医用X射线成像设备（共6篇）
医用X射线成像设备 篇1
0前言
医用数字X射线成像装置的MTF曲线反应了成像系统的空间频域的传输特性, 是成像系统空间分辨率的定量描述。YY/T 0590. 1规定了一种量子探测效率的测定方法, 其中建议了一套边缘法测试MTF的流程, 较为方便可靠, 且重复性好。本文采用该方法对一台数字X射线成像装置进行了MTF的实验测定与计算, 对其中的算法及计算结果作了一些说明与讨论。
1 基本原理
边缘法测量MTF即用刃边模体成像后得到边缘扩展函数, 通过使用 [- 1, 0, 1] 或者[- 0. 5, 0, 0. 5] 运算核进行卷积运算展开位线扩展函数。对这个线扩展函数进行傅立叶变换, 变换后傅立叶函数各频率的系数就是调制传递函数。
2 测量条件
2. 1辐射质量: 对辐射条件较为完整的技术说明多数由辐射束频谱分布给出, 而常用X射线频谱特征的测量较为困难, 医疗器械行业标准YY/T 0481以一个改进的半价层技术, 以相关体模的明确的几何条件来表达辐射条件。辐射质量是由半价层厚度和固有的附加滤过确定的, 这需要从表1中的起始X射线管电压值开始, 适当调整管电压, 使其满足半价层的要求, 因此辐射质量是一种表示X射线辐射束谱分布的较为简略的方法。试验时从上述标准规定的4个辐射质量中选择一个或多个, 本文选用的是RQA5。
2. 2试验器件: 由YY / T 0590. 1, 试验器件由1mm厚的钨板构成 ( 纯度高于90% ) , 钨板100mm长, 宽度至少75mm。如果钨板纯度达不到要求, 应享有增加其厚度。用于试验照射的边沿应仔细抛光并与板面成90°。如果不使用增感屏直接把此边沿在胶片上曝光, 胶片上图像边缘的起伏变化应 < 5μm。钨板固定在3mm厚的铅板上。
如图1所示, 由1mm厚的钨板 ( 1) 安装在3mm后的铅板 ( 2) 上面构成。铅板尺寸: a 200mm, d 70mm, e90mm, f 100mm; 钨板尺寸: 100mm × 75mm。测量MTF的区域为b × c, 500mm × 100mm ( 图内长虚线表示的区域) 。X射线照射 到探测器 的范围 ( 短虚线 ) 至少应该 达到160mm × 160mm。
2. 3试验几何布局: 测量布局应符合图2所示的几何位置。图中的X射线设备按正常诊断应用时的同样方法设置。X射线管的有效焦点到探测器表面的距离应不小于1. 5m。如果由于技术原因该距离无法达到1. 5m或更长, 可以选择一个较短的距离, 但这个距离应在报告的结果中明确地予以标明。
试件直接放置在探测器表面。试件的边缘中心宜与X射线束的中心轴重合。建议测量时把试件和X射线辐射野都置于探测器中心, 否则, 应说明X射线野中心与试件的位置。
光阑B1和附加滤片应靠近X球管的焦点。光阑B2和B3最好也应用, 但如果可以保证不影响测量结果可以忽略。光阑B1和B2 ( 如果存在) 以及附加滤片与X射线焦点的相对位置应固定, 光阑B3 ( 如果存在) 和探测器表面与焦点也要保持稳定的相对距离和位置, 如果是方形的, 其距离探测器表面应为120mm, 并能保证X射线辐射野面积可以达到160mm × 160mm。光阑的特性应确保通过光阑的X射线不会影响测量结果。
剂量监测探测器用来监测X射线发生器输出精度。如果监测探测器R1的通透性很好, 不会留下结构影像, 其可放置在X线野中, 否则应置于影像探测器的视野外。
剂量监测探测器的精度 ( 标准偏差) 应好于2% 。剂量监测探测器的读数与曝光参数的关系应对所使用的不同X射线质量进行校正。为减少反向散射对测量读数的影响, 剂量监测探测器距离其后方物体应有500mm以上的距离。
3 实验结果
本文选用的标准辐射质量为RQA5, 固有滤过为1 mm Al, 半价层为7. 1 mm AL, X射线管电压为70k V。选用的数字X射线平板探测器的像素大小为0. 143mm, 图像矩阵为3072 × 3072。选用的试验器件为1 mm的钨板, 刃边的起伏变化满足试验的要求。具体计算步骤如下。
3. 1计算ESF: 按照图2的几何条件, 将钨刃边放置到数字X射线成像装置上面进行辐照, 从而得到刃边试件的图像, 如图3所示。刃边与数字成像装置的列所成的角度约为1. 5°。对图像进行数据重排, 从而得到一条ESF如图4所示。对有噪声的图像, 可以对所有的ESF进行平均处理, 得到平滑后的ESF, 用于后续的计算。
3. 2计算LSF: 通过使用 [- 1, 0, 1运算核] 对上述平均后的ESF曲线进行卷积运算展开为LSF曲线。如图5所示。
3. 3计算MTF: 对上述LSF进行傅立叶变换, 变换后的傅立叶函数各频率的系数就是MTF。用MTF零频率的幅度进行归一化处理, 即得到MTF曲线。如图6所示。
3. 4结论: 借鉴IEC标准推荐的测量MTF的方法, 完成了对一台数字X射线成像装置MTF曲线的测量, 测量结果可靠性好且具有较高的精度, 与厂家宣称的测量结果较为一致。建议对数字X射线成像装置的DQE测量时采用此方法。
参考文献
[1]YY/T 0590.1-2005医用电气设备数字X射线成像装置特性第1部分:量子探测效率的测定[S].
[2]YY/T 0481-2004医用诊断X射线设备测定特性用辐射条件[S].
