Устройство для малоугловой маммографии (варианты)

 

Изобретение относится к устройствам для маммографии, основанным на регистрации малоуглового когерентного рассеяния при просвечивании объекта проникающим излучением. Устройство содержит источник проникающего излучения с щелевым коллиматором, держатель исследуемого объекта и позиционно-чувствительный детектор с пространственным фильтром, выделяющим малоугловое рассеянное и регистрирующим на детекторе первичное, прошедшее через объект излучение. Варианты устройства позволяют осуществлять относительные перемещения объекта и системы облучения - регистрации, а также облучать объект под разными углами и несколькими источниками излучения одновременно. Изобретение позволяет повысить чувствительность и регистрировать когерентное рассеянное излучение на ультрамалых углах, что уменьшает дозу облучения при обследовании объекта. 3 с. и 15 з.п.ф-лы, 5 ил.

Предлагаемое изобретение относится к устройствам для получения изображения объекта с помощью малоуглового рассеяния проникающего излучения, а именно к устройствам для маммографии, определяющим изменения в структуре тканей, и может быть использовано в медицине при диагностике онкологических заболеваний молочной железы на ранней стадии болезни.

Известные устройства для маммографии, как правило, основаны на том принципе, что различные вещества при просвечивании различаются по способности поглощать рентгеновское излучение. Однако вследствие того, что интенсивность прошедшего через объект излучения, формирующего изображение его проекции, определяется не только поглощающей способностью (коэффициентом поглощения) веществ, составляющих объект, но и его толщиной, то для получения качественного изображения необходимо, чтобы объект имел одинаковую толщину в направлении просвечивания. В известных устройствах это обеспечивается компрессией (сжатием) молочной железы (МЖ) до требуемых (или допустимых) размеров (US 4962515, 09.10.96). Однако это вызывает болевые ощущения и дискомфорт пациента.

Другой способ компенсации переменной толщины объекта заключается в помещении молочной железы в цилиндрический сосуд с иммерсионной жидкостью, имеющей одинаковый с ней коэффициент поглощения рентгеновских лучей. Это используется, например, при томографии молочной железы (US 3973126, 03.08.76). При получении одной проекции МЖ аналогичного результата можно добиться путем введения пластинчатых ослабляющих фильтров (из алюминия или другого материала) в зону просвечивания МЖ, в частности при излучении приповерхностных подкожных участков МЖ (US 4969174, 06.11.90). При таком способе получения изображения компрессия не нужна.

Избежать компрессии молочной железы можно и при получении изображения сканированием МЖ узким рентгеновским пучком. В устройстве (US 4969174, 06.11.90) изображение формировалось на фотопленке, под которой размещались ряды рентгеновских детекторов. Детекторы определяли требуемое время экспозиции фотопленки для каждого положения просвечивающего пучка. Сигнал с детекторов поступал в блок управления системой сканирования и учет разной толщины груди осуществлялся за счет различной скорости движения пучка. Сканирование в системе осуществлялось вдоль оси груди.

В устройствах, основанных на принципах традиционной рентгенографии поглощения, т.е. на регистрации распределения интенсивности прошедшего через объект излучения, рассеянное излучение является мешающим явлением, создающим фон и ухудшающим контрастность изображения. Для борьбы с рассеянным излучением его регистрируют с помощью коллимационной решетки и фильтра и вычитают зарегистрированный сигнал как фон из суммарного, получаемого при просвечивании объекта (US 4651002). Картина рассеяния измеряется интегрально, фильтр выполнен как подвижный элемент, и рассеянное излучение измеряют при больших углах.

Существенным показателем работы рентгеновской маммографической установки является поглощенная пациентом доза при исследовании. Частично уменьшение дозы облучения достигается уменьшением толщины исследуемого объекта (компрессией МЖ). Другим способом уменьшения дозы облучения является выбор оптимальных параметров рентгеновского излучения. Например, использование сменных фильтров позволяет подбирать жесткость излучения индивидуально для каждого пациента (US 4969174, 06.11.90).

При сканировании МЖ пациента пучком рентгеновского излучения уменьшение дозы облучения достигается за счет постоянного контроля детекторами прошедшего излучения. И режим просвечивания МЖ (сканирования) выбирается оптимальным для минимизации дозы облучения пациента и получения четкого изображения.

Во всех описанных устройствах пациент обычно располагается стоя, сидя или в наклонном положении и МЖ фиксируется перпендикулярно телу.

