NL8003355A - Medisch stralingsonderzoekapparaat. - Google Patents

Description

*> ·»· Β· ΡΗΝ 9757 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven

Medisch stralingsonderzoekapparaat.

De uitvinding heeft betrekking op een stralingsonderzoek- apparaat met een, uit een reeks afzonderlijk uitleesbare detektorele- menten opgebouwde detektor, die gezamenlijk met een stralenbron dan wel afzonderlijk om een patiententafel roteerbaar is of deze althans nagenoeg geheel cmsluit, waarbij de patiententafel en althans de detektor ten opzichte van elkaar transleerbaar zijn opgesteld.

Een dergelijk stralingsapparaat is, in de vorm van een röntgen aftast apparaat, bekend uit DE 26 13 809. Worden met een aldaar beschreven apparaat, via computer berekeningen van absorpt iewaarden, 10 projéktiebeelden gevormd, dan zijn ancmaliteiten daarin veelal slechts vaag en moeilijk localiseerbaar aangegeven.

Onder een proj ektiebeeld wordt hier en in het navolgende een beeld verstaan dat is gevormd door in een apparaat van het onderhavige type met vergrendeld rotatiemechanisme een beeld te vormen door een 15 object en de detektor ten opzichte van elkaar in een langsrichting te '1 bewegen en op onderling geringe afstanden telkens schijf vormige doorlichtingen pp te nemen. Metingen nodig voor het vormen van een projektiebeeld worden projektieopnamen genoemd. Een projektiebeeld, ook wel scanogram genoemd, is dus in principe een van ouds bekend doorlicht- 20 beeld zij het dat het uit een reeks schijfopnamen is opgebouwd. Onder een schijfqpname wordt hier een enkelvoudige vlakke doorlichtopname vanuit een vaste richting verstaan. Een apparaat voor het vormen van pro j ektiebeelden, met opsomming van de voordelen daarvan, is beschreven in US 3.101.407. Wordt voor het vormen van een rotatiebeeld, dat is 25 een gebruikelijk, in bijvoorbeeld een röntgen aftast apparaat te vormen beeld, een schijf van het object onder vele, ten opzichte van elkaar geroteerde bron-detéktor posities gemeten, dan kan door combineren van aldus verkregen meetgegevens een schijfbeeld worden gevormd. Uit een reeks schijfbeelden van aan elkaar aansluitende schijven in een object 30 kan een driedimensionale beeldmatrix, ook wel rotatiebeeld te noemen, worden gevormd. Metingen nodig voor het vormen van een rotatiebeeld zullen rotatieopnamen warden genoemd. Opgemerkt wordt hierbij, dat een 800 33 55 V * PHN 9757 2 schijf opname dus zowel een rotatieqpname als een projektie opname kan zijn en dus gegevens voor een driedimensionale beeldmatrix of gegevens van een projektiebeeld kan leveren.

Bijvoorbeeld voor therapie doeleinden heeft de arts behoefte S aan een projektiebeeld (shadow image) waarin eventuele ancmaliteiten nauwkeurig in hun omgeving gelocaliseerd en met voldoende contrast zijn weergegeven.

De uitvinding beoogt aan deze behoefte tegemoet te komen en daartoe heeft een stralingsonderzoekapparaat van de in de aanhef ge-10 noemde soort tot kenmerk, dat middelen aanwezig zijn cm beeldinformatie uit een driedimensionale beeldmatrix opname over te brengen in een projektiebeeld.

In een apparaat volgens de uitvinding kunnen van deelgebieden, bijvoorbeeld een gebied met een ancmaliteit van een te onderzoeken 15 patient, meetgegevens uit een driedimensionale beeldmatrix opname, hoe dan ook gevormd, die een exacte locatie en een hoog contrast hébben, overgeplaatst worden in een projektiebeeld of ander, hoe dan ook gevormd overzichtsbeeld.

