Приборы и техника эксперимента, 2020, № 1, стр. 159-160

С целью определения требований к конструкторской, электрической и иным видам документации при разработке комплекса лучевой терапии Оникс и оптимизации методики сбора данных разработана и изготовлена экспериментальная установка системы рентгеновской визуализации [1]. Основными задачами, которые необходимо решить с использованием данной установки, являются: выбор параметров фильтра – толщины и материала; отработка режимов сбора данных – угла оборота, длительности импульса, частоты получения изображений; определение оптимальных параметров рентгеновского излучения – напряжения, тока.

Компоненты системы размещены на станине, имеющей крепления для рентгеновской трубки от рентгеновского аппарата КРД‑СМ 50/125-1 (ООО “СпектрАп”, Россия) и плоскопанельного детектора PaxScan 4343 CB (“Varian”, США). Объект сканирования расположен на вращающейся платформе. На рентгеновскую трубку крепят коллиматор и систему фильтрации. Взаимодействие между компонентами системы происходит за счет синхронизатора, обеспечивающего выдачу триггерных сигналов.

Коллиматор позволяет создавать излучение нужной формы, а система фильтрации и компенсатор – минимизировать неравномерность интенсивности рентгеновского излучения по плоскости детектора. Необходимость компенсации излучения связана с ограниченным динамическим диапазоном детектора. Имеется возможность установки дополнительных фильтров в форме пластин из различных материалов и различной толщины (не более 10 мм) для оптимизации рентгеновского спектра.

Получение томографических изображений состоит из двух стадий – предварительной обработки и реконструкции. В процессе предварительной обработки происходит учет технологических особенностей детектора: теплового шума, неравномерности усиления, остаточного сигнала, битых пикселей [2]. Далее выполняется нормировка изображений, направленная на устранение нестабильности рентгеновского пучка излучения. К каждому изображению привязывается угловая координата.

После окончания предварительной обработки начинается процесс реконструкции. Параметры реконструкции оптимизированы под медицинские задачи и позволяют получать изображения с размером матрицы до 1024 × 1024 и толщиной среза от 0.5 до 10 мм.

При создании экспериментальной установки было разработано программное обеспечение, позволяющее проводить автоматическую калибровку детектора. На основе калибровочных данных в получаемые проекционные изображения вносились коррекции, что позволило увеличить контраст изображения на 20%.

Экспериментальная установка обеспечивает возможность определения функции передачи модуляции (ф.м.п.) детектора. Пример ф.м.п. представлен на рис. 1. Значению функции 0.5 соответствует пространственная частота 1.16 пар линий/мм.

Рис. 1.

Функция передачи модуляции детектора, определенная с помощью экспериментальной установки.

Томографическое изображение специализированного фантома Catphan 504 (“The Phantom Laboratory”, США), полученное на экспериментальной установке, представлено на рис. 2.

Рис. 2.

Томографическое сечение фантома Сatphan 504 в области со вставками различной плотности (CTP404 Module).

На основе результатов, полученных в исследованиях на данной экспериментальной установке, будут созданы технические требования к полноценной системе рентгеновской визуализации, разрабатываемой для комплекса дистанционной лучевой терапии Оникс.

Работа подготовлена в рамках выполнения соглашения между Минобрнауки России и АО “НИИТФА” о предоставлении субсидии от 03.10.17 г. № 14.582.21.0011 “Создание и передача на клинические испытания образца импортозамещающего комплекса лучевой терапии на базе инновационного оборудования (6-МэВ ускорителя и конусно-лучевого томографа)”. Уникальный идентификатор соглашения RFMEFI58217X0011.