床邊DR 檢查可視化遙控曝光技術的實現方法

喬國慶，李向東，李小榮，晏文松，陳樹林，李 敏

（1.南部戰區總醫院放射診斷科，廣州 510010；2.南部戰區總醫院醫學工程科，廣州 510010）

0 引言

床邊DR 是移動式X 射線檢查設備，能夠在臨床科室完成影像信息的采集，對重癥、骨科、腦科等患者的診斷具有非常重要的臨床價值[1-2]，在對需要隔離的患者診療中也發揮了非常重要的作用[3]。重癥患者檢查時，技師需要搬動患者放置探測器板，并按臨床要求為患者擺位之后，遠離患者進行曝光，以免自身受到輻射傷害。傳統床邊DR 無可視化功能，在曝光過程中，經常出現因患者體位移動、上肢揮舞遮擋視野等情況，導致檢查失敗。近2 年臨床上出現了可視化遙控曝光的床邊DR，能夠觀察到患者配合情況，伺機遙控曝光。然而，短期內不可能實現所有傳統床邊DR 的更新換代，通過簡單改進使傳統床邊DR具備可視化遙控曝光功能，具有非常重要的臨床意義和經濟價值。本文通過選購簡單、便宜、可靠的電子模塊，對現有電路稍加改進，實現島津MUX-100DJ移動DR 可視化遙控曝光功能。

1 可視化設計

1.1 硬件及性能要求

實現可視化遙控曝光功能所需硬件為1 個無線攝像頭、1 個磁吸式支架、1 部智能手機。

攝像頭性能要求：（1）可充電，無外部電源情況下可持續錄像2~3 h；（2）高清錄像功能，分辨力為1 920 像素×1 080 像素；（3）視頻回放功能，通過手機App 可回放內存卡存儲錄像（這對處置潛在的醫療糾紛很重要）；（4）自帶無線接入節點（access point，AP），無外網時可直連手機觀看實時畫面；（5）可視角度150°，有較大視野觀察檢查區域；（6）夜視、移動偵測、插卡存儲等功能[4]。本研究采用鹿鳴威視M7攝像頭。

1.2 設置安裝

首先，按照說明書在手機上安裝App，并設置攝像頭為AP 熱點模式，實現手機端觀看實時畫面的功能。然后利用支架將攝像頭固定于床邊DR 前部的適當位置，并調整攝像頭的方向，使畫面中能夠更好地顯示患者情況。病區無外網，利用AP 熱點模式對目標進行圖像和聲音的實時監控，按住麥克風按鈕可通過語音提醒患者配合操作。在可視狀態下進行床邊DR 檢查，大大提高了檢查的安全性和圖像質量[5]。

1.3 可視化現場測試

為保證可視化系統工作穩定，在病區環境（病房為走廊兩側分布式）進行測試。前期設置后，手機可記錄攝像頭AP 熱點并自動連接，如果未自動連接，采用手動連接。將攝像頭開啟并置于第一間病房內，在該病房外的走廊處使用手機連接攝像頭可流暢觀察實時畫面。沿走廊逐漸遠離，到達第四間病房外的走廊處時，手機仍可穩定接收到攝像頭的AP 熱點信號。隨著距離進一步增加，信號減弱，視頻畫面變得卡頓。在App 內按住麥克風按鈕對講，攝像頭揚聲器可播放聲音，攝像頭錄制的視頻可回放。

2 遙控曝光電路設計

床邊DR 的曝光手閘有2 個擋位，按下Ⅰ擋，接通設備的曝光準備電路，約2 s 完成曝光準備；再按下Ⅱ擋，保持Ⅰ擋接通的同時接通設備的曝光電路，完成檢查。根據手閘特點，設計遙控曝光電路工作流程（如圖1 所示）。持續按下遙控器按鈕發射信號，一路無線接收模塊接收信號，負載端口導通，啟動曝光準備電路，2 s 后完成曝光準備；另一路無線接收模塊接收信號后，負載端口接通延時開關模塊電源，延時開關模塊延時2 s 后輸出端口導通，啟動曝光電路，完成檢查。

圖1 遙控曝光電路工作流程圖

2.1 使用元件介紹、測試

遙控曝光電路所需元件為2 個無線接收模塊、1個遙控器、1 個延時開關模塊（1 路）、1 個電路盒。

2.1.1 無線接收模塊與遙控器

選用AnnTeM 超微型無線接收模塊，該模塊體積?。?7.5 mm×10.8 mm×4.8 mm），為寬電壓供電（DC 3.7~15 V）；采用頻率為433 MHz 的射頻信號，抗干擾、穿透力強，無線覆蓋距離30 m 左右，性能穩定，在醫療領域應用廣泛[6-7]；待機電流約0.2 mA，啟動電流約6 mA，可提供2 A 負載電流；模塊非常省電，待機1 s 后自動進入休眠狀態，按下遙控按鈕1 s 可重新喚醒；采用點動控制方式，按住遙控器按鈕負載導通，松開遙控器按鈕負載斷開。無線接收模塊實物圖如圖2 所示。

