Похожие
Текст
xenoi хлМ
NlVdVUUV
3HX03hH100HJVMtf
зихэаонзлнза
ХИИИИН8
Леонов
Борис Иванович
д. т. н., профессор
Блинов
Николай Николаевич
А- т. н., профессор
Директор Всероссийского научно-
исследовательского и испытательного
института медицинской техники.
Ведущий специалист в области
медицинского приборостроения.
Создатель первых отечественных
электронно-оптических усилителей
рентгеновского изображения Вега-
Zox, Вега-320 и типового ряда
диационных интроскогюв Сп” '< "
научных интересов: прн'-е - .и;
преобразователи реи’.-с^--- • •
налов, цифровые npeewye .•••
теория формирования реу • у
•изображений.
Автор 8 монографий, гп -
умных работ по медицин; т
скопим
Лауреат премии Сове-г., м
СССР. Президент Академы:
технических наук РФ.
Заведующий отделом радиационной
медицинской техники. Ведущий спе-
циалист в области медицинской
рентгенотехники. Один из создателей
первых отечественных трехфазных
рентгенодиагностических аппаратов
РУМ-16, РУМ-20. РУМ-20М. Область
научных интересов: рентгеновские
питающие устройства, излучатели и
приемники, параметры рентгеновских
отображений.
~' -пр 16 монографий, 180 научных
у гю медицинской рентгенотех-
'i научно-популярных книг.
'-н премии Совета Министров
'Служенный изобретатель
"т рин.п-президент Ассоциации
V 'Г НИХ физиков РФ.
- 'оза Российских писателей,
.-пунный член Академии ме-
‘•vHHHPt. ки> наук.
Рентгеновские
диагностические
Г*4!
Том 1
Под р&дзкц#&Й
профессоре Н, Н.
ПрОфвССОрЗ W; /ЙВдЙЙЙЙ
Москва
2001
по гармонизации международных стандартов в систему
отечественных стандартов ГОСТ-P. Госстандартом РФ создан
технический комитет ТК 411 (руководитель Н. Н. Блинов):
«Аппараты и оборудование для лучевой диагностики, терапии
и дозиметрии». Благодаря многолетним усилиям отдела в
стране создана специализированная база стандартизации ме-
дицинской радиационной техники, насчитывающая к 2001 году
более 40 стандартов ГОСТ-P, согласованных с требованиями
международных стандартов МЭК и ИСО.
Одновременно отделом продолжаются НИР и ОКР по
созданию и совершенствованию новых видов радиационной
медицинской техники, прежде всего в области цифровых
методов преобразования информации.
Сотрудниками отдела проведено более 500 испытаний
новых отечественных и зарубежных изделий радиационной
техники. Отчетливой тенденцией развития современной тех-
ники для лучевой диагностики является специализация алпа-
ратуры по видам исследований. Отделом разработана номен-
клатура специализированных рабочих мест в рентгенологии
и обоснованы технические характеристики аппаратуры и
оборудования для комплектации специализированных рабо-
чих мест.
Отдел поддерживает научные и производственные кон-
такты с достаточно многочисленными новыми фирмами и
предприятиями, занятыми разработкой и производством
современной аппаратуры для лучевой диагностики: ЗАО
«Рентгенпром», г. Истра Московской области; ЗАО «АМИКО»>
г. Москва; НИ ПК «Электрон», г, Санкт-Петербург; ЗАО «Рентген-
комплект». г. Москва; Научно-практический центр медицинской
радиологии, Д3( г. Москва; Научно-производственная фирма
«АЗ», г. Москва; Ассоциация медицинских физиков РФ — и
по-прежнему является головным координирующим и испы-
тательным органом в области радиационной медицинской
техники.
10
Глава I
Состав рентгеновских диагностических
аппаратов
Классификация рентгеиодиагностических
аппаратов
рентгеновский диагностический аппарат — общее название
совокупности устройств, используемых для получения рентге-
новского излучения и применения его для диагностики. В
состав рентгенодиагностического аппарата входят устройство
для генерирования излучения (излучатель и питающее устрой-
ство), штативы, приемники излучения.
Излучатель — источник рентгеновского излучения обычно
состоит из рентгеновской трубки и защитного кожуха, напол-
ненного изоляционным маслом. В переносных и передвижных
аппаратах в излучатель входят также высоковольтный транс-
форматор, выпрямители и трансформатор накала; такой излу-
чатель называют моноблоком.
Рентгеновское питающее устройство представляет собой
совокупность блоков, необходимых для питания излучателя
электрической энергией, регулирования электрических пара-
метров аппарата, защиты и управления. Часть схемы питающего
устройства, обеспечивающую регулирование и подачу напря-
жения на рентгеновскую трубку, называют главной цепью. Шта-
тивы аппарата служат для взаимной ориентации и перемещения
в зависимости от задачи исследования излучателя, пациента
и приемника излучения.
Приемник излучения — устройство для преобразования
рентгеновского излучения, прошедшего через исследуемый
объект, в видимое изображение или электрический си1нал.
Приемником излучения может бы г ь люминесцентный экран,
усилитель изображения или кассета с усиливающими экранами
и пленкой, цифровой детектор.
Самостоятельное значение имеет группа устройств, слу-
жащих для формирования поля излучения, расположенных в
зависимости от назначения на излучателе, штативе или при-
11
емнике излучения. Формируют излучение в пространстве
диафрагмы, тубусы и отсеивающие растры. Автоматические
рентгеновские экспонометры и стабилизаторы яркости (или
мощности дозы) формируют поле излучения во времени и
прямо связаны с питающим устройством аппарата.
Для взаимной ориентации в пространстве излучателя,
пациента и приемника излучения служат штативно-механи-
ческие устройства, конструкция которых определяется прежде
всего назначением аппарата и областью его применения.
По назначению рентгенодиагностические аппараты делят
на стационарные (табл. 1,1) для профилактической, общей и спе-
циальной диагностики, передвижные и переносные (табл. 1.2),
К стационарным аппаратам для профилактических исследова-
ний относят флюорографические аппараты для исследования
легких и других органов. Аппараты для общей диагностики
выпускаются двух видов: с непосредственным управлением
и телеуправлением. Телеуправляемый аппарат, естественно,
обязательно содержит усилитель изображения и телевизион-
ный канал. При использовании подобного аппарата врач-
рентгенолог освобождается от необходимости находиться в
зоне облучения рядом с пациентом у поворотного стола-
штатива. В аппаратах с непосредственным управлением врач-
рентгенолог при рентгеноскопии находится в процедурной
около усилителя изображения. Стационарные аппараты для
специальной диагностики подразделяются в зависимости от
исследуемых органов и задач исследования на ангиографи-
ческие, дентальные, урологические, хирургические, аппараты
для маммографии, для диагностики остеопороза. В зависимости
от методик исследования выделяют аппараты для томографии,
ортопаптомографии. Особый класс аппаратов составляют
аппараты для реконструкционной вычислительной томографии.
Передвижную аппаратуру делят на флюорографы, аппараты
для исследований в палатах и операционных. К этому же
классу относятся разборные аппараты для общей диагностики
в полевых, военно-полевых и других условиях.
Переносная аппаратура предназначена для неотложной
диагностики на дому, в полевых и других нестационарных
условиях.
12
Таблица 1. 1
Классификация стационарных рентгенодиагностических аппаратов
№ п/л Назначение Режим работы
1 Общая диагностика Рентгеноскопия 40-110 кВ Рентгенография 50 кВт, 40-150 кВ
2 Профилактические исследования грудной клетки Рентгенография 30 кВт, 60-150 кВ
3 Рентгеноурология Рентгеноскопия 60-110 кВ Рентгенография 60-150 кВ, 30 кВт
4 Маммография Рентгенография 15-50 кВ, 15 кВт
5 Ангиография Рентгеноскопия 40-110 кВ Рентгенография 40-150 кВ, 100 кВт
6 Дентальная рентгенология.
а) внутриротовая съемка Рентгенография 60-80 кВ, 1-1,5 кВт
б) ортолантомография Томография челюсти 60-125 кВ, 15 кВт
7 Компьютерная томография Послойное сканирование веерным пучком 100-150 кВ, 50-100 кВт
8 Рентгенодиагностика остеопороза Точечное или послойное сканирование 40-100 кВ. 0,3-3 кВт
Таблица 1,2
Классификация нестационарных рентген одна гностических аппаратов
№ п/п Вид ИСПОЛНОНИЯ Режим Назначенне
1 Передвижные
1.1 Рентгено- графические Рентгенография 40-125 кВ, 1-30 кВт Исследования в палатах, реанимационных центрах, в приемных покоях
1.2 Маммо- графические 25-50 кВ, 5 кВт Профилактические иссле- дования
1.3 Типа «С-дуга» Рентгеноскопия 40-110 кВ Рентгенография 40-125 кВ, 3-15 кВт Исследования в опера- ционных, приемных покоях, при интервенционных и внутрисосудистых вмеша- тельствах
1.4 Дентальные Рентгенография 50-8G кВ 1-3 кВт Внутриротовая рентгено- графия у стоматологичес- кого кресла
13
Продолжение табл, Л 2
№ п/п Вид ИСпопнония Режим Назначенне
2 Переносные 60-1 10 кВ, 0,5-1,5 кВт Для скорой помощи, диаг- ностики на дому, в спор- тивной медицине
3 Разборные в ял;ичлой укладке Передвижные ка- 60-125 кВ, 3-30 кВт Для флюорографии, для рентгенографии в трудно- доступных местах
4 бинегы на шасси автомобилей, на автомобильных прицепах 60-125 кВ, 15-30 кВт Для общей рентгенологии, для флюорографии в мало- населенной местности
В последние годы у ренпюнодиапюсз ичсской аппара^
туры появился еще один классификационный признак: по типу
применяемых де текторов при ренсгенот рафии: пленочные или
цифровые. В настоящее время появились рентгеновские
аппараты для цифровой ре н itch о г рафии, флюорографии,
ангиографии, маммографии, дентальные аппараты с цифро-
выми матрицами, аппараты для цифровой орюпант омо-
графии. Есть основания ожидать, чго в ближайшее десятилетие
пленочная рентгенография будет полностью заменена цифровой.
По типам применяемых детекторов аппараты для цифро-
вой рентгенодиагнос! ики делятся на четыре больших класса:
1. Комплексы с применением вместо пленки экранов с
памятью (фотостимулируемых люминофоров).
2. Комплексы с использованием камер с оптикой пере-
носа и ПЗС-матриц.
3. Комплексы с использованием линеек т вердо т ельных
детекторов, сканируемых относительно исследуемого органа.
4. Комплексы с использованием твердотельных плоских
матриц фотодиодов на аморфном кремнии или селене.
L2. Рентгеновские генераторы
Рентгеновский генератор состои г из излучателя и рент-
геновского пинающего устройства (РПУ). Изложению особен-
ностей РПУ посвящена специальная глава 2.
Рен г г еневским излучателем г юзывают систему, состоящую
из источника излучения рентгеновской трубки и защитного
кожуха, в котором размещается трубка.
Рентгеновские диагностические трубки
Рентгеновская трубка представляет собой высоковольтный
электровакуумный прибор. Трубка состоит из накаливаемого
катода, являющегося источником электронов, и анода, в ве-
ществе которого тормозятся электроны, ускоренные электри-
ческим полом, приложенным к электродам трубки. Электроды
[рубки помещаются в стеклянный баллон, объединяющий
элементы трубки в единую конструкцию. В современных трубках
остаточное давление газов в баллоне достигает 10”1 Па (1011 мм
рт. ст.).
В результате бомбардировки анода потоком ускоренных
электронов и торможения их на участке поверхности анода
(в фокусе) возникает рентгеновское излучение, которое
испускается практически равномерно в телесном угле 2тг, если
нс считать некоторого ослабления излучения около плоскости
анода. В рентгенодиагностике используется узкий пучок
излучения. Для того чтобы выделить этот пучок из полусферы
излучения, активную поверхность анода, на которой находится
фокус, располагают под углом 90° ф к оси трубки (рис. 1.1).
Используемую часть пучка излучения можно представить в
виде четырехгранной пирамиды с вершиной в фокусе, огра-
ниченной с четырех сторон шторками диафрагмы. Высоту
пирамиды, перпендикулярную к оси трубки, называют централь-
Рмс. 1.1.
Линейный фокус рентгеновской
трубки. Пояснения в тексте.
ным лучом, или осью пучка. Наибольший угол между гранями
пирамиды равен 2р. Остальная часть излучения не исполь-
зуется: и необходимо принимать меры для защиты от ее воз-
действия.
Действительный фокус трубки имеет вид прямоуголь-
ника и называется линейным. Проекция фокуса на плоскость,
перпендикулярную центральному лучу, представляет собой
квадрат со сторонами от ОД до 2 мм и называется эффек-
тивным фокусным пятном рентгеновской трубки (рис. 1.1).
Важно отметить, что только на перпендикуляре к оси трубки
эффективный фокус имеет квадратную форму и номиналь-
ные размеры, оговоренные паспортом трубки, В других направ-
лениях размеры и форма фокуса изменяются. Это иногда
требует определенной ориентации трубки относительно ис-
следуемого объекта.
Электронный поток, бомбардирующий анод трубки, возни-
кает благодаря термоэлектронной эмиссии с накаливаемой
электрическим током вольфрамовой спирали. Для ограни-
чения размеров фокуса применяется электростатическая
фокусировка потока электронов. С этой целью катодную
спираль вытянутой формы располагают в специальном гнезде.
Форма гнезда и глубина расположенной в нем спирали
создают необходимую конфигурацию электрического поля.
Ренп енодиагностические трубки разделяют на трубки
с неподвижным анодом и на трубки с вращающимся анодом,
Применение трубок с неподвижным анодом ограничено из-
за малой мощности, которую способен рассеять анод трубки
за малые промежутки времени. При вращении анода под
электронный луч попадают последовательно набегающие
элементы фокусной дорожки, площадь которой во много раз
больше действительного фокусного пятна. Температура эле-
ментов фокусной дорожки за время прохождения под лучом
повышается на 1500-2000° С. а за время одного оборота анода
уменьшается в 15-20 раз за счет перераспределения теплового
поля в глубинные слои тела анода. При повторных прохожде-
ниях элемента под электронным лучом картина повторяется
и максимальная температура фокуса (элемента фокусной
дорожки при прохождении его под лучом) повышается срав-
нительно медленно, Это позволяет при большой выделяемой
на аноде мощности уменьшить величину эффективного фокус-
16
него пятна, обеспечив тем самым малую геометрическую
нерезкость.
Вследствие преимущества трубок с вращающимся анодом
ими комплектуют не только все стационарные, но и многие
передвижные и палатные аппараты. Применение трубок с
неподвижным анодом ограничено в настоящее время денталь-
ными и переносными аппаратами [1, 3].
Рассмотрим особенности работы трубки с вращающимся
анодом. Конструкция такой трубки изображена на рис, 1,2.
Анодный диск из вольфрама соединен с полым медным
ротором тонким молибденовым стержнем и вращается под
воздействием вращающегося электромагнитного поля статора.
Катодный узел расположен эксцентрично относительно оси
трубки и вместе с фокусирующим устройством закреплен в
Рис. 1,2. Рентгеновская диагностическая трубка
с вращающимся анодом.
1 — баллон; 2 — катод: 3 — анодный диск; 4 — ротор
Более 99% подводимой к фокусу энергии расходуется
на нагрев анода и только малая часть (-0,5%) переходит в
рентгеновское излучение. Допустимая мощность фокуса труб-
ки и длительность ее воздействия (t0) определяются
степенью нагрева фокуса, фокусной дорожки и анода в целом.
Соотношения
(1-1)
%М1 = РдОЛ (1-2)
характеризуют так называемую нагрузочную способность рент-
геновской трубки; здесь W.vjn — допустимая энергия, выделяе-
мая на аноде.
