!HU000004339T2! (19)
HU
(11) Lajstromszám:
E 004 339
(13)
T2
MAGYAR KÖZTÁRSASÁG Magyar Szabadalmi Hivatal
EURÓPAI SZABADALOM SZÖVEGÉNEK FORDÍTÁSA (21) Magyar ügyszám: E 05 722232 (22) A bejelentés napja: 2005. 03. 17. (96) Az európai bejelentés bejelentési száma: EP 20050722232 (97) Az európai bejelentés közzétételi adatai: EP 1729645 A1 2005. 10. 13. (97) Az európai szabadalom megadásának meghirdetési adatai: EP 1729645 B1 2008. 04. 23.
(51) Int. Cl.: A61B 6/03 (2006.01) (87) A nemzetközi közzétételi adatok: WO 05094688 PCT/SE 05/000386
(30) Elsõbbségi adatok: 20040000822 2004. 03. 30. 20040002010 2004. 08. 13.
(73) Jogosult: XCounter AB, 182 33 Danderyd (SE)
SE SE
(72) Feltaláló: FRANCKE, Tom, S-SE-191 44 SOLLENTUNA (SE) (54)
(74) Képviselõ: Szabó Zsolt, DANUBIA Szabadalmi és Jogi Iroda Kft., Budapest
Elrendezés és eljárás képi adatok elõállítására
HU 004 339 T2
(57) Kivonat A jelen találmány tárgya pásztázáson alapuló elrendezés tárgy (5) képi adatainak nagy ismétlési sebességgel történõ elõállítására, amely tartalmaz hordozószerkezetet (11); a hordozószerkezeten rögzítetten elrendezett pásztázáson alapuló készülékeket (10), amelyek mindegyikének (i) sugárforrása (1) és (ii) egy sor sordetektort (6a) magában foglaló sugárzásdetektora (6) van, ahol az egyes sordetektorok (6a) sugárnyalábok (b1,…, bn,…, bN) sordetektorba jutása érdekében a sugárforrás irányába néznek; tárgyasztalt (13), amely a pásztázáson alapuló készülékek egyikének sugárzási útjában van elrendezve; valamint a hordozószerkezetet a tárgyasztalhoz képest oly módon elforgató eszközt (14), hogy a tárgyasztal egymás után valamennyi pásztázáson alapuló készülék sugárzási útjában elrendezésre kerül, ahol a forgatás során valamennyi sugárzásdetektor minden egyes sordetektora a tárgyon áthaladt sugárzás vonal menti képei sokaságának rögzítésére alkalmas. 3. ábra
A leírás terjedelme 14 oldal (ezen belül 4 lap ábra) Az európai szabadalom ellen, megadásának az Európai Szabadalmi Közlönyben való meghirdetésétõl számított kilenc hónapon belül, felszólalást lehet benyújtani az Európai Szabadalmi Hivatalnál. (Európai Szabadalmi Egyezmény 99. cikk (1)) A fordítást a szabadalmas az 1995. évi XXXIII. törvény 84/H. §-a szerint nyújtotta be. A fordítás tartalmi helyességét a Magyar Szabadalmi Hivatal nem vizsgálta.
1
HU 004 339 T2
A találmány tárgya A találmány általánosságban tekintve nagy ismétlési sebességû, idõbeli vizsgálatok lefolytatására alkalmas, pásztázáson alapuló képalkotó elrendezésekhez és eljárásokhoz vonatkozik. A találmány háttere és a technika állása A röntgensugaras orvosi diagnosztikai eljárás, mint például a mammográfia, egy olyan alacsony dózisú módszer, amely a rák korai fázisban történõ kimutatásához páciens testének vizsgálni szándékozott részérõl, például annak mellérõl egy vagy több felvételt készít. A mammográfiai diagnosztikai eljárás általánosságban a páciens mindkét mellérõl két-két kép rögzítését foglalja magában, az egyiket felülrõl, a másikat pedig oldalról. Ezután az orvos vagy a radiológus az esetleges rákos daganat azonosítása céljából átnézi a mellrõl készült felvételeket, vagyis a mammogramokat. Miközben a rák korai formáinak detektálására ez az egyik leghatékonyabb eljárás, továbbra is fennáll annak lehetõsége, hogy a felvételeket megvizsgáló orvos vagy radiológus mégsem képes a mellrák kimutatására. A mellrák kimutatását megakadályozhatja például a radiográfiailag sûrû, rostosmirigyes (fibroglanduláris) mellszövetek által okozott bizonytalanság vagy kitakarás. A képek sokaságát különbözõ szögek alatt rögzítõ tomoszintézises leképezési módszer részletes vizsgálatára nagy erõfeszítések történtek annak érdekében, hogy ezzel a rák korai fázisa detektálhatóvá váljék. A képek sokaságának kombinálásával a leképezett mell bármely tetszõleges, detektorral párhuzamos síkjának rekonstrukciójára lehetõség van. Minél nagyobb számú felvétel kerül felhasználásra, annál jobb képminõség érhetõ el a rekonstruált tomoszintézises felvételeken. Az angiográfia a vér és nyirokrendszer vizsgálatára alkalmas radiológiai eljárás. Az érrendszerbe, például a Seldinger-módszerrel, katétert vezetnek be és az erekbe vízben oldódó kontrasztanyagot juttatnak, majd az érrendszerrõl egy röntgenfelvétel-sorozatot készítenek. Az artériák, a vénák, illetve a nyirokerek vizsgálati módszereire rendre az arteriográfia, flebográfia és limfográfia megjelölésekkel hivatkozunk. Az arteriográfia egy, a szív vizsgálatára használt angiokardiográfiát, a koronaartériák vizsgálatára használt koronaangiográfiát, valamint az aorta vizsgálatára használt aortográfiát is magában foglaló, széles körben alkalmazott technika. A fluoroszkópia egy, az ionizáló sugárzás láthatóvá tételére alkalmazott technológia. Egy fluoreszcens anyagot, például BaPt(CN)4¹t tartalmazó felületi réteggel ellátott üveglap gamma-sugárzással való besugárzás hatására látható fényt bocsát ki. A fluoroszkópiát képek láthatóvá tételére vagy frekvenciakonvertálására alkalmazzák, például nagysebességû röntgenkamera által készített, nagy ismétlési sebességû képalkotás esetében, többek között páciens szívének vizsgálatánál. Az ionizáló sugárzás detektálására a szakirodalomban különféle sordetektorok ismeretesek. Miközben az ilyen típusú detektorok azonnali egydimenziós képet
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60 2
2
szolgáltatnak, kétdimenziós képalkotás csupán a sordetektornak, vagy adott esetben a sugárforrásnak az egydimenziós detektorrendszerre keresztirányban történõ pásztázása útján valósítható meg. Egy ilyen típusú detektor alkalmazása rendkívül idõigényes eljárásnak bizonyul például tomoszintézis esetén, ahol különbözõ szögek alatt kell a felvételek sokaságát rögzíteni. Angiográfia esetén pedig, ahol idõbeli változások megfigyelésére törekszenek, a helyzet még rosszabb. Adott tárgy kétdimenziós leképezésére szolgáló, pásztázáson alapuló sugárzásdetektáló elrendezést ismertet az US 2003/0155519 A1 számú USA-beli közzétételi irat. Az elrendezés a tárgyon áthaladt ionizáló sugárzás fogadására kialakított bemeneti résekkel ellátott, az ionizáló sugárzás egydimenziós leképezésére alkalmas egydimenziós detektoregységek sokaságát tartalmazza, ahol a detektoregységek oszlopba rendezve közös tartón vannak elhelyezve, továbbá bemeneti réseik egymással párhuzamosak és az ionizáló sugárzás forrásának irányába néznek. A detektorelrendezés része továbbá egy, a detektoregységek rendszerének az ionizáló sugárzás irányára merõleges síkban történõ elforgatására szolgáló forgatóeszköz, miközben a detektoregységek ismételt detektálásra alkalmasan vannak elrendezve és így a tárgyról kétdimenziós képek sorozatát állítják elõ. A találmány összegzése A technika állása szerint a fenti kiviteli alakban megvalósított, pásztázáson alapuló sugárzásdetektorelrendezés nem alkalmas tomoszintézises képi adatok elõállítására, hiszen az egydimenziós detektoregységek elrendezése nem teszi lehetõvé azt, hogy a tárgyról különbözõ szögek alatt készüljenek felvételek. Emellett a kétdimenziós képek rekonstrukciójához szükséges algoritmusok az egydimenziós detektoregységek egymáshoz és forgástengelyhez viszonyított helyzetétõl függõen túl lassúnak és túl bonyolultnak bizonyulhatnak. További hátrány, hogy a forgástengely közvetlen közelében nagyon kevés hely áll rendelkezésre, ami korlátot szab az elhelyezhetõ egydimenziós detektoregységek számának és ezzel az ott elérhetõ térbeli felbontásnak is. Bizonyos berendezések a forgástengelyen egyáltalán nem képesek mérésre. Még további, és talán a legfontosabb hátrány az, hogy a technika állása szerinti berendezés mindössze egyetlen sugárforrást használ, ami súlyosan korlátozza a kétdimenziós tárgyról készült képek rögzítésének maximális ismétlési sebességét és/vagy korlátozza a kétdimenziós képeken elérhetõ térbeli felbontást. Mérés közben a sugárforrás nem kapcsolható ki és nem hûthetõ, így a sugárforrás legnagyobb sugárzási fluxusa korlátozza a mérés elvégzésének sebességét. Ezen okok miatt a találmány fõ célja egy olyan, pásztázáson alapuló elrendezés és eljárás megvalósítása, amely a technika állása szerinti pásztázáson alapuló elrendezésekhez és eljárásokhoz képest egy tárgyról érkezõ képi adatok nagyobb sebességû elõállítására képes.
