RU2218088C1 - Digital diagnostic x-ray apparatus - Google Patents
Digital diagnostic x-ray apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- RU2218088C1 RU2218088C1 RU2002113518/14A RU2002113518A RU2218088C1 RU 2218088 C1 RU2218088 C1 RU 2218088C1 RU 2002113518/14 A RU2002113518/14 A RU 2002113518/14A RU 2002113518 A RU2002113518 A RU 2002113518A RU 2218088 C1 RU2218088 C1 RU 2218088C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- flat panel
- ray
- digital
- brightness
- image
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к медицинской технике, точнее к рентгенодиагностическим аппаратам, предназначенным для общей рентгенографии. The present invention relates to medical equipment, more specifically to x-ray diagnostic devices intended for general radiography.
Известен цифровой рентгенодиагностический аппарат, содержащий рентгеновский излучатель и усилитель рентгеновского изображения, установленные на концах поворотной дугообразной траверсы с возможностью их размещения с противоположных сторон исследуемого участка тела пациента. Кроме того, в состав аппарата входит устройство отображения и запоминания информации, подключенное к выходу усилителя рентгеновского изображения, и устройство управления, связанное по сигнальным цепям с упомянутыми функциональными компонентами [1]. A known digital x-ray diagnostic apparatus comprising an x-ray emitter and an x-ray image amplifier mounted at the ends of a rotatable arcuate traverse with the possibility of their placement on opposite sides of the studied area of the patient’s body. In addition, the apparatus includes a device for displaying and storing information connected to the output of the x-ray image amplifier, and a control device connected via signal chains to the mentioned functional components [1].
Известный цифровой рентгенодиагностический аппарат [1] предназначен главным образом для проведения исследований огнестрельных ранений и переломов в условиях военно-полевого госпиталя. Усилитель рентгеновского изображения, входящий в комплект этого аппарата, имеет небольшое поле зрения, что не позволяет получить на снимке изображение протяженных органов, например легких. The well-known digital X-ray diagnostic apparatus [1] is intended mainly for carrying out studies of gunshot wounds and fractures in a military field hospital. The X-ray image intensifier included with this device has a small field of view, which does not allow you to get an image of extended organs, such as lungs.
Известен цифровой рентгенодиагностический аппарат для исследования легких, содержащий рентгеновский излучатель с питающим устройством высокочастотного типа и приемник рентгеновского изображения - цифровую флюорографическую камеру. Цифровая флюорографическая камера имеет ренггенозащитный и светонепрозрачный корпус с входным окном, закрытым сцинтилляционным экраном, с которым оптически сопряжена светосильная оптоэлектронная система, подключенная через усилитель и аналогово-цифровой преобразователь к ЭВМ, оснащенной видеомонитором [2]. Known digital x-ray apparatus for examining the lungs, containing an x-ray emitter with a high-frequency type power device and an x-ray image receiver - a digital x-ray camera. The digital fluorographic camera has an X-ray and opaque case with an input window closed by a scintillation screen, with which a fast optoelectronic system is optically connected, connected via an amplifier and an analog-to-digital converter to a computer equipped with a video monitor [2].
Основным недостатком рентгенодиагностических аппаратов, оснащенных цифровыми флюорографическими камерами [2], является их низкая разрешающая способность, не более 2,5 пар лин/мм. The main disadvantage of X-ray diagnostic devices equipped with digital fluorographic cameras [2] is their low resolution, not more than 2.5 pairs / mm.
