Рентгеновский щелевой коллиматор

Заявляемое техническое решение относится к разделу медицинской рентгеновской техники. Оно предназначено для. ограничения пучка излучения, выходящего из рентгеновского излучателя, и формирования узкого веерного пучка излучения в рентгеновских диагностических аппаратах сканирующего типа. Целью настоящей работы является снижение лучевой нагрузки на объект исследования путем обеспечения оптимального соотношения между щелевыми каналами входной и выходной диафрагм (s₁/s₂=1,0). Технический результат заявляемой полезной модели выражается в повышении точности настройки рентгеновского щелевого коллиматора. Он достигается тем, что в рентгеновском щелевом коллиматоре, содержащем входную и выходную щелевые диафрагмы из материала с высоким атомным номером, с относительной шириной щелевых каналов s₁/s₂ ~2,5, где s₁ - ширина щели входной диафрагмы, a s₂ - ширина щели выходной диафрагмы, коллиматор формирует узкий веерный рентгеновский пучок от рентгеновского излучателя, расположенного перед входной диафрагмой, регистрируемый линейным детектором, находящимся за выходной диафрагмой, входная щелевая диафрагма имеет корпус в форме прямоугольного параллепипеда со сквозным отверстием в форме цилиндра вращения, ось которого проходит перпендикулярно центральному рентгеновскому лучу, в корпусе выполнены два окна, со стороны излучателя и детектора, а в сквозное отверстие введен посредством скользящей посадки цилиндр с двумя щелевыми каналами, проходящими взаимно перпендикулярно через ось цилиндра, при этом относительная ширина щелевых каналов цилиндра составляет s₁/s₁~2,5, где s₁ - ширина более узкого канала цилиндра (s₁=s₂); входная диафрагма оснащена механизмом разворота цилиндра на 90° и механизмом тонкой юстировки углового положения цилиндра в корпусе диафрагмы, кроме того, коллиматор соединен с рентгеновским излучателем посредством юстировочного механизма, обеспечивающего плавное перемещение коллиматора относительно рентгеновского излучателя в направлении, перпендикулярном плоскости щелевого канала в пределах ±4-5 мм относительно центрального рентгеновского луча.

Заявляемое техническое решение относится к разделу медицинской рентгеновской техники. Оно предназначено для ограничения пучка излучения, выходящего из рентгеновского излучателя, и формирования узкого веерного пучка излучения в рентгеновских диагностических аппаратах сканирующего типа.

Известен рентгеновский щелевой коллиматор, входящий в состав рентгенодиагностического аппарата сканирующего типа (Авторское свидетельство СССР 1018623, МКИ А61В 6/00, 1983 г.[1]). Рентгеновский коллиматор [1] имеет корпус, изготовленный из металла с высоким атомным номером, в форме плоского тубуса. Коллиматор соединен с рентгеновским излучателем. Рабочий канал коллиматора формирует узкий веерный рентгеновский пучок.

Известен также рентгеновский щелевой коллиматор, входящий в состав рентгенографической установки сканирующего типа (Патент РФ 2098929, МКИ А61В 6/00, 1997 г.[2]). Коллиматор [2] представляет собой пластину из металла с высоким атомным номером, в которой выполнена узкая продольная щель, формирующая узкий веерный пучок рентгеновского излучения.

Наиболее близким по конструкции к заявляемому объекту является рентгеновский щелевой коллиматор, входящий в состав рентгенографической установки сканирующего типа (Патент РФ 2233117,МКИ А61В 6/00, 2004 г.[3]), который был выбран нами в качестве прототипа.

Рентгеновский щелевой коллиматор [3], содержит входную и выходную щелевые диафрагмы из материала с высоким атомным номером, с относительной шириной щелевых каналов s₁/s₂~2,5, где s₁ - ширина щели входной диафрагмы, a s₂ - ширина щели выходной диафрагмы, коллиматор формирует узкий веерный рентгеновский пучок от рентгеновского излучателя, расположенного перед входной диафрагмой, регистрируемый линейным детектором, находящимся за выходной диафрагмой.

Согласно теории в оптимальном варианте ширина щелевых каналов входной и выходной диафрагм должна быть одинакова s₁=s₂, как показано на фиг.1. Здесь: I - рентгеновский излучатель; F - фокус рентгеновской трубки; D₁ и D₂ - входная и выходная диафрагмы; R - пучок рентгеновского излучения; А - объект исследования; В - дека рентгеновского стола; С - детектор.

