SU928277A1 - Томограф - Google Patents

Description

(Ъ) ТОМОГРАФ

Изобретение относитс  к устройствам дл  реконструктивной (компьютерной ) томографии и преднёзначено дл  количественных интроскопических исследований различных сред и медицинской диагностики с помощью ионизирую щего излучени . Известны способы и устройства дл  реконструктивной томографии, которые содержат источники ионизирующего излучени , блоки регистрации, блоки предварительной обработки данных, усилени  сигналов, преобразовани  их в цифровую форму, фильтрации проекци формировани  томографического изображени , ЭВМ и средства отображени  томографического изображени  tl. Однако во всех устройствах процес реконструкции томографического изображени , осуществл емый с помощью зн логовых или цифровых устройств и основанный на синтезе двумерного изображени  из фильтрованных одномер-. ных измеренных проекций объекта, не учитывает в полном объеме того,что результаты томографического обследовани  известны с некоторой погрешностью, а фильтраци  экспериментальных результатов осуществл етс  с помощью фильтра, характеристики которого недостаточно согласованы с погрешностью результатсэв измерений и качественными характеристиками томографического изображени . Это приводит к тому, что томографическое изображение может в р де случает не отвечать таким требовани м исследований, как визуализаци  малокбнтрастных неоднородностей, отсутствие требуемого пространственного разрешени , что может привести к неоднозначности , например; медицинского диагноза. Во всех известных устройствах не предусматриваютс  средства дл  осуществлени  оперативного вмешательства в процесс формировани  и рекон:струкции томографического изображени , а также отсутствуют средства.

позвол ющие работать устройствам в диалоговом режиме.

Наиболее близким к изобретению техническим решением  вл етс  устройство дл  реконструктивной томографии , содержащее источник ионизирующего {рентгеновского ) излучени  и последовательно соединенные блок регистрации излучени , блок преобразовани  данных, блок фильтрации, блок формировани  данных, ЭВМ и бло отображени  томографического изображени  2. .

Недостаток известного устройства состоит в том, что отсутствует возможность реконструировать томографическое изображение с учетом погрешности , непрерывно измен ющейс  в процессе измерений, что приводит к большой погрешности получаемых результатов , низкому разрешению и слабой контрастности томографического изображени .

Цель изобретени  - повышение точности результатов, пространственног разрешени  и контрастности томографического изображени  путем использовани  адаптивного режима обработки информации в .процессе измерений, учитывающего с одной, стороны особенность исследуемого объекта, а с другой - изменени  характеристик блока регистрации излучени  в процессе измерени  и установлени  соответстви  между погрешностью результатов измерений, искажени ми, вносимыми блоком регистрации излучени , и характерными особенност ми реконструируемого томографического изображени .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что томограф, содержащий источник ионизирующего излучени  и последовательно соединенные блоки регистрации излучени , преобразовани  данных, фильтрации, формировани  проекций, ЭВМ и блок отображени  томографического изображени  дополнительно содержит блоки аналоговой коррек(ии и формировани  фильтрующей функции с двум  входами, а также блок формировани  параметров фильрации , причем первый вход блока аналоговой коррекции соединен с выходом блока регистрации излучени , выход соединен с входом блока преобразовани  данных, гзыход которого соединен с первым входом блока формировани  фильтрующей функции, выход которого соединен с входом блока фильтрации, вход блока формировани  параметров фильтрации соединен с 5 ЭВМ и выходом блока формировани  проекций ,а его выход соединен с вторыми входами блоков аналоговой коррекции и формировани  фильтрующей функции. Блок аналоговой коррекции содержит два мультиплексора на первом входе и выходе соответственно, на втором входе - формирователь корректирующей функции, соединенный с мультиплексорами через синхронизатор,

5 систему последовательно соединенных друг с другом пар интеграторов и умножителей, которые параллельно подключены к мультиплексорам, причем управл ющие входы умножителей

0 соединены с выходом формировател  корректирующей функции, а управл ющие входы интеграторов соединены с выходом синхронизатора, вход которого подключен к первому входу блока

аналоговой коррекции.

Блок формировани  фильтрующей функции содержит на первом входе блок быстрого преобразовани  Оурье, последовательно соединенный с арифметическим устройством и блоком быстрого обратного преобразовани  Фурье на выходе, причем арифметическое устройство снабжено числовым входом, образующим второй вход блока формировани  фильтрующей функции.

На фиг. 1 изображена блок-схема томографа; на фиг. 2 - схема блока аналоговой коррекции; на фиг. 3 схема блока формировани  фильтрующей функции; на .фиг. k - диаграмма

работы блока аналоговой коррекции.

