Способ вычислительной радиационной томографии

 

1. СПОСОБ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ РАДИАЦИОННОЙ ТОМОГРАФИИ, заключающийся в облучении исследуемого объекта коллимированным пучком по заданно му количеству-.совокупностей траекторий , регистрации прошедшего через объект излучения при относительном перемещении Сборки источник-детектор и исследуемого объекта, преобразовании зарегистрированного излучения в электрический сигнал и обработке полученных данных на ЭВМ, отличающийся тем, 4TOj с целью повышения производительности, производят перемещение объекта по окружности при расположении источника в точке, находящейся на линии центр окружности-детектор, одновременно вращают объект вокруг оси, расположенной на окружности поворота и фиксированной относительно объекта, причем скорости перемещения объекта и его вращения выбирают таким образом , что за время прохождения объекта поперек линии центр окружности детектор объект совершает количество поворотов, равное заданному количеству совокупностей траекторий, а также дополнительно поворачивают объект вокруг оси вращения против направления вращения на угол, равный величине угла видения из центра окружности, прошедшей через линию центр окружности - детектор, части объекта. 2.Способ по П.1, о тлич ающ и и с я тем, что дополнительный (Л поворот объекта вокруг оси вращения производят одновременно с вращением .объекта путем уменьшения скорости вращения на величину, равную угловой .скорости перемещения объекта по ок-vj ружности. С5 3,Способ по П.1, отличаюсз ;Щ и и с я тем, что дополнительный to поворот объекта производят дискретно С5 после каждого полного оборота объекта Nt на время вращения на угол, равный углу видения объекта из центра окружности , деленному на заданное количество совокупностей траекторий.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕаЪБЛИК

„„Я0„„7662 (51)5 (01 И 23 08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 2Ь10373/25 (22) 03,05.78 (4Ь) 23,02.91. Бюл. В 7 (72) Э.И.Васильева, Л.И.Косарев, Н.P.Êóçåëåâ, А,Н,Майоров и А.С,Штань (53) 621 ° 386.12 (088.8) (5Ь) Патент Великобритании

 1283915, кл. Н 5 К, опублик, 1972.

Вылож. заявка ФРГ У 2600266, кл. С 01 Т 1/29, опублик, 1977.

Вылож. заявка ФРГ Р 2738045, кл. А 61 В 6/00, опублик, 1978. (54) (57) 1. СПОСОБ ВЬИИСЛИТЕЛЬНОЙ

РАДИАЦИОННОЙ ТОМОГРАФИИ, заключающийся в облучении исследуемого объекта коллимированным пучком по заданному количеству -.совокупностей траекторий, регистрации прошедшего через объект излучения при относительном перемещении сборки источник-детектор и исследуемого объекта, преобразовании зарегистрированного излучения в электрический сигнал и обработке полученных данных на ЭВМ, о т л и— ч а ю шийся тем, что„ с целью повышения производительностир производят перемещение объекта по .окружности при расположении источника в точке, находящейся на линии "центр окружности-детектор", одновременно

Изобретение относится к ьбласти вычислительной радиационной томографии.и может применяться для неразрушающего контроля объектов и исследования их внутреннего строения, 2 вращают объект вокруг оси, расположенной на окружности поворота и фик. сированной относительно объекта, причем скорости перемещения объекта и его вращения выбирают таким образом, что за время прохождения объекта поперек линии центр окружности— детектор" объект совершает количество поворотов, равное заданному количеству совокупностей траекторий, а также дополнительно поворачивают объект вокруг оси вращения против направления вращения на угол, равный величине угла видения иэ центра окружности, прошедшей через линию "центр окружности — детектор", части объекта.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что дополнительный поворот объекта BoKpyr оси вращения производят одновременно с вращением .объекта путем уменьшения скорости вращения на величину, равную угловой .скорости перемещения объекта по ок.ружности.

3. Способ по п.1, о т л и ч а ю—

;шийся тем, что дополнительный поворот объекта производят дискретно после каждого полного оборота объекта на время вращения на угол, равный углу видения объекта из центра окружности, деленному на заданное количество совокупностей траекторий.