17
Рис. 1.3. Допустимая мощность и энергия в зависимости
от длительности снимка для трубок
с вращающимся анодом 20-50 БД22-150 на 3000 об/мин
и 14-30 БД9-150 на 9000 об/мин
1,2 — Р.оп для фокусов 2т0х2,0 и 1.2x1,2 мм трубок
на 3000 и 9000 об/мин соответственно;
3, 4 — Р.1пп для фокусов 1,0x1,0 и 0,6x0,6 мм;
5, 6 — ДОдог1 для кривых 1 и 2;
7, 0 -М/ди1 для кривых 3 и4.
Сплошная линия — постоянное напряжение,
прерывистая — пульсирующее напряжение.
На рис. 1.3 представлены зависимости допустимых мощ-
ностей и энергии от времени для большого и малого фокусов
трубки 20-50БД22'150 для постоянного и пульсирующего
анодных напряжений. Кривые представляют собой экспери-
ментально найденные зависимости, полученные в процессе
разработки трубки из условия определенного срока ее службы.
Под воздействием нагрева поверхности анода до высоких
температур в фокусной дорожке возникают большие меха-
нические напряжения, приводящие к ее эрозии [1, 2, 3].
Вследствие этого интенсивность рентгеновского излучения
падает. За срок службы трубки принимается такое количество
включений на предельно допустимых режимах, за которое доза
излучения уменьшается не более чем на 30%. Это составляет
от 1000 до 40 000 включений. Для повышения срока службы в
современных трубках предусматривают разделение фокусных
18
дорожек, уменьшение угла активной поверхности анода,
увеличение диаметра фокусной дорожки, легирование мате-
риала анода рением.
Действительная площадь фокуса Эф связана с шириной
b и углом активной поверхности анода р следующим соотно*
шением:
s,f = / Ь -
ьг
sin р
см2 ,
(1.3)
где / - длина действительного фокуса, см.
Мощность, выделяемую на аноде трубки, отнесенную к
площади фокуса, называют удельной нагрузкой фокусного
пятна. Кажущаяся удельная нагрузка v,, есть отношение
мощное i и Рч к площади эффективного фокусного пятна
v0= кВт/см2 (1.4)
Соответственно, действительная удельная нагрузка —это
отношение мощности к площади действительного фокусного
пятна.
В процессе бомбардировки фокуса образуются вторич-
ные электроны, которые, разлетаясь за пределы фокуса, уносят
с собой часть энергии, приносимой в фокус электронным
потоком. При этом возникает афокальное излучение, заметно
ухудшающее качество изображения. Другой причиной воз-
никновения афокального излучения следует считать неточ-
ность фокусировки электронного луча. Вследствие изложенного
удельная нагрузка на действительное фокусное пятно будет
равна
(1 -'?) Рй (1 - ЧД sin р
где Щ - 0,3 — коэффициент, учитывающий влияние вторичной
электронной эмиссии.
Из (1.5) следует, что при неизменной удельной нагрузке
v величина мощности Ра может быть существенно увеличена
за счет уменьшения угла активной поверхности анода. Однако
уменьшение угла р ограничивается необходимостью обеспе-
чить достаточно большие поля облучения, которые различны
при различных исследованиях при определенных фокусных
19
расстояниях. Значения угла |5 составляют 15-17,5° при общей
диагностике.
Повышение мощности трубки достигается также увеличе-
нием скорости вращения анода. На рис. 1.3 приведены гра-
фики допустимой мощности для отечественной трубки на 9000
об/мин типа 14-30БД9-150. Из сравнения приведенных кривых
с кривыми допустимой мощности для фокусов 20-50БД22-
150 на 3000 об/мин видно, что такое увеличение скорости
вращения позволило уменьшить размеры большого фокуса
с 2 х 2 до 1,2 х 1,2 мм, а размеры малого фокуса с 1x1 до
0,6 х 0.6 мм без уменьшения допустимой мощности трубки.
При ряде исследований очень важно иметь возможность
выполнить большое число снимков, быстро следующих друг
за другом. Для этого необходимо повысить теплоемкость анода,
что достигается увеличением массы анода с -400-600 до
-900-1100 г. Такое увеличение массы предъявляет очень
тяжелые требования к подшипникам анодного узла. Применяют
также сплавные аноды, в которых вольфрамовый диск толщи-
ной -1 мм сплавлен с молибденовым диском толщиной 5-7 мм.
или графитовые аноды с напыленной вольфрамовой дорожкой.
Это позволяет почти в 2 раза повысить теплоемкость анода
без существенного увеличения его массы.
Для облегчения работы подшипников в трубках с очень
большой теплоемкостью анода применяется закрепление
анода в двух подшипниках, в отличие от консольного закрепле-
ния в обычных трубках. С этой целью баллон трубки изготав-
ливается из керамики. Такая конструкция позволяет применять
аноды диаметром до 120-150 мм и скоростью вращения до
16000 об/мин, что приводит к увеличению теплоемкости анода
до величин порядка 10й кДж при одновременном увеличении
допустимой мощности.
Охлаждение поверхности фокусного кольца происходит
путем теплопередачи в тело анода. Охлаждение анодного
диска осуществляется частично излучением тепловой энергии
с поверхности анода в масло защитного кожуха через баллон
трубки, частично — теплопередачей через ножку анодного диска
в анодный узел вращения трубки и далее в масло защитного
кожуха. Для увеличения теплоотдачи с поверхности анода
путем излучения применяются анодные диски сложной
композиции, один из слоев в которой выполнен из графита
(С + Mo + W + Re).
*>Й
Защитный кожух с маслом охлаждается только за счет
конвекции окружающего воздуха. Для увеличения конвекции
при большой нагрузке излучателя применяют обдув излуча-
теля с помощью специального вентилятора или принудитель-
ное масляное охлаждение.
Защита трубки от перегрузки
Нагрузка рентгеновской трубки за одно включение харак-
теризуется отношением выделенной за снимок энергии и
допустимой за ту же длительность:
г
W J’ Pd t
(Гб)
W W
ДСП дол
Это выражение позволяет оценить коэффициент нагрузки
1] как для неизменной, так и для изменяющейся во времени
мощности. Для неизменной во времени мощности коэффи-
циент нагрузки трубки можно оценить по выражению:
р
ПЛ
доп
Рентгеновская трубка должна сохранить работоспособ-
ность в течение всего срока службы при условии % < 1, поэтому
все аппараты обеспечивают тем или иным способом установку
режима снимков в пределах допустимой нагрузки. Известны
следующие способы защиты трубки от перегрузки:
— ограничение либо мощности при данной длительности
включения, либо длительности при данной мощности для
системы уставок с независимыми параметрами;
— ограничение параметров снимка системой уставок с
взаимозависимым регулированием, в которой анодный ток
устанавливается в зависимости от уставки анодного напря-
жения и длительности включения. При этом на трубке всегда
устанавливается мощность, близкая к 90% от Рдоп;
— наличие в аппарате с независимыми регулировками
счетной схемы, которая моделирует выражение (1,7) и при
% 1 блокирует включение высокого напряжения. Такая схема
комплектуется прибором, указывающим в процентах величину
21
коэффициента нагрузки трубки. Выбор степени нагрузки трубки
позволяет медицинскому персоналу при снимках вести работу
при коэффициентах нагрузки меньше единицы, что увеличи-
вает срок службы трубки,
На рис. 1,4 приведена схема защиты трубки от перегрузки
в аппарате РУМ-20, На вход трансформатора Тр10 от главного
автотрансформатора подается напряжение, пропорциональ-
ное уставке анодного напряжения. С отпаек ТрЮ через
переключатель уставок анодного тока Кн25-Кн600 снимается
напряжение, пропорциональное произведению анодного на-
пряжения на анодный ток трубки, то есть пропорциональное
мощности. Отпайки трансформаторов Тр11 -Тр13 выбираются
переключателем уставок выдержек времени В2, а трансфор-
маторы Тр11-Тр13 подключаются переключателем рабочих
мест В1 в зависимости от выбранного фокуса рентгеновской
трубки. С трансформаторов Тр11-Тр13 напряжение, пропор-
циональное допустимой нагрузке трубки на данном фокусе
при данных уставках напряжения, тока и выдержки, поступает
на прибор со шкалой, градуированной в процентах допустимой
нагрузки. В целом устройство регулируется так, что при
нагрузке трубки более 100% цепь питания реле защиты Р25
разрывается и высокое напряжение не может быть включено.
Приведенные выше системы обеспечивают нормальную
эксплуатацию трубки при одиночных снимках с интервалом
3-5 мин. При других исследованиях, когда серии снимков
предшествует длительное просвечивание и снимки чередуют-
ся с просвечиванием, трубка оказывается в значительно более
тяжелых условиях, и описанные выше системы защиты не
обеспечивают ее работоспособность.
Для этих условий допустимый коэффициент нагрузки л,
может быть рассчитан на основе рассмотрения тепловых
процессов в трубке для определенной энергии одного снимка
и количества снимков в серии.
Пользоваться на практике таким многообразием значений
коэффициента f+агрузки затруднительно, поэтому из них выби-
рают наиболее употребительные. Так, для трехфазных аппаратов
и аппаратов с инвертированием частоты может быть принято
усредненное значение — 0,75. Это значение коэффициента
Схема защиты трубки от перегрузки
для неизменной мощности в аппарате РУМ-20
22
23
заложено в схему защиты аппаратов для трубок, работающих
при снимках с просвечиванием.
Схема защиты трубки в этих аппаратах имеет плату на
переключателе рабочих мест, при помощи которой на регистри-
рующую схему подается напряжение, увеличенное пропорцио-
нально отношению 8 результате чего допустимая мощность
на этом рабочем месте снижается в указанном отношении.
В аппаратах с микропроцессорным управлением приме-
няются схемы защиты, учитывающие реальное тепловое
состояние трубки в процессе проводимого исследования и
рассчитывающие количество снимков, которое еще можно
произвести до достижения трубкой предельного теплового
состояния.
Вращение анода рентгеновской трубки
Долговечность и работоспособность трубок с вращаю-
щимся анодом зависят не только от правильного выбора
условий снимка (мощность и длительность воздействия), но в
значительной мере и от режима вращения анода, Диагностичео
кие требования при производстве прицельных снимков опреде-
ляют допустимое время перехода от просвечивания к снимку:
это время не должно быть больше 1 с. За этот период анод
трубки должен набрать скорость вращения 2700 - 2850 об/мин
при п = 3000 об/мин и 8150-8500 об/мин при п ~ 9000 об/мин.
Большая скорость вращения анода и малая длительность
разгона приводит к большому угловому ускорению и к значи-
тельным механическим перегрузкам, возникающим в подшип-
никах анодного узла, тяжесть работы которых усугубляется
большими температурами (300-500° С), а также работой в
вакууме, что требует применения специальных видов смазки,
С увеличением массы и диаметра анода усилия в подшипни-
ках анодного узла возрастают.
Состояние подшипников анодного узла характеризуете#
временем свободного вращения анода после отключения на-
пряжения питания статора. У новых трубок с п = 3000 об/мин
это время достигает 10-20 мин и более, а у трубок, работающих
24
длительное время, уменьшается да 10-15 с. Эта явление,
свидетельствующее об уменьшении скорое! и вращения анода
во времени эксплуатации, требует предусмотреть режим под-
держивания числа оборотов анода в течение снимка. Длитель-
ное вращение анода создает после каждого снимка шум,
мешающий [нормальной работе врача, а также повышает износ
[юдшипников. Это особенно проявляется при работе [рубок
с п - 9000 об/мин, свободное вращение анода в которых может
достигать 30-40 мин. Для уменьшения времени свободного
вращения анода предусматривают торможение путем подачи
на обмотки статора постоянного напряжения в течение
нескольких секунд. Чтобы не создавать больших механических
перегрузок подшипников, выбираю г режим торможения дли-
тельностью 10-12 с.
С целью исключения локального перегрева анодного
диска, который может привести к превышению предельной
температуры на отдельных участках фокусной дорожки при
прицельных снимках, в некоторых аппаратах применяют вра-
щение анода трубки при просвечивании. Для равномерного
нагрева фокусного кольца перед прицельными снимками
дос [аточно вращать анод со скоростью 10-20 об/мин. Практи-
ческое создание системы вращения асинхронного двигателя
с такой скоростью представляет значительные трудности, поэ-
тому обычно анод вращается со скоростью 100-600 об/мин.
Такое медленное вращение анода не влияет на износ
подшипников анодного узла, но за счет равномерного
распределения тепла по аноду позволяет отказаться от
дальнейшего снижения мощности при прицельных снимках.
Статор выполняется по схеме с одной парой полюсов, а
разница в скорости вращения анода для трубки на 3000 и
9000 об/мин получается за счет подачи на обмотки статора
напряжения разной частоты — 50 и 150 Гц. Для трубок с числом
оборотов анода 3000 об/мин применяются трехфазные и
однофазные схемы питания, а для трубок с числом оборотов
9000 об/мин — только однофазные.
На рис. 1.5 приведена однофазная схема питания стато-
ров для трубок на 3000 об/мин аппаратов РУМ-20, РУМ-20М
и Ренпен-40.
25
Рис. /5. Схима питания статора
от однофазного источника напряжении частотой 50 1 ц.
Пояснения в тексте.
При подготовке к снимку срабатывает реле Р34. Обмотка
статора трубки, выбранная переключателем, подключается на
напряжение 305 В от регулировочного автотрансформатора.
На две другие обмотки статора это напряжение подается
через емкость С23 Примерно через 1 с после включения
режима подготовки снимка число оборотов анода достигает
-2800, К этому моменту срабатывает реле задержки (на схеме
не показано) и реле Р28 переключает напряжение питания;
статора на 130 В, После окончания снимка реле Р34 обес-
точивается и напряжение моста Д50 создает тормозное поле-
в обмотках статора. Для защиты от обрыва цепей разгона
анода служат токовые реле Р42 и Р43. В режиме просве-
чивания вращение анода осуществляется подачей напряже-
ния 130 В через прерыватель на 0.2-0Д с перерывом 4,7-4:8 с.,
Для вращения анода трубок на 9000 об/мин в современ^
пых аппаратах применяются источники напряжения частотой!
150 Гц с полупроводниковыми инверторами (см. главу И), В
аппаратах выпуска прежних лет для этой цели применялись
статические, электромагнитные утроители частоты. СхемЙ
утрой геля приведена на рис. 1,6, а осциллограммы напряжений
и токов на рис. 1.7. Напряжение утроенной частоты по отно*
шению к частоте сети создается в результате сильного насыщен
| -I Рис. 1.6. Схема
. статического утрой теля
I частоты
I
Рись 1.7, Осциллограммы
первичного и вторичного
напряжения и токов утроителя
частоты
1 --кривая фазного напряжения нз
первичной обмотке трансформа-
торов ТрЪТрЗ;
7. — кривая вторичного напряжения
утроенной частоты;
3 — кривая тока статора;
4 — кривая первичного тока утрои-
теля.
27
ния сердечников трансформаторов Тр1-ТрЗ, благодаря чему
в фазных напряжениях появляются явно выраженные третьи
гармоники Так как вторичные обмотки трансформаторов
соединены последовательно, на выходе схемы третьи гармоники
напряжения, совпадающие по фазе, складываются, а первые
гармоники дают в сумме нуль. При включении контактора К1
осуществляется форсированный разгон анода при подготовке
снимка, контакт ора К2 — поддержание вращения анода в
процессе снимка. Конденсатор С2 создав! сдвиг фаз между
токами обмоток статора СТ. Конденсатор С1 включен для
частичной компенсации реактивной мощности.
Устройство рентгеновских излучателей
Защитный кожух рентгеновского излучателя представляет
собой высоковольтное устройство, конструкция которого
должна обеспечить охлаждение трубки, подведение к трубке
напряжения накала, анодного напряжения, напряжения питания
статора, защиту от высокого напряжения и защиту от неис-
пользуемого рентгеновского излучения.
На рис. 1.8 показан отечественный рентгеновский излу-
чатель РИД-1 аппаратов РУМ-20 и РДК 50/5 с рентгеновской.
Рис. 1.8. Защитный кожух рентгеновского излучателя j
РИД-1 и РИД-2
1 — крышка; 2 — держатель анода; 3 — винт фиксации; 4 — статор; 1
5 — рентгеноеская трубка; 6 — кольцо; 7 — экран; 8 — маслорасширитель!
