ES2626953T3 - Métodos y sistemas para colimación - Google Patents

Abstract

Un sistema de detección de radiación que comprende un colimador (100) para radiación de colimación y un detector para detectar la radiación, el colimador (100) que comprende material de colimador (150) y una pluralidad de agujeros de colimador (110), cada uno de la pluralidad de agujeros de colimador (110) definido por el material de colimador (150) circundante, cada uno de la pluralidad de agujeros de colimador (110) que define una abertura (112), y una apertura de entrada y una apertura de salida a través de la cuales la radiación puede entrar o salir respectivamente del colimador (100), por lo cual el volumen de cada uno de la pluralidad de agujeros de colimador entre la abertura (112) y la apertura de entrada y/o apertura de salida está conformada de manera que haya al menos una sección transversal del agujero entre la abertura (112) y la apertura de entrada y/o apertura de salida, la sección transversal que se toma paralela con la abertura, y la forma de la sección transversal del agujero que es una transformación no afín de la forma de la abertura, el detector que comprende una superficie de detección con un área de detección de forma predeterminada, y en donde la pluralidad de agujeros de colimador (110) se dispone para irradiar diferentes partes del área de detección de forma predeterminada, las diferentes partes que llenan el área de detección en general para al menos el 80% y las diferentes áreas que se solapan unas con otras sobre a lo sumo el 20% de su superficie total.

Description

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En un ejemplo particular, se irradia un detector gamma grande usando un colimador que comprende una pluralidad de agujeros. Si el diseñador del colimador usa agujeros de alfiler para esta arquitectura, según la técnica anterior, entonces el diseñador debe usar lamas altas para dividir la superficie de detector en rectángulos con el fin de evitar proyecciones de solapamiento o el diseñador tendrá que asegurarse de que las proyecciones no se solapen, no haciendo uso entonces de la superficie de detección completa. En el primer caso tendrá que usar material de blindaje costoso y pesado para las lamas, en este último caso perderá superficie de detector valiosa. Con un colimador según las realizaciones de la presente invención, el área de la superficie de detección no usada se puede minimizar sin aumentar o sin aumentar sustancialmente las regiones de solapamiento. Si algunas pequeñas regiones de solapamiento aún existiesen, el diseñador tiene la opción de usar lamas que pueden ser más pequeñas en comparación con las lamas requeridas cuando se usan agujeros de alfiler, o asegurarse de que las proyecciones no se solapen, por lo cual se pierde menos área de detector debido a que las proyecciones están adaptadas y puede ser, por ejemplo, casi rectangular.

En otro ejemplo particular, se puede usar un anillo estacionario de múltiples detectores gamma rectangulares. Con agujeros de alfiler el diseñador necesitaría un montón de espacio entre los elementos de detector o tendría que usar lamas. El colimador según las realizaciones de la presente invención está más optimizado y permite un empaquetado más cercano de los detectores o permite el uso de lamas más pequeñas.

Los colimadores relacionados con las realizaciones de la presente invención tienen el beneficio de que requieren menos material de blindaje. Esto tiene un impacto en el coste y en el peso. El peso es un factor importante, por ejemplo, en un sistema SPECT, debido a que la mayoría de los escáneres SPECT rotan el detector y el colimador alrededor del paciente.

En un aspecto, la presente invención también se refiere a un método para diseñar o producir un colimador, por ejemplo, un colimador como se ha descrito en el primer aspecto. El método para diseñar o producir un colimador puede ser un método basado en ordenador para diseñar un colimador, pero opcionalmente también puede comprender hacer el colimador en base al diseño determinado. El método para diseñar o producir un colimador según las realizaciones de la presente invención puede ser un método adaptado para tener en cuenta la forma de la superficie de detección usada en el sistema para el cual está diseñado el colimador, para mejorar u optimizar el uso de la superficie de detección. Es, por ejemplo, una ventaja según la presente invención usar un colimador con múltiples agujeros que puedan minimizar, controlar o evitar el solapamiento de las regiones irradiadas a través de diferentes agujeros de colimador. El método para diseñar

