RU2407438C1 - X-ray installation for medical diagnostics - Google Patents
X-ray installation for medical diagnostics Download PDFInfo
- Publication number
- RU2407438C1 RU2407438C1 RU2009136087/14A RU2009136087A RU2407438C1 RU 2407438 C1 RU2407438 C1 RU 2407438C1 RU 2009136087/14 A RU2009136087/14 A RU 2009136087/14A RU 2009136087 A RU2009136087 A RU 2009136087A RU 2407438 C1 RU2407438 C1 RU 2407438C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ray
- linear
- detector
- central
- additional
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к разделу медицинской техники, а именно к рентгенодиагностическим аппаратам, предназначенным для использования как в специализированных медицинских учреждениях, например противотуберкулезных диспансерах, так и больницах общего профиля.The present invention relates to the field of medical equipment, namely to x-ray diagnostic devices intended for use both in specialized medical institutions, for example, TB dispensaries, and general hospitals.
Известна малодозовая цифровая рентгеновская установка (МЦРУ) «Сибирь», разработанная в институте ядерной физики им. Г.И.Будкера (Новосибирск) (Белова И.Б., Китаев В.М. Малодозовая цифровая рентгенография. - Орел, 2001 г., с.29). МЦРУ «Сибирь» содержит высоковольтный генератор высокочастотного типа, рентгеновский излучатель с щелевым коллиматором, многоэлементный линейный рентгеновский детектор, соединенный с системой регистрации и воспроизведения изображения, механическое сканирующее устройство, защитную кабину с площадкой для ног пациента. Сканирование пациента выполняется в вертикальном направлении узким горизонтальным веерным рентгеновским пучком.Famous low-dose digital x-ray unit (ICRC) "Siberia", developed at the Institute of Nuclear Physics. G.I. Budker (Novosibirsk) (Belova I. B., Kitaev V. M. Low-dose digital radiography. - Orel, 2001, p.29). ICRC “Siberia” contains a high-voltage generator of high-frequency type, an x-ray emitter with a slit collimator, a multi-element linear x-ray detector connected to an image recording and reproducing system, a mechanical scanning device, a protective cabin with a platform for the patient’s legs. The patient is scanned vertically with a narrow horizontal fan-shaped x-ray beam.
Известно также радиографическое сканирующее устройство (Международная заявка WO 02/17790 А1 от 07.03.2002), содержащее последовательно расположенные на одной оптической оси источник рентгеновского излучения, щелевой коллиматор и линейный приемник рентгеновского излучения. Приемник и коллиматор закреплены на едином кронштейне, установленном с возможностью вращения вокруг вертикальной оси, проходящей через фокус источника рентгеновского излучения.Also known is a radiographic scanning device (International Application WO 02/17790 A1 of 03/07/2002) containing an x-ray source, a slit collimator, and a linear x-ray receiver sequentially located on the same optical axis. The receiver and collimator are mounted on a single bracket mounted rotatably around a vertical axis passing through the focus of the x-ray source.
В отличие от первого аналога в этом аппарате сканирование пациента производится в горизонтальной плоскости узким вертикальным рентгеновским пучком.In contrast to the first analogue in this apparatus, the patient is scanned horizontally with a narrow vertical x-ray beam.
Известна также рентгенографическая установка для медицинской диагностики (Патент RU 2098929 от 29.05.95 г. А61В 6/00), содержащая высокочастотный рентгеновский генератор, рентгеновский излучатель с щелевым коллиматором, рентгеновский детектор, соединенный с системой регистрации и воспроизведения изображения, механическое сканирующее устройство, защитную кабину с площадкой для ног пациента.Also known is a radiographic installation for medical diagnostics (Patent RU 2098929 of 05.29.95, A61B 6/00) containing a high-frequency x-ray generator, an x-ray emitter with a slit collimator, an x-ray detector connected to an image recording and reproducing system, a mechanical scanning device, a protective device a cabin with a platform for the patient’s legs.
