WO2012033424A1 - Способ регистрации рентгеновского изображения объекта в раз- личных диапазонах спектра рентгеновского излучения - Google Patents

Способ регистрации рентгеновского изображения объекта в раз- личных диапазонах спектра рентгеновского излучения Download PDF

Info

Publication number
WO2012033424A1
WO2012033424A1 PCT/RU2010/000482 RU2010000482W WO2012033424A1 WO 2012033424 A1 WO2012033424 A1 WO 2012033424A1 RU 2010000482 W RU2010000482 W RU 2010000482W WO 2012033424 A1 WO2012033424 A1 WO 2012033424A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
ray
image
mask
different
strips
Prior art date
Application number
PCT/RU2010/000482
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Андрей Андреевич БРЫЗГАЛОВ
Сергей Владимирович СОЛОБОЕВ
Original Assignee
Bryzgalov Andrei Andreevich
Soloboev Sergei Vladimirovich
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bryzgalov Andrei Andreevich, Soloboev Sergei Vladimirovich filed Critical Bryzgalov Andrei Andreevich
Priority to PCT/RU2010/000482 priority Critical patent/WO2012033424A1/ru
Publication of WO2012033424A1 publication Critical patent/WO2012033424A1/ru

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/48—Diagnostic techniques
    • A61B6/484—Diagnostic techniques involving phase contrast X-ray imaging
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/48—Diagnostic techniques
    • A61B6/482—Diagnostic techniques involving multiple energy imaging

