RU2098929C1 - X-ray apparatus for medical diagnostics - Google Patents
X-ray apparatus for medical diagnostics Download PDFInfo
- Publication number
- RU2098929C1 RU2098929C1 RU95108699/07A RU95108699A RU2098929C1 RU 2098929 C1 RU2098929 C1 RU 2098929C1 RU 95108699/07 A RU95108699/07 A RU 95108699/07A RU 95108699 A RU95108699 A RU 95108699A RU 2098929 C1 RU2098929 C1 RU 2098929C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ray
- patient
- radiator
- image shaper
- installation
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Radiation (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
- Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электроники и может быть использовано при создании нового класса рентгенографического оборудования. The invention relates to the field of electronics and can be used to create a new class of radiographic equipment.
Известен ряд рентгенографических установок, характеристики которых приведены ниже (см. таблицу). A number of radiographic units are known, the characteristics of which are given below (see table).
Во всех указанных аналогах, включая прототип, в качестве которого выбрана рентгенографическая установка, описанная в работе "Цифровая рентгенографическая установка для медицинской диагностики", разработанная в институте ядерной физики Г.И. Будкера (Новосибирск, 1991). Установка включает в себя стандартный рентгеновский излучатель с питающим его высоковольтным источником, штатив с механической системой сканирования, многоэлементный твердотельный формирователь изображения (МТФРИ) и систему регистрации и управления. In all of these analogues, including the prototype, which was chosen as the x-ray unit described in the work "Digital X-ray unit for medical diagnostics", developed at the Institute of Nuclear Physics G.I. Budker (Novosibirsk, 1991). The installation includes a standard X-ray emitter with a high-voltage source feeding it, a tripod with a mechanical scanning system, a multi-element solid-state imager (MTFRI) and a recording and control system.
Распределение излучения в горизонтальном направлении измеряется с помощью МТФРИ, а в вертикальном путем механического сканирования. Для этой цели рентгеновская трубка, щелевой коллиматор и камера во время съемки одновременно и равномерно перемещаются в вертикальном направлении (для установки с вертикальным положением пациента). Коллиматор со щелью в 1 мм формирует тонкий веерообразный пучок рентгеновского излучения, который после прохождения через тело пациента попадает во входное окно МТФРИ. В этом случае МТФРИ размещенным на нем электроникой управления можно рассматривать как 320 независимых счетчиков рентгеновских квантов. Информация, накопленная в счетчиках во время экспозиции строки, переписывается в память ЭВМ, и затем начинается регистрация следующей по вертикали строки. По окончании съемки кадра в памяти накапливается цифровое изображение-матрица 320х256 чисел, описывающая распределение излучения после прохождения через тело пациента. Первое необработанное изображение на дисплее возникает одновременно со сканированием. The distribution of radiation in the horizontal direction is measured using MTFRI, and in the vertical by mechanical scanning. For this purpose, the x-ray tube, slotted collimator and camera during shooting simultaneously and uniformly move in the vertical direction (for installation with the vertical position of the patient). A collimator with a 1 mm gap forms a thin fan-shaped beam of x-ray radiation, which, after passing through the patient’s body, enters the MTFRI entrance window. In this case, MTFRI placed on it by the control electronics can be considered as 320 independent counters of x-ray quanta. The information accumulated in the counters during the exposure of the line is transferred to the computer memory, and then the registration of the next vertical line begins. At the end of the shooting, a digital image matrix of 320x256 numbers is accumulated in memory, which describes the distribution of radiation after passing through the patient's body. The first raw image on the display occurs simultaneously with the scan.
Управление установкой осуществляется с помощью ЭВМ. Программное обеспечение установки включает в себя основную управляющую программу и программы для проведения контроля работоспособности блоков и установки в целом. Программа позволяет врачу провести съемку нескольких кадров, посмотреть полученные снимки на дисплее, записать на диск, а также в случае необходимости запустить специальную диагностическую задачу для обработки полученной информации. В режиме обработки врач может вывести снимок на дисплей и при помощи специальной, быстрой дисплейной системы оперативно преобразовать изображение в вид, наиболее удобный для визуального анализа, и за счет этого улучшить диагностические возможности проекционной рентгенографии. Программа позволяет измерять расстояния между объектами на изображении, плотность в каждой точке изображения и среднюю плотность в произвольном фрагменте изображения, а также проводить другие операции. The installation is controlled by a computer. The installation software includes the main control program and programs for monitoring the health of the units and the installation as a whole. The program allows the doctor to take several shots, look at the received pictures on the display, write to disk, and also, if necessary, run a special diagnostic task to process the information received. In the processing mode, the doctor can display the image on the display and, using a special, fast display system, quickly convert the image to the most convenient for visual analysis, and thereby improve the diagnostic capabilities of projection radiography. The program allows you to measure the distance between objects in the image, the density at each point in the image and the average density in an arbitrary fragment of the image, as well as carry out other operations.