[3]Simple method for modulation transfer function determination of digital imaging detectors from edge images[J].Egbert Buhr, Susanne Günther-Kohfahl, Ulrich Neitzel.Proc.SPIE 5030, Medical Imaging 2003:Physics of Medical Imaging, 877 (June 9, 2003) .
[4]Fujita H, Tsai DY, Itoh T, et al.A simple method for determining the modulation transfer function in digital radiography[J].IEEE Transactions on Medical Imaging, 1992, 11 (1) :34-39.
解析医用X射线设备中的接地 篇2
关键词：GB 9706.1,接地,医用X射线设备,电击危险
1 接地
医疗是社会现代化发展普遍关注的焦点内容, 解决传统医疗缺陷关系着社会改革发展的进程, 并且对我国公民社会生活提升有很大的帮助。新时期国家重点投资医疗设施改造, 将国内外先进医疗设备应用于医院临床救治, 从而提高了疾病诊断与治疗的效率。X射线设备是临床应用比较多见的设备之一, 其采用X线作为检测诊断依据, 帮助医生判断患者具体的病情状况。对于X射线设备来说, 接地是其结构组成中不可缺少的一部分, 利用接地可以调整设备传统调控性能的不足, 节约了大量设备运行产生的能耗问题。从专业角度分析, 接地是用于保护设备的一种连接线路, 可以严格防范触电事故的发生。
1.1 保护接地
随着临床医疗科学技术的快速发展, 多种高端医疗设备在临床诊治中得到普及应用, 这就要求医院做好各项设备的自动化控制, 确保设备在临床使用中发挥出预期的治疗价值。医用X射线设备涉及到多种类别, 广泛应用于各类疾病的诊断与观察, 大大降低了医生临床诊断的难度。为了保证X射线设备使用中不受到外界因素的干扰, 对其设定保护接地线路是不可缺少的, 这是电气设备接地最为常用的接地方式。X射线设备保护接地是用于用电事故防范的线路形式, 当医用设备电气装备受到外界因素干扰之后, 通过保护接地可以将多余电荷导入地下, 避免人工接触后造成的电击事故。同时, 当X射线设备处于高强度电流作业条件下时, 利用保护接地也能实现设备功能的安全化处理, 提升了X射线设备临床操盘者的可调度性。比如, 自然雷击对电气设备具有很强的破坏性, X射线设备极易受到高强度电流值影响而发生烧坏事故, 威胁到了人员及设备的安全性。
1.2 功能接地
每种医疗设备都要有其相对应的使用功能, 这样才能发挥出X射线设备在临床中的利用价值, 功能接地是X射线设备里比较实用的接地, 可根据设备工作状态做出相应的调整工作。从实际应用情况看, X射线设备采用功能接地是为了实现设备的最优化保护, 对线路连接中某个接点提供保护依据, 降低了设备在高荷载条件下的工作难度。由于X射线设备存在其本身的特殊性, 若单一使用其他接地完成处理, 必然会引起各种内控元件的失调性, 进而干扰到电气系统控制的工作效率。X射线设备利用功能接地, 重点在于解决设备变频调度中的问题, 防止电气设备遭受外界条件的干扰或破坏, 实现了设备功能的最优化升级。
1.3 电位均衡
电源是X射线设备正常运转的前提条件, 也是所有电气设备正常工作的基本要求。但是, 医用电气设备电位有严格的规定, 无论是单一电气或组合电气, 其都必须在有效电位条件下完成操作, 这样才能实现X射线设备功能的最优化。电位均衡是医用X射线设备必须要注重的标准之一, 否则电位失衡容易引起漏电事故, 给设备及人员造成诸多的危害。
2 医用X射线设备的接地防护要求
2.1 保护接地
2.1.1 保护接地端子
X射线设备选定保护接地方案时, 要充分考虑设备与接地之间的内在关联, 保证接地端子使用功能与整台设备操作相互一致, 这样才能提高医用设备的综合性能。保护接地端子使用期间, 要采取相应的接地防护措施, 重点控制X射线设备扩散造成的不利影响。
2.1.2 保护接地连接
由于医疗技术水平提升, 临床对X射线设备保护接地连接的要求越来越高, 选用保护接地必须按照预定的流程执行。具体要求包括: (1) 选用保护接地要根据电气行业标准, 在保护接地导线选用上, 应当符合绿黄色标准, 以方便操作人员的识别。 (2) X射线设备金属构件要和接地功能相互协调, 保证接地装备达到预定的设置要求, 才能使用接地完成各项操作, 这同样要依靠保护接地导线的绿/黄色进行识别。 (3) 操作人员必须要熟知X射线设备各项接地的应用要求, 做好接地功能装备的综合调度工作, 对各接地线路执行最优化变频, 防止电压接触造成的电击事故。
2.1.3 保护接地阻抗
医用X射线设备保护接地的连续性和连接牢靠等可以用结构检查来实现, 但由于医用X射线设备是由多部件组成的, 那么保护接地的电气连接良好性必须使用电流来检验, 即保护接地阻抗。
2.2 功能接地
2.2.1 功能接地端子
医用X射线设备中功能接地端子的主要作用包括屏蔽接地、滤波接地、噪声和干扰抑制和逻辑接地等。
2.2.2 功能接地连接