Сканирование пациента производится в вертикальном направлении. Рентгеновское излучение, прошедшее через тело пациента, регистрируется многоэлементным линейным детектором (МЛД). Детектор улавливает сигналы, минимально превышающие порог чувствительности усилителя, благодаря чему фоновое излучение не фиксируется и создается оптимальное соотношение «сигнал-шум». При этом максимально уменьшается радиационная доза на пациента.The patient is scanned vertically. X-ray radiation that has passed through the patient’s body is detected by a multi-element linear detector (MLD). The detector picks up signals that are minimally higher than the sensitivity threshold of the amplifier, due to which the background radiation is not fixed and an optimal signal-to-noise ratio is created. At the same time, the radiation dose per patient is minimized.
Информация, накопленная в МЛД во время экспозиции строки, переписывается в память ЭВМ, и затем начинается регистрация следующей по вертикали строки. Для этой цели рентгеновский излучатель, щелевой коллиматор и МЛД во время съемки одновременно и равномерно перемещаются в вертикальном направлении. Коллиматор с узкой щелью формирует тонкий веерообразный пучок рентгеновского излучения, который после прохождения через тело пациента попадает во входное окно МЛД.The information accumulated in the MLD during the exposure of the line is copied to the computer memory, and then the registration of the next vertical line begins. For this purpose, the x-ray emitter, the slit collimator, and the MLD simultaneously and uniformly move in the vertical direction during shooting. A narrow slit collimator forms a thin fan-shaped x-ray beam, which, after passing through the patient’s body, enters the MLD entrance window.
Информация, накопленная детектором за время экспозиции строки, передается в компьютер. После окончания съемки кадра в памяти компьютера формируется матрица изображения (320×256 чисел), содержащая информацию о распределении излучения после прохождения через тело пациента. Цифровое рентгеновское изображение выводится на видеомонитор компьютера через 5 с после окончания сканирования.The information accumulated by the detector during the exposure of the line is transmitted to the computer. After shooting, the image matrix is formed in the computer's memory (320 × 256 numbers) containing information about the distribution of radiation after passing through the patient’s body. A digital x-ray image is displayed on a
Управление аппаратом осуществляется с помощью ЭВМ. Программное обеспечение включает в себя основную программу, управляющую аппаратом во время съемки, и программы для контроля работоспособности блоков и аппарата в целом.The device is controlled by a computer. The software includes the main program that controls the device during shooting, and programs for monitoring the health of the units and the device as a whole.
Все известные аналоги предназначены в первую очередь для рентгенологического исследования легких (флюорографии) с целью своевременного выявления туберкулеза и других заболеваний органов грудной полости.All known analogues are intended primarily for X-ray examination of the lungs (fluorography) in order to timely detect tuberculosis and other diseases of the chest cavity.
Недостатком всех известных аналогов является невозможность получения томографического среза в зоне интереса, что затрудняет проведение диагностики и ограничивает эксплуатационные возможности аппарата.The disadvantage of all known analogues is the inability to obtain a tomographic slice in the zone of interest, which complicates the diagnosis and limits the operational capabilities of the apparatus.
Наиболее близким по конструкции к заявляемому объекту является рентгенографическая установка для медицинской диагностики (Патент RU 2343836 от 15.08.2007 г. А61В 6/00), содержащая высокочастотный рентгеновский генератор, рентгеновский излучатель с щелевым коллиматором, линейный рентгеновский детектор, механическое сканирующее устройство, защитную кабину с площадкой для ног пациента, снабженной механизмом вращения пациента, причем рентгеновский излучатель подключен к высокочастотному рентгеновскому генератору и программируемому блоку управления, снабженному ЭВМ, пультом управления и видеомонитором, а линейный детектор соединен с цифровой электронной системой преобразования, регистрации и формирования изображения. Рентгеновский излучатель с щелевым коллиматором оптически сопряжены с линейным рентгеновским детектором и механически связаны между собой кронштейном.The closest in design to the claimed object is a radiographic unit for medical diagnostics (Patent RU 2343836 from 08/15/2007,
Данная рентгенографическая установка позволяет выполнять как флюорографию легких, так и поперечную компьютерную томографию в зоне интереса; она выбрана нами в качестве прототипа.This X-ray unit allows both fluorography of the lungs and transverse computed tomography in the area of interest; It is chosen by us as a prototype.
