专利名称：非介入式医用诊断x线机摄影参数测试系统研制的制作方法
技术领域：
非介入式医用诊断X线机摄影参数测试系统研制属于医学领域。
背景技术：
X线摄影参数中，管电压测量最为复杂。目前测量诊断X射线机kVp有多种方法 利用已知元素的K吸收特征能量峰校准X射线高压发生器[1]。将辐射探测器(锗)和单 /多道分析器等组成的谱仪可测得最大能量峰，测量靶材料K吸收特征峰所对应的能量，能 量大小与峰值电压相对应。此方法为峰值电压绝对测量方法，但测量装置较复杂、费用高， 适用于生产厂家或计量部门，不适宜作为常规质量控制。另一种方法，高阻表/分压器法适 用于X射线机产品和测量仪表的校准。测量时，要由专业技术人员将连接X射线管和高压 发生器的电缆拆开，接入分压器(或高阻表)，通过示波器观察高压波形及其高度，以此确 定kVp值。测量准确度和精密度可达1%。缺点是这是一种介入操作方法，若操作不当，可 能引起错误的测量结果，甚至设备的损坏，故不宜于在常规质量控制中应用。Wiscosin kV 检测盒[2]是较早采用的一种非介入测量方法。其检测优点是设备成本低，由于检测盒要 使用胶片，需冲洗和测量光密度，不仅操作复杂，每一环节都可能产生小的误差，而且一次 曝光只能测量一个kVp值，效率较低，而且无法直接测量X线曝光时间。非介入式摄影参数 测量方法。采用加厚PN节加厚设计的PIN型Si光敏二极管探头组成X线探测器与数字电 路组合，实现全部曝光参数实时测量，一次曝光不仅可得到各种kVp值，还可打印出kV波形 和辐射波形，给出波纹系数等多种数据，进行统计分析，是一种理想的X射线诊断设备质量 控制工具，还可用作设备生产，查找故障和维修的检测工具。目前国外非介入式X线摄影综 合参数测量仪器价格昂贵，单台报价近20万元，而国内尚没有相关研究报道，更没有商用 设备提供。
发明内容
1、研究方法和技术路线本项研究将设计制作能够以非介入方式，实时测量X线摄影峰值管电压、管电流 及X线曝光时间的曝光参数综合测量系统。本项研究按照以下方法实施(1)首先研制适合诊断X线线质及强度分析的厚PN节PIN型半导体X线传感器。 本研究拟采用厚PN节PIN型半导体X线传感器，其基本结构与Si光敏二极管相似，探测器 加工将委托北京师范大学核技术研究所制作。探测器加工完成后，主要对探测器输出与X 射线束能量响应、探测器输出线性性能、光子能量40-150keV探测灵敏性进行研究。探测器 性能满足探测器输出对X射线能量响应变化< 士3% (光子能量40_150keV)探测器输出对X射线强度(10mR-2R)完全线性(线性相关系数r > 0. 999)探测器输出电流>KT9A (40kV, 50mA)(2)确定不同滤过条件时探测器输出与X线摄影参数函数关系。当X射线照射探测器时，射线束经过过滤器达到探测器并产生光电流。通过实验确定光电信号比与χ射线 管电压(kVp)、管电流之间的函数关系及探测器输出信号脉冲宽度，通过这种函数关系反求 管电压、mA及曝光时间。(3)研制探测器输出信号放大、处理及显示电路。电子学部分包括放大电路、数据 采集系统和嵌入式32位CPU微处理器测控系统(君正Jz4740)，使用WinCE操作系统，图 形参数实时彩屏显示。X射线经传感器产生的电信号可低至InA，因此本系统选择低失调 电压、低偏置电流、低温度漂移、高开环增益、高共模抑制比的高性能仪表放大器。放大器 电流信号经放大，积分、A/D变换，微处理器控制取样，计算，存储和校准。校准结果送入显 示单元和打印机，可显示测量的kVp值以及波形、曝光mA值，将存储的kV波形与时钟振荡 器比较得到曝光时间。对于单相整流机，照射时间是曝光过程中的辐射脉冲个数乘以脉冲 时间；三相机的照射时间从kV上升到kVpAvg的75%开始计算，到照射结束时kV再回落到 kVpAvg的75%时结束。系统不仅能由积分电流信号比计算得出与Wiscosin kV检测盒同样 的kVpEff (有效值)，还可由瞬时电流信号比给出kVpAvg (平均值)，kVpMax (最大值)，部分波 形的kVp值，以及由瞬时电流信号比计算kV波形和由薄的过滤片电流信号绘出辐射波形， 并具有统计分析功能。