Устройство для получения стереоскопического изображения при рентгеноскопических исследованиях

 

Использование рентгеноскопический и рентгенологический контроль при проведении оперативных вмешательств, неразру шающий контроль в машиностроении таможенный контроль В качестве информа тивных излучений устройство позволяет ис пользовать звуковое, электромагнитное нейтронное и другие виды излучений Устройство обеспечивает наблюдение стерео динамического (и статического) рент еноскопического изображения объектов на телевизионном устройстве Сущность изобрете ния сепарация изображений выполнена анаглифическим способом с возможностью перехода на поляроидный и линзо-растровыи способы с использованием как видеоконтрольных устройств широкого примене ния так и проекционных телевизионных ус тройств 2 ил

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Д ! с ! с,О

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЪСТВУ (21) 4828631/14 (22) 22.05,90 (46) 23.06,92. Бюл. ¹ 23 (71) Всесоюзный научно-исследовательский кинофотоинститут и Научно-исследовательский институт нейрохирургии им. акад, Н,Н.Бурденко (72) Ф,А.Сербиненко, А,А.Хайкевич, А.Е,Белостоцкий и B.Е.Смирнов (53) 615,475(088. 8) (56) Патент США ¹ 4658410, кл, А 61 В 6/02. . 1987.

Патент США ¹ 4214267, кл. А 61 В 6/02.

1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СТЕРЕОСКОПИЧЕСКОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ ПРИ

РЕНТГЕНОСКОПИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для рентгеноскопических исследований и приспособлений для функциональной диагностики, в частности к стереоскопическим системам для рентгеноскопического контроля проведения оперативных вмешательств.

Известно устройство для получения стереоскопических изображений при рентгеноскопических исследованиях, состоящее из двух рентгеновских источников и двух телевизионных камер с электронно-оптическими преобразователями, позволяющее получать с двух разнесенных на величину базиса точек наблюдения два изображения исследуемого объекта, которые запоминают, производят их цифровую обработку и воспроизводят на экране телевизионного

„„5U„„1741779 А1 (51)5 А 61 B 6/02

Ь1 л! 2

3 (57) Использование: рентгеноскопический и рентгенологический контроль при проведении оперативных вмешательств, неразрушающий контроль в машиностроении, таможенный контроль. Б качестве информа.тивных излучений устройство позволяет использовать звуковое, электромагнитное, нейтронное и другие виды излучений. Устройство обеспечивает наблюдение стереодинамического (и статического) рентгеноскопического изображения объектов на телевизионном устройстве. Сущность изобретения: сепарация изображений выполнена анаглифическим способом с возможностью перехода на поляроидный и линзо-растровый способы, с использованием как видеоконтрольных устройств широкого применения, так и проекционных телевизионных устройств. 2 ил. просмотрового устройства (телевизионного монитора).

К недостаткам данного устройства следует отнести невозможность наблюдения стереодинамических изображений.

Известно устройство, в котором примекена специальная оентгеновская трубка с одним анодом и двумя катодами, разнесенными на величину базиса, а также одна телевизионная камера с электронно-оптическим преобразователем, запоминающее устройство и телевизионный монитор. С помощью описанного устройства получают стереоскопические изображения исследуемого обьекта. причем для этого при анализе с правой точки наблюдения формируют и запоминают правую часть изображения, которая при наблюдении на экране монитора

1741779

20

55 занимает правую часть кадра (при этом левая половина кадра на экране монитора

"погашена" с помощью специально формируемого гасящего сигнала), а при анализе объекта с левой позиции — на экран монитора, на его левую половину кадра, соответственно выводится изображение левой части, При этом правая половина экрана соответственно "гасится". Таким образом, полное стереоизображение исследуемого объекта формируется на экране монитора за два телевизионных кадра при их одновременном считывании из соответствующих запоминающих устройств с последующим их микшированием.

К недостаткам описанного устройства следует отнести пониженное качество наблюдаемого стереоизображения иэ-за того, что стереоизображение, наблюдаемое на экране просмотрового устройства, состоит из двух телевизионных кадров, ширина каждого из которых соответствует половине телевизионного кадра, а также невозможность получения стереодинамического изображения исследуемого объекта.

Известно устройство, содержащее рентгеновскую трубку с двумя катодами. телевизионную камеру с электронно-оптическим преобразователем, запоминающее устройство и телевизионный монитор, на котором наблюдают стереоизображение исследуемого объекта, которое состоит из двух, полученных в результате анализа с двух точек наблюдения, и запоминания в запоминающем устройстве, изображений (левого и правого) исследуемого объекта, К недостаткам данного устройства следует отнести, как и у предыдущих аналогов, отсутствие возможности получения стереодинамического изображения.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее лиру с приводом, на одном конце которой расположен двухкатодный источник рентгеновского излучения, а на другом электронно-оптический преобразователь и телевизионная камера, выход которой через запоминающее устройство подключен к черно-белому телевизионному монитору, экран которого оптически сопряжен с сепарирующими электронно-оптическими очками, и синхрогенератор, соединенный с телевизионной камерой, запоминающим устройством, телевизионным монитором, а также блок управления, соединенный с источником рентгеновского излучения, приводом лиры и запоминающим устройством.

