動物全身骨骼x光檢測儀的製作方法
2023-06-28 16:16:36 2
專利名稱：動物全身骨骼x光檢測儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種X光檢測裝置，具體來說是一種動物全身骨骼X光檢測儀。
技術背景對大型動物的X光拍片檢查，通常比較繁瑣和困難，因為X光拍片設備一般為固定式的，很難或很不方便將大型動物或其拍片部位擺放到拍片設備的適當位置，同時，現有的X光拍片設備，視野有限，只能進行局部小範圍的拍片，而且，採用傳統的X光膠片出片時間長，檢測效率低，例如傳統X光拍片設備要進行動物全身檢查，要對身體的各個部位分別進行單獨拍片，然後，對膠片進行衝洗，整個過程最快也要幾十分鐘。如對比賽用被檢動物進行篩選和緊急救治時的X光檢查，都需要儘快進行全身檢查，判斷病情，以便做出正確的傷情處理。
實用新型內容本實用新型克服了上述缺點，提供一種檢測效率高，操作簡易的動物全身骨骼X光檢測儀。
本實用新型解決其技術問題所採取的技術方案是包括計算機系統、電氣控制系統、掃描傳送裝置、X光發生裝置和探測器，所述計算機系統與所述電氣控制系統相連，並通過所述電氣控制系統控制所述掃描傳送裝置，所述X光發生裝置和探測器通過所述掃描傳送裝置固定連接，所述計算機系統還控制所述X光發生裝置工作，發出的X光射線，照射在所述探測器上後送回至所述計算機系統中進行處理，所述X光射線管上設置有狹縫束光器，發出薄的扇形X光射線與所述線陣探測器相對應。
所述掃描傳送裝置可包括電機和傳動機構，所述電機的主軸與所述傳送機構相連，所述傳動機構與所述球管連接塊和探測器分別相連。
所述傳動機構可包括傳動齒帶、導軌、主連接槓和分別固定在所述主連接槓兩端的球管連接塊和探測器連接塊，所述傳動齒帶與所述電機主軸相連，並與所述主連接槓固定連接，所述主連接槓沿所述導軌平行移動。
所述X光射線方向與所述掃描運動方向可相互垂直。
所述X光發生裝置和探測器之間可設置有檢測通道。
所述檢測通道的側壁可為碳纖維板。
所述探測器中，接收X光射線的面可設置有狹長的準直器。
所述電氣控制裝置還可連接有手控盒和腳踏開關。
本實用新型通過直接採用數字成像對被檢動物進行全身檢查，它解決了傳統X光拍片設備難操作的缺點，具有以下的特點1.高成像速度從拍攝到屏幕出片只需十幾秒至二十幾秒的時間，成像速度極高，特別適合緊急救治。
2.數位化X線機的線掃描由微機控制，掃描信息進入計算機，由計算機進行圖像生成並分析，實現廉價的無膠片化的數位化動物檢查拍片系統。
3.低劑量；採用數位化線掃描直接成像技術，大大減小了拍片劑量，一般的拍片條件為40kV--150kV、8mA--160mA，受照劑量約為60uGy，而對旁邊固定布放動物的工作人員所受散射線的輻射劑量更低，這樣，有效的保護了工作人員的身體安全。
4.數位化、可遠程會診直接數位化的圖像可利用通信網絡遠程傳送圖像，診斷醫師可遠程會診。
圖1為本實用新型的整體結構示意圖圖2為本實用新型中X光球管結構示意圖圖3為本實用新型中探測器結構示意圖圖3為本實用新型中掃描傳送裝置結構示意圖圖5為本實用新型中電氣控制系統示意圖具體實施方式
如圖1所示，本實用新型包括計算機系統、電氣控制系統、掃描傳送裝置、X光發生裝置和探測器，所述計算機系統與電氣控制系統相連並控制所述電氣控制系統工作，所述電氣控制系統又分別與所述X光發生裝置和掃描傳送裝置相連，控制掃描進程，所述探測器與所述計算機系統相連，將採集到的圖像傳送到計算機中進行處理。
X光發生裝置包括高壓發生器和X光球管。
高壓發生器是用來產生恆定直流高壓並經過高壓電纜供給X射線管組件的裝置，它是X光發生裝置的重要部件，為了保證X射線的質量和平穩性，採用高頻高壓發生器，高壓範圍為40KV～150KV，最高電流為160mA。高壓發生器的參數由計算機系統設置，可靠性比較高。高壓發生器主要包括微處理器、高壓油箱、AC/DC、高頻逆變器、穩壓穩流電路、高壓插座、充放電板、接線板及接地線等。實際使用中，經常採用的拍片條件為80KV～120KV，60mA。高壓發生器有一個專用調試軟體，高壓控制是由所述計算機系統通過串行接口傳送命令實現的。高壓發生器內的運行程序保證在每單次攝影時，技術條件的選擇不會超過X射線管的額定容量。
