ТОМОГРАФ С ГАММА-КАМЕРОЙ Российский патент 2025 года по МПК G01T1/164 

Настоящее изобретение относится к медицинской технике, а именно к медицинским диагностическим устройствам для однофотонной эмиссионной компьютерной томографии, предназначенным для визуализации распределения радиоактивных препаратов, вводимых в организм с диагностической целью. Изобретение может найти применение в лечебных, профилактических и научно-исследовательских учреждениях.

Системы ядерной визуализации, в частности устройства однофотонно-эмиссионной компьютерной томографии (ОФЭКТ), обычно используют один или несколько детекторов, расположенных вокруг пациента, с целью сбора данных, касающихся анатомических структур и функций организма пациента.

Гамма-камера содержит коллиматор, сцинтилляционный кристалл, оптически связанные световод, фотоприемник, а также суммирующие усилители, аналого-цифровые преобразователи, сумматор, детектор импульсов, блоки обработки сигналов, устройство сбора и обработки информации и устройство визуализации.

Относительные выходные сигналы фотоумножителей обычно обрабатываются и корректируются для формирования выходного сигнала, который указывает, во-первых, координату положения на детекторе, при которой регистрируется каждое событие излучения, и, во-вторых, энергию каждого события.

Выбор конфигурации детекторов зависит от типа проводимого обследования. При этом желательно, чтобы принимающая излучение поверхность детектора находилась как можно ближе к объекту во время сканирования для получения коллимированной визуализации с минимальными потерями пространственного разрешения, таким образом, существует потребность в системах, которые позволяют при обследовании размещать детектор в различных положениях.

Визуализация с помощью однофотонной эмиссии (SPE) является известным методом медицинской визуализации. Он включает введение радиофармацевтического вещества в организм пациента и оценку распределения радиофармацевтического вещества, о чем свидетельствует распределение гамма-лучей, испускаемых изнутри тела пациента. Система обнаружения радиации, часто называемая гамма-камерой, обнаруживает эти гамма-лучи. Гамма-камера обнаруживает гамма-лучи, испускаемые радиофармацевтическими веществами, и полученные данные анализируются для формирования изображения, представляющего распределение концентраций радиофармацевтического вещества в пределах определенного участка тела.

Используются несколько методов визуализации. Одним из них является однофотонная эмиссионная компьютерная томография (ОФЭКТ). В этом методе гамма-камера вращается вокруг интересующей области тела пациента, и данные собираются в нескольких угловых положениях (угловых проекциях). Формируется полностью трехмерное изображение. ОФЭКТ считается очень полезным методом и хорошим инструментом для получения диагностической информации, однако требует сбора большого количества испускаемых фотонов (большая статистика) и это означает, что для получения необходимого количества фотонов необходимо длительное время проведение исследования.

Длительное время сбора данных приводит к тому, что пациент подвергается относительно длительному периоду дискомфорта, и, кроме того, сокращается общее число пациентов, которых можно визуализировать за данный период времени.

Гамма-камера обычно содержит сцинцилляционнный кристалл или матрицу из сцинцилляционных кристаллов для детектирования фотонов, соединенный с множеством фотоумножителей, или с массивом твердотельных детекторов, объединенных с позиционными схемами и устройством анализа данных. В состав гамма-камеры встроен коллиматор для ограничения угла падения гамма-лучей. Коллиматоры используются для ограничения обнаружения фотонов заранее заданным диапазоном углов падения (фотоны с большими углами падения поглощаются перегородками коллиматора). Коллиматор обычно включает в себя тысячи квадратных, круглых или шестиугольных параллельных каналов, через которые и только через них гамма-лучи могут проходить и достигать детектора. Обычно используется коллиматор с параллельными отверстиями, однако могут использоваться и другие конструкции.

