一种射线康普顿背散射CT扫描头及CT扫描机的制作方法

本发明涉及医疗设备技术领域，特别是涉及一种射线康普顿背散射CT扫描头及CT扫描机。

背景技术：

适用于射线康普顿背散射扫描技术(Compton Backscatter Scanning，简称CBS)的电子计算机断层扫描(Computed Tomography，简称CT)，即CBS-CT，与射线透射的传统CT或螺旋CT扫描原理不同，传统的射线透射的传统CT或螺旋CT扫描的射线源与探测器阵列位于人体的两侧，而CBS-CT的射线源与探测器阵列同位于被检查人体的一侧，它依据的是γ射线或X射线与检测目标(通常为人体器官、组织等)相互作用中的康普顿散射效应，由检测目标的单侧测量不同位置某特定散射角所对应的散射光子数，求出检测目标中电子密度分布，经过一定的分析处理，便可得到被测物的三维密度分布图像，即CT图像。而CBS-CT的分析处理过程并不像射线透射的传统CT或螺旋CT扫描那样，需要经过雷当变换等算法，并且还需要精密定位床，因此，CBS-CT扫描机具有小型轻便、微剂量、可在任意场合做CT扫描及性价比高等优点。

由于“射线康普顿背散射扫描技术”的扫描核心部件为射线的发出端(射线发生器)、射线发生器准直器(即前准直器，作用为形成锥形束)、射线的接收端(例如平板探测器)和射线接收器准直器(即后准直器)，为了实现CBS-CT扫描机的上述优点，如何对该扫描核心部件进行结构设计，就成为了得到高精度、高清晰的检测目标CT图像的基础。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种射线康普顿背散射CT扫描头及CT扫描机，以解决上述现有技术存在的问题，充分发挥CBS-CT扫描机的优点，不仅可以得到高精度、高清晰的检测目标CT图像，而且使CT扫描可在任意场合进行。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种射线康普顿背散射CT扫描头，包括第一T形板和第二T形板，所述第一T形板和所述第二T形板的上部均设有机架安装孔，所述机架安装孔用于将所述射线康普顿背散射CT扫描头安装至CT扫描机的机架上。

所述第一T形板和所述第二T形板的一端分别通过一轴承连接有第一转轴，所述第一T形板或所述第二T形板上设有第一伺服电机，所述第一伺服电机通过第一减速机与所述第一转轴传动连接；所述第一转轴上固设有第一连接板，所述第一连接板上固设有第一导杆电动缸，所述第一导杆电动缸导杆的末端连接有第一安装板，所述第一安装板上固设有射线封装体，所述射线封装体的射线发出口所在的平面上固设有安装法兰，所述安装法兰中部连接有前准直器。

所述第一T形板和所述第二T形板的另一端分别通过一轴承连接有第二转轴，所述第一T形板或所述第二T形板上设有第二伺服电机，所述第二伺服电机通过第二减速机与所述第二转轴传动连接；所述第二转轴上固设有第二连接板，所述第二连接板上固设有第二导杆电动缸，所述第二导杆电动缸导杆的末端连接有第二安装板，所述第二安装板上固设有平板探测器，所述平板探测器的探测平面前设有后准直器。

优选地，所述射线康普顿背散射CT扫描头还包括第一支撑板、第二支撑板和中间支撑板，所述第一支撑板的两端分别通过螺栓连接所述第一T形板和所述第二T形板的一端，所述第二支撑板的两端分别通过螺栓连接所述第一T形板和所述第二T形板的另一端，所述中间支撑板通过螺栓连接所述第一T形板和所述第二T形板的中部。

优选地，所述射线康普顿背散射CT扫描头还包括铅帘安装板和铅帘，所述铅帘安装板通过螺栓与所述中间支撑板连接，所述铅帘通过卡扣与所述铅帘安装板连接。

优选地，所述铅帘的高度为180mm，厚度为5mm。

优选地，所述前准直器的轴线与所述铅帘的夹角为15°～35°，优选为25°；所述后准直器探测平面的法线与所述铅帘的夹角为15°～35°，优选为25°。

优选地，所述射线封装体的射线发出口所在的平面与检测目标的距离为150mm～200mm，优选为200mm；所述平板探测器的探测平面与检测目标的距离为270mm～320mm，优选为320mm。

优选地，所述第一T形板、所述第二T形板、所述第一连接板、所述第一安装板、所述第二连接板、所述第二安装板、所述第一支撑板、所述第二支撑板和所述中间支撑板上均开设有减重孔。

优选地，所述平板探测器的两侧通过螺栓分别连接有一后准直器安装架，所述后准直器套接于两个所述后准直器安装架之间，所述后准直器和所述后准直器安装架由螺栓固定连接，所述后准直器安装架上的螺栓孔均为长圆孔。

