專利名稱：一種x射線旋轉(zhuǎn)采集成像系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種X射線旋轉(zhuǎn)采集成像系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前常用的X射線旋轉(zhuǎn)采集成像系統(tǒng)的平板探測(cè)器主要為動(dòng)態(tài)非晶硅平板探測(cè)器和動(dòng)態(tài)非晶硒平板探測(cè)器。影響探測(cè)器成像質(zhì)量的因素有平板的DQE (探測(cè)量子效率)、 MTF(光學(xué)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(gòu)成。動(dòng)態(tài)非晶硅平板探測(cè)器采用間接能量轉(zhuǎn)換方式。間接能量轉(zhuǎn)換探測(cè)器的結(jié)構(gòu)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(gòu)成。其原理為閃爍體或熒光體層經(jīng)X射線曝光后，將X射線光子轉(zhuǎn)換為可見(jiàn)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(hào)，最后獲得數(shù)字圖像。在間接能量轉(zhuǎn)換探測(cè)器的圖像采集中，由于有X射線轉(zhuǎn)換為可見(jiàn)光的過(guò)程，因此會(huì)有可見(jiàn)光的散射問(wèn)題，從而導(dǎo)致圖像的空間分辨率與對(duì)比度解析能力降低。動(dòng)態(tài)非晶硒平板探測(cè)器由于使用了直接能量轉(zhuǎn)換方式，主要是使用非晶硒層加薄膜半導(dǎo)體陣列構(gòu)成。由于非晶硒是一種光電導(dǎo)材料，因此經(jīng)X射線曝光后直接形成電子-空穴對(duì)，產(chǎn)生電信號(hào)，通過(guò)TFT檢測(cè)陣列，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換獲得數(shù)字化圖像。由于使用了直接能量轉(zhuǎn)換方式，從根本上避免了間接能量轉(zhuǎn)換方式中可見(jiàn)光的散射帶來(lái)的圖像分辨率下降問(wèn)題。雖然動(dòng)態(tài)非晶硒平板探測(cè)器具有很高的圖像分辨率和探測(cè)量子效率，但是在技術(shù)和生產(chǎn)工藝上要求極高，而且動(dòng)態(tài)非晶硒平板探測(cè)器對(duì)環(huán)境要求比較苛刻，且容易出現(xiàn)壞點(diǎn)。間接轉(zhuǎn)換平板探測(cè)器的極限D(zhuǎn)QE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(zhuǎn)換平板探測(cè)器的極限D(zhuǎn)QE不如間接轉(zhuǎn)換平板探測(cè)器的極限D(zhuǎn)QE高?？傮w而言，動(dòng)態(tài)非晶硅平板探測(cè)器存在量子檢測(cè)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(diǎn)；動(dòng)態(tài)非晶硒平板探測(cè)器存在制造工藝復(fù)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(diǎn)。目前X射線TDI-C⑶探測(cè)器可以做到101p/mm的物理分辨率，像素尺寸僅為 27um*27um,80dB的動(dòng)態(tài)范圍。由于使用了 TDI (積分延遲)技術(shù)，X射線TDI-C⑶探測(cè)器具有極高的靈敏度。同時(shí)可以使用先進(jìn)的微機(jī)電加工技術(shù)拼接X(jué)射線TDI-CCD探測(cè)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(shí)鐘頻率讀出像素，可以實(shí)現(xiàn)影像的高速傳輸速度。使用光纖錐替代傳統(tǒng)的增強(qiáng)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(cè)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(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)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(zhuǎn)采集成像系統(tǒng)。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
一種X射線旋轉(zhuǎn)采集成像系統(tǒng)，包括一用于控制高壓發(fā)生器產(chǎn)生高壓電脈沖以及控制探測(cè)器時(shí)序電路產(chǎn)生控制時(shí)序的主控制器，所述高壓發(fā)生器連接有球管，所述探測(cè)器時(shí)序電路連接在探測(cè)器上，探測(cè)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)；所述探測(cè)器與球管分別安裝在一旋轉(zhuǎn)機(jī)架的兩端，所述旋轉(zhuǎn)機(jī)架通過(guò)一固定軸承安裝在一固定機(jī)架上，所述旋轉(zhuǎn)機(jī)架與固定軸承之間還設(shè)置有一機(jī)架滑軌；一準(zhǔn)直器通過(guò)插槽定位在所述球管的金屬外殼上；所述準(zhǔn)直器的前端、球管上安裝有一 X射線復(fù)合折射透鏡陣列，所述探測(cè)器為X射線TDI-⑶D探測(cè)器。進(jìn)一步的，所述的球管的中心、準(zhǔn)直器的開(kāi)口中心、X射線復(fù)合折射透鏡陣列的中心和探測(cè)器的焦面中心位于同一直線上。進(jìn)一步的，所述旋轉(zhuǎn)機(jī)架為“C”型臂結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的，所述X射線復(fù)合折射透鏡陣列為平面拋物形X射線復(fù)合折射透鏡陣列，透鏡凹面為平面拋物形，使用時(shí)把多個(gè)相同材料和相同結(jié)構(gòu)的平面拋物形X射線復(fù)合折射透鏡沿著χ射線入射方向排列組成一個(gè)平面拋物形χ射線復(fù)合折射透鏡陣列。優(yōu)選的，所述X射線復(fù)合折射透鏡陣列為Kinform透鏡。優(yōu)選的，所述X射線復(fù)合折射透鏡陣列為鋸齒形X射線復(fù)合折射透鏡陣列，所述鋸齒形X射線復(fù)合折射透鏡陣列由兩排棱鏡沿著X射線入射方向張開(kāi)微小的角度排列組成。優(yōu)選的，所述X射線復(fù)合折射透鏡陣列為氣泡型X射線復(fù)合折射透鏡陣列，所述氣泡型X射線復(fù)合折射透鏡陣列是在充滿有機(jī)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(jié)構(gòu)。進(jìn)一步的，所述X射線復(fù)合折射透鏡陣列的材料為L(zhǎng)i、Be、B、C、Al、Cu、聚四氟乙烯、聚酰亞胺、環(huán)氧樹(shù)脂和含Li、Be、B、C、Al、Cu的復(fù)合材料中的任意一種。本發(fā)明的X射線旋轉(zhuǎn)采集成像系統(tǒng)中，旋轉(zhuǎn)機(jī)架可繞固定軸承勻速旋轉(zhuǎn)，也可繞機(jī)架滑軌滑動(dòng)，所述的球管中心、準(zhǔn)直器開(kāi)口中心、X射線復(fù)合折射透鏡陣列中心和X射線 TDI-C⑶探測(cè)器焦面中心位于同一直線上，患者身體介于X射線復(fù)合折射透鏡陣列和探測(cè)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(cè)器由探測(cè)器時(shí)序電路控制，探測(cè)器時(shí)序電路主要提供探測(cè)器內(nèi)部工作所需的高頻時(shí)鐘頻率，并控制探測(cè)器內(nèi)部電荷轉(zhuǎn)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(jì)算機(jī)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(duì)采集到的影像進(jìn)行預(yù)處理和顯示。影像采集和處理計(jì)算機(jī)還可以使用三維重建軟件對(duì)采集到的不同角度的透視影像進(jìn)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(shù)相比本發(fā)明采用X射線TDI-CCD探測(cè)器取代現(xiàn)有的動(dòng)態(tài)非晶硅平板探測(cè)器或非晶硒平板探測(cè)器，同時(shí)使用多個(gè)X射線復(fù)合折射透鏡陣列構(gòu)成光學(xué)系統(tǒng)用于折轉(zhuǎn) X射線光路并聚焦成像于X射線TDI-CCD探測(cè)器焦面上，在空間分辨率、成像速度和反應(yīng)靈敏度上都有較佳的表現(xiàn)。上述說(shuō)明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段， 并可依照說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本發(fā)明的較佳實(shí)施例并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如后。 本發(fā)明的具體實(shí)施方式
由以下實(shí)施例及其附圖詳細(xì)給出。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。圖1是本發(fā)明的X射線旋轉(zhuǎn)采集成像系統(tǒng)的影像鏈結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的X射線旋轉(zhuǎn)采集成像系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)機(jī)架部分的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)機(jī)架旋轉(zhuǎn)采集成像和探測(cè)器像元中電荷延遲積分的示意圖。圖4是本發(fā)明的一實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)X射線聚焦成像的平面拋物形X射線復(fù)合折射透鏡陣列示意圖。圖5為本發(fā)明的一實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)X射線聚焦成像的Kinform透鏡結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為本發(fā)明的一實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)X射線聚焦成像的鋸齒形X射線復(fù)合透鏡結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為本發(fā)明的一實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)X射線聚焦成像的氣泡型X射線復(fù)合透鏡結(jié)構(gòu)示意圖。圖中標(biāo)號(hào)說(shuō)明
權(quán)利要求
