Источник рентгеновского излучения для поперечной томографии

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

g ЙАТRHT3

I (6в) дополнительный я патенту

РФ) аивлеио20.01е77 (И) 2441682/18-28

I (ЯЗ) Приоритет - (32) (84) (зз) (43) Онублиноваяо30.09.78.Бюллетень Щ 36 (45) Дата опубликования описания 3).pg. ц (») 628712

Сотоз Советских

Соцмалмсти чески х республик с -- =-- -:- =- . g

Гееудвретвенный кемнтет

Севвтв 9Ьннетрев СССР ее делви нэееретвннй н етхрмтнй (72) Лвтор иэобретеяяя

Иностранец

Эрик Вильям Балл (Великобритания ) Иностранная фирма

«ЭМИ Лнмнтедъ (Великобритания) (71) Заявитель (54) ИСТОЧНИК РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

NIH ПОПЕРЕЧНОЙ ТОМОГРАФИИ ленточного пучка по поверхности анода, включающие отклоняющие катушки f2J.

Недостатком этого устройства является то, что при наклонном падении ленточного электронного пучка на поверхности анода при сканировании в результате воздействия отклоняющих катушек на ленточный пучок положение н форма проекции фокуса изменяется, что приводит к неточности и определения коэффициентов поглощения излучения з исследуемом теле.

Цель изобретения — повышение точности томографнческих исследований.

Поставленная цель достигается тем. что предлагаемый источник содержит устройство для коррекции формы электронного пучка, соединенное со средствами сканирования пучка, причем это устройство имеет средства для изменения кривизны плоскости пучка и наклона плоскоСти электронного пучка.

Устройство для коррекции выполнено в виде набора дополнительных отклоняющих катушек, расположенных симметрично относительно плоскости ленточного пучка.

Набор дополнительных катушек выполнен в системе отклоняющих катушек средств

Изобретение относится к области рентгейотехники н может быть использовано в устройствах для поперечной томографии в которых формирование изображении производится с помощью ЗВМ.

Известны устройства для поперечной томографии, в которых линейное сканирование исследуемого объекта рентгеновским пучком осуществляется нутем механического сканирования рентгеновской трубки fIf.

Недостатки такого устройства заключа!

О ются в. необходимости механического перемещения значительных масс, что. кроме энергетической невыгодности, снижает быстродействие устройства.

Наиболее близкое техническое решение тв к изобретению — источник рентгеновского излучения для поперечной томографии, содержащий средства для получения плоского ленточного электронного пучка, протяженный анод, плоскость которого расположена наклонно к плоскости, перпендикулярной к плоскости ленточного электронного пучка и параллельной его направлению, средства для фокусировки ленточного пучка в его плоскости и средства для сканирования

2 (53) М. Кл.

Н 013 Зб/14

H О8 9 1/ОО

А 81 В S/OO (5З) УДУ О21.388..2(0ee.e) 6267! 2 сканировании ленточного пучка по поверх- точнике, а коллиматор допускать такую возности анода. можность. г!а фиг. 1 показан аппарат, в котором Во время работы детекторы, число ко..-применен предлагаемый источник рентгенов- рых в приведенном примере составляет 200, ского излучения; на фиг. 2 н 3 даны схе- 5 принимают излучение от точки 20 источнимы, обьясняющие принцип работы источни- ка. Электродвигатель 10 обеспечивает непрека; на фиг. 4 приведена схема, поясняющая рывный поворот узла 6 н оборудования, устаэффект искажения электронного пучка; иа новленного в нем, выходные сигналы детекфнг. 5 дано устройство с катушками для. торов интегрируются эа соответствующие пекоррекцин этого искажения; на фиг. 6 цред- риоды, формируя выходные сигналы, связаиставлена схема эффекта отклонения элект- ные с пучками, пересекающими тело вдоль

