专利名称：轻便式多功能微剂量医用ct机的结构的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种新型轻便式多功能微剂量医用CT机，更具体地说是基于 X射线与物质相互作用中的康普顿散射效应的医用CBS (CBS—Compton Backscatter Scanning) CT机结构，其重量轻、体积小、辐射剂量极小、功能齐 全，性能指标先进，不需要精密的定位床，可用于病房和野外现场，是对医学上 现有的基于X射线透射原理的常规和螺旋CT的革新和突破。
背景技术：
从1971年9月世界上第一台医用CT扫描机安装用于临床实验，至今医学 CT机已经历了五代发展过程，目前，已有多排螺旋CT机和电子束CT机，使 CT的临床应用范围更加广泛。但是，目前基于X射线透射原理的医学CT机存 在如下问题
(1) 价格昂贵。
(2) 结构复杂，体积和重量过大。机房占地20 30平米，重量超过l吨， 操作不便，不便于在病床前使用和现场使用。
(3) 辐射剂量大。目前的医学CT检査射线剂量大，对人体危害较大，而 往往病人和普通人对此并不清楚。
(4) 各向分辨率待提高。目前螺旋CT的一个很重要的缺点是层厚响应曲 线增宽，使纵向分辨率下降，急需提高扫描的纵向分辨率，即在容积扫描中的各 向分辨率同一的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种新型的性能/价格比高、重量轻、体积小、便 于移动、辐射剂量小、功能齐全的轻便式多功能微剂量医用CT机的结构。其基 于的原理不是X射线透射，而是康普顿背散射，解决了目前医学CT机的上述四 个问题。
本实用新型的技术方案如下
轻便式多功能微剂量医用CT机的结构，包括扫描头，扫描运动机械，测控 和图像处理系统，以及病床等辅助系统，其特征在于所述的扫描运动机械由底座， 安装于可前后移动底座上的可升降与转动的吊臂组成，可实现三维CT扫描运动， 吊臂前端安装有扫描头，所述的扫描头由X射线源及其前准直器，多排探测器阵 列及其多排后准直器阵列组成，所述的X射线源与多排探测器阵列位于被检查患 者的同一侧，与被检查患者的身体部位构成康普顿背散射几何学结构。
X射线机前准直器的方向即初级射束前进方向与探测器阵列后准直器方向 即散射束进入探测器阵列的方向之间的夹角即康普顿散射角e可在120° 150 °范围内调节。
所述的吊臂为可拉伸结构，所述的可移动底座是通过安装于底座下的万向节 实现。
所述的多排探测器阵列碲锌镉CdZnTe或稀土氧化陶瓷耦合光电二极管或多 阳极位置灵敏光电倍增管阵列。
本实用新型分为四个部分第一个部分是扫描头，含有X射线源及其前准 直器，多排探测器阵列及多排后准直器阵列，两者之间有一个夹角，与被检查患 者的身体部位构成CBS几何学结构；第二个部分是扫描运动机械，含有立柱、 螺杆、吊臂及其套管、万向节、扫描头支架和轻便平移轨道等，可实现三维CT 扫描运动；第三个部分是测控和图像处理系统，含有主机、操作键盘(触摸屏)、 采传电子学系统、电源、图像工作站、高分辨率显示器、图像存档与传输系统 (PACS)和激光相机等；第四个部分是配套设施，含有普通病床和四轮推车等。
本实用新型的优点是
(1) 结构精巧，小型轻量，移动方便，可用于病房和野外现场。
(2) 功能齐全，操作灵活。
(3) 基于CBS原理，辐射剂量极小，远小于螺旋CTX射线透射扫描的辐 射剂量。
(4) 不需要高精度的、可平移升降的定位床，只需要一张可改变倾角的普 通病床或担架，能让患者平躺下就行。
(5) 能实现不同倾角的CT扫描，且可容易地实现三维CT扫描。
(6)性能/价格比高。 本实用新型的主要技术特征是
1、 本实用新型采用的是基于CBS的结构，即X射线源和多排探测器阵列 均在被检测患者的同一侧，并与患者的检查部位构成CBS几何学。
2、 本实用新型采用的是基于CBS的结构，X射线机前准直器的方向(即初 级射束前进方向)与后准直器方向(即散射束进入探测器阵列的方向)之间的
夹角e为康普顿散射角，当e^9(T时，称为康普顿背散射。本实用新型采用
的康普顿散射角9可在120° 150°范围内调节。
3、 本实用新型的扫描运动机械结构非常灵活，使用万向节，可使扫描头灵 活转动，以便从不同方位和倾角进行扫描；使用可自动伸縮的有精确尺寸标度的 扫描头吊臂，以便沿Y向(冠状轴或左右轴)的不同位置作扫描；使用的螺杆 可以转动，扫描头不用时可以停放在推车上，当要工作时就通过螺杆把扫描头转 到病床一侧；使用的螺杆可以自动升降，且有精确的标度，以便沿着Z向(腹背 轴或前后轴)的不同高度作Z向扫描；使用四轮推车沿轻便轨道平移，可以使扫 描头沿人体长度方向即X向(矢状轴或上下轴)移动。从而实现三维CT扫描。
4、 本实用新型采用的是基于CBS的结构，不需要高精度的可平移可升降的 定位床，而只要一张可改变倾角的普通病床或担架即可。
5、 本实用新型采用的多排探测器阵列为高探测效率的、体积小的固体探测 器，例如碲锌镉(CdZnTe)或稀土氧化陶瓷(或称闪烁陶瓷)耦合光电二极管 或多阳极位置灵敏光电倍增管阵列。
6、 本实用新型的采传电子学系统主要由专用集成电路ASIC、模数转换器 ADC、数字信号传送器(光电二极管接收阵列)、复杂的可编程逻辑器件CPLD、 嵌入式系统(ARMIO)、接口电路、电源等组成。
7、 本实用新型采用GPRS通讯模块，将数字图像无线传输到移动终端(例 如手机)，以供远处的专家会诊。
图1为本实用新型总体结构示意图。
图2为本实用新型探测采电子学传系统方框图。
图中的标号表示的部件如下
1、 便携式X射线机(自带直流电源)
2、 X射线机安装支架
3、 甜准直器
4、 多排探测器阵列
5、 多排后准直器阵列
6、 多排探测器阵列安装支架
7、 X射线机发射的X射线束
8、 背散射X射线束
9、 做CT检查的患者
10、 立柱
11、 立柱安装座(固定在推车上)
12、 可升降可转动的螺杆
13、 可伸縮吊臂
14、 吊臂套管
15、 万向节
16、 扫描头支架
17、 四轮推车
18、 带制动的四个轮子
19、 轻便平移轨道(带标度的)
20、 扫描头(不用时)的停放台
21、 普通病床或担架(可改变倾角的)
22、 坐标系
23、 踏脚
24、 操作键盘或触摸屏
25、 操作键盘或触摸屏的安装板
26、 负责测控用的微机(主机)
27、 高分辨率显示器
28、 采传电子学系统29、电源机箱(含UPS)
30、激光相机
31、存储设备
32、PACS
33、GPRS模块
34、多路专用集成电路(ASIC)
35、模数转换器ADC
36、中央处理组件(用可编程的门阵列FPGA)
37、嵌入式系统(ARM10)
38、接口电路
39、移动终端(手机)
40、图像工作站
41、Dicom3.0接Q
42、电机控制模块
43、相机控制模块
44、低压电源
具体实施方式
参见图l，先将轻便平移轨道19拖到病床21侧边平行于病床的位置，将四 轮推车17的四个轮子18推到轨道19上，移动到预定的X向位置，从立柱安装 座11固定在四轮推车17上的立柱10中升起螺杆12到较高的高度，被检査的患 者9平躺在病床21上，将螺杆12转动180°将扫描头支架16移到患者9的上 方，并降下螺杆12到贴近患者9的高度，然后调节吊臂13的位置，再调整万向 节15的方位，把扫描头支架16置于合适的位置，至此，开始CT扫描第一步 作Z向扫描，即将螺杆12的高度微降一个步距AZ，启动X射线机1，其发射 的X射线经过前准直器3成形为X射线束7，射线到达被检査患者9的某个部 位产生的背散射X射线束8经过多排后准直器阵列5到达多排探测器阵列4，由 采传电子学系统28采集探测器4的信号并传送给主机26。接着，再次改变螺杆 的高度A Z，按此扫描方式重复，直至该Y值处的Z向深度达到预定值扫描完成。
