[发明专利]一种碳纳米CT成像系统及成像方法

说明书

技术领域

本发明涉及医疗成像设备领域，尤其涉及CT(Computed Tomography，计算机断层扫描)成像系统及成像方法。

背景技术

传统螺旋CT成像系统主要包括：X射线源、高压发生器、探测器、机架、滑环等部件。其工作原理为：X射线源发出X射线，穿过人体到达探测器，其中，X射线源通过滑环与探测器连接，传输X射线获取的信号，并通过探测器将信号发送至计算机系统；在X射线扫描人体时，X射线源围绕人体连续匀速旋转，同时扫描床同步匀速递进，使扫描轨迹呈螺旋状前进，从而快速、不间断地完成容积扫描，获取扫描对象某一部位的断面信息。在每次扫描过程中，探测器接收穿过人体后的衰减X射线信息，通过模数转换器将模拟信号转换成数字信号，输入至电子计算机内；经过电子计算机高速计算，得出该层面各点的X射线吸收数据，利用该吸收数据组成图像矩阵，在显示器上按照不同灰度等级显示断面图像，从而清楚地观察到断面的解剖结构。

传统X射线源采用热阴极作为电子发射源。由于阴极的工作温度高，热阴极无法骤然降温或冷却，电子束不能随时通断，导致传统X射线源的时间分辨率有限，无法进行可编程、脉冲式的X射线发射。由此可见，传统X射线源具有温度高、功耗大、散热性差的缺陷，不利于多阴极集成和设备小型化。

在传统CT成像仪中，滑环为X射线源与探测器之间传输信号的重要部件，每秒钟需要通过200至800万的数据，因此，滑环的设计需要保证较高的精度。但是，我国制造工艺不能达到滑环所需的加工精度，以至于我国的医疗器械企业一直进口滑环，增加了CT成像仪的生产成本。

另外，在传统CT成像仪中，机架在承载数百千克的CT部件时，还需要保证X射线的射入精度以及机架移动的角度精度和位置精度，使得机架的运动范围较小，有限地机械转动限制了CT成像仪的投影时间，如果想要获取准确的投影信息，必须增加投影时间，从而增加了患者的X射线辐射量，长期进行CT成像扫描时不利于患者的健康。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种碳纳米CT成像系统及成像方法，从而提高X射线源的散热性能、增加X射线源的使用寿命、减少患者在CT成像时X射线的接收量，并通过回避滑环的使用达到降低生产成本、提高普及率的有益效果。

为了达到上述发明创造目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种碳纳米CT成像系统，包括机架、控制系统、计算机系统、探测器、准直器、过滤器和若干个碳纳米射线源，其中，所述碳纳米射线源的数量为80个至120个之间，呈环形阵列均匀设置于所述机架上，用于发射X射线；所述控制系统与所述碳纳米射线源连接，用于控制碳纳米射线源在指定时间对指定位置发射X射线；所述过滤器与每一个所述碳纳米射线源对应放置，用于过滤X射线；所述准直器放置于所述过滤器与碳纳米射线源之间，分别与过滤器和碳纳米射线源对应，用于控制X射线的照射范围；所述探测器与所述碳纳米射线源平行对应放置，探测器与碳纳米射线源之间放置有待测对象，探测器与所述计算机系统连接。

进一步地，所述碳纳米射线源包括壳体、碳纳米管阴极、阳极、栅极和聚焦极；所述碳纳米管阴极和阳极分别位于所述壳体的两侧，所述栅极和聚焦极位于碳纳米管阴极和阳极之间。

进一步地，所述碳纳米管阴极包括放射面，所述放射面为凹形曲面。

进一步地，所述阳极包括激发端和底座，所述激发端和底座分别位于阳极的两侧。

进一步地，所述栅极位于碳纳米管阴极一侧，栅极的表面设有栅极孔；所述聚焦极位于阳极一侧，聚焦极的表面设有聚集孔。

进一步地，所述激发端呈圆锥形状，激发端截面的圆锥角为7度，激发端的材料为钨或者钎焊石墨。

进一步地，所述底座设有定位孔，所述壳体设有主轴，所述主轴插设于所述定位孔中。

进一步地，所述底座和主轴的材料均为铁。

进一步地，所述碳纳米射线源的数量为90个。

一种用于碳纳米CT成像系统的成像方法，包括以下步骤：

(1)所述控制系统，包括主控单元、定时器和若干个电压开关，所述主控单元分别与所述定时器、电压开关连接，每一个所述电压开关与每一个所述碳纳米射线源连接，所述定时器用于设定和发送计时指令，所述主控单元用于接收计时指令，并向指定的一个或多个所述电压开关发射高电平脉冲，开启指定的一个或多个所述电压开关；