ГЛАВА 1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ
1.1 Обоснование применения аппарата
Флюорография рентгенологическое исследование, заключающееся в фотографировании видимого изображения на флюоресцентном экране, которое образуется в результате прохождения рентгеновских лучей через тело (человека) и неравномерного поглощения органами и тканями организма.
Основы этого метода сразу же после открытия рентгеновских лучей разработали учёные А. Баттелли и А. Карбассо (Италия) и Дж. М. Блейер (США). фотографирование
Флюорография даёт уменьшенное изображение объекта. Выделяют мелко кадровую (например, 24?24 мм или 35?35 мм) и крупно кадровую (в частности, 70?70 мм или 100?100 мм) методики. Последняя по диагностическим возможностям приближается к рентгенографии. Флюорография применяется главным образом для исследования органов грудной клетки, молочных желёз, костной системы.
Наиболее распространённым диагностическим методом, использующим принцип флюорографии, является флюорография органов грудной клетки, которая применяется, прежде всего, для скрининга туберкулеза и новообразований лёгких. Разработаны как стационарные, так и мобильные флюорографические аппараты.
В настоящее время плёночная флюорография постепенно заменяется цифровой. Цифровые методы позволяют упростить работу с изображением (изображение может быть выведено на экран монитора, распечатано, передано посети, сохранено в медицинской базе данных и т. п.), уменьшить лучевую нагрузку на пациента и уменьшить расходы на дополнительные материалы (плёнку, проявитель для плёнки).
Существует две распространённые методики цифровой флюорографии. Первая методика, как и обычная флюорография, использует фотографирование изображения на флюоресцентном экране, только вместо рентген-плёнки используется ПЗС-матрица. Вторая методика использует послойное поперечное сканирование грудной клетки веерообразным пучком рентгеновского излучения с детектированием прошедшего излучения линейным детектором (аналогично обычному сканеру для бумажных документов, где линейный детектор перемещается вдоль листа бумаги). Второй способ позволяет использовать гораздо меньшие дозы излучения. Некоторый недостаток второго способа – большее время получения изображения.
1.2 Назначение и технические характеристики
Рис. 1 Цифровой флюрографический аппарат
Цифровой флюорографический аппарат ФЦ-01 "Электрон" предназначен для проведения массового профилактического рентгенологического обследования населения в целях своевременного выявления туберкулеза, онкологических и других легочных заболеваний при малой лучевой нагрузке.
В настоящее время в нашей стране для проведения профилактического обследования населения применяются в основном морально устаревшие пленочные флюорографы. Их недостатки: недопустимо высокие лучевые нагрузки, низкая информативность снимков, большой процент брака. Избавиться от этих недостатков позволяет применение современной цифровой техники взамен устаревшей.
Частичным решением проблемы стало применение в некоторых медицинских учреждениях сканирующих флюорографов. Такие системы, хоть и относятся к цифровым, имеют ряд конструктивных недостатков. Это лишь первый шаг к полноценным цифровым технологиям.
Цифровой флюорографический аппарат ФЦ-01 "Электрон" значительно превосходит все отечественные аналоги по качеству изображения и техническим параметрам. Детектором изображения в ФЦ-01 является цифровая камера на основе ПЗС матрицы. Матрица содержит 2048х 2048 чувствительных элементов по всему полю изображения. Таким образом, для получения флюорограммы не требуется перемещения механических деталей и длительной выдержки – снимок делается мгновенно, за долю секунды.
Отличительными особенностями изображений ФЦ-01 являются:
- Высокая разрешающая способность – 2.5-2.8 пар линий на мм
- Широкий динамический диапазон
- Короткая экспозиция (отсутствие динамической нерезкости)
Такого высокого качества изображения удалось достичь благодаря тому, что электроника комплекса построена на самых современных компонентах: цифровая камера КФЦ "Электрон", высокомощное питающее устройство, двухфокусный рентгеновский излучатель, коллиматор с 2-мя диафрагмами и сменными фильтрами и пр. Особую роль здесь играет слаженная работа всех компонентов.
