SE423458B - Anordning vid en kamera innefattande en manghalskollimator - Google Patents

Description

8006_301f9i Gammakamerautrustningens dyrbarhet och möjligheten att uppnå högkvalitativa undersökningsresultat med densamma leder i allmänhet till att man försöker hålla utrustningens nyttjandefrekvens på en hög nivå. Täta kollimatorbyten, som således är en nödvändighet för att man optimalt skall kunna utnyttja gammakamerans potentiella möjligheter, är ett förhållande som starkt bídrager till att minska eller att hålla nyttjandefrekvensen på en låg nivå.

Kollimatorn utgör det bildskapande elementet i en gammakamera.

Karaktäristiska egenskaper hos en kollimator är dess geo- metriska upplösningssträcka samt dess känslighet. Kolli- matorns geometriska upplösningssträcka är ett mått på noggrannheten med vilken kollimatorn bidrager till detalj- rikedomen i den bild, som återger en viss radionuklid- fördelning. Kollimatorns känslighet är ett mått på genom- släppligheten av gammafotoner från en radionuklidkälla.

Gammakamerans systemupplösningssträcka, vilken är ett mått på gammakamerasystemets totala upplösningsförmåga, är en funktion av gammakamerans inre upplösningssträcka och kollimatorns geometriska upplösningssträcka. Gammakame- rans inre upplösningssträcka, vilken är lika med minsta möjliga avstånd mellan två välkollimerade fotonsträlar då desamma kan separeras i en gammakamerabild, är i moderna gammakameror av samma storleksordníng som kollimatorns geometriska upplösningssträcka då radionuklidkällan befinner sig intill kollimatorn.

Hos en parallellhålskollimator är den geometriska upplös- ningssträckan omvänt proportionell mot hålets längd.

Hos en konvergerande månghållskollimator, vilken ger en reducerat synfält, är den geometriska upplösningssträckan ungefär lika som för en parallellhålskollimator. Inverkan 8006301-9 av den inre upplösningsförmågan reduceras dock med ökande konvergens. Känsligheten är större än för en parallell- hålskollimator.

En kollimator kan även vara divergerande, vilket ger ett större synfält, men en sämre upplösningsförmåga.

Gammakamerans systemupplösningsförmåga påverkas starkt av kollimatorns upplösningsförmåga.

Kollimatorns känslighet är beroende av hålens geometriska utformning, dvs dessas diameter och längd samt väggarnas tjocklek och av hålens lutning.

Uppfinningens viktigaste kännetecken Ändamålet med uppfinningen är att åstadkomma en kollimator vars upplösningsförmåga och känslighet kan varieras. Detta har âstadkommits genom att kollimatorhålens väggar och/eller ett väggarna förbindande parti utgörs av ett elastiskt material och/eller är elastiskt infästade, varvid kollimatorns känslighet resp. upplösningsförmåga är varierbar genom förändring av hâlens längd, lutning, dimensioner och/eller form.

Beskrivning av rítningarna Uppfinningen kommer i det följande att närmare beskrivas med hänvisning till några på bifogade ritningar visade utföringsexempel.

Fig. l visar schematiskt uppbyggnaden av en gammakamera.

Fig. 2a är ett schematiskt snitt genom en utföringsform av en uppfinningsenlig parallellhålskollimator.

Fig. 2b är ett snitt genom samma kollimator som i fig. 2a, men där man åstadkommit en förlängning av kollimator~ hålen.

Fig. Ba är ett längdsnitt genom en del av en vägg. 8006301-9st Fig. Bb är ett motsvarande längdsnitt, men där man åstad- kommit en förlängning av väggen. f Fig. Ha och b visar schematiskt tvärsnitt genom två olika plan av en konvergerande kollimator, medan o åskådliggör hur väggarna konvergerar mellan nämnda plan.

Fig. 5a~c visar i olika lägen en kollimator, vilken kan ändras från en parallellhålskollimator till en kollimator med konvergerande resp. divergerande hål.

