Фантом для получения тестовых рентгеновских изображений патологических образований

 

Изобретение относится к медицинской технике, точнее к устройствам типа рентгенодиагностических фантомов, имитирующих объект рентгенодиагностического обследования, и предназначено для обучения врачей-рентгенологов и научных исследований в медицинских учреждениях. Устройство используется преимущественно для определения диагностических возможностей цифровых методов рентгенодиагностики, например цифровой флюорографии легких. Фантом для получения рентгенологической модели патологического образования содержит корпус с элементами, имитирующими объект съемки и патологическое образование, заполненный водой имитатор патологического образования содержит внешний и внутренний баллоны из тонкого эластичного рентгенопрозрачного материала, закрепленные на торцевой части соосных трубок, причем трубка внешнего баллона имеет два независимых канала, каждый из которых снабжен патрубком с краном, один из которых соединен с емкостью, заполненной жидким рентгеноконтрастным веществом и снабженной механизмом его транспортировки во внешний баллон, а трубка внутреннего баллона, имеющая на входе патрубок с краном, соединена с источником воздушного давления, кроме того, на торцевой части внешней трубки имеется карман цилиндрической формы, в основании которого закреплен внешний баллон. Изобретение позволяет обеспечить создание рентгенологической модели патологического образования в легком (туберкулезной каверны) в различные фазы его развития. 2 з.п.ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к медицинской технике, точнее к устройствам типа рентгенодиагностических фантомов, имитирующих объект рентгенологического обследования, и предназначено для обучения врачей-рентгенологов и научных исследований в медицинских учреждениях.

Известен фантом для получения рентгенологических изображений патологических образований, изготовленный из эпоксидной смолы в форме молочной железы. Внутри фантома находятся эталоны различной формы, плотности и размеров [1].

Фантом [1] предназначен для контроля параметров рентгеномаммографических аппаратов и не может быть использован в пульмонологии и фтизиатрии с целью имитации патологических образований в легких.

Известен также фантом для получения тестовых рентгеновских изображений патологического образования в легких компании "INOVISION", имеющей корпус из рентгенопрозрачного материала, заполненный веществом, плотность которого близка к плотности легочной ткани. Внутри корпуса находятся контрольные элементы различной формы, плотности и размеров [2].

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является фантом для получения тестовых рентгенологических изображений патологических образований, содержащий корпус из жесткого рентгенопрозрачного и светопрозрачного материала, заполненный водой, внутри которого жестко закреплены элементы, имитирующие объект съемки, а также элементы округлой формы, имеющие различную плотность, имитирующие патологию [3].

Известное устройство [3] предназначено для оценки качества цифровых рентгеновских снимков, полученных на компьютерном томографе, и не может быть использовано в качестве тест-прибора при контроле качества рентгеновского изображения, полученного центральным пучком, из-за проекционных наслоений. Кроме того, известное устройство не позволяет моделировать патологическое образование, например каверну в легком, в динамике его развития.

Целью изобретения является обеспечение возможности создания рентгенологической модели патологического образования в легком (туберкулезной каверны) в различные фазы его развития.

Поставленная цель достигается тем, что в фантоме для получения тестовых рентгеновских изображений патологических образований, содержащем корпус из жесткого рентгенопрозрачного и светопрозрачного материала, заполненный водой, внутри которого закреплены элементы, имитирующие элементы объекта съемки, включающие имитатор патологического состояния. Имитатор патологического состояния имеет внешний и внутренний баллоны из тонкого эластичного рентгенопрозрачного материала, закрепленные на торцевой части соосных трубок, внешняя из которых имеет два независимых канала, каждый из которых снабжен патрубком с краном, один - соединен с емкостью, заполненной жидким рентгеноконтрастным веществом, и снабжен механизмом его транспортировки во внешний баллон, внешняя трубка имеет на выходе патрубок с краном и соединена с источником воздушного давления, а на торцевой части внешней трубки выполнен карман цилиндрической формы, в основании которого закреплен внешний баллон.

На прилагаемых чертежах поясняется конструкция предложенного фантома для получения тестовых рентгенологических изображений патологических образований. На фиг.1 показан общий вид фантома в момент съемки на цифровом рентгеновском аппарате, а на фиг.2-5 - конструкция имитатора патологического образования.

