Способ поперечной томографии

 

О П И С А Н И Е >638286

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Сова Советских

Социалистических

Республик

М l1 А ТЕНТУ (61) Дополнительный к патенту— (22) Заявлено 17.01.77 (21) 2439810/18-25 (23) Приоритет — (32) (51) М.Кл. - б 01 М 23/04

Н 04 М 5/32

А 61 В 6/10

Государственный комитет (33) (31) по делам изобретений и открытий (43) Опубликовано 15.12.78. Бюллетень ¹ 46 (53) Y+Ii 621.386.12 (088.8) (45) Дата опубликования описания 27.02.79 (72) Автор изобретения

Иностранец

Годфри Ньюболд Хаунсфилд, (Великобритания) Иностранная фирма

«ЭМИ Лимитед» (Великобритания) (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОПЕРЕЧНОЙ ТОМОГРАФИИ

Изобретение относится к области рентгенотехники, в частности к способам поперечной томографии с формированием изображения среза .исследуемого тела с помощью ЗВМ. 5

Известен способ поперечной томографии, заключающийся в том, что производят определение количества излучения, поглощаемого при пересечении каждой из большого количества линейных траекторий ис- 10 следуемого среза, и производят обработку полученных данных методом компенсационного положения (1).

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению яв- 15 ляется способ поперечной томографии, заключающийся в том, что исследуемое тело просвечивают плоским веерным пучком в последовательности угловых положений относительно исследуемого тела, регистрп- 20 руют прошедшее через исследуемое тело излучение с помощью набора детекторов, так что каждому детектору соответствует определенная траектория веерного пучка, причем в ка.кдом угловом положении производят линейное сканирование исследуемого тела веерным пучком, и осуществляют обработку выходных сигналов детекторов таким образом, что сначала относящиеся к параллельным траекториям выходные сиг- 3" налы детекторов собирают в ряды, преобразуют выходные сигналы каждого ряда с помощью другик сигналов того же ряда, а затем преобразованные выходные сигналы комбинируют в соответствии с относительным положением траекторий (21.

Известный способ не является достаточно точным, так как в некоторых случаях при определении величины поглощения могут быть внесены ошибки.

Цель изобретения — повышение точности исследования.

Цель достигается тем, что по предлагаемому способу дополнительно регистрируют выходные сигналы, по крайней мере, от одного из детекторов по отношению к траекториям, которые расположены вне исследуемой области поперечного среза тела, указанные сигналы преобразуют и комбинируют с выходными сигналами всех наборов параллельных траекторий, проходящих через исследуемую область в процессе линейного сканирования.

На фиг. 1 показан вид радиографического устройства для реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 — часть радиографического устройства с показом кода траектор..п веерного пучка.

Поворотный элемент I с центральным отверстием 2 для установки исследуемого

638286

55

65

Каждый детектор в ряду 2б содержит, например, сцинтилляционный кристалл (например, иодида цезия) и соответствующую фотоумножительную трубку или фотодиод, и вырабатывает электрические сигна- 5 лы, показывающие количество радиации, прошедшее через тело в определенном направлении. Электрические сигналы подаются в соответствующую схему 87 предварительной обработки, каждая из которых 10 содержит усилитель 88, регулируемый интегратор 89, аналогово-цифровой преобразователь 40 и логарифмический преобразователь 41. Интеграторы 89 считаются и переустанавливаются синхронно и периодически с помощью временных импульсов с фотодетектора 85, причем устройство таково, что считывание и переустановка проис|одит 160 раз при каждом боковом сканировании в любом направлении. Таким обра--20 зом, в течение единственного бокового колебания выдаются выходные сигналы, оторые показывают поглощение рентгеновского излучения при пересечении ряда из

160 параллельных траекторий от источника 5 к детектору в каждом из 30 угловых положений по отношению к телу 8. Затем элемент 1 повора и ается через 10 и подается вторая группа из 160 сигналов с 30 рядов.

