Результат интеллектуальной деятельности: ДИАГНОСТИЧЕСКИЙ РЕНТГЕНОГРАФИЧЕСКИЙ СКАНИРУЮЩИЙ ЦИФРОВОЙ АППАРАТ

Изобретение относится к рентгенотехнике, а именно к рентгенографическим сканирующим цифровым аппаратам, и может быть использовано в медицинских учреждениях для рентгеновской диагностики в качестве универсального многофункционального аппарата.

В настоящее время широкое распространение получили многофункциональные рентгенодиагностические комплексы (РДК) типа - РУМ-20, ТУР-800, ЕДР-750, которые содержат три рабочих места: поворотный стол-штатив с усилителем рентгеновских изображений; стол снимков с томографической приставкой; стойку снимков. РДК обеспечивают практически все виды рентгенодиагностических исследований. Послойная томография и специальные рентгеноскопические исследования занимают не более 10% общего объема исследований и назначаются в основном в процессе лечения. Указанные РДК достаточно дороги и сложны в обслуживании, а также занимают большие площади и устанавливаются в специализированных рентгеновских кабинетах, расположенных на определенном расстоянии от приемных отделений. В приемных отделениях лечебных учреждений наиболее актуальным является получение обзорных снимков различных участков тела. Временной фактор получения рентгенографической информации и передачи его специалистам для чтения выходит на первый план, а, следовательно, диагностические рентгеновские аппараты, устанавливаемые в приемных отделениях больниц и травмопунктов, должны отвечать ряду жестких требований.

Во-первых, аппарат должен обеспечивать достаточную информативность снимков, позволяющую выявлять не только травматические поражения тела, головы и конечностей, трещины в костной ткани, но и внутреннюю структуру тканей, в том числе очагов воспаления, опухолей и других патологий.

Во-вторых, получаемые изображения по характеру представления органов должны быть максимально приближены к обычным рентгеновским снимкам, что делает их чтение доступным для большинства специалистов-рентгенологов.

В-третьих, аппарат должен быть достаточно малогабаритным, чтобы разместиться на ограниченных площадях приемных отделений больниц или травмопунктов.

Известно малодозовое цифровое сканирующее рентгенографическое устройство (см. журнал «Медицинский алфавит. Больница №12(52) 2005 г., стр.8), содержащее последовательно расположенные на одной оптической оси источник рентгеновского излучения (РИ), щелевой коллиматор и линейный приемник РИ, при этом источник, коллиматор и приемник жестко связаны между собой общим кронштейном и перемещаются в вертикальной плоскости относительно объекта, расположенного между щелевым коллиматором и линейным приемником РИ.

Основным недостатком этого устройства является то, что устройство предназначено в основном для диагностики пациента в вертикальном положении, в частности для флюорографии, и, с точки зрения информативности, мало подходит для других видов съемки пациента, т.к. для некоторых случаев наиболее информативным снимком будет горизонтальная или наклонная проекции, которые описаны в системе стандартных укладок (см. «Атлас укладок при рентгенологических исследованиях». А.Н.Кишковский, Л.А.Тютин, Г.Н.Есиновская. Л.: Медицина, Ленингр. отд-ние, 1987 г.).

Кроме того, на снимках, получаемых на известном аппарате, наблюдается увеличение размеров исследуемого объекта в горизонтальной плоскости из-за веерного расхождения рентгеновских лучей, а вертикальной плоскости увеличения не происходит в связи с параллельным перемещением щелевого веерного рентгеновского пучка вдоль исследуемого объекта. В результате этого пропорции получаемых изображений значительно искажены по сравнению с получаемыми на фотопленке, что существенно затрудняет чтение снимков врачом.

Известен рентгеновский стол-штатив поворотный для цифрового рентгенографического аппарата (см. патент RU 2202953, кл. А61В 6/04, 2003 г.), содержащий основание, соединенное с несущей рамой и механизмом ее поворота, опорную стенку, соединенную с несущей рамой, каретку продольного хода с механизмом ее линейного перемещения, жестко закрепленную на каретке продольного хода консоль, на которой установлен маятниковый П-образный рычаг с механизмом его углового перемещения, при этом на противоположных плечах П-образного рычага закреплены рентгеновский излучатель и рентгеноприемное устройство. Заявляемое устройство позволяет проводить практически полный комплекс диагностических рентгенографических обследований.

