CN108969003A - 一种医用放射线智能防护装置和防护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种医用放射线智能防护装置和防护方法，该装置包括设于带悬架的球管部和带支撑柱的平板探测器之间的防护装置，以及设于防护装置上、下方和平板探测器立柱上、下方的感应器，防护装置包括立柱、设于立柱上沿立柱上下运动的上防护屏和下防护屏、以及控制单元。本发明能够近距离自动精准定位到受检部位，并自动精确形成防护射野，对受检者提供最有效的射线辐射防护，同时，最大限度地减少射线防护工作中医技人员的操作等人工干预，让射线防护系统自主独立工作，使医技人员精力关注受检者，从而提高医技人员的工作效率，此外，本发明能覆盖和适用各种类型的X射线拍片机应用场景的射线防护要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种智能防护装置，尤其是一种医用放射线智能防护装置，还涉及其防护方法。
背景技术
受检患者在接受医院的X射线拍片检查过程中，非受检部位，如眼晶状体，甲状腺，性腺等等，会受到X射线直射、反射以及次级射线的伤害，医院现行采用的射线防护措施和方法是让受检者穿戴铅衣、铅裙、铅帽、围脖之类的射线防护服具。由于这些服具笨重，穿、卸麻烦耗时，而医院要应对大量的患者，实际情况是多数此类诊断中，这种措施和方法不被应用。另有部分创伤患者、体弱患者也不能适应这种防护方法。
市场上也见简单的可手动或手控按钮电动升降的射线防护装置，同样因为放射技师要额外地耗费时间、精力人为调节，更为重要的原因是不能保证精度，也少被采用。目前，急需一种能够进行精确调节的智能防护装置。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明目的在于提供一种医用放射线智能防护装置和防护方法，本发明通过动态自动探测检查部位的位置\检查部位的大小以及X射线源的位置和自身的位置，然后自动将上、下射线防护屏形成精确尺寸的防护射野，并近距离精准定位到受检部位。射线防护屏则对受检部位以外的身体的其它部分，尤其是国家和行业明确规范、规定所要求的射线防护的部位，如眼晶状体，甲状腺，性腺等进行近距离射线遮挡，以达到受检部位外的人体部分避免因对X射线直射、反射以及次级射线的接受而造成伤害的主要目的。本发明的技术方案具体如下：
一种医用放射线智能防护装置，包括设于带悬架的球管部和带支撑柱的平板探测器之间的防护装置，以及设于防护装置上、下方和平板探测器支撑柱上、下方的感应器，防护装置包括立柱、设于立柱上沿立柱上下运动的上防护屏和下防护屏、以及控制单元，其中，防护装置上的感应器检测上防护屏和下防护屏的竖直高度，平板探测器支撑柱上方的感应器检测悬架到所述平板探测器支撑柱的水平距离，控制单元控制和驱动上防护屏和下防护屏运动，使得球管部发出的射线被上防护屏和下防护屏遮挡，仅使穿过上防护屏和下防护屏之间的缝隙，即防护射野的射线，完全投射在平板探测器上。
进一步地，穿过防护射野的射线完全投射在平板探测器上时，防护射野始终满足：
其中，f是上防护屏和下防护屏之间的距离，即防护射野，p是平板探测器的竖直方向的有效长度，AB是平板探测器到防护屏的水平距离，r是平板探测器立柱上方的感应器到悬架的水平距离，r0是平板探测器立柱上方的感应器落在球管悬架上的测定点到球管焦点的水平距离，ds是平板探测器支撑柱上方的感应器到平板探测器的水平距离。
进一步地，防护装置上设有第一感应器和第二感应器，第一感应器设于立柱底部，检测第一感应器到下防护屏顶部的竖直距离，第二感应器设于立柱顶部，检测第二感应器到上防护屏顶部的竖直距离。
进一步地，平板探测器支撑柱底部还设有第四感应器，第四感应器检测第四感应器到平板探测器中点的竖直距离。
进一步地，防护装置还包括设于防护装置立柱底部的基座、设于防护装置立柱内的推杆、设于推杆下端的第一电机、设于推杆上的下臂推杆支架和上臂推杆支架、设于下臂推杆支架的下臂和设于上臂推杆支架的上臂，上防护屏顶部设于上臂一端，下防护屏顶部设于下臂一端。第一电机与控制单元连接，带动推杆推动下臂推杆支架和上臂推杆支架，使得上臂和下臂整体升高或降低。