X光球管也叫X射線管或球管，由管殼和管芯組成，管芯是一種構造精密、易碎的高真空玻璃器件，它放置在充滿油的防護管殼內，管芯的作用是將電能轉換成X線。本實用新型中採用的是雙焦點旋轉陽極X射線管。X射線管管芯的陽極是一個錸—鎢合金盤，在曝光時合金盤在高速旋轉，因此被電子撞擊的位置就不固定在靶面的局部面積上，而是均勻分布在整個靶面外圈上，增大球管的熱容量。球管與高壓發生器之間有兩根電纜線相連，陰極和陽極高壓電纜線各一根。新的球管被裝入時，由於球管參數的不一致，要進行高壓發生器的參數校正。由於球管為貴重部件，運用時必須有保護措施。球管由於長時間的連續使用熱量很大，其熱容量下降到20％以下時會出現報警。使用和設置不當都會報警，此時必須查清原因才以能繼續使用。
本實用新型中球管的焦點為0.6mm/1.2mm，對球管較特殊的要求是要保持射線穩定性和重複性。X射線管組件的濾過不小於1.5mmAl當量。X射線設備的總濾過不小於2.5mmAl當量。
如圖2中所示，所述X光球管201上設置有束光器202，所述束光器由束光板203、準直縫204、1個雷射燈和束光器罩(圖中未標示)組成，它固定安裝在球管201的出光口上，準直縫204由鉛板製成，束光器的筒形結構保證形成扇形窄光束，束光器202的外殼包有鉛板防護，以保證射線向其它方向無洩漏。X射線經過束光器202，形成有效薄扇形X射線束205，束光器長500mm，它的前端準直狹縫尺寸為160mm×1.0mm，準直縫204的位置可以調節，以使經過束光器的X射線準確地照射到探測器的入射窗上，且兩者的中心重合。束光器準直縫的調整對採集的圖像影響較大，X射線準直的好壞將直接影響圖像的計數數值和圖像質量。
由於球管需要長時間的曝光，為了解決使用過程中球管的散熱，在球管的後部安裝有軸流風扇，以利於散熱。這部分的主要工作是束光器的內部結構的設計和輻射防護的屏蔽設計，最後要能在使用中切實做到束光器即能減小散射線又無漏射線、束光器罩要能保證球管散熱良好。
所述球管的後部裝有三個軸流風扇(圖中未標示)，用於保護X射線管，提供強制散熱。球管支柱206分為上下兩段，上段將球管固定於其中間，且與球管的陽極端保留有一定的間隙，以利於球管散熱；下段與主連接槓的端點固定相連。
所述探測器在結構上由以下部件組成X射線探頭、信號採集電路、低壓電源組合、數據採集器。其中X射線探頭和信號採集電路一起被封裝在一個長方體的鋁合金盒內，被稱為探頭；而低壓電源組合則單獨被封裝在一個具有良好散熱功能的金屬方盒中；數據採集器是一數據卡置於計算機中，來接收探測器來的圖像數據。
探頭包括密封鋁膜、晶體陣列、信號採集電路三部份。探測器的結構如圖3中所示。探頭是一個封閉的鋁合金腔室，前面板是具有屏蔽作用的鉛銻合金材料，其偏上部是一個鉛準直器A，準直器A後端有密封鋁膜B，鋁膜下面為晶體陣列C，它的引出線連接信號採集電路D，後面還有A/D轉換電路、緩存器、通信接口。
X射線透過被檢動物投照到探頭上，經準直器準直後，穿過密封鋁膜，到達晶體陣列，晶體將X射線轉換為電信號，由其後端的信號採集電路採集，經A/D轉換為數位訊號，存入緩存器，由通信接口電路把緩存器中的數字圖像數據發送給計算機。
探頭的主要部件就是由晶體單元組成的一條陣列，每個晶體單元的信號，作為圖像的一個像素，用14個字節表示，每個晶體單元的靈敏面積基本上是相同的，所以，探測器的整個測量區域中的空間解析度是一致的。
信號採集電路緊挨著探頭固定，它由以下功能組件組成控制器，適配器和電源系統。
控制器包括信號模擬處理電、16位模/數變換器和可編程邏輯控制電路。模擬處理電路用來在可編程邏輯電路指令的控制下讀出信號和積分信號。模/數變換器用來把模擬信號轉換為數字代碼，以便寫入適配器的動態存儲器DRAM中。
可編程邏輯電路可以完成以下功能使探頭多路線陣同步工作；可將數字信息寫入適配器的DRAM中；將接收的信號經適配器送到微機上；檢測電源；測試探頭電路；測試適配器DRAM。
另外還設有容量為16位的控制器狀態寄存器和幀長寫入用的行計數器等。
在採集系統上設有插頭，以便與外部裝置相接接供電電源；數據傳輸線—與計算機的數據採集器相連；必要時，連接外部傳感器(RS485)。
