發(fā)布時間：2021-07-26 08:27

　　Computerized Tomography,計算機斷層成像技術(shù),簡稱CT,是一種根據(jù)物體投影重建物體特定層面二維圖像,并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建物體三維模型的技術(shù)。Micro-CT,即微型CT、顯微CT、微焦點CT,采用微焦點X線球管,分辨率達(dá)到微米級,可無損全息地再現(xiàn)物體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和材質(zhì)的三維形態(tài),在生命科學(xué)研究、醫(yī)藥學(xué)研究、材料學(xué)研究和產(chǎn)品探傷等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。本文在充分研究微型CT技術(shù)和機電一體化技術(shù)的基礎(chǔ)上,開發(fā)了一套基于PLC的微型CT自動掃描系統(tǒng),以滿足生物醫(yī)學(xué)實驗對微型CT設(shè)備的需求。首先,本文研究了國內(nèi)外微型CT技術(shù)和設(shè)備的歷史發(fā)展和現(xiàn)狀。根據(jù)生物醫(yī)學(xué)實驗的需求,提出開發(fā)一種微型CT自動掃描系統(tǒng)。同時研究了國內(nèi)外機電一體化技術(shù)特別是數(shù)控技術(shù)和PLC技術(shù)的應(yīng)用狀況,驗證了將微型CT進(jìn)行自動化開發(fā)的可行性。其次,本文根據(jù)設(shè)計要求,對系統(tǒng)的總體方案進(jìn)行了研究,確定了系統(tǒng)的機械運動方案,并確定了以PLC為控制核心、通過PC實現(xiàn)上位控制、以伺服電機和掃描儀器為執(zhí)行單元的二級控制系統(tǒng)。再次,根據(jù)總體方案,對系統(tǒng)的機械結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究,具體設(shè)計了機械結(jié)構(gòu)的各個零部件,實現(xiàn)了系統(tǒng)對機械結(jié)構(gòu)以... 

【文章來源】：華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

微型CT基本組成結(jié)構(gòu)

圖 1.2 微型 CT 的兩種基本結(jié)構(gòu)：立式平板探測器 CT 系統(tǒng)（左）和機架式平板探測器 CT 系統(tǒng)（右）微型 CT 系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)形式有兩種，立式平板探測器 CT 系統(tǒng)和機架式平板探測器CT 系統(tǒng)。立式平板探測器 CT 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 1.2 左圖所示。被觀測物體旋轉(zhuǎn)，X 射線源和探測器保持固定。此種結(jié)構(gòu)的缺點是掃描速度較慢，因此射線劑量較大。其優(yōu)點是空間分辨率高，多用于離體標(biāo)本掃描。機架式平板探測器 CT 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 1.2 右圖所示。被觀測物體靜止，X 射線源和探測器隨機架旋轉(zhuǎn)。其特點是掃描速度快，故射線劑量小但是空間分辨率較低，多用于活體動物掃描。雖然微型 CT 技術(shù)已經(jīng)得到了很大的發(fā)展，但存在著一些缺點。比如時間分辨率的提高問題，即如何提高掃描速度；空間分辨率的提高，包括各種掃描技術(shù)問題、硬化偽影誤差問題、環(huán)境振動偽差問題、生物體運動偽差問題等等。微型 CT 技術(shù)的未來發(fā)展方向包括了高對比度、超高分辨、快速實時和多模態(tài)成像等幾個方面：a, 高對比度 CT 成像技術(shù)。包括相位襯度 CT 成像、K 緣減影 CT 成像、熒光減影CT 成像和散射 CT 成像。b, 超高分辨率 Micro-CT。如 X 射線顯微 CT、核磁顯微、高頻超聲、光學(xué) CT 等。分辨范圍覆蓋 cm 到μm 量級，其中 X 射線顯微 CT 分辨率最高。

掃描儀器相對于被觀測物體的距離和位置（即掃描中心的位置）的調(diào)整方式要達(dá)到的目的是調(diào)整掃描儀器和被觀測物體的相對位置，確保被觀測對旋轉(zhuǎn)運動的中心位置上。這是成像的關(guān)鍵，以防止掃描儀器相對于被觀運動變成橢圓運動，造成成像精確度的障礙。活體動物掃描的屬性要求，系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)選擇圖 1.2 右所示的機架式平系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和運動形式見圖 2.1。在該系統(tǒng)方案中，作為小鼠被麻醉或者固定在載物臺上，保持靜止?fàn)顟B(tài)。射線源和探測器固定在相對被觀測物體布置安裝，并隨著滾筒環(huán)繞被觀測物體旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)掃描觀測物體的旋轉(zhuǎn)運動。另一方面，將安裝了射線源和探測器的滾筒作為保持靜止，在被觀測物體長度方向上（即載物臺縱向上）做直線運動，以描環(huán)位置。掃描中心的調(diào)整，則將載物臺作為運動件，滾筒保持靜止。通內(nèi)的運動調(diào)整，獲得理想的掃描中心，之后保持靜止。掃描中心位置的調(diào)確定以后，在以后的實驗中無需再度調(diào)整。這便是系統(tǒng)基本的運動形式。具有掃描速度快，射線劑量小的優(yōu)點，多用于活體動物掃描。

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3303207