РЕНТГЕНОДИАГНОСТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО РЕНТГЕНОВСКОГО ТЕЛЕУПРАВЛЯЕМОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ МЕДИЦИНСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Рентгенодиагностическое устройство рентгеновского телеуправляемого комплекса для медицинских исследований.
Полезная модель относится к медицинской технике, а именно к устройствам для проведения рентгенодиагностики и может быть использована для создания рентгеновских аппаратов, позволяющих проводить исследования, как в режиме рентгенографии, так и в режиме рентгеноскопии.
Известно рентгенодиагностическое устройство рентгеновского телеуправляемого комплекса для медицинских исследований (патент США №7170974, опубл. 05.08.2005), которое содержит источник рентгеновского излучения и два плоскопанельных детектора для формирования рентгеновского изображения. В качестве первого приемника использован полноформатный детектор для получения обзорного рентгеновского изображения исследуемой области. Второй детектор механически связан с первым детектором, может быть установлен в зону формирования рентгеновского изображения и имеет в несколько раз меньшее рабочее поле, чем первый детектор. Второй детектор используют для получения рентгеновского изображения подобласти с более высоким разрешением, чем изображение, получаемое первым детектором, для исследования мелких деталей (участков сосудов, шунтов) в зоне интереса. Второй детектор может быть выведен из зоны формирования рентгеновского изображения и установлен в положение парковки. Описанный комплекс рентгеновский не позволяет получать полноформатные рентгеновские изображения, как в режиме рентгеноскопии, так и в режиме рентгенографии с оптимальными значениями квантовой эффективности детектора Кэ и функции передачи модуляции МТФ.
Известено рентгенодиагностическое устройство рентгеновского телеуправляемого комплекса для медицинских исследований КРТ - «Электрон», котрое разработано в ЗАО «НИПК «Электрон» (Увидеть невидимое - сб. науч. тр. / под ред. А. И. Мазурова - Спб.: ООО «Книжный дом», 2008. - 352 с. ISBN 978-5-94777-167-1, с. 313 - 317), содержащее телеуправляемый стол-штатив, рентгеновское питающее устройство, излучатель рентгеновский, усилитель рентгеновских изображений (далее по тексту - УРИ). В состав УРИ входит рентгеновский электроннооптический преобразователь (РЭОП), в котором в качестве преобразователей изображения в видеосигнал используют ПЗС - матрицу, выполненную на приборах с зарядовой связью (далее по тексту - ПЗС). рентгенодиагностическое устройство комплекса КРТ - «Электрон» обеспечивает следующие функциональные возможности: рентгеноскопию, цифровую прицельную рентгенографию и пленочную рентгенографию. КРТ - «Электрон» не обеспечивает возможности проведения всех видов рентгенографических исследований из-за малого рабочего поля РЭОП. Для ряда исследований, например грудной клетки, требуются снимки размером не менее 400×400 мм, поэтому рентгенографию выполняют главным образом на пленку с максимальным размером 400×400 мм.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является рентгенодиагностическое устройство рентгеновского телеуправляемого комплекса для медицинских исследований «ТелеКоРД-МТ» компании ЗАО "Медицинские технологии Лтд", (электронный адрес страницы веб - сайта http://www.mtl.ru/products/roentgenology/telekord-mt/dig-ek).
Это рентгенодиагностическое устройство содержит телеуправляемый стол-штатив, расположенные на одной оптической оси источник рентгеновского излучения и рентгеноприемное устройство, содержащее два растра (один для проведения исследований в режимах рентгеноскопии и другой в режиме цифровой рентгенографии) и один плоскопанельный полноформатный цифровой детектор для формирования рентгеновского изображения с широким динамическим диапазоном (далее по тексту - «динамический детектор», формирующий цифровое рентгеновское изображение.
Рентгенодиагностическое устройство работает в составе рентгеновского телеуправляемого комплекса для медицинских исследований, который содержит систему управления, содержащую систему получения и обработки изображения и автоматизированное рабочее место рентгенолога. Система управления комплексом обеспечивает работу «ТелеКоРД-МТ» как в режиме рентгеноскопии, так и в режиме рентгенографии. Эта возможность достигается благодаря использованию динамического детектора с размером рабочего поля 430×430 мм. При этом автоматически выполняется выбор одного из двух растров для названных режимов исследований. «ТелеКоРД-МТ» позволяет выполнять цифровые рентгеноскопические и рентгенографические исследования на одном динамическом детекторе. Однако в настоящее время промышленностью не выпускаются детекторы, которые могли бы обеспечить получение оптимальных характеристик: квантовой эффективности детектирования Кэ и функции передачи модуляции МТФ, как в режиме рентгеноскопии, так и в режиме рентгенографии, а, следовательно, высокое качество изображения в этих режимах не обеспечивается.
