Устройство для получения изображений радиоактивных объектов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ РАДИОАКТИВНЫХ ОБЪЕКТОВ, содержащее детектор, соединенный с блоком регистрации и обработки данных , два коллиматора, вьтолненных в виде пластин, расположенных параллельно входной плоскости детектора, с прозрачными и непрозрачными для излучения участками и систему пер емещения одного из коллиматоров, расположение участков в котором описывается соответственно расположением 1 и О в таблице размером

СОЮЗ COBETC1 NX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ÄÄSUÄÄ 1 107080 A у G 01 Т 7/00; С 01 Т 1/164

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ . :

К ABTOPCHOIVlY СВИДЕТЕЛЬСТВМ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3374888/18-25 (22) 31.12.81 (46) 07.08.84. Бюл. 11- 29 (72) Г.А. Федоров и С.А. Терещенко (7 1) Московский ордена Трудово»о

Красного Знамени инженерно-физический институт (53) 579.1.075(088.8) (56) 1, Зубковский Г.А., Павлов В.Г, Скенирование внутренних органов, 1973, с. 9-46.

2 ° Авторское свидетельство СССР

У 693835, кл. G 01 Т 7/00, 1976 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ

ИЗОБРАЖЕНИЙ РАДИОАКТИВНЫХ ОБЪЕКТОВ, содержащее детектор, соединенный с блоком регистрации и обработки данных, два коллиматора, выполненных в виде пластин, расположенных параллельно входной плоскости детекто,>а, с прозрачными и непрозрачными для излучения участками и систему перемещения одного из коллиматоров, расположение участков в котором описывается соответственно расположением

"1" и "0" в таблице размером (2m-1) х(2п-1) из псевдослучайных таблиц раэмером mn, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения скорости получения изображения радиоактивных объектов и упрошения его конструкции, второй коллиматор выполнен неподвижным, .причем расположение прозрачных и непрозрачных д.»я излучения участков в нем описывается той же таблицей, а длина и ширина прилегающего к плоскости детектора коллиматора пропорционально больше соответствующих размеров другого коллиматора.

080

55

1 1107

Изобретение относится к экспериментальным методам ядерной физики и может быть также использовано при регистрации рентгеновского и гаммаизлучения в технике, астрономии и 5 р адиа цион ной медицине .

Известен серийный скеннер ГТ-2, позволяющий последовательным сканированием получить информагчю о пространственном распределении радио- 10 нуклидов в протяженном объекте $1 ).

Недостатками устройства являются наличие сложной механической системы перемещения детектирующей части, низкая точность в условиях повышенно- 15 го фронта и внешних помех и плохие фокусирующие свойства.

Наиболее близким техническим решением к . редлагаемому является устройство для количественного скани- 20 рования радиоактивных объектов, в котором осуществляется двойная временная модуляция сигнала.

Известное устройство позволяет получать изображения радиоактивного объекта и содержит детектор, соединенный с блоком регистрации и обработки данных, два коллиматора, выполненных в виде пластин с участками прозрачными и непрозрачными для излучения, причем расположение участков в одном из коллиматоров опи«сывается соответственно положением (прозрачный участок) и "0" (непрозрачный участок) в таблице разме-- З5 ром (2 1) х (2n-1), составленной иэ четырех псевдослучайных таблиц (ПСТ) размером m x n . Расположение каналов в коллиматоре, прилегающем к детектору, описивается таблицей иэ "1" и "0" размером (N»N + M - 1 )»

x N, построенной из псевдослучайной последовательности (ПСП) размером M x N . Каждый из коллиматоров снабжен системой механического пе- 45 ремещения, причем плоскости коллиматоров параллельны входной плоскости детектора. По сравнению со скеннером извебтное устройство позволяет исключить перемещение детектирующей части, повысить точность в условиях повышенного фона и внешних помех и улучшить фокусирующие свойства 2 j.

Недостатками известного устройства являются сложность конструкции, включающей две механические системы перемещения кодирующих коллиматоров, низкая скорость получения изображений радиоактивного объекта вследствие необходимости проведения большого числа измерений и выполнение большого объема вычислений.

Цель изобретения — повышение скорости получения изображений радиоактивных объектов и упрощение конструкции устройства.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для получения изображений радиоактивных объектов, содержащем детектор, соединенный с блоком регистрации и обработки данных, два коллиматора, выполненных в виде пластин, расположенных параллельно входной плоскости детектора, с прозрачными и непрозрачными для излучения участками и систему перемещения одного из коллиматоров, расположение участков в котором описывается соответственно расположением "1" и "0" в таблице размером (2rnг1) х (2n-1) иэ псев-, ( дослучайных таблиц размером rn х и второй коллиматор выполнен неподвижным, причем расположение прозрачных и непрозрачных для излучения участков в нем описывается той же таблицей, а длина и ширина коллиматора, прилегающего к плоскости детектора, пропорционально больше соответствующих размеров другого коллиматора.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Использование двух коллиматоров с идентичным расположением участков, прозрачных и непрозрачных для излучения, и вьш1е укаэанное соотношение геометрических размеров коллиматоров обеспечивает условия измерений, при которых проекция меньшего иэ коллиматоров от точечного источника, расположенного на его оси в одной из плоскостей объекта, совпадает с размерами первого коллиматора. При этом совпадают не только размеры проекции первого коллиматора с размерами второго коллиматора, но и границы прозрачных и непрозрачных участков, что обеспечивает, фокусировку на выбранную плоскость в объекте при выборе геометрических размеров;

a(a„- /1„, () где 3 — расстояние между центрами прозрачных и непрозрачных для излу1 i07080 (2) Периодическая ПСТ характеризуется двухуровневой автокорреляционной функцией и может рассматриваться как двумерный аналог периодической ПСП, из которой она построена. Тогда л матрица А есть матрица инцидентности (Y, K, Л ) — конфигурации, стрбки которой задаются ПСП, являющейся исходной для построения базовой

ПСТ. Мозаика из этой ПСТ описывает расположение прозрачных и НепрозрачО ных для излучения участков в обоих коллиматорах.

