Диагностический рентгенографический сканирующий цифровой аппарат

Изобретение относится к рентгенотехнике и может быть использовано в медицинских учреждениях для рентгеновской диагностики в качестве универсального многофункционального аппарата. Диагностический рентгенографический сканирующий цифровой аппарат содержит последовательно расположенные на одной оптической оси источник рентгеновского излучения, щелевой коллиматор и линейный многоэлементный детектор рентгеновского излучения, которые закреплены на едином кронштейне, установленном с возможностью поворота вокруг оси сканирования, расположенной в плоскости щели коллиматора и продольной оси линейного многоэлементного детектора. Кронштейн установлен на одном конце подковообразной фермы, которая в свою очередь установлена на платформе с возможностью поворота в осях вращения поворотного механизма. Платформа размещена на вертикальной стойке. Использование изобретения позволяет выполнять снимки из различных ракурсов с произвольными углами наклона по отношению к телу пациента и повысить информативность снимков. 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к рентгенотехнике, а именно к рентгенографическим сканирующим цифровым аппаратам, и может быть использовано в медицинских учреждениях для рентгеновской диагностики в качестве универсального многофункционального аппарата.

В настоящее время широкое распространение получили многофункциональные рентгенодиагностические комплексы (РДК) типа - РУМ-20, ТУР-800, ЕДР-750, которые содержат три рабочих места: поворотный стол-штатив с усилителем рентгеновских изображений; стол снимков с томографической приставкой; стойку снимков. РДК обеспечивают практически все виды рентгенодиагностических исследований. Послойная томография и специальные рентгеноскопические исследования занимают не более 10% общего объема исследований и назначаются в основном в процессе лечения. Указанные РДК достаточно дороги и сложны в обслуживании, а также занимают большие площади и устанавливаются в специализированных рентгеновских кабинетах, расположенных на определенном расстоянии от приемных отделений. В приемных отделениях лечебных учреждений наиболее актуальным является получение обзорных снимков различных участков тела. Временной фактор получения рентгенографической информации и передачи его специалистам для чтения выходит на первый план, а, следовательно, диагностические рентгеновские аппараты, устанавливаемые в приемных отделениях больниц и травмопунктов, должны отвечать ряду жестких требований.

Во-первых, аппарат должен обеспечивать достаточную информативность снимков, позволяющую выявлять не только травматические поражения тела, головы и конечностей, трещины в костной ткани, но и внутреннюю структуру тканей, в том числе очагов воспаления, опухолей и других патологий.

Во-вторых, получаемые изображения по характеру представления органов должны быть максимально приближены к обычным рентгеновским снимкам, что делает их чтение доступным для большинства специалистов-рентгенологов.

В-третьих, аппарат должен быть достаточно малогабаритным, чтобы разместиться на ограниченных площадях приемных отделений больниц или травмопунктов.

Известно малодозовое цифровое сканирующее рентгенографическое устройство (см. журнал «Медицинский алфавит. Больница №12(52) 2005 г., стр.8), содержащее последовательно расположенные на одной оптической оси источник рентгеновского излучения (РИ), щелевой коллиматор и линейный приемник РИ, при этом источник, коллиматор и приемник жестко связаны между собой общим кронштейном и перемещаются в вертикальной плоскости относительно объекта, расположенного между щелевым коллиматором и линейным приемником РИ.

Основным недостатком этого устройства является то, что устройство предназначено в основном для диагностики пациента в вертикальном положении, в частности для флюорографии, и, с точки зрения информативности, мало подходит для других видов съемки пациента, т.к. для некоторых случаев наиболее информативным снимком будет горизонтальная или наклонная проекции, которые описаны в системе стандартных укладок (см. «Атлас укладок при рентгенологических исследованиях». А.Н.Кишковский, Л.А.Тютин, Г.Н.Есиновская. Л.: Медицина, Ленингр. отд-ние, 1987 г.).

Кроме того, на снимках, получаемых на известном аппарате, наблюдается увеличение размеров исследуемого объекта в горизонтальной плоскости из-за веерного расхождения рентгеновских лучей, а вертикальной плоскости увеличения не происходит в связи с параллельным перемещением щелевого веерного рентгеновского пучка вдоль исследуемого объекта. В результате этого пропорции получаемых изображений значительно искажены по сравнению с получаемыми на фотопленке, что существенно затрудняет чтение снимков врачом.

Известен рентгеновский стол-штатив поворотный для цифрового рентгенографического аппарата (см. патент RU 2202953, кл. А61В 6/04, 2003 г.), содержащий основание, соединенное с несущей рамой и механизмом ее поворота, опорную стенку, соединенную с несущей рамой, каретку продольного хода с механизмом ее линейного перемещения, жестко закрепленную на каретке продольного хода консоль, на которой установлен маятниковый П-образный рычаг с механизмом его углового перемещения, при этом на противоположных плечах П-образного рычага закреплены рентгеновский излучатель и рентгеноприемное устройство. Заявляемое устройство позволяет проводить практически полный комплекс диагностических рентгенографических обследований.