对医用X射线设备的功能接地连接的要求有: (1) 如果带有隔离的内部屏蔽的Ⅱ类设备, 采用三根导线的电源软电线供电, 则第三根导线 (与网电源插头的保护接地连接点相连) 应只能作内部屏蔽的功能接地, 且应是绿/黄色的。 (2) 上述要求外的功能接地连接导线不能是绿/黄色的。
2.3 电位均衡
2.3.1 电位均衡端子
对医用X射线设备的电位均衡端子的要求有: (1) 设备的电位均衡端子应标以规定的符号 (见GB 9706.1-2007附录D中表D.1的符号9) [1], 并在随机文件中加以说明。 (2) 设备的电位均衡端子应容易接触到。
2.3.2 电位均衡连接
对医用X射线设备的电位均衡连接的要求有: (1) 设备的电位均衡导线应用绿/黄色绝缘作识别。 (2) 设备的电位均衡导线在正常使用中能防止意外断开。 (3) 设备的电位均衡导线不使用工具即可拆下。 (4) 设备的电位均衡导线不应包含在电源软电线中。
3 医用X射线设备使用环境的接地装置
医用X射线设备是在医疗机构使用的设备, 由于其产生X射线的特殊性, 对其正常使用环境中的防护室、控制室、电网电源及接地装置等都有专门的要求。
3.1 接地装置
接地装置包括接地电极和接地干线两部分。接地电极是指直接埋入地中并与大地接触的导体或几个导体的组合。它由铜板、钢管、圆钢或自来水管等制成。若用铜板制作, 其面积应>0.25 m2, 厚度>3 mm;由钢管、圆钢制作时, 其直径应>50 mm, 长度>2 m。接地干线是连接接地电极与防护室或控制室配电箱间的导体。接地干线可用截面积不小于16 mm2的铜线并与接地电极焊接牢固, 焊接面积应>10 cm2[2]。
3.2 接地电极的埋设
接地电极应埋设在建筑物3 m以外, 其深度应>2 m。埋设方法分水平和垂直两种。水平埋设是将接地电极放置在深度>2 m的坑中, 将接地干线与接地电极焊接, 埋好即可;垂直埋设可先在地下挖深为1 m的地沟, 然后将电极打入地下, 上端高出沟底10~30 cm, 用于焊接接地干线, 最后用土埋实[2]。
4 总结
随着我国医疗科技水平的不断提升, 许多先进的医疗设备得到普及应用, 掌握X射线设备结构性能是很有必要的。作为临床比较常见的设备, X射线设备采用多种接地作为保护装置, 降低了设备使用阶段事故的发生率, 维持了人员与设备的安全性。同时, 医院选用这类设备要做好功能防护作用, 从多个角度控制X射线设备的功能特性, 这样才能全面提升X射线设备的利用价值。
参考文献
[1]GB9706.1-2007.医用电气设备第1部分:安全通用要求[S].2007.
医用X射线成像设备 篇3
《放射诊疗管理规定》中规定:医疗机构应当采取有效措施, 保证放射防护、安全与放射诊疗质量符合有关规定、标准和规范的要求。医疗机构的放射诊疗设备和检测仪表, 应当符合下列要求:新安装、维修或更换重要部件后的设备, 应当经省级以上卫生行政部门资质认证的检测机构对其进行检测 (验收) , 合格后方可启用;定期进行稳定性检测、校正和维护保养, 由省级以上卫生行政部门资质认证的检测机构每年至少进行一次状态检测。医疗机构应当制定与本单位从事的放射诊疗项目相适应的质量保证方案, 遵守质量保证监测规范。
设备质量控制检测的分类质量保证、质量控制、质量管理、验收检测、状态检测和稳定性检测。质量保证是为获得稳定的高质量的X射线影像, 同时又使人员的受照剂量和所需费用达到合理的最低水平所采取的有计划的系统行动。质量控制是通过对X射线诊断设备的性能检测和维护, 对X射线影像形成过程的监测和校正行动, 保证影像质量的技术。质量管理是为使质量保证计划得以贯彻实施, 使各种检测能正常进行, 其结果得到评价, 相关的校正行动得以实施而采取的管理措施。验收检测是X射线诊断设备这装完毕或重大维修后, 为鉴定其性能指标是否符合约定值需进行的质量控制检测。状态检测是在运行中的设备, 为评价其性能指标是否符合要求而定期进行的质量控制检测。稳定性检测是为确定X射线设备或在给定条件下获得的数值相对于一个初始状态的变化是否符合控制标准而进行的质量控制检测。。
医用常规X射线机质量控制检测 (包括摄影类和透视类设备) 用到的主要检测设备有诊断水平剂量计 (剂量与剂量率) 、半值层测量装置 (标准铝片与支架) 、非介入数字高压测量仪、非介入数字式曝光计时仪、准直测试板和测试筒、星形测试卡、狭缝照相机、滤线栅对中心测试板荧屏亮度计、空间分辨力测试卡、低对比度测试模体、衰减模体、人体等效模体、测量用直尺、卷尺等[2]。
其中医用常规X射线机质量控制检测摄影类设备检测参数为管电压指示的偏离、曝光时间指示的偏离、输出量:输出量重复性、输出量线性、有用线束半值层、自动照射量控制响应、自动照射量控制重复性、SID值的偏离、有用线束垂直度偏离, 光野与照射野四边的偏离、光野与照射野中心的偏离、照射野与影像接收器的偏离、滤线栅与有用线束中心对准、有效焦点尺寸。
医用常规X射线机质量控制检测透视类设备需要检测的参数为入射体表空气比释动能率 (典型值) 、空间分辨力、低对比度分辨力、影像增强器的入射屏前空气比释动能率、影像增强器系统亮度自动控制、入射体表空气比释动能率最大值。
乳腺X射线机质量控制检测主要检测设备有诊断水平剂量计 (剂量与剂量率, 适合乳腺机测量) 、半值层测量装置 (标准铝片与支架) 、空间分辨力测试卡、星形测试卡、非介入数字高压测量仪、非介入数字式曝光计时仪、胶片密度计、乳腺等效模体 (2cm、4cm、6cm) 、测量用直尺、卷尺等。
