CT机结构线路示教装置的制作方法

本实用新型涉及一种医学教学模拟装置，特别是涉及一种CT机结构线路示教装置。

背景技术：

X线CT自20世纪70年代问世以来,经历了40多年的发展,从早期的单排往复式CT发展到螺旋CT,直到目前最先进的多层螺旋CT,其为满足临床精确影像诊断的要求而在大覆盖范围、薄层、高分辨率、高速度的高技术性能方面取得了长足的进步。在医学影像检查中，由于CT机操作方便、密度分辨率和空间分辨率高、多种后处理重建等优点被广泛地使用，是医学影像专业教学的主要内容。然而，市面上尚没有一种便于学生理解的CT机教学模拟装置，医学影像专业的教学与培训都是直接在CT机上进行培训，特别是在医学院校教学中，不但需要的CT机数量多，而且在进行一个项目的实验时，又可能影响整台CT机的电路，而CT机的内部结构又较复杂，不利于学生理解CT机的工作原理，学生缺少动手的机会，不利于对学生实践技能的培养。

技术实现要素：

本实用新型提供一种CT机结构线路示教装置，便于学生理解CT机的工作原理，使教学形象直观，同时节约了资金。

根据本实用新型实施例的第一方面，提供一种CT机结构线路示教装置，包括扫描架、扫描床、控制装置和显示装置，其中所述扫描架包括固定机架和旋转滑环，在所述固定机架上设置有传动机构和探测器，所述传动机构用于带动所述旋转滑环在竖直平面上倾斜并沿其中心点旋转，在所述旋转滑环上设置有高压发生器和X线球管，所述高压发生器用于将电源的电压转换为高压脉冲提供给所述X线球管，所述X线球管根据所述高压脉冲产生X线，以使所述X线对位于所述旋转滑环内的所述扫描床上的扫描对象进行扫描，所述探测器用于在所述X线对所述扫描对象扫描后，对剩余的X线进行探测；

所述控制装置分别连接CT机结构线路示教装置中的各个电子器件，其用于控制各个电子器件工作，并将接收到的各个电子器件的工作参数显示在所述显示装置上。

在一种可选的实现方式中，所述装置还包括输入装置，其与所述控制装置连接，用于向所述控制装置输入对应的控制命令，以使所述控制装置根据所述控制命令对所述各个电子器件的工作进行控制。

在另一种可选的实现方式中，所述装置还包括提醒装置和比较装置，所述比较装置与所述控制装置连接，用于对所述控制装置接收到的各个电子器件的工作参数与对应的预设参数阈值进行比较，并根据比较的结果，向所述提醒装置发送对应的提醒信号，以使所述提醒装置在接收到对应的提醒信号后，对各个电子器件的工作状态进行对应的语音提醒。

在另一种可选的实现方式中，所述传动机构包括第一电动机、第二电动机、传送带和齿轮，其中所述第一电动机的输出轴与所述旋转滑环的环边连接且与其环面垂直，所述传送带的第一端依次绕过所述旋转滑环的环边和所述齿轮的齿状环，与其第二端连接，且所述第二电动机的输出轴与所述齿轮的轴心垂直固定。

在另一种可选的实现方式中，所述装置还包括位置编码器，所述第二电动机与所述位置编码器连接，所述位置编码器用于在检测到所述第二电动机转速恒定时输出位置脉冲。

在另一种可选的实现方式中，所述位置编码器与所述高压发生器连接，用于将所述位置脉冲发送给所述高压发生器，以使所述高压发生器在接收到所述位置脉冲后，将所述电源的电压转换为高压脉冲。

在另一种可选的实现方式中，所述位置编码器与所述高压发生器之间设置有光电耦合器。

在另一种可选的实现方式中，所述高压发生器包括高压提供电路和灯丝电压提供电路，所述X线球管为一高真空的二极管，由阳极和阴极组成，阴极内装有灯丝，阳极由呈斜面的阳极靶和附属散热装置组成，所述灯丝电压提供电路连接于所述电源与所述灯丝之间，以将所述电源的电压转换为灯丝所需的电压并输出至所述灯丝，所述高压提供电路连接于所述电源与X线球管之间，以将所述电源的电压进行升压并输出至所述X线球管，从而为所述X线球管提供一个瞬时高电压。

在另一种可选的实现方式中，所述装置还包括设置在所述固定机架上的滤线器、线束整形器和准直器，所述滤线器用于对X线球管输出的X线进行线束过滤处理；所述线束整形器用于对所述X线球管输出的X线进行线束整形处理，所述准直器用于对所述X线球管输出的X线进行准直处理。

在另一种可选的实现方式中，所述扫描床包括床体和用于控制所述床体垂直和水平运动的执行机构，所述控制装置与所述执行机构连接，以控制所述床体进出所述旋转滑环的中心。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型通过将该CT机结构线路示教装置中模拟CT机的各个电子器件的工作参数显示在显示装置上，有利于学生理解CT机的工作原理，使教学形象直观；

2、本实用新型通过设置输入装置，可以使教学人员通过输入装置向控制装置输入对应的控制命令，对各个电子器件的工作进行单独控制，从而可以使学生了解在对CT机中各个部件进行单独控制时，分别将引起哪些部件的动作，由此可以使学生进一步直观地了解CT机的工作原理；

3、本实用新型通过设置提醒装置，可以使学生及时了解CT机中各个电子器件的工作状态，从而直观地了解CT机的工作顺序和原理；

4、本实用新型通过将扫描架划分为固定机架和旋转滑环两部分，并使旋转滑环在传动机构的作用下可以在竖直平面上做倾斜运动以及绕其中心点做旋转运动，可以灵活地对旋转滑环的位置状态进行调整，并且在使用完成后，可以将旋转滑环更好地收拢，从而减少装置的占地面积；

5、本实用新型通过在位置编码器检测到第二电动机转速恒定，即旋转滑环到达预期位置时，控制高压发生器产生对应的高压脉冲，从而控制X线球管产生对应的X线，可以实现旋转滑环到位自动产生X线进行扫描，避免人工延误操作，提高了扫描的速率；

6、本实用新型通过在高压发生器与X线球管之间设置光电耦合器，可以避免高压发生器与X线球管的相互影响，从而可以提高线路的稳定性。

7、本实用新型通过采用滤线器对X线球管产生的X线进行线束过滤处理，采用线束整形器进行线束整形处理，采用准直器进行准直处理，可以保证输出的X线的扫描准确度更高。

附图说明

图1为本实用新型CT机结构线路示教装置的一个实施例电路方框图；

图2为本实用新型扫描架的一个实施例结构示意图；

图3为本实用新型CT机结构线路示教装置的另一个实施例电路方框图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型实施例中的技术方案，并使本实用新型实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型实施例中技术方案作进一步详细的说明。

在本实用新型的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

参见图1，为本实用新型CT机结构线路示教装置的一个实施例电路方框图。结合图2，CT机结构线路示教装置可以包括扫描架110、扫描床120、控制装置130和显示装置140，所述扫描架110包括固定机架150和旋转滑环160，在所述固定机架150上设置有传动机构170和探测器180，所述传动机构170用于带动所述旋转滑环160在竖直平面上倾斜并沿其中心点旋转，在所述旋转滑环160上设置有高压发生器190和X线球管200，所述高压发生器190用于将电源的电压转换为高压脉冲提供给所述X线球管200，所述X线球管200根据所述高压脉冲产生X线，以使所述X线对位于所述旋转滑环160内的所述扫描床120上的扫描对象进行扫描，所述探测器用于在所述X线对所述扫描对象扫描后，对剩余的X线进行探测；所述控制装置130分别连接CT机结构线路示教装置中的各个电子器件，其用于控制各个电子器件工作，并将接收到的各个电子器件的工作参数显示在所述显示装置140上。

本实施例中，如图2所示，该扫描架110中固定机架150上设置的传动机构170可以包括第一电动机171、第二电动机172、传送带173和齿轮174，其中所述第一电动机171的输出轴与所述旋转滑环160的环边连接且与其环面垂直，所述传送带173的第一端依次绕过所述旋转滑环160的环边和所述齿轮174的齿状环，与其第二端连接，且所述第二电动机172的输出轴与所述齿轮174的轴心垂直固定。在对旋转滑环160的运动进行控制时，控制装置130可以首先控制第一电动机171动作，以使旋转滑环160在竖直平面上做倾斜运动，在旋转滑环160到达对应的倾斜位置后，控制第二电动机172和第一电动机171动作，以使旋转滑环160绕其中心点做旋转运动。本实用新型通过将扫描架划分为固定机架和旋转滑环两部分，并使旋转滑环在传动机构的作用下可以在竖直平面上做倾斜运动以及绕其中心点做旋转运动，可以灵活地对旋转滑环的位置状态进行调整，并且在使用完成后，可以将旋转滑环更好地收拢，从而减少装置的占地面积。

另外，控制装置130可以控制扫描床120进入该旋转滑环160环内，其中为了保证扫描床平稳地进入旋转滑环160环内，该扫描床120可以包括床体和用于控制所述床体垂直和水平运动的执行机构，控制装置130可以与该执行机构连接，以控制床体进出旋转滑环160，本专利中扫描床可以采用现有CT机中所涉及的扫描床，在此不再对其结构做详细的描述。需要注意的是：床体进入旋转滑环160环内的可以仅仅是床体的一部分，床体的底座可以不进入旋转滑环160。