Недостатком прототипа является перегрев рентгеновского излучателя в режиме компьютерной томографии.The disadvantage of the prototype is overheating of the x-ray emitter in computed tomography mode.
Это связано с тем, что к линейным рентгеновским детекторам, которые используются при рентгеновской флюорографии и в компьютерной томографии, предъявляются различные технические требования. Линейный детектор, применяемый при флюорографии, должен иметь повышенную пространственную разрешающую способность (не хуже 2,5 пар линий на мм). Линейный детектор, применяемый в компьютерной томографии, имеет пространственную разрешающую способность значительно ниже, приблизительно 1,0 пар линий на мм. За счет этого он имеет более высокую оптическую чувствительность, что позволяет проведение компьютерной томографии при более щадящей энергетической нагрузке на рентгеновский излучатель.This is due to the fact that various technical requirements are imposed on linear X-ray detectors used in X-ray fluorography and computed tomography. The linear detector used in fluorography should have an increased spatial resolution (no worse than 2.5 pairs of lines per mm). The linear detector used in computed tomography has a spatial resolution much lower, approximately 1.0 line pairs per mm. Due to this, it has a higher optical sensitivity, which allows computed tomography with a more sparing energy load on the x-ray emitter.
Вот почему использование линейного детектора с разрешающей способностью 2,5 пар линий на мм в режиме компьютерной томографии, как это имеет место в прототипе, приводит к перегреву рентгеновского излучателя.That is why the use of a linear detector with a resolution of 2.5 pairs of lines per mm in computed tomography mode, as is the case in the prototype, leads to overheating of the x-ray emitter.
Целью изобретения является обеспечение оптимальных условий работы рентгеновского излучателя в режиме компьютерной томографии.The aim of the invention is to provide optimal operating conditions of the x-ray emitter in computed tomography mode.
Данная цель достигается тем, что в рентгенографической установке для медицинской диагностики, содержащей расположенные на одной центральной оптической оси рентгеновский излучатель с щелевым коллиматором и центральный линейный рентгеновский детектор, механическое сканирующее устройство с системой вывода на уровень томографического среза рентгеновского излучателя с щелевым коллиматором и центрального линейного рентгеновского детектора, площадку для ног пациента с устройством ее вращения, причем рентгеновский излучатель подключен к высокочастотному рентгеновскому генератору и программируемому блоку управления, а линейный рентгеновский детектор соединен с системой преобразования, регистрации и формирования изображения, щелевой коллиматор имеет два выходных окна со шторками, одно из которых оптически сопряжено с центральным линейным детектором, а второе - с дополнительным линейным детектором, установленным параллельно центральному, входное окно дополнительного детектора оптически сопряжено через второе выходное окно коллиматора с лучом рентгеновского излучателя, идущим под углом α=arctg s/f к центральному, где s - это расстояние между входными окнами центрального и дополнительного линейных детекторов, a f - расстояние от фокуса рентгеновского излучателя до входного окна центрального линейного рентгеновского детектора по нормали к его плоскости, при этом дополнительный линейный рентгеновский детектор соединен с системой преобразования, регистрации и формирования изображения и имеет пространственную разрешающую способность более высокую, чем центральный линейный рентгеновский детектор.This goal is achieved by the fact that in a radiographic installation for medical diagnostics, comprising an x-ray emitter with a slit collimator and a central linear x-ray detector located on one central optical axis, a mechanical scanning device with an output system to the level of the tomographic section of the x-ray emitter with a slit collimator and a central linear x-ray the detector, the footwell of the patient with the device for its rotation, and the x-ray emitter is connected to a high-frequency x-ray generator and a programmable control unit, and a linear x-ray detector is connected to a conversion, registration and imaging system, the slit collimator has two output windows with shutters, one of which is optically coupled to a central linear detector, and the second with an additional linear detector, mounted parallel to the central one, the input window of the additional detector is optically coupled through the second output window of the collimator with an X-ray beam at an angle α = arctan s / f to the central one, where s is the distance between the input windows of the central and additional linear detectors, af is the distance from the focus of the x-ray emitter to the input window of the central linear x-ray detector along the normal to its plane, while an additional linear x-ray detector is connected to the conversion, registration and imaging system and has a spatial resolution higher than the central linear x-ray detector.
