一種X線機(jī)單元電路實驗箱設(shè)計
——基于電路聯(lián)動的點片、透視模擬操作

劉燕茹 石繼飛 史曉霞 劉明芳 曹艷娟

(包頭醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)技術(shù)學(xué)院 內(nèi)蒙古 包頭 014040)

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一種X線機(jī)單元電路實驗箱設(shè)計
——基于電路聯(lián)動的點片、透視模擬操作

劉燕茹 石繼飛 史曉霞 劉明芳 曹艷娟

(包頭醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)技術(shù)學(xué)院 內(nèi)蒙古 包頭 014040)

為解決因醫(yī)學(xué)影像設(shè)備課程教學(xué)原理抽象、教學(xué)內(nèi)容廣泛、教學(xué)成本高、實驗設(shè)備昂貴等特點所造成課程難講的困難，文章設(shè)計了X線機(jī)透視、點片操作與電路聯(lián)動實驗箱.該實驗箱成本低，安全性能高，且無X線電離輻射.利用該實驗箱進(jìn)行教學(xué)，可以讓學(xué)生更好地掌握X線機(jī)點片、透視的操作流程以及點片、透視時各單元電路的調(diào)度關(guān)系，使理論教學(xué)與實驗教學(xué)達(dá)到完美的結(jié)合，為學(xué)生日后醫(yī)院學(xué)習(xí)和工作打下堅實的基礎(chǔ).

醫(yī)學(xué)影像設(shè)備 點片 透視 單元電路

作為高等醫(yī)學(xué)院校醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)、醫(yī)學(xué)影像專業(yè)的專業(yè)必修課,《醫(yī)學(xué)影像設(shè)備學(xué)》主要研究醫(yī)學(xué)影像設(shè)備的基本工作原理及組成結(jié)構(gòu)，是理論與實踐相結(jié)合，且實踐性非常強(qiáng)的一門課程[1].因?qū)嶒炘O(shè)備昂貴和教學(xué)內(nèi)容廣泛，該課程的真機(jī)模擬操作及單元電路講解一直以來面臨著很大的困難，主要表現(xiàn)如下：

(1)《醫(yī)學(xué)影像設(shè)備學(xué)》的先修課為電子學(xué)、醫(yī)學(xué)影像物理學(xué)等理工科背景較強(qiáng)的課程，該課程教學(xué)范圍廣，難度大， 如X線機(jī)單元電路和整機(jī)電路主要以大型復(fù)雜電路為主.

(2)醫(yī)學(xué)影像設(shè)備實驗設(shè)備體積龐大，價格昂貴，少則幾萬，高則幾百萬甚至上千萬，導(dǎo)致高校的實驗設(shè)備不可能配備齊全，致使醫(yī)學(xué)影像設(shè)備課程理論與實踐結(jié)合困難，理論教學(xué)枯燥無味，調(diào)動不起學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性.

文章針對上述《醫(yī)學(xué)影像設(shè)備學(xué)》課程教師難講的特點，設(shè)計了一種X線機(jī)透視點片操作與電路聯(lián)動實驗箱，以期以低成本提高該課程的課堂教學(xué)效果.

1 X線機(jī)透視點片操作與電路聯(lián)動實驗箱功能

X線機(jī)透視、點片操作與電路聯(lián)動實驗箱用于解決因上述原因而造成的醫(yī)學(xué)影像設(shè)備學(xué)課程中單元電路難講,學(xué)生在學(xué)校中難接觸、難操作X線機(jī)等問題.該實驗集電源電路，燈絲加熱初、次級電路，高壓初、次級電路，限時電路于一個電路面板上，主要功能如下：

(1)模擬X線機(jī)透視操作流程以及各電路工作先后順序和主要繼電器工作的先后次序.

(2)模擬透視、點片切換時各個電路工作先后順序和主要繼電器工作的先后次序.

(3)利用發(fā)光二極管顯示X線機(jī)透視、點片時各單元電路之間工作的先后.

(4)通過故障點和測試點的設(shè)計，使學(xué)生熟悉透視點片過程中常見故障及維修和檢測方法.

(5)該實驗裝置避免了高kV和X線的電離輻射給師生帶來的潛在安全隱患，以保護(hù)師生的人身安全.

2 X線機(jī)透視點片操作與電路聯(lián)動實驗箱特點

X線機(jī)透視、點片與電路聯(lián)動實驗箱包含有外殼，外殼內(nèi)集成有電源電路、控制電路、旋轉(zhuǎn)陽極啟動電路、旋轉(zhuǎn)陽極延時保護(hù)電路、燈絲加熱初級電路、高壓初級電路、高壓次級電路和限時電路，所述電源電路分別與控制電路、旋轉(zhuǎn)陽極啟動電路、旋轉(zhuǎn)陽極延時保護(hù)電路、燈絲加熱初級電路、高壓初級電路和限時電路連接以提供電源，所述控制電路分別與旋轉(zhuǎn)陽極啟動電路、旋轉(zhuǎn)陽極延時保護(hù)電路、燈絲加熱初級電路、高壓初級電路和限時電路連接以實現(xiàn)控制，所述旋轉(zhuǎn)陽極啟動電路和燈絲加熱初級電路分別與旋轉(zhuǎn)陽極延時保護(hù)電路連接，所述高壓初級電路和燈絲加熱初級電路分別與高壓次級電路連接.該實驗箱具備成本低(5 000～10 000元)，安全性能高(不涉及kV的電壓),且無X線電離輻射等優(yōu)點，具體特點如下：