Claims (3)

1. Томограф (фиг.1) содержит источник 1 ионизирующего излучени , платформу 2 дл  установки исследуемого объекта, блок 3 регистрации излучени  детекторы ионизирующего излучени , усилители, механическую систему сканировани  и устройства их синхронизации , выход которого соединен с первым входом блока Ц аналоговой коррекции, выход которого через блок 5 преобразовани  данных соединен с первымВХОДОМ блока 6 формировани  фильтрующей функции и входом блока 7 фильтрации, ко входу которого подключен выход блока 6, а выход блока 7 соединен через блок 8 формировани  проекций с блоком 9 формировгэНИИ параметров фильтрации, причем его выходы соединены со вторыми вхо дами блока k аналоговой коррекции и блока 6 формировани  фильтрующей функции на вход подключена ЭВМ 10 последовательно с блоком 11 отображени  томографического изображени . Блок 9 формировани  параметров филь рации может быть выполнен из п ти последовательно соединенных специализированных процессоров, а блок 1 отображени  томографического изображени  представл ет собой систему внешних запоминающих устройств, тер миналов и дисплеев. Блок (фиг.2) аналоговой коррекции содержит два мультиплексора 12 и 13 на первом входе и выходе со ответственно, также содержит на вто ром входе формирователь t корректирующей функции, соедимен ый с мул типлексорами 12 и 13 синхрониз тор 15, систему последовательно сое диненных друг с другом пар интеграторов 16 и умножителей 17, которые параллельно подключены к мультиплек сорам 12 и 3, причем управл «01цие входы умножителей 1 соединемы с вы ходом формировател  Т, а управл ющие входы интеграторов 16 соединены с выходом синхронизатора 15, вход к торого подключен к первому входу блока k аналоговой коррекции. Блок 6 формировани  фильтруюце функции (фиг.З) содержит на первом входе блок t8 быстрого преббразовани  Фурье, последовательно сое;диненный с арифметическим устройством 19 и блоком 20 быстрого обратно го преобразовани  Фурье на выходе, причем арифметическое устройство 19 снабжено числовым входом, образующим второй вход блока 6 формиро вани  фильтрующей функции. Томограф работает следующим образом . , Вс  система регистрации и обработки сигналов приводитс  в начальный режим с помощью управл ющей ЭВМ 10. Источник 1 ионизирующего излучени  совместно с блоком 3 регистра ции излучени  сканирует исследуемый объект, установленный на платформе 2. С выхода блока 3, усиленные сигналы , характеризующие пространственное положение источника 1 и детекторов и св занные с интенсивностью регистрируемого излучени , поступают на первый вход блока А ана9 7 логовой коррекции, устран ющего искажени  вносимые в измерени  блоком 3 регистрации излучени  (нестабильность работы детекторов, усилителей , неточность движени  механической системы сканировани ). По приходу первого сигнала синхронизатор 15 формирует управл ющие импульсы, поступающие на мультиплек- соры 12 и 13, а также на формирователь Н корректирующей функции, интеграторы 16 и умножители 17. Входной мультиплексор 12 коммутирует сигналы , постз 1а1ицие с блока 3 на входы умножителей 17 в каждый момент времени. В этот же момент времени формирователь 14 подает на входы умножителей Т7 аналоговый сигнал,представл ющий собой корректирующую функцию (t-t) (фиг.) который формирует произведение скоммутированного мультиплексором 12 сигналов с корректирующей функцией в интервале времени , ТЗ. С выхода умножителей 17 аналоговые сигналы поступают на вход интеграторов 16, каждый из которых накаплиL , fei+T - - вает суммы iS(i)5: f {/ ittJK Ci-ib . иг. ч , которые, в свою оче- едь , поступают в каждый момент t выходной мультиплексор 13, осущест-, вл ющий формирование скорректированных сигналов в аналого-дискретной форме. Параметры ctg, необходимые дл  формировани  функции поступают на вход формировател  1 с блока 9. Далее скорректированные сигналы квантуютс  по уровню и преобразуютс  в цифровую форму блоком 5 преобразовани  данных и поступают на вход блока 7 фильтрации и первый вход блока 6 формировани  фильтрующей функции.В блоке 6 с помощью бло-. ка 18 быстрого преобразовани  Фурье находитс  Фурье-образ измеренных сигналов д(.шК арифметическое устройство 19 вычисл ет фильтрующую,. функцию ) tjjrXTu) f f)) АО параметры фильтрации, формируемые блоком 9 и поступающие на счетный вход арифметического устройства 19; J(J)и S(u))- оценки-спектральных плотностей шума и сигнала соответственно, полученные на основе предварительных фантомных измерений . После умножени  Ра(а))на k(u)), т.е. после осуществлени  фильтрации, сигналы поступают на блок 20, осуществл ющий быстрое обратное преобразование Фурье отфильт рованных сигналов, которые поступаю на блок 8 формировани  проекций и через блок 9 формировани  параметро фильтрации и ЭВМ 10 на блок 11 отоб томографического изображени . Блок 9 с помощью первого процессора осуществл ет поиск и анализ информативных признаков изображени  Второй процессор осуществл ет кластеризацию изобра ; ени , третий после статистического анализа формирует ковариационную матрицу, четвертый - осуществл ет сегментацию изображени  и п тый - формирует пара метры фильтрации с1о, которые посту пают в блоки Ц , формирующие кор ректирующую и фильтрующую функции соответственно, причем синхронизаци  работы всех процессоров осуществл ет управл юща  ЭВМ 10 с возможностью оперативного вмешательства оператора через блок 1I отображени  томографического изображени . Предложенный томограф реализует адаптивный обработки регистрируемой информации в процессе измерени , который математически описываетс  выражени ми (S-OPe(S)-ds; ) f (х,у) 4 5 PQ (x.cos в+у.з1пв) -de где Р0 () °- фильтровальные проек Ции; f(x,y) - реконструированное томографическое изображение; ) - фильтрующа  функци , завис ща  от параметров фильтрации do , которые каждый раз выбираютс  на основе анализа погрешности результатов измерений и информативных признаков, получаемого в процессе измерений томографического изображени , причем параметры do также позвол ют уменьшить погрешность результатов путем их коррекции еще до их цифровой обработки. В известном устройстве вид фильтрующей функции k(S-l) априори задан и не учитывает информации, получаемой в процессе измерений, чта приводит к нежелательному подавлению высокочастотных составл ющих спектра PG() э значит - к потере инфор78 мации о тонкой структуре томографическо .го изображени . Таким образом, томограф, реализующий .режим адаптивной обработки информации в процессе измерений, позвол ет повысить точность результатов , пространственное разрешение и контрастность томографического изображени , поскольку производит реконструкцию каждой выделенной зоны изображени  с адаптированными к этой зоне параметрами фильтрации и осуществл ет сегментациюреконструированного изображени  в соответствие с требуемой целью исследований, что, в конечном счете, существенно повышает достоверность диагноза при использовании томографа в медицинской диагностике. Формула изобретени  1,Томограф, содержащий источник ионизирующего излучени  и последовательно соединенные блок регистрации излучени , блок преобразовани  данных, блок фильтрации, блок отображени  томографического изображени , о тл и ч а ющ ий с   тем, что, с целью повышени  точности результатов , пространственного разрешени  и контрастности томографического изображени  путем использовани  адаптивного режима обработки регистрируемой информации в процессе измерений, томограф дополнительно содержит блоки аналоговой коррекции и формировани  фильтрунзщей функции с двум  входами , а также блок формировани  параметров фильтрации, причем первый вход блока аналоговой коррекции соединен с выходом блока регистрации излучени , выход соединен с входом блока преобразовани  данных, выход которого соединен с первым входом блока формировани  фильтрующей функции, выход которого соединен со входом блока фильтрации, вход блока формировани  параметров фильтрации соединен с ЭВМ и выходом блока формировани  проекций, а его выход соединен с вторыми входами блоков аналоговой коррекции и формировани  фильтрующей функции.
2. 2.Томограф по п.1, о т л и ч аю щ и и с   тем, что блок аналоговой коррекции содержит два мультиплексора на первом входе и выходе

   соответственно, на втором входе формирователь корректирующей функции, соединенный с мультиплексорами через

   синхронизатор, систему последовательно соединенных друг с другом пар интеграторов и умножителей, которые параллельно подключены к мультиплексорам , примем управл ющие входы умножителей соединены с выходом формировател  корректирующей функции, а управл ющие входы интеграторов соединены с выходом синхронизатора , вход которого подключен к первому входу блока аналоговой коррекции.
3. 3. Томограф по п.1, о т л и ч аю щ и и с   тем, что блок формировани  фильтрующей функции содержит

   на первом входе блок быстрого преоб разовани  фурье, последовательно соединенный с арифметическим устройством и блоком быстрого обратного преобразовани  Фурье на выходе,

   причем арифметическое устройство снабжено числовым входом, образующим второй вход блока формировани  фильтрующей функции.

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

   1.Brooks R.A. Phys. Med and BIol, 1976, V 21, p, 689-732.

   2.Проспект (ирмы Siemens Information on Computed Tomography,

   S Systems, Fields of Applicat on,p.4-5, выставка Здравоохранение-80.

   У

   -5Ь

   /V

   Гч

   :s

   IffoS

   / Artf/

   J IxoS

   19

   Чг

   дыход fcj