CN106963408B - 一种基于双探测器切换的离活体MicroCT成像装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公布了一种基于双探测器切换的离活体MicroCT成像装置，包括座板、X射线源整体结构以及探测器整体结构，所述座板表面的两端分别安装有两条相互平行的直线线轨，在一侧线轨上搭载X射线源整体结构，另一侧的线轨上搭载探测器整体结构。本发明装置结构明朗，装配使用简单，且将两种拍摄模式一体化，极大的降低了成本；利用活体离体一体化装置，可以在同一装置内适应于不同需要拍摄不同分辨率的离体与活体图像，具有极大的灵活性，在使用过程中极大的提高了拍摄效率，具有很高的实用性。
Description
技术领域
本发明涉及一种双探测器CT成像装置，特别涉及一种基于双探测器切换的离活体MicroCT成像装置，属于计小动物CT成像技术领域。
背景技术
医学CT可以在活体的情况下观察人体各个器官组织的情况，它根据人体不同组织对X线的吸收与透过率的不同进行图像，发现体内的细小病变，是临床上广泛使用的一种医学成像设备。
小动物CT和医学临床CT的基本原理相同，都利用不同组织对X射线的吸收不同，但临床CT不适用于小动物研究，一方面临床CT扫描视野范围太大，另一方面临床CT对于小动物来说分辨率不够。小动物CT与医学临床CT相比具有以下特点：（1）空间分辨率高，现有的临床CT设备空间分辨率最高可以达到亚微米级，而活体小动物CT空间分辨率可以达到几十至几微米；（2）成像区域小，小动物CT主要用于小鼠等小动物检查；（3）小动物CT一般采用面阵平板探测器和锥形X线束扫描，而临床CT一般采用扇束扫描；（4）X射线源焦点尺寸小，工作电压、电流低于临床CT。
现有的小动物CT构成主要包括固定在旋转臂两端的X射线源和平板探测器，以及位于X射线和平板探测器之间的小动物床。在成像过程中，由X射线源发射出X射线，通过位于小动物床上的小动物身体后，投影到平板探测器上进行成像。在成像过程中需要X射线源的焦点到平板探测器中心点的连线垂直于平板探测器，这样得到的图像满足锥形束重建的条件，才能得到清晰的重建图像。
对于一般的平板探测器其像素分辨率都在几十微米左右，同时在帧率允许的条件下可用来拍摄活体图像，重建图像的分辨率基本可以满足需要，但是对于一些需要高分辨率分析的样本，往往需要成像分辨率达到几微米以内，平板探测器的分辨率和信噪比基本无法满足，这时需要用像素分辨率更高的CCD作为拍摄图像的探测器。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提出一种基于双探测器切换的离活体MicroCT成像装置，该装置通过改变接收器的几何位置关系，根据不同分辨率的需求使用不同的探测器拍摄实现在同一装置下拍摄离体与活体图像。
本发明解决以上技术问题的技术方案：提供一种基于双探测器切换的离活体MicroCT成像装置，包括座板、X射线源整体结构以及探测器整体结构，所述座板表面的两端分别安装有两条相互平行的直线线轨，在一侧线轨上搭载X射线源整体结构，另一侧的线轨上搭载探测器整体结构；
所述X射线源整体结构包括X射线源安装台、回转板、X射线源移动座、滑块以及X射线源，所述X射线源固定在X射线源安装台上，所述X射线源安装台通过螺栓固定在回转板上，所述回转板中间镂空与X射线源移动座契合，在所述回转板两侧位置分别有第一可调螺栓用于微调节所述回转板左右偏转位置，使所述X射线源移动座上方与所述回转板连接，所述回转板下方通过螺栓固定在X射线源滑块上，所述X射线源滑块设置在搭载X射线源整体结构的线轨上，再由电机和丝杆驱动X射线源滑块带动X射线源整体结构在线轨移动, 回转板用于对X射线源轴向调整，实现X射线源的角度调整；
所述载探测器整体结构包括平板探测器结构和CCD探测器结构，所述平板探测器结构安装在接近所述X射线源整体结构一侧的位置，所述CCD探测器结构安装在所述平板探测器结构后方，所述平板探测器结构和CCD探测器结构均通过螺栓固定在探测器移动座上，且所述平板探测器结构上设有横移结构，通过所述横移机构带动平板探测器结构横移使所述CCD探测器结构与所述X射线源整体结构之间成像不受干扰，所述探测器移动座的下方通过螺栓固定连接探测器滑块，所述探测器滑块设置在搭载探测器整体结构的线轨上，再由电机和丝杆驱动探测器源滑块带动探测器整体结构在线轨移动。