С помощью привода лиры источник рентгеновского излучения, электронно-оптический преобразователь с телекамерой перемещаются относительно исследуемого объекта на величину базиса и телевизионная камера регистрирует статическое изображение объекта с двух положений, при этом в запоминающем устройстве фиксируются соответственное левое и правое изображения объекта, а когда они поочередно выводятся на экран черно-белого телевизионного монитора, то соответственно правому и левому изображениям формируется управляющее напряжение, вызывающее затемнение или просветление соответственно правого или левого стекол сепарирующих электронно-оптических очков.

Так формируется статический стереокадр, полученный в результате рентгеноскопического исследования объекта с двух точек наблюдения и поочередного наблюдения правого и левого изображений на экране монитора.

Недостатками известного устройства являются низкое диагностическое качество и слабая разрешающая способность получаемого стереоизображения, обусловленные значительными световыми потерями, вносимыми сепарирующими электронно-оптическими очками и поочередным мельканием правого и левого изображений объекта, а также невозможность получения стереодинамического изображения. которое крайне необходимо для проведения операций под рентгено-телевизионным контролем (эндоваскулярные, стереотаксические операции в нейрохирургии и сердечно-сосудистой хирургии), Цел изобретения — повышение качества и разрешающей способности получаемого стереоизображения, обеспечение возможности получения стереодинамического изображения.

Для достижения поставленной цели в устройство, содержащее лиру с приводом, на одном конце которой расположен источник рентгеновского излучения, а на другам электронно-оптический преобразователь и телевизионная камера, запоминающее устройство и телевизионный монитор, экран которого оптически сопряжен с сепарирующим устройством для визуализации изображения, и синхронизатор, соединенный с телевизионной камерой, запоминающим устройством, телевизионным монитором и блоком управления, который подключен к источнику рентгеновского излучения, приводу лиры и запоминающему устройству, дополнительно введены накопитель телевизионных изображений, входной и выходной коммутаторы сигналов, дополнительное запоминающее устройство и использован однокатодный источник рентгеновского

5 1741779 6

20 излучения, причем выходтелевизионной камеры соединен с входом накопителя и первым входом входного коммутатора сигналов, а выход накопителя соединен с вторым входом входного коммутатора сигналов, выход которого подключен кзапоминающему устройству, выходы этого запоминающего устройства соединены с входом дополнительного запоминающего устройства и первым входом выходного коммутатора телевизионных сигналов, к второму входу которого подключен выход дополнительного запоминающего устройства, а первый и второй выходы выходного коммутатора соединены с соответствующими входами телевизионного монитора, при этом выход синхрогенератора соединен с входами синхронизации накопителя телевизионных изображений, дополнительного запоминающего устройства, входного и выходного коммутаторов телевизионных сигналов, управляющие входы которых. соединены с выходом блока управления, В качестве сепарирующего устройства для визуализации изображения использованы сепарирующие анаглифические очки.

На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2— циклограммы работы устройства, Устройство содержит лиру 1 с приводом

2, на одном конце которой закреплен источник 3 рентгеновского излучения. а на другом электронно-оптический преобразователь 4 с телевизионной камерой 5, выходной сигнал которой поступает на вход накопителя 6 телевизионных изображений и на первый вход входного коммутатора сигналов 7, второй выход которого соединен с выходом накопителя б телевизионных сигналов, Выход входного коммутатора 7 подключен к входу основного запоминающего устройства 8, выход которого соединен с первым входом выходного коммутатора 9 сигналов и через дополнительное запоминающее устройство 10 с вторым входом выходного коммутатора 9 сигналов, первый и второй выходы которого непосредственно соединены с соответствующими входами двухцветного телевизионного монитора 11, экран которого оптически сопряжен с сепарирующими анаглифическими очками 12, Выход синхрогенератора

13 соединен с входами синхронизации телевизионной камеры 5, накопителя 6 телевизионных изображений. основного и дополнительного запоминающих устройств

8 и 10, входного 7 и выходного 9 коммутато-.. ров телевизионных сигналов и телевизионного двухцветного монитора 11, а выход блока 14 управления подключен к источнику

3 рентгеновского йзлучения, приводу 2 лиры

1, накопителю б телевизионных изображений, входному и выходному коммутаторам 7 и 9, основному и дополнительному запоминающим устройствам 8 и 10.

