Поперечный гамма-томограф

Поперечный гамма-томограф

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ПОПЕРЕЧНЫЙ ГАММА-ТОМОГРАФ по авт. св. № 955905, отличающийся , что, с целью снижения нелинейных искажений изображения, он снабжен задающим триггером, включенным между датчи«- « щ ;-- . ,f,; ;, ком углового положения рамы и,интерфейсом , и синхрогенератором, включенным между задающим триггером и интерфейсом, при чем синхрогенератор выполнен в виде задающего генератора, счетчика импульсов, дешифратора , элемента И, реверсивного счетчика , коммутатора, последовательно соединенных между собой, и управляющего и вспомогательного триггеров, первые входы которых соединены с одним из вцходов коммутатора , остальные выходы которого подключены к входам дещифратора, два выхода которого соединены соответственно с вторыми входами вспомогательного и задающего триггеров, выходы которых соединены соответственно с вторыми входами реверсивногр счетчнка и элемента И.

„„ЯЦ „„1063391

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН зад, А 61 В 6/00

° \ " "Ж". .,е" "т

- . 1 А,gj. I ý, .р

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (61) 955905 (21) 34!4854/28-13 (22) 29.03.82. (46) 30.12.83. Бюл. № 48 (72)Э, Ю, Элькинд, В. П. Чернобровкин, К. Д;Калантаров и Б. А. Довганчин (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт медицинского приборостроения (53) 615.47 (088.8) (56) l. Авторское свидетельство СССР № 955305, кл. А 61 В 6/00, 1980. (54) (57) ПОПЕРЕЧНЫЙ ГАММА -ТОМОГРАФ по авт.св. № 955905, отличающийся тем, что, с целью снижения нелинейных искажений изображения, он снабжен задающим триггером, включенным между датчиВ I ком углового положения рамы и интерфейсом, и синхрогенератором, включенным меж ду задающим триггером и интерфейсом, при чем синхрогенератор выполнен в виде задающего генератора, счетчика импульсов, дешифратора, элемента И, реверсивного счетчика, коммутатора, последовательно соеди ненных между собой, и управляющего и вспомогательного триггеров, первые входы которых соединены с одним из выходов коммутатора, остальные выходы которого подключены к входам дешифратора, два выхода которого соединены соответственно с вторыми входами вспомогательного и задающего триггеров, вьгходы которых соединены соответственно с вторыми входами реверсив.ного счетчика и элемента И. -Ф

1063391

1

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к диагностическим радиологическим устройствам.

По основному авт. св. № 955905 известен поперечный гамма-томограф, содержащий коллимирова нные детекторы эмиссионного . излучения, соединенные через амплитудные анализаторы и интерфейс с электронно-вычислительной машиной, поворотную раму с установленными на ней держателями детекторов, механизм перемещения держателей детекторов со схемой управления, механизм перемещения рамы со схемой управления и датчик углового положения рамы, причем держатели закреплены на раме на осях с возможностью их одновременного и синхронного вращения вокруг осей, расположенных перпендикулярно плоскости рамы по окружности равноудаленно друг от друга, а механизмы перемещения рамы и держателей детекторов выполнены в виде планетарного механизма !1).

Недостатком известного устройства является невысока я точность исследования из-за наличия. существенных нелинейных искажений топографического изображения.

Цель изобретения — снижение нелинейных искажений изображения.

Поставленная цель достигается тем, что поперечный гамма-томограф, содержащий коллимированные, детекторы эмиссионного излучения, соединенные через амплитудные анализаторы и интерфейс с электронно-вычислительной машиной, поворотную раму с установленными на ней держателями детекторов, механизм перемещения держателей детекторов со схемой управления, механизм перемещения рамы со схемой управления и датчик углового положения рамы, причем держатели закреплены на раме на осях с возможностью их од®овременного и синхронного вращения вокруг осей, расположенных перпендикулярно плоскости рамы по окружности равноудаленно друг от друга, а механизмы перемещения рамы и держателей детекторов выполнены в виде планетарного механизма, снабжен задающим триггером, . включенным между датчиком углового по. ложения рамы и интерфейсом, и синхрогенератором, включенным между задающим триг гером и интерфейсом, причем синхрогенератор выполнен в виде задающего генератора, счетчика импульсов, дешифратора,элемента

И, реверсивного счетчика, коммутатора, последовательно соединенных между собой, и управляющего и вспомогательного триггеров, первые входы которых соединены с одним из выходов коммутатора, остальные выходы которого подключены к входам дешифратора, два выхода которого соединены . соответственно с вторыми входами вспомогательного и задающего триггеров, выходы которых соединены соответственно с вторыми входами реверсивного счетчика и элемента И.