1.一種X射線旋轉(zhuǎn)采集成像系統(tǒng)，包括一用于控制高壓發(fā)生器(16)產(chǎn)生高壓電脈沖以及控制探測(cè)器時(shí)序電路(1 產(chǎn)生控制時(shí)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(cè)器時(shí)序電路(1 連接在探測(cè)器(9)上，探測(cè)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)(15)；所述探測(cè)器(9)與球管(6)分別安裝在一旋轉(zhuǎn)機(jī)架(5)的兩端，所述旋轉(zhuǎn)機(jī)架( 通過(guò)一固定軸承(2)安裝在一固定機(jī)架(1)上，所述旋轉(zhuǎn)機(jī)架(5)與固定軸承( 之間還設(shè)置有一機(jī)架滑軌；一準(zhǔn)直器(7)通過(guò)插槽定位在所述球管(6)的金屬外殼上；其特征在于所述準(zhǔn)直器(7)的前端安裝有一 X射線復(fù)合折射透鏡陣列(8)，所述探測(cè)器(9)為X射線TDI-CDD探測(cè)器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線旋轉(zhuǎn)采集成像系統(tǒng)，其特征在于所述的球管(6)的中心、準(zhǔn)直器(7)的開(kāi)口中心、X射線復(fù)合折射透鏡陣列(8)的中心和探測(cè)器(9)的焦面中心位于同一直線上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的X射線旋轉(zhuǎn)采集成像系統(tǒng)，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)機(jī)架(5)為“C”型臂結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的X射線旋轉(zhuǎn)采集成像系統(tǒng)，其特征在于所述X射線復(fù)合折射透鏡陣列(8)為平面拋物形X射線復(fù)合折射透鏡陣列(81)，透鏡凹面(811)為平面拋物形，使用時(shí)把多個(gè)相同材料和相同結(jié)構(gòu)的平面拋物形X射線復(fù)合折射透鏡沿著X射線入射方向排列組成一個(gè)平面拋物形X射線復(fù)合折射透鏡陣列(81)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的X射線旋轉(zhuǎn)采集成像系統(tǒng)X射線旋轉(zhuǎn)采集成像系統(tǒng)，其特征在于所述X射線復(fù)合折射透鏡陣列(8)為Kinform透鏡(82)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的X射線旋轉(zhuǎn)采集成像系統(tǒng)，其特征在于所述X射線復(fù)合折射透鏡陣列(8)為鋸齒形X射線復(fù)合折射透鏡陣列(83)，所述鋸齒形X射線復(fù)合折射透鏡陣列(83)由兩排棱鏡沿著X射線入射方向張開(kāi)微小的角度排列組成。
7.根據(jù)根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的X射線旋轉(zhuǎn)采集成像系統(tǒng)X射線旋轉(zhuǎn)采集成像系統(tǒng)，其特征在于所述X射線復(fù)合折射透鏡陣列(8)為氣泡型X射線復(fù)合折射透鏡陣列(84)，所述氣泡型X射線復(fù)合折射透鏡陣列(84)是在充滿有機(jī)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(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的X射線旋轉(zhuǎn)采集成像系統(tǒng)X射線旋轉(zhuǎn)采集成像系統(tǒng)，其特征在于所述X射線復(fù)合折射透鏡陣列(8)的材料為L(zhǎng)i、Be、B、C、Al、Cu、聚四氟乙烯、聚酰亞胺、環(huán)氧樹(shù)脂和含Li、Be、B、C、Al、Cu的復(fù)合材料中的任意一種。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)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(zhuǎn)采集成像系統(tǒng)，包括一用于控制高壓發(fā)生器產(chǎn)生高壓電脈沖以及控制探測(cè)器時(shí)序電路產(chǎn)生控制時(shí)序的主控制器，所述高壓發(fā)生器連接有球管，所述探測(cè)器時(shí)序電路連接在探測(cè)器上，探測(cè)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)；所述探測(cè)器與球管分別安裝在一旋轉(zhuǎn)機(jī)架的兩端，所述旋轉(zhuǎn)機(jī)架通過(guò)一固定軸承安裝在一固定機(jī)架上，所述旋轉(zhuǎn)機(jī)架與固定軸承之間還設(shè)置有一機(jī)架滑軌；一準(zhǔn)直器通過(guò)插槽定位在所述球管的金屬外殼上；所述準(zhǔn)直器的前端、球管上安裝有一X射線復(fù)合折射透鏡陣列，所述探測(cè)器為X射線TDI-CDD探測(cè)器。
文檔編號(hào)G01T7/00GK102565842SQ201010581480
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2010年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月9日
發(fā)明者周志勇, 張濤, 蒯多杰, 薛維琴 申請(qǐng)人:蘇州生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)研究所