Рентгенографический аппарат для обследования легких

 

Заявляемый объект относится к области медицины, точнее к медицинской технике, и может быть использован в клинике общего профиля, например в составе телеуправляемого комплекса, или в специализированном медицинском учреждении, например в противотуберкулезном диспансере с цифровой флюорографической камерой. Цель предложения заключается в реализации безустановочной системы автоматического вывода аппарата на требуемое для снимка высокое напряжение. Технический результат полезной модели выражается в упрощении управления аппаратом и ускорении процесса съемки, что особенно важно при массовом обследовании населения. Данный технический результат достигается тем, что в рентгенографический аппарат для обследования легких, содержащем рентгеновский излучатель с высоковольтным генератором со среднечастотным преобразователем напряжения в главной цепи и блок накала, цифровую флюорографическую камеру с детектором излучения, средства определения высокого напряжения на излучателе, подключенные к детектору, цепь реле экспозиции и цепь сравнения сигнала детектора с опорным сигналом, и пульт управления, введены средства фиксации высокого напряжения в период его нарастания после включения аппарата, цепь сравнения снабжена формирователем управляющего сигнала для средств фиксации в момент совпадения сигнала детектора и опорного сигнала и средствами задания опорного сигнала в зависимости от значения высокого напряжения на излучателе, при котором сигнал детектора совпадает с базовой опорной величиной, а средства значения опорного сигнала связаны со средствами определения высокого напряжения на излучателе, причем средства значения опорного сигнала выполнены на основе цифровых компонентов, совокупное быстродействие которых выбрано из уравнения tу.о.с ·dU/dtU, где tу.о.с - время установления опорного сигнала после момента совпадения сигнала детектора с базовой опорной величиной, dU/dt - скорость нарастания высокого напряжения на излучателе после включения флюорографической установки, U - максимально допустимый рост высокого напряжения за время tу.о.с, при этом средства значения опорного сигнала содержат дополнительную цепь сравнения сигнала детектора с базовой опорной величиной и блок хранения и вывода опорного сигнала, к которому подсоединены дополнительная цепь сравнения и средства определения высокого напряжения на излучателе, причем выход блока хранения и вывода связан с формированием управляющего сигнала основной цепи сравнения, а средства определения высокого напряжения на излучателе выполнены на основе измерения времени, прошедшего от момента включения установки до момента совпадения сигнала детектора с базовой опорной величиной. Рентгенофлюорографическая установка с автоматическим выбором режима съемки может найти широкое применение в медицине, в частности в учреждениях противотуберкулезной службы.

Заявляемый объект относится к области медицины, точнее к медицинской технике, и может быть использован в клинике общего профиля, например в составе телеуправляемого комплекса, или в специализированном медицинском учреждении, например в противотуберкулезном диспансере с цифровой флюорографической камерой.

Известен рентгенографический аппарат для обследования легких, содержащий источник рентгеновского излучения с питающим устройством и цифровую флюорографическую камеру [1]. Питающее устройство имеет пульт управления с ручной установкой режимов съемки.

Использование ручной установки режимов съемки предполагает высокую квалификацию и ответственность рентгенолога.

Известна также рентгенографический аппарат для обследования легких со среднечастотным преобразователем напряжения в главной цепи, содержащий рентгеновский излучатель, подключенные к нему высоковольтный генератор и блок накала, детектор излучения в виде цифровой флюорографической камеры, средства определения высокого напряжения на излучателе в виде измерительного делителя напряжения, подключенные к детектору цепь реле экспозиции и цепь сравнения сигнала детектора с опорным сигналом и пульт управления [2].

В аппарате [2] используется цепь обратной связи для обработки измерений высокого напряжения во время получения снимка.

Данный аналог был принят нами в качестве прототипа.

Недостатком прототипа является постоянная возможность ошибки оператора при задании величины высокого напряжения; ограничение возможности оперативного учета физических особенностей снимаемых объектов (пациентов) с точки зрения задаваемой величины высокого напряжения; инерционность системы регулирования.

