СТЕРЕОСКОПИЧЕСКАЯ РЕНТГЕНОВСКАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1998 года по МПК H05G1/70 H04N5/321 

Изобретение относится к рентгеноскопии, а более конкретно к устройству стереоскопических рентгеновских установок.

Известны стереоскопические рентгеновские установки [1]. Первый вариант установки содержит две рентгеновские трубки, рентгеновский экран и зеркальный стереоскоп. Второй отличается от первого тем, что в нем вместо стереоскопа применены вращающийся свинцовый обтюратор, помещенный перед рентгеновскими трубками и поочередно перекрывающий своими лопастями рентгеновские лучи, и эклипсные очки, работающие синхронно с обтюратором. Третий вариант (безочковый) содержит два растра. Один растр (свинцовый) расположен за рентгеновским экраном, со стороны рентгеновских трубок, второй, поглощающий или оптически сильный, - перед ним (со стороны наблюдателя).

Наиболее близким по технической сущности устройством (прототипом) является устройство по третьему варианту.

Устройство-прототип имеет то неудобство, что требует для наблюдения стереоэффекта выбирать определенные позиции. При практическом осуществлении такой установки возникают трудности, связанные с изготовлением очень мелкого свинцового растра. Кроме того, известная установка не обеспечивает достаточную защиту обслуживающего персонала от рентгеновского облучения, не позволяет рассматривать стереоскопические рентгеновские изображения при выключенных рентгеновских трубках (если изображения не сфотографированы) и не позволяет записывать стереорентгенограммы магнитным способом на магнитных носителях информации.

Предлагаемое изобретение направлено на решение задачи по устранению перечисленных недостатков и заключается в том, что с рентгеновской установкой, состоящей из первой и второй рентгеновских трубок, разнесенных на стереоскопический базис, блока питания рентгеновских трубок, двух растров и флюоресцирующего рентгеновского экрана совмещена телевизионная установка, содержащая два модулятора рентгеновских трубок (для сопряжения установок), первую и вторую передающие телевизионные камеры, первый и второй проекционные кинескопы с отклоняющими системами и объективами, два модулятора проекционных кинескопов, два видеоусилителя, блок разверток проекционных кинескопов, синхрогенератор, блок питания электронных устройств установки и просветный экран, причем растры размещены по обе стороны просветного экрана, на который направлены объективы проекционных кинескопов, первая и вторая передающие телевизионные камеры расположены с противоположной стороны флюоресцирующего рентгеновского экрана по отношению к исследуемому объекту таким образом, что объектив первой фокусирует на ее светочувствительном элементе изображение, создаваемое на флюоресцирующем рентгеновском экране первой рентгеновской трубкой, а объектив второй фокусирует на ее светочувствительном элементе изображение, создаваемое второй рентгеновской трубкой, выходы первой и второй передающих телевизионных камер соединены с входами своих видеоусилителей, выходы видеоусилителей соединены соответственно с входами первого и второго проекционных кинескопов, выходы синхрогенератора соединены с входами модуляторов рентгеновских трубок, с входами блока разверток проекционных кинескопов и с входами синхронизации телевизионных камер, выходы блока разверток проекционных кинескопов подведены к соответствующим отклоняющим системам, выходы модуляторов проекционных кинескопов ответственно соединены с их управляющими электродами, выходы блока питания соединены со всеми потребителями.

Это позволяет рассматривать рентгеновские изображения как в непосредственной близости от рентгеновской установки, так и в другом помещении, а также записывать рентгеностереограммы на видеомагнитофоне и рассматривать их при выключенной рентгеновской установке, что значительно уменьшает рентгеновское облучение обслуживающего персонала. Кроме того, отпадает необходимость в очень мелком свинцовом растре.

Стереоскопическая рентгеновская установка может содержать более двух рентгеновских трубок и соответствующее количество модуляторов рентгеновских трубок, передающих телевизионных камер, видеоусилителей, модуляторов проекционных кинескопов и проекционных кинескопов с отклоняющими системами и объективами.

Это позволяет расширить фокальные зоны, из которых наблюдается стереоэффект, и устранить необходимость выбирать определенные позиции для его наблюдения.