На фиг. 2 изображены циклограммы блоков устройства, где показаны: а — пусковой и останавливающий импульсы, соответствующие одному циклу работы устройства; б — время перемещения лиры 1 устройства за один цикл работы; в — импульсы включения источника рентгеновского излучения 3; г — импульсы записи регистрируемой дискретной информации в накопитель 6 телевизионных изображений; д — импульсы записи дискретной информации в основное запоминающее устройство 8; е — импульсы записи дискретной информации в дополнительное запоминающее устройство 10; ж — импульсы левых и правых изображений последовательно воспроизводимых стереопар, поступающих на телевизионный двухцветный монитор 11 при прямом перемещении лиры 1; з — импульсы левых и правых изображений последовательно воспроизводимых стереопар, поступающих на телевизионный двухцветный монитор 11 при обратном перемещении лиры. При этом "I — (n — 1)" — изображение "п — 1" кадра, наблюдаемое на экране монитора через красный светофильтр; ll — (n — 2)" — изображение "n — 2" кадра, наблюдаемое на экране монитора через синий светофильтр, Работа предлагаемого устройства происходит следующим образом, Между источником 3 рентгеновского излучения и телевизионной камерой 5 с электронно-оптическим преобразователем 4 размещается объект 15 исследований. По команде "Пуск" (фиг. 2а) от блока 14 управления с помощью привода 2 лира 1 приводится в непрерывное движение (по часовой стрелке) относительно. исследуемого объекта 15 (фиг. 2б). В моменты времени, определяемые выбранным алгоритмом работы, от блока 14 управления поступают команды (фиг, 2в) на периодическое включение источника 3 рентгеновского излучения, а полученные в результате анализа исследуемого объекта 15 все рентгеновские телевизионные изображения последовательно запоминаются в накопителе 6 телевизионных изображений и попарно-последовательно в основном 8 и дополнительном 10 запоминающих устройствах. При этом алгоритм запоминания изображений следующий; при каждом последующем включении источника

3 рентгеновского .излучения полученное в результате анализа телевизионное изображение запоминается в накопителе б телеви1741779

35

55 зионных изображений (фиг. 2г) и в основном запоминающем устройстве 8 (фиг. 2д), а ранее запомненное в основном запоминающем устройстве 8 изображение переписывается в дополнительное запоминающее устройство 10 (фиг, 2е). Таким образом, в основном 8 и дополнительном 10 запоминающих устройствах одновременно хранится информация о последних двух телевизионных изображениях исследуемого объекта, полученных с двух соседних точек наблюдения, а в накопителе 6 — все дискретные иэображения исследуемого объекта. Те-. левизионные сигналы, соответствующие этим изображениям, поступают с выходов основного 8 и дополнительного 10 запоминающих устройств через выходной коммутатор 9 телевизионных сигналов на первый и второй входы телевизионного двухцветного монитора 11, на экране которого формируется последовательность из (п — 2) пар изображений (фиг, 2ж), для наблюдения которых используются анаглифические очки. В том случае, если при анализе исследуемого объекта 15 движение лиры 1 происходит в обратном, по отношению к ранее описанному, т,е. против часовой стрелки, направлении, то для сохранения возможности нормального наблюдения стереоизображения на экране телевизионного монитора 11 от блока 14 управления на управляющий вход выходного коммутатора 9 поступает команда, по которой его первый вход соединяется с вторым выходом, а второй вход соответственно с первым выходом, что приводит к изменению порядка кадров (фиг, 2з), поступающих на первый и второй входы телевизионного монитора 11. При такой коммутации телевизионных сигналов наблюдаемый на экране телевизионного монитора 11 стереоэффект не зависит от направления перемещения лиры 1. По окончании анализа по команде "Стоп" (фиг, 2а), поступающей от блока 14 управления (фиг, 2б), прекращается перемещение лиры 1, на экране телевизионного монитора фиксируется (n-2)-я стереопара изображения объекта 15 исследований, а в накопителе 6 телевизионных изображений оказывается запомненной вся последовательность из I1изображений. Таким образом, при выбранном алгоритме работы устройства на экране двухцветного монитора одновременно присутствуют два иэображения исследуемого объекта, полученные при его наблюдении с двух точек, находящихся на расстоянии выбранного базиса.

