4 курс / Лучевая диагностика / ТОМОГРАФИЧЕСКИЕ_ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ_ИНФОРМАЦИОННЫЕ_СИСТЕМЫ
.pdf
|
|
|
|
|
Продолжение табл. 1.2 |
|
|
|
|
|
Тип томографа |
|
|
|
Характеристика |
|
|
|
|
|
|
томографа |
|
|
|
|
|
|
РКТ–01 |
Hitachi Cario |
Ge Hispeod Dxi |
Somatom |
Imatron |
|
|
|
|
|
|
Balance |
|
|
|
|
Характеристики |
сканирования |
|
|
|
Толщина среза, мм |
2; 5; 10 |
2; 5; 10 |
1; 2; 3; 5; 7; 10 |
1; 2; 3; 5; 8; 10 |
2; 10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Число срезов (возмож- |
12–15 |
до 20 |
до 20 |
до 20 |
до 15 |
|
ное) |
|
|
|
|
|
|
Расстояние фокус– |
970 |
– |
– |
– |
– |
|
детектор |
|
|
|
|
|
|
Расстояние фокус– |
630 |
– |
– |
– |
– |
61 |
пациент |
|
|
|
|
|
|
Диапазон наклона ска- |
± 25° |
± 25° |
± 30° |
± 25° |
– |
|
нера для саггитального |
|
|
|
|
|
|
сечения |
|
|
|
|
|
|
Доза облучения |
1,5–4,5 рад/скан |
– |
– |
– |
– |
|
Эффективный диапазон |
360° |
360° |
360° |
360° |
230° |
|
сканирования |
|||||
|
Теоретически допусти- |
1,2×1,5×1 = 1,8 |
|
|
|
|
|
мый объем исследова- |
1,8 |
1,2 |
0,5 |
2 |
|
|
ния, мм3 |
|
|
|
|
|
|
Характеристика луча |
Веерный с ша- |
Веерный |
|
|
|
|
|
гом 0,6° и 0,3° |
с шагом 0,5° |
– |
– |
– |
|
|
|
|
|
|
|
Продолжение табл. 1.2
62
Характеристика |
|
|
|
|
|
Тип томографа |
|
|
||
томографа |
РКТ–01 |
|
|
Hitachi Cario |
Ge Hispeod Dxi |
|
Somatom |
Imatron |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Balance |
|
|
|
|
|
Стол пациента |
|
|
||||
Перемещение пациента |
продольное |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
на столе |
и вертикальное |
|
|
– |
– |
|
– |
– |
||
Возможность прицели- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
вания и установки по |
Автоматически |
|
|
– |
– |
|
– |
– |
||
томограмме |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Высоковольтный рентгеновский генератор |
|
|
|||||||
Тип генератора |
стационарный |
|
|
стационарный |
на сканере |
|
на сканере |
стационарный |
||
Степень стабилизации |
1 % |
|
0,5 % |
|
0,5 % |
|
|
0,5 % |
0,5 % |
|
высокого напряжения |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
Рентгеновский |
излучатель |
|
|
|
|||
Тип источника |
Рентгеновская |
|
|
|
|
|
|
|
|
Специальная |
|
трубка Ge 1094 |
|
|
– |
|
– |
|
– |
электронная |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
130 |
пушка |
Напряжение, кВт |
120 |
|
|
130 |
|
130 |
|
|
120 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
70–300 |
|
|
Ток, мА |
70–350 |
|
|
70–300 |
|
70–300 |
|
|
до 10 А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,4×0,8 |
|
|
Фокусное пятно, мм |
0,6×1,0 |
|
|
0,6×1,0 |
|
0,5×0,7 |
|
|
– |
|
|
|
|
|
|
|
1,0×1,0 |
|
|
0,7×0,8 |
|
Длительность рентге- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
новского импульса, мс |
3,5 |
|
|
непрерывно |
|
непрерывно |
|
непрерывно |
3,0 |
|
|
|
|
|
Продолжение табл. 1.2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Характеристика |
|
|
Тип томографа |
|
|
|
томографа |
|
|
|
|
|
|
РКТ–01 |
Hitachi Cario |
Ge Hispeod Dxi |
Somatom |
Imatron |
|
|
|
|
|
|
Balance |
|
|
Мощность в импульсном |
|
|
|
|
|
|
режиме, кВт |
48 |
60 |
80 |
120 |
1000 |
|
Теплоемкость анода, |
1,0 |
1,0 |
2,0 |
1,3 |
свыше 8 |
|
МДж |
|
|
|
|
|
|
Анод |
вращающийся |
вращающийся |
вращающийся |
вращающийся |
неподвижный |
|
|
|
Коллиматор |
|
|
|
|
Первичный |
алюминий 2,5 |
медь 1мм |
медь 1мм |
медь 1мм |
– |
|
мм |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Вторичный |
Фильтр−бабочка |
Доджер |
Доджер |
– |
– |
63 |
|
|
Детектор |
|
|
|
|
Количество детекторов |
|
|
|
|
|
|
основных |
508 |
