Способ рентгенофлуоресцентного сканирования органов человека

 

СПОСОБ РЕНТГЕНОФЛУОРЕСЦЕНТНОГО СКАНИРОВАШ1Я ОРГАНОВ ЧЕЛОВЕКА путем облучения органа источником гамма-излучения с последующей регистрацией распределения характеристического рентгеновского излучения элемента , нахс дящегося в исследуемом органе , отличающийся тем, что, с целью повьшения точности исследования , определяют толщину органа и глубину его залегания, находят расстояние для нулевого слоя сканирования , при котором интенсивность характеристического рентгеновского излучения элемента максимальна, после чего в тканеэквивалентном -фантоме определяют пространственные распределения иэоуровней элемента для нулевого, поверхностных и глубоких слоев сканирования, соответствующие наиболее информативным изоуровням, при этом сумму всех вы- 3 сот ограничивают толщиной органа, (Л определяют расстояние детектор поверхность кожи над исследуемым органом для найденных высот слоев . сканирования и проводят сканирование 2 слоями. О1 со ОО 00 4

СООЗ СОВЕТСКИХ

И

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1153884

4(Ц А 61 В 6/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н PBTOPCNOPPT CВВВТОЪВТВУ (54) (57) СПОСОБ РЕНТГЕНОФЛУОРЕСЦЕНТНОГО СКАНИРОВАНИЯ ОРГАНОВ ЧЕЛОВЕКА путем облучения органа источником гамма-излучения с последующей регистрацией распределения характеристического рентгеновского излучения элеменГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАН ИЗОБРЕТЕНИЙ И 0lHI bIYl4l (21) 3590825/28-13 (22) 10.05.83 (46) 07.05.85. Бюп. В 17 (72) А.С. И1тань, В.П. Варварица, А.А. Вайгачев, К.И. Щекин, А.Ф. Цыб, Е.Г. Иатвеенко и И.О. Томащевский (53) 613.647(088.8) (56) 1. Meignan, Calle Exloration

thy roilienne раг flourescense Х.

How Press. Med 1978, Ф 1, р. 13-19.

2. Leisner et ol. Egebnisse der

quant itat iven F luoreszenzs int igro E ie

-Ье) enthy reoter stumo. — Therapiewoche", 1981, 31, Ф 10, р. 1620—

1630. та, находящегося в исследуемом органе, отличающийся тем, что, с целью повьыения точности исследования, определяют толщину органа и глубину его залегания, находят расстояние для "нулевого" слоя сканирования, при которои интенсивность характеристического рентгеновского излучения элемента максимальна, после чего в тканеэквивалентном фантоме определяют пространственные раскредсления иэоуровней элемента для "нулевого", поверхностных и глубоких слоев сканирования, соответствующие наиболее информативныи изоуровням, при этом сумму всех вы- 9 сот ограничивают толщиной органа, определяют расстояние детектор— поверхность кожи над исследуемым органом для найденных высот слоев, сканирования и проводят сканирование слоями.

1153884

Изобретение относится к медицине, а именно к способам рентгенофлуоресцентного сканирования, и может быть использовано при исследовании органов человека по естественно или искусственно накопленным стабильным элементам периодической системы

Менделеева с порядкового номера

43 по 68, в частном случае при сканировании щитовидной железы по стабильному йоду.

Известны способы рентгенофлуоресцентного сканирования органов человека, заключающийся в облучении органа источником ф -излучения с лоследующей регистрацией распределения характеристического рентгеновского излучения элемента, находящегося в исследуемом органе. Регистрацию производят при постоянном расстоянии детектор — поверхность кожи над исследуемым органом 11 и (2).

Однако известные способы не обеспечивают достаточной точности, не позволяют получить информацию о распределении стабильного элемента по всему объему исследуемого органа и в ряде случаев дают томографический эффект, заключающийся в том, что при исследовании верхние или нижние слои не попадают в поле зрения детектора. Это обусловлено тем, что сканирование выполняется при постоянном расстоянии детектор — поверхность кожи вне зависимости от толщины исследуемого органа и покрывающих его тканей, а также без предварительного определения наиболее информативного изоуровня элемента, по которому проводится исследование.

