WO2008033051A1 - X-ray image recording method - Google Patents
X-ray image recording method Download PDFInfo
- Publication number
- WO2008033051A1 WO2008033051A1 PCT/RU2007/000063 RU2007000063W WO2008033051A1 WO 2008033051 A1 WO2008033051 A1 WO 2008033051A1 RU 2007000063 W RU2007000063 W RU 2007000063W WO 2008033051 A1 WO2008033051 A1 WO 2008033051A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- ray
- layer
- ray radiation
- screen
- image
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 43
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 32
- 238000002083 X-ray spectrum Methods 0.000 claims description 13
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 10
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 4
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 2
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 2
- 208000001132 Osteoporosis Diseases 0.000 abstract description 5
- 238000000326 densiometry Methods 0.000 abstract description 4
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 abstract description 3
- 210000002436 femur neck Anatomy 0.000 abstract description 2
- 210000003414 extremity Anatomy 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 3
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 3
- DNYQQHLXYPAEMP-UHFFFAOYSA-N [I].[Cs] Chemical compound [I].[Cs] DNYQQHLXYPAEMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 230000037182 bone density Effects 0.000 description 2
- 239000005355 lead glass Substances 0.000 description 2
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical group C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 210000003557 bones of lower extremity Anatomy 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000001748 luminescence spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 208000028169 periodontal disease Diseases 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052716 thallium Inorganic materials 0.000 description 1
- BKVIYDNLLOSFOA-UHFFFAOYSA-N thallium Chemical group [Tl] BKVIYDNLLOSFOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03C—PHOTOSENSITIVE MATERIALS FOR PHOTOGRAPHIC PURPOSES; PHOTOGRAPHIC PROCESSES, e.g. CINE, X-RAY, COLOUR, STEREO-PHOTOGRAPHIC PROCESSES; AUXILIARY PROCESSES IN PHOTOGRAPHY
- G03C5/00—Photographic processes or agents therefor; Regeneration of such processing agents
- G03C5/16—X-ray, infrared, or ultraviolet ray processes
- G03C5/17—X-ray, infrared, or ultraviolet ray processes using screens to intensify X-ray images
Definitions
- the invention relates to x-ray technology, namely to x-ray densitometry, which examines bone density for the purpose of diagnosing osteoporosis and can be used in modern radiographic diagnostic complexes for examinations to prevent osteoporosis, which avoids fractures of vertebral bodies, limb bones, femoral neck and etc.
- RTKs multifunctional X-ray diagnostic complexes
- PUM-20, TUP-800, and EDP-750 are widely used, which provide almost all types of X-ray diagnostic studies with the exception of X-ray densitometry. Therefore, the patient has to undergo additional examination in specialized medical institutions for the diagnosis of osteoporosis.
- a known method of obtaining x-ray images for x-ray densitometry at two energies of x-ray radiation including irradiating a patient with x-ray radiation (RI), receiving passed through the object RI containing radiation, as low and high energy obtained by creating a short (shorter than 200 nsec) pulses of radiation, while the voltage on the x-ray tube varies during the pulse, so that a wide energy spectrum of radiation is generated.
- RI x-ray radiation
- the X-ray radiation After passing through the object under study, the X-ray radiation enters a receiving system consisting of two sequentially installed x-ray detectors, each of which includes an optical matrix detector and a luminescent screen, while an additional x-ray filter is placed between the two x-ray receivers in order to select the desired x-ray region spectrum.
- the main disadvantages of this method are, firstly, the necessary the ability to use large-sized semiconductor arrays (of the order of 400x400 mm), which significantly increases the cost of the X-ray detector.
- a method of obtaining an X-ray image for two different radiation energies in one shot including irradiating a patient with X-ray, a patient who has passed through an X-ray object, having low and high energy components recorded using a fluorescent screen (LE), consisting of two types of phosphor, sensitive to different parts of the X-ray spectrum and obtaining an optical image by combining two images obtained from LE using two pticheskih receivers, each of which is supplied by the optical filter.
- the known method allows, without increasing the dose of radiation to the patient, to obtain a snapshot of the object, which focuses the attention of the operator on areas of the image with different bone density.
- the main disadvantages of the known method are, firstly, the difficulty of manufacturing LE using two different phosphors sensitive to different areas of x-ray radiation. If it is necessary to obtain an image in more than two parts of the X-ray spectrum, the task becomes practically impossible.
- each phosphor is rigidly connected with a specific part of the X-ray spectrum, which does not allow, if necessary, the reconstruction of the selected spectral windows.
- the technical problem solved by the present invention is to obtain a high-quality image with the ability to visualize two or more different parts of the spectrum of radiation, which, at the request of the operator, can be chosen as your own in each case.
- a method for recording an X-ray image of an object in different ranges of the X-ray spectrum including: irradiating a patient with X-ray, converting the X-ray transmitted through the object into a visible optical image using a luminescent screen sensitive to different parts of the X-ray spectrum, and subsequent recording of the optical image from the luminescent screen.
- this problem was solved in that a multilayer screen is used as a luminescent screen sensitive to different parts of the X-ray spectrum, each layer of which absorbs X-ray radiation in its part of the X-ray spectrum, so that each layer of the screen located closer to the The project served as an X-ray filter for the subsequent layer.
- each previous layer of the x-ray screen (RE) emits light in a longer wavelength optical region, compared with the next layer, and the optical image from the fluorescent screen is produced using a color-sensitive photodetector.