Наиболее близким по конструкции к заявляемому объекту является цифровой рентгенодиагностический аппарат, содержащий рентгеновский излучатель с питающим устройством высокочастотного типа и приемник рентгеновского изображения - плоскую панель на основе аморфного кремния, закрепленную в специальном держателе на вертикальном штативе [3, с.26]. Верхний из рабочих слоев панели представляет собой сцинтиллятор, содержащий кристаллы цезия, активированные таллием (CsI:Тl). Детектирование рентгеновских квантов происходит за счет их конверсии сцинтилляцнонным покрытием в видимый свет и последующего детектирования света кремниевыми фотодиодами. В результате этого процесса на матрице фотодиодов образуется электрический рельеф. Величина зарядов пропорциональна интенсивности светового потока в данной области матрицы. Считывание электрических сигналов с матрицы фотодиодов осуществляется построчно с помощью транзисторных ключей, выполненных на основе тонкопленочной технологии. В дальнейшем эти сигналы усиливаются и конвертируются с использованием 14-разрядных аналого-цифровых преобразователей. Оцифрованный электрический сигнал поступает в ЭВМ, оснащенную видеомонитором. The closest in design to the claimed object is a digital x-ray diagnostic apparatus containing an x-ray emitter with a high-frequency type power supply and an x-ray image receiver - a flat panel based on amorphous silicon mounted in a special holder on a vertical tripod [3, p.26]. The upper working layer of the panel is a scintillator containing thallium activated cesium crystals (CsI: Tl). X-ray quanta are detected due to their conversion by a scintillation coating into visible light and subsequent light detection by silicon photodiodes. As a result of this process, an electrical pattern is formed on the photodiode array. The magnitude of the charges is proportional to the intensity of the light flux in a given region of the matrix. Reading of electrical signals from the matrix of photodiodes is carried out line by line using transistor switches made on the basis of thin-film technology. These signals are further amplified and converted using 14-bit analog-to-digital converters. The digitized electrical signal is fed to a computer equipped with a video monitor.
Цифровые рентгенодиагностические аппараты с плоскими панелями на аморфном кремнии имеют разрешающую способность 3,5 пар лин/мм, отличаются высокой чувствительностью и очень широким динамическим диапазоном. Современные плоские панели на аморфном кремнии имеют размер рабочего поля более 40•40 см, что позволяет использовать цифровые аппараты этого типа для решения различных задач общей рентгенографии. Digital X-ray diagnostic devices with flat panels on amorphous silicon have a resolution of 3.5 pairs lin / mm, are characterized by high sensitivity and a very wide dynamic range. Modern flat panels on amorphous silicon have a working field size of more than 40 • 40 cm, which allows the use of digital devices of this type to solve various problems of general radiography.
К основному недостатку цифрового рентгенодиагностического аппарата с плоскими панелями на аморфном кремнии [3, с.26], взятого нами за прототип, следует отнести отсутствие в его конструкции системы контроля радиационной чувствительности плоских панелей. Необходимость такой системы контроля продиктована тем, что большинство полупроводниковых детекторов быстро теряют свою чувствительность под воздействием ионизирующего излучения. Снижение радиационной чувствительности полупроводникового детектора приведет к увеличению лучевой нагрузки на пациента. Отметим, что рентгенодиагностические аппараты с плоскими панелями на аморфном кремнии появились в практике здравоохранения совсем недавно, поэтому опыта их длительной эксплуатации у рентгенологов нет. The main disadvantage of the digital X-ray diagnostic apparatus with flat panels on amorphous silicon [3, p.26], taken by us as a prototype, should be attributed to the absence in its design of a system for monitoring the radiation sensitivity of flat panels. The need for such a monitoring system is dictated by the fact that most semiconductor detectors quickly lose their sensitivity under the influence of ionizing radiation. A decrease in the radiation sensitivity of the semiconductor detector will lead to an increase in radiation exposure to the patient. It should be noted that x-ray diagnostic devices with flat panels on amorphous silicon have appeared in healthcare practice quite recently, therefore, radiologists do not have experience of their long-term operation.
Целью настоящего изобретения является осуществление контроля радиационной чувствительности цифрового рентгенодиагностического аппарата в процессе его эксплуатации. The aim of the present invention is to monitor the radiation sensitivity of a digital X-ray diagnostic apparatus during its operation.
