Способ вычислительной томографии и устройство для его осуществления

Способ вычислительной томографии и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к медицинской технике. Изобретение позволяет повысить надежность, точность и производительность диагностирования за счет упрощения передачи аналоговых сигналов, несущих информацию о прошедшем через объект рентгеновском излучении, путем использования атмосферного направленного канала , по которому распространяется оптическое излучение, модулированное вышеуказанными аналоговыми сигналами. Атмосферный направленный канал 15 выполнен в виде кольца, охватывающего концентрично изоцентру 4 своей внутренней отражающей поверхностью 16 все элементы , установленные на раме 2 2 с. и 1 з п.ф-лы, 3 ил 15 16 Ё Os х| N 00 О СП 20 М/гЗ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4649252/14 (22) 09,11.88 (46) 07,09.91.Бюл.№ 33 (71) Специальное проектно-конструкторское и технологическое бюро реле и автомаТИКИ (72) В,В.Галицкий (53) 615.475(088.8) (56) Патент Великобритании ¹ 2074415, кл, А 61 В 6/00. 1980. (54) СПОСОБ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТОМОГРАФИИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к медицинской технике. Изобретение позволяет повысить

„„QJ„„1674805 А1 надежность, точность и производительность диагностирования за счет упрощения передачи аналоговых сигналов, несущих информацию о прошедшем через объект рентгеновском излучении, путем использования атмосферного направленного канала, по которому распрост раняется оптическое излучение, модулированное вышеуказанными аналоговыми сигналами.

Атмосферный направленный канал 15 выполнен в виде кольца, охватывающего концентрично изоцентру 4 своей внутренней отражающей поверхностью 16 все элементы, установленные на раме 2. 2 с. и

1 э.п.ф-лы, 3 ил.

1674805

Изобретение относится к медицинской технике, Цель изобретения — повышение надежности, точности и производительности диагностирования за счет упрощения передачи аналоговых сигналов, несущих информацию о прошедшем через объект рентгеновском излучении, На фиг.1 приведено схематическое иэображение устройства для вычислительной томографии; на фиг.2 — упрощенная схема блока предварительной обработки аналогорых информационных сигналов и передачи их в устройство обработки сигналов; на фиг.3 — блок связи с атмосферным направленным каналом передачи оптического излучения, Способ вычислительной томографии осуществляют следующим образом.

Рентгеновское излучение с энергией фотонов 120-140 кэ В, генерируемое импульсами длительностью 1-2 мс при паузах до 8 мс излучателем с нестабильностью питающего напряжения до 0,01 4, направляют под различными углами относительно диагностируемого объекта. Прошедшее через объект и квантовым образом воздействующее на детекторы рентгеновское ослабленное излучение преобразуют с их помощью в сигналы, удобные для обработки. В каждом канале, входом которого является один детектор, эти сигналы усиливают с коэффициентом 10 и интегрируют за вре4 мя действия импульса рентгеновского излучения, Эти сигналы передают, моделируя ими оптическое излучение, по атмосферному направленному каналу в аиде ленты с внутренней отражающей поверхностью, охватывающей вращающуюся систему рентгеновский излучатель — детекторы. и неподвижной относительно этой системы, для восстановления изображений относительно этой системы, для восстановления изображений слоев исследуемого объекта, их визуализации и/или архивирования, Внутреннюю отражающую поверхность ленты покрывают слоем алюминия путем испарения в вакууме. слоем фосфорнокислого аммония путем электролиза и слоем сернистого цинка путем испарения в вакууме, Это дает максимальный коэффициент отражения г =0,96 на длине волны А-1 мкм.