В дальнейшем изобретение сопровождается чертежами и описанием к ним. На фиг.1 показаны основные элементы рентгеновского штатива, на фиг.2 - геометрия хода рентгеновских лучей от рентгеновского излучателя к линейным детекторам, а на фиг.3 приведена блок-схема рентгенографической установки. На фиг.4 показано положение пациента при съемке.The invention is further accompanied by drawings and a description thereof. Figure 1 shows the main elements of the x-ray tripod, figure 2 - the geometry of the x-ray path from the x-ray emitter to the linear detectors, and figure 3 shows the block diagram of the x-ray unit. Figure 4 shows the position of the patient when shooting.
Штатив рентгенографическая установка для медицинской диагностики содержит рентгеновский излучатель 1 с щелевым коллиматором 2 и два линейный рентгеновский детектора 3 и 4 (фиг.1). В качестве линейных детекторов используются полупроводниковая линейка матричного типа. Коллиматор 2 имеет две щели, центральную 5, оптически сопряженную с оптическим входом центрального линейного рентгеновского детектора 3, и нижнюю 6, оптически сопряженную с рентгеновским детектором 4 (фиг.2). Нижний рентгеновский пучок k проходит относительно центрального i под углом α=arctg s/f, где s - это расстояние между входными окнами центрального 3 и дополнительного 4 линейных детекторов, a f - расстояние от фокуса F рентгеновского излучателя 1 до входного окна центрального линейного рентгеновского детектора 3 по нормали к его плоскости. Вершина угла сопряжена с фокусом F рентгеновского излучателя 1.Tripod x-ray installation for medical diagnostics contains an
Рентгенографию легких, как правило, выполняют при f=1500 мм. Расстояние s определяется шириной линейных детекторов и составляет приблизительно 30 мм. При этих величинах угол α=1° 10'.Radiography of the lungs is usually performed at f = 1500 mm. The distance s is determined by the width of the linear detectors and is approximately 30 mm. At these values, the angle α = 1 ° 10 '.
Включение центрального i или нижнего k рентгеновских пучков производится шторкой 7, изготовленной из материала с высоким атомным номером.The central i or lower k x-ray beams are turned on by a shutter 7 made of a material with a high atomic number.
Нижний линейный рентгеновский детектор 4 имеет пространственную разрешающую способность не хуже 2,5 пар линий на мм и предназначен для получения флюорографического изображения легких. Пространственная разрешающая способность центрального линейного рентгеновского детектора 3 составляет приблизительно 1,0 пар линий на мм; он предназначен для получения поперечного компьютерного среза в зоне интереса.The lower
Рентгеновский излучатель 1 закреплен на вертикальной каретке 8, а линейные рентгеновские детекторы 3 и 4 закреплены на вертикальной каретке 9. Каретки 8 и 9 могут синхронно и равномерно перемещаться вдоль направляющих 10 и 11, соответственно, которые закреплены на фермах 12 и 13. Движение кареток 8 и 9 происходит при вращении червячных валов (не показаны), механически связанных с электродвигателем 14 реверсионного типа. Все эти элементы входят в состав механического сканирующего устройства рентгенографической установки.The
Внизу между фермами 12 и 13 находится площадка 15 для ног пациента, оснащенная механизмом для ее вращения, содержащим электродвигатель 16, редуктор 17 и группу шестеренок 18. Площадка 15 оборудована экраном 19, изготовленным из жесткого рентгенопрозрачного материала, например оргстекла (фиг.4). К экрану 19 прижимается грудь пациента А во время съемки. На площадке 15 также закреплены фиксаторы для ног и рук пациента А (не показаны).Below between the
Рентгенографическая установка содержит систему вывода сканирующего устройства на уровень томографического среза, включающую координатометр 20, механически соединенный с электродвигателем 14 сканирующего устройства, а электрически - через ЭВМ 21 с видеомонитором 22 (фиг.3).The x-ray installation includes a system for outputting the scanning device to the level of the tomographic slice, including a
Управление аппаратом осуществляется с помощью ЭВМ 21 с программированного блока управления 23. Программное обеспечение содержит основную управляющую программу, предназначенную для получения стандартного цифрового рентгеновского изображения, тестовую программу для проведения контроля работоспособности блоков и аппарата в целом и дополнительную программу для получения поперечных томографических изображений. Высокое напряжение на рентгеновский излучатель 1 подается с высокочастотного генератора 24 по команде ЭВМ 21.The apparatus is controlled by a