Фантом для получения тестовых рентгеновских изображений патологических образований имеет корпус 1 прямоугольной формы из жесткого рентгенопрозрачного и светопрозрачного материала, например оргстекла (фиг.1). Внутри корпуса 1 закреплены элементы, имитирующие элементы объекта съемки: 2 - позвоночник, 3 - ребра, 4 - сердце, 5 - патологическое образование в легком. Корпус 1 заполнен водой 6 и закрыт крышкой 7, в которой закреплен имитатор патологического образования.

Имитатор патологического образования имеет держатель 8 круглой формы, выполненный из металла, например нержавеющей стали (фиг.2, 3). В держателе 8 закреплены две соосные металлические трубки (внешняя 9 и внутренняя 10), изготовленные из того же материала, что и держатель 8. Внешняя трубка 8 имеет два независимых канала 11 и 12. Канал 11 соединен через кран 13 с патрубком 14, а канал 12 через кран 15 - с патрубком 16. Внутренняя трубка 10 имеет на входе патрубок 17 и кран 27. Выходная часть трубок 9 и 10 закрыта баллонами 18 и 19, изготовленными из тонкого эластичного рентгенопрозрачного материала, например резины. Основания внешнего 18 и внутреннего 19 баллонов соединены с соответствующими трубками 9 и 10 герметично, например с помощью специального клея. На фиг.2 места соединения отмечены пунктирными линиями. Внешняя трубка 9 имеет карман 20 цилиндрической формы, куда входит нижняя часть внешнего баллона 18. Центральный патрубок 17 соединен эластичной трубкой 21 с источником воздушного порциального давления 22, например со шприцом. Боковой патрубок 14 соединен эластичной трубкой 23 с емкостью 24, заполненной рентгеноконтрастным веществом 25 и имеющей механизм 26 для его порциальной транспортировки во внешний баллон 18. В предложенном нами варианте в качестве этого конструктивного элемента используется шприц. Патрубок 16 соединен прозрачной эластичной трубкой 28 с емкостью (на фиг. не показана). Трубка 28 предназначена для слива отработанного контрастного вещества.

Фантом для получения тестовых рентгенологических изображений патологических образований может использоваться как для моделирования инфильтрата в легком, так и полости распада (туберкулезной каверны). Инфильтративное образование в легком, вызванное туберкулезным процессом, является начальной стадией заболевания и характеризуется образованием в легком воспалительного очага округлой формы, оптическая плотность которого на рентгеновском снимке несколько отличается от оптической плотности здоровой ткани. Каверна в легком является продуктом распада легочной ткани; она возникает при запущенном туберкулезном процессе.

Моделирование инфильтративного образования в легком проводится, например, для определения диагностической чувствительности флюорографического аппарата, которые используются при массовом обследовании населения с целью раннего выявления туберкулеза и рака легкого.

Фантом для получения тестовых рентгенологических изображений патологических образований 1 устанавливают на рабочем столике 29 перед входным окном приемника рентгеновского изображения 30 цифрового флюорографа (фиг.1). Цифровой флюорограф имеет рентгеновское питающее устройство, содержащее рентгеновский излучатель 31, высоковольтный генератор высокочастотного типа 32 и пульт управления 33. В свою очередь, приемник рентгеновского изображения 30 (цифровая флюорографическая камера) соединен с ЭВМ 34, содержащей цифровой дисплей 35.

При моделировании инфильтративного образования емкость шприца 24 заполняют жидким рентгеноконтрастным веществом 25 заданной концентрации, например водным раствором верографина плотностью 1,5-2,5 г/см³. Контрастное вещество 25 вводят в систему при открытых кранах 13 и 15 до появления контраста в трубке 28. После этого кран 15 перекрывают и продолжают вводить контрастное вещество 25. Постепенно контрастное вещество 25 наполняет внешний баллон 18, его стенки растягиваются, принимая шарообразную форму (фиг.4). В корпусе 1 имитатор патологического образования погружен в воду 6 (фиг.1). При расширении баллона 18 водная среда 6 не оказывает на его стенки ощутимого воздействия, так как корпус 1 не герметичен (в крышке 7 имеется сквозное отверстие 36), и между поверхностью воды 6 и крышкой 7 имеется воздушный зазор.