进一步地，还包括第二电机，第二电机设于下臂推杆支架上方，推杆内置螺纹推杆，第二电机驱动内置的螺纹推杆，推动上臂升高或降低。
进一步地，立柱背面设有控制面板，控制面板与控制单元连接，感应器、第一电机、第二电机均与控制单元连接。
本发明涉及的装置的医用放射线防护方法，包括如下步骤：
步骤(1)、根据患者高度调节平板探测器的高度，得到该高度值h3；根据患者受检部位调节球管距离，将防护装置设置在球管和平板探测器之间，靠近患者并距平板探测器确定的距离处，使得球管焦点发出的射线从上防护屏和下防护屏之间穿过；医技人员通过防护装置的控制面板输入平板探测器的竖直方向的有效长度p，即成像尺寸；
步骤(2)、平板探测器支撑柱上方的感应器检测球管的悬架到所述平板探测器立柱的水平距离r，防护装置的控制单元计算上防护屏和下防护屏之间的距离，即防护射野f，得到：
其中，f是上防护屏和下防护屏之间的距离，即防护射野；p是平板探测器的竖直方向的有效长度，即影像尺寸；AB是平板探测器到防护屏的水平距离，r是平板探测器支撑柱上方的感应器到悬架的水平距离，r0是平板探测器支撑柱上方的感应器在所述球管悬架上的测量点到球管焦点的水平距离，ds是平板探测器支撑柱上方的感应器到平板探测器的水平距离；
步骤(3)、控制单元驱动第一电机，使得上臂和下臂整体升高或降低，防护装置上的第一感应器检测第一感应器到防护装置的下臂的竖直距离h1，当h1值满足条件：
第一电机停止运动，下防护屏到位；
步骤(4)、控制器驱动第二电机，使得上臂升高或降低，防护装置上的第二感应器设于立柱顶部，检测第二感应器到上臂的竖直距离h2，当h2值满足条件：
h2＝h1+f+a0-b0时，
第二电机停止运动，上防护屏到位，此时，球管发出的射线，其防护射野之外的部分被上防护屏和下防护屏遮挡，不会照射到患者受检部位之外的应受保护的身体部位，穿过防护射野的X射线部分完全投射在平板探测器上；其中，a0是上防护屏的长度，b0是第一传感器到第二传感器的距离。
进一步地，平板探测器支撑柱底部还设有第四感应器，平板探测器中心点的垂直高度h3的高度值通过第四感应器获得。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
(1)本发明通过感应器和防护装置的合理设置，动态地、自动探测检查部位的位置\检查部位的大小以及X射线源的位置和自身的位置，然后自动将上、下射线防护屏形成精确尺寸的防护射野，并近距离精准定位到受检部位。
(2)本发明最大限度地减少射线防护工作中医技人员的操作等人工干预，让射线防护系统自主独立工作，使医技人员精力关注受检者，从而提高医技人员的工作效率，同时，本发明能覆盖和适用各种类型的X射线拍片设备的防护要求。
附图说明
图1是本发明的装置的工作原理示意图；
图2是本发明的防护装置的结构示意图；
图3是本发明的防护装置的主视图。
具体实施方式
本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术、连接关系或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术、连接关系或条件或者按照产品说明书进行。所用材料未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。
在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。术语“内”、“上”、“下”等指示的方位或状态关系为基于附图所示的方位或状态关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本技术领域技术人员可以理解的是，本发明中涉及到的相关模块及其实现的功能是在改进后的硬件及其构成的装置、器件或系统上搭载现有技术中常规的计算机软件程序或有关协议就可实现，并非是对现有技术中的计算机软件程序或有关协议进行改进。