本发明进一步限定的技术方案为：前述的基于双探测器切换的离活体MicroCT成像装置，所述平板探测器结构包括平板探测器、平板探测器安装架、平板探测器安装板、纵向平板探测器移动座、滑块、纵向座板，所述平板探测器安装架为U型凹槽结构，所述平板探测器安装在平板探测器安装架的U型凹槽内，在所述U型凹槽底部中心处镂空并在U型凹槽两侧设有第二可调螺栓，通过所述第二可调螺栓将所述平板探测器与所述平板探测器安装板连接，所述平板探测器安装架通过锁紧螺栓和第三可调螺栓安装在所述纵向平板探测器移动座上方，所述纵向平板探测器移动座下方通过螺栓固定在纵向滑块上，所述纵向座板上固定有一对相互平行的线轨，所述纵向座板通过螺栓固定在所述探测器移动座上；所述CCD探测器结构包括CCD探测器安装架、高精度平移台、CCD探测器安装板和CCD探测器，由于CCD探测器后面需要接线，因此在CCD探测器安装架后方的镂空是为了可以让线穿过，同时减轻整个设备的重量；所述CCD探测器通过螺栓固定在CCD探测器安装架上，所述CCD探测器安装架再通过螺栓固定在高精度平移台上，所述高精度通过螺栓固定在CCD探测器安装板上，所述CCD探测器安装板通过螺栓固定在所述探测器移动座上；本申请方案中的高精度平移台是为了提高CT重建图像质量而加入的，每拍摄一个角度的图像，CCD移动一个微小的距离。
前述的基于双探测器切换的离活体MicroCT成像装置，所述CCD探测器、平板探测器和X射线源中心高度相同；所述平板探测器通过线轨在纵向座板上移动的最大距离为处于CCD探测器的视野范围以外。
进一步的，前述的基于双探测器切换的离活体MicroCT成像装置，所述线轨的两端均安装有安全限位装置。
本发明的有益效果：本发明装置结构明朗，装配使用简单，且将两种拍摄模式一体化，极大的降低了成本；利用活体离体一体化装置，可以在同一装置内适应于不同需要拍摄不同分辨率的离体与活体图像，具有极大的灵活性，在使用过程中极大的提高了拍摄效率，具有很高的实用性。
附图说明
图1 为本发明底板的结构示意图。
图2为本发明X射线源整体结构示意图。
图3为本发明载探测器整体结构示意图。
图4 为本发明结构的立体示意图。
图中：1、座板；2、X射线源；3、X射线源安装台；4、回转板；5、X射线源移动座；6、平板探测器；7、平板探测器安装架；8、平板探测器安装板；9、纵向平板探测器移动座；10、纵向座板；11、CCD探测器；12、CCD探测器安装架；13、高精度平移台；14、CCD探测器安装板；15、探测器移动座；16、滑块；17、线轨。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供一种基于双探测器切换的离活体MicroCT成像装置，包括座板1、X射线源整体结构以及探测器整体结构，座板表面的两端分别安装有两条相互平行的直线线轨17，线轨的两端均安装有安全限位装置，两组线轨是相互平行的并且同一侧的线轨在同一条直线上保证移动过程中不发生偏移，在一侧线轨上搭载X射线源整体结构，另一侧的线轨上搭载探测器整体结构；
X射线源整体结构包括X射线源安装台3、回转板4、X射线源移动座5、X射线源滑块滑块16以及X射线源2，X射线源2固定在X射线源安装台3上，X射线源安装台3通过螺栓固定在回转板4上，回转板4中间镂空与X射线源移动座5契合，在回转板两侧位置分别有第一可调螺栓用于微调节回转板左右偏转位置，使X射线源移动座上方与回转板4连接，回转板下方通过螺栓固定在X射线源滑块上，X射线源滑块设置在搭载X射线源整体结构的线轨上，再由电机和丝杆驱动X射线源滑块带动X射线源整体结构在线轨移动；
载探测器整体结构包括平板探测器结构和CCD探测器结构，平板探测器结构安装在接近X射线源整体结构一侧的位置，CCD探测器结构安装在平板探测器结构后方，平板探测器结构和CCD探测器结构均通过螺栓固定在探测器移动座上，且平板探测器结构上设有横移结构，通过横移机构带动平板探测器结构横移使CCD探测器结构与X射线源整体结构之间成像不受干扰，探测器移动座15的下方通过螺栓固定连接探测器滑块16'，探测器滑块设置在搭载探测器整体结构的线轨上，再由电机和丝杆驱动探测器源滑块带动探测器整体结构在线轨移动。
本实施例中的平板探测器结构包括平板探测器6、平板探测器安装架7、平板探测器安装板8、纵向平板探测器移动座9、滑块、纵向座板10，平板探测器安装架为U型凹槽结构，平板探测器安装在平板探测器安装架的U型凹槽内在U型凹槽底部中心处镂空并在U型凹槽两侧设有第二可调螺栓，通过第二可调螺栓将平板探测器与平板探测器安装板连接，，平板探测器安装架背面的和平板探测器安装板间通过第二可调螺栓固定用于调节平板探测器在平面内的倾角，平板探测器安装架通过锁紧螺栓和第三可调螺栓安装在纵向平板探测器移动座上方，平板探测器安装板与纵向平板探测器移动座间也通过第三可调螺栓固定用于调节探测器在空间内的倾角，纵向平板探测器移动座下方通过螺栓固定在纵向滑块上，纵向座板上固定有一对相互平行的线轨，纵向座板通过螺栓固定在探测器移动座上；CCD探测器结构包括CCD探测器安装架12、高精度平移台13、CCD探测器安装板14和CCD探测器11，CCD探测器通过螺栓固定在CCD探测器安装架上，CCD探测器安装架再通过螺栓固定在高精度平移台上，高精度通过螺栓固定在CCD探测器安装板上，CCD探测器安装板通过螺栓固定在探测器移动座上，CCD探测器、平板探测器和X射线源中心高度相同。