Практически идеальный вариант коллиматора (фиг.1) недостижим. Это объясняется тем, что ширина щелевого коллиматора выходной диафрагмы D ₂ имеет очень маленькое значение s₂=0,8-1,0 мм, а расстояние между входной и выходной диафрагмами значительное, может достигать 1 м и даже 1,5 м. При таких геометрических условиях попасть рентгеновским пучком шириной 1,0 мм в канал выходной диафрагмы шириной 1,0 мм при настройке коллиматора чрезвычайно сложно. Вот почему конструкторы увеличивают ширину канала входной диафрагмы до величины s₁~s₂2,5, что приводит к излишнему облучению объекта исследования (фиг.2).

Целью настоящей работы является снижение лучевой нагрузки на объект исследования путем обеспечения оптимального соотношения между щелевыми каналами входной и выходной диафрагм (s₁ /s₂=1,0) коллиматора.

Технический результат заявляемой полезной модели выражается в повышении точности настройки рентгеновского щелевого коллиматора. Он достигается тем, что в рентгеновском щелевом коллиматоре, содержащем входную и выходную щелевые диафрагмы из материала с высоким атомным номером, с относительной шириной щелевых каналов соответственно s₁/s₂ ~2,5, коллиматор формирует узкий веерный рентгеновский пучок от рентгеновского излучателя, расположенного перед входной диафрагмой, регистрируемый линейным детектором, находящимся за выходной диафрагмой, входная щелевая диафрагма имеет корпус в форме прямоугольного параллепипеда со сквозным отверстием в форме цилиндра вращения, ось которого проходит перпендикулярно центральному рентгеновскому лучу, в корпусе выполнены два окна, со стороны излучателя и детектора, а в сквозное отверстие введен посредством скользящей посадки цилиндр с двумя щелевыми каналами, проходящими взаимно перпендикулярно через ось цилиндра, при этом относительная ширина щелевых каналов цилиндра составляет s₁/s₁~2,5, где s₁ - ширина более узкого канала цилиндра (s₁=s₂); входная диафрагма оснащена механизмом разворота цилиндра на 90° и механизмом тонкой юстировки углового положения цилиндра в корпусе диафрагмы, кроме того, коллиматор соединен с рентгеновским излучателем посредством юстировочного механизма, обеспечивающего плавное перемещение коллиматора относительно рентгеновского излучателя в направлении, перпендикулярном плоскости щелевого канала в пределах ±4-5 мм относительно центрального рентгеновского луча.

На фиг.3-5 показана конструкция предлагаемого рентгеновского коллиматора: фиг.3 - вид сбоку; фиг.4 - вид сбоку в разрезе; фиг.5 - вид сверху.

Рентгеновский щелевой коллиматор входит в состав рентгенодиагности - ческого аппарата сканирующего типа и предназначен для формирования узкого веерного пучка излучения. Он содержит входную D₁ и выходную D₂ щелевые диафрагмы, изготовленные из материала с высоким атомным номером, например вольфрама, закрепленные на кронштейне 1. Входная диафрагма D₁ установлена вблизи от радиационного выхода рентгеновского излучателя 2, содержащего рентгеновскую трубку 3 с действительным фокусом F. Корпус входной диафрагмы D₁ имеет форму прямоугольного параллепипеда 4, внутри которого выполнено сквозное отверстие в форме цилиндра вращения 5. Ось цилиндрического отверстия 5 проходит перпендикулярно центральному рентгеновскому лучу i.

Выходная диафрагма D₂ имеет корпус 6 прямоугольной формы с щелевым каналом 7, шириной s₂1 мм. За щелевым каналом 7 диафрагмы D₂ расположен линейный рентгеновский детектор 8, например полупроводникового типа.

В корпусе 4 входной диафрагмы D₁ выполнено два окна 9 - со стороны излучателя 2 и 10 - со стороны детектора 8. В сквозное отверстие 5 посредством скользящей посадки введен цилиндр 11 с двумя щелевыми каналами 12 и 13, проходящими взаимно перпендикулярно через ось цилиндра 11, при этом относительная ширина щелевых каналов цилиндра составляет s₁/s₁~2,5, где s₁ - ширина канала 12, a s₁ -ширина более узкого канала 13 цилиндра (s₁=s₂).

