(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外レースを含む定置部材と、
外レースに対して回転できる内レースを含む回転ガントリーと、
２つ又はそれ以上の検出器と、
回転ガントリー及び内レースを外レース及び定置部材に関して回転させるための装置と、
検出器のうちの少くとも１つを回転ガントリーに対する種々の角度位置で回転ガントリーに連結するための装置と、
を有する、ガンマ線カメラ。
【請求項２】
連結するための装置は係止ピンを含む、請求項１に記載のガンマ線カメラ。
【請求項３】
回転ガントリーは係止ピンを受け入れるようになった複数の孔を有する、請求項１又は請求項２に記載のガンマ線カメラ。
【請求項４】
係止ピンは大きい断面と小さい断面とを有する部分を備え、小さい断面は係止ピンの遠位端に配置される、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のガンマ線カメラ。
【請求項５】
３つの検出器を含み、第１検出器は回転ガントリーに関して一定角度位置に取付けられ、第２及び第３検出器を定置部材及び回転ガントリーに選択的に連結するための装置を更に含む、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のガンマ線カメラ。
【請求項６】
透過放射線源と、透過放射線源を回転ガントリー及び定置部材に選択的に連結するための装置とを更に有する、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のガンマ線カメラ。
【請求項７】
第２検出器と、回転ガントリーに関して一定角度位置に取付けられた第３検出器と、定置部材と連結されたドックステーションと、第２検出器を回転ガントリーと一緒に回転できるように回転ガントリーに対する種々の角度位置で回転ガントリーに選択的に連結するための装置と、第２検出器をドックステーションに連結するための装置と、第２及び第３検出器が所望の相対角度位置に達するまで、回転ガントリーを回転軸線を中心に回転させるための装置とを有する、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のガンマ線カメラ。
【請求項８】
ガンマ線カメラは画像形成領域を有し、更に第１検出器を、画像形成領域と接線の方向に且つ回転軸線に関して半径方向に移動させるための装置を有する、請求項１乃至７のいずれか１項に記載のガンマ線カメラ。
【請求項９】
ガントリーのまわりに間隔をへだてた３つ又はそれ以上の検出器を含み、検出器は患者の身体を受け入れるようになった寸法を有する開口を構成し、検出器は２つ又はそれ以上の開口寸法を定める位置間に移動可能に配列される、請求項１乃至８のいずれか１項に記載のガンマ線カメラ。
【請求項１０】
検出器の相対角度位置を変えるための装置を更に有する、請求項１乃至９のいずれか１項に記載のガンマ線カメラ。
【請求項１１】
外レースを含む定置フレーム、及び外レース上で回転軸線を中心に回転できる内レースを含む回転ガントリー、並びに一緒に回転できるように回転ガントリーに、或いは定置フレームに、回転ガントリーが回転されるとき定置のままであるように連結できる第１検出器を有するガンマ線カメラの形態を変える方法であって、
第１検出器を回転ガントリーから連結を外す段階と、
第１検出器を定置フレームに連結する段階と、
回転ガントリーを回転軸線を中心に回転させる段階と、
第１検出器を、種々の角度位置の任意の１つで回転ガントリーに連結し、第１検出器を定置フレームから外す段階と、
を有する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は、特に核医学のガンマ線カメラに関する。本発明は多検出器単一光子放出計算式断層（ＳＰＥＣＴ）カメラ装置と関連して特定な適用を見い出し、特にそれを参照して説明する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
