[发明专利]非介入式医用诊断X线机摄影参数测试系统研制

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。

主权项

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＜±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＞10-9A(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1nA，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。