Цель предложения заключается в реализации безустановочной системы автоматического вывода аппарата на требуемое для снимка высокое напряжение, что позволило бы устранить перечисленные выше недостатки и создать рентгенографический аппарат для обследования легких с предельно простым управлением.

Технический результат полезной модели выражается в упрощении управления аппаратом и ускорении процесса съемки, что особенно важно при массовом обследовании населения.

Данный технический результат достигается тем, что в рентгенографический аппарат для обследования легких, содержащем рентгеновский излучатель с высоковольтным генератором со среднечастотным преобразователем напряжения в главной цепи и блок накала, цифровую флюорографическую камеру с детектором излучения, средства определения высокого напряжения на излучателе, подключенные к детектору, цепь реле экспозиции и цепь сравнения сигнала детектора с опорным сигналом, и пульт управления, введены средства фиксации высокого напряжения в период его нарастания после включения аппарата, цепь сравнения снабжена формирователем управляющего сигнала для средств фиксации в момент совпадения сигнала детектора и опорного сигнала и средствами задания опорного сигнала в зависимости от значения высокого напряжения на излучателе, при котором сигнал детектора совпадает с базовой опорной величиной, а средства значения опорного сигнала связаны со средствами определения высокого напряжения на излучателе, причем средства значения опорного сигнала выполнены на основе цифровых компонентов, совокупное быстродействие которых выбрано из уравнения

t у.о.с·dU/dtU,

где tу.о.с - время установления опорного сигнала после момента совпадения сигнала детектора с базовой опорной величиной,

dU/dt - скорость нарастания высокого напряжения на излучателе после включения флюорографической установки,

U - максимально допустимый рост высокого напряжения за время tу.о.с, при этом средства значения опорного сигнала содержат дополнительную цепь сравнения сигнала детектора с базовой опорной величиной и блок хранения и вывода опорного сигнала, к которому подсоединены дополнительная цепь сравнения и средства определения высокого напряжения на излучателе, причем выход блока хранения и вывода связан с формированием управляющего сигнала основной цепи сравнения, а средства определения высокого напряжения на излучателе выполнены на основе измерения времени, прошедшего от момента включения установки до момента совпадения сигнала детектора с базовой опорной величиной.

В дальнейшем полезная модель сопровождается чертежами и описанием к ним.

На фиг. 1 показан рентгенографический аппарат для обследования легких со среднечастотным преобразователем напряжения в главной цепи; на фиг. 2 - сменный узел с измерителем времени в качестве средств определения высокого напряжения; на фиг. 3 - временные диаграммы напряжений, поясняющие принцип работы медицинского рентгенографического аппарата.

Рентгенографический аппарат для обследования легких содержит рентгеновский излучатель 1, высоковольтный генератор 2 с сетевыми контакторами 3, образованный сетевым выпрямителем 4, сглаживающим LC-фильтром 5, инвертором 6, высоковольтным трансформатором 7 и высоковольтным выпрямителем 8, и блок 9 накала. Параллельно рентгеновскому излучателю на выходе высоковольтного генератора 2 включен измерительный делитель 10 напряжения.

За исследуемым объектом (пациентом) 11 установлены проходной детектор 12 излучения и цифровая флюорографическая камера 13.

К детектору 12 через усилитель 14 подключена цепь реле экспозиции, образованная интегратором 15, первым компаратором 16 и первым источником 17 опорного сигнала.

Подключенная к детектору 12 через тот же усилитель цепь сравнения сигнала детектора 12 с опорным сигналом содержит компаратор 18 и средства задания опорного сигнала в зависимости от напряжения на излучателе 1, включающие АЦП 19, цифровой компаратор 20, ПЗУ 21, ЦАП 22 и АЦП 23.

