RU2612058C1 - Radiographic installation - Google Patents

Abstract

FIELD: medicine.

SUBSTANCE: application: for medical radiographic diagnostics. Essence of the invention consists in the fact that radiographic installation includes X-ray emitter, slit collimator, multielement linear detector, system of synchronous movement of said elements, electronics for readout, processing and input of data, with installation being provided with additional two-coordinate high-resolution detector, placed on mobile bar of scanner near linear detector, provided with mechanism of its positioning along linear detector and additional collimator for two-coordinate detector, also placed on mobile bar of scanner near slit collimator and provided with mechanism of its positioning in accordance with position of two-coordinate detector.

EFFECT: invention provides possibility of extension of diagnostic possibilities of scanning radiographic system.

2 dwg

Description

Изобретение относится к рентгенотехнике, в частности к диагностическим медицинским рентгенографическим установкам.The invention relates to x-ray technology, in particular to diagnostic medical radiographic units.

В настоящий момент применяются, в основном, следующие способы получения проекционных рентгеновских снимков: с использованием неподвижного двухкоординатного детектора рентгеновского излучения и сканирующий метод с использованием перемещаемого относительно пациента (объекта) однокоординатного детектора.Currently, the following methods for obtaining projection x-ray images are mainly used: using a fixed two-coordinate x-ray detector and a scanning method using a single-axis detector moved relative to the patient (object).

В первом способе излучение, сформированное рентгеновской трубкой и прошедшее через тело пациента, регистрируется с помощью двухкоординатного детектора. Это может быть обычная экранно-пленочная система или цифровые системы с использованием плоского панельного детектора. Описание установок, реализующих этот способ, приведены в работах [Цифровая камера ЦФК-1 для флюорографии и рентгенографии, Медицинская техника, 1999 год, №5, стр. 30-31; Хирургические рентгеновские аппараты серии РТС-612, Медицинская техника, 1998 год, №6, стр. 8-10]. Достоинства таких систем - это высокое пространственное разрешение, короткое время получения снимка, возможность реализовать режим скопии ("кино"). Недостатком таких систем является то, что наряду с излучением, напрямую прошедшим через тело пациента (прямым излучением), детектор добавочно регистрирует и рассеянное в теле пациента излучение, что приводит к ухудшению качества снимка. Во втором способе - сканирующем пациент просвечивается тонким веерообразным лучом рентгеновского излучения, сформированным коллиматором, имеющим узкую щель, и который установлен между пациентом и излучателем. Излучение, прошедшее через пациента (прямой пучок), регистрируется с помощью однокоординатного детектора, оборудованного входной щелевой диафрагмой, которая экранирует чувствительный элемент детектора от рассеянного в теле пациента излучения. Для получения полноформатного цифрового изображения излучатель, коллиматор и детектор синхронно двигаются относительно тела пациента, а данные, описывающие распределение интенсивности излучения в строке, строка за строкой регистрируются линейным детектором. Описание установок, реализующих сканирующий способ, приведено в работе [Микродозовые рентгенографические системы Института ядерной физики СО РАН и области их оптимального применения, Автометрия, том 51, №1, 2015 год, стр. 77]. Достоинства этого способа - низкие дозы облучения (т.к. устраняется влияние рассеянного излучения), получение снимков практически любого размера, а при поступательном сканировании - отсутствие геометрических искажений в направлении сканирования.In the first method, radiation generated by an x-ray tube and transmitted through the patient’s body is detected using a two-coordinate detector. This can be a conventional screen-film system or digital systems using a flat panel detector. A description of the installations implementing this method is given in [Digital camera TsFK-1 for fluorography and radiography, Medical equipment, 1999, No. 5, pp. 30-31; Surgical X-ray devices of the RTS-612 series, Medical equipment, 1998, No. 6, p. 8-10]. Advantages of such systems are high spatial resolution, short time taken to take a picture, and the ability to implement a copy mode ("movie"). The disadvantage of such systems is that, along with the radiation that directly passed through the patient’s body (direct radiation), the detector additionally detects the radiation scattered in the patient’s body, which leads to a deterioration in the quality of the image. In the second scanning method, the patient is exposed to a thin fan-shaped x-ray beam formed by a collimator having a narrow slit, and which is installed between the patient and the emitter. The radiation transmitted through the patient (direct beam) is recorded using a single-axis detector equipped with an input slit diaphragm, which shields the sensitive element of the detector from radiation scattered in the patient’s body. To obtain a full-format digital image, the emitter, the collimator and the detector synchronously move relative to the patient’s body, and the data describing the distribution of the radiation intensity in a row, line by line, is recorded by a linear detector. A description of the installations that implement the scanning method is given in [Microdose X-ray systems of the Institute of Nuclear Physics SB RAS and areas of their optimal application, Avtometriya, Volume 51, No. 1, 2015, p. 77]. The advantages of this method are low radiation doses (since the influence of scattered radiation is eliminated), obtaining images of almost any size, and with progressive scanning, the absence of geometric distortions in the scanning direction.

