RU2428114C1 - Photofluorographic chamber - Google Patents

Abstract

FIELD: measurement equipment.

SUBSTANCE: invention refers to medical technology, and namely to x-ray photofluorographic devices. Photofluorographic chamber includes light-tight housing protected with lead, with inlet opening covered with the plate from radiotransparent and light-tight material. Flat-shaped screen adjoins it. Screen consists of substrate, binding layer and luminescent material. High-speed lens and photorecorder is installed inside housing. Base of fibre-optic plane-parallel plate from dense flint glass, which is optically adjacent to the lens, adjoins the luminescent material. Optic fibres of the plate pass at angle α=arctg f/r to plane of luminescent material, where f - distance from axial point in plane of field stop of lens to luminescent material in direction of central ray, and r - distance from intersection point of central ray of lens of plane of luminescent material to optic input of fibre channel.

EFFECT: use of invention will allow decreasing radiation exposure on a patient.

2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области медицинской техники, точнее к рентгеновским флюорографическим аппаратам, используемым для скрининг-диагностики заболеваний органов грудной полости.The present invention relates to the field of medical technology, more specifically to x-ray fluorography devices used for screening diagnosis of diseases of the chest cavity.

Известна флюорографическая камера КФ-70Т, разработанная Загорским оптико-механическим заводом (Чикирдин Э.Г. Рентгеновские флюорографические аппараты. - М.: Медицина, 1970. - С.7) [1].Known fluorographic camera KF-70T, developed by the Zagorsk Optical and Mechanical Plant (Chikirdin EG X-ray fluorographic apparatus. - M .: Medicine, 1970. - P.7) [1].

Флюорографическая камера КФ-7СТ содержит светонепроницаемый корпус, защищенный свинцом, с входным окном, закрытым пластиной из рентгенопрозрачного и светонепроницаемого материала, к которой примыкает экраном плоской формы, состоящий из подложки, связующего слоя и люминофора; внутри корпуса установлен светосильный объектив и фоторегистратор. Фоторегистратор содержит лентопротяжный механизм и схему автоматического управления им, соединенный с фотоэкспонометром. Флюорография производится на рулонную пленку шириной 70 мм.The KF-7ST fluorography camera contains a light-proof casing protected by lead with an entrance window covered by a plate of X-ray transparent and opaque material, which is adjacent to a flat-shaped screen consisting of a substrate, a bonding layer and a phosphor; Inside the body there is a fast lens and a photo recorder. The photorecorder contains a tape drive mechanism and an automatic control circuit connected to it with a photo exposure meter. Fluorography is performed on a roll film of a width of 70 mm.

Основным недостатком пленочных камер [1] является недопустимо большая лучевая нагрузка на пациента. В настоящее время пленочные флюорографы сняты с производства.The main disadvantage of film cameras [1] is the unacceptably large radiation load on the patient. Currently, film fluorographs are discontinued.

Известна флюорографическая камера, в которой в качестве фотодетектора используется запоминающий экран, нанесенный на поверхность барабана. После экспозиции считывание скрытого изображения производится с помощью инфракрасного лазера (Авторское свидетельство №1018623, от 13.10.82, А61В 6/00) [2].A fluorographic camera is known in which a memory screen deposited on a drum surface is used as a photo detector. After exposure, the reading of the latent image is carried out using an infrared laser (Copyright certificate No. 1018623, dated 13.10.82, АВВ 6/00) [2].

Применение фотодетектора с запоминающим экраном [2] позволяет на порядок снизить лучевую нагрузку на пациента. Однако данная технология получения флюорографического снимка чрезвычайно дорога. В нашей стране фотодетекторы с запоминающим экраном не выпускаются и в практике фтизиопульмонологии не применяются.The use of a photo detector with a storage screen [2] allows one to reduce the radiation load on the patient by an order of magnitude. However, this X-ray technology is extremely expensive. In our country, photo detectors with a memory screen are not available and are not used in the practice of phthisiopulmonology.

