新一代X射线相衬CT图像采集系统研究

发布时间：2024-01-09 18:46

　　相比于吸收成像,X射线相衬成像对于由轻元素组成的软组织样品可以提供更高的成像衬度。因此基于相位衬度技术的X射线相衬成像在临床领域有着广泛的应用前景,特别是在早期癌症的诊断上。为了能够利用相衬成像在医学成像上巨大的优势,突破现有方法的局限性,并将X射线相衬成像技术推广到临床应用中去,新一代基于几何投影的三维相衬人体CT被提了出来。本文主要分析了新一代X射线相衬CT的物理需求,并根据物理需求对相衬CT图像采集系统开展了研究工作。新一代相衬CT球管高压较高,设定为80KV,其设计视场达666mm*24mm,是目前同类设备中最大的。针对新一代相衬CT的技术特点,本文对图像采集系统进行了研究工作。因为X光球管高压较高,因此折射角信号变小。为了获得较高的角度灵敏度,本文选择了高光产额、高探测效率的陶瓷闪烁体阵列探测器以确保信噪比。X光的偏折角度是被调制为光强的变化而被探测器记录下来的。随着能量的提高,折射引起的光强变化也在减小,这就对电子学的有效分辨率提出来较高的要求。同时设计视场较大,通道数较为庞大。本文跟据通道数目以及对高精度分辨率的要求,设计了高密度高集成度的电子学读出方案。为了实现定子和转...

【文章页数】：91 页

【学位级别】：博士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 X射线相衬成像技术
    1.2 X射线相衬成像发展现状
        1.2.1 基于相干光源的X射线相衬成像
        1.2.2 基于普通光源的X射线相衬成像
    1.3 本文主要研究内容
第2章 新一代相衬CT图像采集系统设计需求
    2.1 基于几何投影的X射线相衬成像法
    2.2 光栅相衬成像的信息获取
        2.2.1 相位步进法
        2.2.2 莫尔条纹分析法
        2.2.3 正反投影法
        2.2.4 能量分辨法
    2.3 新一代X射线相衬CT
    2.4 CT图像采集系统的关键技术
        2.4.1 高光产额和探测器效率的X射线探测器
        2.4.2 高密度大动态范围读出电子学系统
        2.4.3 高速可靠的数据传输
第3章 新一代相衬CT图像采集系统设计方案
    3.1 图像采集系统结构框架
    3.2 信号读出设计
    3.3 数据传输设计
        3.3.1 滑环选型
        3.3.2 DCB数据收集板设计
        3.3.3 DTB数据传输板设计
第4章 软硬件设计
    4.1 图像采集系统
    4.2 DAS信号采集板电路设计
        4.2.1 读出电路设计
        4.2.2 参考电压源设计
        4.2.3 通讯接口设计
        4.2.4 数字逻辑设计
    4.3 DCB数据收集板设计
        4.3.1 数据接口设计
        4.3.2 缓存电路设计
        4.3.3 命令分发电路
        4.3.4 光纤数据传输
        4.3.5 数字逻辑设计
    4.4 DTB数据传输板设计
        4.4.1 原理电路设计
        4.4.2 数字逻辑设计
第5章 系统测试
    5.1 测试平台搭建
    5.2 电子学测试
        5.2.1 基线噪声测试
        5.2.2 探测器信噪比测试
        5.2.3 信号线性测试
        5.2.4 本底稳定性测试
    5.3 光纤通信误码率测试
    5.4 空间分辨率测试
    5.5 相衬成像测试
        5.5.1 二维成像测试
        5.5.2 三维成像测试
    5.6 测试结果分析与评价
第6章 总结和展望
    6.1 本论文工作内容总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果



本文编号：3877719