Устройство для формирования и регистрации статических и динамических рентгеновских изображений

Полезная модель относится к рентгенотехнике, в частности к рентгеновским приемникам, и предназначено для медицинских рентгеновских установок, маммографии, а также для промышленных интроскопов с высоким пространственным разрешением, получаемом при малой дозе рентгеновского облучения, в т.ч. - позволяющей получать с высокой скоростью последовательность рентгеновских изображений (ренгеноскопия). Целью изобретения является повышение качества получаемых рентгеновских изображений, с одновременным повышением безопасности исследования. Цель достигается применением массива волоконно-оптических фоконов, таким образом, что их входные торцы лежат в одной плоскости. На указанную плоскость устанавливается люминофорный экран, который обеспечивает преобразование падающего рентгеновского излучения в видимый свет. Выходные торцы фоконов оптически сопряжены с приемными матрицами. Техническим результатом изобретения является повышение разрешения, и уменьшение дозовой нагрузки на пациента и обслуживающий персонал в процессе обследования за счет введения массива фоконов с приемниками излучения. 4 з.п. ф., 2 илл.

Полезная модель относится к рентгенотехнике, в частности к рентгеновским приемникам, и предназначено для 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.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является устройство для формирования и регистрации рентгеновского изображения (патент РФ на полезную модель 83623), в котором в качестве фотоприемного устройства применяется ПЗС или КМОП матрица, размером не меньше размера усиливающего экрана, который установлен непосредственно на светочувствительной поверхности приемной матрицы. Такое решение позволяет повысить разрешение системы за счет большой площади матрицы. Кроме того, геометрическая толщина приемной части устройства получается малой, что позволяет использовать его в системах мобильной диагностики и палатных рентгеновских аппаратах. Недостатками подобного устройства является то, что изготовление такой большой фотоприемной матрицы очень сложный технологический процесс, который имеет маленькую производительность и большую стоимость. Кроме того, полупроводниковая фотоприемная матрица оказывается незащищенной от рентгеновского излучения, что существенно уменьшает ресурс работы данной системы.

Технический результат, достигающийся в предлагаемом преобразователе, заключается в устранении указанных недостатков.

Для устранения указанных недостатков поле зрения устройства разделено на массив N×N (N>1) зон прямоугольной формы, примыкающих друг к другу. Часть изображения, соответствующую одной зоне регистрируется одним приемником излучения, например ПЗС или КМОП матрицей, причем размер последней меньше зоны изображения. Оптическое сопряжение каждой зоны изображения с соответствующей ей фотоприемной матрицей осуществляется с помощью волоконно-оптического элемента - фокона. Фокон выполнен прямоугольного сечения, причем больший его торец (входной) непосредственно совпадает с зоной изображения. Все фоконы собраны в массив N×N таким образом, что их входные торцы лежат в одной плоскости и образуют непрерывную область плоскости, по форме и размерам совпадает с исследуемой. На указанную выше плоскость торцев фоконов устанавливается люминофорный экран, который обеспечивает преобразование падающего рентгеновского излучения в видимый свет и введение полученного света в волокна фоконов. Слой люминофора может быть напылен непосредственно на входные торцы фоконов. Также люминофорный слой может быть выполнен в виде структурированного люминофорного экрана, который содержит совокупность микроканалов, заполненных люминофором. Такое решение позволит дополнительно повысить пространственное разрешение системы. На выходные торцы устанавливаются приемники излучения. Это могут быть как ПЗС или КМОП матрицы размера существенно меньшего, чем размер исследуемой области, или электронно-оптические преобразователи.

Поскольку количество приемников большое, то даже применение ПЗС или КМОП матриц или электронно-оптических преобразователей с низким разрешением позволит получить высококачественное изображение при невысокой стоимости.

Толщина фокона в направлении распространения излучения невелика, что позволяет применять подобный преобразователь в мобильных и палатных рентгеновских установках.

Поскольку оптическое сопряжение между люминофорным экраном выполнено непосредственным контактом, минимизируются потери излучения, что позволяет снижать дозу облучения при сохранение качества снимков.

Волоконно-оптические фоконы, выполненные из стекла, поглощающего рентгеновское излучение, обеспечат защиту от указанного излучения приемного тракта, что в несколько раз повысит ресурс работы устройства.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства.

Описываемое устройство (фиг 1) содержит:

1 - Источник рентгеновского излучения

2 - Объект исследования

3 - Приемный блок

4 - Люминофорный экран

5 - Волоконно-оптический фокон

6 - Приемная матрица

7 - Блок обработки сигнала

8 - Вычислитель

9 - Источник питания

На фиг.2 представлено расположение волоконно-оптических фоконов в устройстве.

Устройство по фиг.1 работает следующим образом:

Источник рентгеновского излучения 1 освещает объект исследования 2 и попадает на приемный блок 3. Приемный блок выполнен в виде люминофорного экрана 4, который преобразует рентгеновское излучение в оптический диапазон. Непосредственно на указанный люминофорный экран 4 входными торцами установлены волоконно-оптические фоконы 5. Совокупность фоконов своими входными торцами заполняет всю исследуемую область. Изображение после волоконно-оптических фоконов попадает на приемные ПЗС или КМОП матрицы 6. Блоки обработки сигнала 7, 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. Блок питания 9 обеспечивает составные части устройства необходимым питанием.

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 источник рентгеновского излучения, приемный блок, вычислитель и источник питания, отличающееся тем, что приемный блок содержит люминофорный экран, преобразующий рентгеновское излучение в видимый свет, совокупность из n (n>2) волоконно-оптических фоконов и n приемных матриц, причем указанные волоконно-оптические расположены массивом X×Y так, что их входные торцы образуют единую плоскость размером не менее изображения, которая непосредственно соединена с выходной стороной люминофорного экрана, а выходные торцы указанных фоконов оптически сопряжены с приемными матрицами, блоки обработки сигнала, информационные входы которых подключены к соответствующим выходам приемных матриц, а выходы питания и синхронизации подключены к соответствующим входам указанных матриц, а информационные выходы - к соответствующим входам вычислителя.

2. Устройство для формирования и регистрации статических и динамических рентгеновских изображений по п.1, отличающееся тем, что люминофорный экран содержит совокупность микроканалов, заполненных люминофором.

3. Устройство для формирования и регистрации статических и динамических рентгеновских изображений по п.1, отличающееся тем, что люминофорный экран выполнен в виде слоя люминофора, нанесенного непосредственно на входные торцы указанных волоконно-оптических фоконов.

4. Устройство для формирования и регистрации статических и динамических рентгеновских изображений по п.1, отличающееся тем, что между волоконно-оптическими фоконами и приемными матрицами дополнительно установлены электронно-оптические преобразователи, входы которых оптически сопряжены с выходными торцами фоконов, а выходы указанных перобразователей оптически сопряжены с приемными матрицами.