ИМПУЛЬСНАЯ РЕНТГЕНОВСКАЯ ТРУБКА ДЛЯ МИКРОСТЕРЕОСЪЕМКИ В МЕДИЦИНЕ
PULSE X-RAY TUBE FOR MICROSTEREOSHOOTING IN MEDICINE

Изобретение относится к разделу медицинской техники, точнее к рентгеновской аппаратуре, и предназначено для использования в составе рентгенодиагностических аппаратов медицинского назначения.
Микростереорентгенография в медицине выполняется с целью детализации структуры исследуемого объекта, например костной ткани при вибрационной болезни. Для технической реализации этого метода требуется микрофокусная рентгеновская трубка, позволяющая получить снимок высокого разрешения. Такими трубками являются трубки с автоэлектронной эмиссией, в которых анод выполнен в виде заостренного стержня, на вершине которого генерируется рентгеновское излучение.
Известна импульсная рентгеновская трубка (Авторское свидетельство СССР № 1014067 от 30.07.81 г.), содержащая вакуумированную колбу, внутри которой расположены накальный катод с фокусирующим устройством и вращающийся анод. Известная трубка предназначена для стереоскопии и не может быть использована для микростеографии, например при исследовании трабекул конечностей, из-за низкой разрешающей способности рентгеновского пучка, формируемого накальным катодом.
Наиболее близкой по конструкции к заявляемому объекту является рентгеновская диагностическая трубка импульсного типа с автоэлектронной эмиссией (Рентгенотехника. - Справочник, М.: Машиностроение, 1980. /Под ред. В.В.Клюева, Том 1, с.93), содержащая вакуумированную стеклянную колбу цилиндрической формы с полусферическим выходным окном, внутри которой закреплен анод, выполненный из вольфрама в виде стержня с заостренным торцом, вокруг которого находится цилиндрический вольфрамовый катод с игольчатыми выступами; анод и катод подключены к импульсному источнику высокого напряжения.
Данная рентгеновская трубка была выбрана в качестве прототипа.
Данная рентгеновская трубка имеет высокую разрешающую способность и может быть использована для микростереорентгенографии в медицине методом сдвига рентгеновского излучателя на базисное расстояние между экспозициями. Однако этот метод съемки требует значительных затрат времени.
Целью настоящего изобретения является сокращение времени микростереорентгенографии.
Данная цель достигается тем, что в импульсной рентгеновской трубке для микростереосъемки в медицине, содержащей вакуумированную стеклянную колбу цилиндрической формы, внутри которой находится анод, выполненный из вольфрама в виде стержня с заостренным торцом, и катод с игольчатыми выступами, подключенные к источнику высокого напряжения, внутрь колбы дополнительно введен второй анод, аналогичный первому, ось которого проходит параллельно первому на расстоянии b=0,25h, где h - высота стереорентгенографии, посередине между анодами, параллельно их осям, закреплена металлическая ось, на которой с возможностью вращения подвешено коромысло из хорошо проводящего металла, на одной из сторон которого закреплен катод, выполненный в виде овальной металлической головки с игольчатыми выступами, установленными по касательной к траектории вращения катодной головки, а на противоположной - противовес шаровидной формы, при этом ось коромысла подключена к отрицательному полюсу источника высокого напряжения.
В дальнейшем изобретение поясняется чертежами и пояснением к ним. На фиг.1 показана конструкция импульсной рентгеновской трубки для микростереосъемки в медицине (вид сбоку в разрезе), на фиг.2 - вид в разрезе А-А (фиг.1). На фиг.3 показана заявляемая трубка в составе рентгеновского аппарата при проведении микростереорентгенографии.
Л
П
Л
П
Л
П
Л
П
Импульсная рентгеновская трубка R для микростереорентгенографии в медицине имеет вакуумированную стеклянную колбу с основанием 1 и рабочей камерой 2 цилиндрической формы. В основании 1 колбы закреплены два анода 3 и 3 идентичной конструкции. Каждый анод 3 и 3 выполнен из вольфрама в виде стержня с заостренным торцом 4 и 4. Заостренные торцы 4 и 4 анодов находятся на одинаковом расстоянии от основания 1 колбы и удалены друг от друга на базисное расстояние
где h - высота стереорентгенографии.
Соотношение (1) получено с учетом особенностей стереоскопического зрения человека и обеспечивает оптимальные условия формирования искусственного стереоэффекта по стереопаре рентгеновских снимков.
