Aparato de tomografía multimodalidad.

Aparato (11) de tomografía multimodalidad que incluye un primer (13) tomógrafo y un segundo (14) sistema de imagen o tomógrafo dediferentes técnicas de tomografía tales como tomógrafo CT por rayos X y tomógrafo PET o SPECT,

o sistema de imagen óptica planar otomo gráfico ubicados sobre la misma cara de un medio (12) de soporte rotable en ambos sentidos de giro, alrededor del eje axialdel soporte (12), de manera que un sujeto sometido a estudio y ubicado sobre un soporte para el sujeto, no necesita ser sometido adesplazamiento durante la duración del estudio tomográfico con cualquiera de los dos tomógrafos (13, 14) instalados sobre la misma cara del soporte (12).

Aparato de tomografía multimodalidad.

Campo de la invención 5

La presente invención se refiere, en general, a un aparato de tomografía multimodalidad que combina varias técnicas de tomografía y de imagen en un mismo plano de un anillo de soporte de manera que un soporte para la muestra, que puede ser un ser vivo, es introducido dentro del referido anillo de soporte.

Estado de la técnica

En el estado de la técnica se conoce la existencia de aparatos de tomografía multimodalidad o híbridos que combinan diferentes sistemas de tomografía, tales como tomografía de rayos X asistida por ordenador (CT de rayos X) , tomografía por emisión de fotón único asistida por ordenador (SPECT) y tomografía por emisión de positrones 15 (PET) , así como sistemas de imagen óptica en sus diversas modalidades, dispuestos bien en dos sistemas soporte colocados en configuración coaxial uno a continuación del otro o bien dispuestos a ambos lados de un mismo anillo de soporte.

Estos métodos de diagnóstico emplean técnicas diferentes y producen diferentes tipos de información anatómica y 20 funcional, que es a menudo complementaria, tanto para el proceso de diagnóstico médico como para tareas de investigación biomédica.

La tomografía de rayos X proporciona imágenes anatómicas en dos y/o tres dimensiones del cuerpo de un sujeto tal como un paciente y/o un animal. La CT de rayos X implica el uso de un emisor de rayos X y un receptor de rayos X 25 del que se extrae, normalmente, una imagen de proyección.

La tomografía PET implica la detección de rayos gamma colineales producidos a partir de la aniquilación de positrones emitidos por algún elemento radiactivo que se usa para marcar diversas sustancias químicas, denominadas trazadores o radiofármacos. Los trazadores son sintetizados a partir de precursores marcados y son 30 administrados al sujeto. En consecuencia, la fuente emisora se encuentra dentro del propio cuerpo del sujeto y el detector se encuentra ubicado en el anillo de soporte.

Los tomógrafos PET constan de un gran número de detectores de centelleo que rodean parcial o totalmente a un paciente o espécimen y se acoplan a sistemas de adquisición de datos con etapas analógicas y digitales. Las 35 imágenes de las distribuciones temporal y espacial de los productos radiofarmacéuticos administrados se reconstruyen usando técnicas matemáticas de reconstrucción de imágenes similares a las aplicadas a tomografía de rayos X.

Los tomógrafos SPECT constan de una o más cabezas detectoras que recogen los fotones gamma emitidos por 40 radioisótopos emisores gamma que forman parte de un radiofármaco, con menor resolución que los tomógrafos PET.

Los tomógrafos PET y SPECT permiten visualizar y cuantificar la función de órganos en el sujeto sometido a estudio, es decir, permiten obtener diferentes tipos de información funcional, de acuerdo con el trazador usado, por ejemplo 45 sobre circulación sanguínea y metabolismo, que no puede observarse fácilmente por otras tecnologías.

La imagen óptica se genera a partir de la detección de fotones de longitudes de onda comprendidas entre el ultravioleta y el infrarrojo lejano generados en la muestra generalmente por medio de fenómenos de fluorescencia, fosforescencia, luminiscencia o bioluminiscencia. Estos fenómenos fotónicos se originan por la presencia de 50 determinadas sustancias usadas para marcar diversos compuestos químicos, denominadas trazadores. Los trazadores son sintetizados a partir de precursores y son administrados al sujeto. En consecuencia, la fuente emisora de fotones se encuentra dentro del propio cuerpo del sujeto y el detector se encuentra ubicado en el anillo de soporte.

