DE2731629A1

DE2731629A1 - Kollimator

Info

Publication number: DE2731629A1
Application number: DE19772731629
Authority: DE
Inventors: Hendrik Mulder
Original assignee: Optische Industrie de Oude Delft NV
Current assignee: Optische Industrie de Oude Delft NV
Priority date: 1976-07-20
Filing date: 1977-07-13
Publication date: 1978-01-26
Also published as: FR2358868A1; JPS5312680A; IL52532A0; NL7608031A

Description

PATENTANWÄLTE O.PL-ING. R. SCHLEE -J -

dipl.-ingA.migsling 63OO Gießen, den 12.7.1977

GlESSEN, BismarckstraQe 43 ,.

N.V. Optische Industrie "De Oude DeIft"
Van Miereveltlaan 9, DELFT, Niederlande.

Kollimator

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung für Szintigraphie, versehen mit einem Kollimator, einem Detektor und damit optisch und/oder elektronisch gekoppelten Mitteln zum Erzeugen und V/eiterverarbeiten von Signalen, die massgebend sind für die Energie und die Ursprung^telle der von einem zu untersuchenden Objekt kommenden Gammastrahlung.

Bei einer solchen Vorrichtung wird normalerweise ein Kollimator angewendet, der einen z.B. aus Blei bestehenden Körper umfasst, der mit einer Vielzahl paralleler Kanäle mit mehr oder weniger regelmässigen Vielecken (zahl der Ecke ^3) als Querschnitt versehen ist.

Die Erfindung bezweckt die Schaffung einer Vorrichtung der oben beschriebenen Art, bei der ein Kollimator mit einer anderen Konfiguration verwendet wird, die zu einer Anzahl später zu besprechender Vorteile gegenüber dem oben angedeuteten sog. "multi hole"-Kollimator führt.

Dazu ist der Kollimator erfindungsgenäss derart aufgebaut, dass Strahlung, die aus streifenförmigen Zonen des Objekts herrührt, ohne weitere Lagedif-

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ferenziation pro Zone durchgelassen wird und Mittel vorgesehen sind, eine derart relative Bewegung zwischen dem Kollimator und dam Objekt herbeizuführen, dass während der Aufnahmezeit jeder Punkt des Objekts der Schnittpunkt einer Reihe der genannten streifenförmigen Zonen ist.

Von jeder im Detektor auftretenden Szintillation braucht nur bestimmt zu werden, in welchem Streifen die Szintillation stattgefunden hat. Diese Lokalisation kann genauer oder nit einfacheren Mitteln erfolgen als in dem Fall, dass zwei Lage/koordinaten bestimmt werden sollen, wie bei dem üblichen Kollimator der Fall ist.

Die für die Bildrekonstruktion benötigten optischen und elektronischen Mittel können aus Mitteln bestehen, die aus der Rekonstruktions-Tomographie bekannt sind, mit der aus ähnlicher summierter Bildinformation ein Tomogramm erhalten wird.

Die genannten Mittel zum Erhalten einer Relativbewegung können den Kollimator um eine Achse drehen lassen, die senkrecht auf die Detektorabene steht. Es ist auch möglich, dass die Mittel das Objekt um eine Achse drehen lassen, die senkrecht auf die Detektorebene steht.

Erfindungsgemäss kann der Kollimator aus im wesentlichen parallelen Lamellen aus einem zum Aufhalten von Gammastrahlen geeigneten Material bestehen.

Bei einer bestimmten Ausführungsform kann der Kollimator aus Lamellen aus einem zum Aufhalten von Gammastrahlen geeigneten Material bestehen, die sich, gegebenenfalls bei Verlängerung, schneiden.

Dabei können die erfindungsgemässen Lamellen unter solchem Winkel gegenüber der Kollimatorachse angeordnet sein, dass die Ebenen, in denen die Lamellen liegen, sich gemäss einer einzigen geraden Linie schneiden, die die genannte Achse lotrecht schneidet.

Erfindungsgemäss können weiter zwischen den Lamellen des Kollimators Querwände vorgesehen sein, um Kanäle zu bilden, die alle in einer gemeinsamen Richtung eine grössere kollimierende Wirkung haben als in einer Richtung senkrecht darauf.

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Schliesslich kann erfindungsgemäss der Kollimator derart ausgebildet sein, dass während der Drehung ein nahezu kreisförmiger Teil des Objekts abgetas tet wird.

Es zeigt sich, dass man durch die Verwendung eines erfindungsgemässen Kollimators gegenüber einem hergebrachten "multi hole"-Kollimator in einfacher Weise eine Steigerung des Wirkungsgrades um einen Faktor 10-30 erreichen kann.

