一種多功能x射線骨密度儀的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種多功能X射線骨密度儀，包括機架、導軌、U型臂、X射線發生裝置、X射線探測器、X射線屏蔽裝置、運動系統、控制系統和顯示系統；導軌設置于機架上表面，U型臂設置于導軌上，運動系統設置于機架的一端，并與導軌連接，控制系統設置于機架的另一端，與顯示系統連接，顯示系統獨立設置或設置于機架上，X射線發生裝置設置于U型臂的U型一端，X射線探測器設置于U型臂的U型另一端，與X射線發生裝置的高度一致，X射線屏蔽裝置設置于U型臂的X射線探測器一側。本發明提供的多功能X射線骨密度儀使用方便，可以實現四肢骨折診斷、骨密度測定和骨質疏松癥預測和診斷功能，避免了大型設備使用帶來的不便。
【專利說明】一種多功能X射線骨密度儀
【技術領域】
[0001]本發明屬于醫療檢測器械【技術領域】，具體涉及一種多功能X射線骨密度儀。
【背景技術】
[0002]根據2000年我國第五次人口普查結果，我國全國總人口為129533萬人，其中65歲以上人口達8811萬人，占總人口的6.96%。隨著經濟發展和醫療條件改善，老齡人口人數和比例還在穩步增加。而原發性骨質疏松癥，屬于中老年常見多發病，嚴重情況下可能導致老年人肢體殘疾，失去自理能力。而及時發現，盡早治療，能有效緩解原發性骨質疏松癥的發展，提升中老年人的生活質量和品質。
[0003]臨床醫學上骨質疏松癥的診斷是依據患者的骨密度測定值同標準值之間的偏差，來判斷患者的骨質疏松癥發展程度。目前測定骨密度的醫學影像學原理主要有:X射線測定法，光子吸收法，中子活化分析法，超聲定量測量和磁共振測量方法這5種。其中，X射線測定法由于成像速度快，結果準確性好，因此，X射線測定法是醫學診斷上推薦的測定方法。X線吸收測定法可測量全身任何部位的骨量，精確度 高，對人體危害較小，檢測一個部位的放射劑量相等于一張胸片1/30，QCT的1%。不存在放射源衰變的問題，目前已在我國各大城市逐漸開展，前景看好。
[0004]現有的X射線骨密度測定設備主要有兩類:一種是讓人平臥后，測量股骨頸和腰椎2至4節的骨密度的大型儀器，安置在屏蔽房內，在進行胸透或是其他檢查的基礎上，同時通過算法做拍攝部位的骨密度測定，這類設備X射線的輻射量較大，且醫生安排病人檢查后，不能立即獲得骨密度數據，需要根據放射科的實際情況，等待診斷數據反饋；另一種是檢測手部指骨密度的小型儀器，可以安裝在醫生的診室中，通過獲取病人手掌和腕關節的X射線投影圖像后，通過算法獲得骨密度信息。由于沒有導軌設計，成像大小受X射線探測系統尺寸限制，無法獲得大范圍的X射線投影圖像。
[0005]目前，骨質疏松癥的病理診斷依據是對患者的骨密度進行測量，根據患者骨密度和標準值之間的偏差，來預測患者骨折的風險，進行干預和治療。
[0006]人的全身骨骼作用不同，因此骨密度測量應該選擇的位置目前在醫學上沒有定論。目前主流的意見是:腰椎2至4節，股骨頸，前臂遠端1/3處橈骨，指骨這4個部位骨密度流失較為均勻，在未發生病變情況下，這四個部位的骨密度值修正后可以作為人體的骨密度，用以預測患者骨折的風險。
[0007]目前，在骨密度算法方面，申請號為CN201280010673.4骨密度測量裝置和CN201280013893.2骨密度測量裝置給出了基于腰椎的骨密度測定方法。該方法主要是針對同一患者，監測同一位置骨密度隨時間的變化，來預測患者骨折風險的。這種方法存在的兩點局限性在于:1是在目前醫院數據不共通的情況下，病人必須年年在同一醫院體檢，才能保證數據具有可對比性；2是X射線裝置隨著使用，其球管會出現老化現象，因此得到的數據有可能隨時間出現漂移，從而導致對比的可靠性下降。
