專利名稱：非介入式醫(yī)用診斷x線機攝影參數(shù)測試系統(tǒng)研制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
非介入式醫(yī)用診斷X線機攝影參數(shù)測試系統(tǒng)研制屬于醫(yī)學領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
X線攝影參數(shù)中，管電壓測量最為復雜。目前測量診斷X射線機kVp有多種方法 利用已知元素的K吸收特征能量峰校準X射線高壓發(fā)生器[1]。將輻射探測器(鍺)和單 /多道分析器等組成的譜儀可測得最大能量峰，測量靶材料K吸收特征峰所對應(yīng)的能量，能 量大小與峰值電壓相對應(yīng)。此方法為峰值電壓絕對測量方法，但測量裝置較復雜、費用高， 適用于生產(chǎn)廠家或計量部門，不適宜作為常規(guī)質(zhì)量控制。另一種方法，高阻表/分壓器法適 用于X射線機產(chǎn)品和測量儀表的校準。測量時，要由專業(yè)技術(shù)人員將連接X射線管和高壓 發(fā)生器的電纜拆開，接入分壓器(或高阻表)，通過示波器觀察高壓波形及其高度，以此確 定kVp值。測量準確度和精密度可達1%。缺點是這是一種介入操作方法，若操作不當，可 能引起錯誤的測量結(jié)果，甚至設(shè)備的損壞，故不宜于在常規(guī)質(zhì)量控制中應(yīng)用。Wiscosin kV 檢測盒[2]是較早采用的一種非介入測量方法。其檢測優(yōu)點是設(shè)備成本低，由于檢測盒要 使用膠片，需沖洗和測量光密度，不僅操作復雜，每一環(huán)節(jié)都可能產(chǎn)生小的誤差，而且一次 曝光只能測量一個kVp值，效率較低，而且無法直接測量X線曝光時間。非介入式攝影參數(shù) 測量方法。采用加厚PN節(jié)加厚設(shè)計的PIN型Si光敏二極管探頭組成X線探測器與數(shù)字電 路組合，實現(xiàn)全部曝光參數(shù)實時測量，一次曝光不僅可得到各種kVp值，還可打印出kV波形 和輻射波形，給出波紋系數(shù)等多種數(shù)據(jù)，進行統(tǒng)計分析，是一種理想的X射線診斷設(shè)備質(zhì)量 控制工具，還可用作設(shè)備生產(chǎn)，查找故障和維修的檢測工具。目前國外非介入式X線攝影綜 合參數(shù)測量儀器價格昂貴，單臺報價近20萬元，而國內(nèi)尚沒有相關(guān)研究報道，更沒有商用 設(shè)備提供。

發(fā)明內(nèi)容
1、研究方法和技術(shù)路線本項研究將設(shè)計制作能夠以非介入方式，實時測量X線攝影峰值管電壓、管電流 及X線曝光時間的曝光參數(shù)綜合測量系統(tǒng)。本項研究按照以下方法實施(1)首先研制適合診斷X線線質(zhì)及強度分析的厚PN節(jié)PIN型半導體X線傳感器。 本研究擬采用厚PN節(jié)PIN型半導體X線傳感器，其基本結(jié)構(gòu)與Si光敏二極管相似，探測器 加工將委托北京師范大學核技術(shù)研究所制作。探測器加工完成后，主要對探測器輸出與X 射線束能量響應(yīng)、探測器輸出線性性能、光子能量40-150keV探測靈敏性進行研究。探測器 性能滿足探測器輸出對X射線能量響應(yīng)變化< 士3% (光子能量40_150keV)探測器輸出對X射線強度(10mR-2R)完全線性(線性相關(guān)系數(shù)r > 0. 999)探測器輸出電流>KT9A (40kV, 50mA)(2)確定不同濾過條件時探測器輸出與X線攝影參數(shù)函數(shù)關(guān)系。當X射線照射探測器時，射線束經(jīng)過過濾器達到探測器并產(chǎn)生光電流。通過實驗確定光電信號比與χ射線 管電壓(kVp)、管電流之間的函數(shù)關(guān)系及探測器輸出信號脈沖寬度，通過這種函數(shù)關(guān)系反求 管電壓、mA及曝光時間。(3)研制探測器輸出信號放大、處理及顯示電路。電子學部分包括放大電路、數(shù)據(jù) 采集系統(tǒng)和嵌入式32位CPU微處理器測控系統(tǒng)(君正Jz4740)，使用WinCE操作系統(tǒng)，圖 形參數(shù)實時彩屏顯示。X射線經(jīng)傳感器產(chǎn)生的電信號可低至InA，因此本系統(tǒng)選擇低失調(diào) 電壓、低偏置電流、低溫度漂移、高開環(huán)增益、高共模抑制比的高性能儀表放大器。放大器 電流信號經(jīng)放大，積分、A/D變換，微處理器控制取樣，計算，存儲和校準。校準結(jié)果送入顯 示單元和打印機，可顯示測量的kVp值以及波形、曝光mA值，將存儲的kV波形與時鐘振蕩 器比較得到曝光時間。對于單相整流機，照射時間是曝光過程中的輻射脈沖個數(shù)乘以脈沖 時間；三相機的照射時間從kV上升到kVpAvg的75%開始計算，到照射結(jié)束時kV再回落到 kVpAvg的75%時結(jié)束。