Эталон для определения контрастных характеристик рентгенодиагностических аппаратов

 

Изобретение относится к медицинской рентгенотехнике, точнее к устройствам для измерения и контроля технических характеристик рентгенодиагностических аппаратов, в первую очередь - цифровых. В эталоне для определения контрастных характеристик рентгенодиагностических аппаратов, содержащем набор поглотителей рентгеновского излучения строго определенной толщины, разделенных между собой пазами, поглотители рентгеновского излучения представляют собой тонкий слой металла высокого атомного номера, нанесенный на плоскопараллельную пластину из материала, слабо поглощающего рентгеновские лучи, в форме концентрических окружностей, между которыми проходят пазы, причем толщина поглотителей ступенчато возрастает от центра вдоль радиуса поглотителей и достигает максимального значения в точке 0,5 R, где R - радиус окружности, проходящей через среднюю точку крайнего поглотителя, а далее также ступенчато убывает до минимального значения плотности в крайнем поглотителе. Эталон покрыт защитным плоскопараллельным экраном из светопрозрачного материала, слабо поглощающего рентгеновские лучи. При использовании изобретения достигается расширение эксплуатационных возможностей эталонов. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Предлагаемое изобретение относится к медицинской рентгенотехнике, точнее к устройствам для измерения и контроля технических характеристик рентгенодиагностических аппаратов, в первую очередь - цифровых.

Известен эталон для определения контрастных характеристик рентгенодиагностических аппаратов, выполненный в виде пятнадцатиступенчатого градационного клина из алюминия или меди и позволяющий при визуальном анализе снимка на экране монитора определить коэффициент контрастности рентгеновского изображения [1].

Недостаток известного эталона заключается в том, что результаты, полученные оператором на основании субъективного зрительного анализа, имеют низкую точность. Кроме того, параметры видеосигнала при использовании известного эталона не позволяют автоматизировать процесс измерения.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является эталон для определения контрастных характеристик рентгенодиагностических аппаратов, выполненный в виде градационного клина из алюминия или меди, ступеньки которого закреплены на жесткой рентгенопрозрачной основе [2]. Толщина каждой ступеньки градационного клина выбрана из условия обеспечения калибровочного значения контраста в изображении, соответствующем рентгеновскому излучению заданного энергетического состава, например с 0,5; 1,0; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0 и т.д. процентным поглощением. Между каждой парой рядом расположенных ступенек выполнены поперечные пазы на всю толщину градационного клина, при этом длина пазов равна ширине градационного клина, а их ширина в 5-10 раз меньше ширины ступеньки градационного клина.

Известный эталон [2] , выбранный нами в качестве прототипа, имеет два существенных недостатка. Во-первых, его можно использовать лишь при параллельном рентгеновском пучке, например для определения контрастной чувствительности цифрового сканирующего аппарата "МЦРУ-Сибирь Н". При этом продольная ось эталона должна быть параллельна направлению движения щелевого коллиматора. В аппаратах импульсного типа, которые получили наибольшее распространение, имеет место центрально-проекционная рентгеновская связка. Поэтому геометрия прохождения рентгеновских лучей через поглотители ступенчатого эталона будет различна для центральных и боковых элементов. В то время, как центральные поглотители просвечиваться ортогональными лучами, боковые поглотители находятся в зоне действия косых рентгеновских лучей. Это хорошо видно на фиг. 1, где рентгеновские лучи исходят из действительного фокуса F рентгеновской трубки 1, заключенной в рентгенозащитный кожух 2. Эталон для определения контрастных характеристик рентгенодиагностических аппаратов, взятый нами в качестве прототипа, 3, имеющий поперечные пазы 4, установлен на деке 5 рентгеновского стола, под которой находится приемник рентгеновского излучения 6. Косые рентгеновские лучи проходят через материал эталона большее расстояние (h' > h), при этом Δh = hʹ-h = h(secβ-1). При определенных геометрических условиях съемки эта погрешность может привести к заметным ошибкам в определении контрастных характеристик рентгенодиагностического аппарата.

Кроме того, поперечные пазы, имеющие вертикальную ориентацию, при косой проекции затеняются материалом поглотителя (d е), что приведет к искажению опорного сигнала и погрешностям измерений.

Вторым существенным недостатком известного эталона является то, что его конструкция не позволяет определить контрастные характеристики рентгенографического аппарата как в центральной зоне приемника изображения, так и по краям рабочего поля.