Целью изобретения является повышение точности исследования.

Поставленная цель достигается тем, что при способе рентгенофлуоресцентного сканирования органов человека путем облучения органа источником ф -излучения с последующей регистрацией распределения характеристического рентгеновского излучения элемента, находящегося в исследуемом органе, определяют толщину органа и глубину его залегания, находят расстояние для "нулевого" слоя сканирования, при котором интенсивность характеристического рентгеновского излучения элемента максимальна, после чего в тканеэквивалентном фантоме определяют пространст5

30 венные распределения изоуровней элемента для "нулевого" поверхност1 ных и глубоких слоев сканирования, соответствующие наиболее информативным изоуровням, при этом сумму всех высот ограничивают толщиной органа, определяют расстояние детектор — поверхность кожи над исследуемым органом для найденных высот слоев сканирования и проводят сканирование слоями.

На фиг. 1 изображена зависимость между интенсивностью характеристического рентгеновского излучения стабильного йода и расстоянием детектор — поверхность кожи над щито.видной железой у обследуемого и в тканеэквивалентном фантоме, на фиг. 2— пространственные распределения изоуровней стабильного йода в тканеэквивалентном фантоме щитовидной железы при расстоянии детектор — имитант поверхности кожи 20 мм, на фиг. 3 — расчет высот сканирований, а также предполагаемых и истинных расстояний для поверхностных и глубоких слоев реитгенофлуоресцентного сканирования в тканеэквивалентном фантоме щитовидной железы.

Способ осуществляют следующим

"образом.

Определяют толщину органа и глубину его залегания, для чего находят кривые зависимости характеристического рентгеновского излучения элемента от расстояния детектор — по- верхность кожи над ксследуемьак органом и в тканеэквивалентных фантомах с постоянной концентрацией стабильного элемента, но с различными толщинами фантомов органа и имитанта покрывающих тканей путем изменения расстояния детектор — поверхность кожи над органом и над тканеэквивалентными фантомами и регистрации характеристического рентгеновского излучения элемента. Затем находят толщину исследуемого органа и глубину его залегания по идентичности кривых зависимости характеристического рентгеновского излучения элемента от расстояния детектор — поверхность кожи над исследуемым органом и в тканеэквивалектном фантоме (фиг. 1).

Послойное сканирование осуществляют следующим образом.

1 I 53884

Определяют расстояние детектор поверхность кожи для "нулевого" слоя сканирования путем нахождения на кривой зависимости интенсивности характеристического рентгеновского 5 излучения элемента от расстояния детектор — поверхность кожи расстоя- . ния между детектором и поверхностью кожи, при котором интенсивность характеристического рентгеновского !

О излучения максимальна. При получении нескольких одинаковых максимальных значений находят 1/2 расстояния между двумя последними максимальными значениями, после которых наблюдается падение интенсивности излучения, определяют интенсивность A в этой точке и расстояние между детектором и поверхностью кожи над органом, при котором интенсивность излучения от элемента равна А (фиг. 1). Найденное первым или вторым способом расстояние является расстоянием детектор — поверхность кожи для "нулевого" слоя сканирования. 25

Определяют высоту "нулевого" слоя сканирования, для чего при найденном расстоянии детектор — поверхность кожи для "нулевого" слоя сканирования в тканеэквивалентном фан- 30 томе находят пространственные распределения изоуровней стабильного элемента, определяют высоту пространственного распределения элемента с наиболее информативным изоуровнем Д (фиг. 2).

При проведении исследований значение наиболее информативного изоуровня выбирается исходя иэ предполагаемого характера патологичес- 40 кого процесса. При диффузном поражении органа толщину слоя сканирования можно выбирать несколько большей, например соответствующей изоуровню 70Х. При очаговых пора- 45 жениях в качестве наиболее информативного выбирается изоуровень 9QX.

Рассчитывают предполагаемое расстояние между детектором и поверх50 ностью кожи для первого поверхностного и первого глубокого слоев сканирования в тканеэквивалентном фантоме, для чего к расстоянию детектор — поверхность кожи для "нулеtl

55 вого слоя сканирования соответственно прибавляют и вычитают высоту

"нулевого" слоя сканирования (фиг. З,K ) .