Данная цель достигается тем, что в цифровом рентгенодиагностическом аппарате, содержащем рентгеновский излучатель с питающим устройством высокочастотного типа и приемник рентгеновского изображения - плоскую панель на аморфном кремнии, электрически соединенную через операционный усилитель и аналогово-цифровой преобразователь с электронно-вычислительной машиной (ЭВМ), оснащенной видеомонитором, с внешней стороны входного окна плоской панели, в одном из ее нижних углов, закреплена ограничительная рамка квадратной формы из материала с высоким атомным номером, окно которой определяет размеры контролируемого участка плоской панели, причем внутри рамки находится ионизационная камера проходного типа, соединенная с источником питания, усилителем и индикатором, а ЭВМ дополнена микропроцессором, обеспечивающим контрольное включение аппарата в строго заданных энергетическом и экспозиционном режимах через определенный интервал времени, а также анализатором уровня усредненного электрического сигнала яркости цифрового изображения на тестируемом участке, ячейкой памяти эталонного сигнала яркости, и компаратором уровней яркости эталонного и текущего сигналов яркости изображения на тестируемом участке. This goal is achieved by the fact that in a digital X-ray diagnostic apparatus containing an X-ray emitter with a high-frequency type power supply and an X-ray image receiver, a flat panel on amorphous silicon is electrically connected through an operational amplifier and an analog-to-digital converter with an electronic computer equipped with with a video monitor, on the outside of the entrance window of the flat panel, in one of its lower corners, a bounding box of a square shape made of material with a high atomic number, the window of which determines the dimensions of the monitored area of the flat panel, and inside the frame there is a passage-type ionization chamber connected to a power source, an amplifier and an indicator, and the computer is supplemented by a microprocessor that provides control switching on of the device in strictly specified energy and exposure modes after a certain interval time, as well as an analyzer of the level of the averaged electrical signal of the brightness of the digital image in the test area, memory cell e a luminance coupon signal, and a comparator of the brightness levels of the reference and current image luminance signals in the test section.
В дальнейшем изобретение поясняется чертежами и описанием к ним. На фиг. 1 приведена принципиальная блок-схема цифрового рентгенодиагностического аппарата; на фиг.2 показан приемник рентгеновского изображения (плоская панель на аморфном кремнии) (вид спереди); на фиг.3 приведена электрическая схема подключения ионизационной камеры; на фиг.4 изображены эталонный и текущий электрические сигналы яркости цифрового изображения тестируемого участка при их прохождении через компаратор. The invention is further illustrated by drawings and a description thereof. In FIG. 1 is a schematic block diagram of a digital X-ray diagnostic apparatus; figure 2 shows the x-ray image receiver (flat panel on amorphous silicon) (front view); figure 3 shows the electrical connection diagram of the ionization chamber; figure 4 shows the reference and current electrical luminance signals of the digital image of the test area when they pass through the comparator.
Цифровой рентгенодиагностический аппарат содержит рентгеновский излучатель 1, подключенный к рентгеновскому питающему устройству высокочастотного типа, состоящему из высоковольтного генератора 2 и пульта управления 3. Приемником рентгеновского изображения является плоская панель 4 на аморфном кремнии. Рентгеновский излучатель 1 и плоская панель 4 закреплены на специальных штативах (на чертеже не показаны) таким образом, что главный луч рентгеновской трубки проходит через центр плоской панели 4. Панель 4 представляет собой многослойную матричную оптоэлектронную систему. Первый рабочий слой плоской панели 4 представляет собой сцинтиллятор 5 нитевидного типа, содержащий кристаллы цезия, активированные таллием (CsI:Тl). К сцинтиллятору 5 примыкает матрица кремниевых фотодиодов 6. С каждым фотодиодом связан транзисторный ключ, выполненный на основе тонкопленочной технологии. Транзисторные ключи предназначены для последовательного построчного считывания электрического потенциала с матрицы фотодиодов. Электрический сигнал с выхода плоской панели 4 поступает в операционный усилитель 7 