UA85816U - Пристрій для візуалізації молочної залози пацієнта рентгенівським випромінюванням у режимі томосинтезу або мамографії - Google Patents

Abstract

Пристрій для візуалізації молочної залози пацієнта рентгенівським випромінюванням у режимі томосинтезу або мамографії містить компресійний пристрій молочної залози, джерело рентгенівського випромінювання, цифровий приймач рентгенівського випромінювання, цифрове джерело, комп'ютер, дисплей, вхідний пристрій користувача, контрольний блок. Діагностичний вузол містить співвісно розташовані джерело рентгенівського випромінювання (його фокусна пляма), додатковий фільтр, регульовану діафрагму, коліматор і детектор, який приймає рентгенівське випромінювання, виконаний з можливістю дискретного повороту щодо осі перпендикулярної оптичної осі діагностичного вузла. При цьому діафрагма і коліматор виконані з можливістю формування вузького пучка рентгенівського випромінювання, а детектор з можливістю приймати і аналізувати вузький пучок рентгенівського випромінювання.

Description

Корисна модель належить до рентгенотехнікию, а саме до рентгенографічних скануючих цифрових апаратів, і може бути використана в медичних установах для виявлення і діагностики захворювань молочної залози.

В даний час в медичній діагностиці широко використовують цифрові рентгенівські апарати.

Вони дозволяють виробляти пряму цифрову реєстрацію і обробку зображення з подальшим виведенням її на екран комп'ютера або твердий носій, див. наприклад, патентну заявку США Мо 2006/0222228, Мкл., зО6К 9/00, опубл. 05.10.2006.

Однак, тривимірна розрізняльна здатність і контрастна чутливість існуючих цифрових рентгенівських апаратів або відсутня, або не задовольняє вимогам сучасної медицини.

Відомий пристрій реєстрації рентгенівського випромінювання, що містить блок управління і передачі зображення, цифрову обчислювальну машину, джерело рентгенівського випромінювання з коліматором і датчиком випромінювання, розташованими на напрямних,

Іпатент РФ Мо 2343504, М.кл., 501 1/20, опубл. 27.06.2008 р.), в якому датчик випромінювання складається з першого пристрою для перетворення рентгенівського випромінювання, що пройшло через досліджуваний об'єкт, у випромінювання видимого світла і другого пристрою для перетворення випромінювання видимого світла в електронний сигнал, перший пристрій для перетворення - полікристалічний сенсор - виконаний з рентгеночутливого сцинтилюючого матеріалу у вигляді пластини, товщина якої визначає необхідну чутливість до рентгенівського випромінювання, а другий пристрій для перетворення являє собою фотоприймальну лінійку, у якої фоточутлива частина збігається з лінійними розмірами полікристалічного сенсора, полікристалічний сенсор оптично пов'язаний з другим пристроєм для перетворення за допомогою регулярного оптоволоконного кабелю з фоконами на обох кінцях, причому лінійні розміри фоконів збігаються з розмірами полікристалічного сенсора з одного боку їі другого пристрою для перетворення з іншого.

Описаний вище пристрій дозволяє збільшити динамічний діапазон приймача рентгенівського випромінювання за рахунок відмови від використання АЦП (аналого-дифрового перетворювача), і тим самим збільшивши діагностичну інформативність рентгенівського зображення.

Однак, отримані зображення є накладенням один на одного тіньових зображень

Зо досліджуваного об'єкта (органу) і не дають тривимірної інформації про об'єкт (органі). Крім того, при отриманні плоского (2Д) зображення дефекти (патології можуть екрануватися (затінюватися) нижче або вище лежачими об'єктами (органами).