Все описанные устройства основываются на принципе получения изображений за счет разницы в поглощении лучей, идущих через МЖ пациента по различным путям. Коэффициенты поглощения мягких тканей МЖ различаются слабо, поэтому таким способом выявить незначительные изменения в тканях на ранних стадиях болезни затруднительно.

Отмеченные недостатки удается избежать при использовании метода регистрации когерентно рассеянного объектом излучения для получения изображения. В патенте US 4751722, G 01 N23/22, 1988, описано устройство, в котором одновременно регистрируется прошедшее через объект излучение и угловое распределение когерентно рассеянного излучения, лежащего в углах от 1^o до 12^o по отношению к направлению падающего пучка. Как указывается в этом патенте, большая часть упруго рассеянного излучения сосредоточена в углах, меньших 12^o, и рассеянное излучение имеет характерную угловую зависимость с ярко выраженными максимумами, положение которых определяется как самим облучаемым веществом, так и энергией падающего излучения. Поскольку распределение интенсивности когерентно рассеянного излучения в малых углах зависит от молекулярной структуры вещества, то различные вещества, имеющие одинаковую поглощающую способность, могут различаться по характерному для каждого вещества распределению интенсивности углового рассеяния когерентного излучения. Если объект не является однородным, т.е. состоит из различных веществ, то интенсивность рассеянного под каждым отдельным углом излучения складывается из интенсивностей лучей, рассеянных различными веществами на пути распространения пучка проникающего излучения. Для облучения объекта предлагается использовать узкий коллимированный пучок монохроматического или полихроматического излучения. Детектирующая система обладает разрешением как по энергии, так и по координате (углу рассеяния). Устройство содержит источник проникающего излучения с щелевым коллиматором, который формирует первичный пучок излучения таким образом, что он имеет малое поперечное сечение в плоскости, перпендикулярной направлению распространения пучка. После прохождения пучка через исследуемый объект, размещенный в держателе, он регистрируется позиционно-чувствительным детектором, один из которых установлен так, что он регистрирует первичный пучок, прошедший через объект (или исследуемую область объекта), а остальные детекторы размещены в плоскости, перпендикулярной плоскости пучка, или на прямой линии в этой плоскости и сориентированы таким образом, что регистрируют только когерентно рассеянное излучение, при этом каждый детектор из набора регистрирует рассеянное излучение под определенным углом. Получаемая информация поступает в систему обработки.

Описанное устройство имеет сравнительно низкую чувствительность к излучению, рассеянному в непосредственной близости от первичного пучка, поскольку интенсивность облучения первичного пучка значительно превосходит интенсивность рассеянного излучения и мешает его регистрации. Кроме того, интенсивность излучения резко падает с увеличением угла рассеяния, поэтому интенсивность когерентно рассеянного излучения в угловом диапазоне 1-12^o невелика, а следовательно, требуются достаточно высокие дозы облучения при обследовании объекта и длительное время экспозиции.

Техническим результатом заявляемого изобретения является создание устройства для получения изображения, отвечающего распределению структурных характеристик ткани в объекте, чувствительных к регистрации когерентного рассеянного излучения на ультрамалые углы (от десятков секунд до одного градуса), а также исключение за счет этого (компрессии) сжатия молочной железы при обследовании.

Малоугловое рассеянное рентгеновское излучение отражает молекулярную структуру (распределение электронной плотности) биологической ткани в зоне просвечивания, поэтому, регистрируя кривую малоуглового рассеяния рентгеновских лучей, т. е. зависимость интенсивности рассеянного излучения от угла рассеяния, можно восстановить картину структуры биологической ткани в объекте. Любые патологические изменения и воздействия внешней среды приводят к изменению структуры ткани, что может быть обнаружено на картине малоуглового рассеянного объекта.

Обычная часть когерентно рассеянного излучения сосредоточена в области центрального пика дифракций, который лежит в углах рассеяния от 0 до 1 градуса по отношению к направлению падения первичного пучка. В этом угловом диапазоне сосредоточено излучение, когерентно рассеянное неоднородностями элементарной структуры объекта, имеющими размеры от нескольких сотен до десятков тысяч ангстрем, что соответствует структуре многих биологических тканей. Поэтому именно в этом угловом интервале предлагается измерять распределение когерентно рассеянного излучения. Угловой диапазон измерения зависит от длины волны используемого излучения и структурных свойств материала и может находиться в пределах от нескольких угловых секунд до 1 градуса относительно падающего пучка. В изобретении предлагается использовать темнопольную схему измерения, когда в отсутствии исследуемого объекта детектор регистрирует только фоновый сигнал, а при его наличии - рассеянное излучение. Такая схема регистрации обладает большей чувствительностью к рассеянному излучению и лучшим соотношением сигнал/шум.