Модулированное оптическое излучение, генерируемое лазером с выходной мощностью 5-15 мВт, фокусируют линзовой приемной антенной на фоточувствительной поверхности кремниевого лавинного фотодиода с чувствительностью 4,9 х 10 В/Вт, 4

Устройство для осуществления способа вычислительной томографии содержит рентгеновский излучатель 1, укрепленный на раме 2 с приводом 3 для осуществления ее вращения вокруг изоцентра 4. К раме 2 диаметрально противоположно излучателю 2 прикреплена матрица 5 детекторов б с блоком 7 предварительной обработки, включающим в себя интеграторы 8 по количеству детекторов б с предусилением, аналоговый мультиплексор 9 и синхронизатор 10. К раме 2 в непосредственной близости от выхода мультиплексора 9 укреплен оптический передатчик 11, состоящий иэ генератора 12 оптического излучения, линзовой передающей антенны

13, средства 14 для ввода излучения в атмосферный направленный канал 15, охватывающий концентрично изоцентру 4 своей внутренней отражающей поверхностью 16 все элементы, установленные на раме 2. На канале 15 укреплено средство 17 для вывода оптического излучения. Оптический приемник 18, включающий в себя линзовую приемную антенну 19, оптический гетеродин

20, фотодетектор 21, и фильтр 22, установлен так, что излучение со средства 17 всегда попадает в поле зрения линзовой приемной антенны 19.

Оптический передатчик 11, атмосферньié направленный канал 15 и оптический приемник 18 образуют блок 23 связи.

Выход фильтра 22 соединен с блоком 24 обработки сигналов, который соединен с блоком 25 управления рентгеновским излучателем и его энергоснабжения, и через контроллер 26 с блоком 27 визуализации и блоком 28 архивирования.

Матрица 5 детекторов 6 информационно связана с излучателем 1 веерным рентгеновским пучком 29 через диагностируемый объект 30. Оптический передатчик 11 с оптическим приемником 18 информационно связан через атмосферный направленный канал 15 модулированным оптическим излучением 31 и параллельным пучком 32, Устройство для осуществления способа вычислительной томографии работает следующим образом, Когда на рентгеновский излучатель 1 подается импульсное напряжение от устройства 25 управления рентгеновским узлучателем и его энергоснабжения, генерируемое им рентгеновское излучение 29 направляется на диагностируемый объект

30 путем вращения рамы 2 приводом 3. Ослабленное объектом рентгеновское излучение 29 воздействует на матрицу 5 квантовым образом, преобразуется детекторами 6 в сигналы, удобные для обработки, 1674805

30

55 которые предварительно усиливаются и интегрируются эа время длительности рентгеновского импульса интеграторами 8 блока 7 предварительной обработки, За время паузы между рентгеновскими импульсами сигналы с интеграторов через аналоговый мультиплексор 9 последовательно подаются на генератор 12 оптического передатчика 11, модулируя его излучение.

Модулированное оптическое излучение

31 генератора 12 формируется в параллельный пучок 32 линзовой передающей антенной 13, который с помощью средства 14 ввода оптического излучения направляется на внутреннюю отражающую поверхность 16, сечение которой плоскостью сканирования — окружность радиуса R ==r/cos (л/и), где r — радиус окружности, описываемой самой удаленной от оси вращение рамы точкой установленных на ней элементов, а п — число отражений оптического излучения от поверхности 16. При этом пучок модулированного оптического излучения 31 направляется так, что во всех и точках отражения этот пучок не выходит за ширину кольца атмосферного направленного канала 15, а угол падения I пучка 32 на поверхность 16 равен zr /n-2/2п.

Пучок 32 средством 17 для вывода модулированного оптического излучения направляется на линзовую приемную антенну

19 в пределах ее угла поля зрения, фокусируется на приемной фоточувствительной площадке фотодетектора 21, предварительно смешиваясь с оптическим излучением гетеродина 20. Электрический сигнал на выходе фотодетектора 21, в связи с вращением рамы 2. зависит от времени прохождения рамой расстояния между точками отражения, поскольку пучок с мощностью оптического излучения Р= т . Ро, где т— коэффициент отражения покрытия поверхности 16, Po — выходная мощность излучения оптического передатчика 11, Параметр р принимает целые значения от максимального и до О, уменьшаясь на единицу через каждые (2л) /(лв) секунд, где в — угловая скорость вращения рамы 2 (рад/с). Кроме измерения времени от начала сканирования, для определения значения параметра можно, например, в канал 15 передачи запускать до передачи информационных аналоговых сигналов холостой импульс оптического излучения, мерить мощность P на выходе блока 23 связи и, зная мощность Р, на выходе оптического передатчика 11, по формуле q = Ig(Pp/P)/Igt определять параметр р для каждого блока передаваемых информационных аналоговых сигналов.

Использование предлагаемого способа вычислительной томографии и устройства для его осуществления позволяет повысить надежность диагностирования за счет использования атмосферного направленного канала, обладающего нечувствительностью к внешним электромагнитным наводкам и обеспечивающего распространение остронаправленного (порядка 1 мм диаметром) пучка оптического излучения. Повышение точности диагностирования очевидно за счет уменьшения находящихся в подвижном соединении элементов, отказа от довольно жестких электрических кабелей для связи матрицы детекторов и устройства обработки сигналов, а также вынесения

АЦП на неподвижную часть томографии, и тем самым повышение точности перемещения системы рентгеновский излучатель — детекторы относительно тела

1 пациента. Производительность диагностирования повышается за счет того, что полоса частот оптической несущей примерно в 10 раз шире, чем электрической, 5 что во столько же раэ повышает емкость канала передачи.

Формула изобретения

j Способ вычислительной томографии, заключающийся в том, что рентгеновское излучение от излучателя направляют под различными углами относительно диагностирующего объекта, преобразуют прошедшее через объект излучение с помощью матрицы детекторов, производят предварительную обработку и передачу информационных сигналов, которые затем обрабатывают и используют для восстановления изображений слоев исследуемого объекта, их визуализации и/или архивирования, о тл и ч а ю щи и с я тем, что, с целью повышения надежности, точности и производительности диагностирования эа счет упрощения передачи аналоговых сигналов, несущих информацию о прошедшем через объект рентгеновском излучении, передачу информационных сигналов после предварительной обработки осуществляют с помощью оптического излучения, модулированного аналоговыми информационными сигналами, для передачи оптического излучения используют атмосферный направленный канал в виде ленты с внутренней отражающей поверхностью, который устанавливают неподвижно относительно вращающейся системы рентгеновский излучатель — детекторы, причем пучок оптического излучения направляют на

1674805 внутреннюю отражающую поверхность так, что во всех точках отражения пучок не выходит за ширину ленты.

2. Устройство для вычислительной томографии, содержащее рентгеновский из- 5 лучатель и матрицу детекторов с блоком предварительной обработки, установленные на раму с приводом, блок управления рентгеновским излучателем и его энергообеспечения, блок связи, блок обработки 10 сигналов, блок визуализации и блок архивирования, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения надежности, точности и производительности диагностирования за счет упрощения передачи аналоговых сиг- 15 налов, несущих информацию о прошедшем через объект рентгеновском излучении, блок связи содержит передатчик и приемник оптического излучения, атмосферный направленный канал передачи, выполнен- 20 ный в виде кольца с внутренней отражающей поверхностью. охватывающего раму с установленными на ней элементами, образующие которого параллельны оси сканирования, а внутренний радиус R кольца равен 25 г/соз (л /п), где r — радиус окружности, описываемый самой удаленной от оси вращения рамы точкой установленных на раме для вывода оптического излучения, установленное неподвижно относительно канала передачи, оптический передатчик представляет собой генератор оптического излучения с линзовой передающей антенной, установлен на раме и связан с блоком предварительной обработки, плоскость отражения этого излучения перпендикулярна к оси вращения рамы, при этом диаметр пучка оптического излучения меньше ширины кольца, а оптическая ось оптического приемника, состоящего иэ приемной линзовой антенны и фотодетектора, согласованного по спектру и мощности излучения оптического передатчика, коэффициенту отражения атмосферного направленного канала передачи и частоте модуляции аналоговыми информационными сигналами, и соединенного выходом с блоком обработки сигналов, лежит в плоскости отражения оптического излучения.

3. Устройство по п,2, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что генератор оптического излучения выполнен в виде инжекционного лазера.

Составитель И. Курдченко

Редактор М. Бланар Техред М.Моргентал Корректор M. Кучерявая

Заказ 2950 Тираж 424 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101