1!а фиг. изображена структурная схема поперечного гамма-томографа (при использовании 4-х детекторов); на фиг. 2 — структурная схема синхрогенератора, задающего триггера и интерфейса (при использовании

4-х детекторов) .

Поперечный гамма-томограф содержит коллимированные детекторы 1-4 (фиг. ) эмиссионного излучения, закрепленные в держателях 5-8, амплитудные анализаторы

1о 9-12, соединенные с детекторами 1-4 и через интерфейс 13 подключенные к электронновычислительной машине (ЭВМ) 14, соединенный с устройством вывода изображений (не показаны), поворотную раму !5 с держателями 5-8, закрепленными на ней с возможностью одновременного и синхронного вращения вокруг осей, расположенных перпендикулярно плоскости рамы 15 по окружности равноудаленно друг от друга, механизм 16 перемещения рамы 15 со схемой 17 о управления, механизм 18 перемещения держателей 5-8 со схемой 19 управления, датчик 20 углового положения рамы 15.

Гамма-томограф снабжен соединенными между собой синхрогенератором 21 импульсов с изменяющимся периодом их исследования и задающим, триггером 22, синхрогенератор 21 подключен к интерфейсу 13, задающий триггер 22 соединен с датчиком 20 углового положения рамы 15 и интерфейсом

13. Период Т! следования импульсов синхрозо генератора 21 определяется по формуле

Ti = (are cos (-у -i) - -are сОБ (+ — +i)1) .где m и! — соответственно количество и длина интервалов регистрации интенсивности излучения по каждому угловому направлению детектирования; о-угловая скорость вращения рамы; — радиус окружности расположения держателей на раме;

40 1 -порядковый номер импульса синхрогенератора для данного углового йаправления детектирования.

Синхрогенератор 21 выполнен в виде задающего генератора 23 (фиг,,2), счетчика

24 импульсов, дешифратора 25, элемента

И 26, реверсивного счетчика 27, коммутато-. ра 28, последовательно соединенных между собой, и управляющего и вспомогательного триггеров 29 и 30, причем выход дешифратора 25 подключен к входу задающего триггера 22, все выходы коммутатора 28 подключены к дешифратору 25, один из которых связан с входамй управляющего и вспомогательных триггеров 29 и 30, выходы которых соединены соответственно с входами реверсивного счетчика 27 и элемента И 26, а один из входов вспомогательного триггера

30 соединен с выходом дешифратора 25.

1063391 з 4

Интерфейс 13 выполнен в.виде буферных соответствующие начальному и конечному регистров 31-34 с элементами И 35-38, ко положениям рамы 15 при ее повороте на мандного регистра 39, приемного регистра заданный угол (моменты начала и оконча40, мультиплексора 41 и контроллера 42. ния детектирования излучения по данному"

Буферные регистры 31-34, соединенные через угловому направлению). элементы И 35-38 с амплитудными анализа- » Поперечный гамма-томограф работает торами 9-12,подключены к мультиплексору следующим образом.

4l,ê которому подсоединен также и команд- При включении гамма-томографа в моный регистр 39. Контроллер 42, электрически мент времени t начинает работать механизм связанный с мультиплексором 41 и прием- 16 перемещения рамы 15 со схемой 17 упным регистром 40, подключен к ЭВМ 14.: 10 равления и приводит в движение раму 15

Механизмы 16 и 18 перемещения рамы 15 с постоянной угловой скоростью по кругои держателей 5-8 детекторов 1-4 выполнены вой траектории вокруг пациента, например в виде планетарного механизма. Коллими- по часовой стрелке. Одновременно начированные детекторы 1-4 регистрируют гам- нает работать механизм 18 перемещения дерма-излучение из исследуемого пациента,, жателей 5-8 со схемой 19 управления, кото расположенного в круговом отверстии ра-, .1» рый обеспечивает синхронное вращение дермы 15. жателей 5-8 вокруг их осей вращения с угАмплитудные анализаторы 9-12 обеспе- " ловой скоростью, равной по величине и прочивают спектрометрический режим регист-, тивоположной по направлению угловой скорации гамма-излучения, т.е. из всех импуль- рости вращения рамы 15 (т.е. против часосов, поступивших на них от соответствую- yp. BoH стрелки). щих детекторов 1-4, пропускают только те, В процессе синхронного вращения рамы амплитуда которых лежит в заданных пре- 15 и держателей 5-8 детекторы 1-4 перемеделах, определяемых шириной фотопнка щаются поступательно, плоско-параллельспектра излучения используемого радиону- - но, сохраняя неизменным, относительно неклида. подвижного пациента, положение продоль-

