自適應(yīng)多模態(tài)x線ct成像科研實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及自適應(yīng)多模態(tài)X線CT成像科研實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于該CT平臺(tái)包括承載臺(tái)、中心載物旋轉(zhuǎn)臺(tái)組件、X線發(fā)生器及位置移動(dòng)組件、X線探測(cè)器及位置移動(dòng)組件和距離測(cè)量組件；承載臺(tái)起到支撐所有其他組件和成像體的作用；中心載物旋轉(zhuǎn)臺(tái)組件位于承載臺(tái)的中心；X線發(fā)生器及位置移動(dòng)組件位于中心載物旋轉(zhuǎn)臺(tái)組件的右側(cè)；X線探測(cè)器及位置移動(dòng)組件位于中心載物旋轉(zhuǎn)臺(tái)組件的左側(cè)；距離測(cè)量組件位于中心載物旋轉(zhuǎn)臺(tái)組件的后側(cè)，所述中心載物旋轉(zhuǎn)臺(tái)組件包括載物臺(tái)、連接軸、聯(lián)軸器、旋轉(zhuǎn)臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)和位置開關(guān)；載物臺(tái)為圓盤形，位于承載臺(tái)的臺(tái)面上；連接軸穿過承載臺(tái)的臺(tái)面，連接軸的上部與載物臺(tái)中心點(diǎn)連接，下部通過聯(lián)軸器與旋轉(zhuǎn)臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)相連。
【專利說明】
自適應(yīng)多模態(tài)X線CT成像科研實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及生物醫(yī)學(xué)成像科學(xué)研究的實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種自適應(yīng)多模態(tài)X線CT成像科研實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，該平臺(tái)能夠進(jìn)行成像模式和參數(shù)的自適應(yīng)調(diào)整，獲得的X射線CT。
【背景技術(shù)】
[0002]在生物醫(yī)學(xué)的科研過程中，詳細(xì)探求生物活體或標(biāo)本的內(nèi)部組織和結(jié)構(gòu)是研究的重要領(lǐng)域之一。X射線成像技術(shù)可以在不破壞被研究生物體的前提下而生成其內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)的影像，尤其是CT(計(jì)算機(jī)斷層成像)技術(shù)可以獲得生物體組織結(jié)構(gòu)的三維影像。因此X射線CT成為對(duì)科研用生物體(尤其是實(shí)驗(yàn)動(dòng)物)內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)成像的主要方式之一。
[0003]X射線CT的基本結(jié)構(gòu)和成像過程是:成像體放置在X射線發(fā)生器和X線探測(cè)器中間，X射線發(fā)生器與探測(cè)器相對(duì)并且中心點(diǎn)對(duì)齊，其兩者的距離稱為孔徑，成像過程中產(chǎn)生的X射線穿過成像體并根據(jù)成像體內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)和密度特征產(chǎn)生衰減和吸收，衰減后的X射線被對(duì)側(cè)的探測(cè)器接收并獲得X射線強(qiáng)度數(shù)據(jù)，據(jù)此可以獲得一幅單一方向的X射線影像。當(dāng)X射線發(fā)生器和探測(cè)器圍繞成像體旋轉(zhuǎn)360度并根據(jù)設(shè)定的角度間隔就可以獲得多方向的多幅X射線影像，對(duì)多幅影像進(jìn)行圖像重組重構(gòu)就可以獲得成像體的三維內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)影像。根據(jù)X射線掃過成像體的形狀和探測(cè)器基礎(chǔ)探測(cè)單元的組成方式，X射線CT又可以分為扇形束CT和錐形束CT。