Целью настоящего изобретения является создание эталона, позволяющего определять контрастные характеристики рентгенодиагностических аппаратов как сканирующего, так и импульсного типов в центральной и краевой зонах рабочего поля приемника изображения. Другими словами - расширение эксплуатационных возможностей эталона.

Данный технический результат достигается тем, что в эталоне для определения контрастных характеристик рентгенодиагностических аппаратов, содержащем набор поглотителей рентгеновского излучения строго определенной плотности, разделенных между собой пазами, поглотители рентгеновского излучения представляют собой тонкий слой металла высокого атомного номера, нанесенный на плоскопараллельную пластину из материала, слабо поглощающего рентгеновские лучи, в форме концентрических окружностей, между которыми проходят пазы, причем плотность поглотителей ступенчато возрастает от центра вдоль радиуса поглотителей и достигает максимального значения в точке 0,5R, где R - радиус окружности, проходящей через среднюю точку крайнего поглотителя, а далее также ступенчато убывает до минимального значения плотности в крайнем поглотителе, при этом плотности центрального и крайнего поглотителей идентичны, кроме того, эталон покрыт защитным плоскопараллельным экраном из светопрозрачного материала, слабо поглощающего рентгеновские лучи, на внешнюю поверхность которого нанесено рентгенопрозрачное перекрестие, маркирующее центр эталона.

В дальнейшем изобретение поясняется чертежами и описанием к ним. На фиг. 2 изображен эталон для определения контрастных характеристик рентгенодиагностических аппаратов (вид сверху); на фиг.3 - вид эталона в разрезе А-А фиг. 2; на фиг.4 - блок-схема устройства для определения контрастных характеристик рентгенодиагностических аппаратов; на фиг.5 - видеосигнал с выхода приемника рентгеновского изображения.

Эталон 7 для определения контрастных характеристик рентгенодиагностических аппаратов (фиг. 2, 3) имеет основание 8 плоскопараллельной формы из материала, слабо поглощающего рентгеновские лучи, например оргстекла. На верхней поверхности основания 8 расположены поглотители 9¹-9ⁿ рентгеновского излучения. Поглотители имеют форму концентрических окружностей и представляют собой тонкий слой металла высокого атомного номера, например вольфрама, нанесенный на верхнюю поверхность основания, например методом вакуумного напыления. Толщина каждого металлического слоя поглотителей 9¹-9ⁿ эталона 7 выбирается из условия обеспечения калибровочного значения контраста в изображении, соответствующем рентгеновскому излучению заданного энергетического состава, например с 0,5; 1,0; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0 и т.д. процентным поглощением. Поглотители 9¹-9ⁿ разделены между собой пазами 10¹-10ⁿ, свободно пропускающими рентгеновское излучение, также представляющие собой концентрические окружности. Ширина пазов в 5-7 раз меньше ширины поглотителей. Плотность (толщина) поглотителей 9 ступенчато возрастает от центра (9¹) вдоль радиуса поглотителей и достигает максимального значения в точке 0,5R (на фиг.2 - точка В, поглотитель 9⁷), где R - радиус окружности, проходящей через среднюю точку С крайнего поглотителя 9¹³. Далее от поглотителя 9⁷ до поглотителя 9¹³ плотность поглотителей ступенчато убывает в той же последовательности. Такое распределение плотностей поглотителей 9¹-9¹³ необходимо для обеспечения возможности определения контрастных характеристик рентгенодиагностического аппарата как в центре, так и по краям поля приемника изображения. Поглотители 9¹-9ⁿ защищены от внешней среды плоскопараллельным экраном 11 из светопрозрачного материала, слабо поглощающего рентгеновские лучи, например оргстекла. На внешней поверхности экрана 11 нанесено рентгенопрозрачное светоконтрастное перекрестие 12, центр которого совпадает с центром эталона 7.

Эталон 7 для определения контрастных характеристик рентгенодиагностических аппаратов используется следующим образом.