Недостатками таких систем являются большое время получения снимков, невозможность работы в режиме скопии, а также низкий процент использования рентгеновского излучения, генерируемого излучателем, поскольку коллиматор пропускает только малую часть излучения. Последний недостаток еще более усугубляется при создании сканирующих систем с однострочным детектором и высоким пространственным разрешением (>2 пар линий/мм), так как для получения высокого пространственного разрешения каждый регистрирующий элемент должен занимать все меньшую площадь в плоскости изображения. Но при этом, для того чтобы работать при минимальных дозах, размер луча в направлении сканирования тоже должен уменьшаться соразмерно элементу изображения. На Рис. 1 показано, что высоту пучка в области детектора (Н*) невозможно уменьшить ниже предела, определяемого геометрическим размером фокусного пятна рентгеновской трубки (Н) и отношением расстояния коллиматор-детектор (L2) к расстоянию фокус-коллиматор (L1) при размере коллиматора, стремящимся к нулю.The disadvantages of such systems are the long time for obtaining images, the inability to work in copy mode, as well as the low percentage of use of x-ray radiation generated by the emitter, since the collimator passes only a small part of the radiation. The latter drawback is further exacerbated when creating scanning systems with a single-line detector and high spatial resolution (> 2 pairs of lines / mm), since in order to obtain high spatial resolution each recording element must occupy an ever smaller area in the image plane. But at the same time, in order to work at minimum doses, the beam size in the scanning direction must also decrease in proportion to the image element. In Fig. Figure 1 shows that the beam height in the region of the detector (H *) cannot be reduced below the limit determined by the geometric size of the focal spot of the x-ray tube (H) and the ratio of the distance of the collimator-detector (L2) to the distance of the focus-collimator (L1) with a collimator size tending to zero.

Наиболее близка к предлагаемой установке по техническим признакам рентгенографическая установка сканирующего типа, защищенная патентом RU №2257639, выбранная в качестве прототипа. Эта установка включает источник ионизирующего излучения в форме расходящегося пучка, коллиматор в виде продольной щели, приспособленной для создания плоского пучка излучения, устройство регистрации плоского пучка излучения, прошедшего через изучаемый объект, систему сканирования и считывающую электронику.Closest to the proposed installation on technical grounds is a radiographic installation of a scanning type, protected by patent RU No. 2257639, selected as a prototype. This setup includes a source of ionizing radiation in the form of a diverging beam, a collimator in the form of a longitudinal slit adapted to create a flat beam of radiation, a device for recording a flat beam of radiation transmitted through the object under study, a scanning system, and reading electronics.

Задача, решаемая изобретением, состоит в создании установки, позволяющей проводить микродозовые профилактические обследования сканирующим методом с хорошим разрешением и любой протяженностью снимка и на этой же установке, не меняя положения пациента, проводить детальное дообследование обнаруженных на сканере подозрительных мест с помощью двухкоординатного детектора высокого разрешения или проводить самостоятельное рентгеновское обследование с возможностью рентгеноскопии (при наличии такой технической возможности в двухкоординатном детекторе).The problem solved by the invention is to create a facility that allows microdose preventive examinations using the scanning method with good resolution and any length of the image, and on the same setup, without changing the patient’s position, conduct a detailed examination of suspicious sites detected on the scanner using a high resolution two-coordinate detector or carry out an independent x-ray examination with the possibility of fluoroscopy (if there is such a technical possibility in a two-coordinate tn detector).

Технический результат состоит в расширении диагностических возможностей сканирующей рентгенографической системы.The technical result consists in expanding the diagnostic capabilities of a scanning x-ray system.

Поставленная задача решена тем, что в известной рентгеновской установке, включающей рентгеновский излучатель, щелевой коллиматор, многоэлементный линейный детектор, систему перемещения названных частей установки, электронику считывания, обработки и вывода данных, согласно изобретению установлены дополнительный двухкоординатный детектор высокого разрешения и дополнительный коллиматор для этого двухкоординатного детектора, позволяющие, при необходимости, проводить дообследование пациента, в том числе в режиме скопии.The problem is solved in that in the well-known x-ray system, including an x-ray emitter, a slit collimator, a multi-element linear detector, a system for moving these parts of the installation, electronics for reading, processing and outputting data, according to the invention, an additional two-coordinate high-resolution detector and an additional collimator for this two-coordinate are installed detector, allowing, if necessary, to conduct additional examination of the patient, including in the copy mode.

