口腔ct控制系统的设计

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1、南方医科大学2010级硕士学位论文口腔CT控制系统的设计DesignofDentalCTControlSystem课题来源：广东省战略性新兴产业核心技术攻关(2011A081402003)2011年广州市战略性新兴产业重大专项(2011Y1—00019)学位申请人导师姓名专业名称培养类型培养层次所在学院骆毅斌周凌宏教授生物医学工程学术型硕士生物医学工程学院答辩委员会主席吴效明教授答辩委员会委员袁衡新教授张书旭主任技师卢广文教授陈超敏教授2013年4月3日广州硕士学位论文lUllIMIlllllllIMIIIIIllIY2406518口腔CT控制系统的设计硕士研究生：骆

2、毅斌指导老师：周凌宏教授摘要口腔健康是反映人类健康的一面镜子，世界卫生组织把其列为人体健康的十大标准之一。目前我国越来越多的民众也开始认识到口腔健康的重要性。而我国已开始进入老龄化阶段，口腔疾病的发展趋势也有所改变。在第三次全国口腔健康流行病学调查显示，我国5岁儿童乳牙患龋齿病率为66．0％，中年人患龋齿病率为88．1％，牙周健康率为14．5％，牙齿缺失率为37．0％；老年人患龋齿病率为98．4％，牙周健康率为14．1％，牙齿缺失率86．1％。由此可见我国龋齿病发病率比较高，影响人们的正常生活，但该类病是可以早期预防的，若早期预防可以减少30％的发病率，并且治疗费用也

3、只要10％左右。在口腔疾病的预防中，口腔诊断是必经手段。随着现代医疗器械技术的发展，不断涌现出新的诊断技术，为口腔疾病诊断提供了许多有力的工具。在X射线诊断领域有口腔牙片机、口腔全景机以及口腔CT等。其中，以口腔CT的诊断最为准确。口腔CT能够从三维(轴位、冠状位和矢状位)对口腔组织情况进行准确的反映，能够发现牙片机和全景牙科机无法看到的病变：这对于多数口腔医生来说，利用口腔CT获取高分辨率三维图像是诊断治疗较为理想的技术手段。另外，口腔CT还可以协助医生进行术前方案设计和术后疗效评价，因此，口腔CT在口腔整形、口腔种植领域有着广泛的应用。而传统CT机由于放射剂量大、

4、体积大、成本高等缺点限制了在口腔医学领域中的应用。所以，具有辐射剂量低、成本低、占地面积小、操作方便且易于维护等优点的口腔CT逐渐取摘要代传统CT在口腔领域的地位。口腔CT属于专科设备，性价比相对较低，目前在我国基本只在部分大医院才得以装配，不利于我国基层医疗水平的提高。自20世纪末欧洲和日本设计出第一台口腔CT以来，口腔CT进入一个飞速发展的阶段，开始广泛应用于临床，目前国外的口腔CT技术已经相对成熟。由于技术门槛高，国内市场只能依赖进口。国内口腔CT的研发起步晚，而且我国工业基础相对差，相关的核心部件跟不上国外水平，目前国内只有有少数研究单位在研制口腔CT，但国产

5、口腔CT尚未上市。从原理上讲，口腔CT是锥形束CT(conebeamCT,CBCT)成像技术的一种具体应用。在重建算法上多采用Feldkamp、Dewis、Kress提出的锥形轨迹为单圆的重建方法即FDK算法。由于该算法数学理论和计算过程均相对简单，便于硬件加速和并行运算的实施，机械机构容易实现，因此该算法在CBCT中获得了广泛的应用。口腔CT的成像原理和传统CT成像原理类似，但是CBCT所获取的是二维投影数据，对应使用的是二维平板探测器，而传统CT得到的是一维数据，对应使用的是线状探测器。从结构上讲，口腔CT具有卧式、坐式和立式，不管是哪一种形式，都包含有平板探测器

6、、高压发生器、X射线管以及旋转机械结构等关键部件，并且其扫描方式都是不变的。高精度的机械装置、扫描系统的协同控制、平板探测器的几何校正等是研发口腔CT系统必须解决的关键技术问题。本文针对这些关键技术问题，做了以下工作：1、平板探测器的实验校正为了保证平板探测器采集投影图像的质量，通过实验对平板探测器的稳定性、线性一致性和信噪比进行了实验校正。2、实现了平板探测器、高压发生器和机架旋转三者之间的同步控制。(1)．平板探测器的控制时序的分析。在了解平板探测器的结构以及成像原理II硕士学位论文的基础之上，通过实验，分析平板探测器控制接口的控制时序。结合实际应用，本文选择了l

7、OHz的图像采集速率。(2)．高压发生器的控制时序以及通信协议的分析。应用Fluke的mAX射线测设备和示波器捕捉高压输出信号，分析X射线输出脉冲宽度和频率，确定高压发生器的控制时序。利用串口调试助手和虚拟串口对串口信号进行检测对比，确定高压发生器的通信协议。在平板探测器和高压发生器控制时序的分析和实验的基础上，实现了探测器图像采集和高压发生器脉冲出射束的同步控制。(3)．平板探测、高压发生器和机架旋转三者之间的同步控制。在机架旋转的的控制中，本设计通过分析比较选择了累积误差为O的步进电机。为了提高步进电机的控制精度，步进电机的控制采用硬件驱动器进行