и далее через аналогово-цифровой преобразователь 8 приходит в ЭВМ 9. В ЭВМ 9 формируется цифровая матрица рентгеновского изображения, которая вводится в память ЭВМ 9 и при необходимости визуального анализа изображения может быть выведена через цифро-аналоговый преобразователь 10 на экран видеомонитора 11. На экран видеомонитора 11 также выводятся сведения о пациенте и цифровая техническая информация, характеризующая работу рентгенодиагностического аппарата. Все вышеперечисленные технические элементы входят в состав известного цифрового рентгенодиагностического аппарата [3], принятого нами в качестве прототипа. Далее будут описаны отличительные элементы конструкции предложенного нами аппарата. На фиг.1 они показаны двойной ограничительной линией. The digital X-ray diagnostic apparatus comprises an
Контроль радиационной чувствительности цифрового рентгенодиагностического аппарата осуществляется путем сравнительной оценки уровней эталонного и текущего сигналов яркости на тестируемом участке плоской панели 4. Тестируемый участок плоской панели выделяется ограничительной рамкой 12 квадратной формы из материала с высоким атомным номером, например вольфрама. Ограничительная рамка 12 закреплена в одном из нижних углов, например правом, плоской панели 4 (фиг.2). Окно 13 ограничительной рамки 12 определяет размер тестируемого участка плоской панели 4. Сторона окна 13 ограничительной рамки 12 составляет 30-40 мм. Границы тестируемого участка в системе координат цифрового рентгеновского изображения строго известны. Координаты границ введены в программу автоматической обработки строчных сигналов яркости тестируемого участка. Внутри окна 13 находится ионизационная камера 14 проходного типа, которая предназначена для измерения дозы излучения в момент контрольной экспозиции. Чувствительный объем ионизационной камеры 14 заполнен газом, а ее электроды выполнены из акводага. Напряжение на электроды ионизационной камеры 14 подается от высоковольтного источника питания 15. Рабочий сигнал от ионизационной камеры 14 поступает в усилитель 16 и далее через интерфейс 17 подается на индикатор, в качестве которого используется экран видеомонитора 11. На фиг.3 приведена электрическая схема подключения ионизационной камеры 14. Ионизационный ток, возникающий в камере 14 под действием рентгеновского излучения, приводит к изменению напряжения на накопительном конденсаторе С. Изменение напряжения на конденсаторе С является мерой количества электричества, накопленного вследствие ионизации в камере 14 и, следовательно, пропорционального дозе излучения. The radiation sensitivity of the digital X-ray diagnostic apparatus is controlled by comparatively evaluating the levels of the reference and current luminance signals in the test section of the
Команда на тестирование рентгенодиагностического аппарата подается от микропроцессора 18, подключенного к ЭВМ. Он обеспечивает включение аппарата в строго заданных энергетическом и экспозиционном режимах через контрольный интервал времени, например через три месяца. Для контроля радиационной чувствительности аппарата используется электронная система, содержащая анализатор 19 уровня усредненного электрического сигнала яркости цифрового изображения тестируемого участка, ячейку памяти 20 эталонного сигнала и компоратор 21 уровней яркости эталонного и текущего сигналов яркости цифрового изображения на тестируемом участке. The command to test the x-ray diagnostic apparatus is supplied from the microprocessor 18 connected to the computer. It provides the inclusion of the apparatus in strictly specified energy and exposure modes through a control time interval, for example, after three months. To monitor the radiation sensitivity of the apparatus, an electronic system is used that contains an analyzer 19 of the level of the averaged electric signal brightness of the digital image of the test section, a
На вход компаратора 21 поступает эталонный сигнал uo из ячейки памяти 20 и текущий сигнал uΔt, полученный в текущий момент времени. Каждый из сигналов имеет полезную составляющую и шумовую uf. В компараторе 21 электрические сигналы uo и uΔt складываются в противофазе. В итоге с выхода компаратора 21 в ЭВМ 9 поступает разностный сигнал Δu = u0-uΔt.
Контроль радиационной чувствительности цифрового рентгенодиагностического аппарата осуществляется следующим образом.The input signal of the
Monitoring the radiation sensitivity of the digital x-ray diagnostic apparatus is as follows.