Благодаря внедрению цифровых технологий комплекс ФЦ-01 "Электрон" позволяет снизить дозу облучения по сравнению с пленочной флюорографией в 8 -10 раз.
При разработке флюорографа инженеры компании "Электрон" отказались от традиционной конструкции с кабиной. Штатив, обеспечивающий перемещение камеры и излучателя вдоль тела пациента, значительно удобнее для лаборанта и безопаснее для пациента. Штатив ФЦ-01 разработан с учетом современных требований СанПин.
Комплекс ФЦ-01 "Электрон" обеспечивает высокую пропускную способность – не менее 60 исследований в час. Высокая пропускная способность обеспечивается продуманной эргономикой всего комплекса, коротким временем экспозиции и удобной конструкцией штатива.
В состав комплекса ФЦ-01 "Электрон" входит программно-аппаратный комплекс, состоящий из двух АРМ (Автоматизированных Рабочих Мест), различных по конфигурации: АРМ-1 лаборанта и АРМ-2 врача рентгенолога. АРМ это сложный программно-аппаратный комплекс, включающий специализированное оборудование и программное обеспечение, а также некоторые элементы высокопроизводительных персональных компьютеров. Все компоненты АРМ специально разработаны для эксплуатации во флюорокабинете. При монтаже каждый АРМ индивидуально настраивается в соответствии с особенностями работы конкретного медицинского учреждения.
В результате внедрения автоматизированных рабочих мест лаборанты и врачи рентгенологи получают целый ряд новых возможностей:
- Автоматическое управление экспозицией непосредственно на мониторе АРМ лаборанта (органавтоматика)
- Мгновенный контроль качества снимка
- Организация компактного архива в виде базы данных с моментальным и удобным поиском
- Автоматизированное создание статистических отчетов с помощью выборок по любым параметрам.
- Печать флюорограмм и заключений на бумаге или пленке
- Цифровая обработка изображений.
Рис. 2 Комплекс ФЦ-01
Комплекс ФЦ-01 "Электрон" до мелочей продуман с точки зрения качества, удобства и надежности работы. Так, например, в нашем комплексе используются:
- Коллиматор с двумя шторочными диафрагмами и сменными фильтрами
- Стационарная защита пациента от рентгеновского излучения
- Удобная ручка для позиционирования пациента в боковой проекции
Высокая надежность комплекса обеспечивается отсутствием сканирующей механики, большим запасом мощности питающего устройства и излучателя, а также использованием только самых высококачественных комплектующих.
Технические параметры:
характеристики значения
1. Камера флюорографическая цифровая "КФЦ Электрон"
1.1 Размер рабочего поля 390 х 390 мм
1.2 Разрешающая способность, не менее 2.5 – 2.8 п.л./мм
1.3 Производительность, не менее 60 снимков/час
1.4 Экспозиционная доза на одну флюорограмму, не более 1 мР
1.5 Число активных элементов изображения флюорографической камеры 2048 х 2048 пикселей
1.6 Градационная разрешающая способность (уровней серого) 16384
2. Штативная часть
2.1 Высота камеры над полом в крайнем верхнем положении, не менее 190 см
2.2 Высота камеры над полом в крайнем нижнем положении, не более 15 см
2.3 Тип привода штатива Эл. двигатель
2.4 Фокусное расстояние 100 см
3. Рентгеновский излучатель
3.1 Количество фокусных пятен в рентгеновской трубке 2
3.2 Максимальное напряжение на трубке 150 кВ
4. Рентгеновское питающее устройство
4.1 Тип устройства среднечастотное
4.2 Мощность генератора 55 кВт
4.3 Диапазон изменения анодного напряжения 40...150 кВ
4.4 Диапазон тока рентгеновской трубки 50...640 мА
4.5 Диапазон параметра мАс (ток?время) 1...500 мАс
4.6 Минимальное время экспозиции 0,002с
4.7 Микропроцессорное устройство автоматического управления экспозицией наличие
5. Программно-аппаратный комплекс АРМ-1, АРМ-2
5.1 Количество АРМ 2
5.2 Объем памяти базы данных, не менее 30000 снимков
5.3 Размер монитора АРМ лаборанта, не менее 19"
5.4 Размер монитора АРМ врача, не менее 22"
Рис. 3 Рабочее место врача
6. Коллиматор
6.1 Минимальная площадь коллимации 0 х 0 см
6.2 Максимальная площадь коллимации 43 х 43 см
Устройство и принцип работы
Описание оборудования
Флюорограф изготавливается в двух исполнениях: с креплением штатива к плите основания или креплением штатива к полу и стене. Принцип работы флюорографа при обоих вариантах исполнения идентичен.