Поскольку при дообследовании требуется получение изображений только вызывающих интерес областей, размер используемого двухкоординатного детектора высокого разрешения может быть существенно меньше, чем требуется при стандартной рентгенографии, что заметно удешевляет установку и снижает суммарную дозу облучения пациента.Since the additional examination requires obtaining images of only areas of interest, the size of the used high-resolution two-coordinate detector can be significantly smaller than that required by standard radiography, which significantly reduces the cost of installation and reduces the total dose of the patient.

В данном изобретении предлагается использовать конструкцию установки, позволяющую использовать оба вышеописанных метода получения проекционного рентгеновского снимка. Наиболее выигрышным является вариант с использованием сканера с поступательным движением вдоль тела пациента, который мы и рассмотрим в качестве примера.The present invention proposes to use the design of the installation, allowing you to use both of the above methods for obtaining a projection x-ray image. The most advantageous option is the use of a scanner with translational movement along the patient’s body, which we will consider as an example.

Описание установки поясняется Рис. 2, где:Description of installation is explained in Fig. 2, where:

1. Рентгеновская трубка1. X-ray tube

2. Щелевой коллиматор2. Slit collimator

3. Поток рентгеновского излучения для детектора сканера3. X-ray flux for scanner detector

4. Детектор сканера4. Scanner Detector

5. Двухкоординатный детектор высокого разрешения5. Two-coordinate high-resolution detector

6. Коллиматор двухкоординатного детектора6. Two-axis detector collimator

7. Подвижная балка сканера7. Moving beam scanner

8. Колонна8. The column

9. Поток рентгеновского излучения для двухкоординатного детектора9. X-ray flux for two-axis detector

10 - место пациента,10 - place of the patient,

11 - основание.11 - base.

Установка работает следующим образом.Installation works as follows.

При стандартном обследовании рентгеновская трубка (1) и щелевой коллиматор (2) формируют тонкий веерообразный луч рентгеновского излучения (3) (толщина пучка в направлении сканирования много меньше ширины пучка). Детектор сканера (4) имеет узкую щель для прохождения прямого рентгеновского пучка, сформированного коллиматором (2), что минимизирует регистрацию рассеянного излучения. При получении изображения сканирующим методом излучатель (1), коллиматор (2) и детектор (4), будучи закрепленными на подвижной балке (7), двигаются по колонне (8), закрепленной вертикально на основании (11), относительно объекта, находящегося между коллиматором и детектором на площадке (10), сохраняя неизменным свое положение относительно друг друга.In a standard examination, the x-ray tube (1) and the slit collimator (2) form a thin fan-shaped x-ray beam (3) (the thickness of the beam in the scanning direction is much smaller than the beam width). The scanner detector (4) has a narrow slot for the passage of a direct x-ray beam formed by the collimator (2), which minimizes the registration of scattered radiation. When the image is acquired by the scanning method, the emitter (1), the collimator (2) and the detector (4), being mounted on a movable beam (7), move along the column (8), mounted vertically on the base (11), relative to the object located between the collimator and a detector at the site (10), keeping its position relative to each other unchanged.

При необходимости проведения дообследования с высоким разрешением используется коллиматор (6), формирующий луч (9) нужного поперечного сечения и двухкоординатный детектор высокого разрешения (5), которые позиционируются в нужное относительно пациента положение и выполняется съемка изображения при неподвижной балке сканера (7). Для обеспечения позиционирования детектора высокого разрешения (5) по одной координате используется его собственный привод, а по другой координате - привод сканера. При этом пациент продолжает находиться на том же месте (10), что и при сканировании.If it is necessary to conduct a high-resolution follow-up examination, a collimator (6) is used, which forms a beam (9) of the desired cross section and a high-resolution two-coordinate detector (5), which are positioned in the position necessary relative to the patient and the image is taken with the scanner beam fixed (7). To ensure the positioning of the high-resolution detector (5), its own drive is used in one coordinate, and the scanner drive in another coordinate. At the same time, the patient continues to be in the same place (10) as during scanning.

