Реферат Комп'ютерна томографія

Страница 1 из 3 | Следующая страница

Міністерство освіти і науки України

Харківський національний університет імені В.М. Каразіна

Радиофизический факультет

Доповідь на семінарі «Сучасна електроніка»:

Комп'ютерна томографія

студентки групи РЄ – 21

Пановій О.Е.

Керівник:

доц. Думин О.Н.

Харків – 2008


Зміст

 

Запровадження. Основи томографії і рентгенографії

1. Історія відкриття методу

2. Пристрій рентгенівської установки

2.1 Джерело рентгенівського випромінювання

2.2 Приймач рентгенівського випромінювання

3. Розвиток комп'ютерної томографії

4. Фізичні і технічні основи томографії

4.1Принципы освіти послойного зображення

4.2Получение комп'ютерної томограммы, її методи

5. Цифрові рентгенологічні системи

5.1 Опис цифрових рентгенологічних систем

5.2 Області застосування і переваги цифрових рентгенологічних систем

Висновок

Література


Запровадження. Основи томографії і рентгенографії

 

Упродовж багатьох століть зусилля лікарів були спрямовані влади на рішення важкої завдання - поліпшення розпізнавання захворювань людини. Потреба методі, який дозволило б зазирнути всередину людського тіла, не пошкоджуючи його, була величезною. Яку величезну користь приніс б безпосередній огляд організму людини, якщо він став раптом «прозорим». І навряд хтось із учених минулого міг припустити, що ця мрія цілком можна здійснити. Потреба побачити не оболонку, а структуру організму живої людини, його анатомію і фізіологію був такий насущної, що, коли чудові рентгенівські промені, дозволяли досягти цього практично були, нарешті, відкриті, лікарі майже зразу й зрозуміли, що у медицині настала нова ера.

Рентгенологический метод - це спосіб вивчення будівлі та функції різних органів прокуратури та систем, заснований на якісному і/або кількісному аналізі пучка рентгенівського випромінювання, котрий пройшов тіло людини.

Рентгенографuя - спосіб рентгенологічного дослідження, у якому зображення об'єкта отримують на рентгенівської плівці шляхом її прямого експонування пучком випромінювання.

Томография - послойная рентгенографія. При томографії, завдяки руху під час зйомки з певною швидкістю рентгенівської трубки плівці виходить різким зображення лише з тих структур, розташовані на певної, заздалегідь заданої глибині. Тіні органів прокуратури та утворень, розташованих на меншою чи більшої глибині, виходять «змазаними» і накладаються основне зображення. Томография полегшує виявлення пухлин, запальних інфільтратів та інших патологічних утворень.

У терапевтичної практиці найчастіше спочатку вдаються до простого просвечиванию рентгенівськими променями за рентгенівським екраном – рентгеноскопії. Проте, з допомогою звичайній, бесконтрастной рентгеноскопії, можна досліджувати лише органи, дають на екрані тіні різної яскравості. Наприклад, і натомість прозорих за рентгенівським екраном легких, можна досліджувати серце (розміри, конфігурацію), визначити ділянки ущільнення в легеневої тканини, зумовлені запальної інфільтрацією при пневмонії. Однією з найдосконаліших, дають дуже достовірну інформацію рентгенологічних методів є комп'ютерна томографія, що дозволяє завдяки використанню ЕОМ диференціювати тканини та у яких, дуже мало різняться за рівнем поглинання рентгенівського випромінювання. Останніми роками значно удосконалилася техніка отримання зображення. З допомогою електронно-оптичного підсилювача, встановленого на рентгенівському апараті, вдасться одержати значно більше яскраві та чіткі зображення при меншою дозі опромінення хворого, що у своє чергу дозволяє зняти на кіноплівку весь процес дослідження чи окремі її фазою (ретгенокінематографія). Це має особливе значення при функціональних порушеннях органів (эзофагоспазм, дискінезія кишечника тощо. буд.). Кинопленку потім вдруге переглянути і знову відновити весь процес дослідження хворого, провести конси-ліум і т. буд.


