Малоракурсная томография в науке и технике.

На этой странице представлены приложения малоракурсной томографии для медико – биологических исследований и диагностики.

Структурные и кинематические схемы малоракурсных томографических систем разработанных для медико – биологической диагностики.

Примеры применения малоракурсной томографии для медицинской диагностики.

Рентген - томографическая система для ЛОР диагностики.

Данная система представляет собой автоматизированный комплекс, позволяющий получать двумерные томограммы различных органов, опухолей и инородных тел в черепе человека. Отличительной особенностью данной системы является то обстоятельство, что она является многоканальной, причем для одновременной диагностики, например, гайморовых пазух можно использовать два независимых канала получения информации, с помощью рентгеновской ПЗС матрицы и фотодиодной матрицы с рентген – оптическим преобразователем позволяющем получать изображения крупных органов или патологий. В первом случае информация вводится в персональный компьютер через параллельный порт, во втором варианте непосредственно на шину компьютера. Другой отличительной особенностью, по сравнению с ранее проектируемыми системами, является возможность замены ПЗС детекторов с различным разрешением, при этом система автоматически подстраивается под задаваемое матрицами разрешение. Математическое обеспечение разработано достаточно гибким, и способно работать под различными операционными системами типа WINDOWS-98, 2000, UNIX. В последнем случае при наличии локальной сети в медицинском учреждении возможно распараллеливание процессов расчета (построение «виртуальных» кластеров), что значительно повышает быстродействие системы.

Малоракурсный рентген радиографический томограф.

В медицинской диагностике широкое применение находит радиография, и надо сказать, что не смотря на развитие альтернативных методов и средств диагностики радиографирование будет еще долго удерживать лидирующие позиции в силу ее простоты, доступности, высокой достоверности получаемой информации. Узким местом здесь является ввод информации зафиксированной на рентгеновской пленке в персональный компьютер. Для решения данной задачи нами разработан малоракурсный рентгенографический томограф для использования его при медико – биологической диагностике и при контроле таких протяженных объектов как сварные швы. В указанных областях применения томографы отличаются лишь световыми параметрами оптических систем. Данный томограф может работать совершенно автономно, имеет свои подсистемы предварительной реконструкции, мониторы и т . д. Однако более качественную информацию можно получить при обработке исходных данных на РС. Размер сканируемой пленки составляет 300 х 400 мм2 , что позволяет при анализе например переломов конечностей на одну и ту же пленку зафиксировать 2, 3 проекции. Внешний вид томографа представлен на рисунке слева. Заметим что предложенное техническое решение нашло применение не только в медицинской диагностике, но и в чисто производственных задачах, в частности для контроля сварных швов. Малое энерго потребление обеспечивает возможность эксплоатации таких систем в полевых условиях.

Устройство записи и хранения данных на магнитных носителях.

На следующем рисунке представлена структурная схема разработанной системы, позволяющей производить запись и считывание информации любого характера на ленту видеомагнитофона, жесткого диска и т.д. Отличительной особенностью разработанной системы является возможность разгрузки центрального процессора компьютера, с которого производится считывание - запись информации, и то обстоятельство, что в отличие от известных зарубежных аналогов, данная система хранит данные о расположении файлов в служебной области на ленте. Это позволяет значительно сократить время поиска необходимых данных и разгрузить лентопротяжный механизм. Только по этой причине системы типа ARWID практически вышли из употребления. Конструкции систем такого рода достаточно просты, отличаются высокой надежностью, и могут быть эффективно использованы в органах здравоохранения, для хранения информации, непосредственно в учреждении, и выдаваться пациентам, в виде регистрационной карты где содержится вся информация о состоянии здоровья конкретного пациента (томограммы, энцефалограммы, «рентгеновские» снимки и т. д.)

На томограммах, выше показана реконструкция фантома трубчатой кости, реконструированная при 6 проекциях при 1024 отсчетах в каждой проекции, использовались методы интерполяции и экстраполяции, алгоритм реконструкции сверточный. Справа вверху исходная функция , слева внизу восстановленная.

Исследование пространственного распределения электромагнитных полей, излучаемых биологическими объектами.

Особый интерес с точки зрения малоракурсной 3D томографии представляет реконструкция пространственного «свечения» электромагнитных полей излучаемых биологическими объектами. Способы регистрации таких полей широко известны, нам в некоторой степени удалось несколько усовершенствовать методику регистрации, суть ее представлена на схеме.

Применение методов малоракурсной томографической диагностики в задачах стоматологии.

Весьма эффективно применение малоракурсной 3D томографии в стоматологии, в частности для определения формы и конфигурации каналов, особенно в случае лечения или протезирования коренных зубов, нередки случаи когда для определения формы канала приходится делать до 30 рентгеновских снимков ( к сожалению – эмпирически установленный факт), это практически ПДД. Нами разработана малоракурсная томографическая методика и аппаратурная реализация для решения задач подобного рода задач. На рисунке внизу представлены две схемы реализации, первая предполагает использование традиционной рентгеновской пленки но несколько иного размера, так чтобы на нее можно было спроецировать 3 – 6 проекций диагностируемого зуба, для этой же цели служит свинцовый экран расположенный перед пленкой. Вторая схема более прогрессивна и включает в себя рентгеновскую ПЗС матрицу, которая фиксирует проекции получая команды компьютера, элементарная система привода стандартного рентгеновского излучателя также управляется с помощью компьютера.

Схема сканирования также имеет некоторые особенности, суть которых понятна из рисунка приведенного ниже.

Структурная схема установки показана ниже и особых пояснений не требует.

Типичная компоновка и состав малоракурсной томографической системы для задач медицинской диагностики.

Заметим, что при использовании к качестве детектора рентгеновской пленки, для считывания с нее информации требуется специализированный сканер, и плата сопряжения с РС, следовательно использование ПЗС матрицы в качестве детектора более предпочтительно, даже с точки зрения аппаратной реализации. На нижнем рисунке, фактически, показан общий подход реализации приложения малоракурсных методов реконструкции в медико – биологических задачах.

При использовании материалов представленных на сайте, ссылка на автора и на сайт обязательны.