Способ исследования плотности тела и устройство для его осуществления

ОПИСАНИЕ э 15 тбоэ 1ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз Советскин Социапистицескин Республик(43) Опубликовано 05 Государственный комитет Совета Министров СССР оо делам изобретений и открытий(4 Ы Бата опубликования описания 10.08 72) Автор изобретен Иностранец дфрей Ньюболд Хауна 1 энлг71) За явител елико британия) ПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ Г 1 ЛОТИОСП 1 ТЕЛАУСТРОЙСТВО Дпя В 1 О ОСУ 1 т 1 ЕСТВ 11 Е 11 И;1 з ух измефек и ражено устроиство дования плвтности схема электронной И обретение относится к медицине, а именно кдиагностике с использованием лучистой энергии.Известен способ исследования плотности телапо изменению способности поглощать ионизирующее излучение, заключающийся в просвечивании ионнзирующим излучением исследуемого объекта вместес аттенюатором и регистрации полученных сигналовЩ.сЭтот способ реализуется устройством, состо.ящим из источника излучения с диафрагмами, детектирующей системы, апенюатора, приводов перемещения источника излучения и детектора,Однако этот способ и реализующее его устройство не обеспечивают четкости изображенияпения поглощения излучения, что снижает зфтивность исследования,С целью обеспечения четкости изображения изменения поглощения излучения по предлагаемомуспособу производят последовательное просвечивание однородного элемента из тканеэквивалентногоматериала, однородного элемента из материалааттенюатора и затем исследуемого объекта, причемсигналы, полученные при просвечивании однородных элементов вводят в запоминающее устройствои используют на соответствующих этапах обработки выходных сигналов,. получаемых при просвечиваних исследуемого о Бъекта.Такой способ может бьхть осуществлен устрой. ством, состоящим из источника излучения с диа. фрагмами., дегектирующей системы, аттенюатора и приводов перемещения источника излучения и де. тектора, а также из блока запоминания и блока обработки выходных сигналов детектора, содержащего схему вьэчитания и схему умножения, соедтьненные последовательно, причем каждая схема соединена с блоком запоминания.Кроме того, аттенюатор выполнен из дв комэтенсируюэпхх элементов,При этом одна из,диафрагм имеет отверстие круглой формы, а другая - отверстие в виде уэко" щели.На фиг. 1 схематично иэобдля осуществления способа исслетела; на фиг. 2 - структурнаяцепи чстройстн я,В устройстве поворотная платформа 1, имею щая центральное отверстие 2, в котором размещается неподвижно исследуемый объект 3, вращается вокоуг оси 4, перпендикулярной его плоскости и расположенной в этом отверстии центрально, принол 1 ощи 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 интересующую 0 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 колец 7 и 8. Материал помогает удалить воздух из зоны вокруг тела и способствует переводу аппара.туры в состояние, в котором она способна принимать пациентов, имеющих несколько отличных один от другого размеры без видоизмене 20 ния,поскольку аппарат обрабатьвает полый объем кольца, составленного полукольцами 7 и 8, как тело.К поворотной платформе 1 прикреплены два компенсирующих элемента 11 и 12, образующих э 5 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 радиации, не проходящей через З 0 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 З 5 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 тангенциально 40 отверстию 2.Двигатель 15 привода возвратно-поступательного перемещения, который перемещает зубчатый ремень 16 при помо 1 ци приводного зубчатого вала 17, неподвижно прикреплен к поворотной плат форме. Ремень 16 представляет собой бесконечную леигу и проходит через направляющую 18, расположенную на поворотной платформе 1. На ремне 16 закреплен источник9 излучения веерообраз.