Fig. 6 åskådliggör hur en förändring av en parallellhåls~ kollimator till en konvergerande resp. divergerande kolli~ mator påverkar bildpunkternas läge i detekteringsplanet för två objekt belägna i olika objektplan.

Fig. 7 åskådliggör resultatet av en summering av den detekterade intensiteten av bildpunkterna erhållna enligt fig. 6. _ Fig. 8 visar ett annat utföringsexempel av en kollimator med vilken en formförändring av kollimatorhålen kan ske.

Fig. 9a är ett vertikalt snitt genom en annan variant av en uppfinningsenlig kollimator, i Fig. 9b är ett vertikalt snitt genom samma kollimator i ett annat läge, Fig. 10 är ett tvärsnitt genom kollimatorn ifråga, ochi Fig. lla och b visar ytterligare en utföringsvariant av en uppfinningsenlig kollimator i två olika lägen.

Beskrivning av utföringsexempel En scintillationskamera eller gammakamera fungerar på i princip följande sätt med hänvisning till fig. l. Ett preparat märkt med en radioaktiv isotop injiceras i patienten, varvid preparatet väljs så att det anrikas i det organ som skall undersökas. Gammastrålar, dvs fotoner, utsänds från preparatet och når en månghålskollimator l genom vilken endast fotoner, som är väsentligen parallella med hålen kan passera. Fotoner med andra infallsvinklar absor- beras av kollimatorns l väggar. Fotoner som passerar kollif matorn l når en detektor 2, dvs en scintillationskristall, sointillerar (avger ljusblixtar) då fotonerna absorberas 8006301-9 i densamma. Ljusblixtarna fångas upp av fotomultipli- katorer 3, där de omvandlas till elektriska pulser. Dessa registreras av en registreringsanordning, t.ex en dator N, vilken sorterar pulserna och ger en bild av hur det injicerade preparatet fördelat sig i det undersökta organet.

Genom att ta bilder ur många olika vinklar kan man med hjälp av lämpliga dataprogram få en tredimensionell bild av det undersökta organet. Ur den tredimensionella bilden kan man med hjälp av datorn H ta fram snitt genom organet i olika plan. Snittbilderna presenteras på en bildskärm 5.

För att man optimalt skall kunna utnyttja gammakamerans potentiella möjligheter, dvs erhålla önskad känslighet, upplösningsförmåga samt önskat effektivt undersöknings~ område, har hittills krävts täta kollimatorbyten. En rad kollimatorer med olika geometrisk utformning och/eller olika längd på kollimatorhâlen finns kommersiellt tillgäng- liga. Dessa kollimatorer är av betydande storlek och mycket tunga (väggarna utgörs av blyplåt). Att utföra ett kolli- matorbyte är därför en mycket omständlig procedur.

Med den uppfinningsenliga anordningen är det möjligt att erhålla önskad känslighet, upplösníngsförmåga samt önskat effektivt undersökningsomrâde hos och med en och Samma kollimator. Härigenom kan kvaliteten på varje enskild undersökning hållas på högsta nivå och samtidigt kan totala undersökningstíden för varje enskild undersökning reduceras till att bli så kort som möjlig. Dessa fördelar är, bortsett från den rent ekonomiska fördelen av att kunna utföra flera undersökningar per gammakamera och dag, av stort värde för den enskilde patienten, eftersom de medverkar till att dels öka den diagnostiska säkerheten dels göra undersökningen så skonsam som möjlig. sooa3@1¿9 En kollimatoranordning med vilken man kan variera hålens längd och därmed kollimatorns upplösningsförmåga och käns- lighet kan fungera på följande sätt med hänvisning till det i fig. 2a och b visade utföringsexemplet, Kollimatorns 1 väggar 6, s;k septa, består av ett elastiskt material, vilket måste ha den egenskapen att absorbera gammafotoner i mycket hög grad. Ett material som uppfyller detta krav är exempelvis gummi med inblandning av någon tungmetall såsom bly, volfram eller tantal.

