УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ И РЕГИСТРАЦИИ РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ

Полезная модель относится к рентгенотехнике и может быть использована в медицинских рентгеновских установках с высоким пространственным разрешением.
В медицинских исследованиях и диагностике различных патологий внутренних органов возникает необходимость использования рентгеновских установок с высоким пространственным разрешением и цифровыми методами обработки изображений с последующим их выводом на экран монитора или бумажный носитель принтера.
Получение высокого разрешения рентгеновского изображения особенно актуально при диагностике переломов в виде трещин и анализа структуры кости, а также при регистрации малых образований на ранних стадиях заболеваний молочной железы.
При этом необходимо снизить лучевую нагрузку на пациента путем уменьшения количества рентгенограмм для получения диагностической информации.
Известное устройство линейного рентгеновского приемника для цифровой рентгенографической медицинской установки [1] содержит линейный многоэлементный рентгеночувствительный приемник, выход которого соединен с системой опроса и считывания зарядов, подключенной через аналого-цифровой преобразователь (АЦП) к входу компьютера. Многоэлементный рентгеночувствительный приемник, выполненный в виде многопроволочной пропорциональной камеры с веерной анодной плоскостью, помещенной в герметичный корпус и заполненный инертным газом под давлением 3 атмосферы, обеспечивает пространственное разрешение около 1 мм.
Известна также малодозовая цифровая рентгенографическая установка [2], предназначенная для широкого круга рентгенологических обследований, представляющая собой систему сканирующего типа, в которой изображение формируется с помощью однокоординатного детектора. Из рентгеновского потока, генерируемого рентгеновской трубкой, с помощью щелевого коллиматора формируется плоский луч, который, после прохождения через тело пациента, попадает во входное окно детектора. Во время экспозиции излучатель, коллиматор и детектор равномерно и
синхронно перемещаются вдоль тела пациента. Данные с детектора о распределении излучения вдоль одной «строки» изображения каждые несколько миллисекунд переписываются в память. После окончания сканирования весь снимок передается в компьютер, и после быстрой обработки изображение появляется на дисплее.
В указанных выше известных устройствах применяются рентгеновские приемники с частичной регистрацией изображения, в которых полное изображение формируется путем сканирования либо рентгеновским пучком, либо приемным устройством (сканирующая проекционная рентгенография). В результате при построчном вводе изображения происходит неоправданное переоблучение объекта в десятки раз. Поэтому недостатком таких устройств является большое время сканирования и соответственно большая доза облучения пациента.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является устройство для регистрации и формирования рентгеновского изображения [3], содержащее источник рентгеновского излучения, сцинтилляционный экран, оптически связанный посредством проекционной оптической системы с блоком регистрации изображения, блок обработки цифровой информации, блок считывания, аналого-цифровой преобразователь и контроллер, блок регистрации изображения содержит последовательно связанные усилитель изображения, волоконно-оптическую систему и фоточувствительную многоэлементную матрицу, а также элемент охлаждения, выполненный, например, в виде элемента Пельтье, при этом первый и второй выходы блока считывания подключены соответственно к информационному входу аналого-цифрового преобразователя и ко входу считывания фоточувствительной многоэлементной матрицы, информационный выход которой соединен с информационным входом блока считывания, управляющий вход которого соединен с первым управляющим выходом контроллера, второй управляющий выход которого подключен к управляющему входу аналого-цифрового преобразователя, а третий управляющий выход контроллера соединен со входом управления источника рентгеновского излучения, при этом информационный выход контроллера подключен к блоку обработки цифровой информации.
Недостатком известного устройства является его сложность, обусловленная большим количеством различных функциональных узлов, включая оптическую систему.
Технический результат, заключающийся в устранении указанного недостатка, а именно, в упрощении технической реализации, достигается в предлагаемом устройстве для формирования и регистрации рентгеновского изображения, содержащем источник рентгеновского излучения, приемник излучения, прошедшего через объект исследования, при этом упомянутый приемник излучения выполнен в виде фоточувствительной многоэлементной КМОП или ПЗС матрицы, и блок считывания и обработки видеоинформации, входы которого подключены к выходам фоточувствительной многоэлементной матрицы, тем, что указанная фоточувствительная многоэлементная матрица имеет размер, равный или больший размера поперечного сечения объекта исследования в плоскости, параллельной плоскости фоточувствительной многоэлементной матрицы, n информационных выходов которой подключены к соответствующим входам блока считывания и обработки видеоинформации, причем n>1.
Технический результат достигается также тем, что фоточувствительная многоэлементная матрица содержит k×m плотно примыкающих друг к другу подматриц, где k>1, m>1.
