Комплексна система отримання та формування зображення

Комплексна система отримання та формування зображення, що включає в себе пристрої для генерації випромінювання та формування зображення, що містять: блок детектування, блок управління, блок пам'яті, блок обробки зображення, консольний блок та дисплей, причому блок детектування з'єднаний з блоками обробки зображення та блоком управління, який в свою чергу з'єднаний з консольним блоком, блоками пам'яті і обробки зображення та дисплеєм, крім того, блок управління містить: блок управління рентгенографії, блок вимірювання періоду холостого ходу компенсуючого кадру, блок вимірювання періоду холостого ходу рентгенівського кадру, блок вимірювання періоду накопичення рентгенівського кадру, арифметичний блок періоду накопичення компенсуючого кадру, арифметичний блок кількості заряду накопичення рентгенівського кадру і пам'ять характеристики темнового струму, причому блок управління рентгенографії з'єднаний з блоками вимірювання періоду холостого ходу компенсуючого кадру, вимірювання періоду холостого U 2 (11) 1 3 оду часу від початку накопичення до завершення накопичення, арифметичний блок кількості заряду накопичення і блок обробки зображення для виконання компенсуючої корекції зображення, отриманого на підставі кількості заряду накопичення темнового струму. Крім того, пристрій формування зображення, містить: арифметичний блок періоду часу накопичення для обчислення третього періоду часу і блок керування для управління блоком детектування згідно третього періоду часу, причому блок обробки зображення виконує компенсуючу корекцію зображення на підставі даних компенсуючої корекції, отриманих з блоку детектування, керованого блоком управління згідно третього періоду часу, блок обробки зображення виконує компенсуючу корекцію зображення на основі даних компенсуючої корекції, отриманих шляхом арифметичної обробки компенсуючих даних, попередньо отриманих відповідно до кількості заряду накопичення темнового струму при рентгенографії, який обчислюється з характеристики темнового струму, і першого і другого періодів часу, характеристика темнового струму обчислюється шляхом апроксимації по експоненційній функції; перетворювальний елемент формується з аморфного кремнію як основного складового матеріалу, перетворювальний елемент містить перетворювач довжини хвилі для перетворення падаючого випромінювання в світло і фотоелектричний перетворювальний елемент для перетворення світла в електричний сигнал. До недоліків цього винаходу відноситься те, що його вузькоспеціалізоване використання, реєстрація зображення відбувається лише в цифровій формі на цифровому носії, що при несанкціонованому доступі дозволяє суб'єктивно змінювати отримане відображення, а це в свою чергу не дозволяє використовувати отримане зображення в якості експертно-достовірного, як доказову базу об'єктивного стану досліджуємого об'єкта. Тільки зображення об'єкту, яке виключає можливість стороннього впливу, може бути використане як об'єктивне свідчення в міжнародно-правових відносинах. Так при встановленні груп інвалідності на лікарських комісіях ВТЕК необхідно представити тільки плівковий результат діагностики. При використанні судової експертизи приймають тільки плівкові докази. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалити відомий спосіб, шляхом реєстрації випромінювання на світлочутливому матеріалі, що забезпечує розширення функціональних можливостей за рахунок можливості використовувати отримане зображення в якості експертнодостовірного, як доказову базу об'єктивного стану об'єкта, що досліджується, так як при виконанні судової експертизи приймаються тільки плівкові докази. Поставлена задача вирішується тим, що комплексна система отримання та формування зображення, що включає в себе пристрої для генерації випромінювання та формування зображення, що містять: блок детектування, блок управління, блок пам'яті, блок обробки зображення, консольний блок та дисплей, причому блок детектування 56083 4 з'єднаний з блоками обробки зображення та блоком управління, який в свою чергу з'єднаний з консольним блоком, блоками пам'яті і обробки зображення