Особенности регистрации рентгеновского малоуглового рассеяния излучения предполагают использование для просвечивания узкого слаборасходящегося пучка (или нескольких пучков), поэтому для получения изображения, отвечающего распределению структурных характеристик ткани в объекте, необходимо осуществлять сканирование объекта пучком рентгеновского излучения.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что устройство содержит источник проникающего излучения с щелевым коллиматором, формирующим падающий на объект поток излучения в виде узких малорасходящихся веерообразных пучков (или одного пучка), держатель исследуемого объекта и позиционно-чувствительный детектор с системой обработки информации, при этом последний снабжен пространственным фильтром, выполненным с возможностью выделения на детекторе малоуглового рассеянного и регистрации первичного, прошедшего через исследуемый объект излучения. Пространственный фильтр располагается таким образом, чтобы перекрывать первичный пучок излучения и обеспечить прохождение на детектор когерентно рассеянного на ультрамалые углы, вблизи границ первичного пучка, излучения. Источник с коллиматором и детектор с фильтром закреплены на раме с возможностью перемещения относительно исследуемого объекта в плоскости, перпендикулярной плоскости пучка излучения, и дискретного поворота рамы с фиксацией в каждом положении относительно держателей исследуемого объекта.

Второй вариант устройства содержит те же составляющие элементы, при этом источник с коллиматором и детектор с фильтром установлены на раме, снабженной средствами качения относительно держателя объекта, в плоскости, перпендикулярной плоскости пучка излучения.

Предлагается также и третий вариант - устройство для маммографии, содержащее источник излучения с щелевым коллиматором, держатель исследуемого объекта и позиционно-чувствительный детектор с системой обработки информации, при этом устройство снабжено по крайней мере одной дополнительной парой - источник с коллиматором и позиционно-чувствительный детектор, причем каждый детектор снабжен пространственным фильтром, предназначенным для выделения на детекторе малоуглового рассеянного излучения, а каждая пара установлена на раме, выполненной с возможностью перемещения.

Во всех трех вариантах, в том числе и каждой пары коллиматор может быть выполнен многощелевым, а пространственный фильтр - в виде регулярной периодической структуры, прозрачные участки которой соответствуют непрозрачным участкам коллиматора и непрозрачные для излучения участки соответствуют прозрачным участкам коллиматора, при этом на непрозрачных участках фильтра размещены дополнительные элементы пространственно-чувствительного детектора для регистрации первичного излучения, прошедшего через исследуемый объект, размеры щелей и период структуры коллиматора и размеры прозрачных участков фильтра выбраны с возможностью регистрации позиционно-чувствительным детектором только малоуглового когерентно рассеянного излучения.

Кроме того, пространственный фильтр может быть выполнен полупрозрачным, а дополнительные элементы позиционно-чувствительного детектора для регистрации первичного излучения, прошедшего через исследуемый объект, размещены за фильтром.

Позиционно-чувствительный детектор предпочтительно выполняется однокоординатным в виде линейного газового счетчика.

Коллиматор и пространственный фильтр каждой пары могут быть выполнены в виде единого блока, входная часть которого, обращенная к источнику излучения, представляет собой коллиматор Кратки с входной и выходной диафрагмами, выполненными в виде ступенчатых вырезов в массиве блока, при этом верхний край фильтра лежит в одной плоскости с верхней кромкой выходной диафрагмы коллиматора, а между коллиматором и фильтром предусмотрено свободное пространство, предназначенное для размещения исследуемого объекта.