o producir un colimador puede comprender, en un método ejemplar, los pasos de definir un material de colimador, por ejemplo, una placa de colimador, con una abertura y una superficie inferior y/o superficie superior del material de colimador, por ejemplo, una superficie en el lado del colimador donde se recibirá la radiación o una superficie en el lado del colimador donde se detectará radiación tal como por ejemplo un lado inferior en una posición donde la radiación necesitará ser acoplada fuera del colimador, determinar el área de detector que uno quiere irradiar usando el colimador, por lo cual el área de detector o parte de la misma puede ser de cualquier forma, tal como rectangular, trapezoidal, polígono, etc., dibujando líneas de construcción desde todas las esquinas de esta área de detector determinada hacia la abertura y determinar la forma de la apertura de entrada o la apertura de salida a ser proporcionada en el colimador por la intersección de estas líneas de construcción con la una superficie inferior y/o una superficie superior de la placa de colimador.

A modo de ilustración, las realizaciones de la presente invención que no están limitadas al mismo, se trata además a continuación un método ejemplar para diseñar o producir un colimador, por lo cual se hace referencia a la FIG. 15. El método 500 mostrado en la FIG. 15 ilustra los pasos estándar y opcionales de un método según una realización de la presente invención.

El método ejemplar 500 comprende definir 502 un área de detector o parte del área de detector a ser irradiada usando el colimador. El colimador se diseña o produce para funcionar bien o de manera óptima para un detector que tiene una forma de detector particular. La forma de detector particular o una forma de detector particular se puede tener en cuenta de esta manera en las realizaciones de la presente invención.

En el paso 504, se define la abertura. La abertura será el área superior o el área inferior del volumen complejo que se determinará y que forma la parte superior o inferior del colimador, dependiendo de si la parte superior, es decir, la parte entre la fuente de radiación y la abertura, o la parte inferior, es decir, la parte entre la abertura y la superficie de detector, ha de ser conformada particularmente. La abertura es típicamente el área más pequeña que confina la radiación que va a través del agujero de colimador y se posiciona entre medias de un lado de entrada del agujero de colimador, posicionado en la superficie superior del colimador, y un lado de salida para radiación, que está posicionado en la superficie inferior del colimador. La definición de la abertura puede incluir determinar el diámetro de la abertura y la posición en el colimador. La abertura típicamente puede ser de forma circular, aunque las realizaciones de la presente invención no se limitan a la misma. El procedimiento adicional se describe para una abertura de forma circular, pero el principio se puede aplicar cambiando lo que se deba de cambiar para aberturas de forma no circular. En el paso 506, se define una superficie inferior y/o una superficie superior, también denominada la superficie de borde, del material de colimador. Esta superficie comprenderá o definirá la apertura de salida, respectivamente, la apertura de entrada del agujero de colimador en el material de colimador, una vez que se ha construido el colimador.

En el paso 510, para cada uno de una pluralidad de puntos 508 en el borde del área de detector a ser irradiada usando el colimador, se dibuja un cono con el punto de borde de detector como vértices y con el borde de la abertura situado en las superficies laterales del cono.

En el paso 514, para cada uno de estos conos 512, se determina la intersección del cono con la superficie inferior y/o la superficie superior.

En el paso de decisión 516, se determina la superficie convexa mínima que contiene todos los puntos de todas las intersecciones (Sexterior). En el paso de decisión 520, esta superficie convexa mínima se define como la porción de borde del agujero en la superficie inferior y/o la superficie superior a través de la cual se recibirá o transmitirá radiación, cuando el agujero de colimador está optimizado para el área de alta sensibilidad del detector. Seleccionando Sexterior como el agujero en la superficie inferior y/o la superficie superior, el borde del área de detector se puede alcanzar por la radiación desde cada punto de la abertura.