При получении стандартного цифрового рентгеновского изображения распределение излучения в горизонтальном направлении (строка) измеряется с помощью многоэлементного линейного детектора 4. Строки «сшиваются» в кадр путем механического сканирования тела пациента в вертикальном направлении. Для этой цели рентгеновский излучатель 1 с щелевым коллиматором 2 и детектор 4 во время съемки одновременно и равномерно перемещаются в вертикальном направлении. Коллиматор 2 с шириной щели от 0,5 до 2,0 мм формирует тонкий веерообразный наклонный пучок k рентгеновского излучения, который после прохождения через тело пациента А попадает во входное окно линейного детектора 4. Детектор 4 соединен с электронной системой преобразования, регистрации и воспроизведения цифрового изображения 25, подключенной к ЭВМ 21. Информация, накопленная в приемниках многоэлементного линейного детектора 3 во время экспозиции строки, переписывается в память ЭВМ 21, после чего начинается регистрация следующей по вертикали строки. После окончания съемки кадра в памяти накапливается цифровое изображение-матрица чисел, описывающая распределение излучения после прохождения через тело пациента.Upon receipt of a standard digital x-ray image, the radiation distribution in the horizontal direction (row) is measured using a multi-element
Первое необработанное изображение на видеомониторе возникает одновременно со сканированием. На экране видеомонитора отображается рентгеновское изображение внутренних органов пациента, например легких, и координатная шкала, позволяющая определить положение того или иного структурного элемента организма по высоте (в системе координат аппарата).The first raw image on the video monitor occurs simultaneously with the scan. The video monitor screen displays an X-ray image of the patient’s internal organs, such as the lungs, and a coordinate scale that allows you to determine the position of a structural element of the body by height (in the coordinate system of the device).
В случае обнаружения патологического образования, например туберкулезной каверны в легком, врач-рентгенолог наводит «плавающую марку» видеомонитора на целевую точку изображения и нажимает соответствующую кнопку на клавиатуре 26 видеомонитора 22. При этом, во-первых, на программируемом блоке управления 23 включается дополнительная программа получения поперечного томографического среза, и во-вторых, сигнал через ЭВМ 21 и координатометр 20 поступает на электродвигатель 14 сканирующей системы, в результате чего рентгеновский излучатель 1 с щелевым коллиматором 2 и детектор 3 выводятся на уровень томографического среза. Шторка 7 коллиматора 2 переводится в верхнее положение, при котором открывается горизонтальный рентгеновский пучок i, идущий к детектору 3 (см. фиг.2). Детектор 3 соединен с электронной системой преобразования, регистрации и воспроизведения цифрового изображения 26, подключенной к ЭВМ 21. Кроме того, включается электродвигатель 16, задающий равномерное вращение площадки 15, например, со скоростью 1 оборот в секунду. Пациенту А дается команда «глубокий вдох и не дышать». После чего включается рентгеновский излучатель 1. ЭВМ 21 производит обработку сигнала, приходящего с линейного детектора 3, и формируется матрица томографического среза, которая выводится на экран видеомонитора для визуального анализа.In case of detection of a pathological formation, for example, a tuberculous cavity in the lung, the radiologist points the “floating mark” of the video monitor to the target image point and presses the corresponding button on the
Для получения одного томографического среза достаточна цифровая информация, полученная ЭВМ за один оборот каретки (360°). При экспозиции одной строки 0,015 с за один оборот каретки производится 67 сканов (строчных сканирований). Если многоэлементный линейный детектор содержит 400 датчиков, то при получении одного томографического среза ЭВМ обрабатывает 26800 дискретных сигналов.To obtain one tomographic slice, digital information obtained by a computer for one revolution of the carriage (360 °) is sufficient. With an exposure of one line of 0.015 s per one revolution of the carriage, 67 scans (line scans) are performed. If a multi-element linear detector contains 400 sensors, then upon receipt of one tomographic slice the computer processes 26800 discrete signals.