Известна также флюорографическая камера, содержащая светонепроницаемый корпус, защищенный свинцом, с входным окном, закрытым пластиной из рентгенопрозрачного и светонепроницаемого материала, к которой примыкает флюоресцирующий экран плоской формы. Внутри корпуса находится фоторегистратор. Оптическая связь между флюоресцирующим экраном и фоторегистратором осуществляется с помощью волоконно-оптического фокона, оптический вход которого плотно примыкает к поверхности люминофора флюоресцирующего экрана (Авторское свидетельство на изобретение №633173 от 28.04.77 г., МПК А61В 6/00) [3].A fluorographic camera is also known, comprising a light-proof casing protected by lead, with an entrance window closed by a plate of X-ray transparent and opaque material, which is adjacent to a flat-shaped fluorescent screen. Inside the case is a photo recorder. The optical connection between the fluorescent screen and the photorecorder is carried out using a fiber optic focon, the optical input of which is closely adjacent to the surface of the phosphor of the fluorescent screen (Copyright certificate for the invention No. 633173 from 04/28/07, IPC А61В 6/00) [3].

Для рентгенофлюорографического обследования легких взрослого человека диаметр оптического входа фокона в аналоге [3] должен быть не менее 57 см. Оптическая промышленность не смогла освоить выпуск таких фоконов. Кроме того, такие фоконы имеют огромную массу, что затрудняет их практическое использование. По этим причинам изобретение [3] не нашло клинического применения.For X-ray fluorographic examination of an adult's lungs, the diameter of the optical input of the focon in the analogue [3] should be at least 57 cm. The optical industry could not master the production of such focons. In addition, such foci have a huge mass, which complicates their practical use. For these reasons, the invention [3] has not found clinical application.

Известна также флюорографическая камера, содержащая светонепроницаемый корпус, защищенный свинцом, с входным окном, закрытым пластиной из рентгенопрозрачного и светонепроницаемого материала, к которой примыкает экран плоской формы, состоящий из подложки, связующего слоя и люминофора. Внутри корпуса установлен светосильный объектив и фоторегистратор с ПЗС-матрицей, которая связана с платой считывания и обработки сигнала (Рентгеновские диагностические аппараты под редакцией Н.Н.Блинова и Б.И.Леонова. - М.: ВНИИМТ, 2001, с.198) [4]. Флюорографические камеры типа [4] принято называть цифровыми. Она наиболее близка конструктивно к заявляемому объекту, поэтому и была выбрана нами в качестве прототипа.A fluorographic camera is also known, comprising a lightproof housing protected by lead, with an entrance window closed by a plate of X-ray transparent and opaque material, which is adjacent to a flat-shaped screen consisting of a substrate, a bonding layer and a phosphor. Inside the body there is a fast lens and a photorecorder with a CCD matrix, which is connected to a readout and signal processing board (X-ray diagnostic devices edited by N.N. Blinov and B.I. Leonov. - M .: VNIIMT, 2001, p.198) [four]. Fluorographic cameras of the type [4] are called digital. It is the closest structurally to the claimed object, and therefore was chosen by us as a prototype.

При фотосъемке с флуоресцентного экрана только 1% светового потока попадает в объектив фотокамеры и участвует в формировании изображения. Это объясняется широкой диаграммой направленности излучения люминофора под действием рентгеновского излучения (В.В.Дмоховский, Э.Г.Чикирдин. Физико-технические основы флюорографии/ Основы флюорографии. - Л.: Медицина, 1965. - С.11). Это обстоятельство является большим недостатком всех типов флюорографов, в конструкции которых используются флюоресцирующие экраны, так как вынуждает увеличивать время экспозиции, что приводит и излишнему облучению пациента.When photographing from a fluorescent screen, only 1% of the light flux enters the camera lens and is involved in image formation. This is explained by the wide radiation pattern of the phosphor under the action of x-ray radiation (VV Dmokhovsky, EG Chikirdin. Physicotechnical fundamentals of fluorography / Fundamentals of fluorography. - L .: Medicine, 1965. - P.11). This circumstance is a great drawback of all types of fluoroscopes, in the design of which fluorescent screens are used, since it forces to increase the exposure time, which leads to excessive exposure of the patient.

