Материал: Симонов Томографические измерителные информационные системы 2011

Требования к радиальному биению подшипника, можно определить по допустимому изменению апертуры детектора d. Как показано в п. 3.2.3, допустимое изменение апертуры детектора для достижения

разрешения по плотности δ(μ) ≤0,3 % должно быть не более 10 %.

Если апертура детектора d = 1,5 мм, требуемое пространственное разрешение х = 0,8 мм, диаметр подшипника 1 м, то при изменении d на 10 % ( d ' =1,1d ) из геометрических соотношений на рис. 3.28 допустимое биение b ≤150 мкм.

а б

Рис. 3.28. Возникновение погрешностей при осевом (а) и радиальном (б) биении подшипника сканирующей системы

На рис. 3.28 луч от источника И толщиной а за счет осевого биения в подшипнике перемещается на его диаметре D на величину c; разрешение х , достигаемое апертурой d детектора Д, при радиальном биении подшипника на величину b уменьшается (или увеличивается) за счет увеличения (или уменьшения) апертуры детектора до d ' .

Таким образом, погрешности линейных перемещений вращающейся платформы сканера за счет биений подшипника не должны

251

превышать 0,01 % его диаметра, несмотря на то, что масса платформы с рентгенооптическим трактом составляет несколько сотен килограммов, диаметр вращающейся части превышает 1 м, а скорость доходит до 0,3 об/с. Отсюда очень высокие требования к изготовлению подшипника сканера и балансировке вращающейся платформы.

Рентгеновский луч источника излучения должен быть строго направлен геометрически на соответствующий детектор детектирующего блока и при полном обороте вращающейся платформы не изменять своего положения относительно данного детектора. Перемещение луча относительно детектора может быть вызвано недостаточной жесткостью рентгенооптического тракта, т.е. перемещением источника излучения (или его фокуса) относительно детектора или детектора относительно источника. Такое перемещение луча как бы “размазывает” единичный элемент исследования объекта на изображении за счет оптического перемещения его с одного детектора на другой. На рис. 3.29 показана конструктивная схема рентгенооптического томографа и механизм возникновения погрешности за счет его нежесткости.

Требования к жесткости рентгенооптического тракта можно определить, исходя из допустимого значения перемещения детектора, что равносильно увеличению его апертуры. Увеличение апертуры детектора при выполнении требований к плотностному и пространственному разрешению должно быть не более 10 % (см. п. 3.2.3). Если апертура детектора 1,5 мм, то допустимое перемещение детектора относительно источника (и наоборот) при вращении платформы будет не более 0,15 мм.

Вибрация рентгенооптического тракта на движущейся платформе может также приводить к смещению детектора относительно источника с определенной частотой. Механизм влияния этого смещения на качество изображения таков, что и механизм влияния нежесткости рентгено-оптического тракта, с той лишь разницей, что “размазывание” единичного элемента исследования объекта до d ' может быть в более сложной частотной и амплитудной форме.

252

низационных камер детекторов, как наиболее чувствительного элемента тракта. Невыполнение этого требования может приводить к “микрофонному” эффекту детектора, который приводит, в свою очередь, к изменению электрических (емкостных) и физических (изменение объема рабочей камеры) параметров детектора и в итоге к изменению измеряемого сигнала.

Причинами вибрации являются, как правило, недостаточная балансировка вращающейся платформы и шероховатость дорожек подшипника. Поэтому предъявляются высокие требования к изготовлению подшипника (к чистоте дорожек) и к балансировке платформы. При диаметре подшипника в 1 м шероховатость его дорожек должна быть не более 0,05 мкм, а точность балансировки

платформы не менее 0,15 кг см2 .

3.3.2.Требования к точности вращения сканирующей системы и к системе управления

Требования к точности вращения сканирующей системы можно определить исходя из возможной погрешности в определении заданного ракурса θj при котором определяется заданная проекция –

значения сигналов с линейки детекторов. Погрешность в определении значения ракурса в конечном итоге определяет погрешность в определении координаты исследуемой точки объекта.

Погрешность в определении координаты исследуемой точки объекта сложным образом влияет на погрешность реконструкции. На рис. 3.30. показаны результаты вычислительного эксперимента, в котором возмущения, возникающие при измерении координаты точки объекта, моделировались случайной величиной, равномерно

распределенной на отрезке [−σ0 ,σ0 ] , где σ0 > 0 – уровень возму-

щения. Эти результаты показывают, что возмущения координаты углового положения точки объекта вплоть до σ0 ≤ 1 % не вносят

существенных искажений в реконструируемое томографическое изображение, что позволяет считать этот уровень допуском на точность нанесения координатной угловой сетки при изготовлении координатной угловой линейки томографа.

254

Этот уровень погрешности координаты углового положения также можно считать требованием к точности функционирования системы управления задания ракурсов сканирующему устройству томографа.

Δμμ, % 15

10

5

Рис. 3.30. Результаты вычислительного эксперимента по оценке влияния флюктуации σ углового положения сканера на погрешность реконструкции Δμ/μ

3.3.3. Особенности проектирования стола пациента

Стол пациента служит для введения пациента в область сканирования с заданной точностью как по координате области сканирования, так и по координате требуемого среза. При сканировании объекта, размеры которого в несколько раз меньше, чем область восстановления, его располагают в центре области. В этом случае при различных угловых положениях сканирующего устройства работают одни и те же единичные детекторы (рис. 3.31, а).

Если объект исследования смещен относительно центра области восстановления, то при различных угловых положениях сканирующего устройства работают различные группы единичных детекторов (рис. 3.31, б), что может явиться источником дополнительной погрешности. Эта погрешность обусловлена тем, что при реконструкции томограммы исследуемого объекта используются калибровочные данные фантомов, которые устанавливаются по

255