Л
П
Л
П
Основания анодов 3 и 3 выходят из колбы и жестко соединены с винтовыми контактами 5 и 5, предназначенными для подключения анодов к положительному полюсу источника высоковольтного напряжения.
Л
П
В центре основания 1 стеклянной колбы закреплена металлическая ось 6, например из латуни, нижний конец которой имеет выступ 7 шарообразной формы. Аноды 3 и 3 находятся строго на одинаковом расстоянии от оси 6 и проходят параллельно ей. На оси 6 подвижно подвешено коромысло 8, оно опирается на шарообразный выступ 7. Коромысло 8 изготовлено из хорошо проводящего металла, например латуни. На одной из сторон коромысла 8 закреплена металлическая головка 9 овальной формы с игольчатыми выступами 10, а на противоположной стороне - противовес 11 шаровидной формы. Игольчатые выступы 10 проходят по касательной к траектории вращения овальной головки 9. Основание металлической оси 6 выходит из колбы и жестко соединено с винтовым контактом 12, предназначенным для подключения оси 6 к отрицательному полюсу источника высокого напряжения.
Работа импульсной рентгеновской трубки основана на автоэлектронной эмиссии электронов.
Л
П
Л
П
Л
П
Л
П
Л
П
При подключении рентгеновской трубки к источнику высокого напряжения левый 3 и правый 3 аноды будут находиться под положительным потенциалом, а катод, роль которого выполняют игольчатые выступы 10, закрепленные на головке 9, электрически соединенной через коромысло 8 с осью 6, будет иметь отрицательный потенциал. Под действием высокого потенциала ≈ 40-50 кВт с игольчатых выступов 10 будут выбрасываться электроны 13 (фиг.2), что называется автоэлектронной эмиссией. В результате автоэлектронной эмиссии электронов 13 головка 9 получает импульс р, под действием которого она будет вращаться вокруг оси 6. Головка 9, опора 7 и противовес 11 имеют округлую форму. Это неслучайно, так как при такой геометрии автоэлектронной эмиссии электронов с этих элементов не происходит. При прохождении головки 9 рядом с остроконечными выступами 4 или 4 анодов 3 или 3 электроны 13 будут бомбардировать остроконечные выступы 4 или 4, так как на них будет наибольший положительный потенциал. В результате этой атаки с остроконечных выступов 4 или 4 анодов излучаются рентгеновские кванты. При удалении головки 9 от остроконечного анодного выступа рентгеновское излучение затухает. Длительность рентгеновского импульса зависит от скорости вращения катодной головки 9 и может составлять от нескольких микросекунд до долей секунды.
На фиг.3 изображена импульсная рентгеновская трубка в составе медицинского цифрового стереорентгенографического аппарата.
Л
П
Л
П
Л
П
Л
П
Колба рентгеновской трубки R установлена в рентгенозащитном кожухе 14, заполненном трансформаторным маслом 15. Кожух 14 закреплен на кронштейне 16 на удалении h от предметного столика 17, на котором в зоне стереорентгенографического перекрытия 18 находится объект съемки 19, например кисть руки пациента. Рентгеновское излучение 20 от рентгеновской трубки R попадает на объект съемки 19 через выходные окна 21 или 21, выполненные в основании кожуха 14. Они изготовлены из рентгенопрозрачного материала, например оргстекла, и находятся под вершинами остроконечных анодных выступов 4 и 4. Аноды 3 и 3 соединены с положительным, а ось 6 вращающегося катода 10 - с отрицательным полюсом высоковольтного источника напряжения 22. Источник высокого напряжения 22 подключен к пульту управления 23, оснащенному ЭВМ и системой обработки электрического сигнала, поступающего от цифрового приемника рентгеновского излучения 24, например цифровой матрицу высокого разрешения, расположенной под объектом съемки 19. Рентгеновское излучение от левого 4 и правого 4 остроконечных анодных выступов попадает на объект съемки 19 и приемник рентгеновского излучения 24 поочередно. После обработки электрических сигналов от приемника излучения 24 в пульте управления с помощью ЭВМ формируется цифровая матрица левого и правого снимков, которые выводятся на экран стереоскопического дисплея 25, где наблюдаются оператором через специальные стереоскопические очки (не показаны).
Импульсная рентгеновская трубка предложенной конструкции может быть использована и при съемке на рентгеновскую пленку высокого разрешения через специальный стереорентгенографический растр.
Стереорентгенографический аппарат (фиг.3), оснащенный рентгеновской трубкой новой конструкции, позволяет проводить стереографию высокого разрешения (стереомикрорентгенографию) в автоматическом режиме, что значительно ускоряет и упрощает исследование.