Способ получения рентгеновских снимков при рентгенологических исследованиях

Способ получения рентгеновских снимков относится к области медицинской рентгенодиагностики и может быть использован для получения рентгеновских снимков черепа, конечностей, позвоночника и т.д. за исключением снимков зубов. Способ заключается в том, что просвечиваемый орган размещают на одной оси между источником рентгеновского излучения и приемником изображения, включающем рентгеночувствительную пленку с усиливающим экраном, формируют фокусное пятно источника рентгеновского излучения с определяющим размером, не превышающим 0,15 мм. Фокусное пятно источника располагают на расстоянии от поверхности просвечиваемого органа, равном толщине просвечиваемого органа в направлении просвечивания, а приемник рентгеновского излучения снабжают усиливающим экраном с величиной экранной нерезкости, не превышающей 0,25 мм, и располагают к поверхности просвечиваемого органа вплотную. Использование изобретения позволяет получать качественные снимки при уменьшении фокусного расстояния и мощности аппарата, что позволит снизить лучевую нагрузку на пациентов, обслуживающий персонал и окружающую среду. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.

 

Изобретение относится к области медицинской рентгенодиагностики и может быть использовано для получения рентгеновских снимков черепа, конечностей, позвоночника и т.д. за исключением снимков зубов.

Известен способ получения рентгеновских снимков [Кишковский А.Н., Тютин Л.А., Есиновская Г.Н., Атлас укладок при рентгенологических исследованиях. - Л.: Медицина, 1987, стр.8], при котором просвечиваемый орган располагается на одной оси с рентгеновским излучателем и приемником изображения, представляющим собой рентгеновскую пленку, размещенную в светонепроницаемой кассете [там же, стр.39, 43].

В силу того что фокусное пятно рентгеновского излучателя имеет конечные размеры, определяющий размер обычно составляет 1-2 мм, допустимая суммарная нерезкость Н=0,25 мм рентгеновского изображения подавляющего большинства просвечиваемых органов при съемке по этому способу может быть обеспечена, если расстояние между излучателем и этим органом (фокусное расстояние) составляет 1000-2000 мм [там же, стр.34-35].

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ дентальной рентгенографии (RU, 2194449 С2, 20.12.2000), заключающийся в просвечивании исследуемого органа, расположенного на одной оси между источником рентгеновского излучения и приемником изображения, включающим рентгеночувствительную пленку с усиливающим экраном, формировании фокусного пятна источника рентгеновского излучения с определяющим размером на расстоянии от исследуемого органа.

Как известно, суммарная нерезкость рентгеновского изображения определяется выражением (1)

где Н_г - геометрическая составляющая нерезкости, обусловленная рентгенооптической схемой съемки, Н_э - экранная составляющая, обусловленная типом усиливающего экрана приемника изображения.

Так как интенсивность рентгеновского излучения в соответствии с известным выражением (2)

где J - интенсивность излучения, k - коэффициент пропорциональности, i_a - ток трубки, Z_М - атомный номер материала мишени, U - рабочее напряжение трубки, R - расстояние, на котором измеряется интенсивность; обратно пропорциональна квадрату расстояния от излучателя до точки излучения, съемка при таком большом фокусном расстоянии требует использование рентгенодиагностических аппаратов с током несколько десятков мА и мощностью несколько кВт.

Применение мощных рентгенодиагностических аппаратов (далее аппаратов) соответственно с большой интенсивностью генерируемого излучения обуславливает достаточно высокую лучевую нагрузку на пациентов, обслуживающий персонал и окружающую среду. Это требует использование дополнительных мер противорадиационной защиты: обустройства специализированных рентгеновских кабинетов, ограничения назначаемых радиологический процедур и рабочего времени рентгенлаборантов.

Снизить мощность аппарата, одновременно произвольно уменьшая фокусное расстояние и ток рентгеновской трубки, не представляется возможным.

Действительно, уменьшение фокусного расстояния R, например, в два раза в соответствии с выражением (2) позволяет снизить мощность рентгеновского аппарата в четыре раза за счет снижения тока рентгеновской трубки при прежней интенсивности генерируемого излучения. Однако при неизменном размере фокусного пятна излучателя d это приведет к увеличению суммарной нерезкости изображения Н за счет геометрической составляющей Н_г и соответственно снижению его качества и информативности.

Общеизвестно, что снизить мощность также можно за счет повышения чувствительности приемников изображения, например применения усиливающих экранов. Однако в данном случае повышение чувствительности приемника не позволит сколько-нибудь значительно уменьшить фокусное расстояние, так как к нерезкости снимка, обусловленной геометрической составляющей Н_г, добавится экранная составляющая Н_э.

Таким образом, известный способ получения рентгеновских снимков может обеспечить необходимое их качество только при выполнении съемки с большого фокусного расстояния мощными аппаратами.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в получении качественных снимков при уменьшении фокусного расстояния и мощности аппарата, что позволит снизить лучевую нагрузку на пациентов, обслуживающий персонал и окружающую среду. Следовательно, способ становится более безопасным.

Для достижения этого технического результата в способе получения рентгеновских снимков при рентгенологических исследованиях, при котором просвечиваемый орган помещают на одной оси между источником рентгеновского излучения и приемником изображения, включающим рентгеночувствительную пленку с усиливающим экраном, формируют фокусное пятно источника рентгеновского излучения с определяющим размером на расстоянии от исследуемого органа, при этом определяющий размер фокусного пятна не превышает 0.15 мм, расстояние от фокусного пятна до поверхности просвечиваемого органа устанавливают равным толщине органа в направлении просвечивания, а приемник излучения снабжают одним или двумя усиливающим экранами с суммарной нерезкостью не более 0.25 мм и располагают вплотную к поверхности просвечиваемого органа.

