Способ рентгенофлуоресцентного сканирования органов человека Советский патент 1985 года по МПК A61B6/00 

Изобретение относится к медицине, а именно к способам рентгенофлуоресцентного сканирования, и может быть использовано при исследовании органов человека по естественно или искусственно накопленным стабильным элементам периодической системы Менделеева с порядкового номера 43 по 68, в частном случае при сканировании щитовидной железы по стабильному йоду,

Известны способы рентгенофлуоресцентного сканирования органов человека, Г5аключаюн1ИЙся в облучении эргана источником 3, -излучения с лоследукяцей регистрацией распределения характеристического рентгеновского излучения элемента, находящегося в исследуемом органе. Регистрацию производят при постоянном расстоянии детектор - поверхность кожи над исследуемым органом 1 и 2.

Однако известные способыне обеспечивают достаточной точности, не позволяют получить информацию о распределении стабильного элемента по всему объему исследуемого органа и в ряде случаев дают томографический зффект, заключающийся в том, что при исследовании верхние или нижние слои не попадают в поле зрени детектора. Это обусловлено тем, что сканирование выполняется при постоянном расстоянии детектор - поверхнс|сть кожи вне зависимости от толщины исследуемого органа и покрывающих его тканей, а также без предварительного определения наиболее информативного изоуровня элемента, по которому проводится исследование

Целью изобретения является повышение точности исследования.

Поставленная цель достигается тем, что при способе рентгенофлуоресцентного сканирования органов человека путем облучения органа источником J -излучения с последующей регистра1Ц1ей распределения характеристического рентгеновского излучения элемента, находящегося в исследуемом органе, определяют тощину органа и глубину его залегания находят расстояние для нулевого слоя сканирования, при котором интесивность характеристического рентгеновского излучения элемента максимальна, после чего в тканезквиваленном фантоме определяют пространственные распределения изоуровней элемента для нулевого, поверхностных и глубоких слоев сканирования, соответствующие наиболее информативным изоуровням, при этом сумму всех высот ограничивают толщиной органа, определяют расстояние детектор - поверхность кожи над исследуемым органом для найденных высот слоев сканирования и проводят сканирование слоями.

На фиг. 1 изображена зависимость между интенсивностью характеристического рентгеновского кзлучения

стабильного йода и расстоянием детектор - поверхность кожи над щито.видной железой у рбследуемого и в тканеэквивалентном фантоме на фиг. 2пространственные распределения изоуровней стабильного йода в тканеэквивалентном фантоме щитовидной железы при расстоянии детектор - имитант поверхности кожи 20 мм, на фиг. 3 - расчет высот сканирований.

а также предполагаемых и истинных расстояний /.у1я поверхностных и глубоких слоев рентгенофлуоресцентного сканирования в тканеэквивалентном фантоме щитовидной железы.

Способ осуществляют следующим образом.

Определяют толщину органа и глубину его залегания, для чего находят

кривые зависимости характеристического рентгеновского излучения элемента от расстояния детектор - поверхность кожи над иселедуемьм органом и в тканеэквивалентных фантомах с постоянной концентрацией

стабильного элемента, но с различными толщинами фантомов органа и имитанта покрывающих тканей путем изменения расстояния детектор - поверхность кожи над органом и над тканеэквивалентными фантомами и регистрации характеристического рентгеновского излучения элемента. Затем находят толщину исследуемого

органа и глубину его залегания по идентичности кривых зависимости характеристического рентгеновского излучения элемента от расстояния детектор - поверхность кожи над исследуемым органом и в тканеэквивалелтном фантоме (фиг. 1).

Послойное сканирование осуществляют следующим образом.

Определяют расстояние детектор поверхность кожи для нулевого сло сканирования путем нахождения на кривой зависимости интенсивности характеристического ре.нтгеновского излучения элемента от расстояния детектор - поверхность кожи расстояния между детектором и поверхностью кожи, при котором интенсивность характеристического рентгеновского излучения максимальна. При получении нескольких одинаковых максимальных значений находят 1/2 расстояния между двумя последними максималь.ным значениями, после которых наблюдается падение интенсивности излучени определяют интенсивность А в этой точке и расстояние между детектором и поверхностью кожи над органом при котором интенсивность излучения от элемента равна А (фиг. 1). Найденное первым или вторым способом расстояние является расстоянием детектор - поверхность кожи для нулевого слоя сканирования.

Определяют высоту нулевого сло сканирования, для чего при найденном расстоянии детектор - поверхность кожи для нулевого слоя сканирования в тканеэквивалентном фантоме находят пространственные распределения изоуровней стабильного элемента, определяют высоту пространственного распределения элемента с наиболее информативным изоуровнем Д (фиг. 2).