Комплект оборудования флюорографа включает:
- вертикальный штатив с комплектом высоковольтных кабелей, с напольной плитой (или с креплением к стене); модуль трубки, включающий:
- излучатель рентгеновский; коллиматор;
- электронно-оптический блок (ЭОБ) камеры флюорографической цифровой КФЦ-"Электрон";
- рентгеновское питающее устройство с пультом управления и кнопкой снимка;
- автоматизированное рабочее место лаборанта (АРМ-1), состоящее из:
- системного блока (клавиатуры, манипулятора "мышь" (с ковриком), микрофона, громкоговорителя);
- монитора 19";
- источника бесперебойного питания;
- стола и стула оператора.
автоматизированное рабочее место врача-рентгенолога (АРМ-2). Комплектация АРМ-2 аналогична комплектации АРМ-1. Различие между АРМ-1 и АРМ-2 состоит во внутренней компоновке системного блока и возможности поставки монитора с диагональю большей, чем у монитора в АРМ-1.
Излучатель рентгеновский. Марка излучателя Е 7242 FX (или аналогичный). Подключается к рентгеновскому питающему устройству. Имеет генерирующую рентгеновское излучение трубку, с вращающимся анодом. Обеспечивает работу с 2 фокусами – 0,6 мм и 1,5 мм (при использовании других типов рентгеновских трубок/излучателей фокусы могут быть 0,6мм и 1,2мм или 0,6мм и 1,8мм). Питание и управление осуществляется от рентгеновского питающего устройства.
Коллиматор. Марка "RALCO R 302F/A". С прямоугольным ограничением поля. Устанавливается на излучатель рентгеновский.
Питание коллиматора осуществляется от рентгеновского питающего устройства.
Электронно-оптический блок камеры флюорографической цифровой КФЦ-"Элекгрон". В состав ЭОБ (КФЦ-"Электрон") входит растр отсеивающий, ионизационная камера (соединенная с РПУ), рентгеновский экран и ПЗС камера. Работа ПЗС камеры синхронизирована с работой рентгеновского питающего устройства.
АРМ-1 (лаборанта). С помощью программных средств АРМ-1 осуществляется ввод данных о пациенте, установка параметров рентгеновского питающего устройства для съемки, контроль правильности режима съемки (напряжения на рентгеновской трубке, количества электричества, выбор фокуса трубки, включение и настройка системы Автоматического Контроля Экспозиции). После установки всех требуемых параметров, с АРМ-1 (лаборанта) включается разрешение на РПУ на включение высокого напряжения на трубку (проведение съемки).
На автоматизированное рабочее место лаборанта (АРМ-1) поступает сформированный КФЦ - "Электрон" цифровой сигнал рентгеновского изображения. На АРМ-1 реализуется предварительная обработка цифрового сигнала (компенсация фона и неравномерности сигнала по полю изображения, гамма-коррекция и др.), контроль правильности режима съемки, оценивается качество полученного изображения. Полученное изображение сразу становится доступным для анализа на АРМ-2.
АРМ-2 (врача). Обеспечивает анализ изображения на мониторе, его дополнительную коррекцию, согласование с параметрами зрения. Обработанное изображение запоминается в цифровой памяти АРМ и, при необходимости, производится его распечатка на принтере. Здесь же, рентгенолог составляет заключение о рентгенологических исследованиях. Применение двух автоматизированных рабочих мест – АРМ-1 (лаборанта) и АРМ-2 (врача), позволяет одновременно вести прием пациентов и составлять описание по ранее полученных снимков.