Входная диафрагма D₁ оснащена механизмом 14 разворота цилиндра 11 на 90° и механизмом 15 тонкой юстировки углового положения цилиндра в корпусе 4 диафрагмы D₁ (фиг.3). Механизм 14 предназначен для дискретного изменения ширины рабочего веерного пучка рентгеновского излучения. Контроль ширины рентгеновского пучка производится по шкале 16.

Коллиматор соединен с рентгеновским излучателем 2 посредством юстировочного механизма 17 редуцируемого типа, обеспечивающего плавное перемещение коллиматора относительно рентгеновского излучателя 2 в направлении, перпендикулярном плоскости щелевого канала в пределах ±4-5 мм относительно центрального рентгеновского луча i.

Коллиматор вместе с рентгеновским излучателем закреплены на каретке 18, которая равномерно перемещается вдоль направляющей - вертикальной колонны 19 при вращении червячного винта 20, связанного с механизмом сканирования (не показан). Объект съемки 21 занимает неподвижное положение перед выходной диафрагмой D₂. (фиг.5).

Настройка рентгеновского щелевого коллиматора может производиться специалистами как в заводских условиях, так и непосредственно в рентгеновском кабинете медицинского учреждения следующим образом.

В процессе этой операции добиваются оптимального оптического сопряжения коллиматора с рентгеновским излучателем, при котором оптическая ось коллиматора должна пройти через центральный луч рентгеновской трубки, как показано на фиг.1.

Настройку начинают при нулевом отсчете на шкале 16 входной диафрагмы D₁, при котором в створе рентгеновского луча будет находиться широкий канал 12 диафрагмы (фиг.4). Вращением юстировочного винта 17 в режиме рентгеноскопии, которая проводится при минимальном напряжении на рентгеновском генераторе (не показан), связанным с излучателем 1, добиваются максимального сигнала на выходе детектора 8. При этом центральный луч i рентгеновской трубки 3 будет совмещен с оптической осью коллиматора. Далее, вращением рукоятки 14 против часовой стрелки, разворачивают цилиндр 11 до совпадения индикаторной стрелки 22 с отметкой 90° на шкале 16. При этом в створе рентгеновского луча будет находится более узкий щелевой канал 13 входной диафрагмы D₁. Винтом механизма тонкой юстировки 15 добиваются на выходе детектора 8 максимального сигнала. После этой операции ширина щелевых каналов входной и выходной диафрагм коллиматора будет совпадать (s₁=s₂), что и требуется при оптимальной настройки рентгеновского коллиматора (фиг.1). При этом лучевая нагрузка на объект исследования будет минимальной.

Рентгеновский щелевой коллиматор, содержащий входную и выходную щелевые диафрагмы из материала с высоким атомным номером, с относительной шириной щелевых каналов s₁/s₂~2,5, где s₁ - ширина щели входной диафрагмы, a s₂ - ширина щели выходной диафрагмы, коллиматор формирует узкий веерный рентгеновский пучок от рентгеновского излучателя, расположенного перед входной диафрагмой, регистрируемый линейным детектором, находящимся за выходной диафрагмой, отличающийся тем, что входная щелевая диафрагма имеет корпус в форме прямоугольного параллелепипеда со сквозным отверстием в форме цилиндра вращения, ось которого проходит перпендикулярно центральному рентгеновскому лучу, в корпусе выполнены два окна, со стороны излучателя и детектора, а в сквозное отверстие введен посредством скользящей посадки цилиндр с двумя щелевыми каналами, проходящими взаимно перпендикулярно через ось цилиндра, при этом относительная ширина щелевых каналов цилиндра составляет s₁/s'₁~2,5, где s'₁ - ширина более узкого канала цилиндра (s₁=s₂),входная диафрагма оснащена механизмом разворота цилиндра на 90° и механизмом тонкой юстировки углового положения цилиндра в корпусе диафрагмы, кроме того, коллиматор соединен с рентгеновским излучателем посредством юстировочного механизма, обеспечивающего плавное перемещение коллиматора относительно рентгеновского излучателя в направлении, перпендикулярном плоскости щелевого канала в пределах ±4-5 мм относительно центрального рентгеновского луча.