Definitions

  • the invention relates to X-ray technology, and in particular, to methods for digital recording of X-ray images and can be used to create a new generation of X-ray apparatuses that make it possible to unambiguously identify the presence of a tumor, calcifications on the X-ray image, and the like.
  • the indicated method has a higher information content and diagnostic capabilities compared to traditional methods based on irradiating an object with one energy.
  • the disadvantage of this method is the significantly more complex equipment, which allows the use of existing x-ray digital installations.
  • a known method of using two or more energy regions of X-ray radiation (RI) in medicine [4], in particular in X-ray densitometry, is based on a comparison of the absorption of X-ray radiation at different radiation energies by human tissues.
  • Another well-known method [5] registers X-ray images using components of X-ray radiation of different energies. Reception of radiation transmitted through the object is carried out at the expense of a luminescent screen (LE) consisting of two types of phosphor sensitive to different parts of the radiation spectrum.
  • LE luminescent screen
  • a complete optical image is obtained by combining two images obtained with LE using two optical receivers, each of which is equipped with its own 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 operator's attention on image areas with different bone density.
  • the main disadvantages of the known method are, firstly, the difficulty of manufacturing LE using two different phosphors that are sensitive to different areas of x-ray radiation. If it is necessary to obtain images 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, construction of selected spectral windows.
  • the combination of two received images into one can lead to a deterioration in image quality associated with spatial diversity of receivers, namely, the appearance of geometric distortions, blurring and vignetting effects.
  • the known method requires preliminary calibration without an object, which means that special phantoms are required that can differ significantly from the real object and do not provide the required diagnosis of osteoporosis with measurement accuracy (1-3%).
  • the objective of the present invention is to eliminate these drawbacks, namely, to implement the method does not require special expensive LE and color-selective receivers, as well as special phantoms.
  • the specified task in the method of recording the mineral composition of the tissue of an object in an x-ray image simultaneously in different ranges of the x-ray spectrum including selective the x-ray image passing through the object simultaneously in two or more different regions of the x-ray spectrum, followed by the conversion of the transmitted x-ray into a digital image, while the converted x-ray image is obtained with modulation of contrast and the mineral composition of the tissues is restored by the modulation depth object, solved by the fact that in front of the x-ray converter, a mask in the form of a lattice, consisting of separate sections with different x-rays Coy density, which step is selected so that the width of the grating strips is greater than the size of the image pixels in prism- nick plane, and the density of the test object has a uniform period in the lattice.
  • the inventive method allows for the same dose of radiation to obtain modulation of the contrast of the image and on its basis to determine the elemental composition of individual parts of the image. It does not require the use of a special screen selective in color of the receiver and calibration using special phantoms.
  • the optical image of an object with LE is painted in different colors or shades of the same color in accordance with the mineral composition of the object's tissues.
  • an optical image of an object with LEs is obtained using an X-ray film cassette, in front of which a mask is placed, and the resulting image is digitized, and then painted in different colors or shades of the same color.
  • X-ray image intensifier X-ray image intensifier
  • the mask is made of strips or their fragments of equal thickness from one or different materials.
  • a mask is made by applying two or more layers of strips or their fragments placed at an angle to each other, or from one layer of strips or their fragments of different thicknesses from one or different materials.
  • the claimed method makes it possible to obtain an undistorted high-quality image of an object in two or more spectral regions of X-ray in one x-ray image, with the possibility of determining the mineral composition of tissues, without requiring the use of special color-selective receivers and special phantoms.
  • FIG. 1 shows a diagram of a device for implementing the proposed method.
  • the device includes: an x-ray emitter 1 with a collimator 2; research object 3; mask 4; luminescent screen 5; lead glass 6; lens 7; CCD 8 and computer 9.
  • FIG. 2 shows a view of a mask with parallel strips: 10 — absorbing strips; 11 - transmission strips.
  • FIG. 3 shows a view of a mask with non-absorbing sections 12 and b
  • FIG. 4 shows a diagram of a device for implementing the proposed method with an X-ray image intensifier (URI) 1 5.
  • URI X-ray image intensifier
  • 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.
  • RI passes through the studied object 3 and is partially absorbed or scattered depending on the mineral composition and density of its tissues.
  • Behind the object under study is mask 4, partially absorbing x-ray radiation.
  • an X-ray screen 5 Directly behind the mask is an X-ray screen 5, which converts the invisible image in the X-ray region into a visible optical image, which is projected by the optical system 7 and then recorded using, for example, a CCD 8.
  • dark strokes are metal stripes
  • light strokes are the dielectric (X-ray transparent) base.
  • the lattice pitch is selected so that the width of the strip is greater than the size of the image pixels in the plane of the receiver.
  • the width of the strips is chosen to be minimal so that the density of the object under study changes little (is uniform) over the lattice period.
  • the material of the strips you can choose aluminum or copper — materials often used for X-ray filters.
  • the thickness of the material from which the strips for X-ray radiation used in medical practice are made can be 30 - 100 microns for copper and 0.3 - 1.0 mm for aluminum. This thickness allows you to absorb 10-50% of the incident x-ray radiation at anode voltage of 50-100 kV.
  • the characteristic size of the strip (its width) is about 100-200 microns, that is, the mask can be made using printed circuit board technology.
  • a periodic structure will be present in the x-ray image obtained by the receiver, due to the absorption of x-ray radiation by metal strips.
  • the contrast of the image of the stripes is determined by which component of the X-ray spectrum is rigid (with a higher radiation energy) or soft that is present in the spectrum.
  • the modulation depth in the image of the grating allows one to measure the energy of the incident x-ray radiation. If the incident x-ray radiation previously passed through the object of study (the patient’s body), then the modulation depth allows one to construct a picture of the energy distribution of the radiation. By comparing the image fragments behind the metal strips and in the absence of absorbing strips, we can select the necessary component of the X-ray spectrum using the method described previously [7–9]. The calculations were performed according to formulas (1) and (2) given in article [7]:
  • the image obtained after such processing was colored, and the color coloration in the figure corresponded to the wavelength of the x-ray radiation transmitted through the object under study. It was clearly seen, in particular, the change in the spectrum of x-ray radiation after the passage of objects.
  • the described example demonstrates the possibility of determining the atomic number of an object using our method.
  • high informativeness of color images is noted in comparison with monochromatic ones, which is usually used in security systems [9].
  • each cell of such a filter has a region 12 without absorption, region 13 with a "low” absorption region 14 with a “high” absorption. This means that 25% of the area of each cell passes RI without filtering (and attenuation), 25% passes only the high-energy component of RI and 50% of the area passes RI with medium energy.
  • a mask like on fit. 3 serves to increase the information content of the x-ray image.
  • the device shown in FIG. 4 operates similarly to the device in FIG. 1.
  • a distinctive feature of the operation of the device is that the mask 3 is located directly in front of the URI screen 4.
  • the image from the output URI screen is recorded using, for example, a CCD matrix 8. This device allows you to select the necessary areas of the energy spectrum of x-ray radiation, provided sufficient resolution of the URI compared to the step of the grating.
  • the diameter of the conductors was 0.4 mm, and the distance between adjacent conductors was 1.2 mm.
  • the specified mask was located directly in front of the fluorescent screen of the standard digital fluorograph TsFK-1 manufactured by Uniskan LLC. The image from the screen was projected using the lens onto the odak CCD KAF09000.
  • An X-ray image of a phantom containing samples of bone and soft tissue was taken at an anode voltage of 60 kV.
  • a printed circuit board 100x100 mm in size specially made from a sheet of fiberglass, 1.5 mm thick with a deposited layer of copper with a thickness of 35 ⁇ m.
  • the board consisted of strips of copper of equal width, spaced at equal intervals parallel to each other. The width of the strips in this example was equal to the width of the gaps between them and was 200 ⁇ m.
  • Example 1 We used a setup similar to Example 1, but we used an Alpha 4000 high-resolution digital x-ray camera as the optical image receiver.
  • the claimed invention allows for one x-ray to obtain an undistorted high-quality image of the object in two or more spectral regions of the radiation, with the subsequent possibility of determining the mineral composition of the tissues.

