Способ получения томограмм из набора разноракурсных рентгенограмм

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ TO ЮГPAMM ИЗ НАБОРА РАЗНОРД1СУРСНЬК РЕНТГЕНОГРА1-1М , включающий освещение набора рентгенограмм, расположенных в соответствии с пространственным распределением рентгеновских источников, фop iиpoвaниe пространственно наложенных изображений отдельных ракурсов , отличающийся тем, что, с целью улучшения выявляемости дефектов путем повышения контрастной чувстЕительности, набор рентгенограмм разбивают на группы, при этом число рентгенограмм в группе 0 определяют по формуле где Сд - оптическая плотность, соответствующая началу линейного участка характеристической кривой рентгеновской пленки; максимальный перепад опти ческой плотности в изображении объекта на ракурсной рентгенограмме, а рентгенограммы, относящиеся к одной группе, накладывают на одну из них., принятую за базовую, со сдвигом Z-R ПМо F-Z . - сдвиг рентгенограмма от п-го источника относительно рентгенограммл от (Я источника, принятого за базовый; с: Z - глубина залегания слоя, томограмму которого необходимо получить, отсчитанная от плоскости пленки, й„Мо вектор, соединякяций полоужение базового источника группы с положением п-го источника группыf F - расстояние от плоскости расположения рентгеновсх ких источников до плоскоссо эо ти пленки, и располагают в соответствии с положением базовой рентгенограммы.

СО)ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) ъ»

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ъ еЪ

1)д" ) ()мохе

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3507611/28-13 (22 ) 04. 11. 82 (46) 23.02.84. Бюл. 9 7 (72) В.В. Янисов и Л.К. Янисова (71) Научно-исследовательский институт электронной интроскопии при

Томском ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени политехническом институте им. С.М. Кирова (53) 616.0.73.75(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

)) 805243, кл. С 03 В 41/16, 1980.

2. Патент ФРГ )) 7966442, кл. С 03 В 41/16, 1980.! 54 ) (57 ) СПОСОБ П ЪГУЧЕННЯ ТОМОГРАММ ! .8 НАБОРА РАЗНОРАКУРСНЫХ РЕНТГЕНОГРАММ, включающий освещение набора рентгенограмм, расположенных в соответствии с пространственным распределением рентгеновских источников, формирование пространственно наложенных изображений отдельных ракурсов, отличающий с я тем, что, с целью улучшения выявляемости дефектов путем повышения контрастной чувствительности, набор рентгенограмм разбивают на группы, при атом число рентгенограмм в группе (определяют по формуле

3(51) 0 03 В 41/16; А 61 В 6 00 где Dp — оптическая плотность, соответствующая началу линейного участка характеристической кривой рентгеновской пленки, (() „ — максимальный перепад оптической плотности в изображе. нии объекта на ракурсной рентгенограмме, а рентгенограммы, относящиеся к одной группе, накладывают на одну из них,, принятую эа базовую, со сдвигом . ( — ПМо

Р. "- >

"м, где(Мо — сдвиг рентгенограмма от и-го источника относитель- ф но рентгенограмм от М>-го источника, принятого за базовый;

Z — глубина залегания слоя, томограмму которого необходимо получить, отсчитанная от плоскости пленки; М0 — вектор, соединяющий положение базового источника группь(с положением и-го источника группы;

F — расстояние от плоскости расположения рентгеновских источников до плоскости пленки, и располагают в соответствии с положением базовой рентгенограмм).

1074838

Изобретение относится к радиационному контролю и медицинской рентгенодиагностике и предназначено для применения в томосинтеэе.

Известен способ получения томограмм из набора разнокурсных рентгенограмм, зарегистрированных на одной или нескольких рентгеновскйх пленках $1) .

Недостатком способа синтеза томограмм является низкая контрастная чувствительность, не превышающая величины, достижимой на ракурсном рентгеновском снимке.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения томограммы из набора разноракурсных рентгенограмм, включающий освещение набора рентгенограмм, расположенных в соответствии с пространственным распределением рентгеновских источников, формирование пространственно наложенных изображений отдельных ракурсов p) .

Недостатком известного способа является невозможность обнаружения на томограммах дефектов с малым рентгеновским контрастом, таких, которые не обнаруживаются на ракурсных рентгеновских изображениях.

Контраст изображения слоя на томограммах, полученных известным способом, в лучшем случае будет равен контрасту изображения этого слоя .на отдельном ракурсе набора рентге нограмм.

