EA010610B1 - Способ рентгеновского контроля объекта исследования и установка для его реализации - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области технической физики, в частности к технике детектирования излучения. Техническая задача - создание эффективного способа и установки для осуществления полного рентгеновского контроля исследуемого тела с большей точностью. Способ включает сканирование объекта исследования предварительно сформированным одним плоским рентгеновским пучком, сформированным в одной любой заданной плоскости - или в горизонтальной, или в наклонной - путем перемещения пучка и детектора рентгеновского излучения относительно объекта исследования, в каждый момент времени контроля рентгеновский пучок, исследуемый объект и детектор рентгеновского излучения располагают в одной плоскости. Установка выполнена в виде несущей колонны с направляющими, штанги и держателя С-образной формы с закрепленными на концах излучателем и линейным детектором. Штанга и держатель соединены между собой и с несущей колонной с возможностью продольного перемещения и поворота относительно друг друга и относительно несущей колонны в плоскости, параллельной плоскости несущей колонны, и в плоскости, перпендикулярной плоскости несущей колонны.

Description

Изобретение относится к области технической физики, в частности к технике детектирования излучения и может быть использовано при фотометрии, дозиметрии, а также при измерении пространственно-энергетических характеристик полей оптического и ионизирующего излучений в целях, например, рентгеновского контроля тел, в частности тела человека, для обнаружения в них или на них некоторых нежелательных предметов или веществ как для медицинского контроля, так и в немедицинских целях, например, для предотвращения хищений или актов терроризма и обеспечения безопасности в зданиях и сооружениях, например в аэропортах и других местах повышенного риска.

Из уровня техники известны способы и установки рентгеновского контроля исследуемых объектов.

Известны способ и установка рентгеновского контроля (изделие ВобуЗеагсй, см. проспект фирмы Лтепсап Заепсе апб Епщпееппб. 1пс). Человека облучают пучком излучения низкой мощности, улавливают отраженное (рассеянное) поверхностью его тела излучение, преобразуют его в изображение и по нему судят о наличии у него, например, запрещенных предметов. Установка, реализующая этот способ, имеет корпус, в котором расположены источник рентгеновского излучения малой мощности, устройство для формирования пучка рентгеновского излучения и детектор отраженного излучения. Вплотную к корпусу расположена платформа, открытая с трех сторон. Человек стоит на платформе вплотную к корпусу, лицом или спиной к нему. Источник, расположенный на высоте приблизительно половины роста человека, излучает конический расходящийся пучок рентгеновского излучения низкой мощности, которое, проходя через одежду, отражается от поверхности тела пассажира. Отраженное излучение улавливается детектором и создает на нем картину того, что находится на поверхности тела, в одежде и на одежде той половины тела, которая повернута к корпусу. Для полного осмотра необходимо подвергать человека облучению в двух положениях: лицом к корпусу и спиной к нему. При этом не подвергаются досмотру внутренние полости тела, т.е. невозможно обнаружить предметы, проглоченные и находящиеся в желудке или помещенные в другие естественные полости тела.

Известна также сканирующая рентгеновская система (ЕП №271723 А, публ. 22.06.1988), содержащая датчик рентгеновского излучения, прошедшего тело, выполненный в виде вертикальной линейки детекторов, и коллиматор в виде пары вертикальных параллельных пластин для формирования рентгеновского излучения.

Известен сцинцилляционный счетчик (авторское свидетельство СССР № 306770 А, публ. 31.10.1983 г.), содержащий в одном корпусе первое устройство для преобразования рентгеновского излучения, прошедшего через тело, в излучение видимого света (сцинциллятор), и примыкающее к нему второе устройство для преобразования излучения видимого света в электрический сигнал (фотоэлектронный умножитель).

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ рентгеновского контроля объекта исследования (в частности, тела), включающий сканирование объекта исследования предварительно сформированным плоским рентгеновским пучком путем перемещения пучка и детектора рентгеновского излучения относительно объекта исследования (см. патент РФ №2126550, публ. 20.02.99 г., БИ № 5).

В установке, реализующей данный известный способ, источник излучения, коллиматор специальной конструкции и датчик в виде матрицы детекторов излучения закреплены на держателе, который передвигается относительно неподвижного объекта исследования. Каждый из детекторов излучения содержит устройства для формирования оптического изображения из рентгеновского излучения, прошедшего через исследуемый объект, волоконно-оптические элементы связи, усилители оптического изображения и устройства для преобразования оптического изображения в электронное изображение. Средства визуализации включают в себя указанный датчик и устройство для обработки указанного электронного изображения.

Поскольку передача информации в виде оптического изображения сопровождается значительными потерями, требуется его промежуточное усиление. Для создания изображения, пригодного для преобразования оптическое изображение, требуется пачка пучков излучения, имеющих определенную высоту. Массивный держатель с закрепленными на нем устройствами не может передвигаться достаточно быстро.

