Способ томографического исследования объектов

 

СПОСОБ ТОМОГРАФИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ОБЪЕКТОВ, заключающийся в просвечивании исследуемого объеХ та по заданной совокупности траекторий рентгеновским излучением,измерении интенсивности прошедшего по каждой траектории излучения, обработке измеренных сигналов и восстановлении изображения исследуемой области объекта с помощью ЭВМ, отличающийся тем, что, с Целью повы-. шения информативности исследования, в объект предварительно вводят радиоактивный изотоп, измеряют интенсив .ность вышедшего из объекта излучения изотопа по другой сопокупности траекторий в режиме пространственного и/ или временного разделения с измерениями интенсивности рентгеновского излучения , обрабатывают измеренные сигналы , восстанавливают изобрадсение распределения изотопа в исследуемой области объекта с помощью ЭВМ и полученные изображения совмещают субтрактив§ ным 1-1ЛИ аддитивным образом, причем измерения интенсивности рентгеновско (Л го излучения и излучения изотопа производят в чередующемся порядке по частям указанных совокупностей траекторий в условиях экранирования средств измерения интенсивности излучения изотопа во время измерения интенсивности прошедшего рентгеновского излучо ния.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

2 А (19) (11) (21) 3531 762/ I 6-25 (22) 06. 01. 83 (46)23.04.84 Бюл.& 15 (72)Н.Н.Блинов и P.È.Óòÿèûøåâ (71)Всесоюзный научно-исследовательский и испытательный институт медицинской техники (53) 621.386.616-074(088.8) (56) 1. Phelps 11.Е.Emission cauputed

tomography Seminars in Nuclear Med., 1977, ч. 7, В 4, р.. 337-365.

2. Натент Великобритании

У 1283915,кл. Н 5 R, опублик.1972 (прототип). (54)(57) СПОСОБ ТОИОГРАФИЧЕСКОГО

ИССЛЕДОВАНИЯ OSbFKTOB, заключающийся в просвечивании исследуемого объеНта по заданной совокупности траекторий рентгеновским излучением, изме рении интенсивности прошедшего но каждой траектории излучения, обработке измеренных сигналов и восстановлении изображения исследуемой области

3151) 9 01 Т 1/29; А 61 В 6 ОО объекта с помощью 3ВМ, о т л и ч а— ю щ и r с я тем, что, с целью повы= щения информативности исследования, в объект предварительно вводят радиоактивный изотоп, измеряют интенсивность вышедшего из объекта излучения изотопа по другой сопокупиости траекторий в режиме пространственного и/ или временного разделения с измерениями интенсивности рентгеновского излучения, обрабатывают измеренные сигналы, восстанавливают изображение распределения изотопа в .исследуемой области объекта с помощью ЭВИ и полученные изображения совмещают субтрактивным или аддитивным образом, причем измерения интенсивности рентгеновско< го излучения и излучения изотопа производят в чередующемся порядке по частям укаэанных совокупностей траекторий в условиях зкранирования средств измерения интенсивности излучения изотопа во время измерения интенсивности прошедшего рентгеновского излуче.ния.

1087932

Изобретение относится к рентгено- технике, а именно к способам томографического исследования объектов, применяемых в медицинской диагностике.

Известен способ эмиссионной компью-5 терной (вычислительной) томографии, заключающийся в том, что в исследуемый объект вводят радиоактивный изотоп, измеряют интенсивность вышедшего из объекта излучения изотопа.по совокупности траекторий, определяемой либо расположением детекторов излучения вокруг исследуемого объекта, либо сканированием детекторов относительно объекта, либо своими указан- 15 ными факторами, обрабатывают измеренные сигналы, восстанавливают с по" мощью ЭВМ распределение изотопа s исследуемой области объекта (1) .

Однако этот способ позволяет ис- . 20 следовать только распределение радиоактивного изотопа в исследуемой об-: ласти тела (объекта) и не дает достаточной информации о распределении плотности тканей или вещества в иссле->5 дуемой области,в результате чего функциональные возможности способа ограничены.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ 30 томографического исследования объектов, заключающийся в просвечивании исследуемого объекта по заданной совокупности траекторий рентгеновским излучением,.измерении интенсивности прошедшего по каждой траектории излучения обработке измеренных сигналов и восстановлении изображения исследуемой области с помощью ЭВИ.

Известный способ имеет много мо-" дификаций с точки зрения используемых систем сканирования, принципов восстановления изображения и т.д.. Все указанные модификации сводятся к ре45 кению различных задач в рамках одной общей задачи — получение картины . распределения плотности тканей (вещества)в исследуемой области тела (объекта) j2) .