1
HU 004 339 T2
Erre való tekintettel különösen szükséges egy olyan elrendezés és eljárás megvalósítása, amely egy tárgyról pásztázáson alapuló detektálásra építve képes nagy ismétlési sebességgel képi adatokat gyûjteni és ennek segítségével a tárgy háromdimenziós képét rekonstruálni. A találmány további célja egy olyan elrendezés és eljárás megvalósítása, amely a tárgy alacsony dózisú besugárzása közben is képes folyamatos mûködésre. A találmány célja továbbá egy olyan elrendezés és eljárás megvalósítása, amelyek nem bonyolultak, továbbá a tárgyról nagyon jó minõségû, nagyon jó térbeli felbontású, nagyon jó érzékenységû, nagyon jó jel/zaj viszonyú, nagyon jó dinamikus tartománnyal bíró, nagyon jó képi kontraszttal rendelkezõ és a takarásban lévõ szövetekbõl alacsony zajszintet tartalmazó két- és háromdimenziós képek készítésére alkalmasak. A találmány további célja a fenti elrendezés és eszköz megbízható, pontos és költségtakarékos kivitelezése. A találmány további célja tomoszintézises adatok feldolgozására alkalmas elrendezés és eljárás kidolgozása. A találmány további célja olyan elrendezés és eljárás megvalósítása, amely a nagy térbeli felbontású kétés háromdimenziós felvételek készítéséhez nem igényel teljes komputertomográfiás (CT) elrendezést. A találmány további célja olyan elrendezés és eljárás megvalósítása, amely az angiográfia és fluoroszkópia területén is alkalmazható. A találmány további célja még olyan elrendezés és eljárás megvalósítása is, amely gyors és egyszerû képrekonstrukciós algoritmusok használatát teszi lehetõvé. A tekintett, és más további célokat a csatolt igénypontok szerinti elrendezések és eljárások valósítják meg. A találmány egyik kiviteli alakja szerint egy tárgyról képi adatok elõállítására alkalmas, nagy ismétlési sebességû, pásztázáson alapuló elrendezést valósítottunk meg, amely tartalmaz egy hordozószerkezetet és a hordozószerkezetre rögzített pásztázáson alapuló készülékeket, amelyek mindegyike (i) sugárforrást, valamint egy sor sordetektort magában foglaló sugárzásdetektort tartalmaz, ahol az egyes sordetektorok a sugárnyaláb sordetektorba jutásának elérése végett a sugárforrás irányába néznek. A elrendezés emellett tartalmaz továbbá egy, a pásztázáson alapuló készülékek egyikébõl kilépõ sugárzás terjedési útjában elhelyezett tárgyasztalt, valamint a hordozószerkezetnek a tárgyasztalhoz képesti forgatását végzõ és ezáltal a tárgyasztalt egymás után mindegyik pásztázáson alapuló készülékbõl kilépõ sugárzás útjába bemozgató eszközt. A forgatás közben mindegyik sugárzásdetektor minden egyes sordetektora a tárgy által áteresztett sugárzás vonal menti képeinek sokaságát rögzíti. A elrendezés által szolgáltatott adatok kiválóan alkalmazhatók tomoszintézises és laminográfiás képalkotáshoz, illetve angiográfiához és fluoroszkópiához. Az egydimenziós detektoregységeket elõnyösen, de nem kizárólagosan, gázzal töltött párhuzamos le-
2
mezû detektoregységek képezi. Az ugyancsak használható további detektoregységek közé tartoznak a szcintillátoralapú rendszerek, a CCD rendszerek, a TFT- és CMOS-alapú detektorok, a folyadékdetekto5 rok, a diódarendszerek, például PIN-dióda rendszerek kisszögû, közel kisszögû vagy merõleges röntgensugár-beesés mellett. A találmány további jellemzõi és elõnyei a találmány alábbiakban bemutatásra kerülõ kiviteli alakjai10 nak részletes ismertetése, valamint a kizárólag illusztrációs célokat szolgáló és így a jelen találmányt semmilyen formában nem korlátozó 1–4. ábrák alapján válnak majd nyilvánvalóvá. 15
20
25
30
35
40
45
50
55
60 3
A rajz rövid ismertetése Az 1. ábra egy, a tárgy röntgensugaras vizsgálata alapján tomoszintézises vagy más képi adatok elõállítására alkalmas készüléket szemléltet vázlatosan oldalnézetben. A 2a–c. ábrák a vizsgált tárgyon áthaladó egyetlen kiragadott röntgensugárnyalábot mutatnak vázlatosan oldalnézetben az 1. ábrán bemutatott készülékkel megvalósított pásztázás során. A 3–4. ábrákon a jelen találmány egyik elõnyös kiviteli alakja szerinti, a tárgyat röntgensugárzással, nagy ismétlési sebesség mellett vizsgáló, tomoszintézises vagy más képi adatok elõállítására alkalmas elrendezés látható vázlatosan felülnézetbõl; az elrendezés az 1. ábra szerinti készülékek sokaságát foglalja magában. Az elõnyös kiviteli alakok ismertetése Az 1. ábrán az 5 tárgy röntgensugaras vizsgálatával tomoszintézises vagy más képi adatok elõállítására szolgáló 10 készülék látható. A 10 készülék tartalmaz a „z” tengellyel párhuzamos 3 szimmetriatengely köré centrált 2 röntgensugárzást elõállító 1 röntgenforrást, 4 kollimátort, sugárzásérzékelõ 6 detektort, valamint az 1 röntgenforrást, a 4 kollimátort és a sugárzásérzékelõ 6 detektort szilárdan összekapcsoló 7 szerkezetet. A sugárzásérzékelõ 6 detektor tartalmaz egy sor 6a sordetektort, ahol minden egyes 6a sordetektor a neki megfelelõ divergens 1 sugárforrás felé irányul annak érdekében, hogy a 2 röntgensugárzás sugárzásérzékelõ 6 detektor elõlapjához képest rendre különbözõ a1,…, an,…, aN szögekben terjedõ b1…, bn,…, bN sugárnyalábjainak mindegyike a neki megfelelõ 6a sordetektorba jusson. A 4 kollimátort egy vékony, kivágott vagy kimart, a sugárzást áteresztõ és a sugárzásérzékelõ 6 detektor 6a sordetektorai számával megegyezõ számú keskeny réssel ellátott, például volfrámból lévõ, fólia képezheti. A rések úgy vannak a 6a sordetektorokhoz igazítva, hogy a 4 kollimátoron áthaladó röntgensugárzás, illetve a megfelelõ b1…, bn,…, bN nyalábok, éppen a nekik megfelelõ 6a detektoregységet érik el. Az opcionálisan alkalmazható 4 kollimátor megakadályozza, hogy a nem a 6a sordetektorok irányába kibocsátott sugárzás
1
HU 004 339 T2
