Материал: Симонов Томографические измерителные информационные системы 2011

ся необходимостью подбора значительного числа единичных детекторов с одинаковыми характеристиками.

Детекторная линейка

ИРИ

ОИ

Область

реконструкции

Рис. 1.35. Схема рентгеновского компьютерного томографа с одной трубкой и неподвижными детекторами (IV– поколение)

Следующим типом томографической схемы можно считать схему, приведенную на рис. 1.36. Эта схема содержит круговую детекторную систему и группу источников рентгеновского излучения. В этом варианте нет необходимости в создании высокоточной механики, так как свойственный предыдущим системам вращательный процесс исключается и заменяется работой электронного коммутирующего устройства, переключающего последовательно источники рентгеновского излучения ИРИ 1, ИРИ 2,…, ИРИ N. Определенные преимущества этой схемы заметно снижаются не только необходимостью построения кривой линейки детекторов, о сложности которой говорилось выше, но и необходимостью подбора идентичных источников излучения, имеющих одинаковые спектральные характеристики с близкими характеристиками распределения энергии по веерному пучку.

Близко к этой схеме сканирования подходит схема динамического рентгеновского томографа, показанного на рис. 1.31. Однако отличительной особенностью этой схемы (от рассмотренной на

51

рис. 1.36) является наличие одного генератора электронного пучка, «коммутация» которого на мишени дает многочисленные веерные пучки рентгеновского излучения, распределенные во времени и пространстве.

ИРИ 1 ИРИ 2

Детекторная

линейка

ОИ

ИРИ N

Область

реконструкции

Рис. 1.36. Схема рентгеновского компьютерного томографа с многими детекторами и источниками излучения (V поколение)

Также к рассмотренной схеме рис. 1.36 близко подходит схема, показанная на рис. 1.37. Отличительной особенностью этой схемы является наличие круговой трубки с источником электронов (бетатрона). Электронный луч с помощью магнитной системы (не показана) искривляется по радиусу трубки и «прижимается» в необходимом месте по кругу трубки, создавая веерные пучки под разными ракурсами к объекту исследования.

В табл. 1.1 дана классификация схем сканирования, показаны наиболее важные характеристики томографических схем, которые дают возможность проследить прогресс в этой важной практической области медицинского сложного аппаратостроения.

52

Источник

электронов

Линейка детекторов

Сечение трубки

Вакуумная

трубка

Рис. 1.37. Схема рентгеновского компьютерного томографа с использованием круговой трубки (бетатрона)

Здесь необходимо отметить, что увеличение номера поколения схем сканирования может не являться принципиальным всеобъемлющим улучшением характеристик томографа. Например, веерная схема сканирования, которая используется с третьего поколения томографов, является в настоящее время доминирующей в силу своих положительных качеств. Четвертое и пятое поколения томографов с этой схемой по многим параметрам, в том числе и экономическим, могут уступать томографам третьего поколения. В этом смысле классификация томографических систем является достаточно условной.

Первый рентгеновский компьютерный томограф СТР-100, разработанный фирмой ЕМI Medical (Англия) и имевший один детектор NaI с фотоэлектронным умножителем, быстро нашел последователей в таких фирмах, как CGR (Франция), Densitom, Pfizer (США) – АСТА-0100, Siemens (ФРГ) – Siretom I, Hitachi (Япония) –

СТ–Н. Эта группа томографов составляет ядро первого поколения. Характерной особенностью томографов первого поколения является то, что практически все они имеют один рабочий детектор, сочетающий сцинциллятор NaI или GaF2 и фотоэлектронный умножи-

54

тель. Два вида движения с углом поворота, равным 1800 , имели шаг сканирования 1–20 для различных систем, а толщина исследуемого слоя лежала в пределах 6–12 мм.

Ряд важных характеристик томографов этого поколения предопределялся средствами вычислительной техники. Наиболее распространенными можно считать ЭВМ типа РДР-11 различных модификаций и Nаva 3Д. Использование этих ЭВМ обеспечило сравнительно малое время, необходимое для обработки изображения, которое не превышало 1 минуты при времени сканирования в 5–6 мин. В значительной мере сказалась так же производительность ЭВМ на системе визуализации изображения, которая имела квадратные матрицы размером 80×80, 160×160, 320×320 пикселов.

Стремление к улучшению технических характеристик привело к модернизации детекторной системы. Для томографов второго поколения характерно существенное увеличение числа рабочих детекторов, количество которых стало достигать 30, 40, 60 единиц. Кроме традиционных сцинцилляторов NaI и GaF2, стали использоваться BiGe3O12. Наименьшее число детекторов в томографах второго поколения разработки СТ/N фирмы General Electric (США) и Siretom II фирмы Siemens (ФРГ) равнялось трем. Большее число детекторов (15, 30, 40) содержат СТ 5005, СТ 7020 фирмы ЕМI Medical, Sirefom 2000 фирмы Siemens, Tomoscan–Philips (Нидерланды), АСТА–Pfizer, CT–6000–Sinfex (США), Synerview–Picker (США).

В томографах второго поколения сохранился суммарный угол сканирования, равный 180°, шаг сканирования стал заметнее увеличиваться и достиг 12°, 20° и даже 30°. Толщина исследуемого слоя снизилась и стала в ряде образцов 3 мм. Наиболее часто встречаемая толщина слоя 5 и 10 мм. Для томографов этого поколения характерно существенное снижение времени сканирования, которое не превышает 10–20 с для лучших образцов.

Основой вычислительной системы томографов этого поколения по-прежнему составляют различные модификации РДР-11 и Nаva 3Д. Средства визуализации используют матрицу 256×256 пикселов. Этим можно объяснить тот факт, что время на обработку изображения не уменьшилось.

55