Основным недостатком известного устройства является его значительные весогабаритные характеристики, что существенно ограничивает его функциональные возможности, в частности препятствует его использованию в качестве универсального диагностического аппарата пригодного для палатных обследований или проведения оперативной съемки в процессе хирургической операции.

Наиболее близким к заявляемому устройству (прототипом) является рентгенографическое сканирующее устройство, содержащее последовательно расположенные на одной оптической оси источник РИ, щелевой коллиматор и линейный многоэлементный детектор РИ, которые закреплены на едином кронштейне, установленном с возможностью поворота вокруг оси сканирования, расположенной в плоскости щели коллиматора и продольной оси линейного многоэлементного детектора (см. РСТ заявка WO 02/17790, кл. А61В 6/03, 2002 г.). Устройство позволяет, в основном, получать цифровые снимки с вертикально ориентированным телом пациента.

Основным недостатком известного устройства является невозможность его использования в качестве многофункционального диагностического аппарата, в том числе с получением сложных проекций органов или конечностей.

Технической задачей, решаемой данным изобретением, является устранение указанных недостатков, а именно расширение функциональных возможностей устройства.

Указанная техническая задача в диагностическом рентгенографическом аппарате, содержащем последовательно расположенные на одной оптической оси источник рентгеновского излучения, щелевой коллиматор и линейный многоэлементный детектор рентгеновского излучения, которые закреплены на едином кронштейне, установленном с возможностью поворота вокруг оси сканирования, расположенной в плоскости щели коллиматора и продольной оси линейного многоэлементного детектора, решена тем, что кронштейн установлен на одном конце подковообразной фермы, которая установлена на платформе с возможностью поворота в осях вращения поворотного механизма, а платформа размещена на вертикальной стойке.

Указанное выполнение устройства позволяет за счет обеспечения нескольких степеней свободы для фермы с кронштейном выполнять снимки из различных ракурсов с произвольными углами наклона по отношению к телу пациента, что способствует максимальной информативности снимков.

Для выбора требуемой высоты съемки (при съемке черепа, грудной клетки, таза и т.д.) платформа установлена подвижно на вертикальной стойке и снабжена механизмом возвратно-поступательного движения вдоль ее продольной оси и/или механизмом вращательного движения, вокруг продольной оси стойки.

Для обеспечения выбора требуемого ракурса снимка поворотный механизм выполнен с возможностью поворота фермы вокруг оси, параллельной оси сканирования, что позволяет производить снимки с наклонными ракурсами относительно вертикальной оси стойки.

Кроме того, наличие поворотного механизма, выполненного с возможностью поворота фермы вокруг оси, параллельной оси вертикальной стойки, помогает ввести ее нижнюю часть, в которой перемещается приемник, под тело лежащего на кушетке пациента, что особенно важно при проведении палатной диагностики тяжелобольных.

Для обеспечения высокой подвижности и требуемой жесткости устройства, необходимой для качественного проведения снимков, поворотный механизм включает двухосный карданный узел.

Для обеспечения жесткости при повороте двухосного карданного узла механизм вращения двухосного карданного узла включает U-образную вилку, закрепленную подвижно вокруг оси, перпендикулярной оси вертикальной стойки, и снабжен реверсивным двигателем-редуктором.

Для осуществления оперативного управления при выборе требуемого ракурса съемки поворотный механизм снабжен реверсивными двигателями-редукторами по осям вращения.

Для обеспечения максимальной универсальности устройства, связанного с привязкой заявляемого устройства к конкретному типу помещения, оно может быть снабжено вертикальной стойкой с узлом напольного, потолочного или настенного крепления.

Для проведения палатной диагностики тяжелобольных вертикальная стойка аппарата может быть установлена на подвижное основание.

Указанное выполнение устройства позволяет создать простое, а значит надежное универсальное устройство для получения цифровых рентгенографических снимков высокого качества, обеспечивающих максимальную информативность за счет возможности выбора соответствующего ракурса съемки, что не имеет аналогов в технике цифровых радиографических сканирующих устройств, а значит удовлетворяет критерию "изобретательский уровень".

На фиг.1 представлено заявляемое устройство в варианте настенного крепления вертикальной стойки аппарата.

На фиг.2 представлены основные детали поворотного механизма подковообразной фермы, на которой закреплен подвижный кронштейн с рентгеновским излучателем, щелевым коллиматором и линейным приемником РИ.

На фиг.3а и 3б представлены варианты напольного и потолочного крепления вертикальной стойки аппарата.

На фиг.4 представлено заявляемое устройство в варианте мобильного (передвижного) аппарата, вертикальная стойка которого установлена на колесном основании.