Väggarnas 6 ändytor är fast förbundna med bottnarna 19a resp. l9b hos två relativt varandra teleskopiskt förskjut- _bara burkar 7a och 7b.Den första burken 7a är fast förbunden med gammakamerans detektorhuvud och dess botten l9a ligger direkt an mot scintillationskristallens hölje. Den andra burken 7b är rörlig inuti den första. Ett hål 8 är anordnat i den första burkens Ta vägg, genom vilket en gas kan pumpas in eller ut. Gastrycket fortplantas via små hål 9 i septa 6. ' Om passningen mellan burkarna ?a och 7b är gastät kan den andra burken 7b röra sig som en kolv inuti den första burken 7a genom en ändring av gastrycket. Därvid åstad- kommes en förlängning eller förkortning av kollimatorhålen l0 och samtidigt en ändrad känslighet och upplösningsför~ måga. Kollimatorn i det i fig 2 b visade läget har lägre känslighet men bättre upplösningsförmåga än kollimatorn i det i fig. 2a visade läget .i -Att åstadkomma en förflyttning av den andra burken 7b inuti den första Ya kan naturligtvis ske på flera olika gsätt. Istället för den beskrivna pneumatiska anordningen kan man tänka sig en rent mekanisk kraftöverföring från exempelvis en eller flera elektriska motorer eller elektro- magnetiska dragmagneter. 8096301-9 ~a Materialet i kollimatorhålens septa 6 skall ha så hög densitet som möjligt för att absorbera de gammafotoner vars infallsriktning mot kollimatorn inte är parallell eller väsentligen parallell med kollimatorhålens septa.

Som framgår av fig. Ba och b kan en del av elasticiteten i septa åstadkommas genom en dragspelsliknande veckninn av septa i längdriktningen. Man kan på så sätt tillåta en högra densitet och något lägre elasticitet hos själva septamaterialet. Svårigheten att tillverka ett septamaterial, som samtidigt har hög densitet och fiod elasticitet kan härigenom delvis elimineras.

Genom elasticiteten och lämplig geometrisk utformning av kollimatorhålen kan man även möjliggöra en formför- ändring av kollimatorhålen. Om exempelvis en dragspels~ liknande veckning av septa åstadkommes i kollimatorhålens längdriktning och de punkter i septas delar som är vända mot detektorn 2, dvs scintillationskristallen, är förbundna med ett fast underlag, kan man åstadkomma ovannämnda varia- tionsmöjlighet av kollimatorhålens form.

Fig. Ha visar ett plan A av en kollimator som är vänt mot detektorn 2 och fig. Hb, ett plan B där septa 6 har möjlighet att röra sig i riktningar som ligger i detta plan. Längden av linjen mellan punkterna al och az i plan A är således lika lång som sammanbindningslinjen mellan punkterna bl, b2, ba, bn och b5 i plan B. I fig. Hc åskåd- liggörs hur septa 6 konvergerar mellan sagda plah a och b.

I fig. 5a~c visas ett utföringsexempel, där kollimatorn l är inspänd i en i sidled rörlig ram ll. Genom att vrida ramens ll väggar utåt enligt fig. 5b eller c kan man erhålla en konvergerande resp. divergerande kollimator. Kollimatorns l nedre resp. övre ändväggar 12 resp. 13 utgöres av ett isooe3ø1-9 ïCb elastiskt material och kommer vid ramens ll utsvängning att bukta inåt resp. utåt.

Ofta är det dock önskvärt att den mot gammkamerans detektorhuvud vända ändväggen 15 av kollimatorn bibe- i hålles plan, vilket sker om sagda ändvägg utgörs_av ett hårt, icke töjbart material. Vid vridning av ramens väggar kommer därvid formförändring att ske endast av septa 6 och den nedre ändväggen 8.