Метод сканирования практически исключает регистрацию излучения, рассеянного в теле пациента. Нулевой фон и высокое быстродействие камеры (600 кГц на канал) существенно расширяют динамический диапазон по сравнению с другими методами регистрации. Несмотря на большое время съемки кадра (около 8 с), снижение резкости изображения из-за небольших перемещений пациента не происходит, так как время экспозиции каждой строки при сканировании составляет 30 мс. The scanning method virtually eliminates the registration of radiation scattered in the patient’s body. Zero background and high speed cameras (600 kHz per channel) significantly expand the dynamic range compared to other registration methods. Despite the long shooting time (about 8 s), there is no reduction in image sharpness due to small patient movements, since the exposure time of each line during scanning is 30 ms.
Целью предложенного изобретения является сокращение времени экспозиции, снижения лучевой нагрузки на пациента, снижение стоимости эксплуатации и стоимости рентгенографической установки. The aim of the invention is to reduce exposure time, reduce radiation exposure to the patient, reduce the cost of operation and the cost of the x-ray unit.
Принципиальным отличием предложенного технического решения от прототипа является то, что в качестве многоэлементного твердотельного формирователя изображения использованы сборки модулей линеек полупроводниковых фотоприемников, сочлененные с ПЗС мультиплексорами. В этом же заключается принципиальная новизна предложенного технического решения. The fundamental difference between the proposed technical solution and the prototype is that, as a multi-element solid-state imager, assemblies of modules of the lines of semiconductor photodetectors coupled with CCD multiplexers are used. This is the fundamental novelty of the proposed technical solution.
Предлагаемое решение существенно, так как позволяет по новому принципу построить конструкцию прибора, где ключевым элементом является многоэлементный полупроводниковый фотоприемник, сочлененный с ПЗС коммутатором. Следовательно, данный признак существенен и, следовательно, все изобретение обладает существенностью. Предложение существенно, так как позволяет значительно повысить чувствительность приемного узла установки и снизить рабочую дозу функционирования прибора, кроме того предложение позволяет снять с потребления пленки, покрытые серебром (см. аналог), и снизить стоимость рентгенографических исследований и комплектующих изделий. Таким образом, предлагаемое изобретение может обеспечить большой технический эффект, резко увеличить чувствительность установки и снизить себестоимость процесса эксплуатации и самой установки. The proposed solution is significant because it allows to construct the device design according to a new principle, where the key element is a multi-element semiconductor photodetector coupled with a CCD switch. Therefore, this feature is significant and, therefore, the entire invention is significant. The proposal is significant, since it allows to significantly increase the sensitivity of the receiving unit of the installation and reduce the operating dose of the device, in addition, the proposal allows you to remove silver-coated films from consumption (see analogue) and reduce the cost of x-ray studies and components. Thus, the present invention can provide a large technical effect, dramatically increase the sensitivity of the installation and reduce the cost of the operation process and the installation itself.
Данное предложение обладает изобретательским уровнем, так как элементы новизны в данной заявке не предполагают очевидности для специалистов. Необходимо отметить, что именно предлагаемое сочетание элементов новизны: использование многоэлементных твердотельных формирователей рентгеновских изображений (МТФРИ) с классической рентгеновской трубкой, но пониженной излучательной мощности дает принципиально новое функциональное свойство рентгенографическому аппарату медицинской диагностики понижение более одного порядка мощности лучевого излучения на пациента. Применение высокоэффективного МТФРИ позволяет сократить время экспозиции, отказаться от использования толстослойных серебросодержащих пленок, по сравнению с аналогами снизить весо-габаритные параметры рентгенографической установки и др. This proposal has an inventive step, since the elements of novelty in this application do not imply evidence for specialists. It should be noted that it is the proposed combination of novelty elements: the use of multi-element solid-state X-ray imagers (MTFRI) with a classic X-ray tube, but with a reduced emissive power, gives a fundamentally new functional property to the medical diagnostic radiographic apparatus by lowering more than one order of radiation power per patient. The use of highly efficient MTFRI allows to reduce the exposure time, to abandon the use of thick silver-containing films, in comparison with analogues to reduce the weight and size parameters of the x-ray unit, etc.
