РЕНТГЕНОГРАФИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА
RADIOGRAPHIC INSTALLATION

Изобретение относится к рентгенотехнике, в частности к диагностическим медицинским рентгенографическим установкам.
В настоящий момент применяются, в основном, следующие способы получения проекционных рентгеновских снимков: с использованием неподвижного двухкоординатного детектора рентгеновского излучения и сканирующий метод с использованием перемещаемого относительно пациента (объекта) однокоординатного детектора.
В первом способе излучение, сформированное рентгеновской трубкой и прошедшее через тело пациента, регистрируется с помощью двухкоординатного детектора. Это может быть обычная экранно-пленочная система или цифровые системы с использованием плоского панельного детектора. Описание установок, реализующих этот способ, приведены в работах [Цифровая камера ЦФК-1 для флюорографии и рентгенографии, Медицинская техника, 1999 год, №5, стр. 30-31; Хирургические рентгеновские аппараты серии РТС-612, Медицинская техника, 1998 год, №6, стр. 8-10]. Достоинства таких систем - это высокое пространственное разрешение, короткое время получения снимка, возможность реализовать режим скопии ("кино"). Недостатком таких систем является то, что наряду с излучением, напрямую прошедшим через тело пациента (прямым излучением), детектор добавочно регистрирует и рассеянное в теле пациента излучение, что приводит к ухудшению качества снимка. Во втором способе - сканирующем пациент просвечивается тонким веерообразным лучом рентгеновского излучения, сформированным коллиматором, имеющим узкую щель, и который установлен между пациентом и излучателем. Излучение, прошедшее через пациента (прямой пучок), регистрируется с помощью однокоординатного детектора, оборудованного входной щелевой диафрагмой, которая экранирует чувствительный элемент детектора от рассеянного в теле пациента излучения. Для получения полноформатного цифрового изображения излучатель, коллиматор и детектор синхронно двигаются относительно тела пациента, а данные, описывающие распределение интенсивности излучения в строке, строка за строкой регистрируются линейным детектором. Описание установок, реализующих сканирующий способ, приведено в работе [Микродозовые рентгенографические системы Института ядерной физики СО РАН и области их оптимального применения, Автометрия, том 51, №1, 2015 год, стр. 77]. Достоинства этого способа - низкие дозы облучения (т.к. устраняется влияние рассеянного излучения), получение снимков практически любого размера, а при поступательном сканировании - отсутствие геометрических искажений в направлении сканирования.
Недостатками таких систем являются большое время получения снимков, невозможность работы в режиме скопии, а также низкий процент использования рентгеновского излучения, генерируемого излучателем, поскольку коллиматор пропускает только малую часть излучения. Последний недостаток еще более усугубляется при создании сканирующих систем с однострочным детектором и высоким пространственным разрешением (>2 пар линий/мм), так как для получения высокого пространственного разрешения каждый регистрирующий элемент должен занимать все меньшую площадь в плоскости изображения. Но при этом, для того чтобы работать при минимальных дозах, размер луча в направлении сканирования тоже должен уменьшаться соразмерно элементу изображения. На Рис. 1 показано, что высоту пучка в области детектора (Н*) невозможно уменьшить ниже предела, определяемого геометрическим размером фокусного пятна рентгеновской трубки (Н) и отношением расстояния коллиматор-детектор (L2) к расстоянию фокус-коллиматор (L1) при размере коллиматора, стремящимся к нулю.
Наиболее близка к предлагаемой установке по техническим признакам рентгенографическая установка сканирующего типа, защищенная патентом RU №2257639, выбранная в качестве прототипа. Эта установка включает источник ионизирующего излучения в форме расходящегося пучка, коллиматор в виде продольной щели, приспособленной для создания плоского пучка излучения, устройство регистрации плоского пучка излучения, прошедшего через изучаемый объект, систему сканирования и считывающую электронику.
Задача, решаемая изобретением, состоит в создании установки, позволяющей проводить микродозовые профилактические обследования сканирующим методом с хорошим разрешением и любой протяженностью снимка и на этой же установке, не меняя положения пациента, проводить детальное дообследование обнаруженных на сканере подозрительных мест с помощью двухкоординатного детектора высокого разрешения или проводить самостоятельное рентгеновское обследование с возможностью рентгеноскопии (при наличии такой технической возможности в двухкоординатном детекторе).
Технический результат состоит в расширении диагностических возможностей сканирующей рентгенографической системы.