Гамма-лучи испускаются радиофармацевтической субстанцией, проходят через коллиматор, не поглощаются и взаимодействуют с детектором, который расположен непосредственно за коллиматором. Взаимодействие гамма-лучей с кристаллом детектора создает вспышки света, называемые сцинтилляцией. Сцинтилляционный свет регистрируется с помощью матрицы фотоумножителей, которые обычно соединены с задней частью кристалла. Фотоумножители используются, когда при сцинтилляции излучается очень небольшое количество света. Альтернативно могут использоваться твердотельные фотоумножители со световодом или без него. Выходные сигналы фотоумножителей представляют собой электрические импульсы, пропорциональные энергии гамма-лучей. Выходной электрический импульс принимается схемами положения, которые определяют положение, в котором на детекторе произошло событие сцинтилляции. Аналогичным образом, в твердотельных детекторах, включая твердотельные кристаллы, падающие фотоны производят электрический ток, соответствующий энергии падающего фотона в конкретном месте падения. Этот ток улавливается электродами, соединенными с твердотельными кристаллами, и обрабатывается. Данные обрабатываются логическими схемами положения и передаются на обрабатывающий компьютер для преобразования данных в читаемое изображение пространственного распределения радиофармацевтических веществ в организме пациента.

Основные ограничения качества ОФЭКТ-изображений связаны с ограниченным количеством зарегистрированных фотонов гамма-излучения и геометрическим разрешением коллиматора. Собственное разрешение детектора играет небольшую роль.

Одним из наиболее важных компонентов современных ОФЭКТ и планарных гамма-камер является коллиматор, который на практике определяет разрешение и чувствительность системы. Чем уже угловой диапазон приема коллиматора, тем лучше разрешение, но и тем меньше количество собранных фотонов. Таким образом, разрешение ограничивается чувствительностью, и наоборот. Коллиматоры высокого разрешения, обычно используемые в данной области техники, отклоняют фотоны, приходящие к детектору под углами, превышающими примерно 2 градуса (относительно направления, перпендикулярного детектору от поверхности), тогда как коллиматоры высокой чувствительности отклоняют фотоны, подходящие под углами, превышающими примерно 3 градуса.

Пространственное разрешение камеры зависит от геометрического разрешения коллиматора и ухудшается с увеличением расстояния между поверхностью коллиматора и отображаемым органом. Разрешение системы, которое зависит от расстояния, называется функцией расширения линии (или точки) (LSF) коллиматора.

Чувствительность системы очень слабо зависит от расстояния между коллиматором и излучающим объектом. В камерах, используемых в данной области техники, чтобы получить наилучшее разрешение для данного применения (и с данным коллиматором), расстояние между коллиматором и человеческим телом, излучающим фотоны, поддерживалось как можно меньшим. Поэтому положение детектора относительно стола пациента регулируется для каждого пациента в соответствии с его физическими размерами.

Таким образом, в типичную ОФЭКТ/планарную камеру, используемую в данной области техники, включены дорогостоящие механические и электронные функции, чтобы позволить конструкции детектор/коллиматор приблизиться как можно ближе к телу пациента. Детекторы этих камер поддерживаются механическим шарнирным устройством, имеющим несколько осей движения. В большинстве камер ОФЭКТ это обычно включает в себя возможность поворачивать детектор и перемещать его к пациенту (Приближать) и от пациента (Отдалять). В некоторых ОФЭКТ-камерах с двумя детекторами, где движение вперед-назад отключено или ограничено, пациента подводят в непосредственной близости к детектору с помощью сложных движений стола, которые включают движения вверх-вниз, а также влево-вправо.