En el paso 518, se determina la superficie mayor posible dentro de las intersecciones que no contiene un punto de intersección (Sinterior). En el paso de decisión 520, esta superficie mayor posible se elige como la porción de borde del agujero en la superficie inferior y/o la superior a través de la cual se recibe o se transmite radiación, cuando el agujero de colimador está optimizado para el área de baja sensibilidad del detector. Cuando se usa Sinterior, como el agujero en la superficie inferior y/o la superficie superior a través de la cual se recibe o se transmite radiación, nada de la radiación geométrica puede caer fuera del área de detector. En el paso 522, las otras paredes del agujero de colimador, es decir, las paredes entre la abertura y la una superficie inferior y/o una superficie superior, se pueden determinar conectando cada punto de la circunferencia de la superficie determinada en los pasos 516 o 518 al punto en la abertura que está más cerca.

El volumen del agujero de colimador entre la abertura y la superficie superior o superficie inferior restante del colimador, se puede determinar de una forma similar o se puede seleccionar de manera que no detenga ningún rayo que pueda pasar el volumen complejo del agujero de colimador en el otro lado de la abertura. Este volumen puede por ejemplo estar conformado como un cono o como un volumen complejo similar al usado para el volumen inferior y/o superior del colimador.

En un paso adicional (no mostrado), basado en el diseño, se puede fabricar el colimador. Este último, por ejemplo, se puede realizar, por ejemplo, mediante material de fundición en moldes en base al diseño o por ejemplo mediante mecanizado, tal como por ejemplo fresado o mecanizado por descarga eléctrica. La técnica de fabricación se puede seleccionar en base al material usado. La fundición se puede usar, por ejemplo, cuando se usa tungsteno, plomo, platino u oro, el fresado se puede usar típicamente para aleaciones de plomo y tungsteno, el mecanizado de descarga eléctrica se puede usar típicamente para tungsteno.

A modo de ilustración, la FIG. 16 describe un proceso de decisión 1600 para diseñar un agujero de colimador en donde el agujero de colimador se conforma especialmente entre para su porción situada entre la abertura y el lado desde el cual se recibirá la radiación, para su porción situada entre la abertura y el lado desde el cual se acoplará fuera la radiación, o para una combinación de estas porciones.

En la primera optimización, el proceso como se muestra en la FIG. 18 para definir 1610 el volumen conformado especialmente para la porción situada entre la abertura y el lado desde el cual se aplica la radiación que se acoplará dentro, por lo cual el volumen de la otra porción del agujero se diseña 1620 y se construye opcionalmente de tal forma que no detenga ningún rayo que pueda pasar el volumen conformado especialmente. Típicamente se puede usar un cono.

En la segunda optimización, el proceso como se muestra en la FIG. 17 para definir 1630 el volumen conformado especialmente para la porción situada entre la abertura y el lado en el que se aplica la radiación que se detectará, por lo cual el volumen de la otra porción del agujero se diseña y se construye 1640 opcionalmente también de manera que no detenga ningún rayo que pueda pasar el volumen conformado especialmente. Para esta otra porción, se puede usar típicamente un cono.

En caso de que se requiera una optimización deseada en ambos lados de la abertura, un proceso como se indica en la FIG. 18 para definir 1650 el volumen conformado especialmente para la porción situada entre la abertura y el lado desde el cual se aplica la radiación que se recibirá y un proceso como se indica en la FIG. 17 para definir 1660 el volumen conformado especialmente para la porción situada entre la abertura y el lado en el cual se aplica la radiación que se detectará.

Los procesos mostrados en la FIG. 17 y la FIG. 18 describen un proceso para diseñar como se describe en la FIG. 15, por lo cual la FIG. 17 especifica la determinación de la forma de la porción del agujero de colimador entre la abertura y el lado donde se hará la detección, mientras que la FIG. 18 específica la determinación de la forma de la porción del agujero de colimador entre la abertura y el lado donde se recibirá la radiación. La FIG.