На чертеже изображена схема рентгенографической установки по предложенному техническому решению. The drawing shows a diagram of a radiographic installation according to the proposed technical solution.
Установка состоит из рентгеновской трубки 1 (см. чертеж), коллиматора 2, балки 3, блока МТФРИ 4, системы сбора и обработки информации 5 и устройства визуализации 6. При необходимости в состав установки включается стол пациента. Излучение от рентгеновской трубки через коллиматор достигает пациента и, проходя через обследуемую область тела, достигает крепленного на стол пациента блока МТФРИ, где после обработки периферийной электроникой в виде градуированного сигнала достигает системы сбора и обработки информации (СОИ). Полученную информацию затем вводят в устройство визуализации. В предложенном нами техническом решении блок МТФРИ 4, состоит из гибридной фоточувствительной схемы 7, содержащей линейку фотоприемников 8, сочлененных с ПЗС мультиплексором 9. The installation consists of an x-ray tube 1 (see drawing), a collimator 2, a beam 3, an MTFRI 4 unit, an information collection and processing system 5, and a visualization device 6. If necessary, the patient table is included in the installation. The radiation from the x-ray tube through the collimator reaches the patient and, passing through the examined area of the body, reaches the MTFRI unit attached to the patient’s table, where after processing with peripheral electronics in the form of a graduated signal, it reaches the information collection and processing system (SOI). The obtained information is then input to the imaging device. In our proposed technical solution, the MTFRI 4 unit consists of a hybrid photosensitive circuit 7 containing a line of photodetectors 8 coupled to a CCD multiplexer 9.
В данном предложении линейка фотоприемников изготовлена на основе теллурида кадмия с размером элементов 100 х 100 мкм, с количеством элементов разложения изображения 1280, а мультиплексор изготовлен на основе кремния, с поверхностным каналом. Линейка фотоприемников (которая может быть изготовлена и на основе арсенида галлия или на основе кремния) сочленяется с коммутатором посредством изготовленных на кристалле коммутатора диодов, которые расположены между фотоприемником и электродом ПЗС. Излучение от рентгеновской трубки после прохождения сквозь тело пациента попадает на фотоприемник и сигнал от фотоприемника поступает на диод, и в результате этого диод включается в прямом направлении и инжектирует заряд, пропорциональный поступающему сигналу, под электрод ПЗС, который по выходу из ПЗС последовательно попадает в систему сбора и обработки информации (СОИ) и затем в устройство отображения. In this proposal, the line of photodetectors is made on the basis of cadmium telluride with an element size of 100 x 100 μm, with the number of image decomposition elements of 1280, and the multiplexer is made on the basis of silicon, with a surface channel. The line of photodetectors (which can be made on the basis of gallium arsenide or on the basis of silicon) is coupled to the switch by means of diodes made on the crystal of the switch, which are located between the photodetector and the CCD electrode. The radiation from the x-ray tube after passing through the patient’s body enters the photodetector and the signal from the photodetector enters the diode, and as a result, the diode is turned on in the forward direction and injects a charge proportional to the incoming signal under the CCD electrode, which sequentially enters the system at the exit of the CCD collecting and processing information (SDI) and then to the display device.
Аппарат обеспечивает выполнение снимка за время не более 3,5 с (при экспонировании кадра формата 1280х1024 элемента изображения с разрешением не хуже 0,3 мм), обработка изображения не более 5,0 с. Аппарат обеспечивает математическую обработку изображения и хранение не менее 2000 рентгеновских изображений с целью улучшения диагностических возможностей. The device provides a snapshot in a period of not more than 3.5 s (when exposing a frame of the 1280x1024 format image element with a resolution of no worse than 0.3 mm), image processing is not more than 5.0 s. The device provides mathematical image processing and storage of at least 2000 x-ray images in order to improve diagnostic capabilities.
