Рентгеновская диагностическая установка

 

Использование: в медицинской технике, а именно в рентгеновских диагностических устройствах для дентальных исследований. Сущность: рентгеновская диагностическая установка содержит рентгеновскую трубку с выносным анодом и элементами уменьшения фокусного пятна, электронно-оптический преобразователь, состоящий из люминесцентного экрана, нанесенного на вход оптической системы, выход которой соединен с высокочувствительным кинескопом, связанным со средствами обработки и вывода полученных данных, при этом оптическая система выполнена в виде входного и выходного фоконов, подобных по форме, установленных зеркально и соединенных волоконно-оптическим жгутом, при этом сечение входа и выхода оптической системы имеют форму эллипса, или круга, площадь которых больше площади соответствующих противоположных круговых сечений фоконов. Кроме того люминесцентный экран может быть выполнен из слоя монокристаллического люминофора толщиной, меньшей 60 мкм или из тонкого слоя поликристаллического люминофора, а также из монокристаллического германата висмута. Технический результат: повышение разрешения и снижение дозовой нагрузки на пациента. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к рентгеновским диагностическим устройствам, преимущественно для дентальных исследований.

Широко известны рентгеновские диагностические установки, содержащие источник рентгеновского излучения, который размещается в непосредственной близости от челюсти пациента и облучает обследуемый участок. Рентгеновский пучок, прошедший через упомянутый участок челюсти и претерпевший частичное поглощение в тканях, регистрируется на рентгеновскую пленку, находящуюся в светонепроницаемой кассете и размещенную во рту пациента за челюстью напротив упомянутого источника см, например [1,2] Однако, при экспонировании на пленку доза облучения весьма значительна и замена пленки электронным регистратором [3,4] позволяет эту дозу снизить. Это техническое решение, заявленное в [4] (прототип), было практически осуществлено в рентгеновском диагностическом аппарате FLESH DENT [3] Этот аппарат содержит источник рентгеновского излучения, детектор рентгеновского изображения и средства для анализа упомянутого изображения, выполненные в виде аналого-цифрового преобразователя, сопряженного со средствами для анализа, обработки и вывода полученных цифровых данных. Регистрация ведется на прибор с зарядовой связью, оптически связанный с экраном-преобразователем. Оптическая связь выполнена с помощью микрообъектива и не обладает достаточной светосилой, а световая чувствительность прибора с зарядовой связью составляет 0,1 0,5 лк. Как показала практика, реальное снижение дозы облучения составляет всего 1,5-3 раза.

Целью настоящего изобретения является повышение разрешения и снижение дозовой нагрузки на пациента при получении диагностического изображения, преимущественно при дентальном исследовании.

Для выполнения поставленной цели в известном устройстве источник рентгеновского излучения выполнен в виде рентгеновской трубки с выносным анодом и элементами уменьшения фокусного пятна, позволяющими получить действующий размер фокусного пятна не более 50 мкм.

Электронно-оптический преобразователь включает в себя экран-преобразователь, нанесенный на первый фокон (волоконно-оптическую шайбу с переменным радиусом), причем, упомянутый фокон со стороны экрана-преобразователя выполнен в виде эллипса относительно большей площади, а с другой стороны в виде круга меньшей площади с возможностью оптической связи с гибким волоконно-оптическим жгутом. Упомянутый гибкий волоконно-оптический жгут оптически связан со вторым фоконом, имеющим форму, подобную форме первого фокона. Второй фокон оптически связан с волоконно-оптическим входным окном высокочувствительной передающей трубки. Волоконно-оптическая связь существенно (в десятки раз) снижает потери при переносе изображения с экрана-преподавателя на входное окно передающей трубки, а подобно выполненные первый и второй фоконы делают оптические пути лучей, приходящих от различных участков изображения, равными, исключая таким образом геометрические искажения, которые могли бы возникнуть при другом способе оптической связи. Использование высокочувствительной передающей трубки суперкремникон повышает общую чувствительность детектора по сравнению с прототипом, поскольку ее световая чувствительность как минимум на два порядка превышает чувствительность прибора с зарядовой связью и составляет до 5E 3 лк. Фоконы представляют собой две части волоконно-оптического жгута, равномерно разогретого и вытянутого с обоих концов, в результате чего получен жгут с переменным радиусом, концы которого подогнуты, после чего заготовка охлаждена, разрезана в центральной части под углом от 30 до 90^o, в результате чего получены два подобных фокона.

Дополнительно для уменьшения потерь при светопередаче отдельные световые волокна входят перпендикулярно круговой поверхности, которая далее оптически связывается с волоконным жгутом, например, с помощью иммерсионной жидкости, отдельные волокна волоконно-оптического жгута жестко связаны между собой, а в средней части оставлены гибкими.

Для реализации максимально возможного разрешения (при прочих равных условиях) в качестве экрана-преобразователя используется монокристаллический люминофор. Для сохранения разрешения не хуже 100 мкм его толщина, как правило, не должна превышать 60 мкм. В частности, хорошие результаты были получены при использовании тонкого монокристаллического германата висмута. Также можно использовать традиционный поликристаллический люминофор, нанесенный по любой технологии.

Выявленная совокупность отличительных и ограничительных признаков, а также их взаимосвязь не обнаружены на дату подачи заявки, следовательно предлагаемое техническое решение соответствует критериям, по которым техническое решение признается изобретением.

На фиг. 1 дано схематическое изображение рентгеновской диагностической установки; на фиг. 2 иллюстрация к технологии изготовления первого и второго фоконов; на фиг. 3 фотография участка челюсти, сделанная с использованием монокристаллического экрана-преобразователя из германата висмута.