Genom att ändra en parallellhålskollimator till en konver- gerande resp. divergerande kollimator är det möjligt att, utan att flytta gammakameran och ta bilder ur olika vinklar, erhålla tillräcklig information för att ta fram en tredimensionell bild av det undersökta organet. Denna information erhålls ur det faktum att ju längre bort från kollimatorn en punktformig strålkälla befinner sig destoe mer förskjuts dess bildpunkt i detekteringsplanet vid en ändring av en parallellhålskollimator till en konver- gerande resp. divergerande kollimator och vice versa.

Detta illustreras i fig. 6a, b och c, där Pl och P2 utgör två punktformiga strålningskällor vilka avger gammafotoner mot kollimatorn 1, varvid Pl är belägen på större avstånd från kollimatorn än P2. Detekteringsplanet är betecknat med D och den detekterade intensiteten av strålningskällorna 'P och P är betecknad med B och B l 2 la_c 2a_c. Som framgår sker en Större förskjutning i sidled av Pl:S bildpunkt jämfört med P2:S vid en förändring av parallellhålskolli- matorn enligt fig. 6a till den konvergerande kollimatorn enligt fig. 6b resp. den dívergerande kollimatorn enligt fig. 6c.

I fig. 8 åskådliggörs det resultat man får vid en summering av de detekterade intensiteterna Bla+Blb+B resp. lo B2a+B2b+B2c' 8006301-9 I det i fig, 8 visade utföringsexemplet är septa 6 utformade dubbelväggiga, varvid man genom att pressa in gas eller vätska i mellanrummet mellan de dubbla väggarna exempelvis kan ändra en parallellnålskollimator till en kollimator med konvergerande hål. Kollimatorn 1 uppvisar härvid en dubbelväggig botten lä, vars undre vägg utgörs kollimatorns nedre ändyta och vars övre vägg, med vilken septa 6 är fast förbundna, uppvisar förbindelser till mellanrummen mellan septas dubbla väggar. Oasen eller vätskan pressas via en anslutning 15 i ramen ll in i utrymmet inuti kollimatorns dubbel- väggiga botten lä och vidare in i mellanrummen mellan septas 6 dubbla väggar, varvid dessa pressas isär och kollimatorhålen kommer att erhålla en i riktning nedåt minskande area.

I det i fig. 9-lO visade utföringsexemplet är kollimatorns l väggar ej utförda av ett elastiskt material. Kollimatorn består i stället av ett stort antal tätt anordnade rör 16 av någon tungmetall, t.ex volfram eller tantal, vilka är inbäddade i en elastisk fotonabsorberande massa 17, t.ex gummi med inblandning av tungmetall. Kollimatorns häl 10 utgörs av passagerna genom rören 16. Genom den elastiska förbindelsen mellan rören 16 kan dessa förskjutas och vinklas relativt varandra. Detta kan exempelvis åstadkommas genom att hålrum 18 är anordnade mellan rören 16 nära dessas ena eller båda ändar, varvid gas eller vätska kan pressas in i de övre eller nedre hålrummen och därigenom pressa isär rören vid kollimatorns ena ände. Dessa kommer härvid att riktas från varandra (divergera) vid sagda ände samt riktas mot varandra (konvergera) vid den motsatta änden.

I det i fig. lla och b visade utföringsexemplet består likaledes kollimatorn av ett stort antal rör 16 av tung- metall, vilka är tätt anordnade i ett rörpaket. Rören 16 är vid vardera av sina ändar infästade (fastvulkade) i en 8006301-9 10 platta 19 resp. 20 av ett elastiskt material, t.ex gummi med inblandning av tungmetall.

Genom en sidoförskjutning av plattorna 19 och 20 relativt varandra ändras rörens 16 och därmed kollimatorhålens lutning enligt fig. llb. Därigenom flyttas bildpunkternas läge resp. relativa läge i detekteringsplanet, och denna information kan användas för en beräkning av objektets (dvs strålningskällans) avstånd till kollimatorn.