Для третьего варианта каждая пара - источник излучения с коллиматором и позиционно-чувствительный детектор могут быть установлены на раме, выполненной с возможностью перемещения пар друг за другом, или навстречу друг другу, или в двух взаимно перпендикулярных направлениях в плоскости, перпендикулярной плоскости пучка излучения.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан один из вариантов маммографа, в котором система источник с коллиматором - детектор с фильтром может перемещаться относительно оси объекта с фиксацией в каждом положении для просвечивания выбранной области объекта под разными углами, на фиг. 1a - то же устройство, но с полупрозрачным фильтром, на фиг. 2 - второй вариант устройства, в котором указанная система выполнена с возможностью качения вокруг объекта в плоскости, перпендикулярной плоскости пучка 2, фиг. 2a - то же, вариант устройства, но с полупрозрачными участками фильтра, на фиг. 3 - устройство с двумя идентичными источниками с коллиматорами и соответственно с двумя позиционно-чувствительными детекторами с фильтрами со средствами их перемещения, на фиг. 4 - устройство, в котором предусмотрено перемещение пациента относительно системы источник с коллиматором - детектор с фильтром, при этом в качестве детектора для регистрации рассеянного излучения использован интегральный детектор, собирающий все рассеянное излучение в заданном интервале углов, на фиг. 5 - возможное выполнение части устройства, а именно коллиматора и фильтра, в виде единого блока.

Устройство состоит из источника 1 проникающего излучения, например рентгеновской трубки, излучение которого формируется с помощью коллиматора 2 в плоский веерный пучок 3 (фиг. 1) или несколько веерных пучков (фиг. 2) и направляется на исследуемый объект 4, закрепленный в держателе 5. На пути прошедшего 6 через объект и рассеянного 7 излучения установлен позиционно-чувствительный детектор 8 в виде матрицы детекторов, предназначенных для регистрации малоуглового рассеяния, а также непрозрачный для излучения фильтр 9 с установленным на нем элементом 10 пространственно-чувствительного детектора 8, предназначенным для регистрации излучения, прошедшего через объект. Позицией 11 обозначена система обработки информации, соединенная с детектором 8. Система регистрации может быть организована и по-другому (фиг. 1a, 2a), фильтр 8 может быть выполнен полупрозрачным, а элементы 10 детектора размещены за фильтром. Все приборы, предназначенные для облучения и регистрации, размещены на раме 12, установленной, в свою очередь, на станине 13. Рама по рельсам 14 перемещается в направлении, перпендикулярном плоскости пучка излучения, на фиг. 1, 1a, обозначенное стрелкой 15 (средство перемещения не показано). Станина может поворачиваться относительно оси 16, проходящей через исследуемый объект. Поворот может осуществляться, например, с помощью пошагового двигателя (на фиг. не изображен) или в ручном режиме с последующей фиксацией, чтобы обеспечить просвечивание исследуемого объекта под разными углами.

Во втором варианте (фиг. 2) приборы, предназначенные для облучения и регистрации, размещены на раме 12, выполненной с возможностью качания относительно объекта в указанном стрелкой направлении. Рама 12 закреплена одним концом на оси 17, вокруг которой осуществляется качание. Другой конец рамы при этом перемещается по дугообразному рельсу 14 с помощью привода (на фиг. 2 не показан).

На фиг. 3 показан третий вариант устройства. Объект облучается двумя источниками проникающего излучения 1 и 1'. Коллиматоры 2 и 2' формируют два веерных пучка для облучения объекта. Полупрозрачные фильтры 9 и 9' уменьшают интенсивность первичного прошедшего через объект излучения до величины, имеющей тот же порядок, что рассеянное излучение. Две матрицы детекторов 8 и 8' регистрируют все излучение за объектом, при этом часть элементов детектора, расположенная в первичном пучке за полупрозрачным фильтром, измеряет прошедшее излучение, а остальная часть элементов детектора измеряет малоугловое рассеянное под соответствующими углами излучение. Зарегистрированные сигналы обрабатываются в системе обработки информации 11. Каждая пара источник с коллиматором - детектор с фильтром размещена на рамах 12 и 12' соответственно, снабженными приводом для перемещения друг за другом (на фиг. не показан) в плоскости, перпендикулярной плоскости пучков 3 и 3' излучения, направление перемещения обозначено стрелками 15 и 15'.

На фиг. 4 изображена установка, в которой осуществляется перемещение пациента, лежащего на столе 18 относительно станины 19, на которой размещены неподвижно источник 1 с коллиматором 2 и детектор 8 с фильтром 9. Исследуемый объект 4 (МЖ) помещается в отверстие, выполненное в столе. Пространственно-чувствительный детектор 8 является однокоординатным линейным детектором, имеющим разрешение вдоль плоскости пучка 3. В устройстве использован непрозрачный фильтр 9, на котором установлен элемент 10 детектора 8, регистрирующий интенсивность излучения, прошедшего через объект без рассеяния. Стол 18 для размещения пациента снабжен средствами для перемещения (на фиг. 4 не показаны) относительно станины 19 вдоль нормали к плоскости пучка 3.

