanos y
animales, y medida de variables físicas asociadas a los mismos.
23. Un objeto adicional de la presente invención
es un dispositivo que a través de la utilización de emisores de
luz, permite generar una forma luminosa singular de posición fija
sobre una superficie, aunque la distancia de los emisores a la
superficie pueda variar a lo largo de un eje que va del dispositivo
a la superficie, con la particularidad de dicho eje no se cruza con
la posición espacial de los emisores de luz, pero que se puede
alinear o hacer coincidir con los planos característicos de emisión
de las fuentes de luz.
24. Un objeto particular de la presente
invención es un dispositivo según la reivindicación 23 en que los
emisores de luz son emisores LASER.
25. Un objeto particular de la presente
invención es un dispositivo según las reivindicaciones 23 y 24 cuya
forma singular es una equis (X).
26. Un objeto particular de la presente
invención es un dispositivo según las reivindicaciones 23 y 24 para
generar una forma luminosa singular, incluida la de la
reivindicación 25, pero sin limitarse a ésta y que dicha forma
indica sobre un cuerpo, una posición específica de la imagen que
está siendo "observada" por un dispositivo receptor de imagen
estructural o funcional cualquiera, como pueden ser (sin limitarse a
estos) equipos de imagen basados en rayos-X, rayos
Gamma, ultrasónicos, infrarrojos, ultravioletas y en general con
base de detección de gama electromagnética visible e invisible.
27. Un objeto particular de la presente
invención es un dispositivo según las reivindicaciones 23 y 24 para
generar una forma luminosa singular, incluida la de la
reivindicación 25, pero sin limitarse a ésta y que dicha forma
indica sobre un cuerpo, una posición específica de la imagen que
está siendo "observada" por una mini cámara gamma, incluida la
de la reivindicación 1, pero sin limitarse a esta.
28. Un objeto particular de la presente
invención es un dispositivo como el de las reivindicaciones 23 y 24
con la adición de una limitación o especificación precisa de
ángulos de emisión y un posicionamiento determinado de los emisores
le luz respecto al foco de visión de los receptores de imagen, para
indicar la característica de campo de visión de dispositivos
receptores de imágenes estructurales o funcionales como los
descritos en las reivindicaciones 1, 26 y 27.
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