Omdat een schijf opname een projektie van een schijfbeeld is, 20 worden aldus gebieden uit een schijfbeeld als lijnen in het vlak van de schijf in de schijfopname weergegeven. In een scanogram ontstaat dan een patroon van onderling parallele lijnen en door scanograirmen in verschillende projektie, bijvoorbeeld voor-achter en zij-zij te vormen, is een eenduidige locatie van de ancmaliteit afleesbaar.

25 Uiteraard bevordert deze mogelijkheid tevens de eenduidigheid in de localisering van· een anomaliteit ten opzichte van verdere strukturen in het lichaam, bijvoorbeeld de locatie van een anomaliteit ten opzichte van bepaalde botten of andere goed, herkenbare organen.

In een voorkeursuitvoering wordt het apparaat gevormd door 30 een röntgenaftast inrichting waarbij de stralenbron en de detektor gezamenlijk roteerbaar om het te onderzoeken object zijn cpgesteld en een objectdrager in exact bepaalde stappen transleerbaar ten opzichte van de combinatie bron-detektor is opgesteld.

In een verdere uitvoering vormt het te onderzoeken object 35 zelf de stralingsbron bijvoorbeeld met een een radioactief preparaat geïnjecteerde patient en is enkel de detektor ten opzichte van het roteerbaar opgesteld of cmsluit de detektor de patient nagenoeg geheel.

800 33 55 it i PHN 9757 3

In een verdere uitvoeringsvorm bevat een aan het apparaat toegevoegde geheugen-reken eenheid middelen om schijf opnamen uit schijf-beelden op projektierichting te selekteren en uit een aaneensluitende reeks van deze schijf opnamen een scanogram te vormen. Hierdoor kan 5 voorkomen worden dat samen met reeks rotatiecpnamen, die zich over een 'relevant gedeelte van een te onderzoeken lichaamsdeel uitstrekken, ook nog een projektiebeeld daarvoor zou moeten worden opgenomen. Ook in een aldus of op andere wijze synthetisch gevormd projektiebeeld kunnen strukturen uit rotatieopnamen worden cpgencmen.

10 Door toevoeging van steriotactische middelen aan het apparaat is het mogelijk positie en richting van bijvoorbeeld een chirurgisch attribuut zoals een maid ten opzichte van een gemarkeerd doelgebied in een met rotatiebeeldinformatie aangevuld scanogram weer te geven. Ook * biedt een apparaat volgens de uitvinding de mogelijkheid cm emissie-15 beelden en röntgendoorlichtbeelden van een te onderzoeken object onderling te correleren zodat gegevens verkregen via beide methoden optimaal kunnen worden' benut in een enkel beëld.

Hoewel de uitvinding voornamelijk is beschreven aan de hand van een röntgen aftast apparaat voor het opwekken van zowel de drie-20 dimensionale beeldmatrix als het projektiebeeld is dat voor de uitvinding niet relevant. De driedimensionale beeldmatrix kan bijvoorbeeld ook worden gevormd met toepassing van ultrageluid, nucleaire magnetische resonantie of compton verstrooiing. Wel moet steeds een nauwkeurige locatie correlatie tussen de driedimensionale beeldmatrix en het 25 projektiebeeld bestaan.

Aan de hand van de tekening zullen enkele voorkeursuitvoeringen volgens de uitvinding nader worden beschreven. Een in de tekening zeer schematisch weergegeven röntgen aftast inrichting bevat een röntgenbron 2, een detëktor 4 die is samengesteld uit een reeks 30 detektorelementen 6 die in een rij naast elkaar zijn gemonteerd en die ook een gesloten ring kunnen vormen waardoor de detektor niet meer roteerbaar behoeft te zijn, een röntgengenerator 8 en een öbjectdrager 10 met een aandrijfmechanisme 12. De bron 2 en de detektor 4 zijn hier gemonteerd op een gemeenschappelijke houder 14 die een rotatie van de 35 bron en de detektor cm een op de öbjectdrager gelegen object 16 mogelijk maakt. Voor het uitlezen van detektorsignalen bevat het apparaat een detektoruitleeseenheid 18 welke bij voorkeur ook een sig-naalversterker en een analoog- digitaalcmvormer bevat. Een stuurin- 80 0 3 3 55

. V

PHN 9757 4 richting 20 regelt, gestuurd door bewerkte detektorsignalen een regelmechanisme 22 voor de rotatie van de bron- detektorhouder, de translatie van de objectdrager en de sturing van de röntgengenerator. De stuurinrichting is verder verbonden met een geheugeninrichting 24 en met een 5 aan een televisiemonitor 26 toegevoegde signaalmodulatieinrichting 28 .

