FR2507466A1 - METHOD AND APPARATUS FOR CONTINUOUSLY FAN BEAM TOMOGRAPHY USING AN OPTIMIZATION FILTER - Google Patents
METHOD AND APPARATUS FOR CONTINUOUSLY FAN BEAM TOMOGRAPHY USING AN OPTIMIZATION FILTER Download PDFInfo
- Publication number
- FR2507466A1 FR2507466A1 FR8120883A FR8120883A FR2507466A1 FR 2507466 A1 FR2507466 A1 FR 2507466A1 FR 8120883 A FR8120883 A FR 8120883A FR 8120883 A FR8120883 A FR 8120883A FR 2507466 A1 FR2507466 A1 FR 2507466A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- filter
- detectors
- sampling
- signal
- detector
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000003325 tomography Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 title description 16
- 238000005457 optimization Methods 0.000 title 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 37
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 44
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 12
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 11
- 238000012800 visualization Methods 0.000 claims description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 3
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 3
- 238000011017 operating method Methods 0.000 claims 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 9
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 7
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 7
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 5
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 4
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 210000003625 skull Anatomy 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/02—Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
- A61B6/03—Computed tomography [CT]
- A61B6/032—Transmission computed tomography [CT]
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
- G01N23/02—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
- G01N23/06—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and measuring the absorption
- G01N23/083—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and measuring the absorption the radiation being X-rays
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Pulmonology (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Abstract
L'INVENTION CONCERNE UN APPAREIL DE TOMOGRAPHIE A FAISCEAU EN EVENTAIL CONTINUMENT EMIS. IL COMPREND UNE SOURCE 12 DE RAYONS X, DES DETECTEURS 16, UN PORTIQUE QUI DEPLACE LA SOURCE ET LES DETECTEURS AUTOUR D'UN SUJET 14. IL COMPREND EGALEMENT UN MOYEN PRODUISANT UNE VALEUR OPTIMISEE POUR L'ABSORPTION DES RAYONS X EN DES POINTS TEMPORELS DISTINCTS. CE MOYEN COMPORTE UN FILTRE CONTINU DONT LA LARGEUR DE BANDE EST DEFINIE PAR LA GEOMETRIE DU SYSTEME MECANIQUE. LES ERREURS DUES AUX VARIATIONS STATISTIQUES DU RAYONNEMENT X SONT DONC MINIMISEES. L'APPAREIL DE L'INVENTION PRESENTE UN RAPPORT SIGNAL-BRUIT AMELIORE ET PERMET DONC DE REDUIRE LA DOSE DE RAYONNEMENT.THE INVENTION RELATES TO A CONTINUOUSLY EMITTED FAN BEAM TOMOGRAPHY APPARATUS. IT INCLUDES A SOURCE 12 OF X-RAYS, DETECTORS 16, A GATE THAT MOVES THE SOURCE AND THE DETECTORS AROUND A SUBJECT 14. IT ALSO INCLUDES A MEANS PRODUCING AN OPTIMIZED VALUE FOR THE ABSORPTION OF X-RAYS AT SEPARATE TIME POINTS . THIS MEANS INCLUDES A CONTINUOUS FILTER WHOSE BAND WIDTH IS DEFINED BY THE GEOMETRY OF THE MECHANICAL SYSTEM. ERRORS DUE TO STATISTICAL VARIATIONS IN X-RADIATION ARE THEREFORE MINIMIZED. THE APPARATUS OF THE INVENTION HAS AN IMPROVED SIGNAL-NOISE RATIO AND THEREFORE ALLOWS A REDUCTION OF THE RADIATION DOSE.
Description
La présente invention concerne la technique des tomographies et, plusThe present invention relates to the technique of tomographies and more
particulièrement, les procédés et appareils de tomographie qui mesurent, sur plusieurs détecteurs de rayonnement, un faisceau continûment émis, la source et les détecteurs se déplaçant de façon continue et suivant une circonférence autour du sujet examiné. Avec des procédés et appareils de tomographie utilisant un ordinateur, on obtient des images en plaçant le sujet entre une source et un ou plusieurs capteurs de rayonnement, la source et les capteurs se déplaçant ensemble suivant un ou plusieurs axes rotatifs ou latéraux Les appareils tomographiques utilisant un ordinateur produisent l'image par un moyen indirect Plus spécialement, on tire du sujet une multiplicité de mesures de rayons X, qui ne caractérisent pas en elles-mêmes directement les éléments se trouvant à l'intérieur particularly, tomography methods and apparatus which measure, on a plurality of radiation detectors, a continuously emitted beam, the source and detectors moving continuously and circumferentially around the subject being examined. With computer-aided tomography methods and apparatus, images are obtained by placing the subject between a source and one or more radiation sensors, the source and sensors moving together along one or more rotating or lateral axes. a computer produces the image by an indirect means More specifically, one draws from the subject a multiplicity of X-ray measurements, which do not in themselves characterize directly the elements being inside
du sujet sous une forme connue et lisible pour un observateur humain. of the subject in a known and readable form for a human observer.
Le calculateur interprète donc la multiplicité de mesures de rayons X relevées ensemble d'une manière particulière au cours de laquelle est créée une image lisible définissant l'objet visé Un sous-groupe d'appareils tomographiques relatif à l'invention est couramment The calculator thus interprets the multiplicity of X-ray measurements taken together in a particular manner in the course of which a readable image is created defining the intended object. A subgroup of tomographic apparatuses relating to the invention is commonly
désigné comme étant du type à faisceau en éventail continûment émis. designated as a continuously emitted fan-beam type.
L'expression "faisceau en éventail continûment émis" indique que la source de rayonnement émet de façon continue un rayonnement en un faisceau de tracé ressemblant à un secteur circulaire Dans ce type d'appareil, il existe ordinairement plusieurs centaines de capteurs de rayonnement sur le trajet du faisceau en éventail du côté opposé au sujet, ces capteurs recevant ainsi le rayonnement X qui a été atténué le long des trajectoires suivies dans le corps du The term "continuously emitted fan beam" indicates that the radiation source continually emits radiation into a circular sector-like tracing beam. In this type of apparatus, there are usually several hundred radiation sensors on the surface. fan-beam path on the opposite side of the subject, these sensors thus receiving the X-ray which has been attenuated along the trajectories followed in the body of the
sujet Ces capteurs forment un segment courbe d'une longueur suffi- These sensors form a curved segment of sufficient length
sante pour recueillir tout le faisceau venant de la source qui a suivi une trajectoire dans le corps du sujet et a été absorbé par lui et pour produire des signaux de sortie distincts Dans les appareils tomographiques à faisceau en éventail selon la technique antérieure, il a été estimé que l'acquisition simultanée de toutes les mesures de rayons X correspondant à chaque position du portique constituait le meilleur moyen pour obtenir la base mathématique nécessaire à la reconstruction de l'image tomographique Dans les appareils de la to collect all the beam from the source which has followed a path in the body of the subject and has been absorbed by it and to produce distinct output signals. In the prior art fan-beam tomographic apparatus, it has been that the simultaneous acquisition of all X-ray measurements corresponding to each position of the gantry was the best way to obtain the mathematical basis necessary for the reconstruction of the tomographic image.