9— гайка; 10 —окно; 11 - фланец; 12 —крышка; 13 катодный ста к ан£
14 — кабель питания статора. 1
28
трубкой 20-50БД 22-150 или 2,5-БОБД 21-150. Защитный кожух
представляет собой тонкостенную металлическую трубку с
вваренными в нее цилиндрическими рукавами, в которых мон-
тируются раз немы для высоковольтного кабеля. Для выхода
рабочего пучка. излучения защитный кожух имеет выходное
окно, в котором иногда располагают вкладыш из свинца с квад-
рагпым отверстием или шторки диафрагмы, ограничивающие
сечение? пучка излучения. Для вращения анода в защитном
тожухе расположен с гатор, который изолируется от баллона
трубки специальным стеклянным стаканом. Трубка крепится
к анодному высоковольтному разьему через байонетовый
пятрон, позволяющий установить грубку в необходимом
। юложонии. Для крепления катодной части трубки предусмот-
рено разжимное изоляционное кольцо. Защита от неиспольз-
уемого излучения осуществляется листовым свинцом, толщина
которого в центральной части кожуха достигает 2,5 мм.
Остальные части кожуха и торцевые крышки защищены
свинцовым листом толщиной 1 мм. В качестве изолирующей
и теплопередающей среды обычно используется трансформа-
юрное масло, компенсация объема которого при нагреве
трубки создается маслорасширителем.
Основные размеры и конструкция защитного кожуха
определяются рентгеновской трубкой и наибольшим анодным
напряжением, на которое она рассчитана.
Рентгеновские излучатели РИД-1 и РИД-2 (см. рис. 1.8) рас-
считаны на наибольшее напряжение 150 кВ при симметричной
схеме выпрямления высокого напряжения, когда напряжение
каждого выхода равно половине напряжения на трубке (75 кВ).
В трехфазных мостовых схемах без сглаживающего фильтра
(РУМ-20) напряжение вывода равно фазному напряжению
высоковольтного выпрямителя, что на 16% больше половины
анодного напряжения: 72 кВ при Ua= 125 кВ и 86,5 кВ при Ua
- 150 кВ. Указанное обстоятельство ограничивает возможность
применения излучателя при несимметричном питании
напряжением 125 кВ.
Наг рев рентгеновского излучателя в целом определяется
Не только энергией, выделяемой на аноде рентгеновской
1 Рубки, но и тепловыделением обмоток статора и нити накала
тода. Расчет теплового баланса этих процессов достаточно
29
сложен. Для предотвращения опасности перегрева защитного
кожуха часто прибегают к дополнительному охлаждению,
применяя обдув кожуха вентилятором.
Кроме защитных кожухов, применяются излучатели в виде
моноблоков. Моноблок представляет собой высоковольтную
конструкцию, объединяющую рентгеновскую трубку и источник
анодного напряжения- высоковольтный генератор. Развитие
техники полупроводниковых выпрямителей (кремний) позво-
лило применить в моноблоке четырехвентильную мостовую
схему выпрямления высокого напряжения. На рис. 1.9 приве-
дена конструкция такого моноблока на 125 кВ.
Моноблоки применяются только в передвижных, перенос-
ных и дентальных аппаратах. В этих аппаратах величина массы
излучателя играет решающую роль, поскольку от нее зависит
масса штативных устройств. Это обстоятельство ограничивает
мощность и диагностические возможности моноблоков.
Стремление уменьшить массу моноблока заставляет при-
менять бандажирование конструкции высоковольтных элемен-
тов, а также максимально увеличивать индукцию в стали
главного трансформатора.
Увеличение индукции ведет к значительному возраста-
нию намагничивающего тока, что в кратковременном режиме
(режим снимков) не приводит к перегреву элементов главной
цепи аппарата и может быть учтено при расчете падения напря-
жения в элементах аппарата.
Практически расчетное значение намагничивающего тока
при снимках можно довести до уровня нагрузочного тока.
При этом для длительного режима работы (просвечивание)
наибольшее напряжение выбирается из условий допустимого
нагрева элеметов главной цепи.
Особенностям взаимодействия рентгеновских излуча-
телей с рентгеновскими питающими устройствами и выбора
режимов их работы посвящена отдельная глава И.
1.3. Рентгенодиагностичеекие штативы
Назначение и классификация штативных устройств
Основная функция штативно-механических устройств
заключается в поддержании и перемещении больного при
рентгенологическом исследовании, в перемещении и фикса-
30
Рис. 7,9. Моноблок разборного рентгенодиагностического
аппарата
1 — высоковольтный трансформатор; 2 — высоковольтный выпрямитель;
3 — трансформатор накала; 4 — статор вращения анода;
В — рентгеновская трубка; 6 — тепловое реле.
ции в пространстве рентгеновского излучателя и приемника
излучения независимо друг от друга или же согласованно.
Пациент, излучатель и приемник излучения могут бы гь линейно
перемещены в трех основных направлениях вертикальном,
продольном и поперечном, а также повернуты вокруг трех
осей — х, у, 2 — пространства. На рис. 1*10 схематически
изображены трехмерное пространство и система координат,
привязанная к больному в исходном при рентгенологическом
исследовании вертикальном положении [3]*
Другие функции штативно-механических устройств опре-
деляются назначением рентгенодиагностического аппарата
и конкретным применением его в сочетании с другими прибо-
рами и устройствами, используемыми рентгенологом и рентге-
31
Рис. 1.10. Элементы трехмерного пространства
и важнейшие перемещения больного (а), излучателя И
и приемника излучения П (б)
32
нолаборантом. Посредством штативно-механических устройств
осуществляют первичное коллимирование пучка лучей и
поцают приемник излучения в поле снимка для экспониро-
вания в рентгеновских лучах. Механические приборы и
устройства применяют также для изменения состава пучка
излучения, несущего лучевой рельеф, путем размещения
фильтров, фолы и отсеивающих растров. С помощью различ-
ных механических устройств осуществляют компрессию ис-
следуемой области больного. И наконец, механические
устройства поддерживают и позволяют перемещать рентгено-
защи гные экраны.
Понятно, что столь разнообразные функции невозможно
выполнить с помощью какого-то одного механизма. Различают
восемь разновидностей штативно-механических устройствf
каждая из которых характеризуется основной функцией и
особенностью конструкции:
устройства для поддержания и перемещения больного
столы для снимков;
устройства для поддержания рентгеновского излучателя
и манипулирования им — штативы для снимков, а также
штативы для просвечивания и снимков;
устройства для поддержания приемников излучения и
манипулирования ими — стойки снимков;
устройства для коллимации и фильтрации излучения —
тубусы, диафрагмы, фильтры, растры;
устройства для размещения и перемещения регистри-
рующих материалов —кассеты рентгенографические, серийные;
устройства для размещения и перемещения приборов
с регистраторами излучения — решетки снимков, экрано-
снимочные устройства, кассотосменники, держатели цифровых
детекторов;
рентгенозащитные устройства — ширмы, кабины;
специальные устройства —уравновешиватели, перекла-
дочные, опорные устройства.
Определенные наборы штативно-механических устройств
входят в состав любого рент генодиагностического аппарата и
го рабочих мест. Принятое разделение рентгенодиагности-
в их аппаратов на аппараты общего и специального назначения
ределенной мере относится и к штативно-механическим
33
устройствам. В зависимости от назначения рабочего места,
в состав которого входят штативы, и от особенностей рентгеноло-
гического исследования перечисленные выше функции могут
выполняться несколькими специализированными устройся вами
или одним комбинированным. К комбинированным относится
поворотный стол -штатив, который поддерживает и перемещает
больного и излучатель, а его ЭСУ подает приемник излучения
в поле снимка и обеспечиваем компрессию исследуемой
области больного. При создании высокопроизводительной
аппаратуры стремятся совместить функции. Различают
стационарные, передвижные и переносные штативы
Конкретные конструкции штативов будут рассмотрены
в главах, посвященных различным типам рентгенодиагно-
стических аппаратов по их назначению. Далее ограничимся
рассмотрением устройств группы 4, которые в том или ином
виде применяются в аппаратах большинства типов.
Устройства для формирования
рентгеновского излучения
К этой группе устройств относят диафрагмы и тубусы,
ограничивающие размеры рабочего пучка излучения, а также
фильтры, отсеивающие растры, изменяющие качественный
состав излучения, В большинстве случаев диафрагмы
формируют пирамидальные пучки, которые дают на отстоящей
поверхности, перпендикулярной к оси пучка, прямоугольные
поля облучения. Диафрагммы позволяю! плавно изменять
размеры этих полей.
Для поглощения неиспользуемой части пучка излучения
диафрагмами и тубусами используют входные экраны-
поглотители и шторки из тяжелых материалов (например!
свинца) и его сплавов. При номинальном анодном напряжении
излучателя 125 кВ толщина экранов и шторок, согласно ГОСТ
26140-84, должна составлять 2,75 мм.
Устройства для коллимации, как правило, весьма точно
сопрягают с корпусом излучателя, для чего узел сопряжения
снабжают юстировочным устройством.
Диафрагмы содержат четыре или более подвижные
шторки, механизм их попарного согласованного перемещения*
фильтры излучения, световой имитатор пучка излучения,
34
корпус и рукоятки перемещения шторок. Известны диафрагмы
двух видов: плоские, имеющие две пары шторок, и объемные
с числом пар шторок более двух. Взаиморасположение што-
рок выбирают так, чтобы уменьшить габаритные размеры и
уменьшить долю афскального и рассеянного излучения,
проходящего через диафрагму. Диафрагмы обоих типов
схематически изображены на рис. 1.11. На фокусном расстоя-
ние. 1.11. Разновидности рентгеновских диафрагм.
а - плоская диафрагма; б — объемная диафрагма; A, s Д2.
К - корпус; 3 — экран с входным окном;
11J - шторки (ШП - шторки первичной коллимации, ШВ — верхние.
шЯ - нижние}; Р — рукоятки шторок; ф — сменный фильтр излучения;
Дф- двигатель дистанционного перемещения фильтра; Л — лампа;
иЗг — зеркала оптического имитатора пучка излучения.
нии F при одной и той же величине фокуса b нерезкость Н от
шторок Диафрагмы на краю поля облучения будет тем меньше,
4ем больше расстояние А:
при А| <
F - А
Ь— -
(1.8)
Н
35
поэтому в объемных диафрагмах типа :бм величина этой
нередкости меньше. Кроме того, уменьшение ширины нижних
шторок, по которым определяют величину нерезкости, привсн
дит к уменьшению габаритов корпуса диафрагмы.
Объемные диафрагмы, имеющие пару шторок первично!
коллимации, расположенных в непосредственной близост
от фокуса рентгеновской трубки (в углублении, образованное
выходным окном излучателя), называются t дубинными диа-
фрагмами. Глубинные диафрагмы существенно уменьшакл
афокальное излучение рентгеновских трубок.
Если в качестве приемника изображения используется
усилитель рентгеновского изображения (УРИ), для уменьшения
облучения пациента желательно иметь в диафрагме дополни*
тельные шторки, формирующие круглое регулируемое поле
на приемнике, соответствующее круглому входному полю УРИ
Обычно такие диафрагмы формируют близкое к круглом:
поле в виде правильного многоугольника с числом сторо!
не менее 8.
Диафрагмы на снимочных рабочих местах обычно снаб
жают оптическими имитаторами пучка излучения, состоящим,
из источника света Л и отражающих зеркал 31 и 32. Пр,1
правильной юстировке оптического имитатора расхождение
между оптическим и рентгеновским полями не превышай
1% от расстояния фокус—объект. Выбор величины поля обл}
чения может производиться либо по оптическому имитатор'
либо с помощью имеющихся на диафрагме шкал-номограмм
на которых указываются размеры полей облучения и значенк
фокусных расстояний. На рабочих местах для просвечиванк
раствор шторок выбирается по визуально наблюдаемому
процессе просвечивания полю излучения.
Шторки диафрагмы для штативов снимков перем,
щаются оператором за рукоятки Р снаружи корпуса. П{
использовании диафрагм в других штативах предусматр,
вается дистанционное перемещение либо тросами в оболочка
либо электромеханически.
Для облегчения работы персонала в диафрагмах
электромеханическим приводом может осуществляться авт
матическое открытие шторок в зависимости от выбранной
формата снимка и расстояния фокус—объект, для чего;
диафрагме имеются датчики этих величин. Применен*
36
автоматических диафрагм (другой термин — диафрагмы с
формат-автоматикой) существенно облегчает работу персо-
нала и снижав! уровень облучения при исследовании. В
настоящее время такие диафрагмы применяются как на
рабочих местах для просвечивания и снимков, так и (реже)
на снимочных рабочих местах.
Устройства для ограничения пучка излучения за
объектом выполняются в виде сменных компрессионных
тубусов или плоских диафрагм в экрано-снимочном устрой-
стве. Диафрагмирование пучка излучения непосредственно
перед пленкой при наличии диафрагмы на излучателе
существенно улучшает ограничение поля излучения, так как
диафрагма на излучателе создает полутень тем большую, чем
больше фокусное расстояние. Компрессионный тубус помимо
этого осуществляет компрессию пациента. Размеры плоской
диафрагмы или тубуса устанавливаются с помощью механи-
ческого или электромеханического привода в зависимости
от выбранного формата снимка. Благодаря малому расстоя-
нию от пленки такая диафрагма практически не образует
полутени и достаточно точно ограничивает размер снимка.
Фильтры излучения предназначены для полного или
частичного поглощения преимущественно длинноволновой
часто спектра рентгеновского излучения. Применяют алюми-
ниевые, медные, железные, комбинированные фильтры,
например, медные на алюминиевой подложке. Работа фильтра
поясняется на рис. 1-12, где показано, какую часть спектра
Рис. А 12. Изменение спектра
рентгеновского излучения
при работе алюминиевого
фильтра
По оси абсцисс — относительная
длина волны излучения, по оси
ординат — относительная интен-
сивность излучения.
1 — нефильтрованное излучение;
2 — спектр излучения, прошедшего
фильтр 2 мм AI;
z 3 — спектр излучения, прошедшего
фильтр 5 мм AJ.
37
излучения поглощают алюминиевые фильтры толщиной 2 и
5 мм. Фильтры вводят в прямой пучок перпендикулярно к
центральному лучу до или после устройства для коллимации*
Подобный фильтр по существу является дополнительным к
собственным фильтрам излучателя и рентгеновской трубки,
поэтому его толщину подбирают с учетом собственных
фильтров. Плоские фильтры работают равномерно по всему
сечению пучка. Клиновидные и фигурные фильтры по-разному
поглощают излучение в разных точках сечения пучка, что дает
возможность локально изменять интенсивность входного (до;
объекта) и выходного (после объекта) излучения и компенси-
ровать перепады интенсивности, создаваемые объектом*
Наибольшее применение нашли плоские фильтры из алю-
миния, вставляемые в прямой пучок на входе диафрагмы*
Вставные фильтры изготавливают в виде пластин размером
(80-100)х( 100-120) мм разной толщины. Обозначение алюми-
ниевого эквивалента выбивается на фланцах пластины.
В диафрагмах аппаратов РУМ-20, РДК 50/6 фильтры
вводят в соответствующее гнездо вручную. В других конструк-
циях диафрагм фильтр может быть введен дистанционно с;
помощью электродвигателя или электромагнита и соответст-,
вующего механизма перемещения, причем иногда, если фильтр,
не введен, включить высокое напряжение при установка^
свыше 100 кВ невозможно. Применяют светопрозрачные!
фильтры с различными эквивалентами по алюминию, уста-
навливаемые на выходе диафрагмы. В качестве фильтров*
могут работать некоторые детали диафрагмы и тубусов. Ими;
могут быть зеркало светового имитатора пучка, входное и;
выходное предохранительные окна диафрагм, |
Растры. К устройствам фильтрации рентгеновского!