Voor verdere signaalverwerking zijn nog een rekeneenheid 30, een selecteer inrichting 32 en een reconstruktieinrichting 34 qpgencmen.

Met een dergelijk apparaat kan in een reeks posities van de objectdrager een rotatieschijfbeeld opgencmen warden. Alle meetsignalen W daarvoor worden in de detektoruitleeseenheid 18 bewerkt en via de stuurinrichting 20 voor synchronisatie en verdere bewerking aan de rekeneenheid 30 toegevoerd of voor latere bewerking in het geheugen 24 opgeslagen. Een opvolgende reeks rotatieschij fbeelden levert een driedimensionale matrix van ahsorptiewaarden waaruit cp bekende wijze een 15 doorsnedebeeld kan worden gevormd dat op de monitor kan warden weergegeven. Geheel overeenkomstig de methode als beschreven in US 3.101.407 kunnen met het apparaat, door met geblokkeerde rotatieinrichting de objectdrager, bij voorkeur stapsgewijs, door de drager 14 te schuiven, projek-tiebeelden worden opgencmen. Een plaatsindicator 36, bijvoorbeeld zoals 20 beschreven in DE 26 31 809 kan behulpzaam zijn bij het localiseren van elk van de schijf opnamen ten opzichte van een referentievlak. Met de rekeninrichting kunnen van uit de driedimensionale matrix van absorptie- waarden te kiezen beeldpunten in het proj ektiebeeld opgencmen worden waarna een aldus geënt proj ektiebeeld op de monitor kan worden weerge-25 geven. De keuze van de uit de rotatiebeelden in projektiebeelden op te nemen deelgebieden kan bijvoorbeeld met behulp van een lichtpenindicator 38 op een monitor weergave van elk rotatieschijfbeeld worden aangegeven.

Ook andere interactieve elementen kunnen daarvoor worden gébruikt. De rékeninrichting voorziet tevens in de mogelijkheid cm uit elk van een 30 reeks rotatieschijfbeelden een of enkele projektieinrichtingen, dus schijf opnamen vanuit een vaste bron- obj ectrichting, te selecteren en deze tot een projektiebeeld voor de gekozen richting te combineren.

Door in een apparaat volgens de uitvinding de detektor voor het meten van de röntgenstraling aan te vullen met een daarnaast ge-35 monteerde ring van detektorelementen voor het meten van bijvoorbeeld gammastraling kunnen in een enkel apparaat zowel röntgencpnamen als emissieopnamen, het laaste na injékteren van een daartoe geeigend radio- 800 33 55

M VW

ΡΗΝ 9757 5 actief preparaat, worden gevormd waarbij deze beelden weer kunnen worden gecorreleerd. Aldus kan een projéktiebeeld worden gevormd waarin gegeven via beide methoden verkregen, optimaal zijn gecombineerd. Door de exacte positioneringsmogelijkheid kan hetzelfde ook bereikt 5 worden door opnamen gemaakt in twee afzonderlijke apparaten te combineren. Het zal daarbij gunstig zijn dezelfde objectdrager voor de onderscheiden opnamen te gebruiken. Voor Compton verstrooiingsmetingen is in de-geschetste uitvoering de bron 2 bijvoorbeeld een daarvoor geschikte hoogspanningsröntgenbuis (ca. 350 KV) waaraan de detektor-10 gevoeligheid is aangepast. Voor nucleair-magnetische resonantiemetingen wordt de bron gevormd door daartoe geeigende elektromagnetische spoelen met een aangepaste detektorinrichting en voor ultrageluid een hoogfrequent geluidsbron met als detéktor een reeks van daaraan aange-- - ' paste transducers. Geheel overeenkomstig kunnen ook zowel driedimensio- 15 nale beeldmatrices als projéktiebeelden worden gevormd met behulp van een in de patient in te brengen radioactief preparaat. Ook daarbij kunnen volgens de uitvinding beeldgegevens uit de driedimensionale beeldmatrix overgebracht worden in een projektiebeeld of een zelfde type synthetisch gevormd overzichtsbeeld.

