轻便多功能X线升降摄影床的研制与应用探讨

杨志杰，陈 凯，李天然，陈玉辉

轻便多功能X线升降摄影床的研制与应用探讨

杨志杰，陈 凯，李天然，陈玉辉

目的：研制一种X线摄影床，将其与胸片架整合为一个整体，使无线数字平板探测器的应用范围从原来的床边X线摄影扩大到常规数字X线摄影领域。方法：采用脚踏卡板方式固定X线摄影床交叉升降结构的高度，采用滑轮与滑轨结合的方式实现摄影床面水平与垂直状态的转换，采用滑框装载、滑框与滑轨结合的方式实现无线数字平板探测器在摄影床面下的移动，采用固定孔槽的方式固定滑框的位置。并经应力试验，分析摄影床的负载稳定性。结果：轻便多功能X线摄影床实现了X线摄影床与胸片架的整合，大幅度提高了床面的升降速度，使无线数字平板探测器能方便地应用于所有常规X线摄影。结论：与原有的X线摄影检查床及升降床对比，实现了摄影床、胸片架、升降床的有机整合，达到了一床多用，大幅提高了无线数字平板探测器的应用范围及利用率。

X线摄影床；胸片架；无线数字平板探测器；升降床

0 引言

现有的X线摄影装置中，摄影床、胸片架均为分离排列，位置固定，占用空间大，出于操作方便考虑，摄影床的最低高度普遍在70 cm左右，不利于搬运患者[1-6]。为了拓展无线数字平板探测器（以下简称探测器）的使用范围、降低基层医院投资数字化影像设备的成本，本文特研制一种轻便多功能X线升降摄影床（以下简称本装置）并申请了国家实用新型专利[7]。本装置采用摄影床与胸片架互相切换的方式充分利用摄影室空间，大幅拓展移动床边机与无线数字平板探测器板的使用范围。

对于基层医疗单位，具备足够X线穿透力的床边X线机与无线通信模式的数字化X线成像系统及本装置就可开展包括床旁X线摄影在内的所有X线摄影，并适合于有传染病疫情时在面积较小的临时隔离机房内展开。

1 装置的构造与结构原理

1.1 本装置的构造

本装置由摄影床面与交叉式升降结构组成，如图1所示。

1.1.1 摄影床床面

摄影床床面由床面、滑轨、滑框、片盒托盘、支撑脚组成。

1.1.2 交叉式升降结构

交叉式升降结构由手摇丝杆交叉式升降担架车改装而成，去除手摇丝杆，改由卡板固定下移动轴的方式固定升降床的高度，在交叉式升降担架车载床架的四角加装4个承重滑轮供床面-滑轨复合体变换状态。

（a）轻便多功能升降X线摄影床托盘侧主视图

图1 轻便多功能升降X线摄影床

1.2 结构原理

床面-滑轨复合体可以在载床架的承重滑轮上向卡板踏相反的一侧滑动，并可以绕一侧的承重滑轮B组做90°旋转，床面可从平行地面水平状态变为垂直于地面状态。滑框通过其下缘的滑轮可在床面与滑轨的间隙内沿床面长轴移动，片盒托盘装载探测器后可插入滑框内沿床面短轴移动，采用固定孔槽固定滑框的位置。

1.3 本装置的使用方法

安装于交叉式升降床下层的卡板槽在不同的位置卡住升降床的下移动轴可实现床面的高、中、低3个升降高度：将床面降至低位时用于拍摄患者坐或卧于床面时的X线摄影体位；将床面升至中位时用于患者坐于床旁时拍摄上肢的X线摄影体位；将床面升至最高高度，摄影床面从平行地面旋转为垂直于地面成为胸片架，较高的载床架一端可牵引床面-滑轨复合体增加其作为胸片架的稳定性。