优选地，所述第一伺服电机和所述第二伺服电机的功率均为400W，所述第一减速机和所述第二减速机均为行星齿轮减速机。

本发明还公开一种射线康普顿背散射CT扫描机，包括上述任一技术方案中所述的射线康普顿背散射CT扫描头、行走车体、床板、Z轴支架、悬臂和工控机，所述床板设置在所述行走车体上，所述Z轴支架设置在所述行走车体一侧，所述悬臂一端设置在所述Z轴支架上，另一端连接所述射线康普顿背散射CT扫描头，所述工控机用于控制第一伺服电机、第二伺服电机、第一导杆电动缸、第二导杆电动缸、射线封装体和平板探测器。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明公开的射线康普顿背散射CT扫描头及CT扫描机无需传统的螺旋CT机的大而笨重的机架和复杂的精密检查床，不仅能够确保扫描运动的精度，获得高精度、高清晰的检测目标CT图像，而且大大减小了CT扫描机的体积和重量，简化了操作过程。本发明的射线康普顿背散射CT扫描头及CT扫描机小型轻便、辐射剂量小，实现了可以在任意场合做CT检查的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明射线康普顿背散射CT扫描头的立体结构示意图；

图2为本发明射线康普顿背散射CT扫描头的俯视结构示意图；

图3为本发明射线康普顿背散射CT扫描头的主视结构示意图；

图4为本发明射线康普顿背散射CT扫描头的右视结构示意图；

图5为本发明后准直器安装架的立体结构示意图；

图6为本发明射线康普顿背散射CT扫描头与检测目标的位置示意图；

图7为本发明射线康普顿背散射CT扫描机的结构示意图；

其中，1-第一T形板，2-第二T形板，3-第二支撑板，4-中间支撑板，5-第一支撑板，6-第一连接板，7-第二连接板，8-第一减速机，9-第一伺服电机，10-第二减速机，11-第二伺服电机，12-第二导杆电动缸，13-第一导杆电动缸，14-第二安装板，15-第一安装板，16-射线封装体，17-平板探测器，18-安装法兰，19-前准直器，20-后准直器安装架，21-铅帘安装板，22-后准直器，23-铅帘，24-床板，25-行走车体，26-工控机，27-Z轴支架，28-悬臂，α-前准直器的轴线与铅帘的夹角，β-后准直器探测平面的法线与铅帘的夹角，L1-射线封装体的射线发出口所在的平面与检测目标的距离，L2-平板探测器的探测平面与检测目标的距离。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种射线康普顿背散射CT扫描头及CT扫描机，以解决上述现有技术存在的问题，充分发挥CBS-CT扫描机的优点，不仅可以得到高精度、高清晰的检测目标CT图像，而且使CT扫描可在任意场合进行。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1：如图1-6所示，本实施例提供了一种射线康普顿背散射CT扫描头，包括第一T形板1、第二T形板2、第一支撑板5、第二支撑板3、中间支撑板4、铅帘安装板21和铅帘23，第一T形板1和第二T形板2的上部均设有机架安装孔，所述机架安装孔用于将射线康普顿背散射CT扫描头安装至CT扫描机的机架上。第一支撑板5的两端分别通过螺栓连接第一T形板1和第二T形板2的一端，第二支撑板3的两端分别通过螺栓连接第一T形板1和第二T形板2的另一端，中间支撑板4通过螺栓连接第一T形板1和第二T形板2的中部。铅帘安装板21通过螺栓与中间支撑板4连接，铅帘23通过卡扣与铅帘安装板21连接。铅帘23的高度为180mm，厚度为5mm。铅帘23可以有效减少射线封装体16对平板探测器17不必要的近距离干扰。

第一T形板1和第二T形板2的一端分别通过一轴承连接有第一转轴，第二T形板2上设有第一伺服电机9(第一伺服电机9也可以设置于第一T形板1上)，第一伺服电机9通过第一减速机8与所述第一转轴传动连接；所述第一转轴上固设有第一连接板6，第一连接板6上固设有第一导杆电动缸13，第一导杆电动缸13导杆的末端连接有第一安装板15，第一安装板15上固设有射线封装体16，射线封装体16能够发射X射线或γ射线，射线封装体16的射线发出口所在的平面上固设有安装法兰18，安装法兰18的直径为52mm。安装法兰18通过螺栓与射线封装体16连接，安装法兰18中部设有螺纹，前准直器19旋入安装法兰18中部的螺纹中，前准直器19的作用为产生扇形射线。