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)

Abstract

Изобретение относится к рентгеновской технике, а именно к способам цифровой регистрации рентгеновских изображений и может быть использовано для создания рентгеновских аппаратов, позволяющих однозначно идентифицировать на рентгеновском снимке наличие опухоли, кальцинатных отложений и т.п. Способ регистрации минерального состава тканей объекта на рентге» новском изображении одновременно в различных диапазонах спектра рентгеновского излучения включает селективную регистрацию рентгенов» ского изображения, прошедшего через объект, одновременно в двух и более различных областях рентгеновского спектра с последующим прсобразованием прошедшего рентгеновского излучения в цифровое изображение. Преобразованное рентгеновское изображение получают с модуляцией контраста и по глубине модуляции восстанавливают минеральный состав тканей объекта. Перед преобразователем рентгеновского излучения располагают маску в виде решетки, состоящую из отдельных участков с различной рентгеновской плотностью, шаг которой выбирают таким образом, чтобы ширина полоски решетки была больше размера пикселей изображения в плоскости приемника, а плотность исследуемого объекта была однородной на периоде решетки. Использование изобретения позволяет повысить информативность и диагностические возможности рентгеновского изображения.

Description

Способ регистрации рентгеновского изображении объекта в раз- личных диапазонах спектра рентгеновского излучения
Область техники
Изобретение относится к рентгеновской технике, а именно к способам цифровой регистрации рентгеновских изображений и может быть исполь- зовано для создания нового поколения рентгенографических аппаратов, позволяющих однозначно идентифицировать на рентгенографическом снимке наличия опухоли, кальцинатных отложений и т.п.
Предшествующий уровень техники
Известно, что при выполнении флюорографических исследований ор- ганов грудной клетки, рентгенолог сталкивается с неоднозначностью идеи- тификации теневых изображений. При этом бывает неясно, является ли наблюдаемое изображение (как правило, малоконтрастное) следствием об- разования мелкого кальцината или опухоли (см. например, [1]). Обследо- вание при помощи компьютерной томографии может дать ответ на данный вопрос, но его выполнение требует сложной и дорогостоящей аппаратуры и не доступно, например, в неспециализированных или сельских медицин- ских учреждениях. Поэтому возникает острая необходимость получить од- нозначную идентификации теневых изображений на существующем обо- рудовании, путем его несложной модификации.
Известен способ облучения объекта монохроматическим рентгенов- ским излучением (РИ), путем выделения нужных областей энергетического спектра за счет использования фильтров - пластин алюминия или меди раз- личной толщины [2].
Использование подобных фильтров делает рентгеновское излучение более монохроматическим, что позволяет повысить информативность рентгеновских снимков, однако не позволяет, например, определить эле- ментный состав или атомный номер поглощающего объекта.
Известен способ, в котором различные виды исследований использу- ют различные анодные напряжения на рентгеновской трубке [3], что по- зволяет дифференцировать поглощение мягких тканей, органов и скелета. Указанный способ обладают более высокой информативностью и диагио- стическими возможностями по сравнению с традиционными методами, ос- нованными на облучении объекта одной энергией. Недостатком известного способа является существенно более сложная аппаратура, что ие позволяет использовать существующие рентгеновские цифровые установки.
Известен способ использования двух и более энергетических областей рентгеновского излучения (РИ) в медицине [4], в частности в реитгенов- ской денситометрии, основанный на сравнении поглощения рентгеиовско- го излучения при разных энергиях излучения тканями человеческого орга- низма. Другой известный способ [5] осуществляет регистрацию рентге- новских изображений с использованием компонент рентгеновского излу- чения разной энергии. Прием прошедшего через объект РИ осуществляют за счет люминесцентного экрана (ЛЭ), состоящего из двух типов люмино- фора, чувствительных к различным участкам спектра РИ. Получение пол- ного оптического изображения производится путем совмещения двух изо- бражений, получаемых с ЛЭ с помощью двух оптических приемников, ка- ждый из которых снабжен своим оптическим фильтром. Известный способ позволяет, не повышая дозы РИ на пациента, получать снимок объекта, ко- торый акцентирует внимание оператора на участки изображения с различ- ной плотностью костной ткани.
Основными недостатками известного способа являются, во-первых, сложность изготовления ЛЭ с использованием двух различных люминофо- ров, чувствительных к различным участкам рентгеновского излучения. При необходимости получения изображения более чем в двух участках спектра РИ, задача становится практически невыполнимой.