第二步根据检查的需要作Y向扫描，即将扫描头吊臂13伸长一个步距AY，重 复第一步Z向扫描，然后再伸长一个步距AY，重复第一步Z向扫描，直至Y向 扫描到预定的Y向位置。第三步，根据检査的需要作X向扫描，即在轻便轨道 19上移动推车17，逐个步距AX重复Z向和Y向扫描，直至扫描头X向扫描到 达预定的X向位置。三个方向扫描完成时，升起螺杆12，縮回吊臂13，转动螺 杆12，将扫描头支架16放置在停放台20上。关掉电源29，将四轮推车17推下 轻便平移轨道19。准备下次任务。
参见图2，背散射X射线束8通过多排后准直器阵列5进入多排探测器阵列 4，输出的信号送入专用集成电路(ASIC) 34，将多排探测器阵列4输出的电信 号进行放大、低频高频噪声抑制和电平转换，随后将处理后的信号送入模数变换 器ADC35，完成模拟信号的模拟/数字变换，变换后输出12位 16位分辨率的 数字信号，进行多道脉冲幅度分析。然后，送入中央处理组件——可编程的门阵 列FPGA控制处理电路36，根据所测得的能谱的形状控制放大器的增益及上下 阈值，确定所需要的能谱中某范围内的计数，并完成相应的其他控制处理功能。 接着，经过上述处理的数据通过专用总线送给嵌入式系统37，嵌入式系统37获 取由采传电子学系统28提供的数组格式文件，通过接口电路38分别送给(1) 到主机26进行CT图像重建，并由高分辨率显示器27显示出来;再由带有Dicom 3.0的图像工作站40作进一步处理；(2)经GPRS模块33，将CT图像数据无线 传输到手机8; (3)经相机控制模块43，驱动激光相机30拍摄CT图像。
权利要求1.轻便式多功能微剂量医用CT机的结构，包括扫描头，扫描运动机械，测控和图像处理系统，以及病床等辅助系统，其特征在于所述的扫描运动机械由可前后移动底座，安装于底座上的可升降与转动的吊臂组成，可实现三维CT扫描运动，吊臂前端安装有扫描头，所述的扫描头由X射线源及其前准直器，多排探测器阵列及其多排后准直器阵列组成，所述的X射线源与多排探测器阵列位于被检查患者的同一侧，与被检查患者的身体部位构成康普顿背散射几何学结构。
2、 根据权利要求1所述的轻便式多功能微剂量医用CT机的结构，其特 征在于X射线机前准直器的方向即初级射束前进方向与探测器阵列 后准直器方向即散射束进入探测器阵列的方向之间的夹角即康普 顿散射角e可在120。 150°范围内调节。
3、 根据权利要求1所述的轻便式多功能微剂量医用CT机的结构，其特 征在于所述的吊臂为可拉伸结构，所述的可移动底座是通过安装于 底座下的万向节实现。
4、 根据权利要求1所述的轻便式多功能微剂量医用CT机的结构，其特 征在于所述的多排探测器阵列碲锌镉CdZnTe或稀土氧化陶瓷耦合 光电二极管或多阳极位置灵敏光电倍增管阵列。
专利摘要轻便式多功能微剂量医用CT机的结构，包括扫描头，扫描运动机械，测控和图像处理系统，以及病床等辅助系统，其特征在于所述的扫描运动机械由可前后移动底座，安装于底座上的可升降与转动的吊臂组成，可实现三维CT扫描运动，吊臂前端安装有扫描头，所述的扫描头由X射线源及其前准直器，多排探测器阵列及其多排后准直器阵列组成，所述的X射线源与多排探测器阵列位于被检查患者的同一侧，与被检查患者的身体部位构成康普顿背散射几何学结构。本结构设计精巧，重量轻，体积小，辐射剂量极小，功能齐全，性能指标先进。
文档编号G01N23/20GK201197713SQ20082011618
公开日2009年2月25日 申请日期2008年5月12日 优先权日2008年5月12日
发明者莉 丁, 蓉 丁, 青 丁, 丁厚本, 汪子明 申请人:丁厚本;丁 青