Dieser erhöhte Wirkungsgrad bietet neben einem verbesserten Signal-Rauschverhältnis als zusätzliche Vorteile, dass bei dem erfindungsgemässen Kollimator eine kürzere Belichtung möglich ist, eine niedrigere Dosierung angewendet werden kann und, wenn die Lamellen dichter beieinander angeordnet werden, die Trennfähigkeit des Kollimators verbessert wird.

Ein weitererVorteil wird erhalten, wenn erfindungsgemäss die Lamellen von der KoIlimatorachse bis zu dessen Rand in zunehmendem Masse schief angeordnet v/erden, dies alles derart, dass bei einer imaginären Verlängerung der Lamellen in einer Richtung auf die Gammakamera zu alle Lamellen sich im wesentlichen gemäss einer Linie schneiden, die lotrecht auf die Achse der Vorrichtung steht; in diesem Fall erhält man in einfacher Weise einen divergierenden Kollimator, mit dem man das Sehfeld erheblich vergrössern kann.

Es ist ein weiterer Vorteil der Erfindung, dass der Einfluss absorbierender Teile, wie Knochen o.dgl., die zwischen der Gammastrahlenquelle und dem Detektor liegen, gleichmässiger über alle Punkte des Objektes verteilt werden und von diesen absorbierenden Teilen keine störenden Schattenbilder auftreten.

Es ist ein weiterer Vorteil der erfindungsgemässen Vorrichtung, dass man infolge der erheblich grösseren Empfindlichkeit dieser Vorrichtung gegenüber einer Vorrichtung mit einem üblichen Kollimator in proportional kürzerer Zeit ein Toraograram erhalten kann, indem man den Patienten oder die Gammakamera langsam um eine Achse drehen lässt, die senkrecht auf den gewünschten scheibanförmiyeu Querschnitt des Objekts stoht. Durch die Zeitersparung, die man auf die:;o Ws.ii;e erreicht, kann man nun den Patienten statt dar Gammakamera drehen, wodurch eine mechanisch billigere Konstruktion möglich ist. Es ist

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ein Nebenvorteil, dass bei der tomometrischen Bildrekonstruktion dieselben optischen und elektronischen Mittel verwendet werden können, wie die, welche zum Erhalten eines "normalen" Szintigramms erforderlich sind.

Auf diese Tomographie-Anwendung dar erfindungsgemässen Vorrichtung wird später noch näher eingegangen werden.

Die Erfindung wird im Nachstehenden unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen darin:

Fig. 1 eine Seitenansicht, teilweise im Querschnitt, einer Gammakamera mit einem erfindungsgemässen Kollimator;

Fig. 2 eine Vorderansicht der Kamera, gesehen von der Kollimatorseite bei der Ausführungsform des Kollimators nach.Fig. 1;

Fig. 3 eine Vorderansicht einer Gammakamera, gesehen von der Kollimatorseite bei einer anderen Ausführungsform des Kollimators;

Fig. 4 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer Gammakamera mit einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemässen Kollimators;

Fig. 5 eine Vorderansicht der Kamera, gesehen von der Kollimatorseite bei der Ausführungsform des Kollimators nach Fig. 4;

Fig. 6 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer Gammakamera mit einer anderen Ausführungsform eines erfindungsgemässen Kollimators;

Fig. 7 eine Vorderansicht einer noch anderen Ausführungsform eines erfindungsgemässen Kollimators;

Fig. 8 eine Vorderansicht einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemässen Kollimators; und

Fig. 9 eine cinliro Aus führung.-; form eines erf Lndunq icj.jinässen Kollimators.

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In Fig.1 findet man bei 1 ein Objekt, innerhalb dessen sich eine Radioaktivitätsverteüing befindet. Das genannte Objekt ist vor einer Gammakamera aufgestellt, die schematisch bei 3 angegeben ist. Zwischen dem Objekt 1 und der Gammakamera 3 befindet sich, wie üblich, ein Kollimator 4.

Während bei den bisher verwendeten Vorrichtungen dieser Art der Kollimator aus einem z.B. aus Blei hergestellten, im wesentlichen zylindrischen Körper besteht, der mit einer Anzahl parallel zueinander verlaufender, nach einem bestimmten Muster geordneter Durchbohrungen versehen ist, wie oben erläutert, kann der erfindungsgemässe Kollimator 4 aus einem Körper aus für Gammastrahlung undurchdringlichem Material zusammengesetzt sein, in dem sich eine schlitzförmige Oeffnung 5 befindet. Der betreffende Körper kann aus Blei bestehen, aber man kann auch ein anderes Material verwenden, das verhindert, dass Gammaquanten durchgelassen werden. Der in Fig. 1 in Seitenansicht wiedergegebene Kollimator 4 ist zur Verdeutlichung in Fig. 2 nochmals dargestellt, aber dann in Vorderansicht, gesehen von der Objektseite.