Вместо просветного экрана с двумя растрами и проекционных кинескопов может быть применен один растровый кинескоп, что упрощает конструкцию [2].

Вместо проекционных киснескопов и просветного экрана с двумя растрами в установке может использоваться твердотельный экран и один растр, помещенный перед экраном со стороны наблюдателя.

Твердотельный экран позволяет очень точно расположить параллаксстереограмму относительно растра.

В стереоскопическую рентгеновскую установку могут быть дополнительно введены память, контролер, дисковод и по числу передающих телевизионных камер - цифроаналоговые и аналого-цифровые преобразователи и коммутаторы, причем выходы передающих телевизионных камер подведены к входам аналого-цифровых преобразователей, выходы аналого-цифровых преобразователей соединены с первыми входами коммутаторов, выходы коммутаторов подведены к входам цифроаналоговых преобразователей, выходы аналоговых преобразователей соединены с входами видеоусилителей, выходы видеоусилителей подведены к сигнальным входам твердотельного экрана, информационные входы памяти соединены с выходами аналого-цифровых преобразователей и контроллера, информационные выходы памяти подведены к вторым входам коммутаторов и входам контроллера, выходы синхрогенератора соединены с синхронизирующими входами и входами управления памяти, координатными и синхронизирующими входами развертки твердотельного экрана и входами управления и синхронизации контроллера, с контроллером соединен дисковод.

Это позволяет рассматривать стереоскопические рентгеновские изображения при выключенных рентгеновских трубках и в отсутствии исследуемого объекта, а также записывать рентгеностереограммы на дискеты для длительного хранения.

Между аналого-цифровыми преобразователями и коммутаторами или между коммутаторами и цифроаналоговыми преобразователями могут быть включены блоки коррекции, которые производят цифровую обработку сигнала, повышают контрастность изображения, устраняют помехи, выполняют функцию масштабирования и т. п.

На фиг. 1 изображена блок-схема стереоскопической рентгеновской установки; на фиг. 2 - ход лучей в растровом кинескопе и создаваемая им параллаксстереограмма; на фиг. 3 - блок-схема стереоскопической рентгеновской установки с твердотельным экраном и цифровой обработкой телевизионного сигнала.

Стереоскопическая рентгеновская установка (фиг. 1) содержит четыре рентгеновские трубки A, B, C, D (1), разнесенные на стереоскопический базис, блок питания 2 рентгеновских трубок, два растра 3 и 4 и флюоресцирующий рентгеновский экран 5, между которым и рентгеновскими трубками помещается исследуемый объект 6, модуляторы 7 - 10 рентгеновских трубок, передающие телевизионные камеры A, B, C, D (11), проекционные кинескопы 12 - 15 с отклоняющими системами 16 и объективами 17, модуляторы 18 - 21 проекционных кинескопов, видеоусилители 22 - 25, блок разверток 26 проекционных кинескопов, синхрогенератор 27, блок питания 28 электронных устройств установки и просветный экран 29.

Растры 3 и 4 размещены по обе стороны просветного экрана 29, на который направлены объективы 17 проекционных кинескопов 12 - 15, передающие телевизионные камеры 11 расположены с противоположной стороны флюоресцирующего рентгеновского экрана 5 по отношению к исследуемому объекту 6 таким образом, что их объективы фокусируют на их светочувствительных элементах изображения, создаваемые на флюоресцирующем рентгеновском экране 5 рентгеновскими трубками 1, выходы передающих телевизионных камер 11 соединены с входами своих видеоусилителей 22 - 25, выходы видеоусилителей соединены соответственно с входами проекционных кинескопов 12 - 15, выходы синхрогенератора 27 соединены с входами модуляторов 18 - 21 проекционных кинескопов, с входами модуляторов 7 - 10 рентгеновских трубок, с входами блока разверток 26 проекционных кинескопов и с входами синхронизации телевизионных камер 11, выходы блока разверток 26 проекционных кинескопов подведены к соответствующим отклоняющим системам 16, выходы модуляторов 18 - 21 проекционных кинескопов ответственно соединены с их управляющими электродами, входы блока питания 28 соединены со всеми потребителями.