Некоторые клинические процедуры выполняются с фиксированным радиусом вращения, а именно: радиус детекторов не меняется во время ОФЭКТ-сканирования. Радиус вращения в этом режиме определяется для каждого пациента и во многом зависит от физических размеров пациента. В других режимах работы, существующих в современных конструкциях, радиус вращения всех или каждого из детекторов изменяется в зависимости от углового положения. Эти особенности иногда называют «контурированием тела». Во время сканирования детекторы, вращаясь вокруг тела пациента, приближаются к телу и следуют контуру тела, собирая данные. В некоторых гамма-камерах ОФЭКТ «контур тела» разработан как функция предварительного исследования (или режима обучения), а именно; радиус для каждого угла поворота изучается перед сканированием, за которым следует реальное исследование с орбитой, зависящей от радиуса. В других гамма-камерах ОФЭКТ это автоматическая онлайн-функция, которая распознает контур пациента и определяет ближайший возможный радиус для каждого угла.

Механический блок движения детектора обеспечивает движение детектора и коллиматора «внутрь и наружу», т.е. позволяет детекторам приближаться к телу и отдаляться в областях, где окружность тела пациента больше.

В камере с двойной головкой это движение вперед-назад может быть независимым для каждого детектора или движение может быть синхронизировано между двумя головками и столом пациента.

Некоторые камеры с двумя головками построены так, что их два детектора расположены таким образом, что их поверхности во время сканирования находятся практически под прямым углом друг к другу. Эта конфигурация, известная как «режим L», является предпочтительной конфигурацией для исследования сердца. В этой конфигурации независимое движение детектора сдерживается необходимостью избежать столкновения между детекторами. Часто два детектора крепятся друг к другу и перемещаются как одно целое. Выполнение противодействия телу в камерах режима L. более сложное и обычно требует движения стола из стороны в сторону.

Во многих современных системах можно найти автоматический электронный элемент, который удерживает и контролирует минимальное расстояние между детектором и телом пациента при сканировании тела пациента как в ОФЭКТ, так и в планарном приложении.

Механические части дорогие и имеют множество встроенных функций безопасности, позволяющих избежать столкновения с телом пациента при приближении к телу, то есть при выполнении движения внутрь-наружу на орбите. Кроме того, эти особенности увеличивают сложность электромеханической системы и программного обеспечения, управляющего движением, тем самым снижая надежность камеры. Необходимость движения внутрь и наружу конструкции детектора и коллиматора не позволяет использовать многие конфигурации конструкции системы, которые могли бы быть более эффективными, чем классические конфигурации с одной/двумя/тройными головками.

В данной области техники известны некоторые системы гамма-камер с четырьмя детекторными головками. Эти системы имеют относительно очень маленькое поле зрения (FOV) и предназначены для мозговых исследований. Типичные размеры детекторов 25×25 см.

Процесс восстановления трехмерного изображения из полученных данных называется ОФЭКТ-реконструкцией. В данной области техники существуют различные типы алгоритмов реконструкции ОФЭКТ. Обычно эти алгоритмы относятся к одному из двух типов:

1) Неитеративные методы реконструкции:

Неитеративные (прямые) алгоритмы реконструкции, такие как алгоритмы обратной проекции с фильтром (FBP), обычно аппроксимируют путь гамма-лучей, падающих на детектор, предполагая параллельные лучи, тем самым игнорируя эффект LSF при реконструкции, и предоставляют изображения с разрешением преобладает коллиматорный эффект LSF.

2) Итерационные методы реконструкции:

Алгоритмы итерационной реконструкции ищут решение, соответствующее полученным данным. Один из этих алгоритмов известен как метод максимизации ожидания максимального правдоподобия (MLEM), который пытается найти решение, которое наиболее соответствует полученным данным, на основе принципа правдоподобия. Другой метод, в основе которого лежит аналогичная математика, - это реконструкция с максимизацией ожидания упорядоченного подмножества (OSEM). Этот метод был разработан для сокращения времени вычислений MLEM, который требует больших вычислений. Другие алгоритмы итеративной реконструкции включают методы блочной итеративной реконструкции.

Существует два основных подхода к итеративной реконструкции: подавление шума и восстановление разрешения/реконструкция по широкому лучу. Наиболее часто используемые алгоритмы итеративной реконструкции, такие как OSEM, обеспечивают подавление шума. Эти методы обычно предполагают параллельные лучи, тем самым игнорируя эффект LSF.