初期の核又は、アンガー線カメラは被験者の関心のある領域上に定置的に位置決めされた単一の放射線検出器ヘッドを有していた。被験者に放射性染料を注射し、この放射性染料は患者の循環系の中を循環した。染料によって放出された放射線のいくらかをガンマカメラヘッドが受け、核ヘッドは放射線結果を光に変換する。
特に、検出器ヘッドは、各受けた放射線結果を光のシンチレーション又はフラッシュに変換するシンチレーションプレートを有していた。一列の光電倍増管がシンチレータプレートの後に位置し、そして関連した回路がシンチレーションイベント毎に（Ｘ，Ｙ）座標位置及び（Ｚ）値のエネルギーを決定した。格子状列の鉛ベーンを含むコリメータがシンチレーションプレートに当ることができる放射線イベントの経路又は軌導を制限した。典型的には、コリメータは、シンチレータプレートの各増分エレメントがそのすぐ前の放射線にのみ、即ちシンチレータプレートと実質的に垂直な経路に沿う放射線にのみ感受するようにされていた。
【０００３】
コリメータは、高い解像画像を発生させるのに必要とされる画像データを得るためにできるだけ患者に近く位置決めされなければならない。この方法では、被験者の検査領域における放射線イベントの周波数の放射線透過写真画像を発現させた。
ＳＰＥＣＴ結像では、検出器を被験者のまわりに回転させ、或いは、被験者のまわりの多数の角度的にオフセットした位置に割出してＣＴスキャナーデータ組の数学的等量であるデータを集める。特に、核カメラヘッドは二次元であるから、各々画像容積の１スライスに対応する一連のデータ組を集める。
単一検出器ヘッドの代りに、他のガンマ線カメラが被験者の両側に位置決めされた２つの検出器ヘッドを有する。この方法で２つの検出器ヘッドを設置することは特に全身の画像について解像度及びデータ収集効率を改善する。他の研究、特に心臓の研究については、検出器ヘッドを互いに直交して位置決めすることが有利である。これにより、一対の検出器ヘッドを被験者に対してたった９０度回転させるだけで完全な１８０度データ組を収集することができる。更に他のガンマ線カメラは被験者のまわりに１２０度の間隔で設置された３つのヘッドを有する。典型的には、ヘッドは患者に近づいたり遠ざかったり半径方向に移動でき、又、３つのヘッドは患者のまわりに、ユニットとして回転できる。各々の場合、検出器面は患者にできるだけ近く置かれる。
【０００４】
上記の装置の各々は種々の利点と欠点を有している。ガンマ線カメラ装置のコストは、追加の検出器ヘッドが加えられると増す。２つの向い合った検出器ヘッドを有する装置は全身結像に特に有用である。
身体の幅全体の走査を可能にする広視野の検出器が好ましくは、この適用に使用される。２つの直交検出器を有する装置は普通、心臓結像に使用される。広視野は心臓適用には必要とされないから、好ましくは、検出器を患者にできるだけ近く設置しうるように小さい検出器が使用される。３検出器ヘッド装置が高解像脳及び心臓結像に関してしばしば使用される。広視野の検出器は身体結像に望ましいけれども、それらの物理的な寸法は再び、頭結像の性能を制限する。３検出器ヘッドの設置は又全身及び脳適用において３検出器装置の有用性を制限する。
【０００５】
それらの代償は伝統的なガンマ線カメラ装置の万能性を制限する。その結果、それらの問題に取組む種々の試みがなされてきた。
１９９５年８月２２日付与されたハグ等に対する米国特許第5,４４4,２５２号は、検出器が向い合った位置と直交位置との間で変態できる２検出器装置を開示する。検出器の各々のための別々の被駆動機構及びリングギヤが装置のコスト及び物理的な複雑さを増大させる。直交形態において、検出器と患者との間の最小距離、それ故に装置の性能は又検出器ヘッドの物理的な寸法によって制限される。
米国特許出願第０８／２９2,７８５号は向い合った形態と直交形態との間で変態させることができる２つの検出器を有する装置を開示する。検出器の物理的寸法が直交形態で患者と検出器との間の最小距離を制限し続けるけれども、この効果は、検出器の視野を回転中心から片寄らせることによって減少される。しかしながら、この装置は３検出器形態に容易に適用されない。
【０００６】
