Способ исследования плотности тела и устройство для его осуществления Советский патент 1977 года по МПК A61B6/00 

(54) СПОСОБ liCC ЛЕДОВ АН Ш1 ПЛОТНОСТИ ТЕЛА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

помощи 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 удержушать пациента в таком положении, при кото

ром используемая радиация проходит интересующ 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 полуколец 7 и 8. Материал помогает удалить воздух из зоны вокруг тела и способствует переводу аппаратуры в состояние, в котором она способна принимать пациентов, имеющих несколько отлишых один от другого размеры без видоизменения,поскольку аппарат обрабатывает полый объем кольца, составленного полукольцами 7 и 8, как тело.

К поворотной платформе 1 прикреплены два компенсирующих элемента 11 и 12, образующих аттенюатор 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 радаации, не проходящей через 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, О11реде;шющих внутреннюю поверхность участков 14, Линия, соединяющая выступающую часть на верхнем элемеше у одной стороны кольца с выступающей частью, расположенной на другом элементе у той же самой стороны кольца, в этом расположена тангенилально отверстию 2.

Двигатель 15 нривода возвратно-поступательного перемеп еиия, который перемещает зубчатый ремень 16 при помопщ приводного зубчатого вала 17, неподвижно нрикреплен к поворотной платформе. Ремень 16 представляет собой бесконечную ленгу и проходит через направляющую 18, расположенную на поворотной платформе 1. На ремие 16 закреплен истошшк 19 излучения веерообразной гиюской полосы 20 Х-лучей.

Причем источник снабжен диафрагмами, одна из которых имеег отверстие круглой формы, а другая отверстие в виде узкой ще;ш. Источник перемещается вперед и назад поперек поворотной платформы 1 по продольной платформе 21 посредством ремня 16. Противовес 22 прикреплен к стороне ремня 16, противолежащей источнику 19 так, ПО опи смещаются в направлении, противоположном источнику, и компенсирует отсутствие балаисируюп(их сил, которые в противном случае могли бы

возникнзт ь при движении источника. Противовес 22 перемещается на продольной опоре 23.

С ИСТОЧНШСОМ19 соединен при помощи легкой, но жесткой 24 коллимациопно-детектирующий узел, содержащий блок 25 сцинтилляционных кристаллов и фотоумножителей, причем каждый 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 нанравляющая, чтобы направлять движение коллимационно-детектирующего узла. Пластина 27 снабжена сеткой 28 нитей, содержащей прозрзшую полоску, несущую непрозрачные линии 29. Эта сетка используется для облегчения поперечного ска1шрования, управляемого при помощи фотоячейки (детектор 30). Детектор 30 создает электрические импульсы, указьшающие пересече)ше источника и детектирующего узла. Эти имтульсы используются в управляющей электроппой схеме, которая служит для обработки выходных сигналов, по;гученных с фотоумножителя.

Устройство содержит также блок 31 запоминания и блок обработки выходных си1налов детектора 30, содержащий схему 32 вычитания и схему 33 умножения, соединенные последовательно, причем каждая схема соединена с блоком 3 1 запоминания.

При осуществлении снособа исследования плотности тела по изменению способности поглощать ионизирующее излучение устройство работает следующим образом.

При работе двигатель 15 перемешает источник 19 и блок 25 слева направо поперек поворотной платформы 1 так, чтобы полоса 20 излучения, которая обычно стягивает угол 10° у истошика, перемеп1алась поперек объекга 3 в интересующую плоскость. Установленные в блоке 25 детекторы создают выходные сигналы, показывающие количество излучения, которое падает на него после прохождения через тело; при этом каждьп детектор будет создавать выходпые сигналы относящиеся к из.пучению, выходя)цему из тела вдоль множества параллельных путей за время одного перемещения истошик 19 и детектора поперек поворотной шитформы. Ширина путей определяется зарапее и кошролируется путем использования импульсов с детектора 30, чтобы управлять временем ипгегрирова1шя соответствующей и}п-егрирующей схемы (не показана), подключенной к каждому из детекторов в блоке 25. По окончании линейного перемещения истошика 19 и блока 25 слева направо включается двигатель 5, в результате чего поворотная платформа поворащаается на угол, соответству1чщий углу полосы 20, т.е. 10 . Затем включается двигатель 15, и источник 19 и блок 25 линейно пере меняются справа налево поперек поворотной платформы 1. Эта последовательность по переме1шых ;шнейных перемещений и шагов поворота продолжается до тех пор, пока поворотная платформа 1 не псаернется на угол 180° или

больше.

.Цанные, полученные путем сканирования излучения относительно пациента, таким образом обрабатываются, 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 появле1шю ошибок в оценке изменения поглощения излучения в плоском слое тела, которое подвергается исследованию если она не будет компенсирована.

Первое действие, вьшолняемое над сигналом детектора, действие вычитания, предназпачешюе для введения поправки на то, что даже при yciaиовке на место компенсирунжцих элементов и замене полуколец 7 и 8. материала 10 и обьекта 3 однородной массой воды или ей подобного материала, все выходные сигналы, полученные из каждого детектора во время линейного перемещешш при сканировании, не будут равны даже при отсутствии дифференциальной жесткости. Это происходит из-за того, что неизбежно будет существовать изменение в полном поглощении, испытываемом излучении при движении по разл11чнь м, но параллельным путям, через компенсирующий элемент 11, воду и ко.я1енсирующ}1Й элемеш 12. Таким образом, одно гшнейное сканирование осуществляется при наш1чии воды или подобного материала в место элемешов, показанных в отверстии 2 на фиг. 1, а изменения в выходных сигналах всех детекторов записываются и кспо.чьзуются, чгобь получить весовые козффициеш ы изме} еиия nyieii для вычитания из выходных си1налов, извлеченны.х, когда роизводится сканиролание объекта.