излучения относят растры, которые вводят в прямой пучоК;
для избирательного поглощения рассеянного излучения^
Растр представляет собой пластину, составленную из чере«
дующихся прозрачных и малопрозрачных для излучений
(обычно свинцовых) ламелей. Плоскости ламелей направленья
неопределенную точку в пространстве, с которой при исполь-J
зовании растра совмещают фокус излучателя. Первичный
пучок излучения с некоторой потерей пропускается растром?)
а рассеянное объектом и произвольно направленное излу*]
чение задерживается малопрозрачными ламелями (рис. 1.13);|
38 I
Рн= ,.,3. Работа "SXXnZ-.
Стрелкам» показаны “”2»ото растрам.
л>лог1«я- О_объект; Р растр.
и - излучатель; Д яиа*р® а т_ толщина растра,
Способность растра отсеивать или далопрозрач-
излучеяие характеризуется отнош Другими важными
ныхТ ламелей к промежутку между нимиДРУ^^
параметрами растра, связанными . фективнОСТЬ растра
число ламелей на 1 см и их толщина. ФФ иОСТЬ его 1ем
тем выше, чем больше отношение. Р и чем меНьше
больше, чем тоньше малопрозрачные ламел тноше_
толщина растра. Наиболее Расп^"““ излучения АО
нием 6 и 8 при напряжении генерир свыше -\ООкВ
100 кВ, с отношением 10 и более при напряжении свыше
39
(рис. 1Л4). Существуют также ячейковые и перекрестные
растры. Растры размещают перед рентгенографической
кассетой или другим приемником излучения^ В устройствах
для рентгенографии растрам придают возможность воз-
при выдержке. В кас-
вратно-поступательно перемещаться
Рис. 1.14.
Отсеивающие растры
отеч е ст вен н о го
производства
с 35 ламелями на 1 см
1 — растр с отношением 6
и фокусным расстояние
ем 1 м;
2 — растр с отношением 12
и фокусным расстояний
ем 1 м;
3 — растр с отношением 6
и фокусным расстоянИ'
ем 0,7 м.
сетах для переносных или передвижных аппаратов раст|
монтируют в их передние стенки, и в этом случае он остаетс
неподвижным.
Качество снимка обеспечивается точностью соблюдение
характеристик геометрии облучения, определяющих взаимно!
положение излучателя и приемника излучения. Для систем|:
формирования изображения в рентгеновском штативе можнз
определить собственный предел разрешения, связанныйJ
точностью соблюдения геометрии облучения. Контрас
изображения в этом случае также относится к заданн
условиям. Как известно, контраст изображения зависит ^
энергии излучения (напряжение на рентгеновской трубке),;}
фильтрации рабочего пучка излучения в тех устройств*
штатива, через которые проходит пучок (например, дека столЗ
толщина этих дополнительных фильтров в конкретном шт
тиве является постоянной.
Толщина дополнительного фильтра, создаваемого те»
частями устройств, через которые проходит рабочий пун*
излучения, в принципе служит мерой оценки совершено
40
&
&
штгпива: чем больше фильтрация, тем «жестче» спектр пучка
излучения и тем, следовательно, меньше контраст изображения.
Геометрическая составляющая нерезкое™ изображения
н общем случае рассчитывается по формуле:
b Е
Н - ------°- (1.9)
F - Ец
где Н — геометрическая составляющая нерезкое™ изобра-
жения, в мм;
Ь— линейный размер фокуса рентгеновской трубки;
Ег — расстояние от плоскости исследования до плоскости
пленки.
В конкретных штативных устройствах для снимков вели-
чины b и Еп являются заданными.
В этом случае
Нетрудно видеть, что геометрическая составляющая тем
меньше, чем больше фокусное расстояние съемки.
Приведенные оценки справедливы для статического
состояния системы формирования рентгеновского изобра-
жения и не учитывают влияния движущихся элементов
штативных устройств, создающих колебания, вибрациют удары
и другие динамические эффекты, искажающие геометрию
облучения в процессе исследования; вследствие этого
возникают «расфокусирование» системы и размазывание,
снижающие резкость изображения.
Составляющую нерезкости рентгеновского изображения,
возникающую под влиянием динамики штативных устройств,
принято называть технологической. Ее понимают как величину,
Учитывающую как конструктивные характеристики движения
ативов, так и. отклонения от этих характеристик, появляю-
еся в процессе эксплуатации аппарата. В отклонениях не
при ьшаются колебания элементов штативов, возникающие
Ид ПеремеЩонии. например, рентгеновского излучателя, ЭСУ
гзк как эти колебания затухают так быстро, что не более
41
чем через 2-5 с после приложения силы штатив возвра
щается в устойчивое положение и система формирования
изображения оказывается неподвижной.
Источником затухающих колебаний при снимках с ЭС
является воздействие силы
возникающей
в момент остановки
кассетодержателя в поле снимка, Аналогичная ситуации
наблюдается и при рентгенографии на столе снимков, гд
затухающие колебания возникают в момент запуска отсей
вающего растра в рентгеновской решетке.
Затухающие колебания в различных штативных устрой
ствах аппарата существуют или до включения анодной
напряжения, как, например, при снимках с ЭСУЬ или так, кггс врем
работы механизмов в устройствах совпадает с длительностью
экспозиции, как это имеет место при томографии, когда по.
воздействием вибрации элементы томографической систем
движутся по искаженной колебаниями траектории.
Причины увеличения технологической составляющее
нерезкое™ рентгеновского
изображения довольно
обычны
и
Это
неточная
регулировка
механизмов
зазоров
в зацеп
лениях, люфты, неплотное крепление сменных деталей
системах, ослабление креплений и т.п.
Вторая группа условий,
нарушение
которых
ухудшав
качество изображения. — это асимметрия границ пол
облучения, которая возникает, если нарушено центрировани
рентгеновского излучателя, диафрагм, тубусов.
Возможные отклонения элементов системы формирс
вания изображения от заданной геометрии облучения следуе
проверять при контроле технического состояния и техническое
обслуживании рентгеновских штативных устройств (см. главу Xfl
1.4. Детекторы
Конечным звеном любого диагностического рентг енов
ског о аппарата является детектор рентгеновского излучени*
назначением которого является преобразование теневог
рентгеновского излучения после объекта исследования
видимое изображение, доступное для непосредственноГ
визуального анализа и диагностики;
Исторически первым детектором рентгеновского излучу
ния была стеклянная пластинка с нанесенными на нее слоФ
42
люминофора, на которой изобретатель рентгеновских лучей
Конрад Рентген в 1895 г. сумел получить изображение
внутренней структуры кисти своей жены, продемонстри-
рованное 23 января 1896 г. перед аудиторией научного
общества.
В дальнейшем развитие рентгеноаппаратостроения шло
по пути совершенствования как самих источников рентгенов-
ского излучения, так и приемников и преобразователей
рентгеновского излучения, то есть детекторов.
Поскольку основной и единственной задачей рентгено-
диагностического аппарата является получение качественного
изображения исследуемых органов пациента при мини-
мальном его облучении, то качество и чувствительность
применяемого детектора и определяет во многом качество
и технический уровень рентгеновского аппарата.
К настоящему времени сложившееся многообразие приме-
няемых приемников и преобразователей рентгеновского излу-
чения можно условно классифицировать следующим образам:
рентгеновские пленки с усиливающими экранами для
рентгенографии,
электрорентгенсграфические аппараты на основе селе-
новых пластин с регистрацией изображений на писчей бумаге
{практически исчезнувшие в последние годы),
флюоресцентные экраны для прямой рентгеноскопии
(повсеместно заменяемые УРИ),
флюорографические камеры на основе входного флюорес-
цен ге [ого экрана, светосильной оптики и флЕоорографической
пленки (обычно рулонной размером 70 или 100 (105) мм),
усилители рентгеновского изображения непосредствен-
ного наблюдения на основе бипланарного плоского рентге-
новского электронно-оптического преобразователя (РЭОП)
с ростатическим параллельным переносом электронного
изображения с фотокатода, оптически сочлененного с входным
люминесценгным экраном, на выходной катодолюминес-
Цснтный экран.
усилители рентгеновского изображения УРИ на основе
Н7 Яновских электронно-оптических преобразователей со
агием изображения и замкнутых телевизионных систем (ЗТС),
с цифровые камеры на основе люминесцентного экрана
носильной оптики и ПЗС-матрицы,
43
преобразователи в виде линейки детекторов (газовые илц;
твердотельные) для сканирующих рентгеновских аппаратов, ।
преобразователи излучения на основе запоминающего
фотостимул ируемого люминесцентного экрана,
преобразователи излучения на основе селенового детек-
тора с электронным считыванием потенциального рельефа.
крупногабаритные
плоские
матричные детекторы
н
основе аморфного кремния.
В главе НЕ будут рассмотрены более подробно особен?
пости вышеупомянутых детекторов, и уделено особое внимание
электронным преобразователям рентгеновского изображения
как наиболее актуальным и перспективным.
Рентгеновские пленки с экранами не входят непосредствен'
но в состав рентгеновского аппарата, они описаны подробно i
специальной литературе и исключены поэтому из содержание
настоящей монографии. Также не рассматриваются электро-
рентгенографические аппараты, которые к настоящему времен^
в силу ряда причин (низкая радиационная чувствительность^
низкая диагностическая информативность, экологическая
вредность, появление новых, более эффективных преобрази
вателей) серийно не выпускаются и практически не приме-
няются в медицинской практике.
В заключение этого раздела уточним термин «цифрова
рентгенография”, под которым в дальнейшем понимаете1
процесс получения отдельных рентгеновских статически
изображений объекта исследования с использование!
цифровых средств преобразования, обработки, хранения 1
визуализации изображений.
Очевидно, что под термином «цифровая рентгеноскопия
(в настоящее время в литературе не применяется) следуй
понимать процесс получения динамических рентгеновски
изображений в реальном масштабе времени с использо
ванием цифровых средств преобразования, обработки i
визуализации изображений.
Далее рассмотрены особенности рентгеновских питана
щих устройств, которые в силу их значительной сложности
авторы сочли необходимым вынести в отдельную главу 11.
44
Литература к главе I
1 Рентгенотехника. Справочник: В 2т. Под ред. В. В. Клю-
ева. М Машиностроение, 1992.
2 . Рентгенодиагностические аппараты. Под ред Н, Н. Бли-
нова. М : Медицина, 1976.
3 Технические средства рентгенодиагностики. Под ред.
И. А. Переслегина И. А. М.: Медицина, 1981.
4 . Общее руководство по радиологии. Институт, NICER.
1995 ।. Швеция,
5 Соколов В. Г,. Туманов Н. А., Шварцман А. 3. Рентгено-
диагностические штативы. М.: Медицина, 1978.
6 . Блинов Н. Н_, Мазуров А, И. Медицинская рентгенотех-
ника вступает в XXI век,//М.: Медицинская визуализация.
1999, Октябрь—декабрь. С. 2-6.
45
Глава II
Питающие устройства
ренттенодиагиостических аппаратов
(ПУР)
2.1. Особенности ПУР
Питающим устройством рентгенодиагностического аппа
рата называют совокулностьтехнических средств для питана
электрической энергией рентгеновской трубки.
Основной особенностью, определяющей специфику пит;
щего устройства рентгенодиагностического аппарата, являете
наличие в аппарате двух режимов работы — просвечивав
и снимков.
Просвечивание требует длительного включения до веской
ких минут при небольшой мощности трубки (250-500 Вт). Пр
снимках производится кратковременное включение трубки п^
значительной мощности; в современных стационарна
аппаратах мощность питающего устройства достигает 100 кВ
Выдержки времени при снимках составляют от тысячна
долей секунды до нескольких секунд.
Режим снимков предъявляет ряд специальных треб!
ваний к расчету питающих устройств и требует введения
схему питающего устройства ряда элементов, таких как систек
коммутации, система компенсации падения напряжени
защита трубки от перегрузки и др.
Кратковременное включение питающего устройств^
режиме снимков выдвигает на первый план расчет его главке
цели не по тепловым требованиям, как этого требует больше
ство электрических аппаратов, рассчитываемых на длительна
включение, а на заданное падение напряжения на отдельна
элементах главной цели.
Кратковременность включения при снимках затрудни
регулирование параметров снимка (напряжения и тока трубК
в момент снимка. В связи с этим возникает необходимое!;
устанавливать параметры снимка заранее, учитывая ожидаема
падение напряжения от включения нагрузки, и компенсиров^
46
это падение напряжения соответствующими техническими
средствами. Отсюда же вытекают жесткие требования к
устройствам коммутации и отсчета выдержки времени (реле
времени), поскольку достаточно быстродействующая система
коммутации нагрузки сложна технически.
На рис, 2.1 представлена блок-схема питающего устрой-
ства рентгенодиагностического аппарата.
Ф РМ о д
Рг?с. 2. /. Блок-схема современного рентгеновского аппарата
PH — регулятор напряжения (или инвертор}; Т — тиристорный коммутатор;
ГТ — главный повышающий трансформатор; В — выпрямители;
Р1 - рентгеновская трубка; РВ — реле времени; TH — трансформатор
накала; БН - блок задания тока накала; БЭ — блок экспонометра;
О — объект исследования; РЭ — камера рентгеновского экспонометра;
П— рентгенографический приемник; ТП — телевизионная камера;
АРМ - автоматическое рабочее место рентгенолога;
БМУ^блок микропроцессорного управления
Пиддние аппарата осуществляется обычно от электри-
ческой сети общего назначения (однофазной или трехфазной)
напряжением U,. Рентгеновская трубка РТ подключается к
Спряжению питания через выпрямительное устройство ВУ,
®Ь!соковольтный трансформатор ГТ и регулятор напряжения
(инвертор частоты) PH, с помощью тиристорного контактора Т,
Управляемого реле времени РВ. Для установки напряжения
s трубке исг юльзуется компенсационное устройство, обеспе-
чивающ,ее до включения трубки учет ожидаемого падения
Л|Эяжения в сети и в питающем устройстве и коррекцию
ающего напряжения сети до номинального значения.
и Излучение, генерируемое трубкой, проходит через объект
ЛеДоваиия О: датчик автоматического реле экспозиции РЭ
47
и попадает на приемник излучения П. При снимках приемник
ком излучения является рентгеновская пленка. Электрический
сигнал с датчика РЭ, пропорциональный плотности почернения
пленки, поступает в блок реле экспозиции БЭТ где после набору
заданной дозы излучения срабатывает устройство, подающей
сигнал на отключение контактора Т через реле времени PEJs
Для обеспечения режима рентгеноскопии используется усил^
гель рентгеновского изображения УРИ с телевизионной камерой
на ПЗС-матрицах с цифровым запоминанием изображениям
которое поступает в АРМ — компьютерное автоматизированно^
рабочее место рентгенолога для обработки, анализа и хранение
изображений. Функциональным блоком питающего устройств^
является также блок падающей нагрузки, обеспечивающий
переключения в цепи накала БН и в компенсационном устрой*
стве PH, что соответствует выбранному закону изменений
мощности трубки в процессе снимка. Управляющие сигналь
кодируются в блоке микропроцессорного управления БМУ.
Стрелками на блок-схеме обозначены устанавливаемы?
параметры —анодное напряжение на трубке (максимально!
значение), 1а — среднее значение анодного тока, Ф — выбираемы
фокус рентгеновской трубки, t —выдержка времени, Д —доа
излучения в плоскости пленки, в первом приближении пропор
циснальная заданной плотности почернения, РМ — выбираемо
рабочее место, О — исследуемый орган.
Кроме указанных на блок-схеме функциональных блоков
в питающее устройство входят цепи стабилизации напряжен^
питающей сети Uc. Эти цепи до недавнего времени представ
ляли собой электромеханическую систему автоматического
регулирования, которая с помощью серводвигателя перемещает]
щетки регулировочного автотрансформатора при отклоненИ!
питающего напряжения сети от номинального значения. Дя
более точной стабилизации анодного тока трубки цепи накал
БН питаются от феррорезонансного (электромагнитного) ил
электронного стабилизатора. В последние годы благодар
все более широкому применению в РПУ полупроводниковой
инвертирования частоты и микропроцессорного управленй
(см. далее) блок-схема РПУ подвергается существенны*
изменениям: исключается регулировочный автотрасформато£
все сигналы управления в цифровом виде подаются в блй
микропроцессора БМУ, формирующий команды на управленИ
и индикацию устанавливаемых величин.