АЦП 19 служит для оцифрования сигнала с выхода усилителя 14 сигнала детектора 12. АЦП 23 служит для оцифрования сигнала с измерительного делителя 10 напряжжения. Цифровой компаратор 20 хранит базовую опорную величину для сравнения с оцифрованным сигналом детектора 12, выбираемую по следующим основаниям.

Если допустимая мощность излучателя 1 составляет 30 кВт, то при максимальном напряжении снимка 120 кВ и длительности экспозиции 1 с анодный ток составит 250 мА, что соответствует 250 мАс по параметру количества электричества. Для получения требуемой оптической плотности снимка требуется некоторая доза, например 0,05R. Соответственно при длительности экспозиции 1 с мощность дозы за объектом 11 должна составлять 0,05 R/c, на основании чего и задается базовая опорная величина.

Указанная величина количества электричества - 250 мАс - достаточна для получения флюорографического снимка органов грудной полости практически при любой комплекции пациента.

Вместе с тем, при исследованиях органов, оптимальные величины высоких напряжений при съемке для которых находятся ниже, например 90 кВ, сохранение величины 250 мАс не требуется.

Кроме того, сохранение величины мАс на уровне 250 мАс привело бы к существенному недобору высокого напряжения при фиксированной установке анодного тока (250 мА) и заданной длительности экспозиции (1 с).

Поэтому, чтобы вывести высокое напряжение в оптимальный для исследуемого органа диапазон, следует уменьшить время экспозиции, тем самым снижая и величину мАс. Такая возможность органично присуща предлагаемой системе автоматической установки параметров экспозиции (кВ - с).

Условно можно составить шкалу соответствия между величинами высокого напряжения и временем экспозиции (таблица 1). Такая таблица хранится в ПЗУ 21, адресный вход которого соединен с выходом АЦП 23, формирующего оцифрованный сигнал высокого напряжения на рентгеновском излучателе 1. Компаратор 20 служит для подачи на ПЗУ 21 сигнала считывания, по которому в соответствии с адресом, поступающим с АЦП 23, из ПЗУ 21 выводится через ЦАП 22 на опорный вход компаратора 18 задаваемая для данной экспозиции опорная величина.

Таблица 1
Напряжение, кВ80-9070-8060-7050-60 40-50До 40
Время, с10,80,60,4 0,160,080,04
мАс250200150 1004020 10

Выводы компараторов 16 и 18 через пульт 24 управления связаны со средствами фиксации высокого напряжения в период его нарастания после включения установки.

Эти средства включены на входе широтно-импульсного модулятора (ШИМ) 25, управляющего работой инвертора 6. В состав указанных средств входят операционный усилитель 26, параллельно с ним включенный конденсатор 27, источник напряжения 28, последовательно включенный с источником 28 первый ключ 29 и включенный параллельно конденсатору 27 второй ключ 30.

В варианте, когда информацию о величине высокого напряжения получают не с измерительного делителя 10, а на основании времени, прошедшего от момента включения аппарата, используется схема, приведенная на фиг. 2.

В простейшем варианте эта схема содержит тактовый генератор 31 и счетчик 32 с входами запуска и считывания, которые соединены соответственно с пультом 24 управления и компаратором 20. При этом в качестве тактового генератора может использоваться соответствующий генератор АЦП 19.

Все вышеперечисленные цифровые блоки могут быть реализованы на основе стандартного микропроцессора.

Быстродействие цифровой части схемы выбрано из условия tу.о.с·dU/dtU, где tу.о.с - время установления цифровыми средствами опорного сигнала на опорном входе компаратора 18; dU/dt - скорость нарастания высокого напряжения на излучателе после включения флюорографической установки; U - максимально допустимый рост высокого напряжения за время tу.о.с.

Рентгенографический аппарат для обследования легких работает следующим образом.

