專利名稱：：便攜式金屬異物快速排查裝置及體內金屬異物定位方法
技術領域：
：本發明涉及一種金屬異物排査裝置及體內異物定位方法，用于鐵磁性金屬異物的快速定位以及術前術后手術器械的快速排查。
背景技術：
：金屬異物病例在臨床中較為常見，且異物的類型復雜、發病部位多。體內侵入型異物按來源可分為原發型和繼發型兩種原發型為槍炮彈、針、硬幣等外源性異物的嵌入或誤服入。繼發型為術中小器械的遺留，多數由于醫護人員的疏忽所致。侵入型異物不僅給醫護人員帶來了很多棘手的問題，同時也增加了病人的痛苦。傳統的體內金屬異物排査方法是利用X線或CT。X線、CT雖能清楚顯示異物的形狀以及其與鄰近骨質的關系，但由于異物會隨肌肉收縮、胃腸蠕動而游走，所以常出現X線、CT定位后而術中卻找不到異物。同時放射檢査方法也存在著對病人的輻射損傷及價格較高的問題。在一些應急情況下，如戰爭或地震等自然災害，很難有條件進行放射檢查，并且這些情況下傷員的傷類多、傷部復雜，絲毫的疏忽或誤定位都會影響寶貴的搶救時間甚至危及病人的生命。另一方面，繼發型異物的遺留現象在臨床中也經常發生。目前臨床上為了避免類似事故的發生，手術間都建立了嚴格的手術器械、敷料清點制度，規定外科醫生在手術切口縫合前肉眼須仔細檢査手術野有無異物遺留，一旦清點時發生事故，最終還得進行X線或CT的放射檢查。傳統的金屬探測器雖然可以實現金屬的快速定位，但是它自身具有較差的抗干擾能力，經常出現誤動作，特別是在手術臺前，病床、各種儀器、器械等等無一不是金屬，這也就是傳統的金屬探測器不能在臨床上應用的主要原因。目前的弱磁檢測技術中，磁通門作為一類測量精度較高(1(T81(TT)、體積小、溫度穩定性好、性價比高的傳感器，已經廣泛的應用于安全檢測、導航系統、工業測量等領域。磁通門法的基本原理就是利用在交變磁場飽和激勵下，磁芯由于被測磁場的作用而使感應輸出電壓發生非對稱性變化，通過捕獲輸出信號的二次諧波來測量弱磁場。
發明內容本發明針對上述傳統金屬異物定位方法所存在的問題，提供一種測量靈敏度高、抗干擾能力強、成本低廉的便攜式體內金屬異物快速排查裝置及排查方法。為達到以上目的，本發明是采取如下技術方案予以實現的-一種便攜式金屬異物快速排查裝置，其特征在于，包括主機及與之可分離的測量探頭，所述測量探頭為帶有信號處理電路的磁通門傳感器探頭；所述主機包括供電模塊、帶有輸入設備和輸出調節器的控制模塊及輸出顯示報警單元，供電模塊包括一塊通過開關控制的12V大容量可充電電池和兩個穩壓器，其中第一穩壓器用于對磁通門傳感器探頭供電；第二穩壓器用于對控制模塊及輸出顯示報警單元供電；所述控制模塊的輸入和供電模塊第一穩壓器的輸出通過電纜線與磁通門傳感器探頭連接；所述主機設有探頭倉，用于磁通門傳感器探頭裝入整機定位，或者取出分離定位。上述方案中，所述磁通門傳感器探頭包括兩個并排設置的磁通門傳感器及各自的信號處理電路，該磁通門傳感器包括繞有感應線圈的圓管形骨架，其內部直徑方向設置繞有激勵線圈的封閉長環型無磁鋼鐵芯骨架，該長環型無磁鋼鐵芯骨架外包有坡莫合金帶，圓管形骨架外包有鋁合金外殼。一種用前述金屬異物快速排查裝置進行體內金屬異物定位方法，其特征在于，將事先充足電的可充電電池裝入供電模塊中的電池倉內，在檢查了測量者和受試者身體上的金屬物體都被取除后，開啟電源開關接通電池使裝置工作。通過輸入設備選擇控制模塊的降噪等級、靈敏度參數，并根據探頭測量距離的變化，通過輸出調節器調節測量輸出值；將磁通門傳感器探頭貼于受試者體表緩慢移動，往返排查3-5次，當輸出顯示報警單元的測量輸出明顯變化和報警時，在測量區域附近尋找2-3個測量輸出變化最顯著的點作為定位點，選擇這些定位點所在圓的圓心即確定為金屬異物所在位置。本發明基于兩個并排放置的磁通門傳感器及其信號處理電路，采用梯度測量方式，通過檢測并放大差分信號以實現在強背景場千擾環境下精確提取微弱的目標信號。這種差分信號檢測和提取技術可以有效的消除公共電磁噪聲背景的干擾，提高探測靈敏度。本發明設計構思獨特、定位精度高、操作方便、無接觸、無輻射，可以實現實時的金屬異物定位排查監測。它有效地解決了常規的金屬探測器不能同時提高靈敏度和抗干擾能力的問題。