Для обеспечения возможности многократного наблюдения рентгеновского изображения после окончания исследований, от блока 14 управления на входной коммутатор 7 поступает команда, по которой его вход отключается от выхода телевизионной камеры 5 и подключается к выходу накопителя 6 телевизионных изображений, После этого начинается процесс покадрового воспроизведения запомненных в накопителе 6 телевизионных изображений, которые в соответствии с ранее описанным алгоритмом через входной коммутатор 7 последовательно записываются в основное 8 и дополнительное 10 запоминающие устройства и через выходной коммутатор 9 поступают на первый и второй входы телевизионного монитора 11. По командам от блока 14 управления можно изменять частоту смены стереопар на экране, направление просмотра — от первой стереопары к последней или от последней стереопары к первой, выбирать для наблюдения любую последовательность из общего количества запомненных стереопар, а также наблюдать "стоп-кадр".

При практической реализации макета предлагаемого устройства в качестве анализатора использована ангиографическая рентгеновская установка "Аркомак", оперативные запоминающие устройства выполнены на базе телевизионных цифровых запоминающих устройств, собранных на микросхемах К565РУ5В, в качестве накопителя телевизионных изображений использован накопитель телевизионных изображений на магнитном диске фирмы "Ампекс", входной и выходной коммутаторы представлчют собой электронные коммутаторы телевизионных сигналов, а в качестве телевизионного просмотрового устройства было использовано цветное видеоконтральное устройство ВК59Ц61, на входы красного и синего каналов изображения которого поступают телевизионные сигналы с соответствующих выходов второго коммутатора.

При этом наблюдение стереоизображений осуществлялось с помощью анаглифических очков с синим и красным светофильтрами, Возможны также и отличающиеся от изложенного варианты реализации предлагаемого устройства. Так, в качестве телевизионного просмотрового устройства может быть использовано специально разработанное двухтрубочное черно-белое проекционное телевизионное устройство в различных модификациях: с анаглифическими светофильтрами, установленными на объективах, наблюдение изображения осуществляется на проекционном экране через анаглифические очки; с поляроидными светофильтрами, установленными на объективах, наблюдение изображения производится на отражающем экране через очки с

1741779

50

55 поля роидн ы ми светофил ьтрами; без светофильтров, а наблюдение изображения производится на линзо-растровом экране.

Экспериментальная проверка предлагаемого устройства производилась на макете устройства, подключенном к ангиографической установке "Аркомак", используемой при рентгенологических исследованиях больных в Институте нейрохирургии им, акад. Н.Н.Бурденко АМН СССР.

Результаты испытаний, проведенных в

НИКФИ, показали, что полученное анаглифическое изображение, наблюдаемое на экране просмотрового устройства, имеет высокое решение, эквивалентное статической рентгенограмме, и достаточный для качественной диагностики стереоэффект.

Возможность многократного наблюдения стереоизображения при воспроизведении записанных в накопителе телевизионных кадров существенно облегчает диагностику, а также позволяет наблюдать динамику развития болезни и оценить ход лечения заболевания (при просмотре стереоизображений, записанных на разных стадиях заболевания), Устройство может быть использовано для других различных рентгеноскопических медицинских исследований, а также для немедицинских рентгеноскопических исследований в других областях науки и техники (неразрушающий контроль при производстве различных изделий, таможенный контроль багажа, неразрушающие методы контроля, использующие другие виды излучений — инфракрасное, видимое, ультрафиолетовое, ультразвуковое, радиоактивное, нейтронное и др,).

Формула изобретения

Устройство. для получения стереоскопического иэображения при рентгеноскопических исследованиях, содержащее сопряженно подвижные источник и приемник рентгеновского излучения с визуализацией изображения, синхронизатор, соединенный

5 с телевизионной камерой, запоминающим устройством, телевизионным монитором и блоком управления, который подключен к источнику рентгеновского излучения. приводу лиры и запоминающему устройству, 10 о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества и разрешающей способности стереоизображения и обеспечения возможности получения стереодинамического изображения, в устройство до15 полнительно введены накопитель телевизионных изображений, входной и выходной коммутаторы сигналов, дополнительное запоминающее устройство и использован однокатодный источник рентгеновского

20 излучения, причем выходтелевизионной камеры соединен с входом накопителя и первым входом входного коммутатора сигналов, а выход накопителя соединен с вторым входом входного коммутатора сиг25 налов, выход которого подключен к запоминающему устройству, выходы этого запоминающего устройства соединены с входом дополнительного запоминающего устройства и первым входом выходного

30 коммутатора телевизионных сигналов, к второму входу которого подключен выход дополнительного запоминающего устройства, а первый и второй выходы выходного коммутатора соединены с соответствующи35 ми входами телевизионного монитора, при этом выход синхрогенератора соединен с входами синхронизации накопителя телевизионных изображений, дополнительного запоминающего устройства, входного и

40 выходного коммутаторов телевизионных сигналов, управляющие входы которых соединены с выходом блока управления, 1741779

Фиг. 1

Фиг.2

Составитель Ф.Сербиенко

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Н.Ревская

Редактор Е,Папп

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 2234 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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