Определяют высоты первого поверхностного и первого глубокого слоев сканирования, для чего при рассчитанном расстоянии между детектором и поверхностью кожи для первого поверхностного и первого глубокого слоев сканирования в тканеэквивалентном фантоме определяют пространственные распределения изоуровней элемента и находят высоты наиболее информативных изоуровней (фиг. 3, л ) .

Определяют истинные расстояния между детектором и поверхностью кожи для первого поверхностного и первого глубокого слоев сканирования, для чего к расстоянию детектор — поверхность кожи для "нулевого" слоя сканирования прибавляют высоту первого поверхностного слоя сканирования и из указанного расстояния вычитают высоту первого глубокого слоя сканирования (фиг. 3,!!) .

При необходимости в тканеэквивалентном фантоме рассчитывают предполагаемые расстояния между детекj тором и поверхностью кожи для второ го поверхностного и второго глубокого слоев сканирования, для чего к истинному расстоянию детектор — поверхность кожи для первого поверхностного слоя сканирования прибавляют высоту этого слоя сканирования, а из истинного расстояния между детектором и поверхностью кожи для первого глубокого слоя .сканирования вычитают высоту этого слоя (фиг. 3,H )

При необходимости в тканеэквивалентном фантоме определяют высоту второго поверхностного и второго глубокого слоев сканирования и истинные расстояния между детектором и поверхностью кожи для второго поверхностного и второго глубокого слоев сканирования (фиг. З,о и и . ) аналогичным методом, как при определении истинных расстояний и высот для первых поверхностного и глубокого слоев сканирования.

Необходимое количество слоев сканирования определяют на основании того, чио сумма всех высот слоев .сканирования должна быть не меньше найденной толщины органа.

После расчета расстояний детектор — поверхность кожи для "нулевого", глубоких и поверхностных

1153884 слоев сканирование проводят слоями па найденных расстояниях детектор— поверхность кожи.

Полученные послойные сканограммы органа оценивают качественно. 5

Для выполнения сканирования органа может быть использована известная установка для определения стабильного йода в,органах человека.

Также эквивалентный фантом щнтовнд- 10 ной железы изготавливают в виде цилиндров. из тонкого полиэтилена, имеющих одинаковый диаметр и различную высоту. Цилиндры заполнены растворам йодистого калия и герме- . 15 тизированы. Покрывающие ткани имитируются слоями воды различной толщины °

В качестве примера на фиг. 1 и 3 приведены результаты рентгенофлуорес-20 центного сканирования щитовидной желеэЫ по стабильному йоду у больной Г-вой. При этом фокусное расстояние установки 40 мм, диаметр цилиндров 40 мм, их высота 10, 12, 15, 17, 20 и 25 мм. Концентрация раствора йодистого калия с концентрацией по йоду 20 мг/мл. Покрывающие ткани имитировались слоями воды толщиной 0,3,5 9 12,14,17,19 и 22 мм.311

Установку при измерениях распола(Гали таким образом, чтобы ось симметрии коллиматора проходила через зону интереса, а при измерениях на фантоме совпадала с осью симметрии фантома. Интенсивность характеристического рентгеновского излучения стабильного йода при сканировании органа и фантома определяли при расстояниях детектор — поверх- 4р .ность кожи, равных 10; 15, 20, 25, 36, 35 и 40 мм.

Определяли толщину щитовидной железы у больной Г-вой по идентичности кривых зависимости характеристического рентгеновского излучения стабильного йода от расстояния детектор — поверхность кожи над исследуемым органом и в тканеэквивалентном фантоме (фиг. 1, значками я отмечена зависимость между интенсивностью характеристического рентгеновского излучения стабильного йода Б и расстоянием детектор поверхность кожи Г над щитовидной железой у больной Г-вой, сплошной, линией и точками отмечена. зависимость между интенсивностью излучения йода В и расстоянием детектор имитант поверхности кожи в тканеэквивалентном фантоме щитовидной железы с концентрацией стабильного йода 20 мг/г, толщиной 25 мм при толщине имитанта покрывающих тканей

12 мм. Кривые, снятые у больной и над тканеэквивалентным фантомом, совпадают по форме, следовательно, фантом полностью идентичен исследуемому органу, поэтому последний имеет толщину 25 мм и высоту покрывающих тканей 12 мм.