【發明內容】
[0008]本發明的目的是為了克服以上現有技術的不足而提供一種多功能X射線骨密度儀。
[0009]本發明是通過以下技術手段實現的:
[0010]一種多功能X射線骨密度儀，包括機架、導軌、U型臂、X射線發生裝置、X射線探測器、X射線屏蔽裝置、運動系統、控制系統和顯示系統；導軌設置于機架上表面，U型臂設置于導軌上，運動系統設置于機架的一端，并與導軌連接，控制系統設置于機架的另一端，與顯示系統連接，顯示系統獨立設置或設置于機架上，X射線發生裝置設置于U型臂的U型一端，X射線探測器設置于U型臂的U型另一端，與X射線發生裝置的高度一致，X射線屏蔽裝置設置于U型臂的X射線探測器一側；其中導軌由滾珠絲桿、滑塊和支撐結構連接組成；運動系統由電機驅動器、電機、減速箱和聯軸器依次連接組成；控制系統由工控機和嵌入式控制器連接組成;U型臂設置于滑塊上，滑塊設置于滾珠絲桿上，滾珠絲桿一端連接支撐結構，另一端連接聯軸器，支撐結構與工控機連接。
[0011]所述的多功能X射線骨密度儀，支撐結構的底面可以設置有定位銷釘孔和螺紋孔，通過定位銷釘孔和螺紋孔與機架連接。
[0012]所述的多功能X射線骨密度儀，滑塊上表面可以有螺紋孔和銷釘孔，滾珠絲桿上可以有安裝面的螺母，U型臂底部加工有與滑塊和滾珠絲桿螺母配合的通孔。
[0013]所述的多功能X射線骨密度儀，U型臂兩端都可以設計有調節裝置和安裝孔，U型臂兩端分別通過螺絲和X射線發生裝置以及X射線探測器固定。
[0014]所述的多功能X射線骨密度儀，X射線探測器和X射線屏蔽裝置可以采用黏合的方法實現固定連接。
[0015]所述的多功能X射線骨密度儀，電機、電機驅動器、減速箱和聯軸器可以均采用螺紋緊固的方式與機架相連。
[0016]所述的多功能X射線骨密度儀，電機和減速箱之間可以通過半圓鍵連接，減速箱、聯軸器和滾珠絲桿之間可以通過花鍵連接。
[0017]所述的多功能X射線骨密度儀，工控機和嵌入式控制器可以均通過螺紋緊固的方式與機架相連。
[0018]所述的多功能X射線骨密度儀，X射線屏蔽裝置可以為鎢橡膠片。
[0019]本儀器是通過增加導軌，實現前臂橈骨和指骨的骨密度同時測量，相比較只檢測手部指骨密度的小型儀器，通過更全面數據的處理，能夠得到更準確的信息。此外，針對該儀器，我們可以設計得到整個手臂到手掌的骨密度變化趨勢的算法，從而更準確判斷目前病人身體骨密度的流失速度，以便于提高診斷的準確度。同時，增加導軌的附加得到的功能是:可以對于四肢骨折骨裂的患者進行診斷，拓展了骨密度儀的使用范圍。
[0020]本儀器，相對于平臥后測量股骨頸和腰椎的骨密度儀和DR與CT相比，首先是在體積方面大大減小。而且由于四肢的直徑遠小于軀干的直徑。因此，在進行檢測時，在保證信號強度的前提下，可以減小X射線的強度，從而大大減小病人接受的輻射劑量。一般來說，DR進行成像時，為了得到比較好的效果，一般需要10kV高壓，200-400mA管電流和250mS的曝光時間，能夠得到比較清晰的圖像。而CT在進行全身掃描時，標準體重成人比較常用的參數是120kv高壓，300mA管電流，曝光時間則是由成像的范圍的長度決定的。平臥后測量股骨頸和腰椎的骨密度儀的常用曝光參數是80kV左右，350mA左右的管電流，掃描時間6-7秒。本儀器的管電壓大約采用80kV左右的高壓，掃描時間在6-7秒，但是管電流可以控制在10mA以下,從而減小X射線福射的劑量。通過合理的屏蔽設計，能夠實現機體本身，對X射線的屏蔽。因此不需要專門為設備建立屏蔽房，從而減少了設備投入使用前的成本，擴大了設備的應用范圍。