Во-вторых, каждый люминофор жестко связан с конкретным участком спектра РИ, что не позволяет в случае необходимости осуществлять пере- стройку выбранных спектральных окон.
Кроме того, совмещение двух полученных изображений в одно, может приводить к ухудшению качества изображения, связанного с пространст- венным разнесением приемников, а именно, появление геометрических ис- кажений, нерезкостей и эффектов виньетирования.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ, описанный в [6], включающий регистрацию рентгеновского изо- бражения с использованием двух и боле© областей энергетического спек» тра РИ. Так, регистрация изображения в двух и более спектральных облас- тях РИ осуществлялась при помощи специального многослойного люми- несцентного экрана. Способ обладает рядом преимуществ перед аналогами и может быть с успехом использован при проведении исследований миис- рального состава костей, в частности, с целью предупреждения остеопоро- за и других заболеваний. Недостатком предложенного ранее способа явля- ется сложность изготовления многослойного рентгеновского экрана, и не- обходимость использования избирательных по цвету приемников оптиче- ского изображения.
Кроме того, известный способ требует предварительной калибровки без объекта, а значит, необходимы специальные фантомы, которые могут существенно отличаться от реального объекта и не обеспечивают требуе- мой диагностирования остеопороза точности измерения (1-3%).
Раскрытие изобретения
Задачей решаемой настоящим изобретением является устранение ука- занных недостатков, а именно, для реализации способа не требуется специ- ального дорогостоящего ЛЭ и избирательных по цвету приемников, а так- же специальных фантомов.
Указанная задача в способе регистрации минерального состава тканей объекта на рентгеновском изображении одновременно в различных диапа- зонах спектра рентгеновского излучения, включающем селективную реги- страцию рентгеновского изображения, прошедшего через объект, одно» временно в двух и более различных областях рентгеновского спектра с последующим преобразованием прошедшего рентгеновского излучения в цифровое изображение, при этом преобразованное рентгеновское изо- бражение получают с модуляцией контраста и по глубине модуляции вое- станавливают минеральный состав тканей объекта, решена тем, что перед преобразователем рентгеновского излучения располагают маску в виде решетки, состоящую из отдельных участков с различной рентгеновской плотностью, шаг которой выбирают таким образом, чтобы ширина полоски решетки была больше размера пикселей изображения в плоскости присм- ника, а плотность исследуемого объекта была однородной на периоде ре- шетки.
Заявляемый способ позволяет при той же дозе облучения объекта по- лучить модуляцию контраста изображения и на его основе определить эле- ментный состав отдельных участков изображения. При этом не требуется использования специального экрана, избирательного по цвету приемника и калибровка с помощью специальных фантомов.
Для повышения информативности изображения и для облегчения ви- зуального восприятия, оптическое изображение объекта с ЛЭ окрашивают в различные цвета или оттенки одного цвета в соответствии с минераль- ным составом тканей объекта.
Для модификации широко используемых пленочных рентгеновских аппаратов, оптическое изображение объекта с ЛЭ получают при помощи кассеты с рентгеновской пленкой, перед которой устанавливают маску, а полученное изображение оцифровывают, а затем, окрашивают в различ- ные цвета или оттенки одного цвета.
Так же, для модификации широко используемых рентгеновских ком- плексов с усилителя рентгеновского изображения (УРИ), перед которым устанавливают маску, а полученное изображение оцифровывают, а затем, окрашивают в различные цвета или оттенки одного цвета.
Для упрощения технологии изготовления маски, она изготавливается по технологии печатных плат из металлических полосок или их фрагмеи- тов, выполненных, например, из алюминия или меди, либо по технологии литографии из неметаллических материалов, например, из оксида кремния.
Для упрощения математической обработки результатов, маска изго- тавливается из полосок или их фрагментов равной толщины из одного или различных материалов.
Для повышения информативности метода, маска изготавливается на- ложением двух или более слоев полосок или их фрагментов, размещаемых под углом друг к другу, или из одного слоя полосок или их фрагментов разной толщины из одного или различных материалов.
Для упрощения технологии изготовления маски, она изготавливается из полосок или их фрагментов, расположенных параллельно друг другу или расположенных друг относительно друга по спирали или концентриче- ским окружностям.
Таким образом, заявляемый способ позволяет за один рентгеновский снимок получать неискаженное качественное изображение объекта в двух и более спектральных областях РИ, с возможностью определения мине- рального состава тканей, при этом не требует применения специальных из- бирательных по цвету приемников и специальных фантомов.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показана схема устройства для реализации предлагаемого метода. Устройство включает: рентгеновский излучатель 1 с коллимато- ром 2; объект исследования 3; маска 4; люминесцентный экран 5; свинцо- вое стекло 6; объектив 7; матрицу ПЗС 8 и компьютер 9.