48
2с
5J
К мигающему устройству относятся также цепи защиты
н ггеноэской трубки от перегрузки и цепи вращения анода,
2 также многочисленные и иногда довольно сложные цепи
блокировок, защиты и сигнализации. К таким цепям относятся,
например, устройства защиты от обрыва или короткого
замыкания в цепях накала трубок, защита от обрыва фазы
напряжения питающей сети, сигнализация о готовности
аппарата к снимку, сигнализация о включении высокого
напряжения и др.
В схему питающего устройства входят и цепи управления
штативно-механическими устройствами, цепи выбора рабочих
мест аппарата и режимов работы.
Большое количество целей блокировок, защиты и сигна-
лизации, взаимно связанных друг с другом, приводит к тому,
что схемы управления, выполненные на электромеханических
реле, становятся чрезвычайно громоздкими. Ввиду наличия
в схемах большого количества элементов и большого коли-
чества связей между ними, резко снижается надежность
работы схем, а также их обслуживание (поиск отказавшего
элемента и устранение неисправностей). Именно по этим
причинам в современных стационарных рентгенодиагности-
ческих аппаратах в схемах управления все шире используется
специальный микропроцессор. В микропроцессорных схемах
ynpaenei 1ия связи между элементами значительно упрощаются.
Благодаря использованию более надежных по сравнению с
электромеханическими электронных элементов, это приводит
к Резкому возрастанию надежности работы схемы и упрощению
ее эксплуатации. При включении аппарата происходит опрос
готовности блоков схемы к работе, неисправные элементы
выявляются автоматически и индицируются на пульте управ-
ления, что дает возможность персоналу быстро заменить
неисправный блок.
Помимо этого микропроцессорное управление создает
Д Дополнительных удобств при управлении аппаратом. При
Щите рентгеновской трубки от перегрузки появляется воз-
п HGci ь Учета фактического теплового режима трубки после
Тр^ШествУ]°Щих ВКЛ1Очении с помощью тепловой модели
Ции КИ смене Рентгеновской трубки в процессе эксплуата-
КорпПе^С °НаЛ мо>ке г быть избавлен от трудоемкой работы по
екгировке цепей накала благодаря введению специальной
49
сервисной программы, осуществляющей эту операцию авт^
магически. Существенно расширяются возможности при вщ
боре параметров снимка в режиме автоматики по органу
благодаря большому объему памяти и простоте ее перепру
граммирования.
Цепь питания электрической энергией рентгеново^
трубки, состоящая из регулировочного элемента PH, высока
вольтного трансформатора ГТ и выпрямителей В называет^
главной цепью питающего устройства и рентгеновского arrrii
рата в целом.
При использовании инвертирования частоты инверТ
также относится к элементам главной цепи.
Диапазон мощности питающих устройств современна1
рентгенодиагностических аппаратов колеблется от сотен вй
до сотен киловатт, а масса питающих устройств—от нескольк
килограммов в переносных аппаратах до центнера и боле:<
стационарных комплексах.
Ко всем многочисленным типам рентгенодиагностике
в
ких аппаратов можно предъявить одинаковые основные тре-
вания: диапазон напряжений — от 35 до 150 кВ, предельн
количество электричества (экспозиция), необходимое д
получения изображения объекта при снимках, — 1-250 мА<
1000 мАс при просвечивании с УРИ,
Приведенные требования являются, естественно, об£
щенными и наиболее полно соответствуют методикам общ
рентгенодиагностики. Питающие устройства специали^
рованных аппаратов, предназначенных для исследован.1
какого-нибудь одного органа (например, при маммографа
могут обладать иными характеристиками.
Анализ различных типов питающих устройств показывй
что основным отличием, в наибольшей мере определяюе
выбор схемы и методику расчета главной цепи аппар
является длительность рентгенологического исследования.
величина в условиях общей рентгенодиагностики изменяем
в широком диапазоне и колеблется для различных тис
аппаратуры от 3 102 с (просвечивание) до 10-3 с {снимгё
Выдержка времени при снимках определяет основН
Гт
конструктивные и схемные черты аппарата главным обра^
потому, что от нее непосредственно зависит мощность аПР
50
лак как количество энергии, потребное для исследования,
^ачывается дли всех аппаратов величиной, близкой к по-
стояиной.
Количество электричества, необходимое для формиро-
еззния рентгеновского изображения объекта исследования,
зависит от чувствительности приемников рентгеновского излу-
чвниут как при просвечивании, так и при фиксации изображе-
ния- С этой точки зрения время исследования, конечно, не
однозначно определяет технические характеристики аппарата.
Аппаратура для проведения конкретной методики исследования
требует учета в качестве определяющего параметра также
количества электричества, выделяемого на рентгеновской
трубке ч заданный интервал времени.
Типичные условия эксплуатации аппарата в режиме про-
свечивания: 5 мин работы — 5 мин перерыв; режим просве-
чивания называют повторно-кратковременным.
Время снимка для уменьшения динамической составляю-
щей нерезкости изображения должно быть наименьшим. Оно
зависит о г назначения аппарата. Если, например, к аппарату
предъявляются требования транспортабельности и малогаба-
ритности при достаточно низких требованиях к качеству снимка,
то время снимка может ограничиваться десятыми долями се-
кунды В стационарных аппаратах, предназначенных, например,
Для рентгеноконтрастного исследования, выдержка снимка
определяет успех исследования и должна быть порядка 0,001 с.
2,2. Главная цепь аппарата
Глазная цепь аппарата является основным элементом
витающего устройства.
По схеме соединения элементов главной цепи питающие
УстРойства делятся на:
а) ОДнополупериодные, которые не содержат высоко-
ьшых выпрямителей. В таком устройстве для выпрямления
дим используется свойство односторонней провО’
°сди рентгеновской трубки (рис. 2.2);
ймп. Двухполупериодные по однофазной мостовой схеме
ЙЬ1пРямления (рис. 2.3);
51
Рис. 2.2. Однополупериодная (полуволновая) схема выпрямлены
LL — напряжение сети; ир1 — напряжение на трубке;
Т — тиристорный контактор; В — выпрямитель;
ГТ — главный трансформатор; РТ — рентгеновская трубка;
Jp — интенсивность излучения, выходящего из излучателя;
Jn — интенсивности излучения, прошедшего через объет исследований
Рис. 2,3. Двухполупериодная (однофазная мостовая) схема
выпрямления. Обозначения те же, что на рис. 2.2.
52
J#
Рис 2.4. Трехфазная мостовая схема выпрямления.
Обозначения те хе, что на рис. 2.2
0,5[ \
| к
с!----------т—--------^-Г- t.e
| З.Ш 002
Рис. 2.5. Форма напряжения на Pe^e^^^Py6Ke
и интенсивность рентгеновского и лу -
при инвертировании частоты
81 - выпрямитель- С1 - накопительный конденсатор; ИС- ^PJ“bP
силовой; U — инвертированное напряжение часто ь
йысокорол^ной цХф Остальные обозначения те же., что на рис. z.z.
53
в) шестифазные с питанием оттрехфазнои питающем од
по трехфазной мостовой схеме выпрямления (схема Ларионов
(рис. 2.4);
г) 12-фазные с питанием от трехфазной питающей cei
двух последовательно включенных трехфазных мостовых схе
выпрямления, между которыми соответствующим включение
обмоток высоковольтного трансформатора обеспечиваете
сдвиг напряжений половин схемы относительно друг дру|
на 30 электрических градусов;
д) схемы со среднечастотным преобразованием энерго
с применением емкостного фильтра С2 для сглаживания пул;
саций выпрямленного напряжения (рис. 2.5).
Иногда емкостные фильтры применяются для сглаживай^
пульсаций выпрямленного напряжения и при частоте 50 П
однако их применение в этом случае ограничивается двуй
факторами:
а) для эффективного сглаживания пульсаций величиЕ
емкости при частоте 50 Гц должна быть достаточно больше
что привадит к существе иному увеличению массы и габарите}
высоковольтного генератора;
б) энергия, накопленная в емкости, будет продолжать ра
ряжаться через рентгеновскую трубку и после отключен
напряжения на первичной стороне главной цепи, что привод
к переоблучению приемника, которое особенно значителы
при малой длительности экспозиции.
Так как величина необходимой сглаживающей емкое
е
С2 (при заданной величине пульсации анодного напряжен
на трубке) обрат но пропорциональна частоте пульсирующё
напряжения, обе эти причины отпадают при частоте преобр
зования от нескольких килогерц до нескольких десятков килогер
используемой в современных питающих устройствах со средн
частотным преобразованием. Другие важные достоинсТ
таких схем (малые габариты высоковольтного трансформатор
возможность использования накопительных конденсаторов
первичной стороне для уменьшения требований к питаюЩ
сети, простота регулирования анодного напряжения с помоЩ(
изменения частоты преобразования напряжения) и прогрв
в области производства тиристоров и высоковольтных выпр
мителей, пригодных для работы на указанных частотах, привел
к тому, что такие схемы находят все большее примененИ.9
54
современных питающих устройствах в широком диапазоне
мощностей.
На рис, 2.6 показана главная цепь рентгеновского
питающего устройства со среднечастотным преобразованием
урП-СЧ-30 «АМИКО”, состоящая из силового выпрямителя BCt
батареи сглаживающих конденсаторов БК, инвертора силового
ИС, управляемого платой управления инвертора ПУИ, главного
трансформатора ГТ и высоковольтного выпрямителя В.
Рис. 2.6, Главная цепь рентгеновского питающего устройства
УРГЬСЧ-ЗО «АМИКО»
с инвертированием частоты.
На входе постоянного тока силового среднечастотного
инвертора ИС включена сглаживающая конденсаторная бата-
рея БК, уменьшающая пульсации выпрямленного напряжения,
зистары БК служат для выравнивания напряжения на после-
довательно соединенных элементах конденсаторной батареи,
также для разрядки батареи после отключения от питающей
являются датчиками уровня зарядки батареи.
а ФормиР°вание анодного напряжения осуществляется
ДлитЧеИИем' Регулироваванием и выключением инвертора ИС.
зарйеЛЬНОсть пеРеДнего фронта определяется скоростью
^ки сглаживающих высоковольтных конденсаторов и
емкостей высоковольтных кабелей подключения рент
новской трубки. Длительность заднего фронта определяет
пассивным разрядом этих емкостей на трубку,
Резонансный инвертор работает как устройство дозиру,
мой передачи энергии из источника (сглаживающей конд§
саторной батареи БК). Процесс формирования аноднй
напряжения представляет собой чередующиеся интервал
зарядки сглаживающих устройств и их пассивной разряд
на нагрузку. Уровень пульсаций напряжения на полке анодн
импульсов определяется параметрами режимов на интерв
лах зарядки и разрядки: дозой энергии, длительностью заряд*
интенсивностью разрядки.
Схема инвертора представляет собой мост из четыр
тиристорных ключей. Тиристоры VS1 и VS2, зашунтированш
диодами VD1, VD2, образуют левую ветвь моста, атиристо]
VS3 и VS4, зашунтированные диодами VD3r VD4 — прав^
Между средними тачками этих ветвей (в диагональ мост;
включены последовательно соединенные коммутирую!!^
конденсатор С и первичная обмотка повышающего трансфй
матора, расположенного в генераторном устройстве.
Импульсы управления подаются одновременно на па£
противоположно включенных тиристоров моста. В резонан
ном колебательном процессе в контуре, состоящем из источим
питания, коммутирующего конденсаторам нагрузки, включё
ной через повышающий трансформатор и высоковольтн
выпрямитель, в нагрузку передается доза энергии, величм
которой зависит от емкости С. После выпрямления в дв^
полупериодном выпрямителе генераторного устройства часф
пульсаций анодного напряжения вдвое превышает частЁ
работы ИС. Предельная мощность инвертора определяем
наибольшей частотой преобразования. За один пери
преобразования коммутирующий конденсатор дважды, I
включении первой и второй пары тиристоров, перезаря:
ется от положительного до отрицательного напряжени
обратно. При каждом перезаряде из силового блока пита:
переносится энергия, равная двойной исходной энер
коммутирующего конденсатора.
В схему инвертора введены также демпфирующие I
цепи и дроссели для ограничения скорости нарастания т
через тиристоры при аварийных режимах инвертора.
5G
дня данной рентгеновской трубки мощность дозы за
югл от и гелем J зависит от параметров экспозиции (анодное
наг1ряжение бф анодный ток IJ и от свойств поглотителя.
пля мощности дозы на выходе из рентгеновского излучателя
может бы 1 ь принято соотношение
J = к! U?, (2.1)
О 3 d 1 ' '
где к - коэффициент пропорциональности.
для мощности дозы на приемника излучения (т. е. за
биологическим объектом —пациентом) эмпирически получена
формула
Т= ЧЧГ (2-2)
где показатель степени п в условиях медицинской диагнос-
тики изменяется в диапазоне от 3 до 6 в зависимости от
толщины поглотителя и анодного напряжения. Для ориентиро-
вочных расчетов чаще всего принимают п = 5. Изменение
иф во времени в относительных единицах для этого случая
приведено на рис. 2.7. Из рисунка видно, что при синусоидаль-
ном изменении Ua мощность дозы
на приемнике излучения ф резко
падает при уменьшении анодного
напряжения ниже 0,85-0,9 от мак-
симального значения. Суммарная
доза D, приходящаяся на первую и
последнюю трети полупериода со-
ставляет около 15% от общей дозы,
□ течение этих интервалов времени
первичное рентгеновское излучение
практически полностью поглощается
и рассеивается в теле пациента, со-
здавая излишнюю дозную нагрузку
на пациента и обслуживающий пер-
сонал и практически не внося вклада
в образование рентгеновского изо-
бражения. Отсюда ясно, что по мере
возможности следует выбирать такие
схемы выпрямления, которые со-
здают форму анодного напряжения,
наиболее близкую к постоянному
доза£ Д Ин генсивность ф
Жение нГениЯ D и напРя“
трУбкмЛ Ренггеновской
Сх^ы °Дн°Фазной
6Ь|Г|Рямления
57
напряжению, то есть обеспечивают минимальную велич
пульсаций анодного напряжения.
Из сказанного выше очевидно, что наименее выгодно
являются однофазные схемы (однополупериодная и двухпс
периодная), имеющие наибольшую величину пульсации,
настоящее время эти схемы применяются только в перен$
ной и передвижной аппаратуре, где вопросы габариту
массы играют решающую роль, в тех случаях, когда он^
могут быть заменены схемами со среднечастотным преоб$
зеванием по соображениям стоимости и простоты устрой©^
Следует отметить, что действительная форма напрял^
в трехфазных схемах выпрямления существенно отличав
от приведенной на рисунках в результате неидеального пеЕ
хода вентилей из проводящего состояния в непроводяи^
Период одновременной работы двух вентилей сложт
образом зависит от активного и индуктивного сопротивлв
цепи. Этот процесс приводит к увеличению пульсаций т£
фазных схем выпрямления, однако не меняет общего выв
о преимуществе трехфазных схем и схем с инвертирован
частоты.
При переходе к трехфазным схемам выпрямления
схемам со среднечастотным преобразованием энергии, о'
дающим малыми пульсациями напряжения, в 2 раза возрас
интенсивность рентгеновского излучения при равных значе
анодного напряжения и тока. При этом также существу
возрастает допустимая мощность рентгеновской труб'
вращающимся анодом. Еще одним преимуществом таких 6
существенным для рентгенодиагностической аппарат
является снижение требований к питающей сети. Как^
указывалось, расчет главной цепи аппарата производит
режиме снимков по падению напряжения. При это>
внутреннем сопротивлении питающей сел и происходит зй
тельное падение напряжения. При использовании трехфай
питающей сети подводимая к трубке мощность распре
ляется по всем трем фазам равномерно, и, естества
падение напряжения в каждой фазе оказывается мены
по сравнению с однофазной схемой равной мощност
допустимое сопротивление сети при переходе ктрехфаг
схеме выпрямления возрастает примерно в 1,7 раза,
преимущества обусловили в конце XX века широкое рас}
58
«1:
$: ••
анепие трехфазных схем питания главной цепи в питающих
^тройствах, несмотря на относительную сложность схем и
УСдоемкость их исполнения. В настоящее время боль-
шинство стационарных рентгенодиагностических аппаратов
выпускаются со среднечастотным преобразованием энергии.
