CS221866B1 - Rentgenový nízkodávkový scanner digitálního zobrazovacího systému - Google Patents

Abstract

Rentgenový scanner je urěen pro radiodiagnostiku pomocí rastrovacího systému. Nejcastěji používaný film, případně videorekordér jsou analogové systémy s malou dynamikou s konverzí záření s velkými ztrátami. Rentgenový nízkodávkový ecanner využívající jeden scintilační detektor a jednoduchý rastrovací systém snižuje dávku záření, ale doba expozice je dlouhá. Navrhovaný systém využívá několik scintilačních detektorů a rastrovací sy-- stém skládající se z pohyblivého štěrbinového systému doplněného rotační válcovou štěrbinovou clonou, čímž jsou vytvářeny rastrující úzké paprskovité svazky rentgenového záření, které po průchodu pacientem dopadají do scintilačních detektorů. Sein-: « tilační detektory umožňují používat pouze malé dávky záření a systém několika detektorů zkracuje expozice. Systém lze využit pro získávání informací z prostorového objektu s podmínkou pouze malé dávky záření a s potřebou velké dynamiky absorpcí, mimo zdravotnictví v průmyslu, vědě, kontrolních bezpečnostních systémech apod.

Description

Rentgenový nízkodávkový scanner digitálního zobrazovacího systému je určen pro lékařskou radiodiagnostiku pomocí rastrovacího rentgenového systému.

Známý rentgenový nízkodávkový scanner zobrazovacího systému, využívající rastrovací techniku prozařování se scintilačním detekčním systémem je vybaven jedním scintilačním detektorem, rotační rovinnou clonou se čtyřmi radiálními štěrbinami a rentgenovým zářičem s jednou příčnou štěrbinou vytvořenou primární clonou. Celý systém, včetně rentgenového zářiče, se posunuje ve směru úložné desky. Tento systém má nevýhody v nerovnoměrném prosvětlení řádky podle cosinové funkce a hlavně pak v dlouhém celkovém, expozičním čase.

Výše uvedené nevýhody jsou odstraněny u rentgenového nízkodávkového scanneru digitálního zobrazovacího systému určeného pro lékařskou radiodiagnostiku, sestávajícího z rastrovacího prozařovaciho a snímacího systému, využívající rentgenový zářič s primární clonou, plovoucí úložnou deskou a scintilační detekční systém, podle vynálezu tím, že rentgenový zářič s primární clonou jsou umístěny pevně v nejnižší možné poloze v rotační válcové štěrbinové cloně, přitom záření vycházející z ohniska rentgenky je vyčleněno primární clonou tvarované podle potřeby vyšetření do svazku rentgenového záření, přičemž dále ve směru zářeni, nad primární clonou, je umístěna v nejvyšší možné poloze v rotační válcové štěrbinové cloně, primární kyvné štěrbinová clona, jejíž primární podélně štěrbiny vytváří ze svazku rentgenového záření, úzké ploché vějíře rentgenového záření, přičemž rotační válcová štěrbinová clona je opatřena příčnými štěrbinami, které vytváří z plochých vějířů rentgenového záření, úzké paprskovité svazky rentgenového záření, procházející plovoucí úložnou deskou, nad kterou je vyšetřovací prostor pro umístění pacienta, nad kterým je snímací systém, sestávající z fokusované sekundární mřížky s lamelami, rovnoběžnými s příčnými štěrbinami rotační válcové štěrbinové clony, nad fokusovanou sekundární mřížkou je umístěna sekundární kyvné štěrbinová clona, jejímiž sekundárními podélnými štěrbinami prochází úzké paprskovité svazky rentgenového zářeni do podélných scintilačnlch detektorů opatřených fotonásobiči, z kterých je elektrický obrazový signál digitálně zpracováván pro potřeby vyšetření, přičemž primární kyvná štěrbinové clona, dále sekundární kyvná štěrbinová clona s podélnými scintilačními detektory s fotonásobiči jsou-tipevněny na tuhém kyvném rámu, který je kyvný okolo osy kyvu procházející ohniskem rentgenky, přičemž je rovnoběžná s podélnou osou plovoucí úložné desky, přitom primární podélné štěrbiny a sekundární podélné štěrbiny jsou vzájemně v zákrytu a jsou rovnoběžné s osou kyvu, přitom příčné štěrbiny jsou rovnoběžné s osou rotace válcové štěrbinové clony kolmé na osu kyvu, přičemž rotační válcová štěrbinová clona je poháněna elektromotorem, kterým je poháněn i kyvný rám přes mechanický převod,, jehož poměr převodu je takový, aby úzké paprskovité svazky rentgenového záření vykryly celé vyšetřovací okno rovnoměrně bez mezer a bez překrytí.