После завершения моделирования патологического образования 5 выполняют рентгенографию устройства и далее производят анализ цифрового изображения 37 фантома, которое воспроизводится на экране цифрового дисплея 35 через несколько секунд после экспозиции. Цифровое изображение фантома после его анализа переводят в цифровой архив ЭВМ. После этого открывают кран 15 и рентгеноконтрастное вещество 25 эвакуируется из баллона 18 через трубку 28 под действием упругости его стенок. Имитатор промывают дистиллированной водой, после чего операцию с заполнением внешнего баллона 18 рентгеноконтрастным веществом 25 повторяют. При повторном и последующих введениях используют тоже контрастное вещество другой концентрации, но того же объема. Повторные рентгеновские снимки позволяют специалисту оценить минимальный порог контрастной чувствительности данного цифрового рентгенографического аппарата.

Все перечисленные операции моделирования туберкулезного инфильтрата могут быть использованы для создания рентгенологической модели онкологического образования в легком, которое, как правило, имеет округлую форму и более высокую плотность, чем здоровые ткани.

При моделировании туберкулезной каверны в легком в имитатор патологического образования при открытых кранах 13 и 15 шприцом 24 вводят жидкое контрастное вещество 25, например верографин, до появления контраста 25 в трубке 28. После этого прекращают транспортировку контрастного вещества в систему, перекрывают краны 13 и 15, а кран 27 центральной трубки 10 приводят в открытое положение. Шприцом 22 через трубку 10 вводят сжатый воздух во внутренний баллон 19 и раздувают его. Оболочка баллона 19 оказывает давление на оболочку внешнего баллона 18, в результате чего она растягивается, принимая шарообразную форму, как показано на фиг.5. При этом остатки жидкого контрастного вещества в системе выполняют роль смазки между оболочками баллонов 18 и 19 при их трении в процессе увеличения полости 38, моделирующей туберкулезную каверну. При достижении полости 38 определенного размера кран 27 перекрывается. После этого выполняют рентгенографию. Тонкий слой жидкого рентгеноконтрастного вещества, который находится между эластичными оболочками баллонов 18 и 19, имитирует кальцинацию стенок туберкулезной полости и подчеркивает контур полости на рентгеновском снимке.

Предложенный фантом для получения тестовых рентгенологических изображений патологических образований может найти применение при обучении врачей-рентгенологов, а также при выполнении научных исследований и при тестировании новой рентгенодиагностической аппаратуры.

Источники информации 1. Чикирдин Э.Г., Кочетова Г.П., Колос А.С. Проверка параметров рентгеномаммографических аппаратов в условиях кабинета // Медицинская техника, 1999, 5, с. 27-30.

2. Каталог компании "INOVISION" "Diagnostic imaging and radiation therapy catalog", 2000, с. 73-75.

3. Рентгеновская техника (справочник). М.: Машиностроение, 1980, кн. 2, с. 348.

Формула изобретения

1. Фантом для получения тестовых рентгеновских изображений патологических образований, содержащий корпус из жесткого рентгенопрозрачного и светопрозрачного материала, заполненный водой, внутри которого закреплены элементы, имитирующие элементы объекта съемки, включающие имитатор патологического состояния, отличающийся тем, что имитатор патологического состояния имеет внешний и внутренний баллоны из тонкого эластичного рентгеноконтрастного материала, закрепленные на торцевой части соосных трубок, внешняя из которых имеет два независимых канала, каждый из которых снабжен выходным патрубком с краном, а один соединен с емкостью, заполненной жидким рентгеноконтрастным веществом, и снабжен механизмом его транспортировки во внешний баллон, внутренняя трубка имеет на выходе патрубок с краном и соединена с источником воздушного давления, а на торцевой части внешней трубки выполнен карман цилиндрической формы, в основании которого закреплен внешний баллон.

2. Фантом по п. 1, отличающийся тем, что емкость, заполненная жидким рентгеноконтрастным веществом и снабженная механизмом его транспортировки, представляет собою шприц.

3. Фантом по п.1, отличающийся тем, что источником воздушного давления является шприц.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5