CN107320100A - 一种基于太赫兹波的计算机断层扫描*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于太赫兹波的计算机断层扫描***。该***能够在低能量太赫兹射线扫描下得到高清晰度的太赫兹成像和太赫兹光谱，对生物细胞不会造成任何伤害，可以更安全地探测人体疾病，也更适合高速扫描，同时还具有耐用、易用的有益效果。
Description
技术领域
本发明涉及医疗诊断设备领域，特别是涉及一种计算机扫描成像诊断设备。
背景技术
作为一种应用广泛且日益普及的疾病诊测仪器，现有的计算机断层扫描***(简称CT)一般使用X射线、γ射线等作为扫描射线。为达成良好成像效果，应用的辐射剂量通常较大，它们会使生物细胞发生电离，因而在诊疗过程中会对生物体造成严重伤害。
所以，发明一种既可以进行疾病的正常扫描成像识别、又可以有效避免现有CT辐射伤害的替代***，就成为一个亟待解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于太赫兹波的计算机断层扫描***。该***能够在低能量太赫兹射线扫描下得到高清晰度的太赫兹成像和太赫兹光谱，对生物细胞不会造成任何伤害，可以更安全地探测人体疾病，更快捷地发现各种细小病变，更准确地破译肿瘤组织的结构、成分，为识别癌细胞提供重要手段。
本发明提供基于太赫兹波的计算机断层扫描***，包括：
扫描子***、计算机子***、图像显示和存储子***；所述扫描子***的射线源为太赫兹波源，所述扫描子***的探测器为太赫兹波探测器；所述计算机子***用于扫描控制、计算与处理，所述图像显示和存储子***用于扫描图像的显示与存储。
所述太赫兹波源包括：
碳纳米场效应管、谐振腔、反射阴极，所述碳纳米场效应管用于产生太赫兹波，谐振腔用于太赫兹波的放大，反射阴极用于太赫兹波的输出。
进一步的，所述太赫兹波源的工作频率为0.3～3.0THz，连续波功率为0.3～2W。
进一步的，所述碳纳米场效应管的工作电流强度为0～10mA，调节步长为0.1mA。
进一步的，所述太赫兹波源各碳纳米场效应管的频率和相位一致，组成碳纳米场效应管阵列。
进一步的，所述太赫兹波源在工作电压为500V、工作电流为10mA时，可产生频率为1.2THz、连续波功率为2W的辐射。
进一步的，所述太赫兹波探测器最小本征分辨率为1mm。
进一步的，所述太赫兹探测器波的排数为24～96。
进一步的，所述计算机子***包括主计算机***和阵列处理器，用于扫描程序控制、扫描信号接收处理、图像的重建以及图像的后处理。
进一步的，所述图像显示和存储子***包括显示器、照相机、存储器，用于显示和存储经计算机子***处理、重建的图像。
本发明采用的上述技术方案，与现有技术相比，由于采用了太赫兹波作为扫描射线，有效地避免了现有CT***的辐射伤害，不会使生物细胞发生光致电离，使得整个***更安全、更健康。
由于采用了太赫兹波源及探测器，***还具有能量低、衰减小、转换率高、信噪比高，适合高速扫描的优良特性。
由于采用了碳纳米场效应管，***不仅能产生W级的功率输出，而且工作电压低，不需要磁场，具有余辉短、色散低、寿命长的有益效果。
本发明的其它特征和优点，部分地从说明书中显而易见，或者通过实施本发明而了解，也可通过附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
在附图中：
图1为本发明实施例1提供的***扫描原理图
图2为本发明实施例2提供的***组成框架图
图3为本发明实施例3提供的***结构示意图
附图标记：
01太赫兹波源 02转盘 03滑环 04内轴承 05探测器
06机架 07精密导轨 08减震器 09电动升降机
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：在如图1所示的太赫兹波计算机断层扫描***原理图中，整个太赫兹波计算机断层扫描***包括了扫描子***、计算机子***、图像显示和存储子***等3基本组成部分。
其中的扫描子***是***的核心组成部分，主要包括射线源和与之对应的探测器，用于产生和拾取扫描射线。该扫描子***的射线源为太赫兹波源，与之配套的探测器为太赫兹波探测器。太赫兹波是指频率在0.1至10THz(波长为3000至30微米)范围内的电磁波。这一波段的电磁辐射，一方面具有很强的透视能力，它不仅可以检测出脱氧核糖核酸(DNA)物质的转变，而且还能“感受”到分子的振动和旋转，因而可以用来对物质的内部进行深入感知；另一方面更重要的，是频率处于微波和红外线之间的太赫兹波不会对生物细胞造成有害的光致电离。