米国特許出願第０８／６３5,３９０号は、１２０度３ヘッド形態、１８０度向い合せ形態、及び９０度直交形態をすべて達成することができるように、３つのヘッドのうちの２つをガントリーのまわりに独立に位置決めすることができる３検出器装置を開示する。検出器の物理的寸法は再び検出器と患者との間の最小距離を制限するけれども、その距離は９０度直交位置では、角度を９０度から変えることによって減少される。検出器の物理的寸法は再び１２０度形態では検出器面と患者との間の最小距離を制限する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の観点によれば、ガンマ線カメラは、第１部材と、回転ガントリーと、２つ又はそれ以上の検出器と、回転ガントリーを第１部材に関して回転させるための装置と、検出器のうちの少くとも１つを第１部材及び回転ガントリーに選択的に連結するための装置とを有する。
本発明のもっと限られた観点によれば、選択的に連結するための装置は係止ピンを含み、回転ガントリーは係止ピンを受け入れる１つ又はそれ以上の孔を有する。
本発明の他の限られた観点によれば、ガンマ線カメラは３つの検出器を有する。第１検出器は回転ガントリーに関して一定角度位置に取付けられる。ガンマ線カメラは又第２及び第３検出器を第１部材に及び回転ガントリーに連結するための装置を有する。
【０００８】
本発明の更に他の限られた観点によれば、検出器は、それらの面と平行及び垂直な方向に移動できる。ガンマ線カメラは又透過放射線源、及び透過放射線源を内ガントリー及び第１部材に選択的に連結するための装置を有する。
本発明の他の観点によれば、ガンマ線カメラはガントリーと、ガントリーのまわりに実質的に等しい角度増分で間隔をへだてられた少くとも３つの検出器とを有する。各々、本体と面とを有する検出器は患者の心臓を受け入れるようになった画像形成領域を構成する。検出器は、少くとも２つの開口寸法を定める位置間で移動可能に配列される。開口寸法の少くとも１つでは、検出器の面の一部分は他の検出器の本体を越えて延びる。
本発明の他のもっと限られた観点によれば、ガンマ線カメラは検出器の少くとも１つをその面と実質的に平行な方向にかつその面と実質的に直交方向に移動させるための装置を有する。
【０００９】
本発明の他の観点によれば、ガンマ線カメラは定置ガントリーと、回転ガントリーと、回転ガントリーに、ガントリーと一緒に回転可能に取付けられた２つ又はそれ以上の検出器と、回転ガントリーを回転軸線を中心に回転させるための装置と、検出器の少くとも１つを画像形成領域と接線方向に移動させるための装置とを有する。
本発明の他のもっと限られた観点によれば、ガンマ線カメラは検出器の少くとも１つを回転軸線に関して半径方向に移動させるための装置を有する。移動させるための装置は支持体と、回転ガントリーに取付けられた軸受ブロックと、支持体に取付けられた軸受レールと、軸受レールを軸受ブロックと関係して摺動させるための装置とを有する。
【００１０】
今、本発明に従って構成されたガンマ線カメラを添附図面を参照して例示として説明する。
【００１１】
【発明の実施形態】
図１を参照すると、患者は患者支持体Ａで支持される。患者支持体は、ベース１２から片持式に取付けられた比較的に放射線透過性の薄い支持面１０を有する。ベースは患者支持面を昇降させるためと、支持面を核カメラガントリーＢに対して伸縮させるためのモータを備える。
図１、２、及び９を参照すると、ガントリーＢは定置ガントリー部分１８及び回転ガントリー部分３０を有し、該ガントリー部分は外レース５２及び内レース５４を有する軸受によって作動的に連結される。定置ガントリー１８は支持フレーム１９を有する。軸受の外レースはフレーム１９に固定される。
回転ガントリー構造３０は軸受の内レース５４を有する。内レース５４と外レース５２との間のレース路５６は回転軸線７０を中心とする内レース５４の回転を容易にするベアリングを収容する。回転駆動機構は回転駆動モータ６０と、ベルト６２と、駆動ピニオン６６とを含む。駆動ピニオン６６は内レース５４の外周に配置された歯６８と噛み合って軸受の内レース５４、それ故に回転ガントリー３０を回転させる。
【００１２】