10 ронного пучка в области падения на анти- дискретных траекторий. Точка 20 также прокатод; на фяг, 7 изображено устройство с ходит вдоль антикатода 15 по заранее устака г ахами, которое применяется для коррек- новленной зависимости от вращательного цин этого эффекта. движения для того, чтобы обеспечить проБя фиг. показан аппарат для получе- у хождение луча по телу с требуемой ориентання рентгеновских снимков, который извес- цией дорожек. После этого выходные сигнатен как скеннер, со счетно-решающим уст- лы могут быть преобразованы в цепях преобройством для осевой томографии в усовер- разования 2! для получения картины расшенствованном виде, включающий сканн- пределения поглощения излучения в обласруемуго рентгеновскую трубку. ти тела, формируемой в устройстве 22 виТело i опирается на ложе 2 соответству- 2О зуализации. ющей формы, Материал 3, способный пог- Электронный пучок 17 фокусируется и лощать рентгеновское излучение в такой же Направляется для соударения с антикатостепенн, как и ткани тела, помещают меж- дом в области, имеющий малый размер в наду телом 1 и ложем 2 для того, чтобы в правлении Х указанном на чертеже системы возможно большей степени исключить воз- координат (фиг. 2). душные зазоры между ними и обеспечить Антикатод 15, который может быть вы, приблизительно круглое поперечное сечение. полнен из вольфрама, вставлен в анодный

Тело жестко удерживается в желаемом элемент 23, имеющий соответствующий пополо кении с помощью крепежного ремня 4. ложительный потенциал относительно пушЛоже 2 и тело вводятся в отверстие 5 в го-. ки. 16. Анодный элемент изготавливают из ворачивавщемся узле 6 так, что нужная 30 меди и охлаждают. Анодный элемент и анчасть тела устанавливается в центре от- тикатод могут иметь поперечное сечение, поверстия. Узел 6 может поворачиваться от- добное любому известному источнику рентносительно осн 7, которая обычно проходит геновских лучей подходящего типа. вдоль тела. Узел опирается на три зубчатых В данном случае они имеют прртяженколеса 8, которые сцеплены с зубцами, на- ную длину в направлении Х. резаннымн на периферии узла 6. Зубчатые З Устройство для сканирования электронколесй 8 установлены на валах на главной ного луча служит для развертки электронраме 9 аппарата. Узел 6 приводится в дви- ного луча вдоль антикатода 15 и в направжение электродвигателем 10 через эубча- леиии Х, при котором он занимает последотый ремень 11, который охватывает и сцеп- вательные положения вдоль антикатода, ляется с периферией узла 6 на участке, Рентгеновские лучи 13 излучаются -из точек отнесенном от-зубчатых колес 8 в.направле- антикатода, в которые ударяет электроннии, перпендикулярном к плоскости черте- ный луч, главным образом под углом около жа. 50 к электронному лучу при генерировании

На поворачивающемся узле 6 установлен рентгеновских лучей электронами с энергией также йсточник 12 рентгеновских, лучей 13, 10 кэВ. Линейное сканирование обеспечиваез группа детекторов 14 и связанных с ними 4s ся отклоняющей системой, которая разверколл и маторов. тывает электронный луч 17 вдоль антикатоИсточник 12 содеРжит Удлиненный анти- да 15. Коллимирующее устройство (ограникатод 15, электронную пушку 16, которая чивающее) для направления излучаемых формирует электронный лунок 17, и откло- рантгеновских лучей на нужный участок, няющне катушки 18, выполненные в виде показано на фиг. 3. Рентгеновский луч огратоРоидальных катУшек, котОРым пРидаетсЯ @ ничивается щелью 24 в поглощающем экрадалее седлообразная форма. Возможно ис- не 25 таким образом, что в направлении Y пользование отклоняющих пластин. Две он не облучает области большей, чем необкрайние точки 19 и 20 источника излучают ходимая толщина участка тела 1, который расходящиеся веерообразно рентгеновские подлежит обследованию. Поглощающий эклучи так, что из точки, находящейся в люб ран 25 при необходимости может быть устаположении на источнике веер рентгеновских новлен в стенке рентгеновской трубки и налучей охватывает тело и попадает на детек- ходиться как внутри, так и вне трубки. торы 14, Детекторы должны обеспечивать Щель 24 выбирается такой длины, которая прием излучения из любого положения на ис- требуется для обеспечения нужной разверт626712 ки. Коллимирующее (ограничивающее} устройство допускает некоторое расширение лучей в направлении Х (фиг. 3). В том случае, .если это расширение превышает величину, необходимую для облучения всей области детекторов, используются последующие коллимирующие устройства для ограничения такого расширения.