所述低壓電源用於產生12伏直流輸出電壓，為電子電路和探頭供電，低壓電源的輸入為單相220V。
所述掃描傳送裝置可分為球管連接塊1、探測器連接塊2、控制球管與探測器的同步的主連接槓3、導軌4、電機5和傳動齒帶6。所述同步主連接槓3貫穿於檢查通道的底板7下部，兩端的連接塊1、2分別與X光球管9和探測器10相連，檢查通道的底板7是被檢動物的承載體，它要具備穩固的能力，通道兩側採用碳纖維板8，由框架進行拼裝固定，形成狹長通道，便於被檢動物的移動和固定。
機械掃描裝置的工作原理是掃描運動電機經過傳動齒帶帶動主連接槓沿著水平安放的三根導軌從前向後運動，球管通過連接塊1與主連接槓3的一端相連，束光器固定於球管的出光口；主連接槓的另一端通過探測器連接裝置將探測器垂直固定於檢查通道的另一側；主連接槓貫穿檢查通道的底板下，可往復掃描運動；三根滑動導軌分別位於主連接槓的兩端和中部的下面；球管的焦點、束光器的準直縫、探測器的入射窗位於同一個垂直方向的平面內，且所述X光射線照射方向與所述主連接槓運動方向相垂直；當從前向後掃描運動時，球管、束光器、探測器將由主連接槓承載著同步從前向後運動，此時球管產生的X射線將掃描檢查通道上的被檢動物，探測器同時接收穿過被檢動物的攜帶被檢動物身體信息的X射線，再由圖像採集系統形成被檢動物的X射線影像。
掃描裝置外形長5000mm、寬5000mm、高2500mm，檢查通道的長5000mm、寬2000mm、高2500mm，檢查通道的底板要穩固，要能承受1000公斤的力，便於被檢動物的通過。掃描運動的行程應不小於5000mm。
所述計算機系統及應用軟體組成的技術工作站、手控盒以及用戶所選的輸出設備，構成操作控制臺。所述計算機系統可以位於技師工作間內，也可以放置於離掃描裝置有一定距離的臨近位置或房間。
所述技術工作站在計算機控制下完成數據採集、圖像重建和數字圖像處理。如掃描啟動、停止，接通高壓、旋轉陽極轉動、控制曝光等。此外還用於工作狀態的在線檢測和故障報警、在掃描完成後，完成數據處理，並顯示圖像等。技術工作站可提供病歷建檔、查詢，掃描條件選擇，掃描控制，圖像顯示，診斷報告編寫、列印及診斷時所需的基本功能。
所述手控盒也稱高壓發生器控制盒，是在控制臺上開啟和關閉高壓發生器的裝置。手控盒有兩個按鍵。高壓發生器控制盒引出的電纜分別與高壓發生器，控制機櫃和計算機相連。球管的曝光控制及高壓發生器kV與mA設定均由計算機通過軟體完成。
在手控盒上還設有對講裝置，音箱安裝在診斷室中。當需要對輔助者講話時要踩下腳踏開關，否則操作間內的人員不能聽見。
計算機系統是本裝置的控制中心，當需要對被檢動物進行攝影檢查時，首先建立被檢動物信息，設備在計算機系統控制下，首先啟動高壓發生器向球管加電，當球管達到準備好曝光時，啟動掃描機械，使球管和探測器從前向後同步掃描運動；當機械掃描速度達到穩定時，開始曝光，在此期間X射線通過束光器形成薄的扇形光束，穿過被檢動物的身體各部位，射入探測器的入射窗；探測器在計算機系統控制下，將X射線信號轉換為電信號，由數據採集器將採集的每一行電信號送至A/D轉換器變為數位訊號，數位訊號再傳送到計算機，當掃描完全部被檢部位且一幅圖像採集完成後，計算機系統進行數據重建處理，同時停止曝光和機械運動，處理後的圖像在計算機屏幕上顯示出來，並自動存檔，機械裝置同時將球管和探測器回退到掃描的起始位置，準備下一次圖像採集。
整個採集過程的掃描速度是恆定的，拍片的大小決定著掃描時間的長短，例如對一匹身長3.0米的賽馬做全身拍片，以160mm/s的速度掃描，大約需要20秒的時間來獲得一幅馬匹全身X射線數字影像。
掃描傳送裝置的運動、探測器系統的圖像採集和X射線發生裝置的曝光三者的同步是線掃描成像方式的關鍵。當掃描運動迅速達到均勻平穩時，探測器立刻進行圖像採集，同時X射線發生裝置曝光；當探測器的圖像採集完成後，同時X射線發生裝置停止曝光，掃描運動此時必須儘快停止；當圖像採集系統對採集到的圖像數據進行重建處理時，掃描運動必須儘快進行運動回位，為下一次的拍片掃描做好準備。