2 本装置的应力分析与倾斜仿真试验

2.1 本装置的应力分析

如图2所示，摄像床的主要变形零件为载床架、交叉杆以及交叉杆下移动轴，需对载床架、交叉杆和交叉杆下移动轴分别进行有限元建模分析。

图2 摄像床高位挡的三维结构模型

摄像床处于高位挡时的材料特性：载床架，选用45号钢，交叉杆和交叉杆下移动轴为铝合金，其弹性模量E=70 GPa；泊松比λ=0.3；密度ρ=2.53×

单元划分：在单元选择时，载床架选用Solid186网格划分[8]，交叉杆和交叉杆下移动轴为梁单元（Beam188）[9]。

图3 交叉杆的应力分析图

载荷分析：在载床架上加载载荷F=1 000 N，取F1=250 N，通过图3计算得到F2=218.75 N，F3= 121N，F4=105.8N，F5=58.5N。

如图 4～6所示，载床架的最大应变为0.452mm，中部交叉杆最大应变为 3.2 mm。因为中部交叉杆加有加强连接件，实际应变小于3mm，交叉杆下移动轴的最大应变为0.14mm，上述加载应变导致的摄像床高度差值可以忽略不计。

图4 载床架的加载应变图

图5 中部交叉杆的加载应变图

图6 交叉杆下移动轴的加载应变图

摄像床处于中位挡时，考虑卡板槽和交叉杆下移动轴的配合间隙取2mm，各塑料连接件的变形为1mm，综合考虑取2mm，各杆变形取2mm。如图7所示：未加载时，摄像床高度（不包括顶部的平板床高度和底盘高度）为h=加载载荷F=1 000 N后mm。前后差值为13.4 mm。

图7 摄像床交叉杆几何关系图

综上所述，当在中、高位挡给摄像床施加载荷时，可因交叉杆与交叉杆下移动轴及连接件因素导致床面位置改变，主要由装配精度低、连接件的强度不够造成。

2.2 本装置的倾斜仿真试验

本装置在中位挡及高位挡时存在倾斜现象，因此，对床面一侧分别施加不同质量以了解交叉杆的变形与卡槽的不稳定性，实验数据见表1。

表1 中、高位挡时床面一侧压力和对应倾斜高度表

通过matlab拟合工具箱[10]获得压力和倾斜高度的拟合曲线，如图8所示。其中曲线为高挡时所测数值连接得到的曲线曲线为其拟合曲线曲线为中挡时所测数值连接得到的曲线曲线为其拟合曲线。

图8 中、高位挡时压力和倾斜高度的曲线拟合

3 临床应用效果

3.1 低位

摄影床降至与普通护理病床相同的最低高度（54 cm），这时摄影床面虽加载质量较大，但床支撑腿立于地面可承担全部加载质量并使摄影床面处于稳定状态，可避免因交叉杆、卡板槽空隙等造成的床面沉降、倾斜等不安全因素，方便拍摄坐、卧于摄影床面的摄影体位。

3.2 中位

摄影床处于第二高度（70 cm），床的高度与普通X线摄影床大致相同，这一高度主要用于拍摄患者坐于摄影床边的椅子，仅将需要拍摄部位置于摄影床上的摄影体位，例如头颅、上肢等质量较轻的部位，其质量不会导致交叉杆受压变形而使摄影床面倾斜。

3.3 高位

摄影床升至最高（76 cm），床面竖起可作胸片架用于拍摄立位的各种摄影体位，高位的载床架可稳定竖立的床面，使其不易倾倒。

在X线摄影时，采用本装置可以通过探测器与X线球管来实现患者在体位不变的情况下完成多部位的检查，降低患者的二次创伤。本装置亦可仅作升降床，在低位与中位之间切换以用于在护理病床与X线摄影床之间转移患者。

4 讨论

本装置由X线摄影检查专用自锁式升降床[2-3]、增强型X线摄影检查专用自锁式升降床[4]改装，将升降床、摄影床与胸片架整合为一体，使探测器的应用范围从原来的床边X线摄影扩大到所有常规数字X线的摄影领域。在升降装置上保留了原床卡口控制升降床高度的设计原则，将卡口的位置从下移动轴的两侧移至中间，较原装置更简单、轻便。

