Новые диагностические возможности микрофокусной рентгенологии

28.04.2017

Новые диагностические возможности микрофокусной рентгенологии

Микрофокусные источники излучения (МИИ) появились в рентгенотехнике в 50-е годы и были предназначены, прежде всего,
для целей проекционной микроскопии.

Микрофокусные источники излучения (МИИ) появились в рентгенотехнике в 50-е годы и были предназначены, прежде всего,
для целей проекционной микроскопии.

Основными требованиями, предъявляемыми в то время к этим источникам, были малое фокусное пятно и малое фокусное расстояние (т. е. расстояние от центра фокусного пятна до центра наружной поверхности выходного окна). Их выполнение позволяло поместить объект просвечивания как можно ближе к фокусному пятну, что необходимо для получения при достаточно высоком разрешении микроскопа резких рентгеновских изображений при большом увеличении.

Первыми  образцами МИИ явились разборные рентгеновские трубки напряжением 1-12 кВ с прострельным анодом в виде тонкой фольги.

Для получения фокусных пятен размером порядка одного микрона использовались достаточно сложные электронно-оптические системы (ЭОС), состоящие из трех-электродной электронной пушки и нескольких электромагнитных линз. Мощность источников была невелика и составляла всего сотые доли ватта. Такие источники имели большую массу и габариты,были сложны в эксплуатации, так как требовали непрерывной откачки, а также периодической юстировки ЭОС. Поэтому их использование в медицинской рентгенодиагностике было практически невозможно и применялись они в основном для просвечивания миниатюрных технических и биологических объектов.

Поскольку для целей медицинской диагностики вполне достаточно использовать источники излучения с фокусным пятном не-
сколько десятков микрон, то более удобными и простыми по конструкции явились отпаянные микрофокусные рентгеновские трубки с вынесенным анодом, предложенные в конце 70-х годов [1].

Первым отечественным прибором такого типа явилась трубка БС-1 [2] напряжением 50 кВ. Конструкция трубки, разработанной в 1976 г. и серийно выпускаемой промышленностью, имела анодную трубу диаметром 8 и длиной 35 мм, в торце которой размещана аноидная мишень.

На анодной трубке размещался кольцевой постоянный магнит для фокусировки электронного пучка, предварительно сформированного трехэлектродной электронной пушкой.

Существенно более высокая мощность трубки БС-1 (2,5 Вт) при диаметре фокусного пятна 40 мкм обеспечивала интенсивность излучения, достаточную для ряда диагностических исследований [3]. Основными особенностями конструкции ее была тонкая длинная пролетная труба, на торце которой размещались мишень, трехэлектродная электронная пушка, прямонакальный вольфрамовый V- образный катод и магнитная фокусирующая система, что характерно для целого класса микрофокусных отпаянных приборов, разработанных в последующие годы. К их числу относятся рентгеновские трубки БС-4; БС-13; 0,006БД25-45; БС-6. На базе их была создана серия малогабаритных медицинских диагностических аппаратов «Электроника», а также серия МИИ для технических целен РЕЙС [2].

Важнейшая отличительная особенность этих аппаратов — хорошая разрешающая способность, т. е. возможность получать «высокоструктурные снимки».

Таблица 1.

В табл. 1 приведены основные параметры медицинских аппаратов серии «Электроника».

Все перечисленные аппараты обладают малым весом и габаритами, что делает их удобными для использования в нестацио-
нарных условиях.

Один из первых аппаратов серии маммограф «Электроника»предназначен для выявления злокачественных образований мо-
лочных желез на самых ранних стадиях заболевания. Он позволяет получать увеличенные рентгенограммы при незначительных лучевых нагрузках на объект. Аппарат «Электроника-45Д» используется, прежде всего, для съемки конечностей. Возможность получения снимков с прямым рентгеновским увеличением до 7 — 10 крат позволяет выявлять мелкие травмы, патологии, структуру изменений в костных и мягких тканях.

Повышение напряжения более чем в 2 раза позволило существенно расширить диагностические возможности микрофокус -
ных аппаратов. Клинические испытания аппарата «Электроника-100Д» убедительно показали эффективность его применения для рентгенографии большей части отделов тела человека с увеличением до 7 крат [4].