2.3, Коммутация напряжения
на рентгеновской трубке
Коммутирующие устройства современных рентгено-
диагностических аппаратов должны обеспечивать:
а) включение и отключение главной цепи аппарата без
перенапряжений на высоковольтных элементах цели и без
бросков намагничивающего тока в высоковольтном трансфор-
маторе;
б) осуществление с достаточно большой точностью (по-
рядка ±10%) выдержек времени в широком диапазоне значе-
ний (от 0,001 до 5 с);
в) большое число включений высокого напряжения в
секунду — до 6 при ангиографии и до 200 при скоростной
рентгенокиносъемке;
г) максимально быстрое отключение рентгеновской трубки
после сигнала автоматического реле экспозиции.
Коммутируемая мощность в наиболее мощных аппаратах
достигает 100 кВт при изменении коэффициента мощности в
весьма широких пределах (практически от чисто активной
нагрузки при максимальной мощности до чисто индуктивной),
поэтому обеспечение указанных требований является доста-
точно сложной технической задачей. В качестве коммутирующих
элементов применяются электронные коммутаторы-тиристоры
или высоковольтные электронные устройства.
коммутация напряжения на первичной стороне. В
ьщинстве мощных рентгенодиагностических аппаратов для
так мУ1аи-ии напряжения на рентгеновской трубке применяют
йиеИаЗЫВаемУю синхронную коммутацию, при которой дейст-
пцтяю МмУ7ирУЮц^их устройств синхронизировано с частотой
пр сети’ 70 есть и замыкание и размыкание устройств
^одит в определенную фазу напряжения сети.
извод °^НоФазных аппаратах включение и отключение про-
Тся при прохождении напряжения через нуль, что
59
обеспечивает плавное, без перенапряжении, возрастание
убывание напряжения на рентгеновской трубке. Так как п|
частоте сети 50 Гц напряжение проходит через нуль кажцэд
0,01 с, то ряд выдержек в аппарате должен иметь ujarj
менее 0,01 с. Задержка при работе с реле экспозиции (epj
не учитывать собственного времени срабатывания комод
тирующего элемента) колеблется в пределах от 0 до 0,01 £
не может быть учтена заранее, так как сигнал от реле экспо^
ции может поступить в цепь в произвольный момент времен
Минимальная выдержка составляет, очевидно, 0,01 с. Одн®
следует учесть различие между так называемыми «элект^
ческой» и «рентгенографической” выдержками и задержка^
Выше указывалось, что при снижении анодного над|
жения ниже уровня 0,85-0,9 от максимального значения^
доза на приемнике пренебрежимо мала, Рентгенографии*
кая выдержка Аар равна электрической выдержке Ди за вы1
том длительностей переднего Дсц и заднего Да3 фронт
импульса напряжения по уровню (0,85-0,9) Um:
Ди = Ди - Act ' Лее, (2.3)
р п 3’ 4 '
Соответственно рентгенографическая задержка дррм0
ше электрической задержки др на величину длительно!
заднего фронта:
дрр = др “ Да,,
(2.4)
Для однофазных схем Лец ~ Да3 составляет примерноJ
полупериода. Таким образом при частоте сети 50 Гц ми
мальная рентгенографическая выдержка равна - 0Д03&1
максимальная рентгенографическая задержка-0,007 с, ТЙ
же поправки следует учитывать и для рассматриваемых Н
трехфазных схем коммутации. Эти поправки особенно судй
венны при оценке динамической составляющей нерезв
изображения и погрешности плотности почернения при коре
выдержках.
При включении главной цепи имеет место перехой
процесс, вызванный возрастанием намагничивающего
высоковольтного трансформатора. Особенно значителй
броски намагничивающего тока возникают в тех случаях, $
направление намагничивающего тока при включении совПЙ
с направлением остаточной намагниченности в магнито!
60
вод^ трансформатора. Возникающее при этом во время пере-
ходного процесса падение напряжения вызывает заметное
Уменьшение напряжения на трубке и особенно сказывается
при коротких выдержках, когда постоянная времени переход-
но процесса соизмерима со временем выдержки. Устранение
бросков намагничивающего тока при коммутации достигается
либо тем, что включение напряжения производится при поляр-
ности. противоположной полярности последнего полупериода
предыдущего включения, которая запоминается специальным
запоминающим элементом, либо тем, что магнитная система
трансформатора перемагничивается перед очередным включе-
нием всегда в одном направлении (в этом случае полярность
напряжения при включении остается постоянной).
В аппаратах с трехфазной схемой выпрямления нулевые
значения фазных напряжений не совпадают во времени и
поэтому приходится прибегать к различным видам ступенча-
той синхронной коммутации. Здесь возможны, нулевая син-
хронная коммутация, ненулевая синхронная коммутация. К
нулевой синхронной коммутации мы будем относить ступен-
чатую коммутацию, при которой коммутирующие элементы
включаются так, что напряжение на всех фазах трансформа-
тора плавно изменяется от нулевого значения, а отключение
происходит в нулевую фазу разрываемых токов. При этом
фазировка включения и отключения напряжения сохраняется
как при единичных, так и при многократных включениях. Этот
вид коммутации является наилучшим для высоковольтных
трансформаторов и коммутационной аппаратуры, так как ком-
мутацией 1ные перенапряжения здесь практически устраняются.
Комбинированная синхронная коммутация строится из
Плементог; двух первых видов коммутации, например система
Коммутации может иметь коммутацию с ненулевым вклю-
гением напряжения и нулевым выключением.
Рассмотрим случай нулевой синхронной коммутации
^ИС’ 2.8. б) при включении первичных обмоток трансфор-
ат°Ра у звезду и треугольник. В обоих случаях можно
УЩесгвить двухступенчатое нулевое синхронное включение.
этого необходимо замкнуть контакты Кд и ^электронного
Тактор5 в нулевую фазу линейного напряжения, а затем,
промежуток времени / - J (а = а ’ ? = ) замкнуть кон-
4* &
61
такт Кс (рис. 2.8: направление срабатывания контактов покг
зано стрелками). Указанная последовательность включен^
обеспечивает плавный переход от однофазной системы:
трехфазной, так как при а - - кривая линейного напряжена
при однофазном включении пересекается в одной точке;
кривыми фазных напряжений, соответствующими трехфазнол
включению обмоток. При этом в случае соединения обмотё
по схеме звезда—звезда фронт кривой напряжения на нагруз}
является синусоидой линейного напряжения, а в случае с®
динения по схеме треугольник—звезда фронт напряжен!
представляет собой кривую из отрезков синусоид:
яшл ври ()<£?<
(2.5)
и sins при £ < а я ,
(2.6)
При соединении вторичных обмоток в треугольник картйй
изменяется на обратную, и, таким образом, изменение форМ
напряжения
на нагрузке (но
не
на фазах)
соответствует
именному» и «разноименному» соединению обмоток тран!
форматора (а и b соответственно, рис. 2.8).
Аналогично можно осуществить двухступенчатое cnfc
хронное отключение трансформатора. Для этого необходим
вначале отключить один из контактов и
перейти
от трехфазнб
системы к однофазной, а затем произвести окончательна
синхронное отключение последней.
На рис. 2.8 показано образование трех коротких выд^З
жек при нулевой синхронной коммутации трехфазного транк
форматора. Легко видеть, что наименьшая электрически
выдержка времени при соединении обмоток в звезду раВ^
одному полупериоду линейного напряжения, причем для этсй
необходимо включение только одной фазы питающей сети
двух обмоток трансформатора. Наименьшая выдержка
соединении обмоток треугольником равна 240 электрически
градусам. Таким образом, при нулевой синхронной коммутац®
наименьшая выдержка времени, так же как и при коммутаЦ?
однофазной четырехвёнтильной схемы, равна 0,01 с пЙ
частоте сети 50 Гц.
Ненулевая синхронная коммутация в цепи питаН^
трехфазной шестивентильной выпрямительной схемы мО*^
62
Рис. 2,8, Нулевая синхронная коммутация
трехфазной мостовой схемы выпрямления
j • соединение фазных обмоток звезда-звезда;
• соединение фазных обмоток треугольник-звезда.
быть выполнена одновременно двумя или тремя коммутирую-
щими элементами. При этом из площади, ограничиваемой
кривой выпрямленного напряжения и осью времени, «выре-
заются > полосы шириной и ~ п , и наименьшая выдержка
Бремени рЕ1Вна 60 электрическим градусам. Теоретически
способом можно получить неограниченно малые вы-
ДеРЖки времени, которые при неизменном амплитудном
ачении напряжения на выходе стягиваются на оси а к точке,
ни ТБетс1вУ1ОЩей амплитуде синусоиды линейного напряже-
в Нр Практически ненулевая синхронная коммутация дает
°жность получить выдержки времени до 0,001 с.
63
На рис. 2.9 показан принцип комбинированной коммутац
нулевое отключение в две ступени, включение — ненулещ
Наименьшая выдержка времени при этом, как следует из рис?
ка, составляет 90 электрических градусов и равна 0.005 е гё
частоте сети 50 Гц.
В 12-фазной схеме выпрямления процессы коммутац^
практически не изменяются. Напряжение на выходе 12’фЙ
ной схемы представляет собой сумму вторичных напряжём
*
£
от звезды и треугольника. Так как в схеме коммутируются!
вторичная звезда, и вторичный треугольник, то форма нащ"
жения оказывается промежуточной между ними независи»
от схемы соединения первичных обмоток.
Рис. 2.9. Комбинированная синхронная коммутация
трехфазной мостовой схемы выпрямления
а — соединение фазных обмоток заезда—звезда;
б — соединение фазных обмоток треугольник—звезда.
64
устранение переходного процесса намагничивающего
□ юехфазных системах достигается в принципе теми
тока оч'
методами, что и в однофазных. Следует, однако, иметь в
*е чТ0 в грехфазных системах учитывается намагниченность
всех трех стержней магнитопровода трансформатора и потому
система подмагничивания или запоминающее устройство
оказываются более сложными конструктивно.
Выбор того или иного вида синхронной коммутации
определяется возможиостьютехнического исполнения и зави-
сит поэтому от типа применяемых коммутирующих элементов.
Синхронные электромеханические контакторы уже давно
заменены управляемыми полупроводниковыми вентилями-
тиристорами. Важнейшими достоинствами тиристоров являются
малое внутреннее сопротивление, относительно малые размеры
и масса, отсутствие накала и, следовательно, постоянная готов-
ность к действию, а также высокая механическая прочность.
Особенно удобны для использования в качестве элементов
электронного контактора симметричные тиристорыг обладаю-
щие двусторонней проводимостью при одной и той же поляр-
ности управляющего сигнала. Один симметричный тиристор
заменяет ячейку из двух обычных несимметричных тиристоров,
включе! 1ных встречно-параллельно.
Важнейшей принципиальной особенностью тиристоров
является автоматическое срабатывание при прохождении
коммутирующего напряжения через нуль. Поэтому электронные
контакторы обеспечивают необходимую последовательность
Размыкания фаз автоматически, причем отключение может
начинаться в любой фазе. Следовательно, с их помощью легко
Реализовать условия нулевой синхронной коммутации, возникаю-
щие через каждые а ~ п электрических градусов, т. е. через
с. Ряд выдержек с таким шагом в этом случае может
фи Ь г,ОлУчен просто за счет сдвига момента отключения при
люб ^Ооанном моменте включения. При этом для получения
п ои ряда она не должна быть известна заранее.
тактл°ЛЬК^ с°бственное время срабатывания электронного кон-
Чени пРенебРежимо мало, то максимальная задержка отклю-
после соответствующего сигнала составляет 0,0083 с,
г,РибпС0Йенности коммутации напряжения электронными
в^ппа^ими Дела|°т их весьма удобными для использования
Ратдх при работе с автоматическим реле экспозиции.
65
В этом случае погрешность выдержки времени колеблем
от 0,005 до 0,0083 с и удовлетворяет требованиям точное
образования заданной плотности почернения пленки даже
выдержках снимка порядка 0,02 с.
Способ образования ряда выдержек за счет сдв:
момента отключения при фиксированном моменте включез
может быть легко реализован с помощью электронного Kqj
тактора из трех коммутирующих элементов. Соответствую^
схема главной цепи приведена на рис, 2.10. При испод]
зовании электронного контактора проще осуществить ехф^
нулевой синхронной коммутации: включение двух из тр£
Рис. 2 10. Принципиальная схема коммутации
главного трансформатора на тиристрных контакторах
тиристоров синхронизировано с нулевой фазой соотвеЯ?
вующих напряжений, для чего моменты включения тиристй!
сдвигаются на 90 электрических градусов по от ношению
к другу; третий тиристор включается предварительно, Я
синхронизации с сетью. 1
Подмагничивание высоковольтного трансформатор
таких схемах реализуется с помощью аспомогатедьН
тиристоров Т4, Т5, рассчитанных на значительно меньЦ^
коммутируемую мощность, чем основные тиристоры TtJj
Вспомогательные тиристоры осуществляют подключение о£Й|
из фаз высоковольтного трансформатора в течение некотор?
□ем^гги непосредственно перед экспозицией на пониженное
^нряжение (за счет падения напряжения на балластном
соПротивлении R), Для осуществления подмагничивания
достаточно включить тиристоры Т4, Т5 на время, соответст-
ющее одному полупериоду сетевого напряжения.
В некоторых рентгенодиагностических аппаратах применяют
схемы ненулевой синхронной коммутации с помощью тиристо-
ров. В схеме, представленной на рис. 2.11, а, мощный тиристор
Т включен на стороне выпрямленного тока шестивентильного
моста, включенного в первичную цепь главного трансформатора.
Рис. 2.11. Ненулевая
коммутация главного
трансформатора
а — принципиальная схема;
б — осциллограммы напря-
жения на трубке.
i л 5 л/
°тли Л° ВЬ|^еРжки задается подачей управляющего сигнала,
щегоРаюц*его тиристорТ,. Гашение тиристора Ти коммутирую-
тся Глайную цепь, осуществляется за счет разряда мощного
л^Юш И?ат°Ра С через буферное сопротивление R и управ-
и тиристор Т? (конденсатор предварительно заряжается
G7
->6.-
от маломощного источника через тиристор Т3). При разр^
конденсатора С ток в тиристоре Т1 кратковременно падай!
нуля, но это время оказывается достаточным для запйЕй
тиристора (время восстановления порядка 50 мкс). С
обеспечивает минимальную выдержку времени 0т001 с( д
чение ряда выдержек с произвольным шагом, время заде®
при отключении порядка 0,001 с, частоту включений до ;
секунду. На рис. 211,6 приведены осциллограммы напр
ния на трубке.
Применение повышенной частоты в главной цепи,
(рис. 2-6) упрощает систему тиристорной коммутации и новь
ет ее быстродействие прямо пропорционально коммутируй
частоте. При использовании устройств цифровой памя
среднечастотных РПУ появляется возможность зам
непрерывного просвечивания импульсным, при коТф
каждый кадр изображения запоминается и воспроизвй/
на экране монитора с регулируемой частотой. При Й
общая доза облучения за исследование снижается образ
пропорционально частоте смены кадров. Необходимс
включения трубки с большой частотой возникает также1
скоростной рентгеносъемке. Поскольку при этом длительнс
каждого отдельного кадра мала, то для достижения ней
димой плотности почернения пленки приходится увеличу
мощность дозы излучения пропорционально числу кадрЙ
секунду. При скоростной рентгенокиноеъемке (с часТ«
до 200 кадров в секунду и более) необходимо отклгё
рентгеновскую трубку на время перемещения плеИ|
киноаппарате (импульсная рентгенокиносьемка), в резул!
