ctx射线管旋转阳极双速启动与控制系统的研究与实现

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1、东北大学硕士学位论文声明声明本人声明所里交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许沦文被查阅和借阅。本人授权东北大学可以将学位论文的全部或部分内

2、容编入有关数据库进行检索、交流。(如作者和导师同意网上交流，请在下方签名；否则视为不同意。)学位论文作者签名．＼幻喑≥拯导师签名：签字日期：≯加r、I、阳签字日期：东北大学硕士学位论文第一章引言1．1科研背景第一章引言1．1．1CT的发展历程1972年英国工程师Hounsfield发明了医用cT机，并因此获得了1979年的生物与医学诺贝尔奖。此后cT诊断在医院中得到了越来越广泛的应用，cT机的性能和图像质量也有了巨大的进步。现代最常见的医用cT机是第三代螺旋扫描CT机，其基本结构见图1．1所示，

3、主要由机架(Gantry)、病人床(Table)和计算机等三大部分组成。其中机架是cT机中最复杂的系统．它由固定支架、旋转板和外罩等几大部分组成，机架上面有x射线产生装置(球管、高压控制器等)、x射线接收装置(检测器、DAS等)、旋转控制和倾斜控制装置等；病人床是病人的承载系统，它的作用是根据扫描部位的需要使病人在扫描孔中移动；计算机是整个cT机的控制中心，它控锖目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。传统的CT机

4、都是旋转一圈只能扫描一个断层，因此cT机的扫描速度(每扫描一个断层所需的时间，以“秒”为单位)实际上就是机架的旋转速度。而扫描速度较慢是限制CT机应用范围的一个主要问题。扫描速度的提高也是自CT技术问世以来各大医疗器械厂家投入精力最大的研究项目之一。经过近30年的努力，现在最先进的传统第三代螺旋cT机已经可以达到每断层0．5秒的速度，这基本上已经到了机械旋转运动的极限了。近几年还出现了一种第五代cT机，它没有机械旋转运动，由受磁场控制的电子束进行扫描，扫描速度达到了毫秒级，但是由于成本太高而无法

5、进行批量生产⋯。1．1．2多层螺旋cT1992年，以色列Elscint公司提出了多层cT机(Multi-sliceCT)的概念。使cT机扫描速度这个瓶颈得到了极大的改善。多层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，使对东北大学硕士学位论文第一章引言人体的一些运动器官——例如心脏等——的CT检查成为可能，使CT技术得到了一一次质的飞跃，第三代螺旋扫描cT机的一般结构如图1．1。

6、图1．1第三代螺旋扫描CT机的一般结构图Figl1Theco]mflorlstructureofthethirdhelicalcTscanner多层螺旋CT(简称MSCT)是继常规CT、普通螺旋CT之后，在世界上最近出现的新技术。其结构复杂，是当今世界最高的集合，它的攻关是一个庞大的系统工程，目前世界上只有美国的GE和皮克公司、德国的西门子公司、同本东芝公司能够研制生产。已商品化的是2层和4层CT。MSCT最突出的特点是：(1)其检测器由较宽的检测器阵列组成，含有多个(5，000至30，000以

7、上)固态检测器元件，其排列方式有对称性和非对称性二种；(2)对x线管及高压发生器功率要求很高；(3)有多个数据采集系统(DAS)，使每次360。扫描可获得多个层面图像；(4)快速的扫描以及心电门控的应用，使cT开始进入心脏成像领域。．2-东北大学硕士学位论文第一章引言因而MSCT为临床诊断开拓了广阔的前景(1)一次屏息大面积高分辨率扫描，全肺薄层，胸／腹／盆腔联合扫描，可发现早期病变：(2)进行整个单位器官3时相动态及多个器官动态扫描；f3)Eh于亚毫米层厚使各向同性成像成为可能，有利于各种重建

8、而无变形；快速的扫描以及心电门控的应用，提供了对心脏进行扫描成像的功能。1．1．3国内外同类系统的销售情况及主要特点SPELLMAN公司：世界著名高压发生器公司。始建于1947年，专业设计和制造高频开关模式的直流高压发生器。在cT上应用广泛。年销售量约2000台，销售额3900万元。特点：采用IGBT为变换器的开关元件，采用专利技术实现变换，目前最高频率30KHZ。PHILIPS公司：世界上历史悠久、产品种类众多的大公司之一。在工业用x射线领域的高压比较著名。从上个世纪50年代以来，飞利浦分析仪