Соблюдение минимальной дозы, получаемой телом, при условии небольшой скорости перемещения источника в сочетании с мощностью излучения, прошедшего через тело, достаточной для получения оптического изображения, представляет собой сложную задачу.

В результате сравнительного анализа из уровня техники не выявлено аналогов предлагаемой конструкции установки рентгеновского контроля объекта исследования.

Технической задачей изобретения является создание эффективного способа и установки для осуществления полного рентгеновского контроля исследуемого тела с большей точностью.

Техническая задача достигается тем, что в способе рентгеновского контроля объекта исследования, включающем сканирование объекта исследования, сканирование проводят по крайней мере или одним плоским рентгеновским пучком, сформированным либо в одной горизонтальной, либо в одной наклонной плоскостях, или одним плоским рентгеновским пучком, расположенным под заданным углом к исследуемому объекту и сформированным либо в горизонтальной, либо в вертикальной, либо в наклонной плоскостях, при этом в каждый момент времени контроля рентгеновский пучок, исследуемая область

- 1 010610 объекта и детектор рентгеновского излучения располагают в одной плоскости.

Установка рентгеновского контроля объекта исследования, реализующая данный способ, выполнена в виде несущей колонны с направляющими, на которых посредством ползуна с возможностью продольного возвратно-поступательного перемещения относительно несущей колонны установлена штанга с направляющими, и держателя С-образной формы с закрепленными на концах напротив друг друга и расположенными в одной плоскости излучателем и линейным детектором, штанга шарнирно закреплена на ползуне с возможностью поворота до 360° в плоскости, параллельной плоскости несущей колонны, держатель установлен на направляющих штанги посредством ползуна с возможностью продольного возвратно-поступательного перемещения относительно штанги и шарнирно закреплен на ползуне с возможностью поворота до 360° в плоскости, параллельной плоскости штанги, держатель установлен на ползуне через узел соединения с обеспечением поворота держателя до 180° в плоскости, перпендикулярной плоскости штанги.

Установка снабжена рентгенопрозрачным столом для выполнения снимков лежачих пациентов или неодушевленных предметов.

Предлагаемый способ и установка, его реализующая, поясняются чертежами, где на фиг. 1 представлена общая схема установки, на фиг. 2, 3 - примеры рабочих положений установки, на фиг. 4 - пример способа при горизонтально сформированном плоском рентгеновском пучке, на фиг. 5, 6 - примеры способа при наклонно сформированном рентгеновском пучке.

Установка включает (см. фиг. 1) несущую колонну 1, штангу 2 и держатель 3 с излучателем 4 и линейным детектором 5. На несущей колонне 1 выполнены продольные направляющие 6, в которых установлен ползун 7 для закрепления на нем штанги 2. Штанга 2 закреплена на ползуне 7 шарнирно с возможностью обеспечения поворота штанги 2 до 360° в плоскости, параллельной плоскости несущей колонны 1. Держатель 3 выполнен С-образной формы. Излучатель 4 и линейный детектор 5 установлены и закреплены на концах держателя 3 напротив друг друга так, что сформированный веерообразный рентгеновский пучок всегда попадает непосредственно на рабочую поверхность линейного детектора 5. На штанге 2 выполнены продольные направляющие 8, в которых установлен ползун. Держатель 3 через узел соединения 9 шарнирно закреплен на ползуне штанги 2 с возможностью обеспечения поворота держателя 3 до 360° в плоскости, параллельной плоскости штанги 2 и несущей колонны 1. Узел соединения 9 обеспечивает поворот держателя 3 до 180° в плоскости, перпендикулярной плоскости штанги 2 и несущей колонны 1. Установка снабжена рентгенопрозрачным столом для выполнения снимков лежачих пациентов.

На фиг. 2 показан общий вид установки перед началом работы. На фиг. 3 - различные рабочие положения установки (слева направо): во время выполнения сканирования держатель 3 перемещается по штанге 2; для выполнения снимков косых проекций (формирование рентгеновского пучка в наклонной плоскости) держатель 3 может поворачиваться до 360°; держатель 3 вращается до 180°, обеспечивая выполнение различных проекций.

Сущность способа заключается в следующем.

Как было указано выше, техническим результатом заявленного изобретения является создание эффективного способа и установки для осуществления полного рентгеновского контроля тела с большей точностью.

Поставленная задача решена за счет того, что пучок излучения формируют в виде одного плоского рентгеновского пучка веерообразной формы в одной любой заданной плоскости.

В зависимости от необходимой области просмотра (исследуемая область) у объекта исследования рентгеновский пучок формируют либо в горизонтальной, либо в наклонной плоскостях.

