Вычислительный томограф

(19 (111 4 2 Н 23 150 4 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ТВУ ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ О ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СИД(57) Изобретение относится к области рентгеновской вычислительной томографии. Цель изобретения - повышение пространственного разрешенияи производительности, а также снижение лучевых нагрузок. Для этогов вычислительном томографе, реализующем алгоритм обратного проецирования и фильтрации с двойным дифференцированием, между блоком 4 датчиков пространственных координат и блоком 5 предварительной обработки сигналов с блока 3 детекторов введенблок 9 задания эоны локального сканирования, работа которого обеспечивает сканирование только в пределахзоны интереса в контролируемом объекте. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.эобретепп относится к рентгеновской вычслительной томогрл 111 и.ель изобретения - повышене пространственного разрешения и проэводительности, а тлкже снижение лучевых нлгрузок.а Фпг.1 принедепл Функциоплльндя схема предлагаемого вычислительного томографа; нд Фиг.2 - Фупкцопальная схема блока элдлпия зоны локального скапировдния; нл фиг.З - схема блока задания эоны локального сканирования во взаимосвязи с блоком датчиков прострлрственных координат и средствами для приведения источника излучения и блока детекторов н движеше отпосптсльно держателя исследуемого объектд; пл Фпг.ч - система координат, используемдя прп ошсл - нии работы вычислительного томографаВычислительный томограф ,фп .;,1 содержит сканирующую систему 1, ,"ужлщую средством для приведения источшкд 2 излучения и блока 3 детекторов в движение относительно держателя .нл Фпг.1 не покдэдн), блок 4 датчиков пространственных координат, блок 5 прсдвдрительной оордботки сигналов детектороп, блок 6 дифФеренцронлния второго псрядкл, 1 редстдвляющий собой блок прострлнстг и- по-частотной Фильтрлцпп, блок 7 обрлгного проецпрованил и суммровд;шяфильтровлнньх величин, блок 8 плмя -ти изображения и блок 9 локдл:огоэаддшя эоны скдшронания. Иа Фпг. 1также поклэдн исследуемый объект 10,Источникизлучения и блок 1 детекторон рдсположень в плоскости контролируемого сечения по разные стороны от объекта 10 коптропя. Склпрующая система 1 управлясщимп снэя."п соединяд с блскл.1 2 и 3 и дсрждтслем 10 объекта, определяя пх относительные положешя в процессе сканирования, Выход блокл 3 детекторов соединен с первым входом блока 5 предварительной обработки, Выход б:окл 5 предварительной обработки соединен с входом блока 6 дпфференцировлнпя второго порядка, выход которого соединен с первым входом бло;д7 соратного проепровдпия и суммпроЧЛ 11 Я С 1111 тРоЛННЫХ Ввт 1 Ч 1 Н, ПФОС -млпионньй 1 ыход склнрующей системы1 свяэ и с водо;:. бокл 4 длтчп;овпрост 1 д 1 стп 11 ых е о;орд 11 л т,: 1.н:1 5 1 О 15 20 25 ЗО 35 40 15 50 55 выход блокд 4 датчиков прострлнственных координат соединен с входомблокд 9 злдлпия зоны локального сканирования, д второй выход - с нторым входом блока 7 обратного проецирслня и суммирования фильтрованных величин, Первый выход блока 9задания зоны локального сканирования соединен с вторым входом блокапредварительной обработки, а второйвыход соединен с управляющим входомсканирующей системы 1. Выход блока7 обратного проецирования и суммирования фильтрованных величин соединен с входом блока 8 памяти изобрлжешш,Блок 9 задания зоны локальногосклшровапия ,Фиг,2) состоит из блокл 11 сравнения и блока 12 Формиронлпня координат локальной зоны, Выход блокл 12 Формирования координатлокальной зоны связью 13 соединенс первым входом блока 11 сравнения,Гыход блока 9 задания эоны локального сканирования связями 14, 15 и16 соединен с вторым, третьим входами блока 11 сравнения и входом блокл 12 формирования координат. Выходдмп блока 9 задания зоны локального скашрования являются связи 17 и18, идущие с первого и второго выходов б:окл 11 сравнения,Сканирующая система 1 для приведешя источника 2 излучения и блока3 детекторов в движение относительно держателя (Фиг.3) состоит из блока 19 вращения и блока 20 продольного перемещения. Входы блока 19 вращения и блока 20 продольного перемещения соединены связью 18 с выходом блока 9 задания зоны локальногосклнировдния. Первые выходы блоков19 и 20 связями 2 1 и 22 соответственпо соедпены с блоком 4 датчиков пространственных координат. Второй выход блока 19 вращения соединен с держлтелем исследуемого объекта 10, Второй выход блока 20 продольного перемещения соединен с источником 2 излучения.