2、本项目的特点与创新之处本课题所要研制的非介入式医用诊断X线机摄影参数测试系统，是一种多功能放 射诊断设备质量保证仪器，使用通用PIN型光敏二极管作为X射线传感器，自动测量、记录X 线机曝光时所对应的管电压、管电流、曝光时间、曝光剂量。以上曝光参数测量无需对X线 机进行任何拆装，计算机自动分析PIN光敏二极管X射线传感器输出信号，计算得出所有与 本次曝光相关的成像参数。系统硬件核心采用先进地嵌入式CPU技术，在windowsCE操作 系统下设计各种测量参数的显示、处理、分析、存储，所形成的最终系统为便携、智能测量系 统，和国外进口设备相比，体积小、智能程度更高。
权利要求
1.本项研究将设计制作能够以非介入方式，实时测量X线摄影峰值管电压、管电流及X 线曝光时间的曝光参数综合测量系统，本项研究按照以下方法实施(1)首先研制适合诊断X线线质及强度分析的厚PN节PIN型半导体X线传感器。本研 究拟采用厚PN节PIN型半导体X线传感器，其基本结构与Si光敏二极管相似，探测器加工 将委托北京师范大学核技术研究所制作，探测器加工完成后，主要对探测器输出与X射线 束能量响应、探测器输出线性性能、光子能量40-150keV探测灵敏性进行研究，探测器性能 两足探测器输出对X射线能量响应变化< 士3% (光子能量40-150keV)探测器输出对X射线强度(10mR-2R)完全线性(线性相关系数r > 0. 999)探测器输出电流> IO-9A (40kV, 50mA)(2)确定不同滤过条件时探测器输出与X线摄影参数函数关系。当X射线照射探测器 时，射线束经过过滤器达到探测器并产生光电流，通过实验确定光电信号比与X射线管电 压(kVp)、管电流之间的函数关系及探测器输出信号脉冲宽度，通过这种函数关系反求管电 压、mA及曝光时间；(3)研制探测器输出信号放大、处理及显示电路。电子学部分包括放大电路、数据采集 系统和嵌入式32位CPU微处理器测控系统(君正Jz4740)，使用WinCE操作系统，图形参数 实时彩屏显示。X射线经传感器产生的电信号可低至InA，因此本系统选择低失调电压、低 偏置电流、低温度漂移、高开环增益、高共模抑制比的高性能仪表放大器。放大器电流信号 经放大，积分、A/D变换，微处理器控制取样，计算，存储和校准。校准结果送入显示单元和打 印机，可显示测量的kVp值以及波形、曝光mA值，将存储的kV波形与时钟振荡器比较得到 曝光时间。对于单相整流机，照射时间是曝光过程中的辐射脉冲个数乘以脉冲时间；三相机 的照射时间从kV上升到kVpAvg的75%开始计算，到照射结束时kV再回落到kVpAvg的75% 时结束，系统不仅能由积分电流信号比计算得出与Wiscosin kV检测盒同样的kVpEff (有效 值)，还可由瞬时电流信号比给出kVpAvg(平均值)，kVpMax(最大值)，部分波形的kVp值，以 及由瞬时电流信号比计算kV波形和由薄的过滤片电流信号绘出辐射波形，并具有统计分 析功能。
全文摘要
非介入式医用诊断X线机摄影参数测试系统，是一种多功能放射诊断设备质量保证仪器，使用通用PIN型光敏二极管作为X射线传感器，自动测量、记录X线机曝光时所对应的管电压、管电流、曝光时间、曝光剂量。以上曝光参数测量无需对X线机进行任何拆装，计算机自动分析PIN光敏二极管X射线传感器输出信号，计算得出所有与本次曝光相关的成像参数。系统硬件核心采用先进地嵌入式CPU技术，在windowsCE操作系统下设计各种测量参数的显示、处理、分析、存储，所形成的最终系统为便携、智能测量系统，和国外进口设备相比，体积小、智能程度更高。
文档编号G01T1/24GK102090897SQ200910250270
公开日2011年6月15日 申请日期2009年12月11日 优先权日2009年12月11日
发明者国华 申请人:国华