Die Vorrichtung ist weiter mit nicht-abgebildeten Mitteln versehen, um den

zu Kollimator um dessen Achse eine Drehung ausführen / lassen. Die betreffende

Drehung ist durch einen Pfeil in Fig. 2 angegeben.

Es ist erfindungsgemäss auch möglich, den Schlitz 5 bei der oben beschriebenen Ausführungsform durch eine Reihe auf einer Linie liegender Oeffnungen

6 zu ersetzen, wie in Fig. 3 angegeben.Obgleich die Oeffnungen in dieser Figur als Oeffnungen mit kreisförmigem Querschnitt wiedergegeben werden, sind auch andere Querschnittsformen möglich.

Bei einer noch anderen erfindungsgemässen Ausführungsform ist nicht ein Sp^It, sondern sind mehrere Spalte vorgesehen, die zwischen einer Anzahl sich parallel zueinander erstreckender, z.B. aus Blei bestehender Lamellen

7 gebildet werden, wie in Fig. 4 der Zeichnung angegeben. Der in Fig. 4 in Seitenansicht wiedergngebane Kollimator 4 ist zur Verdeutlichung in Fig. 5 nochmals gezeigt, aber dann in Vorderansicht, gesehen von der Objektseite.

Zur Erläuterung der Drohbarkeit des Kollimators sind die Lamellen des Kollimators in Fig. 5 in einer anderen Position wiedergegeben als in Fig. 4.

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Die betreffende Drehung ist ausserdem durch einen Pfeil in Fig. 5 angegeben.

Im Gegensatz zu dem oben beschriebenen sog. "multi hole"-Kollimator findet bei dem erfindungsgemässen Kollimator eine kollimierende Wirkung in nur einer Richtung statt, und zwar infolge der Anwesenheit des einzigen Spaltes oder des streifenweisen Aufbaues des betreffenden Kollimators.

Bei einer Drehung dieses Kollimators wird die von dem Objekt herrührende Radioaktivität gleichsam "summiert" in parallelen Streifen, deren Orientierung durch die momentane Lage des Kollimators bestimmt wird.

Die Information aller parallelen Streifen in einer bestimmten Lage gibt dann das sog. Profil und eine Drehung des Kollimators über einen Winkel von 180° liefert dann die Profile, die fi
betreffenden Objekts notwendig sind.

180 liefert dann die Profile, die für eine Rekonstruktion des Bildes des

Auch bei Drehung über einen kleineren Winkel als 180 kann Rekonstruktion des Bildes stattfinden; dies kann z.B. beim Studium dynamischer Prozesse von Bedeutung sein.

Es ist erfindungsgemäss möglich, bei einem Kollimator mit Lamellen diese Lamellen von der Drehachse des Kollimators bis zu dessen Rand in zunehmendem Masse schräg anzuordnen, und zwar derart, dass bei einer imaginären Verlängerung dieser Streifen in einer Richtung auf die Gammakamera zu alle Streifen sich gemäss einer einzigen geraden Linie schneiden, die die Achse des Kollimators lotrecht schneidet. Bei einer solchen Konstruktion erhält man in einfacher Weise einen divergierenden Kollimator, mit dem es möglich ist,das Sehfeld erheblich zu vergrössern.

Eine solche Konstruktion des erfindungsgemässen Kollimators ist schematisch in Fig. 6 wiedergegeben; dabei sind dieselben Bezugszeichen verwendet wie in Fig. 4 und 5.

In Fig. 7 findet man eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemässen Kollimators. Dabei sind die Lamellen 7 des Kollimators 4 so angeordnet, dass die Lamellen sich, in deren Längsrichtung verlängert gedacht, gemäss einer

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einzigen geraden Linie schneiden und folglich einen Fächer bilden. Es ist klar, dass die Schnittlinie nicht ausserhalb der Begrenzungen des Kollimators 4 zu liegen braucht; die Schnittlinie kann sich, obschon nicht näher abgebildet, innerhalb seiner Begrenzungen befinden, in einem Sonderfall soqar mit der Achse des Kollimators 4 zusainmenfallen.

Bei einem Kollimator 4 der mehr insbesondere in Fig. 5 abgebildeten Art ergibt sich der Nachteil, dass, in der Längsrichtung der Lamellen gesehen, kaum eine und im wesentlichen keine Kollimation auftritt, wodurch momentan ein asymmetrisches Sehfeld entsteht.

Um diesen Nachteil zu beseitigen, können, wie in Fig. 8 angegeben, zwischen den Lamellen 7 des Kollimators 4 Querwände 8 angeordnet werden, wodurch Kanäle mit rechteckigem Schnitt gebildet werden. Es ist klar, dass diese Kanäle alle in einer gemeinsamen Richtung eine grössere kollimierende Wirkung haben als in einer Richtung senkrecht darauf.

