一种多功能x射线骨密度仪的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种多功能X射线骨密度仪，包括机架、导轨、U型臂、X射线发生装置、X射线探测器、X射线屏蔽装置、运动系统、控制系统和显示系统；导轨设置于机架上表面，U型臂设置于导轨上，运动系统设置于机架的一端，并与导轨连接，控制系统设置于机架的另一端，与显示系统连接，显示系统独立设置或设置于机架上，X射线发生装置设置于U型臂的U型一端，X射线探测器设置于U型臂的U型另一端，与X射线发生装置的高度一致，X射线屏蔽装置设置于U型臂的X射线探测器一侧。本发明提供的多功能X射线骨密度仪使用方便，可以实现四肢骨折诊断、骨密度测定和骨质疏松症预测和诊断功能，避免了大型设备使用带来的不便。
【专利说明】一种多功能X射线骨密度仪
【技术领域】
[0001]本发明属于医疗检测器械【技术领域】，具体涉及一种多功能X射线骨密度仪。
【背景技术】
[0002]根据2000年我国第五次人口普查结果，我国全国总人口为129533万人，其中65岁以上人口达8811万人，占总人口的6.96%。随着经济发展和医疗条件改善，老龄人口人数和比例还在稳步增加。而原发性骨质疏松症，属于中老年常见多发病，严重情况下可能导致老年人肢体残疾，失去自理能力。而及时发现，尽早治疗，能有效缓解原发性骨质疏松症的发展，提升中老年人的生活质量和品质。
[0003]临床医学上骨质疏松症的诊断是依据患者的骨密度测定值同标准值之间的偏差，来判断患者的骨质疏松症发展程度。目前测定骨密度的医学影像学原理主要有:X射线测定法，光子吸收法，中子活化分析法，超声定量测量和磁共振测量方法这5种。其中，X射线测定法由于成像速度快，结果准确性好，因此，X射线测定法是医学诊断上推荐的测定方法。X线吸收测定法可测量全身任何部位的骨量，精确度 高，对人体危害较小，检测一个部位的放射剂量相等于一张胸片1/30，QCT的1%。不存在放射源衰变的问题，目前已在我国各大城市逐渐开展，前景看好。
[0004]现有的X射线骨密度测定设备主要有两类:一种是让人平卧后，测量股骨颈和腰椎2至4节的骨密度的大型仪器，安置在屏蔽房内，在进行胸透或是其他检查的基础上，同时通过算法做拍摄部位的骨密度测定，这类设备X射线的辐射量较大，且医生安排病人检查后，不能立即获得骨密度数据，需要根据放射科的实际情况，等待诊断数据反馈；另一种是检测手部指骨密度的小型仪器，可以安装在医生的诊室中，通过获取病人手掌和腕关节的X射线投影图像后，通过算法获得骨密度信息。由于没有导轨设计，成像大小受X射线探测系统尺寸限制，无法获得大范围的X射线投影图像。
[0005]目前，骨质疏松症的病理诊断依据是对患者的骨密度进行测量，根据患者骨密度和标准值之间的偏差，来预测患者骨折的风险，进行干预和治疗。
[0006]人的全身骨骼作用不同，因此骨密度测量应该选择的位置目前在医学上没有定论。目前主流的意见是:腰椎2至4节，股骨颈，前臂远端1/3处桡骨，指骨这4个部位骨密度流失较为均匀，在未发生病变情况下，这四个部位的骨密度值修正后可以作为人体的骨密度，用以预测患者骨折的风险。
[0007]目前，在骨密度算法方面，申请号为CN201280010673.4骨密度测量装置和CN201280013893.2骨密度测量装置给出了基于腰椎的骨密度测定方法。该方法主要是针对同一患者，监测同一位置骨密度随时间的变化，来预测患者骨折风险的。这种方法存在的两点局限性在于:1是在目前医院数据不共通的情况下，病人必须年年在同一医院体检，才能保证数据具有可对比性；2是X射线装置随着使用，其球管会出现老化现象，因此得到的数据有可能随时间出现漂移，从而导致对比的可靠性下降。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是为了克服以上现有技术的不足而提供一种多功能X射线骨密度仪。