technique antérieure, les signaux de sortie des capteurs de rayon- prior art, the output signals of the beam sensors
nement sont donc initialement traités un à un par des intégrateurs repositionnables distincts, relevant collectivement de ce que l'on appelle la technique d"'intégration et vidage", les signaux étant ensuite échantillonés et mémorisés par des éléments ultérieurs de l'appareil Selon les appareils tomographiques à faisceau en éventail continûment émis et dans les limites des moyens de la technique antérieure, on a jugé que la meilleure estimation de l'atténuation du rayonnement suivant chaque trajectoire définie pouvait être déduite des signaux de sortie distincts des circuits d'intégration et de vidage destinés à recueillir le plus possible de signaux de sortie des détecteurs et, par conséquent, de signaux de rayonnement X. Une autre particularité des appareils tomographiques à faisceau en éventail continûment émis utilisant un ordinateur a été le coût élevé du circuit auxiliaire nécessairement associé, venant s'ajouter à celui des centaines d'intégrateurs repositionnables de précision En général,il faut un circuit de transfert auxiliaire pour Thus, they are initially processed one by one by separate repositionable integrators, collectively referred to as the "integration and dump" technique, the signals then being sampled and stored by subsequent elements of the apparatus. With the continuous emission beam tomography apparatus and within the limits of the prior art means, it has been judged that the best estimate of the attenuation of the radiation along each defined path can be deduced from the separate output signals of the integration circuits and for the purpose of collecting as much detector output as possible and, therefore, X-ray signals. Another feature of continuously emitted DC beam tomography apparatus using a computer has been the high cost of the necessarily associated auxiliary circuitry. , adding to that of hundreds of int repositionable precision choppers In general, an auxiliary transfer circuit is required for
chaque voie d'entrée afin de recevoir rapidement, lors d'une instruc- each input channel to receive promptly, during an instruc-
tion de transfert, les valeurs d'intégration accumulées, et ainsi permettre que les intégrateurs d'entrée mentionnés ci-dessus soient repositionnés rapidement à la fin d'une période d'intégration et soient autorisés à poursuivre l'intégration pendant l'intervalle de the integration integrators, and thus allow the input integrators mentioned above to be repositioned rapidly at the end of an integration period and be allowed to continue integration during the interval of integration.
temps d'intégration suivant.next integration time.
Un but avoué des appareils tomographiques est de A stated goal of tomographic devices is to
réduire la dose de rayonnement Les conditions de dose sont générale- reduce the dose of radiation Dose conditions are generally
ment définies par la sensibilité des détecteurs au rayonnement X, la géométrie des détecteurs de rayonnement et l'appareil de traitement de signaux ultérieur Dans la technique antérieure, on a supposé que recueillir le plus possible de signaux de rayonnement (au moyen d'un intégrateur repositionnable pour chaque détecteur de rayonnement) Defined by the sensitivity of the X-ray detectors, the geometry of the radiation detectors and the subsequent signal processing apparatus In the prior art, it has been assumed that collecting as much radiation signals as possible (by means of an integrator repositionable for each radiation detector)
constituait le meilleur moyen de minimiser la dose de rayonnement. was the best way to minimize the radiation dose.
Toutefois, en dépit des perfectionnements apportés aux appareils However, despite the improvements made to
dans la technique antérieure, la dose nécessaire reste encore rela- in the prior art, the necessary dose still remains
tivement élevée, ce qui limite le nombre d'examens que peut subir high, which limits the number of examinations
un sujet quelconque.any subject.
L'invention filtre les signaux de sortie des détecteurs The invention filters the output signals of the detectors
provenant des détecteurs mobiles de rayons X d'un appareil de tono- from the moving X-ray detectors of a tone machine
graphie à faisceau en éventail continûment émis au moyen de filtres connus, définis par des paramètres déterminés, les signaux de sortie étant échantillonnés à un taux d'échantillonnage donné L'image tomographique est formée avec précision à partir des valeurs de rayonnement obtenues en des points temporels distincts à partir des fan-beam pattern continuously emitted by means of known filters defined by defined parameters, the output signals being sampled at a given sampling rate The tomographic image is precisely formed from the radiation values obtained at points distinct timeframes from
signaux de sortie des filtres, ce qui élimine la nécessité d'échan- filter output signals, eliminating the need for
tillonner simultanément tous les signaux de sortie des détecteurs aux points temporels distincts, comme dans les appareils de la technique antérieure La position du portique varie continûment, des positions données du portique étant liées aux points temporels distincts Les signaux de sortie des filtres sont échantillonnés séquentiellement à un taux d'échantillonnage qui diffère typiquement des points temporels distincts Les valeurs de rayonnement obtenues sont chacune une valeur optimisée pour-des positions données du portique selon les signaux de sortie des filtres séquentiellement échantillonnés La précision de la valeur de rayonnement optimisée est accrue par le fait que l'on élimine des signaux d'erreur dans les signaux de sortie des filtres en fonction de la nature des filtres Les filtres sont optimisés d'après des paramètres comportant la largeur de bande du filtre, la réponse transitoire-du filtre, la réponse de phase du filtre, les limitations géométriques de l'appareil, le procédé de reconstruction ultérieur par ordinateur et le coût de l'appareil De ce fait, les filtres minimisent les signaux d'erreur se trouvant dans les signaux de sortie des détecteurs, ce qui améliore l'estimation de l'absorption des rayons X aux points temporels distincts Par exemple, il est admis selon l'invention que la fréquence maximale du signal obtenu à partir des appareils tomographiques à émission continue est fondamentalement limitée par la source du rayonnement, la dimension de la cible à mesurer, l'aire en section droite du détecteur de rayonnement, et la géométrie et le mouvement de ces constituants les uns par rapport aux autres De plus, il est admis que la nature aléatoire du photon peut s'exprimer sous forme d'un bruit ayant une largeur de bande de bruit dépassant de loin la largeur de bande de l'appareillage tomographique restant L'invention améliore la qualité du signal de manière notable en traitant les signaux des détecteurs au moyen d'un filtre continu du point de vue temporel servant à éliminer le bruit, dont le signal de sortie est suffisamment simultaneous sampling of all detector output signals at different time points, as in prior art apparatuses The position of the gantry varies continuously, given portal positions being related to distinct time points The output signals of the filters are sequentially sampled at a sampling rate which typically differs from the distinct time points The radiation values obtained are each a value optimized for-given positions of the gantry according to the output signals of the sequentially sampled filters The accuracy of the optimized radiation value is increased by the eliminates error signals in the output signals of the filters according to the nature of the filters The filters are optimized according to parameters including the bandwidth of the filter, the transient response of the filter, the phase response of the filter, geometric limitations Therefore, the filters minimize the error signals in the output signals of the detectors, which improves the estimation of the device. X-ray absorption at distinct time points For example, it is admitted according to the invention that the maximum frequency of the signal obtained from continuous emission tomographic apparatus is fundamentally limited by the source of the radiation, the dimension of the target to be measured. , the cross-sectional area of the radiation detector, and the geometry and movement of these components relative to each other In addition, it is recognized that the random nature of the photon may be expressed as a noise having a noise bandwidth far exceeding the bandwidth of the remaining tomographic apparatus The invention improves the quality of the signal significantly by processing the signals of the speakers. by means of a time-continuous filter used to eliminate noise, the output signal of which is sufficiently
échantillonné avant la conversion en vue de la suite du traitement. sampled before conversion for further processing.
Plus spécialement, selon l'invention, on élimine une More specifically, according to the invention, one eliminates a
amplitude notable du signal d'erreur venant de la source de rayonne- significant amplitude of the error signal from the radiation source
ment en filtrant les signaux des détecteurs au moyen d'un filtre passebas dont la fréquence de coupure se trouve à une valeur inférieure au taux d'échantillonnage L'appareillage mécanique, y compris les détecteurs, produit un signal qui est sensiblement une convolution de by filtering the signals of the detectors by means of a low-pass filter whose cut-off frequency is at a value lower than the sampling rate The mechanical equipment, including the detectors, produces a signal which is substantially a convolution of
la source avec la section droite des détecteurs Le signal temporelle- the source with the cross-section of the detectors The temporal signal-
ment variable résultant a des composantes de fréquence associées qui présentent une largeur de bande reliée Un mode de réalisation de l'invention prévoit un filtre passe-bas qui n'étend son action qu'à la fréquence utilisable maximale de la largeur de bande mentionnée ci-dessus Le taux d'échantillonnage est déterminé en fonction de la séquence utilisable maximale La fréquence utilisable maximale est sélectionnée en fonction d'une analyse objective ou subjective d'une transformée de Fourier du signal variable dans le temps sur la base des critères énoncés ci-dessus L'invention permet donc un rapport signal-bruit accru et une résolution accrue pour les signaux qui sont utilises dans le calcul des images tomographiques Cette amélioration est suffisante pour permettre de reconstruire une image à partir des données qui sont obtenues au moyen d'une source de rayonnement d'un niveau réduit Ceci assure une dose plus faible pour le sujet et augmente la possibilité d'utiliser vis-à-vis du public le diagnostic tomographique. En outre, l'appareil de l'invention comporte un filtrage continu avant l'échantillonnage et élimine la nécessité des éléments de stockage distincts (pour chaque capteur) dans les appareils The invention provides a low-pass filter which extends its action only to the maximum usable frequency of the bandwidth mentioned above. The sampling rate is determined according to the maximum usable sequence. The maximum usable frequency is selected according to an objective or subjective analysis of a Fourier transform of the variable signal over time on the basis of the criteria stated above. The invention therefore allows an increased signal-to-noise ratio and an increased resolution for the signals that are used in the computation of tomographic images. This improvement is sufficient to allow reconstructing an image from the data obtained by means of a radiation source of a reduced level This ensures a lower dose for the subject and increases the possibility of use vis-à-vis the public tomographic diagnosis. In addition, the apparatus of the invention includes continuous filtering prior to sampling and eliminates the need for separate storage elements (for each sensor) in the devices.
tomographiques, ce qui réduit notablement le coût global de l'appareil. tomography, which significantly reduces the overall cost of the device.