508 |
852 |
1536 |
830 |
|
опорных |
4 |
4 |
|
|
|
|
Тип детектора |
ксенон |
ксенон |
полупроводник |
ксенон |
полупроводник |
|
Апертура детектора, мм |
1,56 |
1,58 |
1,3 |
0,655 |
1,3 |
|
Калибровка детекторов |
при каждом |
при каждом |
– |
– |
– |
|
|
сканировании |
сканировании |
|
|
|
|
|
|
Данные измерений |
|
|
|
|
Количество проекций |
|
|
|
|
|
|
на срез |
600; 1200 |
600 |
– |
– |
– |
|
Шкала коэффициентов |
−1024 –+3071 |
−1024 – +3071 |
−1024 – +3071 |
−1024 – +3071 |
|
|
поглощения, Hv |
– |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Продолжение табл. 1.2 |
||
|
|
|
|
|
|
Тип томографа |
|
|
|
|
|
Характеристика |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
томографа |
|
|
|
|
|
|
Somatom |
|
|
|
РКТ–01 |
Hitachi Cario |
|
Ge Hispeod Dxi |
|
Imatron |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Balance |
|
|
|
Количество измерений |
600×512; |
|
600×512 |
600×852 |
|
– |
|
– |
|
|
на срез |
1200×512 |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Разрядность измерения |
14 разрядов |
– |
|
– |
|
– |
|
– |
|
|
в проекции |
мантисса, |
|
|
|
|||||
|
|
2 разряда порядок |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Реконструкция |
изображения |
|
|
|
|
|
|
Алгоритм |
Обратная |
|
Обратная |
|
Алгебраический |
Алгебраический |
|
– |
|
|
реконструкции |
проекция |
|
проекция |
|
итерационный |
|
итерационный |
|
|
64 |
|
с фильтрацией |
|
с фильтрацией |
|
|
|
|
|
|
|
сверткой |
|
сверткой |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Аппаратура |
Спецпроцессор |
|
Risc−ЭВМ |
|
Risc−ЭВМ |
|
Risc−ЭВМ |
|
Спецпроцессор |
|
реконструкции |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Модуляционная |
Ядра: Риссе, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
передаточная |
Шеппа−Логана, |
|
– |
|
– |
|
– |
|
– |
|
функция |
Винера и др. |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Количество точек |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
интерполирования |
8 |
|
– |
|
– |
|
– |
|
– |
|
проекционных данных |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Характеристики |
изображения |
|
|
|
|
||
|
Матрица изображения |
512×512 |
|
512×512; |
|
512×512 |
|
1024×1024 |
|
512×512 |
|
|
|
|
1024×1024 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Продолжение табл. 1.2 |
|
|
|
|
|
Тип томографа |
|
|
|
|
|
Характеристика |
|
|
|
|
|
||
|
томографа |
|
|
|
|
|
|
|
|
РКТ–01 |
Hitachi Cario |
Ge Hispeod Dxi |
|
Somatom |
|
Imatron |
|
|
|
|
Balance |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Размер пиксела, мм |
0,8 |
0,8 |
0,7 |
|
0,35 |
|
0,8 |
|
Количество ступеней |
256 |
256 |
256 |
|
256 |
|
256 |
|
серой шкалы |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Анализ изображения |
|
|
|
||
|
Изменение масштаба |
есть |
есть |
есть |
|
есть |
|
есть |
|
яркости |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вывод данных о пациенте |
есть |
есть |
есть |
|
есть |
|
есть |
|
Вывод параметров |
есть |
есть |
есть |
|
есть |
|
есть |
|
сканирования |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
65 |
Измерение расстояния |
есть |
есть |
есть |
|
есть |
|
есть |
между точками |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Измерение угла наклона |
|
|
|
|
|
|
|
|
прямой к горизонтали, |
есть |
есть |
есть |
|
есть |
|
есть |
|
наложение калибровочной |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
сетки |
|
|
|
|
|
|
|
|
Фронтальная |
есть |
есть |
есть |
|
есть |
|
есть |
|
трансформация |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Задание области интереса |
есть |
есть |
есть |
|
есть |
|
есть |
|
