光野與X線照射野檢測尺的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

劉文，梅士兵，徐濤

北京軍區(qū)總醫(yī)院 醫(yī)學(xué)工程科，北京100700

光野與X線照射野檢測尺的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

劉文，梅士兵，徐濤

北京軍區(qū)總醫(yī)院 醫(yī)學(xué)工程科，北京100700

光野與X線照射野一致性檢測尺是一種射線的照射野檢測裝置，包括傳感器單元、處理單元、顯示單元。其原理是采用線陣X線傳感器檢測，經(jīng)單片機(jī)處理后由對稱線陣LED發(fā)光組件顯示的方法進(jìn)行測量。檢測裝置可實(shí)時(shí)檢測與顯示提高了檢測效率，且提高了檢測的準(zhǔn)確性。

光野；X線照射野；X線檢測尺；醫(yī)療設(shè)備設(shè)計(jì)

1 目前國內(nèi)外光野與X線照射野檢測狀況

1.1 光野和射野檢測的概念

目前，醫(yī)學(xué)設(shè)備質(zhì)量保障已經(jīng)成為醫(yī)院保障醫(yī)療質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，需要檢測的射線裝置如X線機(jī)、加速器等，這些設(shè)備質(zhì)量保障檢測項(xiàng)目較多，光野與照射野的檢測是檢測中的一部分。光野是指射線裝置機(jī)頭模擬光源在入射面所界定的區(qū)域；照射野也稱為射野，表示射線束垂直通過模體的范圍，它與模體表面的截面大小表示照射野的面積。在臨床治療或者診斷檢查中，由于照射野無法通過目視確定，因此，通常用可見光模擬照射野。光野照射野的一致性檢測主要是為了驗(yàn)證模擬光源的光野與射線的照射野的重合程度，也即光野和照射野中心或邊界的偏移程度。

1.2 膠片檢測光野和射野的方法

目前，光野照射野一致性檢測一般采用膠片法。在中國專利申請?zhí)枮?00720173729.4的專利申請中[1]，公開了一種用于光野/照射野一致性檢測裝置，該裝置包括：主體為一盒型，由上下面兩部分殼體組成，在上面殼體上設(shè)有標(biāo)尺線，并設(shè)置有光野框，在上面殼體上還設(shè)置有定位孔和方向標(biāo)記；下面殼體一側(cè)的連接處設(shè)有合頁，下面盒體用于曝光膠片，通過曝光進(jìn)行光野/照射野一致性的檢測。但是，該檢測裝置通過膠片進(jìn)行，檢測過程中需要使用膠片，因此膠片曝光后，需要進(jìn)行暗室操作，在檢測時(shí)也需要進(jìn)行定位等操作，操作繁瑣，而且檢測效率低；而且，由于膠片本身的限制，一般檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性較低。

1.3 非膠片檢測光野和射野的方法

國外非膠片法的主要產(chǎn)品有瑞典的（NOVA-a Clear Understandine） 多功能光野與照射野一致性檢測工具—NOVA，其原理是通過檢測尺和尺表面的熒光物及圖像采集攝像裝置進(jìn)行，用光野圖像采集器采集光野圖像，當(dāng)設(shè)備產(chǎn)生X射線時(shí)熒光激發(fā)圖像采集器采集熒光圖像，計(jì)算機(jī)對兩個(gè)圖像進(jìn)行比對檢測。其特點(diǎn)是快捷曝光后不需要暗室操作和圖像處理，以上兩個(gè)操作系統(tǒng)共同的特點(diǎn)是體積大，都需要有一定的操作環(huán)境。

2 光野與X線照射野檢測尺的設(shè)計(jì)要求

光野與X線照射野檢測尺，可用于所有診斷X線機(jī)設(shè)備無論是診斷設(shè)備還是其他設(shè)備包括乳腺機(jī)射線能量在40～200kV。

光野與X線照射野檢測尺，滿足一系列國際標(biāo)準(zhǔn)，適用于X線設(shè)備的安裝、維護(hù)、驗(yàn)收、修理和質(zhì)量控制。

光野與X線照射野檢測尺，由檢測尺和標(biāo)尺組成，標(biāo)尺可組成一字或任意扇形表面帶有清晰的刻度，檢測尺可放在標(biāo)尺的任何部位用于光野與X線照射野的對比。