实施例1
如图1所示，放射室中设置了X射线拍片机，X射线拍片机为独立应用的第三方设备，为本发明应用场景中关联参数测定的目标，相关部包括常规的发射X射线的球管部组件2，包括球管部2.1，球管部2.1通过悬架2.2设于放射室顶部，悬架可以上下伸缩，进而调节球管部2.1的高度，同时以现有的滑槽等方式设于放射室顶部，便于前后移动。平板探测器组件3也是X线拍片机的一部分，接收X射线，包括平板探测器3.1，平板探测器3.1设于支撑柱3.2上，沿支撑柱3.2上下移动。
本实施例用于某放射室中X射线检查的医用放射线智能防护装置，防护装置1设于球管部2和平板探测器组件3之间，防护装置1包括防护装置立柱1.1、设于防护装置立柱1.1上沿防护装置立柱1.1上下运动的上防护屏1.2和下防护屏1.3、以及控制单元，防护装置1上还设有第一感应器1.6和第二感应器1.5，第一感应器1.6设于防护装置立柱1.1底部，检测第一感应器1.6到下臂1.8竖直距离，第二感应器1.5设于防护装置立柱1.1顶部，检测第二感应器1.5到上臂1.7的竖直距离。
平板探测器支撑柱3.2正上方设有第三感应器1.4，第三感应器1.4检测悬架2.2到平板探测器支撑柱3.2的水平距离。
如图2所示，防护装置1还包括设于防护装置立柱1.1底部的基座1.10、设于防护装置立柱1.1内的推杆1.12、设于推杆1.12下端的第一电机1.11、设于推杆1.12上的下臂推杆支架1.15和上臂推杆支架1.18、设于下臂推杆支架1.15的下臂1.8和设于上臂推杆支架1.18的上臂1.7，上防护屏1.2顶部设于上臂1.7下端，下防护屏1.3顶部设于下臂1.8下端，第一电机1.11与控制单元连接，带动推杆1.12推动下臂推杆支架1.15和上臂推杆支架1.18，进而带动上臂1.7和下臂1.8整体升高或降低，本实施例中，下臂推杆支架1.15和上臂推杆支架1.18沿双导轨运动，可以防止扭转，下臂推杆支架1.15的双导轨1.14通过导轨固定支架1.13固定在立柱1.1上，推杆1.12穿过导轨固定支架1.13设置。如图2所示，最终的上防护屏和下防护屏之间的距离即为防护射野4。
第二电机1.16设于下臂推杆支架1.15上方，推杆1.12内置螺纹推杆1.17，第二电机1.16以现有的方式驱动内置的螺纹推杆1.17，推动上臂推杆支架1.18沿上侧的双导轨1.19升高或降低。
如图3所示，立柱1.1背面设有控制面板1.20，控制面板1.20与设于立柱1.1内部的控制单元连接，第一、第二、第三感应器、第四感应器、第一电机1.11、第二电机1.16均与控制单元连接，控制单元中包括计算模块，接收第一、第二、第三感应器、第四感应器检测的数据，进行逻辑计算后，驱动第一电机1.11、第二电机1.16带动上防护屏1.2和下防护屏1.3运动。本实施例中，下防护屏1.3主要用于防护受检者的性腺系统免以射线辐射；上防护屏1.2主要用于受检者眼睛晶体、甲状腺的射线辐射，均由现有的材料制成。
第一、第二、第三感应器、第四感应器为现有的数字信号距离传感器，本领域技术人员可以知晓的是，各个传感器与控制器之间通过现有的信号处理电路连接，控制的单元与第一电机、第二电机之间通过现有的电机控制电路连接。本实施例的装置还包括电源系统模块，为整个装置供电，例如可以是由220V交流转DC24V适配器、多组DC4V-DC12V输出电路构成。
各个传感器以一定频率自动采集数据，探测到受检患者的受检部位的位置信息和射野(即照射野大小)数据，该信号经放大，A/D转换(模/数转换)，送到控制单元，通过控制单元的计算模块处理、对比，生成新的数据指令。
电机控制电路接受该指令并据此以驱动第一、第二电机，使上臂、下臂运动。同时，第一、第二传感器探测上臂、下臂的实时位置高度。当达到预定受检者应防护的位置，电机驱动电路就停止电机转动，据此可保障防护帘臂的准确定位，此时，穿过上防护屏和下防护屏之间的射线部分恰好完全投射在平板探测器上，不会照射到患者的其他部位，如图1所示。
本实施例的基于上述的装置的医用放射线防护方法，包括如下步骤：
