РЕНТГЕНОВСКИЙ ЩЕЛЕВОЙ КОЛЛИМАТОР

Заявляемое техническое решение относится к разделу медицинской рентгеновской техники. Оно предназначено для ограничения пучка излучения, выходящего из рентгеновского излучателя, и формирования узкого веерного пучка излучения в рентгеновских диагностических аппаратах сканирующего типа.
Известен рентгеновский щелевой коллиматор, входящий в состав рентгенодиагностического аппарата сканирующего типа (Авторское свидетельство СССР №1018623, МКИ А61В 6/00, 1983 г.[1]). Рентгеновский коллиматор [1] имеет корпус, изготовленный из металла с высоким атомным номером, в форме плоского тубуса. Коллиматор соединен с рентгеновским излучателем. Рабочий канал коллиматора формирует узкий веерный рентгеновский пучок.
Известен также рентгеновский щелевой коллиматор, входящий в состав рентгенографической установки сканирующего типа (Патент РФ №2098929, МКИ А61В 6/00, 1997 г.[2]). Коллиматор [2] представляет собой пластину из металла с высоким атомным номером, в которой выполнена узкая продольная щель, формирующая узкий веерный пучок рентгеновского излучения.
Наиболее близким по конструкции к заявляемому объекту является рентгеновский щелевой коллиматор, входящий в состав рентгенографической установки сканирующего типа (Патент РФ №2233117,МКИ А61В 6/00, 2004 г.[3]), который был выбран нами в качестве прототипа.
1
2
1
2
Рентгеновский щелевой коллиматор [3], содержит входную и выходную щелевые диафрагмы из материала с высоким атомным номером, с относительной шириной щелевых каналов s/s~2,5, где s - ширина щели входной диафрагмы, a s - ширина щели выходной диафрагмы, коллиматор формирует узкий веерный рентгеновский пучок от рентгеновского излучателя, расположенного перед входной диафрагмой, регистрируемый линейным детектором, находящимся за выходной диафрагмой.
1
2
1
2
Согласно теории в оптимальном варианте ширина щелевых каналов входной и выходной диафрагм должна быть одинакова s=s, как показано на фиг.1. Здесь: I - рентгеновский излучатель; F - фокус рентгеновской трубки; D и D - входная и выходная диафрагмы; R - пучок рентгеновского излучения; А - объект исследования; В - дека рентгеновского стола; С - детектор.
2
2
1
2
Практически идеальный вариант коллиматора (фиг.1) недостижим. Это объясняется тем, что ширина щелевого коллиматора выходной диафрагмы Dимеет очень маленькое значение s=0,8-1,0 мм, а расстояние между входной и выходной диафрагмами значительное, может достигать 1 м и даже 1,5 м. При таких геометрических условиях попасть рентгеновским пучком шириной 1,0 мм в канал выходной диафрагмы шириной 1,0 мм при настройке коллиматора чрезвычайно сложно. Вот почему конструкторы увеличивают ширину канала входной диафрагмы до величины s~s2,5, что приводит к излишнему облучению объекта исследования (фиг.2).
1
2
Целью настоящей работы является снижение лучевой нагрузки на объект исследования путем обеспечения оптимального соотношения между щелевыми каналами входной и выходной диафрагм (s/s=1,0) коллиматора.
1
2
1
1
1
1
2
Технический результат заявляемой полезной модели выражается в повышении точности настройки рентгеновского щелевого коллиматора. Он достигается тем, что в рентгеновском щелевом коллиматоре, содержащем входную и выходную щелевые диафрагмы из материала с высоким атомным номером, с относительной шириной щелевых каналов соответственно s/s~2,5, коллиматор формирует узкий веерный рентгеновский пучок от рентгеновского излучателя, расположенного перед входной диафрагмой, регистрируемый линейным детектором, находящимся за выходной диафрагмой, входная щелевая диафрагма имеет корпус в форме прямоугольного параллепипеда со сквозным отверстием в форме цилиндра вращения, ось которого проходит перпендикулярно центральному рентгеновскому лучу, в корпусе выполнены два окна, со стороны излучателя и детектора, а в сквозное отверстие введен посредством скользящей посадки цилиндр с двумя щелевыми каналами, проходящими взаимно перпендикулярно через ось цилиндра, при этом относительная ширина щелевых каналов цилиндра составляет s/s′~2,5, где s′ - ширина более узкого канала цилиндра (s′=s); входная диафрагма оснащена механизмом разворота цилиндра на 90° и механизмом тонкой юстировки углового положения цилиндра в корпусе диафрагмы, кроме того, коллиматор соединен с рентгеновским излучателем посредством юстировочного механизма, обеспечивающего плавное перемещение коллиматора относительно рентгеновского излучателя в направлении, перпендикулярном плоскости щелевого канала в пределах ±4-5 мм относительно центрального рентгеновского луча.