Динамическая визуализация |
нет |
нет |
нет |
|
нет |
|
есть |
|
Планирование лучевой |
нет |
есть |
есть |
|
есть |
|
нет |
|
терапии |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Фильтрация изображения |
6 цифровых |
есть |
есть |
|
есть |
|
есть |
|
|
фильтров |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Окончание табл. 1.2 |
|
|
|
|
|
Тип томографа |
|
|
|
|
Характеристика |
|
|
|
|
|
|
|
томографа |
РКТ–01 |
Hitachi Cario |
Ge Hispeod Dxi |
Somatom |
|
Imatron |
|
Balance |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Построение гистограммы |
есть |
есть |
есть |
есть |
|
есть |
|
плотности |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Поворот изображения (во- |
|
|
|
|
|
|
|
круг горизонтали, вертикали, |
есть |
есть |
есть |
есть |
|
есть |
|
на 90°, 180° и т. д.) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Одновременный вывод |
8 |
8 |
10 |
16 |
|
8 |
|
нескольких изображений |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Построение диаграмм |
есть |
есть |
есть |
есть |
|
есть |
66 |
и плотностей сечения |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
||
Вычитание и сложение |
есть |
есть |
есть |
есть |
|
есть |
|
|
|
||||||
|
изображений |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Получение косых |
есть |
есть |
есть |
есть |
|
есть |
|
изображений |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Локальная реконструкция |
есть |
есть |
есть |
есть |
|
есть |
|
Объемное изображение |
нет |
есть |
есть |
есть |
|
есть |
|
Управляющий процессор |
Pentium |
Pentium |
Pentium |
Pentium |
|
PDP−11 |
|
Занимаемая площадь, м2 |
60 |
60 |
60 |
60 |
|
100 |
|
Производительность (число |
12, |
|
|
|
|
|
|
пациентов) |
по 15 сечений |
12 |
18 |
18 |
|
25 |
|
|
за 6 ч |
|
|
|
|
|
|
Стоимость томографа, тыс. $ |
250 |
350 |
600 |
900 |
|
2800 |
Характеристика физической части томографа. Источником рентгеновского излучения, как правило, является рентгеновская трубка с высокой теплоемкостью анода (мишени). Работает рентгеновская трубка в диапазоне от 60 до 140 кВ при токах от 10 мА до 500 мА и до 10 А для специальных трубок особой конструкции, применяемых в томографах пятого поколения. Размеры эффективного фокусного пятна трубок на мишени по ширине 0,6–1,2 м и по длине 8–10 мм, размеры оптического фокусного пятна 0,6–1 мм. Теплоемкость мишени для современных производительных томографов достигает 7–8 мДж. Высоковольтное питание рентгеновских трубок должно быть стабильным с целью малого влияния изменения спектра рентгеновского излучения на качество томограмм. Допустимая нестабильность не превышает 0,5 %.
Коллиматор устанавливается для фильтрации и ограничения до заданной геометрии пучка рентгеновского излучения. Для устранения мягкой части спектра излучения используется медный фильтр толщиной 1 мм. Для выравнивания динамического диапазона измерения рентгеновского излучения применяется специальной фильтр типа «бабочка» (доджер). Коллиматор обладает возможностью изменения толщины рентгеновского пучка. Обычно толщина его составляет 2, 5 и 10 мм. Смена диафрагм для изменения толщины «пучка» и изменение положения фильтра–«бабочки» осуществляется автоматически. Требования к точности угла развала рентгеновского «пучка» достаточно жесткие и определяются величиной 0,5%. Кожух коллиматора строится таким образом, что обеспечивается требуемый уровень радиационной защиты и допустимый уровень рассеянного излучения.
Детектор предназначен для регистрации рентгеновского излучения, прошедшего через тело пациента, и преобразования его энергии в электрический сигнал, пропорциональный интенсивности излучения.