Перед включением аппарата сетевые контакты 3 и ключ 29 разомкнуты, а ключ 30 замкнут.По сигналу запуска с пульта управления 24 происходит замыкание сетевых контактов 3, ключа 29 и размыкание ключа 30. Сетевое напряжение поступает на высоковольтный генератор 2 и одновременно от источника 28 заряжается конденсатор 27, напряжение с которого через операционный усилитель 26 поступает на вход ШИМ 25, управляющий инвертором 6. Высоковольтный генератор 2 формирует при этом на выходе нарастающее высокое напряжение (фиг. 3), которое поступает на излучатель 1. Последний генерирует рентгеновское излучение, проходящее через исследуемый объект 11 и падающее на проходной детектор 12 и расположенную за ним цифровую флюорографическую камеру 13.

Под действием прошедшего через объект 11 излучения детектор 12 генерирует электрический сигнал, через усилитель 14 поступающий на АЦП 19, компаратор 18 и интегратор 15.

Когда сигнал с детектора 12 после соответствующего преобразования усилителем 14 и АЦП 19 сравнивается с базовой опорной величиной, хранящейся в цифровом компараторе 20, последний формирует управляющий сигнал для ПЗУ 21, на адресный вход которого поступает сигнал с АЦП 23, соответствующий действующей величине высокого напряжения и снимаемый с измерительного делителя 10. По сигналу с компаратора 20 из ПЗУ 21 через ЦАП 22 на опорный вход компаратора 18 считывается опорный сигнал, поставленный указанной выше таблицей 1 в соответствии с величиной высокого напряжения, при которой сигнал детектора совпал с базовой опорной величиной.

После поступления опорного сигнала с ЦАП 22 на компаратор 18 напряжение на излучателе 1 в общем случае продолжает нарастать и сигнал детектора 12 также увеличивается. Когда сигнал на рабочем входе компаратора 18 сравнивается с опорным сигналом, компаратор 18 формирует управляющий сигнал, по которому происходит размыкание ключа 29. Вследствие этого зарядка конденсатора 27 от источника 28 прекращается и напряжение на входе ШИМ 25 остается зафиксированным на время снимка, т.е. фиксируется и напряжение на излучателе 1.

В ходе сигнала, когда уровень сигнала на выходе интегратора 15 цепи реле экспозиции сравнивается с опорным сигналом с ИОС 17, срабатывает компаратор 16. по сигналу которого размыкаются сетевые контакты 3 и замыкается ключ 30. Замыкание ключа 30 вызывает уход заряда с конденсатора 27, вследствие чего на входе ШИМ 25 устанавливается нулевое напряжение. Снимок завершен.

В соответствии с фиг. 2 информацию о высоком напряжении можно получить со счетчика 32, запускаемого на счет импульсов тактового генератора 31 сигналом включения аппарата и останавливаемого на считывание результата счета на адресной вход ПЗУ 21 сигналом цифрового компаратора 20.

Параметры быстродействия цифровых средств связаны с динамикой роста высокого напряжения. Типичная длительность фронта нарастания для инверторного генератора составляет 3 мс (до 120 кВ), т.е. dU/dt=40 кВ/мс. Величина U за tу.о.с не должна превышать, например. 2-3 кВ, т.е. tу.о.с должно составить 50-75 мкс.

Если быстродействие не позволяет получить указанное 1У .0.С, то имеется возможность некоторого занижения базовой опорной величины по сравнению с полученной на основе учета полной мощности излучателя 1, что позволит увеличить U и тем самым и tу.о.с.

Временные диаграммы экспозиции приведены на фиг.3 сплошными линиями. Из этих диаграмм видно, что в диапазоне 90-120 кВ длительность экспозиции составляет постоянную величину, а при меньших напряжениях длительность экспозиции уменьшается. Пунктирными линиями показаны напряжения, при которых происходит срабатывание компаратора 20 (стрелки показывают к какой диаграмме относится соответствующий уровень напряжения).

Рентгенофлюорографическая установка с автоматическим выбором режима съемки может найти широкое применение в медицине, в частности в учреждениях противотуберкулезной службы.

Источники информации:

[1] Свидетельство на полезную модель RU 25391 U1, A61B 5/08.

[2] Блинов Н.Н. Рентгеновские питающие устройства. М.: Энергия. 1980, с. 26-29.

1. Рентгенографический аппарат для обследования легких, содержащий рентгеновский излучатель с высоковольтным генератором со среднечастотным преобразователем напряжения в главной цепи и блок накала, цифровую флюорографическую камеру с детектором излучения, средства определения высокого напряжения на излучателе, подключенные к детектору, цепь реле экспозиции и цепь сравнения сигнала детектора с опорным сигналом, и пульт управления, отличающийся тем, что в него введены средства фиксации высокого напряжения в период его нарастания после включения установки, цепь сравнения снабжена формирователем управляющего сигнала для средств фиксации в момент совпадения сигнала детектора и опорного сигнала и средствами задания опорного сигнала в зависимости от значения высокого напряжения на излучателе, при котором сигнал детектора совпадает с базовой опорной величиной, причем средства значения опорного сигнала связаны со средствами определения высокого напряжения на излучателе.

2. Рентгенографический аппарат по п. 1, отличающийся тем, что средства значения опорного сигнала выполнены на основе цифровых компонентов, совокупное быстродействие которых выбрано из уравнения

где ty.o.c - время установления опорного сигнала после момента совпадения сигнала детектора с базовой опорной величиной,

dU/dt - скорость нарастания высокого напряжения на излучателе после включения флюорографической установки,

U - максимально допустимый рост высокого напряжения за время ty.o.c, причем средства значения опорного сигнала содержат дополнительную цепь сравнения сигнала детектора с базовой опорной величиной и блок хранения и вывода опорного сигнала, к которому подсоединены дополнительная цепь сравнения и средства определения высокого напряжения на излучателе, причем выход блока хранения и вывода связан с формированием управляющего сигнала основной цепи сравнения.

3. Рентгенографический аппарат по п. 1, 2, отличающийся тем, что средства определения высокого напряжения на излучателе выполнены на основе измерения времени, прошедшего от момента включения установки до момента совпадения сигнала детектора с базовой опорной величиной.



 

Похожие патенты:

Медицинское оборудование для первичной диагностики новообразований молочной железы и назначения последующего обследования и лечения. В некоторых случаях имеет ощутимое преимущества перед более простым, безопасным и дешевым УЗИ, особенно, когда необходимо проверить аксиллярную зону.

Прибор для проведения маммографических исследований с целью диагностики рака молочной железы и последующего его лечения. Устройство отличается от аналогов тем, что в качестве тестового используется более раннее ретроспективное изображение того же пациента.

Полезная модель относится к медицине, а именно к медицинской диагностической технике, и может быть использована в онкологии в качестве аппаратуры для радионуклидной диагностики рака молочной железы при профилактических обследованиях для лечения больных с радиационно-чувствительными опухолями. Радионуклидный (радиоизотопный) метод диагностического исследования связан с новым способом радиоизотопной визуализации - сцинтиграфией. Маммосцинтиграфия - это способ дифференциальной диагностики патологии молочной железы по визуальной картине распределения в ткани диагностических радиофармпрепаратов, обладающих повышенной тропностью к опухолевым клеткам с использованием сцинтилляционной гамма-камеры.

Проектор // 42666

Актуальность проведения скрининговых исследований в выявлении рака молочной железы и его лечении обусловлена высокой частотой онкологических заболеваний молочной железы, возможностью выявления этих заболеваний на ранних стадиях рака молочной железы при проведении массовых скрининговых обследований пациентов, относящихся к группе повышенного риска по возрасту и другим показаниям. Проведение скрининга заболеваний молочной железы позволяет выделить пациентов, нуждающихся в углубленной диагностике и постановке диагноза.
Наверх