Итеративные методы восстановления разрешения (RR) и/или реконструкции широкого луча (WBR) (сокращенно RR/WBR) позволяют получить предварительные знания о различных физических размерах элементов, которые существуют в системе сбора данных для интеграции в процесс согласования измерений решения.

Учет эффекта LSF вместе с учетом физических размеров элементов, контролирующих эффект, позволяют реализовать математическое решение по уменьшению или устранению этого эффекта. Алгоритмы RR/WBR для компенсации эффекта LSF в ОФЭКТ и/или планарной гамма-камере известны в данной области техники.

Опубликованная патентная заявка США US 20030208117 (опубликована 6 ноября 2003 г.) под названием «SPECT GAMMA CAMERA», раскрывает метод итеративной реконструкции WBR и включает ссылки на другие итеративные методы, известные в данной области техники. В настоящее время оба подхода к итеративной реконструкции направлены на повышение качества изображения за счет улучшения разрешения изображения и снижения шума. Ни один из этих подходов не оспаривал механическую конструкцию гамма-камеры.

Из патента US8452381 известна конструкция гантри системы, содержащей первую опору, которая установлена с возможностью перемещения относительно области исследования, вторую опору, функционально соединенную с первой и образующую дугообразную направляющую, поворотную конструкцию, которая позволяет второй опоре поворачиваться относительно первой опоры вокруг оси поворота для определения плоскости орбиты; детекторы, которые обнаруживают гамма-излучение, указывающее на распад радионуклида в исследуемой области, причем первый и второй детекторы подвижно поддерживаются дугообразной направляющей для перемещения вдоль нее относительно второй опоры, приводной узел, который координированно перемещает детекторы по дугообразной траектории, и вторая опора для перемещения детекторов по некруговой траектории в плоскости орбиты, определяемой поворотной конструкцией.

Недостатком данной системы является недостаточная универсальность, ограниченный спектр исследований, сложность в позиционировании.

Наиболее близким аналогом является гамма-камера с прямоугольным полем видения, описанная в патенте RU 2 151 552, содержащая коллиматор, оптически сопряженные сцинтилляционный кристалл, световод и фотоприемники, расположенные на поверхности световода в виде прямоугольной сборки, аналого-цифровые преобразователи, количество которых равно сумме рядов и колонн в сборке фотоприемников, устройство сбора и обработки информации и устройство визуализации, двумя группами суммирующих усилителей, блоками обработки сигналов групп, сумматором и детектором импульсов. Реализация предлагаемой схемы и алгоритма работы гамма-камеры улучшает разрешающую способность гамма-камеры до 3,5 мм и позволяет распознавать более мелкие очаги патологии, тем самым повышая диагностические возможности прибора.

Недостатком аналога является плохое пространственное разрешение вследствие того, что алгоритм определения координат сцинтилляции, реализуемый в этом приборе, не полно использует информацию, в виду отсутствия второго детектора, необходимого для создания информативного объемного трехмерного изображения, в итоге приводящее к более высокой лучевой нагрузке на пациента, за счет необходимости вводить больше РФП для проведения диагностических исследований.

Технической проблемой, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является снижение лучевой нагрузки на пациента и медицинский персонал, повышение удобства и точности позиционирования детекторов относительно пациента и сокращение времени проведения исследования, а также уменьшение габаритов устройства, что позволяет размещать его в небольших помещениях.

Технический результат достигается использованием конструкции, позволяющей разместить гамма-детектор (или детекторы) относительно пациента на заданной орбите фиксированного радиуса, и использованием реконструкции изображения WBR или RR SPECT алгоритмами, таким образом, уменьшая необходимость в механических движений детекторов.