光野、X線照射野檢測尺在X線曝光過程中自動(dòng)采集對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行凍結(jié)、存儲(chǔ)、驅(qū)動(dòng)處理。測試結(jié)果一目了然方便快捷。

檢測尺可對大于3mm射野進(jìn)行X線檢測，分辨率優(yōu)于1mm[3]。

光野與X光照射野可進(jìn)行同步檢測，方便快捷且無需曝光后暗室處理和數(shù)據(jù)處理。

3 光野與X線照射野檢測尺的設(shè)計(jì)原理和方法

3.1 傳感器單元

為了保障檢測精度,在設(shè)計(jì)中X線傳感器我們選擇了外徑為0.8mm的半導(dǎo)體傳感器，圖1為傳感器與顯示器件照片。檢測傳感器部分是由128個(gè)線陣傳感器組成，檢測區(qū)長128mm，為保障設(shè)備的采集精度選擇的傳感器的響應(yīng)時(shí)間小于1ms。

圖1 傳感器與顯示器件

3.2 顯示單元

顯示單元是也是由寬0.8 mm的128個(gè)LED組成，所述LED與X線陣傳感器之間一一對應(yīng)，顯示區(qū)長128mm，當(dāng)對應(yīng)的X線陣傳感器接收到X光信號時(shí)，傳感器中產(chǎn)生相應(yīng)的電流信號發(fā)送給控制器，由控制器控制對應(yīng)的LED發(fā)光，達(dá)到對照射野范圍或者邊緣的顯示和檢測。在刻度0對應(yīng)的刻度線（中心點(diǎn)）設(shè)計(jì)有一個(gè)LED對中光標(biāo)用于光野校準(zhǔn)，與該刻度線對應(yīng)的，以方便使用者對于中心點(diǎn)進(jìn)行觀察，以通過中心點(diǎn)定位線進(jìn)行投影光交界的定位。顯示設(shè)計(jì)可以對大于2mm射野進(jìn)行X線檢測，設(shè)計(jì)分辨率優(yōu)于1mm。

顯示單元貼近刻度線，這樣可以使得操作者更方便的查看發(fā)光的顯示單元的長度，進(jìn)而得到射線的照射野的邊緣，并且，在進(jìn)行光野和照射野的一致性檢測時(shí)，可以準(zhǔn)確的得到光野和照射野中心或邊界的偏移程度。度線對應(yīng)的量程等于所述顯示單元的長度，還等于傳感器單元的長度。

3.3 控制器單元

控制器以及存儲(chǔ)器是通過單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。傳感器通過專門電路與單片機(jī)連接檢測，單片機(jī)還可對前一次檢測時(shí)檢測到射線的傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，用于不同時(shí)間的檢測對比，顯示也是通過單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的，可以在檢測裝置的表面設(shè)置“顯示上一次”的按鈕，顯示單元按照存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行。檢測尺構(gòu)成，見圖2。

圖2 檢測尺的構(gòu)成

3.3 傳感器檢測試驗(yàn)

為了保障設(shè)計(jì)的可靠性我們對傳感器進(jìn)行了試驗(yàn)，試驗(yàn)方法是將帶有同樣電路的傳感器，一支放在放射野內(nèi)一只放在放射野外，設(shè)X線照射條件為70kV，5mAs。用示波器記錄下兩個(gè)傳感器的波形，上面是在射野內(nèi)的傳感器信號，下面是在射野外傳感器信號。可以看到，在野內(nèi)的傳感器輸出一個(gè)2V左右的信號，在野外的傳感器幾乎沒有信號輸出（圖3）。根據(jù)信號，我們設(shè)計(jì)了檢測電路。