乳腺X射线机检测参数有标准照片密度, 胸壁侧射野的准直, 胸壁侧射野与台边的准直, 光野与照射野的一致性, 自动曝光控制, 管电压指示的偏离, 辐射输出量的重复性, 乳腺平均剂量, 高对比分辨力、辐射输出量率、特定辐射输出量、半值层、曝光时间的指示偏离、X射线管焦点尺寸 (0.3mm) 。
牙科X射线机质量控制检测主要检测设备有诊断水平剂量计 (剂量与剂量率) 、半值层测量装置 (标准铝片与支架) 、空间分辨力测试卡、星形测试卡、非介入数字高压测量仪、非介入数字式曝光计时仪、非介入数字式曝光计时仪、测量用直尺、卷尺。
牙科X射线机需要检测的参数有管电压指示偏离、辐射输出的重复性、第一半价层、X射线管焦点、集光筒直径、焦点到皮肤的距离、曝光时间指示偏离、过滤材料厚度、连接曝光开光电缆长度。
CR类设备专用项目质量控制检测主要检测设备有诊断水平剂量计、胶片密度计、空间分辨力测试卡、低对比度细节探测模体、屏片密着检测板、滤线栅、测量用直尺、卷尺、铜、铝过滤板、秒表、铅块、放大镜等。
CR类设备需要检测的参数有IP暗噪声, IP响应均匀性及一致性, 照射量指示校准, IP响应线性、激光束功能、空间分辨力与分辨力重复性、R水平/f Nyquist、R垂直/f Nyquist、R45°/1.41f Nyquist、金属网格影像、低对比度细节探测、空间距离准确性、IP擦除完全性、滤线栅效应 (混叠) , IP通过量等。
CT质量控制检测主要检测设备有CT性能检测模体如Catphan 500、600模体或AAPM模体、PMI公司461A模体、国产TM164模体, 水模体, 剂量仪、CT专用长杆电离室、剂量模体, 直尺等。
CT类设备检测参数有诊断床定位精度、定位光精度、扫描架倾角精度、重建层厚偏差 (s) 、CT剂量指数 (CTDIW) 、CT值 (水) 、均匀性、噪声、高对比分辨力、低对比可探测能力、CT值线性。
现场检测记录要注意医用X射线诊断设备基本信息及唯一性标识、检测方法信息、使用检测设备基本信息以及检测地点、时间、检测环境信息, 还要记录各项目检测条件参数、各项目测量结果原始信息, 同时还要记录检测人员与陪同人员等信息, 其目的是检测结果可溯源, 并能复现。
检测结果评价与处理要将各项目的检测结果与标准限值或约定值进行比较, 对不符合要求的指标进行复检。复检仍然不符合要求, 对检测过程和检测设备进行可靠性检查。如果有必要, 应采用可靠性与准确度更高的方法进行验证。医疗单位应针对不符合要求的指标, 分析不符合的原因, 对相应的医用常规X射线诊断设备进行校正, 如无法校正应考虑更换部件、限制使用范围或更换设备。
参考文献
[1]王开祥, 江泽琴, 郭爱华.浅谈X射线在临床医疗检查中的利弊及防护措施[J].西南军医, 2008年6月16卷3期.
医用X射线成像设备 篇4
1.诊断用X射线特性及成像原理
1.1 诊断用X射线的特性
X射线是一种波长(λ)很短的电磁波,波长范围为0.01~100埃[1],诊断用X射线波长范围为0.1~1埃,在电磁辐射谱中,居γ射线与紫外线之间,比可见光的波长要短得多,肉眼看不见,见图1。诊断用X射线具有穿透性,紫外线或可视光的波长大于原子间距离(大约1纳米)无法穿透原子,X射线的波长小于原子间距离可穿透原子,且波长越小穿透能力越强。同时诊断用X射线具有荧光和感光作用,能激发荧光物质(如铂氰化钡、钨酸钙等)产生肉眼可见的荧光,可使涂有溴化银的胶片感光。
当诊断用X射线与人体作用时,一部分通过光电效应和康普顿效应被吸收和散射,另一部分透过人体沿原方向传播。光电效应是指入射光子与原子的内层电子作用时,将全部能量交给电子,获得能量的电子摆脱原子核的束缚而成为自由电子(光电子),而光子本身整个被原子吸收的过程。光电效应可以产生高质量X射线照片而不产生散射线,照片灰雾下降,增加了射线对比度,但由于入射光子的能量全被人体吸收,辐射损伤增大。康普顿效应是指入射光子与原子的外层轨道电子(或自由电子)相互作用时,光子的能量部分交给轨道电子,光子的频率改变后发生偏转以新的方向散射出去即散射光子,获得足够能量的轨道电子形成反跳电子的过程。在康普顿效应中,散射光子保留了大部分的能量,这些散射光子就是散射线,它使胶片产生灰雾而降低X射线照片的质量。人体各种组织器官的密度、有效原子系数、厚度对X射线吸收散射程度各不一样。
1.2 X射线成像的基本原理
X射线之所以能使人体在荧屏或胶片上形成影像,一方面,基于X射线的特性,即其穿透性、荧光效应和感光效应;另一方面,基于人体组织有密度和厚度的差别,对X射线吸收和散射程度不一样,导致到达荧屏或胶片上的X射线量有差异。这样,在荧屏或胶片上就形成黑白对比不同的影像。
因此,X射线影像的形成,应具备以下三个基本条件:第一,X射线应具有一定的穿透力,这样才能穿透照射的组织结构;第二,被穿透的组织结构必须存在着密度和厚度的差异,这样在穿透过程中被吸收后剩余下来的X射线量,才会是有差别的;第三,这个有差别的剩余X射线,仍是不可见的,还必须经过显像这一过程,例如经胶片或荧屏显示才能获得具有黑白对比、层次差异的X射线影像。
2.医用诊断X射线设备技术资料审评要点
