【摘要】：乳腺癌是威脅著全世界女性健康的一大疾病,有效的乳腺成像方法能有效地輔助醫(yī)生對乳腺疾病進行早期診斷,所以對乳腺成像方法的研究一直是醫(yī)學(xué)健康領(lǐng)域的研究熱點。靜態(tài)數(shù)字乳腺層析成像(Static Digital Breast Tomosynthesis,s-DBT)是一種在數(shù)字乳腺層析成像(Digital Breast Tomosynthesis,DBT)基礎(chǔ)上通過對X射線源進行改進以實現(xiàn)靜態(tài)成像的新的乳腺成像方法。本文以提高s-DBT系統(tǒng)成像質(zhì)量為目的,在s-DBT系統(tǒng)1.0基礎(chǔ)上,通過對碳納米管X射線源電子槍結(jié)構(gòu)與電參數(shù)進行優(yōu)化,對控制系統(tǒng)進行完善來提高系統(tǒng)成像空間分辨率與對比度。首先,根據(jù)s-DBT系統(tǒng)的成像原理分析系統(tǒng)成像質(zhì)量的影響因素,確定針對碳納米管電子槍的電子通過率與產(chǎn)生的陽極焦斑大小進行電子槍結(jié)構(gòu)與電參數(shù)優(yōu)化,并對優(yōu)化后的電子槍進行控制系統(tǒng)完善。其次,根據(jù)碳納米管X射線源特性與電子場發(fā)射理論,提出通過利用增加輔助電極(聚焦極)的方法優(yōu)化電子槍結(jié)構(gòu),改變電場分布從而使碳納米管場發(fā)射電子束聚焦,增大電子通過率、減小陽極焦斑大小,最終達到提高X射線強度、提高成像質(zhì)量的目的;利用Xenos三維電磁場仿真分析模塊建立碳納米管電子槍三維模型,基于電子槍模型進行電磁場分析,分析陰-柵間距、柵極厚度、聚焦極電壓等參數(shù)對場發(fā)射電流與電子束軌跡的影響,將焦斑收縮率仿真分析值縮小至原電子槍的1/6,得到了60%以上的電子通過率仿真分析值,為優(yōu)化X線光管的電子槍結(jié)構(gòu)與電參數(shù)提供依據(jù)。然后,根據(jù)電子槍聚焦極電壓的性質(zhì)與范圍,結(jié)合s-DBT系統(tǒng)的實時控制要求,利用CompactRIO嵌入式控制器與LabVIEW開發(fā)平臺對聚焦極控制系統(tǒng)進行設(shè)計,包括系統(tǒng)的軟、硬件及交互界面設(shè)計。設(shè)計完成后對其監(jiān)控的準(zhǔn)確性與實時性進行了驗證,實驗表明其對高壓電源的電壓控制的相對誤差小于0.5%。最后,對優(yōu)化后的系統(tǒng)進行管電流測試,并進行系統(tǒng)成像實驗。實驗結(jié)果表明電子槍優(yōu)化后最大電子通過率由低于20%提升至50%以上。實驗過程中,利用不同的模體對成像質(zhì)量分別進行了定量與定性測試,得到了空間分辨率為0.133mm的乳腺模體圖像。對優(yōu)化前后成像質(zhì)量進行了對比,結(jié)果表明系統(tǒng)優(yōu)化后成像空間分辨率與對比度均得到提高,在一定程度上實現(xiàn)了成像質(zhì)量的優(yōu)化。
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TH77;O613.71;TB383.1
【圖文】：

一種高密度腺體組織，對射線極為敏感，當(dāng)受檢者接受的輻射高的二次傷害風(fēng)險[7]。腺層析成像（DigitalBreastTomosynthesis，DBT）是一種基于數(shù)新型乳腺三維成像技術(shù)，其利用小角度的 X 線束從不同角度照角度的斷層影像信息，通過計算機處理得到分辨率較高的斷層圖描時單個 X 射線源圍繞受照體在一定角度范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)，由探測的投影數(shù)據(jù)。DBT 成像掃描示意圖如圖 1-1 所示，其中乳腺模組織結(jié)構(gòu)與組成相似的用于實驗研究的體模，DBT掃描時利用與壓迫板將乳腺擠壓均勻至與探測器平行的平面。與 DM 相比，疊影像的干擾，更好地利用組織結(jié)構(gòu)的三維幾何特性，得到更加誤診與漏診現(xiàn)象，降低患者的召回率，減小因多次復(fù)查和照射量風(fēng)險。與 CT 相比，DBT 屬于小角度范圍成像（一般為 30°~5度掃描相比，DBT 成像所需曝光時間短，受檢者所承受的射線低[8]，其在乳腺癌檢測方面具有很大的研究價值與潛力。

