多层螺旋ct控制系统的设计与实现

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1、东北大学硕士学位论文第一章前言多层螺旋cT是东软飞利浦最新研制的产品。该产品能够广泛地应用于临床的螺旋cT检查，可提供多种诊断模式。双层cT机采用了一种新型的阵列检测器，使每旋转一圈可以扫描两个以上的断层(当时是两层)，这样就可以在机架的结构及运动控制系统基本不变的情况下使扫描速度相对加快了几倍，使对人体的一些运动器官—例如心脏等——的cT检查成为可能，使CT技术得到了一次质的飞跃“3。其扫描控制系统是多层螺旋CT系统的核心控制平台，是操作医师确诊病人的直接对话窗口，扫描控制系统的优劣，将直接影响多层螺旋CT设备的总体性能、稳定性、安全

2、性及操作易用性等因素。1．1扫描控制系统的概述多层螺旋CT扫描控制系统，以后简称多层螺旋CT，是整个CT机的控制中心。它控制机架和病人床的各种运动，同时收集DAS送来的数据，通过运算得到当前扫描位置的断层图像，并将其在控制台的监视器上显示出来，其总控示意见图1．1所示。由于多层螺旋CT具有联络传输、采集、存储子系统的职能，因此多层螺旋CT不仅能方便快捷地控制螺旋CT系统的运行；还可以监控各硬件子系统的运行状况；监测及处理系统出现的现场问题；调整自系统运行状态。因此该系统研制的优劣，将决定多层螺旋CT的整体质量、性能、稳定性指标。图1．1

3、螺旋cT机的控制系统一般结构图Fig．1．1ThecommonstructureoftheHelicalCTscanner东北大学硕士学位论文第一章前言1．1．1多层螺旋cT子系统的功能结构多层螺旋CT扫描扫描控制流程，是整个CT机的控制中心。它控制机架和病人床的各种运动，同时收集DAS送来的数据，通过运算得到当前扫描位置的断层图像，并将其在控制台的监视器上显示出来。随着多层螺旋CT的推出，CT的性能得到了极大的提升，对扫描流程的控制提出了新的要求。如图1．2Storage图1．2螺旋cT机的控制系统结构图Fig．1．2Thestruc

4、tureoftheHelicalCTscanner该图是多层螺旋CT控制流程的对象关系图，可以了解到多层螺旋CT控制流程是多个设备交互的过程。所以对扫描过程的安全性和稳定性提出很高的标准。一2．东北大学硕士学位论文第一章前言1．1．2多层螺旋CT的发展与应用状况随着多层螺旋CT的问世与发展，使机器的扫描能力得到了极大的提升，让快速扫描成为现实，这主要依赖于其核心硬件的设备改进。这些方面的的技术改进与优化，对多层螺旋CT扫描控制子系统的发展也起到了极大的推进作用。多层螺旋CT的硬件设备提升主要表现在以下方面：(1)球管的改进MARCONI

5、(PICKER)／SIEMENS公司利用飞焦点技术增加信息量，提高图像质量。TOSHIBA公司则利用阳极接地的方法加大散热率，使球管能延长连续曝光时间，以适应螺旋cT连续扫描较长体位时需要长时间曝光的需要。GE公司采用了航天散热涂料增加阳极散热率【2j。(2)高压发生器的改进采用固态高压发生器。体积缩d,N常规发生器的近十分之一，减轻了扫描架转动部分的重量；双层螺旋追求高速扫描，多数已达每周0．5秒，旋转部分的离心力很大，油浸高压发生器很容易发生漏油而导致损坏，固态高压发生器彻底杜绝了这一隐患。(3)直接驱动扫描架旋转部分的驱动，将沿用

6、多年的皮带机械传动方式进行了改进，采用新的电磁驱动或称作直接驱动(directdriving)技术，这种技术类似磁悬浮列车的驱动，提高了旋转速度，降低了机械噪声。当然，从单纯提高旋转速度到真正缩短扫描时间之间还需要其他方面的改进才能实现。例如，缩短扫描时间就意味着如果保持原来的图像质量，必须增加球管单位时间的x线输出量，增加数据采集的速度，提高计算机的运算能力等等。(4)探测器的改进双层螺旋与单层螺旋比较，重要的改革就是增加z轴方向的探测器排数，以达到双层采样的目的。(5)DAS的改进目前2层cT取消了体积相对较大的DAS，取而代之的是

7、嵌在探测器内的小芯片。还有很多方面的部件提升，在此不再一一赘述，这些硬件部件的改进以及性能的提升，使原有的多层螺旋CT扫描控制子系统已无法满足现有设备的安全性、易用性、性能及标准化要求。1．1．3多层螺旋cT系统存在的问题多层螺旋CT的改动不仅仅局限于硬件设备上，在软件上也有了极大的飞跃。图像后处理功能迅猛发展，各种后处理软件不断完善，使CT不再单单是横断图像，各种三维后处理图像不仅能立体显示解剖与病变，而且可以透明化处理或以仿真内窥镜方式观察。这些新技术需求的快速发展，导致多层螺旋CT扫描控制子系统一3．东北大学硕士学位论文第一章前言

8、1．1．2多层螺旋CT的发展与应用状况随着多层螺旋CT的问世与发展，使机器的扫描能力得到了极大的提升，让快速扫捕成为现实，这丰耍依赖于其核心硬件的设备改进。这些方面的的技术改进与优化，对多层螺旋crll扫描