光野与X线照射野检测尺的设计与应用

刘文，梅士兵，徐涛

北京军区总医院 医学工程科，北京100700

光野与X线照射野检测尺的设计与应用

刘文，梅士兵，徐涛

北京军区总医院 医学工程科，北京100700

光野与X线照射野一致性检测尺是一种射线的照射野检测装置，包括传感器单元、处理单元、显示单元。其原理是采用线阵X线传感器检测，经单片机处理后由对称线阵LED发光组件显示的方法进行测量。检测装置可实时检测与显示提高了检测效率，且提高了检测的准确性。

光野；X线照射野；X线检测尺；医疗设备设计

1 目前国内外光野与X线照射野检测状况

1.1 光野和射野检测的概念

目前，医学设备质量保障已经成为医院保障医疗质量的重要环节，需要检测的射线装置如X线机、加速器等，这些设备质量保障检测项目较多，光野与照射野的检测是检测中的一部分。光野是指射线装置机头模拟光源在入射面所界定的区域；照射野也称为射野，表示射线束垂直通过模体的范围，它与模体表面的截面大小表示照射野的面积。在临床治疗或者诊断检查中，由于照射野无法通过目视确定，因此，通常用可见光模拟照射野。光野照射野的一致性检测主要是为了验证模拟光源的光野与射线的照射野的重合程度，也即光野和照射野中心或边界的偏移程度。

1.2 胶片检测光野和射野的方法

目前，光野照射野一致性检测一般采用胶片法。在中国专利申请号为200720173729.4的专利申请中[1]，公开了一种用于光野/照射野一致性检测装置，该装置包括：主体为一盒型，由上下面两部分壳体组成，在上面壳体上设有标尺线，并设置有光野框，在上面壳体上还设置有定位孔和方向标记；下面壳体一侧的连接处设有合页，下面盒体用于曝光胶片，通过曝光进行光野/照射野一致性的检测。但是，该检测装置通过胶片进行，检测过程中需要使用胶片，因此胶片曝光后，需要进行暗室操作，在检测时也需要进行定位等操作，操作繁琐，而且检测效率低；而且，由于胶片本身的限制，一般检测结果的准确性较低。

1.3 非胶片检测光野和射野的方法

国外非胶片法的主要产品有瑞典的（NOVA-a Clear Understandine） 多功能光野与照射野一致性检测工具—NOVA，其原理是通过检测尺和尺表面的荧光物及图像采集摄像装置进行，用光野图像采集器采集光野图像，当设备产生X射线时荧光激发图像采集器采集荧光图像，计算机对两个图像进行比对检测。其特点是快捷曝光后不需要暗室操作和图像处理，以上两个操作系统共同的特点是体积大，都需要有一定的操作环境。

2 光野与X线照射野检测尺的设计要求

光野与X线照射野检测尺，可用于所有诊断X线机设备无论是诊断设备还是其他设备包括乳腺机射线能量在40～200kV。

光野与X线照射野检测尺，满足一系列国际标准，适用于X线设备的安装、维护、验收、修理和质量控制。

光野与X线照射野检测尺，由检测尺和标尺组成，标尺可组成一字或任意扇形表面带有清晰的刻度，检测尺可放在标尺的任何部位用于光野与X线照射野的对比。

光野、X线照射野检测尺在X线曝光过程中自动采集对采集数据进行冻结、存储、驱动处理。测试结果一目了然方便快捷。

检测尺可对大于3mm射野进行X线检测，分辨率优于1mm[3]。

光野与X光照射野可进行同步检测，方便快捷且无需曝光后暗室处理和数据处理。

3 光野与X线照射野检测尺的设计原理和方法

3.1 传感器单元

为了保障检测精度,在设计中X线传感器我们选择了外径为0.8mm的半导体传感器，图1为传感器与显示器件照片。检测传感器部分是由128个线阵传感器组成，检测区长128mm，为保障设备的采集精度选择的传感器的响应时间小于1ms。