Аппарат обеспечивает:
звуковую связь врача с пациентом;
ширину канала детектора не более 0,26 мм;
число градаций серого не менее 256;
управление всеми необходимыми перемещениями с выносного и встроенного пульта управления;
выдачу сигнала на безусловное выключение рентгеновской трубки при остановке сканирования по любым причинам;
грузоподъемность стола пациента не менее 170 кг;
размеры стола: длина 220 см, ширина 90 см, высота от пола 65-110 см;
крепление рентгеновской трубки и МТФРИ с рассогласованием коллимированного пучка рентгеновских квантов не более 0,1 мм;
размер фокусного пятна трубки не более 1,2х0,3 мм;
коллимирование потока рентгеновских квантов перед исследуемым объектом с учетом получения на поверхности детекторов фокусного пятна шириной не более 1,0 мм;
выбор области экспонирования на всей длине стола;
время непрерывной работы аппарата должно быть не менее 6 ч;
время подготовки аппарата к работе должно быть не более 15 мин.The device provides:
sound connection between the doctor and the patient;
detector channel width not more than 0.26 mm;
the number of gray gradations is not less than 256;
management of all necessary movements from the remote and built-in control panel;
issuing a signal to unconditionally turn off the x-ray tube when the scan is stopped for any reason;
the load capacity of the patient table is at least 170 kg;
table dimensions: length 220 cm, width 90 cm, height from the floor 65-110 cm;
fastening an x-ray tube and MTFRI with a mismatch of the collimated beam of x-ray quanta of not more than 0.1 mm;
the focal spot size of the tube is not more than 1.2x0.3 mm;
collimating the flux of x-ray quanta in front of the object under study, taking into account the receipt of a focal spot on the surface of the detectors with a width of not more than 1.0 mm;
selection of the exposure area along the entire length of the table;
the time of continuous operation of the device should be at least 6 hours;
the preparation time of the apparatus for operation should be no more than 15 minutes.
Материал поверхности стола пропускает рентгеновские кванты, испускаемые трубкой в диапазоне напряжений. The surface material of the table passes X-ray quanta emitted by the tube in the voltage range.
Блок питания и управления рентгеновской трубкой (БПУ РТ) с дистанционного пульта обеспечивает возможность регулирования:
анодного напряжения: от 10 до 140 кВ (в нескольких диапазонах в зависимости от области применения);
анодного тока от 4 до 400 мА со ступенчатой регулировкой в четырех диапазонах: 4- 10 мА через 2 мА, 10 30 мА через 5 мА, 30 100 мА через 10 мА, 100 400 мА через 20 мА, управление от ЭВМ.The power supply and control X-ray tube (BPU RT) with a remote control provides the ability to control:
anode voltage: from 10 to 140 kV (in several ranges depending on the field of application);
anode current from 4 to 400 mA with step adjustment in four ranges: 4-10 mA after 2 mA, 10 30 mA after 5 mA, 30 100 mA after 10 mA, 100 400 mA through 20 mA, computer control.
Блок детектирования:
обеспечивает регистрацию рентгеновских квантов от блока рентгеновских трубок с эффективностью не менее 70% при загрузке до 5х105 имп/с;
обеспечивает предварительную обработку сигнала с последующим сопряжением с системой сбора и обработки информации (СОИ) и устройством визуализации (УВ);
обеспечивает электропитание электронных блоков предварительной обработки информации всех уровней.Detection Unit:
provides registration of x-ray quanta from the block of x-ray tubes with an efficiency of at least 70% when loading up to 5x10 5 imp / s;
provides preliminary signal processing, followed by pairing with a system for collecting and processing information (SDI) and a visualization device (HC);
provides power to electronic information processing units of all levels.
Система сбора и обработки информации (СОИ) и устройство визуализации (УВ) обеспечивает: режим обработки изображения в диалоге оператор ЭВМ с применением графического кодировщика типа "мышь" и АЦ клавиатуры по следующим видам: режим "окна", "масштаб", "горизонтальная и вертикальная линии", "деление", "инверсия", измерение расстояний, измерение плотности, а также запись на внешние устройства отснятых кадров для длительного хранения. The information collection and processing system (SDI) and the visualization device (HC) provide: an image processing mode in a dialogue with a computer operator using a graphic encoder such as a mouse and an AD keyboard in the following types: window, scale, horizontal and vertical lines "," division "," inversion ", distance measurement, density measurement, as well as recording captured frames to external devices for long-term storage.
Система защиты от рассеянного излучения обеспечивает потоки не более 25 мкР/с на расстоянии 1 м в любом направлении (при напряжении на трубке 100 кВ и токе 100 мА). The system of protection against scattered radiation provides flows of no more than 25 μR / s at a distance of 1 m in any direction (at a tube voltage of 100 kV and a current of 100 mA).