ной впиской полосы 20 Х-лучей. 50Причем источник снабжен диафрагмами, однаиз которых имеет отверстие круглой формы, а другая - отверстие в виде узкой щели. Источник перемещается вперед и назад поперек поворотной платформы 1 ио продольной платформе 21 посред ством ремня 16. Противовес 22 прикреплен к сто.роне ремня 16, противолежащей источнику 19 так, что они смещаются в направлении, противоположном ис 1 очнику, и компенсирует отсутствие балансирующих сил, которые в противном случае могли бы 60 возникнуть при движении источника. Противовес 22 перемещается на продольной опоре 23.С источником 19 соединен при помощи легкой, но жесткой скобы 24 коллимационно-детектирующий узел, содержащий блок 25 сцинтилляцион. ных кристаллов и фотоумножителей, причем каж. дый 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 напрзвляющая, чтобы направлять движение коллимацион. но-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, указьвающие 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 вычизния и схему 33 умножения, соединенные последовзгельно, причем каждая схема соединена с блоком 31 запоминания.При осуществлении способа исследования плотности тела по изменениьз способности поглощать ионизирующее излучение устройство работает сле. дующим образом.При работе двигатель 5 перемещает источник 19 и блок 25 слева направо поперек поворотной платформы 1 так, чтобы полоса 20 излучения,окоторая обычно стягивает угол 10 у источника, перемещалась поперск объекга 3 в интересующую плоскость. Установленные в блоке 25 детекторы создают выходные сигналы, показывающие коли.чество излучения, которое издает на него после прохождения через тело; при этом каждый детектор будет создавать выходные сигналы, относя. щиеся к излученио, выходящему из тела вдоль множества параллельных путей за время одного перемещения источника 19 и детект ора поперек поворотной платформы. Ширина путей определяется заранее и контролируется путем использования импульсов с детектора 30, чтобы управлять временем интегрирования соответ ствующей ип егрирую. щей схемы (не показана), подключенной к каждому из детекторов в блоке 25, По окончании линейного перемещения источника 19 и блока 25 слева направо включается двигатель 5, в результате чего поворотная платформа повоэащвается на угол,о соответствующий углу полосы 20, т.е. 10 . Затем включается двигатель 15, и источник 19 и блок 25 линейно перемещаются справа налево поперек по. воротной платформы 1. Эта последовательность по- переменных линейных перемещений и шагов ново.рота продолжается до тех пор, пока поворотнаяо платформа 1 не повернется на угол 180 или больше.Данные, полученные путем сканирования излучения относительно пациента, таким образом обрабатыван 5 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 детект 01 а, дейстВие Вычитания, предазга Генное для введения поправки на то, что даже при усаноцке на место комгеггсиругсгцих элементов и замене попуколец 7 и 8 материага 10 и Объекта 3 однородной массой воды или ей подобного материала, Все Выходные сигналь, полученные из каж. дого детектора Во время линейного перемещения при скангпэовангги, не будут равны даже при отсутствии дифференцигпгьюй жесткости. Это ггропсходит из-за того, что неизоежпо будет сугцествовать изменение В полном поглощепии испытываемом 1015О25 излучении при движении по различным, но парил.пепьным путям., через компенсирующий элемент 11, ВОду И КО ПЕГСИЯЮщ,Я З 5 ЕМЕэ 1,. ТЕКИЬ 00 разом, ОДИО линейное сканиэОВ аше Осупгествгяется 30 при наличии иоды или подобного матераза вместо элемегпов показанных в отверстии 2 на фиг. 1 а изменения в выходных сигналах Всех детекторов записыВаются и испопьзуОтс 5 чГООы получить ВссоВье коэгьфиЦиенгы из.