医用诊断X射线设备的技术资料中应涵盖提供设备及其部件进行全面评价所需的基本信息。首先应包含该设备及其部件的完整描述,并描述每个组成部件的关键性能指标的控制。医用X射线诊断设备结构图,见图2。
2.1 X射线发生装置技术资料审评要点
2.1.1 X射线源组件技术资料审评要点
2.1.1.1 X射线管组件,产生并释放X射线的器件,包括X射线管和管套。
X射线管组件可分为固定阳极X射线管组件和旋转阳极X射线管组件,较为多见的是旋转阳极X射线管组件。X射线管组件的特性是由其本身结构所决定的,操作者必须在其额定容量内发挥作用。技术资料中的性能指标主要有:构造参数、电参数和特性。构造参数是指X射线管和X射线管组件的构造决定的各种规格数据,包括靶材料、靶角、基准轴、焦点标称值、外形尺寸、重量、滤过、阳极转速、冷却和绝缘形式等。电参数是指X射线管和X射线管组件电性能参数,包括标称X射线管电压(若超过标称管电压,可使管壁放电或击穿)、X射线管灯丝电流(若超过此值,将导致焦点面过热而损坏或缩短灯丝的寿命)、X射线管灯丝工作时间(若超过此值,将导致焦点面过热而损坏或缩短灯丝的寿命)、旋转阳极电机数据、定子电源、高压连接资料。特性主要包括热容量、输入功率、冷却及发热曲线、负载定额、最大连续热耗散、泄漏辐射加载因素。[2]
2.1.1.2 限束器,是一种安装在X射线管组件输出窗前方的机电型光学装置,内有可调间隙的铅板。
控制X射线球管组件输出射线辐射野,以便在能够满足X射线成像和诊断的前提下,尽量减少投照范围,避免不必要的射线剂量;吸收一些散乱射线,提高影像的清晰度;能指示出辐射野中心和大小。技术资料中的性能指标主要有:输入电能、光野指示装置。[2]
2.1.2 高压发生器技术资料审评要点
高压发生器由高压变压器组件和控制组件组成,其作用是产生并输出X射线管组件所需要的直流高压并完成X射线设备中不同加载因素的切换。技术资料中应描述高压发生器的工作电源条件、冷却条件、运行方式、最大输出电功率、标称电功率、电输出数据(kV、mA、S、mAs)、自动曝光控制、自动强度控制等。[3]
2.2 X射线成像装置技术审评要点
依据成像方式不同,医用诊断X射线设备分为传统X射线成像和数字X射线成像。传统X射线成像,所记录和显示的信号都是模拟信号形成的影像很难再进行处理,包括摄影(胶片+增感屏)和透视(荧光屏或影像增强器电视系统)。随着计算机技术的发展,现代的X射线成像装置采用了大动态范围的数据采集系统,克服了传统X射线成像的局限性。包括数字化摄影(CR和DR)和数字化透视。此外,数字图像便于处理、存档和通讯,这些都是传统X射线成像的模拟信号无法比拟的。[4]对于不同X射线成像装置各自技术要求如下。
2.2.1 传统X射线成像装置技术资料审评要点
2.2.1.1 胶片+增感屏
增感屏利用X射线激发屏中的荧光体发出荧光,直接作用于增感屏用胶片。技术资料中应有增感屏的结构及各层结构的材料、荧光颗粒大小、基本尺寸、增感系数、分辨率、余辉时间、发光不均匀性、表面质量以及胶片的相关要求。
2.2.1.2 影像增强器电视系统
随着影像增强器的出现,传统的荧光屏已被淘汰。影像增强器作用时将X射线转换成电子影像。技术资料中应描述其结构及各结构材料、电源条件、标称入射野、极限分辨力、对比度转换系数。
2.2.2 数字X射线成像装置技术资料审评要点
2.2.2.1 计算机X射线摄影,CR成像装置包括影像板(IP)、读取装置。技术资料应包括IP板结构及各层材料、发射光谱与激发光谱波长设置、时间响应、动态范围、存储信息的消退、天然辐射的影响;读取装置应描述激光束的直径、光电及传动系统的噪声、数字化的影响等。
2.2.2.2 数字X射线摄影,广义的DR成像装置包括影像增强器+光电耦合器CCD+A/D转换器件、荧光板+光学系统+CCD(或CMOS)形式、平板探测器FPD(包括间接转换非晶硅和直接转换非晶硒两种形式)、线阵探测器,狭义的DR就是指直接转换的非晶硒平板探测器成像。影像增强器+CCD+A/D转换器件,影像增强器的技术资料描述同上所述。CCD其技术资料应包括CCD像素大小、采集的灰度、传输通道、传输方式、响应灵敏度、光谱响应、饱和输出电压、暗电流。
荧光板+光学系统+CCD(或CMOS)形式,荧光板通常采用针状结构的碘化铯和硫氧化钆,能有效吸收X射线,并使发光光谱与CCD芯片的接收光谱接近,提高射线利用率;减少光散射提高图像的锐利度和清晰度。光学系统采用高性系的高倍组合镜,提高灵敏度,减小了影像畸变;采用光纤,防止图像畸变,且光通量采集效率高。CCD的技术资料应如上所描述。
平板探测器,影像质量的影响因素主要有空间分辨率、低对比度分辨率、影像均匀性、有效成像区域、残影和伪影[5],技术资料均应有所描述。2.2.2.3图像处理,数字X射线成像装置的最终处理阶段,应描述图像处理环节,图像读出灵敏度设定,图像的后处理,图像存储和/或传输功能。
2.3 附属设备技术资料审评要点
附属设备,主要指床、台、器、架等支撑装置和定位装置,包括患者床、立式摄影架、X射线管组件支架、吊轨等,技术资料中应有与设备连接的相关信息、运动部件的运动范围、旋转角度、制动力、启动力、噪声、支持装置的承重能力、定位作用等。
3.总结
综上所述,本文通过对诊断用X射线特性、成像原理以及医用诊断X射线设备结构组成和其技术资料要求进行分析描述,促进审评人员对此类产品的了解,并有利于各地方政府管理部门对此类产品审评尺度的统一。
参考文献
