Вычислительный томограф

 

1. ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ ТОМОГРАФ, содержащий коллимированный детектор, соединенный с вычислительно-отображающим комплексом, вьтолненный в виде набора чувствительных элементов, и источник |юнизирующего излучения с конусообразной диаграммой направленности , снабженный системой вращения вокруг заданной оси, отличающийся тем, что, с целью одновременного увеличения скорости и точности томографических исследований путем повышения избирательности к плотности исследуемых тканей детектора при сохранении дозовой нагрузки на пациента, чувствительные элементы выбраны с различной энергетической чувствительностью и установлены слоями на боковой поверхности правильной многогранной призмы, ось симметрии которой совпадает с осью вращения (Л источника. 2. Томограф по П.1, отличающийся тем, что чувствительные элементы в слоях, ограниченных плосg костями, секущими призму перпендикулярно ее оси, имеют одинаковую энергетическую чувствительность в преде ц лах каждого .слоя и чередующуюся между слоями. ю 00 со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3452902/18-25 (22) 30.06.82 (46) 30.04.87. Бюл. У 16 (7 1) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт кабельной промьппленности (72) И.Б. Рубашов, О.Б. Рязанцев, В.А. Нестеров, Ю.И. Рапкин, В.А. Бачинский, Ю.Н. Метальников, P.Á. Розенталь и А.В. Пестряков (53) 621.386. 12(088.8) (56) Патент СССР - 650521, кл. G 01 N 23/08, 1977.

Brooks R.À., Chiro G.D. Split-detector computei tomography, Radioloяу, 1978, у. 126, р. 255.

Патент США й=. 4145614, кл. А 61 В 6/02, опубл. 1979. (54)(57) 1. ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ ТОМОГРАФ, содержащий коллимированный детектор, соединенный с вычислительно-отображающим комплексом, выполненный в виде набора чувствительных элементов, и (!9) (12) (51) 4 С 01 N 23/04 // А 61 В 6/02, G 01 Т 1/161 источник ионизирующего излучения с конусообразной диаграммой направленности, снабженный системой вращения вокруг заданной оси, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью одновременного увеличения сКоросТН и точности томографических исследований путем повышения избирательности к плотности исследуемых тканей детектора при сохранении дозовой нагрузки на пациента, чувствительные элементы выбраны с различной энергетической чувствительностью и установлены слоями на боковой поверхности правильной многогранной призмы, ось симметрии которой совпадает с осью вращения ® источника.

2. Томограф по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что чувствительные элементы в слоях ограниченных плосУ а костями, секущими призму перпендикулярно ее оси, имеют одинаковую энергетическую чувствительность в пределах каждого .слоя и чередующуюся— между слоями.

1047283

Изобретение относится к области исследований распределения плотности материалов с помощью ионизирующего излучения и может быть использовано в медицинской рентгенологии. S

Известен вычислительный рентгеновский томограф, содержащий источник рентгеновского излучения с веерообразной диаграммой направленности, снабженный системой вращения вок- 10

pyr заданной оси, и коллимированный детектор, соединенный со средствами обработки и отображения сигналов,выполненный в виде набора чувствительных элементов, расположенных по окружности с центром, лежащим на оси вращения.

Недостатком известного томографа является его относительно низкое быстродействие, обусловленное тем, что при каждом фиксированном расположении источника ионизирующего излучения относительно детектора последний регистрирует излучение, прошедшее только

25 через один слой исследуемого объекта.

Другим недостатком является невозможность дифференцирования отображения пространственного распределения отдельных компонентов линейного коэффициента ослабления, что в конечном счете снижает диагностическую ценность получаемой информации, особенно при кардиологических исследованиях.

Известен вычислительный томограф, имеюший более высокую избирательность, йозволяющий реализовать дифференцированное отображение пространственного распределения отдельных компонеH тов линейного коэффициента ослабле- О ния излучения, содержащий рентгеновский источник излучения, жестко связанный с коллимированным детектором, выполненным в виде набора чувствительных элементов, установленных в 45 линию, каждый из которых представляет собой двухслойную сцинтилляторную структуру (сплит-детектор) со съемом информации отдельно с каждой из структур. Недостатком томографа является необходимость использования излучения высокой интенсивности для достижения удовлетворительной статистической точности результатов измерений сигналов с каждого чувствительного элемента, что приводит к увеличению дозовой нагрузки на пациента. Другим недостатком томографа является его низкое быстродействие, обусловленное. механическим перемещением источника излучения и детектора при сканировании объекта.

Наиболее близким к изобретению является вычислительный томограф для получения двух- и трехмерных изображений, содержащий коллимированный детектор, соединенный с вычислительно-отображающим комплексом, выполненный из набора чувствительных элементов, установленных параллельными слоями на плоской поверхности, и источник ионизирующего излучения с конусообразной диаграммой направленности, жестко связанный с детектором и системой механического перемещения источника и детектора.

Недостатком известного томографа является его низкое быстродействие из-за механического перемещения детектора в процессе-сканирования объекта, а также низкая избирательность к плотности исследуемых тканей вследствие невозможности дифференцированного отображения компонент линейного коэффициента ослабления.

Целью изобретения является одновременное увеличение скорости и точности томографических исследований повышения избирательности к плотности исследуемых тканей при сохранении дозовой нагрузки на пациента.

Указанная цель достигается тем, что в вычислительном томографе, содержащем коллимированный детектор, соединенный с вычислительно-отображающим комплексом, выполненный в виде набора чувствительных элементов, и источник ионизирующего излучения с конусообразной диаграммой направленности, снабженный системой вращения вокруг заданной оси, чувствительные элементы выбраны с различной энергетической чувствительностью и установлены слоями на боковой поверхности правильной многогранной призмы, ось симметрии которой совпадает с осью вращения источника.

Кроме того, чувствительные элементы, установленные в слоях, заключенных между плоскостями, секущими призму перпендикулярно ее оси,имеют одинаковую энергетическую чувствительность в пределах каждого слоя и чередующуюся — между слоями.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема вычислительного томографа; на фиг. 2 — схема детектора.

3 10472

Источник 1 ионизирующего излучения установлен с возможностью вращения вокруг оси 2 и излучает пучок лучей Э с конусообразной диаграммой направленности, угол расхождения которого достаточно велик для облучения исследуемого объекта 4, который пересекает ось 2. Излучение источника попадает на коллимированный детектор 5 (коллиматоры не показаны), 1О выполненный из набора чувствительных элементов 6, расположенных на боковой поверхности правильной многогранной призмы с осью симметрии,совпадающей с осью 2. Детектор соединен !5 с вычислительно"отображающим комплексом,включающим 3ВМ 7 и дисплей 8 .

На фиг. 2 изображена схема детектора 5, чувствительные элементы 6 и 20

9, 10 которого образуют слои на боковой поверхности правильной многогранной призмы, например правильной восьмигранной призмы. Чувствительные элементы 6 и 10 имеют одинаковую энергетическую чувствительность в::. пределах каждого слоя, а чувствительные элементы 9 — другую энергетичес- . кую чувствительность, но постоянную в пределах слоя.

Вычислительный томограф работает следующим образом.

При вращении источника 1 ионизирующего излучения вокруг оси 2 излучение, прошедшее через объект 4, 35 попадает на чувствительные элементы детектора 5 в пределах заданного телесного угла, определяемого конусо83 Д образной диаграммой направленности источника 1. При этом происходит одновременная регистрация излучения, прошедшего через несколько слоев исследуемого объекта, причем излучение регистрируемое в двух энергетических диапазонах.

В качестве источника ионизирующего излучения используют, например, рентгеновскую трубку, а в качестве чувствительных элементов, имеющих различную энергетическую чувствительность, можно использовать, например, тонкие сцинтилляторы и толстые сцинтилляторы из германата висмута.

Укаэанная геометрия сканирования позволяет повысить скорость томографических исследований, так как детектор 5 может быть выполнен неподвижным, а необходимый набор проекций может. быть получен при вращении источника ионизирующего излучения 1. Избирательность томографа повышается за счет регистрации излучейия в двух энергетических интервалах, причем энергетический интервал регистрации излучения - постоянный для каждого слоя чувствительных элементов 6, 9 и

10 и чередующийся между слоями. Преимуществом предлагаемого вычислительного томографа является возможность частотной калибровки детектора во время сканирования, а также возможность модульного выполнения детектора, содержащего большое число чувствительных элементов, что повышает точность юстировки и установки по отношению к источнику излучения.!

047283

Корректор M Демчик

Редактор О. Филиппова Техред И.Попович

Заказ 1б48/3 Тираж 777

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11.3035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г„ Ужгород, ул. Проектная, 4