Технико-экономическая эффективность данного технического предложения заключается в том, что применение твердотельного высокоэффективного полупроводникового МТФРИ позволяет сократить время экспозиции, снизить лучевую нагрузку на пациента, отказаться от использования толстослойных серебросодержащих пленок. The technical and economic efficiency of this technical proposal lies in the fact that the use of solid-state high-performance semiconductor MTFRI can reduce the exposure time, reduce the radiation dose to the patient, and refuse to use thick silver-containing films.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95108699/07A RU2098929C1 (en) | 1995-05-29 | 1995-05-29 | X-ray apparatus for medical diagnostics |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95108699/07A RU2098929C1 (en) | 1995-05-29 | 1995-05-29 | X-ray apparatus for medical diagnostics |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU95108699A RU95108699A (en) | 1996-12-27 |
RU2098929C1 true RU2098929C1 (en) | 1997-12-10 |
Family
ID=20168230
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU95108699/07A RU2098929C1 (en) | 1995-05-29 | 1995-05-29 | X-ray apparatus for medical diagnostics |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2098929C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005004190A1 (en) * | 2003-07-08 | 2005-01-13 | The Budker Institute Of Nuclear Physics Russian Academy Of Sciences Siberian Branch | Scanning radiographic device (variants) |
RU2498460C1 (en) * | 2012-04-24 | 2013-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ) | X-ray detector |
RU2530903C1 (en) * | 2013-03-01 | 2014-10-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский национальный исследовательский государственный университет" (Новосибирский государственный университет, НГУ) | Multichannel gas ionisation chamber |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
BR112015003885A2 (en) * | 2012-08-27 | 2017-07-04 | Koninklijke Philips Nv | equipment; method; imaging system; computer program element for controlling equipment; and computer readable media |
-
1995
- 1995-05-29 RU RU95108699/07A patent/RU2098929C1/en active IP Right Revival
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Цифровая рентгенографическая установка для медицинской диагностики. - Новосибирск: 1991. Mat.Res.Soc.Symp.Proc, 1991, 229, с.487 - 495. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005004190A1 (en) * | 2003-07-08 | 2005-01-13 | The Budker Institute Of Nuclear Physics Russian Academy Of Sciences Siberian Branch | Scanning radiographic device (variants) |
RU2498460C1 (en) * | 2012-04-24 | 2013-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ) | X-ray detector |
RU2530903C1 (en) * | 2013-03-01 | 2014-10-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский национальный исследовательский государственный университет" (Новосибирский государственный университет, НГУ) | Multichannel gas ionisation chamber |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU95108699A (en) | 1996-12-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5150394A (en) | Dual-energy system for quantitative radiographic imaging | |
US6445767B1 (en) | System for quantitative radiographic imaging | |
US5864146A (en) | System for quantitative radiographic imaging | |
US7231014B2 (en) | Multiple mode flat panel X-ray imaging system | |
US4179100A (en) | Radiography apparatus | |
US7262399B2 (en) | Automatic exposure control method of image and automatic exposure control system using the method | |
US8519338B2 (en) | X-ray detector including scintillator, a lens array, and an image intensifier | |
CN1614443A (en) | Detector module | |
JP2003000578A (en) | Method and apparatus for automatic offset correction in digital fluoroscopic x-ray imaging system | |
RU2098929C1 (en) | X-ray apparatus for medical diagnostics | |
CA2254877A1 (en) | A system for quantitative radiographic imaging | |
RU83623U1 (en) | DEVICE FOR FORMATION AND REGISTRATION OF X-RAY IMAGES | |
Yaffe et al. | Development of a digital mammography system | |
Naday et al. | Detector with charge-coupled-device sensor for protein crystallography with synchrotron x rays | |
JPH10319122A (en) | Radiation image pick-up device | |
JPH0866388A (en) | Radiation image pick-up device | |
RU2130623C1 (en) | Device recording and forming x-ray image | |
Zeman et al. | High-accuracy x-ray imaging: screen, lens, and CCD | |
Nurmetova et al. | BETTER IMAGING: THE ADVANTAGES OF DIGITAL RADIOGRAPHY | |
CA1131805A (en) | Radiography apparatus | |
RU2417385C1 (en) | X-ray image recorder and generator | |
RU148455U1 (en) | DIGITAL SCANNING MAMMOGRAPH | |
JP2024025163A (en) | Radiographic apparatus, control method thereof, radiographic system, and program | |
Mcbride et al. | Bias lighting in a radiographic apparatus and method | |
JPH07107386A (en) | Radiographic device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050530 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20080227 |