Відомий також пристрій для виявлення і діагностики пухлин молочної залози, що містить джерело проникаючого випромінювання, просвічує досліджуваний об'єкт, діафрагму, розташовану перед об'єктом, і двокоординатний позиційно-чутливий детектор, розташований за об'єктом, забезпечений системою переміщення щодо об'єкта, і блок обробки інформації, (патент

РФ Мо 2171627, М.кл., Аб1В 6/00, опубл. 10.08.2001 р.)Ї, в якому діафрагма виконана з можливістю формування, принаймні, одного вузького малорозбіжного пучка проникаючого випромінювання в напрямку досліджуваного об'єкта, а двокоординатний позиційно-чутливий детектор встановлений на такій відстані від досліджуваного об'єкта і має просторове дозволення, що забезпечує реєстрацію кутового розподілу інтенсивності випромінювання під малими кутами.

Описаний вище пристрій дозволяє завдяки використанню малокутового когерентного рентгенівського розсіювання виявляти малоконтрастні невеликі дефекти (патології) в досліджуваному об'єкті (органі).

Однак, отримані зображення не дають інформації про тривимірну структуру об'єкта (органу), тривимірну структуру дефекту (патології).

Відома також багаторежимна система для одержання рентгенівських зображень молочної залози, що містить компресійний пристрій для стиснення і фіксації молочної залози пацієнта для отримання рентгенівського зображення, збірку рентгенівської трубки, приймач рентгенівського зображення, (патентна заявка США Мо 2009/0003519, М.кл., А61В 6/04, опубл. 01.01.2009 р.), в якій - згаданий компресійний пристрій, рентгенівська трубка і згаданий приймач рентгенівського зображення встановлені з можливістю руху для отримання безлічі рентгенівських зображень при різних режимах і проекціях, і під кутом щодо кожного іншого режиму і проекції.

Система забезпечує різноманітне поєднання переміщення рентгенівської трубки і приймача для отримання рентгенівського зображення.

Однак, у даній геометрії розташування джерела рентгенівського зображення під різними кутами до нерухомого приймача рентгенівського зображення, розташованого під молочною бо залозою, неможливо використовувати растр, що відсіває, що веде до погіршення контрастної чутливості діагностичного апарату, а, отже, до погіршення діагностичної інформації про досліджуваний об'єкт (органі).

Відомий діагностичний рентгенівський, що сканує, цифровий апарат, що містить послідовно розташовані на одній оптичній осі джерело рентгенівського випромінювання, щілинний коліматор і лінійний багатоелементний детектор рентгенівського випромінювання, які закріплені на єдиному кронштейні, встановленому з можливістю повороту навколо осі сканування, розташованої в площині щілини коліматора і поздовжньої осі лінійного багатоелементного детектора (патент РФ Мо 2328217, М.кл., Аб61В 6/03, опубл. 20.12.2007 р.| в якому кронштейн встановлений на одному кінці подковообразної ферми, встановленої на платформі з можливістю повороту в осях обертання поворотного механізму, а платформа розміщена на вертикальній стійці.

Описаний вище пристрій дозволяє виконувати знімки з різних ракурсів з довільними кутами нахилу по відношенню до тіла пацієнта і, тим самим, підвищити інформативність знімків.

Однак, отримані зображення не дають інформації про тривимірну структуру об'єкта (органу), тривимірне розташування дефекту (патології).

Найбільш близьким до технічного рішення, що заявляють, за призначенням, технічною сутністю та результату, що досягають при використанні, є пристрій, що об'єднує томосинтез і мамографію для візуалізації молочної залози пацієнта рентгенівським випромінюванням, яке містить компресійний пристрій молочної залози, джерело рентгенівського випромінювання, зафіксоване з одного боку молочної залози і цифровий приймач рентгенівського випромінювання з іншого боку, цифрове джерело інформації про товщину молочної залози пацієнта, яка стисла і зафіксована компресійним пристроєм, цифрове джерело інформації про кратності ослаблення рентгенівського випромінювання стислою молочною залозою, комп'ютер, що отримує інформацію про товщину молочної залози і щільність і автоматично видає параметри, що включають кВ і мАс, для експозиції рентгенівського випромінювання стислою молочною залозою, дисплей, що показує дані комп'ютера і видає, принаймні, кілька технічних параметрів, вхідний пристрій користувача, об'єднаний з дисплеєм і дозволяє користувачеві отримувати технічні параметри і видавати кінцеві параметри, а також контрольний блок, що отримує остаточні технічні параметри, який приймає більш ніж одне зображення рентгенівського

Зо випромінювання стислою молочною залозою в різних режимах |див. патентну заявку США Мо 2010/0135456, М.кл. НОБО 1/60, від 03.02.2010.

