рентгеновский аппарат со средствами определения дозных величин

Формула изобретения

РЕНТГЕНОВСКИЙ АППАРАТ СО СРЕДСТВАМИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДОЗНЫХ ВЕЛИЧИН, содержащий рентгеновский излучатель, подключенный к регулируемым источникам высокого напряжения и тока накала, держатель исследуемого объекта, кассету с рентгеновской пленкой, ионизационную камеру, расположенную за или перед кассетой с рентгеновской пленкой, реле экспозиции, включенное между ионизационной камерой и выключающими входами источников высокого напряжения и тока накала, и по меньшей мере один детектор с цепью обработки его сигнала, установленный в периферической зоне первичного пучка рентгеновского излучения, отличающийся тем, что в него введены связанный с реле экспозиции измеритель времени экспозиции или схема измерения среднего тока ионизационной камеры за время экспозиции и преобразователь времени экспозиции или среднего тока ионизационной камеры в величину, пропорциональную толщине исследуемого объекта в направлении просвечивания, а цепь обработки сигнала детектора в периферической зоне первичного пучка излучения снабжена средствами определения дозы на обращенной к рентгеновскому излучателю стороне исследуемого объекта, с которыми связаны указанный преобразователь и реле экспозиции.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к рентгенотехнике и может использоваться в рентгеновских аппаратах, снабженных измерителями радиационного выхода.

Известен рентгеновский аппарат, содержащий две проходные ионизационные камеры, расположенные за и перед объектом в направлении прохождения через него излучения и предназначенные для формирования сигналов, характеризующих поглощающие свойства объекта и используемых для коррекции параметров работы рентгеновского аппарата [1].

Недостатком известного решения является то, что на пути первичного излучения находится дополнительный объект - ионизационнная камера, что ухудшает условия съемки.

Известен рентгеновский аппарат, в котором в периферической зоне первичного пучка установлены детекторы излучения, сигналы которых используются для целей контроля и управления параметрами первичного пучка [2].

В этом аппарате детекторы не искажают условий просвечивания объекта. Однако данное решение ограничено указанным аспектом и не решает задачи определения дозы на стороне объекта, обращенной к рентгеновскому излучателю.

Наиболее близким техническим решением является рентгеновский аппарат, содержащий рентгеновский излучатель, подключенный к источникам высокого напряжения и тока накала, держатель исследуемого объекта, кассету с рентгеновской пленкой, расположенную перед ней или за ней ионизационную камеру, реле экспозиции, включенное между ионизационной камерой и входами отключения источников высокого напряжения и тока накала, в детекторы в периферической (нерабочей) зоне первичного пучка с целью обработки их сигналов [3].

В известном аппарате не решена задача определения дозы на обращенной к излучателю стороне объекта.

Задача изобретения заключается в расширении информационных возможностей измерительной системы рентгеновского аппарата за счет обеспечения определения дозы на обращенной к рентгеновскому излучателю стороне исследуемого объекта.

Согласно изобретению, в рентгеновский аппарат, содержащий рентгеновский излучатель, подключенный к источникам высокого напряжения и тока накала, держатель исследуемого объекта, кассету с рентгеновской пленкой, ионизационную камеру, расположенную за или перед кассетой с рентгеновской пленкой, реле экспозиции, включенное между ионизационной камерой и входами отключения источников высокого напряжения и тока накала, пульт управления, подключенный к источникам высокого напряжения и тока накала и, по меньшей мере, один детектор с цепью обработки его сигнала, установленный в периферической зоне первичного пучка рентгеновского излучения, введены связанная с реле экспозиции схема измерения времени экспозиции или среднего тока ионизационной камеры за время экспозиции, преобразователь величины времени экспозиции среднего тока в величину, пропорциональную толщине исследуемого объекта в направлении просвечивания, а цепь обработки сигнала детектора снабжена средствами определения дозы на обращенной к рентгеновскому излучателю стороне исследуемого объекта, с которыми связаны указанный преобразователь и реле экспозиции.

Введение измерителя времени экспозиции и преобразователя позволяет в аппаратах с реле экспозиции с достаточной точностью определить толщину просвечиваемого объекта. В свою очередь, это позволяет с помощью простых схемных решений получить сигнал, пропорциональный дозе на обращенной к излучателю стороне объекта. Величина этой дозы является важным параметром при определении лучевых нагрузок на пациентов.

На чертеже приведена функциональная схема рентгеновского аппарата.

Рентгеновский аппарат содержит рентгеновский излучатель 1, подключенный к источнику 2 высокого напряжения и источнику 3 тока накала. Пульт 4 управления подключен к входам уставок высокого напряжения кВ, анодного тока мА и включения "вкл" источников 2 и 3.

Исследуемый объект 5 располагается на держателе 6 (столе), за которым размещены проходная ионизационная камера 7 и кассета 8 с рентгеновской пленкой. К ионизационной камере 7 подключено реле 9 экспозиции, в состав которого входят усилитель 10, интегратор 11, источник 12 опорного напряжения (ИОН) и компаратор 13.