Целью изобретения является снижение лучевой нагрузки на пациента. Данная цель достигается искусственным сужением диаграммы направленности излучения флюоресцирующего экрана с помощью волоконно-оптической технологии. Для этого во флюорографической камере, содержащей светонепроницаемый корпус, защищенный свинцом, с входным окном, закрытым пластиной из рентгенопрозрачного и светонепроницаемого материала, к которой примыкает экраном плоской формы, состоящий из подложки, связующего слоя и люминофора, внутри которого установлен светосильный объектив и фоторегистратор, дополнительно введена оптоволоконная плоскопараллельная пластина из тяжелого флинта, основание которой плотно примыкает к люминофору, оптически сопряженная с объективом, при этом оптические волокна проходят под углом α=arctg f/r к плоскости люминофора, где f - расстояние от осевой точки в плоскости полевой диафрагмы объектива до люминофора по направлению центрального луча, а r - расстояние от точки пересечения центрального луча объектива плоскости люминофора до оптического входа волоконного канала.The aim of the invention is to reduce radiation exposure to the patient. This goal is achieved by artificially narrowing the radiation pattern of the fluorescent screen using fiber optic technology. For this, in a fluorographic camera containing a light-tight housing protected by lead, with an entrance window closed by a plate of X-ray transparent and opaque material, which is adjacent to a flat-shaped screen, consisting of a substrate, a bonding layer and a phosphor, inside which a fast lens and a photo recorder are installed, additionally introduced a fiber-optic plane-parallel plate of heavy flint, the base of which is closely adjacent to the phosphor, optically conjugated with the lens, while optically optical fibers pass at an angle α = arctan f / r to the phosphor plane, where f is the distance from the axial point in the plane of the field diaphragm of the lens to the phosphor in the direction of the central beam, and r is the distance from the intersection of the central beam of the lens of the phosphor plane to the optical input of the fiber channel.

Проведенные исследования по патентным и научно-техническим информационным источникам показали, что конструкция предлагаемой флюорографической камеры неизвестна и не следует явным образом из изученного уровня техники, т.е. соответствует критериям «новизна» и «изобретательский уровень».Studies on patent and scientific-technical information sources showed that the design of the proposed fluorographic camera is unknown and does not follow explicitly from the studied prior art, i.e. meets the criteria of "novelty" and "inventive step".

Далее предлагаемое изобретение поясняется чертежами и пояснением к ним. На фиг.1 показана конструкция флюорографической камеры, а на фиг.2 - геометрия волоконно-оптической пластины.Further, the invention is illustrated by drawings and explanation to them. Figure 1 shows the design of the fluorographic camera, and figure 2 - the geometry of the fiber optic plate.

Флюорографическая камера содержит светонепроницаемый корпус 1, защищенный свинцом, с входным окном 2, закрытым пластиной 3 из рентгенопрозрачного и светонепроницаемого материала, например углепластика, к которой примыкает флюоресцирующий экран 4. Экран имеет плоскую форму и состоит из подложки 5, связующего слоя 6 и люминофора 7. В качестве подложки используется тонкий, плотный высококачественный картон. Толщина подложки около 0,2 мм. Непосредственно на картон нанесен тонкий связующий слой 6 из органического стекла, за которым следует люминофор 7. Наиболее перспективными считаются экраны на базе эпитаксиальной структуры люминофора CsI-Na, которые сочетают высокий энергетический выход люминесценции с более эффективным поглощением.The fluorographic camera contains a lightproof casing 1, protected by lead, with an entrance window 2 closed by a plate 3 made of X-ray transparent and lightproof material, for example carbon fiber, adjacent to the fluorescent screen 4. The screen has a flat shape and consists of a substrate 5, a bonding layer 6 and a phosphor 7 A thin, dense, high-quality cardboard is used as a substrate. The thickness of the substrate is about 0.2 mm. A thin organic glass binder layer 6 is applied directly to the cardboard, followed by phosphor 7. Screens based on the epitaxial structure of the CsI-Na phosphor, which combine a high energy output of luminescence with more efficient absorption, are considered the most promising.

Внутри корпуса установлен светосильный объектив 8 и фоторегистратор с ПЗС-матрицей 9, которая связана с платой считывания и обработки сигнала 10.Inside the housing, a fast aperture 8 and a photo recorder with a CCD matrix 9 are installed, which is connected to the read and signal processing board 10.