検出器２２ａ、２２ｂ、２２ｃが回転ガントリー部分３０に取付けられ、そして、患者の人体組織を挿入することができる開口を構成する。各検出器２２は本体２７及び面２５を有する。各検出器は幅Ｗを特徴としている。ガントリーが回転軸線７０を中心に回転すると、回転している検出器はほぼ円形の画像形成領域を構成し、その正確な形状は、ガントリー３０の回転中検出器を半径方向に移動させるならば変化する。以下に説明するように、検出器は、回転ガントリー３０に関して角度的に、回転軸線７０に近づいたり遠ざかったり半径方向に、そして、画像形成領域に関して接線方向に移動できるようにガントリー３０に取付けられる。
今、図３及び９を参照すると、軸受の内レース５４は検出器支持体７２を支持する。検出器支持体７２は、支持体７２の間隔をへだてた角度位置に２組（全部で４つ）の剪断荷重カム従動子５８ａ、５８ｂ及び４つのモーメント荷重カム従動子５８ｃを使用して内レース５４に回転自在に取付けられる。モーメント荷重カム従動子５８ｃは取付けブロック７４に回転自在に取付けられ、取付けブロック７４は検出器支持体７２に固定されている。モーメント荷重カム従動子５８ｃは軸受内レース５４の外周の溝５９内に係合する。剪断カム従動子５８ａ、５８ｂは内レース５４の突出部３０１の両側に係合する。この係合により、軸受内レース５４を支持体７２、それ故に検出器２２に関して回転させる。他の図から見れば、検出器を種々の相対角度位置に内レース５４のまわりに円周方向に移動させることができる。
【００１３】
３つの検出器２２を有するガントリーでは、検出器のうちの２つはレースに関して円周方向に移動でき、第３の検出器（例えば、図９に底に、即ち６時の位置で示す検出器２２）は一定な角度位置で内レースに取付けられる。もっと一般的には、多検出器を有するガントリーでは、検出器のうちの１つが好ましくは、一定角度位置で内レース５２に取付けられ、残りの検出器は円周運動可能に取付けられる。理解されるように、この構成は円周取付け構成と関連したコスト及び余分な構造を減少させる。
半径方向駆動装置は検出器の各々を回転軸線７０に近づいたり遠ざかったり半径方向に移動させる。半径方向駆動装置支持体７６が各検出器支持体７２に固定される。一組の平行な軸受レール７８が半径方向駆動装置支持体７６に固定され、対応する軸受ブロック８０が検出器支持体７２に固定されている。半径方向駆動体ギヤモータ８２、半径方向駆動装置チェーン８４、半径方向駆動装置ねじ８６、及び半径方向駆動装置ブロック８７を含む半径方向駆動装置機構により、半径方向駆動装置支持体７６をブロック８０に沿って半径方向に移動させる。
【００１４】
接線駆動装置は、検出器の各々を画像領域と接線の方向に移動させる。接線方向駆動装置支持体８４が各半径方向駆動装置支持体７６に取付けられている。１組の軸受レール８６が接線方向駆動装置支持体８４に固定され、対応する軸受ブロック８８が半径方向駆動装置支持体７６に固定されている。接線方向軸受ブロック８８及びレール８６は半径方向軸受ブロック８０及びレール７８と垂直である。接線方向駆動装置ギヤモータ９０、接線方向駆動装置チェーン９２、接線方向駆動装置ねじ９４、及び接線方向駆動装置ブロック９５を含む接線方向駆動機構により、接線方向駆動装置支持体８４を軸受ブロック８８に沿って画像領域と接線の方向に移動させる。
検出器２２は、その面を接線方向軸受レール８６及びブロック８８と平行に、そして半径方向軸受レール７８及びブロック８０と垂直にして接線方向移動装置支持体８４に固定される。
【００１５】
連結機構により、内レース５４に関して円周方向に移動できる検出器を回転ガントリー部分３０と定置ガントリー部分１８に選択的に連結させる。図５及び６を参照すると、軸受内レース５４は種々の角度位置に半径方向孔Ｂ１−Ｂ１１を有する。孔Ｂｘは、モーメントカム従動子５８ｃを支持する溝５９の内面に設けられる。図２及び４を参照すると、定置ガントリー部分１８は又、好ましくは、最下位置即ち６時の位置で軸受外レース５２に配置された９６のようなドックステーションを有する。