Es ist auch möglich, den erfindungsgemässen Kollimator so auszubilden, dass während der Drehung ein nahezu kreisförmiger Teil des Objekts abgetastet wird. Dazu kann ein ellipsförmiger Kollimator 4 verwendet werden, wie in Fig. 9 dargestellt, dessen Lamellen 7 senkrecht auf die grosse Achse der Ellipse stehen. Die Seitenwände, die die Langseiten der Ellipse bilden, müssen für eine Beschränkung des Sehfeldes auf nahezu die Länge der grossen Achse sorgen.

Es ist klar, dass auch allerlei Diaphragmen aus teilweise oder vollständig Gammastrahlen absorbierendem Material,die zwischen Objekt und Kollimator angeordnet sind,um eine einheitlichere Empfindlichkeit zu erzielen, zu einer erfindungsgemässen Vorrichtung gehören können.

Da, wie oben erwähnt, mit einer erfindungsgemässen Vorrichtung eine erheblich grössere Empfindlichkeit erhalten werden kann als mit den bisher verwendeten Vorrichtungen, ist es möglich, mit der erfindungsgemässen Vorrichtung in kürzerer Zeit ein Tomogramm eines Objekts zu erhalten, als bei einer Kamera mit einem "multi hole"-Kollimator möglich ist. Es ist klar, dass bei der Bildung von Tomogrammen neben der verhältnismässig schnellen Drehung

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des erfindungsgemässen Kollimators um die Achse der Gammakamera eine verhältnismässig langsame Drehung des Patienten oder der Gammakamera mit Kollimator um eine Achse senkrecht auf den gewünschten, scheibenförmigen Querschnitt des Objektes erforderlich ist. In Fig. 1 und 4 ist durch einen Pfeil eine Drehung des Objekts 1 schematisch angegeben.

Es wird bemerkt, dass, obgleich die Gammakamera der Art, die bei dem erfindungsgemässen Kollimator verwendet wird, unabhängig von der Konstruktion davon gewählt werden kann, es einer Lokalisation der Szintillationen in der Garamakaraera zugute kommen kann, wenn man bei einem mit Laraellen versehenen Kollimator auch den Detektor aus einer Anzahl paralleler Streifen zusammensetzt, die dem Muster der Lamellen des Kollimators entsprechen. Es ist klar, dass beim Betrieb in diesem Fall dann auch der Detektor mit dem Kollimator mitdrehen muss.

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Claims

ANSPRUECHE

1. Vorrichtung für Szintigraphie, versehen mit einem Kollimator, einem

Detektor und damit optisch und/oder elektronisch gekoppelten Mitteln zum Erzeugen und Weiterverarbeiten von Signalen, die massgebend sind für die Energie und die Ursprungsstelle der von einem zu untersuchenden Objekt kommenden Gammastrahlung, dadurch gekennzeichnet, dass der Kollimator derart aufgebaut ist, dass Strahlung, die aus streifenförmigen Zonen des Objekts herrührt, ohne weitere Lagedxfferenziation pro Zone durchgelassen wird und Mittel vorgesehen sind, eine derart relative Bewegung zwischen Kollimator und Objekt herbeizuführen, dass während der Aufnahmezeit jeder Punkt des Objekts der Schnittpunkt einer Reihe der genannten streifenförmigen Zonen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Mittel den Kollimator um eine Achse drehen lassen können, die senkrecht auf die Detektorebene steht.

3- Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Mittel das Objekt um eine Achse drehen lassen können, die senkrecht auf die Detektorebene steht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kollimator einen Körper aus für Gammastrahlen undurchdringlichem Material mit in diesem vorhandener schlitzförmiger Oeffnung umfasst.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kollimator einen Körper aus für Gammastrahlen undurchdringlichem Material mit in diesem vorhandener Reihe auf einer Linie liegender Oeffnungen umfasst.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kollimator aus im wesentlichen parallelen Lamellen aus einem zum Aufhalten von Gammastrahlen geeigneten Material besteht.

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ORIGINAL INSPECTED

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kollimator aus Lamellen aus eineia zum Aufhalten von Gammastrahlen geeigneten Material besteht, die sich, gegebenenfalls bei Verlängerung, schneiden.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 odar 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen unter solchem Winkel gegenüber der Kollimatorachse angeordnet sind, dass die Ebenen, in denen die Lamellen liegen, sich gemäss einer einzigen geraden Linie schneiden, die die genannte Achse lotrecht schneidet.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1, 2, 3, 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Lamellen des Kollimators Querwände vorgesehen sind, um Kanäle zu bilden, die alle in einer gemeinsamen Richtung eine grössere kollimierende Wirkung haben als in einer Richtung senkrecht darauf.

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1, 2, 3, 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kollimator derart ellipsförmig ausgebildet ist, dass die Lamellen senkrecht auf die grosse Achse der Ellipse stehen.

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