第一T形板1和第二T形板2的另一端分别通过一轴承连接有第二转轴，第二T形板2上设有第二伺服电机11(第二伺服电机11也可以设置于第一T形板1上)，第二伺服电机11通过第二减速机10与所述第二转轴传动连接；第二转轴上固设有第二连接板7，第二连接板7上固设有第二导杆电动缸12，第二导杆电动缸12导杆的末端连接有第二安装板14，第二安装板14上固设有平板探测器17，平板探测器17的探测平面前设有后准直器22，本实施例中后准直器22的外形为长方体，其厚度为30mm，长宽均为170mm，平板探测器17的两侧通过螺栓分别连接有一后准直器安装架20，后准直器22套接于两个后准直器安装架20之间，且后准直器22和后准直器安装架20由螺栓固定连接，后准直器安装架20上的螺栓孔均为长圆孔，使后准直器22可相对于平板探测器17在X轴、Y轴和Z轴三个方向上进行一定程度的位置调整。

前准直器19的轴线与后准直器22探测平面的法线在同一平面内，二者的焦点即为检测目标应在的位置。前准直器19的轴线与铅帘23的夹角α在15°～35°内可调，理论计算角度为25°；射线封装体16的射线发出口所在的平面与检测目标的距离L1在150mm～200mm内可调，优选为200mm。后准直器22探测平面的法线与铅帘23的夹角β在15°～35°内可调，理论计算角度为25°；平板探测器17的探测平面与检测目标的距离L2在270mm～320mm内可调，优选为320mm。

第一T形板1、第一连接板6、第一安装板15、第二T形板2、第二连接板7、第二安装板14、第一支撑板5、第二支撑板3和中间支撑板4上均开设有减重孔，且材质优选为铝合金，以减轻本实施例的射线康普顿背散射CT扫描头的重量。

第一伺服电机9和第二伺服电机11的功率均为400W，第一减速机8和第二减速机10均为行星齿轮减速机，优选为轴输出式行星齿轮减速机，行星齿轮减速机具有减速比大、精度高、体积小和重量轻的优点，以降低本实施例的射线康普顿背散射CT扫描头的重量。

本实施例还公开一种射线康普顿背散射CT扫描机，包括上述的射线康普顿背散射CT扫描头、行走车体25、床板24、Z轴支架27、悬臂28和工控机26，床板24设置在行走车体25上，Z轴支架27设置在行走车体25的一侧，悬臂28一端设置在Z轴支架27上，另一端连接射线康普顿背散射CT扫描头，工控机26用于控制第一伺服电机9、第二伺服电机11、第一导杆电动缸13、第二导杆电动缸12、射线封装体16和平板探测器17。床板24与行走车体25之间优选设有能够使床板24沿X轴和Y轴方向移动的位移机构，悬臂28和Z轴支架27之间优选设有能够使悬臂28沿Z轴移动的位移机构，所述射线康普顿背散射CT扫描头与悬臂28之间优选设有能够使所述射线康普顿背散射CT扫描头在垂直和水平面内转动的转动机构。所述位移机构可以选择使用伺服电机和滚珠丝杠构成的直线运动机构，所述转动机构可以由伺服电机和减速机组成。

本实施例公开的射线康普顿背散射CT扫描头及CT扫描机在扫描前，需要通过控制第一伺服电机9和第二伺服电机11转动，及第一导杆电动缸13和第二导杆电动缸12的导杆移动，以达成检测目标置于扫描头的有效检测区域内，即达成适于射线康普顿背散射CT扫描头的如图6所示的尺寸及角度要求，即前准直器19的轴线与铅帘23的夹角α为25°；射线封装体16的射线发出口所在的平面与检测目标的距离L1为200mm；使后准直器22探测平面的法线与铅帘23的夹角β为25°；平板探测器17的探测平面与检测目标的距离L2为320mm。为下一步使用编辑好的控制程序并自动执行扫描程序，做好检测目标的定位工作。

本实施例公开的射线康普顿背散射CT扫描头的主视图呈现出类似于汉字中“穴”字的构造，左右基本对称，受力平衡，且具有七个运动自由度(后准直器22相对于平板探测器17有三个自由度，射线封装体16和平板探测器17相对于第一T形板1和第二T形板2均为两个自由度)，因此，本实施例公开的射线康普顿背散射CT扫描头及CT扫描机无需传统的螺旋CT机的大而笨重的机架和复杂的精密检查床，即可完成检测目标的定位工作，不仅能够确保扫描运动的精度，获得高精度、高清晰的检测目标CT图像，而且大大减小了CT扫描机的体积和重量，简化了操作过程。本实施例的射线康普顿背散射CT扫描头及CT扫描机小型轻便、辐射剂量小，实现了可以在任意场合做CT检查的技术效果。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。