Поперечный гамма-томограф

Поперечный гамма-томограф

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (ni955905 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 01. 08. 80 (21) 2969314/28-13 с присоединением заявки ¹â€” (51)М Кл з

A 61 В 6/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет (53) УДК 614. 471 (088. 8) Опубликовано 070982. Бюллетень ¹ 33

Дата опубликования описания 07.09.82

I (72) Авторы изобретения

Э .Ю.Элькинд и В.П.Чернобровкин

Всесоюзный научно-исследовательский Йаслдыух медицинского приборостроения (71) Заявитель (54) ПОПЕРЕЧНЫЙ ГАММА-ТОМОГРАФ

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

Известен поперечный гамма-томограф, который содержит коллимированные детекторы эмиссионного излучения, соединенные через амплитудные анализаторы и интерфейс с электронновычислительной 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 11).

Недостатком известного гамма-томографа является то, что поскольку детекторы перемещаются линейно, в

-тангенциальном направлении, расстояние между ними и пациентом в процессе исследования существенно из-. меняется. В снлу этого эффективность детектирования излучения ограничена, а пространственное разрешение при этом недостаточно, что предопределяет низкое качество иэображения.и ограниченную статистическую надежность обнаружения патологических очагов и, следовательно, недостаточную точность исследования. 1елью изобретения является увеличение надежности обнаружения патологических очагов путем поддер5 жания минимально возможного расстояния между апертурой каждого детектора и поверхностью тела исследуемого.

Поставленная цель достигается тем, что в поперечном гамма-томографе, содержащем 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 управлениями механизм перемещения рамы со схемой управления и датчик углового положения рамы, 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 планетарЗО ного механизма.

955905 е 4

На фиг.1 изображена структурная схема поп речного гамма-томографа; на фиг.2,3 — структурная схема датчика углового положения рамы, варианты выполнения; на фиг.4 — схема счетчика оборотов вала электропривода; на фиг.5 — кинематическая схема поперечного гамма-тояографа1 на фиг.б — рама с подвижным кольцом, вид сверху; на фиг.7 — сечение A-A на фиг.б для двух положений подвижного кольца в моменты времени

1. и t соответственно; на фиг.8 схема перемещений детекторов, где а — положение детекторов в моменты времени t (цифры с индексом Н начало) и (цифры с индексом К конец, контур детекторов показан . пунктиром); б, в, г - положения детекторов в.м оменты времени й3, tg соответственно; на фиг.9 — временные диаграммы работы основных функциональных элементов гамма.-томографа, где а — диаграммы изменения скорости вращения вала редуктора; б - диаграмма работы счетчика оборотов1 в — диаграмма работы электромагнитной муфты; г — диаграмма работы датчика положения рамы; д диаграмма работы электромагнитов; е, ж — диаграммы изменения угла поворота рамы и держателей соответственно;-з — диаграмма работы интерфейса.

Поперечный гамма-томограф содержит: коллимированные детекторы

1-4 эмиссионного излучения, закреп- 35 ленные в держателях 5-8, амплитудные анализаторы 9-12, соединенные с интерфейсом 13, подключенные к электронно-вычислительной машине (ЗВМ) 14 с устройством 15 вывода 40 изображений, поворотную раму 16, на которой установлены держатели 58 детекторов, механизм 17 перемещения..рамы 16 со схемой 18 управления, механизм 19 перемещения дер- 45 жателей детекторов со схемой 20 управления.

Гамма-томограф снабжен датчиком

21 углового положения рамы, электРически .связанным с интеРфейсом 13 и схемами 18 и 20 .управления механиз» мов перемещения рамы и держателей.

Датчик 21 является одновременно датчиком углового положения детекторов.

Механизм 17 перемещения рамы выполнен в виде соосного с рамой 16 подвижного кольца 22, редуктора 23, электропривода 24 и счетчика 25 оборотов вала электропривода.

Механизм 19 перемещения держателей выполнен в виде электромагнитной муфты 26 и средства 27 для передачи вращения, соединенного с электроприводом 24 механизма 17 перемещения рамы посредством муфты 26, 65 электрически связанной со схемой 20 управления механизма 19 перемещения держателей.

Держатели 5-8 закреплены на раме

16 с возмоЖностью их вращения в направлении, противоположном направлению вращения рамы 16, вокруг осей, проходящих через точки 28-31. закрепления, расположенные в плоскости рамы, равноудаленно друг от друга по описываемой вокруг внешнего контура 32 пациента окружности. В исходном положении держателей 5-8 оси 3336 детекторов направлены по касательной к окружности 37, лежащей в . исследуемой поперечной плоскбсти и проходящей через ближайшие к пациенту точки держателей 5-8.