[0004]目前的公知技術(shù)中，專門用于科學(xué)研究的X射線CT，都是專門用于小鼠或大鼠成像臥式固定小孔徑(直徑為1cm左右)錐形束旋轉(zhuǎn)式單一能量X射線CT;但是，由于孔徑小、探測(cè)器面積小等缺點(diǎn)，此種科研X射線CT對(duì)于大于此直徑的生物體是無(wú)能為力的。在這個(gè)不得已的情況下，科研中只能使用人體診斷用的X射線CT對(duì)所研究的生物體進(jìn)行成像。醫(yī)學(xué)診斷所用的X射線CT都是為人體成像設(shè)計(jì)的臥式固定大孔徑(直徑為80cm左右)多排扇形束旋轉(zhuǎn)式X射線CT。但是，對(duì)于科研所用的成像生物體，尤其是中等大小的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，醫(yī)學(xué)診斷用X射線CT由于采用排式探測(cè)器和大孔徑，因此存在著分辨力較低和偽影明顯等固有缺點(diǎn)。同時(shí)，目前進(jìn)行生物體成像和人體成像的X射線CT都是固定孔徑，也就是X射線發(fā)生器和探測(cè)器的距離是固定且不能改變，因此其不能滿足為各種不同大小和類型的成像生物體進(jìn)行科研所需的高質(zhì)量低偽影X射線CT影像。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的是通過探測(cè)成像生物體的外形和大小，自適應(yīng)的調(diào)整X射線發(fā)生器和探測(cè)器之間的距離和X射線的能量;根據(jù)特定的科研要求可以進(jìn)行錐形束成像和扇形束成像的多模態(tài)方法;根據(jù)成像質(zhì)量要求可以進(jìn)行旋轉(zhuǎn)式成像和平移旋轉(zhuǎn)式成像的多模態(tài)方法，使成像生物體的大小、X射線探測(cè)器面積、錐形束或扇形束的形狀尺寸和成像方式得到有效配合，以此獲得較少的偽影和最優(yōu)的影像質(zhì)量。
[0006]本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):一種自適應(yīng)多模態(tài)X線CT成像科研實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于該CT平臺(tái)包括承載臺(tái)、中心載物旋轉(zhuǎn)臺(tái)組件、X線發(fā)生器及位置移動(dòng)組件、X線探測(cè)器及位置移動(dòng)組件和距離測(cè)量組件;承載臺(tái)起到支撐所有其他組件和成像體的作用；中心載物旋轉(zhuǎn)臺(tái)組件位于承載臺(tái)的中心;X線發(fā)生器及位置移動(dòng)組件位于中心載物旋轉(zhuǎn)臺(tái)組件的右側(cè);X線探測(cè)器及位置移動(dòng)組件位于中心載物旋轉(zhuǎn)臺(tái)組件的左側(cè);距離測(cè)量組件位于中心載物旋轉(zhuǎn)臺(tái)組件的后側(cè)，
[0007]所述中心載物旋轉(zhuǎn)臺(tái)組件包括載物臺(tái)、連接軸、聯(lián)軸器、旋轉(zhuǎn)臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)和位置開關(guān);載物臺(tái)為圓盤形，位于承載臺(tái)的臺(tái)面上;連接軸穿過承載臺(tái)的臺(tái)面，連接軸的上部與載物臺(tái)中心點(diǎn)連接，下部通過聯(lián)軸器與旋轉(zhuǎn)臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)相連;通過位置開關(guān)獲得載物臺(tái)的初始和終止位置；
[0008]所述X線發(fā)生器及位置移動(dòng)組件包括X線發(fā)生器、光束限出器、y軸發(fā)生器移動(dòng)組件、X軸發(fā)生器移動(dòng)組件和X軸發(fā)生器直線滑軌;X軸發(fā)生器移動(dòng)組件和X軸發(fā)生器直線滑軌平行布置在承載臺(tái)上，y軸發(fā)生器移動(dòng)組件橫跨在X軸發(fā)生器移動(dòng)組件和X軸發(fā)生器直線滑軌之間，且能在X軸發(fā)生器移動(dòng)組件和X軸發(fā)生器直線滑軌上左右移動(dòng)，在y軸發(fā)生器移動(dòng)組件的上方固定連接有X線發(fā)生器，X線發(fā)生器能在y軸發(fā)生器移動(dòng)組件上前后移動(dòng)，所述X線發(fā)生器上帶有鉛質(zhì)光束限出器，X線發(fā)生器的光源輸出口朝向載物臺(tái)；
[0009]所述X線探測(cè)器及位置移動(dòng)組件的結(jié)構(gòu)與X線發(fā)生器及位置移動(dòng)組件的結(jié)構(gòu)相似，包括X線探測(cè)器、光束限入器、y軸探測(cè)器移動(dòng)組件、X軸探測(cè)器移動(dòng)組件和X軸探測(cè)器直線滑軌，y軸探測(cè)器移動(dòng)組件跨在X軸探測(cè)器移動(dòng)組件和X軸探測(cè)器直線滑軌之間，不同之處在于，在y軸探測(cè)器移動(dòng)組件上固定連接X線探測(cè)器，X線探測(cè)器中心朝向載物臺(tái)，所述X線探測(cè)器帶有鉛質(zhì)光束限入器;X線探測(cè)器中心與X線發(fā)生器的光源輸出口對(duì)齊；