4 使用方法和原理

光野是指射線裝置機(jī)頭模擬光源在入射面所界定的區(qū)域；照射野也稱為射野，表示射線束垂直通過模體的范圍，它與模體表面的截面大小表示照射野的面積。在臨床治療或者診斷檢查中，由于照射野無法通過目視確定，因此，通常用可見光模擬照射野。光野照射野的一致性檢測主要是為了驗(yàn)證模擬光源的光野與射線的照射野的重合程度，也即光野和照射野中心或邊界的偏移程度。

使用時(shí)打開X線光學(xué)投影燈，打開本檢測裝置的電源，將該檢測裝置的中心點(diǎn)定位線設(shè)定在投影光的交界處，則檢測裝置直接定位出了光野邊界；之后，當(dāng)有X線曝光時(shí)，檢測裝置內(nèi)的X線陣傳感器對X線的邊緣內(nèi)外信號進(jìn)行檢測采集，在控制器的控制下，檢測到X線的X線陣傳感器所相應(yīng)的LED被驅(qū)動(dòng)發(fā)光。發(fā)光的LED與中心點(diǎn)光標(biāo)進(jìn)行比較計(jì)算，即可以得出檢測誤差，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對光野與X線照射野的一致性檢測。

5 小結(jié)

目前，醫(yī)學(xué)設(shè)備質(zhì)量保障已經(jīng)成為醫(yī)院保障醫(yī)療質(zhì)量重要環(huán)節(jié)，X線機(jī)的質(zhì)量保障檢測項(xiàng)目較多，光野與燈光野的檢測是檢測中的一部分，但目前還沒有一種專用快捷檢測器具，為了保障X線設(shè)備在臨床上的質(zhì)量，我們根據(jù)實(shí)際需要設(shè)計(jì)的由二維矩陣傳感器組成的高精確度光野與照射野檢測尺，對于光野與X線野一致性檢測提供了一套完整的解決方案，使光野與X線照射野一致性檢測變得簡單、方便并清晰客觀進(jìn)行比較和記錄，設(shè)備可快捷的展開檢測和維修校準(zhǔn)工作。

[1] 王軍良,周振山.一種用于光野與照射野一致性的檢測裝置:中國,200720173729[P].2008-08-27.

[2] 北京計(jì)量科學(xué)研究所,首都醫(yī)科大學(xué)儀器質(zhì)量控制技術(shù)研究中心.JJG774-2004醫(yī)用診斷X射線輻射源檢定規(guī)程[S].北京:中國計(jì)量出版社,2004.

[3] 陳建功.放射治療輻射野與光野重合度的檢測、調(diào)校和改進(jìn)的研究[J].中國醫(yī)療設(shè)備,2009,24(10):23-26.

[4] 邱曉霽.醫(yī)用診斷X射線輻射源焦點(diǎn)尺寸及輻射野與光野一致性檢測方法的探討[J].中國計(jì)量,2009,15(7):78-79.

[5] 張啟順,武道福.IP板在放射治療定位和射野驗(yàn)證中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代腫瘤醫(yī)學(xué),2009,17(4):738-739.

[6] 李兆斌,陸耀紅,孫宜,等.應(yīng)用MV級CR進(jìn)行射野驗(yàn)證的臨床研究[J].中國醫(yī)學(xué)物理學(xué)雜志,2009,27(5):1389-1390,1408.

[7] 魏楊生.調(diào)整X射線診斷機(jī)的光野與輻射野的一致性[J].上海計(jì)量測試,2007,35(1):26.

The Design and Application of the Coherence Metrical Ruler of X-Ray Confine

LIU Wen, MEI Shi-bing, XU Tao
Medical Engineering Department, The Military General Hospital of Beijing PLA,Beijng 100700, China

The coherence metrical ruler of X ray confine is a metrical device on irradiation confine of X ray，which include transducer unit, manage unit, display unit. It adopts line array transducer to measure the irradiation confine, and dispose by processor of singlechip, then display the result through irradiancy discreteness. So the metrical ruler can measure and display the irradiation confine real time, that the efficiency and veracity can be improved.

light confine; irradiation confine of X ray; metrical ruler of X ray; medical device designing

1674-1633(2011)10-0088-02

2011-03-28

作者郵箱：108726966@qq.com

TH774

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2011.10.031