Координатная рамка для рентгенотопометрии

 

Изобретение относится к рентгенотехнике, а именно к устройствам для топометрии внутренних органов по рентгеновским снимкам. В координатной рамке для рентгенотопометрии, содержащей корпус из жесткого рентгеноконтрастного материала с центральным окном квадратной формы и четырьмя координатными метками треугольной формы, расположенными по краям окна таким образом, что прямые, проведенные через их вершины, образуют прямоугольное перекрестие, в каждом из четырех сторон корпуса имеется сквозной растр, элементы которого распложены перпендикулярно основанию корпуса рамки и параллельно соответствующим осям координат, причем растр примыкает к сцинтиллятору, оптически сопряженному с полупроводниковым детектором, соединенным через аналого-цифровой преобразователь с электронной вычислительной машиной. Кроме того, стенки пазов растра со стороны окна рамки имеют наклон по направлению источника рентгеновского излучения. Изобретение позволит повысить точность и надежность рентгенотопометрии внутренних органов путем автоматического определения координат главной точки рентгеновского снимка. 5 ил.

Предлагаемое изобретение относится к рентгенотехнике, а именно к устройствам для топометрии внутренних органов по рентгеновским снимкам.

Известна координатная рамка для рентгенотопометрии, представляющая собой проволочную рентгеноконтрастную сетку с квадратными ячейками, закрепленную на пластине из рентгенопрозрачного материала [1].

Известна также координатная рамка для рентгенотопометрии, представляющая собой рентгеноконтрастную решетку с квадратными ячейками, нанесенную на рентгенопрозрачную плоскопараллельную пластину [2]. Данный аналог отличается от предыдущего тем, что вдоль осей Х и Y координатной рамки нанесены измерительные шкалы.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является координатная рамка для рентгенотопометрии, имеющая корпус из жесткого рентгеноконтрастного материала с центральным окном квадратной формы и четырьмя координатными метками треугольной формы, расположенные по краям окна [3, с.32]. Координатная рамка закрепляется по периметру входного окна рентгеновской кассеты параллельно плоскости усиливающих экранов. Координатные метки расположены так, что прямые, соединяющие вершины противоположных меток, взаимно перпендикулярны. Точка пересечения этих прямых на снимке принимается за начало системы координат. В этой системе координат производится измерение рентгеновского снимка, например, определяются координаты инородного тела.

Недостатком известной координатной рамки для рептгенотопометрии, выбранной в качестве прототипа, является то, что ее конструкция не позволяет автоматически определять местоположение главной точки рентгеновского снимка. Этой точкой (о) является основание перпендикуляра (f), опущенного из фокусного пятна (F) рентгеновской трубки (а) на плоскость рентгеновской пленки, находящейся в кассете (b), к которой примыкает координатная рамка (с) (фиг. 1). Положение главной точки должно быть строго известно относительно осей X и Y координатной рамки. Дело в том, что координаты главной точки (х_о, у_о) входят во все формулы преобразования координат, с помощью которых определяются точные размеры и локализация объекта исследования. Поэтому погрешность определения координат главной точки скажется на точности рентгенотопометрии внутренних органов. Это нежелательно, особенно при планировании хирургической операции, так как погрешность в определении местоположения целевой точки может привести к дополнительному травматизму в процессе операции. Для уменьшения влияния этой погрешности перед началом рентгенографии, выполняемой для целей топометрии внутренних органов, производят юстировку рентгенографического штатива с помощью специальных приборов, добиваясь совмещения главной точки снимка (о) с началом системы координат XY - точкой (о'), находящейся на пересечении осей Х, Y. В этом случае координаты главной точки x_o= y_o= 0. Это является идеальным вариантом. Однако, из-за того, что между рентгеновским излучателем и кассетодержателем нет надежной жесткой механической связи, есть большая вероятность того, что в процессе работы юстировка штатива может быть нарушена. При этом координаты главной точки изменятся, что приведет к погрешностям в рентгенотопометрии.

Целью изобретения является повышение точности и надежности рентгенотопометрии внутренних органов путем автоматического определения координат главной точки рентгеновского снимка.

Поставленная цель достигается тем, что в координатной рамке для рентгенотопометрии, содержащей корпус квадратной формы из жесткого рентгеноконтрастного материала, имеющий центральное окно квадратной формы с четырьмя координатными метками треугольной формы, маркирующими прямоугольную систему координат рамки, на каждой из сторон корпуса имеется растр со сквозными пазами, элементы которого перпендикулярны основанию корпуса и параллельны соответствующим осям координат, при этом стенки пазов растра со стороны центрального окна имеют наклон по направлению источника рентгеновского излучения, с углом наклона α = arctgf/s, где f - минимальное фокусное расстояние рентгенографии, s - удаление растра от координатной оси рамки, проходящей параллельно данному растру, а растр примыкает к сцинтилляционному слою, оптически сопряженному с полупроводниковым линейным детектором, подключенным через аналого-цифровой преобразователь к ЭВМ.

На фиг.2 и 3 поясняется конструкция координатной рамки для рентгенотопометрии.