Rentgenový nízkodávkový scanner digitálního zobrazovacího systému podle vynálezu přitom může být opatřen vícenásobnou nebo paprskovitou lamelovou primární kyvnou štěrbinovou clonou. Systém může být dále vybaven pouze jednou primární podélnou štěrbinou, jednou sekundární podélnou štěrbinou a jedním podélným scintilačním detektorem.

Rentgenový nízkodávkový scanner digitálního zobrazovacího systému podle vynálezu může být řešen také tak, že plovoucí úložná deska je otočené o 90° tak, že její osa v podélném směru je rovnoběžná s osou rotace válcové štěrbinové clony. Dále může být také celý scanner otočený o 180° tak, Se rentgenový zářič je umístěn nahoře a podélné scintilační detektory jsou umístěny dole, přičemž plovoucí úložná deska je umístěna těsně nad snímacím systémem: fokusovanou sekundární mřížkou a podélnými scintilačními detektory.

Příklad provedení rentgenového nízkodávkového scanneru digitálního zobrazovacího systému podle vynálezu je schematicky znázorněn na připojeném výkrese.

Na příkladném řešení znázorněném na výkrese jsou schematicky zobrazeny: rentgenový zářič i, primární clona 2, rotační válcová štěrbinová clona ohnisko rentgenky £, svazek fi rentgenového záření, primární kyvná štěrbinová clona 6, primární podélné štěrbiny 2, ploché vějíře 8 rentgenového záření, příčné štěrbiny fi, úzké paprskovité svazky 10 rentgenového záření, plovoucí úložná deska 1 1 . fokusovaná sekundární mřížka £2, lamely 13. sekundární' kyvná štěrbinová clona 14. sekundární podélné štěrbiny 15. podélné scintilační detektory 16. fotonásobič 17. kyvný rám 18. osa kyvu 19. osa rotace 20 válcové štěrbinové clony, elektromotor 2J_, mechanický převod 22 a vyšetřovací okno 23.

Rentgenový zářič fi je umístěn v nejnižší možné poloze uvnitř v rotační válcové štěrbinové cloně fi. Osy rentgenového zářiče, fi a rotační válcové štěrbinové clony fi jsou rovnoběžné a jsou kolmé na podélnou osu plovoucí úložné desky fifi. Rentgenový zářič fi je běžné konstrukce, jeho součástí je rentgenka s rotační anodou. Vysokonapělové průchodky z rentgenového zářiče fi jsou nejvýhodnější axiální.

Rotační válcová štěrbinová clona fi má ve válcovém plášti ze stínícího materiálu, vytvořeny úzké příčné štěrbiny fi, které jsou rovnoběžné s osou rotace 20 válcové štěrbinové clony fi. Rotační válcovou clonu fi pohání elektromotor 21.

Na rentgenovém zářiči fi je umístěna primární clona 2 pro vyclonění formátu snímku - zaclonění vyšetřovacího okna 23.

Nad primární clonou 2 v nejvyšší možné poloze, v rotační válcové štěrbinové cloně fi, je umístěna primární kyvná štěrbinová clona 6 opatřená úzkými primárními podélnými štěrbinami 2» které jsou rovnoběžné s podélnou osou plovoucí úložné desky fifi. Primární kyvná štěrbinová clona 6 je vytvořena z úseče válcové plochy ze stínícího materiálu, se středem zakřivení v ohnisku rentgenky fi. Primární kyvná štěrbinová clona 6 je upevněna na kyvném rámu 18.