Заявленный томограф с гамма-камерой включает основание устройства, содержащее направляющие, сервопривод, шарико-винтовую передачу (ШВП), к которому крепится стол пациента, башню на подвижном основании, гантри, выполненную с возможностью линейного перемещения во всех плоскостях и вращательного движения относительно стола пациента, состоящую из поворотного редуктора, радиального редуктора с установленными на кронштейнах гамма-детекторами, гантри установлена на башне с помощью поворотного редуктора, обеспечивающего перемещение по вертикали и в поперечной плоскости относительно стола пациента радиального редуктора, который обеспечивает вращательное перемещение детекторов относительно стола пациента, при этом гамма-детекторы состоят из детекторной панели, с установленным коллиматором, устройством оцифровки и блоком автоматического безопасного позиционирования на основе лидара и/или ИК-датчиков. При этом блок автоматического безопасного позиционирования выполнен с возможностью определения безопасного расстояния до пациента и автоматической установки радиуса съемки; основание башни установлено на основание устройства с помощью кареток, обеспечивающих ее свободное перемещение по основанию устройства, и содержит зубчатую рейку, для перемещения по ней башни, за счет сервопривода, установленного в нижней части башни; в верхней части башни установлены сервоприводы, которые с помощью ШВП осуществляют вертикальное перемещение поворотного редуктора; радиальный редуктор установлен на поворотном редукторе и обеспечивает регулировку расстояния между детекторами с помощью закрепленных на нем кронштейнов гамма-детекторов, кронштейны гамма-детекторов оборудованы устройством механической фиксации гамма-детекторов в различных положениях в зависимости от выполняемых исследований, башня содержит интерфейс для соединения с блоком управления на базе персонального компьютера, выполненного с возможностью осуществления функций: управление и позиционирование детекторов относительно стола пациента и/или самого пациента, установка параметров исследования, сбор и анализ данных, полученных в ходе исследования, применение итеративных методов восстановления разрешения и/или реконструкции широкого луча, передача данных на внешние устройства.

На фиг. 1 показан общий вид устройства (без рабочей станции и держателя коллиматоров).

На фиг. 2 показаны различные положения детекторов: а - 0° для планарной визуализации; б - 90° для исследований сердца и планарной визуализации; в - 180° для исследования всего тела и планарной визуализации.

На фиг. 3 показан держатель коллиматоров: а - держатель без коллиматоров; 6 - держатель с коллиматорами; в - положение держателя коллиматоров относительно устройства и детекторов относительно держателя коллиматоров при снятии/замене коллиматоров.

На фиг. 4 показан алгоритм работы блока управления.

На фигурах приняты следующие обозначения:

1 - башня;

2 - кронштейны крепления детекторов;

3 - детекторы с коллиматорами и 3D-камерами;

4 - основание башни;

5 - основание устройства, передняя часть;

6 - основание устройства, задняя часть с сервоприводом и ШВП перемещения основания башни;

7 - поворотный редуктор;

8 - радиальный редуктор;

9 - стол пациента.

Устройство работает следующим образом.

Основание устройства обеспечивает крепление к полу устройства в целом в помещении, в котором проводится исследование, с помощью закладных анкерных болтов, а также крепление (обеспечение неподвижности) стола пациента при проведении исследований и держателя коллиматоров при их снятии/замене. Кроме этого, основание устройства оборудовано сервоприводом, который посредством шарико-винтовой передачи (ШВП) осуществляет продольное перемещение основания башни вдоль стола пациента.

Основание башни установлено на основание устройства с помощью кареток, обеспечивающих ее свободное перемещение по основанию устройства. Конструкция основания башни предусматривает наличие зубчатой рейки, необходимой для перемещения по ней самой башни.

Башня установлена на основание башни таким образом, чтобы иметь возможность свободного поперечного перемещения относительно стола пациента. Поперечное перемещение башни осуществляется с помощью сервопривода, установленного в ее нижней части, работающего в паре с зубчатой рейкой основания башни. В верхней части башни установлены сервоприводы, которые с помощью ТТТВП осуществляют вертикальное перемещение каретки, на которой закреплен гантри.