На фиг. 2 показан вид маски с параллельными полосками: 10 - погло- щающие полоски; 11 - пропускающие полоски.
На фиг. 3 показан вид маски с непоглощающими участками 12 и по- б
глощающими участками 13 и 14.
На фиг. 4 показана схема устройства для реализации предлагаемого метода с усилителем рентгеновского изображения (УРИ) 1 5.
Лучший вариант осуществления изобретения
Устройство, представленное на фиг. 1, работает следующим образом.
Рентгеновская трубка в рентгеновском излучателе 1 работает при фиксиро* ванном анодном напряжении и излучает широкий спектр РИ, ограничен- ный по энергиям сверху величиной приложенного напряжения, а снизу - поглощением материалов излучателя. РИ проходит через исследуемый объект 3 и частично поглощается или рассеивается в зависимости от миие- рального состава и плотности его тканей. За исследуемым объектом рас- полагается маска 4, частично поглощающая рентгеновское излучение. В качестве маски 4 можно использовать маску, представленную на фиг. 2 или фиг. 3. Непосредственно за маской расположен рентгеновский экран 5, преобразующий невидимое изображение в рентгеновской области в види- мое оптическое изображение, которое проецируется оптической системой 7 и затем регистрируется при помощи, например, матрицы ПЗС 8.
При этом на фиг. 2 или фиг. 3 темные штрихи представляют собой ме- таллические полоски, светлые— диэлектрическую (рентгенопрозрачную) основу. Шаг решетки выбирается таким образом, чтобы ширина полоски была больше размера пикселей изображения в плоскости приемника. С другой стороны, ширина полосок выбирается минимальной для того, что- бы плотность исследуемого объекта мало менялась (была однородной) на периоде решетки. В качестве материала полосок можно выбрать алюми- ний или медь— материалы, часто используемые для рентгеновских фильт- ров. Толщина материала, из которого изготовлены полоски для рентге- новских излучений, применяемых в медицинской практике, может состав- лять 30 - 100 мкм для меди и 0.3 - 1.0 мм для алюминия. Такая толщина позволяет поглощать 10-50% падающего рентгеновского излучения при анодном напряжении 50-100 кВ. Характерный размер полоски (ее ширина) составляет около 100-200 мкм, т. е. маска может быть выполнена по техно» логии печатных плат.
При использовании указанной маски, в рентгеновском изображении, полученном приемником, будет присутствовать периодическая структура, обусловленная поглощением рентгеновского излучения полосками метал* ла. Контраст изображения полосок (то есть глубина модуляции периоди- ческой структуры) определяется тем, какая компонента рентгеновского спектра жесткая (с более высокой энергией излучения), или мягкая присут- ствует в спектре.
Таким образом, глубина модуляции в изображении решетки позволяет измерить энергию падающего рентгеновского излучения. Если падающее рентгеновское излучение предварительно прошло через объект исследова- ния (тело пациента), то глубина модуляции позволяет построить картину распределения излучения по энергиям. Сравнивая фрагменты изображения за полосками металла и в местах отсутствия поглощающих полосок, можно выделить нужную компоненту спектра рентгеновского излучения, исполь- зуя метод описанный ранее [7-9]. Расчеты производились по формулам (1 ) и (2), приведенным в статье [7]:
Л^ ЯШ (1),
' 2 \n[V0 (E2 ) / V(E2 )} ZeJJ = [(aR + b)/(cR + d)] (2).
В формулу (1) входит рентгеновская плотность Λ, = \п[У0 (Е^ / У(Е^„ где величина F0 (E, ) - показывает величину исходного сигнала для энергии рентгеновского излучения Е/ , - величину сигнала за объектом съем- ки для данной энергии, a V0 (E2 )/ V(E2 ) - аналогичное отношение для энер- гии РИ Е2.
В нашем случае, за отношение VQ{E ) I V{E^ ) m>\ принимаем величину сигнала рентгеновской плотности объекта, измеренную за поглощающей полоской, a v0(E2)/V(E2i) - в отсутствие поглощающей полоски. Подставив указанные отношения в формулу (1) мы находим величину R. Подстановка величины R в формулу (2) позволяет определить величину Z4r - эффектив- ный атомный номер материала исследуемого объекта, при этом, а, Ь, с, d - эмпирические постоянные, величину которых мы нашли, производя изме- рения для веществ с известным элементным составом (А1, Си и Fe).
Полученное после такой обработки изображение было окрашено, при- чем цветовая окраска на рисунке соответствовала длине волны рентгенов- ского излучения, прошедшего через исследуемый объект. Было хорошо видно, в частности, изменение спектра рентгеновского излучения после прохождения объектов. Изображение костной ткани было окрашено в го- лубой цвет, а мягких тканей и алюминиевой пластины толщиной 1.5 мм в теплые тона (красные, желтые и зеленые). Это объясняется тем, что кости черепа в большей степени поглощают мягкую компоненту рентгеновского излучения по сравнению с мягкими тканями или алюминиевой пластиной. Это является следствием более высокого атомного номера кальция Са (Z=20), содержащегося в костных тканях, по сравнению с А1 (Z=13) и ки- слородом О (Z=8). Описанный пример демонстрирует возможность опре- деления атомного номера объекта при помощи нашего способа. В литера- туре отмечена большая информативность цветных изображений по сравне- нию с монохроматическими, что обычно используется в системах безо- пасности [9].