- An optical matrix was used as a color-sensitive photodetector to obtain a digital image of the object being examined, each element of which is equipped with its own optical filter, and an achromatic lens was introduced into the color-sensitive photodetector to change the image scale.
- a color film is used as a photosensitive photodetector, the image on which, if necessary, can be digitized by existing image scanners.
- the filtering properties of the LE layer are established by changing the thickness of the phosphor layer. Using a set of phosphors of various thicknesses, it is possible to obtain images with various characteristics of the mineral composition of bone tissues.
- the filtering properties of the LE layer are established by introducing additional additives, for example, salts of heavy metals.
- the inventive method allows for one x-ray image to obtain an undistorted high-quality image of the object in two or more spectral regions of the X-ray, which has no analogues among the known technical solutions, which means that it meets the criterion of "inventive level".
- Figure l shows a diagram of a device for obtaining images of the claimed method using a color photographic film.
- the device includes: x-ray emitter 1; research object 2; the first layer of the phosphor 3; the second layer of the phosphor 4; color film 5.
- Figure 2 shows the optical diagram of a device for implementing the inventive method using an achromatic lens and an optical photodetector array, each element of which is equipped with its own optical filter.
- the device further includes: lead glass 6; achromatic lens 7; photodetector array 8; computer 9.
- FIG. 3 shows a diagram of a device for obtaining an image by the claimed method using a color photographic film, the device allows you to select different energies of RI by choosing RE of various thickness and composition.
- the device further includes: a third layer of the phosphor 10 and a device of a revolving type for changing x-ray screens 1 1.
- FIG. Figure 4 shows the X-ray spectra after passing through the X-ray of different thicknesses, where: 12 is the X-ray spectrum incident on the first layer of the X-ray; 13 - spectrum of radiation incident on the second layer of radiation; 14 - spectrum of radiation incident on the third layer of radiation.
- FIG. 5 shows a diagram of a device for implementing the inventive method using an optical photodetector array, each element of which is equipped with its own optical filter, moreover, a multilayer RE is connected to the photodetector matrix by means of a fiber optic washer 15.
- the device rlust ⁇ additionally includes: a fiber optic washer 15 between the RE and the photodetector.
- the relatively small size of the device allows you to use it. for example, in dentistry, for the detection of periodontal disease in patients.
- the device shown in FIG. 1 operates as follows.
- the x-ray tube in the x-ray emitter 1 operates at a fixed anode voltage and emits a wide range of radiation sources, limited in energy from above by the magnitude of the applied voltage, and from below by absorption of the materials of the emitter.
- the emission spectrum is shown in FIG. 4 - curve 12.
- RI passes through the studied object and is partially absorbed or scattered depending on the mineral composition and density of its tissues.
- Behind the object under study is a multilayer X-ray screen that converts an invisible image in the X-ray region into a visible optical image, which is then recorded using a color film.
- the first layer of phosphor 3 absorbs mainly the low-energy part of the X-ray spectrum. Curve 13 in FIG.
- the X-ray absorbed by the 1st layer is the difference of the curves 12 and 13
- the absorbed by the second layer is the difference of the curves 13 and 14, etc.
- the first layer of radiation emits in the longer wavelength optical region than the second and subsequent layers. therefore, the optical radiation of the first layer will not be absorbed by the second, third and subsequent layers.
- the second layer of radiation emits in the long-wavelength optical region compared with the third and subsequent layers, etc. This allows you to get a color image of the object, each color of which corresponds to its region of the energy spectrum of the RI.
- the intensities in different regions of the X-ray spectrum that passed the object under study one can calculate the density and mineral composition b of its components, which is necessary when performing osteodensitometry.
- the device in Fig. 2 works similarly to the device shown in Fig. 1. The difference is that a color image from a multilayer electron microscope is recorded using a semiconductor array detector 8 equipped with an RGB filter and equipped with a lens 7 for scaling an optical image. To protect the semiconductor matrix detector 8 from the past and scattered RI is lead glass b. The signals from the matrix detector after digitization are transmitted to the computer 9 for subsequent processing, storage and printing.
- the device in FIG. 3 works similarly to the device shown in FIG. 1. The difference is that instead of a two-layer RE with a fixed thickness of layers 3 and 4, a three-layer RE is used here, recruited from screens with different layer thicknesses. The choice of the desired RE from the ones presented in the kit is made before the study using a revolving device type 1 1.
- the device of FIG. 5 operates similarly to the device shown in FIG. 1. The difference is that instead of a photographic film, an optical photodetector is used for recording the optical image, each pixel of which is equipped with an optical filter, and the image is transferred from the RE to the photodetector using fiber optic plate 15, which additionally serves to protect the photodetector from diffuse RI.
- the signals from the matrix detector after digitization are transmitted to the computer 9.
- a two-layer screen consisting of cesium-iodine single crystals modified with thallium CsJ (TI) and cesium-iodine modified with sodium CsJ (Na) was used as a multilayer RE.
- the thickness of the front layer of CsJ (Tl) was 0.2 mm, and that of the back (CsJ (Na)) was 0.5 mm.
- the first layer absorbed approximately 50% of the energy of X-rays incident on it at a tube voltage of WO kV.
- the second layer absorbed up to 60% of the radiation transmitted through the first layer.
- the optical luminescence spectrum of the first layer has a maximum at 550 nm and the second layer (with a maximum of luminescence at 420 nm) is practically transparent for it.