Целью изобретения является улучшение выявляемости дефектов путем повышения контрастной чувствительности

Поставленная цель достигается тем, что по способу получения томограмм иэ раэноракурсных рентгенограмм, включающему освещение набора рентгенограмм, расположенных в соответст вии с пространственным распределением рентгеновских источников, формирование пространственно наложенных иэображений отдельных ракурсов, набор рентгенограмм предварительно разбивают на группы, при этом число рентгенограмм в группе определяют по формуле

1=

Эд+ макс где Dg - оптическая плотность, соответствующая началу линейного участка характеристической кривой рентгеновской пленки, В )макс- максимальный перепад оптической плотности в изобра" жении объекта на ракурсной рентreнограмме, а рентгенограммы, относящиеся к сФной группе накладывают на одну из них, принятую эа базовую, со сдви М

Г м, где г„МΠ— сдвиг рентгенограммы от

n-ro источника относительно рентгенограммою от Мо-ro источника, принятого з а базовый, Z — глубина залегания слоя, 10 томограмму которого необходимо получить, отсчитанная от плоскости пленки, вектор, соединяющий положение базового источника

15 группы с положением и-ro источника группы

F — расстояние от плоскости расположения рентгеновских источников до плоскости пленки, и располагают в соответствии с положением базовой рентгенограммы.

Способ осуществляют следующим образом.

25 Набор рентгеновских изображений, полученных при просвечивании объекта из различных положений рентгеновского источника в плоскости, разбивают на группы произвольно, исходя иэ удобства смещения, при этом число рентгенограмм в группе определяют ro формуле

1=

1>А мак с

35

Б каждой группе любую иэ рентгенограмм выбирают эа базовую, на которую накладывают все рентгенограммы

| Мо

40 группы со сдви гом Г, " мО Ч-7, затем располагают все группы на входе оптической системы в соответствии с положением рентгенограммы, и совмещают. Между рентгенограммами и экраном расположена система линз, перемещая которые на экране получают томографическое иэображение слоя на глубине Z, На фиг. 1 изображена схема просвечивания объекта набором рентгеновских источников, на фиг. 2 — схема устройства оптической обработки набора разноракурсных рентгенограмм.

Объект 1 (фиг. 1) просвечивается рентгеновским излучением из N положений рентгеновского источника, находящихся в одной плоскости .2 (Z = F). Положение и-го рентгеновского источцика 3 в плоскости 2 опи60

М сывается выражением R(x,y)

h=1

"8 (х-х ) ф (у-у„ ). Излучение, прошедшее через объект, регистрируется на рентгеновскую пленку 4, pacg5 положенную параллельно плоскости

1874838 рентгеновских источников 3. Проективное изображение точки 5 объекта, залегающей на глубине Z, отс- читанной от плоскости пленки, будет представлять собой перевернутую копию распределения рентгеновских источников (фиг. 1,). Проективные сдвиги и-го ракурса на рентгенограмме будут связаны с положением п-.го источника выражением ! Z Яу) н где К„ - вектор, связывающий начало коордйнат с положением рентгеновского источника и имеющий компоненты (> У Я °

Для того, чтобы из набора рентгеновских проекций получить томо.х грамму, т. е. изображение одного слоя объекта, необходимо оптически компенсировать сдвинутые изображения этого слоя. Для этого достаточно пространственно наложить изображения всех ракурсов со сдвигом, -Ф вЂ” Ф

Таким образом, обязательным условием синтеза томограмм из разноракурсных рентгенограмм ,является синхронное смещение пространственно совмещенных ракурсных иэображений по векторам

11 Э

P-Z

Ф где В„имеет компоненты х„, у ,7 а с определяет глубину получаемого сечения.

Выполнение условий синтеза томограмм производится в оптическом устройстве, схема которого приведена на фиг. 2. Ракурсные рентгеновские иэображения располагают по входной плоскости б и освещают плоским ос.ветителем 7. Матрица линз 8, расположенная параллельно плоскости расположения рентгеновских снимков, формирует наложенные изображения отдельных рентгеновских ракурсов в плоскости 9, где располагают либо матовый экран, либо фотоматериал для регистрации томограмм, получающихся в результате суммирования сдвинутых изображений. Изменение масштаба матрицы линз b приводит к смещению каждого n-ro ракурсного изображения по вектору r„. Освещенность Е (х, у) в выходной плоскости от идентичных точек, принадлежащих выделяемому сечению, будет равна Е х у N 5 Во109{" Ч) где D (x, у ) — оптическая плотность иэображения некоторой точки объекта на ракурсной рентге-. нограмме

65 а максимальная оптическая плотность группы рентгенограмм — I(Dg lb Вма с)

Так как рекомендуемая оптическая плотность при расшифровке рентгеновских иэображений не должна пре,вышать 3 (см. ГОСТ 7512-75), то ! .0 + 40 число ракурсов; коэффициент, зависящий от параметров линз и масштаба изображения, формируемо5 го линзами,  — яркость плоского осо ветителя. контраст изображения при этом будет Е(х S3 Е фон Й % Во(40 " Ч)-lo н)

10 k(XX,1= н q в - 0Dqa.

