[发明专利]一种便携式肢体关节单光子CT成像系统

权利要求书

1.一种便携式肢体关节单光子CT成像设备，包括：支撑结构、滑环导轨、X射线源、硅光电倍增管(Silicon Photomultiplier，简称SiPM)探测器模块、驱动模块、数据采集模块、处理器、供电模块以及通信模块；

所述的支撑结构，用于支撑固定滑环导轨和系统各模块；

所述的滑环导轨，用于搭载X射线源和SiPM探测器模块；

所述的X射线源，用于发射被检测的X射线束；

所述的SiPM探测器模块，用于探测所述射线源发射的X射线，将X射线转换成电脉冲信号；

所述的数据采集模块，用于实时采集所述转换后的数字信号；

所述的驱动模块，用于驱动滑环导轨上的X射线源和SiPM探测器模块进行同步螺旋旋转扫描；

所述处理器，用于控制X射线源、SiPM探测器模块、驱动模块、数据采集模块以及通信模块的运行；

所述的通信模块，用于远程数据传输和远程操作控制；

所述的供电模块，用于提供整体系统电路运行所需的电源。

2.根据权利要求1所述的便携式单光子CT扫描设备，其特征在于：所述的X射线源可以通过设置调节X射线的放射剂量和能量，包含前准直器，通过约束将X射线准直成锥形光束，与SiPM探测器模块的探测窗口有效匹配。

3.根据权利要求1所述的便携式单光子CT扫描设备，其特征在于：所述X射线源与SiPM探测器模块在滑环导轨上呈180度相对布置，且所述X射线源与SiPM探测器模块通过外部配重使得两者质量差在平衡范围内。

4.根据权利要求1所述的便携式单光子CT扫描设备，其特征在于：所述的SiPM探测器模块包括：后准直器、闪烁体、SiPM探测器；

所述的后准直器设置于所述SiPM探测器模块的探测窗口上方，用于将每个探测器单元的接收角度限制在一定范围，排除其他非相关信号的干扰；

所述的闪烁体，用于将X射线转换成可见光信号被SiPM探测器探测；

所述的SiPM探测器，用于将所述的可见光信号转换成电脉冲信号，同时转换后的电脉冲信号被数据采集模块实时收集。

5.根据权利要求1所述的便携式单光子CT扫描设备，其特征在于：所述的SiPM探测器模块呈弧形分布，使其对X射线的接收面积更大。SiPM探测器模块采用SiPM探测器单元和闪烁体一对一耦合的方式，排列形成探测阵列。

6.根据权利要求1所述的便携式单光子CT扫描设备，其特征在于：

所述的驱动模块用于驱动滑环导轨旋转装置和导轨轴向移动装置，所述的滑环导轨旋转装置通过驱动机械齿轮带动滑环导轨上的X射线源与SiPM探测器模块同步旋转；

所述的导轨轴向移动装置通过驱动电机使滑环导轨沿肢体长度方向前进；最终驱动模块驱动滑环导轨旋转装置和导轨轴向移动装置同步运行，带动滑环导轨上的X射线源和SiPM探测器模块完成螺旋扫描。

7.根据权利要求1所述的便携式单光子CT扫描设备，其特征在于：所述的数据采集模块除了采集SiPM探测器模块输出的探测信号之外，还包括导轨转速传感器，用于实时采集导轨的旋转速度，所采集的转速数据用于CT图像重建。

8.根据权利要求1所述的便携式单光子CT扫描设备，其特征在于：所述的处理器还包括图像处理模块，所述的图像处理模块用于对所述的数据采集模块采集的数字信号进行即时的CT图像的重建与处理。

9.根据权利要求1所述的便携式单光子CT扫描设备，其特征在于：所述的处理器可以控制驱动模块来调节滑环导轨旋转的转速和导轨轴向移动的速度。

10.根据权利要求1所述的便携式单光子CT扫描设备，其特征在于：所述的通信模块包括数据传输单元和远程控制单元，其中，所述的数据传输单元包括蓝牙、Wi-Fi模块和网卡，能将采集到的数据和重建的CT图像传输至云端；所述的远程控制单元通过蓝牙方式或网络方式连接，通过远程指令输入操作处理器控制系统实现扫描、CT图像重建，完成肢体关节成像。