чего доза облучения за исследование уменьшается не м
чем в 2 раза, если длительность импульса излучения р
времени открытия обтюратора кинокамеры и вр:ё$
протяжки пленки, Практически выигрыш в дозе излу^
оказывается значительно большим, так как длитель*
импульса излучения значительно меньше времени отк$
обтюратора. Кроме того, импульсная рентгенокиносъ^
также как и импульсное просвечивание, имеет по сравН
с непрерывными преимущество в том, что длител^
одного кадра можно изменять независима от частоты
68
этО позволяет уменьшить динамическую составляющую
нерезкости изображения и при малой частоте кадров.
Для техники импульсной рентгенокиносъемки иногда
применяют коммутацию на стороне высокого напряжения.
Коммутация выполняется либо с помощью введения в рентге-
новскую трубку управляющего электрода (трубка с сеткой),
либо с помощью введения в высоковольтную цепь аппарата
специальных управляемых высоковольтных вентилей — мощных
вакуумных триодов или тетродов. В обоих случаях управление
коммутацией осуществляется от синхро ноконтакта кинокамеры.
2,4. Компенсация падения напряжения на первичной
стироне высоковольтного трансформатора
Глгюная цепь аппарата содержит средства для регулиро-
вания анодного напряжения и тока. Расчет главной цепи по
падениям напряжения выполняется для предельного случая
максимальной мощности. Между тем в условиях рентгене*
диагностики напряжение и ток рентгеновской трубки изме-
няются в широких пределах. Соответственно изменяется и
падение напряжения в главной цепи. Учет падения напряжения
усложняется еще и тем, что кратковременность включения
нагрузки не позволяет простыми средствами стабилизировать
напряжение на трубке в процессе снимка.
В большинстве рентгенодиагностических аппаратов ожи-
даемое падение напряжения учитывается заранее специаль-
ными устройствами, называемыми системами компенсации
падения напряжения.
Устройства для компенсации ожидаемого падения напря-
^ения в той или иной форме моделируют падение напряжения
Равной цепи в зависимости от выбранных значений тока
в НзпГ->яжения и обеспечивают соответствующие переключения
^Устройствах регулирования для достижения заданного зна-
СИсИя спряжения на нагрузке. В большинстве применяемых
н Для упрощения ограничиваются лишь учетом падения
на активных сопротивлениях главной цепи и
Пог ариза^ией характеристик, что приводит к значительным
еижостям в значениях напряжения нагрузки.
Общий вид уравнения главной цепи имеет вид 1
г;1), (2.7) <
где Ua — амплитудное значение анодного напряжения; pH
сопротивление питающей сети, включающее сопротивдеи
подводящих проводов, контактов пускателей и других элемент
расположенных до автотрансформатора; гэ — сопротивлей
аппарата; Клр- коэффициент трансформации регулироё!
ного автотрансформатора; !а —анодный ток; Uap —на пряжей
на выходе регулировочного автотрансформатора, приведена
к амплитуде анодного напряжения. Величины га и R. приведи
ко вторичной стороне высоковольтного трансформаторам
Устройства для компенсации ожидаемого падения налй
жения можно разделить на механические, параметричесд
и электрические.
К механическим устройствам относятся системы, ос^
ванные на корректирующих элементах в виде функционалы^
механических кулачков, передач и т. д. Такие системы кй
пенсации падения напряжения требуют достат очно слож^
системы тросов, механических передач, фасонных кулачки
других элементов.
Примером параметрической компенсации падения нал^
жения мажет служить схема с компенсационным трансформ^
ром. Компенсационный трансформатор включен последователе
в главную цепь аппарата и увеличивает напряжение на первий£|
обмотке высоковольтного трансформатора в момент снимЙ
Параметрические системы оказываются весьма удобЙ
ми в сравнительно простых аппаратах небольшой мощносйй
которых предусматриваются одна или две уставки анодногоТ<
При большем количестве уставок анодного тока сх<
с компенсационным трансформатором оказывается гром®
кой, так как каждой уставке анодного напряжения дол^
соответствовать свое компенсирующее напряжение.
В мощных рентгенодиагностических аппаратах применяй
компенсация падения напряжения, основанная на исполу
вании вычислительных или моделирующих схем, позволяю^
до включения высокого напряжения учесть ожидаемое пад£§
напряжения в функции от анодного напряжения, тока и значш
сопротивления сети.
Вычислительные схемы компенсации могу! использо®
элементы цифровой техники. Так, в рентгеновском аппа'Й
rnR-750 фирмы «Медикор» (ВНР) впервые была применена
(ЬооВ‘зя вычислительная схема, переключающая первичные
Рэмоткн высоковольтного трансформатора, число витков
которых выведено по двоичному коду: 2Г 4, 8, 16 и т, д.
Специальные контакторы, управляемые вычислительной
схемой, подключают требуемую в соответствии со значением
переменно! о коэффициента трансформации высоковольтного
трансформатора комбинацию витков первичных обмоток
высоковольтного транс фор матора-
На рис 2.12 представлен пример блок-схемы устройства.
обеспечивающего дискретное переключение напряжения на
рентгеновской трубке с помощью аналого-цифрового преобра-
зователя АЦП. Вычислительная аналоговая схема системы
компенсации СК, аналогичная упомянутым выше, формирует
напряжение, соответствующее уравнению главной цепи аппара-
та (2.7). Этен сигнал вводится в аналого-цифровой преобразо-
ватель АЦП, преобразующий величину напряжения в цифровой
коди управляющий контакторами Контакторы Р,-Рп пере-
ключают отводы первичной обмотки главного трансформатора
ТГ или отводы регулировочного автотрансформатора, если
регулирование осуществляется с его помощью.
2.12. Система компенсации падения напряжения
с использованием двоичного цифрового кода
В отечественных трехфазных рентгенодиагностичесй
аппаратах типа РУМ-20 и РУМ-20М применена упрощен^
система компенсации.
Уставка напряжения на трубке (рис. 2.13) задается
помощью переключения отпаек регулировочного автотрац
форматора переключателем ПН. Компенсация падения напр
жения вводится с помощью контакторов Р(-Рп переключаема
в зависимости от выбранного значения тока через сапда
тивлениег .
Г1
Рис. 2. 13. Схема компенсации падения напряжения
в Ешпарате РУМ-20
Коррекция напряжения сети осуществляется автомат
ческим корректором на входе регулировочного автотрай
форматора — КС.
Значение полного сопротивления сети устанавливаете:
главной цепи rt с помощью регулировочного активного^
противления, которое в сумме со значением сопротивлен
сети должно быть равно предельно допустимой величй
сопротивления аппарата. Сопротивления регулируются
присоединении аппарата к питающей сети. Эту операц
часто называют подгонкой аппарата под сеть. Главная
72
при постоянном значении сопротивления сети, равном пре-
дельнодопустимому, обеспечивает постоянство нагрузочных
характерно । ик аппарата.
Естественно, что такая схема компенсации не выполняет
^равнение главной цепи (2.7) в чистом виде для определения
коэффициента трансформации регулировочного автотранс-
форма горсЧ-
Если пренебречь изменением Кя в зависимости от коле-
баний входного напряжения, то нагрузочные характеристики
аппарата, обеспечиваемые схемой компенсации имеют вид
прямых перемещающихся параллельно друг другу в зависи-
мости от включения контакторов Рп, т. е. в зависимости
от выбора анодного тока. На рис. 2-14 приведены нагрузочные
характеристики аппарата РУМ-20 при номинальном напряже-
нии сети и характеристики, обеспечиваемые системой ком-
пенсации Выбор отпаек для уставок напряжения на трубке
и компенсации по анодному току производится, исходя из
допустимой погрешности установки напряжения на трубке.
Естественно допусти гь максимальную погрешность в области
малых значений напряжения и тока: поскольку такие режимы
относительно редко применяются в практике рентгенографии.
Нагрузочные характеристики аппарата РУМ-20;
- - - с системой компенсации
73
Реальные значения максимальной погрешности в уе
ках напряжения, обеспечиваемые такой схемой компенсй
падения напряжения, составляют до 12% для значений на
жения 40-60 кВ в диапазоне тока 15-60 мА. Следует ущ
что коррекция колебаний входного напряжения изм^
значение коэффициента регулировочного автотрансфо^
тора в пределах ±10%г что приводит к дополнителен
изменению нагрузочных характеристик аппарата.
Применение высокой частоты в РПУ значительно уа
чивает скорость систем автоматического регулирования а
ного напряжения, что позволяет осуществлять регулиров
напряжения в процессе экспозиции по сигналу высокое^
нога делителят как это показано на рис. 2.6. При это
многом отпадает необходимость предварительной ком
нации падения напряжения.
2.5* Режим падающей нагрузки
При автоматическом экспонировании пленки время^
держки снимка заранее не устанавливается, поэтому в апна$
с рентгеноэкспонометром необходимо принимать мерь^,.
того чтобы не перегрузить трубку. Для этой цели вводят.
циальный режим, называемый режимом падающей наг^
трубки. В этом режиме мощность трубки во время сн
уменьшается от некоторого максимального значения та>
температура фокуса трубки в любой момент времен
превосходит предельно допустимой для данного фоку®
Это условие выполняется в том случае, если энергм
выделявшаяся на аноде трубки в любой момент экспозиц
не превосходит значения допустимой энергии W (см. рйс
для такого же времени при неизменной нагрузке. Отсюда М1
быть найден закон изменения мощности Рт при пада$
нагрузке:
г/ г dW
р = —(2.8)
' di J 1 di
Допустимая энергия с погрешностью порядка
может быть аппроксимирована выражением:
^ооя = 4- Bt (2.9)
iJOfl j ' >
м
74
Коэффициенты At В и М могут быть без труда получены
установкой в это уравнение значении Wwn для трех различ-
ных длительностей экспозиции t в соответствии с паспортом
трубки
Дифференцируя это соотношение, получим:
Pt - A exp (~Mt) 4- В (2,10)
Эта зависимость реализуется в главной цепи аппарата
е режиме падающей нагрузки.
В ряде случаев для технической реализации режима
падающей нагрузки более рационально снижать нагрузку
ступенями. Величина мощности и длительность каждой ступени
могут быть получены из того же соотношения равенства
энергии в момент окончания tck каждой ступени допустимой
энергии для такого же времени:
(2.11)
k=t
Для реализации полученного закона изменения мощности
в рентгенодиагностическом аппарате ток трубки I. должен
изменяться во время снимка пропорционально Рр а напря-
жение поддерживается постоянным в некоторых допустимых
пределах. Регулирование тока осуществляется регулирова-
нием напряжения в цепи накала. В качестве средства регу-
лирования может использоваться либо тот же переменный
реэистор; ню и при постоянной нагрузке, переключаемый
контакторами в зависимости от ступеней анодного тока по
закону изменения мощности, либо специальные управляемые
с истоРы, сопротивление которых изменяется в соответствии
Данным законом изменения при плавном регулировании
ч а‘ Уменьшения инерции нити накала при переклю-
Цепь задающей нагрузки целесообразно разрывать
впемПИТания накала на время, соответствующее постоянной
ени охлаждения (порядка 0,01-0,02 с).
аи*ОльшУЮ сложность в выполнении режима падающей
напря пРеДставляет поддерживание заданного значения
Нагру^КбНИя рентгеновской трубке при изменении тока
Цепь п плавном или ступенчатом. В этом случае в главную
-нтгеновского аппарата необходимо включить устрой-
75
ства. создающие компенсацию падения напряжения в пит
щей сети и аппарате при изменении мощности в проц§
снимка. 1
Средствами компенсации могут быть либо актив'
сопротивление, изменяющееся во времени в зависимое^
изменения анодного тока при снимке, либо изменение ко
фициента трансформации регулировочного автотрансфо^
гора также в зависимости от изменения анодного токат аг
совмещение этих средств.
Изменение коэффициента трансформации может осуи
вляться перемещением щеток регулировочного автатранФ
матора или переключением компенсационных обмоток; пос;
ние могут располагаться на магнитопроводе рсгулировоч
автотрасформатора или могут быть выполнены как специщи
вольтодобавочный трансформатор.
В качестве изменяющегося во времени активного со
тивления, которое включается последовательно с сопроти
нием аппарата, могут использоваться как обычные (достат
мощные) проволочные сопротивления с отводами, т
нелинейные сопротивления в виде управляемых элекгрр
приборов, включенных в первичную или вторичную I
высоковольтного трансформатора. В современных annaf
с инвертированием частоты для реализации режимов ладан
нагрузки все шире применяются быстродействующие сие'
автоматического регулирования напряжения (рис. 2.6),
Рентгенодиагностический аппарат общего назнач
должен кроме режима падающей нагрузки иметыре
неизменной мощности для таких исследований, как том|
фия, кимография и ангиография. В этом случае целесоо^
но применять системы падающей нагрузки со стуленчз
изменением анодного тока во времени снимка. Компенё
изменяющегося падения напряжения осуществлю
переключением компенсационных обмоток регулировок
автотрансформатора с одновременным введением в гл®
цепь активных сопротивлений. Принципиальное отличи®
систем падающей нагрузки состоит в том, что ступени#
ного тока выбираются в соответствии с рядом то
применяющихся в режиме неизменной мощности трубка
позволяет использовать в режимах неизменной мощн£$
76
адаюшей нагрузки одну и ту же систему компенсации
л лрния напряжения и, в частности, одни и те же компен-
сационные обмотки регулировочного автотрансформатора.
2 6. Управление напряжением па вторичной стороне
высоковольтного трансформатора
Требования быстродействия и более высокой точности
системы управления напряжением на трубке могут быть
удовлетворены переходом к непосредственному управлению
высоким напряжением с помощью электронных приборов и
устрой с । в.
Под управлением высоким напряжением на рентгенов-
ской трубке понимается совокупность трех задач: задание напря-
жения на трубке в данном интервале уставок, стабилизация
заданного напряжения и коммутация напряжения на трубке.
Если иметь в виду выполнение совокупности задач, то в
качестве регулирующего органа необходимо применить
специальный высоковольтный электронный прибор (тетрод
или триод), который включается между выводом генераторного
устройства и рентгеновской трубкой. (Для симметричного
распределения напряжения на трубке обычно ставят два
прибора на каждом из выводов генераторного устройства.)
Если требуется только коммутация высокого напряжения, то
управление может быть решено также и с помощью рентге-
новской трубки с управляющим электродом — сеткой.
Если для регулирования по первичной стороне необхо-
димо обеспечить лишь высокое быстродействие и надежную
ПеР£дачу сигнала обратной связи с высоковольтного дели-
теяя' г° Регулирование на высокой стороне требует выполне-
НИя Рвда условий.
Управляющие электроды приборов находятся под высоким
^тенциалом относительно земли. Это означает, что для под-
стп Н1ИЯ К НИМ Управляющего сигнала, сформированного на
роне низкого напряжения, требуется применение специ-
Пеп г° ^Длительного устройства. Известны три метода
Тель/ сигнала: импульсный трансформатор, раздели-
трансформатор, световод.
когда ^ПУЛЬСНЬ!Й трансформатор применяется в тех случаях,
тРебуется осуществить только коммутацию напряжения
77
с небольшими (порядка нескольких миллисекунд) выде
ками времени. При больших выдержках требуется созда
трансформатора с большой индуктивностью, что привод!
значительным габаритам трансформатора.
В системах, где полностью реализуется электрон^
управление, могут быть применены только разделитель^
трансформатор и световод. Широкое применение полу£
разделительный трансформатор ввиду его большей пом^
устойчивости
простоты исполнения
по
сравнению
водом. При этом для необходимого быстродействия схе
и
управления передача сигнала осуществляется на достать
высокой частоте (порядка сотен килогерц), 1
На рис. 2,15 представлена структурная схема сист$
регулирования на высоковольтных тетродах. В качестве рд
пирующего органа применен высоковольтный триод, котор
устанавливается между выводом генераторного устройся
ГУ и рентгеновской трубкой РТ (чаще всего используют/
триода ~ по одному на каждом из выводов генераторн*
устройства).
Рис. 2.15. Структурная схема
системы автоматического регулирования напряжения
с помощью высоковольтных триодов.