圖 1-2 s-DBT 成像掃描示意圖BT 的不同在于其 X 射線源及掃描方式。現(xiàn)有的 DBT、X 線攝影技術(shù)采用的發(fā)射源均為傳統(tǒng)的熱電子發(fā)射 X 射線源，而 s-DBT管場發(fā)射 X 射線源。與熱電子發(fā)射 X 射線源相比，碳納米管場有結(jié)構(gòu)緊湊、高時間分辨率、可編程式發(fā)射等優(yōu)勢[5]。熱電子發(fā)過加熱特定金屬材料，使其中的電子通過獲得外界能量來克服出而產(chǎn)生電子束，存在工作溫度高、功耗大等缺點[11]。場發(fā)射則來降低材料表面勢壘的高度并減小其寬度，使得電子逸出。理論密度可以遠大于熱發(fā)射等其他發(fā)射形式所產(chǎn)生的電流密度[12]。管 X 射線源陣列成像的 s-DBT 系統(tǒng)與使用單個傳統(tǒng)熱電子發(fā)射T 系統(tǒng)相比，具有以下優(yōu)勢：緊湊、易小型化。熱電子射線源因熱陰極體積較大、工作溫度高、小型化與陣列掃描；而碳納米管 X 射線源的工作溫度低、相應(yīng)易于實現(xiàn)小型化與集成化；

Otto zhou 團隊在 Hologic Selenia DBT 系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，將傳統(tǒng)發(fā)射射線源用碳納米管 X 射線源替代，首次實現(xiàn)了靜態(tài)數(shù)字乳腺層析成1-4 為 Otto zhou 團隊研發(fā)的 s-DBT 系統(tǒng)與 Hologic Selenia DBT 系統(tǒng)。由 Otto zhou 團隊組裝的第二臺靜態(tài)數(shù)字乳腺機在北卡羅來納大學(xué)附屬，2013 年 12 月，對第一例病人進行了乳腺掃描圖像采集。s-DBT 系統(tǒng)了因射線源旋轉(zhuǎn)造成的偽影、減少了掃描時間[20]。

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張哲;金兆國;蔡麗丹;陳亮;;綠色通道貨物檢測技術(shù)[J];吉林交通科技;2012年01期

2 王艷;王遠軍;聶生東;;醫(yī)用診斷X射線源的研究進展[J];中國醫(yī)學(xué)物理學(xué)雜志;2018年10期

3 王麟;;巡天遙看一千河——“慧眼號”硬X射線天文望遠鏡的今昔[J];科學(xué)大眾(中學(xué)生);2017年09期

4 易濤;韋敏習(xí);侯立飛;楊國洪;李軍;劉慎業(yè);;一種鋁靶軟X射線源的研究[J];光學(xué)技術(shù);2014年02期

5 李昊;沙京田;張文利;;安檢設(shè)備用X射線源熱仿真研究[J];機械設(shè)計與制造;2013年05期

6 邱睿;李君利;毛用澤;;X射線源針孔成像方法可行性研究[J];原子能科學(xué)技術(shù);2007年03期

7 盧寧,劉曉英,馬志峰;計算機在X射線源控制系統(tǒng)的應(yīng)用[J];科技情報開發(fā)與經(jīng)濟;2004年11期

8 友清;;阿貢實驗室將建造超級X射線源[J];激光與光電子學(xué)進展;1988年11期

9 張建中;雙元素X射線衍射的獲得[J];科學(xué)通報;1988年16期

10 高尚士;;國外射線育種的研究[J];種子世界;1989年07期

相關(guān)會議論文 前10條

1 董克攻;;微結(jié)構(gòu)靶產(chǎn)生的小焦斑短脈沖X射線源[A];中國工程物理研究院科技年報(2014年版)[C];2014年

2 陳黎明;;激光驅(qū)動的超強極短X射線源研究進展[A];第九屆全國光學(xué)前沿問題討論會論文摘要集[C];2011年

3 胡廣月;;點背光熱輻射X射線源的設(shè)計和物理特征[A];第十五屆全國等離子體科學(xué)技術(shù)會議會議摘要集[C];2011年

4 韓放達;肖永順;常銘;朱曉驊;;X射線源焦點尺寸測量方法和標(biāo)準(zhǔn)綜述[A];2014年全國射線數(shù)字成像與CT新技術(shù)研討會論文集[C];2014年

