数字化全身x光成像检测仪的制作方法

专利名称：数字化全身x光成像检测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种医疗检测装置，具体来说是一种数字化全身X光成像检测仪。
技术背景从地震、洪灾、战争等大的灾难性事件，到小的车祸、摔伤等突发事件，能够看出现场的及时诊断和救治对患者的生命安全至关重要，一般在现场诊断时，都需要尽快进行全身检查，判断病情，作出正确的伤情处理，传统X光拍片设备工作效率低，对全身检查要做多次拍片，而且存在出片时间长的缺点，不适应紧急情况的的快速全身检查。
实用新型内容本实用新型克服了上述缺点，提供一种操作简便、能够一次成像的数字化全身X光成像检测仪。
本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是包括电气控制系统和扫描装置，所述扫描装置包括一个承载床和分别设置在所述承载床的床面上方和下方的X光射线管和探测器，所述X光射线管和探测器相对固定，所述X光射线管上设置有狭缝束光器，一个电气控制装置和一个控制机柜都分别于所述扫描装置电气连接。
所述X光射线管和探测器可通过一个驱动装置带动，沿所述床面平行移动。
所述床面的扫描区域可设置有碳纤板。
所述驱动装置可包括一个扫描电机、一条齿形带、和一个与所述支柱固定连接并与所述齿形带向啮合的连接块，所述扫描电机的输出轴带动所述齿形带循环转动。
所述承载床可包括一个固定底座，X光射线管和探测器通过一个支柱连接固定，所述探测器设置在所述床面的底部，并通过一个连接块与所述支柱固定连接，所述X光射线管与一个弯杠固定连接，并通过所述弯杠与支柱的顶端相固定，所述支柱的底部设置有一个滑轮，并能够沿着固定在固定底座上的导轨滑动。
一个控制板与可所述电气控制装置电气连接，并控制所述床面在承载平面上平行移动。
所述承载床面的一个侧边上还可固定设置有一个手动控制板。
所述固定底座的底部可设置有至少四个减震器。
本实用新型包括电气控制系统和扫描装置，所述扫描装置包括一个承载床和分别设置在所述承载床的床面上方和下方的X光射线管和探测器，所述X光射线管和探测器相对固定，所述X光射线管上设置有狭缝束光器，一个电气控制装置和一个控制机柜都分别于所述扫描装置电气连接。本实用新型通过所述X光射线管与探测器的同步移动对待检患者进行扫描拍摄，并通过计算机控制装置对拍摄的结果实现数字成像，操作简便、扫描效率高，省时省力，而且扫描过程完全由微机控制，扫描图像直接进入计算机，由计算机进行图像生成并分析，真正实现了数字化诊疗，可利用通信网络远程传送图像，诊断医师可远程会诊。而且，由于采用薄的扇形X光射线进行扫描拍摄，大大减小了拍片过程中X射线照射剂量，有效的保护了待检患者和工作人员的身体安全。


图1为本实用新型的结构示意图图2为本实用新型中探测器的结构示意图图3为本实用新型中X光球管与束光器结构示意图具体实施方式
如图1所示，本实用新型包括电气控制系统和扫描装置，所述电气控制系统用于整体控制所述扫描装置的工作，并对所述扫描装置获得的图像进行处理，所述扫描装置主要包括一个承载床、X光射线管、探测器和驱动装置，所述承载床包括一个床面1和一个固定底座2，所述固定底座的底部四个顶角处通过四个减震器4与地面固定，所述床面1支撑在所述固定底座2的上方，并通过一个设置在所述床面1的一个侧边上的控制板3，控制所述床面1在承载平面上平行移动，工作人员可以通过控制板3调节扫描拍片的位置。所述床面采用碳纤维材料制成，有利于X射线穿过床面被探测器接收，碳纤维板床面的衰减当量约为0.9mmAl。