На фиг. 1 схематически изображена рентгеновская диагностическая установка, предназначенная преимущественно для дентальных исследований. Установка содержит источник рентгеновского излучения в виде рентгеновской трубки с выносным прострельным анодом 1 и электронно-оптический преобразователь, представленный экраном-преобразователем 2, нанесенным на первый фокон 3, который имеет оптический контакт с волоконно-оптическим жгутом 4. Отдельные волокна упомянутого жгута у торцов жестко связаны между собой, а в средней части оставлены гибкими. Другой конец жгута имеет оптический контакт со вторым фоконом 5, подобным первому фокону. Второй фокон имеет оптический контакт с волоконно-оптическим входным окном высокочувствительной передающей трубки 6. В свою очередь, передающая трубка входит в состав телевизионной камеры 7, связанной с блоком видеоусилителей 8. Последний через аналого-цифровой преобразователь 9 связан с контроллером 10, управляющим процессом сбора данных. Контроллер имеет выход на блок цифровой памяти 11, и устройство печати 12. В свою очередь блок цифровой памяти через цифро-аналоговый преобразователь 13 связан с кинескопом 14 и печатающим устройством.

Устройство работает следующим образом. Рентгеновский пучок из трубки 1 проходит через образец 15 и попадает на экран-преобразователь 2, который нанесен на первый фокон 3. В экране-преобразователе рентгеновский пучок преобразуется в световой, который по первому фокону, волоконно-оптическому жгуту 4 и второму фокону 5 передается на входное окно высокочувствительной передающей трубки 6, установленной в телевизионной камере 7. В передающей трубке световой сигнал преобразуется в последовательность цифровых электрических импульсов, которые улавливаются в блоке видеоусилителей 8. Затем эти же сигналы в аналого-цифровом преобразователе 9 преобразуются в последовательность цифровых сигналов, поступающих в контроллер управления процессом сбора данных 10. Данные фиксируются в блоке памяти 11 и через аналого-цифровой преобразователь 13 передаются на кинескоп устройство 14. В то же время последовательность цифровых сигналов с контроллера поступает в устройство печати 12, которое воспроизводит рентгенограмму зафиксированную передающей трубкой 6, в виде твердой копии.

Фиг. 2 иллюстрирует процесс изготовления первого и второго фоконов из волоконно-оптического жгута. Волоконно-оптический жгут 16 равномерно вытягивают с обоих концов в отношении диаметров около 2/4, получая жгут с переменным радиусом 17. Его концы подгибают, после чего заготовка 18 охлаждают. Затем заготовку разрезают в центральной части под углом от 30 до 90^o, получая два фокона 3 и 5, обрабатывают поверхность, на один фокон наносят экран-преобразователь, а второй оптически связывают с волоконно-оптическим входным окном передающей трубки На фиг. 3 представлена фотография участка челюсти, сделанная с экрана кинескопа. В качестве экрана преобразователя использован монокристаллический германат висмута толщиной 20 мкм. Разрешение системы регистрации не хуже 30 мкм. Преимущество этого экрана-преобразователя в том, что обладая сравнительно высоким поглощением рентгеновского излучения, он обеспечивает весьма высокую эффективность регистрации, при этом разрешение всей установки в целом ограничивается размером фокуса рентгеновской трубки и разрешением передающей трубки.

Технология изготовления тонких монокристаллических экранов-преобразователей достаточно сложна, поэтому можно использовать порошковые экраны, нанесенные по обычной технологии.

Перечисленные признаки, присущие заявляемому устройству, повышают его чувствительность как минимум в 50 100 раз и таким образом позволяют снизить в той же пропорции дозовые нагрузки на пациента. Одновременно разрешающая способность всего диагностического комплекса остается не хуже 100 мкм, поскольку размер фокусного пятна источника рентгеновского излучения не превышает 50 мкм, выносной анод позволяет расположить этот источник на любом расстоянии от челюсти пациента и никакая конструкция не служит при этом помехой, а разрешающая способность передающий трубки, равная 30 мкм, при использовании фокона и экрана преобразователя толщиной до 60 мкм не ухудшит общего разрешения системы. Снимок регистрируется практически без рентгеновского увеличения.

Источники информации 1. Проспект фирмы TUR, Германия. Стоматологический рентгеновский аппарат DE 7.

2. Проспект фирмы Tropy, Франция. Дентальный рентгеновский аппарат NOVELIX ETX.

3. Проспект фирмы Villa sistemi medicali, Италия. FLASH DENT, рентгенодиагностическая дентальная установка.

4. Патент Франции N 2596603, H O4 N 5/30, 1987 (Прототип).

Формула изобретения

1. Рентгеновская диагностическая установка, содержащая рентгеновскую трубку с выносным анодом и элементами уменьшения фокусного пятна, электронно-оптический преобразователь, состоящий из люминесцентного экрана, нанесенного на вход оптической системы, выход которой соединен с высокочувствительным кинескопом, связанным со средствами обработки и вывода полученных данных, отличающаяся тем, что оптическая система выполнена в виде входного и выходного фоконов, подобных по форме, установленных зеркально и соединенных волоконно-оптическим жгутом, при этом сечения входа и выхода оптической системы имеют форму эллипса, или круга, площади соответствующих противоположных круговых сечений фоконов.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что люминесцентный экран выполнен из слоя монокристаллического люминофора толщиной, меньшей 60 мкм.

3. Установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что люминесцентный экран выполнен из тонкого слоя поликристаллического люминофора.

4. Установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что люминесцентный экран выполнен из монокристаллического германата висмута.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3