Начало >> Статьи >> Архивы >> Рентгеновские аппараты

Рентгенотелевидение - Рентгеновские аппараты

Оглавление
Рентгеновские аппараты
Введение
Генерирование рентгеновских лучей
Ослабление рентгеновских лучей веществом
Световозбуждающее и фотографическое действия рентгеновских лучей
Количественная и качественная оценка рентгеновского излучения
Защита от рентгеновских лучей
Применение - рентгенодиагностика
Применение - рентгенотерапия
Применение - рентгенодефектоскопия
Применение - рентгеноструктурный анализ
Применение - рентгеноспектральный анализ
Применение - облучение в технологических целях
Рентгеновские трубки
Электрические характеристики рентгеновских трубок
Рентгеновские излучатели
Высоковольтный рентгеновский кабель
Рентгеновские питающие устройства
Главные трансформаторы
Параметры R, L и С главного трансформатора
Представление о расчете главного трансформатора
Главные трансформаторы с переменным коэффициентом трансформации
Высоковольтные вентили
Высоковольтные генераторы
Регулировка напряжения на трубке и тока трубки
Включение и отключение питающего устройства
Автоматика в рентгеновских питающих устройствах
Стабилизация работы питающего устройства
Контроль напряжения на трубке и ее анодного тока
Выпрямительные схемы рентгеновских питающих устройств
Однополупериодная безвентильная схема
Однополупериодная вентильная схема
Двухполупериодная схема
Схема удваивания с пульсирующим напряжением
Схема удваивания со сглаженным напряжением
Падение напряжения в главной цепи питающего устройства
Перенапряжения в питающих устройствах
Импульсное питание рентгеновской трубки
Рентгенодиагностические аппараты
Рентгенодиагностические исследования
Рентгенодиагностические трубки
Системы регулировок рентгенодиагностического аппарата
Регулировка выдержки
Защита трубки от перегрузки
Реле экспозиции
Падающая нагрузка
Передвижные аппараты
Стационарные аппараты
Усилитель яркости рентгеновского изображения
Рентгенокиносъемка
Рентгенотелевидение
Флюорографические аппараты
Хирургические аппараты
Аппараты для ангиокардиографии
Аппараты для близкофокусной и внутриполостной терапии
Аппараты для глубокой терапии
Рентгенодефектоскопические аппараты
Рентгеновские микроскопы
Рентгеновские аппараты для структурного анализа
Рентгеновские аппараты для спектрального анализа
Рентгеновские аппараты для облучения в технологических целях

в) Рентгенотелевидение. Рентгенотелевидение получило за последние годы достаточно широкое применение в рентгенодиагностике, далеко не исчерпав вместе с тем всех своих возможностей. В рамках этой книги мы ограничимся лишь самыми общими представлениями, используя в первую очередь материал, приведенный в [Л. 250— 252].

Рис. 5-60. Передача рентгеновского изображения с использованием электронно-оптическою усилителя и телевидения.
1— электронно-оптический преобразователь; 2 — промежуточная оптика; 3 — телевизионная камера; 4 — телевизионный экран; а — рентгеновское излучение; б- видимый свет; в — поток электронов; г — электрические сигналы.
Рентгенотелевидение, как и рентгенокиносъемка, стало возможным лишь после появления усилителей яркости рентгеновского изображения, поскольку яркость свечения экрана без предварительного усиления недостаточна для обычных телевизионных устройств. На рис. 60 представлена передача рентгеновского изображения с использованием электронно-оптического усилителя яркости и телевизионного устройства с указанием превращений, которым подвергается изображение на пути от объекта к наблюдателю; число превращений, как видно, достигает пяти, и к каждому из них, естественно, предъявляется требование возможно меньшего снижения качества изображения.

Визуальное просвечивание с телевизионным устройством имеет большие преимущества перед просвечиванием просто с усилителем яркости: а) при наличии телевизионного устройства экран, дающий наблюдаемое изображение, отделяется от объекта наблюдения, что значительно облегчает работу рентгенолога и б) телевизионное устройство позволяет регулировать (в частности, увеличивать) контраст изображения, что способствует увеличению объема диагностической информации.
Рентгенотелевидение использует технику обычного телевидения, видоизменяя ее применительно к специфическим требованиям рентгенодиагностики. Рентгенотелевизионные системы относятся к числу «замкнутых», в которых видеосигнал, т. е. электрический сигнал от «передатчика» (устройства, воспринимающего изображение) к «приемнику» (устройству, воспроизводящему изображение) передается по коаксиальному кабелю связи. В этом они подобны так называемым «промышленным» телевизионным устройствам и отличаются от устройств для телевизионного вещания, использующих «беспроволочную» передачу.
В рентгенотелевизионных системах применяются два Вида передающих телевизионных трубок: видикон и суперортикон. Не останавливаясь на их устройстве, укажем лишь основные различия.

