Octrooiraad
@ATerinzagelegging © 8003353 Nederland
@
0
M e t de hartslag gestuurd stralingsonderzoekapparaat.
@
lnt.CI3.: A61B6/02.
@
Aanvrager: N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.
@
Gem.: Ir. R.A. Bijl c.s. Internationaal Octrooibureau B.V. Prof. Holstlaan 6 5656 AA Eindhoven.
@
Aanvrage Nr. 8003353.
@
Ingediend 9 juni 1980.
NL>
Ter inzage gelegd 4 januari 1982.
De aan dit blad gehechte stukken zijn een afdruk van de oorspronkelijk ingediende beschrijving met conclusie(s) en eventuele tekening(en).
PHN 9759
1
N.Vo Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven Met de hartslag gestuurd stralingsonderzoekapparaat.
De uitvinding heeft betrekking op een stralingsonderzoek• apparaat net een rekeninrichting voor beeldreconstructie en een, uit een reeks afzonderlijk uitleesbare detektorelementen opgebouwde detektor, die gezamenlijk met een stralingsbron dan wel afzonderlijk an 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 apparaat voor het hartonderzoek met behulp - van transversale totografie met digitale beeldreconstructie is bekend uit US 3o952.201. Worden uit een reeks sequentieel opgenomen schijfbeeldopnamen profielen geselecteerd die binnen een gewenste deelperiode van de hartperiode liggen, die in het aangegeven octrooischrift overeenkomt met een relatief rustig deel van de hartcyclus, dan treedt de moeilijkheid op, dat binnen zo een reeks vaak één of enkele profielen niet voorkomen. In de beeldreconstructie moet daarvoor gecorrigeerd worden bijvoorbeeld door interpolatie van naast liggende profielen. Dit levert evenwel steeds een minder goed beeld op. Cm er met een grote waarschijnlijkheid zeker van te zijn dat alle profielen optreden zouden zeer veel beeldopnamen gemaakt moeten worden en dat is weer ongustig met het oog qp stralingsbelasting van de patient en bijkomende storingen als gevolg van bewegingen van de patient in de daarvoor noodzakelijk langere opnametijd.' De uitvinding beoogt deze bezwaren te ondervangen en daartoe heeft een stralingsonderzoekapparaat van de in de aanhef genoemde soort tot kenmerk, dat een stuurmechanisme voor indicering van opvolgende rotatieaftastingen een door de hartslag van een te onderzoeken patient gestuurde vertragingsschakeling en een rekeninrichting voor het per geval berekenen van een minimaal aantal uit te voeren rotatie aftastingen nodig voor het verkrijgen van alle voor de beeldreconstructie van een deelperiode uit de hartcyclus nodige profielen is opgenomen. Doordat in een stralingsonderzoekapparaat volgens de uitvinding de profielen voor elkaar opvolgende schijfopnamen met de hartslag zijn
8 0 0 3 3 53
PHN 9759
2
gecorreleerd kan worden berekend hoeveel schijfcpnairen nodig zijn opdat alle gewenste profielen voor een bepaalde periode binnen de hartslagcyclus aanwezig zijn. In een voorkeurs uitvoering wordt reeds de eerste schijfopname als funktie van de hartslagcyclus gestart. In een verdere uitvoeringsvorm warden uit voorafgaande hartslagmetingen signalen gewonnen voor het zodanig sturen van de aftasting dat een eenduidige relatie bestaat tussen een volledige aftasting en de hartcyclus. In praktische uitvoeringen betékent dit - dat een totale schijfaftasting zich uitstrekt over een geheel aantal hartcycli. Hiertoe moet de snelheid van de aftasting tussen zekere grenzen regelbaar zijn. Relatief langzame veranderingen in de hartslagcyclus tijdens het meten kunnen dan worden geneutraliseerd. In een verdere uitvoeringsvorm bevat het apparaat een reeks detektorelementen voor het meten van straling afkcmstig van een stralingsbron en een reeks detektorelementen voor het meten van straling uit te zenden door een radioactief