圖2 無線接收模塊實物圖

遙控器為鑰匙型，工作頻率為433 MHz，控制距離為30 m 左右。為保證遙控曝光的成功率，在無線接收模塊的負載端連接LED 進行接收距離測試。測試在病區（病房為走廊兩側分布式）進行。將接收模塊置于一間病房的中部位置，遙控器位于所在病房外走廊中間位置，隔1 面墻，發射信號30 次，記錄LED 點亮次數。然后移動到下一間病房外走廊中間位置，隔2 面墻（房間隔墻及走廊側墻），發射信號30 次，記錄LED 點亮次數。依此類推，測7 組數據，測試結果見表1。

從測試結果看，隔5 個墻面時，遙控器與接收模塊距離15 m 仍然全部接收成功；隔3 個墻面時，遙控器與接收模塊距離9 m，出現1 次接收不到的情況，考慮為按遙控器持續時間不足導致。該無線接收模塊具有1 s 后自動休眠功能，重新激活需持續按下遙控器按鈕1 s，所以按遙控按鈕時，要大于1 s 時LED 燈才會被點亮。按照不同屏蔽物質鉛當量及放射診斷放射防護要求，DR 在125 kV 攝片時，防護厚度為2 mmPb，相當于217 mm 磚墻[8-9]。按墻體厚約150 mm（120 mm 磚+水泥漿）計算，隔離4 個墻面的厚度累計約600 mm，防護當量明顯大于2 mmPb。另外，射線劑量與距離的平方成反比，距離X 射線源12 m 處為距離1 m 處所受輻射劑量的1/144[10-11]。而且曝光時，操作技師撤離方向與射線束方向反向，可見12 m 位置是安全的。所以建議在床邊DR 所在房間外走廊約12 m 處曝光，既能保證技師的安全，又可充分保證無線接收有效率。

2.1.2 延時開關模塊

采用Jayos 牌YS-RT1T 型延時開關模塊，該模塊體積：50 mm×35 mm×22 mm，工作電壓：DC 12 V，工作電流：68 mA，工作溫度：-20~70 ℃；輸出端負載電壓：DC 0~14 V 或AC 0~125 V，輸出端負載電流小于11 A。模塊通電后繼電器不會馬上吸合，延至預設時間后繼電器吸合，只要模塊不斷電，吸合狀態即可持續保持。該模塊通過撥碼進行延時設置，設置時間為2 s。延時開關模塊實物圖如圖3 所示。

圖3 延時開關模塊實物圖

2.2 模塊連接方法

曝光手閘Ⅰ擋、Ⅱ擋相當于2 個開關，Ⅰ擋、Ⅱ擋均有2 個觸點。本研究中用1 個無線接收模塊的負載端口代替手閘Ⅰ擋的端口，用延時開關模塊的輸出端口代替手閘Ⅱ擋的端口。在醫療領域用電磁繼電器代替手閘非常普遍[12]。

無線接收模塊、延時開關模塊統一采用DC 12 V供電，直接從床邊DR 的電池取電。2 個無線接收模塊由1 個遙控器同時控制，即一拖二方式。具體連接方法：2 個無線接收模塊的電源正極（+）與床邊DR 電池的正極（12 V+）相連，無線接收模塊的電源負極（-）、延時開關模塊的電源負極（GND）與床邊DR 電池的負極（12 V-）相連。第一無線接收模塊的負載正極（P+）與床邊DR 電池的正極（12 V+）相連，第一無線接收模塊的負載負極（P-）與延時開關模塊的電源正極（12 V+）相連。第二無線接收模塊的負載正極（P+）、負載負極（P-）與手閘Ⅰ擋的2 個端口相連。延時開關模塊的輸出公共端（COM）、常開端（NO）與手閘Ⅱ擋的2 個端口相連。具體接線及撥碼設置示意圖如圖4 所示。

圖4 模塊接線及撥碼設置示意圖

由模塊連接方法及工作原理可知：持續按下遙控按鈕時，2 個無線接收模塊同時收到信號，負載端口導通。第二無線接收模塊通過手閘Ⅰ檔端口接通曝光準備電路，啟動曝光前的準備；第一無線接收模塊通過延時開關模塊經2 s 的延時后啟動曝光。松開遙控按鈕，無線接收模塊、延時開關模塊停止工作。整個曝光過程需要持續按住遙控按鈕4~5 s，按下遙控按鈕3 s 內松開，曝光會終止。觀察到患者配合欠佳，3 s 內松開遙控按鈕可終止檢查。

2.3 遙控曝光測試

將各模塊連接好后，由模塊引出的手閘Ⅰ擋、Ⅱ擋端口控制線不能立即接入DR 對應手閘插口，需先進行測試，以保證模塊能夠按照設計工作。先將模塊接床邊DR 12 V 電源，調萬用表至蜂鳴擋，將兩接觸筆連接第二個無線接收模塊負載端，當按下遙控按鈕約1 s，可聽到萬用表發出蜂鳴聲，代表負載端口間導通。松開遙控按鈕，將萬用表的兩接觸筆連接至延時開關模塊輸出端，當按下遙控按鈕約3 s，測到延時開關模塊輸出端口間導通。以上結果代表模塊工作正常。然后，將無線接收模塊、延時開關模塊放于電路盒內固定，與醫學工程科高級工程師協同將模塊的相應端口連接移動DR 的手閘插口。模塊供電線、模塊引出的手閘端口控制線由原手閘線出口通過，將電路盒用雙面膠固定于床邊DR 面板適當位置。

3 可視化遙控曝光臨床使用效果

采用可視化遙控曝光技術前，操作技師設置好床邊DR 檢查參數，為患者擺好體位后，要在設備旁邊啟動定時曝光程序，或者利用拉線手閘遠離設備曝光，避免受到輻射。曝光時無法得知患者配合情況，圖像質量難以保證。

采用可視化遙控曝光技術后，操作技師設置好床邊DR 檢查參數，為患者擺好體位后遠離設備，利用手機App 觀察患者，并在必要時通過語音對講要求患者配合，伺機遙控曝光[13]。如果出現患者不配合或意外情況，操作技師能第一時間獲知，可立即松開遙控按鈕終止曝光并采取必要行動。同時現場視頻會自動存儲，可根據需要用手機調取。采用可視化遙控曝光技術前后區別見表2。

表2 采用可視化遙控曝光技術前后比較

收集可視化遙控曝光技術使用前后各150 例患者檢查情況，臨床效果對比見表3。采用可視化遙控曝光技術，有2例患者未曝光成功，考慮為剛采用該技術時操作者按下遙控器時間不足導致。提醒操作技師遙控器按下必須持續4~5 s 后，未再出現曝光失敗病例。床邊胸部DR 檢查需要患者吸氣后屏氣曝光，獲得肺部充氣狀態影像，方可得到較好的診斷效果。床邊DR 檢查多為病重患者，采用可視化遙控曝光技術，屏氣配合率達到52.00%，屬于比較高的配合率。采用傳統的定時、手閘模式時，曝光成功率可達到100.00%，但患者自由呼吸，隨機曝光，無法獲得肺部屏氣狀態影像，影響診斷質量。采用可視化遙控曝光技術前，一些患者意識不清，身體不受控制，曝光時經常出現患者體位移動、上肢揮舞遮擋視野等情況。采用可視化遙控曝光技術后，可在視頻中觀察患者配合情況，選擇患者配合較佳時機曝光。發現患者身體移動后可終止曝光，重新擺位后再曝光，未再出現肺野受到遮擋等情況，圖像質量得到了保證。

表3 不同曝光模式臨床效果對比

4 結語

本研究通過選用簡單的電子模塊并進行連接，使傳統床邊DR 實現了可視化遙控曝光功能，可于檢查中實時觀察患者情況，必要時可通過語音對講提醒患者配合，在最佳時機遙控曝光[14]。采用該技術有利于保障患者安全、提高檢查成功率及檢查質量，并可減少操作技師所受輻射傷害。本設計中采用鑰匙型遙控器，便于攜帶，使用極為便利。持續按下遙控按鈕電路才會工作，可避免意外點動按鈕導致曝光的安全隱患；需要終止曝光時，立即松開按鈕即可，符合臨床安全操作要求。

本研究所選模塊性能穩定，廣泛應用于遙控燈具、無線測溫、遙控車、汽車延時電路、X 射線機延時電路等，在醫療領域也廣泛應用[15-16]。而且所選無線接收模塊待機電流很小，非常省電，適合應用于移動設備。另外，實施方案無需編程，安裝簡單，稍有電路基礎者即可實現，容易普及，可使更多老設備升級迭代，具有較好的推廣價值。

本設計不足之處在于不熟悉模塊特點的操作者容易因按下遙控器時間不足導致曝光失敗。在下一步的工作中，將進一步研究增加遙控反饋設計，通過遙控器感知設備是否曝光完畢，而不用擔心按下遙控器時間不足，以進一步提升操作者的使用體驗。