Устройство для формирования и регистрации статических и динамических рентгеновских изображений

Полезная модель относится к рентгенотехнике, в частности к рентгеновским приемникам, и предназначена для сканирующих медицинских рентгеновских установок, маммографии, а также для промышленных интроскопов с высоким пространственным разрешением, получаемым при малой дозе рентгеновского облучения, в т.ч. -позволяющей получать с высокой скоростью последовательность рентгеновских изображений (рентгеноскопия). Целью полезной модели является повышение качества получаемых рентгеновских изображений с одновременным повышением безопасности исследования. Цель достигается применением сканирующей схемы устройства и большим числом приемных матриц. Полезная модель содержит: приемный блок, блок сканирования, механический носитель, слой рентгеночувствительного люминофора, систему переноса, приемную матрицу, блок обработки сигнала, вычислитель, блок синхронизации, блок формирования рентгеновского луча. Техническим результатом является повышение разрешения и уменьшение дозовой нагрузки на пациента и обслуживающий персонал в процессе обследования за счет введения синхронно сканирующих объект исследования рентгеновского источника и приемного блока. Для увеличения разрешения приемный блок содержит n(n>1) оптикоэлектронных приемных матриц. 5 з.п.ф., 1 илл.

Полезная модель относится к рентгенотехнике, в частности к рентгеновским приемникам, и предназначена для сканирующих медицинских рентгеновских установок, а также для промышленных интроскопов с высоким пространственным разрешением.

В последнее время в медицинских исследованиях и диагностике различных патологий внутренних органов возникает необходимость использования рентгеновских установок с высоким пространственным разрешением и цифровыми методами обработки изображений с последующим их выводом на экран монитора или бумажный носитель принтера. Получение высокого разрешения рентгеновского изображения особенно актуально при диагностике переломов в виде трещин и анализа структуры кости, а также при регистрации малых образований на ранних стадиях заболеваний молочной железы.

Для обычной фотопленочной рентгенографии пространственное разрешение составляет около 0,3 мм. Аналогично пространственное разрешение способны обеспечить и лучшие известные рентгеновские приемники. Однако для исследования структуры кости и обнаружения переломов в виде трещин желательно иметь разрешение не хуже 10 пар линий на миллиметр, т.е. 0,1 мм. Например, характерный размер "мостиков" в кости составляет порядка 50 мкм. Кроме того, объект исследования может быть скрыт за толщей гипса или может быть экранирован частью тела пациента, при этом существенное значение имеет обеспечение контрастности изображения. С этой целью необходимо обеспечить предельно высокую чувствительность рентгеновского приемника для широкого спектра энергий рентгеновского излучения без потери разрешения.

При этом необходимо снизить лучевую нагрузку на пациента путем уменьшения количества рентгенограмм для получения диагностической информации.

Существующие приемники рентгеновского изображения, предназначенные для установки на сканирующих рентгеновских аппаратах, обеспечивают возможность получения рентгеновских изображений с высоким разрешением, но скорость сканирования существующих рентгеновских аппаратов позволяет формировать изображение за 2-6 секунд. Такая скорость сканирования недостаточно даже для получения статического изображения органов, наполняемых кровью или связанных с дыхательной системой. Тем более, существующие сканирующие приборы не обеспечивают возможности получения последовательности изображений в реальном времени (рентгеновское телевидение или рентгеноскопия).

Известна, также, малодозовая цифровая рентгенографическая установка (МЦРУ) «Сибирь» (см. И.Б.Белова, В.М.Китаев, Малодозовая цифровая рентгенография [Малодозовая цифровая рентгенографическая установка "Сибирь-Н"], Орел, 2001.).

Установка предназначена для широкого круга рентгенологических обследований, представляет собой систему сканирующего типа, в которой изображение формируется с помощью однокоординатного детектора. Из рентгеновского потока, генерируемого рентгеновской трубкой, с помощью щелевого коллиматора формируется плоский луч, который, после прохождения через тело пациента, попадает во входное окно детектора. Во время экспозиции излучатель, коллиматор и детектор равномерно и синхронно перемещаются вдоль тела пациента. Данные с детектора о распределении излучения вдоль одной «строки» изображения каждые несколько миллисекунд переписываются в память. После окончания сканирования весь снимок передается в компьютер, и после быстрой обработки изображение появляется на дисплее.