Процесс повторяется до тех пор, пока эле- 30 мент I поворачивается, по крайней мере, на

170, и все выходные сигналы, полученные в1 время колебания, обрабатываются в цепи 42 для оценки коэффициента поглощения радиации во множестве областей, размещенных ка срезе тела 8, которое находится в плоскости рентгеновского пучка.

Обработка результатов содержит способ сверки, согласно которому выходные сигналы собираются в ряды, относящиеся к па- 40 раллельным траекториям, проходящим через тело. Каждый выходной сигнал затем преобразуется путем комбинации его с компонентами других выходных сигналов его собственного ряда, причем оценка выполняется в соответствии с функцией, которая является отрицательной и уменьшается по амплитуде, так как расстояние от траектории, дающей начало преобразованному выходному сигналу, увеличивается. Преобразованные выходнь1е сигналы затем дополнительно комбинируются в соответствии с ьнутрекними отношениями траекторий, к которым они относятся в соответствии с методом наложекия, причем выходные сигналы преобразуются таким образом, чтобы компенсировать известные неточности диаграмм наложения.

Обычной является оценка коэффициентов поглощения лля областей равномерно распределенных ИО матричным рядам по поверхности так, как это показано на круговой области 48 ка фиг. 1, которая содержит ту часть тела 8, которую нужно исследовать. Преобразование выходных сигналов происходит голько по отношению к траскториям пучка, лежащим в окружности

Л, и можно утверждать, что участки тела 8, которые лежат вне окружности 48, не имеют существенного влияния на точность оценки. Однако это заключение не всегда справедливо. Излучение, проходящее через окружность 48, по крайней мере, по некоторым из упомянутых траекторий, также проходит через участки тела 8, которые лежат в зоне вке окружности и, следовательно. если используется материал со значительным поглощением в зоне тела 8, вне окружности 48 могут появиться выходные сигналы, выдаваемые с соответствующих траек1й

В соотьетствии с примером исполнения

:;;0opcråíèÿ со ссылкой при пояснении на фнг. 2 лопо.Тнительные выходные сигналы выдаются в течение каждого бокового колеоания от одного из детекторов, в данном с. ч" с !О-го, по отношению к траекториям, которые находятся полностью вне области

Оlср| жH0ñòè 48. Эти дополнительные ВыхОдные си; калы используются в процессе сверки, пр11чем оценпваются в соответствии с упомянутой функцией и объединяются с выходными сигналами, относящимися к внутренним траекториям, но смежным с обл".0òb10 Окружности 8. Те же самые допол:111тсл.-кы:. Выходные сигналы (например, rI0.I; чаемыс с 16-го детектора) используются для всех 30 серий выходных сигналов, получаемых во грсмя Описываемого боковог0 олеоакия; такllм образом, серии лонолН,1тель;1ы| вы|олны сигналов располагаlотся ПОД углОм 1О Олин От другого.

I-1а фиг. 2 олин рял траекторий 44а и г

4-;0 сООтВетств| e-i серии дополките,lьнь!х зы|олнь1х сигналов, B то время, как часть второго ряда траекторий 45 дает начало

СМЕЖНО:.1 СЕРИИ ЛОПОЛННТЕЛЬНЫ . ВЫХОДНЫХ си налов.

Рентгеновский пучок показан позицией

-!О, гле могкно видеть расположение различных детекторов з ряду 2б. Как было упомянуто, пучок имеет угловую ширину 10 с р.-:„"ом 13 . На фиг. 2 показано, что пучок лучей б является несколько асимметричным относительно перпендикуляра, опущенного из лейству1о1цей точки источника на детекторный рял, причем этот перпендикуляр опу:цен таки.а образом, что пересекае1

16-ый детектор Д16 (считая слева). Таким образом, слеза от перпекдикулчра находится 15 -.етекторов и справа — 14. Это делается потому, что если пучок 4б симметричен относительно перпендикуляра и ряд содер::.;Нт 31 1етектор, лишний детектор будет просто выдазать Выходные сигналы, которые могли бы дублировать те сигналы, которые : 1лаются Одним детектором Д1 в течен:1е слс:.ющего или предыдущего бокового сканирования. Траектория, которая могла бы соответствовать такому детекто638286