Těsně nad rotační válcovou štěrbinovou clonou fi je umístěna plovoucí úložná deska fifi, nad kterou je vyšetřovací prostor pro umístění pacienta. Plovoucí úložná deska fifi umožňuje pohyb s pacientem tak, aby bylo možné umístit na vyšetřovací okno 23 kteroukoliv část těla pacienta.

Nad vyšetřovacím prostorem je umístěn snímací systém, sestávající z fokusované sekundární mřížky 12 a z podélných scintilačních detektorů 16.

Fokusované sekundární mřížka 12 je orientována lamelami fifi rovnoběžně s příčnými štěrbinami fi v rotační válcové štěrbinové cloně fi. Fokusovaná sekundární mřížka 12 je fokusovaná do ohniska rentgenky fi.

Za fokusovanou sekundární mřížkou 1 2. ve směru rentgenového záření, je umístěna sekundární kyvná štěrbinová clona 14 ze stínícího materiálu, opatřená sekundárními podélnými štěrbinami 15 ve stejném počtu jako je primárních podélných štěrbin 2 v primární kyvné štěrbinové cloně 6. Sekundární podélné štěrbiny fifi jsou rovnoběžné s primárními podélnými štěrbinami 2i přičemž poměr šířky sekundárních podélných štěrbin fifi k šířce primárních podélných štěrbin 2 j^e ve stejném poměru jako jejich vzdálenosti k ohnisku rentgenky fi. Sekundární kyvná štěrbinová clona fifi je vytvořena z úseče válcové plochy se středem zakřivení v ohnisku rentgenky fi a je upevněna na kyvném rámu 18. přitom osy jejich sekundárních podélných štěrbin fifi, déle osy primárních podélných štěrbin 2 a ohnisko rentgenky fi, leží ve svazku rovinných ploch.

Nad jednotlivými sekundárními podélnými štěrbinami fifi jsou umístěny rovnoběžně podélné scintilační detektory 16. Podélné scintilační detektory 16 se pohybují kyvně okolo ohniska rentgenky fi spolu se sekundární kyvnou štěrbinovou clonou fifi, u které stále překrývají sekundární podélné štěrbiny fifi.

Na konci podélných scintilačních detektorů 16 jsou umístěny fotonásohiče 17.

Kyvný rám 18 je otáčen.okolo osy kyvu 19 procházející ohniskem rentgenky 4. Osa kyvu 22 je kolmá na osu rotace 20 válcové Štěrbinové clony J. Pohon kyvného rámu 18 je uskutečňován elektromotorem 21 od osy rotace 20 válcové Štěrbinové clony J přes mechanický převod 22 do pomala v poměru tak, aby rentgenové paprsky procházející pacientem vykryly celé vyšetřovací okno 23. přitom aby nedocházelo k mezerám ani překrytí mezi jednotlivými řádkami a současně i mezi jednotlivými sekcemi zobrazení.

Stínicím materiálem clon může být olovo (Pb), podélné scintilační detektory 16 mohou být krystaly jodidu sodného [NaJ(T1)] , mechanický převod 22 může být řešen ozubeným řemenem a šnekovým převodem.

Rentgenové záření vycházející z ohniska rentgenky 1 je vycloněno primární clonou 2 v rámci vyšetřovacího okna 23 do potřebného formátu, nutného pro vyšetření, do svazku 2 rentgenového záření.

Svazek 2 rentgenového záření dopadá na primární kyvnou štěrbinovou clonu 6, jejíž primární podélné štěrbiny 2 vytváří ze svazku 2 rentgenového záření ploché vějíře 8 rentge nového zářeni, odpovídající jednotlivým řádkům prozáření pacienta, které se kyvem rámu 18 postupně pohybují.