(1)模擬X線機(jī)透視操作時，各個單元電路的工作狀態(tài)及X線機(jī)透視的操作流程

首先,按下實驗箱的開關(guān)S1(見圖1)，模擬X線機(jī)電源電路接通，再次按下開關(guān)S1時電源電路斷開，自耦變壓器失電，模擬X線機(jī)關(guān)機(jī).其次，按下開關(guān)S3(見圖1)相當(dāng)于按下手閘或是踩下腳閘，透視開始，再次按下開關(guān)S3(松開手閘或放開腳閘)時，停止透視.

(2)模擬X線機(jī)點片操作時，各個單元電路的工作狀態(tài)及X線機(jī)點片攝影的操作流程

按下開關(guān)S2(見圖1)，相當(dāng)于拉動點片架，燈絲加熱電路得電，旋轉(zhuǎn)陽極啟動電路、旋轉(zhuǎn)陽極延時與保護(hù)電路得電，為點片攝影做準(zhǔn)備工作.

圖1 電源電路與控制電路

旋轉(zhuǎn)陽極延時與保護(hù)電路(圖2)用于檢測旋轉(zhuǎn)陽極啟動、燈絲加熱是否正常：這里可以設(shè)置故障點和測試點，如果燈絲加熱、旋轉(zhuǎn)陽極啟動正常，旋轉(zhuǎn)延時保護(hù)電路中的繼電器J4得電，為曝光做好準(zhǔn)備；如果燈絲加熱不正常或旋轉(zhuǎn)陽極啟動不正常，J4不得電，即使按下手閘二擋也不能進(jìn)行曝光.按下開關(guān)S5(見圖1)，繼電器J16(見圖3)的常閉觸點可以將旋轉(zhuǎn)陽極啟動電路斷開，用于模擬燈絲加熱正常，旋轉(zhuǎn)陽極沒啟動時，不能進(jìn)行曝光的情況.測試點分別用于燈絲加熱正常、旋轉(zhuǎn)陽極啟動正常和燈絲加熱正常或旋轉(zhuǎn)陽極啟動不正常的情況下開關(guān)三極管BG205，BG204發(fā)射極、集電極、基極相對于地的點電位.

圖2 旋轉(zhuǎn)陽極延時與保護(hù)

按下開關(guān)S4時(相當(dāng)于點片架到位)，曝光開始，同時點片攝影限時電路開始工作；到了預(yù)設(shè)的曝光時間，限時保護(hù)電路(圖4)中的繼電器J1得電，其常閉觸點切斷JC2(見圖1)的得電通路，點片攝影結(jié)束.

圖3 旋轉(zhuǎn)陽極啟動

圖4 點片限時

(3)另外，為保證人員安全，實驗箱中的管電壓不用kV級別，而是用伏特級別，一般選十幾個伏特到幾十個伏特.

3 總結(jié)

文章設(shè)計了一種X線機(jī)透視、點片操作與電路

聯(lián)動實驗箱，該實驗箱以低成本，高安全性，無電離輻射的特點解決了如下實際問題：

(1)通過該實驗裝置使無法接觸到X線機(jī)的學(xué)生對X線機(jī)的操作有一直觀的認(rèn)識，并熟悉X線機(jī)透視、點片操作的流程，熟悉透視、點片過程中各單元電路的作用、相互聯(lián)系以及工作原理，加深學(xué)生對書本知識的理解；

(2)通過故障點的設(shè)置，為學(xué)生以后從事X線機(jī)維修工作打下堅實的理論與實踐基礎(chǔ)，熟練掌握X線機(jī)的維修方法和檢測方法.

1 韓豐談, 朱險峰. 醫(yī)學(xué)影像設(shè)備學(xué). 北京:人民衛(wèi)生出版社, 2004.111～130

2 王石，王忠，劉亞強(qiáng),等.現(xiàn)代醫(yī)學(xué)影像設(shè)備研究環(huán)境和開發(fā)平臺.實驗技術(shù)與管理,2008,25(10)：63～68

3 齊現(xiàn)英，魯文，韓豐談.虛擬仿真教學(xué)在醫(yī)學(xué)影像設(shè)備學(xué)教學(xué)中的研究與應(yīng)用. 中國醫(yī)學(xué)物理學(xué)雜志，2012,29(1):3 208～3 210

4 岳若蒙.設(shè)計性試驗在醫(yī)學(xué)影像設(shè)備學(xué)試驗教學(xué)中的實踐與探索.衛(wèi)生職業(yè)教育,2014，32(4)：76～77

5 成謝峰,張學(xué)軍,朱震華,等.建設(shè)具有“大信息”特色的電工電子立體化實驗教學(xué)體系. 實驗室研究與探索，2008,27(11) ：71～75

劉燕茹(1982- )，女，碩士，講師，研究方向為醫(yī)學(xué)影像技術(shù).

2015-09-09)