Известен способ вычислительной радиационной томографии, заключающийся в том, что производят, линейное сканирование исследуемого объекта путем перемещения сборки "источник

766264 рентгеновского пучка — детектор, после каждого цикла сканирования проводят поворот сборки на определенный угол и повторяют. сканирование для то5

ro чтобы получить требуемое количество совокупностей траекторий, по которым производят измерение поглощения излучения в исследуемом объекте и по набору полученных данных о поглощении излучения с помощью ЗВМ строят томографическое иэображение.

Этот способ характеризуется сложностью реализации, так как в нем необходимо осуществлять два типа движе- 15 ния — линейное перемещение сборки

"источник — детектор" и ее поворот на дискретные углы.

Известен способ вычислительной радиационной томографии заключающийся gp в том, что формируют веерный пучок рентгеновского излучения, угловой раствор веера которого достаточен для охвата всего исследуемого объекта, регистрацию прошедшего через объект излучения производят с помощью матрицы детекторов в виде части кольца при непрерывном вращении или дискретном повороте сборки "источник— матрица детекторов" вокруг исследуе- О мого объекта.

Этот способ позволяет использовать более простую подвеску,.но характеризуется большим машинным временем обработки информации и необходимостью введения всевозможных поправочных коэффициентов, связанных с использованием большого количества детекторов, чувствительность которых может различаться.

Наиболее близким техническим реше нием является способ вычислительной томографии, заключающийся в облучении исследуемого объекта коллимированным пучком по заданному количеству траекторий регистрации прошедшего через объект излучения при относительном перемещении сборки источник детектор и исследуемого объекта, преобразовании зарегистрированного излучения и обработке полученных данных на ЭВМ, в котором для вырезания кол лимированного пучка из веерного пучка источника используют два вращающихся обтюратора, один иэ которых

55 установлен вокруг источника, а другой — вокруг исследуемого объекта, причем в качестве матрицы детекторов используют гаэонаполненный координатный датчик.

Недостатком известного технического решения является большое машинное время обработки, связанное с необходимостью переупаковки информации для проведения ее в определенную последовательность. Кроме того, известные решения не позволяют получать томограммы объектов в потоке.

Цель изобретения заключается в том, чтобы повысить производительность способа за счет уменьшения требуемого для обработки машинного времени и обеспечения возможности получения томограмм объектов в потоке.

Цель достигается тем, что в способе вычислительной радиационной томографии, заключающемся в облучении исследуемого объекта коллимированным пучком по заданному количеству совокупностей траекторий, регистрации прошедшего через объект излучения при относительном перемещении сборки источник-детектор и исследуемого объекта, преобразовании зарегистрированного излучения в электрический сигнал и обработке полученных данных на ЭВМ, производят перемещение объекта по окружности при расположении источника в точке, находящейся на линии центр окружности — детектор", одновременно вращают объект вокруг оси, расположенной на окружности поворота и фик-.. сированной относительно объекта, причем скорости перемещения объекта и

его вращения выбирают таким образом, что за время прохождения объекта поперек линии центр окружности — детектор" объект совершает количество поворотов, равное заданному количеству совокупностей траекторий, а также дополнительно поворачивают объект вокруг оси вращения против направления вращения на угол, равный углу видения из центра окружности прошедшей через линию "центр окружности — детектор" части объекта.

При этом дополнительный поворот объекта вокруг оси вращения производят одновременно с вращением объекта путем уменьшения скорости вращения на величину, равную угловой скорости перемещения объекта по окружности, Альтернативно дополнительный поворот объекта производят дискретно после каждого полного оборота объекта во время вращения на угол, равный

5 7bb2b4 углу видения объекта из центра окружности, деленному на заданное количество совокупностей траекторий.

На фиг.1 показана общая схема перемещения исследуемого объекта для получения томографической информации; на фиг.2 — процесс получения информации при вращении объекта вокруг фиксированной оси; на фиг.3 — то же, при при перемещении объекта контроля по окружности; на фиг.4 — то же, при перемещении объекта вокруг фиксированной оси и одновременном перемещении по окружности; на фиг.5 — процесс упорядочения информации при повороте объекта иа дополнительный угол; на фиг.b — общий вид полученной информации при всех поворотах и перемещениях исследуемого объекта; на 20 фиг,7 — один из вариантов одновременного контроля нескольких объектов от одного источника излучения.

Способ осуществляют следующим об— разом. 25

Исследуемые объекты 1 располагают на окружности 2, в центре которой размещают неподвижно источник излуче- . ния 3, а регистрацию излучения производят с помощью детектора 4. При этом

30 объект вращают вокруг фиксированных относительно исследуемых объектов осей 0 на угол 5 0Ln до полного пово-. рота на угол 2 с угловой скоростью

Я при постоянном значении угла(p . 35

Затем объект перемещают по окружности с угловой скоростью Яп на угол

40 где (— угол перемещения объекта по окружности за время контроля;

N — требуемое число оборотов за время контроля, совпадающее с требуемым количеством сово- 45 купности траекторий пучка в исследуемом объекте для построения томографического изображения.

Одновременно объект поворачивают на дополнительный угол 5g =-6(, после чего снова вращают объект вокруг фиксированной оси. Процесс происходит при соотношении угловых скоростей вращения объекта Я и перемещения Ы их по окружностиЯп, равном

ЮВ 2

Яп Дф

Описанный способ позволяет контролировать одновременно от одного источника несколько объектов, каждый из которых может иметь форму, но его максимальный габаритный размер d должен вписываться в угол Ч . При одновременном контроле нескольких объектов сбор информации может осуществляться за время прохождения тела в угле g/2, а за время прохождения его во второй половине угла осуществляется его съем и простановка другого объекта исследования.

Описанный вариант предполагает дискретный характер движений исследуемого объекта, а именно шаговое перемещение по окружности, оборот вокруг оси вращения в ее неподвижном положении на окружности поворота, дополнительный поворот после этого оборота и т.д, Также возможен непрерывный вариант реализации данного способа. В этом случае скорость вращения объекта уменьшают на величину, равную угловой скорости перемещения объекта по окружности. Данный вариант характеризуется большей простотой выполнения механической части томографа, но одновременно более сложной схемой обработки сигналов детекторов.

Использование описанного способа вычислительной радиационной томографии рассмотрим на примере исследования объектов с наибольшим габаритным размером в плоскости контроля

d=100 мм в варианте одновременного контроля четырех объектов с помощью одного источника. Наибольший угол перемещения объекта по окружности

0 за врсмя контроля составляет 90

Наименьший диаметр окружности, по которой расположены объекты, равен

145 мм. Измерение производят при вращении объектов вокруг фиксированных осей с угловой скоростью 03 g через угловой интервал 5g n=1 0, При этом число измерений за полный

2 и оборот на угол 2ii Nh. = — --=360, ДOLn

Число угловых направлений при перемещении по окружности объекта равно требуемому числу оборотов объекта за время контроля, что составляет

N=180. Следовательно, угловой интервал перемещения объекта по окружностиДЯ =, — = — — = 0 5 =0 0087 (рад)

90 а N 180

766264 а угловая скорость этого перемещения

Qn = уЯЬ = 0,0014ЯЬ

Ы

2Н

Общий объем информации при контроле одного объекта Ni = Ng N = 64800

Общий объем информации при контроле четырех объектов одновременно составляет 1,952х10 сигналов. 10

Для упорядочения информации необходимо после каждого поворота объекта на угол 2ii и перемещения его по окружности на 0,5, повернуть его на о дополнительный угол ЬМ=-6$- =0,5 . 15

Использование способа вычислительной радиационной томографии в соответствии с изобретением обеспечивает по сравнению с существующими способами осуществление возможности независимого контроля нескольких объектов одновременно от одного источника излучения, что позволяет увеличить производительность контроля, а также упрощение алгоритма обработки информации и сокращение времени обработки информации на ЭВМ за счет упорядочения результатов измерений в процессе сбора и отсутствия операции переупорядочения информации в ЭВМ, что сокращает время обсчета на 10-20Х и уменьшает необходимый объем памяти

ЭВМ.

766264

t Н4РГдРЬенщ

h0dOpthlO 3йУ

Ьа* Ь

Составитель К.Кононов

Техред Jl.Cåðäþêîâà

Редактор О.Юркова

Корректор Н.Ревская

»

Заказ 872 Тираж 398 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС

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

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