РЕНТГЕНОВСКАЯ ТЕРАПЕВТИЧЕСКАЯ ТРУБКА

Заявляемая трубка относится к медицинской технике, точнее к рентгеновской аппаратуре, и предназначена для работы в составе терапевтического рентгеновского аппарата при лечении больных методом дистанционной лучевой терапии.
Известна рентгеновская терапевтическая трубка, имеющая вакуумированный стеклянный баллон, в котором закреплены кольцевой анод и катод с нитью накала, выполненный подвижным (Патент США №4128781, кл. 313-60, опублик. 1978 [1]).
Известна рентгеновская терапевтическая трубка, входящая в состав рентгенотерапевтического аппарата РУМ-11 для дистанционного облучения патологических образований, содержащий излучатель с коллимирующим тубусом, закрепленный на штативе и соединенный с высоковольтным генератором и системой охлаждения, подключенными к пульту управления аппаратом (Справочник по рентгенологии и радиологии под редакцией Г.А. Зедгенидзе. - М.: Медицина, 1972, С. 714 [2]).
Рентгенотерапевтический аппарат РУМ-11 технически устарел и в настоящее время не выпускается.
Известна также рентгеновская терапевтическая трубка, входящая в состав современного аппарата фирмы TuR:T-200 для дистанционной лучевой терапии, содержащий излучатель с коллимирующим тубусом, закрепленный на штативе и соединенный с высоковольтным генератором и системой охлаждения, подключенными к пульту управления аппаратом (Каталог фирмы TuR Conventional X-Ray Therapy Systems, 2005 [3]).
Наиболее близким по конструкции к заявляемому объекту является рентгеновская терапевтическая трубка 1 БТВ4-100, содержащая вакуумированную колбу, внутри которой закреплены катод с нитью накала, соединенный с электрическим разъемом, и неподвижный анод с проточным масляным охлаждением и вольфрамовой мишенью, зеркало которого имеет наклон около 45°, подключенный к высоковольтному разъему (Чикирдин Э.Г., Мишкинис А.Б. Техническая энциклопедия рентгенолога. - М.; МНПИ, 1996, С. 388 [4]). Рентгеновская трубка [4] была выбрана нами в качестве прототипа.
Недостатком рентгеновской терапевтической трубки [4], как и всех известных аналогов [1], [2], [3], является то, что ее конструкция не позволяет получить рентгеновский снимок объекта, подлежащего облучению. Это объясняется большим размером действительного фокуса рентгеновской трубки. В трубке 1 БТВ4-100 действительный фокус имеет форму эллипса с осями 8×12 мм. В тоже время, рентгеновское изображение очага поражения и окружающих его органов, полученное с помощью терапевтической рентгеновской трубки, крайне важно при подготовке больного к лучевой терапии. Дело в том, что такое изображение позволяет врачу рентгенологу без специального рентгеновского симулятора выбрать оптимальный ракурс облучения очага поражения, например злокачественной опухоли, и подобрать соответствующий рентгеновский коллиматор.
Целью настоящей работы является создание рентгеновской терапевтической трубки, конструкция которой обеспечивает возможность получения рентгеновского изображения очага поражения, подлежащего облучению, и окружающих его органов.
Технический результат полезной модели выражается в расширении арсенала рентгеновских трубок для дистанционной рентгенотерапии путем создания терапевтической трубки, конструкция которой позволяет получить рентгеновское изображения облучаемого объекта в зоне интереса. Он достигается тем, что в рентгеновской терапевтической трубке, содержащей вакуумированную колбу, внутри которой закреплены катод с нитью накала, соединенный с электрическим разъемом, и неподвижный анод, в теле которого проходит трубчатый канал, в котором циркулирует охлажденное масло, анод имеет вольфрамовую мишень, поверхность которой, выполнена в форме эллипса с наклоном около 45°, относительно геометрической оси рентгеновской трубки, и подключен к высоковольтному контакту, в центре мишени выполнено сквозное отверстие, проходящее через тело анода, в которое введен электрод, рабочая часть которого изготовлена из вольфрама, отшлифована, имеет диаметр 1,5-2,0 мм, и находится в плоскости зеркала анода, электрод электроизолирован от анода, охлаждается проточной жидкостью и подключен к дополнительному высоковольтному контакту.