К поверхности люминофора 7 плотно примыкает оптоволоконная плоскопараллельная пластина 11, представляющая собой матрицу оптических волокон (световых каналов) 12, направленных на осевую точку S в плоскости полевой диафрагмы объектива 8. При этом оптические волокна 12 проходят под угломThe surface of the phosphor 7 is closely adjacent to the fiber-optic plane-parallel plate 11, which is a matrix of optical fibers (light channels) 12 directed to the axial point S in the plane of the field diaphragm of the lens 8. In this case, the optical fibers 12 pass at an angle

к плоскости люминофора 7, где f - расстояние от осевой точки S в плоскости полевой диафрагмы объектива 8 до люминофора 7 по направлению центрального луча, а r - расстояние от точки о пересечения центрального луча объектива 8 плоскости люминофора 7 до оптического входа соответствующего светового канала 12.to the plane of the phosphor 7, where f is the distance from the axial point S in the plane of the field diaphragm of the lens 8 to the phosphor 7 in the direction of the central beam, and r is the distance from the point of intersection of the central beam of the lens 8 of the plane of the phosphor 7 to the optical input of the corresponding light channel 12.

В соответствии с формулой (1) оптические волокна 12 на краю пластины 11 имеют больший наклон, чем оптические волокна центральной области пластины (∠α₂>∠α₁).In accordance with formula (1), the optical fibers 12 at the edge of the plate 11 have a greater inclination than the optical fibers of the central region of the plate (∠ α ₂ > ∠ α ₁ ).

Такая ориентация оптических волокон позволяет направить большую часть светового потока в объектив 8 фоторегистратора, в результате чего уменьшается время экспозиции и лучевая нагрузка на пациента, как минимум в два раза.This orientation of the optical fibers allows you to direct most of the light flux into the lens 8 of the photorecorder, resulting in a reduced exposure time and radiation load on the patient, at least twice.

Световые кванты, пройдя через объектив 8, попадают в ПЗС-матрицу 9, где преобразуются в электрический сигнал, который поступает на плату считывания и обработки сигнала 10 и далее в ЭВМ флюорографа (не показана).The light quanta, passing through the lens 8, fall into the CCD matrix 9, where they are converted into an electrical signal, which is fed to the read-out and signal processing board 10 and then to a fluorograph computer (not shown).

Предложенная конструкция флюорографической камеры может найти широкое применение в пульмонологии и фтизиатрии, особенно при обследовании детей, так как обеспечивает значительное снижение лучевой нагрузки на пациента.The proposed design of the fluorographic camera can be widely used in pulmonology and phthisiology, especially when examining children, as it provides a significant reduction in radiation exposure to the patient.

Claims (1)

Флюорографическая камера, содержащая светонепроницаемый корпус, защищенный свинцом, с входным окном, закрытым пластиной из рентгенопрозрачного и светонепроницаемого материала, к которой примыкает экран плоской формы, состоящий из подложки, связующего слоя и люминофора; внутри корпуса установлен светосильный объектив и фоторегистратор, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введена волоконно-оптическая плоскопараллельная пластина из тяжелого флинта, основание которой плотно примыкает к люминофору, оптически сопряженная с объективом, при этом оптические волокна проходят под углом α=arctg f/r к плоскости люминофора, где f - расстояние от осевой точки в плоскости полевой диафрагмы объектива до люминофора по направлению центрального луча, а r - расстояние от точки пересечения центрального луча объектива плоскости люминофора до оптического входа волоконного канала. A fluorographic camera comprising a light-proof casing, protected by lead, with an entrance window closed by a plate of X-ray transparent and opaque material, which is adjacent to a flat-shaped screen consisting of a substrate, a bonding layer and a phosphor; a fast lens and a photorecorder are installed inside the case, characterized in that it is additionally introduced a fiber-optic plane-parallel plate of heavy flint, the base of which is tightly adjacent to the phosphor, optically conjugated with the lens, while the optical fibers pass at an angle α = arctg f / r to the phosphor plane, where f is the distance from the axial point in the plane of the field diaphragm of the lens to the phosphor in the direction of the central beam, and r is the distance from the intersection point of the central beam of the lens phosphor-plane to the optical fiber input channel.

Images