Основным недостатком известного устройства является его значительные весогабаритные характеристики, что существенно ограничивает его функциональные возможности, в частности препятствует его использованию в качестве универсального диагностического аппарата пригодного для палатных обследований или проведения оперативной съемки в процессе хирургической операции.

Наиболее близким к заявляемому устройству (прототипом) является рентгенографическое сканирующее устройство, содержащее последовательно расположенные на одной оптической оси источник РИ, щелевой коллиматор и линейный многоэлементный детектор РИ, которые закреплены на едином кронштейне, установленном с возможностью поворота вокруг оси сканирования, расположенной в плоскости щели коллиматора и продольной оси линейного многоэлементного детектора (см. РСТ заявка WO 02/17790, кл. А61В 6/03, 2002 г.). Устройство позволяет, в основном, получать цифровые снимки с вертикально ориентированным телом пациента.

Основным недостатком известного устройства является невозможность его использования в качестве многофункционального диагностического аппарата, в том числе с получением сложных проекций органов или конечностей.

Технической задачей, решаемой данным изобретением, является устранение указанных недостатков, а именно расширение функциональных возможностей устройства.

Указанная техническая задача в диагностическом рентгенографическом аппарате, содержащем последовательно расположенные на одной оптической оси источник рентгеновского излучения, щелевой коллиматор и линейный многоэлементный детектор рентгеновского излучения, которые закреплены на едином кронштейне, установленном с возможностью поворота вокруг оси сканирования, расположенной в плоскости щели коллиматора и продольной оси линейного многоэлементного детектора, решена тем, что кронштейн установлен на одном конце подковообразной фермы, которая установлена на платформе с возможностью поворота в осях вращения поворотного механизма, а платформа размещена на вертикальной стойке.

Указанное выполнение устройства позволяет за счет обеспечения нескольких степеней свободы для фермы с кронштейном выполнять снимки из различных ракурсов с произвольными углами наклона по отношению к телу пациента, что способствует максимальной информативности снимков.

Для выбора требуемой высоты съемки (при съемке черепа, грудной клетки, таза и т.д.) платформа установлена подвижно на вертикальной стойке и снабжена механизмом возвратно-поступательного движения вдоль ее продольной оси и/или механизмом вращательного движения, вокруг продольной оси стойки.

Для обеспечения выбора требуемого ракурса снимка поворотный механизм выполнен с возможностью поворота фермы вокруг оси, параллельной оси сканирования, что позволяет производить снимки с наклонными ракурсами относительно вертикальной оси стойки.

Кроме того, наличие поворотного механизма, выполненного с возможностью поворота фермы вокруг оси, параллельной оси вертикальной стойки, помогает ввести ее нижнюю часть, в которой перемещается приемник, под тело лежащего на кушетке пациента, что особенно важно при проведении палатной диагностики тяжелобольных.

Для обеспечения высокой подвижности и требуемой жесткости устройства, необходимой для качественного проведения снимков, поворотный механизм включает двухосный карданный узел.

Для обеспечения жесткости при повороте двухосного карданного узла механизм вращения двухосного карданного узла включает U-образную вилку, закрепленную подвижно вокруг оси, перпендикулярной оси вертикальной стойки, и снабжен реверсивным двигателем-редуктором.

Для осуществления оперативного управления при выборе требуемого ракурса съемки поворотный механизм снабжен реверсивными двигателями-редукторами по осям вращения.

Для обеспечения максимальной универсальности устройства, связанного с привязкой заявляемого устройства к конкретному типу помещения, оно может быть снабжено вертикальной стойкой с узлом напольного, потолочного или настенного крепления.

Для проведения палатной диагностики тяжелобольных вертикальная стойка аппарата может быть установлена на подвижное основание.