Это действие, однако, не может решить задачу дифференциальной жесткости, поскольку существуют сильно зыражешшя не;чн1 ейная заБисимость между длиной iiyin через компелсзарующий элемент и поглощением излучения. Комкенсация cyinecTBOвания этой проблемы (задаш) достигается с помощью второй операпии, которая яв. яетсй мзльтитатлвпой операцией н которая использует весйкые коэс|зф1пи1е1пы дифференш1альпой жесткости, получеппые путем установки стержня из nonioiua.Kjinero матерка.ча (например алюминия, бора mm углерода) в отверстии 2 параллельно 11родолы ым ьапразЛЯЮПН1.М, окружения его водой и о существ лепил второго поперечного сканирования скобы 24 и оборудования относитель К) попоротой плагфОрмы. Выходпьш сигналы. получе 1 ые UIIM. втором скапировапии, вычита тся из соответствурощих несовьтх козффи ше пов изменении путей, получек пых ранее, и изменения в выход 1Ь;х сигналах, извлеченных из каждого детектора во время сканировапия, записываются и служат для оценки весовых коэ(|)фицие1ггов дифференциальной жесткости. которые используются с соответствующей синхрони

зацией для осуществления комненсации дифференциальной жесткости, когда объект 3 установлен в отверстии 2.

Когда, сигнай 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 (не показана); Выбранная вентилем 34 ве;шчипа аг прикладывается к схеме 32, которая вычитьшает его из величины сигнала Sr передает разность схеме 33 умножения.

Блок 31 запомина1шя содержит также весовые

коэффнщ1енты дмфферени 1а-Т1Ь г.й п.)сп, из которых один относите;; К каждсг-лу 1:3 пу1ей. псследуемог.5у с помощью одного Дйгектс/ра в 1ечение одкохО попсречпога CKisUiincBaini;-. Ко ;4)фициет,.

относящийся к ог;1ель;10л:у pacLMarpiaiiicMOMy пути, обозначен Ьг. 1-Сс-гда схема 32 Б1лчигзипя передает величину Sr or па схему 33 умгюжепия, вешать 35 под .,15Йствием си11Х 1(1Ч 31 рующего импул са, по; уче;пю о чс:роз iiiniiio задержки (не

показана) постояплай Бел1г-и:Н;. upe.sieiiii задержки, выбирает величину Ьг из блогсаЗ запоминания и прикладывает ее к . Произведение (Sr - «,)br иролод1;:г ип Слсму 36 обработки, чтобы создать картпу Be. поперечного поглощекия, изобража1оиг. i.MeiieH ;e попюп1ения в П.Т10СКССТИ тела, .KasiupyeisK) о 1злучеиием, преднaзкaчeпиьi i для последовaiiiiH.

При этом ве.1ичи}1ы аг и tir характеризуют весов е коэффициешм lUbi- neiiiDi путей и весовые

1 оэффидпеи Л дьирфереицк льлой ;i;eeiKOCTii соотiieveTBOiiMO.

1.inccoD iicc:ii;;iouai ii;i isjioijio ii rejia, заклю1а;ОП( в npOCiieUnrdinU liCHiOiip-yKjinilM 3.1уЧеsuiCM исследуемого ооъекта нл}ес1е j а i генюагором и рсгиетраши i;; iV4ej Hi).4 сигналов, о г л и ч аU) щ и и с я гом, :1о. е аельн оПсеигченмя четкости :ообра:-кепи) из ;енски ; лсглощенпя ;1злучения, лроизводлг 1 йеле;и)Б:лельиое ги.ч Св-ЧИ1а}{пе однородного эл.еменга из каь;еэк5зивале Г1 ноге материала. од орояиого ;ЛСМ( HJ ма1ер ; ла агтепюатоза, затем ticci eiiye:i.ioj(i о-ьяч з, причем сигналы, получеинье niJU пр-,.еье-, олноро/и тх злемен з, вводят в 3.iJiu U; i;uoi i--c cijincvHu li неполь:iyjov иа СОУ Бе)-стьуып; 1ч згопах об1 кютг;к БЫХОДiibix сигкало,:., по;м1;1ем ;фи upoeisiH iBaKHH ис;лсцуемО О о5-1 еку;;.

2.УстрсйсгБС) ;.i,/iR оеу1 деетвле( способа по И. К состоящее из iii ю-иника }1злуче№1к с диафрагмаг о4, дегектируюп1ей системы, arreiiioaTopa, приво,дов перемещенпя источника изл)чения и детектора, отличающееся тем, что опо снабжено блоком.

запоминания 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 вьшолнен из двух компенсирующих элементов.

4. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что одна из диафрагм имеет отверстие круглой формы, а друга - отверстие в виде узкой щели.

Источники информащш, принятые во внимание при экспертизе:

1. «teoKTHCTOB В.И. ftнтгеновское изображение, его метрические свойства и их применение в клинике. Л., 1966, с. 182-191.

4

34г-i-

33

1

иг. 2