После установки цифрового рентгенодиагностического аппарата в рентгеновском кабинете и введения его в эксплуатацию выполняется первый контрольный снимок. Первый и все последующие контрольные снимки производятся без пациента. При выполнении контрольного снимка главный луч рентгеновского пучка должен проходить через центр входного окна плоской панели 4, маркированный светоконтрастным перекрестием 22 (фиг.2). Параметры контрольной рентгенографии (фокусное расстояние, KV, mAs, время экспозиции) вводятся в память ЭВМ 9. В памяти ЭВМ фиксируется и доза излучения, определенная с помощью ионизационной камеры 14. ЭВМ 9 с помощью блока 19 построчно анализирует электрические сигналы яркости изображения тестируемого участка, ограниченного рамкой 12, и определяет уровень усредненного электрического сигнала яркости. Результирующий электрический сигнал вводится в ячейку памяти 20 на постоянное хранение. After installing the digital X-ray diagnostic apparatus in the X-ray room and putting it into operation, the first control picture is taken. The first and all subsequent control shots are taken without a patient. When performing the control image, the main beam of the x-ray beam should pass through the center of the entrance window of the
Повторное и все последующие контрольные включения аппарата производятся через определенный интервал времени, например, равный 3 месяцам. Команда рентгенологу для повторного тестирования аппарата подается микропроцессором 18. Рентгенография выполняется строго в также геометрических, энергетических и экспозиционном режимах, что и при первоначальном контрольном включении аппарата. Контроль идентичности условий рентгенографии производится путем сравнения доз излучения текущего и первоначального - эталонного снимка. Repeated and all subsequent control switches on the device are made after a certain time interval, for example, equal to 3 months. A command to the radiologist for repeated testing of the apparatus is provided by the microprocessor 18. Radiography is performed strictly in the same geometric, energy and exposure modes as during the initial control inclusion of the apparatus. The identity of the radiography conditions is controlled by comparing the radiation doses of the current and the original reference image.
Оценка степени потери радиационной чувствительности приемника рентгеновского изображения (плоской панели на аморфном кремнии) осуществляется путем анализа электрического сигнала на выходе компаратора 21. После каждого контрольного включения аппарата на вход компаратора 21 поступают два электрических сигнала: текущий от анализатора 19 и эталонный из ячейки памяти 20 (фиг.4). В том случае, когда плоская панель находится в норме, амплитуды текущего и эталонного сигналов будут одинаковы, и на выходе компаратора 21 результирующий электрический сигнал по амплитуде будет близок к нулю. Такая ситуация может наблюдаться, например, в течении двух лет. Однако нет уверенности в том, что при продолжительной эксплуатации цифрового рентгенодиагностического аппарата с приемником на аморфном селене подобная ситуация сохранится. Срок службы рентгенодиагностических аппаратов составляет как минимум 10 лет. Напомним, что опыта продолжительной эксплуатации цифровых аппаратов с плоскими полупроводниковыми панелями мировая практика не имеет. Поэтому можно с большой вероятностью предположить, что при продолжительном воздействии рассеянного рентгеновского излучения на полупроводниковую матрицу ее чувствительность будет падать. Возможно, что потеря чувствительности плоской панели на аморфном селене будет наблюдаться на третий год ее эксплуатации. При потере чувствительности плоской панели амплитуда результирующего электрического сигнала Δu на выходе компаратора 21 будет отличной от нуля (см. фиг.4) и в дальнейшем будет постоянно расти. Потеря радиационной чувствительности приемника рентгеновского изображения вызовет необходимость увеличения энергетических режимов съемки, что приведет к увеличению лучевой нагрузки на пациента. The degree of loss of radiation sensitivity of the X-ray image receiver (a flat panel on amorphous silicon) is estimated by analyzing the electrical signal at the output of the
Источники информации
1. Патент РФ 2158537, МПК А 61 В 6/00, 2000 г.Sources of information
1. RF patent 2158537, IPC A 61 B 6/00, 2000
2. Патент США 5465284, кл. 378/62, 1995 г. 2. US patent 5465284, CL. 378/62, 1995