1. Історія відкриття методу

 

Ідея комп'ютерної томографії (КТ) народилася далекої Південно-Африканську Республіку у фізика А. Кормака. У 1963 р. він статтю про можливість комп'ютерної реконструкції зображення мозку. Через 7 років цим зайнялася група інженерів англійської фірми электромузыкальных інструментів на чолі з р. Хаунсфилдом. Час сканування першого об'єкта (мозок, консервований в формаліні) на створеної ними експериментальної установці становило 9 год. Вже 1972 Р. було зроблено перша томограма жінці з пухлинним поразкою мозку. 19 квітня 1972 р. на конгресі Британського радіологічного інституту Р. Хаунсфилд і лікар Дж. Амброус виступили із сенсаційним повідомленням «Рентгенология проникає у головний мозок». На 1979 р. Р. Хаунсфилд удостоївся Нобелівської премії.

Такий спосіб грунтується на використанні хвильових коливань, в просуванні яких тканини людського тіла є нездоланною перешкодою. Через війну взаємодії хвильових коливань з органами і тканинами організму в різних приймачах - екрані, плівці, папері та ін. - виникають їх зображення, розшифровка яких дозволяє будувати висновки про стані різних анатомічних утворень.

Такими чином, безліч методів принципово близькі рентгенодиагностике як у своїй - природі, і характером кінцевого результату їх застосування. Впровадження у тих методів (поруч із рентгенологией) призвело до виникнення нової великої медичної дисципліни, що отримала там назва діагностичної радіології (від латинського radius - промінь), а й у нас - променевої діагностики. Можливості цієї дисципліни в розпізнаванні захворювань людини дуже великі. Їй доступні майже всі органи влади та системи людини, все анатомічні освіти, розміри яких перевищує мікроскопічних.

2. Пристрій рентгенівської установки як частини томографа

 

Типова рентгенівська діагностична система складається з рентгенівського випромінювача (трубки), об'єкта дослідження (пацієнта), прео6разователя зображення врача-рентгенолога.

Мал.1. принципове пристрій рентгенівської трубки

Рентгеновское випромінювання, який виник у аноді рентгенівської трубки, направляють на хворого, у тілі якого вона частково поглинається і розсіюється, а частково проходить наскрізь. Датчик перетворювача зображення уловлює минуле випромінювання, а перетворювач будує видимий світловий образ, який сприймає лікар.


2.1 Джерело рентгенівського випромінювання

До складу типового рентгенодіагностичного апарата входять що живить пристрій, пульт управління, штатив і рентгенівська трубка. Саме вона, власне, і є джерелом випромінювання. Установка отримує харчування із електромережі як змінного струму низького напруги. У высоковольтном трансформаторі мережевий струм перетворюється на перемінний струм високої напруги - від 40 до 150 кВ. З вторинної обмотки трансформатора перемінний струм вступає у систему выпрямителей, перетворюють їх у выпрямленный струм, що у одному напрямку. Высоковольтный выпрямленный струм подають на рентгенівську трубку, яка генерує peнтгеновское випромінювання. Трубка закріплена на штативі. Нею ж розташовується экранно-снимочное пристрій. Управління апаратом нескладно. Вибір і регулювання технічних умов здійснюються автоматично з допомогою мікропроцесорної техніки. У деяких моделях телевізійний монітор і пульт управління винесені на сусіднє приміщення, звідки лікар і призводить дослідження.

2.2 Приймач рентгенівського випромінювання

У рентгенівських установках використовують різні датчики і перетворювачі зображення. Доцільно виділити 5 типів приймачів: рентгенівську плівку, напівпровідникову фоточувствительную пластину, флюоресцирующий екран, рентгенівський електронно-оптичний перетворювач, дозиметричний лічильник. Там відповідно побудовано 5 загальних методів рентгенологічного дослідження: рентгенографія, электрорентгенография, рентгеноскопія, рентгенотелевизионная рентгеноскопія і дигитальная рентгенографія (До того ж комп'ютерна томографія).


Рис. 2. Принципове пристрій рентгенівської установки

рентгенографія комп'ютерний цифровий томографія


 

3. Розвиток комп'ютерної томографії

 

Винахід рентгенівської томографії з обробкою одержуваної інформації на ЕОМ справило переворот у сфері отримання зображення на медицині. Апарат, виготовлений і випробуваний групою інженерів англійської фірми «EMI», отримав назву ЭМИ-сканера.