這些動作的協調進行主要是由計算機通過電氣控制系統來實現的。如圖5中所示，當電氣控制系統接收到計算機圖像採集的命令後，採取相應的電氣動作，啟動拍片的掃描運動控制、啟動X射線發生裝置準備曝光，計算機接收到準備就緒信號後，發出探測器數據採集和曝光指令，進行掃描、曝光和數據採集，數據採集結束後，計算機發出停止掃描和停止曝光指令，電氣控制系統採取相應的電氣動作，使掃描運動立即停止，並使運動機構回退到初始位置，準備再次拍片。
另外，電氣控制系統還具備接收計算機發出的指令，實現掃描運動機械的步進運動動作，完成系統的同步光路調準和拍片位置的對位控制；電氣控制系統本身還具有運動的限位控制和掃描運動速度的控制。
上述工作就是通過電氣控制系統的控制程序的設計、控制電路的設計實現。使電氣控制系統具有接收和反饋計算機的控制命令，進行電源控制、掃描運動控制、曝光控制等功能。從而實現根據來自技術工作站的信號，控制掃描運動；向計算機上報各開關狀態的檢測信號；實現手動按鍵控制電機；必要時使運動部分斷電。
手動控制板可以設在檢查通道口的邊上，可由操作員控制掃描機械的前後運動，以便於技師對被檢動物拍片的對位。當遙控掃描時，由計算機經串行口「com」控制掃描機械的前後運動。
以上對本實用新型所提供的動物全身骨骼X光檢測儀進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本實用新型的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用於幫助理解本實用新型的方法及其核心思想；同時，對於本領域的一般技術人員，依據本實用新型的思想，在具體實施方式
及應用範圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本實用新型的限制。
權利要求1.一種動物全身骨骼X光檢測儀，其特徵在於包括計算機系統、電氣控制系統、掃描傳送裝置、X光發生裝置和探測器，所述計算機系統與所述電氣控制系統相連，並通過所述電氣控制系統控制所述掃描傳送裝置，所述X光發生裝置和探測器通過所述掃描傳送裝置固定連接，所述計算機系統還控制所述X光發生裝置工作，發出的X光射線，照射在所述探測器上後送回至所述計算機系統中進行處理，所述X光射線管上設置有狹縫束光器，發出薄的扇形X光射線與所述線陣探測器相對應。
2.根據權利要求1所述的動物全身骨骼X光檢測儀，其特徵在於所述掃描傳送裝置包括電機和傳動機構，所述電機的主軸與所述傳送機構相連，所述傳動機構與所述球管連接塊和探測器分別相連。
3.根據權利要求2所述的動物全身骨骼X光檢測儀，其特徵在於所述傳動機構包括傳動齒帶、導軌、主連接槓和分別固定在所述主連接槓兩端的球管連接塊和探測器連接塊，所述傳動齒帶與所述電機主軸相連，並與所述主連接槓固定連接，所述主連接槓沿所述導軌平行移動。
4.根據權利要求1或2或3所述的動物全身骨骼X光檢測儀，其特徵在於所述X光射線方向與掃描運動方向相互垂直。
5.根據權利要求1或2或3所述的動物全身骨骼X光檢測儀，其特徵在於所述X光發生裝置和探測器之間設置有檢測通道。
6.根據權利要求5所述的動物全身骨骼X光檢測儀，其特徵在於所述檢測通道的側壁為碳纖維板。
7.根據權利要求1或2或3所述的動物全身骨骼X光檢測儀，其特徵在於所述探測器中，接收X光射線的面設置有狹長的準直器。
8.根據權利要求1或2或3所述的動物全身骨骼X光檢測儀，其特徵在於所述電氣控制裝置還連接有手控盒和腳踏開關。
專利摘要本實用新型通過直接採用X光數字成像對被檢動物進行全身檢查，能夠實現數位化、低劑量、高速成像，適合緊急救治，X線機的線掃描由微機控制，掃描信息進入計算機，由計算機進行圖像生成並分析，實現廉價的無膠片化的數位化動物檢查拍片系統，而且直接數位化的圖像可利用通信網絡遠程傳送圖像，診斷醫師可遠程會診，採用數位化線掃描直接成像技術，大大減小了拍片劑量，對工作人員所受散射線的輻射劑量也更低，這樣，有效的保護了工作人員和被檢動物的身體安全。
文檔編號A61B8/00GK2880010SQ20062000411
公開日2007年3月21日 申請日期2006年2月23日 優先權日2006年2月23日
發明者於紅林, 李川, 王龍海 申請人:於紅林, 李川, 王龍海