所述X光射线管7设置在所述床面1的上方，对应的探测器8设置在所述床面1的底部，所述X光射线管通过一个连接弯杠10固定在一个支柱9的顶端，所述探测器通过一个连接装置11与所述支柱9固定，所述X光射线管7发出的薄的扇形X光射线穿过被检患者和床面1照射在所述探测器8上，探测器和X光射线管共同做左右扫描运动，根据大多数人的身高，设置扫描行程不小于1900mm；扫描速度和距离可根据扫描位置的不同，由计算机软件设定，通常扫描速度为100mm/s～200mm/s。X射线管焦点至探测器距离为1000mm。所述支柱9的底部设置有一个滑轮13，并能够在所述固定底座2的边缘设置的导轨12上滑动，使扫描运动平稳、均匀、无抖动，所以导轨的加工和安装精度要求要比较高。扫描床的床面要具备移动灵活、固定稳固的能力，便于伤员或患者的上下床、拍片的移动对位和固定拍片，移动床面要能承受170公斤的力且变形(向下)小于5mm。
所述驱动装置包括一个扫描电机14、一个齿形带15和一个与所述支柱9向固定的连接块16，所述扫描电机14与所述承载床相固定，输出轴通过一个齿轮与所述齿形带15相啮合，使所述齿形带15平行移动，所述连接块16也与所述齿形带15相啮合，在所述齿形带15平行移动的同时，通过所述连接块16带动支柱9平行移动。
一个电气控制系统17位于移动底座的上面，紧邻同步扫描传动装置，用于控制扫描装置的工作，包括控制所述扫描电机14的运动，或通过连接一个脚踏开关18控制所述床面1的平行移动，控制机柜19包括储能高压和电源，它们位于扫描床的旁边，电气控制系统，即影像采集及处理系统20位于控制机柜19的上面，也可以放置于离承载床有一定距离的临近位置或房间。
计算机系统是本装置的控制中心，当需要对患者进行摄影检查时，首先建立病历信息，设备在计算机系统控制下，首先启动高压发生器向球管加电，当球管达到准备好曝光时，启动扫描机械，使球管和探测器从上向下同步扫描运动；当机械扫描速度达到稳定时，开始曝光，在此期间X射线通过束光器形成薄的扇形光束，穿过患者的被检部位，射入探测器的入射窗；探测器在计算机系统控制下，将X射线信号转换为电信号，由数据采集器将采集的每一行电信号送至电子学部件变为数字信号，数字信号再传送到计算机，当扫描过被检部位待一幅图像采集完成后，计算机系统进行数据重建处理，同时停止曝光和机械运动，处理后的图像在计算机屏幕上显示出来，并自动存档，机械装置同时将球管和探测器回退到扫描的起始位置，准备下一次图像采集。
所述电气控制系统，控制扫描机械的运动、探测器系统的图像采集和X射线发生装置的曝光三者的同步是线扫描成像方式的关键。当扫描运动迅速达到均匀平稳时，探测器立刻进行图像采集，同时X射线发生装置曝光；当探测器的图像采集完成后，同时X射线发生装置停止曝光，扫描运动此时必须尽快停止；当图像采集系统对采集到的图像数据进行重建处理时，扫描运动必须尽快进行运动回位，为下一次的拍片扫描做好准备。这些动作的协调进行主要是由计算机通过电气控制系统来实现的。
当电气控制系统接收到计算机图像采集的命令后，采取相应的电气动作，启动拍片的扫描运动控制、启动X射线发生装置准备曝光，计算机接收到准备就绪信号后，发出探测器数据采集和曝光指令，进行扫描、曝光和数据采集，数据采集结束后，计算机发出停止扫描和停止曝光指令，电气控制系统采取相应的电气动作，使扫描运动立即停止，并使运动机构回退到初始位置，准备再次拍片。
另外，电气控制系统还具备接收计算机发出的指令，实现移动床面下的探测器扫描运动的步进动作，完成系统的同步光路调准和拍片体位的对位控制；实现对移动床面的运动控制，通过脚踏开关控制电气控制系统使床面可动和运动锁定，方便伤员上下和固定位置拍片；电气控制系统本身还具有运动的限位控制和扫描运动速度的控制。