Om rörens 16 är infästade till en elastisk platta endast vid sin ena ände och den andra änden är fri kan man genom att bukta plattan uppåt eller nedåt erhålla en strålformig 'spridning av-rören, dvs kollimatorhâlen, resp. rikta dessa mot varandra.

Naturligtvis är det möjligt att åstadkomma en förändring av kollimatorhålens längd, form, dimension och lutning på en rad andra sätt än de ovan beskrivna. Det är givetvis också möjligt att med den beskrivna tekniken åstadkomma en kollimator, i vilken man dels kan ändra hålens längd och dels dessas form resp. lutning.

Kollimatorn kan antingen enkelkrökas, dvs krökas i en riktning, eller dubbelkrökas, dvs krökas i två riktningar. dKrökningsaxelns centrum kan vara förskjutbart relativt kollimatorns geometriska mittaxel, t.ex genom att kolli- matorn är indelad i sektioner, vilka var för sig är pneumatiskt eller hydrauliskt påverkbara. Det är därvid möjligt att t.ex få kollimatorn att konvergera mot en punkt skild från kollimatorns geometriska mittaxel. Detta är värdefullt eftersom det undersökta organet eller delen av organet ej alltid är beläget mitt för sagda mittaxel.

Claims (9)

8006301-9 11 Lewin faim A v

1. l. Anordning vid kamera, t.ex scintillationskamera, för registrering och dokumentering av lägesinformations- bärande signaler, t.ex fotoner och innefattande en månn- hålskollimator och en bakom denna anordnad detekterings- anordning, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att kollimatorhålens (10) väggar (6) och/eller ett väggarna (6) förbindande parti (17) utgörs av ett elastiskt material och/eller är elastiskt infästade, varvid kollíma- torns (1 känslighet resp. upplösningsförmåga är varierbar genom förändring av hålens längd, lutning, dimensioner och/eller form.

2. Anordning enligt patentkrav l, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att materialet i sagda väggar (6) är fotonabsorberande och utgörs av gummi med inblandning av tungmetall, t.ex volfram,tantal,bly eller liknande.

3. Anordning enligt patentkrav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att sagda väggar (6) är veckade i hålens (10) längd- ooh/eller tvärriktning.

4. H. Anordning enligt något eller några av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att kollimatorn (l) är infästad i en ram, vars sidostycken är rörliga relativt varandra för åstadkommande av en ändring av kollimatorhålens lutning och/eller form.

5. Anordning enligt något eller några av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, 8006501-9 12 att sagda väggar (6) vid hålens (10) resp. ändar är fast förbundna med en platta (l9a,b) eller liknande, varav åtminstone den ena plattan är rörlig i hålens längd- och/eller tvärriktning för åstadkommande av en förändring av hålens längd och/eller lutning.

6. Anordning enligt något eller några av föregående patentkrav, ' k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att kollímatorns (l) väggar är utformade dubbla och att utrymmet mellan de dubbla väggarna är expanderbart.

7. Anordning enligt patentkrav l, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att kollimatorn (1) innefattar ett stort antal tätt anord- nade rör (16), vilka bildar kollimatorns hål, och att sagda rör är sinsemellan förbundna med ett elastiskt fotonabsorberande material.

8. Anordning enligt patentkrav 7, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att sagda material utfyller åtminstone en väsentlig del av utrymmet mellan rören (16), att hålrum (18) är anordnade mellan rören nära dessas ena eller båda ändar, och att sagda hålrum är expanderbara för åstadkommande av en förändring av rörens och därmed kollimatorhâlens lutning.

9. Anordning enligt patentkrav 7, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, , att sagda rör åtminstone vid den ena änden är infästade i en platta (19,2o) eller liknande av ett elastiskt fotonabsorberande material, vars form och/eller läge är varierbart för åstadkommande av en förändring av rörens och därmed kollimatorhålens lutning.