Задачей заявляемого решения является создание рентгенодиагностического устройства, обеспечивающего указанный ниже технический результат.
Техническим результатом в заявляемом решении является повышение качества изображения путем обеспечения связанных с качеством изображения оптимальных характеристик: квантовой эффективности детектирования Кэ и функции передачи модуляции МТФ, минимизация дозы облучения пациента рентгеновским излучением.
Технический результат в рентгенодиагностическом устройстве рентгеновского телеуправляемого комплекса для медицинских исследований для медицинских исследований, содержащем расположенные на одной оптической оси источник рентгеновского излучения, рентгеноприемное устройство, включающее динамический плоскопанельный цифровой детектор рентгеновского излучения, рентгеновский растр для режима рентгеноскопии и рентгеновский растр для режима рентгенографии, телеуправляемый стол штатив, отличающийся тем, что рентгеноприемное устройство дополнительно содержит статический плоскопанельный цифровой детектор рентгеновского излучения и выполнено с возможностью поочередного введения динамического и статического плоскопанельных цифровых детекторов в зону формирования рентгеновского изображения.
В качестве статического плоскопанельного цифрового детектора рентгеновского излучения в предпочтительном варианте может быть использован детектор на основе TFT-технологии «thin film transistors» - технологии «тонкопленочных транзисторов» (далее по тексту - на основе матрицы TFT-транзисторов), а в качестве динамического детектора рентгеновского излучения в предпочтительном варианте может быть использован детектор на основе сенсоров, изготовленных с использованием технологии комплементарных структур металл-оксид-полупроводник (далее по тексту - на основе КМОП-матрицы).
Общий вид структурной схемы комплекса рентгеновского телеуправляемого, далее КРТ, изображен на фиг., где показаны:
1 - телеуправляемый стол-штатив;
1.1 - блок управления столом-штативом;
2 - рентгеновское питающее устройство;
3 - источник рентгеновского излучения;
4 - статический плоскопанельный цифровой детектор рентгеновского излучения;
5 - динамический плоскопанельный цифровой детектор рентгеновского излучения;
6 - рентгеновский растр, оптически связанный с динамическим детектором;
7 - рентгеновский растр, оптически связанный со статическим детектором;
8 - полупроводниковая ионизационная камера;
9 - блок управления рентгеновским питающим устройством;
10 - пульт управления столом-штативом;
11 - пульт управления автоматизированным рабочим местом (АРМ) рентгенолога, совмещенный с пультом управления рентгеновским питающим устройством;
12 - системный блок автоматизированного рабочего места рентгенолога;
13 - медицинский монитор;
14 - блок педалей (для выбора режима рентгеноскопии или рентгенографии).
В известных рентгенодиагностических аппаратах режим рентгеноскопии используют для проведения таких видов исследований, как исследования верхних отделов желудочно-кишечного тракта (далее по тексту - ЖКТ), нижних отделов ЖКТ, мочевыводящих путей, желчных путей. Режим рентгеноскопии используют для контроля процесса заполнения контрастным веществом исследуемой области. Для фиксации патологии в выбранный момент заполнения делают снимок на пленку. В известных рентгенодиагностических аппаратах используют следующие размеры кассеты:
- для исследования верхних отделов ЖКТ - 240×300 мм;
- для исследования нижних отделов ЖКТ - 240×300 мм или 350×350 мм;
- для исследования желчных путей - 240×300 мм;
- для исследования мочевыводящих путей - 350×350 мм или 300×400 мм.
Таким образом, для проведения контрастных исследований в рентгенодиагностических аппаратах в большинстве случаев достаточно иметь плоскопанельный цифровой детектор рентгеновского излучения с рабочим полем 300×350 мм.
Известны как статические, так и динамические цифровые полноформатные детекторы рентгеновского излучения. И те и другие могут быть построены по принципу непрямого преобразования рентгеновского излучения. В качестве статического плоскопанельного цифрового детектора используют, например, детектор на основе матрицы TFT-транзисторов, в котором в качестве фотосенсора используется активная матрица, управляемая тонкопленочными TFT-транзисторами.