та дисплеєм, крім того, блок управління, містить: блок управління рентгенографії, блок вимірювання періоду холостого ходу компенсуючого кадру, блок вимірювання періоду холостого ходу рентгенівського кадру, блок вимірювання періоду накопичення рентгенівського кадру, арифметичний блок періоду накопичення компенсуючого кадру,арифметичний блок кількості заряду накопичення рентгенівського кадру і пам'ять характеристики темнового струму, причому блок управління рентгенографії з'єднаний з блоками вимірювання періоду холостого ходу компенсуючого кадру, вимірювання періоду холостого ходу рентгенівського кадру, вимірювання періоду накопичення рентгенівського кадру та арифметичним блоком періоду накопичення компенсуючого кадру, який в свою чергу приєднаний до блоку вимірювання періоду холостого ходу компенсуючого кадру, пам'яттю характеристики темнового струму та арифметичного блоку кількості заряду накопичення рентгенівського кадру, який з'єднаний з пам'яттю характеристики темнового струму та блоками вимірювання періоду холостого ходу рентгенівського кадру і вимірювання періоду накопичення рентгенівського кадру. Згідно з корисною моделлю, новим є те, що додатково містить блок керування та контролю параметрів рентгенівського джерела, детектор рентгенівського експонометра, блок рентгенівського експонометра, рентгенографічний комплект, що включає в себе касету, екран та плівку, блок накалу катода, комутатор часу, блоки регулювання напруги анода та контролю, причому рентгенографічний комплект знаходиться між блоком детектування випромінювання та детектором рентгенівського експонометра, зв'язаного з блоком рентгенівського експонометра, який, в свою чергу, з'єднаний з зв'язаними між собою блоками управління рентгенографії та керування і контролю параметрів рентгенівського джерела, під'єднаного до блоків, накалу катода, комутатора часу, регулювання напруги анода та контролю, який з'єднаний з рентгенівським джерелом, а блок контролю з'єднаний з блоками регулювання напруги анода, комутатора часу та накалу катода. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, де на Фіг.1 зображено: 1 - блок детектування випромінювання, 2 - блок пам'яті, 3 - блок вимірювання періоду холостого ходу компенсуючого кадру, 4 - блок вимірювання періоду холостого ходу рентгенівського кадру, 5 - арифметичний блок кількості заряду накопичення рентгенівського кадру, 6 - блок обробки зображення, 7 - арифметичний блок періоду накопичення компенсую чого кадру, 8 - блок управління, 9 - блок обробки зображення з компенсацією, 10 - блок вимірювання періоду накопичення рентгенівського кадру, 11 - рентгенівське джерело, 12 - блок контролю, 13 - блок накалу катода, 14 - блок регулювання напруги аноду, 15 комутатор часу, 16 - блок керування і контролю параметрів рентгенівського джерела, 17 - блок рентгенівського експонометра, 18 - детектор рент 5 генівського експонометра, 19 - рентгенографічний комплект, 20 - фосфор, 21 - фотоелектричний перетворювальний елемент, 22 - перемикаючий елемент, 23 - схему зчитування, 24 - аналогоцифровий перетворювач, 25 - схема збудження, 26 - дисплей, 27 - оператор, 28 - консольний блок, 29 - блок управління рентгенографії, 30 - пам'ять характеристики темнового струму, 31 - рентгенівський промінь, 32 - об'єкт дослідження. Оператор 27 може виконувати різні налаштування з консольного блоку 28, такі як умови рентгенографії (фотозйомка, рухоме зображення, напруга трубки, струм трубки, часовий період випромінювання тощо), час рентгенографії, умови обробки зображення, ідентифікатор об'єкта, спосіб обробки отриманого зображення і т.д. Умови рентгенографії, основані на одній з інструкцій оператора 27, яка вводиться через консольний блок 28, та інструкції інформаційної системи випромінювання передаються блоком 8 управління в блок 29 управління рентгенографії для управління послідовністю рентгенографії. На підставі цих інструкцій блок 29 управління рентгенографії приводить в дію рентгенівське джерело 11, як джерело випромінювання, блок 16 керування і контролю параметрів рентгенологічного випромінювання та блок 1 детектування випромінювання, отримує дані зображення і передає їх у блок 6 обробки зображення. Блок 16 керування і контролю параметрів рентгенологічного джерела з допомогою блоку 12 контролю проводить контроль роботи блоку 13 накалу катода, блоку 14 регулювання напруги анода і комутатор 15 часу. Блоки 13 накалу катода та 14 регулювання напруги анода задає робочі струм і напругу на рентгенівській трубці, від яких залежать інтенсивність рентгенівського випромінювання, що падає на рентгенографічний комплект 19. Комутатор 15 часу регулює час проведення дослідження. При знімку, час витримки є важливим параметром, оскільки визначає динамічну складову нерізкості зображення рухомих досліджуваних органів. Рентгенівський джерело 11 включає в себе рентгенівську трубку і рентгенівську діафрагму. Рентгенівська трубка приводиться в дію за допомогою джерела живлення високої напруги, керованого блоком 29 управління рентгенографії, і вона випромінює рентгенівський промінь 31. Рентгенівська діафрагма приводиться в дію блоком 29 управління рентгенографії, і вона надає форму рентгенівського променю 31 в залежності від зміни в області рентгенографії, так щоб запобігти зайвому рентгенівському випромінюванню. Рентгенівський промінь 31, що випромінюється з рентгенівського джерела 11, спрямовується на об'єкт 32, що лежить на стенді (не показаний), який прозорий для рентгенівського випромінювання. Рентгенографічний стенд приводиться в дію на основі інструкції блоку 29 управління рентгенографії. Рентгенівський промінь 31, що випромінюється на об'єкт 32, проникає в об'єкт 32 і рентгенографічний стенд і, далі, входить до блоку 1 детектування випромінювання. За об'єктом 32 знаходиться детектор 18 рентгенівського експонометра і рентгенографічний 56083 6 комплект 19, який містить касету, екран і плівку. Детектор 18 рентгенівського експонометра реєструє дозу випромінювання, що падає на рентгенологічний комплект і формує сигнал на відключення високої напруги на рентгенівській трубці після проходження через приймач дози випромінювання, відповідної заданому рівню почорніння фотоматеріалу. Блок 1 детектування випромінювання містить решітку (не показана), фосфор 20, фотоелектричний перетворювальний елемент 21, перемикаючий елемент 22, схему 23 зчитування, аналогоцифровий перетворювач (АЦП) 24, схему 25 збудження і вимірювач кількості рентгенівського опромінення (не показаний). Згадана решітка знижує дію розсіювання рентгенівського випромінювання, яке виникає після проникнення рентгенівського променя 31 в об'єкт 32. Фосфор 20, як перетворювач довжини хвилі, поглинає рентгенівський промінь, який проникає в об'єкт 32, збуджує центр випромінювання світла у фосфорі 20 і випромінює видиме світло. Тобто фосфор 20 перетворює довжину хвилі падаючого рентгенівського випромінювання. Видиме світло, що випромінюється із фосфору 20, направляється на фоточутливу поверхню фотоелектричного перетворюючого елемента 21, розташованого на ізолюючій підкладці, і перетворюється фотоелектричним чином. Далі, заряди сигналу, що перетворені фотоелектричним чином надаються в схему 23 зчитування через перемикаючий елемент 22, також розташований на ізолюючої підкладці, і перетворюються в сигнал напруги за допомогою інтегруючого підсилювача схеми 23 зчитування. Сигнал напруги, перетворений за допомогою інтегруючого підсилювача схеми 23 зчитування, перетворюється з аналогового сигналу в цифровий сигнал за допомогою АЦП 24 і передається назовні з блоку 1 детектування випромінювання. Схема 25 збудження приводить в дію фотоелектричний перетворювальний елемент 21, перемикаючий елемент 22 і схему 23 зчитування на основі інструкцій від блоку 29 управління рентгенографії, і таким чином виконується операція зчитування сигналу. Блок 6 обробки зображення виконує корекцію даних зображення (що компенсує корекцію, корекцію білого кольору, корекцію дефектів), просторову фільтрацію, рекурсивний процес і т.п. в реальному масштабі часу і, пізніше, він може виконати процес градації, корекцію лінії розсіювання, різні типи процесів просторової частоти і т.п. Зображення, оброблене в блоці 6 обробки зображення, відображається на дисплеї 26. Одночасно з обробкою зображення в масштабі реального часу основне зображення, в якому була виконана тільки корекція даних, зберігається в блоку 2 пам'яті. Світловий вихід, який виходить шляхом випромінювання і виконання рентгенографії (зображення випромінювання, отримане шляхом введення випромінювання), називається рентгенівським кадром, а темновий вихід, який виходить шляхом виконання рентгенографії без випромінювання, називається компенсуючим кадром. 7 Блок 29 управління рентгенографії подає команду в схему 25 збудження в блоці 1 детектування випромінювання. Схема 25 збудження, яка прийняла команду, подає напруги до ланцюга Vs зміщення, вентильний ланцюга Vg і ланцюги Vref еталонної потужності схеми 23 зчитування, відповідно. Внаслідок подачі напруги до вентильного ланцюга Vg перемикаючий елемент 22 включається, напруга (Vs-Vref) подається до фотоелектричного перетворювального елементу 21, і досягається стан, коли може бути виконано фотоелектричне перетворення. При холостому ході для скидання накопичуваних зарядів через темновий струм, що генерується внаслідок прикладання напруги зсуву до фотоелектричного перетворювального елементу 21, до вентильного ланцюга Vg періодично застосовуються імпульси, за допомогою чого включається перемикаючий елемент 22. Блок 29 управління рентгенографії надає час tis, який вказує, коли напруга зсуву подається на фотоелектричний перетворювальний елемент 21 блоку 1 детектування випромінювання, до блоку 4 вимірювання періоду холостого ходу рентгенівського кадру і блок 3 вимірювання періоду холостого ходу компенсуючого кадру в якості часу початку холостого ходу. Блок 4 вимірювання періоду холостого ходу рентгенівського кадру і блок 3 вимірювання періоду холостого ходу компенсуючого кадру зберігають наданий час tis початку роботи холостого ходу. Далі блок 29 управління рентгенографії надає час (час скидання темнового струму) txs, яке вказує, коли перемикаючий елемент 22 перемикається з положення ВКЛ у позицію ВИКЛ безпосередньо перед включенням перемикача рентгенівського випромінювання, до блоку 4 вимірювання періоду холостого ходу рентгенівського кадру в якості часу завершення холостого ходу. Попри це, блок 29 управління рентгенографії надає час txs до блоку 10 вимірювання періоду накопичення рентгенівського кадру в якості часу початку накопичення рентгенівського кадру. Блок 4 вимірювання періоду холостого ходу рентгенівського кадру зберігає наданий час txs завершення холостого ходу, а блок 10 вимірювання періоду накопичення рентгенівського кадру зберігає наданий час txs початку накопичення рентгенівського кадру. Блок 4 вимірювання періоду холостого ходу рентгенівського кадру обчислює період Тхі (=txstis) холостого ходу рентгенівського кадру на основі часу tis початку і часу txs завершення холостого ходу і виводить цей період. Блок 4 вимірювання періоду холостого ходу рентгенівського кадру відповідає першому блоку вимірювання періоду часу. Оскільки процес арифметичної операції здійснюється блоком 4 вимірювання періоду холостого ходу рентгенівського кадру паралельно процесу рентгенографії, навіть протягом процесу арифметичної операції, рентгенівське випромінювання випускається, і після завершення випромінювання блок 1 детектування випромінювання перемикає режим роботи в режим зчитування рентгенівського кадру. 56083 8 При зчитуванні рентгенівського кадру, шляхом включення перемикаючого елемента 22 за допомогою подачі напруги до вентильного ланцюга Vg заряду в фотоелектричному перетворювальному елементі 21 виводяться за допомогою схеми 23 зчитування, перетворюються в цифровий сигнал за допомогою АЦП 24 і передаються в блок 6 обробки зображення. При зчитуванні рентгенівського кадру кількість зарядів, що виводяться з фотоелектричного перетворюючого елемента 21, дорівнює сумі кількості Qwx заряду накопичення темнового струму та кількості Qx заряду рентгенівського випромінювання. Кількість Qwx заряду накопичення темнового струму позначає кількість зарядів, які накопичуються внаслідок темнового струму згідно характеристики темнового струму фотоелектричного перетворюючого елемента 21. Кількість Qx заряду рентгенівського випромінювання позначає кількість зарядів, отриманих шляхом фотоелектричного перетворення рентгенівського випромінювання. Далі, оскільки перемикаючий елемент 22 перемикається з положення ВКЛ у позицію ВИКЛ, передача зарядів, накопичених у фотоелектричному перетворювальному елементі 21, завершується і зчитування рентгенівського кадру завершується. На цьому етапі блок 29 управління рентгенографії надає час txe, яке вказує, коли перемикаючий елемент 22 перекладається з положення ВКЛ у позицію ВИКЛ, до блоку 10 вимірювання періоду накопичення рентгенівського кадру в якості часу завершення зчитування рентгенівського кадру. Блок 10 вимірювання періоду накопичення рентгенівського кадру зберігає наданий час txe завершення зчитування рентгенівського кадру. Блок 10 вимірювання періоду накопичення рентгенівського кадру обчислює період Тх(=txe-txs) накопичення рентгенівського кадру на підставі часу txs початку накопичення і часу txe завершення зчитування рентгенівського кадру і виводить цей період. Блок 10 вимірювання періоду накопичення рентгенівського кадру відповідає другому блоку вимірювання періоду часу. Після завершення зчитування рентгенівського кадру арифметичний блок 5 кількості заряду накопичення рентгенівського кадру обчислює і прогнозує кількість Qwx заряду накопичення темнового струму рентгенівського кадру шляхом використання періоду Тхі холостого ходу, періоду Тх накопичення рентгенівського кадру і характеристики темнового струму, що зберігається у пам'яті 30 характеристики темнового струму. Пам'ять 30 характеристики темнового струму відповідає блоку пам'яті 2. Блок 29 управління рентгенографії надає час tws завершення зчитування рентгенівського кадру в блок 3 вимірювання періоду холостого ходу компенсуючого кадру в якості часу початку накопичення компенсуючого кадру. Блок 3 вимірювання періоду холостого ходу компенсуючого кадру зберігає наданий час початку накопичення компенсуючого кадру. Блок 3 вимірювання періоду холостого ходу компенсуючого кадру обчислює період Twi холостого ходу компенсуючого кадру на підставі часу 9 56083 (часу початку холостого ходу) tis, яке вказує, коли напруга зсуву подається на фотоелектричний перетворювальний елемент 21, і часу tws початку накопичення компенсуючого кадру. Далі, арифметичний блок 7 періоду накопичення компенсуючого кадру обчислює період Tw накопичення компенсуючого кадру, використовуючи кількість Qwx заряду накопичення темнового струму рентгенівського кадру. Арифметичний блок 7 періоду накопичення компенсуючого кадру виводить обчислений період Tw накопичення компенсуючого кадру в блок 29 управління рентгенографії. Після закінчення періоду Tw накопичення компенсуючого кадру блок 29 управління рентгенографії спрямовує команду початку зчитування компенсуючого кадру в блок 1 детектування випромінювання. Блок 1 детектування випромінювання, який прийняв цю команду, зчитує компенсуючий кадр. Оскільки зчитування компенсуючого кадру виконується аналогічно зчитування рентгенівського кадру, його опис опущено. Після завершення зчитування компенсуючого кадру обраховані дані компенсуючої корекції пе Комп’ютерна верстка М. Ломалова 10 редаються в блок 6 обробки зображення. Блок 6 обробки зображення виконує процес віднімання (компенсує корекцію) у вигляді (рентгенівське зображення) - (дані компенсуючої корекції), виконує необхідну обробку зображення, таку як корекцію посилення і т.п., і надає можливість відображення відкоригованого зображення на дисплеї 26. Введення додаткових блоків рентгенівського експонометра, накалу катода, контролю, регулювання напруги анода, комутатора часу, керування і контролю параметрів рентгенівського джерела, детектора випромінювання та рентгенологічного комплекту в складі касети, підсилюючих екранів та плівки в їх взаємозв'язку дозволило значно розширити функціональні можливості в взаємодії цифрових та плівкових технологій, зменшити дозову нагрузку на пацієнта до 0,1мР, автоматизувати процес налаштування та тестового контролю апарату в процесі формування та отримання зображення. Таким чином винахід дозволяє знизити дозову нагрузку, отримувати якісну рентгенографію без збільшення вартості та розмірів приладу. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601