Блок 4 датчиков пространственныхкоординат (фиг.З) состоит иэ счетчика 23 кс,ординат продольного положения и счетчика 24 угла понорота.Входам 1 блока 4 являются связи 22и 21, идущие на входы счетчиков 23и 24 соответственно. Выход счетчика24 сгязью 16 соединен с первым и нтог, = Хсоз с;" + Уы.п 4, (1) 55 г, - длина перпендикуляра, опущенного цз начала координат Х, У ца отдельный луч. где рым выходом блока датчиков пространственных координат. Выход счетчика23 связью 15 соединен с первым выходом блока 4 датчиков прострацственных координат. Вход блока 4 и пер -5вый выход блока 4 соединены связью14, входящей в состав связи 22,Блок 11 сравнения (фиг,З) состоит из схемы И 25, триггера 26, компаратора 27, мультиплексора 28. Входами блока 11 сравнения являются связи 15, 14 и 13, идущие на первыйвход схемы И 25, первый вход компаратора 27 и на информационные входымультиплексора 28 соответственно,Выходами блока 11 сравнения лвгтяютсясвязи 17 и 18, идущие с выхода схемы И 26 и выхода триггера 26 ца первый и второй выходы блока 11 сравнения соответственно. Выход мультиплексора 28 соединен связью 29 с вторым входом компаратора 27, Выходкомпаратора 27 связью 30 соединенс сицхровходом триггера 26. Выход 25триггера 26 связью 18 соединен свторым входом схемы И 25 и с управляющим входом мультиплексора 28,Блок 12 формирования координатлокальной зоны (фиг.З) состоит из памяти 31 и наборного поля 32. Входомблока 12 формирования координат является связь 16, идущая на первыйвход адреса памяти 31, Выходом блока 12 формирования координат является связь 13, идущая с выхода данныхпамяти 31 Выход наборного поля 32связью 33 соединен с вторым вхопомадреса памяти 31.В традиционной системе координат(фиг.4), используемой для описаниязадач реконструкции при проецировании (просвечивании) параллельнымилучами, двумерная функция с (Х,У)соответствует, например, распределению линейного коэффициента ослабления монохроматического рентгеновского излучения по поперечному сечениюконтролируемого объекта. Прямые линии, параллельные оси Б и расположен 1 50ные к оси У под углом ц, являютсяпроецирующими лучами и описываютсяуравнением видаПараллельная проекция двумерной функции сс(Х,У) на ось г, определяемую углом с, вдоль нормали Я может быть выражена в виде Р(г,К) =с(Х,У) с 18+ Увп Ц - г) с 1 Хс 1 У (2) в блоке 6.Затем формируется выходное расипределецие с(Х,У) в виде суммы результатов обратного проецирования предварительно отфильтрованных про- екций лИр(х,х) = 1 Р (хсоя ц +О+ УзпК,К) с 1 с в блоке 7, Реконструкция с помощьюалгоритма ОПФ 7 Щ в принципе возможнабез применения операций умножения ипозволяет производить полный объемвычислительной обработки независимодля любого участка проекции. Интересной особенностью алгоритма ОПФДДявляется воэможность независимогои быстрого вычисления искомого распределения в интересующей области(локальной зоне) без сканированиявсего объекта. Выбор локальной зоныв объекте исследования может бытьпроизвольным, поэтому средства приведения источника 2 излучения и блока 3 детекторов в движение относигде с(г) - дельта-функция Дирака.Задача реконструкции сводится к решению (2) с восстановлением неизвестного распределения с(Х,У) по экспериментально определенным Р(г, К) .По алгоритму обратного проецировацця с фильтрацией двойным дифференцированием (ОПФДД) каждая проекция (2), сформированная блоком 5 предварительной обработки, сначала подвергается пространственной фильтрации путем формирования второй производной по г:45 тельно держателя исследуемого объекта 10 должно отслеживать текущее положение выбранной локальной эоны в процессе сканирования.Перед началом сканирования на на 5 борном поле 32 устанавливаются параметры локальной зоны (например, диаметр и координаты центра), В соответствии с углом поворота (начальное положение), приходящим с блока 4 датчиков пространственных координат по связи 16, и информацией с наборного поля 32 память 3 1 передает по связи 13 координаты начала и конца локальной зоны. В начальном положении триггер 26 находится в сброшенном состоянии и запрещает прохождение позиционных импульсов с блока 4 датчиков пространственных координат по связи 14 на блок 5 предварительной обработки, по которым в и м происходит Формирование проекции. Мультиплексор 28 пропускает по связи 29 на вход компаратора 27 координату начала локальной эоны для данного положения по углу исследуемого объекта 10, На второй вход компаратора 27 приходит координата текущего положения источника 2 излучения и блока 3 детекторов, по отношению к30 исследуемому объекту 10, При движе - нии компаратор 27 сравнивает текущее положение источника 2 излучения и блока 3 детекторов по отношению к исследуемому объекту 1 О с информацией, 35 приходящей с мультиплексора 28, При совпадении триггер 26 взводится, разрешая прохождение позиционных импульсов через схему И 25, Триггер 26 работает в счетном режиме, Его 40 взвод переключает мультиплексор 28, Мультиплексор 28 теперь подает на вход компаратора 27 координату конца локальной зоны, Когда координата текущего положения источника 2 излучения и блока 3 детекторов по отношению к исследуемому - объекту 10 будет совпадать с координатов конца локальной зоны, триггер 26 сбрасывается, запрещая 50 прохождение позиционных импульсов на блок 5 предварительной обработкиСброс триггера 26 сигнализирует о конце локальной зоны. Эта информация по связи 18 поступает на сканирующий блок 1 для изменения направления продольного перемещения источника 2 излучения и блока 3 детекторов, а также поворота исследуемого объекта 10. Поворот объекта 10 Фиксируется блоком 4 датчиков пространственных координат. Изменяется информация, приходящая на второй вход адреса памяти 3 1 и на мультиплексор 28 по связи 13 поступает координаты начала и конца локальной эоны с учетом другого углового положения . Триггер 26, находясь в сброшенном состоянии, переключает мультиплексор 28, и на вход компаратора 27 подается координата начала локальной зоны, но для следующего углового положения,формула изобретения1. Вычислительный томограф по авт.св. Р 972346, о т л и ч а - ю щ и й с я тем, что, с целью повышения пространственного разрешения и производительности, а также снижения лучевых нагрузок, дополнительно введен блок задания зоны локального сканирования, причем выход блока датчиков пространственных координат подключен к блоку предварительной обработки сигналов детекторов через указанный блок задания зоны локального сканирования, второй выход которого подключен к средствам для приведения в движение источника излучения и блока детекторов относительно держателя исследуемого объекта.2. Томограф по и. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что блок задания зоны локального сканирования содержит последовательно соединенные блок формирования координат локальной зоны и блок сравнения, причем вход блока задания зоны локального сканирования является входом блока Формирования координат локальной зоны и вторым и третьим входами блока сравнения, первый и второй выходы которого служат соответствующими выходами блока задания эоны локального сканирования, 15187441518744 е.9 оставитель К.Кононоехред Л,Сердюкова Сере орректор М.Иаксимишинец ор Заказ 6601 49 Подписно роиэводственно в издательск комбинат "Патент",ина, 101 жгород, ул,ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5