Рис. 5-61. Передающие устройства рентгенотелевизионных систем.
1 — РЭОП; 2 —видикон; 3 — суперортикон; 4 — экран для просвечивания; 5 — зеркально-линзовая оптика; 6 — электронно-оптический усилитель видимого света.
Видикон значительно менее чувствителен, имеет меньшую разрешающую способность и обладает в отличие от суперортикона заметной световой инерцией. В то же время телевизионные камеры с видиконом более просты в наладке и эксплуатации, обладают значительно меньшей массой (3—4 кг против 10—15 для камеры с суперортиконом) и значительно меньшей стоимостью.
На рис. 5-61 изображены в весьма упрощенном виде наиболее распространенные передающие устройства рентгенотелевизионных систем. В первых двух используются электронно-оптические усилители яркости рентгеновского изображения и они отличаются лишь тем, что в устройстве I в качестве передающей трубки используется видикон, а в устройстве II — суперортикон. Оба эти вида получили широкое распространение, первое — в европейской практике, второе — в американской. Благодаря сравнительно небольшим размерам телевизионная камера наряду с кинокамерой сочленяется с электронно-оптическим усилителем, не требуя дополнительных поддерживающих устройств. Особенно компактной является камера с видиконом.
Применение видикона требует высокочувствительной оптики между выходом усилителя яркости и входом видикона, чтобы свести к минимуму потери света на этом пути; здесь обычно применяется тандем-система из двух светосильных объектов. Работы по совершенствованию видиконов привели к увеличению их чувствительности и снижению инерционности; одним из таких усовершенствованных типов является «Плумбикон» фирмы Филипс [Л. 250].
Устройства III и IV используют светосильную зеркальную оптику, подобную оптике во флюорографических камерах (см. далее). Это позволяет обойтись без рентгеновского электронно-оптического преобразователя и увеличить диаметр входного экрана до 32 см. Поскольку зеркальная оптика занимает сравнительно большой объем, эти устройства громоздки по сравнению с двумя первыми. В третьем устройстве свет от обычного экрана для просвечивания через упомянутую оптику попадает в электронно-оптический усилитель видимого света и затем воздействует на суперортикон (системы «Синеликс» и «Делькаликс» голландской фирмы де Оуде Делфт). В четвертом устройстве усилитель видимого света отсутствует; после светосильной зеркальной оптики свет попадает здесь прямо в специальный сверхчувствительный суперортикон (система английской фирмы Маркони).
Выше говорилось о передающих и приемных устройствах рентгенотелевизионных систем как о совершенно автономных, связанных лишь коаксиальным кабелем для передачи видеосигналов. В действительности благодаря сравнительно коротким расстояниям (как правило, не более 10—15 м) обычно используется несколько иное конструктивное оформление. Вводится промежуточный («центральный») блок, от которого осуществляется, с одной стороны, электропитание передающего устройства, а с другой — в нем могут располагаться некоторые элементы приемного устройства. Мы сосредоточим сейчас внимание на конечном элементе всей рентгенотелевизионной системы — выходном экране, служащем для рассматривания рентгеновского изображения.
Размеры телевизионного экрана характеризуются длиной его диагонали. В рентгенотелевизионных системах обычно применяются экраны размером (по диагонали) 36 см. При отношении высоты экрана к его ширине 3:4 высота достигает примерно 21 см; видимое поле обозрения рентгеновского электронно-оптического преобразования проектируется в виде круга диаметром 20 см.
В европейских телевизионных системах принята 625- строчная развертка изображения (по горизонтали), что дает для полного изображения круглым счетом 5-105 элементарных ячеек. При использовании указанного выше круглого поля обозрения число ячеек, участвующих в образовании изображения, сокращается примерно вдвое. Число кадров (т. е. полных смен изображения) в секунду обычно равно 25. Наиболее благоприятным расстоянием для рассматривания рентгеновского изображения при указанном размере экрана считается 1 — 1,5 м.
Поскольку основным достоинством рентгенотелевизионных систем является возможность регулировать (в частности, увеличивать) контраст изображения, остановимся на этом регулировании подробнее. При этом согласно [Л. 247] для расчета контраста будем использовать формулу
На рис. 5-62 регулирование контраста представлено в упрощенном виде. На рис. 5-62,а и б дано изменение контраста в рентгеновских лучах; на рис. 5-62,а, представлен контраст, создаваемый объектом (точнее, какой- либо деталью объекта), а на рис. 5-62,б — контраст, уменьшенный из-за воздействия рассеянного излучения.

