Имитатор работы рентгеновского компьютерного томографа, использующий оптический диапазон излучения для работы с тестовыми образцами

Изобретение относится к компьютерной томографии и предназначено для выполнения комплекса лабораторных работ, связанных с визуализацией изображений в компьютерной томографии и изучением математического аппарата пошаговой компьютерной томографии. Имитатор включает линейку переключаемых источников лазерного излучения 1 и расположенный напротив них приемник 6 излучения с возможностью синхронного перемещения с источниками излучения. В пространстве между источниками излучения и приемником размещен вращающийся предметный столик с пьезоэлектрическим приводом 5 для сменных тестовых образцов 11. Блок управления 10 источниками излучения и блок управления 7 приводом предметного столика подключены к персональному компьютеру 8. К выходу приемника излучения подключены последовательно включенные аналого-цифровой преобразователь 2, корректор/калибратор 3 и фильтр обратных проекций 4, выход которого подключен к персональному компьютеру 8. Применение изобретения позволит повысить качество обучения и обеспечить безопасные условия труда. 1 ил.

 

Изобретение относится к компьютерной томографии и предназначено для выполнения комплекса лабораторных работ, связанных с визуализацией изображений в компьютерной томографии и изучением математического аппарата пошаговой компьютерной томографии. Может использоваться в учебном процессе высшего и среднего специального образования, на факультетах усовершенствования врачей при переподготовке рентгенологов, в центрах подготовки технических специалистов медицинской и технической томографии.

В настоящее время широко используются рентгеновские томографы различной конструкции, обеспечивающие получение изображений внутренних структур объектов исследования. Они, как правило, содержат подвижную систему с рентгеновским излучателем и приемником, устройство размещения и перемещения исследуемого объекта, устройство управления и устройство формирования изображения (свидетельство на ПМ №11352, G03B 42/02, 1999).

Компьютерные томографы сочетают физические принципы традиционного рентгеновского просвечивания (трансмиссионная томография), математические методы обработки результатов измерений и современные достижения вычислительной техники. Плоский, расходящийся пучок рентгеновского излучения, сформированный коллиматором, проходит через неподвижный объект на ряд детекторов. Полученная таким образом информация обрабатывается вычислительным устройством (разработан английской фирмой «EMJ» в 1973 г.) В дальнейшем усовершенствование компьютерных томографов шло по пути увеличения количества детекторов.

Недостатком рентгеновских томографов является то, что их излучение токсично как для изучаемых биологических объектов, находящихся непосредственно в зоне излучения, так и для близко расположенных от работающего аппарата. Что в свою очередь требует специально оборудованных помещений для их установки и эксплуатации.

Известны оптические томографы, позволяющие определять пространственные неоднородности в сильно рассеивающих тканях человека и животных. В них исследуемое пространственно сканируют зондирующим лазерным (импульсным или непрерывным) лучом, детектируют рассеянное оптическое спекл-поле и определяют оптические неоднородности.

Оптический томограф состоит из полупроводникового инжекционного лазера, системы двухкоординатного пространственного сканирования лазерного луча, цифровой ПЗС видеокамеры, генератора, дифракционного спектрометра или интерферометра и персонального компьютера (патент РФ №2303393, А61В 5/05,2007).

В отличие от рентгеновских томографов оптические томографы используют иные принципы реконструкции и визуализации, что не позволяет в полной мере применять их для изучения принципов работы рентгеновских компьютерных томографов.

Задача, решаемая изобретением, - это создание имитатора работы рентгеновского компьютерного томографа (учебного имитатора оптического компьютерного томографа (УИОКТ)), моделирующего работу рентгеновского компьютерного томографа и безопасного в использовании для обслуживающего и обучающегося контингента.

Технический результат заключается в повышении качества обучения и обеспечении безопасных условий труда.

Технический результат достигается тем, что имитатор работы рентгеновского компьютерного томографа, использующий оптический диапазон излучения для работы с тестовыми образцами, включает линейку переключаемых источников лазерного излучения, подключенных к блоку управления источниками лазерного излучения, расположенный напротив них приемник излучения с возможностью синхронного перемещения с источником излучения, вращающийся предметный столик для сменных тестовых образцов, размещенный в пространстве между источниками излучения и и приемником, пьезоэлектрический привод предметного столика с блоком управления, персональный компьютер, к которому подключены блоки управления источниками излучения и приводом предметного столика, последовательно включенные аналого-цифровой преобразователь, корректор/калибратор и фильтр обратных проекций, выход приемника излучения подключен к входу аналого-цифрового преобразователя, а выход фильтра обратных проекций к персональному компьютеру.

Отличительные особенности изобретения: перенос рабочей области из рентгеновского диапазона в оптический диапазон; использование линейки подвижных и неподвижных переключаемых источников лазерного излучения и одного синхронно перемещающегося с источниками излучения приемника излучения; применение пьезоэлектрического привода с нанопозиционированием, а также использование специально разработанных фантомов - контрастные с полным поглощением излучения и использующие рассеивающие среды, а также среды с мало отличающимися между собой по степени прозрачности (коэффициенту преломления) неоднородностями внутри этих фантомов.