Поставленная задача решена тем, что в известной рентгеновской установке, включающей рентгеновский излучатель, щелевой коллиматор, многоэлементный линейный детектор, систему перемещения названных частей установки, электронику считывания, обработки и вывода данных, согласно изобретению установлены дополнительный двухкоординатный детектор высокого разрешения и дополнительный коллиматор для этого двухкоординатного детектора, позволяющие, при необходимости, проводить дообследование пациента, в том числе в режиме скопии.
Поскольку при дообследовании требуется получение изображений только вызывающих интерес областей, размер используемого двухкоординатного детектора высокого разрешения может быть существенно меньше, чем требуется при стандартной рентгенографии, что заметно удешевляет установку и снижает суммарную дозу облучения пациента.
В данном изобретении предлагается использовать конструкцию установки, позволяющую использовать оба вышеописанных метода получения проекционного рентгеновского снимка. Наиболее выигрышным является вариант с использованием сканера с поступательным движением вдоль тела пациента, который мы и рассмотрим в качестве примера.
Описание установки поясняется Рис. 2, где:
1. Рентгеновская трубка
2. Щелевой коллиматор
3. Поток рентгеновского излучения для детектора сканера
4. Детектор сканера
5. Двухкоординатный детектор высокого разрешения
6. Коллиматор двухкоординатного детектора
7. Подвижная балка сканера
8. Колонна
9. Поток рентгеновского излучения для двухкоординатного детектора
10 - место пациента,
11 - основание.
Установка работает следующим образом.
При стандартном обследовании рентгеновская трубка (1) и щелевой коллиматор (2) формируют тонкий веерообразный луч рентгеновского излучения (3) (толщина пучка в направлении сканирования много меньше ширины пучка). Детектор сканера (4) имеет узкую щель для прохождения прямого рентгеновского пучка, сформированного коллиматором (2), что минимизирует регистрацию рассеянного излучения. При получении изображения сканирующим методом излучатель (1), коллиматор (2) и детектор (4), будучи закрепленными на подвижной балке (7), двигаются по колонне (8), закрепленной вертикально на основании (11), относительно объекта, находящегося между коллиматором и детектором на площадке (10), сохраняя неизменным свое положение относительно друг друга.
При необходимости проведения дообследования с высоким разрешением используется коллиматор (6), формирующий луч (9) нужного поперечного сечения и двухкоординатный детектор высокого разрешения (5), которые позиционируются в нужное относительно пациента положение и выполняется съемка изображения при неподвижной балке сканера (7). Для обеспечения позиционирования детектора высокого разрешения (5) по одной координате используется его собственный привод, а по другой координате - привод сканера. При этом пациент продолжает находиться на том же месте (10), что и при сканировании.
Описанный принцип можно применить и для сканеров с вращательным движением. В качестве детектора высокого разрешения может использоваться любой двухкоординатный приемник рентгеновского излучения с подходящими параметрами, приведенные, например, в обзоре [Майоров А.А. Рентгеновское телевидение в промышленном НК. - В мире НК, 2007, No 1 (35)]. Выбрав соответствующий двухкоординатный детектор, можно обеспечить разрешение до 7 пар линий/мм, необходимый размер снимка и возможность скопии.
В качестве детектора сканера может использоваться любой одно- или многострочный линейный детектор. Обзор детекторов такого типа содержится в [М.И. Зеликман, Цифровые приемники для рентгенодиагностических аппаратов, РАДИОЛОГИЯ - ПРАКТИКА №1 2001, стр. 32].
Основными преимуществами такой схемы получения изображения являются:
1. Использование сканера позволяет получать снимки большого размера с минимальной дозой облучения за счет минимизации регистрируемого рассеянного излучения. Последнее особенно важно при проведении профилактических обследований населения.
2. При необходимости, включив двухкоординатный детектор высокого разрешения, можно получать прицельные диагностические снимки высокого разрешения и более высокого качества, чем при использовании таких же детекторов в стандартных рентгенографических установках, поскольку область облучения пациента существенно меньше из-за гораздо меньшего размера двухкоординатного детектора и вклад рассеянного излучения в величину зарегистрированного сигнала соответственно меньше.
3. При дообследовании с помощью двухкоординатного детектора высокого разрешения возможно проведение исследования интересующих областей в оптимальном для данного участка тела режиме облучения, а также работа в режиме скопии (при наличии такой технической возможности в выбранном детекторе).
4. Снижение общей стоимости оборудования и занимаемой площади в рентген кабинете за счет замены нескольких устройств одним универсальным.
5. Ускоряется и становится более удобным процесс обследования пациента, поскольку все снимки делаются на одной установке при неизменном положении пациента.