В последние годы на базе специально разработанной микро-фокусной рентгеновской трубки с вынесенным анодом, имеющей
панорамный пучок излучения с углом раствора 135 градусов, в СПбГЭТУ был создан дентальный аппарат «Пардус-01» (рис.1).

 Рис. 1. Дентальный аппарат «Пардус-01»

Аппарат предназначен для диагностики в области стоматологии и челюстно-лицевой хирургии. Он позволяет, например, получать структурные панорамные снимки челюстей пациента за одну экспозицию. Существенная особенность аппарата — сниженная, по меньшей мере, в 5 раз лучевая нагрузка на пациента по сравнению с лучшими зарубежными аппаратами аналогичного назначения [5].

Аппарат «Пардус-01» моноблочного типа. Помимо моноблока и пульта управления в его состав входит специализированный штатив, конструкция которого обеспечивает выполнение прямых обзорных снимков обеих челюстей одновременно или каждой челюсти отдельно, а также боковых панорамных снимков участков челюстно-лицевого отдела. Моноблок аппарата построен по «традиционной» для маломощных устройств схеме: средне-частотный преобразователь, повышающий трансформатор, емкостный умножитель, рентгеновская трубка (анод трубки заземлен).

В качестве высоковольтной изоляции применена твердотельная изоляция на основе эпоксидного компаунда. При ее изготовлении внутренние элементы конструкции вакуумируются, что повышает электрическую прочность и, соответственно, надежность аппарата в целом.

Для удобства работы с аппаратом разработан микропроцессорный пульт управления. Он позволяет устанавливать напряжение и ток рентгеновской трубки, а также время экспозиции в ручном или автоматическом режиме (по записанной в память процессора программе). Максимальное число программ — 10. Посредством пульта возможно управление аппаратом от внешнего компьютера.

Характеристики аппарата «Пардус-01» и ряда известных панорамных дентальных аппаратов — оргопантомографа Granex-З
(Финляндия) и внутриорального Status-X (Германия) приведены в табл. 2.

Таблица 2

Следует отметить, что снимки на аппарате «Пардус-01» выполняются при малой экспозиции и чрезвычайно малом токе (менее 50 мкА)

Дальнейшее расширение диагностических возможностей и,соответственно, областей применения МИИ может быть связано с
увеличением напряжения до 150—200 кВ и мощности до 50—100 Вт и выше при сохранении минимальных размеров фокусного пятна не более 100 мкм.

Развитием работ в этой области является создание в СПбГЭТУ на базе микрофокусной рентгеновской трубки ЕС-16 аппарата
«Пардус-150» с максимальным напряжением 150 кВ

Рис. 2. Внешний вид аппарата «Пардус-150»

В отличие от аппарата «Электроника-100Д» в моноблоке описываемой конструкции применяется масляно-пленочная высоко-
вольтная изоляция, обеспечивающая надежную работу аппарата при существенно повышенных напряжении и мощности.

Кроме того,использован специализированный микропроцессорный пульт управления, аналогичный пульту управления аппарата «Пардус-01».

Опытные образцы аппарата «Пардус-150» в течение года успешно эксплуатировались в Российском научно-исследователь-
ском институте травматологии и ортопедии (РНИИТО, С.-Петербург), Центральном военном научно-исследовательском госпитале (ЦВНИАГ, Москва). Качество снимков, полученных на аппарате, заслужило высокую оценку рентгенологов. Кроме того, исследования показали, что просвечивающие возможности аппарата «Пардус-150» приближены к возможностям стационарного рентгенодиагностического аппарата. Это обстоятельство позволяет производить на нем снимки практически всех органов и тканей человека. С целью определения лучевых нагрузок, получаемых пациентами на аппарате «Пардус-150», и сравнения их с аналогичными процедурами на стационарном аппарате авторами были проведены дополнительные исследования. Эксперименты осуществлялись совместно с сотрудниками Института радиационной гигиены (НИИРГ, С.-Петербург)

В качестве показателя уровня облучения использовалась эффективная доза, характеризующая облучение всего тела.

Результаты исследований приведены в табл. 3.

Таблица 3

Полученные данные говорят о значительном (от 4 до 13 раз)снижении доз облучения пациентов различных возрастов при проведении обследований на аппарате «Пардус-150». Одна из основных причин снижения дозы — уменьшение в сотни раз анодного тока, используемого на данном аппарате (50—300 мкА по сравнению с 25—60 мА на стационарном аппарате) и, соответственно, снижение экспозиции (0,05—0,38 мАс по сравнению с 1 — 10 мАс на стационарном аппарате).

Наряду с небольшими габаритами и весом, высоким качеством изображения, а также низкой стоимостью аппарата «Пардус-
150», малые дозы облучения пациентов и персонала являются значительным преимуществом настоящего аппарата перед всеми другими, в том числе стационарными.

Данное свойство аппарата гарантирует эффективность и безопасность его использования, в первую очередь, при обследо-
вании тяжелобольных пациентов и пациентов критических групп,беременных женщин, в том числе в полевых, аварийных и чрезвычайных ситуациях. Так, например, микрофокусный рентгеновский аппарат вполне может заменить стационарный рентгенодиагностический аппарат в родильных домах.

С целью дальнейшего снижения лучевой нагрузки на пациента и превышения оперативности рентгенологических исследований целесообразно сочетать микрофокусный рентгеновский аппарат с современными системами визуализации рентгеновского изображения. В этом случае микрофокусный рентгеновский аппарат превращается в достаточно универсальный диагностический комплекс.

На рис. 3 показан действующий макет микрофокусного рентгенологического комплекса РТС-611, разработанного в научно-исследовательской производственной компании «Электрон»совместно с СПбГЭТУ. Комплекс создан на базе аппарата «Пардус-150» и предназначен для проведения хирургических операций под рентгеновским контролем в травматологии, ортопедии, педиатрии и т. д.

Рис. 3. Действующий макет микрофокусного рентгенодиагностического комплекса РТС-611

Отличительной особенностью описываемой конструкции является возможность плавной регулировки фокусного пятна в диапазоне от 50 до 500 мкм и получения разрешения деталей рентгеновского изображения на экране монитора РТС, близкого к разрешению, получаемому при рентгенографии на пленку.

Это убедительно свидетельствует о значительном расширении диагностических возможностей метода микрофокусной рентгенографии, вследствие создания новых, более совершенных конструкций МИИ. Клиническая практика показывает, что необходимы дальнейшая разработка этого метода и его широкое использование в медицинских учреждениях любого профиля.

Литература

1. Дударев А. Л., Васильев А. Ю. Применение рентгенографии с прямым многократным увеличением изображения в учреждениях здравоохранения. — М.: Методически рекомендации, 1990.

2. Иванов С. А. Малогабаритные источники рентгеновского излучения // Обзоры по электротехнике. Сер. Электровакуумные и газоразрядные приборы. — М.: ЦНИИ «Электроника». — Вып. 4. — 1987.

3. Иванов С. А., Новосельцева А. С., Потрахов Н. Н. Малогабаритный микрофокусный рентгеновский аппарат дл промышленной дефектоскопии и медицинской диагностики // В сб. научных трудов «Радиоэлектроника» - СПб.: СПбГЭТУ. - Вып. 2. - 1996.

4. Иванов С. А. Рентгеновские трубки для научных исследований, промышленного контроля и технологии // Обзоры по электротехнике.Сер. Электровакуумные и газоразрядные приборы. - М.: ЦНИИ «Электроника». - Вып. 1. - 1982.

5. Петкевич Г. В., Потрахов Н. Н. Диагностически возможности и перспективы развития микрофокусной высокодетальной рентгенографии. -СПб.: Концепции развития Санкт-Петербурга, 1997. - Т. 2.

6. Рентгеновский излучатель «Светлана» (РЭИС) и его

Теги: обследование, рентгендиагностика, моноблок, изоляция
234567 Начало активности (дата): 28.04.2017 09:49:00
234567 Кем создан (ID): 645
234567 Ключевые слова:  обследование, рентгендиагностика, моноблок, изоляция
12354567899