Не учитывая некоторого снижения контраста рентгеновским электронно-оптическим преобразователем (а также, возможно, видиконом, поскольку некоторые типы его снижают контраст), перейдем к регулированию в телевизионном приемном устройстве. На рис. 5-62,б контраст изменяется рукояткой регулирования самого контраста, а на рис. 5-62,в рукояткой регулирования яркости изображения и именно в сторону ее снижения. В итоге достигается значительное увеличение контраста изображения на выходном экране.

Рис. 5-62. Регулирование контраста в рентгенотелевизионной системе.
а и б — изменение контраста в рентгеновских лучах; в и г — изменение контраста на телевизионном экране (численные значения контраста взяты произвольно).

Рис. 5-63. Автоматическое выравнивание яркости изображения в рентгенотелевизионной системе.
Датчиком служит одно из следующих устройств: а — дозиметрическая камера, б —фотоэлектронный умножитель или в — само телевизионное устройство.
При визуальных просвечиваниях с рентгенотелевидением встает вопрос об автоматическом выравнивании средней яркости изображения на выходном экране при изменении условий просвечивания (например, при переходе к более полному пациенту или от прямой проекции к боковой).

На рис. 5-63 представлены три варианта решения этой задачи. В первом варианте датчиком служит дозиметрическая камера, располагаемая перед входным экраном рентгеновского электронно-оптического преобразователя, во втором—фотоэлектронный умножитель, на который воздействует часть светового потока (после преобразователя), отщепленная системой промежуточной оптики, и в третьем—электрический сигнал самого приемного телевизионного устройства. Электрические сигналы от того или иного датчика поступают в регулирующее устройство, где сравниваются с эталоном (подобно тому как на рис. 3-33 и 3-35); в случае отклонения регулирующее устройство воздействует в нужном направлении на напряжение на рентгеновской трубке или на ток трубки.
В современных рентгенотелевизионных системах фирм Сименс и Филипс [Л. 252] принят второй вариант. Он используется также при автоматическом выравнивании плотности почернения пленки (от кадра к кадру) при рентгенокиносъемке. В обоих случаях учитывается изменение яркости свечения лишь центральной части изображения, которая является, таким образом, своего рода доминантой (§ 5-6).
Ранее на рис. 5-2 была представлена схема передачи информации в самом общем виде. Теперь мы конкретизируем ее применительно к телевизионной передаче рентгеновского изображения.
Схема такой передачи приведена на рис. 5-64. Элемент рентгеновского изображения, обозначаемый здесь как Сигналы, передается по такой же системе, как и на рис. 5-60. Каждое звено этой системы характеризуется своей частотно-контрастной характеристикой, оказывающей влияние на уровень сигнала (и тем самым на качество рентгеновского изображения).
При использовании телевизионных устройств чувствительность системы может быть доведена до столь высокой степени, что станет сказываться флюктуационный характер потока рентгеновских фотонов. Эти флуктуации по виду своего действия относящиеся к категории Шумов, будут, естественно, ухудшать качество рентгеновского изображения. Они вступают в систему при возбуждении рентгеновскими фотонами свечения входного экрана в рентгеновском электронно-оптическом преобразователе и сопутствуют сигналам во всех последующих звеньях систем.
Телевизионные устройства в свою очередь вводят в систему свои шумы. В итоге на выходном экране при высокой степени усиления рентгеновское изображение будет мерцать или даже искриться. Чем меньше (в электрических величинах) отношение сигнала к шуму, тем сильнее указанное явление и ниже качество изображения, в частности различаемость мелких деталей даже при весьма благоприятных частотно-контрастных характеристиках для всех звеньев.

Рис. 5-64. Схема передачи информации при рентгенотелевидении.
1 — РЭОП; 2 — промежуточная оптика; 3 — телевизионная камера; 4 — приемное телевизионное устройство; ЧКХ — частотноконтрастная характеристика соответствующего звена.
Предельная чувствитель-ность, к которой целесообразно стремиться в рентгенотелевизионных системах, определяется именно отношением сигнал/шум, в основном зависящим от флюктуационного характера потока рентгеновских фотонов.
Применение рентгенотелевизионных систем, отделив выходной экран от объекта наблюдения, позволило сделать следующий крупный шаг в части облегчения условий работы рентгенолога и снижения его радиационной нагрузки: создать телеуправляемые поворотные столы- штативы. Такие столы-штативы выпускаются двух видов. У первого вида экрано-снимочное устройство, как и у обычных поворотных столов-штативов, находится перед, а рентгеновский излучатель за опорной стенкой (когда последняя находится в вертикальном положении), у второго вида применяется обратное расположение.