Los sistemas de imagen óptica basados en fluorescencia o bioluminiscencia se usan ampliamente en la investigación biomédica debido a su reducido coste y a su alta capacidad. Esencialmente son sistemas planos aunque existen algunos intentos previos de realizar tomografía. Estos enfoques han tenido un éxito relativo debido principalmente a la dispersión y la atenuación de la luz en el tejido biológico que limita considerablemente la capacidad tomográfica. Los sistemas actuales se basan en sensores de tipo CCD convenientemente refrigerados y 60 calibrados para funcionar en condiciones de muy baja luminosidad, dispuestos en una envoltura que bloquea completamente la luz exterior en la que se coloca la muestra para su estudio. Esta muestra emite luz de diferentes tipos de acuerdo con las condiciones experimentales, y el elemento detector capturará los fotones en un intervalo de tiempo dado, generando así la imagen. Las imágenes de distribuciones espaciales y temporales de los productos farmacéuticos administrados se presentan usando diferentes técnicas de representación 65

El estado de la técnica conocido en relación con sistemas de adquisición tomográfica híbridos presenta algunos inconvenientes, tal como que para la visualización de una misma región de un sujeto sometido a estudio con ambas técnicas de tomografía, es necesario desplazar axialmente a dicho sujeto ubicado sobre la cama, desde un sistema tomográfico a otro. Aun en los equipos híbridos en los que dichos sistemas tomográficos se encuentran montados sobre un único anillo de soporte es necesario el desplazamiento del objeto o sujeto estudiado desde una cara a la 5 otra cara del referido anillo de soporte, ya que los sistemas tomográficos se instalan en cada cara del soporte.

Del desplazamiento del sujeto sometido a estudio se derivan otros inconvenientes, como que el/los órgano/s internos analizados se pueden mover durante dicho desplazamiento, por lo que las imágenes dejan de coincidir perfectamente, o que todas las posibles conexiones que se instalan sobre el sujeto para el control de sus funciones 10 vitales, anestesia, control de temperatura, etc., han de desplazarse con el referido sujeto durante el movimiento del mismo, corriéndose el riesgo de desconexión de alguna de ellas, de manera que sea necesario repetir las pruebas que se están llevando a cabo en el paciente. Este problema se ve incrementado, por ejemplo, en el caso de que el sujeto sometido a estudio sea un animal de laboratorio pequeño, o en el caso de que el sujeto esté siendo sometido a una intervención quirúrgica que dificulta aún más el desplazamiento del mismo. 15

En los aparatos tomográficos multimodalidad conocidos no hay una superposición directa de los campos de visión de cada técnica tomográfica o de imagen plana, dicha superposición se realiza mediante técnicas de post-procesamiento de los datos tridimensionales obtenidos por los sistemas tomográficos de imagen con el objeto de co-registrar, hacer coincidir, geométricamente los volúmenes muestreados por cada uno de los dispositivos 20 tomográficos referidos.

Por tanto, se hace necesario desarrollar un aparato de tomografía multimodalidad que permita la superposición directa de las imágenes, gracias a la coincidencia de los campos de visión de diferentes técnicas tomográficas, sin necesidad de desplazar al sujeto sometido a estudio, de tal manera que se eviten los inconvenientes que ello 25 implica. El documento US2005213705A1 desvela un aparato de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.

Resumen de la invención

La presente invención busca resolver o reducir uno o más de los inconvenientes expuestos anteriormente mediante 30 un aparato de tomografía multimodalidad tal como es reivindicado en la reivindicación 1. En las reivindicaciones dependientes se definen realizaciones de la invención.

Un objeto de la presente invención es instalar al menos dos dispositivos de tomografía o de imagen plana mediante técnicas diferentes, tales como tomógrafo PET o SPECT, tomógrafo CT de rayos X o de imagen óptica, en una 35 configuración coplanaria sobre la misma cara de un medio de soporte que puede girar en ambos sentidos de giro, alrededor del eje axial del medio de soporte. Un sujeto sometido a estudio tomográfico puede colocarse sobre un soporte para la muestra o cama siendo introducido dentro de un hueco concéntrico del medio de soporte antes de empezar la toma de muestras, de manera que no es necesario el desplazamiento del sujeto para realizar el estudio con cualquiera de los dispositivos tomográficos instalados sobre el soporte. 40

Otro objeto de la invención es que el espacio tridimensional muestreado sea sustancialmente el mismo para los tomógrafos de técnica diferentes, de manera que el co-registro ocurre de forma natural, y todo esto se consigue sin tener que sacrificar ninguna de las características intrínsecas de cada uno de los tomógrafos, de tal manera que un tomógrafo no interfiere en el otro tomógrafo o sistema... [Seguir leyendo]