preparaat dat in de patient is ingebracht. Aan de hand van de tekening zullen in het navolgende enkele voorkeursuitvoeringen volgens de uitvinding nader worden beschreven. Een in de tékening zeer schematisch weergegeven röntgen aftast inrichting bevat een röntgenbron 2, een detektor 4 die is samengesteld uit een reeks 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 röntgengeneratar 8 en een objectdrager 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 bron en de detektor cm een op de objectdrager gelegen object 16 mogelijk maakt. Voor het uitlezen van detektorsignalen bevat het apparaat een detéktoruitleeseenheid 18 die bij voorkeur ook een signaalversterker en een analoog- digitaalam/ormer bevat. Een stuurinrichting 20 regelt, gestuurd door bewerkte detektorsignalen een regelmechanisme 22 voor de rotatie van de bron- detektorhouder, de translatie van de objectdrager en de sturing vna de röntgengeneratar. De stuurinrichting is verder verbonden met een geheugeninrichting 24 en net een aan een televisiemonitor 26 toegevoegde signaalmodulatieinrichting 28 . Voor verdere signaalverwerking zijn nog een rekeneenheid 30, een
8 0 0 3 3 53
3
EHN 9759
selecteerlnrichting 32 en een reconstructieinrichting 34 opgenomen. Met een dergelijk apparaat kan in een reeks posities van de objectdrager
een rotatieschijfbeeld opgenomen worden.
Alle meetsignalen daarvoor worden in de detéktor uitleeseenheid 18 be5
werkt en via de stuurinrichting 20 voor synchronisatie en verdere bewerking aan de rékeneenheid 30 toegevoerd of voor latere bewerking in het geheugen 24 opgeslagen. In een dergelijk apparaat kunnen schijfopnamen worden gemaakt in bijvoorbeeld 1 a 5 seconden als het systeem bron-detektor of bij een
10 gesloten ring van detektoren enkel de bron cm de patient moet roteren. Voor apparaten waarin voor het realiseren van een schijfopname geen mechanische beweging nodig is, bijvoorbeeld bij een emissie aftast apparaat of bij een doorstralingsapparaat met een groot aantal flitsende bronnen dan wel een stralingsbron met bewegend focus, wordt de snelheid 15 bepaald door de snelheid waarmede de detéktor uitgelezen kan worden. Daar kan bijvoorbeeld binnen 1 seconde gemeten worden. Voor het vormen van een schijfbeeld van het hart bestaat in principe nog de keus over welke periode van de hartcyclus de afbeelding zich zal uitstrekken. Als de periode gelijk gekozen wordt aan de hart20 cyclus kan met een enkele rotatieaftasting worden volstaan. Daarbinnen worden alle profielen gemeten en die vallen allen binnen de gewenste hartcyclus. Het duidelijkste is dit indien de tijd voor een gehele rotatieaftasting juist overeenkomt met een hartcyclus. Dan is er geheel geen redundantie en zijn alle profielen aanwezig. Bij aftastsnelheden 25 kleiner dan de hartcyclus zullen meerdere aftastingen gemaakt moeten worden en bij aftastsnelheden groter dan de hartcyclus zou met een gedeeltelijke aftasting kunnen worden volstaan maar dan ontbreken profielen zodat toch een volledige aftasting moet worden doorgevoerd waarbinnen dan meerdere hartcycli vallen. Bij deze keuze zal de aftasting 30 zich dus minimaal over de tijd van een volledige hartcyclus uitstrekken en minimaal volledige rotatie aftasting omvatten. Wordt anderzijds een afbeelding van bijvoorbeeld enkel een deel periode gewenst van een piek in de hartslagcyclus, die dan bijvoorbeeld slechts een kleine fractie van de gehele cyclus cravat, dan is het, ten einde er verzekerd van te 35 zijn dat alle profielen aanwezig zijn, nodig een aantal rotatieaftastingen uit te voeren dat gelijk is aan de tot een geheel getal naar boven afgeronde reciproque waarde van die fractie. Het eenvoudigste is