Это позволяет рентгеновское изображение проецировать непосредственно на поверхность фоточувствительной многоэлементной матрицы без оптической системы.
Достижение технического результата обеспечивается также тем, что фоточувствительная многоэлементная матрица выполнена чувствительной к рентгеновскому излучению.
Кроме того, технический результат достигается тем, что на поверхность фоточувствительной многоэлементной матрицы нанесен слой люминофора, обеспечивающий преобразование рентгеновского излучения в видимое, или тем, что устройство содержит плоский люминесцентный экран, расположенный со стороны источника рентгеновского излучения, при этом указанный экран установлен плотно к фоточувствительной многоэлементной матрице. При этом фоточувствительная многоэлементная матрица выполнена чувствительной к излучению в видимой области спектра.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:
- на фиг.1 представлена функциональная схема устройства;
- фиг.2 поясняет образование фоточувствительной многоэлементной матрицы из k×m плотно примыкающих друг к другу подматриц;
- на фиг.3 изображена фоточувствительная многоэлементная матрица, на поверхность которой нанесен слой люминофора слой люминофора;
- на фиг.4 изображена фоточувствительная многоэлементная матрица с плоским люминесцентным экраном.
Устройство содержит источник 1 рентгеновского излучения, излучение от которого проходит через объект исследования 2 и поступает на приемник излучения 3.
Устройство содержит также блок 4 считывания и обработки видеоинформации, n входов которого подключены к выходам приемника 3, выполненного в виде фоточувствительной многоэлементной КМОП или ПЗС матрицы.
Фоточувствительная многоэлементная матрица 3 (фиг.2) имеет размер, равный или больший размера поперечного сечения объекта 2 исследования в плоскости, параллельной плоскости многоэлементной матрицы 3, n информационных выходов которой подключены к соответствующим входам блока 4 считывания и обработки видеоинформации, причем n>1.
Фоточувствительная многоэлементная матрица 3 содержит k×m плотно, примыкающих друг к другу подматриц, где k>1, m>1 (фиг.2).
Фоточувствительная многоэлементная матрица 3 выполнена чувствительной к рентгеновскому излучению.
Если в устройстве (как вариантах конструкции) предполагается использовать люминофор, то матрица 3 выполняется чувствительной к излучению в видимой области спектра. Предлагаются два варианта использования люминофора:
1. На поверхность фоточувствительной многоэлементной матрицы 3 нанесен слой 5 люминофора, обеспечивающий преобразование рентгеновского излучения в видимое (фиг.3).
2. В устройство введен плоский люминесцентный экран 6, расположенный со стороны источника 1 рентгеновского излучения, при этом указанный экран установлен плотно к фоточувствительной многоэлементной матрице 3 (фиг.4).
Устройство работает следующим образом.
Источник рентгеновского излучения 1 формирует пучок необходимых размеров и параметров. Рентгеновские лучи, проходя через объект исследования 2 ослабляются в зависимости от внутреннего строения объекта и формируют на фочувствительной многоэлементной матрице 3 рентгеновское изображение.
Матрица 3 выполнена размером не менее исследуемого объекта 2. При этом для регистрации изображения не нужно оптической проекционной системы.
Матрица 3 имеет n информационных выходов для параллельного получения с нее сигналов изображения. Это позволяет получать информацию с большей скоростью.
Блок 4 считывания и обработки видеоинформации предназначен для управления работой матрицы 3 считывания, обработки сигналов изображения, а также для выдачи обработанной информации во внешнее устройство для последующего анализа считанного изображения.
Выполнение матрицы в соответствии с фиг.3 и фиг.4 сократить преобразовать рентгеновское излучение в видимое и, как следствие, дозовую нагрузку рентгеновского излучения на объект 2 исследования.
Предлагаемая полезная модель позволяет существенно упростить конструкцию и снизить габариты устройства по отношению к прототипу.
Устройство прошло эксплуатационные испытания и показало высокие технические характеристики по сравнению с прототипом.
Источники информации:
1. Препринт Института ядерной физики СО РАН N 89, 1973 г.Новосибирск, стр.4-9
2. Малодозовая цифровая рентгенографическая установка (МЦРУ) «Сибирь» (см. И.Б.Белова, В.М.Китаев, Малодозовая цифровая рентгенография [Малодозовая, цифровая рентгенографическая установка "Сибирь-Н"], Орел, 2001.).
3. Патент РФ №, 2008 г., М. Кл. G01Т 1/00, G01Т 1/29, 2008 г.