Ploché vějíře 8 rentgenového záření dopadají na rotační válcovou štěrbinovou clonu J s příčnými štěrbinami 2, které vytvoří z plochých vějířů 8 rentgenového záření úzké paprskovité svazky 10 rentgenového záření. Otáčením rotační válcové štěrbinové clony J vznikají pohybující se úzké paprskovité svazky 10 rentgenového záření, které již po průchodu plovoucí úložnou deskou 11 prozařuji pacienta.

Vzájemné pohyby rotační válcové štěrbinové clony 2 ^a primární kyvné štěrbinové clony 6 jsou takové, aby po průchodu vždy jedné příčné štěrbiny 2 celým vyšetřovacím oknem 23 došlo k posunu primárních podélných štěrbin 2 o jejich šířku.

Začátek expozice snímku začíná ve výchozí poloze kyvného rámu 18. kdy první primární podélná štěrbina 2 je promítána na podélný kraj vyšetřovacího okna 23 a konec expozice snímku konči při dosažení první primární podélnou štěrbinou 2 dotyku výchozí polohy ze začátku expozice druhé primární podélné štěrbiny 2·

Po průchodu pacientem, modulované úzké paprskovité svazky 10 rentgenového záření, pro chází fokusovanou sekundární mřížkou 1 2. jejíž lamely 13 odstíní sekundární záření vzniklé průchodem rentgenového záření plovoucí úložnou deskou 11 a hlavně pak pacientem, ve směru podélné osy plovoucí úložné desky 11.

Odstínění sekundárního zářeni v příčném směru plovoucí úložné desky 11 je realizováno systémem snímání pohyblivou štěrbinou, uskutečněné primárními podélnými štěrbinami 7 ^a sekundárními podélnými štěrbinami 15.

Po průchodu modulovaných úzkých paprskovitých svazků Π) rentgenového záření fokusovanou sekundární mřížkou 12 a sekundární kyvnou štěrbinovou clonou 14 dopadá rentgenové záření do podélných scintilačních detektorů 22, kde vybuzují scíntilace úměrné kvantu dopadajícího rentgenového záření.

Scíntilace z podélných scintilačních detektorů 16 prochází do jednotlivých fotonásobičů 22, kde modulují elektrický signál úměrný scintilacím.

Elektrické modulované signály z fotonásobičů 22 jsou digitálně zaznamenány do paměti, z které je následně vytvořen diagnostikovaný obraz, který může být různě podle potřeby radiologa korigován, tj. zvolení výřezu, zvětšení, okna denzit, kontrastu, geometrické a kontrastní zvýraznění detailů, vyhledávání nebo vymazání určitého kontrastu apod.

22186ο

Rentgenový nízkodávkový scanner digitálního zobrazovacího systému umožňuje vyšetřování sumárně s velmi malými dávkami rentgenového záření, protože scintilační detektory např. jodidu sodného [NaJ(T1)] realizuji konverzi rentgenového záření na světelné téměř se 100% efektivností v celém dynamickém rozsahu tří až čtyř řádů denzit záření a tím po digitálním zpracování obrazu lze docílit fyzikálně nejvyššího možného rozlišení absorpcí tkání.

Výhodou systému je i to, že nepotřebuje pro zobrazení a jeho uchování stříbro. Uchování obrazových informací je realizováno magneticky, např. na floppy disky.

Rentgenový nízkodávkový scanner digitálního zobrazovacího systému lze mimo zdravotnictví s výhodou využít v průmyslu, kontrolních systémech např. letištních a na vědeckovýzkumných pracovištích, všude tam, kde jde o obrazovou informaci z prostorového objektu, s velkým rozsahem absorpce rentgenového záření a přitom s jemným zobrazením absorpcí a podmínkou využití pouze malých dávek rentgenového záření.