此外，本發明主機設有探頭倉，用于磁通門傳感器探頭裝入整機定位，或者取出分離定位，便于攜帶、體積小、成本低，特別適合于部隊官兵野外訓練作戰情況下金屬異物進入體內的快速探測定位。本發明方法的基本原理如下當磁通門激勵線圈中接上正弦激勵(頻率為f。)，則激勵磁場i^&ccsh力，當激勵磁場的振幅i^略大于坡莫合金的磁化飽和點i/,時，在環境磁場F。作用下，感應線圈將產生急劇的偶次諧波分量，主要偶次諧波的二次諧波電壓與/Z。的關系、&J—式中五,2;r/。Jl/4./v/^，N為感應線圈匝數，S為合金截面積，^為合金磁導率。由于/^^i/,+77。，按二項式定理展開，并略去(A+//。)///。四次方以上的項得由上式可知輸出二次諧波電壓e與Z/。成正比，二次諧波電壓e對應的環境磁場/f。是環境背景的磁場強度，對于兩個參數結構完全一致的磁通門傳感器，H。是唯一不同的量，而環境磁場的差異就是由被測目標產生的，因此兩個傳感器輸出二次諧波電壓的差值^-^即為所要獲取的去除背景噪聲后的復,3;r5目標信號。圖1為本發明裝置的電路結構框圖。圖2為圖1中磁通門信號處理電路的電路原理圖。圖3為本發明裝置磁通門測量探頭與主機分離的定位模式圖。圖4為本發明裝置測量探頭中的磁通門傳感器結構示意圖。圖1至圖4中1、供電模塊；2、電源開關；3、可充電電池；4、輸入設備；5、主機；6、磁通門傳感器；7、控制模塊；8、光聲報警器；9、液晶顯示器；10、探頭倉；11、磁通門傳感器與主機的連接電纜；12、感應線圈；13、激勵線圈；14、繞有坡莫合金帶的無磁鋼骨架；15、圓管形骨架。具體實施例方式以下結合附圖及實施例對本發明作進一步的詳細描述。實施例1如圖1和圖2所示，一種便攜式體內金屬異物快速排査裝置，包括帶磁通門信號處理電路的磁通門傳感器探頭6、供電模塊l、控制模塊7(信號處理、分析)、顯示報警模塊。磁通門傳感器探頭6包括兩個并排放置的結構、性能參數一致的磁通門傳感器I、II。磁通門傳感器I、II的結構參見圖4，在包有坡莫合金帶的長環型無磁鋼鐵芯14上繞制坡莫合金帶，長環型兩側對稱繞制激勵線圈13，激勵線圈13連接晶振子可產生正弦激勵信號；感應線圈12繞制在圓管形骨架15上，輸出探測的感應信號，圓管形骨架15內部放置繞有激勵線圈13的長環型無磁鋼鐵芯，傳感器外包有鋁合金外殼。磁通門信號處理電路包括選頻放大器、相敏檢波電路、積分濾波電路和反饋環節(圖2)，每個磁通門傳感器均帶有各自的信號處理電路，磁通門傳感器I、及各自的信號處理電路均集成在可與主機分離的傳感器探頭6中。供電模塊1包括一塊通過開關2控制的12V大容量可充電電池3、和兩個分別為6V和5V的穩壓器(分別用于對傳感器探頭、控制模塊及顯示報警模塊供電)，控制模塊主要實現對信號的處理、分析，由匹配調零電路、儀表放大器INA128、單片機控制單元、輸入設備4、光聲報警器8、液晶顯示9和控制液晶輸出幅值的輸出調節器組成。系統所有的電路模塊部分全部裝在整機5上，包括將磁通門傳感器探頭6裝入主機5的探頭倉10內(圖3)。本實施例裝置的探測方法如下將中國本兔一只固定于手術臺上，選取槍彈殼、醫用縫針、一元硬幣分別置于兔胸腔、腹腔、臀部肌肉組織內。將事先充足電的電池裝入供電模塊中的電池倉內，開啟儀器的電源開關2接通電池使系統工作，通過鍵盤設置工作參數，并通過調節外置的電位器旋鈕調節測量輸出值使系統輸出達到最佳狀態。將裝有磁通門傳感器探頭6的整機5貼于兔體表緩慢移動，往返排查3-5次。當測量輸出發生抖動、光聲模塊同時報警，在測量區域附近尋找2-3個變化最顯著的定位點做標記，選取過此點圓的圓心即確定為目標定位點。通過定位所得點與原始放置位置對照可知異物定位準確，誤差較小，沒有誤動作發生。實施例2如圖3所示，本實施例探測方法如下將中國本兔一只固定于手術臺上，選取槍彈殼、醫用縫針、一元硬幣分別置于兔胸腔、腹腔、臀部肌肉組織內。將事先充足電的電池裝入供電模塊中的電池倉內，開啟儀器的電源開關接通電池使系統工作，通過鍵盤設置工作參數，并通過調節外置的電位器旋鈕調節測量輸出值使系統輸出達到最佳狀態。將磁通門傳感器探頭6從探頭倉10內取出，左手持探頭，右手持主機，將探頭貼于兔體表緩慢移動，往返排査3-5次。