3. Белова И.Б., Китаев В.М. Малодозовая цифровая рентгенография. - Орел, 2001. - 160 с. 3. Belova I. B., Kitaev V. M. Low-dose digital radiography. - Eagle, 2001 .-- 160 p.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002113518/14A RU2218088C1 (en) | 2002-05-24 | 2002-05-24 | Digital diagnostic x-ray apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002113518/14A RU2218088C1 (en) | 2002-05-24 | 2002-05-24 | Digital diagnostic x-ray apparatus |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2218088C1 true RU2218088C1 (en) | 2003-12-10 |
RU2002113518A RU2002113518A (en) | 2004-01-20 |
Family
ID=32066500
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002113518/14A RU2218088C1 (en) | 2002-05-24 | 2002-05-24 | Digital diagnostic x-ray apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2218088C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009142526A1 (en) * | 2008-05-19 | 2009-11-26 | Закрытое Акционерное Общество "Иmпульc" | System for automatically testing a digital x-ray radiation receiver |
EA016381B1 (en) * | 2011-07-18 | 2012-04-30 | Закрытое Акционерное Общество "Импульс" | Method of stitching and linearization of amplitude responses of multisensor detectors |
-
2002
- 2002-05-24 RU RU2002113518/14A patent/RU2218088C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
БЕЛОВА И.Б. и др. Малодозовая цифровая рентгенография. - Орел, 2001, с.26. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009142526A1 (en) * | 2008-05-19 | 2009-11-26 | Закрытое Акционерное Общество "Иmпульc" | System for automatically testing a digital x-ray radiation receiver |
US7891873B2 (en) | 2008-05-19 | 2011-02-22 | ZAO “Impulse” | System for automatic testing of a digital X-ray detector |
EA016381B1 (en) * | 2011-07-18 | 2012-04-30 | Закрытое Акционерное Общество "Импульс" | Method of stitching and linearization of amplitude responses of multisensor detectors |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2002113518A (en) | 2004-01-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9322928B2 (en) | Radiation imaging apparatus, method for controlling the same, and radiation image detection device | |
JP5283718B2 (en) | Radiation image detection apparatus and gain setting method used for radiation image detection apparatus | |
US5465284A (en) | System for quantitative radiographic imaging | |
JP3857721B2 (en) | Real-time imaging apparatus and imaging method | |
US6316773B1 (en) | Multi-density and multi-atomic number detector media with gas electron multiplier for imaging applications | |
US10230906B2 (en) | Beam detection with continuous detector readout | |
Geijer et al. | Image quality vs radiation dose for a flat-panel amorphous silicon detector: a phantom study | |
US10074679B2 (en) | Radiation image detecting device | |
KR101919619B1 (en) | Radiographic detector including trap occupancy change monitor and feedback, imaging apparatus and methods using the same | |
US20090122960A1 (en) | Portable x-ray detector unit | |
CN103239245A (en) | Radiation imaging apparatus and control method thereof, and radiation imaging system | |
US20210185203A1 (en) | Image sensor having radiation detectors of different orientations | |
US20210325319A1 (en) | Imaging system having radiation detectors of different orientations | |
JP2003000578A (en) | Method and apparatus for automatic offset correction in digital fluoroscopic x-ray imaging system | |
JP3683987B2 (en) | X-ray flat panel detector | |
JP6458540B2 (en) | Radiographic imaging system, radiographic imaging apparatus, and body thickness estimation method | |
RU2218088C1 (en) | Digital diagnostic x-ray apparatus | |
EP1314184A1 (en) | Multi-density and multi-atomic number detector media with gas electron multiplier for imaging applications | |
CN109219954B (en) | High frame capture rate synchronization with streaming mode | |
Bruijns et al. | Image quality of a large-area dynamic flat detector: comparison with a state-of-the-art II/TV system | |
RU2098929C1 (en) | X-ray apparatus for medical diagnostics | |
Martinez-Davalos et al. | Evaluation of a low-dose digital X-ray system with improved spatial resolution | |
JPH10319122A (en) | Radiation image pick-up device | |
US20190310382A1 (en) | Beam detection and filtering noise | |
US11246554B2 (en) | Smart grid processing enabled by AEC reconfiguration |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20040525 |