图2～7的应力分析与加载应变图显示，当升至高位挡时，载床架、中部交叉杆、下移动轴的加载应变导致的摄像床高度差值可以忽略不计；当床升至中位挡时，上述零件的加载应变导致的摄像床高度差值亦仅为13.4mm，均不影响X线摄影及患者移床操作。

因床面的长度及宽度均大于载床架的相应尺寸，当施加质量于一侧长轴的床缘时，床面会发生倾斜，但摄影床升至中位挡时，该床面高度只用于上肢骨的检查，其部位的质量大部分低于100 N。从表1及图3的倾斜仿真试验可以看出，如对床缘施加小于100 N时，床面倾斜仅在1 cm以下，可以忽略不计；床面升至高位挡时，床面竖起作胸片架用，载床架可牵拉床面使其不会倾倒；当需要拍摄患者坐、卧于床面时，摄影床面降至低位挡，有4个支撑脚支撑于地面，故低、中、高挡位均不会出现影响床面稳定性的问题。需移动空床时，操作者可在高位挡推动本装置，不必俯下身体，并且较长的床面与较短的载床架不会阻碍操作者的腿部运动。

当本装置仅作升降床使用时，将患者从摄影床移向位于中位挡的升降床时，两床面靠拢可能会出现因床面高度不同而产生13.4mm的微小台阶，可将过床易[5]置于两床之间，一名操作者扶住升降床一端，另一操作者拖动患者所卧的床单，可将患者拖至升降床，其劳动强度大大低于原来需要3名操作人员俯下身托起患者的操作。

5 结论

本装置实现了摄影床、胸片架、升降床的有机整合，既可与床旁DR进行整合，在不占用更多空间、不大量增加使用成本的前提下充分提高移动DR板的使用率，亦可仅作为升降床使用，其灵活性及多功能性充分体现了本装置作为一种影像科备用工具的优势。

[1] 陈凯，田昕，李天然，等.X线摄影检查专用自锁式升降床的研制[J].医疗卫生装备，2012，33（1）：31-33.

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[5] 邓云清，俞劲，王佳，等.可升降病床在妇产科术后的应用调查[J].中国实用护理杂志，2004，20（11）：67-68.

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（收稿：2014-01-12 修回：2014-05-25）

Development and application of lightweight multifunction hoist bed used in X-ray exam ination

YANG Zhi-jie1,CHEN Kai1,LITian-ran1,CHEN Yu-hui2
(1.Department of Radiology,the First Affiliated Hospital of Fuzhou General Hospital of Nanjing Military Area Command, Putian 351100,Fujian Province,China;2.Center for Physical Examination,the First Affiliated Hospital of Fuzhou General Hospital of Nanjing Military Area Command,Putian 351100,Fujian Province,China)

Objective To develop a X-ray photograph table integrated with a chest film rack,so as the application of wireless digital flat-panel detector extended to conventional X-ray photograph.Methods The footboard was used to fix the height of the cross lifting structure of the X-ray photograph table,and a pulley combined with a slide rail was applied for the transformation of the table between horizontal state and vertical one.The slip frame integration and the combination of slip frame and slide rail were used to facilitate the wireless digital flat-panel detectormovement under the table.The hole slot was involved in the fixing of the slip frame.Stress test was performed to analyze the load stability of the table.Results The table integrated with the chest film rack had the lifting speed of the table board enhanced greatly, and wireless digital flat-panel detector applied for conventional X-ray photograph.Conclusion The X-ray photograph table realizes the integration with the chest film rack and lifting table,and promotes the application range and utilization rate of the wireless digital flat-panel detector.[Chinese Medical Equipment Journal，2014，35（8）：4-7]

X-ray photography table;chest film rack;bedside DR panelwith wireless communications(Wi-Fi);lifting bed

R318.6；TH774

A

1003-8868（2014）08-0004-04

10.7687/J.ISSN1003-8868.2014.08.004

南京军区医药卫生科研基金面上项目（10MA115）

杨志杰（1987—），男，技师，主要从事磁共振序列优化及设计方面的研究工作，E-mail：yzj13860937637@163.com。

351100福建莆田，南京军区福州总医院第一附属医院放射科（杨志杰，陈 凯，李天然），体检中心（陈玉辉）