Зонд для внутриполостного рентгенофлуоресцентного анализа

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Социалистическия

Республик

K АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено. 28 ° 07. 81(21) 3322212/18-25 1з1) М. КЛ. с присоединением заявки № (23) Приоритет

01 N 23/223

A 61 В 6/00

Государственный комитет

СССР

fl0 делам изобретений и открытий

Опубликовано 0701В3.Бюллетень ¹ 1 ($3)УДК539.1. .06(088 ° 8) Дата опубликования описания.07.01. 83

В.П.Кузьмин, А.Н.Косилов, С.П.Голенецкий и Е.Н.Саратовский (72) Авторы изобретеиия

Научно-исследовательский институт медицинской радиологии и Институт экспериментальной метеорологии (71) Заявители (54) ЗОНД ДЛЯ ВНУТРИПОЛОСТНОГО РЕНТГЕНОФЛУОРЕСЦЕНТНОГО

АНАЛИЗА

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для диагностики различных заболеваний, например опухолей, путем анализа элементного состава тканей изнутри, преимущественно внутри протяженных полостей (прямая кишка, .пищевод и т.п.).

Известны устройства, позволяющие осуществлять диагностику некоторых заболеваний методом рентгено-флуоресцентного анализа элементного состава тканей, в частности, диагностика онкологических заболеваний заключается в определении степени отклонения от нормы концентрации определенных химических элементов.s исследуемой ткани. Такие устройства содержат источник излучения в коллиматоре, детектор излучения, чаще всего полупроводниковый, охлаждаемый жидким азотом, усилитель и регистратор, в качестве которого обычно используют многоканальный анализатор импульсов 1 3.

Недостатком этих устройств являются большие габариты блоков детектирования, связанные с необходимостьк их глубокого .охлаждения, что позволяет анализировать состав только наружных и подкожных тканей и практически исключает внутриполостные исследования, например тканей прямой кишки, пищевода и т.п.

Известно также устройство для измерения содержания свинца в зубах рентгенофлуоресцентным методом, состоящее из закрытого точечного радиоизотопного источника на основе,тСо, помещенного в цилиндрический танталовый (выходной) коллиматор, охлаждаемого жидким азотом германиевого детектора, помещенного в танталовую же защиту (входной коллиматор) и танталового пропускающего окна, выполненного заодно с корпусом защиты.

Щель в цилиндрическом коллиматоре направляет пучок возбуждающего из-, лучения на передние зубы пациентов (детей), которые располаг.ыотся вблизи пропускающего окна детектора перед, ним. Вторичное излучение от зубов регистрируется детектором и после усиления его сигналов анализируется с помощью многоканального амплитудного анализатора. По спектрам характеристического рентгеновского излучения от зубов и известному количеству

ЗО свинца в растворе, измеренном в тех

987485 же условиях, судят о концентрации накопленного в зубах свинца (2 ).

Недостатком известного устройства также является необходимость глубокого охлаждения детектора при работе и связанные в этим большие габариты блока детектирования, исключающие его применение для внутриполостных исследований.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является зонд для внутриполостного рентгенофлуоресцентного анализа, содержащий заключенные в герметичный корпус с бериллиевым окном коллимирующую систему, образующую две конические щели, вершины которых лежат на оси зонда, а основания обращены друг к другу, радиоизотопный источник излучения, расположенный в вершине одной щели, и полупроводниковый детектор излучения в едином блоке с согласующим каскадом предусилителя, расположенный в вершине другой щели t3 ).

Недостатком этого зонда, осуществляющего центральную геометрию облучения и регистрацию вторичного излучения, является невозможность определения расположения пораженного участка ткани по сечению полости.

Цель изобретения — нахождение места локализации пораженного участка ткани по сечению полости.

Поставленная цель достигается тем, что в зонде для внутриполостного рентгенофлуоресцентного анализа, содержащем заключенные в герметичный корпус с бериллиевым окном коллимирующую систему, образующую две конические щели, вершины которых лежат по оси зонда, а основания об- . ращены друг к другу, радиоизотопный источник излучения, расположенный в вершине одной щели, и полупроводниковый детектор излучения в едином блоке с согласующим каскадом предусилителя, расположенный в вершине другой щели, внутри конической щели с расположенным в ней детектором соосно со щелью размещен кольцеобразный защитный экран с прорезью по образующей, установленный с воэможностью продольного перемещения в просвете щели коллиматора на всю ее ширину. На чертеже приведена схема зонда.

Схема зонда содержит корпус 1, выполненный с дюралюминия толщиной

0,5-0,7 мм и наружным диаметром 1525 мм с кольцевым окном 2 из бериллия,передний торец корпуса закруглен для лучшего прохождения в полость.

Коллимирующая система, образующая две конические щели 3 и 4, состоит иэ защитных экранов 5-8 из олова или свинца. Каждая коническая щель образована двумя коническими концентрическими поверхностями. Оба коллиматора расположены по одной оси так, что их щели осесимметричны.

Ширина щелей составляет 2-4 мм в вершинах и 3-6 мм у оснований. Угол, 5 под которым встречаются щели входного и выходного коллиматоров, составляет 70-110 и соответствует углу, при котором выход однократно рассеянного в ткани излучения минимален.

Обращенные друг к другу основания щелей коллиматоров герметично закрыты пропускающим окном из бериллиевой . фольги толщиной 0,05-0,25 мм в виде кольца с наружным диаметром, соответствующим внешнему диаметру корпуса.