Статические плоскопанельные цифровые детекторы рентгеновского излучения предназначены для работы только в режиме рентгенографии (получение одиночных изображений), тогда как динамические плоскопанельные цифровые детекторы рентгеновского излучения могут работать как в режиме рентгенографии, так и рентгеноскопии. Однако, качество статических детекторов рентгеновского излучения в режиме рентгенографии выше, чем качество динамических детекторов рентгеновского излучения. Объясняется это тем, что для достижения оптимальный значений квантовой эффективности детектора (далее по тексту - Кэ) в режиме рентгеноскопии производители вынуждены увеличивать толщину сцинтилляционного экрана по сравнению с толщиной сцинтилляционного экрана, используемой в статических детекторах, а также увеличивать размер пикселя. Обе описанные меры приводят к уменьшению МТФ на высоких частотах, при этом значения Кэ на малых дозах (1-2 мкР/кадр) остается недостаточным.
Детекторы рентгеновского излучения непрямого преобразования, построенные на основе сенсоров, изготовленных с использованием технологии комплементарных структур металл-оксид-полупроводник (на основе КМОП-матрицы), имеют более высокие значения Кэ на малых дозах по сравнению с детекторами рентгеновского излучения на основе матрицы TFT-транзисторов. Это объясняется более низким уровнем собственных шумов. Однако детекторы рентгеновского излучения на основе КМОП-матрицы ограничены физическими размерами подложки, на которых они могут быть изготовлены, что не позволяет использовать КМОП-матрицу в полноформатных детекторах рентгеновского излучения.
Заявляемый технический результат по отношению к наиболее близкому известному решению в настоящей полезной модели достигается благодаря следующим обстоятельствам.
Применение в заявляемом комплексе двух детекторов рентгеновского излучения, статического детектора на основе матрицы TFT-транзисторов с размером рабочего поля 430×430 мм для полноформатных изображений, и динамического на основе КМОП-матрицы с размером рабочего поля 280×350 мм или 230×280 мм, позволяет получить оптимальные характеристики Кэ и МТФ во всех используемых режимах.
Рентгенодиагностическое устройство в КРТ функционирует следующим образом. При выполнении диагностических манипуляций оператор с помощью пультов управления 10 и 11 производит подготовку оборудования к предстоящей назначенной процедуре. Подготовка заключается в установке на рентгеновском питающем устройстве 2 требуемых режимов съемки (ток, напряжение, время), приведения телеуправляемого стола-штатива 1 в необходимое положение (угол наклона деки и колонны телеуправляемого стола-штатива, фокусное расстояние). В зависимости от установленного фокусного расстояния телеуправляемый стол-штатив 1 автоматически выполняет выбор используемого растра 6 или 7. Затем оператор выполняет позиционирование пациента на деке телеуправляемого стола-штатива 1 в проекции излучатель 3 - детектор 4, 5. После этого оператор выполняет рентгенографию или рентгеноскопию. Выбор осуществляют нажатием соответствующей педали (скопия, графия) на блоке педалей 14. При этом блок управления генератором 9 формирует необходимые управляющие сигналы рентгеновскому питающему устройству 2 для генерации излучателем 3 рентгеновского излучения. Также блок управления генератором 9 в зависимости от выбранного режима излучения (рентгенография или рентгеноскопия) формирует команду телеуправляемому столу-штативу 1 для выбора соответствующего детектора.
При активировании оператором режима рентгенографии в телеуправляемом столе-штативе 1 детектор 4, предназначенный для проведения исследований в статике, будет выведен из парковочного положения и введен в проекцию рентгеновского пучка, в то время как детектор 5 для проведения исследований в динамике будет запаркован. И, наоборот, при активировании оператором режима рентгеноскопии в телеуправляемом столе-штативе 1 детектор 4, предназначенный для проведения исследований в статике, займет положение, соответствующее парковочному, а детектор 5 для проведения исследований в динамике, будет выведен в проекцию рентгеновского пучка, то есть займет свое рабочее положение, соответствующее данному режиму. Ионизационную камеру 8 используют для управления длительностью экспозиции в режиме рентгенографии.
В результате воздействия рентгеновских лучей, прошедших через тело пациента, на детекторы 4 или 5, последние регистрируют теневое рентгеновское изображение, которое визуализируют на медицинском мониторе 13.
В одном из вариантов реализации заявляемого рентгенодиагностического устройства было использовано оборудование, имеющее следующие характеристики - таблицы 1-9.
Результаты испытаний рентгенодиагностического устройства показали возможность получения полнооформатных цифровых рентгеновских изображений при улучшении качества изображения, как в режиме рентгеноскопии, так и в режиме рентгенографии, а также снижение дозы облучения пациента рентгеновским излучением.