Вычислительный томограф

 

Изобретение относится к радиационной технике, а именно к рентгеновским вычислительным томографам. Цель изобретения - упрощение устройства за счет снижения разрядности АЦП. Для этого с помощью Фурье-процессора 5 формируют Фурье-образ пространственной производной проекции, подвергнутой фазоыым предыскажениям. Оцифровывают посредством АЦП 7 указанный Фурье-образ и в ЭВМ 20 осуществляют восстановление самой проекции. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

(19) (51)5 С 01 Т 1/29, А 61 В 6/03,, G 01 N 23/08

ГОС АРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО БРЕТЕНИЯМ И (ЛНРЫТИЯМ

ПРИ HT СССР

И ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ иков Н.Н. Рентгеновские питающие ф b йства, -M.: Энергия, 1980, с.1301 (21) (22) (46) (71) ский ноло (72) (53) (56) № 97

П

1978

Б устр

131.

СО0З СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ у —.= РЕСПУБЛИК

4425691/24-25

19.05 ° 88

23. 11.90. Бюп. ¹ 43

Всесоюзный научно-исследовательпроектно-конструкторский и техический институт кабельной пронности

В.М.Уткин

621.386 (088.8)

Авторское свидетельство СССР

346, кл. G 01 М 23/08; 1980. тент США № 4075492, кл . 250-445, 2 (54) ВЫ КСЛИТЕЛЬНЫЙ ТОМОГРАФ (57) Изобретение относится к радиационной технике, а именно к рентгеновским вычислительным томографам. Цель изобретения — упрощение устройства за счет снижения разрядности АЦП.

Для этого с помощью фурье-процессора

5 формируют фурье-образ пространственной производной проекции, подвергнутой фазовым предыскажениям, Оцифровывают посредством АЦП 7 указанный фурье-образ и в ЭВМ 20 осуществляют восстановление самой проекции. 1 з.п.

3 ил.

1608598

Изобретение относится к радиационной технике, а более конкретно - к рентгеновским вычислительным томографам.

Цель изобретения — упрощение устройства за счет снижения разрядности аналого-цифрового преобразователя (АЦП) .

На фиг.1 приведена функциональная схема вычислительного томографа; на фиг.2 — функциональная схема аналого" вого фурье-процессора; на фиг,З— эпюры напряжений в различных точках томографа. 15

Вычислительный томограф содержит источник 1 веерного пучка проникающего излучения, набор 2 детекторов, держатель (не показан) исследуемого объекта 3, N дифференциальных усилителей 4.1-4 N, к входам каждого из которых подключены два соседних детектора набора 2, аналоговый фурьепроцессор 5, к входам которого подключены выходы дифференциальных уси- 25 лителей 4. 1-4N и генератора 6 стробов, а на выходе включен АЦП 7. Устройство 8 управления соединено одним входом с выходом датчика 9 положения, который также подключен к генератору

6 стробов, и выходом подключено к двигателю 10, осуществляющему относительный поворот источник 1 — набор

2 детекторов и держателя исследуемого объекта 3. Выход генератора 6 стробов подключен также к соответствующему входу АЦП 7, выход которого подключен к интерфейсу 11, который также связан с устройством 8 управления двигате-. лем 10, интерфейс из блока 12 буфер- 40 ной памяти, блок 13 оперативной памяти, блок 14 дисковой памяти, цветной графический дисплей 15, клавиатура 16, терминал 17, векторный процессор 18 и процессор 19 обратного проецирования подключены к ЭВМ 20.

Аналоговый фурье-процессор 5 содержит генератор 21 адресов, к входу которого подключен выход генератора

6 стробов, N блоков 22.1-22N посто- 0 янной памяти, N перемножающих цифроаналоговых преобразователей (ЦАП)

23.1-23N и сумматор 24, В блоки 22 ° 122N постоянной памяти записаны гармонические колебания равной амплитуды с числом точек 2N. Периоды колебаний, записанных в блоки 22.1-22N, равны где i — порядковый номер блока 22.

Фазы колебаний, записанных в блоки

22.1-22N, определяются требуемыми фазовыми предыскажениями, например начальные фазы колебаний распределены по случайному закону. Аналоговые входы ЦАП 23.1-23N подключены к выходам дифференциальных усилителей 4.1-4N.

Вычислительный томограф работает следующим образом.

Оператор томографа через клавиатуру 16 ЭВМ 20 подает команду на начало вращения, которая через интерфейс 11 поступает в устройство 8 управления двигателем 10, выдающим напряжение на двигатель 10, приводящий во вращение системы источник 1 - набор 2 детекторов.

Рентгеновское излучение источника

1 проходит через исследуемый объект

3 и регистрируются набором 2 детекторов в виде проекции. Электрические сигналы с выхода набора 2 детекторов усиливаются дифференциальными усилителями 4.1-4N, реализуя пространственное дифференцирование регистрируемой проекции. Датчик 9 положения вырабатывает реперные импульсы, по приходу каждого из которых генератор

6 стробов 10 вырабатывает серию стробов из 2N импульсов. Эта серия попадает на генератор 2 1 адреса в фурьепроцессоре 5. Этот генератор 21, представляющий собой счетчик, начинает счет поступающих импульсов и выставляет двоичный код очередного импульса на своем выходе. Код адреса поступает одновременно на адресные входы всех блоков 22, 1-22N постоянной памяти, приводя к выборке значения, хранящегося по этому адресу. Полученное значение поступает на цифровой вход перемножающего ЦАП 23.1-2ЗХ, подключенного к данному блоку 22. 122N, На аналоговый вход ЦАП 3.1-23N поступает сигнал с выхода из одного дифференциальных усилителей 4.1-4N, чем обеспечивается перемножение.

Сигналы гармонических колебаний и сигналы с выхода дифференциальных усилителей 4.1-4N, перемножившись в ЦАП 23,1-23N, суммируются в сумматоре 24, на выходе которого образуется сигнал, характеризующий фурьеобраз пространственной производной проекции, I I

Сигнал с выхода сумматора 24 оцифровывает«:я АЦП 7 по приходу стробирующих импульсов с генератора 6 стров б р

У

P д м п п п ц

/Ъ

P с

1608598

15 в и через интерфейс 11 поступает

ЭВМ 20, где запоминается в блоке 12 ферной памяти, Указанная последовательность дейвий производится до тех пор, пока стемы источник 1 — набор 2 детектов не сделает поворот на заданный ол (например 360 ). При этом каждый э по приходу реперного сигнала,от тчика 3 положения формируется и изряется фурье-образ пространственной оизводной регистрируемой проекции. сло реперных импульсов, выработанix датчиком, равно числу измеренных оекций.

Интервал между стробирующими имльсами, вырабатываемыми генератором робирующих импульсов по,приходу . ого репера, должен быть в 2 раза ныне, чем интервал колебаний максиьной частоты в спектре сигнала на ходе дифференциальных усилителей

1-4N. Например, если максимальная стота в спектре на выходе дифференальных усилителей равна 100 Гц, то

1 (100 2N3.

Максимальная частота, в свою очедь, определяется скоростью вращения стемы источник 1 — набор 2 детектов и размерами детектора набора 2.

Выполнение указанного условия неходимо для того, чтобы за время изрения проекции она не могла сущевенно изменяться.

Другое условие, которое необходимо шолнить это то, чтобы все 2N строрующих импульсов умещались между умя равными импульсами датчика 4 ложения, что необходимо для того, обы весь фурье-образ был сформирон и оцифрован до начала регистрации едующей проекции.

После того как данные измерены, уществляют обратной фурье-преобразоние измеренных данных, фазовую коркцию и восстановление проекции.

После того как все проекции восановлены, они логарифмируются и рабатываются одним из возможных горитмов вычислительной томографии, результат обработки визуализируется.

Эпюры напряжений в различных точх А,Б,В,Г,Д томографа представлены фиг.3 с сохранением временной призки.

Томограф может применяться для следования особо плотных исследуех объектов, когда невозможно оциф25

55 ровать сигнал из-эа отсутствия АЦП с большим количеством разрядов .

Уменьшение требуемого количества разрядов зависит от характера исследуемого объекта. При исследовании человеческого тела число разрядов

АЦП можно уменьшить, например, с 18 до 10, Весь измерительный тракт не требует столь высоких параметров и точности входящих в него элементов, как в известных способах.

Число разрядов АЦП может быть уменьшено вплоть до одного, но при этом необходимо применять более сложные алгоритмы восстановления проекции, использующие априорное значение распределения фазового предыскажения.

Формула изобретения

1. Вычислительный томограф, содержащий источник веерного пучка проникающего излучения, набор детекторов, держатель исследуемого объекта, устроРства относительного перемещения системы источник — набор детекторов и держателя, подключенные к детекторам каналы обработки сигналов с аналого-.цифровым преобразователем, подключенную к указанным каналам вычислительную систему обработки и управления, отличающийся тем, что, с целью упрощения устройства за счет снижения разрядности аналогоцифрового преобразователя, каналы обработки сигналов детекторов содержат средство формирования пространственной производной проекции и аналоговый фурье-процессор, включенный между детекторами и аналого-цифровым преобразователем и снабженный средствами формирования фазовык предыскажений.

2. Томограф по п.1, о т л и ч а— ю щ и " c я тем, что средства формирования пространственной производной проекции выполнены в виде N дифференциальных усилителей, каждый из которых подключен к двум смежным детекторам набора, аналоговый фурье-процессор содержит генератор адреса, N постоянных запоминающих устройств, N перемножающих цифроаналоговых преобразователей и сумматор, причем выход генератора адреса соединен с адресными входами постоянных запоминающих устройств, выходы каждого из которых

1608598 8

Фие. 2

Составитель К.Кононов

Редактор С,Патрушева Техред М.Дидык Корректор С,Черни

Заказ 3614 Тираж 376 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 415

II и

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул, Гагарина, 101 соединены с цифровыми входами цифроаналоговых преобразователей, аналоговые входы которых подключены к выходам дифференциальных усилителей, и выходы цифроаналоговых преобразователей подключены к выходу сумматора, который является и выходом фурье-проII e C C O P cl