專利名稱：一種x射線旋轉采集成像系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種X射線旋轉采集成像系統(tǒng)。
背景技術：
目前常用的X射線旋轉采集成像系統(tǒng)的平板探測器主要為動態(tài)非晶硅平板探測器和動態(tài)非晶硒平板探測器。影響探測器成像質量的因素有平板的DQE (探測量子效率)、 MTF(光學傳遞函數(shù))、采集灰階、空間分辨率和最小像素尺寸等重要因素構成。動態(tài)非晶硅平板探測器采用間接能量轉換方式。間接能量轉換探測器的結構主要是由閃爍體或熒光體層加具有光電二極管作用的非晶硅層再加TFTCThin Film Transistor)陣列構成。其原理為閃爍體或熒光體層經X射線曝光后，將X射線光子轉換為可見光，而后由具有光電二極管作用的非晶硅層變?yōu)閳D像電信號，最后獲得數(shù)字圖像。在間接能量轉換探測器的圖像采集中，由于有X射線轉換為可見光的過程，因此會有可見光的散射問題，從而導致圖像的空間分辨率與對比度解析能力降低。動態(tài)非晶硒平板探測器由于使用了直接能量轉換方式，主要是使用非晶硒層加薄膜半導體陣列構成。由于非晶硒是一種光電導材料，因此經X射線曝光后直接形成電子-空穴對，產生電信號，通過TFT檢測陣列，再經A/D轉換獲得數(shù)字化圖像。由于使用了直接能量轉換方式，從根本上避免了間接能量轉換方式中可見光的散射帶來的圖像分辨率下降問題。雖然動態(tài)非晶硒平板探測器具有很高的圖像分辨率和探測量子效率，但是在技術和生產工藝上要求極高，而且動態(tài)非晶硒平板探測器對環(huán)境要求比較苛刻，且容易出現(xiàn)壞點。間接轉換平板探測器的極限DQE比較高，但是隨著空間分辨率的提高，其DQE下降得較多；而直接轉換平板探測器的極限DQE不如間接轉換平板探測器的極限DQE高?？傮w而言，動態(tài)非晶硅平板探測器存在量子檢測效率低，曝光劑量大，圖像空間分辨率低，成像速度較慢，環(huán)境要求高，成本高等缺點；動態(tài)非晶硒平板探測器存在制造工藝復雜，曝光劑量大，成像速度慢，工作環(huán)境要求苛刻，成本高等缺點。目前X射線TDI-C⑶探測器可以做到101p/mm的物理分辨率，像素尺寸僅為 27um*27um,80dB的動態(tài)范圍。由于使用了 TDI (積分延遲)技術，X射線TDI-C⑶探測器具有極高的靈敏度。同時可以使用先進的微機電加工技術拼接X射線TDI-CCD探測器，使像元線陣之間的縫合距離小于77um，使得芯片的填充因子更高。使用更高的時鐘頻率讀出像素，可以實現(xiàn)影像的高速傳輸速度。使用光纖錐替代傳統(tǒng)的增強屏，提高了 X射線的利用率，從而減少X射線劑量。使用X射線TDI-CCD探測器可以提高X射線的成像分辨率，提高圖像的刷新速度，減少X射線的輻射劑量。

發(fā)明內容
為了克服現(xiàn)有技術中的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種在不犧牲空間分辨率和成像速度的情況下獲得高靈敏度的X射線旋轉采集成像系統(tǒng)。為了解決上述技術問題，實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過如下技術方案實現(xiàn)
一種X射線旋轉采集成像系統(tǒng)，包括一用于控制高壓發(fā)生器產生高壓電脈沖以及控制探測器時序電路產生控制時序的主控制器，所述高壓發(fā)生器連接有球管，所述探測器時序電路連接在探測器上，探測器還連接在一圖像采集卡上，所述圖像采集卡連接一影像采集與處理計算機系統(tǒng)；所述探測器與球管分別安裝在一旋轉機架的兩端，所述旋轉機架通過一固定軸承安裝在一固定機架上，所述旋轉機架與固定軸承之間還設置有一機架滑軌；一準直器通過插槽定位在所述球管的金屬外殼上；所述準直器的前端、球管上安裝有一 X射線復合折射透鏡陣列，所述探測器為X射線TDI-⑶D探測器。進一步的，所述的球管的中心、準直器的開口中心、X射線復合折射透鏡陣列的中心和探測器的焦面中心位于同一直線上。進一步的，所述旋轉機架為“C”型臂結構。優(yōu)選的，所述X射線復合折射透鏡陣列為平面拋物形X射線復合折射透鏡陣列，透鏡凹面為平面拋物形，使用時把多個相同材料和相同結構的平面拋物形X射線復合折射透鏡沿著χ射線入射方向排列組成一個平面拋物形χ射線復合折射透鏡陣列。優(yōu)選的，所述X射線復合折射透鏡陣列為Kinform透鏡。優(yōu)選的，所述X射線復合折射透鏡陣列為鋸齒形X射線復合折射透鏡陣列，所述鋸齒形X射線復合折射透鏡陣列由兩排棱鏡沿著X射線入射方向張開微小的角度排列組成。優(yōu)選的，所述X射線復合折射透鏡陣列為氣泡型X射線復合折射透鏡陣列，所述氣泡型X射線復合折射透鏡陣列是在充滿有機材料的中空玻璃管中沖入氣泡，所述氣泡之間自然形成了所需的透鏡結構。進一步的，所述X射線復合折射透鏡陣列的材料為Li、Be、B、C、Al、Cu、聚四氟乙烯、聚酰亞胺、環(huán)氧樹脂和含Li、Be、B、C、Al、Cu的復合材料中的任意一種。本發(fā)明的X射線旋轉采集成像系統(tǒng)中，旋轉機架可繞固定軸承勻速旋轉，也可繞機架滑軌滑動，所述的球管中心、準直器開口中心、X射線復合折射透鏡陣列中心和X射線 TDI-C⑶探測器焦面中心位于同一直線上，患者身體介于X射線復合折射透鏡陣列和探測器之間，所述的球管由高壓控制器控制，球管根據(jù)高壓發(fā)生的高壓電脈沖，發(fā)出相同頻率的 X射線光脈沖，所述探測器由探測器時序電路控制，探測器時序電路主要提供探測器內部工作所需的高頻時鐘頻率，并控制探測器內部電荷轉移、行掃描、消隱和行讀出電路等器件。所述的影像采集和處理計算機系統(tǒng)主要用于采集在圖像采集卡中拼接好的完整圖像，并對采集到的影像進行預處理和顯示。影像采集和處理計算機還可以使用三維重建軟件對采集到的不同角度的透視影像進行三維重建，并在顯示器上顯示重建后的三維影像。與現(xiàn)有技術相比本發(fā)明采用X射線TDI-CCD探測器取代現(xiàn)有的動態(tài)非晶硅平板探測器或非晶硒平板探測器，同時使用多個X射線復合折射透鏡陣列構成光學系統(tǒng)用于折轉 X射線光路并聚焦成像于X射線TDI-CCD探測器焦面上，在空間分辨率、成像速度和反應靈敏度上都有較佳的表現(xiàn)。上述說明僅是本發(fā)明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術手段， 并可依照說明書的內容予以實施，以下以本發(fā)明的較佳實施例并配合附圖詳細說明如后。 本發(fā)明的具體實施方式
由以下實施例及其附圖詳細給出。


下面結合附圖和實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明。圖1是本發(fā)明的X射線旋轉采集成像系統(tǒng)的影像鏈結構示意圖。圖2是本發(fā)明的X射線旋轉采集成像系統(tǒng)的旋轉機架部分的結構示意圖。圖3是本發(fā)明的旋轉機架旋轉采集成像和探測器像元中電荷延遲積分的示意圖。圖4是本發(fā)明的一實施例的實現(xiàn)X射線聚焦成像的平面拋物形X射線復合折射透鏡陣列示意圖。圖5為本發(fā)明的一實施例的實現(xiàn)X射線聚焦成像的Kinform透鏡結構示意圖。圖6為本發(fā)明的一實施例的實現(xiàn)X射線聚焦成像的鋸齒形X射線復合透鏡結構示意圖。圖7為本發(fā)明的一實施例的實現(xiàn)X射線聚焦成像的氣泡型X射線復合透鏡結構示意圖。圖中標號說明
權利要求
