UA125070C2 - Спосіб комп'ютерної томографії - Google Patents
Спосіб комп'ютерної томографії Download PDFInfo
- Publication number
- UA125070C2 UA125070C2 UAA201813015A UAA201813015A UA125070C2 UA 125070 C2 UA125070 C2 UA 125070C2 UA A201813015 A UAA201813015 A UA A201813015A UA A201813015 A UAA201813015 A UA A201813015A UA 125070 C2 UA125070 C2 UA 125070C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- ray
- video signals
- digital video
- fragmentary
- subject
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 238000002591 computed tomography Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 claims abstract description 28
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 21
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 18
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 7
- 230000023077 detection of light stimulus Effects 0.000 claims abstract description 6
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 12
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 11
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 6
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 claims description 2
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 abstract description 6
- 230000035790 physiological processes and functions Effects 0.000 abstract description 5
- 208000001871 Tachycardia Diseases 0.000 description 6
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 3
- 206010003119 arrhythmia Diseases 0.000 description 3
- 230000006793 arrhythmia Effects 0.000 description 3
- 230000002920 convulsive effect Effects 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 3
- 230000006794 tachycardia Effects 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- 206010049447 Tachyarrhythmia Diseases 0.000 description 2
- 238000009395 breeding Methods 0.000 description 2
- 230000001488 breeding effect Effects 0.000 description 2
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 2
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 2
- 230000008338 local blood flow Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 230000008447 perception Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000003325 tomography Methods 0.000 description 2
- 241000282412 Homo Species 0.000 description 1
- 241000764773 Inna Species 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000017531 blood circulation Effects 0.000 description 1
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 1
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 description 1
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 210000000748 cardiovascular system Anatomy 0.000 description 1
- 210000000845 cartilage Anatomy 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000003748 differential diagnosis Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010230 functional analysis Methods 0.000 description 1
- 230000002045 lasting effect Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 210000003625 skull Anatomy 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 210000001835 viscera Anatomy 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/48—Diagnostic techniques
- A61B6/486—Diagnostic techniques involving generating temporal series of image data
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/02—Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
- A61B6/03—Computed tomography [CT]
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/42—Arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/42—Arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis
- A61B6/4208—Arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis characterised by using a particular type of detector
- A61B6/4233—Arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis characterised by using a particular type of detector using matrix detectors
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/52—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis
- A61B6/5258—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving detection or reduction of artifacts or noise
- A61B6/5264—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving detection or reduction of artifacts or noise due to motion
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/58—Testing, adjusting or calibrating thereof
- A61B6/582—Calibration
- A61B6/585—Calibration of detector units
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
- G01N23/02—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
- G01N23/04—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material
- G01N23/046—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material using tomography, e.g. computed tomography [CT]
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T11/00—2D [Two Dimensional] image generation
- G06T11/003—Reconstruction from projections, e.g. tomography
- G06T11/008—Specific post-processing after tomographic reconstruction, e.g. voxelisation, metal artifact correction
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/02—Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
- A61B6/025—Tomosynthesis
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Pathology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Public Health (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Pulmonology (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Immunology (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
- Image Analysis (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Abstract
Спосіб комп'ютерної томографії включає рентгенівське сканування на просвіт у заданому кутовому діапазоні частини тіла обстежуваного суб'єкта, перетворення рентгенівського випромінювання, що проходить під різними кутами через вибрану частину тіла, у видимий світловий потік; дискретне сприйняття світлового потоку оптоелектронними перетворювачами з характерною для них робочою частотою й перетворення пучків світла у фрагментарні аналогові відеосигнали; їх аналого-цифрове перетворення у фрагментарні цифрові відеосигнали; корекцію яскравості й геометричних спотворень цих відеосигналів і їх зшивку в цілісні цифрові відеосигнали, які відповідають рентгенологічним картинам косих проєкцій тіла обстежуваного суб'єкта й служать вихідними даними для комп'ютерного синтезу томограм. Щоб уникнути змазування рентгенологічних картин рухомих органів і швидкісних фізіологічних процесів використовують оптоелектронні перетворювачі з робочою частотою не менш 250 кадрів у секунду; фрагментарні цифрові відеосигнали послідовно записують у буферну відеопам'ять, а їх корекцію й зшивку в цілісні цифрові відеосигнали й комп'ютерний синтез томограм проводять після сканування.