- the front surface of the first phosphor was covered with black paint to prevent the appearance of reflections from it and increase the resolution of the screens.
- a revolver type device was manufactured for changing the aircraft.
- a cassette was used with a set of 16 fragments of a standard color film with a 36x24 mm frame format from Kodak, with a sensitivity of 400 units.
- the inventive method of registering an x-ray image of an object was carried out by means of a device for obtaining an image of the claimed method in the form of a prototype.
- the presented device fully confirmed the main advantages of the claimed method over the prototype in terms of increasing the information content of the resulting image.
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
Abstract
The invention relates to X-ray engineering, in particular to X-ray densitometry which is used for examining a bone tissue density for diagnosticating osteoporosis and which can be used in sophisticated roentgenographic systems for carrying out examinations directed at preventing osteoporosis, thereby making it possible to avoid the fractures of a vertebral body, bones of limbs, femoral neck etc. The inventive method for recording an object x-ray image within different X-ray radiation ranges, consists in exposing a patient to X-ray radiation, in receiving X-ray radiation passed through the object by means of a luminescent screen sensitive to different regions of the X-ray radiation range and in producing an optical image from the luminescent screen. The invention is characterised in that the luminescent screen sensitive to different regions of the X-ray radiation range is embodied in the form of a multilayer screen, each layer of which absorbs X-ray radiation in it's part of the X-ray radiation range in such a way that each layer of the screen closest to the object is used in the form of a filter for X-ray radiation for the following layer, wherein each previous layer of the X-ray screen radiates light in a long-wave region which is larger than that of the subsequent layer and the optical image is obtainable from the luminescent screen with the aid of a colour-sensitive light receiver.
Description
Способ регистрации рентгеновского изображения X-ray image registration method
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к рентгенотехнике, а именно к рентгеновской денсито- метрии, исследующей плотность костной ткани с целью диагностики остеопороза и может использоваться в современных рентгенографических диагностических комплексах при проведении обследований с целью профилактики остеопороза, что позволяет избежать переломов тел позвонков, костей конечностей, шейки бедра и т.п.The invention relates to x-ray technology, namely to x-ray densitometry, which examines bone density for the purpose of diagnosing osteoporosis and can be used in modern radiographic diagnostic complexes for examinations to prevent osteoporosis, which avoids fractures of vertebral bodies, limb bones, femoral neck and etc.
Предшествующий уровень техникиState of the art
В настоящее время широкое распространение получили многофункциональные рентrенодиагностические комплексы (РДК) типа - PУM-20, TУP-800, EДP-750, которые обеспечивают практически все виды рентгенодиагностических исследований за исключением рентгеновской денситометрии. Поэтому пациенту приходится проходить дополнительное обследование в специализированных медицинских уч- реждениях для диагностики остеопороза.At present, multifunctional X-ray diagnostic complexes (RDKs) of the type PUM-20, TUP-800, and EDP-750 are widely used, which provide almost all types of X-ray diagnostic studies with the exception of X-ray densitometry. Therefore, the patient has to undergo additional examination in specialized medical institutions for the diagnosis of osteoporosis.
Известен способ получения рентгеновских изображений для рентгеновской денситометрии при двух энергиях рентгеновского излучения (см. патент США N«6285740, H05G 1/64, 2001г.), включающий облучение пациента рентгеновским излучением (РИ), прием прошедшего через объект РИ, содержащего излучение, как низкой, так и высокой энергии, получаемой за счет создания короткого (короче 200 нсек) импульса РИ, при этом, напряжение на рентгеновской трубке меняется за время импульса, таким образом, что генерируется широкий энергетический спектр излучения. После прохождения исследуемого объекта РИ попадает на приемную систему, состоящую из двух последовательно установленных рентгеновских при- емников, каждый из которых включает в себя оптический матричный детектор и люминесцентный экран, при этом между двумя рентгеновскими приемниками помещен дополнительный рентгеновский фильтр, с целью выделения нужной области рентгеновского спектра.A known method of obtaining x-ray images for x-ray densitometry at two energies of x-ray radiation (see US patent N "6285740, H05G 1/64, 2001), including irradiating a patient with x-ray radiation (RI), receiving passed through the object RI containing radiation, as low and high energy obtained by creating a short (shorter than 200 nsec) pulses of radiation, while the voltage on the x-ray tube varies during the pulse, so that a wide energy spectrum of radiation is generated. After passing through the object under study, the X-ray radiation enters a receiving system consisting of two sequentially installed x-ray detectors, each of which includes an optical matrix detector and a luminescent screen, while an additional x-ray filter is placed between the two x-ray receivers in order to select the desired x-ray region spectrum.
Основными недостатками известного способа являются, во-первых, необхо-
димосτь применение полупроводниковых матриц большого размера (порядка 400x400 мм), что существенно увеличивает стоимость рентгеновского приемника.The main disadvantages of this method are, firstly, the necessary the ability to use large-sized semiconductor arrays (of the order of 400x400 mm), which significantly increases the cost of the X-ray detector.
Во-вторых, установка дополнительного рентгеновского фильтра приводит к поглощению заметной доли энергии излучения, прошедшего через объект не давая вклад в оптическое изображение, но приводящее к увеличению получаемой объектом рентгеновской дозы.Secondly, the installation of an additional x-ray filter leads to the absorption of a noticeable fraction of the radiation energy that has passed through the object without contributing to the optical image, but leading to an increase in the x-ray dose received by the object.