Рентгеновское питающее устройство. Марка РПУ – "ProVario RF" (65 кВт, низкий корпус) или "Editor" (различных модификаций). Обеспечивает все необходимые для работы рентгеновского излучателя напряжения и токи, задаваемые как вручную – с пульта управления рентгеновским питающим устройством, так и программно – с АРМ-1 (лаборанта). Рентгеновское питающее устройство синхронизирует работу КФЦ-"Электрон", обеспечивает работу ионизационной камеры, обеспечивает питание коллиматора, устройства вертикального перемещения, имеет линию цифровой связи с АРМ-1 (лаборанта) – для установки и контроля параметров съемки, получения разрешения на включение высокого напряжения на рентгеновскую трубку.
Пульт управления рентгеновским питающим устройством. Обеспечивает визуальный контроль установленных параметров съемки и их корректировку в допустимых пределах, включение высокого напряжения на рентгеновскую трубку.
Рис. 4 Камера КФЦ «Электрон»
Камера КФЦ-"Электрон"
Устройство вертикального перемещения. Служит для перемещения кронштейна флюорографа (с закрепленными на кронштейне излучателем рентгеновским с коллиматором и ЭОБ камеры КФЦ- "Электрон") в вертикальном направлении. Управление осуществляется с помощью пульта.
Питание привода осуществляется от рентгеновского питающего устройства.
Пульт перемещения вверх-вниз. Управляющее устройство вертикального перемещения. Обеспечивает управление перемещением кронштейна флюорографа для установки излучателя рентгеновского и ЭОБ камеры КФЦ-"Электрон" напротив исследуемого органа пациента.
Принцип работы
С АРМ лаборанта подается на РПУ сигнал разрешения выработки высокого напряжения по нажатию кнопки включения экспозиции (с пульта управления РПУ). После нажатия кнопки включения экспозиции (с пульта управления РПУ), рентгеновской трубкой генерируется рентгеновское излучение. Прямой рентгеновский пучок проходит через коллиматор, ограничивающий поле облучения.
На входное окно ЭОБ (камеры КФЦ-"Электрон") попадает (после прохождения через пациента) диафрагмированный рентгеновский пучок.
Затем, он проходит через растр отсеивающий, служащий для задержки рассеянного излучения, возникающего в органах пациента, и пропускания только прямых лучей с рентгеновской трубки (что повышает качество снимков).
Далее, рентгеновский пучок проходит через ионизационную камеру, служащую для прекращения подачи рентгеновского излучения на пациента при наборе определенной дозы излучения во входной плоскости ЭОБ (камеры КФЦ-"Электрон"). Ионизационная камера соединена с рентгеновским питающим устройством.
При облучении экрана рентгеновского, в нем возбуждается флуоресцентное излучение видимого диапазона, содержащее характеристические линии элементов (теневое изображение), входящих в состав исследуемого органа.
Далее, световое изображение с рентгеновского экрана переносится объективом ПЗС камеры на светочувствительный слой ПЗС-матрицы (блок сенсоров). ПЗС камера преобразует полученное изображение и на выход электронно-оптического блока камеры КФЦ-"Электрон" (с ПЗС камеры) поступает цифровой сигнал рентгеновского изображения.
Работа ПЗС камеры синхронизирована с работой рентгеновского питающего устройства.
Описание электрических частей
В данном разделе предоставлено техническое описание основных частей и блоков, а также принцип их работы. При ознакомлении с данным разделом необходимо пользоваться Альбомом схем и сборочных чертежей. Все соединения частей и блоков производятся в соответствии со схемой соединений флюорографа (см. Альбом схем и сборочных чертежей, АФЦ 2-000-06 Э 4)
Конструкция
Несущая конструкция электронно-оптического блока (ЭОБ) камеры флюорографической цифровой КФЦ- "Электрон" представляет собой сварную раму (тубус), выполненную в виде усеченной пирамиды, на которую сверху устанавливается декоративный пластмассовый кожух. Аналогичный пластмассовый кожух закрывает блок ПЗС камеры. Несущая пирамида с внутренней стороны обклеена свинцом, что обеспечивает радиационную безопасность эксплуатации ЭОБ камеры КФЦ-"Электрон".