其中的计算机子***包括主计算机***和阵列处理器，主要用于扫描程序的控制、信号的接收处理、图像的重建以及图像的后处理。
图像显示和存储子***包括显示器、存储器等，主要用于扫描图像的显示及重建图像的存储。
***还可以将图像转输到独立工作站去处理，独立工作站配备图像处理计算机，可以独立进行各种图像后处理，如图像的调阅、各种二维及三维重建等，而不会影响扫描。
实施例2：在实施例1的基础上，该***如图2所示，由太赫兹波源、准直器、探测器、计算机、数据储存、图像显示、控制台等部分组成。
***中的太赫兹波源包括碳纳米场效应管、谐振腔、反射阴极，其核心组成部件为碳纳米场效应管，用于产生所需要的太赫兹波，谐振腔用于太赫兹波的放大，反射阴极用于太赫兹波的输出。
进一步的，***中的太赫兹波源使用微加工技术，可以保证每个碳纳米场效应管的频率和相位一致，因此可以组成碳纳米场效应管阵列，大大提高输出功率。其应用频率范围在0.3－3.0THz，输出功率大于2W。
***中采用了配套的准直器。准直器是位于太赫兹波源前方，通过可调节窗口决定射线宽度的装置，使射线呈有一定厚度的扇形束状，调节窗口的宽度可变换射线束的厚度，决定扫描的层厚。
用于拾取太赫兹波信号的探测器，符合高速扫描要求。
计算机***硬件的配置，要求尽量快的计算速度和尽量大的容量，以用最快的速度计算出高质量的图像。
与之相配套的显示器、存储器、控制台。显示器采用高分辨率的大屏幕彩色监视器，以适应高分辨力图像，也可以采用高质量的液晶显示屏幕，使得监视器变得更薄、更轻便。重建图像的暂时存储采用硬盘存储，以利于随时调阅及图像后处理。控制台：可以进行扫描范围的确定，各种扫描条件(层厚、间隔、MAS及视野)和扫描方式(常规或螺旋)的选择。
***还包括相应的事后数据处理部分，包括图像的调阅及图像的后处理，如各种二维及三维重建，各种血管成像以及CT值和距离、面积的测定，窗宽、窗位的调节等。
实施例3：在实施例2的基础上，为实现更好的人机交互和操作的简便快捷，***在对01太赫兹波源和05探测器进行合理布局之外，还对02转盘、03滑环、04内轴承、06机架、07精密导轨、08减震器和09电动升降机等具体结构进行了优化设计，其组成、结构如图3所示。
综上所述，本发明实施例中，由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，使得整个***更安全、更健康，成像更清晰，也更适合高速扫描，同时还具有耐用、易用的有益效果。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。若这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种基于太赫兹波的计算机断层扫描***，其特征在于，包括：
扫描子***、计算机子***、图像显示和存储子***；所述扫描子***的射线源为太赫兹波源，所述扫描子***的探测器为太赫兹波探测器；所述计算机子***用于扫描控制、计算与处理，所述图像显示和存储子***用于扫描图像的显示与存储。
2.如权利要求1所述的计算机断层扫描***，其特征在于，所述太赫兹波源包括：
碳纳米场效应管、谐振腔、反射阴极，所述碳纳米场效应管用于产生太赫兹波，谐振腔用于太赫兹波的放大，反射阴极用于太赫兹波的输出。
3.如权利要求1或2所述的计算机断层扫描***，其特征在于，所述太赫兹波源的工作频率为0.3～3.0THz，连续波功率为0.3～2W。
4.如权利要求2所述的计算机断层扫描***，其特征在于，
所述碳纳米场效应管的工作电流强度为0～10mA，调节步长为0.1mA。
5.如权利要求4所述的计算机断层扫描***，其特征在于，所述太赫兹波源各碳纳米场效应管的频率和相位一致，组成碳纳米场效应管阵列。
6.如权利要求5所述的计算机断层扫描***，其特征在于，
所述太赫兹波源在工作电压为500V、工作电流为10mA时，可产生频率为1.2THz、连续波功率为2W的辐射。
7.如权利要求3所述的计算机断层扫描***，其特征在于，所述太赫兹波探测器最小本征分辨率为1mm。
8.如权利要求7所述的计算机断层扫描***，其特征在于，所述太赫兹波探测器的排数为24～96。
9.如权利要求3所述的计算机断层扫描***，其特征在于，所述计算机子***包括主计算机***和阵列处理器，用于扫描程序控制、扫描信号接收处理、图像的重建以及图像的后处理。
10.如权利要求3所述的计算机断层扫描***，其特征在于，所述图像显示和存储子***包括显示器、照相机、存储器，用于显示和存储经计算机子***处理、重建的图像。
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