Эталон 7 закрепляют в плоскости входного окна приемника 13 рентгеновского изображения, например цифровой флюорографической камеры, таким образом, чтобы центр перекрестия 12 эталона 7 совпадал с центром входного окна приемника 13 (фиг.4). Световое перекрестие оптического центратора (на фиг. не показан) рентгеновского излучателя 14 совмещают с перекрестием 12 эталона 7. К выходу приемника 13 рентгеновского изображения подключаются последовательно блок 15 буферной памяти, микропроцессор 16 и блок 17 индикации. В принципе, в качестве блока 15 буферной памяти может быть использован блок того же назначения, входящий в состав контролируемого рентгенодиагностического аппарата. Затем производится стандартное включение контролируемого рентгенодиагностического аппарата, в результате чего от источника 14 рентгеновского излучения на поверхность эталона 7 будет воздействовать поток рентгеновских квантов. Прошедший через поглотители 9 эталона 7 поток рентгеновского излучения преобразуется приемником 13 рентгеновского изображения в электрический сигнал, который после соответствующей обработки формируется в видеосигнал. Представленный на фиг.5 видеосигнал соответствует сигналу с выхода приемника 13 рентгеновского изображения вдоль горизонтальной оси х между поглотителями 9⁷ и 9¹³. Он представляет собой чередующуюся последовательность сигналов u₀ ⁷-u₀ ¹³, соответствующих неослабленному рентгеновскому потоку, и сигналов u₇-u₁₃, соответствующих рентгеновскому излучению, ослабленному поглотителями 9⁷-9¹³ эталона 7. Таким образом, амплитуда "провалов" в видеосигнале относительно уровней сигналов u₀ ⁷-u₀ ¹³ будет соответствовать наблюдаемой на экране монитора разности яркостей соседних участков, а число "провалов" будет соответствовать номеру поглотителя эталона 7 с наименьшей визуально воспринимаемой разностью яркостей. Микропроцессор 16 позволяет получить аналогичный видеосигнал яркостного сечения поглотителей вдоль прямых, проходящих через центр эталона 7 под любым углом к оси х. Следовательно, видеосигнал с выхода приемника 13 рентгеновского изображения содержит информацию, достаточную для определения любых контрастных характеристик рентгенодиагностических аппаратов (контраст, контрастную чувствительность, пороговую контрастную чувствительность) как в центральной зоне, так и по краям рабочего поля приемника изображения.

С помощью микропроцессора 16 последовательно осуществляется определение с требуемой точностью значений сигналов, соответствующих интенсивностям потока рентгеновского излучения, прошедшим через каждый поглотитель 9¹-9ⁿ эталона 7, а также значения сигналов, соответствующие интенсивности потока рентгеновского излучения, прошедшего через каждый паз 10¹-10^n-1. Затем последовательно определяют разность сигналов, прошедших через соответствующий поглотитель 9 и рядом расположенный паз и сравнивают эту разность с заданным пороговым сигналом u_пор. После этого определяют наименьший номер поглотителя эталона 7, для которого указанная выше разность сигналов меньше порогового значения (на фиг.5 - это одиннадцатый поглотитель). На основании полученных данных определяется требуемая контрастная характеристика, а результаты расчетов выводятся на блок 17 индикации.

Литература 1. Эксплуатация и ремонт рентгенодиагностических аппаратов./Под ред. Н. Н.Блинова. М.: Медицина, 1985. - С. 163-164.

2. Патент РФ на изобретение 2177725, МПК А 61 В 6/00, 2001 г.

Формула изобретения

1. Эталон для определения контрастных характеристик рентгенодиагностических аппаратов, содержащий основание в виде плоскопараллельной пластины из материала, слабо поглощающего рентгеновские лучи, на верхней поверхности которого расположены поглотители рентгеновского излучения со ступенчато возрастающей толщиной каждого поглотителя, разделенные между собой пазами, отличающийся тем, что поглотители и пазы выполнены в виде концентрических окружностей, при этом поглотители представляют собой тонкий слой металла с высоким атомным номером, нанесенный на верхнюю поверхность основания, толщина которого ступенчато возрастает от центра окружностей вдоль радиуса R, при максимальном значении на расстоянии 0,5R, где R - радиус окружности, проходящей через середину ширины крайнего поглотителя, и далее убывает в той же последовательности до крайнего поглотителя, а защитный плоскопараллельный экран из светопрозрачного материала, слабо поглощающего рентгеновские лучи, установлен с возможностью защиты поглотителей от внешней среды.

2. Эталон по п. 1, отличающийся тем, что на внешней поверхности защитного экрана нанесено рентгенопрозрачное светоконтрастное перекрестие, центр которого совпадает с центром окружностей.

РИСУНКИ

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