Наиболее близким к заявляемому способу и принятым в качестве прототипа, является способ получения за один снимок рентгеновского изображения для двух различных энергий излучения, включающий облучение пациента РИ, прием про- шедшего через объект РИ, имеющего низко и высоко энергетические компоненты, регистрируемые при помощи люминесцентного экрана (ЛЭ), состоящего из двух типов люминофора, чувствительных к различным участкам спектра РИ и получение оптического изображения путем совмещения двух изображений, получаемых с ЛЭ с помощью двух оптических приемников, каждый из которых снабжен своим оптическим фильтром. Известный способ позволяет, не повышая дозы РИ на пациента, получать снимок объекта, который акцентирует внимание оператора на участки изображения с различной плотностью костной ткани.Closest to the claimed method and adopted as a prototype, is a method of obtaining an X-ray image for two different radiation energies in one shot, including irradiating a patient with X-ray, a patient who has passed through an X-ray object, having low and high energy components recorded using a fluorescent screen (LE), consisting of two types of phosphor, sensitive to different parts of the X-ray spectrum and obtaining an optical image by combining two images obtained from LE using two pticheskih receivers, each of which is supplied by the optical filter. The known method allows, without increasing the dose of radiation to the patient, to obtain a snapshot of the object, which focuses the attention of the operator on areas of the image with different bone density.
Основными недостатками известного способа являются, во-первых, сложность изготовления ЛЭ с использованием двух различных люминофоров, чувстви- тельных к различным участкам рентгеновского излучения. При необходимости получения изображения более чем в двух участках спектра РИ, задача становится практически не выполнимой.The main disadvantages of the known method are, firstly, the difficulty of manufacturing LE using two different phosphors sensitive to different areas of x-ray radiation. If it is necessary to obtain an image in more than two parts of the X-ray spectrum, the task becomes practically impossible.
Во-вторых, каждый люминофор жестко связан с конкретным участком спектра РИ, что не позволяет в случае необходимости осуществлять перестройку вы- бранных спектральных окон.Secondly, each phosphor is rigidly connected with a specific part of the X-ray spectrum, which does not allow, if necessary, the reconstruction of the selected spectral windows.
Кроме того, совмещение двух полученных изображений в одно, может приводить к ухудшению качества изображения, связанного с пространственным разнесением приемников, а именно, появление геометрических искажений, нерезкостей и эффектов виньетирования.
Раскрытие изобретенияIn addition, combining the two received images into one can lead to a deterioration in image quality associated with spatial diversity of the receivers, namely, the appearance of geometric distortions, blurring and vignetting effects. Disclosure of invention
Технической задачей, решаемой настоящим изобретением, является получение качественного изображения с возможностью визуализации двух и более различных участков спектра РИ, которые по желанию оператора могут быть выбраны своими в каждом конкретном случае.The technical problem solved by the present invention is to obtain a high-quality image with the ability to visualize two or more different parts of the spectrum of radiation, which, at the request of the operator, can be chosen as your own in each case.
Предложен способ регистрации рентгеновского изображения объекта в различных диапазонах спектра РИ, включающий: облучение пациента РИ, преобразование прошедшего через объект РИ в видимое оптическое изображение при помощи люминесцентного экрана, чувствительного к различным участкам спектра РИ и последующая регистрация оптического изображения с люминесцентного экрана. При этом указанная задача решена тем, что в качестве люминесцентного экрана, чувствительного к различным участкам спектра РИ, используют многослойный экран, каждый слой которого поглощает рентгеновское излучение в своей части спектра РИ, таким образом, что бы каждый слой экрана, расположенный ближе к объ- екту служил фильтром для рентгеновского излучения для последующего слоя. Кроме того, каждый предыдущий слой рентгеновского экрана (РЭ) излучает свет в более длинноволновой оптической области, по сравнению с последующим слоем, а получение оптического изображения с люминесцентного экрана производят при помощи цветочувствительного фотоприемника.A method is proposed for recording an X-ray image of an object in different ranges of the X-ray spectrum, including: irradiating a patient with X-ray, converting the X-ray transmitted through the object into a visible optical image using a luminescent screen sensitive to different parts of the X-ray spectrum, and subsequent recording of the optical image from the luminescent screen. At the same time, this problem was solved in that a multilayer screen is used as a luminescent screen sensitive to different parts of the X-ray spectrum, each layer of which absorbs X-ray radiation in its part of the X-ray spectrum, so that each layer of the screen located closer to the The project served as an X-ray filter for the subsequent layer. In addition, each previous layer of the x-ray screen (RE) emits light in a longer wavelength optical region, compared with the next layer, and the optical image from the fluorescent screen is produced using a color-sensitive photodetector.
Использование многослойного экрана позволяет полностью использовать весь спектр РИ, прошедший исследуемый объект.The use of a multilayer screen allows you to fully use the entire spectrum of radiation sources that have passed the studied object.
Для получения цифрового изображения обследуемого объекта в качестве цветочувствительного фотоприемника использована оптическая матрица, каждый элемент которой снабжен своим оптическим фильтром, при этом для изменения мас- штаба изображения, в состав цветочувствительного фотоприемника введен ахроматический объектив.An optical matrix was used as a color-sensitive photodetector to obtain a digital image of the object being examined, each element of which is equipped with its own optical filter, and an achromatic lens was introduced into the color-sensitive photodetector to change the image scale.
Для упрощения получения изображения обследуемого объекта в качестве цветочувствительного фотоприемника используется цветная фотопленка, изображение на которой, при необходимости, может быть оцифровано существующими скане- рами изображения.