[1]王晓庆.医用X射线机工程师手册[M].北京:中国医药科技出版社,2009:2-3
[2]GB 9706.11-1997医用电气设备第二部分:医用诊断X射线源组件和X射线管组件安全专用要求,国家技术监督局发布
[3]GB 9706.3-2000医用电气设备第2部分:诊断X射线发生装置的高压发生器安全专用要求,国家质量技术监督局发布
[4]黄力宇.医学成像的基本原理[M].北京:电子工业出版社,2009:61-80
医用X射线成像设备 篇5
1.医用诊断X射线设备
医用诊断X射线设备就是用于X射线透视X射线摄影和常规造影检查的X射线设备,由于诊断目的的不同,医用诊断X射线设备的组成也就不同,但其基本结构都是由X射线发生装置X射线成像装置和X射线辅助装置组成。X射线发生装置包括X射线管组件、高压发生器及控制装置,其主要功能是产生X射线,同时控制X射线的“质”和“量”。X射线成像装置包括X射线接收装置、图像处理装置及图像显示装置,其主要功能是接收通过患者的X射线,使其在X射线胶片上感光或将其转化为模拟、数字信号并以图像的形式在显示器上显示出来。X射线辅助装置是根据诊断需要而装备的各种机械装置和辅助设备,包括患者支撑装置、机械支撑装置、限束器、滤线栅、洗片机等,其作用是按不同临床用途,确保X射线能有效地显示人体组织器官。综上所述,医用诊断X射线设备是极为复杂而又庞大的医用电气设备,临床使用中带有较高的风险,常常伴随着强电、强磁、高辐射、大功率、高电压等不安全因素。操作者及患者在操作和接受检查时不可避免地接触到设备外壳,当设备漏电或元件击穿时,设备外壳会带电,容易发生触电事故。所以,医用诊断X射线设备必须具有良好的防电击保护装置,即接地。
2.接地
什么是接地?接地是将仪器设备与大地做导电连接,利用大地的电气特性为仪器设备电路提供一个零电位,或使仪器设备与大地之间建立一个低阻抗通路。根据GB9706.1-2007中定义,接地有3种不同的目的:1)为实现电气安全防护的保护接地;2)为实现某种功能的功能接地;3)为平衡系统中不同设备电位差的电位均衡。下面分别介绍一下不同目的的接地,及其在医用诊断X射线设备中的意义。
2.1保护接地
保护接地是为了实现防电击目的而把医用电气设备中可触及的导体部分用导线与大地可靠地连接起来的一种接线方式,在正常使用情况下,该导体部分不带电,而当电气设备绝缘损坏或失效时,该导体部分可能带电,保护接地可将这些短路电流直接导入大地,有了这样的结构方式,当人接触到这些导体部分时能免受电击危险。另外,保护接地还能将静电荷导入大地,防止由于静电荷的积聚造成对设备和人的伤害。医用诊断X射线设备是一种高压医疗电气设备,工作时产生很高的电压,而且医用诊断X射线设备中,很多部件的外壳为不该带电的金属外壳,它们与大地必须进行良好的保护接地连接,一旦绝缘被破坏或击穿导致金属外壳带电,由于人体电阻远大于接地电阻,短路电流可通过保护接地流向大地,使触及金属外壳的人免受电击危险。在GB9706.1-2007中,与医用诊断X射线设备的保护接地相关的要求有6.2 f)、6.5、18和58。
2.2功能接地
功能接地是为实现医用电气设备正常运行的参考地,在电路板上它直接与测量供电电路或控制电路某点相连,或者直接与为功能目的而接地的屏蔽部分相连。功能接地可与保护接地连在一起,但是功能接地端子不应当作保护接地使用,因为它起不到任何保护接地的作用。在医用诊断X射线设备中,例如高压变压器次级中心接地、某些直流电路公用线的接地、为减少电磁信号向外传播或避免电磁信号骚扰而用作的屏蔽或隔离的接地,这些都是功能接地,它们保证了某些电路的正常工作需要。在GB9706.1-2007中,与医用诊断X射线设备的功能接地相关的要求有6.1y)、6.2 g)、6.5和18。
2.3电位均衡
电位均衡是为了保证组成医用电气系统中几个医用电气设备有一个共同的参考地,平衡电位差,当有对地漏电流流过时,若产生的接触电位和人体的电位相等,电流就不通过人体,这样即使人接触到这些金属导体时也受不到电击。在医用诊断X射线设备中,例如患者支架等带有金属外壳的应用部分,往往带有电位均衡,就是这样的原因。在GB9706.1-2007中,与医用诊断X射线设备的电位均衡相关的要求有6.1 y)、6.5和18。
3.医用诊断X射线设备的接地防护要求
3.1保护接地
3.1.1保护接地端子
保护接地端子是为安全目的与I类设备导体部件相连接的端子,该端子预期通过保护接地导线与外部保护接地系统相连接,医用诊断X射线设备应该有一个总的保护接地端子和建筑物保护接地系统相连接,其余的保护接地端子与总的保护接地端子相连。对医用诊断X射线设备的保护接地端子的要求有:
第一:设备的保护接地端子应标以规定的符号(见GB 9706.1-2007附录D中表D.1的符号6),并在随机文件中加以说明。
第二:设备总的保护接地端子应适合于经电源软电线的保护接地导线,以及合适时经适当插头或经固定的永久性安装的保护接地导线,与设施中的保护导线相连。
第三:设备总的保护接地端子应固定得使在夹紧和松开接线时,内部布线不会受到应力,也不会使爬电距离和电气间隙降低到规定的值以下。
第四:设备总的保护接地端子,不借助工具不可能将它松动。
第五:设备内部保护接地连接用的螺钉应完全盖住或防止从设备外部意外地使它松动。
第六:如果用设备电源输入插口作设备的电源连接,则设备电源输入插口中的接地脚应被看作是保护接地端子。