Описаний вище пристрій дозволяє, за рахунок встановлення растру, що відсіває, підвищити контрастну чутливість, що покращує діагностичні властивості рентген-апарату, особливо з виявлення патологій на ранніх стадіях захворювань, проте встановлення растру, що відсіває, призводить до підвищення радіаційного навантаження на пацієнта.

Задача технічного рішення, що заявляють, є зменшення радіаційного навантаження на пацієнта і підвищення роздільної здатності пристрою.

В основу корисної моделі поставлена задача поліпшення пристрою, що об'єднує томосинтез і мамографію для візуалізації молочної залози пацієнта рентгенівським випромінюванням вибірково у режимі томосинтезу або в режимі мамографії, в якому, внаслідок виконання діагностичного вузла з можливістю дискретного повороту щодо осі перпендикулярної оптичної осі діагностичного вузла, на якій співвісно розташовані джерело рентгенівського випромінювання (його фокусна пляма), додатковий фільтр, регульована діафрагма, коліматор і детектор, який приймає рентгенівське випромінювання, при цьому діафрагма і коліматор виконані з можливістю формування вузького пучка рентгенівського випромінювання, а детектор з можливістю приймати і аналізувати вузький пучок рентгенівського випромінювання, досягається новий технічний результат. Він полягає в тому, що горизонтальні та вертикальні частотно-контрастні характеристики (ЧКХ) і квантова ефективність детектування (КЕД) залишаються однаковими внаслідок зупинки детектора. Це призводить до підвищення роздільної здатності, а відсутність растру до зниження радіаційного навантаження на пацієнта.

Поставлена задача вирішується тим, що у відомому пристрої для візуалізації молочної залози пацієнта рентгенівським випромінюванням у режимі томосинтезу або мамографії, що містить компресійний пристрій для стиснення і фіксації молочної залози, джерело рентгенівського випромінювання з одного боку молочної залози і цифровий приймач рентгенівського випромінювання з іншого боку, цифрове джерело інформації про товщину молочної залози пацієнта, зафіксовану в компресійному пристрої молочної залози, цифрове джерело інформації про кратності ослаблення рентгенівського випромінювання стислою молочною залозою, комп'ютер, що отримує інформацію про товщину молочної залози і кратності ослаблення рентгенівського випромінювання молочної залози і автоматично видає бо параметри, що включають кВ і мАс, для експозиції рентгенівським випромінюванням стислої і зафіксованої молочної залози, дисплей, що показує дані комп'ютера і видає, принаймні, кілька технічних параметрів, вхідний пристрій користувача, об'єднаний з дисплеєм, дозволяє користувачеві отримувати технічні параметри і видавати кінцеві параметри, а також контрольний блок, що отримує остаточні технічні параметри, приймає більш ніж одне зображення рентгенівського випромінювання стислої і зафіксованої молочної залози в різних режимах, відповідно до корисної моделі, діагностичний вузол виконаний з можливістю дискретного повороту щодо осі перпендикулярної оптичної осі діагностичного вузла, на якій співвісно розташовані джерело рентгенівського випромінювання (його фокусна пляма), додатковий фільтр, регульована діафрагма, коліматор і детектор, який приймає рентгенівське випромінювання, при цьому діафрагма і коліматор виконані з можливістю формування вузького пучка рентгенівського випромінювання, а детектор з можливістю приймати і аналізувати вузький пучок рентгенівського випромінювання.