На фиг.3-5 показана конструкция предлагаемого рентгеновского коллиматора: фиг.3 - вид сбоку; фиг.4 - вид сбоку в разрезе; фиг.5 - вид сверху.
1
2
1
1
Рентгеновский щелевой коллиматор входит в состав рентгенодиагности - ческого аппарата сканирующего типа и предназначен для формирования узкого веерного пучка излучения. Он содержит входную D и выходную Dщелевые диафрагмы, изготовленные из материала с высоким атомным номером, например вольфрама, закрепленные на кронштейне 1. Входная диафрагма D установлена вблизи от радиационного выхода рентгеновского излучателя 2, содержащего рентгеновскую трубку 3 с действительным фокусом F. Корпус входной диафрагмы D имеет форму прямоугольного параллепипеда 4, внутри которого выполнено сквозное отверстие в форме цилиндра вращения 5. Ось цилиндрического отверстия 5 проходит перпендикулярно центральному рентгеновскому лучу i.
2
2
2
Выходная диафрагма D имеет корпус 6 прямоугольной формы с щелевым каналом 7, шириной s≈1 мм. За щелевым каналом 7 диафрагмы D расположен линейный рентгеновский детектор 8, например полупроводникового типа.
1
1
1
1
1
1
2
В корпусе 4 входной диафрагмы D выполнено два окна 9 - со стороны излучателя 2 и 10 - со стороны детектора 8. В сквозное отверстие 5 посредством скользящей посадки введен цилиндр 11 с двумя щелевыми каналами 12 и 13, проходящими взаимно перпендикулярно через ось цилиндра 11, при этом относительная ширина щелевых каналов цилиндра составляет s/s′~2,5, где s - ширина канала 12, a s′ -ширина более узкого канала 13 цилиндра (s′=s).
1
1
Входная диафрагма D оснащена механизмом 14 разворота цилиндра 11 на 90° и механизмом 15 тонкой юстировки углового положения цилиндра в корпусе 4 диафрагмы D (фиг.3). Механизм 14 предназначен для дискретного изменения ширины рабочего веерного пучка γ рентгеновского излучения. Контроль ширины рентгеновского пучка производится по шкале 16.
Коллиматор соединен с рентгеновским излучателем 2 посредством юстировочного механизма 17 редуцируемого типа, обеспечивающего плавное перемещение коллиматора относительно рентгеновского излучателя 2 в направлении, перпендикулярном плоскости щелевого канала в пределах ±4-5 мм относительно центрального рентгеновского луча i.
2
Коллиматор вместе с рентгеновским излучателем закреплены на каретке 18, которая равномерно перемещается вдоль направляющей - вертикальной колонны 19 при вращении червячного винта 20, связанного с механизмом сканирования (не показан). Объект съемки 21 занимает неподвижное положение перед выходной диафрагмой D. (фиг.5).
Настройка рентгеновского щелевого коллиматора может производиться специалистами как в заводских условиях, так и непосредственно в рентгеновском кабинете медицинского учреждения следующим образом.
В процессе этой операции добиваются оптимального оптического сопряжения коллиматора с рентгеновским излучателем, при котором оптическая ось коллиматора должна пройти через центральный луч рентгеновской трубки, как показано на фиг.1.
1
1
1
2
Настройку начинают при нулевом отсчете на шкале 16 входной диафрагмы D, при котором в створе рентгеновского луча будет находиться широкий канал 12 диафрагмы (фиг.4). Вращением юстировочного винта 17 в режиме рентгеноскопии, которая проводится при минимальном напряжении на рентгеновском генераторе (не показан), связанным с излучателем 1, добиваются максимального сигнала на выходе детектора 8. При этом центральный луч i рентгеновской трубки 3 будет совмещен с оптической осью коллиматора. Далее, вращением рукоятки 14 против часовой стрелки, разворачивают цилиндр 11 до совпадения индикаторной стрелки 22 с отметкой 90° на шкале 16. При этом в створе рентгеновского луча будет находится более узкий щелевой канал 13 входной диафрагмы D. Винтом механизма тонкой юстировки 15 добиваются на выходе детектора 8 максимального сигнала. После этой операции ширина щелевых каналов входной и выходной диафрагм коллиматора будет совпадать (s′=s), что и требуется при оптимальной настройки рентгеновского коллиматора (фиг.1). При этом лучевая нагрузка на объект исследования будет минимальной.