第七:设备的保护接地端子不应用来作设备不同部分之间的机械连接,或用来固定与保护接地或功能接地无关的任何元件。
第八:设备的保护接地端子表面应是导电良好的金属表面,能把电化学腐蚀减小到最低程度,具有较高的硬度,不易发生形变。
3.1.2保护接地连接
对医用诊断X射线设备的保护接地连接的要求有:
第一:设备的保护接地导线的整个长度都应以绿/黄色的绝缘为识别标志。
第二:设备内部将可触及金属部分或其他具有保护功能的保护接地部件与保护接地端子相连的导线上的绝缘体应至少在导线终端用绿/黄色来识别。
第三:设备内部的保护接地连接,允许用螺钉、焊锡、钳压、缠绕、熔焊或可靠的压力接触。
第四:由操作者通过插头和插座作网电源导线和设备之间的连接或设备各分离部分之间的连接时,保护接地的连接应在电源接通前先接通,在电源断开后再断开。
第五:设备的保护接地连接中,不能接入任何开关器件,以防止意外中断保护接地导线。
第六:设备的金属外壳,在金属表面可能具有弱导电材料的表面涂层,如果金属外壳是导体之间连接所必需的,接触时应把涂层去掉,使其导电性能良好。
第七:设备的保护接地导线不应装熔断器。
3.1.3保护接地阻抗
医用诊断X射线设备保护接地的连续性和连接牢靠等可以用结构检查来实现,但由于医用诊断X射线设备是由多部件组成的,那么保护接地的电气连接良好性必须使用电流来检验,即保护接地阻抗。不同电源软电线接线方式的医用诊断X射线设备的保护接地阻抗要求值也不一样。
第一,不用电源软电线的设备,其保护接地端子与已保护接地的所有可触及金属部分之间的阻抗,不应超过0.1Ω。对于有些医用诊断X射线设备,在出厂时并不给用户提供保护接地导线,而是在随机文件中对保护接地导线的长度、线径、阻抗大小、绝缘的颜色、安装方法等加以描述,应测量从设备总的保护接地端子到已保护接地的所有可触及的金属部分之间的阻抗,不应超过0.1Ω。
第二,具有设备电源输入插口的设备,在该插口中的保护接地点与已保护接地的所有可触及金属部分之间的阻抗,不应超过0.1Ω。对于有些移动式或便携式医用诊断X射线设备,通过电源输入插口与网电源相连接,不论其在出厂时给不给用户提供保护接地导线,都应测量从设备电源输入插口中保护接地点到已保护接地的所有可触及的金属部分之间的阻抗,不应超过0.1Ω。
第三,带有不可拆卸的电源软电线的设备,网电源插头中的保护接地脚和已保护接地的所有可触及金属部分之间的阻抗不应超过0.2Ω。对于有些固定式医用诊断X射线设备,其与网电源为永久性连接方式而非网电源插头,并在出厂时给用户提供保护接地导线,应测量从保护接地导线的终端到已保护接地的所有可触及的金属部分之间的阻抗,不应超过0.2Ω。
第四,如可触及部分或与其连接的元器件的基本绝缘失效时,流至可触及部分的连续故障电流值限制在某值之下,以致在单一故障状态时外壳漏电流不超过容许值时,在上述之外的保护接地连接阻抗容许超过0.1Ω。
保护接地阻抗的测试过程是:用50Hz或60Hz、空载电压不超过6V的电流源,产生25A或1.5倍于设备额定电流,两者取较大的一个(±10%),在5s～10s的时间里,在上述的保护接地和基本绝缘失效情况下,可能带电的每一个可触及金属部分之间流通。测量上述有关部分之间的电压降,根据电流和电压降来确定其保护接地阻抗。在医用诊断X射线设备保护接地阻抗测试过程中,由于设备是由多部件组成的,故测试部位的选取非常重要;由于很多部件为带有漆层的金属外壳,故要注意对测试部件的漆层、氧化层等的处理;由于高压发生装置、电源柜等部件的熔断器或过电流释放器的额定电流值较大,故要注意测试电流值的计算以及测试时间的确认;由于医用诊断X射线设备通常为大型设备,测试结果值较大,故要分析测试仪器本身阻抗对测试结果的影响,以及检查测试导线的连接是否良好。
3.2功能接地
3.2.1功能接地端子
医用诊断X射线设备中功能接地端子的主要作用包括屏蔽接地、滤波接地、噪声和干扰抑制和逻辑接地等。对他们的要求有:
第一,设备的功能接地端子应标以规定的符号(见GB 9706.1-2007附录D中表D.1的符号7),并在随机文件中加以说明。
第二,设备的功能接地端子不应当作保护接地使用。
3.2.2功能接地连接
对医用诊断X射线设备的功能接地连接的要求有:
第一,如果带有隔离的内部屏蔽的II类设备,采用三根导线的电源软电线供电,则第三根导线(与网电源插头的保护接地连接点相连)应只能作内部屏蔽的功能接地,且应是绿/黄色的。
第二,上述要求外的功能接地连接导线不能是绿/黄色的。
3.3电位均衡
3.3.1电位均衡端子
对医用诊断X射线设备的电位均衡端子的要求有:
第一,设备的电位均衡端子应标以规定的符号(见GB 9706.1-2007附录D中表D.1的符号9),并在随机文件中加以说明。
第二,设备的电位均衡端子应容易接触到。
3.3.2电位均衡连接
对医用诊断X射线设备的电位均衡连接的要求有:
第一,设备的电位均衡导线应用绿/黄色绝缘作识别。
第二,设备的电位均衡导线在正常使用中能防止意外断开。
第三,设备的电位均衡导线不使用工具即可拆下。
第四,设备的电位均衡导线不应包含在电源软电线中。76
4.医用诊断X射线设备使用环境的接地装置
医用诊断X射线设备是在医疗机构使用的设备,由于其产生X射线的特殊性,对其正常使用环境中的防护室、控制室、电网电源及接地装置等都有专门的要求。