Description
корекцію яскравості й геометричних спотворень цих відеосигналів і їх зшивку в цілісні цифрові відеосигнали, які відповідають рентгенологічним картинам косих проєкцій тіла обстежуваного суб'єкта й служать вихідними даними для комп'ютерного синтезу томограм. Щоб уникнути змазування рентгенологічних картин рухомих органів і швидкісних фізіологічних процесів використовують оптоелектронні перетворювачі з робочою частотою не менш 250 кадрів у секунду; фрагментарні цифрові відеосигнали послідовно записують у буферну відеопам'ять, а їх корекцію й зшивку в цілісні цифрові відеосигнали й комп'ютерний синтез томограм проводять після сканування. 1 рентгенівський випромінювач із прямокутним коліматоромМм и" частина | тіпа ще ан спін
Щі
А 4 : ; 1 пе я и ша / й | 2 й ї-е Зев/к ще -жх беженжевж : «акжкинн
Оагатосенсорний Їсть, А сек пани ІННА Ї приймач рентгенівського | и ПАЛАТА хи випромінювання | вир й Ядичкщед
Ст й ше у з р й | ї ж : го 7 СОМ, рок й , Й : пр СКМ, рай (до програмованих мікропроцесорів 7 ! ЗУ
АЦП в | | АЦП б пи і 7 програмований 7 програмований ! мікропроцесор мікропроцесор й я Кл Ї х Ох и У
Я комірки | ке а В комірки буферної | к уй буферної відеопам'яті | х Кай відеопам'яті охжжхжалАААААХТАТАЯ з р х 8 блок сполучення персональний комп'ютер
Фіг. 1
Винахід стосується способу комп'ютерної томографії на основі записів серій рентгенологічних картин, які сформовані за короткі (звичайно від 2 до 16 с) проміжки часу томографами, що мають плоскі багатосенсорні цифрові приймачі рентгенівського випромінювання на базі оптоелектронних перетворювачів з полями зору, що частково перекриваються.
Цей спосіб призначений переважно для діагностики рухомих органів (особливо серця на тлі тахікардії, аперіодичної аритмії й тахіаритмії), швидкісних фізіологічних процесів (наприклад локального кровообігу в головному мозку й частинах кінцівок) і для обстеження хворих з мимовільною судорожною активністю.
Рівень техніки
Комп'ютерна томографія як метод диференціальної діагностики захворювань і травм внутрішніх органів людей і тварин загальновідома (див., наприклад, Зиєїеп5 Р. Еипдатепіа!5 ої теаіса! ітадіпа. -Сатьгідде Опімег5йу Ргезв, 279 вй., 2011). Вона включає: розміщення щонайменше частини тіла обстежуваного суб'єкта (людини або тварини) між рентгенівськими вузлами, тобто рентгенівським випромінювачем і цифровим приймачем рентгенівського випромінювання; рентгенівське сканування на просвіт вибраної частини тіла обстежуваного суб'єкта в міру переміщення щонайменше рентгенівського випромінювача по заданій траєкторії відносно вибраної частини тіла обстежуваного суб'єкта, приймання рентгенівського випромінювання, що пройшло крізь кожний заданий шар вибраної частини тіла обстежуваного суб'єкта, і його перетворення у видиме світло, перетворення видимого світла в електричні сигнали, аналого-дифрове перетворення цих сигналів у цифрові відеодані й формування кожної чергової цифрової рентгенологічної картини косої проекції тіла обстежуваного суб'єкта й комп'ютерний синтез томограм на основі серій рентгенологічних картин.
Типове програмне забезпечення комп'ютерної томографії, як правило, доступно на ринку (див., наприклад, 5 2008/0219567 А1). Програмування керування механізмами й електричними вузлами, використовуваними в томографах, також неважко. Тому вже створено й уведено в експлуатацію багато різноманітних за призначенням і конструкцією рентгенівських комп'ютерних
Зо томографів.
Однак задача рентгенівського сканування на просвіт пульсуючого серця, довільних ділянок кровоносної системи зі швидкісним кровообігом і хворих з мимовільною судорожною активністю дотепер не вирішена.
Наприклад, відомі так звані конусно-променеві комп'ютерні томографи, кожний з яких має кінематичне зв'язану з приводом обертання кільцеву опору, де опозитне закріплені керований рентгенівський випромінювач і приймач рентгенівського випромінювання |див., наприклад: 1. ЮОе боск у., Мептиуз К., Сбоцйбрацй 9., Мап Реїедет 5., Ношйооїй В., СаззеІтап УМ. Сопе-рбреат сотриїва ютодгарну: а пем/ Іом/ дозе, підп гезоїшіоп ітадіпа їесппідне ої Те мліві, ргезепіайоп ої
Інгее сазез м/йй Тесппідце // 5Кеїеїа! ВНадіоіоду. 2012. Мо 41. М.1. рр. 93-96; 2. Ватанпіап-М/іпІт В.,
Ї е Міпог у. М., бсптінринйі М., Увапігоих у., Мас Мапйоп Р., Мейоп Е., бозсй .).-С, Оієїетапп ..-І,
Вієтту а. Сопе-реат сотриївєа отоадгарпу айпгодгарпу: ап іппомаїме тодаїйу їог їйе емаІчаїйоп ої мгівії Ідатепі апа сапіаде іпішієв // ЗКеїєїта! Вадіоюду. 2012. М. 41. рр. 936-969; 3. А.Ю.
Васильев, Н.Н. Блинов (мл.), Е.А. Егорова. Конусно-лучевая компьютерная томография - новая технология исследования в травматологии // МЕДИЦИНСКАЯ ВИЗУАЛИЗАЦИЯ Мо 4, 2012, с. 65-68 (Іп Еподіїви: А.Ми. Маві!'єм, М.М. Віїпом (уУг.), Е.А. Едогома. Сопе-беат Сотриїег Тотодгарну-
Мем Тесппоіоду ої Незеагсі іп Тгташтаїйоіду // МЕПІСАГ ІМАСІМа. Ме4, 2012, рр. 65-68) і мн. ін.|.
Просвіти в кільцевих опорах таких томографів вузькі й іноді лише незначно перевищують розмір голови дорослої людини. Тому вони призначені для томографії хрящів і костей кистей і стоп, суглобів рук і ніг ії черепної коробки, але в принципі непридатні для розміщення тулуба людини з метою сканування органів грудної клітки.