部分的主要工作就是电气控制系统的控制程序的设计、控制电路的设计与制造。使电气控制系统具有接收和反馈计算机的控制命令，进行电源控制、扫描运动控制、曝光控制等功能。
整个采集过程的扫描速度是恒定的，拍片的大小决定着扫描时间的长短，例如对一位身高1.8米的伤员做全身拍片，以150mm/s的速度扫描，大约需要15秒的时间来获得一幅患者全身X射线数字影像。
所述X射线的发生装置包括所述X光射线管7和设置在所述X射线发生装置19中的高压发生器，还包括束光器和球管叉。
高压发生器是用来产生恒定直流高压并经过高压电缆供给X射线管组件的装置，它是X射线发生装置的重要部件，为了保证X射线的质量和平稳性，采用高频高压发生器，高压范围为20KV～90KV，最高电流为64mA。高压发生器的合参数由计算机软件设置。可靠性比较高。高压发生器主要包括微处理器、高压油箱、AC/DC、高频逆变器、稳压稳流电路、高压插座、充放电板、接线板及接地线等。
所述X光射线管7与束光器21的安装示意如图3中所示，束光器21由束光板、准直缝22和束光器罩组成，并通过固定连接块23固定安装在X光球管7的出光口上，准直缝22由铅板制成，束光器21的筒形结构保证形成扇形窄光束，束光器21的外壳包有铅板防护，以保证射线向其它方向无泄漏。X射线经过束光器，形成有效薄扇形X射线束，外包有铅板防护，以保证射线向其它方向的泄漏低于我国关于X射线设备泄漏的环保标准。束光器的前端准直缝的狭缝尺寸为100mm×1.0mm，准直缝的位置可以调节，以使经过束光器的X射线准确地照射到探测器8的入射窗上，且两者的中心重合。束光器21准直缝的调整对采集的图像影响较大，X射线准直的好坏将直接影响图像的计数数值和图像质量。
束光器罩是由玻璃钢制成的筒形结构，分为前后两段，由于球管放置于束光器罩内，为了解决使用过程中球管的散热，在束光器罩内球管的后部安装有轴流风扇，在束光器罩的前部侧壁上开有散热孔，用于形成散热的风路。这部分的主要工作是束光器的内部结构的设计和辐射防护的屏蔽设计，最后要能在使用中切实做到束光器即能减小散射线又无漏射线、束光器罩要能保证球管散热良好。还有一个球管叉，图中未标示，所述球管叉的后部装有三个轴流风扇，用于保护X射线组件和提供强制散热。球管叉分为前后两段，它将球管固定在中间，后端与弯杠相连。
实际使用中，建议高压范围为20KV～80KV，最高电流为60mA。
高压发生器有一个专用调试软件，系统中的高压控制是由计算机通过串行接口传送命令实现的。高压发生器内的运行程序保证在每单次摄影时，技术条件的选择不会超过X射线管的额定容量。
X射线管也叫球管，X射线管由管壳和管芯组成，管芯是一种构造精密、易碎的高真空玻璃器件，它放置在充满油的防护管壳内，管芯的作用是将电能转换成X线。X射线机采用的是双焦点固定阳极X射线管。X射线管管芯的阳极是一个铼—钨合金盘，因此被电子撞击的位置就固定在靶面的局部面积上，而不是均匀分布在整个靶面上。球管与高压发生器之间有两根电缆线相连，阴极和阳极高压电缆线各一根。新的球管被装入时，由于球管参数的不一致，要进行高压发生器的参数校正。由于球管为贵重部件，运用时必须有保护措施。球管由于长时间的连续使用热量很大，其热容量下降到20％以下时会出现报警。使用和设置不当都会报警，此时必须查清原因才以能继续使用。
本实施例中X射线管的焦点为2.0mm，对球管较特殊的要求是最大电流要小于64mA，在极限条件下能持续工作达3秒，并保持射线稳定性和重复性。
X射线管组件的滤过不小于1.5mmAl当量。
X射线设备的总滤过不小于2.5mmAl当量。