Если в устройстве используется маска, представленная на фиг. 3, по- лученная наложением 2-х решеток с направлением полосок перпендику- лярно друг другу, то это позволяет выделить одновременно 3 энергетиче- ских области в спектре рентгеновского излучения. При этом каждая ячейка такого фильтра имеет область 12 без поглощения, область 13 с «низким» поглощением и область 14 с «высоким» поглощением, Это означает, что 25% площади каждой ячейки пропускает РИ без фильтрации (и ослабле- ния), 25% пропускает только высокоэнергетическую компоненту РИ и 50% площади пропускает РИ со средней энергией. Такая маска, как на фит. 3 служит для повышения информативности рентгеновского изображения.
Устройство, представленное на фиг. 4 работает аналогично устройству на фиг. 1. Отличительной особенностью работы устройства, является то, что маска 3 располагается непосредственно перед экраном 4 УРИ 15. При этом изображение с выходного экрана УРИ регистрируется при помощи, например матрицы ПЗС 8. Такое устройство позволяет выделять нужные области энергетического спектра рентгеновского излучения, при условии достаточного разрешения УРИ по сравнению с шагом решетки.
Техническая применимость
Рассмотрим конкретные примеры реализации данного способа.
Пример 1.
В качестве маски был использован фрагмент плоского кабеля шири- ной 62 мм, выполненного из 50 параллельных металлических проводников, окруженных оболочкой из ПВХ. Диаметр проводников составлял 0.4 мм, расстояние между соседними проводниками - 1.2 мм. Указанная маска располагалась непосредственно перед люминесцентным экраном стандарт- ного цифрового флюорографа ЦФК-1 производства ООО «Унискан». Изо- бражение с экрана проецировалось при помощи объектива на матрицу ПЗС KAF09000 производства фирмы « odak». В качестве источника рентгенов- ского излучения нами применялся палатный рентгеновский аппарат АРА- 1 10/160-1, оборудованный рентгеновской трубкой 0,6-ЗБДМ29-125(П) с фиксированным вольфрамовым анодом. Рентгеновский снимок фантома, содержащего образцы костной и мягкой тканей, был выполнен при анод- ном напряжении в 60 кВ.
В результате обработки исходного рентгеновского изображения по описанному выше алгоритму было получено, что области изображения со- ответствующие костной ткани получают окраску в одни цветовые тона, а мягкие ткани окрашиваются в другие цвета. Это позволяет однозначно идентифицировать на рентгенографическом снимке наличие кадьцинатных отложений, что делает возможным идентификацию новообразований, опу- холей и т.п.
Пример 2.
В качестве маски использовали печатную плату размером 100x100 мм, специально изготовленную из листа стеклотекстолита, толщиной 1.5 мм с нанесенным слоем меди толщиной 35 мкм. Плата представляла собой по- лоски меди равной ширины, расположенные через равные промежутки па- раллельно друг другу. Ширина полосок в данном примере была равна ши- рине промежутков между ними и составляла 200 мкм.
Использована установка, аналогичная примеру 1, но в качестве при- емника оптического изображения нами была взята цифровая рентгеногра- фическая камера высокого разрешения Альфа 4000. Полученные цифро- вые изображения от матрицы, состоящей из 48 сенсоров ПЗС, по кабелю связи передавались в электронный блок, а затем непосредственно в персо- нальный компьютер для обработки. Полученное изображение фантома, со- держащего образцы костной и мягкой тканей, было окрашено аналогично описанному в примере 1.
Таким образом, заявляемое изобретение позволяет за один рентгенов- ский снимок получать неискаженное качественное изображение объекта в двух и более спектральных областях РИ, с последующей возможностью определения минерального состава тканей. И
Литература:
1. Юдин А.Л., Биэиергетическая компьютерная томография в дифференци- альной диагностике периферических образований лёгких. Журнал «Про блемы туберкулеза» 2002. Na 5 С.64
2. Рентгенотехника: Справочник. В 2-х ки. Кн.1/ В. В. Клюев, Ф. Р. Со- снин, В. Аертс и др.; Под редакцией В.В.Клюева, М. «Машиностроение», 1992, с. 27
3. Патент США Ла6285740, МКИ: H05G 1/64, 2001г.
4. Патент РФ Jfe2200469, МКИ: А61В6/03, 2003 г.
5. Патент США JV° 5 451 793 , МКИ: G21 К 4/00, 1995 г.
6. Патент РФ Ка2307377, МКИ: G21K 4/00, 2007 г.
7. V. Ryzhikov, A. Opolonin, S. Naydenov, V. Svishch, V. Volkov, О. Lysetska, D. Kozin, C. Smith, V. Danilenko. 16th WCNDT 2004 - World Conference on NDT, Aug 30 - Sep 3, 2004 - Montreal, Canada, Proceedings, Internet Version. 8. S.V. Naydenov, V.D. Ryzhikov, Technical Physics Letters 28, # 5, 357- 360 (2002).
9. S. Ogorodnikov and V. Petrunin, Physics Review Special Topics - Accelerators and beams, volume 5, 104701 (2002).

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ регистрации минерального состава тканей объекта на рентгеновском изображении одновременно в различных диапазонах спектра рентгеновского излучения, включающий селективную регистрацию рентгеновского изображения, прошедшего через объект, одновременно в двух и более различных областях рентгеновского спектра с последующим преобразованием прошедшего рентгеновского излучения в цифровое изображение, при этом преобразованное рентгеновское изображение получают с модуляцией контраста и по глубине модуляции восстанавливают минеральный состав тканей объекта, отличающийся тем, что перед преобразователем рентгеновского излучения располагают маску в виде решетки, состоящую из отдельных участков с различной рентгеновской плотностью, шаг которой выбирают таким образом, чтобы ширина полоски решетки была больше размера пикселей изображения в плоскости приемника, а плотность исследуемого объекта была однородной на периоде решетки,
2. Способ по п.1 , отличающийся тем, что полученное изображение объекта после обработки окрашивают в различные цвета или оттенки одного цвета в соответствии с минеральным составом тканей объекта.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что цифровое изображение объекта получают при помощи кассеты с рентгеновской пленкой, перед которой устанавливают маску, а полученное изображение оцифровывают, а затем, окрашивают в различные цвета или оттенки одного цвета.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что оптическое изображение объекта получают при помощи усилителя рентгеновского изображения, перед которым устанавливают маску, полученное изображение оцифровывают, и затем, окрашивают в различные цвета или оттенки одного цвета.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что оптическое изображение объекта получают при помощи полупроводникового матричного детектора, а полученное изображение окрашивают в различные цвета или оттенки одного цвета.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что маска изготавливается из металлических полосок или их фрагментов, выполненных, например, из алюминия или меди. .
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что маска изготавливается из неметаллических материалов, например, из оксида кремния.
8. Способ по п.1, отличающийся тем, что маска изготавливается из полосок или их фрагментов равной толщины из одного или различных материалов.
9. Способ по п.1, отличающийся тем, что маска изготавливается из полосок или их фрагментов разной толщины из одного или различных материалов.
Ю. Способ по п.1, отличающийся тем, что маска выполнена из полосок или их фрагментов, расположенных параллельно друг другу.
1 1. Способ по п.1, отличающийся тем, что маска изготавливается наложением двух или более слоев из полосок или их фрагментов, размещаемых под углом друг к другу.
12. Способ по п.1, отличающийся тем, что маска выполнена из полосок или их фрагментов, расположенных друг относительно друга по спирали или концентрическим окружностям.
PCT/RU2010/000482 2010-09-06 2010-09-06 Способ регистрации рентгеновского изображения объекта в раз- личных диапазонах спектра рентгеновского излучения WO2012033424A1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2010/000482 WO2012033424A1 (ru) 2010-09-06 2010-09-06 Способ регистрации рентгеновского изображения объекта в раз- личных диапазонах спектра рентгеновского излучения