4.1接地装置
接地装置包括接地电极和接地干线两部分。接地电极是指直接埋入地中并与大地接触的导体或几个导体的组合。它由铜板、钢管、圆钢或自来水管等制成。若用铜板制作,其面积应大于0.25m2,厚度大于3mm;由钢管、圆钢制作时,其直径应大于50mm,长度大于2m。接地干线是连接接地电极与防护室或控制室配电箱间的导体。接地干线可用截面积不小于16mm2的铜线并与接地电极焊接牢固,焊接面积应大于10cm2。[2]
4.2接地电极的埋设
接地电极应埋设在建筑物3m以外,其深度应大于2m。埋设方法分水平和垂直两种。水平埋设是将接地电极放置在深度大于2m的坑中,将接地干线与接地电极焊接,埋好即可;垂直埋设可先在地下挖深为1m的地沟,然后将电极打入地下,上端高出沟底10～30cm,用于焊接接地干线,最后用土埋实。[2]
参考文献
[1]GB9706.1-2007《医用电气设备第1部分:安全通用要求》
医用X射线成像设备 篇6
自动曝光 控制技术(Automatic Exposure Control,AEC)在临床应用上可根据患者的个体差异,自动选择适合患者的加载条件,得到满意的诊断图像 ;与固定的或人为设定的加载条件相比,该技术可以降低患者接受辐射的剂量,避免过量辐射造成的伤害。但是,国内目前对自动曝光控制功能的评价方法仅限于胶片成像的X射线机,对数字化的X射线设备来说,缺少必要的评价方法。
在国际标准《IEC 60601-2-54:2009医用电气设备 . 第2-54部分 :摄影和透视X射线设备基本安全和基本性能专用要求》(Medical electrical equipment. Part 2-54:Particular requirements for the basic safety and essential performance of X-ray equipment for radiography and radioscopy)中,给出了数字化的医用X射线设备AEC重复性的评价方法。重复性是评价自动曝光控制的一个重要指标,重复性的好坏直接关系到患者受到过量辐射风险的高低。该文通过对该方法的介绍,为国内同类设备的检查验证、周期检查,提供借鉴。
2.IEC 标准和方法介绍
在IEC 60601-2-54:2009中,数字化医用X射线设备的AEC重复性评价给出了两种评价方法。一种是测量剂量的空气比释动能法,一种是测量图像灰度值的图像数据法。该文选择了一台使用平板探测器成像的数字化医用X射线设备来分别用两种方法来进行验证 :
1)空气比释动能法
试验方法说明 :试验布局、衰减体模厚度分别按照GB9706.3-2000中50.105的要求进行选择。按照表1复性试验条件,分别选择A、B、C、D四列的试验条件,每列测量10次,计算每列的变异系数,要求重复性的变异系数不大于0.05。
试验结果见表2重复性试验结果。
A、B、C、D四列的变异系数(Cv值)均小于0.05,符合评价要求。
2)图像数据法
试验方法说明 :选择AEC典型加载条件(如果可手动设置管电压,选为80k V),试验布局按照GB9706.3-2000中50.105的要求执 行。体模
使用PMMA材质的体模,厚度最小为20cm,长、宽不小于25×25cm,按选择条件加载后,获得10幅图像。计算图像中体模感兴趣区域的平均线性化数据。在10幅图像中,选取最大值和最小值,要求最大值与最小值的比值应不大于1.2。
试验的关键是线性化数据的验证,该定义在《YY/T0590.1-2005医用电气设备数字X射线成像装置特性第1部分 :量子探测效率的测定》中有详细规定。通过对线性化数据的测量方法分析,可以认为线性化数据中的图像灰度值和辐射光字数Q是具有线性关系的,而辐射光子数是和剂量线性相关的,所以实际上就是图像灰度值和剂量是线性相关。而且YY/T0590.1-2005中要求二者的相关系数R2≥0.99。
因为该设备手动无法设置为80k V,最接近设置为81k V,所以在81k V的条件下测量,其试验结果见表3曝光剂量和图像灰度值的测量结果。
计算5次平均值列的数值和图像灰度值的线性相关性,得到线性公式: Y(剂量)=0.0069X(图像灰度值)-1.0723,其相关系数R2=1,满足线性化数据的判定要求。
然后用图像灰度值代替线性化数据,使用PMMA体模 , 获得10幅图像,试验结果见表2-2图像灰度值数据。
选择表4图像灰度值数据中最大值2699与最小值2651的比值为1.018,满足不大于1.2的标准要求。
3. 总结
通过对IEC 60601-2-54:2009中数字化医用X射线设备的AEC重复性评价的两种方法的验证,可以发现,在验证图像灰度值和剂量的相关性后可以使用图像灰度值直接进行重复性的评价。这样的好处是在设备以后的周期检查和维护中,能够简化测试步骤,减少对剂量仪表的依赖,提高工作效率 ;但同时也要注意,图像灰度值不等于线性化数据,我们是在验证了图像灰度值和剂量存在线性相关性的情况下,使用图像灰度值来代替线性化数据进行评价的。如果不进行线性相关性的验证,而直接使用图像灰度值进行评价,虽然有可能会得到合格的结论,但是,这个结论很可能是不准确的。
摘要：自动曝光控制方式是医用X射线设备的重要工作方式,但是国内对数字化医用X射线设备的自动曝光控制并没有评价指标,该文介绍了国际标准中对数字化医用X射线设备自动曝光控制的重复性评价。