Так как

Я А =(К-Л)1+0 (3) чения участков коллиматора, расположенного между объектом и вторым коллиматором, d — расстояние между центрами прозрачных и непрозрачных для излучения участков второго коллиматора, прилегающего к плоскости детектора, Р и 0„ — соответственно расстояния от выбранной плоскости в объекте до первого коллиматора и от этой же плоскости до второго коллиматора.

Типичными размерами могут служить

8 = 3 мм, d 6 мм, 0 = 10 см, 20 см. Для энергии гамма-квантов 140 кэВ (99г Т ). Толщина обоих коллиматоров составит, около

1,5 мм, если они выполнены из свинца.

Выполнение обоих коллиматоров в виде мозаики, составленной из учетверенной базовой части с расположением прозрачных и непрозрачных для излучения участков в ней в соответствии с расположением "1" и

"0" в ПСТ размером п х и позволяет получить изображение протяженных источников в плоскости фокуса в пределах поля зрения прибора. При этом излучение объекта, проходящее через участки подвижного коллиматора, расположенные за пределами его базовой части, не должно попадать на детектор. Тогда, если один коллиматор неподвижен, для этих условий измерений получаемая без учета вклада внефокусных плоскостей информация 7 = (у; связана (при среднем значении помехи, равном нулю) с искомыми в плоскости фокуса оценками

Х = (х;) соотношением г де Л = K(К вЂ” 1)/(Ч вЂ” !); и 3 соответственно единичная диагональная матрица и матрица, все элементы которой равны единице, К и K — соответственно длина ПСП (общее число прозрачных и непрозрачных участков в базовой части коллиматоров) и количество единиц в этой ПСП (число

10 прозрачных участков в базовой части коллиматоров), ч = (К-Л) 1 х+Л Jx (4)

Откуда следует, что

Ч (К Л)х,+Л„ х.

Из формулы (5) легко получить искомые оценки в виде ч х.==у. (Кл)- X у. Л 1кЛ1к . (ь)

20 t-- 1

Таким образом, обработка результатов измерений сводится к двум элементарным операциям: к умножению показаний прибора на постоянный коэффициент 1/(К- Л ) и последующему вычитанию из полученных результатов

Ч постоянной составляющей 2, Ч

30 где y, — сумма всех показаний

i=1 устройства. Эта процедура может быть выполнена на любом современном дисплее, который одновременно являет« ся системой вывода информации многих интроскопов.

На фиг. t изображена схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 и 3 примеры расположения прозрачных и

4О непрозрачных для излучения участков в коллиматорах.

Устройство для получения изображений радиоактивных объектов содержит детектор 1, один коллиматор 2, 45 прилегающий к плоскости детектора, другой коллиматор 3, расположенный между объектом и коллиматором 2, объект 4 измерения, блок 5 обработки анных, систему 6 перемещения одного из коллиматоров и блок 7 регистрации.

На фиг. 1 показан один из двух вариантов устройства, когда подвижным выполнен коллиматор 3. В другом варианте (не показан) подвижным вы55 полняется коллиматор 2, при этом система 6 перемещения должна быть соединена с коллиматором 2. На фиг. 2 и 3 участки под номерами (5) 1107080

M3565I Заказ 5753/32 Тираж 711 Подиисиое

Фщяааа ППП "Пвтеат" ° г.Ужгород, ул.Проекткая, 4

l1,5,8,9,11,13, 14 и 15 прозрачны для излучения, а остальные непрозрач. ны для излучения.

Устройство работает следующим образом. 5

При каждом из положений подвижного коллиматора регистрируют число импульсов на детекторе. По измеренным таким образом пвц значениям вектора = 1 У;5 с помощью формулы (6) находят искомую информацию.

Предложенное устройство существенно ловышает скорость получения информации. Во-первых. значительно сокращается время измерений, так как 15 один из коллиматоров выполнен неподвижным, во-вторых, во много раз сокращается объем вычислений. Так как разрешение устройств такого тина (известного и предлагаемого) по 20 глубине объекта составляет примерно

1 — 2 см, а толщина крупных органов человека около 10 см, то число (P) исследуемых плоскостей в объекте целесообразно выбирать равным 5 — 10 (более реалистично P = 5). Предлагаемое устройство позволит получить

I искомую информацию за Р х(гп х ) измерений. В известном устройстве аналогичная информация будет получена за (М i N ) х (в x n ) измерений.

Поэтому различие в числе измерений составит (M x N )/P. Так как в обоих устройствах (щ П ) одного порядка, а в известном устройстве (M > N ) для получения удовлетворительных результатов следует выбирать порядка 10, выигрыш в уменьшении числа и времени измерений составит около

10 раз. Еще больше выигрьпп при использовании предлагаемого устройства по сравнению с известным в уменьшении объема вычислений, так как громоздкость алгоритма обработки данных при использовании последнего не сопоставима с алгоритмом, используемым с предлагаемым прибором. Отсутствие второй механической системы перемещения существенно упрощает устройство, что при более простой системе вывода и обработки информации делает его значительно дешевле известного и не дороже серийного скеннера.