Способ исследования плотности тела и устройство для его осуществления

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социапистицеских

Республик

К ПАТЕНТУ (61) Дополнительный к патенту— (22) Заявлено 06.06.75 {21) 2147957/28-13 (51) М. Кл.

А61 Вб/00 (32) 07.06.74

I (33) Великобритания (23) Приоритет—

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо делам изобретений и открытий (31) 25361/74 (43) Опубликовано 05.10.77. Бюллетень № 37 (45) Дата опубликования описания 10.08.77 (53) УДК

616.006 (088. 8) Иностранец

Годфрей Ньюболд Хаунсфилд

{Великобритания) (72) Автор изобретения

Иностранная фирма

"ЭМИ Лимитед" (Великобритания) (71) Заявитель (543 СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ ПЛОТНОСТИ ТЕЛА

И УСТРОЙСТВО gSm его ОСу1т(ЕСТВЛЕ11И:1

Изобретение относится к медицине, а именно к диагностике с использованием лучистой энергии.

Известен способ исследования плотности тела по изменению способности поглощать ионизирующее излучение, заключающийся в просвечивании ионн- 5 зирующим излучением исследуемого объекта вместе * с аттенюатором и регистрации полученных сигналовЩ. с

Этот способ реализуется устройством, состоящим из источника излучения с,диафрагмами,,детек- 10 тирующей системы, апенюатора, приводов перемещения источника излучения и детектора.

Однако этот способ и реализующее его устройство не обеспечивают четкости изображения изме пения поглощения излучения, что снижает зффек- 15 тивность исследования.

С целью обеспечения четкости изображения изменения поглощения излучения по предлагаемому способу производят последовательное просвечивание однородного элемента из тканеэквивалентного 20 материала, однородного элемента из материала аттенюатора и затем исследуемого объекта, причем сигналы, полученные при просвечивании однородных элементов вводят в запоминающее устройство и используют на соответствующих этапах обработки 25 выходных сигналов,. получаемых при просвечиванти исследуемого объекта.

Такой способ может бь|ть осуществлен устройством, состоящим нз источника излучения с диафрагмами., дегектирующей системы, аттенюатора и приводов перемещения источника излучения и детектора, и также нз блоки запоминания и блока обработки выходных сигналов детектора, содержащего схему вычитания и схему умножения, соединенные последовательно, причем каждая схема соединена с блоком запоминания.

Ф

Кроме того, аттенюатор выполнен из двух компенсируюцп х элементов.

При этом одни из,диафрагм имеет отверстие круглой формь., а другая — отверстие в виде узкой щели.

На фиг. 1 схематично изображено устройство цля осуществления способа исследования плтзтности тела; на фиг. 2 — структурная схема электронной цепи устройств=., В устройстве поворотная платформа 1, имеющая центральное отверстие 2, в котором размещается неподвижно исследуемый объект 3, вращается вокруг оси,. перпендикулярной его плоскости и

1 расположенной в ом отверстии центрально, при

57e0ll

IIuI IoIII«двигателя 5. Последний приводит в движение зубчатое колесо 6, находящееся в зацеплении с поворотной платформой.

Полукольца 7 и 8 установлены вокруг исследуемого объекта и прикреплены к опорной конструкции для пациента, которая содержит кровать из двух частей. Одна часть кровати расположена по одну сторону поворотной платформы так, чтобы удерживать пациента в таком положении, при котором используемая радиация проходит интересующую10 плоскость в объекте 3. Другая часть 9 кровати расположена за поворотной платформой. Материал 10, например вода в емкости, поглощающая излучение в такой же степени, что и ткань тела, расположен вокруг пациента при помощи полу- 15 колец 7 и 8. Материал помогает удалить воздух из зоны вокруг тела и способствует переводу аппаратуры в состояние, в котором она способна принимать пациентов, имеющих несколько отличных один от другого размеры без видоизмене- 20 ния,поскольку аппарат обрабатывает полый объем кольца, составленного полукольцами 7 и 8, как тело.

K поворотной платформе 1 прикреплены два компенс«рующих элемента 11 и 12, образующих атгенюатор и имеющие дугообразные части, соответствующие кривизне отверстия 2. Элементы 11 и 12 выполнены с периферийными участками 13 и 14, форма которых обеспечивает базовые уровни ослабления рзд«ации, не проходящей через 30 объект 3. При этом участки 13 могут быть выполнены так, что плоские участки у каждой стороны полуколец 7 и 8 заменены выступающей частью, образованной в пересечении дугообразных частей и вертикальных линий, определяющих внутреннюю 35 поверхность участков 14. Линия, соединяющая выступающую часть на верхнем элементе у одной стороны кольца с выступающей частью, расположенной на другом элементе у той же самой стороны кольца, в этом случае расположена та«генц«аль«о 40 отверстию 2.