Claims (5)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Rentgenový nízkodávkový scanner digitálního zobrazovacího systému určený pro lékařskou radiodiagnostiku, sestávající z rastrovacího prozařovacího a snímacího systému, využívající rentgenový zářič s primární clonou, plovoucí úložnou desku a scintilační detekční systém, vyznačený tím, že rentgenový zářič (1) s primární clonou (2) jsou umístěny pevně v nejnižší možné poloze v rotační válcové štěrbinové cloně (3), přitom záření vycházející z ohniska rentgenky (4) je vycloněno primární clonou (2) tvarované podle potřeby vyšetření do svazku (5) rentgenového záření, přičemž dále ve směru záření, nad primární clonou (2), je umístěna v nejvyšší možné poloze v rotační válcové štěrbinové cloně (3), primární kyvná štěrbinová clona (6), jejíž primární podélné štěrbiny (7) vytváří ze svazku (5) rentgenového záření, úzké ploché vějíře (8) rentgenového záření, přičemž rotační válcová štěrbinová clona (6) je opatřena příčnými štěrbinami (9), které vytváří z plochých vějířů (8) rentgenového záření úzké paprskovité svazky (10) rentgenového záření, procházející plovoucí úložnou deskou (11), nad kterou je vyšetřovací prostor pro umístění pacienta, nad kterým je snímací systém, sestávající z fokusované sekundární mřížky (12) s lamelami (13) rovnoběžnými s příčnými štěrbinami (9) rotační válcové štěrbinové clony (3), nad fokusovanou sekundární mřížkou (12) je umístěna sekundární kyvná štěrbinová clona (14), jejímiž sekundárními podélnými štěrbinami (15) prochází úzké paprskovité svazky (10) rentgenového zářeni do podélných scintilačních detektorů (16) opatřených fotonásobiči (17), z sterých je elektrický obrazový signál digitálně zpracováván pro potřeby vyšetření, přičemž primární kyvná štěrbinová clona (6), dále sekundární kyvná štěrbinová clona (14) s podélnými seintilačnimi detektory (16) s fotonásobiči (17) jsou upevněny na tuhém kyvném rámu (18) , který je kyvný okolo osy kyvu (19) procházející ohniskem rentgenky (4), přičemž je rovnoběžná s podélnou osou plovoucí úložné desky (11), přitom primární podélné štěrbiny (7) a sekundární podélné štěrbiny (15) jsou vzájemně v zákrytu a jsou rovnoběžné s osou kyvu (19) , přitoia příčné štěrbiny (9) jsou rovnoběžné s osou rotace (20) válcové štěrbinové clony (3) kolmé na osu kyvu (19), přičemž rotační válcová štěrbinová clona (3) je poháněna elektromotorem (21), kterým je poháněn i kyvný rám (18) přes mechanický převod (22), jehož poměr převodu je do pomala takový, aby úzké paprskovité svazky (10) rentgenového záření vykryly celé vyšetřovací okno (23) rovnoměrně bez mezer a bez překrytí.
2. 2. Rentgenový nízkodávkový scanner digitálního zobrazovacího systému podle bodu 1, vyznačený tím, že primární kyvná štěrbinová clona (6) je vytvořena vícenásobnou nebo paprskovitou lamelou.
3. 3. Rentgenový nízkodávkový scanner digitálního zobrazovacího systému podle předešlých bodů 1 a 2, vyznačený tím, že je vybaven pouze jednou primární podélnou štěrbinou (.7), jednou sekundární podélnou Štěrbinou (15) a jedním podélným scintilačním detektorem (16).
4. 4. Rentgenový nizkodávkový scanner digitálního zobrazovacího systému podle předchozích bodů 1 až 3, vyznačený tím, že plovoucí úložná deska (11) je uložena otočena o 90° tak, že její podélná osa je rovnoběžné s osou rotace (20) válcové štěrbinové clony (3).
5. 5. Rentgenový nizkodávkový scanner digitálního zobrazovacího systému podle předchozích bodů 1 až 4, vyznačený tím, že plovoucí úložná deska (11) je umístěna těsně nad snímí 'm •systémem tvořeným fokusovanou sekundární mřížkou (12) a podélnými scintilačními detektory v 16).