Широкое применение нашли газонаполненные детекторы, которые представляют собой герметический сосуд с накаченным в него под давлением до 2,5·106 Па (25 атм) инертным газом ксеноном. Объем сосуда составляет до 5 л. Детектор состоит из нескольких сотен элементарных ячеек – единичных детекторов, электрически и
67
физически изолированных друг от друга и располагаемых на дуге с радиусом 1000–1100 мм и заполненным сверхчистым ксеноном или ксеноном с добавкой криптона. Угол развала луча, равный 40– 50 градусов, охватывает все элементарные ячейки детектора. Входное окно детектора для рентгеновского излучения имеет ширину 20–30 мм при длине, определяемой углом раскрытия детектора и радиусом дуги детекторного корпуса.
Особыми характеристиками должен обладать коллектор электродов детекторной линейки. К ним относятся жесткие требования на одинаковость расстояний между электродами. Допустимое отклонение этих расстояний не должно превышать 0,1 %. Конструкция коллектора должна обеспечивать жесткость крепления электродов. Должны быть предусмотрены специальные меры, связанные с подачей на детектор постоянного напряжения до 500 В. Эффективность детектора определяется энергетическим спектром источника излучения. Детекторная линейка должна обладать высокой стабильностью параметров единичных детекторов (не менее 1 %).
Механические узлы томографа содержат в своем составе сканирующее устройство и стол пациента. В свою очередь, в состав сканирующего устройства входят: сканер с приводами вращения по азимуту и наклону, рентгеновская трубка в защитном кожухе, коллиматор рентгеновского излучения с фильтрами, детектор рентгеновского излучения, система сбора данных с единичных детекторов. Сканирующее устройство предназначено для облучения объекта исследования с заданных ракурсов и получение проекционных данных.
Важными характеристиками сканирующего устройства является расстояние от фокальной точки рентгеновской трубки до детектора
ирасстояние от фокальной точки до центра вращения. Соотношение этих параметров влияет на величину афокальной погрешности,
иучаствует как исходные данные в алгоритме реконструкции изображения. Это соотношение обычно задают около 1,5. Одним из основных элементов сканирующего устройства является базовый подшипник. От стабильности его работы зависят качественные показатели томографа. Этим предопределяются жесткие требования, которые предъявляются к допустимым радиальным биениям и
68
осевым смещениям базового подшипника. Величины эти измеряются сотыми долями миллиметра.
Характеристика обрабатывающей части. Устройство предва-
рительной обработки информации предназначено для предварительного усиления, интегрирования сигналов, преобразования из аналоговой формы в дискретную, передачи от всех единичных детекторов в реконструктор. Выходной сигнал ксенонового детектора, являющегося источником тока, имеет величину от единиц до сотен наноампер. Этот сигнал после усиления и интегрирования является входным для аналого-цифрового преобразователя. Анало- го-цифровой преобразователь должен иметь погрешность измерения не более 0,3 %.
Реконструктор предназначен для решения задач реконструкции изображения по отдельным проекциям, получаемым при сканировании. Процесс реконструкции для алгоритма обратного проецирования с фильтрацией сверткой начинается с приема первой проекции и заканчивается через несколько секунд после приема последней проекции. В реконструкторе следует предусмотреть возможность изменения ядра свертки и корректирующих коэффициентов для учета влияния полихроматичности и рассеянного рентгеновского излучения.
Программное обеспечение предназначено для управления томографическим процессом и обработки томограмм с целью представления на ней диагностической информации для врача–диагноста.
Характеристика регистрирующей части. Система управления и автоматики томографа должна быть построена с максимально «дружественным» интерфейсом по отношению к врачу–диагносту. Все операции должны быть максимально автоматизированы и безопасны. К функциям системы относятся управление движением платформы сканирующего устройства и столом пациента, формирование необходимых управляющих импульсов с целью синхронизации работы датчика ракурсов, запуска рентгеновской трубки и обработки проекционных данных.
В состав системы управления и автоматики входит терминал оператора и полутоновый дисплей высокого разрешения для вывода изображения. Система управления содержит развитую про-
69
граммную часть, обеспечивающую функционирование всех блоков томографа с помощью центрального процессора.
Полутоновый дисплей предоставляет врачу–диагносту картину исследуемого сечения и цифробуквенную информацию о пациенте и о режимах сканирования. При диагностике и анализе изображения производятся такие процедуры: изменение масштаба численных значений на шкале дисплея, измерение расстояния между точками, угла наклона прямой к горизонтали, фронтальная и саггитальная трансформация изображения, построение гистограмм плотности, поворот изображения на 90°, сложение и вычитание изображений и др.
70