Держатели 5-8 служат для закрепления » йых осей, что обеспечивает детектирование детекторов 1-4 на раме 15 с возможностью излучения от пациента по первому угловому их одновременного и синхронного вращения направлению. При этом сигналы от детеквокруг осей, расположенных перпендикуляр- тора 1-4 через амплитудные анализаторы но.плоскости рамы 15 по окружности равно- 9-12 поступают на буферные регистры 31-34 удаленно друг от друга. Интерфейс 13 пред- (фиг. 2) интерфейса 13 (фиг. 1.) через эленазначен для ввода в ЭВМ 14 данных об З0 менты И 35-38 (фиг. 2). Последние обеспеинтенсивности эмиссионного излучения, ре- чивают пропускание сигналов от детекторов

Гистрируемого в. процессе исследования па- 1-4, благодаря тому, что в момент t, сигнациента по каждому угловому.направлению лом от датчика 20 (фиг. 1) углового полодетектирования. ЗВМ 14 служит для сбора, жения рамы 15 изменяет свое состояние зааапоминания и обработки регистрируемой дающий триггер 22 и выдает разрешающий радиометрическои информации и для форми- сигнал на элементы И 35-38 (фиг.2), Одv 3» рования (цифровой реконструкции) попе- новременно со срабатыванием триггера 22 речной гамма-томограммы.. (фиг. 1) на сйнхровход задающего генераМеханизм 16 перемещения рамы 15 при- тора 23 (фиг. 2) поступает запускающий им- водит в движение поворотную раму 15 с пульс. Тактовые импульсы генератора 23 постоянной угловой скоростью по круговой 40 подаются на счетчик 24 импульсов. Первотраектории вокруг пациента. начальное на первом выходе коммутатора

Механизм 18 перемещения держателей 28, имеющего п/2 выходов, где п — число

5-8 детекторов 1-4 обеспечивает одновремен- интервалов регистрации по каждому. угло: ное и синхронное вращение последних с уг- .вому направлению, присутствует разрешаю : ловой скоростью, равиой по величине и про- щий направлению, воздействующий на сооттнвоположной ho направлению угловой ско- 4» ветствующие входы дешифратора 25. рости вращения рамы 15 в процессе ее перемещения при регистрации радиометричес- В момент t окончания первого промежуткой информации и вводе ее в 3ВМ 14. Схе- ка времени регистрации интенсивности измы.17 н 19 управления механизмов 16 и 18 лучения по первому угловому направлению, перемещения рамы 15 и держателей 5-8 т.е. когда на выходе счетчика 24 появится

»О обеспечивают автоматическое управление . первый заданный код, определяемый, числом включением и реверсированием -электропри- поступивших от генератора 23 тактовых имвода, а также работой других функциональ- пульсов, на выходе дешифратора 25 пояных элементов механизмов 16 и 18 (электро- вится сигнал, который перебросит триггер 22 магнитных муфт, фрикционов, реле электро-, (фиг. 1) в первоначальное состояние. При магнитов, не показанных на чертежах). »» этом запираются элементы И 35-38 (фиг. 2),, Датчик 20 углового положения рамы 15 прекращается заполнение буферных регипредназначен для формирования управляю- стров 31-34 и отключается задающий генещих сигналов (команд) в моменты времени, ратор 23, а мультиплексор 41 по сигналу от

1063391: командного регистра 39 опрашивает регистры 31-34 и через контроллер 42 обеспечива ет ввод в ЭВМ 14 (фиг. I ) информации о количестве импульсов, зарегистрированных каждым нз регистров 31-34 (фиг. 2) за первый промежуток времени регистрации излучения по первому угловому направлению, определяемый по формуле (1) для i = l.

В тот же момент t на единицу изменяется код реверсивного счетчика 27 (так как элемент И 26 первоначально открыт сигналом от вспомогательного триггера 30), и, следовательно, разрешающий потенциал : с первого выхода коммутатора 28 перемещается на его второй выход. После окончания приема информации ЭВМ 14 (фиг. 1) выдает сигнал, который через контроллер 42 (фиг.2) . и приемный регистр 40 поступает на второй вход задающего триггера 22 (фиг. 1), изме-: няя его состояние. Выходной сигнал приемного регистра 40 (фиг. 2) осуществляет сброс буферных регистров 31-34 и счетчика

24, после чего начинается второй цикл регистрации интенсивности излучения буферными регистрами 31-34, происходящий аналогично описанному, за второй промежуток времени регистрации излучения по первому угловому направлению. Длительность этого второго промежутка времени определяется по формуле (1) для i = 2.