系統(tǒng)不僅能由積分電流信號比計算得出與Wiscosin kV檢測盒同樣 的kVpEff (有效值)，還可由瞬時電流信號比給出kVpAvg (平均值)，kVpMax (最大值)，部分波 形的kVp值，以及由瞬時電流信號比計算kV波形和由薄的過濾片電流信號繪出輻射波形， 并具有統(tǒng)計分析功能。2、本項目的特點與創(chuàng)新之處本課題所要研制的非介入式醫(yī)用診斷X線機攝影參數(shù)測試系統(tǒng)，是一種多功能放 射診斷設(shè)備質(zhì)量保證儀器，使用通用PIN型光敏二極管作為X射線傳感器，自動測量、記錄X 線機曝光時所對應(yīng)的管電壓、管電流、曝光時間、曝光劑量。以上曝光參數(shù)測量無需對X線 機進行任何拆裝，計算機自動分析PIN光敏二極管X射線傳感器輸出信號，計算得出所有與 本次曝光相關(guān)的成像參數(shù)。系統(tǒng)硬件核心采用先進地嵌入式CPU技術(shù)，在windowsCE操作 系統(tǒng)下設(shè)計各種測量參數(shù)的顯示、處理、分析、存儲，所形成的最終系統(tǒng)為便攜、智能測量系 統(tǒng)，和國外進口設(shè)備相比，體積小、智能程度更高。
權(quán)利要求
1.本項研究將設(shè)計制作能夠以非介入方式，實時測量X線攝影峰值管電壓、管電流及X 線曝光時間的曝光參數(shù)綜合測量系統(tǒng)，本項研究按照以下方法實施(1)首先研制適合診斷X線線質(zhì)及強度分析的厚PN節(jié)PIN型半導體X線傳感器。本研 究擬采用厚PN節(jié)PIN型半導體X線傳感器，其基本結(jié)構(gòu)與Si光敏二極管相似，探測器加工 將委托北京師范大學核技術(shù)研究所制作，探測器加工完成后，主要對探測器輸出與X射線 束能量響應(yīng)、探測器輸出線性性能、光子能量40-150keV探測靈敏性進行研究，探測器性能 兩足探測器輸出對X射線能量響應(yīng)變化< 士3% (光子能量40-150keV)探測器輸出對X射線強度(10mR-2R)完全線性(線性相關(guān)系數(shù)r > 0. 999)探測器輸出電流> IO-9A (40kV, 50mA)(2)確定不同濾過條件時探測器輸出與X線攝影參數(shù)函數(shù)關(guān)系。當X射線照射探測器 時，射線束經(jīng)過過濾器達到探測器并產(chǎn)生光電流，通過實驗確定光電信號比與X射線管電 壓(kVp)、管電流之間的函數(shù)關(guān)系及探測器輸出信號脈沖寬度，通過這種函數(shù)關(guān)系反求管電 壓、mA及曝光時間；(3)研制探測器輸出信號放大、處理及顯示電路。電子學部分包括放大電路、數(shù)據(jù)采集 系統(tǒng)和嵌入式32位CPU微處理器測控系統(tǒng)(君正Jz4740)，使用WinCE操作系統(tǒng)，圖形參數(shù) 實時彩屏顯示。X射線經(jīng)傳感器產(chǎn)生的電信號可低至InA，因此本系統(tǒng)選擇低失調(diào)電壓、低 偏置電流、低溫度漂移、高開環(huán)增益、高共模抑制比的高性能儀表放大器。放大器電流信號 經(jīng)放大，積分、A/D變換，微處理器控制取樣，計算，存儲和校準。校準結(jié)果送入顯示單元和打 印機，可顯示測量的kVp值以及波形、曝光mA值，將存儲的kV波形與時鐘振蕩器比較得到 曝光時間。對于單相整流機，照射時間是曝光過程中的輻射脈沖個數(shù)乘以脈沖時間；三相機 的照射時間從kV上升到kVpAvg的75%開始計算，到照射結(jié)束時kV再回落到kVpAvg的75% 時結(jié)束，系統(tǒng)不僅能由積分電流信號比計算得出與Wiscosin kV檢測盒同樣的kVpEff (有效 值)，還可由瞬時電流信號比給出kVpAvg(平均值)，kVpMax(最大值)，部分波形的kVp值，以 及由瞬時電流信號比計算kV波形和由薄的過濾片電流信號繪出輻射波形，并具有統(tǒng)計分 析功能。
全文摘要
非介入式醫(yī)用診斷X線機攝影參數(shù)測試系統(tǒng)，是一種多功能放射診斷設(shè)備質(zhì)量保證儀器，使用通用PIN型光敏二極管作為X射線傳感器，自動測量、記錄X線機曝光時所對應(yīng)的管電壓、管電流、曝光時間、曝光劑量。以上曝光參數(shù)測量無需對X線機進行任何拆裝，計算機自動分析PIN光敏二極管X射線傳感器輸出信號，計算得出所有與本次曝光相關(guān)的成像參數(shù)。系統(tǒng)硬件核心采用先進地嵌入式CPU技術(shù)，在windowsCE操作系統(tǒng)下設(shè)計各種測量參數(shù)的顯示、處理、分析、存儲，所形成的最終系統(tǒng)為便攜、智能測量系統(tǒng)，和國外進口設(shè)備相比，體積小、智能程度更高。
文檔編號G01T1/24GK102090897SQ200910250270
公開日2011年6月15日 申請日期2009年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月11日
發(fā)明者國華 申請人:國華