В глубинной диафрагме 14 рентгеновского излучателя 1 установлен детектор 15, подключенный к усилителю 16. На выходе усилителя 16 включена схема 17 определения дозы на обращенной к рентгеновскому излучателю стороне исследуемого объекта 5. В состав схемы 17 входят интегратор 18, умножитель 19, второй источник 20 опорного сигнала, делитель 21, третий источник 22 опорного сигнала, вычитатель 23 и схема 24 возведения в квадрат.

Рентгеновский аппарат содержит также соединенные последовательно измеритель 25 времени экспозиции, вход включения которого "вкл" соединен с входом "вкл" источника 2 высокого напряжения, и преобразователь 26 величины времени экспозиции в величину, пропорциональную толщине исследуемого объекта 5 в направлении его просвечивания. Кроме того, на выходе делителя 21 включен индикатор 27.

При этом, выход реле 9 экспозиции (выход компаратора 13) подключен к входам выключения "выкл" источников 2 и 3 и измерителя 25 времени экспозиции, а также к входу управления интегратора 18.

Вместо измерителя 25 времени экспозиции можно использовать схему измерения среднего тока ионизационной камеры 7 за время экспозиции. Для этого можно использовать часть схемных элементов реле 9 экспозиции.

Рентгеновский аппарат работает следующим образом.

Перед снимком с помощью пульта 4 управления оператор задает величины уставок высокого напряжения и тока накала на источниках 2, 3. С помощью ИОН 12 в реле 9 экспозиции устанавливается величина, соответствующая оптимальному почернению рентгеновской пленки в кассете 8. Затем оператор с пульта 4 управления включает источники 2, 3. При этом, как правило, источник 3 тока накала включается несколько раньше источника 2 с целью разогрева нити канала рентгеновского излучателя, и собственно экспозиция начинается при включении источника 2 высокого напряжения. Одновременно с источником 2 включается измеритель 25 времени экспозиции.

Рентгеновское излучение проходит через исследуемый объект 5, ослабляясь в нем соответственно его внутренней структуре и размерам (толщине). Прошедшее через объект 5 излучение поступает в ионизационную камеру 7, вызывая протекание тока в подключенной к ней схеме реле 9 экспозиции, и падает на кассету 8 с рентгеновской пленкой. В реле 9 экспозиции ток ионизационной камеры 7 усиливается усилителем 10 и интегрируется интегратором 11. Когда выходной сигнал интегратора 11 сравняется с опорной величиной ИОН 12, срабатывает компаратор 13, который прекращает экспозицию путем отключения источников 2, 3 высокого напряжения и тока накала.

В течение экспозиции детектор 15 формирует сигнал, пропорциональный мощности дозы в сечении первичного пучка рентгеновского излучения, расположенного на уровне детектора 15. Этот сигнал после усиления усилителем 16 интегрируется интегратором 18, дальнейшее управление которым осуществляется сигналом с компаратора 13 реле 9 экспозиции, одновременно отключающим измеритель 25 времени экспозиции. Таким образом, на выходе интегратора 18 в момент окончания экспозиции имеется сигнал, соответствующий дозе в зоне расположения детектора 15.

Поскольку в расходящемся пучке доза уменьшается обратно пропорционально квадрату расстояния от фокуса излучателя 1, то для определения дозы на обращенной к излучателю стороне исследуемого объекта 5 необходимо сформировать соответствующий сигнал. Для этого, прежде всего, нужно знать толщину х объекта 5.

Как было указано, реле 9 экспозиции обеспечивает постоянство дозы за объектом 5 исследования. Отсюда, чем толще объект 5, тем меньше ток ионизационной камеры и больше время экспозиции. В связи с этим, не представляет особой сложности определение некоторой средней зависимости, например, времени экспозиции от толщины объекта 5. Поскольку при медицинских исследованиях объекты биологического происхождения имеют примерно одинаковую плотность, то такая зависимость с достаточной для практических целей точностью позволяет получить информацию о толщине объекта 5.

Соответственно этому на выходе измерителя времени 25 времени экспозиции включен преобразователь 26, выполненный на базе стандартного логарифмического усилителя величины времени экспозиции в толщину х объекта 5 (пропорциональную ей величину).

Далее в схеме 17 величина "х" с выхода преобразователя 26 в вычитателе 23 вычитается из сигнала источника 22 пропорционального расстоянию R между фокусом рентгеновского излучателя 1 и держателем 6. Выходная величина вычитателя 23, пропорциональная (R-x), возводится в квадрат схемой 24, на выходной сигнал которой в делителе 21 делится выходной сигнал интегратора 18, предварительно умноженный умножителем 19 на заданную ИОН 20 величину, пропорциональную квадрату расстояния r между фокусом излучателя 1 и детектором 15. Выходной сигнал делителя 21 в единицах дозы индицируется индикатором 27.

Очевидно, что сигнал детектора 15 может использоваться и для решения других задач измерений в целях контроля и управления реализуемых в известных устройствах, т.е. предлагаемое решение не вносит ограничений в соответствующие возможности рентгеновской аппаратуры.