az 5 tárgyra essen, és ezáltal csökkenti az adott tárgyat érõ sugárdózist. Ez minden olyan alkalmazás esetében elõnyös, ahol a vizsgált tárgyat ember vagy állat, illetve azok testrészei képezik. Az US 10/657241 számú USA-beli szabadalmi bejelentésben az 5 tárgy vonal menti pásztázására kidolgozott és az 5 tárgy kétdimenziós vagy akár háromdimenziós képének rekonstruálására alkalmas, tomoszintézises képi adatokat elõállító ilyen detektorelrendezés bemutatása megtalálható. A szóban forgó USAbeli bejelentés tartalmát hivatkozás útján a jelen leírás részének tekintjük. Egy ilyen pásztázási eljárás során a 7 eszköz az 1 sugárforrást, a 4 kollimátort és a sugárzásérzékelõ 6 detektort az 5 tárgyhoz képest a 8 nyíllal szemléltetett irányban, a sugárzásdetektor elõlapjával párhuzamosan egy vonal mentén mozgatja, miközben a 6a sordetektorok mindegyike az 5 tárgyon áthaladó, különbözõ a1,…, an,…, aN szögek alatt terjedõ sugárzás számos vonal menti képét rögzíti. Az 5 tárgy pásztázását elõnyösen hosszirányban végezzük, elegendõen nagy hosszúságban ahhoz, hogy minden egyes 6a sordetektornál a vizsgált teljes tárgyon keresztül valamennyi 6a sordetektor végigpásztázásra kerüljön, és ezáltal a megfelelõ a1,…, an,…, aN szögekben terjedõ sugárzások kétdimenziós felvételei kerüljenek elõállításra. A 2a–c. ábrákon három különbözõ, az 1. ábra szerinti készülék pásztázása közben a vizsgált 5 tárgyon áthaladó b1, bn és bN röntgensugárnyaláb látható vázlatosan. A 8 pásztázási iránnyal, illetve a sugárzásérzékelõ 6 detektor elõlapjával szintén egybeesõn, az „x” tengellyel párhuzamosan 9 sík terül el. Amint az a 2a–c. ábrákon látható, minden egyes sordetektor/röntgensugárnyaláb pár egy-egy teljes kétdimenziós képet hoz létre minden egyes szög mellett. A 2a. ábrán vázlatosan a tárgyon a1 szög alatt áthaladó sugárnyaláb által elõállított kétdimenziós kép kialakulása látható, a 2b. ábrán vázlatosan az ugyanazon tárgyon, de an szög alatt áthaladó sugárnyaláb által létrehozott kétdimenziós kép kialakulása látható, míg a 2c. ábrán vázlatosan az aN szög alatt terjedõ sugárnyaláb által hasonló módon létrehozott kétdimenziós kép kialakulása látható. Miközben a szóban forgó detektor pásztázási eljárás alkalmas a tárgy tomoszintézises adatainak elõállítására, azaz több, kétdimenziós transzmissziós röntgenfelvétel nagy sebességû, egymást követõ rögzítésére, nem alkalmas közvetlen egymás után rögzített több kép alapján idõben lejátszódó folyamatok vizsgálatára, mint például katéterek behelyezése, mozgásban lévõ anyagok, például szív, vér, kontrasztanyag stb., láthatóvá tételére, mivel a tárgy másodszori pásztázásához a pásztázó mozgatást idõrõl idõre le kell lassítani, meg kell állítani, majd az ellenkezõ irányban újra felgyorsítani. Ezen beavatkozások idõigényesek, illetve a lassítási és gyorsítási folyamatok alatt a detektort érõ nagy erõhatások miatt stabilitási és pozicionálási problémákat vetnek fel. Továbbá annak érdekében, hogy a tomoszintézises adatok nagy szögtartományt öleljenek fel, azaz a de-
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60 4
2
tektorelrendezést érõ sugárzás nyílásszöge nagy legyen, a detektorelrendezést a hosszú pásztázási út kiépítése céljából a pásztázás irányában elegendõen nagyra kell építeni. Ennek megfelelõen a pásztázási sebességnek is nagynak kell lennie, és ez a pásztázó mozgás kezdeti és végpontjainál a detektorelrendezés lassítási és gyorsítási folyamataival szemben még szigorúbb követelményeket támaszt. A komputertomográfiában (CT) manapság azt a tendenciát látjuk, hogy a másodpercenként rögzített képek számának növelése érdekében a forgatási sebességet folyamatosan növelik, és egy adott CT sordetektoraiban az idõbeli folyamatok méréséhez egyre több detektorsort alkalmaznak, azaz akár 4, 8 vagy 16 sort. Nemrégen már 64, sõt, akár 256 detektorsor beépítésérõl is kezdeményeztek vitákat. A detektorsorok számának ilyen hatalmas növelése a detektorelrendezés költségeit indokolatlan mértékben megnöveli. A másodpercenként rögzített képek számának növekedésével együtt a pácienst érõ sugárdózis nagysága, ami már egyébként is elég nagy, szintén tovább növekszik. Napjainkban az egyik fõ cél az, hogy a CT vizsgálatokat alkalmassá tegyük az idõbeli lefolyású, háromdimenziós, például szívrõl készült felvételek rögzítésére. Az angiográfiában a vér és nyirokrendszer ereinek idõbeli folyamatait vizsgálják, ami a detektorok ismétlési sebességével szemben támaszt újabb követelményeket. Annak érdekében, hogy a fentiekben ismertetett pásztázáson alapuló módszerek felhasználásával idõbeli lefolyású tomoszintézist vagy más képalkotó vizsgálatokat, például angiográfiás leképezõ vizsgálatokat, nagy ismétlési sebesség mellett lehessen végrehajtani, néhány változtatást és módosítást kell elvégeznünk. A 3. ábrán vázlatosan, felülnézetben látható a jelen találmány szerinti elrendezés elõnyös kiviteli alakja egy adott tárgy röntgensugaras vizsgálata során képi adatok nagy ismétlési sebességû elõállításához. Az elrendezés több, 1. ábra szerinti 10 készüléket tartalmaz 12 forgástengellyel rendelkezõ 11 hordozószerkezeten elrendezve. A 10 készülékek az elõnyös kialakítás szerint egy korongot vagy lemezt tartalmazó 11 hordozószerkezeten elõnyösen a 12 forgástengelytõl azonos távolságokban és a 12 forgástengely körül lényegében egyenlõ szögekre vannak elhelyezve, azaz a szomszédos 10 készülékek egymástól lényegében állandó távolságra vannak felszerelve. A 10 készülékek a 11 hordozószerkezeten úgy állnak, hogy a 2 sugárzás „z” tengellyel párhuzamos 3 szimmetriatengelye egyben párhuzamos az xy síkban fekvõ 11 hordozószerkezet normálisával. Az 1 röntgenforrás, a 4 kollimátor, a 6 sugárzásdetektor és a szilárd összekapcsolást biztosító 7 szerkezet a 3. ábrán tisztán látható. Az elrendezés része továbbá egy 13 tárgyasztal, amelyen a vizsgálandó tárgy helyezkedik el. A 13 tárgyasztal kezdetben a 4 kollimátor és a pásztázáson alapuló készülékek egyikének 6 sugárzásdetektora közötti sugárzási útban helyezkedik el. Megjegyezzük, hogy a 11 hordozószerkezet nem tartja a
1
HU 004 339 T2