[0021]X射線穿透力強，散射主要是康普頓散射，其原理簡單解釋的話可以認為是X射線光子同電子發生碰撞后，部分X射線偏離的原始的方向，而造成了 X射線的散射。因此X射線散射比例與X射線照射的物體密度相關，物體的密度越大，單位體積內質子和電子越多，X射線光子越容易與電子產生碰撞，發生散射。物體密度越小，單位體積內質子和電子越少，X射線光子越難與電子產生碰撞，發生散射。根據康普頓散射公式，一個能量為hv的入射光子與電子作用后散射到cm立體角內的幾率可以表示為:
[0022]
【權利要求】
1.一種多功能X射線骨密度儀，其特征在于，包括機架(1)、導軌(2)、U型臂(3)、X射線發生裝置(4)、X射線探測器(5)、X射線屏蔽裝置(6)、運動系統(7)、控制系統(8)和顯示系統(9);導軌(2)設置于機架(1)上表面，U型臂(3)設置于導軌(2)上，運動系統(7)設置于機架(1)的一端，并與導軌(2)連接，控制系統(8)設置于機架(1)的另一端，與顯示系統(9)連接，顯示系統(9)獨立設置或設置于機架(1)上，X射線發生裝置(4)設置于U型臂(3)的U型一端，X射線探測器(5)設置于U型臂(3)的U型另一端，與X射線發生裝置(4)的高度一致，X射線屏蔽裝置(6)設置于U型臂(3)的X射線探測器(5) —側；其中導軌(2 )由滾珠絲桿(201)、滑塊(202 )和支撐結構(203 )連接組成；運動系統(7 )由電機驅動器(702 )、電機(701)、減速箱(703 )和聯軸器(704 )依次連接組成；控制系統(8 )由工控機(801)和嵌入式控制器(802 )連接組成；U型臂(3 )設置于滑塊(202 )上，滑塊(202 )設置于滾珠絲桿(201)上，滾珠絲桿(201)—端連接支撐結構(203)，另一端連接聯軸器(704)，支撐結構(203)與工控機(801)連接。
2.根據權利要求1所述的多功能X射線骨密度儀，其特征在于，支撐結構(203)的底面設置有定位銷釘孔和螺紋孔，通過定位銷釘孔和螺紋孔與機架(1)連接。
3.根據權利要求1所述的多功能X射線骨密度儀，其特征在于，滑塊(202)上表面有螺紋孔和銷釘孔，滾珠絲桿(201)上有安裝面的螺母，U型臂(3)底部加工有與滑塊(202)和滾珠絲桿(201)螺母配合的通孔。
4.根據權利要求1所述的多功能X射線骨密度儀，其特征在于，U型臂(3)兩端都設計有調節裝置和安裝孔，U 型臂(3)兩端分別通過螺絲和X射線發生裝置(4)以及X射線探測器(5)固定。
5.根據權利要求1所述的多功能X射線骨密度儀，其特征在于，X射線探測器(5)和X射線屏蔽裝置(6)采用黏合的方法實現固定連接。
6.根據權利要求1所述的多功能X射線骨密度儀，其特征在于，電機(701)、電機驅動器(702)、減速箱(703)和聯軸器(704)均采用螺紋緊固的方式與機架(1)相連。
7.根據權利要求1所述的多功能X射線骨密度儀，其特征在于，電機(701)和減速箱(703 )之間通過半圓鍵連接，減速箱(703 )、聯軸器(704 )和滾珠絲桿(201)之間通過花鍵連接。
8.根據權利要求1所述的多功能X射線骨密度儀，其特征在于，工控機(801)和嵌入式控制器(802)均通過螺紋緊固的方式與機架(1)相連。
9.根據權利要求1所述的多功能X射線骨密度儀，其特征在于，X射線屏蔽裝置(6)為鶴橡I父片。
【文檔編號】A61B6/00GK104027124SQ201410239789
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年5月30日 優先權日:2014年5月30日
【發明者】張寅 , 袁剛, 徐品, 周志勇, 陳奭, 郁朋, 吳中毅 申請人:中國科學院蘇州生物醫學工程技術研究所