Зонд для внутриполостного рентгенофлуоресцентного анализа Советский патент 1983 года по МПК G01N23/223 A61B6/00 

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для диагностики различных заболеваний, например опухолей, путем анализа элементного состава тканей изнутри, преимущественно внутри протяженных полостей (прямая кишка, пищевод и т.п.)..

Известны устройства, позволяющие осуществлять диагностику некоторых заболеваний методом рентгено-флуоресцентного анализа элементного состава тканей, в частности,диагностика онкологических заболеваний заключается в определении степени отклонения от нормй концентрации определенных химических элементов в исследуемой ткани. Такие устройства содержат источник излучения в коллиматоре, детектор излучения, чаще всего полупроводниковый, охлаждаемый жидким азотом, усилитель и регистратор, в качестве которого обычно используют многоканальный анализатор импульсов tl 1.

Недостатком этих устройств являются большие габариты блоков детектирования, связанные с необходимостью их глубокого -охлаждения, что позволяет анализировать состав только наружных и подкожных тканей и практически исключает внутриполостные исследования, например тканей прямой с кишки, пищевода и т.п.

Известно также устройство для измерения содержания свинца в зубах рентгенофлуоресцентным методом, состоящее из закрытого точечного радио10изотопного источника на основе ;о, помещенного в цилиндрический танталовый (выходной) коллиматор, охлаждаемого жидким азотом германиевого детектора, помещённого в танталовую 5 же защиту (входной коллиматор) и танталового пропускающего окна, выполненного заодно с корпусом защиты, i Щель в цилиндрическом коллиматоре направляет пучок возбуждающего из-,

20 лучения на передние зубы пациентов (детей) , которые располаг.зиотся вблизи пропускающего окна детектора перед , ним. Вторичное излучение от зубов регистрируется детектором и после усиле25ния его сигналов анализируется с помощью многокансшьного амплитудного анализатора. По спектрам характеристического рентгеновского излучения от зубов и известному количеству

30 свинца в растворе, измеренном в тех

же условиях, судят о концентрации накопленного в зубах свинца Г2.

Недостатком известного устройства также является необходимость глубокого охлаждения детектора при работе и связанные в этим большие габариты блока детектирования, исключающие его применение для внутриполостных исследований;

Наиболее близким к изобретению техническим решением является зонд для внутриполостного рентгенофлуоресцентного анализа, содержащий заключенные в герметичный корпус с бериллиевым окном коллимирующую систему, образующую две конические щели, вершины которых лежат на оси зода, а основания обращены друг к другу, радиоизотопный источник излучения, расположенный в вершине одной щели, и полупроводниковый детектор излучения в едином блоке с согласующим каскадом предусилителя, расположенный в вершине другой щели 3 .

Недостатком этого зонда, осуществляющего центральную геометрию облучения и регистрацию вторичного излучения, является невозможность определения расположения пораженног участка ткани по сечению полости.

Цель изобретения - нахождение места локализации пораженного участка ткани по сечению полости.

Поставленная цель достигается те что в зонде для внутриполостного рентгенофлуоресцентного анализа, содержащем заключенные в герметичный корпус с бериллиевым окном коллимирующую систему, образующую две конические щели, вершины которых лежат по оси зонда, а основания обращены друг к другу, радиоизотопный источник, излучения, расположенный в вершине одной щели, и полупроводниковый детектор излучения в едином блоке с согласующим каскадом предусилителя, расположенный в вершине другой щели, внутри конической щели с расположеннБгм в ней детектором соосно со щелью размещен кольцеобразный защитный экран прорезью по образующей, установленный с возможностью продольного перемещения в просвете щели коллиматора на всю ее ширину.

На чертеже приведена схема зонда

Схема зонда содержит корпус 1, выполненный с дюралюминия толщиной 0,5-0,7 мм и наружным диаметром 1525 мм с кольцевым окном 2 из бериллия, передний торец корпуса закругле для лучшего прохождения в полость. Коллимирующая система, образующая две конические щели 3 и 4, состоит иэ защитных экранов 5-8 из олова или свинца. Каждая коническая щель образована двумя коническими концентрическими поверхностями. Оба коллиматора расположены по одной оси так, что их щели осесимметричны. Ширина щелей составляет 2-4 мм в вершинах и 3-6 мм у оснований. Угол, под которым встречаются щели входного и выходного коллиматоров, составляет 70-110° и соответствует углу при котором выход однократно рассеянного в ткани излучения минимален. Обращенные друг к другу основания щелей коллиматоров герметично закрыты пропускающим окном из бериллиевой фольги толщиной 0,05-0,25 мм в виде кольца с наружным диаметром, соответствующим внешнему.диаметру корпуса.