1.一種X射線旋轉采集成像系統(tǒng)，包括一用于控制高壓發(fā)生器(16)產生高壓電脈沖以及控制探測器時序電路(1 產生控制時序的主控制器(12)，所述高壓發(fā)生器(16)連接有球管(6)，所述探測器時序電路(1 連接在探測器(9)上，探測器(9)還連接在一圖像采集卡(14)上，所述圖像采集卡(14)連接一影像采集與處理計算機系統(tǒng)(15)；所述探測器(9)與球管(6)分別安裝在一旋轉機架(5)的兩端，所述旋轉機架( 通過一固定軸承(2)安裝在一固定機架(1)上，所述旋轉機架(5)與固定軸承( 之間還設置有一機架滑軌；一準直器(7)通過插槽定位在所述球管(6)的金屬外殼上；其特征在于所述準直器(7)的前端安裝有一 X射線復合折射透鏡陣列(8)，所述探測器(9)為X射線TDI-CDD探測器。
2.根據(jù)權利要求1所述的X射線旋轉采集成像系統(tǒng)，其特征在于所述的球管(6)的中心、準直器(7)的開口中心、X射線復合折射透鏡陣列(8)的中心和探測器(9)的焦面中心位于同一直線上。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的X射線旋轉采集成像系統(tǒng)，其特征在于所述旋轉機架(5)為“C”型臂結構。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的X射線旋轉采集成像系統(tǒng)，其特征在于所述X射線復合折射透鏡陣列(8)為平面拋物形X射線復合折射透鏡陣列(81)，透鏡凹面(811)為平面拋物形，使用時把多個相同材料和相同結構的平面拋物形X射線復合折射透鏡沿著X射線入射方向排列組成一個平面拋物形X射線復合折射透鏡陣列(81)。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的X射線旋轉采集成像系統(tǒng)X射線旋轉采集成像系統(tǒng)，其特征在于所述X射線復合折射透鏡陣列(8)為Kinform透鏡(82)。
6.根據(jù)權利要求1或2所述的X射線旋轉采集成像系統(tǒng)，其特征在于所述X射線復合折射透鏡陣列(8)為鋸齒形X射線復合折射透鏡陣列(83)，所述鋸齒形X射線復合折射透鏡陣列(83)由兩排棱鏡沿著X射線入射方向張開微小的角度排列組成。
7.根據(jù)根據(jù)權利要求1或2所述的X射線旋轉采集成像系統(tǒng)X射線旋轉采集成像系統(tǒng)，其特征在于所述X射線復合折射透鏡陣列(8)為氣泡型X射線復合折射透鏡陣列(84)，所述氣泡型X射線復合折射透鏡陣列(84)是在充滿有機材料(842)的中空玻璃管(843)中充入氣泡(841)，所述氣泡(841)之間自然形成了所需的透鏡結構。
8.根據(jù)權利要求1或2所述的X射線旋轉采集成像系統(tǒng)X射線旋轉采集成像系統(tǒng)，其特征在于所述X射線復合折射透鏡陣列(8)的材料為Li、Be、B、C、Al、Cu、聚四氟乙烯、聚酰亞胺、環(huán)氧樹脂和含Li、Be、B、C、Al、Cu的復合材料中的任意一種。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種在不犧牲空間分辨率和成像速度的情況下獲得高靈敏度的X射線旋轉采集成像系統(tǒng)，包括一用于控制高壓發(fā)生器產生高壓電脈沖以及控制探測器時序電路產生控制時序的主控制器，所述高壓發(fā)生器連接有球管，所述探測器時序電路連接在探測器上，探測器還連接在一圖像采集卡上，所述圖像采集卡連接一影像采集與處理計算機系統(tǒng)；所述探測器與球管分別安裝在一旋轉機架的兩端，所述旋轉機架通過一固定軸承安裝在一固定機架上，所述旋轉機架與固定軸承之間還設置有一機架滑軌；一準直器通過插槽定位在所述球管的金屬外殼上；所述準直器的前端、球管上安裝有一X射線復合折射透鏡陣列，所述探測器為X射線TDI-CDD探測器。
文檔編號G01T7/00GK102565842SQ201010581480
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月9日 優(yōu)先權日2010年12月9日
發(fā)明者周志勇, 張濤, 蒯多杰, 薛維琴 申請人:蘇州生物醫(yī)學工程技術研究所