На фиг. 4 показано выполнение снимков стоящего пациента. Штанга 2 установки посредством поворота установлена в вертикальное положение, держатель 3 установлен горизонтально перпендикулярно плоскости штанги 2. Пациента (или объект исследования) размещают внутри С-образной формы держателя 3 между излучателем 4 и линейным детектором 5 таким образом, чтобы область просмотра находилась в одной плоскости с рентгеновским пучком и линейным детектором. Держатель 3 перемещают вдоль штанги 2 по направляющим 8. На фиг. 4 показан пример сканирования грудной области одним плоским рентгеновским пучком, сформированным в горизонтальной плоскости.

В процессе обследования стоящего пациента возможно выполнение снимков различных проекций любой исследуемой области. Для этого держатель 3 разворачивают на любой заданный угол в диапазоне от 0 до 360° относительно штанги 2 в плоскости, параллельной плоскости штанги 2, или на заданный угол в диапазоне от 0 до 180° относительно штанги 2 в плоскости, перпендикулярной плоскости штанги 2, или, в зависимости от поставленной задачи исследования, поворот держателя 3 осуществляют в обеих плоскостях одновременно на любой заданный угол.

На фиг. 3, фото в середине и справа, показан пример разворота держателя 3 относительно штанги 2.

Предлагаемый способ и установка позволяют проводить исследования и лежачего пациента. Пациента укладывают на верхнюю панель рентгенопрозрачного стола (на фиг. 2 справа показан пример расположения стола относительно держателя 3). Стол с пациентом размещают внутри С-образной формы

- 2 010610 держателя 3 таким образом, чтобы верхняя панель стола находилась между излучателем 4 и линейным детектором 5, а область просмотра - в одной плоскости с рентгеновским пучком и линейным детектором. При лежачем положении пациента излучатель 4 находится в верхнем положении на держателе 3, а линейный детектор 5 - в нижнем.

На фиг. 5 показан пример выполнения косой проекции (рентгеновский пучок сформирован в наклонной плоскости) лежачего под углом к горизонту пациента. Голова выше ног. При повороте и перемещении держателя 3, как показано на фиг. 3, возможно выполнение практически любой проекции.

На фиг. 6 показан пример другого расположения тела пациента на столе. Голова ниже уровня ног. При различных возможных перемещениях и поворотах держателя 3 и такого расположения тела пациента на столе обеспечено выполнение любых проекций.

Таким образом, используя предлагаемый способ рентгеновского контроля объекта исследования и установку, его реализующую, можно осуществлять сканирование любой части тела с любой стороны и под любым заданным углом. Такое исследование пациента дает возможность провести более точно обследования различных частей тела, позволяет выявлять на более ранних стадиях различные заболевания, устанавливать более точный диагноз.

Кроме того, предлагаемый способ и установка могут быть использованы при сканировании объектов и в немедицинских целях, например, для предотвращения хищений или актов терроризма и обеспечения безопасности в зданиях и сооружениях, например в аэропортах и других местах повышенного риска.

Claims (3)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Способ рентгеновского контроля объекта исследования, включающий сканирование объекта исследования предварительно сформированным плоским рентгеновским пучком путем перемещения пучка и детектора рентгеновского излучения относительно объекта исследования, отличающийся тем, что сканирование объекта исследования проводят по крайней мере или одним плоским рентгеновским пучком, сформированным либо в одной горизонтальной, либо в одной наклонной плоскостях, или одним плоским рентгеновским пучком, расположенным под заданным углом к исследуемому объекту и сформированным либо в горизонтальной, либо в вертикальной, либо в наклонной плоскостях, при этом в каждый момент времени контроля рентгеновский пучок, исследуемая область объекта и детектор рентгеновского излучения располагают в одной плоскости.
2. 2. Установка рентгеновского контроля объекта исследования, выполненная в виде несущей колонны с направляющими, на которых посредством ползуна с возможностью продольного возвратнопоступательного перемещения относительно несущей колонны установлена штанга с направляющими, и держателя С-образной формы с закрепленными на концах напротив друг друга и расположенными в одной плоскости излучателем и линейным детектором, при этом штанга шарнирно закреплена на ползуне с возможностью поворота до 360° в плоскости, параллельной плоскости несущей колонны, держатель установлен на направляющих штанги посредством ползуна с возможностью продольного возвратнопоступательного перемещения относительно штанги и шарнирно закреплен на ползуне с возможностью поворота до 360° в плоскости, параллельной плоскости штанги, причем держатель установлен на ползуне через узел соединения с обеспечением поворота держателя до 180° в плоскости, перпендикулярной плоскости штанги.
3. 3. Установка рентгеновского контроля объекта исследования по п.2 снабжена рентгенопрозрачным столом для выполнения снимков лежачих пациентов.