Способ рентгенфотоденситометрии Советский патент 1992 года по МПК A61B6/00 

Изобретение относится к медицине, а также рентгенологии, и может быть использовано для оценки динамики процессов, происходящих в костной ткани, связанных с изменением ее минерального компонента на основе сравнительного фотоденситометрйческого исследования рентгенограмм.

Известен традиционный способ рентгенденситометрии с эталоном, включающий облучение источником света исследуемой рентгенограммы и последующее визуальное исследование ее участков. Недостатками способа являются низкая разрешающа я способность измерений, связанная с ограниченными возможностями человеческого глаза при исследовании участков рентгенограммы, слабо отличающихся по яркости и

низкая точность измерений, объясняющаяся тем, что различные рентгенограммы могут существенно отличаться по качеству как при изготовлении, так и в момент исследования в силу естественного старения. Визуальная оценка может быть эффективна только при наличии грубых изменений в кости (потеря 20-60% минерального компонента). Упомянутые недостатки затрудняют использование известного способа в практических исследованиях.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ рентгенфотоденситометрии, включающий операции облучения источником света рентгенограммы, преобразования светового потока, проходящего через

рентгенограмму, в электрический сигнал, измерения величины сигнала, соответствующей участку максимальной яркости рентгенограммы, сравнения результата измерения с порогом изменения по результатам сравнения коэффициента преобразования светового потока в электрический сигнал до тех пор, пока величина сигнала не станет равной заданной величине (верхней границе диапазонаизмерительного тракта), и измерения при заданной величине коэффициента преобразования, величины электрических сигналов, пропорциональных яркости различных участков рентгенограммы.

Недостатком описанного способа является низкая точность и разрешающая способность измерений. Разница между максимальным и минимальным измеряемыми сигналами рентгенограммы, соответствующая участкам ее максимальной и минимальной яркости, значительно (на порядок и более) меньше динамического диапазона измерительного тракта. Таким образом, при заданной погрешности измерений точность измерений синалов, соответ;ствующих информативным участкам рентгенограммы, существенно снижается. Кроме того, различие качест рентгенограмм при их изготовлении, старение рентгенограммы также приводит к снижению точности и разрешающей способности измерений.

Цель изобретения - повышение точности.

Поставленная цель достигается тем, что в способ рентгенфотоденситометрии, включающий облучение источником света рентгенограммы, преобразование светового потока, проходящего через рентгенограмму, в электрический сигнал, измерение величины сигнала, соответствующей участку максимальной яркости рентгенограммы, сравнение результата измерений, коэффициента преобразования светового потока в электрический сигнал и измерение при заданной величине коэффициента преобразования, величин электрических сигналов, пропорциональных яркости различных участков рентгенограммы, включены операции измерения величины сигнала, соответствующего участку минимальной я ркости рентгенограммы, вычитание сигналов, соответствующих участкам максимальной и минимальной яркости рентгенограммы, причем коэффициент преобразования светового потока в электрический сигнал изменяют до тех пор, пока результат вычитания (динамический диапазон изменения яркости рентгенограммы) не станет реальным

динамическому диапазону измерительного тракта.

Результат вычитания величин максимального и минимального сигналов рентгенограмм является оценкой динамического диапазона яркостей рентгенограммы. Путем изменения коэффициента преобразования достигается его согласование (равенство) с динамическим диапазоном измерительного тракта. При этом минимальные сигналы, соответствующие Затемненным участкам рентгенограммы, /в отличие от способа по прототипу, находятся в нижней части динамического диапазона

измерительного тракта. Количество измерений, разница урбвней сигналов которых меньше или равна погрешности измерительного тракта, существенно уменьшается. Таким образом, согласование динамичёских диапазонов источника сигнала (рентгенограммы) и измерительного тракта путем изменения коэффициента преобразования светового потока в электрический сигнал по результату сравнения с потоком

сигнала, пропорционального разности максимальной и минимальной яркостей рентгенограммы, позволяет на порядок и более увеличить точность и разрешающую способность измерения.

Однако, при увеличении коэффициента преобразования возрастает уровень преобразования, возрастает уровень собственных шумов измерительного тракта, что ограничивает выигрыш в точности измереНИИ, кроме того, величина максимального, а в некоторых случаях и минимального сигналов (что характерно для малых значений выдержек при изготовлении рентгенограммы) превышает верхнюю границу динамического диапазона измерительного тракта, за счеТ чего измерение в районе максимума освещенности неразличимы и производятся с большими ошибками. Дальнейшее п.овышение точности и разрешающей способности измерений достигается путем введения в предлагаемый способ операции изменения (увеличения или уменьшения) по результату сравнения с порогом разности максимального и минимального сигналов

рентгенограммы, интенсивности светового потока, падающего на рентгенограмму до тех пор, пока разность этих сигналов не станет равной величине динамического диапазона измерительного тракта. Введение