Розміщення тулуба (і навіть обстежуваного суб'єкта в цілому для рентгенівського сканування довільних частин тіла) можливо при використанні томографів, оснащених горизонтальними рентгенопрозорими столами.
Нині відомі два типи таких томографів.
Великі спеціалізовані клініки звичайно мають комп'ютерні томографи з кільцевими опорами рентгенівських вузлів, а саме керованого рентгенівського випромінювача із щілинним коліматором для формування віялового рентгенівського пучка й багатосенсорного цифрового приймача рентгенівського випромінювання (див., наприклад, 05 6,574,296). Кожна така опора має привід безперервного обертання навколо рентгенопрозорого стола, який у свою чергу має бо привід зворотно-поступального переміщення уздовж геометричної осі кільцевої опори.
Обертання кільцевої опори із частотою 2-4 об/с навколо стола й одночасне лінійне переміщення стола уздовж геометричної осі цієї опори забезпечують спіральне переміщення віялового рентгенівського пучка відносно тіла обстежуваного суб'єкта.
Нині відомі спіральні томографи, які мають діаметр просвіту в кільцевій опорі 78 см, довжину спіральної лінійки сенсорів рентгенівського випромінювання 100 см, що дає зону томографії діаметром до 60 см, і до 64 і більш таких лінійок (див., наприклад, ВАЮ ВОК 2015. ТнНе
Вадіоіоду Сціде ю Тесппоіоду апа Іптоптаїоп іп Еигоре, зесіп "Сотриїег Тотоагарну", рр.9-12, езресіайну р. 12). Це дозволяє за один сеанс тривалістю, як правило, порядку десятків секунд синтезувати відповідну кількість томограм.
На жаль, ці томографи досить складні за конструкцією й громіздкі, а тому незручні у виробництві й експлуатації. Дійсно, кільцева опора разом з рентгенівськими вузлами масивна й не може працювати в стартостопному режимі. Тому рентгенівський випромінювач повинен працювати безупинно в кожному діагностичному сеансі.
Муніципальні лікарні нерідко оснащені суттєво дешевшими й простішими в обслуговуванні комп'ютерними томографами, у яких рентгенівські вузли опозитно закріплені на паралельних горизонтальних виступах С-подібних опор |див., наприклад, навчальний посібник "Компьютерная Томография" на сайті «НЕр/Лимли.гадіоіїапа.пеї.па/сопіепіа-11 2-радеї.піті», малюнок 1.1 (іп ЄЕпаїївй "Сотршией Тотодгарпу", Рід. 1.13). Такі опори мають приводи коливального руху відносно нерухомих столів у заданому кутовому діапазоні. Вони мало інерційні в порівнянні з кільцевими опорами й можуть працювати в стартостопному режимі.
Щілинний рентгенівський випромінювач може бути імпульсним, що скорочує дозове навантаження на обстежуваних суб'єктів. Однак навіть безперервна робота цього випромінювача протягом діагностичного сеансу не приводить до переопромінення, тому що пірамідальний рентгенівський промінь переміщається у вузькому секторі (як правило, ж 207), його кутова швидкість незначна, а тривалість сеансів, як правило, не перевищує 6 с.
Такі комп'ютерні томографи можуть бути оснащені багатосенсорними цифровими приймачами рентгенівського випромінювання на базі оптоелектронних перетворювачів з полями зору, що частково перекриваються. Принцип дії таких приймачів був розкритий ще в патентах ОА 22127 ії ВО 2127961 на основі РСТ/ОА 96/00016 (МО 98/11722). Він включає:
Зо (1) перетворення рентгенівського потоку, що пройшов крізь заданий шар тіла обстежуваного суб'єкта, у видимий світловий потік, (2) дискретне сприйняття світлового потоку множиною оптоелектронних перетворювачів, поля зору яких частково перекриваються, і перетворення пучків світла у фрагментарні аналогові відеосигнали, (3) перетворення фрагментарних аналогових відеосигналів у фрагментарні цифрові відеосигнали, які надходять на подальшу обробку.
Ця обробка традиційно включає: (4) корекцію яскравості й таких геометричних спотворень фрагментарних цифрових відеосигналів, які обумовлені погрішностями розмірів і монтажу оптоелектронних перетворювачів та частковим перекриттям їхніх полів зору, і (5) зшивку кожного чергового набору відкоригованих фрагментарних цифрових відеосигналів у цілісний вихідний цифровий відеосигнал, що є або окремою рентгенограмою, яка може бути записана для наступного відтворення й аналізу, або частиною серії рентгенологічних картин для комп'ютерної томографії.
Усі зазначені операції виконують у режимі реального часу.
Оптоелектронними перетворювачами спочатку служили відеокамери, а пізніше фотодіодні матриці з робочою частотою не більш 30 кадрів у секунду.
Такі ж оптоелектронні перетворювачі були використані в багатосенсорних цифрових приймачах рентгенівського випромінювання у вигляді зістикованих під тупими кутами двох або трьох плоских секцій (див. М/О0/2017/200507 і ОА 117599 на основі РСТ/ОА 2016/000065).