係止ピン取付けブロック９３が各円周方向に移動可能な検出器の検出器支持板７２に固定されている。取付ブロックは内レース係止ピン１００及びフレーム係止ピン１０２を支持する。内レース係止ピン１００は半径方向孔Ｂｘに係合するために半径方向に移動できる。フレーム係止ピン１０２は孔９６に係合する方向に移動できる。内レース係止ピン１００とフレーム係止ピン１０２はピン駆動装置ギヤ１０４によって連結されている。検出器支持プレート７２に取付けられた係止ピンアクチエータ１０６がフレーム係止ピン１０２に作動的に連結される。図２及び４は半径方向孔Ｂｘの１つに係合した内レース係止ピン１００を示し、フレーム係止ピン１０２は外レースの孔９６から外されている。この位置では、検出器は内レース５２の一定角度位置に係止される。
【００１６】
アクチエータ１０６を賦勢してフレーム係止ピン１０２を押して外レース孔９６に係合させることができる。同時に駆動装置ギヤ１０４により、内レース係止ピン１００を引込ませ、その結果、係止ピン１００は孔Ｂｘから外れる。好ましい実施形態では、フレーム係止ピン１０２は、内レース係止ピン１００が内レース５４から外れる前に検出器組立体を外レース５２に係止する。同様に、内レース係止ピン１００は、好ましくは、フレーム係止ピン１０２が外レース孔９６から外れる前に孔Ｂｘに係合する。
フレーム係止ピン１０２はリミットスイッチ（図示せず）に係合して、フレーム係止ピンが伸長位置又は引込み位置にあることを確認する。内レース孔Ｂｘの各々と関連した近接スイッチ（図示せず）は、内レース係止ピンが内レース孔に係合しているかどうかを確認する。図５を参照すると、各孔は内レース係止ピン１００を受け入れるためのインサート１０６を有する。係止ピン１００はその遠位端に段付きの比較的小さい断面を有する。先端の遠位端が万一失敗した場合には、大きな断面を有する部分は孔に係合したままであり、それによって検出器を支持し続ける。
【００１７】
カメラは普通、回転ガントリー部分と一緒に運動するように、内レース５２に連結された検出器２２の各々で作動される。走査を行うために、回転駆動装置により、回転ガントリー部分及び検出器２２の各々を画像形成領域のまわりにユニットとして一緒に回転させる。
検出器の形態は、所望の円周方向に移動可能な検出器２２が６時の位置に達するまで内レース５２を回転させることによって調整される。
係止ピンアクチエータ１０６がフレーム係止ピン１０２を伸長させて外レース孔９６に入れ、内レース係止ピン１００を孔Ｂｘから引込ませて検出器をドックステーションに連結し、検出器を回転ガントリー部分３０から自由にさせる。内レース５２を所望位置まで、即ち、内レース係止ピン１００を所望の内レース孔Ｂｘと整合させるまで、回転させる。内レース係止ピン１００を伸長させて孔Ｂｘに入れ、フレーム係止ピン１０２を外レース孔９６から引込ませて、検出器２２をその新たな角度位置で内レース５４に連結する。この工程を、移動可能な検出器の各々が所望の角度位置に配置されるまで繰返す。
【００１８】
検出器の形態の例を図７ａ−７ｉに示す。表１は図７の形態について各検出器ヘッドと関連した孔Ｂｘを示す。図７及び表１に示す検出器の形態は完全ではない。
【００１９】
表１
図            検出器２            検出器３
７ａ            Ｂ９                Ｂ３
７ｂ            Ｂ１１              Ｂ１
７ｃ            Ｂ１１              Ｂ５
７ｄ            Ｂ１０              Ｂ４
７ｅ            Ｂ７                Ｂ１
７ｆ            Ｂ８                Ｂ２
７ｇ            Ｂ１１              Ｂ５
７ｈ            Ｂ１０              Ｂ４
７ｉ            Ｂ６                ｘ
図７ａ−７ｆは３つの検出器ガントリーについての形態を示す。図７ｂは、検出器の２つを１８０度向い合せの形態に形成した３検出器ガントリーを示す。向い合った検出器は前部画像及び後部画像をもたらす。第３の検出器は深い情報を提供する側方画像をもたらす。図７ｇ及び７ｈに示すように、検出器の１つの代りに透過放射線源３００が用いられる。図７ｉは１８０度向い合せの形態に形成された２つのヘッドを有する装置を示す。勿論、４つ又はそれ以上の検出器を収容してもよい。図７及び表１はありうる形態の完全なリストではないことを気付くべきである。孔Ｂｘを他の角度位置に置くことによって、或いは孔Ｂｘの異なる組合せを使用することによって、他の望ましい形態を容易に実施することができる。
