Тканеэквивалентный фантом для радиологических исследований. Разработка схемы расположения датчиков ионизирующего излучения

Тканеэквивалентный фантом для радиологических исследований !

2

Цель данной работы: Создать тканеэквивалентный фантом для радиологических исследований.

Данная цель будет достигнута решением следующих задач:

1 – создание конструкции манекена с определением мест расположения датчиков ионизирующего излучения;

2 – выбор датчиков ионизирующего излучения, системы сбора информации и средств сопряжения двух этих компонент;

3 – разработка структурной, функциональной и принципиальной схем манекена и его измерительной системы;

4 – создание материала с нормированными поглощающими

3

В настоящее время существует огромное количество радиологических фантомов, но они не соответствуют анатомическому строению человека.

4

Я же предлагаю анатомически аналогичный фантом, с данным расположением датчиков. Датчиков может быть гораздо больше,количество определяеться заказчиком . конструкция фантома, и система сбора информации позволяет добавить до 96 датчиков. Так же при создании физической конструкции будет обеспечено  принятие основных положений манекена в пространстве: сидя, стоя, лёжа.

5

Необходимо учитывать, что поглощающие свойства различных тканей организма неодинаковы. Соответственно, предложен такой материал, который позволяет регулировать удельное поглощение частиц. В качестве такого материала выбран !!!!!силикон с наполнителем из алюминиевой пудры!!!!. Изменяя концентрацию такой пудры в силиконе, можно достигать различных уровней поглощения. Таким образом, фантом будет включать в себя модели органов с помещёнными в них датчиками. Сами же модели органов планируется также выполнять из смеси силикона с алюминиевой пудрой.

!!!!!!Кости же фантома по своим геометрическим размерам должны быть аналогичны настоящим, изготовлены из ПКЛ или протопласт – это полиэфир, типа: термопласт. ПКЛ обладает такими свойствами, как ударопрочность, эластичность, влагостойкость, биодеградируемость.

!!!!!Для обеспечения подвижности кости фантома скреплены между собой шаровыми шарнирами серии М8. Они обладают комбинированной поверхностью скольжения пластик/композит.

6

Но силикон может препятствовать движению манекена в суставах. Для того, что бы этого избежать было принято решение добавить слой эластичного пенополиуретана (поролона) вокруг шарнира для вытеснения силикона и образования области с повышенной эластичностью. Наглядный пример изображен на рисунке.

7

Следующий пункт в разработке манекена , это выбор датчиков ионизирующего излучения. Я выбрал Счётчик Гейгера-Мюлера альфа-, бета-, гамма-излучений - Бета-1.  Он представляет собой газонаполненный конденсатор, который пробивается при пролёте ионизирующей частицы через объём газа. Газоразрядный прибор для обнаружения и исследования различного рода радиоактивных и других ионизирующих излучений. По линейности преобразования энергии ионизирующего излучения в энергию выходных сигналов датчик является дозовым.

8

Данные с датчиков нужно регестрировать и обрабатывать . Для сбора информации с датчиков, находящихся в фантоме используем систему сбора информации фирмы National Instruments, NI PCI-DIO-96.Данная система устанавливается напрямую в Компьютер через РСI вход. Это является её хорошей отличительной особенностью.

В комплекте к ССИ  идёт коннекторный блок SCB-100-776990-01 и экранированный кабель SH100-100-F Cable -185095-02.

Входными сигналами для этой системы являются импульсы, которые появляются на соответствующих цифровых входах.

Каждый импульс вызван попаданием частицы ионизирующего излучения в датчик. Подсчёт импульсов, следующих за некоторый промежуток времени, позволяет оценить интенсивность ионизирующего излучения в проекции того или иного датчика. Эта обработка информации, полученной системой сбора информации от датчиков, производится программным обеспечением, создаваемым в среде LabView.

Что касается структурной схемы , то она выглядит следующим образом . 9.

Система сбора данных с тканеэквивалентного фантома основными элементами (ядро системы). Коннекторный блок соединяемый с системой сбора информации специальным кабелем (служит для объединения линий и централизованной связи их с ССИ).  К коннекторному блоку подключается конечное количество одинаковых модулей #A1 … #AN. Каждый модуль включает в себя: источник питания, предназначенный для формирования питающего напряжения для датчика ионизирующего излучения, сам датчик ионизирующего напряжения и схему преобразования сигнала, которая необходима для согласования уровня напряжения, выходящего из датчика с уровнем напряжения, требующегося для коннекторного блока.

10

Модуль функционирует следующим образом. Напряжение от сети проходит через трансформатор Тр1 попадая в выпрямитель, в качестве которого используется диодный мост. После выпрямления пульсирующее напряжение сглаживается  на фильтре и попадает на трансформатор Тр2, проходя  через ключ. Ключом управляет система управления ключом СУКл, работа которой регулируется компаратором КМП.

На компаратор напряжение попадает, выходя со вторичной обмотки трансформатора Тр2 проходя через выпрямитель В , фильтр Ф и стабилизатор Ст.