所述探测器8在结构上由以下部件组成①X射线探头；②信号采集电路；③低压电源组合；④数据采集器。其中X射线探头和信号采集电路一起被封装在一个长方体的铝合金盒内，被称为探测器；而低压电源组合则单独被封装在一个具有良好散热功能的金属方盒中；数据采集器是一数据卡置于计算机中，来接收探测器来的图像数据。
探测器8包括密封铝膜、晶体阵列、信号采集电路三部份。探测器的结构如图2所示。探测器是一个封闭的铝合金腔室，前面板是具有屏蔽作用的铅锑合金材料，其偏上部是一铅准直器A，准直器后端有密封铝膜B，铝膜下面为晶体阵列C，它的引出线连接信号采集电路D，后面还有A/D转换电路、缓存器、通信接口。
X射线透过被检患者投照到探头上，经准直器准直后，穿过密封铝膜，到达晶体阵列，晶体将X射线转换为电信号，由其后端的信号采集电路采集，经A/D转换为数字信号，存入缓存器，由通信接口电路把缓存器中的数字图像数据发送给计算机。
探测器8的主要部件就是由晶体单元组成的一条阵列，每个晶体单元的信号，作为图像的一个像素，用14个字节表示，每个晶体单元的灵敏面积基本上是相同的，所以，探测器的整个测量区域中的空间分辨率是一致的。信号采集电路紧挨着探头固定，它由以下功能组件组成控制器，适配器和电源系统。
控制器包括信号模拟处理电路，16位模/数变换器和可编程逻辑控制电路。
模拟处理电路用来在可编程逻辑电路指令的控制下读出信号和积分信号。
模/数变换器用来把模拟信号转换为数字代码，以便写入适配器的动态存储器DRAM中。
可编程逻辑电路可以完成以下功能①使探头多路线阵同步工作；②可将数字信息写入适配器的DRAM中；③将接收的信号经适配器送到微机上；④检测电源；⑤测试探头电路；⑥测试适配器DRAM。
另外还设有容量为16位的控制器状态寄存器和帧长写入用的行计数器等。
在采集系统上设有插头，以便与外部装置相接可以连接连接供电电源；数据传输线—与计算机的数据采集器相连；必要时，连接外部传感器(RS485)。
控制机柜19中包括整机的配电、电气控制和高压发生器部件构成控制机柜。
机柜左后侧为电气配电部分，装有接线端子、空气开关和接触器等；经配电分配后送往高压发生器和扫描主机。本机供电为单相220V，功率为10KVA，开关设在机柜上方。机柜下部安装有高频高压发生器。电气控制部件安装在机柜的上部隔板上。其功能是①根据来自技术工作站的信号，控制扫描运动；②向计算机上报各开关状态的检测信号；③实现手动按键控制电机；④必要时使运动部分断电。
还可以在球管罩正前面设置手动控制按钮，可由操作员控制升降柱的上下运动，以便于医生对患者对位，控制探测器的左右扫描运动。遥控扫描时，由计算机经串行口“com1”控制。
所述电气控制系统包括由计算机及应用软件组成的技术工作站、手控盒以及用户所选的输出设备。
技术工作站在计算机控制下完成数据采集、图像重建和数字图像处理。如扫描启动、停止，接通高压、旋转阳极转动、控制曝光等。此外还用于工作状态的在线检测和故障报警、在扫描完成后，完成数据处理，并显示图像等。技术工作站可提供病历建档、查询，扫描条件选择，扫描控制，图像显示，诊断报告编写、打印及诊断时所需的基本功能。
所述手控盒也称高压发生器控制盒，是在控制台上开启和关闭高压发生器的装置。手控盒有两个按键。高压发生器控制盒引出的电缆分别与高压发生器，控制机柜和计算机相连。球管的曝光控制及高压发生器kV与mA设定均由计算机通过软件完成。
在手控盒上还设有对讲装置，音箱安装在诊断室中。当需要对患者讲话时要踩下脚踏开关，否则操作间内的工作人员不能听见。
本实用新型能够直接采用数字成像的方法对患者进行医疗检查，它克服了传统X光拍片设备工作效率低的缺点，并具有以下的特点