генениЯ пу ге ЯЛЯ ВыИТания 35 из выходных сгп алов, извлеченных, когца производится сканирование объекта.ЭтО дейстВе ОднакО не мОжст решть задачу диффсрепциапьОЙ жесткотп, юскольку ГггсстВугл сипыю выраженная Пелпейня эавсмосгь 40 межгу д 555 погу"и через комвсируопй 35 еменг и ногосием излучения. Компенсация сусствэвания этойроб:емы (загали) Достигается с по- мОгью Вт 01 э 05 Опера 5 и, КОторая 51 ВГяется ,ьтитатиВюи ОпсраЦСи и КОтОраЯ спьзс Вссо;,;, коэффпцпепгы дифферсшпапьюй жесткости, полуенные пу Гам установки стержня:3 юЛОпаюпеГО маерпапа (на 1 эимер апмищгя бора ипи углерода) В отверстии 2 параллельнородопьым напра.ггяюциы, окружения его водой и осупсс гв пенпп 50 второго поеречного сканировапия скобы 21 и оборудования отосТельно поворопой и аыор.мы, Вьхоппые ГлцПалы попучешперп Вгоро сканироваии Вычитаются из соответсгвуюпих Ве" совьх коэффишепов измееНЯутей, получен 55 ных ранее, и изменения В выходных сигналах извлечсгпгых из каждого ггег ектора Во время сканирования, записываются и служат цпя опенки весовых коэффициеггов дифференциальной жесткости, которые испоггьзуются с соответствукщей синхрони 60 эацией для осуществления компенсации дифференциальной жесткости, когда объект 3 установлен в отверстии 2.Когда сигна 1 г детектора прикладывается к схеме 32 вычитания, сигнал аг 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 1 не пока. эана) Выбранная вентилем 34 величина аг прикла. дывается к схеме 32, которая вычитывает его из величины сигнала Яг передает разность схеме 33 умножения.Блок 31 запоминания содержггг также весовые коэффициенты дфференцЧ 5 пч рзцк и. Пз когорьгх Один От 0:Тел к каи - Пыл пз у ей. Нссгецуемому с НОмощью 0 цно 0 дегаСра В ечение одного попереОГО:к:; Овап. К,; ффгциент ОтнОсяциис 5 к Огп пох:у .а .:.агрпа=Ому пу. ти, обозначен Ьг. 1 О Да с.: сма 3В Выл гзГЯ передает Велгчипу Яг - ог Га схсьу 33 у"пвжепия, Вентиль 35 под .гсйс Геах хр 3 эпруюцего нмггу;лса, Гго:ус:по э :срсз; и э,: жки (не ггОсазага) пос ГопБОЯ Веп .Всмеи задержки, Выби 1 эает гзеичгпу бг ИЗ Опок31 за 0 псаИЯ и приклсдьгваег се к с.Гпье ., 3 ухПОжвпп. 11 рОизВеДеешс ГБГ - г) бг рохОП: .с:,:. 36 Обр;ботки, чтООы сОздат к:, пу Всп: и 0 срсчпОГО 0 по. щения, изООражз 0 Р 0 3.;всгеОГ:Оп "ния Вплоскссп Са .Капп 13, 0 3,0 и. редназгаченньм для псслсгоВ а пя.Гр этом Велчпп аг 1 г хараксризуют весОВ ,е КОЗ 1 ф.и 3 и Л тай и В "сОВые Оэфлив, и:,3".5: жссткостп сООт0Гв 0 О м"3 0 б."1. ,юсоб пс .,03 и с. Геа заклю"5 юцппся В 1500 сВп:.Нп попэ:.ряЦМ пзгучеиеь Гсл"ОГО эосктэ, .сСпаОрОм и рс; и. ра ип :.; . ь,; с,э, 0 г и и . а ц 1.: Г м, :.: 0 с пглс Обс пс спя е ГкОсти .зображен Гзм.; : Гпопе 55:зц чсния РОЗВО;гг Г ПСПЕгона ЫОЕ С 5 "и.аИВ ОДНООдОГО э;е: сн а 3 ь ап эквВ, .0 0 материаа 0 ПОрод 00:с а 3 ьаср,. аРюато" а затем сспсп,: 05 Гч "ъ-ка, 1 ам сигналы,онуч нье при,сваИваИ;и пюро.,Иэх эпемен"3, ВОДВТ Ь 355; П:П.ПС,ВО П ИСПОЛЬ.зу иа се Ог "св , ьп ц ь ". ; ьа:бй э. ;ВыхОД . Ра "О 0 " "1"Р "нии ис., дов перемещения источника излучения и детектора,о т и и ч а ю Гп е е с Я тем, что оно снабжено блокомзапоминания 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, отличающееся тем, что аттенюатор выполнен из двух компенсирующих элементов. 84, Устройствопоп.2, отличающееся 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. Ьнтгеновское изображение, его метрические свойства и их применение в клинике, Л 1966, с, 182-191.576011 Составитель В. Головиндактор Л. Гончарова Техред А Демьянова Корректор А. Власенко Заказ 2732/4 но ЦНИИ 1Тираж 677 ПодпиИ Государственного комитета Совета Мнниспо делам изобретениЯ и открьпиЯ113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4 Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4