1. Un aparato de tomografía multimodalidad que comprende: 5

un anillo de soporte (12) que puede girar alrededor de un eje axial en cualquiera de los dos sentidos;

un primer tomógrafo de rayos X computarizado (13) que está soportado en una cara del anillo de soporte que tiene un hueco que comprende medios de detección de rayos X (13-2) y un emisor de rayos X (13-1) adaptado para proporcionar un campo de radiación (15) , 10

un segundo tomógrafo asistido por ordenador (14) que tiene un principio de funcionamiento diferente al del primer tomógrafo de rayos X computarizado (13) que comprende al menos un sistema de detector de tomógrafo que usa detectores planos que cubren la mayor parte del campo de visión, estando el segundo tomógrafo asistido por ordenador (14) soportado en la misma cara del anillo de soporte, caracterizado porque el primer tomógrafo de rayos X computarizado (13) y el segundo tomógrafo asistida por 15 ordenador (14) están instaladas en la cara del anillo de soporte en un plano y el primer y segundo tomógrafos tienen un campo de visión eficaz solapado, y porque el aparato de tomografía comprende además medios de apantallamiento o blindaje (16, 17) configurados, diseñados y ubicados para evitar las posibles interferencias del primer tomógrafo (13) en el segundo tomógrafo (14) o viceversa, y permite que el primer y segundo tomógrafo tomen muestras de la misma región de un sujeto sin desplazar al sujeto, 20

en el que los medios de apantallamiento o blindaje comprenden un primer medio de apantallamiento (16) , adaptado para apantallar dicho sistema de detectores del segundo tomógrafo, que tiene partes superior e inferior de diferente forma geométrica adaptadas al campo de radiación (15) del primer tomógrafo de rayos X (13) en el extremo distal de dicho emisor de rayos X (13-1) , es decir, la superficie de la parte superior referida de la primera pantalla (16) es sustancialmente paralela al campo de radiación (15) del primer tomógrafo (13) y está adaptada de forma que es 25 eficaz contra la radiación dispersada y evita la interferencia con el primer tomógrafo (13) .

2. Aparato de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el segundo tomógrafo comprende un sistema de imagen plana.

3. Aparato de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el aparato comprende además un soporte para la colocación horizontal del sujeto, pudiendo el soporte desplazarse a lo largo del eje axial del anillo de soporte (12) con el sujeto dispuesto horizontalmente en el soporte que puede colocarse en un lugar predeterminado dentro del campo de visión eficaz solapado en el que cada uno de los primer y segundo tomógrafos pueden tomar muestras de imágenes de la misma región del sujeto sin desplazar al sujeto. 35

4. Aparato de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque el anillo de soporte (12) comprende el soporte para recibir, mantener y soportar los componentes de los primer y segundo tomógrafos (13, 14) .

5. Aparato de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque el primer tomógrafo (13) comprende un 40 medio de fijación (13-3) para colocar el emisor (13-1) en el anillo de soporte con al menos un grado de libertad.

6. Aparato de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el sistema de detectores (14-1, 14-3) comprende una pluralidad de detectores contiguos y medios de conexión con forma de cuña para conectar la pluralidad de detectores contiguos. 45

7. Aparato de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque los detectores del tomógrafo comprenden un cristal de centelleo y los medios de conexión comprenden un material de la misma densidad que el cristal de centelleo mediante el cual los medios de conexión mantiene una continuidad de densidad en un plano virtual definido por la pluralidad de detectores contiguos. 50

8. Aparato de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el segundo tomógrafo está adaptado para proporcionar una imagen proyectiva como una imagen óptica sin ser una imagen tomográfica.

9. Aparato de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque los medios de apantallamiento (16, 17) 55 comprenden además un segundo medio de apantallamiento (17) situado en el hueco del anillo de soporte (12) y que tiene una forma cilíndrica hueca que es concéntrica con el hueco interior del soporte (12) y comprende al menos dos ventanas opuestas que tienen dimensiones predeterminadas que dependen de la sección transversal del campo de radiación (15) .

10. Aparato de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado porque las ventanas son ventanas regulares de forma poligonal.

11. Aparato de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado porque el segundo medio de apantallamiento (17) comprende un obturador mecánico móvil que está colocado en el centro de diferentes componentes (13-1, 13-2, 65 14-1 a 14-4) comprendidos en los tomógrafos primero y segundo (13, 14) , respectivamente.

12. Aparato de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque los tomógrafos primero y segundo (13, 14) están configurados para captura de datos secuencial o simultánea.

13. Aparato de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado porque el segundo tomógrafo (13, 14) es una 5 técnica de tomografía asistida por ordenador diferente, tal como tomografía por emisión de positrones, tomografía por emisión de fotón único o técnica tomográfica óptica.

14. Aparato de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además una pantalla transparente móvil plegable (18) con un contenido de plomo que protege al operador de la contaminación por rayos 10 X.