Фиг. 5 иллюстрирует выполнение коллиматора 2 и пространственного фильтра 9 в виде единого блока. Эта часть устройства выполнена в виде рамы 20, пространство 21 внутри которой предназначено для размещения исследуемого объекта 4. Коллиматор 2 выполнен в виде коллиматора Кратки со ступенчатыми вырезами, образующими диафрагмы, входную 22 и выходную 23, которые формируют веерный пучок с резкой верхней границей. Для того чтобы на детектор попадало только рассеянное объектом излучение, верхняя граница фильтра 9 лежит в одной плоскости с верхней границей выходной диафрагмы 23.

Устройство работает следующим образом. Исследуемый объект (МЖ) 4 размещается в держателе 5 и просвечивается пучком рентгеновского излучения 3, 3'. При каждом положении рамы пучок просвечивает отдельную область объекта. В систему обработки информации 11 с детекторов 8 поступают сигналы, соответствующие когерентно рассеянному на малые углы излучению, и излучению, прошедшему через объект. Таким образом, для каждой области объекта определяют кривую рассеяния - зависимость интенсивности когерентно рассеянного на малые углы излучения, или интегральную величину интенсивности излучения, когерентно рассеянного в определенном угловом диапазоне, и долю излучения, поглощенного в этой области. При перемещении рамы 12 (сканировании) на экране монитора формируются две картины, соответствующие изображению объекта в поглощательном и рассеивательном контрасте. Изображение объекта 4 в рассеиваемом контрасте может быть сформировано в псевдоцветах, когда каждой кривой рассеяния соответствует свой цвет. Изображение в рассеивательном контрасте будет являться дополнительным к традиционному поглощательному изображению и будет отвечать распределению структурных характеристик ткани в исследуемом объекте. В диагностике оба изображения объекта могут быть использованы как независимо, так и совместно.

Абсолютная величина рассеянного излучения зависит от толщины объекта в зоне просвечивания. Поэтому для получения корректного изображения исследуемого объекта 4 необходимо или выравнивать толщину объекта по всей области сканирования, или вводить соответствующие поправки, учитывающие толщину объекта в каждом конкретном месте. Толщину объекта в области просвечивания можно определять по доле поглощенного в объекте излучения и вносить соответствующие поправки в интенсивность когерентно рассеянного на малые углы излучения. Таким образом, изображение объекта в поглощательном контрасте может быть использовано для введения соответствующих поправок на толщину объекта и получение корректного изображения исследуемого объекта переменной толщины в рассеивательном контрасте. В этом случае можно уменьшить компрессию исследуемого объекта (МЖ) или вообще отказаться от нее и тем самым избежать болезненных ощущений и дискомфорта пациента при обследовании.

При обследовании пациент может располагаться стоя, лежа или в наклонном положении.

В случае горизонтального расположения пациента предусмотрена возможность перемещения стола с пациентом (исследуемого объекта) относительно рамы.

В качестве источника выбирается источник рентгеновского излучения, имеющий жесткость и интенсивность излучения, которые обеспечивают минимальную дозу облучения пациента при получении качественного изображения. Размеры фокусного пятна источника излучения зависят от используемой в данной установке системы коллиматор 2 - пространственный фильтр 9. Элементы коллиматор - пространственный фильтр являются взаимосвязанными и определяют все рабочие параметры установки.

Коллиматор 2 может быть выполнен в виде одной щели или в виде регулярной периодической структуры, представляющей собой прозрачные для излучения участки в виде щелей и чередующиеся с ними непрозрачные участки. Использование многощелевого коллиматора, формирующего несколько малорасходящихся пучков, позволяет более эффективно использовать излучение источника. Формируемые лучи перекрывают отдельную полосу в проекции объекта.

Пространственный фильтр 9 представляет собой подобную коллиматору регулярную периодическую структуру, в которой участки, соответствующие прозрачным участкам коллиматора, выполнены из непрозрачного для проникающего излучения материала так, что непрозрачные участки фильтра перекрывают прозрачные участки коллиматора. При этом размеры щелей и период структуры коллиматора, а также размеры пространственного фильтра обеспечивают регистрацию на позиционно-чувствительном детекторе 8 только малоуглового рассеянного излучения. Коллиматор 2 формирует пучки шириной и расходимостью такой, чтобы иметь возможность регистрировать рассеянное в малоугловом диапазоне излучение, т. е. чтобы любой рассеянный объектом под малым углом луч выходил за границы первичного пучка в зоне регистрации. Кроме того, период структуры коллиматора 2 выбирается так, чтобы соседние пучки не перекрывались друг с другом в плоскости детектора. Для регистрации прошедшего через объект первичного излучения источника соответствующие элементы позиционно-чувствительного детектора размещают на непрозрачных участках фильтра.