5 趙帥;魏東波;張立凱;;微焦點X射線源成像質(zhì)量分析與研究[A];全國射線數(shù)字成像與CT新技術(shù)研討會論文集[C];2009年

6 肖鵬;陳昌彥;胡永貴;夏培邦;黃燕;余學(xué)鋒;郭旗;陸嫵;;低能X射線源與~(60) γ源的等效研究[A];第十屆全國核電子學(xué)與核探測技術(shù)學(xué)術(shù)年會論文集[C];2000年

7 郭彥斌;;高能X射線源下膠片照相和數(shù)字照相的應(yīng)用分析[A];2006全國荷電粒子源、粒子束學(xué)術(shù)會議論文集[C];2006年

8 郭彥斌;胡文濤;陳忠;;Paxscan 4030與脈沖式X-射線源同步問題的探討[A];2006全國荷電粒子源、粒子束學(xué)術(shù)會議論文集[C];2006年

9 王大椿;顏一鳴;康念坎;;一種簡易方便的軟X射線源及其探測裝置[A];第7屆全國核電子學(xué)與核探測技術(shù)學(xué)術(shù)年會論文集（三）[C];1994年

10 許州;金曉;黎明;楊興繁;陳浩;盧和平;潘清;沈旭明;單李軍;;高能工業(yè)CT用新型加速器X射線源[A];中國工程物理研究院科技年報（2003）[C];2003年

相關(guān)重要報紙文章 前2條

1 記者田學(xué)科;碳釬管作射線源使 X光機微型化[N];科技日報;2002年

2 張巍巍;極強X射線源可催生新的物質(zhì)狀態(tài)[N];科技日報;2009年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前8條

1 楊強;微型X射線源關(guān)鍵技術(shù)研究[D];成都理工大學(xué);2012年

2 杜應(yīng)超;基于湯姆遜散射X射線源的理論及初步實驗研究[D];清華大學(xué);2006年

3 王凱歌;微束斑X射線源的理論與實驗研究[D];中國科學(xué)院研究生院（西安光學(xué)精密機械研究所）;2002年

4 李成剛;高能X射線源焦斑尺寸診斷技術(shù)研究[D];中國工程物理研究院;2015年

5 涂紹勇;納秒激光脈沖驅(qū)動的高強度數(shù)千電子伏X射線源的研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2014年

6 解濱;微型X射線源研究[D];中國科學(xué)院研究生院（長春光學(xué)精密機械與物理研究所）;2004年

7 牟歡;真空密封透射式微型微束調(diào)制X射線源[D];中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心;2017年

8 徐曉杰;致密星雙星的演化和X射線源的研究[D];南京大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 李瓊;基于碳納米管射線源的靜態(tài)數(shù)字乳腺成像系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計[D];武漢理工大學(xué);2018年

2 徐寧;雙陽極X射線源的研發(fā)[D];大連交通大學(xué);2018年

3 徐小東;微結(jié)構(gòu)陽極X射線源中電子與靶作用過程的蒙特卡羅研究[D];深圳大學(xué);2017年

4 王瑋;225keVX射線源平臺射線的產(chǎn)生與分布模擬[D];蘭州大學(xué);2014年

5 楊磊;安檢設(shè)備用高頻X射線源研制[D];蘭州大學(xué);2007年

6 吳小龍;靜電自會聚六硼化鑭X射線源的研究[D];電子科技大學(xué);2014年

7 陳國華;基于冷陰極X射線源的快速成像驅(qū)動電路研究[D];東南大學(xué);2016年

8 嚴(yán)曉強;線焦斑X射線源的模擬與設(shè)計[D];深圳大學(xué);2016年

9 張小嬌;工業(yè)CT系統(tǒng)X射線源控制的研究與實現(xiàn)[D];重慶大學(xué);2011年

10 劉春毅;基于冷陰極X射線源的脈沖式線掃描系統(tǒng)的研究[D];東南大學(xué);2015年

本文編號：2754687