图1 传感器与显示器件

3.2 显示单元

显示单元是也是由宽0.8 mm的128个LED组成，所述LED与X线阵传感器之间一一对应，显示区长128mm，当对应的X线阵传感器接收到X光信号时，传感器中产生相应的电流信号发送给控制器，由控制器控制对应的LED发光，达到对照射野范围或者边缘的显示和检测。在刻度0对应的刻度线（中心点）设计有一个LED对中光标用于光野校准，与该刻度线对应的，以方便使用者对于中心点进行观察，以通过中心点定位线进行投影光交界的定位。显示设计可以对大于2mm射野进行X线检测，设计分辨率优于1mm。

显示单元贴近刻度线，这样可以使得操作者更方便的查看发光的显示单元的长度，进而得到射线的照射野的边缘，并且，在进行光野和照射野的一致性检测时，可以准确的得到光野和照射野中心或边界的偏移程度。度线对应的量程等于所述显示单元的长度，还等于传感器单元的长度。

3.3 控制器单元

控制器以及存储器是通过单片机实现。传感器通过专门电路与单片机连接检测，单片机还可对前一次检测时检测到射线的传感器的数据进行存储，用于不同时间的检测对比，显示也是通过单片机实现的，可以在检测装置的表面设置“显示上一次”的按钮，显示单元按照存储器中存储的显示数据进行。检测尺构成，见图2。

图2 检测尺的构成

3.3 传感器检测试验

为了保障设计的可靠性我们对传感器进行了试验，试验方法是将带有同样电路的传感器，一支放在放射野内一只放在放射野外，设X线照射条件为70kV，5mAs。用示波器记录下两个传感器的波形，上面是在射野内的传感器信号，下面是在射野外传感器信号。可以看到，在野内的传感器输出一个2V左右的信号，在野外的传感器几乎没有信号输出（图3）。根据信号，我们设计了检测电路。

4 使用方法和原理

光野是指射线装置机头模拟光源在入射面所界定的区域；照射野也称为射野，表示射线束垂直通过模体的范围，它与模体表面的截面大小表示照射野的面积。在临床治疗或者诊断检查中，由于照射野无法通过目视确定，因此，通常用可见光模拟照射野。光野照射野的一致性检测主要是为了验证模拟光源的光野与射线的照射野的重合程度，也即光野和照射野中心或边界的偏移程度。

使用时打开X线光学投影灯，打开本检测装置的电源，将该检测装置的中心点定位线设定在投影光的交界处，则检测装置直接定位出了光野边界；之后，当有X线曝光时，检测装置内的X线阵传感器对X线的边缘内外信号进行检测采集，在控制器的控制下，检测到X线的X线阵传感器所相应的LED被驱动发光。发光的LED与中心点光标进行比较计算，即可以得出检测误差，实现自动对光野与X线照射野的一致性检测。

5 小结

目前，医学设备质量保障已经成为医院保障医疗质量重要环节，X线机的质量保障检测项目较多，光野与灯光野的检测是检测中的一部分，但目前还没有一种专用快捷检测器具，为了保障X线设备在临床上的质量，我们根据实际需要设计的由二维矩阵传感器组成的高精确度光野与照射野检测尺，对于光野与X线野一致性检测提供了一套完整的解决方案，使光野与X线照射野一致性检测变得简单、方便并清晰客观进行比较和记录，设备可快捷的展开检测和维修校准工作。

[1] 王军良,周振山.一种用于光野与照射野一致性的检测装置:中国,200720173729[P].2008-08-27.

[2] 北京计量科学研究所,首都医科大学仪器质量控制技术研究中心.JJG774-2004医用诊断X射线辐射源检定规程[S].北京:中国计量出版社,2004.

[3] 陈建功.放射治疗辐射野与光野重合度的检测、调校和改进的研究[J].中国医疗设备,2009,24(10):23-26.

[4] 邱晓霁.医用诊断X射线辐射源焦点尺寸及辐射野与光野一致性检测方法的探讨[J].中国计量,2009,15(7):78-79.

[5] 张启顺,武道福.IP板在放射治疗定位和射野验证中的应用[J].现代肿瘤医学,2009,17(4):738-739.

[6] 李兆斌,陆耀红,孙宜,等.应用MV级CR进行射野验证的临床研究[J].中国医学物理学杂志,2009,27(5):1389-1390,1408.

[7] 魏杨生.调整X射线诊断机的光野与辐射野的一致性[J].上海计量测试,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

作者邮箱：108726966@qq.com

TH774

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2011.10.031