Полупрозрачный пространственный фильтр уменьшает интенсивность прошедшего через объект первичного излучения первичного пучка по крайней мере до уровня интенсивности рассеянного излучения, предпочтительно еще больше. Элементы детектора 8, регистрирующие излучение первичного пучка, прошедшее через объект, размещаются за пространственным фильтром 9. В этом случае можно использовать единую матрицу детекторов, где часть чувствительных элементов детектора регистрирует рассеянное под малыми углами излучение, а часть чувствительных элементов - излучение первичного пучка, прошедшего через объект. Использование полупрозрачного фильтра необходимо для уменьшения динамического диапазона изменения сигнала на детекторе (интенсивность излучения, рассеянного на угол 0,06^o, в 10³ - 10⁵ раз меньше интенсивности первичного излучения, прошедшего через объект) и увеличения чувствительности устройства к рассеянному излучению по сравнению со светлопольной схемой.

Для увеличения сигнала от рассеянного излучения на детекторе регистрируют интегральный поток рассеянного излучения в определенном угловом диапазоне, причем наибольшая контрастность изображения (контраст возникает за счет различия интегральной интенсивности излучения, рассеянного разными тканями, составляющими исследуемый объект) достигается при регистрации в интервале углов от одной секунды до 0,5 градуса. Изменение величины интенсивности рассеянного излучения будет определяться функцией рассеяния объекта. Такая схема регистрации позволяет уменьшить время просвечивания каждой отдельной области объекта для получения статистически достоверного сигнала рассеяния и тем самым уменьшить дозу облучения пациента при обследовании. В этом случае предпочтительно использовать однокоординатные позиционно-чувствительные детекторы 8 в виде линейных газовых счетчиков и регистрировать рассеянное излучение в режиме счета фотонов.

Для увеличения чувствительности устройства к регистрации излучения, рассеянного в непосредственной близости от первичного пучка (углы рассеяния менее 0,1^o), необходимо формировать пучок излучения с резкой границей. Для достижения этого результата в устройстве коллиматор 2 и пространственный фильтр 9 выполнены в виде единого блока, входная часть которого, обращенная к источнику излучения, представляет собой коллиматор Кратки с входной и выходной диафрагмами, при этом верхний край выходной диафрагмы лежит в одной плоскости с верхним краем фильтра, а между коллиматором и фильтром предусмотрено свободное пространство, предназначенное для размещения исследуемого объекта.

Использование нескольких подвижных рам уменьшает область сканирования для каждой отдельной рамы и тем самым сокращает общее время обследования пациента и уменьшает поглощенную дозу. Кроме того, использование отдельных рам позволяет просвечивать не всю МЖ, а только отдельные области, вызвавшие подозрение. Рамы перемешивают друг за другом, или навстречу друг другу, или в двух взаимно перпендикулярных направлениях в зависимости от целей и задач исследования. Например, для получения изображения верхних участков молочной железы предпочтительно сканируют вдоль грудной клетки, а при изображении околососковой области - вдоль оси МЖ (перпендикулярно грудной клетке).

Как и в других вариантах, для каждой из пар, закрепленных на рамах, может использоваться любая оптическая схема из описанных выше, в зависимости от задач исследования. Причем для двух пар оптические схемы регистрации могут как совпадать, так и быть различными.

Механическая часть устройства и стол для размещения пациентки выполнены аналогично установке LORAD, отличия заключается в выполнении оптической части устройства и принципах получения информации.

Устройство позволяет получить изображение исследуемого объекта в лучах, рассеянных под малыми углами, с пространственным разрешением около 100 мкм. Предлагаемый контраст при этом должен в 1,5-4 раза превышать контраст, достигаемый на аналогичной установке за счет различия в поглощении рентгеновского излучения исследуемым объектом. Суммарное время анализа менее 1 мин. Поглощенная пациентом доза в течение всего времени обследования не превышает 4 мГр.

Ниже мы приведем параметры элементов устройств, позволяющие получить эти результаты.

Источник.