При проведении исследований значение наиболее информативного изоуроБНя выбирается исходя из предполагаемого характера патологического процесса. При диффузном поражении органа толщину слоя сканирования можно выбирать несколько большей, например соответствующей изоуровню 70%. При очаговых поражениях в качестве наиболее информативного выбирается изоуровень 90%.

Рассчитывают предполагаемое расстояние между детектором и поверхностью кожи для первого поверхностного и первого глубокого слоев сканирования в тканеэквивалентном фантоме, для чего к расстоянию детектор - поверхность кожи для нулевого слоя сканирования соответствено прибавляют и вычитают высоту нулевого слоя сканирования (фиг. 3,К ).

Определяют высоты первого поверхностного и первого глубокого слоев сканирования, для чего при рассчитанном расстоянии между детектором и поверхностью кожи для первого поверхностного и-первого глубокого слоев сканирования в тканеэквивалентном фантоме определяют пространственные распределения

изоуровней элемента и находят высоты наиболее информативных изоуровней (фиг. 3,Л ).

Определяют истинные расстояния между детектором и поверхностью

кожи для первого поверхностного и первого глубокого слоев сканирования, для чего к расстоянию детектор - поверхность кожи для нулевого слоя сканирования прибавляют высоту первого поверхностного слоя сканирования и из указанного расстояния вычитают высоту первого глубокого слоя сканирования (фиг. 3,М). - .

При необходимости в тканеэквивалентном фaнтo fe рассчитывают предполагаемые расстояния между детекi тором и поверхностью кожи для второго поверхностного и второго глубокого слоев сканирования, для чего к истинному расстоянию детектор - поверхность кожи для первого поверхностного слоя сканирования прибавляют высоту этого слоя сканирования,

а из истинного расстояния между детектором и поверхностью кожи для первого глубокого слоя сканирования вычитают высоту этого слоя (фиг. 3,И ) При необходимости в тканеэквивалентном фантоме определяют высоту второго поверхностного и второго глубокого слоев сканирования и истинные расстояния между детектором и поверхностью кожи для второго по-

верхностного и второго глубокого слоев сканирования (фиг. 3,о и П ) аналогичным методом, как при определении истинных расстояний и высот для первых поверхностного

и глубокого слоев сканирования.

Необходимое количество слоев сканирования определяют на основании того, чио сумма всех высот слоев -сканирования должна быть не меньше найденной толщины органа.