[0009]本发明是通过以下技术手段实现的:
[0010]一种多功能X射线骨密度仪，包括机架、导轨、U型臂、X射线发生装置、X射线探测器、X射线屏蔽装置、运动系统、控制系统和显示系统；导轨设置于机架上表面，U型臂设置于导轨上，运动系统设置于机架的一端，并与导轨连接，控制系统设置于机架的另一端，与显示系统连接，显示系统独立设置或设置于机架上，X射线发生装置设置于U型臂的U型一端，X射线探测器设置于U型臂的U型另一端，与X射线发生装置的高度一致，X射线屏蔽装置设置于U型臂的X射线探测器一侧；其中导轨由滚珠丝杆、滑块和支撑结构连接组成；运动系统由电机驱动器、电机、减速箱和联轴器依次连接组成；控制系统由工控机和嵌入式控制器连接组成;U型臂设置于滑块上，滑块设置于滚珠丝杆上，滚珠丝杆一端连接支撑结构，另一端连接联轴器，支撑结构与工控机连接。
[0011]所述的多功能X射线骨密度仪，支撑结构的底面可以设置有定位销钉孔和螺纹孔，通过定位销钉孔和螺纹孔与机架连接。
[0012]所述的多功能X射线骨密度仪，滑块上表面可以有螺纹孔和销钉孔，滚珠丝杆上可以有安装面的螺母，U型臂底部加工有与滑块和滚珠丝杆螺母配合的通孔。
[0013]所述的多功能X射线骨密度仪，U型臂两端都可以设计有调节装置和安装孔，U型臂两端分别通过螺丝和X射线发生装置以及X射线探测器固定。
[0014]所述的多功能X射线骨密度仪，X射线探测器和X射线屏蔽装置可以采用黏合的方法实现固定连接。
[0015]所述的多功能X射线骨密度仪，电机、电机驱动器、减速箱和联轴器可以均采用螺纹紧固的方式与机架相连。
[0016]所述的多功能X射线骨密度仪，电机和减速箱之间可以通过半圆键连接，减速箱、联轴器和滚珠丝杆之间可以通过花键连接。
[0017]所述的多功能X射线骨密度仪，工控机和嵌入式控制器可以均通过螺纹紧固的方式与机架相连。
[0018]所述的多功能X射线骨密度仪，X射线屏蔽装置可以为钨橡胶片。
[0019]本仪器是通过增加导轨，实现前臂桡骨和指骨的骨密度同时测量，相比较只检测手部指骨密度的小型仪器，通过更全面数据的处理，能够得到更准确的信息。此外，针对该仪器，我们可以设计得到整个手臂到手掌的骨密度变化趋势的算法，从而更准确判断目前病人身体骨密度的流失速度，以便于提高诊断的准确度。同时，增加导轨的附加得到的功能是:可以对于四肢骨折骨裂的患者进行诊断，拓展了骨密度仪的使用范围。
[0020]本仪器，相对于平卧后测量股骨颈和腰椎的骨密度仪和DR与CT相比，首先是在体积方面大大减小。而且由于四肢的直径远小于躯干的直径。因此，在进行检测时，在保证信号强度的前提下，可以减小X射线的强度，从而大大减小病人接受的辐射剂量。一般来说，DR进行成像时，为了得到比较好的效果，一般需要10kV高压，200-400mA管电流和250mS的曝光时间，能够得到比较清晰的图像。而CT在进行全身扫描时，标准体重成人比较常用的参数是120kv高压，300mA管电流，曝光时间则是由成像的范围的长度决定的。平卧后测量股骨颈和腰椎的骨密度仪的常用曝光参数是80kV左右，350mA左右的管电流，扫描时间6-7秒。本仪器的管电压大约采用80kV左右的高压，扫描时间在6-7秒，但是管电流可以控制在10mA以下,从而减小X射线福射的剂量。通过合理的屏蔽设计，能够实现机体本身，对X射线的屏蔽。因此不需要专门为设备建立屏蔽房，从而减少了设备投入使用前的成本，扩大了设备的应用范围。