Двигатель 15 пр«вода возвратно-поступательного перемеще««я, который перемещает зубчатый ремень 16 при помощи приводного зуб IHTofo вала 17, неподвижно прикреплен к поворотной плат- 45 форме. Ремень 16 представляет собой бесконечную леигу и проходит через направляющую 18, расположенную нз поворотной платформе 1. Нз ремне 16 закреплен источник 9 излучения веерообразной II/IocKoH полосы 20 Х-лучей. 50

Причем исто шик снабжен диафрагмами, одна из которых имеет отверстие круглой формы, а другая - отверстие в виде узкой щели. Источник перемещается вперед и назад поперек поворотной платформы 1 по продольной платформе 21 посредством ремня 16. Противовес 22 прикреплен к стороне ремня 16, противолежащей источнику 19 так, что они смещаются в направлении, прот«воположном «срочнику, и компенсирует отсутствие балансирующ«х с«л, которые в противном случае могли бы щ возникнуть при движении источника. Противовес 22 перемещается на продольной опоре 23.

С источником19 соединен при помощи легкой, но жесткой скобы 24 коллимационно-детектирующий узел, содержащий блок 25 сцинтилляционных кристаллов и фотоумножителей, причем каждый кристалл расположен в оптической связи с соответствующим фотоумножителем. Коллиматоры лежат в пределах контура 26. Блок 25 включает тридцать комбинаций кристалл — ФотоУмножитель.

К поворотной платформе 1 прикреплена пластина 27, действующая, как продольная направляющая, чтобы направлять движение коллимационно-детектирующего узла. Пластина 27 снабжена сеткой 28 нитей, содержащей прозрачную полоску, несущую непрозрачные линии 29. Эта сетка используется для облегчения поперечного сканирования, управляемого при помощи фотоячейки (детектор 30) . Детектор 30 создает электрические импульсы, указывающие пересечение источника и детектирующего узла. Эти импульсы используются в управляющей электронной схеме, которая служит для обработки выходных сигналов, полученных с фотоумножителя.

Устройство содержит также блок 31 запоминания и блок обработки выходных сигналов детектора 30, содержащий схему 32 выч«га«ия и схему 33 умножения, соединенные последовзгельно, причем каждая схема соединена с блоком 31 запоминания.

При осуществлении способа исследования плотности тела по изменению с«особност«поглощать ионизирующее излучение устройство работает следующим образом.

При работе двигатель 15 перемещает источник 19 и блок 25 слева направо поперек поворотной платформы l так, чтобы полоса 20 излучения, о которая обычно стягивает угол 10 у источника, перемещалась поперск объекта 3 в интересующую плоскость. Установленные в блоке 25 детекторы создают выходные сигналы, показывающие количество излучения, которое лздает «а него после прохождения через тело; при этом каждый детектор будет создавать выходные сигналы, относящиеся к излучен«ю, выходящему из тела вдоль множества параллельных путей за время одного перемещения источи«ка 19 и детекI ора поперек поворотной платформы. Ширина путей определяется заранее и ко«троп«руется путем использования импульсов с детектора 30, чтобы управлять временем интегрирования coorseI ствующей и п.егрирующей схемы (не показана), подключенной к каждому из детекторов в блоке 25. По окончании линейного перемещения исто1ыика 19 и блока 25 слева направо включается двигатель 5, в результате чего поворотная платформа повора швается на угол, о соответству«1щий углу полосы 20, т.е. 10 . Затем включается двигатель 15, и источник 19 и блок 25 линейно перемещаются справа налево поперек поворотной платформы 1. Эта последовательность попеременных линейных перемещений и шагов пово576011 рота продолжается до тех пор, пока поворотная о платформа 1 не повернется на угол 180 или больше.

Данные, полученные путем сканирования излу((ения oiTIocHTBJIbHo пациента, таким 06ра30М обрабатыван)тся, как отмечено выше, чтобы создать желаемое изображение плоского слоя тела пациента, лежащего в плоскости полосы 20.

Проблема дифференциальной жесткости, вводимая компенсирующими элементами, будет приводить к появлению ошибок в оценке изменения поглощения излучения в плоском слое тела, которое подвергается исследованию, если она не будет компенсирована.

Первое действие, выполняемое над сигналом детектора, дейстВие Вычитания, п1)едиаЗна-генное для введения поправки на то, что даже при )>c!3новке на место комг)е)(сиру(()гцих элементQB и замене попукопец 7 H! (>> )>(атери()()3 10 и Объекта 3 однородной массой воды или ей подобного материала, Все выходные сигналь(, ггопученны" .из каждого детектора Во время линейного перемещения при скан>в)ован>(и, не будут равны даже при отсутсТВНН дифференци >(ьнОЙ жесткости. ЭTтО I;>0)(cxOдит HÇ-ça того, что неизоежно будет сугцествовать изменение В полном поглощении> испьггываемом

15 излучении при движении по различным, HO параллельным путям, через компенсирующий лемент 11, BOJt)> H KO?fJ(LJfCHp) Ющи(! ЗПЕГ»(Е)ГГ > .. (3EIH(yf ОораЗОМ> O!)HO ЛИНЕЙНОЕ CKаь(ИРОВВНИЕ OC)>iliBCTBJ!HBTCJI ЗО при нали ше(ВОды или I!OJ)06HOro матер(ippia Вместо элеме(пов> показанных в отверстии 2 на фиг. 1> а изменения в выходных сигналах Всех детекторов записыВаются и испопьзук)тся., чГООы попучи1 ь BccOBb)c коэ(ьфипие)J) bl из))ен(еl!HJi II) Jcf! )é>i Bbl>EHI fHHJ(з5

ИЗ ВЫХОДНЫХ Сш палов, ИЗВЛЕЧЕННЫХ, )ХО(3!3 НРОИЗводится ск;ширование объекта.

ЭтО де))ствие., ОднакО, не может реш>|ть Зада Г> дифференциальной жестко>=ти, Поскольку с >г:iÄ:.OTВу>ог сильно Выраженнап непинейн>Я зав (с)>мосгь -10

MQiKду дпиной иу")и через компенсируюи)ий = Jicме)п и !10!)!0(Etc)! HicM изп) чения. Ком()снсация су)цсстВОвания этой проб:)емы (33)(3)и) Цости-ается с noMOllll>fO ВТОРОИ Oil! P3))HH, КОТОР3Я >li)J)ЯЕТСЯ Ь> . |(ЬТИтатиВ ИОН Оне,)ВЦН(. и lt котОР()Я lief((». fb3(> (. Г Весов»!(; коэ(1)(риц((ен) ы ди>(>ч)ерсн)и)апьн04! жесткости, НОЯ)ченные нугем установки стержня и:3 lio! >!о! t!3В>щего ма)ериапа ()faffpHMep 3)чн>ыи)и)я> бора ипи угпероГ)3) В отверстии 2 иараппе))) но продольным направ>(я)О)цим, Окружения еГÎ водой и осу)цсс гв пения О второго поперечногО сканирования скобы 2 и оборудования относительно НОВОроп(ой и l3lг, )рмы. Вь)хопные си! напы, попучешгь)е ири Вгоро|() сканировании> Выпита)г>тся из соответ! гву)вц)>): Ве.совь(х КОэффи)(ие)п ОВ измене)(ия путей, ПО:|учен э5 ных ранее, и изменения В Выходных сигнапах. извпечс>п)ых из каждого т)е) ектора Во Время с);анирования, записываются и служат дпя oficHKH весовых коэ(1>фицие(ггов дифференциальной жесткости, которые использу)отся с соответствуя>щ.".й синхрони 60 эацией для осуществления компенсации дифференциальной жесткости, когда объект 3 установлен в отверстии 2.

Когда сигна1г детектора прикладывается к схеме 32 вычитания, сигнал ar выводится из блока 31. запоминания через обычный вентиль 34 под действием управляющего сигнала импульса синхронизации, приложенного к вентилю. Этот импульс получен из детектора 30 и счетной схемы 1не показана)! Выбранная вентилем 34 величина ar прикладывается к схеме 32, которая вычитывает его из величины сигнала Sr передает разность схеме 33 умножения.

Блок 31 запоминания содерж(гг также весовые коэффициенты д)(-;1>ферен((и>ьчь):.ой;>.:. Нцк п!. Нз коl0pbL Один Оiaociiтс>.: к каи, (»") ||3 )!) Й. НсслеДУЕ(()(Э)()) С ПОМО(1)Ь)3 ОЦН.>ГО Д(:ГС) l:P" В )(ЧЕНИЕ