【００２０】
同様に、２検出器ガントリーにおける２つの検出器を図７に示す角度位置の任意の１つに置くことができる。かくして、２検出器ガントリーを、例えば、１８０度向い合せの位置に、９０度直交位置に、或いは１０２度直交位置に形成することができる。
図８ａに半径方向矢印で示すように、半径方向駆動装置は検出器２２を画像形成領域に近づいたり遠ざかったり半径方向に移動させる。分かるように、最小開口寸法、それ故に検出器の面と患者との間の最小距離は検出器の幅で制限される。本発明によれば、検出器２２を絞れるので、検出器の面と患者との間の最小距離を検出器の幅によって定められた限度から減少させることができる。図８ｂに接線方向矢印で示すように、接線方向駆動装置により検出器を画像形成領域とほぼ接線の方向に移動させる。その結果、検出器のコーナ間の機械的な干渉を回避することができる。図８ｂに示すように、各検出器の面の一部分が他の検出器の本体を越えて延びる。理解されるように、開口の各辺の幅は対応する検出器の幅よりも小さい寸法を有する。このようにして、検出器は種々の異なる開口寸法を定めるように位置決めすることができる。４検出器ガントリーを図８ｆに示す。
【００２１】
図８ｃ及び８ｄは心臓結像に特に効率的である９０度形態に配列された２つの検出器を有する３検出器ガントリーを示す。図８ｃに示すように、検出器ヘッド間の最小距離は普通、検出器２２の寸法で制限される。しかしながら、図８ｃに矢印で示す方向に運動を生じさせる接線方向運動と半径方向運動の組合せを使用すると、検出器を図８ｄに示すように、回転軸線に大変近づけて位置決めすることができる。
上記の可変角度多検出器核医学ガントリーの１つの利点は、検出器の形態を容易に変えることができることである。例えば、検出器を向い合せの形態の、直交形態、及び１２０度の形態に設置することができる。その結果、単一のガンマ線カメラを種々の適用に使用することができる。他の利点は、ガンマ線カメラを１つ又は２つの検出器で作動させ、そして追加の検出器を備えるように容易に等級上げすることができることである。検出器の面を、比較的大きな検出器を使用しながら、患者に近づけて配置することができる。これはガンマ線カメラの画像の質を改善するとともに、多適用においてカメラの融通性を高める。
【００２２】
本発明を好ましい実施形態を参照して説明した。明らかに、前の説明を読んで理解するときには修正及び変更が当業者に起こるであろう。あらゆるこのような修正及び変更が添附の請求項の範囲内又はその均等内に入る限り、発明をそのような修正及び変更を含むものと解釈すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明によるガンマ線カメラの正面斜視図である。
【図２】  本発明によるガンマ線カメラの断面側面図である。
【図３】  図２の上部分の拡大図である。
【図４】  図２の下部分の拡大図である。
【図５】  軸受の正面図である。
【図６】  図５の軸受における断面図である。
【図７】  ａ−ｆ検出器形態を示すガントリーの正面図である。
【図８】  ａ−ｆ検出器形態を示すガントリーの正面図である。
【図９】  種々の駆動機構を示すガントリーの正面図である。
【符号の説明】
１８  定置ガントリー
２２a 検出器
２２b 検出器
２２c 検出器
３０  回転ガントリー
【図１】
0004323575.tif 000002
【図２】
0004323575.tif 000003
【図３】
0004323575.tif 000004
【図４】
0004323575.tif 000005
【図５】
0004323575.tif 000006
【図６】
0004323575.tif 000007
【図７】
0004323575.tif 000008
【図８】
0004323575.tif 000009
【図９】
0004323575.tif 000010