Для повышения информативности получаемого изображения фильтрующие свойства слоя ЛЭ устанавливают изменением толщины слоя люминофора. Используя набор люминофоров различной толщины можно получать изображения с различными характеристиками минерального состава костных тканей.To simplify the image acquisition of the examined object, a color film is used as a photosensitive photodetector, the image on which, if necessary, can be digitized by existing image scanners. To increase the information content of the resulting image, the filtering properties of the LE layer are established by changing the thickness of the phosphor layer. Using a set of phosphors of various thicknesses, it is possible to obtain images with various characteristics of the mineral composition of bone tissues.
Аналогичным образом, для повышения информативности получаемого изображения, фильтрующие свойства слоя ЛЭ устанавливают введением в его состав дополнительных добавок, например, солей тяжелых металлов.Similarly, to increase the information content of the resulting image, the filtering properties of the LE layer are established by introducing additional additives, for example, salts of heavy metals.
Заявляемый способ позволяет за один рентгеновский снимок получать неискаженное качественное изображение объекта в двух и более спектральных областях РИ, что не имеет аналогов среди известных технических решений, а значит, соответствует критерию «изoбpeтaтeльcкий ypoвeнь».The inventive method allows for one x-ray image to obtain an undistorted high-quality image of the object in two or more spectral regions of the X-ray, which has no analogues among the known technical solutions, which means that it meets the criterion of "inventive level".
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
На фиг.l приведена схема устройства для получения изображения заявленным способом с помощью цветной фотографической пленки. Устройство включа- ет: рентгеновский излучатель 1 ; объект исследования 2; первый слой люминофора 3; второй слой люминофора 4; цветная фотопленка 5.Figure l shows a diagram of a device for obtaining images of the claimed method using a color photographic film. The device includes: x-ray emitter 1; research object 2; the first layer of the phosphor 3; the second layer of the phosphor 4; color film 5.
На фиг.2 приведена оптическая схема устройства для реализации заявляемого способа с использованием ахроматического объектива и оптической матрицы- фотоприемника, каждый элемент которой снабжен своим оптическим фильтром. Устройство включает дополнительно: свинцовое стекло 6; ахроматический объектив 7; матрица фотоприемника 8; компьютер 9.Figure 2 shows the optical diagram of a device for implementing the inventive method using an achromatic lens and an optical photodetector array, each element of which is equipped with its own optical filter. The device further includes: lead glass 6; achromatic lens 7; photodetector array 8; computer 9.
На фиг. 3 приведена схема устройства для получения изображения заявленным способом с помощью цветной фотографической пленки, устройство позволяет выбирать различные энергии РИ путем выбора РЭ различной толщины и состава. Устройство включает дополнительно: третий слой люминофора 10 и устройство револьверного типа для смены рентгеновских экранов 1 1.In FIG. 3 shows a diagram of a device for obtaining an image by the claimed method using a color photographic film, the device allows you to select different energies of RI by choosing RE of various thickness and composition. The device further includes: a third layer of the phosphor 10 and a device of a revolving type for changing x-ray screens 1 1.
На фиг. 4 приведены спектры РИ после прохождения РЭ разной толщины, где: 12 - спектр РИ, падающего на первый слой РЭ; 13 - спектр РИ, падающего на второй слой РЭ; 14 - спектр РИ, падающего на третий слой РЭ.
На фиг. 5 приведена схема устройства для реализации заявляемого способа с использованием оптической матрицы-фотоприемника, каждый элемент которой снабжен своим оптическим фильтром, причем, многослойный РЭ соединяется с матрицей фотоприемника при посредстве волоконно-оптической шайбы 15. Уст- роис rвυ включает дополнительно: волоконно-оптическую шайбу 15 между РЭ и фотоприемником. Относительно небольшие размеры устройства позволяют использовать его. например, в стоматологии, для обнаружения у пациентов пародонтоза.In FIG. Figure 4 shows the X-ray spectra after passing through the X-ray of different thicknesses, where: 12 is the X-ray spectrum incident on the first layer of the X-ray; 13 - spectrum of radiation incident on the second layer of radiation; 14 - spectrum of radiation incident on the third layer of radiation. In FIG. 5 shows a diagram of a device for implementing the inventive method using an optical photodetector array, each element of which is equipped with its own optical filter, moreover, a multilayer RE is connected to the photodetector matrix by means of a fiber optic washer 15. The device rвυ additionally includes: a fiber optic washer 15 between the RE and the photodetector. The relatively small size of the device allows you to use it. for example, in dentistry, for the detection of periodontal disease in patients.