Описанный принцип можно применить и для сканеров с вращательным движением. В качестве детектора высокого разрешения может использоваться любой двухкоординатный приемник рентгеновского излучения с подходящими параметрами, приведенные, например, в обзоре [Майоров А.А. Рентгеновское телевидение в промышленном НК. - В мире НК, 2007, No 1 (35)]. Выбрав соответствующий двухкоординатный детектор, можно обеспечить разрешение до 7 пар линий/мм, необходимый размер снимка и возможность скопии.The described principle can be applied to scanners with rotational motion. As a high-resolution detector, any two-dimensional X-ray radiation detector with suitable parameters can be used, for example, given in the review [A. A. Mayorov X-ray television in industrial NK. - In the world of NK, 2007, No 1 (35)]. Choosing the appropriate two-coordinate detector, you can provide a resolution of up to 7 pairs of lines / mm, the required image size and the possibility of copying.

В качестве детектора сканера может использоваться любой одно- или многострочный линейный детектор. Обзор детекторов такого типа содержится в [М.И. Зеликман, Цифровые приемники для рентгенодиагностических аппаратов, РАДИОЛОГИЯ - ПРАКТИКА №1 2001, стр. 32].As a scanner detector, any single or multi-line linear detector can be used. A review of detectors of this type is contained in [M.I. Zelikman, Digital receivers for X-ray diagnostic devices, RADIOLOGY - PRACTICE No. 1 2001, p. 32].

Основными преимуществами такой схемы получения изображения являются:The main advantages of such an image acquisition scheme are:

1. Использование сканера позволяет получать снимки большого размера с минимальной дозой облучения за счет минимизации регистрируемого рассеянного излучения. Последнее особенно важно при проведении профилактических обследований населения.1. Using a scanner allows you to get large-sized images with a minimum radiation dose by minimizing the recorded scattered radiation. The latter is especially important when conducting preventive examinations of the population.

2. При необходимости, включив двухкоординатный детектор высокого разрешения, можно получать прицельные диагностические снимки высокого разрешения и более высокого качества, чем при использовании таких же детекторов в стандартных рентгенографических установках, поскольку область облучения пациента существенно меньше из-за гораздо меньшего размера двухкоординатного детектора и вклад рассеянного излучения в величину зарегистрированного сигнала соответственно меньше.2. If necessary, by turning on a high-resolution two-coordinate detector, it is possible to obtain targeted diagnostic images of higher resolution and higher quality than when using the same detectors in standard radiographic installations, since the patient's irradiation area is significantly smaller due to the much smaller size of the two-coordinate detector and the contribution scattered radiation in the magnitude of the recorded signal, respectively, less.

3. При дообследовании с помощью двухкоординатного детектора высокого разрешения возможно проведение исследования интересующих областей в оптимальном для данного участка тела режиме облучения, а также работа в режиме скопии (при наличии такой технической возможности в выбранном детекторе).3. When additional examination is carried out using a high-resolution two-coordinate detector, it is possible to study the areas of interest in the optimal irradiation mode for a given part of the body, as well as to work in the copy mode (if this is technically possible in the selected detector).

4. Снижение общей стоимости оборудования и занимаемой площади в рентген кабинете за счет замены нескольких устройств одним универсальным.4. Reducing the total cost of equipment and space in the X-ray room by replacing several devices with one universal.

5. Ускоряется и становится более удобным процесс обследования пациента, поскольку все снимки делаются на одной установке при неизменном положении пациента.5. The process of examining the patient is accelerated and more convenient, since all pictures are taken on the same setup with the patient in the same position.

Claims (1)

Рентгенографическая установка, включающая рентгеновский излучатель, щелевой коллиматор, многоэлементный линейный детектор, систему синхронного перемещения названных элементов, электронику считывания, обработки и вывода данных, отличающаяся тем, что установка снабжена дополнительным двухкоординатным детектором высокого разрешения, размещенным на подвижной балке сканера вблизи линейного детектора, снабженным механизмом его позиционирования вдоль линейного детектора и дополнительным коллиматором для двухкоординатного детектора, также размещенным на подвижной балке сканера вблизи щелевого коллиматора и снабженным механизмом его позиционирования в соответствии с положением двухкоординатного детектора.An x-ray apparatus including an X-ray emitter, a slit collimator, a multi-element linear detector, a system for synchronously moving the named elements, electronics for reading, processing and outputting data, characterized in that the apparatus is equipped with an additional high-resolution two-coordinate detector located on a movable scanner beam near the linear detector, equipped with its positioning mechanism along a linear detector and an additional collimator for a two-coordinate detector, akzhe placed on a moving beam scanner and collimator slit near provided with its positioning mechanism in accordance with the XY position detector.

Images