Ошибки, возникающие из-за углового распределения энергии в веерном пучке, могут быть комплекснрованы расчетом карты коэффициентов поглощения. Для этой цели система предварительно калибруется, т.е. производится измерение распределения при известном поглощении между источником н детекторами. 1ъ

Форма анодного элемента 23 и антпкатода 15 выбирается подходящей для лю"...;

ro источника рентгеновского излучения.

Обычно электронный пучок 1? имеет форму ленты, что необходимо для -,îãî, чтобы ОН падал на антикатод вдоль линии, г.ерпенд .;-кулярной направлению Х, и возбуждал р:н-,геновский луч с необходимой шярино. : в направлении т, (фиг. З,а). Для предотвращения нежелательного искажения рентгеновского пучка необходимо, чтобы во всех пол--.жениях развертки источника рентгеновских лучей на антикатоде 1Ь линия падения на него электронов оставалась перпендикулярной к йаправлению оси Х.

Лентообразный электронный пучок имеет форму тонкой полосы, размер которой велик О в одном направлении, перпендикулярном к направлению перемещения электронов, и доJ вольно малую в другом направлении, ортогональном относительно первого.

На фиг. 4 позицией 17 показан неотклоненный луч, направление распределения которого соответствует оси У, лежащей в плоскости бумаги. Для сканирования луч должен быть отклонен вправо или влево в.направлении оси Х и должен оставаться параллельным оси Z. Однако при отклонении известными отклоняющими катушками с косинусоидальным распределением тока форма луча искажается. 11ри этом имеет место соответствующее искажение линии падения лучей 17 и 17"на антикатод 15. Ширина луча уменьшается на величину, зависящую от 45 ширины и квадрата угла отклонения, а также искривляется на величину, пропорциональную углу отклонения и квадрату ширины луча.

Изменение ширины электронного луча может быть скорректировано известнымн способами, которые, однако, не обеспечивают коррекции искривления. Предлагаемый источник обеспечивает эту коррекцию, кроме того, он может корректировать изменение ширины луча.

Устройство, осуществляющее эту коррекцию, показано на фиг. 5. Обмотки 26, 27, 28, и 29, 30, 31 выполнены на тороидальных магнитных сердечниках 32. В их качестве могут использоваться те же сердечники, которые применены для главных сканирующих катушек, или отдельные сердечники. Обмотки выполняются таким Образov. чтобы занимаемая имн длина сердечника имела такую же величину/, KBK шири на 1 уча. Ка я .дач Н3 виеш» них обмоток 26, 28 и 29, 31 содержит T витков, намотанных в одном направлении, и отклоняет внешяие части луча в одном направлении. Центральные Обмотки ЗО и 27 имеют по 2Т витков, намотанных и nðoTHвоположпом напраглении, и отклоняют центральную часть луча в противоположном направлении. Силогые линии полей обмоток показаны прерывистыми лнниямн. Такое устройство осуществляет коррекцию кривизны, показанной на фнг. 4. Ток, протекающий чсрез обмотки, имеет такой волногой вид, что н Основной ток, вызывающий. сканир вание электронного пучка, и амплитуду. до.. таточ ну ю дл я осуществления надлен :еще; коррекции.

Другой вид искажения потока рентгеновских лучей является результатом расположения нспользу "мого антикатода рентгеновской трубки п падения отклопенпог0 электронного луча ьз него. Соответствующее устройство показано на фиг. 6. Здесь поверхность HMLK, изображенная сплошными линиями. представляет собой часть поверхности антикатода 15, на которую справа падают электроны. Возможные положения элект1)0нног0 луча показаны линиями с0 стрелкими, прерывистые линии приведены для Обл. гчения понимания геометрии устройства, прямые углы показаны для этой же цели.

Поверхность 11М1.К наклонена под углом d. к плоскости Н13 К дл я того, чтобы п р Оецп ровать рентгеновские излучения в нужном направлении. Иеотклонснный пучок 17 пересекает плоскость Н13К по линии BR и падает на антнкатод. по линии BS в плоскости ZY, будучи наклоненным под углом Й к осн 7.