Розробник у своїй апараті використовував кристалічний детектор з фотоэлектронным примножувачем (ФЭУ), проте джерелом була трубка, жорстко що з детектором, яка робила спочатку поступальний, та був обертальне рух при постійному включенні рентгенівського випромінювання. Таке пристрій томографа дозволяло отримати томограму за 4-20 хв.

Рентгенівські томографи з цим пристроєм (I покоління) використовувалися лише на дослідження мозку. Це обумовлювалось як великим часом дослідження (візуалізації лише нерухомих об'єктів), і малим діаметром зони томографирования до (24 див). Проте одержуване зображення несло дуже багато додаткової діагностичної інформації, що стало поштовхом як до клінічного застосування нової методики, до подальшому вдосконаленню самої апаратури.

Другим етапом становлення нового методу дослідження було видання до 1974 р. комп'ютерних томографів, містять кілька детекторів. Після поступального руху, яке вироблялося швидше, ніж в апаратів I покоління, трубка з детекторами робила поворот на 3-10про, що викликало прискоренню дослідження, зменшенню променевої навантаження на пацієнта і поліпшення якості зображення. Але час отримання однієї томограммы (20-60 з) значно обмежувало застосування томографів II покоління на дослідження всього тіла через неминучих артефактів, з'являються через свавільних і мимовільних рухів. Аксиальные комп'ютерні рентгенівські томографи даної генерації знайшли широке застосування дослідження мозку в неврологічних і нейрохірургічних клініках.

Одержання якісного зображення зрізу тіла особи на одне рівні можна було після розробки в 1976-1977 рр. комп'ютерних томографів III покоління. Принципова новизна їх полягала у тому, було виключено поступальний рух системи трубка-детекторы, збільшено діаметр зони дослідження до 50-70 див і первинна матриця комп'ютера. Це спричинило з того що одну томограму можна було отримати за 3-5 секунд при обороті системи трубка-детекторы на 360про. Якість зображення значно збільшилося і було обстеження внутрішніх органів. На рис. 3 показано схему одержання зображення з допомогою комп'ютерного томографа.

З 1979 р. деякі провідні фірми почали друкувати комп'ютерні томографи IV покоління. Детекторы (1100-1200 прим.) у тих апаратах розташовані по кільцю і обертаються. Движется лише рентгенівська трубка, що дозволяє зменшити час отримання томограммы до 1-1,5 секунди при повороті трубки на 360про. Це, і навіть збирати інформацію під різними кутами збільшує обсяг одержуваних відомостей при зменшенні витрат часу на томограму.

Рис. 3 Схема отримання зображення


У 1986 р. стався якісний стрибок в аппаратостроении для рентгенівської комп'ютерної томографії. Фірма «Иматрон» випущено комп'ютерний томограф V покоління, працював у реальному масштабі часу. Він має 200 джерел постачання та 5000 приймачів рентгенівського світла, а час отримання одного изображения-5 млсек. З огляду на зацікавленість клінік у придбанні комп'ютерних томографів, з 1986 р. визначилося напрям з випуску «дешевих» компактних систем для поліклінік і вимагає невеликих лікарень. Маючи деякими обмеженнями, пов'язані з числом детекторів чи часом і обсягом що збираються інформації, ці апарати дозволяють виконувати 75-95% (залежно від виду органу) досліджень, доступних «великим» комп'ютерним томографам.


