УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к рентгенотехнике и может быть использована в рентгенодиагностической практике для снижения лучевой нагрузки при исследовании.
Известно устройство для получения рентгеновского изображения, включающее источник излучения, внешний фильтр, цифровой приемник-преобразователь в виде матрицы, состоящей из множества пикселей и средства для программной обработки рентгеновского изображения, (см. «Рентгенодиагностические аппараты», в 2-х томах, под ред. Н.Н.Блинова и Б.И.Леонова, М, ВНИИИМТ. 2001 г.)
В известном устройстве доза облучения при исследовании определяется чувствительностью приемника-преобразователя и требованиями обеспечения заданного качества изображения, определяемого такими параметрами, как отношение сигнал/шум и пространственное разрешение. Чем выше требуется пространственное разрешение, тем выше должно быть отношение сигнал/шум, и тем выше доза облучения.
Отношение сигнал/шум δ на входе преобразователя выражается для заданного пространственного разрешения (площади пикселя S)
вх
n
количеством квантов N, попавших на площадь пиксела S за исследование.
Таким образом, недостатком известного устройства является то обстоятельство, что для заданного размера пиксела предельное уменьшение дозы не может быть меньше значения, определяемого заданным отношением сигнал/шум.
Технической задачей предлагаемого устройства является снижение дозы облучения пациента при рентгенодиагностическом исследовании при сохранении качества изображения в соответствии с заданными условиями.(см. уравнение (1).
Техническая задача достигается тем, что в устройстве для получения рентгеновского изображения, включающем источник излучения, внешний фильтр, цифровой приемник-преобразователь в виде матрицы, состоящей из множества пикселей, и средства для программной обработки рентгеновского изображения, фильтр выполнен с внутренней полостью, поперечный размер которой уменьшается по высоте фильтра с образованием стенки фильтра переменной толщины, наименьшей у центральной оси со стороны, обращенной к источнику излучения, пиксели матрицы цифрового приемника-преобразователя выполнены с переменной площадью поверхности, при этом площадь поверхности пикселей постепенно уменьшена от периферии матрицы к ее центру, а средства для программной обработки рентгеновского изображения снабжены системой выравнивания яркости по поверхности входного поля приемника - преобразователя. В другом варианте устройства для получения рентгеновского изображения, включающем все основные конструктивные элементы первого варианта, предлагается вариант конструкции матрицы, в котором пиксели матрицы цифрового
приемника-преобразователя выполнены одного размера и объединены в группы, расположенные по периметру матрицы, занимая всю ее площадь, при этом количество пикселей в каждой группе постепенно уменьшено от периферии матрицы к ее центру
Сущность предложенного устройства поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена общая схема устройства, на фиг.2 пример конструкции матрицы.
Устройство содержит источник излучения 1, фасонный фильтр 2, установленный по центру источника излучения 1, расположенную на расстоянии от источника излучения 1 матрицу 3 приемника-преобразователя, средства для программной обработки рентгеновского изображения в виде процессора 4, блока цифровой памяти 5, сумматор 6, видеоконтрольное устройство (монитор) 7. Объект исследования 8 располагают между источником излучения 1 и матрицей 3 приемника-преобразователя. Матрица 3 состоит из множества пикселей 9, имеющих различную площадь поверхности (первый вариант, фиг.1), или пикселей 9, выполненных одного размера и объединенных в группы 10 (второй вариант, фиг.2). В первом варианте пиксели 9 с большей площадью поверхности расположены по периферии матрицы 3. По мере расположения пикселей 9 ближе к центру матрицы 3 их площадь постепенно уменьшается. По центру матрицы 3 размещены пиксели 9 с наименьшей площадью поверхности. Во втором варианте группы 10 пикселей 9 расположены по периметру матрицы 3, занимая всю ее площадь. Количество пикселей 9 в каждой группе 10 постепенно уменьшено от периферии матрицы 3 к ее центру. Фильтр 2 выполнен с внутренней полостью 11, поперечный размер которой уменьшается по высоте фильтра 2 с образованием переменной толщины стенки фильтра, наименьшей у центральной оси со стороны, обращенной к источнику излучения 1. Средства для программной обработки рентгеновского
изображения содержат систему выравнивания яркости по поверхности входного поля приемника-преобразователя. Для предлагаемого устройства конструкция матрицы 3 приемника-преобразователя с учетом заданных условий исследования по уравнению (1) может быть различной. Возможно применение матриц с пикселями, имеющими различные размеры, и возможно применение стандартных матриц с одинаковыми пикселями, схемно объединенными в группы по мере удаления от центра матрицы 3 (так называемое бинирование). Аналогичным образом устроен зрительный анализатор человека - глаз и мозг, где по центру наблюдения располагаются колбочки малого размера и высокой плотности, а по периферии размещены объединенные в группы колбочки большого размера. На фиг.2 представлен пример комбинации группировки пикселей 9 по полю изображения (количество комбинаций может быть множество). В предлагаемом примере пиксели 9 с одинаковой площадью поверхности объединены в группы 10 по 16, 4 и 1 пикселей. Группы по 16 пикселей расположены по периферии матрицы 3, затем располагают группы по 4 пикселя и у самого центра группы по 1 пикселю. Снижение лучевой нагрузки при подобном техническом решении может быть рассчитано в соответствии с уравнением (1). Если принять, что соотношение сигнал/шум - δ для всех групп пикселей сохраняется постоянным, а общая площадь матрицы S не изменяется, то доза облучения матрицы уменьшится пропорционально уменьшению групп пикселей. В соответствии с примером объединения пикселей по фиг.2 лучевая нагрузка уменьшится в
Устройство функционирует следующим образом.
Рабочий пучок рентгеновского излучения из источника излучения 1 проходит через фасонный фильтр 2 и формируется так, чтобы на пиксели 9 или группы 10 пикселей 9 матрицы 3 приемника-преобразователя попадало одинаковое количество квантов в
соответствии с уравнением (1). Изображение матрицы 3 в цифровой форме подается в процессор 4 и в блок цифровой памяти 5. Блок 5 цифровой памяти хранит изображение матрицы 3. При исследовании объекта 8 изображение матрицы 3 вычитается из изображения объекта 8 в сумматоре 6, выравнивается яркость их полей изображения. Обработанное изображение поступает на видеоконтрольное устройство (монитор) 7.
Предлагаемое устройство позволяет минимизировать дозу облучения при рентгеновском исследовании, не ухудшая качества динамики, поскольку рентгенолог, как правило, устанавливает приемник изображения при просвечивании и прицельных снимках таким образом, чтобы диагностически значимая зона изображения находилась в центре матрицы, где пространственное разрешение максимально. Применение предлагаемого устройства наиболее результативно в рентгенодиагностических аппаратах общего назначения для просвечивания и снимков (первое рабочее место - поворотный стол-штатив), а также в передвижных рентгенодиагностических аппаратах для операционных, типа «С-дуга» для рентгеновского контроля при хирургических вмешательствах.