Отклоненный пучок излучается тем же источником н пересекает плоскость К?.1К в другой точке. Однако с точки зрения геометрии причято считать, что отклонение на угол 9 достигается за счет перемещения источника и что, таким образом, отклоненный луч 17 пересекает плоскость Н1,1К по той же линии

ВК, а отклонение пронсходит только в плоскости XY

В этом случае отклоненный луч 17 ударяет антикатод по линии BG и благодаря наклону антикатсда линия BG наклонена к оси Х. Это приводит к появлению нежелательных искажений рентгеновского пучка, которые необходимо скорректировать, причем идеально линия падения луча на антикатод должна быть всегда в плоскости YZ.

)Келаемый эффект для угла 8 отклонения луча достигается в том случае, когда луч падает по линии NG, параллельной линии BS. Очевидно, что Отклоненный луч 17" пересекает плоскость Н1.1К по линии NR, наклоненной к лямин BR под угломер . В действительности коррекция достигается зн счет .наклона отклоиенкого луча на угол р к направлению оси Z.

Анализируя геометрию этого положения, видно что быть получены при использовании катушек с седлообразным или квадратным сердечни ком вместо тороидального, а также с электростатическими отклоняющими системами, 3

Формула изобретения откуда

ВЦ а также (В а поскольку

BN SG, tgp-.tge tg< (l).

Таким образом, предлагаемый источник должен поворачивать отклоненный луч на угол Р, определяемый выражением (1) через угол 8 отклонения и угол 4наклона анти«атода.

Устройство, показанное на фиг. 7, содержит обмотки 33, 34 и 35, 36, намотанные на торондальный сердечник 37, подобный сердечнику 32. Каждая половина пары катушек имеет одинаковое число витков,обе ноловины соединены в противоположных направлениях для того, чтобы возбудить поле, показанное прерывистоМ линией. Для сохранения вертикальности луча для всех положений развертки катушки питаются постоянным током сканированчя соответствующей амплитуды, который пропорционален tg8, причем 1д4 постоянен.

Тороидальиые сердечники предшествуют или входят в состав обмотки главной сканирующей,катушки. Те же результаты могут

1. Источник рентгеновского излучения для поперечной томографии, содержащий средства для получения плоского ленточного электронного пучка, протяженный анод, плоскость которого расположена наклонно к плоскости, перпендикулярной к плоскости ленточного электронного пучка и параллель1в ной направлению пучка, средства для фокусирования ленточного пучка в его плоскости .и средства для сканирования ленточного пучка по поверхности анода, включающие систему отклоняющих катушек, отличающийся тем, что, с целью повышения точноститомографических исследований, он содержит устройство для, коррекции формы электронного пучка, соединенное со средствами сканирования пучка, причем это устройство содержит средства для изменения кривизны плоскости пучка и наклона плоскости электронного пучка.

2. Источник по п. 1, отличающийся тем, что устройство для коррекции выполнено в виде . набора дополнительных отклоняющих катушек, расположенных симметрично отио30 сительно плоскости ленточного пучка.

3. Источник по и. 2, отличающийся тем, что набор дополнительных катушек выполнен в.системе отклоняющих катушек средств сканирования ленточного пучка по поверхности анода..

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент Великобритании ¹ 1434153, кл. Н 5 К, 1976.

2. Заявка Франции № 2264516, кл. А 61 В 6/00, 1975.

62 ) 1 2

17 11

Дог. 2

17 17 1g

1 ! к

17

17

Рог, 1

Рие. Х

2 2 ( (У

17 !!

/ / 1

/ («/ /

/ / /(/ | 3/1 /

1/

4 !

1

Источник рентгеновского излучения для поперечной томографии Источник рентгеновского излучения для поперечной томографии Источник рентгеновского излучения для поперечной томографии Источник рентгеновского излучения для поперечной томографии Источник рентгеновского излучения для поперечной томографии Источник рентгеновского излучения для поперечной томографии 

 

Похожие патенты:
Наверх