в вершине щели одного коллиматора расположен радиоизотопный источник 9 излучения.. Источники излучения могут быть на основе нуклидов , , или других с энергией излучения, достаточной для возбуждения характеристического излучения исследуемых химических элементов. В вершине конической щели 4 помещен полупроводниковый детектор 10 излучения диаметром 5-8 мм и толщиной 0,52,0 мм. В предлагаемой конструкции использован неохлаждаемый спектро.метрический детектор на основе монокристалла иодида ртути (Hglj), имеющий широкую область спектральной чувствительности (3-300 кэВ) и позволяющий работать с любым из перечисленных источников излучения. Детектор гальванически соединен с затвором малошумящегр полевого транзистора согласующего каскада 11 предусилителя. Детектор и согласующий каскад представляют собой единый блок детектирования, габариты которого определяются размерами полевого транзистора (безкорпусное оформление) и указанными габаритами детектора. Для перехода от кольцевого обзора исследуемой .Йолости к локальному во входной коллиматор встроен управляемый защитный экран 12, выполненный иэ свинца (тантала, вольфрама и т.п.) толщиной 0,5-1,0 мм в виде кольца диаметром 12-20 мм и длиной 10-15 мм Вдоль образующей цилиндрической поверхности экрана имеется прорезь 13 шириной 2-5 мм и длиной 6-10 мм. При выдвигании экран перекрывает кольцевую входную щель коллиматора, оставляя открытым только окно, сечение которого определяется раствором щели входного Коллиматора у основания (3-6 мм) и шириной прорези экрана (2-5 мм). Задняя торцовая часть зонда имеет контактные разъемы для подключения предусилителя и кабеля питания блока детектирования, а также отверстие для штока управления зёццитным экраном.

Зонд работает следующим образом.

Излучение ралиочзотопного источника возбуждает характеристическое рентгеновское излучение химических элементов исследуемой ткани в кольцвой области, прилегающей к бериллиевому okHy зонда. Это излучение регистрируется детектором излучения через щель входного коллиматора. Выходной коллиматор формирует пучок возбуждающего излучения так, чтобы он попадал в указанную область исследуемой ткани под нужным углом, а входной коллиматор позволяет регистрировать вторичное излучение пробы под углом, соответствующим минимальному вкладу рассеянного излучения. Сигнал с детектора через согласующий каскад поступает на предусиЛитель и далее через основной усилитель - на амплитудный анализатор и схему регистрации и вывода данных. С помощью управляемого защитного зкрана перекрывается щель входного коллиматора при переходе от кольцевого обзора к локальному. При этом вторичное излучение регистрируется не из кольцевого объема исследуемой ткани вокруг пропускающег окна, а только из его части, соответствующей положению прорези в защитном экране.

Методика измерений элементного состава внутриполостных тканей с помощью зонда состоит в следующем. Зонд с открытым защитным,экраном вводят в исследуемую полость и продвигают по ее длине. Одновременно регистрируют характеристическое излучение наиболее информативного (для данного заболевания) химического элемента. В случае обнаружения аномалии при положении зонда, отвечающем ее максимуму, перекрывают щель входного коллиматора защитным экраном и, медленно вращая зонд вокруг его оси, находят положение максимума аномалии по периметру выявленного кольцевого объема ткани. Таким образом, по глубине погружения зонда и углу его поворота определяют место локализации наиболее пораженного участка ткани и его границы. При необходимости с помощью L многоканального амплитудного аиализатора регистрируют весь спектр рентгеновского излучения этого участка ткани с получением информации о содержании в нем нескольких химических элементов одновременно,что позволяет

производить дифференциальную диагностику опухолей (или других заболеваний) по отклонению от нормы (непо1Ьаженные s jacTKH тканей) концентраций определяемых элементов

или их соотнсяаений.

Формула изобретения

5 Зонд для внутриполостного рентгенофлуоресцентного анализа, содержащий заключенный в герметичный корпус с бериллиевым окном коллимирующую систему, образующую две кони0 ческие щели, вершины которых лежат ; на оси зонда, а основания обращены друг к другу, радиоизотопный источник излучения, расположенный в вершине одной щели, и полупроводни5 ковый детектор излучения в едином блоке с согласующим каскгшом предусилителя, расположенный в вершине другой щели, отличалгЬаийся тем, что, с целью нахождения места

0 локализации пораженного участка ткани по сечению полости, внутри конической щели с расположенным в ней детектором соосно со щелью размещен кольцеобразный защитный экран с прорезью по образующей, установленный с возможностью продольного перемещения в просвете щели коллиматора на всю ее ширину.

Источники информации, 40 принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР О 764660, кл. А 61 В 10/00, 1977.

2.K.Schuster. Measurement of Lead Content of Chiedrens Teeth in

45 situ by X-Ray FEuorescence,- Phys.

in Med.Bioe.,-,20, 6, 1975, .p. 56-63.

3.Леман Е.П. Рентгенорадиометрический метод опробования месторожсп дения цветных и редких металлов. ИЗД.2, Л., Недра 1978, с,127 (прототип). 5 J ff . A. N.X XXX. /jr / fff f f f л+хяг ггг ffff n/fei yct/ ifmf A Off/i - ff ffjfffjff/ffc/i у ffjre/fy /jeetfc/n/fffyffy