[发明专利]一种CT球管及其制备方法

说明书

一种延长CT球管寿命的方法，属于医用材料技术领域。其特征在于通过提高CT球管上关键部件旋转阳极靶和管壳性能来实现，管壳由高强度玻璃制备，在旋转阳极靶上表面，采用激光熔覆方法，先熔覆厚度0.5‑0.8mm的过渡层，并在过渡层上熔覆耐高温涂层，耐高温涂层的合金粉末由质量分数70‑72％的碳化铪粉、26‑28％的钨粉、1.0‑1.2％的Ce₂O₃粉和0.8‑1.0％的Y₂O₅粉组成，耐高温涂层厚度1.5‑1.8mm。本发明技术用于制备7‑10MHU的高热容量CT球管，CT球管寿命延长120％以上，推广应用具有良好的经济和社会效益。

技术领域

本发明公开了一种关于球管及其制备方法，特别涉及一种有着延长寿命的CT球管及其方法，属于医用材料技术领域。

背景技术

由于近代计算机水平高速发展也促进了现代医疗发展，计算机断层摄影设备(CT)等大型医疗设备已经由以前常规摄影到现在脑部扫描、心血管造影，从单层到螺旋多层方面发展。球管作为X线源其重要性可想而知。多层螺旋CT连续不间断扫描，X线剂量大，因而要求CT球管有更高的热容量。热容量的提高要求球管材料，旋转阳极的结构不断的改进和提高。目前多层螺旋CT球管的标准配置已达到6至7MHU，并且由于材料及工艺的改进散热率已接近1MHU/min。

CT球管的本质是一个高度真空的阴极射线二极管，能够产生X线。它的工作过程可以简单描述为：阴极灯丝在12V电流下被加热，产生自由电子并不断聚集。此时将高电压(40-150kV)作用在阴阳两极，由于电势差很大，就会在强电场下使自由电子束由阴极向阳极撞击，同时产生能量交换，将1％的电能转化为X线，由窗口进行发射，其余99％转化为热能进行散热。在CT机对病人扫描工作时，CT球管将根据扫描参数要求(电压、电流、时间)产生高质量的X射线。X射线穿透人体后由探测器接收，再经过后端图像重建模块和图像处理模块最终形成高质量诊断图像。

近年来发明了用液体金属作为润滑剂的螺旋沟纹中空阳极柄，有效的延长了球管的寿命，并可保证连续扫描试图像质量稳定清晰。有的甚至尝试将多球管及飞焦点技术应用到CT机上。为了延长CT球管寿命，中国发明专利CN 103876762公开了一种CT球管曝光控制系统和方法，软件控制中心在CT球管曝光之前向硬件控制模块发送曝光轨迹点并填入缓冲区，硬件控制模块将相邻时间轨迹点插值运算获得更高时间精度的计算轨迹点，并依次发送至CT球管执行，软件控制中心根据硬件控制模块实时反馈的缓冲区中轨迹点个数信息及时向缓冲区补充轨迹点数据，以防止缓冲区中轨迹点消耗完毕而提前停止曝光，直到缓冲区中的轨迹点全部消耗完毕，正常结束曝光。在此过程中硬件控制模块将根据自身的错误处理机制处理错误的或者部分丢失的轨迹点，一旦发现轨迹点异常，将立即停止CT球管的曝光，从而提高CT系统曝光的安全性，动态实时精确的控制CT球管的曝光剂量和时间。中国实用新型专利CN 207124179还公告了一种改进的CT球管驱动装置，包括球管支架、旋转轴、壳体、阳极靶、固定座、固定轴，固定轴与壳体的外壁之间活动连接有第二轴承、第三轴承、第一密封圈和第二密封圈，第二密封圈的内侧有第四空腔和密封片，密封片之间有支撑杆和第一弹簧，固定轴通过安装块连接有阴极，固定轴上还套设有第一环形管和第二环形管，第二环形管的内侧还开设有若干个第一通孔，第一通孔连通第一环形管和第二环形管，第二环形管的外侧固定连接有环形圈，环形圈的外侧开设有若干个第二通孔，第二通孔与第二环形管互相贯通，环形圈与第二密封圈互相接触。该实用新型能够改进现有技术的不足，在保证阴极固定效果的同时具有更好的密封效果。中国发明专利CN 105470079还公开了一种采用弹性金属纤维和石墨烯增强散热的旋转阳极CT球管，所述CT球管主要包括管壳，连接于所述管壳内的旋转阳极靶以及位于管壳内且与旋转阳极靶位置相对应的阴极；旋转阳极靶通过轴承与管壳连接；管壳包括阴极陶瓷段和金属段，阴极陶瓷段为带中心孔的圆柱形结构，其两端分别加工有环形凹槽，位于金属段内的一端环形凹槽的槽深小于位于金属段外的一端环形凹槽的槽深，且位于金属段外一端环形凹槽内侧的端面低于外侧的端面；轴承滚珠腔内填充有纳米级石墨烯粉末，并在轴承滚珠腔的两端设置有挡片；旋转阳极靶靶头的表面与管壳的相对面之间设置有弹性金属纤维束，弹性金属纤维束与管壳和靶头均接触。中国发明专利CN 107260191还公开了一种嵌入式医用CT球管靶盘冷却结构及其制作工艺，涉及CT球管领域，包括位于靶盘下的冷却套本体，冷却套本体包括底座，底座的中间设有定位孔，底座的底部设有水槽，底座的下表面两端分别设有进水口与出水口，底座的上表面设有若干翅片，水槽共有两个，所述进水口与所述出水口分别与一个水槽相连，翅片内设有冷却腔，冷却腔与水槽相连通。其制作工艺包括以下步骤：底座加工；翅片加工；将底座和翅片组合加工。该水冷套结构水冷套结构用于CT球管中，可以大幅提升CT球管临床使用效果，延长临床使用寿命，主要是在翅片内增加冷却腔，使得翅片的热交换效率得到加强，通水冷却液是处于流动的状态，使得冷却效果得到进一步的增强。中国发明专利CN104302081还公开了一种CT球管中灯丝电流的控制方法。该方法包括：检测CT球管当前的管电流作为mA反馈值；计算mA设定值与所述mA反馈值之差作为误差值；响应于所述误差值大于第一误差阈值，将当前的灯丝电流设置为目标电流上限值；响应于所述误差值小于第二误差阈值，将当前的灯丝电流设置为目标电流下限值；其中，所述目标电流上限值大于所述目标电流下限值，所述第一误差阈值大于0，所述第二误差阈值小于0。通过该发明提供的技术方案，可以使得实际管电流的变化速度能够迅速跟随上mA设定值的变化，从而实现了辐射剂量的快速调节。此外，该发明实施例还提供了一种CT球管中灯丝电流的控制设备。中国发明专利CN 106691484还公开了一种CT球管电流控制方法，包括以下步骤：提供一中央控制器，所述中央控制器根据被扫描部位衰减值获取带有时间戳信息的球管mA值数据；提供一处理模块，所述处理模块接收所述中央控制器输出的mA值数据，筛选处于设定时间阈值范围内的有效mA值数据；对两相邻的有效mA值数据作插值处理并缓存；提供高压发生器，所述高压发生器控制CT球管X射线剂量曝光。该发明对中央控制器下发的较大时间间隔的球管mA值数据作插值处理，得到在扫描过程中更多时间细分的球管mA值数据，达到对CT球管的高精度实时控制。同时，该发明还提出一种CT球管电流控制系统以及CT成像方法。中国实用新型专利CN 206138129公告了一种用于CT的冷风机及其冷却系统。蒸发器与冷凝器上下一体设置，且位于冷凝器的正上方；冷气风机设置在蒸发器的背面，流经蒸发器形成的冷风经过冷气风机后由冷气出口排出；冷凝器的背面设置有密封舱，在密封舱的背面上设置有一个通孔，通孔上对应设置有排热风机，流经冷凝器由排热风机工作所形成的热风流经导热风机后从热气出口排出；冷凝器的下方还设置有冷凝水托盘及冷凝水箱。冷却系统包括CT扫描机、冷风机、接收控制器、发射处理器、以及机架温度传感器，冷风机的冷气出口通过冷气管道与机架进风口相连通。该实用新型的冷风机及其冷却系统直接降低CT扫描机架内部温度，提高CT球管的散热效率，延长CT球管的寿命。