ФАНТОМ ДЛЯ ТОМОСИНТЕЗА Российский патент 2022 года по МПК A61B6/00 G09B23/28 

Заявленное изобретение относится к области медицинской техники и может быть использовано для калибровки рентгеновских аппаратов с функцией томосинтеза и исследования качества изображений, получаемых в режиме томосинтеза.

Известен фантом для маммографического томосинтеза, содержащий пластину с тест-объектами, имитирующую срез ткани молочной железы (см. US 9526471 В2, МПК А61В 6/00, опубл. 27.12.2006 [1]).

Недостаток данного фантома состоит в том, что с его помощью невозможно из данных, полученных за один проход сканирования, определить зависимость характеристик качества изображения от высоты расположения тест-объектов над декой.

Известен фантом для томосинтеза, содержащий две пластины с тест-объектами, расположенные одна над другой с образованием между ними воздушного зазора (см. Hui Miao et al. A phantom-based calibration method for digital x-ray tomosynthesis, Xray Sci Technol, 2012 January, 20 (1), pp.17-29 [2]).

Недостаток данного фантома состоит в том, что он, в силу своей компоновки и наличия специфических тест-объектов, пригоден лишь для геометрической калибровки. Также к числу недостатков данного фантома можно отнести наличие вспомогательных опор, на которых закреплены пластины, утяжеляющих его конструкцию, что делает затруднительным его использование, в частности, при вертикальном расположении деки.

Также известен фантом для маммографического томосинтеза, содержащий пластины с тест-объектами, имитирующие срезы различных тканей молочной железы, расположенные одна на другой с образованием стопы (см., например, Мануйлова О.О. Первый опыт стереомаммографии в России для обследования молочных желез, «Биотехносфера», №5 (47), 2016, стр. 34-37 [3]).

Недостаток данного фантома так же, как и предыдущего, состоит в ограниченности его применения, обусловленном конкретным набором пластин с тест-объектами, расположенных определенным образом.

Общим недостатком фантомов из [1] и [3] является их неадаптированность для использования при вертикальном расположении деки.

Фантом, известный из [3], принят в качестве ближайшего аналога заявленного фантома.

Техническая проблема, решаемая заявленным изобретением, состоит в создании фантома для томосинтеза, обеспечивающего расширение области его применения.

При этом достигается технический результат, который заключается в возможности варьирования пластин с тест-объектами (что обеспечивает возможность формирования слоев различной структуры), а также образования, при необходимости, как слоев, в которых отсутствуют тест-объекты, так и воздушных зазоров, и возможности использования фантома как при горизонтальном, так и при вертикальном расположении деки, без снижения качества получаемых изображений и существенного усложнения и утяжеления его конструкции.

Техническая проблема решается, а указанный технический результат достигается в фантоме для томосинтеза, содержащем пластины, выполненные, по существу, из материала, прозрачного для рентгеновского излучения, расположенные одна на другой с образованием стопы. Упомянутые пластины соединены между собой с двух противоположных сторон стопы с образованием единого конструктивного блока и возможностью их отсоединения и замены.

В частном варианте выполнения каждая из упомянутых пластин выбрана из группы, включающей в себя сплошную пластину с тест-объектами, сплошную пластину без тест-объектов и пластину, имеющую центральный вырез, занимающий не менее 50 процентов площади пластины.

В предпочтительном варианте выполнения упомянутые пластины соединены симметрично.

В еще одном частном варианте выполнения упомянутые пластины соединены направляющими, при этом каждая их них имеет с каждой из двух противоположных сторон, по меньшей мере, один выступ в форме «ласточкина хвоста», в соответствующей направляющей выполнен паз ответной формы, в который установлен упомянутый выступ, по центру каждого из упомянутых выступов проходит вырез, в который помещена распорная планка, а по центру каждого из упомянутых пазов в соответствующей направляющей проходит, по меньшей мере, одна сквозная втулка, в которую, с возможностью перемещения в сторону распорной планки, помещен винт или болт.

На фиг. 1 показано схематичное изображение заявленного фантома, используемого при горизонтальном расположении деки, в одном из частных вариантов выполнения.

На фиг. 2а показана сплошная пластина, в одном из частных вариантов выполнения.

На фиг. 2b показана пластина, имеющая центральный вырез, в одном из частных вариантов выполнения.

На фиг. 3 показано соединение пластины с направляющей, обеспечивающее образование единого конструктивного блока.

На фиг. 4 показано схематичное изображение заявленного фантома, используемого при вертикальном расположении деки, в одном из частных вариантов выполнения.

Заявленный фантом, показанный на фиг. 1, состоит, в частном варианте, из 14 слоев 1, образованных пластинами, выполненными, по существу, т.е. исключая тест-объекты, из материала, прозрачного для рентгеновского излучения (например, из полиакрила).

Упомянутые пластины расположены одна на другой с образованием стопы. С двух противоположных сторон стопы, предпочтительно, симметрично, расположены направляющие 2а и 2b.

Каждая из сплошных пластин 3а, показанных на фиг. 2а, или пластин с центральным вырезом 3b, показанных на фиг. 2b, имеет с каждой из двух противоположных сторон выступ 4а (4b) в форме «ласточкина хвоста», устанавливаемый при сборке фантома в паз ответной формы, выполненный в соответствующей направляющей 2а или 2b (см. фиг. 3).

