基于碳納米管X射線源的靜態(tài)數(shù)字乳腺機控制系統(tǒng)設計.pdf

1、乳腺癌是中國女性當前發(fā)病率最高的癌癥，早期發(fā)現(xiàn)、早期診斷、早期治療是降低乳腺癌死亡率的關鍵。全數(shù)字化乳腺X線攝影技術的應用，使乳腺癌病變X線征象顯示清晰度有了明顯的提高，從而為乳腺癌早期診斷、治療提供依據(jù)。但是當前的數(shù)字乳腺機X射線源采用熱陰極單光源，為了能夠進行多視角的X射線掃描，X光源固定在旋轉機架上做弧線運動進行X射線掃描。由于機械運動帶來的運動偽影和熱電子發(fā)射機制產(chǎn)生的時間延時，使得掃描圖像的空間分辨率降低，掃描時間延長增加病人

2、受輻射劑量。
　　本文針對當前數(shù)字乳腺機光源系統(tǒng)進行改進，采用碳納米管陰極場發(fā)射X射線源取代傳統(tǒng)熱陰極 X射線源。相比傳統(tǒng)熱陰極X射線源而言碳納米管 X射線源具有結構緊湊、高時間分辨率、可編程式發(fā)射等優(yōu)勢，因此可以采用電子式的掃描方式取代傳統(tǒng)掃描方式，提高采集圖像的空間分辨率，降低輻射劑量。本文研究的主要內(nèi)容就是基于該新型X射線源對靜態(tài)數(shù)字乳腺機控制系統(tǒng)進行設計。
　　首先對碳納米管場發(fā)射理論以及靜態(tài)數(shù)字乳腺機原理進行介紹，

3、具體針對碳納米管場發(fā)射三極式結構，多光束場發(fā)射 X射線源裝置，以及靜態(tài)掃描方式進行詳細介紹。
　　然后對靜態(tài)數(shù)字乳腺機控制系統(tǒng)軟硬件進行設計，硬件電路實現(xiàn)31路脈沖輸出，控制31個分布式碳納米管 X光源陣列中對應的每個發(fā)射單元；并且輸出一路同步觸發(fā)信號，實現(xiàn)X光源與探測器圖像采集模塊同步工作。多路脈沖信號與同步觸發(fā)信號通過FPGA為核心控制器的硬件電路產(chǎn)生。軟件平臺設計分為上位機軟件與下位機軟件，下位機軟件采Quartus II開

4、發(fā)平臺，編程語言使用Verilog硬件描述語言實現(xiàn)31路脈沖以及一路觸發(fā)信號的具體實現(xiàn)。上位機軟件平臺采用LabVIEW圖形化編程工具，除了通過串口總線對下位機傳遞脈沖參數(shù)外，LabVIEW充分發(fā)揮虛擬儀器控制平臺作用，集成控制柵極高壓電源、陽極高壓電源、復合真空計以及數(shù)字平板探測器四臺儀器完成靜態(tài)數(shù)字乳腺機多光束X射線源靜態(tài)掃描以及圖像采集功能。
　　最后對靜態(tài)數(shù)字乳腺機控制系統(tǒng)中多路脈沖模塊和同步觸發(fā)脈沖模塊進行實驗驗證，以及