[0010]所述距離測(cè)量組件包括測(cè)距器和測(cè)距器支撐架，通過調(diào)整測(cè)距器支撐架的高度，使得測(cè)距器的輸入窗與X線發(fā)生器光源輸出口等高度；
[0011]X線探測(cè)器、X線發(fā)生器均與外部成像計(jì)算機(jī)連接，測(cè)距器、位置開關(guān)及驅(qū)動(dòng)電機(jī)均與外部控制計(jì)算機(jī)連接。
[0012]與現(xiàn)在技術(shù)相比，本發(fā)明的自適應(yīng)多模態(tài)X線CT成像科研實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其具有激光測(cè)距器，可以獲得成像物體的徑向形狀，此成像體形狀作為自適應(yīng)成像方式和參數(shù)調(diào)整的參考基礎(chǔ);平臺(tái)左右兩側(cè)下層的X軸發(fā)生器移動(dòng)組件和X軸探測(cè)器移動(dòng)組件用于自適應(yīng)的改變X線發(fā)生器和探測(cè)器之間的距離，從而獲得最優(yōu)的成像方式;平臺(tái)左右兩側(cè)上層的y軸發(fā)生器移動(dòng)組件和y軸探測(cè)器移動(dòng)組件用于對(duì)齊X線發(fā)生器和探測(cè)器，在成像過程，y軸發(fā)生器移動(dòng)組件和y軸探測(cè)器移動(dòng)組件不動(dòng)可實(shí)現(xiàn)針對(duì)中小型成像體的旋轉(zhuǎn)成像，y軸發(fā)生器移動(dòng)組件和y軸探測(cè)器移動(dòng)組件滑動(dòng)可實(shí)現(xiàn)針對(duì)中大型成像體的旋轉(zhuǎn)平移成像;載物臺(tái)在成像中實(shí)現(xiàn)可調(diào)快慢的成像體旋轉(zhuǎn)，以獲得CT三維重構(gòu)所需的各種間隔的多角度X線影像，同時(shí)減小了整個(gè)成像平臺(tái)的整體體積和實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度;光束限出器和光束限入器的配合使用可實(shí)現(xiàn)錐形束和扇形束多模態(tài)成像的X線光束要求。因此，通過測(cè)量成像體外形自適應(yīng)調(diào)整X線發(fā)生器和探測(cè)器與成像的相對(duì)位置，結(jié)合X線限出器和限入器的配合可自適應(yīng)的實(shí)現(xiàn)錐形束、扇形束、旋轉(zhuǎn)、平移旋轉(zhuǎn)等多模態(tài)成像方式，加之中心載物旋轉(zhuǎn)臺(tái)組件可調(diào)整旋轉(zhuǎn)快慢和成像間隔角度，本發(fā)明整體上結(jié)構(gòu)小，控制容易，精度高，可滿足科研實(shí)驗(yàn)的多種成像需求，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的成像方式，獲得高的成像質(zhì)量。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明自適應(yīng)多模態(tài)X線CT成像科研實(shí)驗(yàn)平臺(tái)一種實(shí)施例的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2為本發(fā)明自適應(yīng)多模態(tài)X線CT成像科研實(shí)驗(yàn)平臺(tái)一種實(shí)施例的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖3為本發(fā)明自適應(yīng)多模態(tài)X線CT成像科研實(shí)驗(yàn)平臺(tái)一種實(shí)施例的正視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖4為本發(fā)明自適應(yīng)多模態(tài)X線CT成像科研實(shí)驗(yàn)平臺(tái)一種實(shí)施例的中心旋轉(zhuǎn)臺(tái)部分的主視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖5為本發(fā)明自適應(yīng)多模態(tài)X線CT成像科研實(shí)驗(yàn)平臺(tái)一種實(shí)施例的X線發(fā)生器平臺(tái)組件的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖6為本發(fā)明自適應(yīng)多模態(tài)X線CT成像科研實(shí)驗(yàn)平臺(tái)一種實(shí)施例的X線探測(cè)器平臺(tái)組件的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖中，1-承載臺(tái)、2-中心載物旋轉(zhuǎn)臺(tái)組件、3-X線發(fā)生器及位置移動(dòng)組件、4-X線探測(cè)器及位置移動(dòng)組件、5-距離測(cè)量組件;21-載物臺(tái)、22-連接軸、23-旋轉(zhuǎn)臺(tái)聯(lián)軸器、24-旋轉(zhuǎn)臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、25-位置開關(guān);31-X線發(fā)生器、32-光束限出器、33-y軸發(fā)生器移動(dòng)組件、34-x軸發(fā)生器移動(dòng)組件、35-x軸發(fā)生器直線滑軌;41-X線探測(cè)器、42-光束限入器、43-y軸探測(cè)器移動(dòng)組件、44-x軸探測(cè)器移動(dòng)組件、45-x軸探測(cè)器直線滑軌；51-測(cè)距器、52-測(cè)距器支撐架；3301\3401\4301\4401_ 滾珠絲桿、3302\3402\4302\4402_ 直線導(dǎo)軌、3303\3403\4303\4403-滾珠絲桿支撐座、3304\3404\4304\4404_ 聯(lián)軸器、3305\3405\4305\4405_ 移動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、3306\3406\4306\4406_ 位置開關(guān)、3307\3407\4307\4407\_ 滑塊。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合實(shí)施方式及其附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)解釋，但并不以此作為對(duì)本申請(qǐng)權(quán)利要求保護(hù)范圍的限定。本實(shí)施例中所涉及的方位描述，如前后、左右、上下等，均以附圖1、2、3中所示方位為參考。
[0021]本發(fā)明基于自適應(yīng)多模態(tài)X線CT成像科研實(shí)驗(yàn)平臺(tái)(簡(jiǎn)稱CT平臺(tái)，參見圖1-6)包括承載臺(tái)1、中心載物旋轉(zhuǎn)臺(tái)組件2、X線發(fā)生器及位置移動(dòng)組件3、X線探測(cè)器及位置移動(dòng)組件4和距離測(cè)量組件5;承載臺(tái)I為桌型平臺(tái)，起到支撐所有其他組件和成像體的作用；中心載物旋轉(zhuǎn)臺(tái)組件2位于承載臺(tái)I的中心;X線發(fā)生器及位置移動(dòng)組件3位于中心載物旋轉(zhuǎn)臺(tái)組件2的右側(cè);X線探測(cè)器及位置移動(dòng)組件4位于中心載物旋轉(zhuǎn)臺(tái)組件2的左側(cè)，X線發(fā)生器31的光源輸出口與X線探測(cè)器41中心對(duì)齊;距離測(cè)量組件5位于中心載物旋轉(zhuǎn)臺(tái)組件2的后側(cè)，
[0022]所述中心載物旋轉(zhuǎn)臺(tái)組件2(參見圖3和圖4)包括載物臺(tái)21、連接軸22、聯(lián)軸器23、旋轉(zhuǎn)臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)24和位置開關(guān)25;載物臺(tái)21為圓盤形，用于放置成像體，位于承載臺(tái)I的臺(tái)面上;連接軸22穿過承載臺(tái)I的臺(tái)面，其向上與載物臺(tái)21中心點(diǎn)連接，向下通過聯(lián)軸器23與旋轉(zhuǎn)臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)24相連;通過旋轉(zhuǎn)臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)24旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)載物臺(tái)21圍繞其中心點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)CT重構(gòu)所需的多角度X線成像，通過位置開關(guān)25獲得載物臺(tái)的初始和終止位置；
[0023]所述X線發(fā)生器及位置移動(dòng)組件3(參見圖1、2、3、5)包括X線發(fā)生器31、光束限出器32、y軸發(fā)生器移動(dòng)組件33、x軸發(fā)生器移動(dòng)組件34和X軸發(fā)生器直線滑軌35; X軸發(fā)生器移動(dòng)組件34和X軸發(fā)生器直線滑軌35平行布置在承載臺(tái)I上，y軸發(fā)生器移動(dòng)組件33橫跨在X軸發(fā)生器移動(dòng)組件34和X軸發(fā)生器直線滑軌35之間，且能在X軸發(fā)生器移動(dòng)組件34和X軸發(fā)生器直線滑軌35上左右移動(dòng)，在y軸發(fā)生器移動(dòng)組件33的上方固定連接有X線發(fā)生器31，X線發(fā)生器31能在y軸發(fā)生器移動(dòng)組件33上前后移動(dòng)，所述X線發(fā)生器31上帶有鉛質(zhì)光束限出器32，X線發(fā)生器31的光源輸出口朝向載物臺(tái)21，X線發(fā)生器31產(chǎn)生X射線，光束限出器用于產(chǎn)生適合的X線光束(錐形束或扇形束)，根據(jù)成像的模態(tài)需求更換光束限出器32，使X線輸出為錐形束或扇形束。
[0024]所述y軸發(fā)生器移動(dòng)組件33包括滾珠絲桿3301、直線導(dǎo)軌3302、滾珠絲桿支撐座3303、聯(lián)軸器3304、移動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)3305、位置開關(guān)3306和滑塊3307;滾珠絲桿3301固定在滾珠絲杠支撐座3303上，并通過聯(lián)軸器3304與移動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)3305相連接，滑塊3307固定在滾珠絲杠3301上，且能在直線導(dǎo)軌3302上滑動(dòng)，位置開關(guān)3306可以感知并限定滑塊3307的移動(dòng)位置;滑塊3307的上表面固定連接有X線發(fā)生器31，通過滾珠絲桿3301將移動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)3305的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成滑塊3307的直線運(yùn)動(dòng);所述X軸發(fā)生器移動(dòng)組件34的結(jié)構(gòu)組成與y軸發(fā)生器移動(dòng)組件33相同，包括滾珠絲桿3401、直線導(dǎo)軌3402、滾珠絲桿支撐座3403、聯(lián)軸器3404、移動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)3405、位置開關(guān)3406和滑塊3407，在滑塊3407的上表面與y軸發(fā)生器移動(dòng)組件33的滾珠絲桿支撐座3303—端連接，y軸發(fā)生器移動(dòng)組件33的滾珠絲桿支撐座3303的另一端通過滑臺(tái)固定在X軸發(fā)生器直線滑軌35上；滾珠絲桿3401通過聯(lián)軸器3404與移動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)3405相連接，通過滾珠絲桿3401將移動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)3405的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成滑塊3407的直線運(yùn)動(dòng)，同時(shí)位置開關(guān)3406可以感知并限定滑塊3407的移動(dòng)位置；因此兩個(gè)方向的y軸發(fā)生器移動(dòng)組件33和X軸發(fā)生器移動(dòng)組件34可以使帶有鉛質(zhì)光束限出器32的X線發(fā)生器31產(chǎn)生成像過程所需的X軸和y軸方向的兩個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)；
[0025]所述X線探測(cè)器及位置移動(dòng)組件4(參見圖1、2、3、6)的結(jié)構(gòu)與X線發(fā)生器及位置移動(dòng)組件3的結(jié)構(gòu)相似，包括X線探測(cè)器41、光束限入器42、y軸探測(cè)器移動(dòng)組件43、x軸探測(cè)器移動(dòng)組件44和X軸探測(cè)器直線滑軌45，y軸探測(cè)器移動(dòng)組件43跨在X軸探測(cè)器移動(dòng)組件44和X軸探測(cè)器直線滑軌45之間，不同之處在于，在y軸探測(cè)器移動(dòng)組件43上固定連接X線探測(cè)器41，X線探測(cè)器41中心朝向載物臺(tái)21，所述X線探測(cè)器41帶有鉛質(zhì)光束限入器42，X線探測(cè)器檢測(cè)入射的X射線強(qiáng)度，根據(jù)成像需求可以更換光束限入器42以符合錐形束成像或扇形束成像探測(cè)需求；
[0026]所述y軸探測(cè)器移動(dòng)組件43包括滾珠絲桿4301、直線導(dǎo)軌4302、滾珠絲桿支撐座4303、聯(lián)軸器4304、移動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)4305、位置開關(guān)4306和滑塊4307;滾珠絲桿4301通過聯(lián)軸器4304與移動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)4305相連接，通過滾珠絲桿4301將移動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)4305的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成滑塊4307直線運(yùn)動(dòng)，同時(shí)位置開關(guān)4306可以感知并限定滑塊4307的移動(dòng)位置;帶有鉛質(zhì)光束限入器42的X線探測(cè)器41放置在y軸探測(cè)器移動(dòng)組件43的滑塊4307上;所述X軸探測(cè)器移動(dòng)組件44包括滾珠絲桿4401、直線導(dǎo)軌4402、滾珠絲桿支撐座4403、聯(lián)軸器4404、移動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)4405、位置開關(guān)4406和滑塊4407，滾珠絲桿4401通過聯(lián)軸器4404與移動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)4405相連接，通過滾珠絲桿4401將移動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)4405的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成滑塊4407直線運(yùn)動(dòng)，同時(shí)位置開關(guān)4406可以感知并限定滑塊4407的移動(dòng)位置；因此兩個(gè)方向的y軸探測(cè)器移動(dòng)組件43和X軸探測(cè)器移動(dòng)組件44可以使帶有X線探測(cè)器41跟隨X線發(fā)生器31產(chǎn)生成像過程所需的X軸和y軸方向的兩個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)。
[0027]所述距離測(cè)量組件5(參見圖1、2、3)用于探測(cè)成像體徑向大小，包括測(cè)距器51和測(cè)距器支撐架52，通過調(diào)整測(cè)距器支撐架52的高度，使得測(cè)距器51的輸入窗與X線發(fā)生器41光源輸出口等高度;所有驅(qū)動(dòng)通過獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)控制器驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)(旋轉(zhuǎn)臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)和移動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī))進(jìn)行控制;X線探測(cè)器、X線發(fā)生器均與外部成像計(jì)算機(jī)連接，測(cè)距器、位置開關(guān)、及所有的驅(qū)動(dòng)電機(jī)均與外部控制計(jì)算機(jī)連接，激光測(cè)距數(shù)據(jù)，位置開關(guān)數(shù)據(jù)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制數(shù)據(jù)分別輸入或輸出的外部控制計(jì)算機(jī)，X線探測(cè)器采集數(shù)據(jù)和X線發(fā)生器控制數(shù)據(jù)也分別輸入或輸出到外部成像計(jì)算機(jī)。
[0028]本發(fā)明的進(jìn)一步特征在于所述測(cè)距器51為激光測(cè)距儀。
[0029]本發(fā)明中的載物臺(tái)21可以帶動(dòng)成像體旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)CT成像所需的多角度X線成像;同時(shí)通過旋轉(zhuǎn)臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)24旋轉(zhuǎn)調(diào)整成像角度的間隔以獲得和成像體相適合的成像質(zhì)量;X線發(fā)生器31和X線探測(cè)器41分別通過X軸發(fā)生器移動(dòng)組件34和X軸探測(cè)器移動(dòng)組件44可以進(jìn)行左右平移，實(shí)現(xiàn)X線發(fā)生器31和X線探測(cè)器41之間距離的調(diào)整以獲得最優(yōu)的成像結(jié)構(gòu)。X線發(fā)生器31和X線探測(cè)器41分別通過y軸發(fā)生器移動(dòng)組件33和y軸探測(cè)器移動(dòng)組件43可以進(jìn)行前后平移，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)成像和旋轉(zhuǎn)平移成像的多模態(tài)調(diào)整。測(cè)距器51可測(cè)量從成像體表面到測(cè)距器51的直線距離，從而獲得成像體的大小和中心橫斷面形狀，用于自適應(yīng)地改變成像的結(jié)構(gòu)和參數(shù)。本發(fā)明中所述自適應(yīng)是指根據(jù)測(cè)量的成像體特征通過外部控制計(jì)算機(jī)控制改變驅(qū)動(dòng)電機(jī)的動(dòng)作，相應(yīng)改變成像部件的相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)，進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整的參數(shù)來(lái)源于測(cè)距器的測(cè)量結(jié)果。使用光束限出器32和光束限入器42，同它們的配合實(shí)現(xiàn)錐形束成像和扇形束成像的多模態(tài)切換。
[0030]本發(fā)明自適應(yīng)多模態(tài)X線CT成像科研實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的工作原理與使用方法是:根據(jù)科學(xué)研究的需要，將成像生物活體或標(biāo)本放置固定在中心載物旋轉(zhuǎn)臺(tái)組件2的載物臺(tái)21上;通過外置控制計(jì)算機(jī)控制驅(qū)動(dòng)器的控制旋轉(zhuǎn)臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)24，首先通過位置開關(guān)25旋轉(zhuǎn)載物臺(tái)21回到初始位;開啟測(cè)距器51，勻速旋轉(zhuǎn)載物臺(tái)21，獲得成像體中心橫斷面外表面與測(cè)距器51的距離，也就測(cè)量了成像體中心橫斷面形狀，厚度和最大直徑。根據(jù)所測(cè)得的成像體徑向最大直徑，控制移動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)3305/4305的旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)滾珠絲桿3301/4301在y軸上左右移動(dòng)X線發(fā)生器31和X線探測(cè)器41，自適應(yīng)調(diào)整它們之間的距離，從而獲得最優(yōu)成像機(jī)構(gòu)。更換光束限出器32和光束限入器42，以實(shí)現(xiàn)科研需要錐形成像或扇形成像。如果成像體較探測(cè)器的寬度小，則采用旋轉(zhuǎn)成像，成像中X線發(fā)生器31和X線探測(cè)器41固定不動(dòng)，載物臺(tái)21旋轉(zhuǎn)，每隔一個(gè)角度，進(jìn)行一次X線成像，旋轉(zhuǎn)360度后，將所有的X線影像在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行影像重構(gòu)以獲得三維CT影像。如果成像體較X線探測(cè)器的寬度大，則采用平移旋轉(zhuǎn)成像，成像中載物臺(tái)21旋轉(zhuǎn)，每隔一個(gè)角度，通過控制y軸發(fā)生器移動(dòng)組件33和y軸探測(cè)器移動(dòng)組件43使得X線發(fā)生器31和X線探測(cè)器41在X軸方向的前后平移，進(jìn)行多副X線成像以覆蓋整個(gè)成像體，然后旋轉(zhuǎn)到下一個(gè)角度。旋轉(zhuǎn)360度后，將所有角度的X線多幅影像在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行影像重構(gòu)以獲得三維CT影像。
[0031]本發(fā)明中涉及的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，位置開關(guān)，X線發(fā)生器，X線探測(cè)器，距離測(cè)量器等可商購(gòu)得到。本發(fā)明未述之處適用于現(xiàn)有技術(shù)。
[0032]盡管本發(fā)明的實(shí)施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實(shí)施方式中所列運(yùn)用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域，對(duì)于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實(shí)現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細(xì)節(jié)和這里示出與描述的圖例。