Используется источник импульсного рентгеновского излучения, с вращающимся Мо анодом. Напряжение на рентгеновской трубке выбирается из диапазона от 20 до 40 кВ с шагом 0,5 кВ. Величина тока при этом от 16 до 120 мА. Размер фокусного пятна рентгеновской трубки 0,3 x 0,3 мм или 0,1 x 0,1 мм. Расстояние от фокусного пятна до входа коллиматора не превышает 100 мм.

Коллиматор.

Конструктивно коллиматор выполнен в виде коллиматора Кратки. Высота входной щели коллиматора равна 80 мкм при длине 85 мм. Общая длина коллиматора в направлении распространения пучка составляет величину 100 мм. Коллиматор формирует узкий веерообразный пучок рентгеновских лучей, имеющий по крайней мере одну резкую границу. Размер рентгеновского пучка в плоскости объекта - 0,1 x 180 мм. Материал коллиматора выбирается из условия высокого поглощения излучения с тем, чтобы минимизировать рассеяние на краях коллиматора и отражение от его поверхности.

Пространственный фильтр.

Пространственный фильтр должен быть выполнен из материала, хорошо поглощающего и слабо рассеивающего излучения (например, тантал, плавленный в вакууме). Он расположен вблизи плоскости детектора. Расстояние от исследуемого объекта до пространственного фильтра 500 мм. Пластина, из которой выполнен пространственный фильтр, должна обладать чрезвычайно ровными рабочими кромками по всей ширине.

Пространственно-чувствительный детектор.

Пространственно-чувствительный детектор представляет собой линейный газовый пропорциональный счетчик, работающий в режиме счета фотонов. Размеры входного окна 10 x 420 мм, при размере отдельных каналов детектора 100 мкм. Это обеспечивает регистрацию интегральной интенсивности рассеянного излучения в малоугловом диапазоне от нескольких угловых секунд до 2^o.

Формула изобретения

1. Устройство для маммографии, содержащее источник проникающего излучения с щелевым коллиматором, держатель исследуемого объекта и позиционно-чувствительный детектор с системой обработки информации, отличающееся тем, что позиционно-чувствительный детектор снабжен пространственным фильтром, выполненным с возможностью выделения на детекторе малоуглового рассеянного и регистрации первичного, прошедшего через исследуемый объект излучения, при этом источник с коллиматором и детектор с фильтром установлены на раме, а устройство снабжено средствами для относительного перемещения рамы и исследуемого объекта в плоскости, перпендикулярной плоскости пучка излучения, и дискретного поворота рамы с фиксацией в каждом положении относительно держателя исследуемого объекта.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что коллиматор выполнен многощелевым, а пространственный фильтр - в виде регулярной периодической структуры, прозрачные участки которой, соответствуют непрозрачным участкам коллиматора, а непрозрачные для излучения участки, соответствуют прозрачным участкам коллиматора, при этом на непрозрачных участках фильтра размещены дополнительные элементы позиционно-чувствительного детектора, для регистрации первичного, прошедшего через исследуемый объект излучения, размеры щелей и период структуры коллиматора и размеры прозрачных участков фильтра выбраны с возможностью обеспечения регистрации позиционно-чувствительным детектором только малоуглового когерентно рассеянного излучения.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что пространственный фильтр выполнен полупрозрачным, а дополнительные элементы позиционно-чувствительного детектора, предназначенные для регистрации первичного излучения, прошедшего через исследуемый объект, размещены за фильтром.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что позиционно-чувствительный детектор выполнен однокоординатным в виде линейного газового счетчика.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что коллиматор и пространственный фильтр выполнены в виде единого блока, входная часть которого, обращенная к источнику излучения, представляет собой коллиматор Кратки с входной и выходной диафрагмами, выполненными в виде ступенчатых вырезов в массиве блока, при этом верхний край фильтра лежит в одной плоскости с верхней кромкой выходной диафрагмы коллиматора, а между коллиматором и фильтром предусмотрено свободное пространство, предназначенное для размещения исследуемого объекта.