En résumé, le procédé et l'appareil de tomographie à faisceau en éventail continûment émis selon l'invention font appel à In summary, the method and apparatus for continuous beam beam tomography emitted according to the invention make use of
une source de rayonnement continuetà plusieurs détecteurs de rayon- a source of continuous radiation and several
nement disposés en opposition vis-à-vis de la source par rapport au sujet à examiner Un portique soutient et déplace la source de rayonnement et les détecteurs de rayonnement autour d'un centre de rotation passant à l'intérieur du sujet La source de rayonnement produit un faisceau en éventail (généralement connu dans la technique comme étant un rayonnement uniforme en forme d'éventail dans un premier plan, présentant une largeur petite et sensiblement aucune divergence dans un deuxième plan, ainsi que, dans le premier plan, un angle d'éventail d'une amplitude'suffisante pour irradier toute la section offerte du sujet) Les détecteurs sont disposés derrière le sujet de manière à former un segment courbe suffisamment long The gantry supports and displaces the radiation source and the radiation detectors around a center of rotation passing inside the subject. The source of radiation produces a fan beam (generally known in the art as a uniform fan-shaped radiation in a first plane, having a small width and substantially no divergence in a second plane, and in the foreground an angle d range of sufficient amplitude to radiate the entire offered section of the subject) The detectors are arranged behind the subject to form a sufficiently long curved segment
pour intercepter entièrement le rayonnement traversant le sujet. to completely intercept the radiation passing through the subject.
Chaque détecteur produit un signal de sortie de détecteur rendant compte du rayonnement reçu Ensuite, le signal de sortie de détecteur est filtré par plusieurs filtres de détecteur possédant une entrée qui reçoit les signaux de sortie de détecteur optimisés afin de produire un signal de sortie de filtre en continu relativement à chaque signal de sortie de détecteur, ce qui donne une meilleure estimation, ou valeur optimisée, déterminable pour l'absorption totale de rayonnement X suivant une trajectoire déterminée passant dans le sujet lorsque le signal de sortie de filtre est échantillonné à un taux d'échantillonnage au moyen d'éléments ultérieurs d'un appareil tomographique à faisceau en éventail continûment émis comportant un calculateur de traitement Une image est reconstruite en fonction d'une valeur de rayons X optimisée pour des points temporels distincts qui, eu égard à la nature séquentielle de l'échantillonnage des signaux de sortie de filtre, sont décalés dans le temps par rapport au taux d'échantillonnage, ou ont une périodité différente. Les périodes d'échantillonnage apparaissent à un taux d'échantillonnage qui détermine également une limite pratique pour la bande passante des filtres de détecteur Le taux d'échantillonnage est limité à une fréquence correspondant à une fréquence utilisable maximale du signal de sortie de détecteur La fréquence utilisable maximale des signaux de sortie de détecteur est déterminée en fonction du plus grand et du plus petit objet, ou cible, à résoudre, de la taille et de l'emplacement de chaque détecteur et du déplacement de Each detector produces a detector output signal accounting for the received radiation. Next, the detector output signal is filtered by a plurality of detector filters having an input that receives the optimized detector output signals to produce a filter output signal. continuously relative to each detector output signal, resulting in a better estimate, or optimized value, determinable for the total X-ray absorption along a determined path through the subject when the filter output signal is sampled at a particular time. sampling rate using subsequent elements of a continually transmitted fan-beam tomographic apparatus with a processing calculator An image is reconstructed based on an optimized X-ray value for distinct time points which, with respect to the sequential nature of sampling the filter output signals, are time-shifted with respect to the sampling rate, or have a different periodicity. The sampling periods appear at a sampling rate which also determines a practical limit for the bandwidth of the detector filters. The sampling rate is limited to a frequency corresponding to a maximum usable frequency of the detector output signal. The maximum usable output of the detector output signals is determined by the largest and smallest object, or target, to be solved, the size and location of each detector, and the displacement of the detector.
l'appareillage mécanique par rapport au sujet La source de rayonne- mechanical equipment in relation to the subject The source of radiation
ment, les objets à résoudre et la section droite des détecteurs subissent une convolution dans le temps afin de produire un signal variable dans le temps, dont la transformée de Fourier décrit un groupe de signaux du domaine des fréquences ayant un signal de fréquence supérieure La fréquence utilisable maximale est liée en fonction the objects to be solved and the cross-section of the detectors are convolved in time to produce a time-varying signal whose Fourier transform describes a group of frequency domain signals having a higher frequency signal. maximum usable is tied according
d'une analyse subjective ou d'une analyse objective connue déter- subjective analysis or objective analysis known to
minée du signal de fréquence supérieure Selon l'invention, les of the higher frequency signal According to the invention, the
signaux se trouvant en dehors de la largeur de bande désignée ci- signals outside the bandwidth designated above.
dessus sont en général des signaux d'erreur, du bruit ou d'autres signaux non voulus et doivent être réduits au minimum Le signal résultant peut être traité dans un calculateur de traitement de manière à former des signaux optimisés provenant des signaux de sortie de filtre échantillonnés Les signaux optimisés sont formés pour des points temporels distincts (qui diffèrent typiquement du above are error signals, noise or other unwanted signals and must be minimized. The resulting signal can be processed in a processing computer so as to form optimized signals from the filter output signals. The optimized signals are formed for distinct time points (which typically differ from
taux d'échantillonnage), o les points temporels distincts se rap- sampling rate), where the distinct time points relate to
portent à des positions données du portique Le calculateur de trai- at given positions of the gantry The calculator of
tement peut former suivant diverses manières connues une image tomographique; l'image est ensuite visualisée à l'aide d'un moyen In a variety of known ways, a tomographic image can be formed; the image is then visualized using a means
de visualisation approprié.appropriate visualization.
La description suivante 3 conçue à titre d'illustration The following description 3 designed for illustration
de l'invention, vise à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels la figure 1 est une représentation schématique montrant la géométrie mécanique d'un appareil tomographique à faisceau en éventail continûment émis typique; of the invention, aims to give a better understanding of its features and advantages; it is based on the appended drawings, among which: FIG. 1 is a schematic representation showing the mechanical geometry of a typical continuously emitted fan-beam tomographic apparatus;
la figure 2 est un schéma de principe d'un sous- FIG. 2 is a schematic diagram of a subset
système d'échantillonnage et de reconstruction généralisé selon l'invention; la figure 2 A montre la caractéristique de transfert d'un élément du sous-système de la figure 2; la figure 2 B est la réponse temporelle d'un circuit d'intégration et de vidage de la technique antérieure relatif au sous-système de la figure 2; la figure 3 est un graphe montrant les signaux intéressants du domaine des fréquences; la figure 4 -est un schéma de principe d'une voie unique du filtre continu selon un mode de réalisation de l'invention; la figure 5 est un schéma simplifié d'un mode de réalisation du filtre continu de l'invention; et la figure 6 est un signal de sortie de filtre typique generalized sampling and reconstruction system according to the invention; Fig. 2A shows the transfer characteristic of an element of the subsystem of Fig. 2; FIG. 2B is the time response of a prior art integration and dump circuit relating to the subsystem of FIG. 2; Fig. 3 is a graph showing signals of interest in the frequency domain; Figure 4 is a block diagram of a single path of the continuous filter according to one embodiment of the invention; Figure 5 is a schematic diagram of one embodiment of the continuous filter of the invention; and Figure 6 is a typical filter output signal
du circuit de la figure 4.of the circuit of Figure 4.
On se reporte maintenant aux dessins et, en particulier, à la figure 1, sur laquelle est présentée une vue simplifiée générale de la géométrie d'un appareil tomographique à faisceau en éventail continûment émis, suivant une configuration mécanique généralement connue comme étant un portique 10 contenant une source 12 de rayons X qui émet un large faisceau continu de rayons X destiné à traverser le sujet 14 pour parvenir à un réseau de détecteurs de rayons X 16, Reference is now made to the drawings and, in particular, to FIG. 1, on which is presented a general simplified view of the geometry of a continuously emitted fan-beam tomographic apparatus, in a mechanical configuration generally known as a gantry 10. containing an X-ray source 12 which emits a large continuous x-ray beam for passing through the subject 14 to an array of x-ray detectors 16,
présentant chacun une certaine aire de détection en section droite. each having a certain detection area in cross section.
Le faisceau en éventail 18 de rayonnement émis diverge depuis la source 12 et se déplace en direction des détecteurs 16 (la divergence se faisant sur un angle d'éventail en forme de secteur passant par le sujet 14 dans un premier plan perpendiculaire au sujet, ce secteur ayant une épaisseur relativement petite et ne présentant sensiblement aucune divergence dans un deuxième plan perpendiculaire au premier suivant l'axe du sujet) On cherche-à obtenir la détection et la visualisation sous forme d'image de cibles particulières se trouvant à l'intérieur du-sujet 14, ces cibles étant représentées à titre d'exemple par une cible unique 20 La source 12 et le réseau de détecteurs 16 se déplacent ensemble autour du sujet 14 suiyant un angle de rotation et une direction désignés par le numéro de référence-22; on o-btient typiquement l'information voulue au moyen d'une rotation d'un angle 22 égal à 3600, tandis que la source 12 émet un faisceau de rayonnement 18 continu en éventail Les différents détecteurs fournissent chacun un signal continu en fonction de la réception de photons de rayonnement X venant de la source 12 et ayant The fanned beam 18 emitted radiation diverges from the source 12 and moves towards the detectors 16 (the divergence being on a sector-shaped fan angle passing through the subject 14 in a first plane perpendicular to the subject, this sector having a relatively small thickness and having substantially no divergence in a second plane perpendicular to the first plane along the axis of the subject) One seeks to obtain the detection and visualization in the form of images of particular targets located inside of the subject 14, these targets being exemplified by a single target. The source 12 and the array of detectors 16 move together around the subject 14 having an angle of rotation and a direction designated by the reference numeral. 22; The desired information is typically stored by means of rotation at an angle 22 equal to 3600, while the source 12 emits a continuous fan beam 18. The different detectors each provide a continuous signal according to the receiving X-ray photons from the source 12 and having
traversé le sujet 14 tandis que l'ensemble se déplace continûment- crossed the subject 14 while the whole moves continuously-
suivant l'angle de rotation 22 Les signaux du réseau de détecteurs sont chacun directement fonction du volume de photons reçu, et ils sont donc inversement proportionnels à l'absorption du sujet 14 The signals of the array of detectors are each directly a function of the volume of photons received, and they are therefore inversely proportional to the absorption of the subject 14
suivant chaque ligne 15 suivie par les rayons X depuis la source 12. along each line 15 followed by the X-rays from the source 12.
Les signaux produits par les détecteurs sont traités par un système 24 d'acquisition de données Le système 24 contient plusieurs voies, à raison d'une pour chaque signal de sortie de détecteur et produit un signal de sortie à destination d'un système logique complémentaire d'acquisition de données, comme par exemple des multiplexeurs ou des dispositifs de mise sous forme numérique, non représentés Ensuite, le signal est traité par un calculateur à The signals produced by the detectors are processed by a data acquisition system 24. The system 24 contains several channels, one for each detector output signal and produces an output signal to a complementary logic system of data acquisition, such as for example multiplexers or digital formatting devices, not shown. Next, the signal is processed by a computer.
usages multiples ou un calculateur de traitement spécialisé (égale- multiple uses or a specialized treatment calculator (also
ment non représenté) d'une manière prédéterminée afin que soit obtenue not shown) in a predetermined manner so that
une image reconstruite d'une vue en coupe axiale Un appareil tomo- a reconstructed image of a view in axial section
graphique à faisceau en éventail complet est décrit de façon plus détaillée dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 4 135 247 Le traitement ultérieur mentionné ci-dessus des signaux peut être Full fan-beam graphing is described in more detail in U.S. Patent No. 4,135,247. The above-mentioned subsequent processing of the signals may be
effectué selon le brevet cité ou par tout autre moyen connu. performed according to the cited patent or by any other known means.
D'après la figure 1, on peut voir que la présence d'une cible 20 est détectée par l'ombre qu'elle projette en absorbant l'énergie du faisceau 18 d'une manière visible par l'un des détecteurs 16 La position de la cible et sa forme se déduisent du niveau d'absorption d'après l'intégrale linéaire effectuée sur chaque trajectoire 15 ainsi que par son déplacement par rapport à la source 12 et aux détecteurs 16 La reconstruction de la cible 20 peut être From FIG. 1, it can be seen that the presence of a target 20 is detected by the shadow that it projects by absorbing the energy of the beam 18 in a visible manner by one of the detectors 16. of the target and its shape are deduced from the absorption level according to the linear integral performed on each trajectory 15 as well as by its displacement with respect to the source 12 and the detectors 16 The reconstruction of the target 20 can be
effectuée d'après des techniques connues. performed according to known techniques.
Le procédé et l'appareil de l'invention se rapportent à la formation d'une valeur optimisée pour l'absorption suivant The method and apparatus of the invention relate to the formation of an optimized value for the following absorption
chaque trajectoire 15 passant dans le sujet 14 en des points tempo- each path 15 passing through the subject 14 at time points
rels distincts relatifs à un ensemble donné de valeurs de l'angle de rotation 22 de la source 12 et du réseau de détecteurs 16 Les valeurs optimisées correspondant aux points temporels distincts sont interpolées, synthétisées ou obtenues d'une autre manière à partir de signaux de détecteur séquentiellement échantillonnés dans un distinct values relating to a given set of values of the angle of rotation 22 of the source 12 and the array of detectors 16 The optimized values corresponding to the distinct time points are interpolated, synthesized or obtained in another way from detector sequentially sampled in a
processeur de formation d'image, qui reconstitue une image tomogra- image-forming processor, which reconstructs a tomographic image
phique Il est donc essentiel que les signaux de détecteur échantil- It is therefore essential that the detector signals
lonnés procurent ces valeurs d'absorption optimisées avec précision. They provide these optimized absorption values with precision.
Les fonctions de prétraitement du procédé de l'appareil peuvent être généralisées de la manière présentée sur la figure 2, o chaque détecteur produit un signal de sortie X (t) reçu par un bloc fonctionnel 22 doté d'une fonction de transfert généralisée H(f) ou d'une réponse du domaine temporel h(t) Le bloc 22 produit un signal y(t) qui est périodiquement et instantanément échantillonné par le bloc d'échantillonnage 24 selon le signal d'échantillonnage s(t) de manière à produire un signal échantillonné z(t) Plus spécia- lement, le signal d'échantillonnage s(t) est défini par la forme généralement connue: oe The process preprocessing functions of the apparatus can be generalized as shown in FIG. 2, where each detector produces an output signal X (t) received by a functional block 22 having a generalized transfer function H (FIG. f) or a time domain response h (t) Block 22 produces a signal y (t) which is periodically and instantaneously sampled by the sampling block 24 according to the sampling signal s (t) so as to produce a sampled signal z (t) More specifically, the sampling signal s (t) is defined by the generally known form:
1 11 1
s(t) = T Uo(t Kt a), avec T = ( 1), o s (t) = T Uo (t Kt a), with T = (1), o
K -ODK -OD
o U est une fonction d'impulsion, a est une constante de phase o o U is a pulse function, a is a phase constant o
statistique (voir figure 6) et fo est la fréquence d'échantillonnage. statistic (see Figure 6) and fo is the sampling frequency.
Les échantillons de y(t) forment z(t) de la manière suivante: >o z(t) = y(Kt + a)U (t KT a) ( 2), K -oo The samples of y (t) form z (t) as follows:> o z (t) = y (Kt + a) U (t KT a) (2), K -oo
of le groupe de valeurs ly(Kt + a)l sont les valeurs d'échantillonnage. of the group of values ly (Kt + a) l are the sampling values.
Le signal de sortie reconstruit y (t) est donné par Co X (t) = y(Kt + a) glt Kt -a) ( 3), K = -oo o le bloc fonctionnel 26 possède la caractéristique de transfert The reconstructed output signal y (t) is given by Co X (t) = y (Kt + a) where Kt-a) (3), K = -oo o the functional block 26 has the transfer characteristic
présentée par la figure 2 A, ou celle d'un filtre passe-bas idéal. shown in Figure 2A, or that of an ideal low-pass filter.
Une erreur 6 (t) peut être définie dans le processus d'échantillonnage et de reconstruction Le signal de sortie t (t) du détecteur 16 est supposé posséder une densité spectrale S (f) et une constante de phase statistique a uniformément réparties sur l'intervalle de temps l 0,Tl, supportant les définitions: & (t) A t (t) -'t (t), ( 4), S () s(f) f) +s H (f) ( 5), SL(f) = St (f) = O et SH(f) = O, = S (f), f pour Ill < 2 o ailleurs fo pour I 1 f< 2 f An error 6 (t) can be defined in the sampling and reconstruction process The output signal t (t) of the detector 16 is assumed to have a spectral density S (f) and a statistical phase constant a uniformly distributed over the time interval l 0, T1, supporting the definitions: & (t) t (t) -'t (t), (4), S () s (f) f) + s H (f) (5) ), SL (f) = St (f) = O and SH (f) = O, = S (f), f for Ill <2 o elsewhere fo for I 1 f <2 f
pour If{ _> -for If {_> -
La fonction erreur quadratique moyenne statistique ú 2 (t), soit: +f o e 2 (t) =) -f o ( 7) I l-H(f)I 2 SL(f)df +f l+H (f)25 (f)df I fo ill > O qui, une fois réduite, fournit la moindre erreur d'échantillonnage et de reconstruction, est minimisée lorsque: H(f) 1, f pour Ifl < r ( 8) f = 0, pour fl _ 20 de manière à produire une erreur qui vaut: 2 (tf JE 2 f SH(f) df ( 9), qui incorpore tout signal puissance de t (t) à l'extérieur'de la région de reconstruction, laquelle a été définie comme étant comprise -f fo entre l 2-', r l Ainsi, selon un mode de réalisation de l'invention incorporant un filtrage linéaire pour tous les points temporels distincts (a n'étant pas limité à une valeur particulière), la o The statistic mean squared error function ú 2 (t), that is: + foe 2 (t) =) -fo (7) I lH (f) I 2 SL (f) df + f l + H (f) 25 (f) ), which, once reduced, gives the slightest error in sampling and reconstruction, is minimized when: H (f) 1, f for If1 <r (8) f = 0, for fl_ so as to produce an error which is: ## EQU1 ## which incorporates any power signal of t (t) outside the reconstruction region, which has been defined as It is thus understood that, according to one embodiment of the invention incorporating linear filtering for all the distinct time points (a not being limited to a particular value), the o
( 6 A)(6 A)
( 6 B).(6 B).
meilleure reconstruction de t,(t) se trouve dans labande passante _f if l 2 ' 2 l pour un taux d'échantillonnage donné f = Le meilleur estimateur linéaire t (t) est donc obtenu lorsque la fonction H(f) du bloc 22 est constituée de celle d'un filtre passe-bas idéal, présenté sur la figure 3 en 40, qui laisse passer tous les signaux d'une fréquence égale ou inférieure à la fréquence de coupure du filtre et rejette tous les signaux d'une fréquence supérieure à la fréquence de coupure, et avec une erreur donnée par la puissance de haute fréquence de-X (t) telle que définie par l'équation ( 9) Toutefois, si t M(t) n'a pas de puissance de haute fréquence, S H(f) = 0, et, par the best reconstruction of t, (t) is in the bandwidth _f if l 2 '2 l for a given sampling rate f = The best linear estimator t (t) is thus obtained when the function H (f) of the block 22 consists of that of an ideal low-pass filter, shown in FIG. 3 at 40, which passes all the signals of a frequency equal to or less than the cut-off frequency of the filter and rejects all the signals of a frequency greater than the cut-off frequency, and with an error given by the high frequency power of -X (t) as defined by equation (9) However, if t M (t) has no high power frequency, SH (f) = 0, and by
conséquent, 2 (t) = O pour une fonction H(f) optimale. therefore, 2 (t) = 0 for an optimal H (f) function.
Lorsque h(t) vaut h 2 (t) tel que présenté sur la figure 2 B pour la réponse d'intégration et de vidage typique de la technique antérieure sur une période T, la réponse de transfert du bloc 22 vaut Sin t f T H 2 (f) = ( 10), 2 7 f T représentée par la courbe 42 sur la figure 3, et on peut la comparer sous la forme de l'onde 42 de la figure 3 avec la réponse de filtre optimale 40, révélant des signaux d'erreur indiqués par des zones ombrées 50 apparaissant à chaque fois que SH 10 Ainsi, pour minimiser l'énergie des signaux extérieurs, par exemple la puissance de bruit des photons indiquée ci-après, le filtre optimal est un filtre passe-bas idéal En d'autres termes, tout signal que laissent passer G(f), présenté sur la figure 2 A, et H(f) au-dessus de la fréquence d'échantillonnage (au-dessus de SL) provoquera l'adjonction d'une erreur irrécupérable On choisit le taux d'échantillonnage f de manière qu'il soit au moins deux fois plus grand que la plus haute composante de fréquence utile de i (t) provenant du capteur 16 When h (t) is h 2 (t) as shown in Figure 2 B for the typical integration and dump response of the prior art over a period T, the transfer response of block 22 is Sin tf TH 2 (f) = (10), 27 T represented by the curve 42 in FIG. 3, and can be compared in the form of the wave 42 of FIG. 3 with the optimal filter response 40, revealing signals Thus, to minimize the energy of the external signals, e.g. the photon noise power shown below, the optimal filter is an ideal low-pass filter. In other words, any signal that G (f), shown in FIG. 2A, and H (f) above the sampling frequency (above SL) pass will cause the addition of an unrecoverable error The sampling rate f is chosen so that it is at least twice as large as the highest useful frequency of i (t) from the sensor 16
selon le critère de Nyquist Il est possible de sélectionner objec- according to the Nyquist criterion It is possible to select
tivement ou subjectivement la plus haute composante de fréquence utile (en considérant les paramètres d'appareil mentionnés ci-dessus) d'après la forme globale des caractéristiques des signaux de tentatively or subjectively the highest useful frequency component (considering the device parameters mentioned above) according to the overall shape of the characteristics of the
détecteur ou de cible dans le domaine de la fréquence. detector or target in the frequency domain.
La forme globale des caractéristiques de signaux de The overall shape of the signal characteristics of
cible dans le domaine de la fréquence est donnée d'après la trans- target in the frequency domain is given according to the trans-
formée de Fourier du signal respectif variable dans le temps, qui est la convolution de la section droite de la source avec la section droite de la cible lorsque toutes deux se déplacent l'une par rapport à l'autre pendant la période de balayage rotatif de la source et des détecteurs relativement au patient Une représentation typique dans le domaine de la fréquence pour les signaux présents dans l'appareil de tomographie considéré est montrée sur la figure 3 A titre d'illustration, un signal hypothétique à large bande obtenu à partir d'une source allongée ayant des irrégularités aigués dans le domaine temporel est représenté dans le domaine de la fréquence par la courbe 48 de la figure 3 Plus généralement, la limite de basse fréquence est définie par la durée maximale de l'absorption, ou ombre projetée par l'objet, pendant la rotation, si bien que, par exemple, une formed of Fourier of the respective time-varying signal, which is the convolution of the cross-section of the source with the cross section of the target when both move relative to each other during the rotating sweep period of source and detectors relative to the patient A typical representation in the frequency domain for the signals present in the tomography apparatus considered is shown in FIG. 3 As an illustration, a hypothetical broadband signal obtained from FIG. an elongate source having time-domain irregularities is represented in the frequency domain by curve 48 of FIG. 3 More generally, the low-frequency limit is defined by the maximum duration of absorption, or projected shadow by the object, during the rotation, so that, for example, a
section droite du crâne suivant une visée de détection presque tan- cross-section of the skull following a detection target almost
gentielle présentera une absorption continue durant la révolution du portique, amenant ainsi une composante continue, ce qui définit la condition de basse fréquence La condition de fréquence supérieure est la limite imposée par l'acuité ou la rapidité des variations du gential will present a continuous absorption during the gantry revolution, thus bringing a continuous component, which defines the condition of low frequency The condition of higher frequency is the limit imposed by the acuity or the speed of the variations of the
signal de convolution variant dans le temps. convolution signal varying in time.
La principale source d'erreurs du signal reconstruit a pour origine l'incertitude propre des émissions de la source>par exemple l'irrégularité avec laquelle les rayons X sont produits par une source h rayonnement, tandis que le bruit de l'appareillage électronique est en général relativement mineur Alors que le bruit photonique est à large bande, les signaux produits à partir de l'appareillage mécanique qui apparaissent à la sortie des détecteurs ont une largeur de bande limitée qui est fonction de la source à visualiser se trouvant à l'intérieur du sujet L'invention améliore la précision des signaux reconstruits en restreignant la largeur de bande des signaux électriques que l'appareil laisse passer sur la base de la largeur de bande maximale qui est définie par la source et la The main source of errors in the reconstructed signal is the inherent uncertainty of the source's emissions, eg the irregularity with which X-rays are produced by a radiation source, while the noise of electronic equipment is in general relatively minor While the photonic noise is broadband, the signals produced from the mechanical equipment that appear at the output of the detectors have a limited bandwidth which is a function of the source to be viewed at the The invention improves the accuracy of the reconstructed signals by restricting the bandwidth of the electrical signals that the apparatus passes on the basis of the maximum bandwidth that is defined by the source and
géométrie mécanique de l'appareil tomographique tel que décrit ci- mechanical geometry of the tomographic apparatus as described above.
dessus, et elle rejette, comme étant un bruit indésirable, le signal above, and she rejects, as being an unwanted noise, the signal
restant qui provient des détecteurs. remaining from the detectors.
Sur la figure 3, il est montré, selon l'invention, que l'on peut améliorer notablement les performances de l'appareil en prévoyant un circuit de filtrage réglé pour laisser principalement passer le signal de convolution 48 produit à la sortie des détecteurs, et pour minimiser la contribution du bruit photonique 44 apparaissant au-delà de la fréquence utile maximale du signal de convolution Un In FIG. 3, it is shown, according to the invention, that the performance of the apparatus can be substantially improved by providing a filtering circuit set to allow mainly the convolution signal 48 produced at the output of the detectors, and to minimize the contribution of the photonic noise 44 occurring beyond the maximum useful frequency of the convolution signal A
filtre typique ayant cette description est donné par la courbe 46, typical filter having this description is given by curve 46,
qui présente la caractéristique d'un filtre du type "Butterworth" tripolaire ayant un point à 3 d B à environ 380 Hz lorsque la période which has the characteristic of a three-pole "Butterworth" type filter having a point at 3 d B at approximately 380 Hz when the period
d'échantillonnage vaut 1 milliseconde. Sampling rate is 1 millisecond.
Un mode de réalisation d'une voie du système d'acquisition de données, selon le filtre de l'invention, comporte un amplificateur An embodiment of a channel of the data acquisition system, according to the filter of the invention, comprises an amplifier
détecteur dans le filtre-amplificateur 70, représenté sur la figure 4. detector in the amplifier filter 70, shown in FIG. 4.
Les circuits restants, d'étalonnage 54 et de protection 34, de chaque voiede la même façon que dans la technique antérieure, ou bien d'après d'autres variantes de circuit>peuvent être réalisés selon des procédés et des appareils connus Les spécifications du filtre à 3 d B, ainsi que ses autres caractéristiques, par exemple pour un filtre de Butterworth, de Tchébychev, un filtre elliptique ou un autre type de filtre, sont établies à la discrétion du constructeur de manière connue selon les caractéristiques voulues de phase, de fréquence et de temps du système d'acquisition de données, du système mécanique, du traitement ultérieur des signaux visant à produire une image The remaining circuits 54 for calibration and protection 34 for each bus, in the same way as in the prior art, or according to other circuit variants can be made according to known methods and apparatus. 3 d B filter, as well as its other characteristics, for example for a Butterworth filter, Chebyshev, an elliptical filter or other type of filter, are established at the discretion of the manufacturer in known manner according to the desired phase characteristics, frequency and time of the data acquisition system, the mechanical system, the subsequent processing of the signals to produce an image
tomographique complète et du coût total de l'appareil Un choix- tomography and the total cost of the device A choice-
23 soigneux des caractéristiques de filtrage, en relation avec les critères voulus mentionnés ci-dessus, produira un signal ayant un 23 filtering characteristics, in relation to the criteria mentioned above, will produce a signal with a
rapport signal-bruit amélioré.improved signal-to-noise ratio.
Un mode de réalisation du filtre continu selon l'invention est présenté en détail sur la figure 5 Le détecteur produit un courant de sortie Is qui est appliqué par l'entrée 60, via une résistance R 1,à la grille d'un couple différentiel de transistors à jonction à effet de champ Ql,' Ql Bcontenus dans une enceinte commune 62 afin d'avoir des fonctionnements plus étroitement accordés sur une gamme de températures Le circuit de protection ( 34 sur la figure 1) est mis en oeuvre par un circuit CR 1 contenant des diodes dos à dos Dl A et D 1 B placé entre la grille de Q 1 A et la terre La paire de transistors à jonction à effet de champ est polarisée sous -12 V par des résistances R et R 5 dérivées à la terre au moyen d'un condensateur C 3 L'entrée de grille de Q 1 B est connectée à la terre de manière à établir un point de fonctionnement à zéro volt pour le circuit de la figure 5 Les résistances R et R 3 de charge de drain respectives de Q A et Ql B sont connectées à la tension + 12 V par l'intermédiaire d'une résistance commune R 7 dérivée par un condensateur Cg Les drains de la paire QLA et Q 1 B sont connectés aux entrées de noninversion et d'inversion de l'amplificateur opérationnel U 1 qui est disponible sur le marché sous la référence "TL 062 " Une résistance R 6 et un condensateur C 2 d'un réseau de compensation de l'amplificateur U 1 sont connectés entre les entrées de l'amplificateur U 1 La paire de transistors à jonction à effet de champ fait fonction d'étage d'entrée de haute impédance pour One embodiment of the continuous filter according to the invention is shown in detail in FIG. 5. The detector produces an output current Is which is applied via the input 60 via a resistor R 1 to the gate of a differential torque. of field-effect junction transistors Q1, Q1 Bcontained in a common enclosure 62 in order to have more closely tuned operation over a range of temperatures The protection circuit (34 in FIG. 1) is implemented by a circuit CR 1 containing back-to-back diodes D1A and D1B placed between the Q1A gate and the ground The pair of field effect junction transistors is biased at -12V by resistors R and R 5 derived from the earth by means of a capacitor C 3 The grid input of Q 1 B is connected to earth so as to establish a zero-volt operating point for the circuit of FIG. 5 The load resistors R and R 3 respective drain of QA and Ql B are c connected to the + 12 V voltage via a common resistor R 7 derived by a capacitor Cg The drains of the pair QLA and Q 1 B are connected to the noninversion and inversion inputs of the operational amplifier U 1 which is available on the market under the reference "TL 062" A resistor R 6 and a capacitor C 2 of a compensation network of the amplifier U 1 are connected between the inputs of the amplifier U 1 The pair of transistors field effect junction acts as a high impedance input stage for
l'amplificateur U 1; la paire Ol A et Q 1 B et l'amplificateur opéra- the amplifier U 1; the pair Ol A and Q 1 B and the operational amplifier
tionnel U 1 fonctionnent de concert pour former un amplificateur opérationnel à impédance d'entrée élevée Un réseau de filtrage est constitué de résistances R Rg, R R et R de condensateurs 8 ' 9 10 ' il 12 > cl) C 4, C 5, C 6 et C 7, d'un amplificateur opérationnel U 2 (couramment U 1 operate in concert to form an operational amplifier with high input impedance. A filter network consists of resistors R R, RR and R of capacitors 8 '9 10' 11 12> cl) C 4, C 5, C 6 and C 7, of an operational amplifier U 2 (currently
disponible sur le marché sous la référence " 741 "), ainsi que l'ampli- available on the market under the reference "741"), as well as the
ficateur opérationnel U 1 précédemment mentionné qui fonctionne en previously mentioned operational indicator U 1 which operates in
relation avec la paire de transistors a jonction à effet de champ. relationship with the pair of field effect junction transistors.
Le signal de sortie du filtre V apparatt en 64, et comporte le signal de sortie de l'amplificateur opérationnel U 2 filtré par le réseau R 13 en combinaison avec le condensateur C pour fonctionner en combinaison avec les composants de circuit précédents, et ainsi produire une réponse de filtre globale déterminée Les caractéristiques du filtre de la figure 4 sont obtenues d'après les procédés connus pour produire un filtre de Butterworth passe-bas ayant un point à 3 d B à 380 Hz et un gain global de V /1 5 2 x 107 au-dessous de o s 380 Hz Un signal d'étalonnage d'amplitude prédéterminée qui est produit par le moyen d'étalonnage 54 de la figure 4 est fourni par la ligne 66 au condensateur C 2; lorsque le signal d'étalonnage n'est The output signal of the filter V appears at 64, and comprises the output signal of the operational amplifier U 2 filtered by the network R 13 in combination with the capacitor C to operate in combination with the previous circuit components, and thus produce a determined overall filter response The characteristics of the filter of FIG. 4 are obtained from the known methods for producing a low-pass Butterworth filter having a 3 dB point at 380 Hz and an overall gain of V / 1.5. 2 x 107 below bone 380 Hz A predetermined amplitude calibration signal that is produced by the calibration means 54 of Figure 4 is provided by line 66 to the capacitor C 2; when the calibration signal is not
pas fourni, l'entrée d'étalonnage 66 est mise à la terre. not supplied, the calibration input 66 is grounded.
A titre d'exemple, on donne les valeurs numériques suivantes pour les résistances R 1 à R 13 et les condensateurs C 1 à C 9 R 1 = 2 k/t Ril = 35,2 k P. R 2 = R 3 R 4 200 kl A R 12 200 Ml 1 R 5 = 25,5 kf R 13 10011 R 6 = 15 k ti Ci C 4 100 p F R 8,2 k A C C 200 p F By way of example, the following numerical values are given for the resistances R 1 to R 13 and the capacitors C 1 to C 9 R 1 = 2 k / t R 1 = 35.2 k P. R 2 = R 3 R 4 200 kl AR 12 200 Ml 1 R 5 = 25.5 kf R 13 10011 R 6 = 15 k ti Ci C 4 100 p FR 8.2 k ACC 200 p F
7 2 77 2 7
R 8 = 17,96 k A C 3 C 9 5, 6 u F R 9 = R 10 = 48,84 k P, 5 6 C 8 I= Ou F L'invention permet que le signal de sortie du filtre soit échantillonné en continu à un taux voulu, typiquement à un taux supérieur à celui spécifié par le critère de Nyquist en fonction de la plus haute fréquence voulue, si bien que, par exemple, si la plus haute fréquence est d'environ 380 Hz, il suffit d'une période R 8 = 17.96 k AC 3 C 9 5, 6 u FR 9 = R 10 = 48.84 kP, 5 6 C 8 I = F The invention allows the output signal of the filter to be sampled continuously at a desired rate, typically at a higher rate than that specified by the Nyquist criterion as a function of the highest desired frequency, so that, for example, if the highest frequency is about 380 Hz, it is sufficient to a period
d'échantillonnage de 1 milliseconde En plus, des taux d'échantillon- In addition, sampling rates of 1 millisecond
nage plus élevés peuvent être obtenus si cela est souhaitable, le signal de sortie 70 du filtre, après traitement par le convertisseur analogiquenumérique 32, étant représenté par le signal 80 sur la figure 6, avec des points d'échantillonnage qui apparaissent en 82, 84 et 86 entre les intervalles de temps -T 1 et T 2 Chacun des filtres décrits ci-dessus produit en sortie, en réponse à un signal d'entrée respectif venant de détecteurs The output signal 70 of the filter, after processing by the digital-to-digital converter 32, is represented by the signal 80 in FIG. 6, with sample points which appear at 82, 84 and 86 between time intervals -T 1 and T 2 Each of the filters described above outputs, in response to a respective input signal from detectors
respectifs d'appareils de tomographie à faisceau en éventail conti- respective apparatus for continuous beam-beam tomography
nûment émis, un signal continu fournissant une valeur optimisée de l'absorption de rayons suivant la trajectoire formée entre la source de rayonnement et le détecteur respectif en des points temporels distincts Les points temporels distincts sont décalés dans le temps, ou ont des périodicités différentes, par rapport à ladite période nally emitted, a continuous signal providing an optimized value of the absorption of rays along the path formed between the radiation source and the respective detector at distinct time points The distinct time points are offset in time, or have different periodicities, in relation to the said period
d'échantillonnage au moins pour certains des signaux du filtre. at least some of the filter signals.
La suite du traitement, la mise sous forme numérique et la visualisation du signal venant de chaque voie du système d'acquisition de données sont effectuées par des moyens et des The further processing, the digital formatting and the visualization of the signal coming from each channel of the data acquisition system are carried out by means and
techniques connus Des améliorations supplémentaires de la recons- known techniques Further improvements to the reconstruction
truction de l'image dans le calculateur de traitement annexé sont obtenues en raison de l'excès d'informations produit par le taux d'échantillonnage augmenté au-delà du taux de Nyquist minimal, aussi bien que de la diminution du signal d'erreur résultant du caractère aléatoire des photons dans le signal de sortie du filtre Ces améliorations peuvent être obtenues d'une manière connue dans la technique. La construction de signaux reconstruits optimisés par le filtrage continu appliqué à des signaux de détecteur ayant des distributions spectrales plus complexes et dans des appareils utilisant des taux d'échantillonnage autres que deux fois la fréquence truction of the image in the attached processing computer are obtained because of the excess information produced by the increased sampling rate beyond the minimum Nyquist rate, as well as the decrease of the error signal As a result of the randomness of the photons in the filter output signal, these improvements can be obtained in a manner known in the art. The construction of reconstructed signals optimized by continuous filtering applied to detector signals with more complex spectral distributions and in devices using sampling rates other than twice the frequency
utilisable la plus élevée appartient au domaine de l'invention. highest possible use belongs to the field of the invention.
Appartient également au domaine de l'invention le fait de suréchantillonner de manière suffisante le signal de sortie du filtre de façon qu'une partie du filtre décrit ci-dessusou d'un filtre supplémentaireou de processus et d'appareils de correction, It is also within the scope of the invention to sufficiently oversample the output signal of the filter so that part of the filter described above or additional filter or process and correction apparatus,
puisse être incluse dans le calculateur de traitement mentionné ci- may be included in the treatment calculator mentioned above.
dessus Par exemple, il peut être formé à l'intérieur du calculateur de traitement un filtre selon les procédés et les appareils connus dans le filtrage numérique pour ajouter plusieurs pôles supplémentaires, ou pour fournir des caractéristiques de correction dé phase, selon For example, it can be formed inside the treatment computer a filter according to the methods and apparatus known in the digital filtering to add several additional poles, or to provide phase correction characteristics, according to
les caractéristiques du filtre particulier décrit ci-dessus consti- characteristics of the particular filter described above
tuant un mode de réalisation de l'invention. killing an embodiment of the invention.
Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imaginer, Of course, those skilled in the art will be able to imagine
à partir du procédé et de l'appareil dont la description vient d'être from the process and the apparatus of which the description has just been
donnée à titre simplement illustratif et nullement limitatif, diverses autres variantes et modifications ne sortant pas du cadre given merely by way of illustration and by no means as a limitation, various other variants and modifications not departing from the scope
de l'invention.of the invention.
Claims (11)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US27303381A | 1981-06-12 | 1981-06-12 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2507466A1 true FR2507466A1 (en) | 1982-12-17 |
| FR2507466B1 FR2507466B1 (en) | 1988-07-29 |
Family
ID=23042270
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8120883A Expired FR2507466B1 (en) | 1981-06-12 | 1981-11-06 | CONTINUOUSLY EMITTED FAN BEAM TOMOGRAPHY METHOD AND APPARATUS USING OPTIMIZATION FILTER |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0623696B2 (en) |
| DE (1) | DE3150238C2 (en) |
| FR (1) | FR2507466B1 (en) |
| GB (1) | GB2100545B (en) |
| IL (1) | IL64106A0 (en) |
| NL (1) | NL192081C (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5867553A (en) * | 1995-11-02 | 1999-02-02 | Analogic Corporation | Computed tomography scanner with reduced power x-ray source |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2299650A1 (en) * | 1975-01-30 | 1976-08-27 | Philips Nv | DEVICE FOR MEASURING THE DEGREE OF RADIATION ABSORPTION |
| FR2353865A1 (en) * | 1976-06-01 | 1977-12-30 | Emi Ltd | IMPROVEMENTS IN RADIOGRAPHY |
| US4070707A (en) * | 1976-07-12 | 1978-01-24 | General Electric Company | Reduction of offsets in data acquisition systems |
| US4135247A (en) * | 1977-08-15 | 1979-01-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Tomography signal processing system |
| EP0011848A1 (en) * | 1978-11-30 | 1980-06-11 | Siemens Aktiengesellschaft | Tomographic apparatus for producing cross sectional images of a body under examination |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2556012A1 (en) * | 1975-12-12 | 1977-06-16 | Philips Patentverwaltung | PROCEDURE AND ARRANGEMENT FOR DETERMINING THE SPATIAL DISTRIBUTION OF RADIATION IN ONE PLANE OF A BODY |
-
1981
- 1981-10-23 IL IL64106A patent/IL64106A0/en not_active IP Right Cessation
- 1981-10-29 GB GB8132582A patent/GB2100545B/en not_active Expired
- 1981-11-03 NL NL8104977A patent/NL192081C/en not_active IP Right Cessation
- 1981-11-06 FR FR8120883A patent/FR2507466B1/en not_active Expired
- 1981-11-17 JP JP56184334A patent/JPH0623696B2/en not_active Expired - Lifetime
- 1981-12-18 DE DE3150238A patent/DE3150238C2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2299650A1 (en) * | 1975-01-30 | 1976-08-27 | Philips Nv | DEVICE FOR MEASURING THE DEGREE OF RADIATION ABSORPTION |
| FR2353865A1 (en) * | 1976-06-01 | 1977-12-30 | Emi Ltd | IMPROVEMENTS IN RADIOGRAPHY |
| US4070707A (en) * | 1976-07-12 | 1978-01-24 | General Electric Company | Reduction of offsets in data acquisition systems |
| US4135247A (en) * | 1977-08-15 | 1979-01-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Tomography signal processing system |
| EP0011848A1 (en) * | 1978-11-30 | 1980-06-11 | Siemens Aktiengesellschaft | Tomographic apparatus for producing cross sectional images of a body under examination |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3150238A1 (en) | 1983-01-05 |
| FR2507466B1 (en) | 1988-07-29 |
| NL8104977A (en) | 1983-01-03 |
| DE3150238C2 (en) | 1993-12-02 |
| GB2100545A (en) | 1982-12-22 |
| JPH0623696B2 (en) | 1994-03-30 |
| NL192081C (en) | 1997-02-04 |
| GB2100545B (en) | 1985-10-30 |
| NL192081B (en) | 1996-10-01 |
| JPS57206430A (en) | 1982-12-17 |
| IL64106A0 (en) | 1982-01-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4547893A (en) | Continuous wave fan beam tomography system having a best-estimating filter | |
| EP1747481B1 (en) | Measurement and treatment of a signal comprising stacks of elementary pulses | |
| FR2961904A1 (en) | METHOD FOR IDENTIFYING MATERIALS FROM MULTI ENERGY X-RADIOGRAPHIES | |
| FR2632749A1 (en) | METHOD AND SYSTEM FOR CALIBRATING AN X-RAY SCANNER USING ONE OR MORE EXCENTRATED CIRCULAR STANDS | |
| EP1852717A1 (en) | Method of estimating scattered radiation in a two-dimensional detector | |
| EP0762145B1 (en) | Gamma particle pulse processing system for CdTe radiation detector | |
| FR2636752A1 (en) | METHOD AND SYSTEM FOR CORRECTING DEFECTS IN IMAGES OF A SCANNER DUE TO MOVEMENTS THEREOF | |
| EP0470909A1 (en) | Nuclear detector, especially of the gamma camera type, equipped with deconvolution filters | |
| EP3185002B1 (en) | Method for calibrating a system for analysis by x-ray diffraction | |
| EP0334762B1 (en) | Method and apparatus for calibrating an x-ray scanner using a non-circular standard probe | |
| FR2925700A1 (en) | COUNTER RATE MEASURING DEVICE AND FITTING CHAMBER CALIBRATION DEVICE THEREFOR | |
| FR2519772A1 (en) | REFERENCE DETECTION DEVICE FOR MULTI-DETECTOR TOMODENSITOMETER AND TOMODENSITOMETER COMPRISING SUCH A DEVICE | |
| FR2507466A1 (en) | METHOD AND APPARATUS FOR CONTINUOUSLY FAN BEAM TOMOGRAPHY USING AN OPTIMIZATION FILTER | |
| EP0197582B1 (en) | Method and device for the ultrasonic, echographic investigation of media | |
| EP0588720A1 (en) | Method and apparatus for the reconstruction of three-dimensionel images of a region of interest of an object | |
| FR2830328A1 (en) | DEVICE AND METHOD FOR ANALYZING THE STRUCTURE OF A MATERIAL | |
| FR2664708A1 (en) | Method for correcting the hardening of an X-ray beam in a scanner | |
| EP0157687A1 (en) | Reconstruction of tomographic images based on absorption measurements | |
| FR2463421A1 (en) | NUCLEAR LOGGING METHOD AND DEVICE | |
| EP1058128B1 (en) | Method and device for discriminating pulses from semi-conductor radiation-detectors | |
| FR2780183A1 (en) | METHOD FOR IMPROVING THE SIGNAL TO NOISE RATIO OF THE IMAGE OF A MOVING OBJECT | |
| FR2638534A1 (en) | METHOD AND SYSTEM FOR ELIMINATING INTERFERENCE NOISE IN AN X-RAY SCANNER | |
| WO2014117852A1 (en) | Device for determining the energy and dose rate of an electron accelerator | |
| EP2103916B1 (en) | Fourier transform spectrometer. | |
| EP2395361B1 (en) | Method for processing received analogue RF / hyperfrequency signals over a very wide frequency band, and receiver implementing such a method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |