[發(fā)明專利]一種碳納米CT成像系統(tǒng)及成像方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410735226.6
• 申請日: 2014-12-05
• 公開（公告）號: CN104434163B
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 譚思晴;張成祥;鄭海榮;胡戰(zhàn)利;陳垚;桂建保;洪序達(dá);張?zhí)N婉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院
• 主分類號: A61B6/03
• 分類號: A61B6/03
• 代理公司: 深圳市銘粵知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司44304
• 代理人: 孫偉峰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及醫(yī)療成像設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及CT(Computed Tomography，計(jì)算機(jī)斷層掃描)成像系統(tǒng)及成像方法。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)螺旋CT成像系統(tǒng)主要包括：X射線源、高壓發(fā)生器、探測器、機(jī)架、滑環(huán)等部件。其工作原理為：X射線源發(fā)出X射線，穿過人體到達(dá)探測器，其中，X射線源通過滑環(huán)與探測器連接，傳輸X射線獲取的信號，并通過探測器將信號發(fā)送至計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；在X射線掃描人體時(shí)，X射線源圍繞人體連續(xù)勻速旋轉(zhuǎn)，同時(shí)掃描床同步勻速遞進(jìn)，使掃描軌跡呈螺旋狀前進(jìn)，從而快速、不間斷地完成容積掃描，獲取掃描對象某一部位的斷面信息。在每次掃描過程中，探測器接收穿過人體后的衰減X射線信息，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，輸入至電子計(jì)算機(jī)內(nèi)；經(jīng)過電子計(jì)算機(jī)高速計(jì)算，得出該層面各點(diǎn)的X射線吸收數(shù)據(jù)，利用該吸收數(shù)據(jù)組成圖像矩陣，在顯示器上按照不同灰度等級顯示斷面圖像，從而清楚地觀察到斷面的解剖結(jié)構(gòu)。

傳統(tǒng)X射線源采用熱陰極作為電子發(fā)射源。由于陰極的工作溫度高，熱陰極無法驟然降溫或冷卻，電子束不能隨時(shí)通斷，導(dǎo)致傳統(tǒng)X射線源的時(shí)間分辨率有限，無法進(jìn)行可編程、脈沖式的X射線發(fā)射。由此可見，傳統(tǒng)X射線源具有溫度高、功耗大、散熱性差的缺陷，不利于多陰極集成和設(shè)備小型化。

在傳統(tǒng)CT成像儀中，滑環(huán)為X射線源與探測器之間傳輸信號的重要部件，每秒鐘需要通過200至800萬的數(shù)據(jù)，因此，滑環(huán)的設(shè)計(jì)需要保證較高的精度。但是，我國制造工藝不能達(dá)到滑環(huán)所需的加工精度，以至于我國的醫(yī)療器械企業(yè)一直進(jìn)口滑環(huán)，增加了CT成像儀的生產(chǎn)成本。

另外，在傳統(tǒng)CT成像儀中，機(jī)架在承載數(shù)百千克的CT部件時(shí)，還需要保證X射線的射入精度以及機(jī)架移動的角度精度和位置精度，使得機(jī)架的運(yùn)動范圍較小，有限地機(jī)械轉(zhuǎn)動限制了CT成像儀的投影時(shí)間，如果想要獲取準(zhǔn)確的投影信息，必須增加投影時(shí)間，從而增加了患者的X射線輻射量，長期進(jìn)行CT成像掃描時(shí)不利于患者的健康。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種碳納米CT成像系統(tǒng)及成像方法，從而提高X射線源的散熱性能、增加X射線源的使用壽命、減少患者在CT成像時(shí)X射線的接收量，并通過回避滑環(huán)的使用達(dá)到降低生產(chǎn)成本、提高普及率的有益效果。

為了達(dá)到上述發(fā)明創(chuàng)造目的，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案：

一種碳納米CT成像系統(tǒng)，包括機(jī)架、控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、探測器、準(zhǔn)直器、過濾器和若干個(gè)碳納米射線源，其中，所述碳納米射線源的數(shù)量為80個(gè)至120個(gè)之間，呈環(huán)形陣列均勻設(shè)置于所述機(jī)架上，用于發(fā)射X射線；所述控制系統(tǒng)與所述碳納米射線源連接，用于控制碳納米射線源在指定時(shí)間對指定位置發(fā)射X射線；所述過濾器與每一個(gè)所述碳納米射線源對應(yīng)放置，用于過濾X射線；所述準(zhǔn)直器放置于所述過濾器與碳納米射線源之間，分別與過濾器和碳納米射線源對應(yīng)，用于控制X射線的照射范圍；所述探測器與所述碳納米射線源平行對應(yīng)放置，探測器與碳納米射線源之間放置有待測對象，探測器與所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接。

進(jìn)一步地，所述碳納米射線源包括殼體、碳納米管陰極、陽極、柵極和聚焦極；所述碳納米管陰極和陽極分別位于所述殼體的兩側(cè)，所述柵極和聚焦極位于碳納米管陰極和陽極之間。

進(jìn)一步地，所述碳納米管陰極包括放射面，所述放射面為凹形曲面。

進(jìn)一步地，所述陽極包括激發(fā)端和底座，所述激發(fā)端和底座分別位于陽極的兩側(cè)。

進(jìn)一步地，所述柵極位于碳納米管陰極一側(cè)，柵極的表面設(shè)有柵極孔；所述聚焦極位于陽極一側(cè)，聚焦極的表面設(shè)有聚集孔。

進(jìn)一步地，所述激發(fā)端呈圓錐形狀，激發(fā)端截面的圓錐角為7度，激發(fā)端的材料為鎢或者釬焊石墨。

進(jìn)一步地，所述底座設(shè)有定位孔，所述殼體設(shè)有主軸，所述主軸插設(shè)于所述定位孔中。

進(jìn)一步地，所述底座和主軸的材料均為鐵。

進(jìn)一步地，所述碳納米射線源的數(shù)量為90個(gè)。

一種用于碳納米CT成像系統(tǒng)的成像方法，包括以下步驟：

(1)所述控制系統(tǒng)，包括主控單元、定時(shí)器和若干個(gè)電壓開關(guān)，所述主控單元分別與所述定時(shí)器、電壓開關(guān)連接，每一個(gè)所述電壓開關(guān)與每一個(gè)所述碳納米射線源連接，所述定時(shí)器用于設(shè)定和發(fā)送計(jì)時(shí)指令，所述主控單元用于接收計(jì)時(shí)指令，并向指定的一個(gè)或多個(gè)所述電壓開關(guān)發(fā)射高電平脈沖，開啟指定的一個(gè)或多個(gè)所述電壓開關(guān)；