В момент t„, начала n/2 — го интервала регистрации разрешающий потенциал с и/2го выхода коммутатора 28 поступает на дешифратор 25 и на управляющий и вспомогательный триггер 29 и ЗО.Сигналом с выхода триггера 29 реверсивный счетчик 27 переводится в режим работы на вычитание, а триггер 30 запирает элемент И 26, препятствуя прохождению через него импульса от дешифратора 25. Этот импульс перебрасывает триггер 30 в первоначальное положение и разблокирует вход реверсивного счетчика 27, открывая элемент И 26. Таким образом, промежутки времени n/2-го и (п/2-1)го интервалов регистрации одинаковые, что обуславливается симметрией траектории движения детекторов 1-4 (фиг.l) относительно средней точки проекции при четном числе интервалов регистрации.

В дальнейшем каждый импуЛьс с дешифратора 25 (фиг, 2), поступая на реверсивный счетчик 27, уменьшает содержимое его разрядов на 1, в связи с чем выходы коммутатора 28 возбуждаются в обратном порядке до окончания измерения интенсивности по данному угловому направлению. В результате длительность промежутков времени из мерения. также изменяется в обратном по. рядке.

В момент времени t когда угол поворота рамы 15 (фиг. 1) достигает значения

, а в ЭВМ 14 введена информация о количестве импульсов, зарегистрированных детекторами 1-4 на всех интервалах данного углового направления, по сигналу от датчика 20 углового положения рамы 15 вращение держателей 5-8 вокруг осей прекращается и продолжается вращение одной рамы 15. В момент времени t>,l, когда суммарный угол поворота рамы 15 достигает значения 9> ig, по сигналу от датчика 20 углового положения рамы 5 происходит реверсирование направления вращения рамы

15„а держатели 5-8 начинают совершать

10 вращение в противоположном направлении.

С момента t „H HH eT 0 8 H регистрации интенсивности излучения по второму угловому направлению, который производится аналогично описанному выше циклу регистрации по первому, угловому наl5

Работа гамма-томографа продолжается до тех пор, пока полное количество снятых проекций не достигнет требуемого значения

М, после чего процесс исследования пациента заканчивается. Формирование томогра20 фического изображения осуществляется на

ЭВМ 14.

Таким образом, благодаря тому, что в процессе исследования сбор информации по каждой проекции осуществляется на эквидистантных интервалах томограмма реконструируется на равномерной квадрат. ной матрице, в результате чего исключается нелинейные искажения и существенно улучшается качество томографического изображения.

В предлагаемом устройстве во время рабочего хода за равные промежутки времени ось детектора проходит неодинаковые расстояния, что приводит к получению неравномерно распределенных на проекции отсчетов и в конечном счете к неравномерной

З5 матрице изображения; При этом разрешение в центральной части матрицы будет существенно ниже, чем на периферии.

Действительно при измерении интенсивности за одинаковые промежутки времени отношение 3 длины t;i ro пространственного интервала мбду соседними отсчетами на каждой проекции к длине l ; первого интер. вала выражается формулой

1» sin fn1

45 . g " ц1п-ц1

Г где m — число отсчетов на проекции;

i — порядковый номер интервала.

При m = 64 значение отношения при

i = 32 достигает 40. Отсюда следует, что разрешение томограммы в центральной ее части в 40 раз хуже, чем на периферии. Таким образом, качество томографического изображения в известном устройстве недостаточно для .адэкватного отображения распределения радионуклида в исследуемом М сечении объекта.

В предлагаемом гамма-томографе измерение интенсивности излучения производится в неодинаковые промежутки времени, 106339!

7 8

w — угловая скорость вращения рамы; R— радиус окружности расположения держателей на раме; i — порядковый номер интервала регистрации излучения.

В результате пространственный интервал между соседними отсчетами остается постоянным на каждой проекции, а разрешение— одинаковым .по всей площади томограммы.

К0атчику 2м углового попожелая

/Г МП14 Риг. Я

Составитель А. Мамросенко

Редактор Ю. Середа Техред И. Верес Корректор А. Повх

Заказ 10325/5 Тираж 7l 3 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам Изобретений и открытий

I l 3035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 длительность Т; которых определяется выражением

Ti =- -(аю Cos(i}Х-grccos(— i«1) «, к R

5 где -m и I — соответственно количество и длина интервалов регистрации интенсив° ности излучения по каждой проекции „

Ь

b<<

-ь% Ь Ъ

5%

Ъс