Микрофокусная компьютерная томография - новый метод исследования микроминиатюрных объектов Текст научной статьи по специальности «Медицинские технологии»

При разработке встраиваемой техники реального времени ряд факторов значительно усложняет разработку программного обеспечения. Это требует поиска подходов и решений, не встречающихся в практике разработки программ общего назначения.

В настоящее время в НПО автоматики ведется работа по автоматизации процессов взаимодействия.

Это позволит уменьшить количество ручных операций. Гарантировать целостность комплекта. Организовать одновременное формирование комплектов программ для всех отработочных позиций. И уменьшить вероятность внесения ошибок, связанных с человеческим фактором. В свою очередь, это положительно повлияет на степень надежности всего программного продукта, необходимую при условии работы в режиме реального времени, а так же позволит в большей степени соответствовать существующим стандартам разработки. Список литературы:

1. Богданова Т. А., Шумихин А. В. Диалоговая

система описания документации на ПО

ЦВС// Ракетно-космическая техника: Межотраслевой сборник статей, вып. 1: ФГУП НПОА, Екатеринбург 2002-345с.

2. Филькин А. С., Самсонов Е. В., Леонтьев А. К., Дерюгин С. Ф., Бельский Л. Н. Развитие вычислительной техники НПОА. // Ракетно-космическая техника: Межотраслевой сборник статей, вып. 1: ФГУП НПОА, Екатеринбург 2002-345с.

3. Система качества. Программно-математическое обеспечение ЦВС. Порядок проектирования, разработки и оформления. РД 551.04.005-2008: ФГУП НПОА, Екатеринбург 2008-66с.

4. Котрякова Н. А., Малых О. И. Система отладки штатного программного обеспечения ЦВМ (сервисное ПО САО). // Ракетно-космическая техника: Межотраслевой сборник статей, вып. 1: ФГУП НПОА, Екатеринбург 2002-345с.

МИКРОФОКУСНАЯ КОМПЬЮТЕРНАЯ ТОМОГРАФИЯ - НОВЫЙ МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ МИКРОМИНИАТЮРНЫХ ОБЪЕКТОВ

Бессонов Виктор Борисович, Ободовский Анатолий Владимирович, Клонов Владимир Валерьевич, Кострин Дмитрий Константинович

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина),

Санкт-Петербург

В настоящее время томография - бурно развиваю- другие. Однако, основной проблемой современных томо-щийся класс рентгеновской аппаратуры. Области его при- графов является сравнительно низкая детализация (разре-менения достаточно широки - это и медицина, и горнодо- шения) при реконструкции трехмерных изображений. [1] бывающая промышленность, и археология и многие

5

Рисунок 1 - Трёхмерная схема сканирования: S - источник; 1 - матрица детекторов; 2 - объект контроля

Наиболее перспективный способ получения томографических изображений микроминиатюрных объектов - трехмерная томография.

Очевидно, что при таком способе качество получаемых проекционных данных будет в первую очередь зависеть от разрешающей способности системы визуализации. Современные цифровые системы регистрации рентгеновских изображений, производимые промышленностью, например твердотельные плоскопанельные детекторы имеют сравнительно низкую разрешающую способность. [2] Характерные значения элементарного участка детектора (пикселя) составляет приблизительно 125 мкм.

Для четкой визуализации таких дефектов суще-

ствует два пути - экстенсивный и интенсивный. Экстенсивный путь заключается в уменьшении размеров пикселя изображения до требуемых 5-10 мкм. Однако, этот путь приводит к значительному удорожанию панелей и такие панели на рынке неконкурентоспособны, поэтому промышленностью практически не выпускаются. Интенсивный же заключается в реализации метода съемки с увеличением объекта исследования [3]. При этом предъявляются особые требования уже не к приемнику, а к источнику рентгеновского излучения.

В настоящее время в России получил широкое распространение метод микрофокусной рентгенографии, позволяющий получать рентгеновские снимки с большим коэффициентом прямого геометрического увеличения.

Рис. 2. Рентгенограмма микросхемы, полученная методом микрофокусной рентгенографии

В качестве примера реализации метода микрофокусной рентгенографии можно привести рентгеновский снимок тест-объекта (микросхема), представленный на рисунке 2.

На представленном выше снимке размеры проводников, идущих от кристалла к выводам микросхемы имеют размера порядка 10-20 мкм.

Очевидно, что комбинация метода микрофокусной рентгенографии и классической трехмерной компьютерной томографии позволит получать информацию о внутреннем строении микроминиатюрных объектов с детализацией на порядок выше, чем распространенные в настоящее время томографы. При этом, использования отечественных разработок в рентгеноаппаратостроении позволит создать сравнительно недорогой инструмент для исследований внутреннего строения микроминиатюрных объектов. [4]

Таким образом, целью исследований являлась апробация разработанного на кафедре электронных приборов и устройств СПбГЭТУ программно-аппаратного комплекса для микрофокусной компьютерной томографии микроминиаюрных объектов.

Экспериментальная установка включает в себя специализированный рентгенозащитный бокс, микрофокусный рентгеновский аппарат типа РАП-150М (аппарат моноблочного типа на основе отпаянной микрофокусной рентгеновской трубки с анодом прострельного типа, максимальное ускоряющее напряжение - 150 кВ, анодный ток - 100 мкА, размер фокусного пятна - 10 мкм), систему регистрации рентгеновских снимков на основе многокамерной системы экран-оптика-ПЗС (разрешающая способность - 7 пар линий на мм) и систему позиционирования и вращения объекта исследования.

В качестве объекта исследования был использован трехкорневой зуб, залитый в специальную форму из силиконового компаунда (тканеэквивалентный имитатор мягких тканей). [5]

Первый этап исследований определялся необходимостью получения информативных рентгенограмм объекта исследования и локализации инородных предметов в корневых каналах зуба (рисунок 3). [6]

Как видно из приведенных рисунков, в одном из каналов имеется небольшое скопление пломбировочного материала, что говорит о недостаточно качественной очистке канала.

ь

а

с

Рис. 3. Трехкорневой зуб с дефектом в пломбировочном канале

Для лучшей локализации дефекта были произведены томографические исследования. На рисунке 4 приведены

срезы зуба в нескольких проекциях, позволяющие оценить глубину залегания дефектов.

а Ь с

Рис. 4. Сечения объекта исследования в различных плоскостях

Построенные на основе полученных проекционных данных сечения объекта исследования позволили визуа-

лизировать дефекты очистки корневого канала с контрастностью на порядок выше чем при традиционных рентгенографических исследованиях (рисунок 5).

ШЩ р

Рис. 5. Сечения объекта исследования на разной глубине

По итогам исследований можно сделать вывод о том, что использование методики микротомографии при оценке качества очистки корневого канала позволяет визуализировать дефекты с контрастностью на порядок выше, чем при традиционной рентгенографии и мультис-пиральной томографии, а также появляется возможности определения объемов материала, оставленного в канале.

Список литературы:

1. В.Б. Бессонов, А.Ю. Грязнов. Методика микрофокусной компьютерной томографии в стоматологии и челюстно-лицевой хирургии // Материалы VI международного конгресса «Невский радиологический форум-2013». - 2013.

2. А.Ю. Грязнов, К.К. Жамова, В.Б. Бессонов. Метод формирования псевдообъемных изображений в микрофокусной рентгенографии [текст] // Биотехносфера. - 2013. - №4 (28). - С. 51 - 55.

3. В.Б. Бессонов, А.Ю. Грязнов, Е.Н. Потрахов, Н.Н. Потрахов. Микрофокусная рентгенография - новое направления развития медицинской диагностики

[текст] // 13-я НТК «Медико-технические технологии на страже здоровья»: Сб.трудов. - Москва. -2011. - С. 237-241.

4. М.Б. Медникова, Н.Н. Потрахов, В.Б. Бессонов. Применение микрофокусной рентгенографии в разграничении ископаемых представителей рода Homo с архаической и современной морфологией [текст] // Биотехносфера. - 2013. - №4 (28). - С. 56 - 59.

5. Патент на полезную модель № 136318. А.Ю. Васильев, Ю.А. Васильев, В.Б. Бессонов, А.Ю. Грязнов, К.К. Жамова, Н.Н. Потрахов. «Тест-объект для оценки диагностических возможностей рентгенографических систем» от 26. 07.2013 г.

6. Н.Н. Потрахов, Е.Н. Потрахов, К.К. Жамова, В.Б. Бессонов, Д.А. Шишов, А.Ю. Грязнов. Микрофокусная рентгенография: опыт внедрения разработки ВУЗа в производство [текст] // XI Всероссийская научно-практическая конференция «Планирование и обеспечение подготовки кадров для промышленно-экономического комплекса региона»: Материалы конференции. - СПб. - 2012. -С. 85-90.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ФОРМИРОВАНИЯ ВЗРЫВООПАСНОЙ МЕТАНОВОЗДУШНОЙ СМЕСИ В ЗАМКНУТОМ ОБЪЁМЕ

Бузаев Евгений Владимирович

Аспирант кафедры ГиВР, ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет», г. Москва

Загуменников Руслан Андреевич

Адъюнкт Академии ГПСМЧС России, г. Москва

При аварийных утечках углеводородных соединений в жилом секторе и на производственных объектах формируется взрывопожароопасная смесь. Последствиями таких аварий являются человеческие жертвы и материальный ущерб. Для прогнозирования аварийных ситуаций и сведения к минимуму последствий необходимо исследовать физику явления данного процесса.

Экспериментальные исследования проводились в кубическом объеме с ребром 1м. На одной грани куба имелось сбросное отверстие размером 100х700мм. В центре нижней грани куба подавался метан через трубку (эксперимент №1 и №2). Трубка диаметром 4 мм. А также через