Ю {х,q 5 {1) где2 Рон — оптическая плотность фона в изображении объекта.

15 Для получения томограмм по предлагаемому способу набор рентгенограмм предварительно должен быть разбит на группы, исходя из рентгеновской контрастности объекта, определяющей максимальный перепад оптической плоскости в изображении объекта на рентгенограмме. Выбор числа рентгенограмм в группе производится исходя из двух соображений.

С одной стороны, следует максимально увеличить число рентгенограмм в группе 3, так как .наложение 1 рентгенограмм, сдвинутых относительно друг друга на г„ (z), эКвивалентно отображению совйадающих точек слоя на глубине Е на пленку, градиент которой в 1 раз больше, чем градиент рентгеновской пленки.

Это приводит к увеличению контрастной чувствительности томосинтеза, З5 так как она пропорциональна градиенту пленки, и следствием увеличения контрастной чувствительности является повышение выявляемости.

С другой стороны, если интервал

40 экспозиций велик (например, объект имеет большие перепады по толщине или плотности), а экспозиции смещены в область больших оптических плотностей, то при наложении рентгено45 гРамм друг íà друга их оптические плотности суммируются и часть изображения будет иметь слишком большие оптические плотности, которые не позволяют создать при расшифровке оптимальных яркостей для анализа или регистрации. Минимальная экспозиция на рентгенограмме должна соответствовать началу линейного участ. ка характеристической кривой рейтгеновской пленки 1)A . Тогда максимальная оптическая плотность на рентгенограмме будет равна Э + )маке

10748З8

Расчет максимального перепада оптической плотности на рентгенограмме можно провести, используя выраР 4м ))(«, )=2 O,a> - " " н, ), где — градиент рентгеновской пленки, линейный коэффициент ослабления излучения, h — лучевой размер обЪекта (толщина в направлении просвечивания), х — коэффициент накопления, р — коэффициент модуляции лучевого размера, равный

Пмакс "(" Ч)

Р<к 1=

"макс " big)

Если оптическая плотность, соответствующая началу линейного .участка, равна Dp, то в точке (х, у) оптическая плотность будет Рд +ЬР (х, у)., Максимальный перепад оптической плотности в изображении объекта находят по величине

h м кс мин по нем выР мгл кс

4 мс кс+ > мин

У числяют число рентгенограмм которые можно объединить в одну группу.

Выполнение условия синтеза томограмм происходит в реэульй тате суммирования двух перемещений:

-в 7. К„м, !. в группе г = где R

"м g g, "ма о

Б,м ) и перемещение всей группы мо

1 по вектору 2 "мо соответст мо Р Z вующему положению базового источника. Результатом этих двух перемещений будет выполнение условия томосинтеэа для сбоя на глубине . Перемещение r@ производится сдвиг@о гом самих рейтгенограмм, а перемещение ㄠ— сдвигом изображений групп прй помощи линз, соответст вующих И -му элементу проекционной матрицы.

Набор рентгенограмм раеделяют на группы произвольно, исходя из удсбства смещения. Допустим набор нэ

И ракурсных рентгенограмм разбит 1 на 3 = — групп, Пусть в группу 1 входят рентгенограммы от источников с координатами (x ° у-,) (х у

xg ° уе ) а группу 2 — (хе „, у +>) о (х, y> ) .

За базовую может быть принята любая рентгенограмма группы. Пусть в группе 1 за базовую принята рентгенограмма от k-ro источника с координатаьи (x к,,у„), а в группе

2 — рентгенограмма от m-ro источника. Тогда направления сдвигов будут определяться для группы 1

Р (х — x>, у — у, Rz (x — x у«3,,р (хЕ x«у - ук для группы 2 R(eg<)„ßõ, — х„„, уЕ+ — у ) . ° Ник,(х„-,, у„- у„Д

Величина сдвига определится мноz жителем где 2 — глуби на

F-Z залегания выделяемого слоя, отсчитанная от пленки.

Группы должны быть помещены в с "рого определенные положения во входной плоскости б оптической схемы (фиг 2). В раэбираеио ; -римере группа 1 должна занять: =-с-тоположение "-й рентгенограммы„ а группа 2 — местоположение т-й рентгенограммы. Соответственно рентгенограмме каждая группа обрабатывается элементом, соответствующим базовой рентгенограмме для -=- ой группы.

Изобретение позволяет улучшить выявляемость радиационного КоНТроля, повысить его информативность и достоверность, что способствует выявлению заболеваний на ранней стадии и своевременному их лечению.

10 /4838

Фи8.

Составитель A. Лурье

Редактор l3. Егорова Техред Т.Маточка Корректор М. Ша зоши

Эакаэ 444/21 Тираж 464 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r Ужгород, ул. Проектная, 4