Указанное выполнение устройства позволяет создать простое, а значит надежное универсальное устройство для получения цифровых рентгенографических снимков высокого качества, обеспечивающих максимальную информативность за счет возможности выбора соответствующего ракурса съемки, что не имеет аналогов в технике цифровых радиографических сканирующих устройств, а значит удовлетворяет критерию "изобретательский уровень".

На фиг.1 представлено заявляемое устройство в варианте настенного крепления вертикальной стойки аппарата.

На фиг.2 представлены основные детали поворотного механизма подковообразной фермы, на которой закреплен подвижный кронштейн с рентгеновским излучателем, щелевым коллиматором и линейным приемником РИ.

На фиг.3а и 3б представлены варианты напольного и потолочного крепления вертикальной стойки аппарата.

На фиг.4 представлено заявляемое устройство в варианте мобильного (передвижного) аппарата, вертикальная стойка которого установлена на колесном основании.

Заявляемое устройство содержит рентгеновский излучатель 1 с щелевым коллиматором 2, формирующим веерный пучок РИ 3, объект обследования 4, линейный приемник РИ 5, установленный на противоположном от рентгеновского излучателя конце кронштейна 6, который установлен с возможностью вращения вокруг оси сканирования 7, подковообразную ферму 8, в нижней части которой расположены направляющие для перемещения линейного приемника РИ, поворотный механизм 9 с осями вращения 10 и 11, U-образную вилку 12, закрепленную на вращающейся опоре 13, которая установлена на подвижной платформе 14 с осью вращения 15, вертикальную стойку 16 с продольной осью 17, диагностический стол с рентгенопрозрачной декой 18.

Устройство работает следующим образом.

Обследуемого пациента 4 укладывают на диагностический стол 18 и нижнее основание фермы 8 с приемником 5 подводят под тело лежащего на столе пациента под или над декой стола 18 и выбирают ракурс съемки согласно известным укладкам. После этого включают рентгеновский излучатель 1 и за счет вращения кронштейна 6 вокруг оси сканирования 7 осуществляют съемку кадра изображения. В ходе съемки сканирующий веерный луч 3 перемещается по обследуемой области тела пациента синхронно с приемником 5, который преобразует прошедшее через объект съемки излучение в цифровые сигналы, передаваемые в дальнейшем в компьютер (не показан) для восстановления изображения. При необходимости получения дополнительной информации ракурс съемки может быть оперативно изменен, например, путем наклона фермы 8 вокруг оси 10, или поворота фермы 8 вокруг оси 11, или путем поворота фермы 8 вокруг оси 14 и т.д.

Пример. Был изготовлен опытный образец заявляемого устройства. Аппарат представляет собой моноблок с зоной обследования размером 520 мм при фокусном расстоянии 1100 мм и позволяет сканировать объект со скоростью до 2 секунд на кадр с размерами до 410x410 мм, при этом доза облучения пациента при исследовании органов грудной клетки составляет около 10 мкЗв.

Вес опытного образца аппарата в палатном исполнении не превышает 120 кг, что позволяет его транспортировать одному лаборанту, в том числе с использованием лифтовых кабин.

Опытный образец выполнен со следующими техническими характеристиками основных узлов.

Рентгеновский излучатель изготовлен на базе серийной трубки 2,5-50БД21-150 производства России и обеспечивает генерацию рентгеновского излучения с энергией в диапазоне 30-150 кэВ при анодном токе до 100 мА. Питание излучателя осуществляется от однофазной сети 220В.

Коллиматор выполнен двухщелевым с последовательно расположенными параллельными щелями, обеспечивающими в плоскости приемника РИ размер ширины луча около 1 мм.

Приемник выполнен на базе восьмистрочной матрицы длиной 410 мм и шириной 0,8 мм, каждая строка которой содержит 4096 элементов, чувствительных к рентгеновским фотонам с энергией 10-300 кэВ. Расстояние между центрами элементов 100 мкм, при этом контрастная чувствительность приемника не хуже 1,5% при динамическом диапазоне 1:400 и пространственном разрешении не хуже 5 пар линий/мм.