當測量輸出發生抖動、光聲模塊同時報警，在測量區域附近尋找2-3個變化最顯著的定位點做標記，選取過此點圓的圓心即確定為目標定位點。通過定位所得點與原始放置位置對照可知異物定位準確，誤差較小，沒有誤動作發生。使用本發明裝置采用實施例2的方法，輔助X線放射診斷對臨床15例金屬異物患者進行異物排査，并使用該裝置進行術中異物的跟蹤定位，以避免異物在術中發生移位而產生定位偏差。定位結果如表l。表l_<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>鉛玻璃1_§^_^_實施例l所述的定位方法探頭主機不分離，操作方便，但定位精度相對較低，較適用于臨床中術前術后的異物排查情況。實施例2所述的定位方法探頭主機分離，定位精度較高，但需要雙手配合使用，較適用于臨床中患者體內金屬異物的精確定位情況。通過一系列的動物實驗和臨床實驗證實本發明裝置可以實現高精度的體內金屬異物的定位，對有效目標的敏感性高且抗環境干擾能力強。可以通過對患者體內異物的快速定位減少病人痛苦、提高手術成功率，同時可以通過術前術后的快速排査減少臨床中器械丟失、遺留等事故的發生。在一些特殊的應急情況下，如戰時或是地震等自然災害，傳統的定位排查方法更加難以適用，并且這些情況下傷員的傷類多、傷部復雜，絲毫的疏忽或延誤都會影響寶貴的搶救時間甚至危及病人的生命，在這種情況下本發明裝置的優勢和作用也就更加明顯。另外，本發明裝置及其所述的定位方法還可以擴展應用到勘探、安檢、金屬加工和質量檢測等諸多領域。本發明裝置體積小、重量輕、操作簡單、定位準確可靠。該裝置在第四軍醫大學兩所附屬醫院進行了臨床試驗后，深受廣大患者和醫護人員的歡迎。權利要求1.一種便攜式金屬異物快速排查裝置，其特征在于，包括主機及與之可分離的測量探頭，所述測量探頭為帶有信號處理電路的磁通門傳感器探頭；所述主機包括供電模塊、帶有輸入設備和輸出調節器的控制模塊及輸出顯示報警單元，供電模塊包括一塊通過開關控制的12V大容量可充電電池和兩個穩壓器，其中第一穩壓器用于對磁通門傳感器探頭供電；第二穩壓器用于對控制模塊及輸出顯示報警單元供電；所述控制模塊的輸入和供電模塊第一穩壓器的輸出通過電纜線與磁通門傳感器探頭連接；所述主機設有探頭倉，用于磁通門傳感器探頭裝入整機定位，或者取出分離定位。2、如權利要求l所述的便攜式金屬異物快速排查裝置，其特征在于，所述磁通門傳感器探頭包括兩個并排設置的磁通門傳感器及各自的信號處理電路，該磁通門傳感器包括繞有感應線圈的圓管形骨架，其內部直徑方向設置繞有激勵線圈的封閉長環型無磁鋼鐵芯骨架，該長環型無磁鋼鐵芯骨架外包有坡莫合金帶，圓管形骨架外包有鋁合金外殼。3、一種用權利要求1所述金屬異物快速排查裝置進行體內金屬異物定位方法，其特征在于，將事先充足電的可充電電池裝入供電模塊中的電池倉內，在檢査了測量者和受試者身體上的金屬物體都被取除后，開啟電源開關接通電池使裝置工作，通過輸入設備選擇控制模塊的降噪等級、靈敏度參數，并根據探頭測量距離的變化，通過輸出調節器調節測量輸出值；將磁通門傳感器探頭貼于受試者體表緩慢移動，往返排査3-5次，當輸出顯示報警單元的測量輸出明顯變化和報警時，在測量區域附近尋找2-3個測量輸出變化最顯著的點作為定位點，選擇這些定位點所在圓的圓心即確定為金屬異物所在位置。全文摘要本發明公開了一種便攜式金屬異物快速排查裝置及體內金屬異物定位方法，其特征在于，將事先充足電的可充電電池裝入供電模塊中的電池倉內，在檢查了測量者和受試者身體上的金屬物體都被取除后，開啟電源開關接通電池使裝置工作。通過輸入設備選擇控制模塊的降噪等級、靈敏度參數，并調節測量輸出值使系統達到最佳狀態；將由兩并排放置的磁通門傳感器及其信號處理電路所組成的探頭貼于受試者體表緩慢移動，往返排查3-5次，當輸出顯示報警單元的測量輸出明顯變化和報警時，在測量區域附近尋找2-3個測量輸出變化最顯著的點作為定位點，選擇這些定位點所在圓的圓心即確定為金屬異物所在位置。文檔編號A61B5/06GK101584583SQ20091002294公開日2009年11月25日申請日期2009年6月16日優先權日2009年6月16日發明者吳小明,徐巧玲,達景,池湯,申廣浩,羅二平,路麗華,閆一力申請人:中國人民解放軍第四軍醫大學