Стереоскопическая рентгеновская установка (фиг. 1) работает следующим образом.

Установка может содержать две и более рентгеновские трубки и соответствующее количество телевизионных камер, проекционных кинескопов и других элементов. Практический опыт показывает, что для получения достаточно широких фокальных зон и устранения необходимости выбирать определенные позиции для наблюдения стереоэффекта, достаточно 4-канальной системы. Причем под телевизионной камерой, входящей в каждый канал, понимается устройство, преобразующее оптическое изображение в электрический видеосигнал, имеющее объектив, светочувствительный элемент (это может быть как вакуумная передающая телевизионная трубка с отклоняющей системой, так и твердотельный светочувствительный элемент, например, ПЗС-прибор с зарядовой связью), блок разверток и видеоусилитель.

Синхрогенератор 27 вырабатывает импульсы, синхронизирующие работу всех электронных устройств установки. Модуляторы 7 - 10 представляют собой ключи, которые в исходном состоянии закрыты и не пропускают высокое напряжение, вырабатываемое блоком питания 2, на рентгеновские трубки 1. Под действием синхронизирующих импульсов модуляторы 7 - 10 поочередно подают высокое напряжение на рентгеновские трубки 1 и рентгеновские трубки поочередно излучают рентгеновские лучи. Трубки A, B, C, D (1) отстоят друг от друга на расстояниях выбранного стереобазиса, а их выходные отверстия направлены на исследуемый объект 6 таким образом, чтобы при воспроизведении стереоскопического рентгеновского изображения объекта получить необходимые параллаксы изображений, создаваемых кинескопом 12 - 15. Рентгеновские лучи просвечивают объект 6 и создают его рентгеновские изображения на флюоресцирующем экране 5. Поскольку рентгеновские трубки работают поочередно, исследуемый объект получает от всех трубок такую же дозу облучения рентгеновскими лучами, как если бы в течение рентгеновского исследования непрерывно работала одна рентгеновская трубка (т. е. доза облучения при стереоскопическом рентгеновском исследовании не превышает и даже несколько меньше на величину, соответствующую обратным додам разверток, дозы при обычном рентгеновском исследовании). Трубки A, B, C, D (1) работают поочередно в течение одинаковых интервалов времени. В течение каждого такого рабочего интервала с помощью блока разверток 26 и отклоняющих систем 16 осуществляется одновременно и синхронно во всех проекционных кинескопах 12 - 15 и передающих телевизионных камерах 11 строчная (чресстрочную развертку делать нет необходимости, хотя может применяться любая развертка, так как используемая в рентгеновской установке система телевидения относится к кабельным системам и не связана ни с телевизионным стандартам, ни с ограничением полосы частот передаваемого сигнала) растровая развертка.

Длительность рабочего интервала рентгеновских трубок ответствует длительности одного кадра развертки. Объективы передающих телевизионных камер 11 проецируют на их светочувствительные элементы изображения, получающиеся на флюоресцирующем рентгеновском экране 5. Телевизионные камеры 11 преобразуют световые изображения в электрические видеосигналы. С выходов телевизионных камер электрические сигналы поступают на входы видеоусилителей 22 - 25, усиливаются и подводятся к входам проекционных кинескопов 12 - 15. Проекционные кинескопы в исходном состоянии заперты и поочередно открываются на время прямых ходов кадровой развертки под действием импульсов, вырабатываемых модуляторами 18 - 21, которые в свою очередь управляются синхроимпульсами, вырабатываемыми синхрогенератором 27 (выходы 1 - 4). Очередность работы проекционных кинескопов 12 - 15 соответствует очередности работы рентгеновских трубок A, B, C, D (1). При этом, если работает рентгеновская трубка A, то одновременно работает (открыт) проекционный кинескоп 12, если работает трубка B, то открыт кинескоп 13, если работает трубка C, то открыт кинескоп 14 и т.д. Блок разверток 26 синхронизируется импульсами строчной и кадровой синхронизации, поступающих с выходов 5 и 6 синхрогенератора 27. Импульсы гашения обратного хода строк (выход 7 синхрогенератора 27) замешиваются в видеосигнал в видеоусилителях 22 - 25. Проекционные кинескопы 12 - 15 воспроизводят изображения, получающиеся на рентгеновском экране 5, которые проецируются и совмещаются) объективами 17 через растр 4 на просветный экран 29. Растр 4 разлагает изображения на элементы параллаксстереограммы. Растр 3, расположенный перед просветным экраном 29, воспроизводит из элементов параллаксстереограммы стереоскопическое рентгеновское изображение.

Растровый кинескоп (фиг. 2) содержит растр 3, отклоняющую систему 16, четыре электронные пушки A, B, C, D (30), колбу 31, растр-маску 32, аквадак 33, люминофорный экран 34.

Растровый кинескоп может быть применен вместо четырех проекционных кинескопов 12 - 15 (фиг. 1). При этом к его входам a, b, c, d подключаются выходы каналов A, B, C, D (фиг. 1). В растровом кинескопе с помощью отклоняющей системы 16 осуществляется развертка электронных лучей электронных пушек 30 по строкам и кадрам. Строки могут располагаться как горизонтально, так и вертикально. Вертикальное расположение предпочтительнее (мы уже отмечали выше, что использующаяся в рентгеновской установке система кабельного телевидения не связана с телевизионным стандартом), так как растр-маска имеет вертикальные прорези. Br - зрительный стереобазис.

Стереоскопическая рентгеновская установка (фиг. 3) имеет те же обозначения, что и фиг. 2, и дополнительно содержит память 35, контроллер 36, дисковод 37, цифроаналоговые преобразователи 38 - 41, аналого-цифровые преобразователи 42 - 45, четыре коммутатора 46, блоки коррекции 47 - 50 и твердотельный экран 51. Причем выходы передающих телевизионных камер 11 подведены к входам аналого-цифровых преобразователей 42 - 45, выходы аналого-цифровых преобразователей соединены с первыми входами коммутаторов 46, выходы коммутаторов подведены к входам цифроаналоговых преобразователей 38 - 41, выходы цифроаналоговых преобразователей соединены с входами видеоусилителей 22 - 25, выходы видеоусилителей подведены к сигнальным входам твердотельного экрана 51, информационные входы памяти 35 соединены с выходами аналого-цифровых преобразователей 42 - 45 и контроллера 36, информационные выходы памяти 35 подведены к вторым входам коммутаторов 46 и входам контроллера 36, выходы синхрогенератора 27 соединены с синхронизирующими входами и входами управления памяти 35, координатными и синхронизирующими входами развертки твердотельного экрана 51 и входами управления и синхронизации контроллера 36, с контроллером 36 соединен дисковод 37.

Установка (фиг. 3) работает аналогично описанной (фиг. 2) с той лишь разницей, что аналоговый видеосигнал, вырабатываемый телекамерами 11, преобразователями 42 - 45 преобразуется в цифровой. Память 35 состоит из четырех страниц (A, B, C, D - для каждого канала своя страница), каждая страница имеет объем, соответствующий одному кадру. При работе установки в память непрерывно записывается цифровой видеосигнал. Причем во время записи очередной строки предыдущая стирается. Если интересующий кадр нужно сохранить, то по команде с пульта управления (на схеме не показано) запись цифровой информации в память автоматически прекращается после заполнения всех страниц памяти очередным кадром. Память 35 коммутаторами 46 по командам с пульта управления (показано жирными стрелками) может подключаться либо к цифроаналоговым преобразователям 38 - 41 для последующего воспроизведения изображения кадра на экране 51, либо - к контроллеру 36 для записи с помощью дисковода 37 цифровой информации на дискету. Твердотельный экран 51 может представлять собой светодиодную, сегнетодиэлектрическую, жидкокристаллическую (с подсветом или без подсвета) и т.п. матрицу. Выходы видеоусилителей 22 - 25 подключены к элементам матрицы таким образом, что на экране 51 воспроизводится необходимая параллаксстереограмма.

Перед или после коммутаторов 46 могут быть включены блоки коррекции 47 - 50. Эти блоки производят цифровую обработку видеосигнала, повышают контрастность, устраняют помехи, масштабируют изобретение, могут вводить в цифровой видеосигнал маркеры, перемещающиеся в объеме (для производства измерений), могут иметь в своем составе компьютер.

Стереоскопическая рентгеновская установка сконструирована таким образом, что в ней достигается стереоэффект безочковым методом, а фокальные зоны расширены настолько, что не требуется выбирать определенные позиции для наблюдения стереоэффекта. Цифровая обработка видеосигналов позволяет записывать стереорентгенограммы в оперативную память, а для длительного хранения - на дискеты и рассматривать их при выключенных рентгеновских трубках и в отсутствии объекта исследования. 4 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Стереоскопическая рентгеновская установка, содержащая первую и вторую рентгеновские трубки, разнесенные на стереоскопический базис, блок питания рентгеновских трубок, два растра и флюоресцирующий рентгеновский экран, между которым и рентгеновскими трубками помещается исследуемый объект, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит два модулятора рентгеновских трубок, первую и вторую передающие телевизионные камеры, первый и второй проекционные кинескопы с отклоняющими системами и объективами, два модулятора проекционных кинескопов, два видеоусилителя, блок разверток проекционных кинескопов, синхрогенератор, блок питания электронных устройств установки и просветный экран, причем растры размещены по обе стороны просветного экрана, на которой направлены объективы проекционных кинескопов, первая и вторая передающая телевизионные камеры расположены с противоположной стороны флюоресцирующего рентгеновского экрана по отношению к исследуемому объекту таким образом, что объектив первой фокусирует на ее светочувствительном элементе изображение, создаваемое на флюоресцирующем рентгеновском экране первой рентгеновской трубкой, а объектив второй фокусирует на ее светочувствительном элементе изображение, создаваемое на флюоресцирующем рентгеновском экране второй рентгеновской трубкой, выходы первой и второй передающих телевизионных камер соединены с входами своих видеоусилителей, выходы видеоусилителей соединены соответственно с входами первого и второго проекционных кинескопов, выходы синхрогенератора соединены с входами модуляторов проекционных кинескопов, с входами модуляторов рентгеновских трубок, с входами блока разверток проекционных кинескопов и с входами синхронизации телевизионных камер, выходы блока разверток проекционных кинескопов подведены к соответствующим отклоняющим системам, выходы модуляторов проекционных кинескопов соответственно соединены с их управляющими электродами, выходы блока питания соединены со всеми потребителями. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она содержит более двух рентгеновских трубок и соответствующее количество модуляторов рентгеновских трубок, передающих телевизионных камер, видеоусилителей, модуляторов проекционных кинескопов и проекционных кинескопов с отклоняющими системами и объективами. 3. Установка по п.2, отличающаяся тем, что в нем в качестве растровых экранов и проекционных кинескопов используется один растровый кинескоп. 4. Установка по п.2, отличающаяся тем, что в ней в качестве проекционных кинескопов и просветного растрового экрана используется растровый твердотельной экран и она дополнительно содержит память, контроллер, дисковод и по числу передающих телевизионных камер цифроаналоговые и аналого-цифровые преобразователи и коммутаторы, причем выходы передающих телевизионных камер подведены к входам аналого-цифровых преобразователей, выходы аналого-цифровых преобразователей соединены с первыми входами коммутаторов, выходы коммутаторов подведены к входам цифроаналоговых преобразователей, выходы цифроаналоговых преобразователей соединены с входами видеоусилителей, выходы видеоусилителей подведены к сигнальным входам твердотельного экрана, информационные входы памяти соединены с выходами аналого-цифровых преобразователей и контроллера, информационные выходы памяти подведены к вторым входам коммутаторов и входам контроллера, выходы синхрогенератора соединены с синхронизирующими входами и входами управления памяти, координатными и синхронизирующими входами развертки твердотельного экрана и входами управления и синхронизации контроллера, с контроллером соединен дисковод. 5. Установка по п.4, отличающаяся тем, что в ней в качестве твердотельного экрана применен жидкокристаллический экран.