Апарат для одержання комп’ютерних рентгенівських зображень

Винахід відноситься до медичної техніки, зокрема, до рентгенодіагностичних систем одержання зображення, які призначені для візуалізації зображень внутрішньої структури біологічних об'єктів і можуть бути використані для вивчення і діагностики структур біологічних тканин. Відомо, що рентгенографічне зображення формують у результаті взаємодії квантів рентгенівського випромінювання з приймачем. Воно уявляє собою розподіл квантів, що пройшли, наприклад, через тіло пацієнта і були зареєстровані детектором. Зареєстроване приймачем зображення піддають обробці і потім аналізують. При цьому дуже важливо, щоб зареєстроване рентгенівське зображення дозволяло розрізнити всі деталі з обліком кутови х і частотних характеристик зору. Аналіз рентгенівського зображення уявляє собою складну задачу і вимагає забезпечення можливості розпізнавати навіть найменші зміни контрасту при різному просторовому розрізненні, а також виявляти аномальні структури. Оскільки якість рентгенівських зображень багато в чому визначається їх контрастом, прагнення одержання зображення з максимальним контрастом приводить до збільшення дози опромінення пацієнта при використанні приймачів із більш високим просторовим розділенням і використанням растрів для захисту від розсіяного випромінювання [Фізика візуалізації зображень у медицині: у 2-х томах. Т.1: Пер. с англ./ під ред. С. Уэбба. Μ.: Світ. 991 с.40-137]. Відомий, наприклад, пристрій для сканування тіла, що включає в себе джерело для сканування тіла пучком рентгенівського випромінювання, коліматор і пристрій створення зображення, що містить у собі засіб для перетворення рентгенівського випромінювання, пропущеного тілом, в оптичне зображення, засіб для посилення оптичного зображення, засіб для перетворення посиленого оптичного зображення в електронне зображення і засіб обробки, виконаний з можливістю одержання сканованого зображення [див. опис до патенту РФ №2126550, М.кл. G03B42/02, опубл.20.02.99]. Описаний вище пристрій використовують для сканування людських органів з метою виявлення в них або на них патологій. Він дозволяє забезпечити необхідну точність і розділення на безпечних для пацієнта рівнях рентгенівського випромінювання. У кожному конкретному випадку застосування зазначеного винаходу контрастність візуального зображення забезпечується за рахунок установки робочої напруги й струму рентгенівської трубки. У медичних застосуваннях такого пристрою напруга на рентгенівській трубці може складати до 80кв. Хоча описаний вище пристрій володіє широкими функціональними можливостями, однак у медичних цілях застосування такого пристрою обмежено. Оскільки при обстеженні пацієнта для одержання однаково достовірної інформації всіх ділянок досліджуваного органа, які сканують, необхідно вести сканування протягом досить тривалого часу, це приводить до великої динамічної нерізкості результату сканування за рахунок руху вн утрішніх органів людини і значному променевому навантаженню як на пацієнта, так і на обслуговуючий персонал. Найбільш близьким до рішення, що заявляється, по призначенню, технічній сутності і результатові, що досягається при використанні, є апарат для одержання комп'ютерних рентгенівських зображень, що включає медичний рентгенівський апарат, люмінесцентний екран, електронну камеру, оптичну систему проектування зображення з люмінесцентного екрана на матрицю електронної камери і комп'ютер для керування режимами електронної камери, одержання зображення з її оперативної пам'яті й керування роботою джерела рентгенівського випромінювання [див. опис до патенту РФ №2134450, М.кл. G03B42/02, опубл.10.08.99]. В апараті оптична система проектування зображення й електронна камера конструктивно об'єднані в один вузол, зібраний на планшеті, встановлюваному в направляючі фотоплівкового касетоутримувача рентгенівського апарата, причому планшет з люмінесцентним екраном і елементи оптичної системи проектування зображення закриті світлозахисним кожухом, а електронна камера й об'єктив згаданої оптичної системи захищені від впливу рентгенівського випромінювання рентгенонепроникливоми екранами. Пропоноване технічне рішення дозволяє створити компактний апарат, який просвічує, з електронною системою одержання зображення і програмувальним керуванням джерелом рентгенівського випромінювання й апаратом у цілому. Однак використання планшета з люмінесцентним екраном, встановленим у направляючих фотоплівкового касетоутримувача рентгенівського апарата, обмежує функціональні можливості апарата, оскільки оператор має можливість змінювати розрізняльну здатність пристрою шляхом зміни фокусної відстані об'єктива, при цьому змінюється розмір вхідного поля приймача рентгенівського зображення (чим більше просторове розрізняння, тим менше розмір вхідного поля). Таким чином, одержати зображення великого по розміру органа людини не можливо. Крім того, якщо люмінесцентний екран обраний оптимальної товщини й ефективності перетворення енергії рентгенівського випромінювання у сві тло для великого дозволу і при цьому матриця електронної камери має відповідному цьому дозволові розмір піксела, тоді перехід до меншого дозволу без установки іншого, оптимального для цього меншого дозволу люмінесцентного екрана ( більшої товщини, а відповідно і більшої ефективності перетворення енергії рентгенівського випромінювання у світло) і відповідній більшого по площі піксела матриці електронної камери (підвищення чутливості) приведе до невиправдано високих доз опромінення, як пацієнта, так і обслуговуючого персоналу. Тому метою рішення, що заявляється, є зменшення променевого навантаження на пацієнта і персонал. В основу винаходу поставлена задача удосконалення апарата для одержання комп'ютерних рентгенівських зображень, у якому, унаслідок розміщення між джерелом рентгенівського випромінювання на основі рентгенівської трубки й оптичною системою додатково від одногодо трьох люмінесцентних екранів з різним просторовим розрізнянням і різними ефективностями перетворення рентгенівського випромінювання у світло, які виконаних з можливістю послідовної або вибіркової установки на шляху рентгенівського випромінювання, і матриці електронної камери з можливістю зміни площі піксела, забезпечується розширення діапазону просторового розрізняння рентгенівського зображення без зміни розміру вхідного поля при відповідному виборі збільшення площі піксела матриці при об'єднанні декількох пікселів безпосередньо протягом однієї експозиції, перехід від аналізу загальної картини досліджуваної області до окремих її деталей, і за рахунок цього знижується променеве навантаження як на пацієнта, так і на обслуговуючий персонал, оскільки менше просторове розрізняння вимагає і меншого дозового навантаження і навпаки. Поставлена задача вирішується тим, що в апараті для одержання комп'ютерних рентгенівських зображень, що включає медичний .рентгенівський апарат, люмінесцентне екран, електронну камеру, оптичну систему проектування зображення з люмінесцентного екрана на матрицю електронної камери і комп'ютер для керування режимами електронної камери, одержання зображення з її оперативної пам'яті і .керування роботою джерела рентгенівського випромінювання, відповідно до винаходу, між джерелом рентгенівського випромінювання на основі рентгенівської трубки, яка входить до складу медичного рентгенівського апарату, і оптичною системою додатково встановлені від одного до трьох люмінесцентних екранів з різним просторовим розрізнянням і різними ефективностями перетворення рентгенівського випромінювання у світло, виконані з можливістю послідовної або вибіркової установки на шляху рентгенівського випромінювання, при цьому матриця електронної каери виконана з можливістю зміни площі піксела. Як видно з викладу сутності технічного рішення, що заявляється, воно відрізняється від прототипу і, отже, є новим. Рішення також має винахідницький рівень. Відоме використання люмінесцентних екранів для візуалізації рентгенівського випромінювання [Технічні засоби медичної інтроскопи/ Під ред Б.И. Леонова. М.: Медицина, 1989. с.26-35]. Пропоноване рішення принципове відрізняється від відомого підходу. Відомо, що люмінесцентний екран у залежності від складу його покриття володіє тією або іншою здатністю, що дозволяє. Об'єднання декількох екранів в одному пристрої дозволяє принципово по новому підходити до обстеженню, наприклад, пацієнта, починаючи його з малих доз опромінення при аналізі стану всього тіла або більшої частини його при використанні люмінесцентного екрана з малим просторовим розрізненням. Потім послідовно перейти до великих доз з використанням екранів з великим просторовим дозволом. У цілому виявляється, що таке обстеження відбувається при меншій дозі опромінення як пацієнта, так і обслуговуючого персоналу. Пропоноване рішення промислово застосовне, оскільки знаходить практичне застосування в медичній практиці і використовується в пристроях, що виготовляються в умовах промислового виробництва і на сучасному устаткуванні в сполученні з комплектуючими вузлами, що використовують сучасні передові технології. На Фіг.1 показана схема апарата для одержання комп'ютерних рентгенівських зображень. На Фіг.2 показаний блок екранів (вид зверху). Апарат для одержання комп'ютерних рентгенівських зображень містить медичний рентгенівський апарат 1, люмінесцентний екран 2, електронну камеру 3, оптичну систему 4 проектування зображення з люмінесцентного екрана на матрицю 5 електронної камери і комп'ютер 6 для керування режимами електронної камери, одержання зображення з її оперативної пам'яті і керування роботою джерела рентгенівського випромінювання 1. Між джерелом рентгенівського випромінювання на основі рентгенівської трубки 1 і оптичною системою 4 додатково встановлені люмінесцентні екрани 7, 8, 9 (і на Фіг.2 показані екрани 8 та 9) з різним просторовим розрізненням і різними ефективностями перетворення рентгенівського випромінювання у світло. Екрани встановлені в блоці 10 на осях 11, 12, 13 і 14 (на Фіг.2 показані вісі 13 та 14). Матриця електронної камери 5 виконана з можливістю зміни площі піксела. Блок 10 містить оптичну систему 4 і електронну камеру 3, ви хід якої з'єднаний із входом електронного блоку 15. Вихід електронного блоку 15 з'єднаний з комп'ютером 6, що включає монітор, процесорний блок і принтер. У таблиці наведені варіанти використання пристрою. Таблиця Характеристика екрана №№ екрана 1 (поз.2) 2 (поз.7). 3(8) 4(9) Просторове розрізнення, пара ліній/мм 1,2 1,6 2,5 3,1 Променеве навантаження на пацієнта*, м3в 0,014 0,025 0.061 0,095 * ефективна доза при флюорографії грудної клітки в заднепередній проекції і фокусній відстані 1 метр. Пристрій використовують у такий спосіб. Лаборант установлює на пульті керування початкові параметри, наприклад, напруга 80кВ, струм 80мА, тривалість 0,013с, екран з дозволом 1,2 пара ліній/мм. За допомогою комп'ютерного блоку 6, що включає монітор, процесор і друкувальний пристрій, лаборант відслідковує результат проходження рентгенівського випромінювання від джерела 1 рентгенівського випромінювання до електронного блоку 15 і комп'ютерного блоку 6. Обстеження грудної клітки пацієнта при початкових параметрах вимагало дозового навантаження 0,014м3в. У результаті первісного флюорографичного обстеження встановлено, що більш ретельному аналізові варто піддати область коренів легень з великим просторовим розрізненням, тобто зробити не профілактичний, а діагностичний знімок. Використання екрана №3 при напрузі 80кВ, струм 10мА і тривалості 0,045с дозволили виявити округле утворення в правому легені. У випадку, якби всі пацієнти проходили профілактичне обстеження з використанням екрана №3, вони одержали б невиправдано завищене променеве навантаження (ефективну дозу) у 4,4 рази. Таким чином, підвищення просторового розрізнення люмінесцентного екрана необхідно було тільки у випадку одержання діагностичного (уточнюючий діагноз) знімка. Як видно з опису пристрою і прикладів його використання, він дозволяє зменшити променеве навантаження на пацієнта не менш як в 4,4 рази і відповідно знизити променеве навантаження і на персонал.