【摘要】：醫(yī)學(xué)影像技術(shù)的高速發(fā)展給廣大患者帶來了福音,人們不用承受臨床手術(shù)的痛苦和風(fēng)險(xiǎn)便可以診斷體內(nèi)病灶,進(jìn)行精準(zhǔn)治療。作為一種可獲取精準(zhǔn)解剖圖像的技術(shù),CT(Computed Tomography)在醫(yī)學(xué)影像發(fā)展進(jìn)程中有著不可或缺的地位。與此同時(shí),小動(dòng)物醫(yī)學(xué)模型已經(jīng)成為了研究人類疾病的一個(gè)重要內(nèi)容,人類疾病大都可以在動(dòng)物上建立相應(yīng)模型,從而找到治療方法。但是普通臨床CT設(shè)備的空間分辨率無法滿足對(duì)小動(dòng)物成像的要求,使得小動(dòng)物醫(yī)學(xué)模型發(fā)展受到阻礙,因此急需具有更高空間分辨率、更快速重建算法的Micro-CT設(shè)備。它的研制將加速小動(dòng)物醫(yī)學(xué)模型的發(fā)展,同時(shí)也會(huì)帶動(dòng)多模態(tài)分子影像的蓬勃興起。論文以課題組多模態(tài)分子影像研發(fā)為背景,研制了一套基于FPGA的Micro-CT采集控制系統(tǒng),該系統(tǒng)采用了微焦點(diǎn)X射線源和高性能平板探測(cè)器,以兩種采集模式實(shí)現(xiàn)對(duì)X射線源、探測(cè)器和運(yùn)動(dòng)控制器的同步控制,并承擔(dān)了與上位機(jī)實(shí)時(shí)信息交流的任務(wù)。本系統(tǒng)專用于小動(dòng)物實(shí)驗(yàn)體斷層掃描成像,可獲得較為清晰的內(nèi)部信息,具有很好的精確性、實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性。論文主要研究工作如下:(1)對(duì)目前市場(chǎng)現(xiàn)有的Micro-CT進(jìn)行調(diào)研,確定了該系統(tǒng)所需的系統(tǒng)核心部件,然后介紹了X射線源、探測(cè)器、運(yùn)動(dòng)控制組件等核心部件的基本工作原理,經(jīng)過對(duì)比與分析,確定了各核心部件的型號(hào)。(2)確定了Micro-CT系統(tǒng)掃描機(jī)架設(shè)計(jì)方案,利用Solidworks軟件對(duì)Micro-CT系統(tǒng)面板結(jié)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)機(jī)架進(jìn)行了設(shè)計(jì)與建模,詳細(xì)計(jì)算了系統(tǒng)放大倍率和空間分辨率,并驗(yàn)證了X射線穿透深度、機(jī)架結(jié)構(gòu)合理性以及軸承負(fù)載能力。(3)采用FPGA為主控芯片開發(fā)Micro-CT采集控制系統(tǒng)的硬件與軟件,在經(jīng)過硬件需求分析和FPGA選型后,對(duì)系統(tǒng)電路采取分模塊設(shè)計(jì),并進(jìn)行了PCB布板和測(cè)試工作,然后在FPGA內(nèi)部搭建軟核和外設(shè)IP,開發(fā)系統(tǒng)控制程序與硬件邏輯,其中也包括了系統(tǒng)采集模式和上位機(jī)通訊的設(shè)計(jì),最后根據(jù)所設(shè)計(jì)的硬件邏輯模塊進(jìn)行仿真驗(yàn)證以及測(cè)試評(píng)估。(4)簡(jiǎn)要介紹了適用于本系統(tǒng)設(shè)備的重建模型與Feldkamp算法,然后在上位機(jī)設(shè)置一系列參數(shù)運(yùn)行系統(tǒng),對(duì)小鼠進(jìn)行活體實(shí)驗(yàn),得到了小鼠的切片投影圖和骨骼繪制圖,所得結(jié)果驗(yàn)證了本系統(tǒng)的可行性與應(yīng)用性能,最后根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案與實(shí)機(jī)測(cè)試總結(jié)了所研制系統(tǒng)的特性。
【圖文】：

模型發(fā)展瓶頸學(xué)模型已經(jīng)成為研究人類疾病的一個(gè)重要征接近于人類，而且基因組同源性較高，所型，從而找到治療方法，如圖 1-1 漫畫所示發(fā)、建立與完善各種小動(dòng)物醫(yī)學(xué)模型，，所、發(fā)展機(jī)理、防治技術(shù)、藥物篩選以及治療肝郁證造模的研究[1]、神經(jīng)和精神領(lǐng)域的帕型[2]、代謝與心血管疾病領(lǐng)域的小鼠脂肪性 HIV（Human Immunodeficiency virus，人類免eficiency Syndrome，艾滋病）靈長(zhǎng)類動(dòng)物模適合，有著長(zhǎng)足的發(fā)展動(dòng)力和多元的發(fā)展與人類疾病相對(duì)應(yīng)的“三性”特征，即發(fā)病見性[6]。

圖 1-2 小動(dòng)物 Super Nova PET/CT 設(shè)備應(yīng)用局限現(xiàn) X 射線后，許多科學(xué)家都投身于“神秘開。X 射線是一種波長(zhǎng)很短、能量極大的因?yàn)?X 射線的種種特性，使其在醫(yī)學(xué)影像方發(fā)展與技術(shù)積淀，在 1972 年，Hounsfile剖人體的情況下產(chǎn)生不重疊的人體內(nèi)部結(jié)技術(shù)真正開啟了為人類造福的醫(yī)學(xué)影像時(shí)，采集物體多個(gè)角度的投影數(shù)據(jù)，最后通展雖然源于 X 光機(jī)，但是其分辨率高、掃適應(yīng)范圍。CT 設(shè)備利用射線源產(chǎn)生的 X一部分被損耗或吸收，另一部分穿過目標(biāo)
【學(xué)位授予單位】：河北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TH77;TP273;TN791

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本文編號(hào)：2680549