相衬CT原理验证装置控制系统

摘要

一百多年来，X射线成像装置始终在不断地发展进步，X射线成像科学的每次进步都会引发一次医学技术和设备的革命。传统的X射线成像装置是基于吸收衬度机制的，具有诸如吸收衬度低，辐射剂量高、造影剂对人体器官有限制等不足。新一代高衬度低剂量X射线相位衬度CT装置（简称相衬CT装置）是财政部支持的国家重大科研装备研制项目。该项目基于硬X射线结构光栅多缝独立照明的新原理，在传统吸收衬度成像机制的基础上，引入相位和散射衬度成像机制，以克服当前医疗诊断X射线CT装置对人体软组织成像衬度低、辐射剂量高的局限性。该项目的实施分为二个阶段，第一阶段进行原理验证，开展原理测试装置和原理样机的研发，第二阶段开展工程样机的研发。本论文围绕相衬CT装置第一阶段的目标，进行原理测试装置和原理样机控制系统的设计与开发。
　　相衬CT原理测试装置控制系统的开发采用上下位机结构。上位机控制软件采用跨平台的PyQt框架，使用多线程技术开发，由用户管理、扫描控制、影像显示、设备维护、安全联锁、操作日志和帮助文档等界面组成。上位机通过以太网与下位机通信。下位机由时序控制器、运动控制器、高压电源控制器、联锁控制器等组成，实现前端设备的控制，协调设备间的工作次序，并提供人身和设备的安全联锁功能。
　　相衬CT原理测试装置的开发现已完成，并进行了装置的总体联调与成像实验。实验过程中控制系统运行稳定，界面友好，达到了设计要求。基于原理测试装置控制系统的软硬件架构，目前正在开展原理样机控制系统的开发。在原理样机控制系统的开发过程中，原理测试装置控制系统的可移植性高、兼容性强的技术特点得到了充分的体现，也为后续的工程样机控制系统开发积累了经验。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 CT概述

1．2．1 CT的硬件组成

1．2．2 CT的软件功能

1．3 CT控制系统调研

1．3．1 西门子Somalom Plus CT控制系统

1．3．2 瑞士的小型相干成像CT控制系统

1．3．3 调研小结

1．4 论文主要内容和章节安排

第2章 PyQt开发平台

2．1 Python介绍

2．2 PyQt平台介绍

2．3 基于PyQt平台的程序设计基础

2．3．1 界面设计

2．3．2 信号槽机制

2．3．3 多线程机制

2．3．4 JSON解析

2．4 小结

第3章 相衬CT原理测试装置控制系统设计

3．1 原理测试装置介绍

3．2 控制系统需求

3．3 技术路线与方案

3．3．1 硬件设计

3．3．2 软件设计

3．4 小结

第4章 相衬CT原理测试装置控制系统开发

4．1 控制系统硬件

4．1．1 控制台计算机

4．1．2 运动控制器

4．1．3 高压控制器

4．1．4 时序控制器

4．1．5 联锁系统

4．2 控制系统软件开发

4．2．1 上位机控制软件开发

4．2．2 时序控制器控制软件开发

4．2．3 联锁控制器控制软件开发

4．3 原理测试装置联调及成像实验

4．4 小结

第5章 相衬CT原理样机控制系统开发

5．1 原理样机介绍

5．2 控制系统硬件

5．2．1 转台控制器

5．2．2 样品台控制器

5．2．3 扫描方式

5．3 CAN通信协议设计

5．3．1 CAN总线网络ID分配

5．3．2 转台控制器

5．3．3 样品台控制器

5．4 控制系统软件开发

5．5 现阶段调试结果

5．6 小结

第6章 总结和展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢

在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果