Лучший вариант осуществления изобретенияThe best embodiment of the invention
Устройство, представленное на фиг.l , работает следующим образом. Рентгеновская трубка в рентгеновском излучателе 1 работает при фиксированном анодном напряжении и излучает широкий спектр РИ, ограниченный по энергиям сверху величиной приложенного напряжения, а снизу - поглощением материалов излучателя. Спектр излучения представлен на фиг. 4 - кривая 12. РИ проходит через ис- следуемый объект и частично поглощается или рассеивается в зависимости от минерального состава и плотности его тканей. За исследуемым объектом располагается многослойный рентгеновский экран, преобразующий невидимое изображение в рентгеновской области в видимое оптическое изображение, которое, затем регистрируется при помощи, цветной фотопленки. Первый слой люминофора 3 погло- шает, преимущественно, низкоэнергетическую часть спектра РИ. Кривая 13 на фиг. 4 показывает вид спектра РИ, падающего на второй слой РЭ, а кривая 14 - падающего на третий слой, соответственно. При этом РИ, поглощенное 1-м слоем, представляет собой разность кривых 12 и 13, поглощенное вторым слоем - разность кривых 13 и 14 и т. д. Первый слой РЭ излучает в более длинноволновой оп- тической области, чем второй и последующие слои, поэтому, оптическое излучение первого слоя не будет поглощаться вторым, третьим и последующими слоями. Второй слой РЭ излучает в длинноволновой оптической области по сравнению с третьим и последующими слоями и т.д. Это позволяет получать цветное изображение объекта, каждый цвет которого соответствует своей области энергетического спектра РИ. Путем сравнения интенсивностей в разных областях спектра РИ, прошедшего исследуемый объект, можно рассчитать плотность и минеральный состав
б его компонентов, что необходимо при выполнении остеоденситометрии.The device shown in FIG. 1 operates as follows. The x-ray tube in the x-ray emitter 1 operates at a fixed anode voltage and emits a wide range of radiation sources, limited in energy from above by the magnitude of the applied voltage, and from below by absorption of the materials of the emitter. The emission spectrum is shown in FIG. 4 - curve 12. RI passes through the studied object and is partially absorbed or scattered depending on the mineral composition and density of its tissues. Behind the object under study is a multilayer X-ray screen that converts an invisible image in the X-ray region into a visible optical image, which is then recorded using a color film. The first layer of phosphor 3 absorbs mainly the low-energy part of the X-ray spectrum. Curve 13 in FIG. 4 shows a view of the spectrum of RI incident on the second layer of RE, and curve 14 - incident on the third layer, respectively. In this case, the X-ray absorbed by the 1st layer is the difference of the curves 12 and 13, the absorbed by the second layer is the difference of the curves 13 and 14, etc. The first layer of radiation emits in the longer wavelength optical region than the second and subsequent layers. therefore, the optical radiation of the first layer will not be absorbed by the second, third and subsequent layers. The second layer of radiation emits in the long-wavelength optical region compared with the third and subsequent layers, etc. This allows you to get a color image of the object, each color of which corresponds to its region of the energy spectrum of the RI. By comparing the intensities in different regions of the X-ray spectrum that passed the object under study, one can calculate the density and mineral composition b of its components, which is necessary when performing osteodensitometry.
Устройство на фиг.2, работает аналогично устройству, представленному на фиг, 1. Отличие состоит в том, что цветное изображение с многослойного РЭ регистрируется при помощи полупроводникового матричного детектора 8, оборудован - ыого RGB фильтром и снабженного объективом 7 для масштабирования оптического изображения. Для защиты полупроводникового матричного детектора 8 от прошедшего и рассеянного РИ служит свинцовое стекло б. Сигналы с матричного детектора после оцифровки передаются в компьютер 9 для последующей обработки, хранения и печати.The device in Fig. 2 works similarly to the device shown in Fig. 1. The difference is that a color image from a multilayer electron microscope is recorded using a semiconductor array detector 8 equipped with an RGB filter and equipped with a lens 7 for scaling an optical image. To protect the semiconductor matrix detector 8 from the past and scattered RI is lead glass b. The signals from the matrix detector after digitization are transmitted to the computer 9 for subsequent processing, storage and printing.
Устройство на фиг.З, работает аналогично устройству, представленному на фиг. 1. Отличие состоит в том, что вместо двухслойного РЭ с фиксированной толщиной слоев 3 и 4, здесь использован трехслойный РЭ, набираемый из экранов с разной толщиной слоев. Выбор нужного РЭ из представленных в наборе, производится перед проведением исследования при помощи устройства револьверного ти- па 1 1.The device in FIG. 3 works similarly to the device shown in FIG. 1. The difference is that instead of a two-layer RE with a fixed thickness of layers 3 and 4, a three-layer RE is used here, recruited from screens with different layer thicknesses. The choice of the desired RE from the ones presented in the kit is made before the study using a revolving device type 1 1.
Устройство на фиг. 5, работает аналогично устройству, представленному на фиг. 1. Отличие состоит в том, что вместо фотографической пленки для регистрации оптического изображения использован матричный фотоприемник, каждый пиксель которого снабжен оптическим фильтром, а перенос изображения с РЭ на фотоприемник производится при помощи волоконно-оптической пластины 15, которая дополнительно служит для защиты фотоприемника от рассеянного РИ. Сигналы с матричного детектора после оцифровки передаются в компьютер 9.The device of FIG. 5 operates similarly to the device shown in FIG. 1. The difference is that instead of a photographic film, an optical photodetector is used for recording the optical image, each pixel of which is equipped with an optical filter, and the image is transferred from the RE to the photodetector using fiber optic plate 15, which additionally serves to protect the photodetector from diffuse RI. The signals from the matrix detector after digitization are transmitted to the computer 9.
