Вычислительный томограф

(19) 03,ГОС ПО ПРИ И ВТОРСНОМУ СНИДЕТЕЛЬСТ У 43но-исследов ательукторский и техт кабельной проБ иков Н.Н. Рентгеновские питающие устр йства, -М.: Энергия, 1980, с.130- 131.(46) (71) ский ноло (72) (53) (56) У 97П 1978 СООЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ У =РЕСПУБЛИК АРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТБРЕТЕНИЯМ И (ЛНРЫТИЯМНТ СССР 4425691/24-2519.058823. 11.90. Бюп.Всесоюзный наупроектно-констический инститнностиВ.М.Уткин621,386 (08Авторское с346, кл. Стент США У 8.8)видетельство СССР 01 М 23/08; 1980, 4075492, кл . 250-445(57) Изобретение относится к радиационной технике, а именно к рентгеновским вычислительным томографам. Цель изобретения - упрощение устройства за счет снижения разрядности АЦП.Для этого с помощью фурье-процессора 5 формируют фурье-образ пространственной производной проекции, подвергнутой фазовым предыскажениям, Оцифровывают посредством АЦП 7 указанный фурье-образ и в ЭВМ 20 осуществляют восстановление самой проекции. 1 з,п. ф-лы, 3 ил,Изобретение относится к радиационной технике, а более конкретно - к рентгеновским вычислительным томографам.5Цель изобретения - упрощение устройства за счет снижения разрядности аналого-цифрового преобразователя (АЦП).На фиг.1 приведена функциональная схема вычислительного томографа; на фиг.2 - функциональная схема аналого" вого фурье-процессора; на Фиг,З - эпюры напряжений в различных точках томографа. 15вычислительный томограФ содержит источник 1 веерного пучка проникающего излучения, набор 2 детекторов, держатель (не показан) исследуемого объекта 3, И дифференциальных усилителей 4,1-4 И, к входам каждого из которых подключены два соседних детектора набора 2, аналоговый Фурье- процессор 5, к входам которого Kодключены выходы дифференциальных уси лителей 4. 1-4 Ю и генератора 6 стробов, а на выходе включен АЦП 7, Устройство 8 управления соединено одним входом с выходом датчика 9 положения, который также подключен к генератору 6 стробов, и выходом подключено к двигателю 10, осуществляющему относительный поворот источник 1 - набор 2 детекторов и держателя исследуемого объекта 3. Выход генератора 6 стробов подключен также к соответствующему входу АЦП 7, выход которого подключен к интерфейсу 11, который также связан с устройством 8 управления двигате-. лем 10, интерфейс из блока 12 буФер ной памяти, блок 13 оперативной па" мяти, блок 14 дисковой памяти, цветной графический дисплей 15, клавиатура 16, терминал 17, векторный процессор 18 и процессор 19 обратного про ецирования подключены к ЭВМ 20.Аналоговый Фурье-процессор 5 содержит генератор 21 адресов, к входу которого подключен выход генератора 6 стробов, И блоков 22,1-22 И постоянной памяти, М перемножающих цифроаналоговых преобразователей (ЦАП) 23.1-23 И и сумматор 24, В блоки 221- 22 И постоянной памяти записаны гармо" нические колебания равной амплитуды с числом точек 2 И. Периоды колебаний, записанных в блоки 22,1-22 И, равныгде- порядковый номер блока 22. Фазы колебаний, записанных в блоки 22,1-22 М, определяются требуемымифазовыми предыскажениями, напримерначальные фазы колебаний распределеныпо случайному закону. Аналоговые входы ЦАП 23.1-23 Я подключены к выходамдифференциальных усилителей 4.1-4 И.Вычислительный томограф работаетследующим образом.Оператор томографа через клавиатуру 16 ЭВМ 20 подает команду на началовращения, которая через интерфейс 11поступает в устройство 8 управлениядвигателем 10, выдающим напряжениена двигатель 10, приводящий во вращение системы источник 1 - набор 2 детекторов.Рентгеновское излучение источника1 проходит через исследуемый объект3 и регистрируются набором 2 детекто"ров в виде проекции. Электрическиесигналы с выхода набора 2 детекторовусиливаются дифференциальными усилителями 4,1-4 И, реализуя пространственное дифференцирование регистрируемой проекции. Датчик 9 положения вырабатывает реперные импульсы, поприходу каждого из которых генератор6 стробов 10 вырабатывает серию стробов из 2 И импульсов, Эта серия попадает на генератор 2 1 адреса в Фурьепроцессоре 5, Этот генератор 21,представляющий собой счетчик, начинает счет поступающих импульсов и выставляет двоичный код очередного импульса на своем выходе. Код адресапоступает одновременно на адресныевходы всех блоков 22, 1-22 И постояннойпамяти, приводя к выборке значения,хранящегося по этому адресу. Полученное значение поступает на цифровойвход перемножающего ЦАП 23.1-23 Х,подключенного к данному блоку 22, 122 М. На аналоговый вход ЦАП 23.1-23 Мпоступает сигнал с выхода из одногодиФФеренциальных усилителей 4.1-4 И,чем обеспечивается перемножение.