У тих же документах був розкритий лінійний пірамідально-променевий рентгенівський томограф із С-подібною опорою рентгенівських вузлів і переставним рентгенопрозорим столом.
Це забезпечує рентгенівське сканування на просвіт у кутовому діапазоні ж 45", коли стіл перпендикулярний геометричній осі горизонтального вала С-подібної опори, і навіть до ж 110", коли стіл розташований уздовж цієї геометричної обі.
Функціональний аналіз конструкції й опис роботи зазначеного томографа дозволяють розкрити спосіб комп'ютерної томографії, який найближчий до запропонованого далі способу по технічній суті. Цей відомий спосіб включає:
(1) розміщення частини тіла обстежуваного суб'єкта напроти багатосенсорного цифрового приймача рентгенівського випромінювання на основі множини оптоелектронних перетворювачів з полями зору, що частково перекриваються; (2) рентгенівське сканування на просвіт у заданому кутовому діапазоні вибраної частини тіла обстежуваного суб'єкта з використанням рентгенівського випромінювача із прямокутним коліматором; (3) перетворення рентгенівського випромінювання, що проходить під різними кутами через вибрану частину тіла обстежуваного суб'єкта, у видимий світловий потік; (4) дискретне сприйняття світлового потоку оптоелектронними перетворювачами типу відеокамер або фотодіодних матриць із характерною для них робочою частотою близько 30 кадрів у секунду й перетворення пучків світла у фрагментарні аналогові відеосигнали; (53 перетворення фрагментарних аналогових відеосигналів у фрагментарні цифрові відеосигнали; (6) корекцію яскравості й таких геометричних спотворень фрагментарних цифрових відеосигналів, які обумовлені погрішностями розмірів і монтажу оптоелектронних перетворювачів і частковим перекриттям їхніх полів зору; (7) зшивку відкоригованих фрагментарних цифрових відеосигналів у цілісні цифрові відеосигнали, відповідні до рентгенологічних картин косих проекцій тіла обстежуваного суб'єкта; і (8) комп'ютерний синтез томограм на основі серій рентгенологічних картин.
Цей спосіб, усі операції якого виконують у режимі реального часу, достатній для одержання якісних томограм у більшості діагностичних досліджень нерухомих або малорухомих органів.
Однак при обстеженні пульсуючого серця (особливо на тлі тахікардії, аперіодичної аритмії й тахіаритмії), швидкісних фізіологічних процесів типу локального кровообігу й хворих з мимовільною судорожною активністю рентгенологічні картини на основі фрагментарних аналогових відеосигналів, кожний з яких має тривалість близько 30 мілісекунд, виявляються змазаними. Це погіршує розрізнення деталей і суттєво утрудняє (а іноді виключає) правильне діагностування.
Може показатися, що цей недолік можна легко усунути використанням сучасних
Зо оптоелектронних перетворювачів з робочою частотою 250 і більше кадрів у секунду при тривалості кожного окремого відеосигналу менш 4 мс (м/млу.5опу.пеї/сів-іпаивігу).
На жаль, у цьому випадку набувають чинності інші обмеження.
Так, відомі оптоелектронні перетворювачі на основі КМОН-структур (тобто комплексних структур метал-оксид-напівпровідник, по-англійському СМО5). Вони здатні генерувати на виходах потоки відеоінформації із середньою інтенсивністю не менш 130 мегапікселів у секунду.
Відомо, що для формування цілісного вихідного цифрового відеосигналу звичайно потрібна одночасна робота приблизно 100 однакових оптоелектронних перетворювачів. Тому інтенсивність вихідного потоку відеоданих у випадку використання КМОН-структур складе приблизно 13 гіга-пікселів у секунду. Це багаторазово перевищує пропускну спроможність інтерфейсів персональних комп'ютерів, яка при тактовій частоті до 10 ГГц не більше 300 мегапікселів у секунду.
Короткий виклад суті винаходу
В основу винаходу поставлена задача вдосконаленням режиму й порядку виконання операцій створити такий спосіб комп'ютерної томографії, який дозволяє уникнути змазування рентгенологічних картин при обстеженні рухомих органів і швидкісних фізіологічних процесів.
Поставлена задача вирішена тим, що в способі комп'ютерної томографії, який включає: (1) розміщення частини тіла обстежуваного суб'єкта напроти багатосенсорного цифрового приймача рентгенівського випромінювання на основі множини оптоелектронних перетворювачів з полями зору, що частково перекриваються; (2) рентгенівське сканування на просвіт у заданому кутовому діапазоні вибраної частини тіла обстежуваного суб'єкта з використанням рентгенівського випромінювача із прямокутним коліматором; (3) перетворення рентгенівського випромінювання, що проходить під різними кутами через вибрану частину тіла обстежуваного суб'єкта, у видимий світловий потік; (4) дискретне сприйняття світлового потоку оптоелектронними перетворювачами з характерною для них робочою частотою й перетворення пучків світла у фрагментарні аналогові відеосигнали; (53 перетворення фрагментарних аналогових відеосигналів у фрагментарні цифрові відеосигнали;
(6) корекцію яскравості й таких геометричних спотворень фрагментарних цифрових відеосигналів, які обумовлені погрішностями розмірів і монтажу оптоелектронних перетворювачів і частковим перекриттям їхніх полів зору; (7) зшивку відкоригованих фрагментарних цифрових відеосигналів у цілісні цифрові відео- сигнали, відповідні до рентгенологічних картин косих проекцій тіла обстежуваного суб'єкта; і (8) комп'ютерний синтез томограм на основі серій рентгенологічних картин. згідно з винахідницьким задумом дискретне сприйняття світлового потоку й перетворення пучків світла у фрагментарні аналогові відеосигнали забезпечують оптоелектронними перетворювачами з робочою частотою не менш 250 кадрів у секунду; фрагментарні цифрові відеосигнали послідовно записують у буферну відеопам'ять і затримують у ній до завершення рентгенівського сканування, і тільки потім проводять корекцію яскравості й геометричних спотворень фрагментарних цифрових відеосигналів, зшивку відкоригованих фрагментарних цифрових відеосигналів у цілісні цифрові відеосигнали й комп'ютерний синтез томограм.