Гантри состоит из двух детекторов с коллиматорами, кронштейнов крепления детекторов, радиального редуктора и поворотного редуктора. Также корпуса детекторов оборудованы блоками автоматического безопасного позиционирования, включающими инфракрасные датчики и/или лидар.

Поворотный редуктор обеспечивает вертикальное перемещение детекторов, а также вращательное перемещение детекторов относительно стола пациента. Радиальный редуктор установлен на поворотном редукторе и обеспечивает регулировку расстояния между детекторами с помощью закрепленных на нем кронштейнов крепления детекторов. Кронштейны крепления детекторов оборудованы устройством механической фиксации детекторов в различных положениях в зависимости от выполняемых исследований. Корпуса детекторов оборудованы устройствами механической фиксации коллиматоров.

Держатель коллиматоров, входящий в состав устройства, оборудован держателями-направляющими для одновременного размещения на нем коллиматоров, колесами для перемещения и стопором для фиксации к основанию устройства. Его применение значительно облегчает процесс замены коллиматоров на детекторах (в этом случае детекторы переводятся в положение замены коллиматоров, как указано на фиг. 3в), снижает риск повреждения коллиматоров в процессе замены и хранения, а также упрощает их хранение.

Основание башни опирается на направляющие, которые позволяют башне перемещаться вдоль стола пациента. Все внешние устройства подключены к башне, откуда сигналы распределяются по различным компонентам системы. Башня содержит источники питания, двигатели и контроллеры движения.

Подготовка устройства к работе (настройка и позиционирование детекторов относительно стола пациента и/или самого пациента), задача параметров исследования, сбор и анализ данных, полученных в ходе исследования, осуществляется с помощью блока управления на базе персонального компьютера, подключенного к интерфейсу гантри.

Блок управления выполнен с возможностью осуществления функций: управление и позиционирование детекторов относительно стола пациента и/или самого пациента, установка параметров исследования, сбор и анализ данных, полученных в ходе исследования, применение итеративных методов восстановления разрешения и/или реконструкции широкого луча, передача данных на внешние устройства.

Также позиционирование детекторов относительно стола пациента и/или самого пациента можно осуществлять с помощью пульта управления, расположенного на башне устройства.

Например, радиус можно выбрать таким, чтобы большинство пациентов могут быть просканированы системой. В известных в настоящее время ОФЭКТ-томографах с использованием в конструкциях одиночных, двойных и тройных детекторов не используется данный метод. В данном изобретении использование этого метода позволяет исключить механические и электронные компоненты, участвующие в движении вперед-назад, следовательно, снижает стоимость и сложность системы и значительно повышает уровень его безопасности. Кроме того, отсутствие данных механических элементов может уменьшить вес и размер системы или занимаемую площадь системы, что делает систему более адаптируемой к небольшим клиникам и кабинетам врачей.

Кроме того, в используемых в настоящее время гамма-камерах подготовка к съемке включает настройку радиуса вращения и оптимальное расположение стола. Заявленное изобретение позволяет задать радиус, достаточный для проведения съемки пациентов разного телосложения, а также выбирать радиус в автоматическом режиме, при фиксированном положении стола. Это позволяет сократить время на настройку и может быть использовано для увеличения количества пациентов в день.

В настоящий момент наблюдается большой рост заболеваемости в области кардиологии. Соответственно, возрастает необходимость в небольших и недорогих гамма-камерах.