Фор мула изобретения

Способ поперечной томографии, заключающийся в том, что исследуемое тело просвечивают плоским веерным рентгеновским пучком в последовательности угловых nogp ложений относительно исследуемого тела, регистрируют прошедшее через исследуемое тело излучение с помощью набора детекторов, так что каждому детектору соответствует определенная траектория веерного пучка, причем в каждом угловом положении производят линейное сканирование исследуемого тела веерным пучком, и осуществляют обработку выходных сигналов детекторов таким образом, что сначала относящиеся к параллельным траекториям выходные сигналы детекторов собирают в ряды, преобразуют выходные сигналы каждого ряда с помощью других сигналов того же ряда, а затем преобразованные выходные сигналы комбинируют в соответствии с относительным положением траекторий, отличающийся тем, что, с целью повышения точности исследования, регистрируют дополнительные выходные сигна4О лы, по крайней мере, от одного из детекторов по отношению к траекториям, которые расположены вне исследуемой области поперечного среза тела, указанные сигналы преобразуют и комбинируют с выходными

45 сигналами всех наборов параллельных траекторий, проходящих через исследуемую область в процессе линейного сканирования. ру, показана позицией 47 пунктирными линиями.

Так как дополнительные выходные сигналы, относящиеся к траекториям 44 и 45, используются просто для обеспечения процесса свертывания, нет неооходимости чтобы они были того же высокого разрешения, что и выходные сигналы, соответствующие траекториям, которые пересекают часть области окружности 48. При желании поэтому группы выходных сигналов, относящиеся к смежным траекториям в рядах, например, таких, как 44, могут комбинироваться и усредняться с тем, чтобы получить более низкие разрешающие сигналы для использования в дополнительном процессе свертывания. Конечно, процесс следует отрегулировать, чтобы учесть изменение в разрешении сигналов. Это может быть выполнено либо с помощью обработки усредненных величин как целых, которые могут быть отнесены к центральному пучку траекторий группы, при этом остальными траекториями пучка пренебрегают, либо приписыванием той же самой усредненной величины каждой траектории пучка группы.

Изобретение может быть реализовано различными путями. Например, дополнительные выходные сигналы не нужно получать от детекторов Д16; они могут быть получены вместо этого, например, от детектора Д1. Далее,,дополнительные выходные сигналы не нужно получать от того же самого детектора во время каждого бокового сканирования. Более того, дополнительные выходные сигналы могут быть получены от более, чем одного, детектора во время каждого бокового сканирования.

Другие дополнительные усовершенствования могут быть выполнены для устройства, показанного на фиг. 1, без нарушения сущности изобретения. Например, блоки материала, поглощающего рентгеновское излучение, могут располагаться между источником 25 и телом 8 и между телом 8 и рядом 2б детекторов с тем, чтобы уменьшить вариации степени поглощения, испытываемого радиацией при пересечении траекторий различных длин через тело 8.

Более того, блоки могут быть размещены так, чтобы вызвать ослабление радиации, когда она пересекает траектории полностью вне тела и его опоры и так, чтобы контролировать чувствительности различных детекторов. С этой точки зрения предпочтительно упомянутое считывание для детектора в одной половине веерообразного пучка радиации выполнять с одной стороны отверстия 2, в то время, как считывание со второй половины пучка — с другой стороны отверстия 2.

При некоторых обстоятельствах может быть трудно расположить физически 30 детекторов рядом в ряду 2б, в таком случае желательно расположить детекторы зигзагообразно на расстоянии от источника, причем зигзаг сводится к минимуму.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1, Патент Великобритании № 1283915, кл. Н 5 К, опублик. 1972.

2. Патент США, № 3924129, кл. 250-336, 55 опублик. 1975, 638286 и«а! !

Фиг.г

Фи«!

Редактор И. Шубина

Корректор И. Симкина

Заказ 1007/1573 Изд. № 792 Тираж 1080 Подписное

НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, гК-35, Раушская иаб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент>

Составитель К. Кононов

Текред С. Антипенко! !

I(! i! и! ии

И ИИ1!

)11!И !! ниии и! ии1