Имитатор работы рентгеновского компьютерного томографа (УИОКТ), использующий оптический диапазон излучения, имитирует процесс работы рентгеновского компьютерного томографа, реализует алгоритмы реальных задач вычислительной томографии (ВТ): - алгоритм прямого обращения матриц, итерационные алгоритмы, в том числе с привлечением техники метода конечных элементов, метода максимума энтропии, метода послойного расщепления, метода полиномиальных разложений, метода обратного проецирования с фильтрацией, алгоритмов Фурье-синтеза, непосредственного преобразования Радона. И позволяет изучать их в пошаговом режиме с одновременным отображением этапов восстановления на экране монитора. Задавать параметры реконструкции, изучать принципы визуализации.

На фиг.1 изображена блок-схема предложенного имитатора работы рентгеновского компьютерного томографа.

Имитатор (УИОКТ) содержит линейку источников лазерного излучения (излучатели) 1 и приемник монохромного лазерного излучения 6, блок управления источниками лазерного излучения 10, вращающийся предметный столик (не показан) со сменными тестовыми образцами (фантомами) 11, пьезоэлектрический привод предметного столика 5 с блоком управления 7, персональный компьютер 8, программу реконструкции изображения с фильтром обратных проекций 4, корректор/калибратор 3, АЦП 2 и принтер 9.

Принцип работы

Источниками зондирующего излучения 1 в УИОКТ служит линейка лазерных излучателей с длиной волны излучения в диапазоне от 450 нм до 750 нм, подключенная к блоку управления 10. Алгоритм работы блока управления 10 лазерными излучателями определяется загруженным из персонального компьютера (ПК) 8 программным обеспечением и может оперативно меняться в зависимости от поставленной задачи обучения. Приемником лазерного излучения 6 служит датчик из аморфного кремния, усиленный сигнал которого поступает в 12-разрядный аналого-цифровой преобразователь 2, после которого проходит программную калибровку и коррекцию в корректоре/калибраторе 3. Фильтр обратных проекций 4 обрабатывает восстановленное изображение. Вращение предметного столика, совмещенного с пьезоэлектрическим приводом 5, осуществляет блок управления пьезоэлектрическим приводом 7 по алгоритму, загруженному из ПК 8 оператором. Исследуемый образец (фантом) 11 крепится к предметному столику и служит для точной оценки алгоритмов реальных задач вычислительной томографии.

Имитатор работы рентгеновского компьютерного томографа, использующий оптический диапазон излучения для работы с тестовыми образцами, включает линейку переключаемых источников лазерного излучения, подключенных к блоку управления источниками лазерного излучения, расположенный напротив них приемник излучения с возможностью синхронного перемещения с источниками излучения, вращающийся предметный столик для сменных тестовых образцов, размещенный в пространстве между источниками излучения и приемником, пьезоэлектрический привод предметного столика с блоком управления, персональный компьютер, к которому подключены блоки управления источниками излучения и приводом предметного столика, последовательно включенные аналого-цифровой преобразователь, корректор/калибратор и фильтр обратных проекций, выход приемника излучения подключен к входу аналого-цифрового преобразователя, а выход фильтра обратных проекций - к персональному компьютеру.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области лазерной обработки материалов, в частности к устройству многопозиционной лазерной обработки, и может быть использовано при изготовлении большого количества изделий на одном лазерном комплексе, в том числе при лазерной резке, сварке, наплавке и селективном спекании.

Изобретение относится к оптико-электронному приборостроению и может быть использовано для защитного светового воздействия на человека или животного, в случае угрозы его нападения, в качестве индивидуального защитно-осветительного средства.

Изобретение относится к области биомедицинских диагностических технологий, в частности к созданию оптических томографов, позволяющих неинвазивно определять пространственные неоднородности в сильнорассеивающих тканях человека или животных.

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для формирования информационного поля лазерных систем телеориентации и навигации, оптической связи.

Изобретение относится к области оптического приборостроения и может быть использовано при проектировании оптических схем высокоразрешающих лазерных принтеров. .

Изобретение относится к оптико-электронному приборостроению и может быть использовано в качестве индивидуального защитно-осветительного средства, предназначенного для подсветки близких и удаленных объектов и защитного светового воздействия на человека или животного в случае угрозы его нападения.

Изобретение относится к оптико-электронному приборостроению и может быть использовано в качестве индивидуального защитно-осветительного средства, предназначенного для подсветки близких и удаленных объектов и защитного светового воздействия на человека или животного в случае угрозы его нападения.

Изобретение относится к СТ-системе визуализации для определения потока вещества внутри объекта. .

Изобретение относится к устройствам формирования рентгеновских изображений, в частности сканерам спектральной СТ. .

Изобретение относится к медицине, онкологии и может быть использовано в любых онкологических, радиологических учреждениях. .

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам и способам компьютерной томографии. .

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к рентгеновским сканерам для обследований пациентов. .

Изобретение относится к медицине, диагностике в стоматологии и заключается в простановке накожных точек из рентгеноконтрастного вещества или материала на коже пациента и последующем снятии компьютерной томограммы в боковой проекции области височно-нижнечелюстного сустава с отражением указанных точек.

Изобретение относится к офтальмологии и предназначено для исследования слезоотводящих путей. .

Изобретение относится к области медицины, а именно к колопроктологии

Изобретение относится к компьютерной томографии и предназначено для выполнения комплекса лабораторных работ, связанных с визуализацией изображений в компьютерной томографии и изучением математического аппарата пошаговой компьютерной томографии

Наверх