В гамма-камере ОФЭКТ с двумя головками настоящее изобретение позволяет (помимо вышеперечисленного) повысить детектируемость в грудном отделе пациента. Например при габаритах детектора более 50 см исключается эффект частичного охвата пациента, который происходит, если размер детектора меньше ширины пациента в грудном отделе. В таком случае во время ОФЭКТ-сканирования излучение, по крайней мере, от части тела пациента, не достигает детектора. Недостающая информация приводит к неполноте данных ОФЭКТ и приводят к появлению артефактов изображения.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения гамма камера согласно предпочтительному варианту осуществления включает в себя две головки гамма-камера ОФЭКТ с размером детекторов более 60x40 см. В настоящем варианте изобретения, гамма-камера с двумя большими детекторами охватывают все положения ОФЭКТ без градаций улучшения качества изображения при сокращении времени сбора данных. Система с двумя большими детекторами обладает очень высокой чувствительностью по сравнению с используемыми системами. Высокая чувствительность позволит сократить время сбора сигнала. Короткое время сбора данных может обеспечить высокую пропускную способность или включить отслеживание динамики радиофармацевтических препаратов внутри пациента.

В настоящем изобретении реализован способ ОФЭКТ-визуализации, включающий: получение данных, относящиеся к гамма-фотонам от пациента, получившего дозу радиофармацевтического препарата с использованием хотя бы одного гамма-детектора, вращающегося по заданной фиксированной орбите по отношению к пациенту; анализ данных и структурирование ОФЭКТ-изображения с использованием итерационного алгоритма.

Реконструкция ОФЭКТ-изображения с использованием итеративного алгоритма учитывает поглощение внутри пациента.

При работе детектор получает радиоизотопные фотоны гамма-излучения, которые испускаются из тела пациента и проходят через коллиматор. Гамма-фотоны ударяют по сцинцилляционному кристаллу фотонного детектора, кристалл преобразует фотоны в сцинтилляционный свет, который после этого преобразуется в электрические сигналы фотоумножителями. Альтернативно, может быть использован полупроводниковый кристалл, преобразующий фотоны в электрические сигналы, которые подаются в позиционную логическую схему для обработки.

Коллиматор представляет собой сотовую конструкцию, выполненную из материала с высоким коэффициентом поглощения для гамма-излучения (обычно свинца или его сплавов). Он пропускает только те гамма-лучи, которые падают нормально к поверхности сцинтилляционного кристалла.

Сцинтилляционный кристалл служит для преобразования энергии гамма-кванта в энергию световых фотонов сцинтилляции.

В результате обработки электрические сигналы преобразуются в данные, характеризующие энергию фотонов и положения на кристалле фотонного детектора, в которых фотоны попадают на детектор. Данные, которые включают в себя положение, в котором каждый фотон сталкивается с детектором, для каждого положения детектора называются проекцией.

Проекции подаются в блок управления с целью восстановления изображения пространственного распределения фармацевтического вещества внутри части тела путем обработки указанных данных. Информация энергии фотона регистрируется для оценки величины рассеяния Комптона, которое вводится в сбор. Как правило, вокруг каждого пика радиофармацевтического вещества имеется одно энергетическое окно. Ширина каждого окна предпочтительно устанавливается настолько узкой, насколько это приемлемо для конкретного используемого детектора, чтобы отбрасывать как можно больше рассеянных фотонов.

Блок управления воспринимает координатные сигналы X и Y и инкрементирует на 1 единицу элемент матрицы изображения с соответствующими координатами. В результате, после достаточно длительной экспозиции, в матрице сформируется изображение излучающего объекта, т.е. какого-либо органа пациента, в котором накопился радиоактивный препарат. Блок производит также обработку полученных изображений (сглаживание и т.д.) для облегчения диагностики.

Реконструкция изображения в соответствии с настоящим изобретением может выполняться на основе любого подходящего существующего алгоритма, однако он обязательно должен основываться на итеративном алгоритме, учитывающем основные элементы, которые влияют на LSF системы и корректирующие его. Например, восстановление изображения может быть алгоритмом WBR или RR.

При использовании методов неитеративной реконструкции разрешение, ограничивающее такие эффекты, как: конечный размер отверстия коллиматора, собственное разрешение детектора и конечный угол принятия коллиматора, складывается в квадрате. За пределами определенного расстояния угол приемки коллиматора доминирует над разрешением, и разрешение системы ухудшается линейно с расстоянием между поверхностью детектора и изображаемым объектом.