Недостатком указанного устройства является низкое пространственное разрешение и невозможность получения высокой скорости сканирования без существенного увеличения дозы облучения объекта исследования.

Целью полезной модели является повышение разрешения и скорости сканирования для получения статических и динамических рентгеновских изображений.

На рис.1 представлена блок-схема устройства.

Описываемое устройство (рис 1) содержит:

1 - Блок формирования рентгеновского луча.

2 - Приемный блок.

3 - Механический носитель.

4 - Слой рентгеночувствительного люминофора.

5 - Система переноса.

6 - Приемная матрица.

7 - Блок обработки сигнала.

8 - Вычислитель.

9 - Блок сканирования.

10 - Блок синхронизации.

Устройство по рис.1 работает следующим образом:

Блок формирования рентгеновского луча 1 формирует рентгеновский луч, который сканирует объект исследования по заданному закону. Рентгеновский луч проходит сквозь объект исследования и попадает на приемный блок (ПБ) 2 и сканирующий блок 9, который обеспечивает перемещение приемного блока (сканирование плоской проекции исследуемой области). Для синхронизации движения рентгеновского луча и ПБ предусмотрен блок синхронизации 10. Сканирование может осуществляться путем перемещения луча в направлении перпендикулярном оси распространения, или вращением вокруг оси распространения.

ПБ выполнен в виде механического носителя 3, например, стеклянной подложки, имеющего форму части исследуемой области, например, в виде прямоугольника или сектора. На указанный механический носитель 3 нанесен слоя рентгеночувствительного люминофора 4, который преобразует рентгеновское излучение в излучение оптического диапазона. Системы переноса изображения 5 от рентгеновского люминофора на блок регистрации 6 выполнены в виде n(n>1) волоконно-оптических элементов или объективов переноса, причем масштаб переноса может быть как 1:1, так и больше или меньше. Изображение после систем переноса попадает на m приемных ПЗС или КМОП матриц 6. Блоки обработки сигнала 13 обеспечивают матрицы питанием, необходимыми сигналами управления и синхронизации, а также оцифровывают данные об изображении, получаемые с матриц, обеспечивают их последующую обработку и передачу в вычислитель 8, выход которого и является выходом устройства. Вычислитель также обрабатывает полученную информацию и выдают управляющий сигнал на вход блока синхронизации 10.

Промышленная применимость.

Устройство промышленно применимо. Может быть изготовлено с использованием известных технологий и конструкционных материалов.

1. Устройство для формирования и регистрации статических и динамических рентгеновских изображений, содержащее блок формирования рентгеновского луча, отличающееся тем, что введены блок сканирования и приемный блок, вычислитель и блок синхронизации, блок сканирования, соединенный двухсторонней связью с приемным блоком, приемный блок содержит механический носитель, например стеклянную подложку, имеющую форму части исследуемой области, с нанесенным на него рентгеночувствительным люминофором, причем приемный блок содержит n (n>1) приемных ПЗС и КМОП матриц, оптически сопряженных с рентгеночувствительным люминофором с помощью систем переноса, синхронизатор, выходы которого подключены ко входам синхронизации блока формирования рентгеновского луча, блока сканирования и вычислителя, информационный выход которого является выходом устройства, а выход управления соединен со входом управления синхронизатора, причем по форме и размеру в проекции плоскости сканирования приемного блока указанный рентгеновский луч формой соответствует, а размерами не меньше, чем область рентгеночувствительного люминофора приемного блока, указанный блок формирования рентгеновского луча содержит источник рентгеновского излучения и систему развертки, которая обеспечивает круговое или линейное сканирование рентгеновским лучом объекта исследования.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве первой и второй систем переноса могут использоваться объектив переноса или волоконнооптический блок.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ОЭПС имеет автономное питание от аккумуляторов и не имеет постоянной проводной связи с внешними потребителями информации, которым информация о принятом изображении передается по беспроводным интерфейсам или по проводным, подключаемым после завершения рентгеновской съемки (получения одного кадра или последовательности кадров) после остановки сканирования по проводному интерфейсу или через съемный носитель, например карту памяти или USB диск.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что приемная система питается от внешнего источника питания через скользящий контакт.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что для увеличения разрешения и скорости сканирования приемные матрицы установлены в плоскости регистрации в несколько рядов со взаимным смещением, например в шахматном порядке.