[发明专利]高衬度低剂量相位衬度CT成像装置

说明书

技术领域

本发明涉及X光成像技术领域，特别涉及一种高衬度低剂量相位衬度CT成像装置。

背景技术

传统X射线成像技术是基于物质对X射线吸收性质的不同，对于金属等重元素材料构成的物质，传统X射线成像技术能够得到很好的图像衬度，但是对于碳、氧、氮、氧等轻元素材料组成的物质，如医学成像中的乳腺、血管、脂肪、软骨等人体软组织，它们对X射线的吸收非常微弱，这些组织在传统X射线成像技术下获得的图像是一片模糊、分辨不清的。

X射线相位衬度成像技术通过探测X射线穿过物质的相位变化(即相移)来进行成像的，由于在硬X射线波段(10-100keV)，对于碳、氢、氮、氧等轻元素，其相干散射截面(即相移截面)是各自吸收截面的1000多倍。因此理论上来说，对于那些由轻元素组成的物质，硬X射线相位衬度成像技术能够提供比传统吸收衬度成像高上千倍的图像衬度和测量灵敏度。

然而，目前该技术的成像能量主要在30keV左右，在人体模型内的穿透深度只有5厘米，因此只适合对薄样品(如小鼠)进行成像研究，而且因为X光机发出的光子通量低，需要长时间(大约26小时)的曝光时间来减少噪声，增加图像质量。另外，基于目前的理论框架构建的相衬CT机器中，在构架旋转进行旋转的时候，需要三块光栅一起围绕样品旋转，同时需要保证三块光栅严格对准，但是在旋转过程中，重力、机械制造误差、机械装配误差、机械震动、热膨胀等因素都会严重影响三块光栅的对准。因此，他们的系统对机械稳定性有非常苛刻的要求，目前国内外大多数只能建立样品台旋转而成像系统静止不动的简单桌面平台，还没有出现成像系统旋转的CT装置投入使用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种高衬度低剂量相位衬度CT成像装置。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种高衬度低剂量相位衬度CT成像装置，包括：基座、设置于所述基座上方的旋转台、设置于所述旋转台上的成像平台及沿轴向嵌入设置在所述旋转台内部圆心处的样品台；

所述成像平台上沿光路方向依次设置有X射线光源、源光栅、分束光栅、供所述样品台的上部伸缩穿出的开孔、分析光栅和探测器；

所述分束光栅下端设置有微位移步进机构，所述微位移步进机构包括柔性铰链机构和压电陶瓷推动机构；

所述源光栅和分束光栅下端均设置有姿态调整机构；

所述的源光栅、分束光栅和分析光栅均为弧形状，其圆心均位于所述X射线光源处。

优选的是，所述源光栅上还设置有用于调整X射线入射范围的光阑机构。优选的是，所述X射线光源与源光栅之间设置有隔热装置。

优选的是，所述样品台包括升降机构、平面调节机构和旋转机构。

优选的是，所述姿态调整机构包括X,Y,Z三轴平移调整机构和绕X,Y,Z三个轴旋转的三轴调节机构。

优选的是，所述基座与旋转台之间通过径向轴系和推力轴系连接。

优选的是，所述旋转台下端还连接有用于传输电信号与数据信号的滑环，所述滑环下方设置有固接于所述基座上的滑环读数支架。

优选的是，所述旋转台中央设置有力矩电机。

优选的是，所述基座底部设置有调平地脚。

优选的是，所述高衬度低剂量相位衬度CT成像装置进行检测工作时的数据采集过程包括以下步骤：

步骤1：采集无样品时当所述分束光栅分别处于预先设定的第一采集位、第二采集位、第三采集位和第四采集位时的所述探测器检测到的数据，将采集到的四组数据分别作为上述四个采集位的背景强度；

步骤2：进行样品的各个断层的数据采集，其具体包括：

步骤2-1：固定所述分束光栅至所述第一采集位；

步骤2-2：控制所述旋转台以0.5周/秒的转速旋转，控制所述探测器以2.5ms每帧的速率采集数据，所述旋转台旋转一周后停止采集；

步骤2-3：通过所述微位移步进机构驱动所述分束光栅移动至所述第二采集位，重复所述步骤2-2；

步骤2-4：通过所述微位移步进机构驱动所述分束光栅移动至所述第三采集位，重复所述步骤2-2；

步骤2-5：通过所述微位移步进机构驱动所述分束光栅移动至所述第四采集位，重复所述步骤2-2，完成样品的一个断层的数据采集；

步骤3：控制所述样品台沿轴向移动设定的距离，再重复所述步骤2，以进行样品的下一断层的数据采集；