Як видно з викладу сутності технічних рішень, що заявляють, вони відрізняються від прототипів і, отже, є новими.

Відомий ряд діагностичних рентгенівських апаратів (див. розділ "Характеристика рівня техніки), що дозволяють виконувати знімки з різних ракурсів з довільними кутами нахилу по відношенню до тіла пацієнта, зокрема, опис винаходу до патенту РФ Мо 2328217, в якому описана кінематична схема пристрою, що забезпечує можливість такого багатоваріантного розміщення джерела рентгенівського випромінювання щодо тіла пацієнта. При цьому пристрій забезпечує просторовий дозвіл не гірше 5 пар ліній/мм. Або, наприклад, РСТ заявка УУО 02/17790, в якій описано пристрій, що містить послідовно розташовані на одній осі джерело рентгенівського випромінювання, щілинний коліматор і лінійний багатоелементний детектор рентгенівського випромінювання, які закріплені на єдиному кронштейні, встановленому з можливістю повороту навколо осі сканування, розташованої в площині щілини коліматора, і поздовжньої осі лінійного багатоелементного детектора. Пристрій дозволяє, в основному, отримувати цифрові знімки з вертикально орієнтованим тілом. Роздільна здатність цього пристрою нижче, ніж у попереднього.

Технічне рішення, що заявляють, принципово відрізняється від відомих тим, що здійснення зупинки рентгенівського детектора і опромінення його в нерухомому стані відносно пацієнта

Зо призводить до того, що горизонтальні та вертикальні (тобто по напрямку русі і перпендикулярно йому) частотно-контрастні (ЧКХ) характеристики, а, отже, і просторовий дозвіл, квантова ефективність детектування (КЕД) та інші характеристики залишаються однаковими, а значить і більш високим виявляється просторовий дозвіл, більше 20 пар ліній/мм.

Пропоноване технічне рішення промислово застосовне. Дослідний зразок виготовлений і випробуваний на медичному фантомі ЕМІ 156 фірми САММЕХ (США). На отриманому за допомогою спробного зразка зображення фантома КМІ 156 видно всі елементи аж до нейлонових ниток товщиною 0,40 мм, що моделюють фіброзну і залозисту тканину, дисків товщиною 0,25 мм, що моделюють пухлини і точкові включення, що моделюють мікрокальцинати розміром 0,16 мм. Жоден аналоговий або цифровий мамограф у світі в даний час отримати такі показники не може.

Фіг. 1 Схема діагностичного вузла.

Фіг. 2 Блок-схема пристрою.

Пристрій, що заявляють, здійснює наступний спосіб. Для реалізації способу розташовують молочну залозу 1 (фіг. 1) між компресійною пластиною 2 і додатковою пластиною З в діагностичному вузлі. Залежно від параметрів молочної залози і бінірування детектора 4 для попереднього знімка вибирають напругу на аноді рентгенівської трубки і струм трубки (на фіг. не показані), товщину додаткового фільтра 5, задають експозицію і дискретність опромінення, встановлюють розмір вікна діафрагми 6. Наприклад, для стислої молочної залози до товщини 4,5 см було вибиране бінірування 8 х 8, анодну напругу на рентгенівській трубці з молібденовим анодом встановили Оа-30 кв, струм в трубці 30 мА, тривалість експозиції 8 мс, товщину додаткового фільтра з алюмінію 0,5 мм, дискретність опромінення 6,91 мм, розмір вікна діафрагми, наведений до вхідної площині детектора, 22 см. Детектор спільно з джерелом рентгенівського випромінювання встановили таким чином, щоб забезпечити можливість багаторазового одержання рентгенівських знімків для синтезу тривимірного зображення (томосинтезу).

Попередній знімок молочної залози виконували шляхом переміщування детектора щодо молочної залози, при цьому зупиняють його через певні відрізки шляху, наприклад, 6,91 мм.

Кожну ділянку опромінювали відповідно з експозицією протягом, наприклад, 0,24 мАс і фіксували результат опромінення.