Як видне зі сказаного, запропонований спосіб передбачає відокремлення процесів формування відеоданих від процесів їх перетворення в томограми. За таких умов формування фрагментарних цифрових відеосигналів і їх буферне накопичування зі швидкістю не менш 250 кадрів у секунду перед передачею на синтез томограм дають змогу: по-перше, одержувати за кілька секунд чіткі незмазані кадри рентгенологічних картин косих проекцій пульсуючого серця навіть у станах тахікардії, аперіодичної аритмії або тахіаритмії й картин пульсових хвиль на локальних ділянках кровоносної системи (з відповідним підвищенням якості томограм і точності діагностики захворювань серцево-судинної системи) і, по-друге, одержати такий бонус, як мінімізація дозового навантаження на пацієнтів.
Перша додаткова відмінність полягає в тому, що зазначене рентгенівське сканування вибраної частини тіла обстежуваного суб'єкта в заданому кутовому діапазоні виконують лінійним переміщенням поворотного рентгенівського випромінювача уздовж фронтальної площини нерухомого приймача рентгенівського випромінювання. Це дозволяє економічно реалізувати спосіб на злегка модернізованих простих у виготовленні й обслуговуванні базових
Зо рентгенівських системах, які поширені в медичних установах, включаючи стаціонарні й пересувні амбулаторії.
Друга додаткова відмінність полягає в тому, що тіло обстежуваного суб'єкта сканують рентгенівськими променями в кутовому діапазоні 5 207 Цього звичайно досить для точного обстеження пульсуючого серця.
Третя додаткова до другої відмінність полягає в тому, що зазначене рентгенівське сканування вибраної частини тіла обстежуваного суб'єкта в заданому кутовому діапазоні виконують синхронним кутовим переміщенням опозитно закріплених зазначеного приймача рентгенівського випромінювання й зазначеного рентгенівського випромінювача із прямокутним коліматором. Це дозволяє реалізувати спосіб на наявних у багатьох клініках пірамідально- променевих рентгенівських томографах, оснащених С-подібними опорами рентгенівських вузлів і приводами їх коливального переміщення.
Четверта додаткова відмінність полягає в тому, що обстежуваного суб'єкта сканують рентгенівськими променями в кутовому діапазоні - 1107 Це дозволяє обстежувати великих сільськогосподарських тварин (наприклад: биків-виробників, племінних і спортивних коней і т.п.).
Короткий опис креслень
Далі суть винаходу пояснюється докладним описом способу комп'ютерної томографії на прикладах його апаратурної реалізації з посиланнями на додані креслення, де зображені на: фіг. 1 - структурна схема відеотракту комп'ютерного томографа, який мінімально необхідний для здійснення способу; фіг 2 - модернізована одностоякова базова рентгенівська система комп'ютерного томографа (з горизонтальним розташуванням С-подібної опори рентгенівських вузлів); фіг. З - те ж, що на фіг. 2 (з вертикальним розташуванням С-подібної опори). Найкращі варіанти втілення винаходу
Для здійснення запропонованого способу придатний будь-який комп'ютерний томограф, відеотракт якого, як мінімум, має (див. фіг. 1): рентгенівський випромінювач 1 із прямокутним коліматором, плоский багатосенсорний цифровий приймач 2 рентгенівського випромінювання, що включає послідовно розташовані по ходу променя: не позначену особливо рентгенопрозору передню стінку, бо рентгенооптичний перетворювач 3,
множину оптоелектронних перетворювачів 4 з полями зору, що частково перекриваються, які закріплені в прорізах непрозорої для залишкового рентгенівського випромінювання плати 5 і якими, зокрема, служать КМОН-структури моделі ІМХ287 ІА фірми 5ОМУ, відповідні до стандарту 1/3 дюйма й здатні формувати фрагментарні аналогові відеосигнали розміром 728(Н) х 544(М) з робочою частотою 330 кадрів у секунду при тривалості кожного окремого відеосигналу близько З мс) (м/млуи.вопу.пе/сів-іпдивігу), аналого-цифрові перетворювачі (АЦП) 6, змонтовані на задній по ходу світла стороні плати 5 і підключені на виходи оптоелектронних перетворювачів 4; програмовані мікропроцесори 7, які також змонтовані на задній стороні плати 5, підключені на інформаційні виходи АЦП 6 і призначені для швидкої передачі фрагментарних цифрових відеосигналів на тимчасове зберігання протягом рентгенівського сканування і їх передачу після сканування на корекцію яскравості й геометричних спотворень і зшивку в цілісні цифрові відеосигнали; комірки 8 буферної відеопам'яті (зокрема типу ООН), які підключено до програмованих мікропроцесорів 7 лініями, здатними працювати в режимах прямого і зворотного зв'язку; блок 9 сполучення програмованих мікропроцесорів 7 з персональним комп'ютером (ПК) 10, який має програмне забезпечення, необхідне для корекції й зшивки відкоригованих фрагментарних відеосигналів у цілісні цифрові відеосигнали, відповідні до рентгенологічних картин окремих косих проекцій, і для синтезу томограм.