По центру каждого из выступов 4а и 4b проходит вырез, в который при сборке фантома помещают распорную планку 5а (5b). По центру каждого из пазов в направляющей 2а и 2b, в частном варианте, проходит пять сквозных втулок 6а (6b), в каждую из которых при сборке фантома помещают винт или болт. При их закручивании (и, следовательно, перемещении в сторону распорной планки 5 а или 5b) происходит прижатие распорной планки 5а (5b) к торцевой поверхности выступа 4а (4b), что обеспечивает его надежную фиксацию в пазе направляющей 2а или 2b и, тем самым, соединение пластин 3а или 3b фантома между собой с образованием единого конструктивного блока, обладающего повышенной жесткостью при его использовании, как при горизонтальном, так и при вертикальном расположении деки (в этом случае применяются подвесы, закрепленные, например, в отверстиях 7a-7d, выполненных в направляющих 2а и 2b, как показано на фиг. 4).

При необходимости изменения компоновки стопы (в частности, для образования воздушного зазора между пластинами 3а с тест-объектами с целью уменьшения паразитного поглощения рентгеновского излучения при сканировании) могут достаточно просто быть осуществлены как отсоединение пластины 3а, так и ее замена на пластину 3b.

Описанное конструктивное выполнение фантома позволяет обеспечить его жесткость и, соответственно, устойчивость при выполнении рентгеновского сканирования, как при горизонтальном, так и при вертикальном расположении деки рабочего стола рентгеновского аппарата с функцией томосинтеза, позволяя одновременно избежать необходимости в использовании дополнительных громоздких конструктивных элементов (в частности, корпуса или массивных опор) или сложной компоновки, затрудняющей или даже препятствующей отсоединению и замене пластин.

Заявленный фантом используют, в частности, следующим образом.

Компонуют стопу из требуемого состава (и количества) пластин 3а с тест-объектами, пластин За без тест-объектов или пластин 3b с центральным вырезом в соответствии с выбранным режимом работы (например, геометрическая калибровка или исследование качества изображений) и соединяют их между собой с помощью направляющих 2а и 2b, распорных планок 5а и 5b и винтов или болтов.

Устанавливают фантом на деку в середину поля зрения так, чтобы направляющие 2а и 2b располагались по бокам от линии движения системы источник-приемник (или закрепляют фантом на деке, приведенной в вертикальное положение).

Используют стандартный протокол томосинтеза, рекомендованный производителем рентгеновского аппарата. Заданные границы реконструируемой области должны включать в себя все слои фантома.

Для геометрической калибровки могут быть использованы две пластины 3а с тест-объектами в виде рентгеноконтрастных металлических включений небольшого размера (менее размеров вокселя реконструируемого объема), установленные сверху и снизу стопы, с заполнением разделяющего их промежутка пластинами 3b.

Для определения степени однородности реконструкции потребуются пластины 3а без тест-объектов.

Для получения функции распространения артефактов на интересующих высотах над декой должны быть использованы пластины с тест-объектами в виде металлических шариков.

Для определения того, как пластина 3b влияет на реконструируемые изображения (и для внесения в дальнейшем соответствующих поправок) может быть использована стопа целиком из пластин 3b.

Изобретение относится к медицине, а именно к фантомам для томосинтеза. Фантом для томосинтеза содержит пластины, выполненные, по существу, из материала, прозрачного для рентгеновского излучения. Пластины расположены одна на другой с образованием стопы и соединены между собой с двух противоположных сторон стопы соответствующими направляющими с образованием единого конструктивного блока и возможностью их отсоединения и замены. Достигается возможность варьирования пластин с тест-объектами, что обеспечивает возможность формирования слоев различной структуры, а также образования как слоев, в которых отсутствуют тест-объекты, так и воздушных зазоров, а также возможность использования фантома как при горизонтальном, так и при вертикальном расположении деки без снижения качества получаемых изображений и существенного усложнения и утяжеления его конструкции. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Фантом для томосинтеза, содержащий пластины, выполненные по существу из материала, прозрачного для рентгеновского излучения, расположенные одна на другой с образованием стопы, отличающийся тем, что упомянутые пластины соединены между собой с двух противоположных сторон стопы соответствующими направляющими с образованием единого конструктивного блока и возможностью их отсоединения и замены.

2. Фантом по п. 1, отличающийся тем, что каждая из упомянутых пластин выбрана из группы, включающей в себя сплошную пластину с тест-объектами, сплошную пластину без тест-объектов и пластину, имеющую центральный вырез, занимающий не менее 50 процентов площади пластины.

3. Фантом по п. 1 или 2, отличающийся тем, что упомянутые пластины соединены симметрично.

4. Фантом по п. 1 или 2, отличающийся тем, что каждая из упомянутых пластин имеет с каждой из двух противоположных сторон по меньшей мере один выступ в форме «ласточкина хвоста», в соответствующей направляющей выполнен паз ответной формы, в который установлен упомянутый выступ, по центру каждого из упомянутых выступов проходит вырез, в который помещена распорная планка, а по центру каждого из упомянутых пазов в соответствующей направляющей проходит, по меньшей мере, одна сквозная втулка, в которую с возможностью перемещения в сторону распорной планки помещен винт или болт.