этой операции в способ увеличивает точность измерений, особенно в тех случаях, когда используются недосвеченные рентгенограммы, а также расширяет диапазон измерительных значений светового потока. Способ реализуется с помощью устройства - двухканального фотоденситометра собственной конструкции. На фиг.1 изображена блок-схема прибора, который состоит из двух датчиков 1 и 2 с фоторезисторами, включенными в мостовую дифференциальную систему усиления и сравнения сигналов 3 и 4. Регистрация изменений токов производится микроамперметром 5 с дискретным изменением процессов измерений, подключенного к выходу устройства. В устройстве предусмотрены следующие органы управления (фиг.2): потенциометр калибровки прибора на потенциометр учета погрешностей измерений с калибровкой на кнопочный переключатель пределов измерений, обеспечивающий работу прибора в диапазонах чувствительности 1:1, 1:10, 1:100; реверс-устройство,позволяющее производить исследования в обратном порядке (относительно светлого фона или относительно темного фона, либо негативных и позитивных изображений). Способ осуществляют следующим образом. На негатоскоп с равномерным освещением экрана помещают сравниваемые рентгенограммы. Оба датчика устанавливают на экране негатоскопа или самом светлом участке рентгенограммы, после чего стрелка амперметра устанавливается на О. Затем второй из датчиков переносят на рентгенограмму и устанавливают на тень мягких тканей пароссально возле обследуемого участка и устанавливают стрелку на 100. Тем самым осуществляется привязка конкрет,ных условий измерения (качество рентгенограммы, освещенность экрана, фон, создаваемый мягкими тканями и т.д.) к единой точке отсчета результатов измерений, что позволяет учесть возможные по грещности и получить объективней результат высокой степени точности. После этого, сохраняя первый датчик на световом поле, производят измерения вторым датчиком на интересующие точки. Если регистрируются незначительные по величине изменения плотности, то изменением диа: пазона чувствительности прибора можно растянуть обнаруженное изменение плотности до величины динамического диапазона измерительного тракта. При исследовании одних и тех же участков сравниваемой рентгенограммы, в процессе лечения, порядок калибровки и измерений сохраняется, при этом первый датчик постоянно находится на экране не гатоскопа. Это позволяет в каждом последующем случае при изучении серии рентгенограмм учесть все погрешности и получить сравниваемые величины. С помощью данного устройства можно производить также количественное сравнение двух рентгенограмм. Для этого датчики устанавливаются на идентичные точки рентгенограммы и снимают показания прибора. Для учета погрешностей калибровка в данном случае производится следующим образом. Оба датчика устанавливают на экран негатоскопа и калибруют на О. Первый датчик остается на экране негатоскопа, а второ,й устанавливается поочередно на идентичные точки мягких тканей одной и другой рентгенограмм, сравние1ая показания прибора определяют более светлый тон. Устанавливают второй датчик на выбранный нами темный участок рентгенограммы и калибруют на 100. После этого определяют среднее арифметическое между 100 и значением отклонения стрелки в идентичной тойке более светлого снимка и устанавливают стрелку прибора на эту величину. После такой калибровки, усредняющей значение погрешности, можно производить количественные оценки двух рентгенограмм в любых точках. Таким образом, реализация предлагаемого способа не вызывает затруднений, каждая из операций может быть выполнена с помощью известных устройств. Преобразование светового потока в электрический сигнал может быть реализовано с помощью фотодиода с подключенным к нему широкодиапазонным усилителем тока, вычитание сигналов легко выполняется с помощью известных схем прецизиозных аналоговых вычитающих устройств, изменение коэффициента преобразования светового потока может быть реализовано.устройствами с автоматической регуляцией усиления измерительного тракта, сравнение результатов измерения с порогом выполняется с помощью компараторов. В таблице приведен.сравнительный анализ фотоденситометрических измереНИИ в одних и тех же участках рентгенограммы, но проведенный двумя разными способами (предлагаемым и известным). Разница между максимальной и минимальной яркостью в каждом отдельном слумае отличается более, чем в 10 раз. Таким образом, предлагаемый способ позволяет на порядок и более повысить точность при исследовании рентгенограмм и легко реализуется с помощью известных измерительных устройств.

Формула изобретейия Способ рентгенфотоденситометрии путем облучения источником света рентгенограммы, преобразования светового потока, проходящего через рентгенограмму, в электрический сигнал, и измерения величин электрических сигналов, соответствующих яркости различных участков рентгенограммы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, производят измерение сигналов, соответствующих участкам

максимальной и минимальной яркости рентгенограммы, вычитают эти сигналы, сравнивают результат вычитания с величиной динамического диапазона прибора и по результату сравнения измерякэт коэффициент преобразования светового потока в элект. рический сигнал до тех пор, пока диапазон яркостей информативного участка рентгенограммы не станет равным величине динамического диапазона измерительного тракта.

Изобретение относится к медицине, травматологии, а также рентгенологии и касается рентгенфртоденситометрии. Цель, изобретения-повышение точности. Способ рентгенфотоденситометрии включает облучение источником света рентгенограммы, преобразование светового потока, проходящего через рентгенограмму, в электрический сигнал, из.мерение величины сигнала.соответствующей участку максимальной яркости рентгенограммы, сравнение результата измерений, коэффициента преобразования светового потока в электрический сигнал и измерение при заданной величине коэффициента преобразования, величин электрических сигналов, пропорциональных яркости различных участков рентгенограмм, операции измерения величины' сигнала, соответствующего участку минимальной яркости рентгенограммы, вычитание сигналов, соответствующих участкам максимальной и минимальной яркости рентгенограммы, причем коэффициент преобразования светового потока в электрический сигнал изменяют до тех пор, пока результат вычитания (динамический диапазон изменения яркости рентгенограммы) не станет равным динамическому диапазону измерительного тракта. 1табл., 2 ил.слс