В вершине щели одного коллиматора расположен радиоизотопный источник 9 излучения. Источники излучения могут быть на основе нуклидов 109C(3, 2О 24" Am, +o или других с энергией излучения, достаточной для возбуждения характеристического излучения исследуемых химических элементов.

В вершине конической щели 4 помещен

25 полупроводниковый детектор 10 излучения диаметром 5-8 мм и толщиной 0,52,0 мм. В предлагаемой конструкции использован неохлаждаемый спектрометрический детектор на основе моно3Q кристалла иодида ртути (HgI ), имеющий широкую область спектральной чувствительности (3-300 кэВ) и позволяющий работать с любым из перечисленных источников излучения. Детектор

35 гальванически соединен с затвором малошумящего полевого транзистора согласующего каскада 11 предусилителя, Детектор и согласующий каскад представляют собой единый блок детектирования, габариты которого определяются размерами полевого транзистора (безкорпусное оформление) и укаэанными габаритами детектора. Для перехода от кольцевого обзора исследуемой полости к локальному во входной коллиматор встроен управляемый защитный экран 12, выполненный из свинца (тантала, вольфрама и т.п.) толщиной 0,5-1,0 мм в виде кольца диаметром 12-20 мм и длиной 10-15 мм.

Вдоль образующей цилиндрической поверхности экрана имеется прорезь 13 шириной 2-5 мм и длиной 6-10 мм. При выдвигании экран перекрывает кольцевую входную щель коллиматора, оставляя открытым только окно, сечение которого определяется раствором щели входного коллиматора у основания (3-6 мм) и шириной прорези экрана (2-5 мм). Задняя торцовая часть у зонда имеет контактные разъемы для подключения предусилителя и кабеля питания блока детектирования, а также отверстие для штока управления защитным экраном.

А5 Зонд работает следующим образом.

987485

Формула изобретения

1. Авторское свидетельство СССР

М 764660, кл. A 61 В 10/00, 1977 °

2. K.Schuster. Measurement of

Lead Content of Chikdrens Teeth in

situ by Х-Ray Ffuorescennce, — Phys.

1п Мей.Biot. Ъ,20, 9 6, 1975, -р. 56-63.

3. ЛЕман Е.П. Рентгенорадиометрический метод опробования месторож-. дения цветных и редких металлов.

Иэд.2, Л., Недра 1978, с.127 (прототип), Излучение ралионзотопного источника возбуждает характеристическое рентгеновское излучение химических элементов исследуемой ткани в кольцевой области, прилегающей к бериллиевому окну зонда. Это излучение регистрируется детектором излучения через щель входного коллиматора. Выходной коллиматор формирует пучок возбуждающего излучения так, чтобы он попадал в укаэанную область ис- 10 следуемой ткани под нужным углом, а входной коллиматор позволяет регистрировать вторичное излучение пробы под углом, соответствующим минимальному вкладу рассеянного излуче- )5 ния. Сигнал с детектора через согласующий каскад поступает на предусиЛитель и далее через основной усилитель — на амплитудный анализатор и схему регистрации и вывода данных. С помощью управляемого защитного экрана перекрывается щель входного коллиматора при переходе от кольцевого обзора к локальному.

При этом вторичное излучение регистрируется не из кольцевого объема исследуемой ткани вокруг пропускающего окна, а только из его части, соответствующей положению прорези в защитном экране.

Методика измерений элементного состава внутриполостных тканей с помощью зонда состоит в следующем.

Зонд с открытым защитным экраном вводят в исследуемую голость и продвигают по ее длине. Одновременно регистрируют характеристическое излучение наиболее информативного (для данного заболевания) химического элемента. В случае обнаружения аномалии при положении зонда, отве- 40 чающем ее максимуму, перекрывают щель входного коллиматора защитным экраном и, медленно вращая зонд вокруг его оси, находят положение максимума аномалии по периметру вы- 45 явленного кольцевого объема ткани.

Таким образом, по глубине погружения зонда и углу его поворота определяют место локализации наиболее пораженного участка ткани и его границы. При необходимости с помощью . многоканального амплитудного анализатора регистрируют весь спектр рентгеновского излучения этого участка ткани с получением информации о содержании в нем нескольких химических элементов одновременно,что позволяет производить дифференциальную диагностику опухолей (или других заболеваний) по отклонению от нормы (непораженные участки тканей) концентраций определяемых элементов или их соотношений.

Зонд для внутриполостного рентгенофлуоресцентного анализа, содержащий заключенный в герметичный корпус с бериллиевым окном коллимирующую систему, образующую две конические щели, вершины которых лежат: на оси зонда, а основания обращены друг к другу, радиоиэотопный источник излучения, расположенный в вершине одной щели, и полупроводниковый детектор излучения в едином блоке с согласующим каскадом предусилителя, расположенный в вершине другой щели, о т л: и ч à ит И и и с я тем, что, с целью нахождения места локализации пораженного участка ткани по сечению полости, внутри конической щели с расположенным в ней детектором соосно со щелью размещен кольцеобразный защитный экран с прорезью по образующей, установленный с возможностью продольного перемещения в просвете щели коллиматора на всю ее ширину.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

987485

J Р Р а 7 с и

7I$7CTg++

Корректор Г. Огар

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

Составитель М.Викторов

Редактор С,Патрушева Техред О.Неце

Ф.

Эаказ 10284/30 Тираж 871 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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