20 25 30 35 800 33 55

Claims (10)

1. Stralingsonderzoekapparaat met een, uit een reeks afzonderlijk uitleesbare detéktarelementen opgebouwde detektor, die gezamenlijk met een stralenbron dan wel afzonderlijk om een patienten-tafel roteerbaar is, of deze althans nagenoeg geheel cmsluit waarbij de 5 detektor ten opzichte van elkaar transleerbaar zijn opgesteld met het kenmerk, dat middelen aanwezig zijn cm beeldinformatie uit een drie -dimensionale beeldmatrix over te brengen in een overzichtsbeeld.

2. Stralingsonderzoekapparaat volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de stralenbron wordt gevomd door een röntgenbuis die samen 10 met de detektor in een cm de patientendrager roteerbare houder is qpge-ncmen en de patientendrager ten opzichte van de houder transleerbaar is.

3. Stralenonderzoekapparaat volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat te meten straling wordt opgewekt in een te onderzoeken objekt en de detektor is aangepast voor het meten van deze straling.

4. Stralingsonderzoekapparaat volgens conclusie 1, 2 of 3, met het kenmerk, dat naast de detektor voor het meten van de door een röntgen-bron uit te zenden straling een detektor voor het meten van door een te onderzoeken objekt uit te zenden gammastraling is cpgencmen.

5. Stralingsonderzoekapparaat volgens een der voorgaande con- 20 clusies met het kenmerk, dat de patientendrager van een aandrijfmechanisme is voorzien voor een nauwkeurig bepaalde stapsgewijze verplaatsing van de patientendrager in de richting van de rotatieas van het detektor-rotatiemechanisme.

6. Stralingsonderzoekinrichting volgens een der voorgaande 25 conclusies, met het kenmerk, dat deze een rekeneenheid bevat voor een opnameoriëntatie selekteren van schijf opnamen uit rotatiecpnamen en voor het samenstellen van een projektiebeeld daaruit.

7. Stralingsapparaat volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat voor een simultane weergave van projektiebeelden 30 vanuit verschillende richting gezien, meerdere televisiebeeld tegelijk projekteerbaar zijn.

8. Stralingsonderzoekapparaat volgens conclusie 1, 5, 6 of 7, met het kenmerk, dat de stralenbron wordt gevormd door een hoogfrequent geluidsbron en de detektor door een reeks daaraan aangepaste transducer- 35 detektors.

9. Stralingsonderzoekapparaat volgens conclusie 1, 5, 6 of 7, met het kenmerk, dat de stralenbron wordt gevomddoor een elektranag- 800 33 55 ΡΗΝ 9757 7 . ίι ν“ ♦ netisch spoelenstelsel voor het opwekken van een magnetisch wisselveld in het MHz gebied en de detektor is uitgerust voor het meten van lokale absorptieverschillen van deze straling in een patient.

10. Stralingsonderzoekapparaat volgens conclusie 1, 2, 5, 6 of 5 7, net het kenmerk, dat de stralenbron een hoogspanningsröntgenbuis is en de detektor aan de daardoor uit te zenden straling is aangepast. 10 15 20 25 30 35 800 33 55 1/1 - —18 ,.2Q l>— ' — · —— — J——1^-22 --1^-30 h32 26 -- É%9{~ËrU~ I 28 η-Γ - 38^1— PHN 9757 80 0 3 3 55