Однако получаемая информация не

50 позволяет оценить некоторые дополнительные функциональные характеристики исследуемого объекта, так как, например, способность различных органов тела накапливать радиоактивный изотоп.

Цель изобретения - повьипение информативности исследования.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу томографического исследования объектов, заключающемуся в просвечивании исследуемого объекта по заданной совокупности траекторий рентгеновским излучением, измерении интенсивности прошедшего по

31 каждой траектории излучения, обработ-, ке измеренных сигналов и восстановлении изображения исследуемой области объекта с помощью ЭВМ, в объект предварительно вводят радиоактивный изотоп, измеряют интенсивность вышедшего из объекта излучения изотопа по другой совокупности траекторий, в режиме пространственного и/или временного разделения с измерениями ин-тенсивности рентгеновского излучения, обрабатывают измеренные сигналы, вос-. станавливают изображение распределе-.. ния изотопа в исследуемой области объекта с помощью ЭЗИ .и полученные иэображения совмещают субтрактивным или аддитивным образом, причем измерения интенсивности рентгеновского излучения и излучения изотопа произ-. водят в чередующемся порядке по частям указанных совокупностей траекторий в условиях экранирования средств измерения. интенсивности излучения изотопа во время измерения интенсив ности прошедшего рентгеновского из- . лучения.

Сущность способа заключается в том чтобы в одном цикле исследований получить трансмиссйонное и эмиссионное томографическое иэображение и совместить их друг с другом таким образом, .чтобы результирующее изображение несло информацию о распределении плотности тканей в исследуемой области тела и о распределении изото па в указанных тканях той же области.

На чертеже изображена установка для реализации предлагаемого способа, Установка содержит источник 1 рентгеновского излучения, детектор 2 рентгеновского излучения, прошедшего через исследуемый объект 3, детекторьг

4 и 5 излучения радиоактивного изотопа, например, гамма-камеры. Детектор 2 через .схему 6 предварительной обработки подключен к ЭВМ 7. Детектор 4 и 5 .через усилители 8 и 9 и дискриминаторы 10 и 11 подключены к сумматору 12, выход которого подключен к ЭВМ. Источник 1 рентгеновского излучения и детектор 2 установлены

1087932 на поворотной платформе 13 на направляющих 14 и 15 соответственно. Детектор 2 и источник 1 могут быть жестко связаны рамой 16. Направляющая 14 может -представлять собой зубчатую рей-5 ку, на которой установлена каретка 17 с источником 1 и приводом 18 äâèæåíèÿ каретки 17, который может представлять .собой двигатель с зубчатой передачей входящей в зацепление с направляю - 10 щей 14 ° Платформа 13 приводится во вращение с помощью привода 19 и 20.

-Детекторы 4 и 5 установлены на кольцевой платформе 21, которая приводится во вращение приводом 22 и 23. При- 15 воды 19-23 включают в, себя двигатели 20 и 23 и передаточные механизмы !

9 и 22. Управляющие входы приводов

18, 20 и 23 подключены к блоку 24 управления сканированием, сигнальный 20 выход которого подключен к ЭВМ 7. К

- выходу последней подключен дисплей. 25.

Кроме того, установка может содержать щелевые коллиматоры 26 и 27, установленные перед детекторами 4 и 5 г5 и связанные с приводом 28 их переме-. щения перед детекторами 4 и 5 .таким образом, что в одном положении входные окна детекторов 4 и 5 открыты, а.в другом .закрыты. При этом управ- 30 ляющий вход привода 28 перемещения коллиматоров 26 и 27 также подключен к блоку 24 управления сканированием.

Способ осуществляется следующим

35 образом.

Предварительно, перед началом исследований, в объект 3 вводят радиоактивный изотоп. После периода времени, необходимого для установления равновесного распределения, начинают исследования. По команде с блока 24 управления привод 18 начинает перемещать каретку 17 с источником 1 по .

45 направляющей 14. За счет рамы lб одновременно перемещается по направляющей 15 детектор 2. Источник 1 во время перемещения испускает коллимированный луч рентгеновского излучения, KoTopblfI проходит через объект 3

50 и падает на детектор 2, сигнал которого через схему предварительной обработки 6 поступает в память

ЭВИ 7. Источник 1 во время движения может работать как в непрерывном, так и в импульсном режимах. Поскольку интенсивность пучка рентгеновского излучения источника 1 значительно превышает интенсивность излучения изотопа (на два-три порядка), то влиянием на детектор 2 излучения изотопа, попадающего на него из объекта 3 можно пренебречь и особенно в условиях узкой коллимированности детектора 2 на пучок источника 3, что сильно ограничивает область объекта, из которой в каждый момент времени излучение изотопа может попасть на детектор 2

Во время сканирования источниKoli 1 и детектором 2 детекторы 4 и 5 могут быть закрыты коллиматора ми 26 и 27 от рассеянного излучения, величина-которого может быть сравнима с уровнем излучения изотопа, По окончании линейного сканирования блок 24 отключает привод 18 и направляет сигнал на привод 28 управления коллиматорами, который производит их перемещение в положение, при котором детекторы 4 и 5 могут регистрировать выходящее из тела из". лучение изотопа. Источник 1 при этом отключен. Кроме того, блок 24 направляет сигнал на двигатель 20, с помощью которого платформа 13 вместе с источником 1 и детектором 2 поворачивается на заданный угол, например 1 . Затем блок 24 снова посыла9 ет сигнал на приводы 18 и 28, которые приводят в движение источник 1. с детектором 2 в противоположном направлении по направляющим 14 и 15 и закрывают детекторы 4 и 5 от рассеянного излучения коллиматорами 26 и 27.

Таким образом, совершается несколько циклов линейного сканирования источником 1 с детектором 2 при ик последовательном повороте после каждого . цикла сканирования на указанный угол и измерений в промежутках между циклами линейного сканирования излучения изотопа с помощью детекторов 4 и 5.

После набора необходимой статистики блок 24 подает команду па привод 23, который поворачивает кольцевую платформу 21 с детекторами 4 и 5 на другой заданный угол, например 10 т,е. за прошедшее время совершается

l0 циклов линейного сканирования источником l и детектором 2, Сигналы с детекторов 4 и 5 усиливаются в усилителях 8 и 9, дискриминируются по энергии в дискриминаторах 10 и ll u поступают в сумматор 12, с выхода которого они направляются в память!

087932

3BN 7. И 3ВМ 7 поступают также сигналы с блока 24 управления сканированием,. с помощью которых ЗВИ 7 осуществляет координатную привязку обрабатываемых сигналов..При эначитель- 5 ной разнице в энергии излучения рентгеновского источника 1 и изотопа коллиматоры 26 и 27 и привод их перемещения 28 могут быть устранены из схемы аппарата, поскольку устранение влияния рассеянного излучения может быть осуществлено за счет регистрации излучения изотопа в спектрометрическом режиме, что и предусматрива- ет использование дискриминаторов. Од- 5 нако при близости указанных энергий введение указанных средств целесообразно, поскольку спектр рассеянного излучения может содержать компонен- ты, энергия которых может попадать в спектральную область дискриминации.

После проведения полного цикла сканирования, т.е. поворота, например, на 180о системы источник ) детектор 2 и детекторов 4 и 5, все срвдства сканирования отключаются и 3ВМ 7 производит раздельное восстановление изображений исследуемой области (слоя) тела по прошедщему 30 рентгеновскому излучению и распределения изотопа в той же области, привязку этих изображений и их совместный вывод на дисплей 25 в субтрактивном или аддитивном виде. И в том и другом случаях полученная картина несет одновременно информацию о распределении плотности и распределении изотопа, что существенно повышает диагностическую ценность изображения за счет возможности связанной оценки патологических изменений и вынесения более объективного суждения об их характере.

Приведенный пример реализации способа связан с использованием принципа трансмиссионнои томографии первого поколения. Однако предлагаемый способ может быть реализован и при использовании принципов томографии других поколений (2-го, 3-го и 4-го), что требует только модификации .соответствующих аппаратурных средств.

Кроме того, на основании способа могут быть созданы установки для комплексного томографического исследования, которые будут превосходить по стоимости по отдельности трансмисси- онные или эмиссионные томографы но

Ф заменяя одновременно два таких томографа, они будут иметь стоимость, существенно меньшую стоимости аппаратуры, реализующей оба метода исследования. При.этом исследования трансмиссионным и эмиссионным методами проводятся одновременно на одной установке, что делает условия обоих исследований идентичными и позволяет исключить ошибки, связанные с неодновременностью исследований обоими методами на различных установках.

1087932

Корректор В. СиницкаЯ

Составитель К. Кононов

Редактор О.Черниченко Техред А.Бабинец

Заказ 2652/42 Тираж 111 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Иосква Ж-35 Раушская наб. д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r.ужгород, ул.Проектная, 4