Детектор оснащен коллиматором и имеет нечувствительную зону по периметру, где гамма-излучение не может быть зарегистрировано. Для детекторов на основе сцинтилляционного кристалла NaI и матрицы из фотоэлектронных умножителей эта мертвая зона имеет ширину несколько см и составляет примерно половину диаметра используемого фотоэлектронного умножителя. Для твердотельных детекторов мертвая зона меньше и обусловлена корпусом детектора, который изготовлен из гамма-поглощающего материала, достаточно толстого, чтобы защитить детектор от излучения, не проходящего через коллиматор. Для того, чтобы детектор оставался как можно ближе к исследуемой области, вращаясь вокруг нее, часто используется движение детекторов по некруглой орбите, которая сложна из-за того, что проверяемая часть не круглая, и из-за наличия стола пациента. Для обеспечения возможности прохождения детектора по сложной некруглой орбите необходимо использовать сложную механическую систему. В данном изобретении детектор двигается по заранее выбранной для конкретного пациента круглой орбите на максимально близком и безопасном к телу пациента расстоянии. Правильно выбранный диаметр предотвращает физический контакт между движущимися детекторами и пациентом, исключая возможность травмы пациента и необходимость принятия мер безопасности.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к медицинским диагностическим устройствам для однофотонной эмиссионной компьютерной томографии. Техническим результатом является снижение лучевой нагрузки на пациента и медицинский персонал, повышение удобства и точности позиционирования детекторов относительно пациента и сокращение времени проведения исследования, а также уменьшение габаритов устройства, что позволяет размещать его в небольших помещениях. Технический результат достигается использованием конструкции, позволяющей разместить гамма-детектор (или детекторы) относительно пациента на заданной орбите фиксированного радиуса, и использованием реконструкции изображения WBR или RR SPECT алгоритмами, таким образом уменьшая необходимость механических движений детекторов. 4 ил.

Томограф с гамма-камерой, включающий основание устройства, содержащее направляющие, сервопривод, шарико-винтовую передачу (ШВП), к которому крепится стол пациента, башню на подвижном основании, гантри, выполненную с возможностью линейного перемещения во всех плоскостях и вращательного движения относительно стола пациента, состоящую из поворотного редуктора, радиального редуктора с установленными на кронштейнах гамма-детекторами, гантри установлена на башне с помощью поворотного редуктора, обеспечивающего перемещение по вертикали и в поперечной плоскости относительно стола пациента радиального редуктора, который обеспечивает вращательное перемещение детекторов относительно стола пациента, при этом гамма-детекторы состоят из детекторной панели с установленным коллиматором, устройством оцифровки и блоком автоматического безопасного позиционирования на основе лидара и ИК-датчиков, при этом блок автоматического безопасного позиционирования выполнен с возможностью определения фиксированного безопасного расстояния до пациента и автоматической установки радиуса съемки; основание башни установлено на основание устройства с помощью кареток, обеспечивающих ее свободное перемещение по основанию устройства, и содержит зубчатую рейку для перемещения по ней башни за счет сервопривода, установленного в нижней части башни; в верхней части башни установлены сервоприводы, которые с помощью ШВП осуществляют вертикальное перемещение поворотного редуктора; радиальный редуктор установлен на поворотном редукторе и обеспечивает регулировку расстояния между детекторами с помощью закрепленных на нем кронштейнов гамма-детекторов, кронштейны гамма-детекторов оборудованы устройством механической фиксации гамма-детекторов в различных положениях в зависимости от выполняемых исследований, башня содержит интерфейс для соединения с блоком управления на базе персонального компьютера, выполненного с возможностью осуществления функций: управление и позиционирование детекторов относительно стола пациента и/или самого пациента, установка параметров исследования, сбор и анализ данных, полученных в ходе исследования, применение итеративных методов восстановления разрешения и/или реконструкции широкого луча, передача данных на внешние устройства.