 

4. Фізичні і технічні основи томографії

4.1 Принципи освіти послойного зображення

За виконання звичайній рентгенограми три компонента - плівка, об'єкт і рентгенівська трубка - залишаються у спокої. Томографический ефект можна отримати роботу при наступних комбінаціях:

1) нерухомий об'єкт і рухомі джерело (рентгенівська трубка) і приймач (рентгенографічна плівка, селеновая пластина, кристалічний детектор тощо.) випромінювання;

2) нерухомий джерело випромінювання та рухомі об'єкт і приймач випромінювання;

3) нерухомий приймач випромінювання та рухомі об'єкт і джерело випромінювання. Найпоширеніші томографи з синхронним переміщенням трубки і плівки в протилежних напрямах при нерухомості пацієнта

Рис. 4 Принцип освіти послойного зображення

F0, F1, F2 -нулевое,исходное й остаточне становище фокусу рентгенівської трубки; j-1/2 кута повороту трубки; S-поверхность столу; Т-объект дослідження; О-точка який виділяється шару; О1, О2-точки, які перебувають вищою, і нижче який виділяється шару; Про`, О``-проекции точки Про плівці при вихідному і кінцевому положеннях фокусу рентгенівської трубки; О1`, O1``-проекции точки О1 плівці за ті самі положеннях фокусу трубки; О2`, О2``-проекции точки О2 за ті самі положеннях фокусу трубки; О```-проекции всіх точок плівці при нульовому становищі рентгенівської трубки. Рентгенівський випромінювач і кассето-держатель з приймачем випромінювання (рентгенівська плівка, селеновая пластина) з'єднують жорстко з допомогою металевого важеля. Вісь обертання важеля (переміщення трубки і плівки) перебуває над рівнем столу" й яку можна довільно переміщати.

Як зазначено на рис.4, при переміщенні трубки з положення F1 у безвихідь F2, проекція точки Про, що відповідає осі обертання важеля, буде бути щодо одного й тому самому місці плівки. Проекція точки Про нерухома щодо плівки і, отже, її зображення буде чітким. Проекції точок О1 і О2,находящиеся поза який виділяється шару, з переміщенням трубки і плівки змінюють своє становище плівці і, отже, їх зображення буде нечітким, розмазаним. На томограмме, в такий спосіб, будуть чіткими зображення всіх точок, що у площині лише на рівні осі обертання системи, тобто у выделяемом томографическом шарі.

На малюнку показано переміщення трубки і плівки небалістичною траєкторією прямая-прямая, тобто за паралельним прямолінійним котрі спрямовують. Такі томографи, мають найпростішу конструкцію, набули найбільшого поширення. Такий апарат належить до лінійним томографам (з лінійними траєкторіями), оскільки проекції траєкторій руху системи трубка-пленка на виділювану площину мають вигляд прямий лінії, а тіні розмазування мають прямолинейную форму.

У томографах з нелінійним размазыванием переміщення системи трубка - плівка іде за рахунок криволинейным траєкторіям - колу, еліпсу, гипоциклоиде, спіралі. У цьому ставлення відстаней фокус трубки - вісь і вісь - плівка зберігається постійним. І на таких випадках доведено, що геометричних місцем точок, проекції яких за русі системи нерухомі щодо плівки, є площину, паралельна площині плівки і через вісь качання системи. Размазывание зображення точок об'єкта, лежачих поза виділеної площині, іде за рахунок відповідним кривим траєкторіям руху системи. Размазываемые зображення повторюють плівці траєкторію переміщення фокусу рентгенівської трубки.

При симультанної (багатошарової) томографії до одного прийом (одне переміщення трубки і плівки в протилежних напрямах) отримують кілька томограмм завдяки розташуванню лише у касеті кількох плівок, розташованих на деякій відстані друг від друга. Проекція зображення першого шару, знаходиться в осі обертання системи (обраної висоті шару), виходить верхньої плівці. Геометрически доведено, що у наступних плівках отримують своє зображення нижележащие паралельні до осі руху системи верстви, відстані між якими приблизно рівні відстаней між плівками. Основним недоліком подовжньої томографії і те, що розпливчасті зображення вище- і нижележащих площин з небажаної інформацією зменшують природну контрастність. У результаті сприйняття на выделяемом шарі тканин з невисокою контрастністю погіршується.

Указанного нестачі позбавлена аксіальний комп'ютерна рентгенівська томографія. Це тим, що суворо колімований пучок рентгенівського випромінювання відбувається лише через ту площину, яка цікавить лікаря. У цьому реєстрація розсіяного випромінювання зведена до мінімуму, значно покращує візуалізацію тканин, особливо мало контрастних. Зниження

Страница 1 из 3 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація