一種X線機單元電路實驗箱設計
——基于電路聯動的點片、透視模擬操作

劉燕茹 石繼飛 史曉霞 劉明芳 曹艷娟

(包頭醫學院醫學技術學院 內蒙古 包頭 014040)

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一種X線機單元電路實驗箱設計
——基于電路聯動的點片、透視模擬操作

劉燕茹 石繼飛 史曉霞 劉明芳 曹艷娟

(包頭醫學院醫學技術學院 內蒙古 包頭 014040)

為解決因醫學影像設備課程教學原理抽象、教學內容廣泛、教學成本高、實驗設備昂貴等特點所造成課程難講的困難，文章設計了X線機透視、點片操作與電路聯動實驗箱.該實驗箱成本低，安全性能高，且無X線電離輻射.利用該實驗箱進行教學，可以讓學生更好地掌握X線機點片、透視的操作流程以及點片、透視時各單元電路的調度關系，使理論教學與實驗教學達到完美的結合，為學生日后醫院學習和工作打下堅實的基礎.

醫學影像設備 點片 透視 單元電路

作為高等醫學院校醫學影像技術專業、醫學影像專業的專業必修課,《醫學影像設備學》主要研究醫學影像設備的基本工作原理及組成結構，是理論與實踐相結合，且實踐性非常強的一門課程[1].因實驗設備昂貴和教學內容廣泛，該課程的真機模擬操作及單元電路講解一直以來面臨著很大的困難，主要表現如下：

(1)《醫學影像設備學》的先修課為電子學、醫學影像物理學等理工科背景較強的課程，該課程教學范圍廣，難度大， 如X線機單元電路和整機電路主要以大型復雜電路為主.

(2)醫學影像設備實驗設備體積龐大，價格昂貴，少則幾萬，高則幾百萬甚至上千萬，導致高校的實驗設備不可能配備齊全，致使醫學影像設備課程理論與實踐結合困難，理論教學枯燥無味，調動不起學生學習的主動性和積極性.

文章針對上述《醫學影像設備學》課程教師難講的特點，設計了一種X線機透視點片操作與電路聯動實驗箱，以期以低成本提高該課程的課堂教學效果.

1 X線機透視點片操作與電路聯動實驗箱功能

X線機透視、點片操作與電路聯動實驗箱用于解決因上述原因而造成的醫學影像設備學課程中單元電路難講,學生在學校中難接觸、難操作X線機等問題.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)利用發光二極管顯示X線機透視、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計，使學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，以保護師生的人身安全.

2 X線機透視點片操作與電路聯動實驗箱特點

X線機透視、點片與電路聯動實驗箱包含有外殼，外殼內集成有電源電路、控制電路、旋轉陽極啟動電路、旋轉陽極延時保護電路、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、旋轉陽極啟動電路、旋轉陽極延時保護電路、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陽極啟動電路、旋轉陽極延時保護電路、燈絲加熱初級電路、高壓初級電路和限時電路連接以實現控制，所述旋轉陽極啟動電路和燈絲加熱初級電路分別與旋轉陽極延時保護電路連接，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線電離輻射等優點，具體特點如下：

(1)模擬X線機透視操作時，各個單元電路的工作狀態及X線機透視的操作流程

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

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

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

圖1 電源電路與控制電路

旋轉陽極延時與保護電路(圖2)用于檢測旋轉陽極啟動、燈絲加熱是否正常：這里可以設置故障點和測試點，如果燈絲加熱、旋轉陽極啟動正常，旋轉延時保護電路中的繼電器J4得電，為曝光做好準備；如果燈絲加熱不正常或旋轉陽極啟動不正常，J4不得電，即使按下手閘二擋也不能進行曝光.按下開關S5(見圖1)，繼電器J16(見圖3)的常閉觸點可以將旋轉陽極啟動電路斷開，用于模擬燈絲加熱正常，旋轉陽極沒啟動時，不能進行曝光的情況.測試點分別用于燈絲加熱正常、旋轉陽極啟動正常和燈絲加熱正常或旋轉陽極啟動不正常的情況下開關三極管BG205，BG204發射極、集電極、基極相對于地的點電位.

圖2 旋轉陽極延時與保護

按下開關S4時(相當于點片架到位)，曝光開始，同時點片攝影限時電路開始工作；到了預設的曝光時間，限時保護電路(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，點片攝影結束.

圖3 旋轉陽極啟動

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

文章設計了一種X線機透視、點片操作與電路

聯動實驗箱，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線機的學生對X線機的操作有一直觀的認識，并熟悉X線機透視、點片操作的流程，熟悉透視、點片過程中各單元電路的作用、相互聯系以及工作原理，加深學生對書本知識的理解；

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

1 韓豐談, 朱險峰. 醫學影像設備學. 北京:人民衛生出版社, 2004.111～130

2 王石，王忠，劉亞強,等.現代醫學影像設備研究環境和開發平臺.實驗技術與管理,2008,25(10)：63～68

3 齊現英，魯文，韓豐談.虛擬仿真教學在醫學影像設備學教學中的研究與應用. 中國醫學物理學雜志，2012,29(1):3 208～3 210

4 岳若蒙.設計性試驗在醫學影像設備學試驗教學中的實踐與探索.衛生職業教育,2014，32(4)：76～77

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

劉燕茹(1982- )，女，碩士，講師，研究方向為醫學影像技術.

2015-09-09)