具体使用时，应保证CCD探测器和平板探测器中心能移动到与X射线源同样的高度；要求线轨有足够的长度，在X射线源可以提供充足的射线强度的前提下通过调节射线源和探测器的位置达到不同的放大倍数；由于CCD视野的局限性以及锥形束重建本身对射线锥角的约束，导致射线源与探测器间有最小的距离和最大放大倍数的约束，否则重建图像将会出现伪影。当进行活体扫描时，移动X射线源移动座和探测器移动座到合适的位置，使其信噪比、分辨率均满足需求后即可开始活体扫描。当进行离体扫描时，先移动平板探测器到CCD探测器视野之外，保证成像不会受到干扰，再移动探测器移动座和X射线源移动座到合适位置，由于CCD探测器相对平板探测器视野更小和感光效率更低，所以二者间距离应比活体扫描时更短。
上述实例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种基于双探测器切换的离活体MicroCT成像装置，包括座板、X射线源整体结构以及探测器整体结构，其特征在于：所述座板表面的两端分别安装有两条相互平行的直线线轨，在一侧线轨上搭载X射线源整体结构，另一侧的线轨上搭载探测器整体结构；
所述X射线源整体结构包括X射线源安装台、回转板、X射线源移动座、滑块以及X射线源，所述X射线源固定在X射线源安装台上，所述X射线源安装台通过螺栓固定在回转板上，所述回转板中间镂空与X射线源移动座契合，在所述回转板两侧位置分别有第一可调螺栓用于微调节所述回转板左右偏转位置，使所述X射线源移动座上方与所述回转板连接，所述回转板下方通过螺栓固定在X射线源滑块上，所述X射线源滑块设置在搭载X射线源整体结构的线轨上，再由电机和丝杆驱动X射线源滑块带动X射线源整体结构在线轨移动；
所述载探测器整体结构包括平板探测器结构和CCD探测器结构，所述平板探测器结构安装在接近所述X射线源整体结构一侧的位置，所述CCD探测器结构安装在所述平板探测器结构后方，所述平板探测器结构和CCD探测器结构均通过螺栓固定在探测器移动座上，且所述平板探测器结构上设有横移结构，通过所述横移结构带动平板探测器结构横移使所述CCD探测器结构与所述X射线源整体结构之间成像不受干扰，所述探测器移动座的下方通过螺栓固定连接探测器滑块，所述探测器滑块设置在搭载探测器整体结构的线轨上，再由电机和丝杆驱动探测器源滑块带动探测器整体结构在线轨移动。
2.根据权利要求1所述的基于双探测器切换的离活体MicroCT成像装置，其特征在于：所述平板探测器结构包括平板探测器、平板探测器安装架、平板探测器安装板、纵向平板探测器移动座、滑块、纵向座板，所述平板探测器安装架为U型凹槽结构，所述平板探测器安装在平板探测器安装架的U型凹槽内，在所述U型凹槽底部中心处镂空并在U型凹槽两侧设有第二可调螺栓，通过所述第二可调螺栓将所述平板探测器与所述平板探测器安装板连接，所述平板探测器安装架通过锁紧螺栓和第三可调螺栓安装在所述纵向平板探测器移动座上方，所述纵向平板探测器移动座下方通过螺栓固定在纵向滑块上，所述纵向座板上固定有一对相互平行的线轨，所述纵向座板通过螺栓固定在所述探测器移动座上；所述CCD探测器结构包括CCD探测器安装架、高精度平移台、CCD探测器安装板和CCD探测器，所述CCD探测器通过螺栓固定在CCD探测器安装架上，所述CCD探测器安装架再通过螺栓固定在高精度平移台上，所述高精度通过螺栓固定在CCD探测器安装板上，所述CCD探测器安装板通过螺栓固定在所述探测器移动座上。
3.根据权利要求2所述的基于双探测器切换的离活体MicroCT成像装置，其特征在于：所述CCD探测器、平板探测器和X射线源中心高度相同。
4.根据权利要求2所述的基于双探测器切换的离活体MicroCT成像装置，其特征在于；所述平板探测器通过线轨在纵向座板上移动的最大距离为处于CCD探测器的视野范围以外。
5.根据权利要求2所述的基于双探测器切换的离活体MicroCT成像装置，其特征在于：所述线轨的两端均安装有安全限位装置。
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