本文關(guān)鍵詞：面向多路復(fù)用成像的多光束X射線控制系統(tǒng)研究

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【摘要】：在現(xiàn)代社會(huì),乳腺癌已成為威脅女性健康的重大疾病之一。為診斷和治療這一疾病,數(shù)字乳腺斷層掃描(Digital Breast Tomosynthesis, DBT)孕育而生。數(shù)字乳腺斷層掃描是現(xiàn)有的最有效的早期檢測(cè)和診斷乳腺癌的工具,并且為減少乳腺癌的死亡率做出了巨大貢獻(xiàn)。靜態(tài)數(shù)字乳腺X射線攝影技術(shù)(Stationary Digital Breast Tomosynthesis, SDBT)使用的X射線源是碳納米管,X射線發(fā)射模式基于多光束場(chǎng)致發(fā)射。場(chǎng)致發(fā)射具有體積小,發(fā)射電流密度大,無陰極功耗,無延遲且集成度高等優(yōu)點(diǎn),使得其應(yīng)用前景非常廣闊。近年來,隨著理論研究和技術(shù)的不斷發(fā)展,碳納米管作為x射線場(chǎng)致發(fā)射的陰極材料廣泛運(yùn)用。碳納米管作為多光束場(chǎng)致發(fā)射x射線源控制系統(tǒng)陰極材料,使陰極電子發(fā)射得以控制,且無時(shí)間延遲。碳納米管優(yōu)異的場(chǎng)致發(fā)射性能,要求超高的電壓激發(fā)碳納米管陰極產(chǎn)生電子,并且滿足陰極電子發(fā)射時(shí)序可控。因此,需要提供KV級(jí)超高壓作為碳納米管陰極的發(fā)射電壓,以及提供高頻脈沖信號(hào),使得陰極電子在發(fā)射時(shí)序上可控。由于傳統(tǒng)CT的成像方式時(shí)間長(zhǎng),成像方式受CT掃描系統(tǒng)自身機(jī)械動(dòng)作,轉(zhuǎn)臺(tái)速度及X射線源峰值電壓的影響,后期CT投影圖像重建工作復(fù)雜。本文針對(duì)上述問題,提出了一種運(yùn)用在靜態(tài)數(shù)字乳腺斷層掃描系統(tǒng)中的面向多路復(fù)用成像的多光束場(chǎng)致發(fā)射x射線場(chǎng)致發(fā)射控制系統(tǒng)解決方案。該方案的目的是為了探索該解決方案在簡(jiǎn)化DBT系統(tǒng)設(shè)計(jì),減少DBT成像時(shí)間,以及研究和傳統(tǒng)DBT成像方式相比,SDBT提高圖像質(zhì)量的潛在性。該解決方案選用FPGA作為系統(tǒng)微處理器,絕緣柵雙極型晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor， IGBT)作為開關(guān)電路核心器件控制x射線是否發(fā)射X射線,在IGBT發(fā)射極增加一級(jí)放大電路,將采樣電阻電壓放大10倍后,經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換電路,通過USB2.0將數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦ぷ髡?工作站計(jì)算出流經(jīng)采樣電阻兩端電流值,并根據(jù)預(yù)設(shè)的x射線發(fā)射電流值比較后,自動(dòng)補(bǔ)償電壓使X射線發(fā)射電流值與預(yù)設(shè)的電流值保持相當(dāng)。多光束x射線場(chǎng)致發(fā)射控制系統(tǒng)的FPGA主控芯片選用Altera公司生產(chǎn)的Cyclone IV系列的EP4CE10E22C8N,利用FPGA豐富的邏輯資源和用戶10,完成該系統(tǒng)硬件模塊控制,包括RS-232協(xié)議、方波信號(hào)產(chǎn)生、二選一模擬開關(guān)控制、LED燈控制以及模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊控制。本文在已搭建好的多光束場(chǎng)致發(fā)射X射線源控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,探索通訊領(lǐng)域的頻分復(fù)用技術(shù)在靜態(tài)多光束場(chǎng)致發(fā)射X射線源控制系統(tǒng)上的應(yīng)用前景。將通訊領(lǐng)域的正交頻分復(fù)用思想運(yùn)用在靜態(tài)數(shù)字乳腺斷層掃描成像中,這就要求靜態(tài)數(shù)字乳腺斷層掃描系統(tǒng)各X射線源發(fā)射頻率不一致,其發(fā)射頻率呈遞增模式,形成多路復(fù)用成像技術(shù)。正交頻分復(fù)用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM),是多載波調(diào)制技術(shù)的一個(gè)分支,其實(shí)質(zhì)是將高速數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成若干信道的并行低速子數(shù)據(jù)流,將該低速子數(shù)據(jù)流調(diào)制到每個(gè)子信道進(jìn)行傳輸。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明,多路復(fù)用成像技術(shù)與傳統(tǒng)CT成像技術(shù)相比,掃描時(shí)間縮短至傳統(tǒng)CT成像模式的N/2倍,MATLAB成功解碼CT多路復(fù)用投影圖像,圖像均方根誤差控制在0.01以內(nèi)。
【學(xué)位授予單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH774

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 龔春英;劉煜;肖嵐;;幾種MOSFET驅(qū)動(dòng)電路的研究[J];電源技術(shù)應(yīng)用;2001年03期

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本文編號(hào)：1243178