6. Устройство для маммографии, содержащее источник проникающего излучения с щелевым коллиматором, держатель исследуемого объекта и позиционно-чувствительный детектор с системой обработки информации, отличающееся тем, что позиционно-чувствительный детектор снабжен пространственным фильтром, выполненным с возможностью выделения на детекторе малоуглового рассеянного излучения и регистрации первичного, прошедшего через исследуемый объект излучения, при этом источник с коллиматором и детектор с фильтром установлены на раме, снабженной средствами качания относительно держателя объекта в плоскости, перпендикулярной плоскости пучка излучения.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что коллиматор выполнен многощелевым, а пространственный фильтр - в виде регулярной периодической структуры, прозрачные участки которой соответствуют непрозрачным участкам коллиматора, и непрозрачные для излучения участки - соответствуют прозрачным участкам коллиматора, при этом на непрозрачных участках фильтра размещены дополнительные элементы пространственно-чувствительного детектора для регистрации первичного излучения, прошедшего через исследуемый объект, размеры щелей и период структуры коллиматора и размеры прозрачных участков фильтра выбраны с возможностью регистрации позиционно-чувствительным детектором только малоуглового когерентно рассеянного излучения.

8. Устройство по п.6, отличающееся тем, что пространственный фильтр выполнен полупрозрачным, а дополнительные элементы позиционно-чувствительного детектора для регистрации первичного излучения, прошедшего через исследуемый объект, размещены за фильтром.

9. Устройство по п.6, отличающееся тем, что позиционно-чувствительный детектор выполнен однокоординатным в виде линейного газового счетчика.

10. Устройство по п.6, отличающееся тем, что коллиматор и пространственный фильтр выполнен в виде единого блока, входная часть которого, обращенная к источнику излучения, представляет собой коллиматор Кратки с входной и выходной диафрагмами, выполненными в виде ступенчатых вырезов в массиве блока, при этом верхний край фильтра лежит в одной плоскости с верхней кромкой выходной диафрагмы коллиматора, а между коллиматором и фильтром предусмотрено свободное пространство, предназначенное для размещения исследуемого объекта.

11. Устройство для маммографии, содержащее источник проникающего излучения с щелевым коллиматором, держатель исследуемого объекта и позиционно-чувствительный детектор с системой обработки информации, отличающееся тем, что устройство снабжено, по крайней мере, одной дополнительной парой - источник с коллиматором и позиционно-чувствительный детектор, причем каждый детектор снабжен пространственным фильтром, выполненным с возможностью выделения на детекторе малоуглового рассеянного и регистрации первичного, прошедшего через исследуемый объект излучения, а каждая пара установлена на раме, выполненной с возможностью их перемещения.

12. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что каждая пара - источник излучения с коллиматором и позиционно-чувствительный детектор установлена на раме, выполненной с возможностью перемещения пар друг за другом.

13. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что каждая пара - источник излучения с коллиматором и позиционно-чувствительный детектор установлена на раме, выполненной с возможностью перемещения пар навстречу друг другу.

14. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что каждая пара - источник излучения с коллиматором и позиционно-чувствительный детектор установлена на раме, выполненной с возможностью перемещения пар в двух взаимно перпендикулярных направлениях в плоскости, перпендикулярной плоскости пучка излучения.

15. Устройство по любому из пп.11-14, отличающееся тем, что коллиматор пары выполнен многощелевым, а пространственный фильтр - в виде регулярной периодической структуры, прозрачные участки которой соответствуют непрозрачным участкам коллиматора, непрозрачные для излучения участки соответствуют прозрачным участками коллиматора, при этом на непрозрачных участках фильтра размещены элементы позиционно-чувствительного детектора для регистрации первичного излучения, прошедшего через исследуемый объект размеры щелей и период структуры коллиматора и размеры прозрачных участков фильтра выбраны с возможностью обеспечения регистрации позиционно-чувствительным детектором только малоуглового когерентно рассеянного излучения.

16. Устройство по любому из пп.11-14, отличающееся тем, что пространственный фильтр пары выполнен полупрозрачным, а дополнительные элементы позиционно-чувствительного детектора для регистрации первичного излучения, прошедшего через объект, размещены за фильтром.

17. Устройство по любому из пп.11-14, отличающееся тем, что позиционно-чувствительный детектор пары выполнен однокоординатным в виде линейного газового счетчика.

18. Устройство по любому из пп.11-14, отличающееся тем, что коллиматор и пространственный фильтр пары выполнены в виде единого блока, входная часть которого обращенная к источнику излучения, представляет собой коллиматор Кратки с входной и выходной диафрагмами, выполненными в виде ступенчатых вырезов в массиве блока, при этом верхний край фильтра лежит в одной плоскости с верхней кромкой выходной диафрагмы коллиматора, а между коллиматором и фильтром предусмотрено свободное пространство, предназначенное для размещения исследуемого объекта.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7