Далее описание сопровождается чертежами и пояснениями их. На фиг. 1 приведена конструкция заявляемой рентгеновской терапевтической трубки (вид сбоку в разрезе). На фиг. 2 показана работа трубки в режиме рентгенографии, а на фиг. 3 - в режиме рентгенотерапии.
Рентгеновская терапевтическая трубка, имеет вакуумированную колбу 1, например стеклянную, внутри которой закреплены катод с нитью накала 2, соединенный с электрическим разъемом 3, и неподвижный анод 4 с вольфрамовой мишенью 5, поверхность которой выполнена в форме эллипса имеет наклон около 45° относительно геометрической оси И рентгеновской трубки. Анод 4 изготовлен из бескислородной меди, которая обладает хорошими тепловыми, вакуумными и механическими характеристиками. В своем основании анод 4 подключен к высоковольтному контакту 6, который соединяется токопроводом с высоковольтным разъемом, закрепленным в излучателе (на фиг. не показаны). Анод 4 имеет трубчатый канал 7, по которому циркулирует охлажденное масло 8 под действием насоса (на фиг. не показан). В канал 7 охлажденное масло поступает через трубку 9.
В центре мишени 5 выполнено сквозное отверстие 10, проходящее через тело анода 4, в которое введен электрод 11, рабочая часть 12 которого изготовлена из вольфрама, отшлифована, имеет диаметр 1,5-2,0 мм, и находится в плоскости мишени 5. Электрод 11 электроизолирован от анода 4. Основа электрода 11 изготовлена из бескислородной меди. Внутри электрода 11 проходит трубчатый канал 13, в который через трубку 14 поступает охлажденное масло 15 под действием насоса (на фиг. не показан).
В своем основании электрод 11 подключен к высоковольтному контакту 16, который соединяется токопроводом с высоковольтным разъемом, закрепленным в излучателе (на фиг. не показаны).
Предлагаемая рентгеновская терапевтическая трубка может работать в двух режимах, рентгенографии и рентгенотерапии. В режиме рентгенографии между катодом 2 и электродом 11 создается высокое напряжение, например 60 кВ, при этом катод 2 находится под отрицательным потенциалом (-), а электрод 11 - под положительным (+) (фиг. 2). Анод 4 остается обесточенным. Под действием высокого положительного потенциала электроны е, испускаемые нитью накала 2 при прохождении через нее электрического тока, ускоряются и при большой скорости врезаются в рабочую часть 12 электрода 11. При этом возникает тормозное рентгеновское излучение γ, выходящее за пределы рентгеновской трубки, которое может быть использовано для получения изображения внутренней структуры обследуемого объекта.
Качество рентгеновского изображения зависит от значения геометрической нерезкости, величину которой можно определить по следующей хорошо известной формуле:
где ΔF - величина действительного фокуса рентгеновской трубки, которая в нашем случае определяется размерами рабочей части 12 электрода 11, h - превышение целевой точки объекта исследования над плоскостью приемника рентгеновского излучения, f - фокусное расстояние рентгенографии.
В реальных условиях ΔF=1,5 мм, h=100 мм, f=1000 мм. Введя эти значения в формулу (1), получим Δg=0,17 мм. При таком значении геометрической нерезкости можно получить рентгеновское изображение хорошего качества на цифровом детекторе, например полноформатной матрице.
В режиме рентгенотерапии действительный фокус имеет размеры приблизительно 8×12 мм. При этом, высоковольтный положительный (+) потенциал, равный, например 100 кВ, подводится как к аноду 4 через контакт 6, так и к электроду 11 через контакт 16 (фиг. 3). В этих условиях рентгеновская трубка генерирует широкий пучок рентгеновского излучения γ, который используется для терапевтической процедуры.
Создание терапевтической рентгенотерапевтической трубки, обеспечивающей возможность получения рентгеновского изображения очага поражения, подлежащего облучению, и окружающих его органов, позволяет врачу рентгенологу без специального рентгеновского симулятора выбрать оптимальный ракурс облучения очага поражения, например злокачественной опухоли, и подобрать соответствующий рентгеновский коллиматор для терапевтического аппарата.