Предложенное техническое решение обеспечивает возможность пациентам свободно проходить через установку и выходить из рентгеновского кабинета через противоположную от входа дверь, что ускоряет процесс флюорографии. Такая возможность особенно важна при массовой флюорографии населения.The proposed technical solution allows patients to freely pass through the unit and exit the X-ray room through a door opposite the entrance, which accelerates the process of fluorography. This possibility is especially important in mass fluorography of the population.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009136087/14A RU2407438C1 (en) | 2009-09-30 | 2009-09-30 | X-ray installation for medical diagnostics |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009136087/14A RU2407438C1 (en) | 2009-09-30 | 2009-09-30 | X-ray installation for medical diagnostics |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2407438C1 true RU2407438C1 (en) | 2010-12-27 |
Family
ID=44055638
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009136087/14A RU2407438C1 (en) | 2009-09-30 | 2009-09-30 | X-ray installation for medical diagnostics |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2407438C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2721721C1 (en) * | 2019-06-03 | 2020-05-21 | Акционерное общество "ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНОЙ ФИЗИКИ" | Digital x-ray image production method |
-
2009
- 2009-09-30 RU RU2009136087/14A patent/RU2407438C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ВИНОГРАДОВ Е.В. и др. Микродозовая флюорография. Современная рентгенография. 19.05.2006. Найдено в Интернете www.fluro.ukrbiz.net/. УКРАИНЦЕВ Ю.Г. Сканирующий метод получения рентгеновских изображений на цифровом аппарате «Сибирь-Н». Научно-практическая конференция «Возможности и методы цифровой рентгенодиагностики и радиационной безопасности населения», 14.03.2007, Новосибирск, www.medafarm.ru. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2721721C1 (en) * | 2019-06-03 | 2020-05-21 | Акционерное общество "ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНОЙ ФИЗИКИ" | Digital x-ray image production method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8233966B2 (en) | Method and X-ray diagnostic device for generation of an image of a moving body region of a living subject | |
US5638419A (en) | Spiral-helical scan computed tomography apparatus | |
EP1848985B1 (en) | Multiple mode flat panel x-ray imaging system | |
US6487267B1 (en) | X-ray diagnostic device for producing computed tomography and radioscopic exposures | |
US8189736B2 (en) | X-ray CT apparatus | |
JP5472907B2 (en) | Image diagnostic apparatus and image diagnostic method | |
US20150150524A1 (en) | Cone beam computed tomography volumetric imaging system | |
US20040218719A1 (en) | Computed tomogrophy scanning | |
US7054409B2 (en) | Volumetric CT system and method utilizing multiple detector panels | |
JP5031095B2 (en) | Radiation tomography method and radiotherapy apparatus controller | |
US20100104070A1 (en) | Radiographic apparatus | |
JP2004097778A (en) | X-ray computer tomograph | |
JP5022690B2 (en) | Radiography equipment | |
US20220071573A1 (en) | Upright advanced imaging apparatus, system and method for the same | |
JP2010038594A (en) | Pet apparatus | |
JP2003299643A (en) | Tomographic equipment | |
RU2407438C1 (en) | X-ray installation for medical diagnostics | |
JP5498061B2 (en) | X-ray computed tomography system | |
RU2352250C1 (en) | Radiographic equipment for medical diagnostics | |
RU2407439C1 (en) | X-ray installation for medical diagnostics | |
RU2405438C1 (en) | X-ray installation for medical diagnostics | |
JP2007044496A (en) | X-ray ct apparatus | |
JP5262152B2 (en) | Diagnostic system | |
RU2343836C1 (en) | Medical diagnostic x-ray system | |
RU2352252C1 (en) | Radiographic equipment for medical diagnostics |