Одного попере |по; О ":;.:: )>(1>ова)))>; . Кэ >Ч>>(1»(циент„

ОтнОснщиися к Q> >! "ь " 1.. > >i: (>> i)3>>,io(>,> пу ти, обозначен ЬГ. 1Ъ.)>3 с. м;> 3 В>(>)())|гз>н(Я передает Вел))чи)(у Sr — ОГ на схсы) 33 уь:;нпкения, BcEiTEbB(Зэ под icйствиг,l !...,.(!hp())ø)ирующего (мпу;>са, г(0:(учс:)ПО> ():: рсз;))::)«» 32;;сржки (не г)О)сазанз) пас>оя >ной B= >l) . i>!,! ())Эс;-.)i !1)l задержки, В ыоирает (зе !if H)l!iу !) Г НЗ Опок 1 3 1 33!! )ь>инаниЯ и прикладь)вас i се к схгчь(.. > )>МИОжеii)i>i. 11))ОиЗВеДеннс t Sf — (Jr t L Г >>р>ОХОД)::! >la ci.c) !) 30 ot)i"iláoTKH, =iToОы с03) 3!» K:!1!. )tll)- В- .!li: i)ii i!op«ï ч|)0! О )!ОГлоц!ения, H306pa)ka!0)i!" )О и ">»| ))сн))е ИОГЛО|н "ния В

>Г(лоскссти тела, >)Kitf>!)l)у | i (> ))3. |у(>сии((>(. предназначенным для исслс )033ния.

11pil э (Ох! Ве)))iчи)(ь! 2Г ii ))Г хар;)к ) сриз) ют весОВ:е ко)(()фиц> .:ц:-i из.ц.н;-;>и>! ))(тсй и весовые

«С! Э ф>, ф > Ц И::) ::|: i ), ) | (1:, > .:; .; . .! > ..: I i>!! » );«C T K O C T H C 0 0 T

«С! -:::К)> )О.

>= 10!)> ):|3 l>3 i6 !H>i

1. )(Ос(! ) Нс !! !(»Ji! i>>i>! i п(>i!!c: !>i Гепi! > заклю" !3|0)ци!Гоп В )!Po(.! с(ГНВ! !liи! )(0||)>ЗИ(!) )(дним i!ÇJ)Уче. "Н(>ь) иссп(. > (".)>(ОГ>> o!» «K 3 !)h>2 )(. - i!! > (. )|)3 |)01)ом ирс;ис ра-)ии п:: ii.,,j B)ib. (>З)гиап O l Jl if (аВ> |Ц >) (i Я Г: М, :О| С ЦСП>П(C Кi>:!Я ЧЕГКОСТИ .|3,)ОРЯ:;-;еi)H>i из) «|>с:: >! !,: riioi>((.i!Il>l )3:)Учения, lpoизВО;(г! Г j)(!ci!В>((>В !! >(ы(О !1.,:.(В )и«3|н)е ОднороднОГО э;)С(и:н13 из - 3l!:эк )ивii !. )и ilo!; Материа!

3> ОД!!OPO,E!!0>(0, >! !Н 3:))»)i)i".Р>:,|.13 )1) J(=!(103TO.)3> за-;»м исспс;() .)01(((ч "(!-.к ", ир(! (Сх) сигналы, !

1OJiy! (Е ))(Ь(Е !(!)И l! .СВ: >i>ва(((>>! (!>i!Oi>0>)Н>.l » Э.IЕМЕН(>3, В!)ОДВТ Ь З..i!!) i! )|>> .>)i(! j >>)>С H()! ИСНОЧЬ

3"|(>) )!3 СОМ))С) С(в, ЬП>i>i: Ь)13» (>.. 1>)>Э>.i:!! ВЫ) ОДi it!)(CliГН3 l(i>! li! >. ! (I >i) 1>> »: >! «3НИИ ИС :B!. I) >(О) .) Оба»>» > 3.

2. Ус)::.—. (с| (>, () це:п)пе;ц >! cп()соб3 по .(. 1 > состоя(псе из )ц |0»В>ика )>злучс)гия с;)и>1ч)ра! ма»ги, дегек>ирукяцей системы, апен)г>ат(эра! приво, дов перемещения источника излучения и детектора, о т и и ч а ю щ е е с Я тем, что оно снабжено блоком

576011 запоминания и блоком обработки выходных сигналов детектора, содержащим схему вычитания и схему умножения, соединенные последовательно, причем каждая схема соединена с блоком запоминания.

3. Устройство по п.2, от личаю щ е е ся тем, что атгенюатор выполнен из двух компенсирующих элементов.

4. Устройство поп. 2, о т лича ю ще е ся тем, что одна из диафрагм имеет отверстие круглой формы, а другаж — отверстие в виде узкой щели.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.

1. феоктистов В.И. Рентгеновское изображение, его метрические свойства и их применение в клинике. Л., 1966, с, 182-191.

576011

Puz. Z

Составитель В. Головин

Техред A. демьянова

Редактор Л. Гончарова

Корректор А Власенко

Заказ 2732/47

Филиал ППП "Патент™, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Тираж 677 Подписное

14НИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открьпий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5