За попереднім знімком визначили параметри робочих знімків для синтезу тривимірного зображення (томографії). Робочі знімки виконували при наступних параметрах: наприклад, напруга на рентгенівській трубці Оа-30 кВ, струм трубки 130 мА, параметри додаткової фільтрації 0,5 мм, фільтр з АЇ, початкове і кінцеве положення детектора 23 мм і 267 мм.

Відповідно, залежність руху діафрагми в табличному вигляді внесли в комп'ютер, число проекцій 17 і кут томографії 457, дискрет по куту в табличному вигляді також був внесений в комп'ютер.

Після отримання 17 знімків (проекцій), наприклад, за допомогою спеціального математичного алгоритму на комп'ютері розрахували тривимірне рентгенівське зображення молочної залози.

Блок-схема пристрою, що об'єднує томосинтез або мамографію для візуалізації молочної залози пацієнта показана на Фіг. 2. Пристрій містить джерело рентгенівського випромінювання з одного боку молочної залози і цифровий приймач рентгенівського випромінювання 8 з іншого боку, цифрове джерело інформації про товщину молочної залози пацієнта 9, встановлене у компресійному пристрої молочної залози, цифрове джерело інформації про кратність ослаблення рентгенівського випромінювання стислою і зафіксованою молочною залозою 10, комп'ютер 11, який отримує інформацію про товщину молочної залози, про кратність ослаблення рентгенівського випромінювання стислої і зафіксованої молочної залози і автоматично видає параметри, що включають кВ і мАс, для експозиції рентгенівським випромінюванням стислої і зафіксованої молочної залози, дисплей 12, що показує дані комп'ютера і видає принаймні кілька технічних параметрів, вхідний пристрій користувача 13, який об'єднаний з дисплеєм і дозволяє користувачеві отримувати технічні параметри і видавати кінцеві параметри, а також контрольний блок 14, який одержує остаточні технічні параметри, і блок візуалізації 15, який приймає зображення рентгенівського випромінювання стислій і зафіксованої молочної залози в різних режимах. Діагностичний вузол виконаний з можливістю дискретного повороту щодо осі 16, перпендикулярній оптичної осі вузла 17, на якій співвісно розташовані джерело рентгенівського випромінювання (його фокусна пляма) 18, додатковий фільтр 5, регульована діафрагма 6, коліматор 7 і детектор 4, що приймає рентгенівське випромінювання, при цьому діафрагма і коліматор виконані з можливістю формування вузького

Зо пучка рентгенівського випромінювання, а детектор з можливістю приймати і аналізувати вузький пучок рентгенівського випромінювання.

Детектор 4 спільно з джерелом рентгенівського випромінювання 18 можуть бути встановлений таким чином, щоб забезпечити можливість багаторазового одержання рентгенівських знімків для синтезу за допомогою спеціальної програми тривимірного зображення (томосинтезу).

Пристрій працює наступним чином. Двомірне рентгенівське зображення одержують за допомогою прямокутного детектора розміром 8160х256 пікселів (розмір пікселя 27х27 мкм), який послідовно опромінюється і переміщується по дузі радіусом 650 мм. У центрі дуги знаходиться фокусна пляма рентгенівської трубки 18 (діаметр плями 0,1 і 0,3 мм). Детектор 4 переміщається дискретно вздовж дуги 19, зупиняючись через кожні 6,91 мм або через 256 пікселів (256х0,027 мм - 6,91 мм). У момент зупинки детектор 4 опромінює рентгенівським випромінюванням, яке проходить через груди пацієнта 1 одну ділянку із заданою експозицією опромінення, яка становить 0,112 сек. Винос даних з детектора 4 в комп'ютер здійснюється під час переміщення детектора 4. У момент руху детектора 4 опромінення не відбувається, що дозволяє знизити радіаційне навантаження на пацієнта при виконанні діагностичних знімків.