На рис. 5-65 представлен телеуправляемый поворотный стол-штатив «Футурама» второго типа фирмы Компани женераль де радиоложи. Столу-штативу придан отдельный пульт, позволяющий осуществлять полное управление па расстоянии. Выходной телевизионный экран, пульт управления столом-штативом, равно как и пульт управления рентгеновского питающего устройства, отдалены от стола-штатива и вынесены за специальную защитную ширму больших размеров, верхняя часть которой выполнена из просвинцованного стекла.
Телеуправляемый поворотный стол-штатив
Рис. 5-65. Телеуправляемый поворотный стол-штатив.
Другие типы телеуправляемых поворотных столов-штативов описаны в [Л. 253—257].
Применение рентгенотелевизионных систем благодаря промежуточному преобразованию рентгеновского изображения в электрические сигналы позволило осуществлять магнитную запись этого изображения при просвечиваниях, для чего были разработаны специализированные устройства для рентгеновской видеомагнитной записи [Л. 258, 259]. Такая запись ведется обычно параллельно с непосредственным наблюдением рентгеновского изображения на телевизионном экране.

Резкость записанного изображения, воспроизводимого в дальнейшем на том же экране, мало уступает резкости непосредственного телевизионного изображения. В то же время запись имеет те достоинства, что дает возможность рентгенологу повторно (и неоднократно) возвращаться к изображению после просвечивания, полностью сосредоточивая на нем свое внимание, как и при рассматривании рентгеновских снимков на негатоскопе.
Как уже отмечалось (§5-2), общий объем информации, содержащейся в рентгеновском изображении, обычно значительно больше объема информации, полезной для установления диагноза. В ряде случаев представляется желательным хотя бы частично избавиться от сопутствующей информации. Мы упомянем кратко о двух методах—гармонизации и субтракции. Оба эти метода были предложены еще в 30-х гг. для осуществления фотографическим путем. Однако лишь преобразование при рентгенотелевидении рентгеновского изображения в электрические сигналы создало возможности для более широкого применения этих методов.
Метод гармонизации основывается па положении, что при многих исследованиях основная полезная информация сосредоточивается на топких деталях и граничных (Контурных линиях, которые следует выделить на рентгеновском изображении. На рис. 5-66 представлен принцип такого выделения [Л. 260].

Рис. 5-66. Один из методов гармонизации рентгеновского изображения.
1 — РЭОП и исходная телевизионная камера: 2 — промежуточное телевизионное устройство; 3-вторая телевизионная камера; 4— суммирующее устройство.
Электрические сигналы, идущие от исходной телевизионной камеры, передаются па промежуточное приемное телевизионное устройство и преобразуются в видимое изображение. Вторая телевизионная камера превращает это изображение в нарочито «нерезкие» электрические сигналы. Эти сигналы в суммирующем устройстве налагаются па нормальные сигналы, поступающие от исходной камеры, и в значительной мере подавляют ту часть их, которая соответствует «нерезким» сигналам.
В [Л. 262] описывается такого же рода система, в которой однако, обе камеры (для нормальных и «нерезких» сигналов) снимают изображение с одного экрана. Наконец, в [Л. 262] дается представление о способе, создающем гармонизацию чисто электронным путем в пределах одной телевизионной системы.
Метод гармонизации применим как в отношении обычных уже готовых рентгеновских снимков (когда объект наблюдения неподвижен), так и в отношении рентгенотелевизионных просвечиваний (когда объект наблюдения перемещается).

Рис. 5-67. Один из методов субтракции.
А — снимок без наполнения контрастным веществом; Б — снимок с наполнением; 1 — телевизионная камера; 2 — усилитель; 3 — усилитель с измененной полярностью сигналов; 4 — суммирующее устройство.
В отличие от этого метол-субтракции применим лишь в отношении уже готовых снимков. Метод субтракции применяется в том случае, когда используют контрастные вещества, например для выявления на рентгеновском снимке кровеносных сосудов. Этот метод позволяет освободиться от других деталей изображения и получить более отчетливую картину именно сосудистой системы; чаще всего он применяется при исследовании сосудистой системы черепа.
Принцип метода субтракции поясняет рис. 5-67. Для его осуществления необходимо иметь два идентичных снимка, отличающихся лишь тем, что в одном кровеносные сосуды наполнены, а в другом не наполнены контрастным веществом. Две телевизионных камеры превращают подсвечиваемые изображения этих снимков в электрические сигналы. Благодаря изменению полярности сигналов в одном из каналов одинаковые сигналы, приходящие в суммирующее устройство, взаимно уничтожаются (или резко ослабляются) и на выходном экране доминирует изображение кровеносных сосудов, наполненных контрастным веществом. Для осуществления метода субтракции могут быть использованы и другие принципы.

В применении к готовым рентгеновским снимкам метод субтракции имеет значительное сходство с методом гармонизации, что позволяет объединить их в одном приборе. Такого рода прибор, выпускаемый фирмой Сименс, кратко описан в [Л. 263], где приведены также результаты исследований по созданию цветных изображений для метода субтракции.



 
« Религия и психические болезни   Рентгенодиагностика заболеваний костей и суставов »