Держатели 5-8 выполнены в виде фланцев с соосно закрепленными на них звездочками (не показаны на фигуРах), которые входят в зацепление со средством 27 для.передачи вращения, выполненным например,, в виде цепной передачи, охватывающей одновременно звездочки всех держателей 5-8, и системы шестерен (фиг.5).

Редуктор 23 (фиг.1) и средство

27 для передачи вращения имеют.одинаковые передаточные отношения, что обуславливает равенство по абсолютной величине угловых скоростей вращения рамы 16 и держателей 5-8 при работе прибора.

Датчик 21 углового положения рамы

16 выполнен в виде источника 38 (фиг.2) света с диафрагмой 39., фотоприемников 40 и усилителей 41, при этом источник 38 света и диафрагма

39 закреплены на раме 16, фотоприемники 40 установлены на подвижном кольце 22 механизма перемещения рамы 16 и соединены с усилителями 41.

Датчик 21 углового положения Рамы 16 может быть выполнен также в виде закрепленного на ней магнита 42 (фиг.3) и герконов 43, установленных на подвижном кольца 22.

Счетчик 25 оборотов вала электропривода 24 выполнен в виде металлического диска 44 (фиг,4) с выступами 45, бесконтактного, например, индукционного, преобразователя 46 и регистра 47, при этом диск 44 закреплен на валу электропривода 24, а выступы 45 диска 44 перемещаются в пазу 48 бесконтактного преобразователя 46, электрически связанного с интерфейсом 13 и со схемами 18 и 20 управления механизмов 17 и 19 перемещения рамы и держателей °

Подвижное кольцо 22 механизма 17 перемещения рамы соединено с последней посредством фрикциона 49 (фиг.7) с электромагнитами 50, подключенными к датчику 21 (фиг.1) yr955905 лового положения рамы 16. Еоллимированные детекторы 1- 4 регистрируют гамма-излучение, исходящее из исследуемого пациента.

Амплитудные анализаторы 9-12 обеспечивают спектрометрический ре.жим регистрации гамма-излучения, т.е. из всех импульсных сигналов, поступающих на них от соответствующих детекторов 1-4, пропускают только те, амплитуда которых лежит в заданных йределах, определяемых шириной фотопика спектра излучения применяемого радионуклида.

Интерфейс 13, содержащий регистры, таймер и мультиплексор (не показаны на фигурах), предназначен для ввода в ЭВИ 14 данных об интенсивности регистрируемого в процессе исследования излучения на выходе амплитудных анализаторов 9-12, а также кодовых сигналов о номере детектора, направлении проецирования в номере проекции по командам от датчика 21 углового положения рамы

16 и механизма 17 ее пЕремещения.

ЭВМ 14 служит для сбора, заполнения и обработки регистрируемой радиометрической информации и для цифровой реконструкции (формирования) поперечной гамма-томограммы.

Устройство 15 вывода изображе-ний обеспечивает возможность наблюдения и документирования реконструированных поперечных томографических изображений.

Механизм 17 перемещения рамы приводит в движение раму 16 по круговой траектории вокруг пациента.

Механизм 19 перемещения держателей обеспечивает синхронное вра-. щение последних в процессе перемещения рамы 16 при регистрации и вводе в ЭВМ 14 радиометрической информации.

Механизмы перемещения рамы и держателей детекторов выполнены в виде планетарного механизма.

Схемы 18 и 20 управления механизмов 17 и 19 перемещения рамы и.держателей обеспечивают управление включением и реверсированием электропривода 24, а также работой электромагнитной муфты 26 и фрикциона 49 с электромагнитами 50.

Датчик 21 углового положения рамы служи для формирования управляющих сигналов (команд) в моменты времени, соответствующие повороту рамы .

16 на заданный угол.

Поперечный гамма-томограф работает следующим образом.

При включении прибора в момент времени 1„ (фиг.8, 9) начинает работать электропривод 24, который приводит в движение редуктор 23, вращающий раму 16 в направлении, например, по часовой стрелке. В исходном состоянии электромагнитная муфта 26 обесточена и соединяет с редуктором 23 средство: 27 для передачи вращения держателям 5-8, 5 которые вращаются синхронно с рамой

16, но в обратном направлении (т.е. против часовой стрелки). При этом в силу равенства передаточных отношений редуктора 23 и средства 27

39 для передачи вращения угловые скорости вращения рамы 16 и держателей 5-8 одинаковы по абсолютной величине. В результате держатели 5-8 (фиг.1) с закрепленными в них детекторами 1-4 перемещаются в исследуемой плоскости поступательно, )

;т.е. ось каждого детектора при последующем его положении остается параллельной этой же оси при предыдущем положении детектора (фиг.8).

Таким образом, в процессе синхронного вращения рамы 16 и держателей 5-8 направление осей 33-36 детекторов 1-4 относительно пациента поддерживается постоянным, что обеспечивает регистрацию излучения объекта детекторами 1-4 по первым угловым направлениям М1-М11 N1-N и измерение первой группы иэ и проекции (n — число детекторов 1-4). Сигналы от детекторов 1-4 через амплитудные анализаторы 9-12 поступают на регистры интерфейса 13 ° Последовательный опрос регистров осуществляется с помощью таймера и мультиплексора. Полученные данные об интенсивности излучения вместе с кодовыми сигналами о номере детектора, направлении проецирования и о порядковом номере проекции вводятся

40 в ЭВМ 14

В исходном состоянии электромагниты 50 обесточены и фрикцион 49 (фиг.7 а) не соединяет подвижное кольцо 22 с рамой 16. В момент вре45 мени t< (фиг.9), когда угол Чр поворота рамы 16 (фиг.1) достигнет значения Ч (фиг.8 а), срабатывает датчик 21 (фиг.1) углового положения рамы 16. При этом диафрагмиро 5Q ванный световой поток от источника

38 света попадает на один из фотоприемников 40, сигнал с выхода ко.торого через усилитель 41 подается на интерфейс 13 и на схемы 18 и 20, 55 управления механизмами 17 и 19. При альтернативном выполнении датчика

21 магнит 42 вызывает срабатывание гериона 43, оигнал от которого поступает на интерфейс 13 и схемы 18 и 20 управления, Электрический сигнал, поступающий со схемы 2g управления на электромагнитную муфту 26, вызывает срабатывание последйей, вследствие

65 чего средство 27 для передачи вра955905

При этом средство 27 для передачи вращения присоединяется к электроприводу 24, держатели 5-8 начинают вращаться против часовой стрелки, включается фрикцион 49, который соединяет подвижное кольцо 22 с рамой

16. Одновременно по сигналу, поданному на итерфейс 13 начинается опрос регистров., на.которые через амплитудные анализаторы 9-12 поступает радиометрическая информация от детекторов 1-4 о третьей группе из

n,ïðoåêöèé .(п — число детекторов !

1-4) по угловым направлениям МЗ-МЗ, N3-N3 (фиг.8) ° Эта информация вместе с кодовыми сигналами о номере детектора, направлении проецирования и о порядковом номере проекции вводятся в ЭВМ 14. Окончание ввода в

ЭВМ 14 данных о третьей группе проекций происходит в момент (фиг.9), когда угол Ч поворота рамы 16 (фиг.l) достигнет значения .

Описанный цикл автоматической рабрты гамма-томографа продолжаетщения отсоединяется от электрипривода 24» и вращение держателей 5-8 вокруг своих осей прекращается. Управляющий сигнал, поступающий на интерфейс 13, отключает таймер и мультиплексор, опрос регистров прекращается. Таким образом, к момен ту tg (фиг.8, 9) сбор информации о первой группе проекций заканчивается. В момент t по команде сосхемы 18 управления подается ток в 10 обмотки электромагнитов 50, включается фрикцион 49 (фиг.7, б) которым присоединяется подвижное кольцо 22 к раме 16; одновременно запускается счетчик 25 оборотов вала элект- 15 ропривода 24, который продолжает работать и вращать раму 16 в том же (первоначальнюм) направлении. При. этом выступы 45 (фиг.4) металлического диска 44 многократно проходят 20 в пазу 48, запускают бесконтактный преобразователь 46. Выходные импульсы с преобразователями 46 запоминаются регистром 47. Через промежуток времени д (фиг.9) после запус- 25 ка счетчика 25 оборотов, когда вал электропривода 24 совершит п оборотов, соответствующих дополнительному повороту рамы 16 на угол с, определяемый по формуле.

n m где n — количество детекторов 1-4;

m — число необходимых для реконструкции изображения проекций, в регистре 47 будет зафиксировано и 1 импульсов. Выходной сигнал с регистра

47 поступает на схемы 18 и 20 управления механизмами 17 и 19 и на интерфейс 13. При этом в момент времени. t = t +ht (фиг.8, 9) управляющие сигналы со схем 18 и 20 (фиг.l) реверсируют электропривод 24, отключают муфту 26, подключая тем самым к электроприводу 24 средство

27 для передачи вращения1 в результате рама 16 начинает вращаться против часовой стрелки, а держатели 58 — по часовой стрелке. Одновременно включаются таймер и мультиплексор интерфейса 13. Детекторы 1-4 начинают 50 перемещаться поступательно и регистрировать излучение по новым угловым направлениям М -М, N»1-01.

Сигналы от детекторов 1-4 через амплитудные анализаторы 9-12 поступают на регистры интерфейса 13, производится их опрос и ввод в ЭВМ

14 информации о второй группе проеКций. б0

B момент времени t< (фиг.8, 9), когда угол Ч поворота рамы 16 (фиг.l) достигнет значения У срабатывает датчик.21 углового положения рамы 16. При этом диафрагмированный световой поток от источ- 65 ника 38 света попадает на фотоприемник 40, сигнал с которого через усилитель 41 подается на итерфейс 13 и на схемы 18 и 20 управления. Приальтернативном Выполнении датчика 21, магнит 42 вызывает срабатывание геркона 43, сигнал от которого поступает на итерфейс 13 и на схемы

18, 20 управления. Команда, поданная на интерфейс 13, прекращает опрос регистров и ввод в ЭВМ 14 данных, полученных при снятии второй группы проекцйй. По командам от схем 18, 20 управления производится реверсирование электропривода 24, обесточивание муфты 26 и включение счетчика 25 оборотов. В результате рама 16 начинает вращаться по часовой стрелке, средство 27 для передачи вращения отсоединяется от электропривода 24, держатели 5-8 прекращают вращение своих осей, а регистр 47 начинает счет числа импульсов, поступающих на него от бесконтактного преобразователя 46. Через интервал времени,д t после запуска счетчика 25 оборотов, когда вал электропривода 24 совершит n„ оборотов, соответствующих дополнительному повороту рамы 16 на угол с((фиг.8), определяемый по формуле

2У п. m в регистре 47 (фиг.l) будет сосчитано п импульсов. Выходной сигнал с регистра 47 поступает на схемы 18 и 20 управления и на интерфейс 13.

В момент времени t t<+at (фиг.9) управляющие сйгналы со схем 18 и

20 (фиг ° 1) включают муфту 26 и подключают ток к.обмоткам электромагнитов 50.

955905 ся до тех пор, пока полное количество снятых проекций не достигнет требуемого значения m, после чего процесс исследования пациента заканчивается. Формирование томографического изображения осуществляется на 3ВМ 14 по известным алгоритмам реконструкции.

Таким образом, благодаря тому, что в процессе исследования детекторы 1-4 перемещаются по описываемой вокруг пациента окружности, а пространственное направление осей детекторов 1-4 при снятии каждой проекции поддерживается постоянным, детектирование излучения производится из параллельно расположенных цилиндрических участков объекта, . причем изменение расстояния между детекторами 1-4 и исследуемым объектом существенно уменьшается. В результате значительно улучшается ка,чество изображения и увеличивается статистическая. надежность обнаружения патологических очагов, что существенно повышает точность исследо-. вания пациента.

Формула изобретения

Поперечный гамма-томограф, содержащий коллимированные детекторы эмиссионного излучения, соединенные через амплитудные анализаторы и интерфейс с электронно-вычислительной ма шиной, 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, отличающий10 с я тем, что, с целью увеличения надежности обнаружения патологических очагов путем поддержания минимально возможного расстояния между апертурой каждого детектора и по15 верхностью тела исследуемого, в нем держатели закреплены на раме на осях с возможностью их одновременного и синхронного вращения вокруг осей, расположенных перпендикулярно плос20 кости рамы по окружности равноудаленно друг от друга, а механизмы перемещения рамы и держателей детекторов выполнены в виде планетарного механизма.

25 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. BowEey A.R. eta0 "A.Radioisotope scanner for RectiPinear are, transverse sution and LongitudinaP

ЗО Яес11оп Scanning" "The British

?оигпаР of йаЖоРоду", 1973, т.45, 9 544, с 262-271.

955905

Составитель А. Соловьев

Техред,Ж.Кастелевич Корректор О.Макаренко

Редактор Н.Аристова

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 6786/2 Тираж 714 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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