Для получения наилучшего результата целесообразно использовать источник рентгеновского излучения с мощностью, не превышающей 50 Вт.

На чертеже представлена рентгенооптическая схема получения рентгеновских снимков по заявляемому способу, где 1 - фокусное пятно, 2 - просвечиваемый орган, 3 - элемент структуры органа, 4 - рентгеновская пленка, 5 - усиливающий экран, d_f - диаметр фокусного пятна, R - фокусное расстояние, R₁ - расстояние от элемента структуры до приемника изображения, D - толщина просвечиваемого органа.

Геометрическая составляющая нерезкости Н_г изображения, получаемого по заявленному способу, может быть рассчитана в соответствии с выражением (3)

где d_f - диаметр фокусного пятна, R - фокусное расстояние, R₁ - расстояние от элемента структуры до приемника изображения.

Указанные выше рентгенооптические параметры съемки взаимосвязаны и только все вместе позволяют решить поставленную комплексную задачу.

Как было отмечено выше, глаз человека замечает нерезкость, если она составляет 0.25 мм и больше. При съемке по схеме, представленной на чертеже, геометрическая составляющая нерезкости Н_г в соответствии с выражением (3) не превышает 0.15 мм независимо от того, как по толщине просвечиваемого органа расположены элементы его структуры. Если экранная составляющая нерезкости Н_э не превышает 0.2 мм, то в соответствии с выражением (2) суммарная нерезкость Н составит не более 0.25 мм, что вполне достаточно для обеспечения необходимого качества изображений.

Поскольку толщина любого просвечиваемого органа взрослого пациента не превышает 30 см [там же, стр. 43], то интенсивность рентгеновского излучения в соответствии с выражением (1) может быть снижена почти в 10 раз даже без учета влияния усиливающего экрана. Использование в приемнике изображения одного или двух усиливающих экранов дополнительно позволяет снизить интенсивность излучения на полтора - два порядка. Наилучший результат достигается, когда в качестве материала усиливающего экрана используется Gd₂O₂S. В целом мощность аппарата при съемке по заявляемому способу может быть снижена с нескольких киловатт до нескольких десятков ватт без какого-либо ущерба качеству получаемых изображений.

Пример конкретной реализации способа.

На базе РНИИ Травматологии и ортопедии им. P.P.Вредена совместно со специалистами НИИ Радиационной гигиены и государственной педиатрической медицинской академии проводились рентгенологические исследования некоторых органов тела пациентов различных возрастов по способу-прототипу и заявляемому способу. В качестве источника излучения при съемке по заявленному способу использовался рентгенодиагностический аппарат серии «Пардус» с размером фокусного пятна около 100 мкм. Приемник изображения - кассета с рентгеновской пленкой - содержала передний и задний гадолиниевые усиливающие экраны с величиной загрузки 40 и 80 мг/см² соответственно. Необходимая и достаточная плотность почернения снимков обеспечивалась выбором времени экспозиции.

В таблице приведены значения фокусного расстояния, мощности режима съемки и эффективной дозы облучения пациентов за одно исследование.

Представленные результаты позволяют сделать вывод о том, что заявляемый способ получения рентгеновских снимков может быть применен практически для всех органов тела человека за исключением зубов. При достаточном качестве изображения существенно снижены, во-первых, мощность аппарата и соответственно габариты, вес, потребляемая от электрической сети мощность, а во-вторых, что особенно важно, доза облучения пациентов.

Данные свойства заявленного способа гарантируют эффективность и безопасность его использования, в первую очередь при обследовании тяжелобольных пациентов и пациентов критических групп, в том числе в полевых условиях, аварийных и чрезвычайных ситуациях.

Таблица
Вид исследования	Возраст пациента	Фокусное расстояние, см	Мощность режима съемки, Вт	Доза облучения, мк3в
Способ-прототип	Заявленный способ	Способ-прототип	Заявленный способ	Способ-прототип	Заявленный способ
Череп (прямая проекция)	Дети до 5 лет	100	15	1.8·103	20	2.2	0.3
Взрослые	-	-	-	-	-
Грудь (прямая проекция)	Дети до 5 лет	100	15	3.8·103	20	2.7	0.2
Взрослые	20	35	5.5	0.4
Тазобедренный сустав	Дети до 5 лет	100	15	3.8·103	25	8.8	0.7
Взрослые	20	40	14.8	1.2

1. Способ получения рентгеновских снимков при рентгенологических исследованиях, при котором просвечиваемый орган помещают на одной оси между источником рентгеновского излучения и приемником изображения, включающим рентгеночувствительную пленку с усиливающим экраном, формируют фокусное пятно источника рентгеновского излучения с определяющим размером, на расстоянии от исследуемого органа, отличающийся тем, что определяющий размер фокусного пятна не превышает 0,15 мм, расстояние от фокусного пятна до поверхности просвечиваемого органа устанавливают равным толщине органа в направлении просвечивания, а приемник излучения снабжают одним или двумя усиливающим экранами с суммарной нерезкостью не более 0,25 мм и располагают вплотную к поверхности просвечиваемого органа.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что мощность источника рентгеновского излучения не превышает 50 Вт.