Расстояние детектор — поверхность кожи для "нулевого" слоя сканирования, при котором интенсивность характеристического рентгеновского излучения максимальна, равно 20 MM (фиг. 1) ° Для .определения высоты пространственного распределения йода с наиболее информативным изоуровнем (высоты "нулевого" слоя) использовали наполненную водой емкость, в которой перемещали проволоку.из олова диаметром 1,5 мм, укрепленную на торце линейки иэ оргстекла. Вода имитировала ткани человека, олово имитировало стабильный йод в связи с тем, что его энергия близка к энергии характеристического рентгеновского излучения стабильного Йода и этот зле-! мент значительно более удобен для

:требуемых измерений, чем йод. Детектор сканирующего устройства располагали перпендикулярно к поверхности воды, которая имитировала поверхность кожи, на расстоянии детектор — поверхность воды 20 мм.

Измерение характеристического рентгеновского излучения олова проводили, перемещая проволоку в горизонтальных плоскостях, отстоявших друг от друга по вертикали на 2 мм, начиная с поверхности воды. Шаг параллельного сдвига проволоки в каждой из плоскостей 2 мм. Результаты измерений †.пространственные распределения изоуровней стабильного йода в тканеэквивалентном фантоме щитовидной железы при расстоянии детектор — имитант поверхность кожи 20 мм — представлены иа фиг. 2, где И вЂ” центр детектора сканирующего устройства, 3 — поверхность воды, Ж вЂ” имитант тканей, нокрывающих щитовидную железу у больной

Г-вой, толщиной !2 мм, Е - толщина

1 l 53884

7 имитанта щитовидной железы больной

Г-вой, равная 25 мм. Иэ фиг. 2 видно, что распределение иэоуровней стабильного йода в тканеэквивалентном фантоме неравномерно. Наиболее информативным выбран иэоуровень

70X.. Высота его Д равна 11 мм и является высотой нулевого" слоя сканирования.

Предполагаемые расстояния между 10 детектором и поверхностью кожи для первого поверхностного и первого глубокого слоев сканирования в фантоме равны соответственно 31 и 9 мм. Расчет этих расстояний пока- 15 зан на фиг. 3(), где 3 — поверхность воды, имитирующая поверхность кожи над исследуемым органом," Ж— имитант тканей, покрывающих щитовидную железу больной Г-вой, толщиной 20

12 мм E — - толщина имитанта щитовидной железы больной Г-вой, равная 25 мм.

Высота первого поверхностного и первого, глубокого слоев сканирова- 25 ния соответственно 8 и 7 мм (фиг. 3, я ) . Истинные расстояния между детектором и поверхностью кожи для первого поверхностного и первого глубокого слоев сканирова- 3в ния равны соответственно 28 и 13 мм (фиг. З,м).

Предполагаемое расс т оя ни е между детектором и поверхностью кожи В

Фантоме для второго глубокого слоя сканирования 6 мм (фиг. 3, м, ); высота второго глубокого слоя сканиронания (фиг. 3, о ), рассчитанная по указанной методике, 6 мм. Истинное расстояние между детектором и поверхностью кожи для второго глубокого слоя сканирования (фиг. 3,4 )

7 мм.

Таким образом, сканирование щитовидной железы у больной Г-вой с толщиной органа Е-25 мм и покрывающих тканей Ж-12 мм необходимо про-, водить в четыре слоя (фиг. 3 и,) на расстояниях детектор — поверхность кожи 28, 20, 13 и 7 мм. При этом сумма всех высот слоев сканирования не меньше найденной толщины тканеэквивалентного фантома органа (32 25).

Использование изобретения обеспечивает повыщение точности за счет получения более полной информации о распределении стабильного элемента .но всему объему исследуемого органа и полного исключения томографического эффекта.

1153884

Ю 16 I4 /Л /д 8 б 4 2 О

1 Е 53884

ВНИИПИ Заказ 2560/2 . Тира к 722 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.Уагород, ул.Проектная, 4