Заявляемое устройство содержит рентгеновский излучатель 1 с щелевым коллиматором 2, формирующим веерный пучок РИ 3, объект обследования 4, линейный приемник РИ 5, установленный на противоположном от рентгеновского излучателя конце кронштейна 6, который установлен с возможностью вращения вокруг оси сканирования 7, подковообразную ферму 8, в нижней части которой расположены направляющие для перемещения линейного приемника РИ, поворотный механизм 9 с осями вращения 10 и 11, U-образную вилку 12, закрепленную на вращающейся опоре 13, которая установлена на подвижной платформе 14 с осью вращения 15, вертикальную стойку 16 с продольной осью 17, диагностический стол с рентгенопрозрачной декой 18.

Устройство работает следующим образом.

Обследуемого пациента 4 укладывают на диагностический стол 18 и нижнее основание фермы 8 с приемником 5 подводят под тело лежащего на столе пациента под или над декой стола 18 и выбирают ракурс съемки согласно известным укладкам. После этого включают рентгеновский излучатель 1 и за счет вращения кронштейна 6 вокруг оси сканирования 7 осуществляют съемку кадра изображения. В ходе съемки сканирующий веерный луч 3 перемещается по обследуемой области тела пациента синхронно с приемником 5, который преобразует прошедшее через объект съемки излучение в цифровые сигналы, передаваемые в дальнейшем в компьютер (не показан) для восстановления изображения. При необходимости получения дополнительной информации ракурс съемки может быть оперативно изменен, например, путем наклона фермы 8 вокруг оси 10, или поворота фермы 8 вокруг оси 11, или путем поворота фермы 8 вокруг оси 14 и т.д.

Пример. Был изготовлен опытный образец заявляемого устройства. Аппарат представляет собой моноблок с зоной обследования размером 520 мм при фокусном расстоянии 1100 мм и позволяет сканировать объект со скоростью до 2 секунд на кадр с размерами до 410x410 мм, при этом доза облучения пациента при исследовании органов грудной клетки составляет около 10 мкЗв.

Вес опытного образца аппарата в палатном исполнении не превышает 120 кг, что позволяет его транспортировать одному лаборанту, в том числе с использованием лифтовых кабин.

Опытный образец выполнен со следующими техническими характеристиками основных узлов.

Рентгеновский излучатель изготовлен на базе серийной трубки 2,5-50БД21-150 производства России и обеспечивает генерацию рентгеновского излучения с энергией в диапазоне 30-150 кэВ при анодном токе до 100 мА. Питание излучателя осуществляется от однофазной сети 220В.

Коллиматор выполнен двухщелевым с последовательно расположенными параллельными щелями, обеспечивающими в плоскости приемника РИ размер ширины луча около 1 мм.

Приемник выполнен на базе восьмистрочной матрицы длиной 410 мм и шириной 0,8 мм, каждая строка которой содержит 4096 элементов, чувствительных к рентгеновским фотонам с энергией 10-300 кэВ. Расстояние между центрами элементов 100 мкм, при этом контрастная чувствительность приемника не хуже 1,5% при динамическом диапазоне 1:400 и пространственном разрешении не хуже 5 пар линий/мм.

1. Диагностический рентгенографический сканирующий цифровой аппарат, содержащий последовательно расположенные на одной оптической оси источник рентгеновского излучения, щелевой коллиматор и линейный многоэлементный детектор рентгеновского излучения, которые закреплены на едином кронштейне, установленном с возможностью поворота вокруг оси сканирования, расположенной в плоскости щели коллиматора и продольной оси линейного многоэлементного детектора, отличающийся тем, что кронштейн установлен на одном конце подковообразной фермы, которая установлена на платформе с возможностью поворота в осях вращения поворотного механизма, а платформа размещена на вертикальной стойке.

2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что платформа установлена подвижно на вертикальной стойке и снабжена механизмом возвратно-поступательного движения вдоль ее продольной оси и/или механизмом вращательного движения, вокруг продольной оси стойки.

3. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что поворотный механизм выполнен с возможностью поворота фермы вокруг оси, параллельной оси сканирования.

4. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что поворотный механизм выполнен с возможностью поворота фермы вокруг оси, параллельной оси вертикальной стойки.

5. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что поворотный механизм включает двухосный карданный узел.

6. Аппарат по п.5, отличающийся тем, что механизм вращения двухосного карданного узла включает U-образную вилку, закрепленную подвижно вокруг оси, перпендикулярной оси вертикальной стойки и снабжен реверсивным двигателем-редуктором.

7. Аппарат по п.1, отличающееся тем, что поворотный механизм снабжен реверсивными двигателями-редукторами по осям вращения.

8. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что вертикальная стойка снабжена узлом напольного, потолочного или настенного крепления.

9. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что вертикальная стойка установлена на подвижное основание.