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2010/000482 WO2012033424A1 (ru) 2010-09-06 2010-09-06 Способ регистрации рентгеновского изображения объекта в раз- личных диапазонах спектра рентгеновского излучения

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012033424A1 true WO2012033424A1 (ru) 2012-03-15

Family

ID=45810859

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2010/000482 WO2012033424A1 (ru) 2010-09-06 2010-09-06 Способ регистрации рентгеновского изображения объекта в раз- личных диапазонах спектра рентгеновского излучения

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2012033424A1 (ru)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4468696A (en) * 1982-07-21 1984-08-28 General Electric Company Line-locked digital fluorography system
US5940468A (en) * 1996-11-08 1999-08-17 American Science And Engineering, Inc. Coded aperture X-ray imaging system
RU43087U1 (ru) * 2004-08-30 2004-12-27 Общество с ограниченной ответственностью "Бюро технических решений" Устройство для визуализации рентгеновского изображения
RU2307377C1 (ru) * 2006-09-14 2007-09-27 Андрей Андреевич Брызгалов Способ регистрации рентгеновского изображения с использованием двух и более областей энергетического спектра рентгеновского излучения
US7460637B2 (en) * 2002-06-25 2008-12-02 The Regents Of The University Of Michigan High spatial resolution X-ray computed tomography (CT) method and system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4468696A (en) * 1982-07-21 1984-08-28 General Electric Company Line-locked digital fluorography system
US5940468A (en) * 1996-11-08 1999-08-17 American Science And Engineering, Inc. Coded aperture X-ray imaging system
US7460637B2 (en) * 2002-06-25 2008-12-02 The Regents Of The University Of Michigan High spatial resolution X-ray computed tomography (CT) method and system
RU43087U1 (ru) * 2004-08-30 2004-12-27 Общество с ограниченной ответственностью "Бюро технических решений" Устройство для визуализации рентгеновского изображения
RU2307377C1 (ru) * 2006-09-14 2007-09-27 Андрей Андреевич Брызгалов Способ регистрации рентгеновского изображения с использованием двух и более областей энергетического спектра рентгеновского излучения

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7010092B2 (en) Dual energy imaging using optically coupled digital radiography system
Pacella Energy-resolved X-ray detectors: the future of diagnostic imaging
JP3459745B2 (ja) 画像処理装置、放射線撮影装置及び画像処理方法
US4413353A (en) X-Ray encoding system using an optical grating
RU2407437C2 (ru) Способ регистрации рентгеновского изображения объекта в различных диапазонах спектра рентгеновского излучения
JP2013525807A (ja) 放射線撮像デバイスおよび放射線撮像デバイス用の検出器
US3950613A (en) X-ray encoding and decoding system
Rivetti et al. Physical and psychophysical characterization of a novel clinical system for digital mammography
JP2016525903A (ja) Ｘ線撮像装置及び方法
JP2023516986A (ja) 放射線検出システム
US7657000B2 (en) Method and apparatus for dual energy radiography
CN112826520A (zh) 能谱成像系统及方法
KR20160056194A (ko) 다층 구조 평판형 x선 검출기 및 이를 이용한 다중에너지 x선 영상구현방법
Siewerdsen Signal, noise, and detective quantum efficiency of amorphous-silicon: hydrogen flat-panel imagers
WO2012033424A1 (ru) Способ регистрации рентгеновского изображения объекта в раз- личных диапазонах спектра рентгеновского излучения
Avila et al. Contrast cancellation technique applied to digital x‐ray imaging using silicon strip detectors
Lewis et al. Improvements in image quality and radiation dose in breast imaging
CN215680693U (zh) 双能探测器及其双能x射线成像系统、食品检测装置
Cherepennikov et al. Method to reduce radiation exposure in the medical X-ray diagnostiсs
Dyke et al. Depth resolution: a mechanism by which high kilovoltage improves visibility in chest films
Maurino et al. Novel multi-energy x-ray detector allows for simultaneous single-shot acquisition of digital radiography and tissue-subtracted images
JP3067287B2 (ja) 多層基板検査法
WO2008033051A1 (fr) Procédé d'enregistrement d'images aux rayons x
Tahir Grid-Based Fourier Transform Phase Contrast Imaging
Wojcik et al. Single shot dual energy reverse geometry X-radiography (RGX)

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: 10857055

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

32PN Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established

Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC (EPO FORM 1205 DATED 15.05.2013)

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 10857055

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1