Техническая применимостьTechnical applicability
В качестве многослойного РЭ использовали двухслойный экран, состоящий из монокристаллов цезий-йод, модифицированных таллием CsJ(TI) и цезий-йод, модифицированных натрием CsJ(Na). Толщина переднего слоя из CsJ(Tl) составляла 0.2 мм, заднего (CsJ(Na)) - 0.5 мм. При этом первый слой поглощал примерно 50% энергии падающего на него рентгеновского излучения при напряжении на трубке WO кВ. Второй слой поглощал до 60% излучения, прошедшего через пер- вый слой. Оптический спектр люминесценции первого слоя имеет максимум при
550 нм и второй слой (с максимумом люминесценции при 420 нм) для него, практически, прозрачен. Передняя поверхность первого люминофора покрывалась черной краской для предотвращения появления отражений от нее и повышения разрешающей способности экранов.A two-layer screen consisting of cesium-iodine single crystals modified with thallium CsJ (TI) and cesium-iodine modified with sodium CsJ (Na) was used as a multilayer RE. The thickness of the front layer of CsJ (Tl) was 0.2 mm, and that of the back (CsJ (Na)) was 0.5 mm. In this case, the first layer absorbed approximately 50% of the energy of X-rays incident on it at a tube voltage of WO kV. The second layer absorbed up to 60% of the radiation transmitted through the first layer. The optical luminescence spectrum of the first layer has a maximum at 550 nm and the second layer (with a maximum of luminescence at 420 nm) is practically transparent for it. The front surface of the first phosphor was covered with black paint to prevent the appearance of reflections from it and increase the resolution of the screens.
В макете устройства в качестве источника рентгеновского излучения нами применялся палатный рентгеновский аппарат АРА- 110/160- 1, оборудованный рентгеновской трубкой 0,6-ЗБДM29-125(П) с фиксированным вольфрамовым анодом. Диапазон регулировки анодного напряжения составлял 40- 1 10 кВ, точность установки напряжения была не хуже 5 %.In the model of the device, as an X-ray source, we used the ARA-110/160-1 ward x-ray apparatus equipped with a 0.6-ЗБДM29-125 (П) x-ray tube with a fixed tungsten anode. The anode voltage adjustment range was 40–1 10 kV; the voltage accuracy was no worse than 5%.
Было изготовлено устройство револьверного типа для смены ЛЭ. В качестве приемника оптического изображения использовалась кассета с набором из 16 фрагментов стандартной цветной фотопленки с форматом кадра 36x24 мм фирмы Кодак, чувствительностью 400 ед.A revolver type device was manufactured for changing the aircraft. As an optical image receiver, a cassette was used with a set of 16 fragments of a standard color film with a 36x24 mm frame format from Kodak, with a sensitivity of 400 units.
Заявляемый способ регистрации рентгеновского изображения объекта был осуществлен посредствам устройства для получения изображения заявленным способом в виде макетного образца. Представленное устройство полностью подтвердила основные преимущества заявленного способа перед прототипом в части повышения информативности получаемого изображения.
The inventive method of registering an x-ray image of an object was carried out by means of a device for obtaining an image of the claimed method in the form of a prototype. The presented device fully confirmed the main advantages of the claimed method over the prototype in terms of increasing the information content of the resulting image.
Claims
1. Способ регистрации рентгеновского изображения объекта в различных диапазонах спектра рентгеновского излучения, включающий, облучение пациента рентгеновским излучением, прием прошедшего через объект рентгеновского излу- чения при помощи люминесцентного экрана, чувствительного к различным участкам спектра рентгеновского излучения и получение оптического изображения с люминесцентного экрана, отличающийся тем, что, в качестве люминесцентного экрана, чувствительного к различным участкам спектра рентгеновского излучения, используют многослойный экран, каждый слой которого поглощает рентгеновское излучение в своей части спектра, таким образом, что бы каждый слой экрана, расположенный ближе к объекту служил фильтром для рентгеновского излучения для последующего слоя, при этом, каждый предыдущий слой рентгеновского экрана излучает свет в более длинноволновой оптической области, по сравнению с последующим слоем, а получение оптического изображения с люминесцентного экрана производят при помощи цветочувствительного фотоприемника.1. The method of recording an x-ray image of an object in different ranges of the x-ray spectrum, including irradiating the patient with x-ray radiation, receiving the x-ray radiation transmitted through the object using a luminescent screen sensitive to different parts of the x-ray spectrum, and obtaining an optical image from the luminescent screen the fact that, as a luminescent screen sensitive to various parts of the spectrum of x-ray radiation, use a multilayer screen, each layer of which absorbs x-ray radiation in its part of the spectrum, so that each layer of the screen located closer to the object serves as a filter for x-ray radiation for the next layer, while each previous layer of the x-ray screen emits light in a longer wavelength optical region, compared with the subsequent layer, and obtaining an optical image from a fluorescent screen is produced using a color-sensitive photodetector.
2. Способ по п.l, отличающаяся тем, что в качестве цветочувствительного фотоприемника использована оптическая матрица, каждый элемент которой снабжен своим оптическим фильтром.2. The method according to claim 1, characterized in that an optical matrix is used as a photosensitive photodetector, each element of which is equipped with its own optical filter.
3. Способ по п.l, отличающаяся тем, что в качестве цветочувствительного фо- топриемника используется цветная фотопленка.3. The method according to claim 1, characterized in that a color film is used as a photosensitive photodetector.
4. Способ по п.l, отличающаяся тем, что фильтрующие свойства слоя люминесцентного экрана устанавливают изменением толщины слоя люминофора или нагрузки светосостава.4. The method according to claim 1, characterized in that the filtering properties of the luminescent screen layer are determined by changing the thickness of the phosphor layer or the light composition load.
5. Способ по п.l, отличающаяся тем, что фильтрующие свойства слоя люми- несцентного экрана устанавливают введением в его состав дополнительных добавок, например, солей тяжелых металлов.5. The method according to claim 1, characterized in that the filtering properties of the luminescent screen layer are established by introducing additional additives, for example, salts of heavy metals.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006133119 | 2006-09-14 | ||
RU2006133119/28A RU2307377C1 (en) | 2006-09-14 | 2006-09-14 | Method for recording x-ray image with usage of two or more areas of x-ray radiation energy spectrum |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2008033051A1 true WO2008033051A1 (en) | 2008-03-20 |
Family
ID=38954298
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/RU2007/000063 WO2008033051A1 (en) | 2006-09-14 | 2007-02-07 | X-ray image recording method |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2307377C1 (en) |
WO (1) | WO2008033051A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2718481C1 (en) * | 2019-07-29 | 2020-04-08 | Акционерное общество "Научно-исследовательская производственная компания "Электрон" (АО "НИПК "Электрон") | Method for contrasting x-ray patterns with color |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012033424A1 (en) * | 2010-09-06 | 2012-03-15 | Bryzgalov Andrei Andreevich | Method for recording an x-ray image of a subject in different spectral ranges for x-ray radiation |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU158798A1 (en) * | ||||
SU950048A1 (en) * | 1981-01-29 | 1985-09-15 | Московский Ордена Трудового Красного Знамени Инженерно-Физический Институт | Method of spectrometry of pulsed x-radiation |
EP0248451A2 (en) * | 1986-06-06 | 1987-12-09 | Quantum Diagnostics, Ltd. | Imaging system employing X-ray induced scintillation in a crystal spatial modulator |
EP0313988A2 (en) * | 1987-10-20 | 1989-05-03 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Multi-layer composite for simultaneous tomography |
JPH11237348A (en) * | 1998-02-19 | 1999-08-31 | Rigaku Denki Kk | Input screen displaying method in x-ray measurement processor |
-
2006
- 2006-09-14 RU RU2006133119/28A patent/RU2307377C1/en not_active IP Right Cessation
-
2007
- 2007-02-07 WO PCT/RU2007/000063 patent/WO2008033051A1/en active Application Filing
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU158798A1 (en) * | ||||
SU950048A1 (en) * | 1981-01-29 | 1985-09-15 | Московский Ордена Трудового Красного Знамени Инженерно-Физический Институт | Method of spectrometry of pulsed x-radiation |
EP0248451A2 (en) * | 1986-06-06 | 1987-12-09 | Quantum Diagnostics, Ltd. | Imaging system employing X-ray induced scintillation in a crystal spatial modulator |
EP0313988A2 (en) * | 1987-10-20 | 1989-05-03 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Multi-layer composite for simultaneous tomography |
JPH11237348A (en) * | 1998-02-19 | 1999-08-31 | Rigaku Denki Kk | Input screen displaying method in x-ray measurement processor |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2718481C1 (en) * | 2019-07-29 | 2020-04-08 | Акционерное общество "Научно-исследовательская производственная компания "Электрон" (АО "НИПК "Электрон") | Method for contrasting x-ray patterns with color |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2307377C1 (en) | 2007-09-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7010092B2 (en) | Dual energy imaging using optically coupled digital radiography system | |
EP0957766B1 (en) | A system for quantitative radiographic imaging | |
US7426260B2 (en) | Polychronic digital radiography detector with patterned mask for single-exposure energy-sensitive X-ray imaging | |
US5864146A (en) | System for quantitative radiographic imaging | |
Haus et al. | Screen-film and digital mammography: image quality and radiation dose considerations | |
TW200814096A (en) | Apparatus for asymmetric dual-screen digital radiography | |
EP0785674A1 (en) | Radiographic apparatus and image processing method | |
JPH06205767A (en) | Radiation picture formation system | |
EP0743810B1 (en) | Apparatus and method for obtaining two radiographic images of an object from one exposing radiation dose | |
WO1997042877A1 (en) | A system for quantitative radiographic imaging | |
RU2307377C1 (en) | Method for recording x-ray image with usage of two or more areas of x-ray radiation energy spectrum | |
KR20160056194A (en) | Multi-layer flat-panel X-ray detector and multi-energy X-ray imaging method using the same | |
RU2407437C2 (en) | Method of registering x-ray image of object in various ranges of x-ray irradiation spectrum | |
US20050017184A1 (en) | Apparatus and method to acquire images with high-energy photons | |
Holdsworth et al. | Slot-beam digital mammography using a time-delay integration (TDI) CCD | |
JP2006254969A (en) | Radiation image acquisition apparatus and radiation image acquisition method | |
US20030086522A1 (en) | X-ray image storage unit and readout device, and subtraction angiography method employing same | |
Seibert et al. | Dual energy radiography using active detector technology | |
Zeman et al. | High-accuracy x-ray imaging: screen, lens, and CCD | |
Yaffe et al. | 5. Technical Aspects of Image Quality in Mammography | |
DE10219751A1 (en) | X-ray detector, for used in medical X-ray device, comprises first converter layer of first converter material, detector-storage device for storing radiogram, and second converter layer made from second converter material | |
Holland et al. | OFFICE OF NAVAL RESEARCH DEPARTMENT OF THE NAVY CODE 00CC ARLINGTON VA 22217-5660 | |
Holland et al. | Dual Energy X-Ray Densitometry Apparatus and Method Using Single X-Ray Pulse | |
JP2010234091A (en) | Radiation image acquisition device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 07747809 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 07747809 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |