Фотон а м: Система Фотон-А

Система Фотон-А

Микропроцессорная система пожарной сигнализации Фотон-А, используемая на судах различного назначения. Она имеет свободную комплектацию, число блоков зависит от поставленной задачи и разветвлённости системы сигнализации.

Локальная микропроцессорная система предназначена для сигнализации о пожаре на морском/речном судне. Применение адресных извещателей позволяет определять место задымления, повышения температуры или пожара и выводить информацию на наглядную мнемосхему. При включении «Фотон А» производит самодиагностику и проверяет готовность системы к работе. Вся информация выводится на индикаторы, обрабатывается компьютером.

Устройство и работа

«Фотон А» состоит из основного блока управления, источников сетевого и резервного питания, адресных тепловых/дымовых/пламени/ручных извещателей, блоков согласования, отображения информации, связи RS485 и приспособлений, облегчающих монтаж и проверку. Краткое описание элементов системы расположено ниже.

Составные части системы Фотон-А

ПУ-А1 – блок основного управления, который:

  • принимает информацию от ППКП-А, ППКП-АВ (приёмо-контрольные блоки, «АВ» – взрывозащищённое исполнение),
  • обрабатывает её, передаёт на внешние порты, ПК, средства отображения, принтер,
  • производит связь между блоками,
  • отображает информацию о пожаре на ЖК табло,
  • опрашивает приборы системы,
  • сообщает об исправности шлейфов связи, при повреждении указывает причину и участок неисправности линии,
  • при подключённом принтере распечатывает всю информацию о случаях пожаров и неисправностей системы с указанием даты и времени,
  • проверяет источники сетевого и бесперебойного питания,
  • отображает мнемосхему объекта со всеми событиями,
  • сохраняет в строенной памяти все события (максимально 4096 записей).

Основное устройство питается от АПС-А и допускает подключение к нему адресных извещателей (максимум 8 шлейфов), при их срабатывании ПУ-А1 вырабатывает релейный выходной сигнал.

ППКП-А – прибор приёмо-контрольный.

ППКП-АВ – по функциональному назначению является взрывозащищённым аналогом ППКП-А, но со шлейфом для подключения защищённых извещателей. В то же время он не имеет реле по пожару в шлейфе и не отображает состояние блока АПС-А.

Мнемосхема – это устройство, которое отображает местоположение сработавших по пожару устройств системы. В зависимости от особенностей судна эта схема разрабатывается индивидуально, учитывая его особенности и расположение извещателей.

ДВП-А – дублирует информацию от ПУ-А1.

АПС-А – это ИП 24 В постоянного тока, который работает от сети 220 В, 50 Гц и питает блоки, имеющие аналогичное питающее напряжение (ПУ-А1, ДВП-А, ППКП и другие).

БРП – АКБ, используемая в случае отсутствия сетевого питания. Блок имеет шлейф связи с АПС-А и ПУ-А1 для передачи информации о своём текущем состоянии.

ПСА – это блок звуковой сигнализации, который срабатывает при неработоспособности блоков питания (как основного, так и резервного).

БРВУ-1 имеет в своём составе мощное реле, управляемое маломощным реле блоков ППКП-А, ПУ-А1.

Р485 – обеспечивает устойчивый обмен данными между устройствами по линии RS485 на расстояние до 1000 м.

БС-АМ, БС-АМВ – блоки сопряжения, необходимые для создания системы эффективного контроля и определения неисправностей линий связи.

ИПД-А, ИПД-АВ – дымовой извещатель точечного типа, размещённый в пластиковом корпусе.

ИПТ-1А, ИПТ-1АВ – тепловой извещатель адресного типа в пластиковом корпусе.

ИПТ-АМ, ИПТ-АМВ – аналог ИПТ-1А, ИПТ-1АВ, выпускаемый в металлическом корпусе.

ИПД-АМ, ИПД-АМВ – аналог ИПД-А, ИПД-АВ в металлическом корпусе.

ИПП-АМ, ИПП-АМВ – взрывозащищённый адресный извещатель пламени в металлическом корпусе.

ИПР-АМ – извещатель ручной в металлическом корпусе.

ИПР-АМВ – аналог ИПР-АМ, но во взрывозащищённом исполнении.

ИКЗ-М, ИКЗ-МВ – изоляторы короткозамкнутых линий, используются для отключения неисправных линий.

ППРИ – приспособление для проверки извещателей, методом имитации ситуации (пожара, задымленности).

Приспособление для монтажа извещателей (их съема и установки) используется для облегчения работы с извещателями. находящимися на высоте 2÷4 м над землёй.

Система «Фотон-А» при условии подключения шлейфов через устройства согласования (БС) работает с пожарными извещателями и датчиками любого типоисполнения.

Система Фотон-А

Система «Фотон-А» предназначена для адресного автоматического обнаружения пожара по факторам дым, пламя, температура с одновременным включением средств пожарной автоматики и внешней сигнализации.

Система предназначена для для установки на судах морского и речного флота, поднадзорных Регистру судоходства Украины и Российскому Морскому Регистру судоходства.

Эксплуатация

Система «Фотон-А» предназначена для эксплуатации в морских условиях и по устойчивости к механическим и климатическим факторам, и электромагнитной совместимости удовлетворяет требованиям «Правил классификации и постройки морских судов» Российского Морского Регистра судоходства части VI, XI, XV. Системы изготавливаются и испытываются под наблюдением Регистра в соответствии с «Правилами технического наблюдения за постройкой судов и изготовлением материалов и изделий для судов» — том 2, часть IV.

Система может эксплуатироваться при температуре воздуха от минус 10 до плюс 50 °С, максимальной относительной влажности 80% при 40 °С и 95% при 25 °С. Система работоспособна при воздействии вибрационных нагрузок в диапазоне частот от 2 до 80 Гц, при воздействии ударов частотой 40-80 ударов в минуту с ускорением 5 g.

Конструкция системы «Фотон-А»

Система представляет собой набор различных типов адресных и безадресных приборов и извещателей, из которых можно комплектовать микропроцессорную информационно-управляющую систему различной конфигурации и объема в зависимости от типа и назначения охраняемого объекта.

Габаритные размеры и массы составных частей системы приведены в таблице.


























Габаритные размеры
Наименование составной частиГабаритные размеры, ммМасса, кг
допустимое отклонение ± 10 ммдопустимое отклонение ± 5%
Прибор ПУ-А1310 х 250 х 1484
Прибор ППКП-А125 х 140 х 580,34
Прибор ППКП-АВ200 х 135 х 1011,2
Мнемосхема******
Прибор ДВП-А310 х 250 х 1483,5
Прибор АПС-А310 х 250 х 1484
Блок БРП310 х 190 х 16011*
Прибор ПСА200 х 135 х 1010,5
Блок БРВУ-1230 х 210 х 1082,7
Репитер Р485125 х 138 х 580,26
Блоки БС-АМ, БС-АМВ160 х 130 х 640,75
Извещатели ИПТ-1А, ИПТ-1АВØ 100 х 340,064
Извещатели ИПТ-АМ, ИПТ-АМВ160 х 106 х 790,71
Извещатели ИПД-А, ИПД-АВØ 100 х 400,09
Извещатели ИПД-АМ, ИПД-АМВ160 х 106 х 1000,81
Извещатели ИПП-АМ, ИПП-АМВ160 х 106 х 690,79
Извещатель ИПР-АМ123 х 105 х 520,9
Извещатель ИПР-АМВ123 х 105 х 520,95
Изоляторы ИКЗ-М, ИКЗ-МВ160 х 106 х 640,76
Розетка КПСМ. 301319.003Ø 100 х 130,042
Корпус ФРДИ.301461.001120 х 105 х 350,124
Приспособление ППРИ:

имитатор

штанга		Ø 165

Ø30 х 4000**		8
Приспособление для съема и установки извещателей165 х 4000**10

Фотонов — Химия LibreTexts

  1. Последнее обновление
  2. Сохранить как PDF
  • Идентификатор страницы
    1690

    • Фотон — это крошечная частица, состоящая из волн электромагнитного излучения. Как показал Максвелл, фотоны — это просто электрические поля, путешествующие в пространстве. Фотоны не имеют заряда, массы покоя и движутся со скоростью света. Фотоны испускаются под действием заряженных частиц, хотя они могут испускаться и другими способами, включая радиоактивный распад. Поскольку это очень маленькие частицы, вклад волновых характеристик в поведение фотонов значителен. На диаграммах отдельные фотоны представлены волнистой стрелкой.

    Описание

    Фотоны часто называют энергетическими пакетами. Это очень подходящая аналогия, поскольку фотон содержит энергию, которую нельзя разделить. Эта энергия запасается в виде колеблющегося электрического поля. Эти поля могут колебаться почти на любой частоте. Хотя они никогда не наблюдались, самая длинная теоретическая длина волны света равна размеру Вселенной, а некоторые теории предсказывают наименьшую возможную длину Планка. Эти пакеты энергии могут передаваться на огромные расстояния без потери энергии или скорости. Фотоны движутся со скоростью света, 2,997×10 8 м/с в пустом пространстве. Скорость фотона в пространстве может быть напрямую выведена из скорости электрического поля в свободном пространстве. Максвелл представил это доказательство в 1864 году. Хотя у фотонов нет массы, у них есть наблюдаемый импульс, который следует уравнению де Бройля. Импульс фотонов приводит к интересным практическим приложениям, таким как оптический пинцет.

    Вообще говоря, фотоны имеют свойства, подобные электромагнитным волнам. Каждый фотон имеет длину волны и частоту. Длина волны определяется как расстояние между двумя пиками электрического поля с одним и тем же вектором. Частота фотона определяется тем, сколько длин волн фотон распространяется каждую секунду.

    В отличие от электромагнитной волны фотон не может быть определенного цвета. Вместо этого фотон будет соответствовать свету данного цвета. Поскольку цвет определяется возможностями человеческого глаза, отдельный фотон не может иметь цвет, потому что он не может быть обнаружен человеческим глазом. Чтобы сетчатка могла обнаружить и зарегистрировать свет данного цвета, на нее должны воздействовать несколько фотонов. Только когда множество фотонов действуют на сетчатку в унисон, как электромагнитная волна, можно воспринимать цвет.

    Как описано уравнениями Максвелла

    Наиболее точное описание природы фотонов, которое у нас есть, дается уравнениями Максвелла. Уравнения Максвелла математически предсказывают, как фотоны движутся в пространстве. По существу, электрическое поле, подвергающееся потоку, создаст ортогональное магнитное поле. Затем поток магнитного поля воссоздает электрическое поле. Создание и уничтожение каждой соответствующей волны позволяет волновой паре двигаться в пространстве со скоростью света. Уравнения Максвелла правильно описывают природу отдельных фотонов в рамках квантовой динамики.

    Создание фотонов

    Фотоны можно создавать разными способами. В этом разделе мы обсудим некоторые способы испускания фотонов. Поскольку фотоны представляют собой электрическое поле, распространяющееся в пространстве, испускание фотонов требует движения заряженных частиц.

    Излучение черного тела

    Когда вещество нагревается, атомы внутри него вибрируют с более высокими энергиями. Эти колебания быстро изменяют форму и энергию электронных орбиталей. Когда энергия электронов изменяется, фотоны испускаются и поглощаются при энергиях, соответствующих энергии изменения. Излучение абсолютно черного тела — это то, что заставляет лампочки светиться, а тепло объекта ощущается на большом расстоянии. Упрощение объектов как черных тел позволяет косвенно вычислять температуру удаленных объектов. Этот принцип ежедневно используют астрономы и кухонные инфракрасные термометры.

    Спонтанное излучение

    Фотоны могут спонтанно испускаться, когда электроны переходят из возбужденного состояния в более низкое энергетическое состояние (обычно в основное состояние). Технический термин для этого падения энергии — расслабление. Электроны, подвергающиеся этому типу излучения, будут производить очень характерный набор фотонов в зависимости от доступных энергетических уровней их окружения. Этот набор возможных фотонов является основой спектра излучения.

    Флуоресценция

    Флуоресценция является частным случаем спонтанного излучения. При флуоресценции энергия излучаемого фотона не соответствует энергии, используемой для возбуждения электрона. Электрон будет флуоресцировать, когда он отдает значительное количество энергии своему окружению, прежде чем подвергнуться релаксации. Обычно флуоресценция используется в лабораторных условиях для визуализации присутствия молекул-мишеней. Ультрафиолетовый свет используется для возбуждения электронов, которые затем излучают свет с видимой длиной волны, видимой исследователям.

    Стимулированное излучение

    Можно искусственно заставить возбужденный электрон релаксировать в более низкое энергетическое состояние с помощью фотона, соответствующего разнице между этими энергетическими состояниями. Фаза электрического поля и ориентация результирующего фотона, а также его энергия и направление будут такими же, как у падающего фотона. Свет, создаваемый вынужденным излучением, называется когерентным, поскольку он во всех отношениях похож на вызвавший его фотон. Лазеры производят когерентное электромагнитное излучение путем вынужденного излучения.

    Синхротроны (изгиб электронов)

    Электроны с чрезвычайно высокой кинетической энергией, например, в ускорителях частиц, будут производить фотоны высокой энергии, когда их траектория изменяется. Это изменение осуществляется сильным магнитным полем. Таким образом будут излучать свет все свободные электроны, но синхротронное излучение имеет особое практическое значение. Синхротронное излучение в настоящее время является лучшей технологией, доступной для получения направленного рентгеновского излучения на точных частотах. Синхротроны, такие как усовершенствованный источник света (ALS) в лабораториях Лоуренса в Беркли и Стэнфордский источник синхротронного излучения (SSRL), являются очагами рентгеновской спектроскопии из-за превосходного качества получаемых рентгеновских лучей.

    Ядерный распад

    Некоторые типы радиоактивного распада могут включать выброс фотонов высокой энергии. Одним из таких типов распада является ядерная изомеризация. При изомеризации ядро ​​перестраивается в более стабильную конфигурацию и испускает гамма-лучи. Хотя это только теоретически, распад протона также будет испускать фотоны чрезвычайно высокой энергии.

    Фотоэлектрический эффект

    Свет, падающий на металлическую пластину, может вызвать отрыв электронов от поверхности пластины (рис. 1). Это взаимодействие между светом и электронами называется фотоэлектрическим эффектом. Фотоэлектрический эффект предоставил первое убедительное доказательство того, что лучи света состоят из квантованных частиц. Энергия, необходимая для выброса электрона с поверхности металла, обычно того же порядка, что и энергия ионизации. Поскольку металлы обычно имеют энергию ионизации в несколько электрон-вольт, фотоэлектрический эффект обычно наблюдается с использованием видимого света или света еще более высокой энергии.

    Рис. 1 , Фотоэффект.

    В то время, когда изучалось это явление, считалось, что свет распространяется волнами. Вопреки тому, что предсказывала волновая модель света, увеличение интенсивности света приводило к увеличению тока, а не к увеличению кинетической энергии испускаемого электрона. Позже Эйнштейн объяснил это различие, показав, что свет состоит из квантованных пакетов энергии, называемых фотонами. Его работа над фотоэлектрическим эффектом принесла ему Нобелевскую премию.

    Фотоэлектрический эффект имеет множество практических применений, поскольку ток может генерироваться источником света. Как правило, фотоэлектрический эффект используется как компонент переключателей, реагирующих на свет. Некоторыми примерами являются ночники и фотоумножители. Обычно ток настолько мал, что его необходимо усиливать, чтобы он был эффективным переключателем.

    Энергия фотона

    Энергия фотона — дискретная величина, определяемая его частотой. Этот результат может быть определен экспериментально путем изучения фотоэффекта. Кинетическая энергия испущенного электрона напрямую зависит от частоты падающего света. Если экспериментальные значения этих энергий подобрать к линии, наклон этой линии является постоянной Планка. Точка, в которой электроны начинают испускаться с поверхности, называется пороговой частотой и обозначается \(\nu_0\). Принцип сохранения энергии диктует, что вся энергия фотона должна куда-то уходить. Если предположить, что энергия \(h\nu_0\) является начальной энергией, необходимой для отрыва электрона от его орбитали, кинетическая энергия фотона равна кинетической энергии испущенного электрона плюс энергия ионизации. Поэтому энергия свободного фотона становится \(E = h\nu\), где nu — частота фотона, а h — постоянная Планка.

    Рис. 2. Результаты фотоэлектрического эффекта

    Результаты фотоэлектрического эксперимента показаны на рис. 2. \(\nu_0\) — минимальная частота, при которой начинают обнаруживаться электроны. Сплошные линии представляют фактические наблюдаемые кинетические энергии высвобождаемых электронов. Пунктирная красная линия показывает, как можно получить линейный результат, прослеживая обратно к оси y. Электроны не могут иметь отрицательную кинетическую энергию.

    Интерференция фотонов

    В то время как эксперимент с двумя щелями первоначально показал, что луч света является волной, более продвинутые эксперименты подтвердили, что электрон является частицей с волновыми свойствами. Наблюдается, что дифракция луча света через двойную щель дифрагирует, вызывая конструктивную и деструктивную интерференцию. Современные технологии позволяют испускать и регистрировать одиночные фотоны. В эксперименте, проведенном Филиппом Гранжье, один фотон проходит через двойную щель. Затем фотон обнаруживается по другую сторону щелей. Для большого размера выборки можно определить тенденцию конечного положения фотонов. В волновой модели света будет наблюдаться интерференционная картина, поскольку фотон снова и снова расщепляется, создавая картину. Однако результаты не согласуются с волновой моделью света. Каждый излучаемый фотон соответствует одному обнаружению по другую сторону щелей (рис. 3). С определенной вероятностью каждый фотон регистрируется со 100% силой. В ходе серии измерений фотоны создают ту же интерференционную картину, что и пучок фотонов. Когда одна щель закрыта, интерференционная картина не наблюдается, и каждый фотон движется по линейному пути через открытую щель.

    Рис. 3, Доказательство корпускулярной природы фотонов. Показан один из возможных результатов.

    Эта интерференция имеет глубокое значение, заключающееся в том, что фотоны не обязательно взаимодействуют друг с другом для создания интерференционной картины. Вместо этого они сами взаимодействуют и мешают . Кроме того, это показывает, что электрон не проходит через одну или другую щель, а проходит через обе щели одновременно. Теория квантовой электродинамики Ричарда Фейнмана объясняет это явление, утверждая, что фотон будет путешествовать не по одному пути, а по всем возможным путям во Вселенной. Интерференция между этими путями даст вероятность того, что фотон выберет любой заданный путь, поскольку большинство путей сокращаются друг с другом. Он использовал эту теорию для объяснения природы широкого спектра действий фотонов, таких как отражение и преломление, с абсолютной точностью.

    Ссылки

    1. Feynman, RP (1988). QED: Странная теория света и материи , издательство Принстонского университета.
    2. Эйнштейн, А. . «Über die Entwicklung unserer Anschauungen über das Wesen und die Konstitution der Strahlung». Physikalische Zeitschrift (10): 817-825 (1909).
    3. Гранжье П., Роджер Г. и Аспект А., «Экспериментальные доказательства эффекта антикорреляции фотонов в светоделителе: новый взгляд на однофотонные интерференции», Europhys. лат. 1, 173-179(1986).
    4. Дж. Дж. Торн, М. С. Нил, В. В. Донато, Г. С. Бергрин, Р. Э. Дэвис и М. Бек, «Наблюдение за квантовым поведением света в студенческой лаборатории», Am. Дж. Физ. 72, 1210-1219 (2004).
    5. Максвелл, Джеймс (1865 г.). «Динамическая теория электромагнитного поля». Философские труды Лондонского королевского общества 155 : 459–512.

    Проблемы

    1) Пиковая длина волны лампочки составляет 500 нм. Вычислите энергию одиночного фотона на этой длине волны. 9{15}hz\)

    3) Одиночный фотон проходит через двойную щель на расстоянии 20 нм друг от друга. Фотоумножитель обнаруживает по крайней мере одну частицу в 20 нм непосредственно за щелью. Какая доля фотона здесь регистрируется?

    Решение

    Обнаружен весь фотон. Протоны являются квантованными частицами. Хотя они могут пройти через обе щели, это все равно одна частица и будет соответственно обнаружена.

    4) Фотон отрывает электрон от атома. Кинетическая энергия вылетающего электрона оказывается меньше энергии фотона, который его удалил. Почему энергия не одинаковая?

    Решение

    Вспомним фотоэлектрическое уравнение: \(KE = h\nu-h\nu_0\). Это уравнение связывает энергии фотонов и электронов при выбросе. Второй член уравнения, \(-h\nu_0\), представляет собой количество энергии, необходимое для удаления электрона с его орбиты. Дополнительная энергия идет на разрыв связи электрона с ядром. Имейте в виду, что для металла это не энергия ионизации из-за делокализации электронов, участвующих в металлической связи.

    5) Помня о взаимосвязи между энергией и частотой света, спланируйте эксперимент, чтобы определить, теряют ли фотоны энергию при движении в пространстве.

    Решение

    Один из возможных экспериментов использует фотоэлектрический эффект. Источник света освещает кусок металла и рассчитывается кинетическая энергия выброшенных электронов. Направляя свет на разное расстояние от металлической пластины, можно показать, что отдельные фотоны проходят без потерь. Эксперимент покажет, что, хотя число испускаемых электронов может уменьшаться в зависимости от расстояния, их кинетическая энергия останется неизменной.

    Авторы и ссылки

    • Майкл Кеннеди

    Photons распространяется по незадекларированной лицензии, автором, ремиксом и/или куратором является LibreTexts.

    1. Наверх
      • Была ли эта статья полезной?
      1. Тип изделия
        Раздел или Страница
        Показать страницу TOC
        № на стр.
      2. Теги
          На этой странице нет тегов.

      КТ головного мозга с подсчетом фотонов: результаты исследования человека in vivo и оценка качества изображения

      . 2017 дек;38(12):2257-2263.

      doi: 10.3174/ajnr.A5402.

      Epub 2017 5 октября.

      Пурмортеза
      1

      2
      , Р Саймонс
      1

      3
      , ДС Райх
      1

      4
      , М Багери
      1
       , ТЭ Корк
      1

      5
      , С. Капплер
      6
      , Южный Ульцгеймер
      6
       , Д. А. Блюмке
      7

      Принадлежности

      • 1 Отделение радиологии и визуализации (AP, R.S., D.S.R., M.B., T.E.C., D.A.B.), Клинический центр Национального института здравоохранения, Бетесда, Мэриленд.
      • 2 Кафедра радиологии и визуализации (AP), Медицинский факультет Университета Эмори, Атланта, Джорджия.
      • 3 Отделение визуализации и патологии (R.S.), Медицинский исследовательский центр визуализации, университетская больница, Лёвен, Бельгия.
      • 4 Секция трансляционной нейрорадиологии (DSR), Национальный институт неврологических расстройств и инсульта, Бетесда, Мэриленд.
      • 5 Факультет радиологических наук и биоинженерии (TEC), Калифорнийский университет, Лос-Анджелес, Лос-Анджелес, Калифорния.
      • 6 Siemens (S.K., S.U.), Эрланген, Германия.
      • 7 Отделение радиологии и визуализации (AP, R.S., D.S.R., M.B., T.E.C., D.A.B.), Клинический центр Национального института здравоохранения, Бетесда, Мэриленд [email protected] [email protected].

      • PMID:

        28982793

      • PMCID:

        PMC7963753

      • DOI:

        10.3174/ajnr.A5402

      Бесплатная статья ЧВК

      А Пурмортеза и др.

      AJNR Am J Нейрорадиол.

      2017 Декабрь

      Бесплатная статья ЧВК

      . 2017 дек;38(12):2257-2263.

      doi: 10.3174/ajnr.A5402.

      Epub 2017 5 октября.

      Авторы

      А Пурмортеза
      1

      2
      , Р Саймонс
      1

      3
      , ДС Райх
      1

      4
      , М Багери
      1
       , ТЭ Корк
      1

      5
      , С. Капплер
      6
       , Южный Ульцгеймер
      6
       , Д. А. Блюмке
      7

      Принадлежности

      • 1 Отделение радиологии и визуализации (AP, R.S., D.S.R., M.B., T.E.C., D.A.B.), Клинический центр Национального института здравоохранения, Бетесда, Мэриленд.
      • 2 Кафедра радиологии и визуализации (AP), Медицинский факультет Университета Эмори, Атланта, Джорджия.
      • 3 Отделение визуализации и патологии (R.S.), Медицинский исследовательский центр визуализации, университетская больница, Лёвен, Бельгия.
      • 4 Секция трансляционной нейрорадиологии (DSR), Национальный институт неврологических расстройств и инсульта, Бетесда, Мэриленд.
      • 5 Факультет радиологических наук и биоинженерии (TEC), Калифорнийский университет, Лос-Анджелес, Лос-Анджелес, Калифорния.
      • 6 Siemens (S.K., S.U.), Эрланген, Германия.
      • 7 Отделение радиологии и визуализации (AP, R.S., D.S.R., M.B., T.E.C., D.A.B.), Клинический центр Национального института здравоохранения, Бетесда, Мэриленд [email protected] [email protected].

      • PMID:

        28982793

      • PMCID:

        PMC7963753

      • DOI:

        10.3174/ajnr.A5402

      Абстрактный


      Предыстория и цель:

      Детекторы подсчета фотонов позволяют улучшить качество изображения для КТ головного мозга, но еще не были испытаны в естественных условиях. Цель этого исследования состояла в том, чтобы сравнить детектор CT со счетом фотонов с обычным детектором CT с интегрированием энергии для человеческого мозга.


      Материалы и методы:

      КТ-сканирование головы детектора, интегрирующего энергию, с соответствующей дозой излучения и детектора подсчета фотонов, проводилось по стандартизированным протоколам (напряжение/ток в трубке, 120 кВ (пиковое)/370 мАс) как у антропоморфного фантома головы, так и у 21 бессимптомного человека-добровольца (средний возраст , 58,9± 8,5 лет). Пороги детектора счета фотонов составляли 22 и 52 кэВ (низкоэнергетический бин 22-52 кэВ; высокоэнергетический бин 52-120 кэВ). Были измерены шум изображения, отношение сигнал-шум в сером и белом веществе, а также контрастность GM-WM и отношение контрастности-шум. Качество изображения оценивали 2 нейрорадиолога, которые не знали тип детектора КТ. Воспроизводимость оценивали с помощью внутриклассового коэффициента корреляции. КТ-изображения детектора, интегрирующего энергию, и детектора, считающего фотоны, сравнивали с использованием парного t и знаковый ранговый тест Уилкоксона.


      Результаты:

      КТ-изображения с детектором подсчета фотонов получили более высокие баллы по считыванию для дифференциации GM-WM с меньшим шумом изображения (все P < 0,001). Воспроизводимость внутри и между ридерами была превосходной (коэффициент внутриклассовой корреляции ≥0,86 и 0,79 соответственно). Количественный анализ показал на 12,8%-20,6% меньше шума изображения для КТ с детектором счета фотонов. Отношение сигнал/шум детектора счета фотонов CT составило 19На 0,0%-20,0% выше, чем у энергоинтегрирующего детектора CT для GM и WM. Отношение контраста к шуму детектора счета фотонов CT было на 15,7% выше для контраста GM-WM и на 33,3% выше для отношения контраста к шуму GM-WM.


      Выводы:

      КТ головного мозга с детектором подсчета фотонов продемонстрировала больший контраст серого и белого вещества по сравнению с обычной КТ. Это было связано как с более высоким контрастом мягких тканей, так и с меньшим шумом изображения для КТ со счетом фотонов.

      © 2017 г., Американский журнал нейрорадиологии.

      Цифры

      Рис. 1.

      Измеренный радиальный спектр мощности шума (NPS)…

      Рис. 1.

      Радиальный шумо-мощный спектр (NPS), измеренный в антропоморфном фантоме головы для энергоинтегрирующего детектора…


      Рисунок 1.

      Спектр мощности радиального шума (NPS), измеренный в антропоморфном фантоме головы для сканирования детектором с интегрированием энергии и детектором со счетом фотонов при 120 кВпик и 370 мАс. Кривая PCD была ниже кривой EID. Разница более заметна на средних и высоких пространственных частотах.

      Рис. 2.

      Оценка изображения слепым читателем…

      Рис. 2.

      Оценка качества изображения слепым считывателем для интегрирующего детектора энергии и детекторной головки для счета фотонов…


      Рис 2.

      Слепой считыватель оценивает качество изображения для изображений головы детектора, интегрирующего энергию, и детектора, считающего фотоны. Показатели PCD лучше для дифференциации серого и белого вещества и шума изображения, тогда как показатели EID лучше для качества изображения задней черепной ямки (все P < 0,001, парный знаковый ранговый критерий Уилкоксона). Оценки качества изображения основаны на Европейских рекомендациях по критериям качества изображения для компьютерной томографии.

      Рис. 3.

      Пример детектора интегрирования энергии и счетчика фотонов…

      Рис. 3.

      Пример изображений детектора интегрирования энергии и детектора счета фотонов 59-летняя женщина (толщина сечения,…


      Рис 3.

      Пример изображений детектора интегрирования энергии и детектора счета фотонов 59-летней женщины (толщина среза 2 мм, шаг 2 мм, центр окна 45 HU, ширина окна 80 HU). A , Аксиальная реконструкция EID на уровне базальных ганглиев. B , Реконструкция осевой PCD на том же уровне , что и A . Меньший шум изображения показан для изображения PCD. Увеличенный EID ( C ) и PCD ( D ) на том же уровне , что и A и B . C указывает на хвостатое; I, внутренняя капсула; L, чечевицеобразное ядро; Т, таламус.

      Рис. 4.

      Образец детектора интегрирования энергии и счетчика фотонов…

      Рис. 4.

      Образец изображений детектора интегрирования энергии и детектора счета фотонов 67-летнего мужчины (толщина среза,…


      Рис 4.

      Образцы изображений детектора интегрирования энергии и детектора счета фотонов 67-летнего мужчины (толщина среза 2 мм; шаг 2 мм; центр окна 45 HU; ширина окна 80 HU). A , Корональное изображение EID на уровне базальных ганглиев. B , Корональное изображение PCD на том же уровне, что и A показывает более низкий уровень шума для изображения PCD. Увеличенные изображения EID ( C ) и PCD ( D ) на одном уровне. C указывает на хвостатое; I, внутренняя капсула; L, чечевицеобразное ядро.

      Рис. 5.

      Примеры изображений детектора счета фотонов…

      Рис. 5.

      Образцы изображений низко- и высокоэнергетической корзины 70-летней женщины, сделанные детектором счета фотонов…


      Рис 5.

      Образцы изображений детектора счета фотонов низко- и высокоэнергетического бункера 70-летней женщины (толщина среза 2 мм, шаг 2 мм, центр окна 45 HU, ширина окна 80 HU). A , Аксиальное изображение PCD, реконструированное из всех обнаруженных фотонов (22–120 кэВ) на уровне базальных ганглиев. B , Аксиальное изображение PCD, восстановленное из изображения низкоэнергетического бина (22–52 кэВ) на том же уровне, что и A. C , Осевое изображение PCD, восстановленное из изображения бина высокой энергии (52–120 кэВ) на того же уровня, что и A . Шум изображения для бинов с низкой и высокой энергией выше, чем у изображения PCD, восстановленного из всех обнаруженных фотонов, потому что каждый бин содержит только подмножество всех обнаруженных фотонов. Низкоэнергетические корзины обеспечивают хорошую дифференциацию серого и белого вещества, но подвержены усилению луча, что лучше всего видно как искусственное увеличение затухания коры GM и субарахноидального пространства (9).0385 стрелки в B ). Фотоны высокой энергии менее восприимчивы к ужесточению луча, но имеют более низкую дифференциацию GM-WM. Изображение, восстановленное из всех фотонов, представляет собой компромисс между хорошей дифференциацией GM-WM низкоэнергетического изображения и более низкими артефактами усиления пучка высокоэнергетических изображений.

      См. это изображение и информацию об авторских правах в PMC

      Похожие статьи

      • Компьютерная томография с подсчетом фотонов для визуализации сосудов головы и шеи: первые результаты на людях in vivo.

        Саймонс Р., Райх Д.С., Багери М., Корк Т.Е., Краусс Б., Ульцгеймер С., Капплер С., Блюмке Д.А., Пурмортеза А.
        Саймонс Р. и соавт.
        Инвестируйте Радиол. 2018 март; 53(3):135-142. doi: 10.1097/RLI.0000000000000418.
        Инвестируйте Радиол. 2018.

        PMID: 28926370
        Бесплатная статья ЧВК.

      • Высокочастотная компьютерная томография с детектором счета фотонов Ангиография аорты: индивидуальное сравнение с компьютерной томографией с интегрированным детектором энергии при равной дозе облучения.

        Эйлер А., Хигасигайто К., Мерген В., Сарторетти Т., Занини Б., Шмидт Б., Флор Т.Г., Ульцгеймер С., Эберхард М., Алкадхи Х.
        Эйлер А. и др.
        Инвестируйте Радиол. 2022 1 февраля; 57 (2): 115-121. doi: 10.1097/RLI.0000000000000816.
        Инвестируйте Радиол. 2022.

        PMID: 34352805

      • Визуализация человека с помощью компьютерной томографии на основе подсчета фотонов при клинических уровнях дозы: отношение контраста к шуму и исследования трупов.

        Гутьяр Р., Халавейш А.Ф., Ю З., Ленг С., Ю Л., Ли З., Йоргенсен С.М., Ритман Э.Л., Капплер С., МакКоллоу Ч.
        Гутьяр Р. и соавт.
        Инвестируйте Радиол. 2016 июль; 51 (7): 421-9. doi: 10.1097/RLI.0000000000000251.
        Инвестируйте Радиол. 2016.

        PMID: 26818529
        Бесплатная статья ЧВК.

      • Возможность мультиконтрастной визуализации на детекторе счета фотонов (PCD) с двумя источниками КТ: первоначальное исследование на фантоме.

        Тао С., Раджендран К., Макколлоу С.Х., Ленг С.
        Тао С. и др.
        мед. физ. 2019 сен;46(9):4105-4115. doi: 10.1002/mp.13668. Epub 2019 5 июля.
        мед. физ. 2019.

        PMID: 31215659
        Бесплатная статья ЧВК.

      • КТ со счетом фотонов: технические принципы и клинические перспективы.

        Виллеминк М. Дж., Перссон М., Пурмортеза А., Пелк Н.Дж., Флейшманн Д.
        Виллеминк М.Дж. и соавт.
        Радиология. 2018 ноябрь;289(2): 293-312. doi: 10.1148/radiol.2018172656. Epub 2018 4 сентября.
        Радиология. 2018.

        PMID: 30179101

        Рассмотрение.

      Посмотреть все похожие статьи

      Цитируется

      • Спектральная компьютерная томография со счетом фотонов: обзор технических принципов и клинических приложений.

        Тортора М., Близнецы Л., Д’Иглио И., Угга Л., Спадарелла Г., Куоколо Р.
        Тортора М. и др.
        Дж Имиджинг. 2022 15 апреля; 8 (4): 112. дои: 10.3390/jimaging8040112.
        Дж Имиджинг. 2022.

        PMID: 35448239
        Бесплатная статья ЧВК.

        Рассмотрение.

      • Мини-обзор по моделям мозга, имитирующим геометрические, физические и биохимические свойства человеческого мозга.

        Буатур Ю., Соту В., Хмеде Р., Эль Уади Ю., Гуо Д., Ченнелл П., Лапуста Ю., Шапель Ф., Лемер Дж. Дж.
        Буатур Ю. и др.
        Фронт Биоэнг Биотехнолог. 2022 28 марта; 10:818201. дои: 10.3389/fbioe.2022.818201. Электронная коллекция 2022.
        Фронт Биоэнг Биотехнолог. 2022.

        PMID: 35419353
        Бесплатная статья ЧВК.

        Рассмотрение.

      • Оценка качества изображения полиэнергетической и виртуальной моноэнергетической реконструкции КТ головы без усиления: начальный опыт использования первой КТ с подсчетом фотонов, одобренной для клинического использования.

        Майкл А.Э., Борисосдик Дж., Шенбек Д., Вельтьен М.М., Саид С., Крюгер Дж.Р., Хорстмайер С., Леннарц С., Боргрефе Дж., Нихофф Дж.Х.
        Майкл А.Э. и соавт.
        Диагностика (Базель). 2022 21 января; 12 (2): 265. дои: 10.3390/диагностика12020265.
        Диагностика (Базель). 2022.

        PMID: 35204356
        Бесплатная статья ЧВК.