[0021]X射线穿透力强，散射主要是康普顿散射，其原理简单解释的话可以认为是X射线光子同电子发生碰撞后，部分X射线偏离的原始的方向，而造成了 X射线的散射。因此X射线散射比例与X射线照射的物体密度相关，物体的密度越大，单位体积内质子和电子越多，X射线光子越容易与电子产生碰撞，发生散射。物体密度越小，单位体积内质子和电子越少，X射线光子越难与电子产生碰撞，发生散射。根据康普顿散射公式，一个能量为hv的入射光子与电子作用后散射到cm立体角内的几率可以表示为:
[0022]
【权利要求】
1.一种多功能X射线骨密度仪，其特征在于，包括机架(1)、导轨(2)、U型臂(3)、X射线发生装置(4)、X射线探测器(5)、X射线屏蔽装置(6)、运动系统(7)、控制系统(8)和显示系统(9);导轨(2)设置于机架(1)上表面，U型臂(3)设置于导轨(2)上，运动系统(7)设置于机架(1)的一端，并与导轨(2)连接，控制系统(8)设置于机架(1)的另一端，与显示系统(9)连接，显示系统(9)独立设置或设置于机架(1)上，X射线发生装置(4)设置于U型臂(3)的U型一端，X射线探测器(5)设置于U型臂(3)的U型另一端，与X射线发生装置(4)的高度一致，X射线屏蔽装置(6)设置于U型臂(3)的X射线探测器(5) —侧；其中导轨(2 )由滚珠丝杆(201)、滑块(202 )和支撑结构(203 )连接组成；运动系统(7 )由电机驱动器(702 )、电机(701)、减速箱(703 )和联轴器(704 )依次连接组成；控制系统(8 )由工控机(801)和嵌入式控制器(802 )连接组成；U型臂(3 )设置于滑块(202 )上，滑块(202 )设置于滚珠丝杆(201)上，滚珠丝杆(201)—端连接支撑结构(203)，另一端连接联轴器(704)，支撑结构(203)与工控机(801)连接。
2.根据权利要求1所述的多功能X射线骨密度仪，其特征在于，支撑结构(203)的底面设置有定位销钉孔和螺纹孔，通过定位销钉孔和螺纹孔与机架(1)连接。
3.根据权利要求1所述的多功能X射线骨密度仪，其特征在于，滑块(202)上表面有螺纹孔和销钉孔，滚珠丝杆(201)上有安装面的螺母，U型臂(3)底部加工有与滑块(202)和滚珠丝杆(201)螺母配合的通孔。
4.根据权利要求1所述的多功能X射线骨密度仪，其特征在于，U型臂(3)两端都设计有调节装置和安装孔，U 型臂(3)两端分别通过螺丝和X射线发生装置(4)以及X射线探测器(5)固定。
5.根据权利要求1所述的多功能X射线骨密度仪，其特征在于，X射线探测器(5)和X射线屏蔽装置(6)采用黏合的方法实现固定连接。
6.根据权利要求1所述的多功能X射线骨密度仪，其特征在于，电机(701)、电机驱动器(702)、减速箱(703)和联轴器(704)均采用螺纹紧固的方式与机架(1)相连。
7.根据权利要求1所述的多功能X射线骨密度仪，其特征在于，电机(701)和减速箱(703 )之间通过半圆键连接，减速箱(703 )、联轴器(704 )和滚珠丝杆(201)之间通过花键连接。
8.根据权利要求1所述的多功能X射线骨密度仪，其特征在于，工控机(801)和嵌入式控制器(802)均通过螺纹紧固的方式与机架(1)相连。
9.根据权利要求1所述的多功能X射线骨密度仪，其特征在于，X射线屏蔽装置(6)为鹤橡I父片。
【文档编号】A61B6/00GK104027124SQ201410239789
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年5月30日 优先权日:2014年5月30日
【发明者】张寅 , 袁刚, 徐品, 周志勇, 陈奭, 郁朋, 吴中毅 申请人:中国科学院苏州生物医学工程技术研究所