tárgyasztalt, azt egy további tartószerkezet valósítja meg (amely az ábrán nincs feltüntetve). A 11 hordozószerkezet 13 tárgyasztalhoz viszonyított 12 forgástengely körüli oly módon történõ elforgatásához, hogy a 13 tárgyasztal idõrõl idõre az egyes pásztázáson alapuló 10 készülékek divergens sugárforrása és sugárzásdetektora közötti sugárzási útba kerüljön, 14 eszköz szolgál. A forgatás során az egyes pásztázáson alapuló 10 készülékek minden egyes 6a sordetektora úgy van kialakítva, hogy a különbözõ szögek alatt érkezõ sugárzásoknak megfelelõen a tárgyon áthaladt sugárzás több vonal menti képét rögzítse. Megjegyzendõ, hogy a detektáló 10 készülékek elõnyös esetben egymást sorban követve üzemelnek, így az 1 röntgensugárforrás csak a 13 tárgyasztal pásztázása során van bekapcsolt állapotban, azaz csak a mérés tényleges idõtartama alatt bocsát ki sugárzást. Elõnyös, ha a forgatást végzõ eszköz a 11 hordozószerkezet 13 tárgyasztalhoz viszonyított forgatására úgy van kialakítva, hogy legalább olyan szögben forduljon el, például tegyen egy teljes fordulatot, ami elegendõ a pásztázáson alapuló 10 készülékek minden egyes 6a sordetektora számára a teljes tárgy végigpásztázásához, és ezzel a pásztázáson alapuló 10 készülékek minden egyes 6a sordetektora számára a sugárzás kétdimenziós képének felvételéhez. Ezen elrendezéssel a detektorok lassítása, megállítása vagy gyorsítása nélkül gyors egymásutánban tomoszintézises vagy más képalkotó eljárással rekonstruálható több kétdimenziós képi adathalmaz jön létre. Elõnyös esetben a detektorok egyszerûen állandó kerületi sebességgel forognak. Megjegyezzük, hogy a szóban forgó megoldással az US 10/657241 számú USA-beli szabadalmi bejelentésben foglalt pásztázási megoldáshoz képest az egyes detektáló 10 készülékeknek egy másfajta mozgatását valósítottuk meg. A szóban forgó bejelentésben lineáris, x tengely irányú pásztázás szerepel, míg a jelen találmány értelmében a pásztázási irány egy, az xy síkban elhelyezkedõ kör kerülete mentén helyezkedik el. Mindazonáltal minél nagyobb az említett kör sugara, annál jobban közelítjük a lineáris elmozdítást. A detektáló 10 készülékek és a 12 forgástengely közötti távolság elõnyösen körülbelül 0,5 m és körülbelül 4 m között, ennél elõnyösebben körülbelül 0,5 m és körülbelül 2 m között, még elõnyösebben pedig 1 m. Minél több detektáló készülék helyezkedik el a 11 hordozószerkezeten, a 11 hordozószerkezet adott kerületi sebessége mellett, annál nagyobb ismétlési sebesség érhetõ el az idõbeli felbontással bíró képrögzítések esetén. A pásztázáson alapuló 10 készülékek száma elõnyös esetben 2 és 20 közötti, egy elõnyösebb kialakítás esetén 2 és 10 közötti, illetve a legelõnyösebb kiviteli alak esetében 4 és 8 közötti. A jellemzõ megvalósítás 5 darab egységet tartalmaz. A 14 elforgató eszköz a 11 hordozószerkezetet a 13 tárgyasztalhoz képest elõnyösen körülbelül 0,2 fordulat/másodperc és körülbelül 10 fordulat/másodperc közötti forgási sebességgel, ennél elõnyösebben körül-
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60 5
2
belül 0,5 fordulat/másodperc és körülbelül 5 fordulat/másodperc közötti forgási sebességgel, még elõnyösebben pedig körülbelül 0,5 fordulat/másodperc és körülbelül 2 fordulat/másodperc forgási sebességgel forgatja. A forgási sebesség jellemzõen másodpercenként egy teljes fordulat lenne. A tekintett forgási sebesség a tomoszintézis számára körülbelül 0,4 kép/másodperc és körülbelül 200 kép/másodperc közötti ismétlési sebességet eredményez. A fent megadott jellemzõ értékek 5 kép/másodperc ismétlési sebességnek felelnek meg. Minden kép több különbözõ szög alatt kerül rögzítésre, ami megfelel a pásztázáson alapuló készülékek 6a sordetektorainak sorában lévõ sordetektorok teljes számával. A különbözõ a1,…, an,…, aN terjedési szögek, az alkalmazási területtõl vagy a vizsgálat típusától függõen, a tárgy vizsgálatához szükséges kiváló minõségû tomoszintézises adatok elõállítása érdekében elõnyösen egy legalább 5°¹ot, ennél elõnyösebben egy legalább 20°¹ot, még elõnyösebben pedig egy legalább 45°¹ot elérõ (aN–a1) szögtartományban oszlanak el. A jellemzõ érték 90°. Más típusú méréseknél az (aN–a1) szögtartomány természetesen sokkal kisebb is lehet. Némely esetben az (aN–a1) szögtartomány esetleges minimalizálására lehet szükség. Az egyes pásztázáson alapuló 10 készülékek 6a sordetektorainak sorában lévõ 6a sordetektorok sugárirányban tekintett hosszúságai elõnyösen egyenként körülbelül 0,05 m és 2 m közötti, ennél elõnyösebben körülbelül 0,1 m és 1 m közötti, még elõnyösebben pedig körülbelül 0,2 m és 0,5 m közötti értéket vesznek fel. Hasonlóan, az egyes pásztázáson alapuló 10 készülékek 6a sordetektorai sorainak érintõirányú kiterjedése elõnyösen egyenként körülbelül 0,2 m és 2 m közé, ennél elõnyösebben körülbelül 0,4 m és 1,5 m közé, még elõnyösebben pedig körülbelül 0,75 m és 1,25 m közé esik. A pásztázáson alapuló 10 készülékek méretei attól függenek, hogy az elrendezés alkalmazása milyen tényleges speciális felhasználási területen történik. A 6a sordetektorok száma a vizsgálathoz szükséges, különbözõ szögek alatt rögzített képek számától függõen a pásztázáson alapuló 10 készülékek egy-egy sor sordetektorában legalább 2, ennél elõnyösebben legalább 5, még elõnyösebben legalább 10, illetve legelõnyösebben körülbelül 20 és 100 közé esik. A 6a sordetektorok száma akár a több százat is elérheti. A 2a–c. ábrákon sl¹lel jelölt pásztázási lépésköz állítja be a pásztázás irányában végzett egydimenziós adatrögzítések alapján felépített kétdimenziós kép térbeli felbontását. Az sl pásztázási lépésköz jellemzõen 10–500 mikron hosszúságú, továbbá az egyes sordetektorok különálló detektáló elemei ugyancsak hasonló mérettartományba esnek. A 4. ábrán a jelen találmány szerinti elrendezés képi adatok nagy ismétlési sebességû elõállítására szolgáló egyik további elõnyös kiviteli alakja látható vázlatosan felülnézetben adott tárgy röntgensugaras vizsgálatánál. Ezen kiviteli alak megegyezik a 3. ábrán bemutatott kiviteli alakkal, attól csupán abban különbö-
1
HU 004 339 T2
zik, hogy a detektáló 10 készülékek 6a sordetektorai a 11 hordozószerkezeten a 12 forgástengelyhez képest sugárirányban, nem pedig párhuzamosan vannak elrendezve. A képrekonstrukciós modellt természetesen úgy kell módosítani, hogy az a 6a sordetektorok nem párhuzamos elrendezését megfelelõen kezelni tudja. Általánosságban véve a kétdimenziós transzmissziós képek felvétele során a pásztázáson alapuló készülékek jellemzõ méretei a következõk. A hordozószerkezet sugara 1 m lehet, a sordetektorok hosszúsága elérheti a 20 cm¹t és ezek egymáshoz képest 1 cm távolságban, sugárirányú elrendezésben vannak a hordozószerkezet kerületén rögzítve. Hat darab, egyenként körülbelül 100 darab vonaldetektort tartalmazó pásztázáson alapuló készülék kerül felhasználásra, ahol a vonaldetektorok mindegyike a neki megfelelõ, a vonaldetektorok fölött körülbelül 1,5 m távolságban elhelyezett sugárforrás irányába néz. Pásztázás során a forgási sebesség körülbelül 0,01–1 teljes fordulat/másodperc. Ez lehet több vagy kevesebb is, figyelembe véve, hogy a berendezésben ébredõ mechanikai erõhatások, valamint a röntgen sugárforrás fluxusa (illetve a tárgy áteresztõképessége) korlátozó tényezõt jelentenek, ha a képelemenként detektált röntgensugárzás megfelelõ mennyisége mellett kiváló képminõséget kívánunk biztosítani. A forgási sebességet elõnyösen úgy választjuk meg, hogy másodpercenként legalább egy darab kétdimenziós transzmissziós felvétel készüljön. Három változat különböztethetõ meg. Az elsõ változatnál egy képfeldolgozó egység a kétdimenziós transzmissziós képeket oly módon rekonstruálhatja, hogy minden egyes kétdimenziós transzmissziós képet egy adott sugárzásdetektor adott sordetektora által létrehozott vonal menti képekbõl épít fel, vagyis valamennyi sordetektor felelõs mindegyik vonal menti kép rögzítéséért, miáltal egy teljes kétdimenziós transzmissziós kép áll elõ. A hordozószerkezet egyes körülfordulásai esetén rekonstruált kétdimenziós transzmissziós képek száma megegyezik a pásztázáson alapuló készülékek számának és az egyes sugárzásdetektorokban lévõ sordetektorok számának a szorzatával. Az angiokardiográfiában a páciens szívének idõbeli változásait vizsgálják. Ha például egy 16 cm nagyságú szív, 0,01 fordulat/másodperc nagyságú forgási sebesség, valamint a detektor fenti jellemzõi adottak, a szív egyszeri pásztázásához a detektornak 2,5 másodpercre van szüksége. Ha 0,1 mm¹es pásztázási lépésközt alkalmazunk, minden egyes pillanatszerû vonal menti kép felvételéhez 1,5 ms nagyságú idõtartam szükséges. Ily módon, jóllehet idõben kissé egymásra lapolva, másodpercenként hat darab kétdimenziós transzmissziós kép készíthetõ. A második változatnál egy képfeldolgozó egység a kétdimenziós transzmissziós képeket oly módon rekonstruálja, hogy a kétdimenziós transzmissziós képek mindegyikét valamelyik sugárzásdetektor összes sordetektora által rögzített vonal menti képekbõl építi fel, miközben a sugárzásdetektor szomszédos sordetektorai távolságának megfelelõ pásztázás kerül végrehaj-
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60 6
2
tásra, vagyis a sugárzásdetektor valamennyi, a tárgy felületét lefedõ sordetektora együttesen felelõs a kétdimenziós transzmissziós kép létrehozásához szükséges vonal menti képek rögzítéséért. A fenti adatokat tekintve, 16 darab sordetektor képes a szív teljes felületét lefedni, ennek megfelelõen minden egyes kétdimenziós transzmissziós kép felépítése a 16 darab sordetektor pásztázás közben készített vonal menti képei alapján történik. 0,16 fordulat/másodperc nagyságú fordulatszámmal dolgozva az egyes képek rögzítéséhez szükséges idõ így megközelítõleg 10 ms, és másodpercenként gyors egymásutánban 100 darab kétdimenziós transzmissziós kép készül. A harmadik változatnál egy képfeldolgozó egység a kétdimenziós transzmissziós képeket oly módon rekonstruálja, hogy valamennyi kétdimenziós transzmissziós kép mindegyik vonal menti képét az egyes sugárzásdetektorokban lévõ sordetektorokból származó egy-egy vonal menti képbõl építi fel, vagyis egy kétdimenziós transzmissziós kép felépítésére szolgáló vonal menti képek rögzítéséért a sugárzásdetektor összes sordetektora együttesen felelõs. A kétdimenziós transzmissziós kép minden egyes sora egy adott pozícióban lévõ sugárzásdetektor valamennyi sordetektora által rögzített vonal menti képekbõl épül fel. A hordozószerkezet egyes körülfordulásai esetén rekonstruált kétdimenziós transzmissziós képek száma megegyezik a pásztázáson alapuló készülékek számával. A fenti adatokat tekintve, percenként 1 fordulat/másodperces nagyságú fordulatszám esetén egy kétdimenziós transzmissziós kép rögzítési ideje körülbelül 160 ms, és másodpercenként hat darab felvétel készül. Egy periodikus, adott idõintervallumonként ismétlõdõ, például szívdobbanás képezte esemény leképezését adott ismétlési sebesség mellett végrehajtva a kétdimenziós transzmissziós képek idõbeli felbontása több szívdobbanásról felvett kép egyesítésével magánál a kép mintavételezési sebességénél is rövidebbé tehetõ. Ezen módszer különösen hatékony, ha a szívdobbanás frekvenciája és a kép mintavételezési frekvenciája egymásnak nem egész számú többszörösei, továbbá az egyes szívdobbanások között felvett képek sorozatában fáziseltolódás van jelen. A jelen találmány esetében elõnyös lehet egy gázzal töltött, párhuzamos lemezû detektor alkalmazása, lehetõség szerint elektron lavinaerõsítõvel. Az ilyen típusú, gázzal töltött, párhuzamos lemezû detektor egy ionizációs detektor, ahol a besugárzó nyaláb ionizáló hatására felszabaduló elektronokat lényegében a besugárzó nyaláb haladási irányára merõleges irányban gyorsítjuk. Az ilyen típusú, jelen találmányhoz kapcsolódóan is alkalmazott gázzal töltött sordetektorokkal kapcsolatos további részletek az US–6,546,070; az US–6,522,722; az US–6,518,578; az US–6,118,125; az US–6,373,065; az US–6,337,482; az US–3,385,282; az US–6,414,317; US–6,476,397; és az US–6,477,223 sz. (Tom Francke et al., XCounter AB, Svédország) USA-beli szabadalmakban találhatók meg, amely szabadalmak tartalmát hivatkozás útján a jelen leírás részének tekintjük. Fon-
1
HU 004 339 T2
tos rámutatni arra, hogy az ilyen típusú detektorok esetében a Compton-szórás okozta szórt sugárzás detektálása megelõzhetõ. Ez különösen nagy jelentõséggel bír, ha kiváló minõségû tomoszintézises adatok gyûjtése a cél. Azt találtuk továbbá, hogy ezen detektortípus szélsõségesen érzékeny, elvben egyedi fotonok detektálására is alkalmas, ami a nagyon gyors folyamatok tanulmányozásánál rendkívül fontos. A sordetektor párhuzamos lemezei, azaz elektródái közötti távolság legfeljebb körülbelül 2 mm, elõnyösen legfeljebb 1 mm, ennél elõnyösebben legfeljebb 0,5 mm, még elõnyösebben pedig 0,1 mm és 0,5 mm közé esik. Az XCounter AB mostanában kezdett kísérleti vizsgálatokat a sordetektorok Compton-szórást kiszûrõ tulajdonságainak igazolására, továbbá a nagyenergiás röntgensugarak széles röntgenspektrumai esetében is jó képi kontraszt volt megfigyelhetõ, miközben ilyen körülmények között egy hagyományos detektorrendszer egyáltalán nem lett volna képes semmilyen struktúra érzékelésére. Úgy gondoljuk, hogy az elõzõekben bemutatott gáztöltésû sordetektor a szórt fotonok 99%¹át képes kiszûrni; feltételezhetõ továbbá, hogy megfelelõ tervezés esetén a szórt fotonok 99,9%¹a vagy annak akár még nagyobb hányada sem fog detektálásra kerülni. Ezzel kapcsolatban további részletekkel az US–6,856,669 B2 számú USA-beli szabadalom (Francke et al.) szolgál, amelynek tartalmát hivatkozás útján a jelen leírás részének tekintjük. Hangsúlyozzuk mindamellett, hogy a találmányi megoldásban minden egyéb detektortípus használata is lehetséges. Ezen egyéb típusok magukban foglalják a szcintillátor alapú rendszereket, a CCD rendszereket, a TFT- és CMOS-alapú detektorokat, a folyadékdetektorokat, a szilárdtest-alapú detektorokat, mint például az egydimenziós PIN-dióda rendszereket kisszögû, közel kisszögû vagy merõleges röntgensugár-beesés mellett, ahol a szórt röntgensugarak kiszûrésére kollimátor közbeiktatására is lehetõség van. Megjegyezzük továbbá, hogy az 1 röntgenforrás, a 4 kollimátor és a sugárzásérzékelõ 6 detektor szilárd összekapcsolására szolgáló 7 szerkezet (rajzon nem ábrázolt) különálló eszközökre, vagyis az összehangolt pásztázásos mozgás elérése céljából elektronikusan vezérelt, különálló egységet alkotó 1 röntgenforrással, 4 kollimátorral és sugárzásérzékelõ 6 detektorral helyettesíthetõ. Megjegyezzük továbbá, hogy a tárgy forgástengely körüli elfordulása közben a tárgy rögzítése, és a hordozószerkezet forgástengelyen történõ, tárgy körüli elforgatása helyett a hordozószerkezet rögzített helyzetben is tartható. Egy ilyen megoldás különösen elõnyös, ha a vizsgált tárgy nem ébren levõ páciens. Annak elérésére, hogy a tárgyról még további szögek alatt lehessen felvételeket készíteni, a tárgy a tárgyasztalon elforgatható vagy más formában mozgatható, vagy a pásztázáson alapuló 10 készülékeket hordozószerkezet megdönthetõ, aminek eredményeként a tárgy letapogatása a hordozószerkezetnek egy,
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60 7
2
a hordozószerkezet síkjára merõleges forgástengely körüli elforgatásával kerül elvégzésre. Mindhárom bemutatott kétdimenziós képalkotási módszer esetében tudnunk kell azt is, hogy mindegyik, tárgyon áthaladt nyalábból elõállított kép az elõzõ képhez képest valamelyest eltérõ szög alatt kerül rögzítésre a detektor szögének függõleges tengelyhez való viszonya miatt. A leképezõ szögeknek ezen változása sorban megismétlõdik az adatrögzítéshez használt sugárzásérzékelõ 6 detektorok mindegyikénél. Ez például az angiográfiában elõnyös, hiszen ott hasznos a szív különbözõ irányokból való leképezése. Ezzel az eljárással a szív több különbözõ irányból válik láthatóvá egyszeri kontrasztanyag-beinjekciózás esetében is. Ez a mammográfiában, valamint más daganatkeresõ eljárásoknál is hasznos, mivel a daganat egyetlen kép alapján a különbözõ sûrû szövetek között rejtve maradhat, azonban más szögbõl nézve láthatóvá tehetõ. Megjegyezzük továbbá, hogy az 1. ábrán bemutatott sugárzásérzékelõ 6 detektor megváltoztatható oly módon, hogy a sordetektorokat – azok egy sorban való elrendezése helyett – egy kör érintõje mentén rendezzük el, ahol a kör középpontja megegyezik az 1 sugárforrás helyével. A jelen találmány a következõ elõnyökkel rendelkezik. – Nagyon rövid idõtartamon belül nagyszámú egymást követõ kép rögzíthetõ. Ezen számot a pásztázáson alapuló detektoregységek száma, az egyes pásztázáson alapuló detektoregységekben található sordetektorok száma, a pásztázó mozgás kerületi sebessége, valamint a választott képrekonstrukciós eljárás típusa határozza meg. – A sugárforrást és a sugárzásdetektort is magában foglaló detektáló készülékekre ható erõk kicsik és idõben állandóak. Mechanikai rezgés nem lép fel. – Egyszerre csupán egy vagy két röntgencsõnek kell bekapcsolt állapotban lennie, tehát a röntgensugárforrások csak a mérések idõtartama alatt nem hûthetõk, vagyis attól kezdve, hogy a sugárnyaláb a 13 tárgyasztallal fedésbe kerül, egészen addig, míg a tárgy felületének teljes végigpásztázása megtörténik. Ennek eredményeképpen másodpercenként rendkívül nagyszámú egymást követõ kép rögzíthetõ a röntgencsövek túlmelegedése nélkül. A röntgenforrások jellemzõen a teljes pásztázási idõtartam 1/6¹ában vagy 1/3¹ában vannak bekapcsolva, ami azt jelenti, hogy a folytonos üzemmódhoz képest az ilyen módon bekapcsolt források sugárzásának erõssége 3¹6-szorosára növelhetõ. A használatban lévõ röntgencsövek vagy más sugárforrások ki¹ és bekapcsolásainak vezérlésére vezérlõegység szolgálhat. – Olcsóbb röntgencsövek használhatók, mivel azoknak nem szükséges nagy hõkapacitással rendelkezniük. – Az elrendezésben, pásztázáson alapuló detektoregységek szélességére vagy hosszára nézve
1
–
–
– –
–
HU 004 339 T2
nincsen megkötés. Minél szélesebb pásztázáson alapuló detektáló készülékeket használunk, annál nagyobb szögû tomoszintézises vizsgálatra van mód. A sordetektorok lehetséges hossza azonban korlátozott. Amennyiben hosszabb sordetektorra van szükség, több sordetektor egymás mellé helyezésével szimulálhatunk egyetlen hosszabb sordetektort. Ilyen típusú elrendezés ismerhetõ meg az US–20030155518 számú USA-beli szabadalmi bejelentésbõl (Tom Francke), amelynek tartalmát hivatkozás útján a jelen leírás részének tekintjük. A sordetektorokat a forgástengelytõl távolabb elhelyezve a képpontok jobban megközelítik a négyzetes alakot, és ezzel megkönnyítik a kép rekonstrukcióját. Ilyen esetben a pásztázás a lineáris pásztázáshoz még közelebb áll. Emellett a sordetektorok egymáshoz is sokkal közelebb helyezhetõk el (sûrûbben pakolhatók egymás mellé), mivel a hordozószerkezet nagy sugarának és a sordetektorok helyzetének köszönhetõen két egymás melletti sordetektor távolsága a távoli végeiken (a sugárirányban belsõ és sugárirányban külsõ végeket tekintve) is nagyon hasonló. Az ionizáló sugárzás nyalábjai a sordetektorok felületére közel merõlegesen esnek be, mivel a sugárforrások a hordozószerkezet kerülete mentén közvetlenül a sordetektorok fölött találhatók. A pácienst érõ sugárdózis kisebb, mint CT vizsgálat esetén. A képrögzítési idõ rövid, tehát a tárgy bármilyen jellegû mozgásából fakadó elmosódottság minimálisra csökkenthetõ. Elõnyös esetben a fentebb leírt, gázzal töltött, párhuzamos lemezû, elektronlavinát elõidézõ erõsítõvel szerelt detektorokat használva egy rendkívül gazdaságos elrendezést kapunk, ahol a sugárzásdetektorok a besugárzás irányára érzékenyek, azaz a szórt fotonoktól nagyon kicsi zaj származik, továbbá nincsenek elektronikus zajok, vagyis a fotonok számlálása az egyedi fotonok esetében fennálló kiváló jel/zaj viszony mellett történik.
5
10
15
20
25
30
35
40
45 SZABADALMI IGÉNYPONTOK 1. Pásztázáson alapuló elrendezés tárgy (5) képi adatainak nagy ismétlési sebességgel történõ elõállítására, amelynek forgástengellyel (12) rendelkezõ hordozószerkezete (11) van, azzal jellemezve, hogy tartalmaz – a hordozószerkezeten a forgástengelytõl lényegében azonos távolságra rögzítetten elrendezett pásztázáson alapuló készülékeket (10), ahol a pásztázáson alapuló készülékek (10) mindegyikének – sugárzást (2) kibocsátó sugárforrása (1), és – egy sor sordetektort (6a) magában foglaló sugárzásdetektora (6) van, az egyes sordetekto-
50
55
60 8
2
rok (6a) a tekintett sugárzás sugárnyalábjai (b1,…, bn,…, bN) sordetektorba jutása érdekében a sugárforrás irányába néznek; – a tárgy elhelyezésére szolgáló tárgyasztalt (13), ahol a tárgyasztal a pásztázáson alapuló készülékek egyikének sugárforrása és sugárzásdetektora közötti sugárzási útban van elhelyezve; – a hordozószerkezetet a forgástengely körül a tekintett tárgyasztalhoz képest oly módon elforgató eszközt (14), hogy a tárgyasztal egymás után valamennyi pásztázáson alapuló készülék divergens sugárforrása és sugárzásdetektora közötti sugárzási útban elrendezésre kerül, továbbá a forgatás során valamennyi sugárzásdetektor minden egyes sordetektora a szóban forgó tárgyon áthaladt sugárzás vonal menti képei sokaságának nagy ismétlési sebességû rögzítésére van alkalmassá téve. 2. Az 1. igénypont szerinti elrendezés, ahol – a nagy ismétlési sebességgel elõállított képi adatok tomoszintézises adatok; – a sugárforrások (1) mindegyike divergens; – valamennyi sugárzásdetektor (6) sordetektorai a nekik megfelelõ divergens sugárforrás felé irányulnak, hogy a divergens sugárforrásból származó, eltérõ szögek (a1…, an,…,aN) alatt hozzájuk terjedõ sugárnyalábok (b1,…, bn,…, bN) a sordetektorok közül a megfelelõbe juthassanak, ahol – a tomoszintézises adatok elõállításához valamennyi sugárzásdetektor (6) sordetektorai a tárgyon nekik megfelelõ szögekben áthaladó sugárzás vonal menti képei sokaságának a rögzítésére vannak alkalmassá téve. 3. A 2. igénypont szerinti elrendezés, ahol a szóban forgó különbözõ szögek egy legalább 5°¹ot, elõnyösebben egy legalább 20°¹ot, ennél elõnyösebben pedig egy legalább 45°¹ot befutó szögtartományban (aN–a1) oszlanak el. 4. A 2. vagy a 3. igénypont szerinti elrendezés, amelynek egy, a tomoszintézises adatok felhasználásával tomoszintézises rekonstrukciós számítások elvégzése útján a tárgy két- vagy háromdimenziós képét rekonstruáló képfeldolgozó egysége van. 5. Az 1. igénypont szerinti elrendezés, ahol az említett nagy ismétlési sebességû képi adatok kétdimenziós transzmissziós képek rekonstruálására szolgáló adatok. 6. Az 5. igénypont szerinti elrendezés, amelynek a kétdimenziós transzmissziós képek rekonstruálására szolgáló képfeldolgozó egysége van, ahol a szóban forgó képek száma a hordozószerkezetet elforgató eszköz által végrehajtott teljes körülforduláshoz alkalmazott pásztázáson alapuló készülékek számával egyezik meg. 7. A 6. igénypont szerinti elrendezés, ahol a kétdimenziós transzmissziós képek rekonstruálására szolgáló képfeldolgozó egységben valamennyi kétdimenziós transzmissziós kép minden egyes sora a sugárzásdetektorok egyikében lévõ sordetektorok összessége által szolgáltatott egyik vonal menti sugárzási képbõl épül fel.
1
HU 004 339 T2
8. Az 5. igénypont szerinti elrendezés, amelynek a kétdimenziós transzmissziós képek rekonstruálására szolgáló képfeldolgozó egysége van, ahol a szóban forgó képek száma a hordozószerkezetet elforgató eszköz által végrehajtott teljes körülforduláshoz alkalmazott pásztázáson alapuló készülékek számának és az egyes sugárzásdetektorokban lévõ sordetektorok számának a szorzatával egyezik meg. 9. A 8. igénypont szerinti elrendezés, ahol a kétdimenziós transzmissziós képek rekonstruálására szolgáló képfeldolgozó egységben valamennyi kétdimenziós transzmissziós kép minden egyes sora a sugárzásdetektorok egyikében lévõ sordetektorok egyike által szolgáltatott egyik vonal menti sugárzási képbõl épül fel. 10. A 9. igénypont szerinti elrendezés, ahol a kétdimenziós transzmissziós képek rekonstruálására szolgáló képfeldolgozó egységben valamennyi kétdimenziós transzmissziós kép a sugárzásdetektorok egyikében lévõ sordetektorok egyike által szolgáltatott vonal menti sugárzási képekbõl épül fel. 11. A 9. igénypont szerinti elrendezés, ahol a kétdimenziós transzmissziós képek rekonstruálására szolgáló képfeldolgozó egységben valamennyi kétdimenziós transzmissziós kép a sugárzásdetektorok egyikében lévõ sordetektorok szolgáltatta vonal menti sugárzási képekbõl épül fel, amely vonal menti sugárzási képek a tekintett sugárzásdetektorban lévõ szomszédos sordetektorok közötti távolságnak megfelelõ távolságon történõ végigpásztázás során kerülnek rögzítésre. 12. Az 5–11. igénypontok bármelyike szerinti elrendezés, amelynek a tárgyon áthaladt sugárzás nagy ismétlési sebességû láthatóvá tételére szolgáló fluoroszkópiás eszköze van. 13. Az 5–11. igénypontok bármelyike szerinti elrendezés, ahol a kétdimenziós transzmissziós képek rekonstruálására szolgáló adatok angiográfiás adatok. 14. Az 1–13. igénypontok bármelyike szerinti elrendezés, ahol a pásztázáson alapuló készülékek száma 2 és 20 közé, elõnyösen 2 és 10 közé, ennél elõnyösebben pedig 4 és 8 közé esik. 15. Az 1–14. igénypontok bármelyike szerinti elrendezés, ahol a pásztázáson alapuló készülékek a forgástengely körül egymástól azonos szögekre vannak elrendezve. 16. Az 1–15. igénypontok bármelyike szerinti elrendezés, ahol a lényegében azonos távolság kb. 0,5 m és kb. 4 m közé, ennél elõnyösebben kb. 0,5 m és kb. 2 m közé esik, még elõnyösebben pedig kb. 1 m. 17. Az 1–16. igénypontok bármelyike szerinti elrendezés, ahol az elforgató eszköz a hordozószerkezetet a tárgyasztalhoz képest kb. 0,01 fordulat/másodperc és kb. 10 fordulat/másodperc közé esõ forgási sebességgel, ennél elõnyösebben kb. 0,5 fordulat/másodperc és kb. 5 fordulat/másodperc közé esõ forgási sebességgel, még elõnyösebben pedig kb. 0,5 fordulat/másodperc és kb. 2 fordulat/másodperc közé esõ forgási sebességgel forgatón van kialakítva. 18. Az 1–17. igénypontok bármelyike szerinti elrendezés, ahol az egyes sugárzásdetektorokban lévõ egy-
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60 9
2
egy sor sordetektor egyes sordetektorainak (6a) hossza kb. 0,05 m és 2 m közé, ennél elõnyösebben kb. 0,1 m és 1 m közé, még elõnyösebben pedig kb. 0,2 m és 0,5 m közé esik. 19. Az 1–18. igénypontok bármelyike szerinti elrendezés, ahol az egyes sugárzásdetektorokban lévõ egyegy sor sordetektor hossza kb. 0,2 m és 2 m közé, ennél elõnyösebben kb. 0,4 m és 1,5 m közé, még elõnyösebben pedig kb. 0,75 m és 1,25 m közé esik. 20. Az 1–19. igénypontok bármelyike szerinti elrendezés, ahol az egyes sugárzásdetektorokban lévõ egyegy sor sordetektorban lévõ sordetektorok (6a) száma legalább 2, elõnyösen legalább 5, még elõnyösebben legalább 10, ennél is elõnyösebben pedig 20 és 100 közé esik. 21. Az 1–20. igénypontok bármelyike szerinti elrendezés, ahol az egyes sugárzásdetektorokban lévõ sordetektorok (6a) egymással párhuzamosan vannak elrendezve. 22. Az 1–20. igénypontok bármelyike szerinti elrendezés, ahol az egyes sugárzásdetektorokban lévõ egyegy sor sordetektorban lévõ valamennyi sordetektor (6a) a forgástengelyhez képest sugárirányban van elrendezve. 23. Az 1–22. igénypontok bármelyike szerinti elrendezés, ahol – a pásztázáson alapuló készülékek divergens sugárforrásai röntgensugárforrások (1); továbbá – a pásztázáson alapuló készülékek sugárzásdetektorai gázzal töltött ionizációs detektorok (6a), ahol a besugárzó nyaláb ionizáló hatása következtében szabaddá váló elektronok lényegében a besugárzó nyaláb haladási irányára merõleges irányban vannak gyorsítva. 24. A 23. igénypont szerinti elrendezés, ahol a gáztöltésû ionizációs detektort elektron lavinadetektor képezi. 25. Az 1–22. igénypontok bármelyike szerinti elrendezés, ahol a pásztázáson alapuló készülékek sugárzásdetektora a diódarendszerek, a szcintillátoralapú rendszerek, a CCD rendszerek, a TFT- és CMOS-alapú detektorok vagy a folyadékdetektorok közül van választva. 26. Az 1–25. igénypontok bármelyike szerinti elrendezés, ahol valamennyi pásztázáson alapuló készülék a nem a tekintett pásztázáson alapuló készülék sordetektorainak irányába kibocsátott sugárzás tárgybeli elnyelõdésének megakadályozására és ezáltal az adott tárgyat érõ sugárdózis csökkentésére egy, a sugárzási útban közvetlenül a tekintett pásztázáson alapuló készülék sugárforrását követõen elhelyezett kollimátort (4) tartalmaz. 27. Az 1–26. igénypontok bármelyike szerinti elrendezés, amelynek egy, a sugárforrások ki¹ és bekapcsolására szolgáló vezérlõegysége van, amely vezérlõegység a sugárforrások sorban egymás utáni ki¹ és bekapcsolását oly módon végzi, hogy amíg a vizsgálandó tárgy nem tartózkodik pásztázáson alapuló készülék sugárforrást tartalmazó sugárzási útjában, addig a sugárforrás kikapcsolható és hûthetõ.
1
HU 004 339 T2
28. Az 1–26. igénypontok bármelyike szerinti elrendezés, ahol az egyes sugárzásdetektorokban lévõ valamennyi sordetektor a forgástengelytõl egy, a sugárzásdetektorokban lévõ valamennyi sordetektor hosszánál nagyobb távolságban van elrendezve. 29. Pásztázáson alapuló képalkotó eljárás tárgy (5) képi adatainak nagy ismétlési sebességgel történõ elõállítására olyan pásztázáson alapuló elrendezést alkalmazva, amelynek forgástengellyel (12) rendelkezõ hordozószerkezete (11) és tartalmaz a hordozószerkezeten a forgástengelytõl lényegében azonos távolságra rögzítetten elrendezett pásztázáson alapuló készülékeket (10), ahol a pásztázáson alapuló készülékek (10) mindegyikének sugárzást (2) kibocsátó sugárforrása (1), valamint egy sor sordetektort (6a) magában foglaló sugárzásdetektora (6) van, ahol az egyes sordetektorok (6a) a tekintett sugárzás sugárnyalábjai (b1,…, bn,…, bN) sordetektorba jutása érdekében a sugárforrás irányába néznek, ahol az eljárás keretében – a tekintett tárgyat a pásztázáson alapuló egységek egyikének sugárforrása és sugárzásdetektora között terjedõ sugárzási útban rendezzük el; – a tárgyhoz képest a hordozószerkezetet a tekintett forgástengely körül oly módon forgatjuk el, hogy a tárgy egymás után valamennyi pásztázáson alapuló készülék divergens sugárforrása és sugárzásdetektora között terjedõ sugárzási útban elrendezésre kerül, és a forgatás során valamennyi sugárzásdetektor mindegyik sordetektorával a tárgyon áthaladt sugárzás vonal menti képeinek sokaságát rögzítjük nagy ismétlési sebesség mellett. 30. A 29. igénypont szerinti eljárás, amelynél – a nagy ismétlési sebességgel elõállított képi adatok tomoszintézises adatok; – az egyes sugárforrásokból (1) származó sugárzást divergens sugárnyaláb formájában bocsátjuk ki; – valamennyi sugárzásdetektor (6) sordetektorait a nekik megfelelõ divergens sugárforrás felé irányítjuk, hogy a divergens sugárforrásból származó, eltérõ szögek (a1…, an,…, aN) alatt hozzájuk terjedõ sugárnyalábok (b1…, bn,…, bN) a sordetektorok közül a megfelelõbe juthassanak, ahol – a tomoszintézises adatok elõállításához valamennyi sugárzásdetektor (6) sordetektoraival a tárgyon nekik megfelelõ szögekben áthaladó sugárzás vonal menti képei sokaságát rögzítjük. 31. A 30. igénypont szerinti eljárás, amelynél a tomoszintézises adatok felhasználásával tomoszintézises rekonstrukciós számításokat elvégezve a tárgy két- vagy háromdimenziós képét rekonstruáljuk. 32. A 29. igénypont szerinti eljárás, amelynél az említett nagy ismétlési sebességû képi adatok kétdimenziós transzmissziós képek rekonstruálására szolgáló adatok. 33. A 32. igénypont szerinti eljárás, amelynél a tekintett kétdimenziós transzmissziós képek – melyek
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
10
2
száma a hordozószerkezetet elforgató eszköz által végrehajtott teljes körülforduláshoz alkalmazott pásztázáson alapuló készülékek számával egyezik meg – rekonstruálását úgy végezzük, hogy valamennyi kétdimenziós transzmissziós kép minden egyes sorát a sugárzásdetektorok egyikében lévõ sordetektorok összessége által szolgáltatott egyik vonal menti sugárzási képbõl építjük fel. 34. A 32. igénypont szerinti eljárás, amelynél a tekintett kétdimenziós transzmissziós képek – melyek száma a hordozószerkezetet elforgató eszköz által végrehajtott teljes körülforduláshoz alkalmazott pásztázáson alapuló készülékek számának és az egyes sugárzásdetektorokban lévõ sordetektorok számának a szorzatával egyezik meg – rekonstruálását úgy végezzük, hogy valamennyi kétdimenziós transzmissziós képet a sugárzásdetektorok egyikében lévõ sordetektorok egyike által szolgáltatott vonal menti sugárzási képekbõl építjük fel. 35. A 32. igénypont szerinti eljárás, amelynél a tekintett kétdimenziós transzmissziós képek – melyek száma a hordozószerkezetet elforgató eszköz által végrehajtott teljes körülforduláshoz alkalmazott pásztázáson alapuló készülékek számának és az egyes sugárzásdetektorokban lévõ sordetektorok számának a szorzatával egyezik meg – rekonstruálását úgy végezzük, hogy valamennyi kétdimenziós transzmissziós képet a sugárzásdetektorok egyikében lévõ sordetektorok szolgáltatta vonal menti sugárzási képekbõl építjük fel, amely vonal menti sugárzási képeket a tekintett sugárzásdetektorban lévõ szomszédos sordetektorok közötti távolságnak megfelelõ távolságon történõ végigpásztázás során rögzítjük. 36. A 29–35. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, ahol a tárgyon áthaladt sugárzást, nagy ismétlési sebesség mellett, fluoroszkópiás eljárással láthatóvá tesszük. 37. A 29–35. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, ahol a tárgy képi adatai angiográfiás adatok. 38. A 29–37. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, amelynél a sugárforrásokat sorban egymás után ki¹ vagy bekapcsoljuk, így amíg a vizsgálandó tárgy nem tartózkodik pásztázáson alapuló készülék sugárforrást tartalmazó sugárzási útjában, addig a sugárforrás kikapcsolható és hûthetõ. 39. A 29–37. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, amelynél – a vizsgált tárgy periodikus eseményeket, például szívdobogást, hajt végre; – a periodikus esemény néhány ciklusáról képi adatokat rögzítünk; és – a periodikus esemény néhány ciklusáról rögzített képi adatokat egyesítve növeljük a periodikus esemény képi adatainak idõbeli felbontását. 40. A 39. igénypont szerinti eljárás, amelynél a nagy ismétlési sebességet a periodikus esemény frekvenciájához képest úgy választjuk meg, hogy a tekintett ismétlési sebesség és a szóban forgó frekvencia egymásnak nem egész számú többszörösei.
HU 004 339 T2 Int. Cl.: A61B 6/03
11
HU 004 339 T2 Int. Cl.: A61B 6/03
12
HU 004 339 T2 Int. Cl.: A61B 6/03
13
HU 004 339 T2 Int. Cl.: A61B 6/03
Kiadja a Magyar Szabadalmi Hivatal, Budapest Felelõs vezetõ: Törõcsik Zsuzsanna Windor Bt., Budapest