Зшивання окремих фрагментів рентгенівського зображення здійснюється по розмиттю країв коліматора 7 на краях фрагментів, яке виникає через кінцівки розміру фокусної плями рентгенівської трубки. За допомогою комп'ютера 11 і спеціального математичного алгоритму результат експозиції обробляється і передається на дисплей 12. Спосіб і пристрій забезпечують отримання знімків з роздільною здатністю не менше 20 пар ліній/мм.

При виконанні попереднього знімка детектор 4 рухається від одного крайнього положення до іншого, проходячи відстань приблизно 300 мм, дозволяючи таким чином визначити межі молочної залози і рівень сигналу під самою молочною залозою. Рівень сигналу під молочною залозою визначає значення анодної напруги та струму трубки. Край молочної залози визначає положення детектора 4 на дузі, з якого починається і закінчується рух детектора 4 при виконанні робочого знімка. По краю молочної залози коригується рух діафрагми таким чином, щоб випромінювання поза молочної залози не потрапляло на детектор 4.

Можливість закінчувати опромінення суворо за межами молочної залози також зменшує радіаційне навантаження. Крім того, забезпечує захист детектора, оскільки виключає попадання бо рентгенівського випромінювання, що пройшло повз молочної залози безпосередньо на детектор, захищаючи його напівпровідники та люмінофори від опромінення, зменшує опромінення конструкційних елементів пристрою.

Як видно з викладу сутності технічних рішень, що заявляють, і прикладів їх здійснення, вони дозволяють отримати робочі знімки молочної залози з більш ніж в 4 рази високою роздільною здатністю і з істотно меншим радіаційним навантаженням на пацієнта.

Claims (1)

1. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Пристрій для візуалізації молочної залози пацієнта рентгенівським випромінюванням у режимі 10 томосинтезу або мамографії, що містить компресійний пристрій молочної залози, джерело рентгенівського випромінювання з одного боку молочної залози і цифровий приймач рентгенівського випромінювання з іншого боку, цифрове джерело інформації про товщину молочної залози пацієнта, яка стисла і зафіксована компресійним пристроєм, цифрове джерело інформації про кратність ослаблення рентгенівського випромінювання стислою молочною 15 залозою, комп'ютер, що отримує інформацію про товщину молочної залози і кратність ослаблення рентгенівського випромінювання молочної залози і автоматично видає параметри, що включають кВ і мАс для експозиції рентгенівським випромінюванням стислій молочної залози, дисплей, що показує дані комп'ютера і видає принаймні кілька технічних параметрів, вхідний пристрій користувача, об'єднаний з дисплеєм, що дозволяє користувачеві отримувати 20 технічні параметри і видавати кінцеві параметри, а також контрольний блок, що отримує остаточні технічні параметри і приймає більш ніж одне зображення рентгенівського випромінювання стислій молочної залози в різних режимах, який відрізняється тим, що діагностичний вузол містить співвісно розташовані джерело рентгенівського випромінювання (його фокусна пляма), додатковий фільтр, регульовану діафрагму, коліматор і детектор, який 25 приймає рентгенівське випромінювання, виконаний з можливістю дискретного повороту щодо осі перпендикулярної оптичної осі діагностичного вузла, при цьому діафрагма і коліматор виконані з можливістю формування вузького пучка рентгенівського випромінювання, а детектор з можливістю приймати і аналізувати вузький пучок рентгенівського випромінювання. ння шднтт но Ши НТ / Й один ЩЕ Н ІЧ ул б А Інн т ех ги фе и на - Х ; К / Ії ї птн / х У хо Н Що х Сну У ШІ ії КУ нн он нан у хх пе на 16 ше ше ан 5 ж. че І я у У ! ; : | ра Ї ХХ І у й Й / У 1 Ж г шишки р рн і Ач ки ух / у ЩІ ра х й М Я ме У цк й і й во ми я емо а Я нн / Я ее р З хи ваш

   Фіг. 1 т | І й ї ї г ше ш-

   Фіг. 2