8 0 0 3 3 53
4
PHN 9759
dat weer in te zien in de situatie waarin een gehele rotatie aftasting overeenkomt rret een volledige hartcyclus. Bij elke rotatieaftasting wordt dan een aantal (of mogelijk slechts een enkel) profielen garieten binnen de gezochte deelperiode. Indien deze volgens de uitvinding door 5
synchronisatie met de hartslag aan elkaar aansluitend worden gemaakt, vallen voor een periode van bijvoorbeeld 1/5 van de hartcylcus, 5 van die profielreeksen elkaar juist aan tot een gehele rotatieaftasting van de gezochte deelperiode. Dit verandert niet als een rotatieaftasting bijvoorbeeld een tijd van 3 hartcycli omvat. Elke rotatieaftasting levert
10
dan 3 groepen profielen in de gezochte deelperiode van de hartcylci maar voor het verzamelen van alle profielen zijn bij sturing volgens de uitvinding toch 5 rotatieaftastingen nodig. De overeenkomstige situatie doet zich voor indien een rotatieaftasting bijvoorbeeld slechts 1/3 van de tijd van een hartslagcyclus duurt, er zijn ook dan voor een deel-
15
periode van 1/5 toch 5 rotatieaftastingen nodig. Een verdeie dosis besparing kan gevonden worden als in een apparaat volgens de uitvinding met een röntgenbron, waar in principe de'positie van de stralenbron ten opzichte van het te onderzoeken hart gecorreleerdmet de hartcyclus bekend is, daar waar profielen opgenomen
20
zouden wordende niet binnen de gezochte deelperiode liggen, de bron niet te activeren. Anderzijds is het voor snel werkende aftastinrichtingen gunstig de rotatieaftasttijd gelijk te maken aan de tijdsduur van de af te beelden deelperiode. Dan inmers kan steeds volstaand worden met een enkele rotatieaftasting zoals bij afbeelding van de
25
gehele hartcyclus met een apparaat waarvan de rotatieaftasttijd gelijk is aan de hartcyclus. De straling behoeft dan niet over delen van de aftasting onderbroken te worden en er worden geen overbodige profielen gemeten. Doordat de snelheid van roteren aan de hartslagfrequentie wordt aangepast of anders gezegd de rotatiehoék voor elke hartslagcyclus
30
gelijk is kunnen niet te snelle veranderingen in de hartslagcyclus worden opgevangen.
8 0 0 3 3 53
PHN 9759
5
CONCLUSIES 1.
Stralingsonderzoekapparaat met een rékeninrichting voor
beeldreconstructie en een, uit een reeks afzonderlijk uitleesbare detektorelementen opgebouwde detéktor, die gezamenlijk met een stralenbron, dan wel afzonderlijk cm een patiententafel roteerbaar is of deze althans nagenoeg geheel cmsluit, waarbij de patiententafel en althans de detéktor onderling transleerbaar zijn opgesteld met het kenmerk, dat een stuurmechanisme voor indiceren van opvolgende rotatieaftastingen, een door de hartslag van een te onderzoeken patient gestuurde vertragingsschakeling en een rékeninrichting voor het per geval berekenen van een minimaal aantal uit te voeren rotatie-aftastingen nodig voor het verkrijgen van alle, voor de beeldreconstructie van een deelperiode uit de hartcyclus, nodige profielen is opgenomen. 2.
Stralingsonderzoékapparaat volgens conclusie 1, met het
kenmerk,- dat de rekeninrichting is uitgerust cm de funktie van een instelbare deelperiode uit de hartcyclus een optimale rotatie-aftast snelheid te berekenen. 3.
Stralingsonderzoekapparaat volgens conclusie 2, met het
kenmerk, dat de rotatie-aftast snelheid zodanig is dat een rotatie-aftasting overeenkom: met een tijdsduur van een deelperiode van de hartslagcyclus. 4.
Stralingsonderzoekapparaat volgens een der voorgaande
conclusies met het kenmerk, dat deze een externe stralenbron bevat die tijdens een aftasting enkel binnen een gezochte deelperiode van de hartcyclus straling uitzendt.
8 0 0 3 3 53
1/1
8 0 0 3 3 53
phn 9759