1.操作简便、省时省力直接数字化拍片，只需轻轻按几下鼠标和键盘按键，实现了廉价的无胶片化的拍片，操作人员无须去装卸胶片；无须去装卸片盒；更不需要去冲洗胶片，从拍片到屏幕出片只需几秒至几分钟时间，将操作人员彻底从繁琐的工作程序中解脱出来，减轻了工作人员的负担，提高了劳动效率。另外，无胶片化的拍片省去了冲洗胶片的设备和废液，实现了环保型的拍片。
2.数字化X线机的线扫描拍片完全由微机控制，扫描图像直接进入计算机，由计算机进行图像生成并分析。
3.低剂量；采用数字化线扫描直接成像技术，大大减小了拍片剂量，一般的拍片条件为20kV-80kV、1mA-60mA、2.5S，患者的受照剂量约为20uGy，而对旁边的工作人员所受散射线的辐射剂量更低，这样，有效的保护了工作人员的身体安全。
4.数字化、可远程会诊直接数字化的图像可利用通信网络远程传送图像，诊断医师可远程会诊。
以上对本实用新型所提供的数字化全身X光成像检测仪进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
权利要求1.一种数字化全身X光成像检测仪，其特征在于包括电气控制系统和扫描装置，所述扫描装置包括一个承载床和分别设置在所述承载床的床面上方和下方的X光射线管和探测器，所述X光射线管和探测器相对固定，所述X光射线管上设置有狭缝束光器，一个电气控制装置和一个控制机柜都分别于所述扫描装置电气连接。
2.根据权利要求1所述的数字化全身X光成像检测仪，其特征在于所述X光射线管和探测器通过一个驱动装置带动，沿所述床面平行移动。
3.根据权利要求2所述的数字化全身X光成像检测仪，其特征在于所述驱动装置包括一个扫描电机、一条齿形带、和一个与所述支柱固定连接并与所述齿形带向啮合的连接块，所述扫描电机的输出轴带动所述齿形带循环转动。
4.根据权利要求1或2或3所述的数字化全身X光成像检测仪，其特征在于所述床面的扫描区域设置有碳纤板。
5.根据权利要求1或2或3所述的数字化全身X光成像检测仪，其特征在于所述承载床包括一个固定底座，X光射线管和探测器通过一个支柱连接固定，所述探测器设置在所述床面的底部，并通过一个连接块与所述支柱固定连接，所述X光射线管与一个弯杠固定连接，并通过所述弯杠与支柱的顶端相固定，所述支柱的底部设置有一个滑轮，并能够沿着固定在固定底座上的导轨滑动。
6.根据权利要求1或2或3所述的数字化全身X光成像检测仪，其特征在于一个控制板与所述电气控制装置电气连接，并控制所述床面在承载平面上平行移动。
7.根据权利要求1或2或3所述的数字化全身X光成像检测仪，其特征在于所述承载床面的一个侧边上还固定设置有一个手动控制板。
8.根据权利要求5所述的数字化全身X光成像检测仪，其特征在于所述固定底座的底部设置有至少四个减震器。
专利摘要本实用新型涉及一种医疗检测装置，具体来说是一种数字化全身X光成像检测仪。本实用新型通过所述X光射线管与探测器的同步移动对待检患者进行扫描拍摄，并通过计算机控制装置对拍摄的结果实现数字成像，操作简便、扫描效率高，省时省力，而且扫描过程完全由微机控制，扫描图像直接进入计算机，由计算机进行图像生成并分析，真正实现了数字化诊疗，可利用通信网络远程传送图像，诊断医师可远程会诊。而且，由于采用薄的扇形X光射线进行扫描拍摄，大大减小了拍片过程中X射线照射剂量，有效的保护了待检患者和工作人员的身体安全。
文档编号A61B6/00GK2879977SQ20062000436
公开日2007年3月21日 申请日期2006年2月24日 优先权日2006年2月24日
发明者于红林, 王龙海, 李川 申请人:于红林, 王龙海, 李川