17 especifica por ello que la una superficie inferior y/o una superficie superior del material de colimador tratado en el paso 506 será la superficie inferior del colimador, es decir, la superficie entre la abertura y el lado del colimador en el que se realizará la detección, como se indica en el paso 1706 actual, que los conos a ser formados que corresponden al paso 510 (indicado actualmente como el paso 1710) se forman usando un punto de borde de detector como vértice (parte superior) y una abertura como parte inferior, y que la superficie a ser determinada que corresponde al paso 514 (indicado actualmente como el paso 1714) se basa en determinar la intersección del cono con la superficie inferior del colimador. La FIG. 18 especifica por ello que la una superficie inferior y/o una superficie superior del material de colimador tratado en el paso 506 será la superficie superior del colimador, es decir, la superficie entre la abertura y el lado del colimador en el que se recibe la radiación, como se indica en el paso actual 1806, que los conos a ser formados que corresponden al paso 510 (indicado actualmente como el paso 1710) se forman usando un punto de borde de detector como vértice y la abertura situada sobre la superficie lateral del cono, por lo cual se extienden las paredes del cono hasta que intersectan con la superficie superior del colimador, y que la superficie a ser determinada que corresponde al paso 514 (indicado actualmente como el paso 1714) se basa en determinar la intersección del cono con la superficie superior del colimador. Mientras que las realizaciones anteriores han sido descritas para un colimador de agujero único, los métodos son igualmente aplicables a colimadores que tengan una pluralidad de agujeros. En caso de que se use un colimador con una pluralidad de agujeros, el área de detector se puede dividir en una pluralidad de partes de las áreas de detector, por ejemplo, una pluralidad de áreas de forma poligonal adyacentes tales como, por ejemplo, una pluralidad de áreas de forma rectangular adyacentes, y, por ejemplo, el método anterior se puede repetir para cada agujero de colimador usado para irradiar una parte particular del área de detector.

En un aspecto, las realizaciones de la presente invención también se refieren a métodos implementados por ordenador para realizar un método para diseñar y/o producir un colimador como se ha descrito anteriormente La Fig. 19 muestra una configuración de un sistema de procesamiento 600 que incluye al menos un procesador programable 603 acoplado a un subsistema de memoria 605 que incluye al menos una forma de memoria, por ejemplo, RAM, ROM, etc. Se ha de señalar que el procesador 603 o los procesadores pueden ser un procesador de propósito general, o uno de propósito especial, y pueden ser para su inclusión en un dispositivo, por ejemplo, un chip que tiene otros componentes que realizan otras funciones. De esta manera, uno o más aspectos de las realizaciones de la presente invención se pueden implementar en circuitería electrónica digital, o en hardware de ordenador, microprogramas, software o en combinaciones de ellos. El procesador se puede adaptar para realizar un método para diseñar o fabricar un colimador o puede comprender instrucciones para realizar un método para diseñar o fabricar un colimador El sistema de procesamiento puede incluir un subsistema de almacenamiento 607 que tiene al menos una unidad de disco y/o una unidad de CD-ROM y/o una unidad de DVD. En algunas implementaciones, se puede incluir un sistema de visualización, un teclado y un dispositivo de apuntamiento como parte de un subsistema de interfaz de usuario 609 para proporcionar a un usuario información de entrada manualmente. Se pueden incluir también puertos para introducir y emitir datos. Se pueden incluir más elementos tales como conexiones de red, interfaces a diversos dispositivos, etc., pero no se ilustran en la Fig. 16. Los diversos elementos del sistema de procesamiento 600 se pueden acoplar de varias formas, incluyendo a través de un subsistema de bus 613 mostrado en la Fig. 16 por simplicidad como un único bus, pero se entenderá por los expertos en la técnica incluir un sistema de al menos un bus. La memoria del subsistema de memoria 605 puede contener en algún momento parte o todo (en cualquiera de los dos casos mostrado como 611) de un conjunto de instrucciones que cuando se ejecutan en el sistema de procesamiento 600 implementan los pasos del

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