Материал: Симонов Томографические измерителные информационные системы 2011

Всхемах алгоритмов (см. табл. 5.2) предусмотрено:

-вычитание “темнового” тока в рабочих, калибровочных измерениях для уменьшения влияния систематической погрешности этого фактора;

-нормировка по опорным детекторам для уменьшения влияния изменения интенсивности источника излучения от ракурса к ракур-

су путем деления (умножения) на Jопор;

- нормировка измерительных каналов путем деления (умножения) на измерения воздушного фантома ( J0(1) или J0(1) );

- калибровки измерительных каналов с целью уменьшения влияния рассеянного излучения, спектра путем деления (умноже-

ния) на измерения водяного фантома ( Jв(1) или Jв(1) ). Применяется в схемах также нормировка и калибровка по сред-

нему значению логарифмов: (ln J(1) ) . Погрешность

δ(P) = mσ((PP)) 100%

характеризует относительную погрешность проекций по всем 600 (1200) ракурсам, Δδ(Р) – разброс проекций по всем каналам.

Наименьшей погрешностью по ракурсам обладает схема алгоритма № 1 (см. табл. 5.2), а наименьшей погрешностью по каналам

– схема № 4 и № 5. “Средними” значениями погрешности одновременно по ракурсами и каналам обладает схема № 7 и № 9.

Можно заметить, что там, где используется нормировка и калибровка по вектору-столбцу опорных детекторов Jхопор , по век-

тору-строке воздушного и водяного фантома J0(1) , Jв , достигается минимальный уровень погрешности влияния ракурсов. Где используется нормировка и калибровка по матрице J0(1) , Jв ,

достигается минимальная погрешность влияния каналов. В РКТ-01 используется схема алгоритма № 5.

396

На рис. 5.10. показаны данные δ(Р) % для схемы № 5 при ска-

нировании водяного фантома ( Jx(1) , Jx опор ) и калибровочных данных воздушного J0(1) и водяного Jв(1) фантомов.

Рис. 5.10. Экспериментальная кривая относительной погрешность проекции схемы алгоритма № 5

Весь алгоритм предварительной обработки данных РКТ-01 с учетом коррекции сбоев измерительных данных (медианная и пороговая фильтрация), коррекции нелинейности μ (полиномиальная

коррекция влияния полиэнергетичности излучения) показан в приложении.

После получения проекций в ПОД они направляются на реконструкцию изображения.

Свыхода реконструктора матрица восстановленных значений

μ(х, у) сечения объекта исследования отображается на терминале

ввиде полутонового изображения с характеристиками качества

х, Δμμ, σш , Не .

397

На рис. 5.11 показаны томограммы и топограммы головного мозга и поясничной области человека, полученных на РКТ-01.

Рис. 5.11. Томограммы и топограммы головного мозга а), в), д) и поясничной области б), г), ж), з) человека, полученные на томографе РКТ-01

Для анализа рассмотренной выше измерительно-информаци- онной схемы томографа РКТ-01 было создано программное обеспечение (пакеты программ):

398

программы, осуществляющие расчет проекционных данных для заданного фантома с учетом шумов и погрешностей, моделируемых для отдельных узлов и систем томографа, а именно влияние:

-спектра излучения источника;

-радиального и осевого биения подшипника сканера;

-изменения интенсивности излучения и квантового шума;

-нежесткости рентгенооптического тракта;

программы, осуществляющие моделирование геометрии сканирования и реконструкцию томограмм;

программы, осуществляющие расчет сворачивающих функций (ядер фильтрации);

программы, осуществляющие визуализацию томографического изображения;

программы оценки качества томографического изображения; программы, осуществляющие анализ погрешности этапов предварительной обработки данных и определения допустимости погрешности “сырых” и проекционных данных.

5.5. Система настройки и калибровки

5.5.1.Методы и способы настройки рентгенооптического тракта

Рентгеновский компьютерный томограф является сложной прецизионной физической системой, требующей точной ориентации веерного пучка излучения в пространстве, специальных калибровок, приближающих интерпретацию томографического параметра физической модели объекта исследования (фантома) и самого объекта (человека), определения специальных способов пространственного и плотностного разрешения томографического изображения. Это требует специальной настройки и калибровки рентгенооптического тракта (РОТ).

Настройка РОТ заключается в определении и регулировании:жесткости РОТ (смещение детекторного блока или рентге-

новской трубки, или того и другого вместе в плоскости веерного пучка во время сканирования относительно первоначальной оси,

399

соединяющей фокус трубки, центр сканирования и центр одного из единичных детекторов (см. рис. 3.48));

координаты (номер) центрального единичного детектора во время сканирования, через который проходит выше отмеченная ось; центральный (нулевой) детектор является реперной точкой отсчета угла γi в алгоритме реконструкции;

перпендикулярности плоскости веерного пучка излучения мнимой оси вращения сканера; невыполнение этого условия приводит к “размазыванию” томографического изображения.

В основе измерения жесткости РОТ лежит измерение координаты проекции цилиндрического стального стержня на линейке детекторов.

Рис. 5.12. поясняет определение жесткости РОТ. Стальной стержень диаметром ~5 мм жестко закрепляется с трубкой перпендикулярно плоскости веерного пучка. В начальном положении сканера максимальное значение проекции стержня (тени) будет приходится на номер детектора lj, где j – номер ракурса, j =1,..., M .

Рис. 5.12. К определению жесткости РОТ и центрального детектора

При сканировании (повороте на 360°) координата lj будет изменяться некоторым образом из–за относительного смещения трубки и линейки детекторов (рис. 5.13).

Величина ж = ljmax – ljmin,, j =1,..., M служит критерием жесткости РОТ, где l j max , l j min – соответственно, максимальное и мини-

мальное отклонение координаты lj во время сканирования.

400