После расчета расстояний детектор - поверхность кожи для нулевого, глубоких и поверхностных слоев сканирование проводят слоями па найденных расстояниях детектор поверхность кожи. Полученные послойные сканограммы органа оценивают качественно. Для выполнения сканирования орга на может быть использована известная установка для определения стабильного йода в .органах человека. Также эквивалентный фантом щитовидной железы изготавливают в виде цилиндров из тонкого полиэтилена, имеющих одинаковый диаметр и различную высоту. Цилиндры заполнены раствором йодистого калия и герметизированы. Покрываюир1е ткани имитируются слоями воды различной толвдииы. В качестве примера на фиг. 1 и 3 приведены результаты рентгенофлуоре центного сканирования щитовидной железы по стабильному йоду у больной Г-вой. При этом фокусное рассто ние установки 40 мм, да1аметр цилиндров 40 мм, их высота 10, 12, 15, 17, 20 и 25 мм. Концентра:ция раствора йодистого калия с концентрацией по йоду 20 мг/мп. Покрывающие ткани имитировались слоями воды толщиной 0,3,5,9,12,14,17,19 и 22 м Установку при измерениях распол гали таким образом, чтобы ось симметрии коллиматора проходила через зону интереса, а при измерениях на фантоме совпадала с осью симмёт рии фантома. Интенсивность характе ристического рентгеновского излуче ния стабильного йода при сканирова нии органа и фантома определяли при расстояниях детектор - поверхность кожи, равных 10j 15, 20, 25, 30, 35 и 40 мм. Определяли толщину щитовидной железы у больной Г-вой по идентичности кривых зависимости характеристического рентгеновского излуче ния стабильного йода от расстояния детектор - поверхность кожи над исследуемь1м органом и в тканеэквивалентном фантоме (фиг. 1, значками ° ж отмечена зависимость между интенсивностью характеристического рентгеновского излучения стабильного йода Б и расстоянием детектор поэерхность кожи Г над цр1товидной железой у больной Г-вой, сплошной линией и точками отмечена, зависимость между интенсивностью излучения йода В и расстоянием детектор имитант поверхности кожи в тканеэквивалентном фантоме щитовидной железы с концентрацией стабильного йода 20 мг/г, толщиной 25 мм при толщине имитанта покрывающих тканей 12 мм. Кривые, снятые у больной и над тканеэквивалентным фантомом, совпадают по форме, следовательно, фантом полностью идентичен исследуемому органу, поэтому последний имеет 25 мм и высоту покрывающих тканей 12 мм. Расстояние детектор - поверхность кожи для нулевого слоя сканирования, при котором интенсивность характеристического рентгеновского излучения максимальна, равно 20 мм (фиг. 1). Для .определения высоты пространственного распределения йода с наиболее информативным изоуровнем (высоты нулевого слря) использовали наполненную водой емкость, в которой перемещали проволоку из олова диаметром 1,5 мм, укрепленную на торце линейки из оргстекла. Вода имитировала ткани человека, олово имитировало стабильный йод в связи с тем, что его энергия близка к энергии характеристического рентгеновского излучения стабильного йода и этот элемент значительно более удобен для требуемых измерений, чем йод. Детектор сканирующего устройства располагали перпендикулярно к поверхности воды, которая имитировала поверхность кожи, на расстоянии детектор - поверхность воды 20 мм. Измерение характеристического рентгеновского излучения олова проводили, перемещая проволоку в горизонтальных плоскостях, отстоявших друг от друга по вертикали на 2 мм, начиная с поверхности воды. Шаг параллельного сдвига проволоки в каждой из плоскостей 2 мм. Результаты измерений - пространственные распределения изоуровней стабильного йода в тканеэквивалентном фантоме щитовидной железы при расстоянии детектор - имитант поверхность кожи 20 мм - представлены на фиг. 2, где И - центр детектора сканирующего устройства, 3 - поверхностьводы; Ж - имитант тканей, покрывающих щитовидную железу у больной Г-вой, толщиной 12 мм, Е - толщина имитанта щитовидной железы больной Г-вой, равная 25 мм. Из фиг. 2 видно, что распределение иэоуровне стабильного йода в тканеэквивалент ном фантоме неравномерно. Наиболее информативным выбран изоуровень 70%. Высота его Д равна II мм и является высотой нулевого слоя сканирования. Предполагаемые расстояния между детектором и поверхностью кожи для первого поверхностного и перво го глубокого слоев сканирования в фантоме равны соответственно 31 и 9 мм. Расчет этих расстояний пока зан на фиг. З(), где 3 - поверхность воды, имитирующая поверхность кожи над исследуемым органом; Ж имитант тканей, покрывающих щитовид ную железу больной Г-вой, толщиной 12 мм; Е - толщина имитанта щитовидной железы больной Г-аой, равная 25 мм. Высота первого поверхностного и первога глубокого слоев сканирова ния соответственно 8 и 7 мм (фиг. 3, А ). Истинные расстояния между детектором и поверхностью кожи для первого поверхностного и первого глубокого слоев сканирова ния равны соответственно 28 и 13 мм (фиг. 3, м ) . ВА8 Предполагаемое расстояние между детектором и поверхностью кожи в гЬ.чнтоме для второго глубокого слоя сканирования 6 мм (фиг. 3, ц ) , высота второго глубокого слоя сканирования (фиг. 3,о), рассчитанная по указанной методике, 6 мм. Истинное расстояние между детектором и поверхностью кожи для второго глубокого слоя сканирования (фиг. 3,п ) 7 мм. Таким образом, сканирование щито видной железы у больной Г-вой с толщиной органа Е-25 мм и покрывающих тканей Ж-12 мм необходимо проводить в четыре слоя (фиг. 3 п,) на расстояниях детектор - поверх- ность кожи 28, 20, 13 и 7 мм. При этом сумма всех высот слоев сканирования не меньше найденной толщины тканеэквивалентного фантома органа (32 25). Использование изобретения обеспечивает повьпиение точности за счет получения более полной информации о распределении стабильного элемента по всему объему исследуемого органа и полного исключения томографического эффекта.

СПОСОБ РЕНТГЕНОФЛУОРЕСЦЕНТНОГО СКАНИРОВАШ1Я ОРГАНОВ ЧЕЛОВЕКА путем облучения органа источником гамма-излучения с последующей регистрацией распределения характеристического рентгеновского излучения элемента, нахс дящегося в исследуемом органе, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности исследования, определяют толщину органа и глубину его залегания, находят расстояние для нулевого слоя сканирования, при котором интенсивность характеристического рентгеновского излучения элемента максимальна, после чего в тканеэквивалентном -фантоме определяют пространственные распределения иэоуровней элемента для нулевого, поверхностных и глубоких слоев сканирования, соответствующие наиболее информативным изоуровням, при этом сумму всех вы- 3 сот ограничивают толщиной органа, (Л определяют расстояние детектор поверхность кожи над исследуемым органом для найденных высот слоев . сканирования и проводят сканирование 2 слоями. О1 со ОО 00 4

м н

в

2В

гв

8

в

го

го

// н

ж