步骤(1)、根据患者高度调节平板探测器的高度，由感应器测量得到该高度值h3；根据患者受检部位调节球管距离，将防护装置设置在球管和平板探测器之间，靠近患者并距平板探测器确定的距离(如，60cm)处，使得球管焦点发出的射线从上防护屏和下防护屏之间穿过；医技人员通过防护装置的控制面板输入平板探测器的竖直方向的有效长度p，即成像尺寸；
步骤(2)、如图1所示，平板探测器支撑柱上方的感应器检测球管的悬架(E点)到所述平板探测器支撑柱的水平距离r，防护装置的控制单元计算上防护屏和下防护屏之间的距离，即防护射野f，得到：
其中，f是上防护屏和下防护屏之间的距离，即防护射野；p是平板探测器的竖直方向的有效长度，即影像尺寸；AB是平板探测器到防护屏的水平距离，r是平板探测器支撑柱上方的感应器到悬架的水平距离，r0是平板探测器支撑柱上方的感应器在所述球管悬架上的测量点到球管焦点的水平距离，ds是平板探测器支撑柱上方的感应器到平板探测器的水平距离；r0是常数，ds也是常数。
进而，源像距SID为：SID＝r+r0-ds。
同时，本实施例的装置在工作状态时，防护装置1位于标定的位置，即平板探测器到防护屏的水平距离AB也是常数值。受检部位的区域大小，即在平板探测器上形成的影像的尺寸大小，是由医护人员根据病情预先设定的，所以，影像在竖直方向上的尺寸值p是一个常数，通常p的值是默认平板探测器的竖直方向的有效尺寸，如，常规的有17”，14”等。当然，遇到小尺寸的部位检查，如，婴幼儿等，医技人员可以通过控制面板1.20，一键触选所需要的影像尺寸，从而确定p的实际值。因此，上防护屏和下防护屏之间的距离(防护射野尺寸)由下式得到：(p/2)/SID＝(f/2)/(SID-AB)，进而得到f值。
步骤(3)、控制单元驱动第一电机，使得上臂和下臂整体升高或降低，防护装置上的第一感应器检测第一感应器到防护装置的下臂的竖直距离h1，当h1值满足条件：
第一电机停止运动，下防护屏到位；
步骤(4)、控制器驱动第二电机，使得上臂升高或降低，防护装置上的第二感应器设于立柱顶部，检测第二感应器到上臂的竖直距离h2，当h2值满足条件：h2＝h1+f+a0-b0时，
第二电机停止运动，上防护屏到位，此时，移动射线部发出的射线被上防护屏和下防护屏部分遮挡，仅使穿过上防护屏和下防护屏之间的间隙，即，防护射野部分的射线完全投射在平板探测器上，如图1所示；其中，a0是上防护屏的长度，b0是第一传感器到第二传感器的距离。
通过上述的方法，本实施例能自动地精准地将防护射野调整到医技人员所要求的高度，并精确地形成对于平板探测器中心线成对称的防护射野。
实施例2
如图1所示，本实施例的医用放射线智能防护装置中，平板探测器支撑柱3.2底部还设有第四感应器1.9，第四感应器1.9与防护装置的控制单元连接，第四感应器1.9检测第四感应器1.9到平板探测器3.1中点的竖直距离。因为医技人员摆位受检者体位时，总是将受检部位的区域中心，水平对准I点(9)，因此，h3的值与防护射野的中心高度相等。换言之，防护射野4(上防护屏和下防护屏之间的距离)的中心高度，通过间接的测量而准确地获取，值即等于h3。使用过程中，第四感应器1.9即可自动检测第四感应器1.9到平板探测器3.1中点的竖直距离。防护装置上的第一感应器检测第一感应器到防护装置的下臂的竖直距离h1，当h1值满足条件：
第一电机停止运动，下防护屏到位。其余与实施例1相同。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种医用放射线智能防护装置，其特征在于：包括设于带悬架的球管部和带支撑柱的平板探测器之间的防护装置，以及设于防护装置上、下方和平板探测器支撑柱上、下方的感应器，防护装置包括立柱、设于立柱上沿立柱上下运动的上防护屏和下防护屏、以及控制单元，其中，防护装置上的感应器检测上防护屏和下防护屏的竖直高度，平板探测器支撑柱上方的感应器检测悬架到所述平板探测器支撑柱的水平距离，控制单元控制和驱动上防护屏和下防护屏运动，使得球管部发出的射线被上防护屏和下防护屏遮挡，仅使穿过上防护屏和下防护屏之间的缝隙，即防护射野的射线，完全投射在平板探测器上。
