一种X线机单元电路实验箱设计——基于电路联动的点片、透视模拟操作

刘燕茹 石继飞 史晓霞 刘明芳 曹艳娟

(包头医学院医学技术学院 内蒙古 包头 014040)



一种X线机单元电路实验箱设计
——基于电路联动的点片、透视模拟操作

刘燕茹 石继飞 史晓霞 刘明芳 曹艳娟

(包头医学院医学技术学院 内蒙古 包头 014040)

为解决因医学影像设备课程教学原理抽象、教学内容广泛、教学成本高、实验设备昂贵等特点所造成课程难讲的困难，文章设计了X线机透视、点片操作与电路联动实验箱.该实验箱成本低，安全性能高，且无X线电离辐射.利用该实验箱进行教学，可以让学生更好地掌握X线机点片、透视的操作流程以及点片、透视时各单元电路的调度关系，使理论教学与实验教学达到完美的结合，为学生日后医院学习和工作打下坚实的基础.

医学影像设备 点片 透视 单元电路

作为高等医学院校医学影像技术专业、医学影像专业的专业必修课,《医学影像设备学》主要研究医学影像设备的基本工作原理及组成结构，是理论与实践相结合，且实践性非常强的一门课程[1].因实验设备昂贵和教学内容广泛，该课程的真机模拟操作及单元电路讲解一直以来面临着很大的困难，主要表现如下：

(1)《医学影像设备学》的先修课为电子学、医学影像物理学等理工科背景较强的课程，该课程教学范围广，难度大， 如X线机单元电路和整机电路主要以大型复杂电路为主.

(2)医学影像设备实验设备体积庞大，价格昂贵，少则几万，高则几百万甚至上千万，导致高校的实验设备不可能配备齐全，致使医学影像设备课程理论与实践结合困难，理论教学枯燥无味，调动不起学生学习的主动性和积极性.

文章针对上述《医学影像设备学》课程教师难讲的特点，设计了一种X线机透视点片操作与电路联动实验箱，以期以低成本提高该课程的课堂教学效果.

1 X线机透视点片操作与电路联动实验箱功能

X线机透视、点片操作与电路联动实验箱用于解决因上述原因而造成的医学影像设备学课程中单元电路难讲,学生在学校中难接触、难操作X线机等问题.该实验集电源电路，灯丝加热初、次级电路，高压初、次级电路，限时电路于一个电路面板上，主要功能如下：

(1)模拟X线机透视操作流程以及各电路工作先后顺序和主要继电器工作的先后次序.

(2)模拟透视、点片切换时各个电路工作先后顺序和主要继电器工作的先后次序.

(3)利用发光二极管显示X线机透视、点片时各单元电路之间工作的先后.

(4)通过故障点和测试点的设计，使学生熟悉透视点片过程中常见故障及维修和检测方法.

(5)该实验装置避免了高kV和X线的电离辐射给师生带来的潜在安全隐患，以保护师生的人身安全.

2 X线机透视点片操作与电路联动实验箱特点

X线机透视、点片与电路联动实验箱包含有外壳，外壳内集成有电源电路、控制电路、旋转阳极启动电路、旋转阳极延时保护电路、灯丝加热初级电路、高压初级电路、高压次级电路和限时电路，所述电源电路分别与控制电路、旋转阳极启动电路、旋转阳极延时保护电路、灯丝加热初级电路、高压初级电路和限时电路连接以提供电源，所述控制电路分别与旋转阳极启动电路、旋转阳极延时保护电路、灯丝加热初级电路、高压初级电路和限时电路连接以实现控制，所述旋转阳极启动电路和灯丝加热初级电路分别与旋转阳极延时保护电路连接，所述高压初级电路和灯丝加热初级电路分别与高压次级电路连接.该实验箱具备成本低(5 000～10 000元)，安全性能高(不涉及kV的电压),且无X线电离辐射等优点，具体特点如下：

(1)模拟X线机透视操作时，各个单元电路的工作状态及X线机透视的操作流程

首先,按下实验箱的开关S1(见图1)，模拟X线机电源电路接通，再次按下开关S1时电源电路断开，自耦变压器失电，模拟X线机关机.其次，按下开关S3(见图1)相当于按下手闸或是踩下脚闸，透视开始，再次按下开关S3(松开手闸或放开脚闸)时，停止透视.

(2)模拟X线机点片操作时，各个单元电路的工作状态及X线机点片摄影的操作流程

按下开关S2(见图1)，相当于拉动点片架，灯丝加热电路得电，旋转阳极启动电路、旋转阳极延时与保护电路得电，为点片摄影做准备工作.

图1 电源电路与控制电路

旋转阳极延时与保护电路(图2)用于检测旋转阳极启动、灯丝加热是否正常：这里可以设置故障点和测试点，如果灯丝加热、旋转阳极启动正常，旋转延时保护电路中的继电器J4得电，为曝光做好准备；如果灯丝加热不正常或旋转阳极启动不正常，J4不得电，即使按下手闸二挡也不能进行曝光.按下开关S5(见图1)，继电器J16(见图3)的常闭触点可以将旋转阳极启动电路断开，用于模拟灯丝加热正常，旋转阳极没启动时，不能进行曝光的情况.测试点分别用于灯丝加热正常、旋转阳极启动正常和灯丝加热正常或旋转阳极启动不正常的情况下开关三极管BG205，BG204发射极、集电极、基极相对于地的点电位.

图2 旋转阳极延时与保护

按下开关S4时(相当于点片架到位)，曝光开始，同时点片摄影限时电路开始工作；到了预设的曝光时间，限时保护电路(图4)中的继电器J1得电，其常闭触点切断JC2(见图1)的得电通路，点片摄影结束.

图3 旋转阳极启动

图4 点片限时

(3)另外，为保证人员安全，实验箱中的管电压不用kV级别，而是用伏特级别，一般选十几个伏特到几十个伏特.

3 总结

文章设计了一种X线机透视、点片操作与电路

联动实验箱，该实验箱以低成本，高安全性，无电离辐射的特点解决了如下实际问题：

(1)通过该实验装置使无法接触到X线机的学生对X线机的操作有一直观的认识，并熟悉X线机透视、点片操作的流程，熟悉透视、点片过程中各单元电路的作用、相互联系以及工作原理，加深学生对书本知识的理解；

(2)通过故障点的设置，为学生以后从事X线机维修工作打下坚实的理论与实践基础，熟练掌握X线机的维修方法和检测方法.

1 韩丰谈, 朱险峰. 医学影像设备学. 北京:人民卫生出版社, 2004.111～130

2 王石，王忠，刘亚强,等.现代医学影像设备研究环境和开发平台.实验技术与管理,2008,25(10)：63～68

3 齐现英，鲁文，韩丰谈.虚拟仿真教学在医学影像设备学教学中的研究与应用. 中国医学物理学杂志，2012,29(1):3 208～3 210

4 岳若蒙.设计性试验在医学影像设备学试验教学中的实践与探索.卫生职业教育,2014，32(4)：76～77

5 成谢峰,张学军,朱震华,等.建设具有“大信息”特色的电工电子立体化实验教学体系. 实验室研究与探索，2008,27(11) ：71～75

刘燕茹(1982- )，女，硕士，讲师，研究方向为医学影像技术.

2015-09-09)