Координатная рамка для рентгенотопометрии имеет корпус 1 квадратной формы, изготовленный из жесткого рентгеноконтрастного материала, например латуни. В центре корпуса 1 имеется окно 2 квадратной формы с четырьмя координатными метками 3 треугольной формы. Координатные метки 3 выполнены из того же материала, что и корпус 1 рамки. Координатные метки 3 маркируют прямоугольную систему координат рамки X Y; прямые, соединяющие вершины противоположных меток, взаимно перпендикулярны. Точка пересечения этих прямых на рентгеновском снимке принимается за начало системы координат снимка. На каждой из четырех сторон корпуса 1 рамки имеется растр 4 со сквозными пазами 5 и перегородками 6. Элементы (5, 6) каждого растра перпендикулярны основанию корпуса и параллельны соответствующим осям координат. Со стороны окна 2 стенки пазов 5 растра 4 имеют наклон 7. Угол наклона α = arctgf/s, где f - минимальное фокусное расстояние рентгенографии, а s - удаление растра от координатной оси рамки, проходящей параллельно данному растру. Растр 4 примыкает к сцинтилляционному слою 8, например представляющий собой соединения кристаллов цезия, активированных таллием. Сцинтиллятор 8 оптически сопряжен посредством волоконной пластины 9 с полупроводниковым линейным детктором 10, изготовленным, например, из аморфного селена. Волоконная пластина 9 изготовлена из оптического стекла, содержащего соли свинца, и предназначена для защиты детектора 10 от прямых рентгеновских лучей. Многослойный преобразователь рентгеновского излучения заключен в корпус 11, который закреплен на нижней плоскости рамки. Под действием рентгеновских лучей сцинтиллятор 8 генерирует фотоны видимого света, которые поглощаются детектором 10. С выхода детектора 10 электрический сигнал по проводу 12 поступает в аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и далее в электронную вычислительную машину (ЭВМ) (фиг. 3), где происходит обработка цифрового сигнала с помощью специальной математической программы. С выхода ЭВМ обработанный сигнал поступает через цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) на видеомонитор 13, на экране которого отображается отснятый объект с координатной рамкой. В системе координат рамки XY выводится положение главной точки рентгеновского снимка (о). Ее координаты даются и в цифровом виде. На фиг.3 x_o=8,5 мм, y_o=10,0 мм. Эти координаты определяют положение ортогональной проекции фокусного пятна F рентгеновской трубки 14 в плоской системе координат снимка.

На фиг.4 поясняется принцип работы детекторной системы координатной рамки.

На фиг. 4, а показана геометрия прохождения рентгеновских лучей через растр 4. Излучение исходит из фокусного пятна F рентгеновской трубки 14. Центральный луч 15 свободно проходит через сквозное отверстие (паз) 5 растра 4 и полностью передает свою энергию сцинтиллятору 8. Чем ближе к краю растра, тем больше фотонов рентгеновского излучения задерживается непрозрачными перегородками 6 и тем меньше будет интенсивность свечения сцнитиллятора 8.

На фиг.4, б дано графическое отображение уровня электрического сигнала, вырабатываемого элементами полупроводниковой линейки 10 в зависимости от интенсивности свечения сцинтиллятора 8. Максимальный электрический сигнал вырабатывается детектором, находящимся в створе центрального луча 15. ЭВМ анализирует сигналы, поступающие с четырех линейных детекторов 4, и по максимальному уровню определяет координаты главной точки рентгеновского снимка.

Во время съемки координатная рамка надета на рентгеновскую кассету 16, закрепленную в кассетодержателе 17 рентгеновского стола (фиг.5). Над координатной рамкой находится рентгенопрозрачная дека 18 стола с объектом исследования 19. Рентгенография производится рентгеновской трубкой 14.

Источники информации 1. Описание изобретения к авторскому свидетельству СССР 1747032 от 25.01.90, кл. А 61 В 6/00.

2. Renner W.D. A Photogrammetric Technique for Use in Radiation Therapy // Photogrammetric Enginering and Remote Sensing.-Vol.43, 5, May 1977, pp 581 - 591.

3. Черний А.Н. Рентгенотопография.- М.: Недра, 1981.-161 с.

Формула изобретения

Координатная рамка для рентгенотопометрии, содержащая корпус квадратной формы из жесткого рентгеноконтрастного материала, имеющий центральное окно квадратной формы с четырьмя координатными метками треугольной формы, маркирующими прямоугольную систему координат рамки, отличающаяся тем, что на каждой из сторон корпуса имеется растр со сквозными пазами, элементы которого перпендикулярны основанию корпуса и параллельны соответствующим осям координат, при этом стенки пазов растра со стороны центрального окна имеют наклон по направлению источника рентгеновского излучения, с углом наклона α = arctg f/s, где f - минимальное фокусное расстояние рентгенографии, s - удаление растра от координатной оси растра, проходящий параллельно данному растру, а растр примыкает к сцинтиляционному слою, оптически сопряженному с полупроводниковым линейным детектором, подключенным через аналого-цифровой преобразователь к ЭВМ.

РИСУНКИ

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