2.根据权利要求1所述的医用放射线智能防护装置，其特征在于：穿过防护射野的射线完全投射在平板探测器上时，防护射野始终满足：
，
其中，f是上防护屏和下防护屏之间的距离，即防护射野，p是平板探测器的竖直方向的有效长度，AB是平板探测器到防护屏的水平距离，r是平板探测器立柱上方的感应器到悬架的水平距离，r0是平板探测器立柱上方的感应器落在球管悬架上的测定点到球管焦点的水平距离，ds是平板探测器支撑柱上方的感应器到平板探测器的水平距离。
3.根据权利要求1所述的医用放射线智能防护装置，其特征在于：防护装置上设有第一感应器和第二感应器，第一感应器设于立柱底部，检测第一感应器到下防护屏顶部的竖直距离，第二感应器设于立柱顶部，检测第二感应器到上防护屏顶部的竖直距离。
4.根据权利要求1所述的医用放射线智能防护装置，其特征在于：平板探测器支撑柱底部还设有第四感应器，第四感应器检测第四感应器到平板探测器中点的竖直距离。
5.根据权利要求1所述的医用放射线智能防护装置，其特征在于：防护装置还包括设于防护装置立柱底部的基座、设于防护装置立柱内的推杆、设于推杆下端的第一电机、设于推杆上的下臂推杆支架和上臂推杆支架、设于下臂推杆支架的下臂和设于上臂推杆支架的上臂，上防护屏顶部设于上臂一端，下防护屏顶部设于下臂一端。第一电机与控制单元连接，带动推杆推动下臂推杆支架和上臂推杆支架，使得上臂和下臂整体升高或降低。
6.根据权利要求5所述的医用放射线智能防护装置，其特征在于：还包括第二电机，第二电机设于下臂推杆支架上方，推杆内置螺纹推杆，第二电机驱动内置的螺纹推杆，推动上臂升高或降低。
7.根据权利要求5所述的医用放射线智能防护装置，其特征在于：立柱背面设有控制面板，控制面板与控制单元连接，感应器、第一电机、第二电机均与控制单元连接。
8.权利要求1-7之一所述的装置的医用放射线防护方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤（1）、根据患者高度调节平板探测器的高度，得到该高度值h3；根据患者受检部位调节球管距离，将防护装置设置在球管和平板探测器之间，靠近患者并距平板探测器确定的距离处，使得球管焦点发出的射线从上防护屏和下防护屏之间穿过；医技人员通过防护装置的控制面板输入平板探测器的竖直方向的有效长度p，即成像尺寸；
步骤（2）、平板探测器支撑柱上方的感应器检测球管的悬架到所述平板探测器立柱的水平距离r，防护装置的控制单元计算上防护屏和下防护屏之间的距离，即防护射野f，得到：
，
其中，f是上防护屏和下防护屏之间的距离，即防护射野；p是平板探测器的竖直方向的有效长度，即影像尺寸；AB是平板探测器到防护屏的水平距离，r是平板探测器支撑柱上方的感应器到悬架的水平距离，r0是平板探测器支撑柱上方的感应器在所述球管悬架上的测量点到球管焦点的水平距离，ds是平板探测器支撑柱上方的感应器到平板探测器的水平距离；
步骤（3）、控制单元驱动第一电机，使得上臂和下臂整体升高或降低，防护装置上的第一感应器检测第一感应器到防护装置的下臂的竖直距离h1，当h1值满足条件：
时，
第一电机停止运动，下防护屏到位；
步骤（4）、控制器驱动第二电机，使得上臂升高或降低，防护装置上的第二感应器设于立柱顶部，检测第二感应器到上臂的竖直距离h2，当h2值满足条件：
时，
第二电机停止运动，上防护屏到位，此时，球管发出的射线，其防护射野之外的部分被上防护屏和下防护屏遮挡，不会照射到患者受检部位之外的应受保护的身体部位，穿过防护射野的射线部分完全投射在平板探测器上；其中，a0是上防护屏的长度，b0是第一传感器到第二传感器的距离。
9.根据权利要求8所述的医用放射线防护方法，其特征在于：平板探测器支撑柱底部还设有第四感应器，平板探测器中心点的垂直高度h3的高度值通过第四感应器获得。
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