Сигналы гармонических колебанийи сигналы с выхода дифференциальныхусилителей 4.1-4 В, перемножившисьв ЦАП 23,1-230, суммируются в сумматоре 24, на выходе которого образуется сигнал, характеризующий фурьеобраз пространственной производнойпроекции,Сигнал с выхода сумматора 24 оцифровывает,я АЦП 7 по приходу стробирующих импульсов с генератора 6 стро 1608598в б р У Р д м п п п Р с в и через интерфейс 11 поступаетЭВМ 20, где запоминается в блоке 12ферной памяти,Указанная последовательность дейвий производится до тех пор, покастемы источник 1 - набор 2 детектов не сделает поворот на заданныйол (например 360 ). При этом каждыйэ по приходу реперного сигнала,оттчика 3 положения формируется и изряется фурье-образ пространственнойоизводной регистрируемой проекции.сло реперных импульсов, выработанх датчиком, равно числу измеренныхоекций,Интервал между стробирующими имльсами, вырабатываемыми генераторомробирующих импульсов по,приходу .ого репера, должен быть в 2 разаныне, чем интервал колебаний максиьной частоты в спектре сигнала находе дифференциальных усилителей1-4 И, Например, если максимальнаястота в спектре на выходе дифференальных усилителей равна 100 Гц, то1/(100 2 И).Максимальная частота, в свою очедь, определяется скоростью вращениястемы источник 1 - набор 2 детектов и размерами детектора набора 2,Выполнение указанного условия неходимо для того, чтобы за время изрения проекции она не могла сущевенно изменяться,Другое условие, которое необходимошолнить это то, чтобы все 2 И строрующих импульсов умещались междуумя равными импульсами датчика 4ложения, что необходимо для того,обы весь фурье-образ был сформирон и оцифрован до начала регистрацииедующей проекции,После того как данные измерены,уществляют обратной фурье-преобразоние измеренных данных, фазовую коркцию и восстановление проекции.После того как все проекции восановлены, они логарифмируются ирабатываются одним из возможныхгоритмов вычислительной томографии,результат обработки визуализируется.Эпюрынапряжений в различных точх А,Б,В,Г,Д томографа представленыфиг.З с сохранением временной призки.Томограф может применяться дляследования особо плотных исследуех объектов, когда невозможно оциф 10 15 20 Вычислительный томограф, содержащий источник веерного пучка проникающего излучения, набор детекторов,держатель исследуемого объекта, устроРства относительного перемещениясистемы источник - набор детекторови держателя, подключенные к детекторам каналы обработки сигналов с аналого-.цифровым преобразователем, подключенную к указанным каналам вычислительную систему обработки и управления, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью упрощения устройства засчет снижения разрядности аналогоцифрового преобразователя, каналыобработки сигналов детекторов содержат средство формирования пространственной производной проекции ианалоговый фурье-процессор, включенный между детекторами и аналого-цифровым преобразователем и снабженныйсредствами формирования фазовык предыскажений,2, Томограф по п.1, о т л и ч а -ю щ и й с я тем, что средства формирования пространственной производнойпроекции выполнены в виде М дифференциальных усилителей, каждый из которых подключен к двум смежным детекторам набора, аналоговый Фурье-процессор содержит генератор адреса, М постоянных запоминающих устройств, Б перемножающих цифроаналоговых преобразователей и сумматор, причем выходгенератора адреса соединен с адресными входами постоянных запоминающихустройств, выходы каждого из которых 25 30 35 40 45 50 55 ровать сигнал из-эа отсутствия АЦП с большим количеством разрядов .Уменьшение требуемого количества разрядов зависит от характера исследуемого объекта. При исследовании человеческого тела число разрядов АЦП можно уменьшить, например, с 18 до 10,Весь измерительный тракт не требует столь высоких параметров и точности входящих в него элементов, как в известных способах.Число разрядов АЦП может быть уменьшено вплоть до одного, но при этом необходимо применять более сложные алгоритмы восстановления проекции, использующие априорное значение распределения фазового предыскажения. Формула из обретения1608598 8 фие ионов СоставительТехред М,Дид,Черни оррек атруш едак Заказ 3614 Тираж 376 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при113035, Иосква, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Гагарина, 10 1 Ироизводственно-издательский комбинат Патент , г, Ужгород соединены с цифровыми входами цифроаналоговых преобразователей, аналоговые входы которых подключены к выходам дифференциальных усилителей, и выходы цифроаналоговых преобразователей подключены к выходу сумматора,который является и выходом фурье-процессора,