当第二电动机172的转速恒定时，表示旋转滑环160已经到达预期的位置，此时与第二电动机172连接的位置编码器210在检测到第二电动机172的转速恒定时，可以输出位置脉冲，并提供给高压发生器190，以使高压发生器190在接收到该位置脉冲后，将电源的电压转换为高压脉冲，并通过光电耦合器220将该高压脉冲提供给X线球管200。此后，X线球管200可以根据该高压脉冲产生X线，产生的X线可以首先由滤线器201进行线束过滤处理，再由线束整形器202进行线束整形处理，最后由准直器203进行准直处理，由此输出的X线的扫描准确度更高。其中，线束过滤处理后的X线的形状为中间薄、边缘厚，用以补偿一般扫描对象中间厚、边缘薄的现象；准直器可以为光栅，通过控制光栅的开口宽度可以控制准直校正后输出的X线的扫描厚度。

经处理后的X线可以对扫描床120上的扫描对象进行扫描，而探测器180则可以对扫描后剩余的X线进行探测，从而获得对应的探测数据，其中该探测器180可以为收集荧光的闪烁探测器(也称为固体探测器)或者用于收集气体电离电荷的气体探测器。在一种可选的实现方式中，所述高压发生器190可以包括高压提供电路和灯丝电压提供电路，所述X线球管为一高真空的二极管，由阳极和阴极组成，阴极内装有灯丝，阳极由呈斜面的阳极靶和附属散热装置组成，所述灯丝电压提供电路连接于所述电源与所述灯丝之间，以将所述电源的电压转换为灯丝所需的电压并输出至所述灯丝，所述高压提供电路连接于所述电源与X线球管之间，以将所述电源的电压进行升压并输出至所述X线球管，从而为所述X线球管提供一个瞬时高电压。

本实用新型通过在位置编码器检测到第二电动机转速恒定，即旋转滑环到达预期位置时，控制高压发生器产生对应的高压脉冲，从而控制X线球管产生对应的X线，可以实现旋转滑环到位自动产生X线进行扫描，避免人工延误操作，提高了扫描的速率。此外，本实用新型通过在高压发生器与X线球管之间设置光电耦合器，可以避免高压发生器与X线球管的相互影响，从而可以提高线路的稳定性。

探测器180探测到的数据可以首先由前置放大器进行放大，然后将放大后的探测数据传输给控制装置130。控制装置130把探测数据进行偏置校正，然后进行褶积滤波，确定校正函数，最后进行反投影。因为每一条X线通过一定的扫描物体像素，反投影系统能准确地确定每个像素受到哪些X线的影响。反投影的输出称为影像数据，以单位H来表示。高H值表示高密度，低H值表示低密度。反投影过程实质上是从mμ－d中分离出mμ(吸收系数)值来。再现了扫描物体的吸收系数。

在整个X线扫描过程中，控制装置130可以分别用于控制该CT机结构线路示教装置中的各个电子器件，并将接收到的各个电子器件的工作参数显示在显示装置140上，其中电子器件可以包括上述提到的第一电动机171、第二电动机172、探测器180、高压发生器190、位置编码器210、光电耦合器220和X线球管200。以在显示装置140上显示的第二电动机172和位置编码器210的工作参数为例，教学人员可以通过让学生查看第二电动机172的转速变化情况以及位置编码器210输出的脉冲情况，来确定两者之间的线路连接关系，即当第二电动机172的转速恒定，不发生变化时，位置编码器210才会输出对应的位置脉冲。由此可见，本实用新型通过将该CT机结构线路示教装置中模拟CT机的各个电子器件的工作参数显示在显示装置上，有利于学生理解CT机的工作原理，使教学形象直观。

参见图3，为本实用新型CT机结构线路示教装置的另一个实施例电路方框图。图3与图1所示CT机结构线路示教装置的区别在于，还包括输入装置230，其与所述控制装置130连接，用于向所述控制装置130输入对应的控制命令，以使所述控制装置130根据所述控制命令对所述各个电子器件的工作进行控制。本实用新型通过设置输入装置，可以使教学人员通过输入装置向控制装置130输入对应的控制命令，对各个电子器件的工作进行单独控制，从而可以使学生了解在对CT机中各个部件进行单独控制时，分别将引起哪些部件的动作，由此可以使学生进一步直观地了解CT机的工作原理。

另外，图3与图1所示CT机结构线路示教装置的区别在于，还包括提醒装置240和比较装置250，所述比较装置250与所述控制装置130连接，用于对所述控制装置130接收到的各个电子器件的工作参数与对应的预设参数阈值进行比较，并根据比较的结果，向所述提醒装置240发送对应的提醒信号，以使所述提醒装置240在接收到对应的提醒信号后，对各个电子器件的工作状态进行对应的语音提醒。本实用新型通过设置提醒装置，可以使学生及时了解CT机中各个电子器件的工作状态，从而直观地了解CT机的工作顺序和原理。

由上述实施例可见，本实用新型通过将该CT机结构线路示教装置中的各个电子器件的工作参数显示在显示装置上，有利于学生理解CT机的工作原理，使教学形象直观。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实用新型后，将容易想到本实用新型的其它实施方案。本申请旨在涵盖本实用新型的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本实用新型的一般性原理并包括本实用新型未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本实用新型的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本实用新型并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。