Способ вычислительной томографии и устройство для его осуществления

(5 П 5 А 61 В 6/О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(21) 4649252/14 (22) 09,11.88 (46) 07,09,91. Б юл. М 33 (71) Специальное проектно-конструкторское и технологическое бюро реле и автома- ТИКИ (72) В,В.Галицкий (53) 615.475(088.8) (56) Патент Великобритании М 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 Я 2, 1674805 А 1 надежность, точность и производительность диагностирования за счет упрощения передачи аналоговых сигналов, несущих информацию о прошедшем через обьект 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,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, 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 вре 4мя действия импульса рентгеновского излучения, Эти сигналы передают, моделируя ими оптическое излучение, по атмосферному направленному каналу е 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 фосфорно- кислого 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 фоточувствительнойповерхности кремниевого лавинного фотодиода с чувствительностью 4,9 х 10 В/Вт,4 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Устройство для осуществления способавычислительной томографии содержит рентгеновский излучатель 1, укрепленный нараме 2 с приводом 3 для осуществления еевращения вокруг изоцентра 4. К раме 2диаметрально противоположно излучателю 2 прикреплена матрица 5 детекторов бс 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 непосредственнойблизости от выхода мультиплексора 9 укреплен оптический передатчик 11, состоящий иэ генератора 12 оптическогоизлучения, линзовой передающей антенны13, средства 14 для ввода излучения в атмосферный направленный канал 15, охватывающий концентрично изоцентру 4 своейвнутренней отражающей поверхностью 16все элементы, установленные на раме 2. Наканале 15 укреплено средство 17 для выводаоптического излучения. Оптический приемник 18, включающий в себя линзовую приемную антенну 19, оптический гетеродин20, фотодетектор 21, и фильтр 22, установлен так, что излучение со средства 17 всегдапопадает в поле зрения линзовой приемной антенны 19.Оптический передатчик 11, атмосферный направленный канал 15 и оптическийприемник 18 образуют блок 23 связи,Выход фильтра 22 соединен с блоком 24обработки сигналов, который соединен сблоком 25 управления рентгеновским излучателем и его энергоснабжения, и черезконтроллер 26 с блоком 27 визуализации иблоком 28 архивирования.Матрица 5 детекторов 6 информационно связана с излучателем 1 веерным рентгеновским пучком 29 через диагностируемыйобъект 30. Оптический передатчик 11 с оптическим приемником 18 информационносвязан через атмосферный направленныйканал 15 модулированным оптическим излучением 31 и параллельным пучком 32,Устройство для осуществления способавычислительной томографии работает следующим образом,Когда на рентгеновский излучатель 1подается импульсное напряжение от устройства 25 управления рентгеновскимузлучателем и его энергоснабжения, генерируемое им рентгеновское излучение 29направляется на диагностируемый объект30 путем вращения рамы 2 приводом 3. Ослабленное объектом рентгеновское излучение 29 воздействует на матрицу 5квантовым образом, преобразуется детекторами 6 в сигналы, удобные для обработки, 16748055 10 15 20 25 30 35 40 45 50 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 Й =- =г/сов ( л/и), где г - 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 пучка 32 на поверхность 16 равен л /и/2 п,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= тЯ. Ро. где т - коэффициент отражения покрытия поверхности 16, Ро - выходная мощность излучения оптического передатчика 11, Параметр о принимает целые значения от максимального п до О, уменьшаясь на единицу через каждые (2 л) /(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 Р на выходе блока 23 связи и, зная мощность Р, на выходе оптического передатчика 11, по формуле О = 1 ц(РО/Р)/дт 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 таже вынесения АЦП на неподвижную часть томографии, и тем самым повышение точности перемещения системы рентгеновский излучатель - детекторы относительно тела1пациента. Производительность диагностирования повышается за счет того, что полоса частот оптической несущей примерно в 10 раз шире, чем электрической,5что во столько же раэ повышает емкость канала передачи. Формула изобретенияСпособ 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 й 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 навнутреннюю отражающую поверхность так, что во всех точках отражения пучок не выходит за ширину ленты.2. Устройство для вычислительной томографии, содержащее рентгеновский из 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 налов, несущих информацию о прошедшем через объект рентгеновском излучении, блок связи содержит передатчик и приемник оптического излучения, атмосферный направленный канал передачи, выполнен ный в виде кольца с внутренней отражающей поверхностью, охватывающего раму с установленными на ней элементами, образующие которого параллельны оси сканирования, а внутренний радиус й кольца равен 25 г/сов (л /и), где г - 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.1674805Составитель И. Курдченко Редактор М. Бланар Техред М.Моргентал Корректор М. КучеряваяЗаказ 2950 Тираж 424 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035,Москва,Ж, Раушская наб., 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101