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種自適應(yīng)多模態(tài)X線CT成像科研實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于該CT平臺(tái)包括承載臺(tái)、中心載物旋轉(zhuǎn)臺(tái)組件、X線發(fā)生器及位置移動(dòng)組件、X線探測(cè)器及位置移動(dòng)組件和距離測(cè)量組件；承載臺(tái)起到支撐所有其他組件和成像體的作用；中心載物旋轉(zhuǎn)臺(tái)組件位于承載臺(tái)的中心;X線發(fā)生器及位置移動(dòng)組件位于中心載物旋轉(zhuǎn)臺(tái)組件的右側(cè);X線探測(cè)器及位置移動(dòng)組件位于中心載物旋轉(zhuǎn)臺(tái)組件的左側(cè);距離測(cè)量組件位于中心載物旋轉(zhuǎn)臺(tái)組件的后側(cè)， 所述中心載物旋轉(zhuǎn)臺(tái)組件包括載物臺(tái)、連接軸、聯(lián)軸器、旋轉(zhuǎn)臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)和位置開關(guān)；載物臺(tái)為圓盤形，位于承載臺(tái)的臺(tái)面上;連接軸穿過承載臺(tái)的臺(tái)面，連接軸的上部與載物臺(tái)中心點(diǎn)連接，下部通過聯(lián)軸器與旋轉(zhuǎn)臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)相連;通過位置開關(guān)獲得載物臺(tái)的初始和終止位置； 所述X線發(fā)生器及位置移動(dòng)組件包括X線發(fā)生器、光束限出器、y軸發(fā)生器移動(dòng)組件、X軸發(fā)生器移動(dòng)組件和X軸發(fā)生器直線滑軌;X軸發(fā)生器移動(dòng)組件和X軸發(fā)生器直線滑軌平行布置在承載臺(tái)上，y軸發(fā)生器移動(dòng)組件橫跨在X軸發(fā)生器移動(dòng)組件和X軸發(fā)生器直線滑軌之間，且能在X軸發(fā)生器移動(dòng)組件和X軸發(fā)生器直線滑軌上左右移動(dòng)，在y軸發(fā)生器移動(dòng)組件的上方固定連接有X線發(fā)生器，X線發(fā)生器能在y軸發(fā)生器移動(dòng)組件上前后移動(dòng)，所述X線發(fā)生器上帶有鉛質(zhì)光束限出器，X線發(fā)生器的光源輸出口朝向載物臺(tái)； 所述X線探測(cè)器及位置移動(dòng)組件的結(jié)構(gòu)與X線發(fā)生器及位置移動(dòng)組件的結(jié)構(gòu)相似，包括X線探測(cè)器、光束限入器、y軸探測(cè)器移動(dòng)組件、X軸探測(cè)器移動(dòng)組件和X軸探測(cè)器直線滑軌，y軸探測(cè)器移動(dòng)組件跨在X軸探測(cè)器移動(dòng)組件和X軸探測(cè)器直線滑軌之間，不同之處在于，在y軸探測(cè)器移動(dòng)組件上固定連接X線探測(cè)器，X線探測(cè)器中心朝向載物臺(tái)，所述X線探測(cè)器帶有鉛質(zhì)光束限入器;X線探測(cè)器中心與X線發(fā)生器的光源輸出口對(duì)齊； 所述距離測(cè)量組件包括測(cè)距器和測(cè)距器支撐架，通過調(diào)整測(cè)距器支撐架的高度，使得測(cè)距器的輸入窗與X線發(fā)生器光源輸出口等高度； X線探測(cè)器、X線發(fā)生器均與外部成像計(jì)算機(jī)連接，測(cè)距器、位置開關(guān)及驅(qū)動(dòng)電機(jī)均與外部控制計(jì)算機(jī)連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)多模態(tài)X線CT成像科研實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于所述y軸發(fā)生器移動(dòng)組件、X軸發(fā)生器移動(dòng)組件、y軸探測(cè)器移動(dòng)組件和X軸探測(cè)器移動(dòng)組件結(jié)構(gòu)均相同，均包括滾珠絲桿、直線導(dǎo)軌、滾珠絲桿支撐座、聯(lián)軸器、移動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、位置開關(guān)和滑塊；滾珠絲桿固定在滾珠絲杠支撐座上，并通過聯(lián)軸器與移動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)相連接，滑塊固定在滾珠絲杠上，且能在直線導(dǎo)軌上滑動(dòng)，位置開關(guān)可以感知并限定滑塊的移動(dòng)位置。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)多模態(tài)X線CT成像科研實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于所述測(cè)距器為激光測(cè)距儀。
【文檔編號(hào)】A61B6/04GK105962964SQ201610608514
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年7月25日
【發(fā)明人】韓立, 張雪君, 王曉東, 張順心
【申請(qǐng)人】天津醫(yī)科大學(xué)