Програмованими мікропроцесорами 7 можуть бути 32-розрядні вентильні матриці Міоз ЇЇ з експлуатаційним програмуванням (ЕРСА) і обчисленнями зі скороченим набором команд (ВІЗС) компанії АйПега (пОИрз/лЛиумум.анега.сот/ргодисів/ргосев55ог5/5ирроі.піті). Ці матриці мають вбудовані таймери, які можуть бути настроєні на довільну робочу частоту, контролери пам'яті та інтерфейси.
Контролери пам'яті мікропроцесорів 7 програмують на формування команд записування кадрів (тобто фрагментарних цифрових відеосигналів) у комірки 8 буферної відеопам'яті з урахуванням фактичної робочої частоти оптоелектронних перетворювачів 4, а інтерфейси цих мікропроцесорів 7 настроюють: тільки на запис цих кадрів у комірки 8 протягом кожного чергового сеансу рентгенівського
Зо сканування й тільки на зчитування раніше записаних кадрів із цих комірок 8 і їх передачу через блок 9 сполучення в ПК 10 після завершення сеансу рентгенівського сканування.
Комп'ютерний томограф для здійснення способу може бути побудований, наприклад, на основі одностоякового цифрового рентгенодіагностичного комплексу МІМАТ Огай швейцарської фірми Хгау Змівв (ПИр://Лимли.хгау-5мів5.сп).
Механічна частина такого модернізованого томографа має (див. фігури 2 і 3): стандартну вертикальну стійку 11 з не позначеними особливо поздовжніми напрямними; першу каретку 12, яка встановлена в згаданих напрямних стійкі 11 з можливістю керованого вертикального зворотно-поступального переміщення й стопоріння на заданому рівні;
С-подібну опору, яка з можливістю повороту вліво-вправо відносно горизонтальної осі встановлена на каретці 12 і має поперечину 13 з не позначеними особливо радіально орієнтованими поздовжніми напрямними й опозитні горизонтальні виступи 14, установлені в цих поздовжніх напрямних з можливістю синхронного регулювального зближення або віддалення.
На одному з виступів 14 з можливістю керованого зворотно-поступального переміщення встановлена друга каретка 15, що несе поворотний рентгенівський випромінювач 1 із прямокутним коліматором, а на іншому виступі 14 жорстко закріплений багатосенсорний цифровий приймач 2 рентгенівського випромінювання.
Крім того, у комплект томографа може бути включена не показана особливо каталка з рентгенопрозорим столом.
Запропонований спосіб здійснюють у три стадії.
Перша, підготовча, стадія включає такі операції: (1) установку першої каретки 12 (і, відповідно, С-подібної опори рентгенівських вузлів) на необхідному рівні та її стопоріння відносно стійкі 11; (2) приведення С-подібної опори рентгенівських вузлів 1 і 2 в одну із двох вихідних конфігурацій поворотом на 90", а саме: (2.1) або в конфігурацію згідно з фіг. 2, коли обидва горизонтальні виступи 14 розташовані на одній висоті, приймач 2 рентгенівського випромінювання застопорений вертикально посередині одного виступу 14, а друга каретка 15 разом з поворотним рентгенівським випромінювачем 1 виведена в одну із крайніх позицій на іншому виступі 14 (це зручно для бо обстеження пацієнтів у положенні стоячи);
(2.2) або в конфігурацію згідно з фіг. 3, коли обидва горизонтальні виступи 14 розташовані в одній вертикальній площині, а приймач 2 рентгенівського випромінювання й друга каретка 15 разом із рентгенівським випромінювачем 1 зафіксовані посередині відповідних виступів 14 (це необхідно для обстеження пацієнтів у положенні лежачи на не показаному тут рентгенопрозорому столі, який може бути введений у зазор між випромінювачем 1 і приймачем г); (3) за необхідності - регулювання зазору між випромінювачем 1 і приймачем 2 шляхом синхронного переміщення виступів 14 у згаданих напрямних поперечини 13; (4) розташування обстежуваного суб'єкта в зазорі між випромінювачем 1 і приймачем 2 (при цьому стоячий суб'єкт повинен притулитися до рентгенопрозорої стінки приймача 2, а лежачий суб'єкт повинен бути зафіксований на згаданому рентгенопрозорому столі від випадкового зсуву протягом рентгенівського сканування вибраної частини тіла); Друга стадія, виконувана в режимі реального часу, включає: (5) включення живлення рентгенівського випромінювача 1 із прямокутним коліматором і безперервне рентгенівське сканування на просвіт вибраної частини тіла обстежуваного суб'єкта в заданому кутовому діапазоні, а саме (5.1) або переважно в інтервалі х 207 шляхом лінійного переміщення випромінювача 1 від одного краю виступу 14 до іншого краю й повертання пірамідального рентгенівського променя в міру такого переміщення (див. фіг. 2), (5.2) або переважно в інтервалі 51107 шляхом синхронного повертання вліво або вправо поперечини 13 і опозитно закріплених на ній випромінювача 1 і приймача 2 рентгенівського випромінювання (див. фіг. 3); (б) формування безперервного видимого світлового потоку рентгенооптичним перетворювачем З у міру проходження пірамідального рентгенівського променя під різними кутами через вибрану частину тіла обстежуваного суб'єкта; (7) дискретне сприйняття світлового потоку оптоелектронними перетворювачами 4 з характерною для них робочою частотою (зокрема із частотою не менш 250 кадрів у секунду) і перетворення пучків світла у фрагментарні аналогові відеосигнали; (8) перетворення фрагментарних аналогових відеосигналів АЦП 6 у фрагментарні цифрові відеосигнали; (9) послідовний запис фрагментарних цифрових відеосигналів за допомогою програмованих мікропроцесорів 7 у буферну відеопам'ять 8 і затримку в ній до завершення рентгенівського сканування вибраної частини тіла обстежуваного суб'єкта.
Третя стадія включає операції, виконувані відповідно до технічних можливостей і програмного забезпечення ПК 10, а саме: (10) корекцію яскравості й таких геометричних спотворень фрагментарних цифрових відеосигналів, які обумовлені погрішностями розмірів і монтажу оптоелектронних перетворювачів і частковим перекриттям полів їх зору; (11) зшивку відкоректованих фФрагментарних цифрових відеосигналів у цілісні цифрові відеосигнали, відповідні до рентгенологічних картин косих проекцій тіла обстежуваного суб'єкта; і (12) комп'ютерний синтез томограм на основі серій рентгенологічних картин.
Промислова придатність
Промислова придатність винаходу обумовлена доступністю апаратурних засобів для реалізації запропонованого способу.
Claims (5)
1. Спосіб комп'ютерної томографії, який включає: (1) розміщення частини тіла обстежуваного суб'єкта напроти багатосенсорного цифрового приймача рентгенівського випромінювання на основі множини оптоелектронних перетворювачів з полями зору, що частково перекриваються; (2) рентгенівське сканування на просвіт у заданому кутовому діапазоні вибраної частини тіла обстежуваного суб'єкта з використанням рентгенівського випромінювача із прямокутним коліматором; (3) перетворення рентгенівського випромінювання, що проходить під різними кутами через вибрану частину тіла обстежуваного суб'єкта, у видимий світловий потік; (4) дискретне сприйняття світлового потоку оптоелектронними перетворювачами з характерною для них робочою частотою й перетворення пучків світла у фрагментарні аналогові 60 відеосигнали;
(5) перетворення фрагментарних аналогових відеосигналів у фрагментарні цифрові відеосигнали; (6) корекцію яскравості й таких геометричних спотворень фрагментарних цифрових відеосигналів, які обумовлені погрішностями розмірів і монтажу оптоелектронних перетворювачів і частковим перекриттям їхніх полів зору; (7) зшивку відкоригованих фрагментарних цифрових відеосигналів у цілісні цифрові відеосигнали, відповідні до рентгенологічних картин косих проєкцій тіла обстежуваного суб'єкта; і (8) комп'ютерний синтез томограм на основі серій рентгенологічних картин, який відрізняється тим, що дискретне сприйняття світлового потоку й перетворення пучків світла у фрагментарні аналогові відеосигнали забезпечують оптоелектронними перетворювачами з робочою частотою не менш 250 кадрів у секунду; фрагментарні цифрові відеосигнали послідовно записують у буферну відеопам'ять і затримують у ній до завершення рентгенівського сканування, і тільки потім проводять корекцію яскравості й геометричних спотворень фрагментарних цифрових відеосигналів, зшивку відкоригованих фрагментарних цифрових відеосигналів у цілісні цифрові відеосигнали й комп'ютерний синтез томограм.
2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що зазначене рентгенівське сканування вибраної частини тіла обстежуваного суб'єкта в заданому кутовому діапазоні виконують лінійним переміщенням поворотного рентгенівського випромінювача уздовж фронтальної площини нерухомого приймача рентгенівського випромінювання.
3. Спосіб за п. 2, який відрізняється тим, що обстежуваного суб'єкта сканують рентгенівськими променями в кутовому діапазоні 20".
4. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що зазначене рентгенівське сканування вибраної частини тіла обстежуваного суб'єкта в заданому кутовому діапазоні виконують синхронним кутовим переміщенням опозитно закріплених зазначеного приймача рентгенівського випромінювання й зазначеного рентгенівського випромінювача із прямокутним коліматором.
5. Спосіб за п. 4, який відрізняється тим, що обстежуваного суб'єкта сканують рентгенівськими Зо променями в кутовому діапазоні -110".
. рентгенівський випромінювач о ізпрямокутним коліматоромо Пи пи з 7 частина | тіпа Ще
З 4. Й 4 в х Де ! - ; ши КО / УК, «7 р Ах М г й «Унінеуеже вит нин нан кожикик и Я багатасенсорний соці нон б денннкй ; ач й приймач рентенівського САД АИ ТД х/ оон СПА ДДЕЕАТ КН пен тенет ря ринок й мих мив - п суми КМ: сни ! ! ча р | | ж» м, 00 1до програмованих мікропроцесорів 7 в ци | ! АЦП ! ; і Й Й І нн 7 програмований | | 7 програмований мкропроцессор ї | мікрептроцесор ї і их, Й р х йоОня В са М р й и чик дядя В комірки М у 8 комірки буферної кч р буферної відеопам'яті Кк я відвопам'яті 9 блок сполучення тю персональний комп'ютер
Фіг. 1
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAA201813015A UA125070C2 (uk) | 2018-12-28 | 2018-12-28 | Спосіб комп'ютерної томографії |
| PCT/UA2019/000042 WO2020139306A1 (en) | 2018-12-28 | 2019-04-08 | Method of computed tomography |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAA201813015A UA125070C2 (uk) | 2018-12-28 | 2018-12-28 | Спосіб комп'ютерної томографії |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA125070C2 true UA125070C2 (uk) | 2022-01-05 |
Family
ID=66625242
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UAA201813015A UA125070C2 (uk) | 2018-12-28 | 2018-12-28 | Спосіб комп'ютерної томографії |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| UA (1) | UA125070C2 (uk) |
| WO (1) | WO2020139306A1 (uk) |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| UA22127C2 (uk) | 1996-09-10 | 1998-04-30 | Сергій Іванович Мірошніченко | Телевізійhа система високої розрізhяльhої здатhості |
| DE10046091C1 (de) | 2000-09-18 | 2002-01-17 | Siemens Ag | Computertomographiegerät und Verfahren für ein Computertomographiegerät |
| US20060011853A1 (en) * | 2004-07-06 | 2006-01-19 | Konstantinos Spartiotis | High energy, real time capable, direct radiation conversion X-ray imaging system for Cd-Te and Cd-Zn-Te based cameras |
| UA77289C2 (en) * | 2004-11-05 | 2006-11-15 | X-radiation receiver | |
| US20080219567A1 (en) | 2007-03-07 | 2008-09-11 | General Electric Company | Tomosynthesis imaging data compression system and method |
| JPWO2012144589A1 (ja) * | 2011-04-21 | 2014-07-28 | 株式会社テレシステムズ | 光子計数型放射線検出器のキャリブレーション装置及びそのキャリブレーション方法 |
| UA117599C2 (uk) | 2016-05-20 | 2018-08-27 | Сергій Іванович Мірошниченко | Багатосенсорний цифровий приймач рентгенівського випромінювання та пірамідально-променевий рентгенівський томограф, оснащений таким приймачем |
-
2018
- 2018-12-28 UA UAA201813015A patent/UA125070C2/uk unknown
-
2019
- 2019-04-08 WO PCT/UA2019/000042 patent/WO2020139306A1/en active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2020139306A1 (en) | 2020-07-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10761418B2 (en) | Imaging method and imaging system | |
| KR101598630B1 (ko) | 치과용 방사선 장치 및 관련된 사용 방법 | |
| EP1310913B1 (en) | Method and apparatus to minimize phase misregistration artifacts in gated CT images | |
| US8503604B2 (en) | Panoramic dental radiology apparatus and associated method of use | |
| JP4049829B2 (ja) | 放射線診断装置 | |
| US8060177B2 (en) | Registration of computed tomography (CT) and positron emission tomography (PET) image scans with automatic patient motion correction | |
| US9480437B2 (en) | Movement compensation for superimposed fluoroscopy and radiography image | |
| WO2013005833A1 (ja) | Ｘ線撮影装置およびそのキャリブレーション方法 | |
| JP5123702B2 (ja) | 放射線ｃｔ装置 | |
| US10169845B2 (en) | Medical image processing apparatus, x-ray diagnostic apparatus, phantom, and medical image processing method | |
| US7940976B2 (en) | X-ray image diagnosis apparatus and a method for generating image data | |
| JPH0299040A (ja) | Ｘ線診断装置 | |
| JP2009078126A (ja) | Ｘ線ｃｔ装置 | |
| JP5702236B2 (ja) | Ｘ線撮影装置およびそのキャリブレーション方法 | |
| US20140328462A1 (en) | Medical image processing apparatus, x-ray diagnostic apparatus, medical image processing method, and x-ray diagnostic method | |
| KR20140129021A (ko) | Ct 영상 시스템의 등량 중심에 관심 신체 부위를 포지셔닝하는 방법 | |
| US6603991B1 (en) | Method and apparatus for dual mode medical imaging system | |
| JP2006340838A (ja) | 撮影制御方法およびｘ線ｃｔ装置 | |
| WO2018085824A1 (en) | Methods and systems for stationary computed tomography | |
| RU2633286C2 (ru) | Получение изображений с помощью рамы с-типа с увеличенным окном углового стробирования | |
| CN214549596U (zh) | 医疗系统 | |
| JP2006192286A (ja) | 放射線診断装置 | |
| JP2006528892A (ja) | 部分的に周期的に運動する検査対象のスパイラル再構成によるコンピュータ断層撮影画像の作成方法およびこの方法を実施するためのｃｔ装置 | |
| WO2024011898A1 (zh) | 一种基于多叶光栅动态可调的双c臂三维成像方法与系统 | |
| UA125070C2 (uk) | Спосіб комп'ютерної томографії |