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分类号: 学号:20091158

理学硕士学位论文

高分辨率超小型动物螺旋 CT 的设计

学位申请人: 崔宇韬
指导教师: 刘志强杨昆
学位类别: 理学硕士
学科专业: 环境工程
授予单位: 河北大学
答辩日期: 二○一二年六月
Classified Index: CODE: 10075
.: NO.:20091158

A Dissertation for the Degree of M. Science

The design of the high resolution subminiature
spiral CT for animal

Candidate: Cui Yutao
Supervisor: Liu Zhiqiang Yang Kun
Academic Degree Applied for: Master of Science
Specialty: Environmental Engineering
University: Hebei University
Date of Oral Examination: June, 2012
摘要
摘要
随着社会经济的高速发展, 人类社会活动的程度及规模不断扩大, 向自然界索取
的能力以及对自然环境进行干预的能力也越来越大, 资源消耗与排放的废弃物大量增
加, 加上人们在认识上的局限性和主观上的疏于保护, 造成了全球性的环境污染。基于
这个形势开始考虑到环境中某些化合物对人类健康潜在的影响。环境提供给人类空气、
水、食物等,其中大多数致癌因素包含在其中,这些因素通过不同的方式改变人类的
体质或细胞构成,引起癌症的产生。近年来癌症逐渐成为威胁人类健康的主要杀手,
未来几年内癌症的发病率将可能增加一倍。目前我国城市居民中癌症的死亡率已居首
位,因此“早诊早治”已成为改善重大疾病治疗效果、提高生活质量、节约医疗开支
的关键性因素。
人类的许多疾病和损伤都可以在动物上建立模型,医学与医药学方面的研究与小
动物实验息息相关。任何临床的影像技术和药物试验都必须先在动物实验上进行实现
和验证。针对这种情况,多模态小动物分子医学影像设备应运而生,它的研发符合医
学研究的需求,它是实现早诊早治和新药研发的不可或缺的关键设备。多模态小动物
分子医学影像设备集合了 X puted Tomography,CT)、正电子发射
断层成像(Positron puted Tomography,PET)与单光子发射断层成像
(Single-Photon puted Tomography,SPECT)三模态合一,是一台集解剖
成像、代谢成像的多功能医学影像设备,其中 CT 设备主要负责给予 PET/SPECT 设备
的图像进行定位和细节分析。
本研究依托河北大学与北京大学医学影像联合实验室的相关课题,此课题受国家
重大科学仪器开发专项项目(项目名称:小动物多模态分子影像重大科研仪器及关键
技术研究;项目编号:2011YQ030114)支持,由北京大学牵头,河北大学等全国 10
多所院校及医院配合实施。
在此期间,主要研究内容包括两部分,第一部分是设计小动物 CT 系统,包括 X
射线源以及探测器的选型,整体系统结构设计,X 射线光路图设计等;第二部分是整
机调试,包括调整中心,测试空间分辨率及密度分辨率,等。其中包括:①结合设备
I
摘要
研制流程,对小动物螺旋 CT 机的原理构架进行模拟,进行总体设计及评估;②为达
到设计指标,进行 X 光路图进行设计;③参照光路图设计,对各部件尺寸进行修改,
改造探测器结构及 X 光源托架设计;④各部件组装调试,对各部分尺寸进行微调,其
中包括中心调整、高度瓶器调整、旋转中心对齐等细节调整;⑤通过实物模型扫描对
设备整体调整效果进行验证,直至符合设计要求;⑥对 CT 机的关键指标进行测试,
包括空间分辨率、密度分辨率、信噪比及灵敏度的测试;⑦数次利用设备对活体小动
物进行扫描,在实践中验证整体设备的性能及效果。

关键词环境致癌小动物螺旋 CT 断层成像空间分辨率密度分辨率
II
Abstract
Abstract
With the rapid development of social economy, the human society and the deg