Каналы регулирования по каждому электроду тру£
аналогичны, различие между ними состоит лишь в том,
анодном канале имеется инвертор И. изменяющий 3
сигнала на противоположный для согласования с остаЛЙ
частью системы регулирования.
Напряжение между одним из электродов (наприм
катодом) рентгеновской трубки и землей измеряется Р,
78
fO высоковольтного омического делителя R-ги сравнива-
м0 с некоторым эталонным напряжением источника опорного
еТПпяжония ИОН. Разница между напряжением, пропорциональ-
Н м напряжению на трубке, и эталонным напряжением подается
НЬ модулятор М, на второй вход которого поступает напряжение
высокой частоты от «оператора высокой частоты ГВЧ. С
выхода модулятора снимается напряжение высокой частоты,
смодулированное по амплитуде сигналом рассогласования.
После усиления по току с помощью катодного повторителя
Kf7 это напряжение через высоковольтный разделительный
трансформатор высокой частоты ТВЧ передается на сторону
высокого напряжения. Здесь напряжение высокой частоты
выпрямляется детектором Д, выделенный сигнал рассогласо-
вания усиливается усилителем постоянного тока УПТ и
подводится к сетке соответствующей высоковольтной электрон-
ной лампы. Схема отрабатывает все возмущения независимо
от источника (колебания напряжения сети, флуктуации тока
трубки, изменения сопротивления сети и аппарата и т. д.).
Описанная схема по своим параметрам превосходит
системы регулирования на первичной стороне как в отноше-
нии точности (порядка долей процента), так и в быстро-
действии (доли миллисекунды). Задание уставок напряжения
патрубке- осуществляется изменением коэффициента деления
делителя R-r. Для осуществления коммутации напряжения
на трубке цепь обратной связи на время между включениями
запирается путем снятия напряжения несущей частоты. Вы-
держка задается реле времени РВ.
Вез снементы регулирования напряжения от трансфор-
Матора высокой частоты ТВЧ до рентгеновской трубки РТ
^аходятся под высоким потенциалом относительно земли.
Ответственно изоляция всех этих элементов (трансфор-
матор высокой частоты ТВЧ, детектор Д, усилитель постоянного
ка УПТ] рассчитана на половину максимального напряжения
лостого хода высоковольтного генератора.
вЬ1соковолы ные лампы при падении напряжения на них
е 25 -30 кВ являются источником рентгеновского излучения,
ебл^Реб^от специальных мер защиты. Правда, защита несколько
TGM] чт0 в отличие от Рентгеновских трубок анод
и,сл авлиеается из материала с невысоким атомным номером,
Довательно, интенсивность излучения сравнительно невелика.
79
Существенной осооенностью главной цепи аппарате
управлением такого рода является включение под напряжен
холостого хода, в то время как при управлении на первищ
стороне ограничиваются максимальным напряжением;
трубке. Это обстоятельство приводит к некоторому усложнен
которое окупается рядом преимуществ подобных сист
регулирования, особенно для реконструкционных аычи^
тельных томографов, и возможностью исключения та
элементов, как регулировочный автотрасформатор и сист«
компенсации (в том числе при падающей нагрузке).
Резистивный делитель Я-r используемый при регулад
вании по первичной и вторичной стороне, в качестве датЧ|
сигнала, пропорционального напряжению на рентгенов^
трубке, практически никогда не является чисто активным,ii
за неизбежного присутствия паразитных емкостей как м£
его элементами, так и между элементами и землей, Знач<
этих емкостей определяются конструктивными особенное!
исполнения делителя: таю при установке его в высоковолы
бак рентгеновского генератора превалирующее знач<
будут иметь шунтирующие емкости между элементами д
теля, достигающие десятков пикофарад. Наличие паразьт
емкостей приводит к запаздыванию сигнала (около 0,5-Т
что в замкнутой системе регулирования влечет за ей
выброс напряжения на трубке и автоколебания систЯ
Рекомендуется корректировать делитель включением ОДД
рующего конденсатора параллельно низковольтной чг
делителя. Емкость корректирующего конденсатора подбирф!
таким образом, чтобы форма входного и выходного импул*
в заданном диапазоне частот совпадали. *
Для стабилизации системы применимы обычные
реагирующие цепи — дифференцирующие либо интегрй!
щие звенья, гибкая или жесткая обратная связь, размер'
постоянных времени элементов системы регулиров*
Могут быть использованы высоковольтные лампы общ®
мышленного применения, либо специально разработаннЫ
этой цели.
80
фокусов
Рис, 2,76. Изменение анодного
7оКа трубки c i тока накала
Для различных напряжений
2.7. Регулирование тока рентгеновской трубки
регулирование тока рентгеновской трубки осуществляется
егуЛированием напряжения в цепи накала. Из вольтамперной
характеристики рентгеновской трубки можно видеть, что
значение анодного тока зависит не только от тока накала, но и
от анодного напряжения, однако анодный ток зависит от тока
накала весьма существенно. На рис, 2.16 построена зависимость
анодного тока для различных напряжений на трубке. Для разных
рентгеновской трубки эти характеристики существенно
отличаются. Приведенные зави-
симости определяют требова-
ния к цепям накала, обеспечи-
вающим заданное значение
анодного тока в широком диа-
пазоне напряжения на рентге-
новской трубке.
Цепи накала требуют вы-
сокого уровня стабилизации.
До недавнего времени в рент-
генодиагностических аппаратах
цепи накала стабилизировались
с помощью феррорезонансных
стабилизаторов. Основным до-
стоинством феррорезонансных
стабилизаторов является прак-
тически безынерционное дейст-
вие: среднее за полупериод
значение(стабилизированного)
напряжения сохраняется неиз-
енным при изменении входного напряжения в довольно
Роком интервале. К наиболее существенным недостаткам
Ног стабилизаторов относится зависимость стабилизирован-
ц ИапРяжения от изменения частоты входного напряжения.
Ня БРеменных рентгенодиагностических аппаратах приме-
даТ4иСя 0ЛектР°кные стабилизаторы анодного тока, где
реп/лКОм °Дужит непосредственно анодный ток трубки, а
качест величин°й является напряжение накала. В
е Злементов управления напряжением могут использо-
Регулируемые активные сопротивления электронных
81
ламп, магнитные усилители, тиристоры. Существенным оград
нием, препятствующим i широкому распространению электрод
стабилизации анодного тока, является инерционность н
накала. Постоянная времени охлаждения нити накала с061
ляет несколько сотых секунды, что и ограничивает пример
таких устройств при выдержках времени меньше 0,1 с.
Неизменность выбранного значения анодного ток
широком диапазоне изменения напряжения в цепи ндЙ
обеспечивается средствами компенсации зависимости йЙ
него тока от напряжения. Таким устройством может слуйй
вольтодобавочный трансформатор. Он включается посд^
вательно с резисторами, которые регулируют ток, и nwrag
напряжением, пропорциональным напряжению на трубке.^
подстройки под характеристику трубки используются регу
руемые резисторы.
Трансформатор накала размещается в масляном
высоковольтного генератора. Вторичная обмотка его находи
под высоким напряжением по отношению к земле и 015
ляется от первичной обмотки и магнитопровода бумдж
масляной изоляцией. Мощность, потребляемая нитью нак;
рентгеновской трубки, составляет 30-70 Вт. НаэтумощнЙ
и рассчитывается трансформатор накала при плотностид
не более 3-3,5 А/мм2.
При регулировании тока в процессе снимка в реж
падающей нагрузки может использоваться либо тот же п<
менный резистор, переключаемый контакторами в зайь
мости от ступеней анодного тока по закону измене
мощности, как это сделано, например, в аппарате РУМ-20^
специальные управляемые транзисторы, сопротивлЗ
которых изменяются в соответствии с заданным зако)
изменения при плавном регулировании тока.
2.8. Системы уставок
рентгеноднапюстического аппарата
Интенсивность рентгеновского излучения, падают^
приемник излучения, зависит от анодного тока и анрД
напряжения на рентгеновской трубке. Еще одним регулы
мым параметром является время проведения исследов£
При визуальном наблюдении рентгеновского изобрази
82
по задается заранее, а определяется навыком врача и
-обенностыо исследования. При снимке время выдержки
щавливается предварительно и является важным парамет-
* м поскольку определяет динамическую составляющую
^резкости изображения движущихся исследуемых органов.
Таким образом, при просвечивании задаются два параметра:
напряжение и i ок рентгеновской трубки, регулируемые обычно
Ёпроцессе исследования. При использовании УРИ вместо
этих двух параметров удобно учитывать один — яркость
свечения экрана, обеспечиваемую автоматическими системами
стабилизации и регулирования яркости.
При снимках задаются три параметра: напряжение, ток
трубки и выдержка времени. Иногда применяются системы
уставок, в которых используется произведение тока на
выдержку (миллиампер на секунду — мАс) — экспозиция.
В системе уставок условий снимка в рентгенодиагности-
ческих аппаратах возможны следующие три вида сочетания
параметров:
1) напряжение, количество электричества (экспозиция);
время выдержки (кВг мАс, с);
2) напряжение, количество электричества ток (кВ, мАс, мА);
3) напряжение, количество электричества (кВ, мАс); ток
при этом задается наибольшим, а выдержка времени автома-
тически получается наименьшей.
В отечественных стационарных рентгенодиагностических
аппаратах принята система: напряжение, ток, выдержка (кВ,
WA, с) с указанием количества электричества (мАс) на спе-
циальной шкале. На рис. 2.17 показана панель управления
витающего устройства аппарата РУМ-20. С левой стороны
2&Нели располагаются органы управления режимами работ
Рукоятка выбора рабочих мест и фокусов 5. Индикация
Оранного рабочего места и фокуса осуществляется под-
кой соответствующих обозначений на световом табло 12.
полВ^ШНЬ1^ 11еРеключатель 6 обеспечивает выбор рабочих
плотности почернения автоматического реле экспо-
упра& Рукоятка 7 регулирует накал ламп подсветки пульта
ПрИг/ТениЯ1 Прибор 9 указывает процент нагрузки трубки
^’бранном фокусе и установленном режиме снимков.
пульта размещаются органы управления режимом
Рукоятки для регулирования напряжения 4 и выдерж-
83
Рис. 2.17. Панель пульта управления ।
рен генодиагностического аппарата РУМ-20
I — переключатель напряжения просвечивания; 2 — переключатель врй(
снимка; 3 — кнопка включения снимка; 4 — рукоятка регулйррШ
напряжения; 5 — рукоятка выбора рабочих мест и фокусов; 6 — пеЙ§
чатель рабочих полей и выбора плотности почернения пленки прирЙ
с рентгенэкспонометрами: 7 — регулировка подсветки сигнальИЦод
3 — регулятор чувствительности экспонометра; 9 — указатель ПРДЙ
нагрузки рентгеновской трубки; W — переключатель тока и паДШф
нагрузки; 1 1 — указатель напряжения, вьдержки и количества электрик
при снимке; 12 — световой индикатор рабочих мест и фокусов; 13—-КЙЦ
включения высокого напряжения при просвечивании; 14 — миллйЙМ
метр; 15 — регулировки тока просвечивания; 16, 17 клавиши вкНЙ®
и выключения аппарата
*1
ки времени 2, клавишный переключатель тока снимка 10. Вэ
же ряду расположен клавишный выключатель режима пад#Й!
нагрузкит при нажатии которого выключаются клавиши вы|
тока и гаснут лампы указания значений анодного тока и еЫДЙ
ки времени на световом табло 11, Двойная кнопка 3 e/ffl
для включения высокого напряжения при снимке (нД$|
кнопки до первого упора — подготовка, развертывание да*
форсирование тока накала, нажатие до второго упора
чение высокого напряжения).
84
Над кнопкой 3 расположены сигнальные лампы режимов
а60ты: зеленая — готовность к снимку, красная — включение
веского напряжения при снимках и просвечивании, желтая
L блокировка включения высокого напряжения из-за непра-
вильмо выбранных условий исследования или неисправности
в цепях накала, вращения анода и др.
Справа на панели управления расположено управление
режимом просвечивания: рукоятки регулирования анодного
напряжения 1 и анодного тока 15, кнопка включения высокого
напряжения при просвечивании 13, счетчик времени просве-
чивания. Многопредельный миллиамперметр 14 указывает
ток при просвечивании и при снимках (при выдержке времени
более 0.5 с).
Клавиши 16, 17 служат для включения и выключения
напряжения пи гания аппарата. При нажатой клавише прибор 9
указывает скорректированное напряжение питающей сети.
Такая система управления достоточно универсальна, так
как не ограничивает свободу выбора любой комбинации при
томографии, где необходимо устанавливать фиксированные
значения анодного тока, и при ангиографии, где устанавли-
вается выдержка времени снимка.
В отечественной аппаратуре принято изменение пара-
метров снимка при регулировании по логарифмическому
ряду. Чтобы при таком ступенчатом изменении получить равное
ИЛи пропорциональное изменение плотности почернения
пленки или дозы излучения в плоскости приемника излучения.
Удобно выбирать ряды чисел со следующим знаменателем:
L = 1>5G|a^-
tn= ^25t(_n.
и = 1,10U , ,,
ап ' а(п—1>
п таких условиях регулирования плотность почернения
ки изменяется а 1т5 раза при изменении U и I t а при
*«менен„и1_в1125 раза. 1
^Рам аппаратов принята система с регулированием двух
— кВ, мАс, в которой реле времени заменяется
Пцд^10Кол^чества электричества в сочетании с системой
нагрузки или без нее. Основным недостатком здесь
я Огсутствие указаний о выдержке времени, что иногда
85
22
2
4
TOP-X MF R.-JWF
21
U
Рис. 2.18. Панель пульта управления
рентгенодиагностическогс аппарата «Медикс-Р” и Нелемедаке
производства ЗАО “Амико 1
1 — включение и выключение питания; 2 — управление просвечивав
3 — выбор режимов по органам; 4 — управление режимами рентгенофйй
5 — регу/тирование нагрузки трубки; 6“ регулирование кВ; 7 — регулирован^
8 — регулирование мДс; 9 — регулирование с; 10 — выбор плбт1Й
рентгенограммы; 11 — выбор полей экспонометра; 12 — выбор коррё|
на толщину пациента; 13 — включение высокого напряжения; 14 —вкл!0ж
подготовки снимка; 15 — сигнальная лампа; 16 — выбор фокуса; 17—J&|
трубки; 18 — выбор рабочего места; 19 — выбор режима импульсного вред
чиаания; 20 — выбор кВ и мА при просвечивании; 21 —управление
нием УРИ; 22 — включение автоматического стабилизатора яркости^
затрудняет выбор условий исследования. Для устранен
этого недостатка в таких системах часто дается инфОРМЙ
об ожидаемом приблизительно времени экспозиции. ।
Все эти системы уставок используются при ра!|
аппарата без автоматического реле экспозиции.
В режиме падающей нагрузки трубки в сочетай'^
автоматическим реле экспозиции длительность (ВЫДШ
времени) снимка отрабатывается автоматически, а анр®
ток выбирается в зависимости от напряжения на тру61Ц
паспортным данным трубки. Устанавливаемыми при W
становятся следующие параметры: напряжение на Tpjjg
выбор рабочего поля ионизационной камеры реле экспОЗИ^
86
бор фокуса трубки, выбор значения плотности почернения.
Появлением автоматического реле экспозиции и падающей
b гоузки трубки появляется возможность создания системы
И тавок. позволяющей выбирать условия снимка в зависи-
мости от объекта съемки — система автоматики по органам.
Особенно большое распространение автоматика по органам
получила после появления схем микропроцессорного управ-
ления в связи с большим объемом памяти и легкостью
перепрограммирования таких схем.
Система позволяет с помощью одной клавиши выбирать
фиксированное значение напряжения на трубке, фокус трубки
и рабочее поле автоматического реле экспозиции. Установка
режимов производится в зависимости от специализации рабо-
чего места, а также и от чувствительности фотоматериалов.
Органы, исследуемые в данном режиме, указываются в
табличке i вд клавишей. Обычно в таких системах предусматри-
вается возможность установки параметров и со свободным
выбором условий съемки как в режиме падающей нагрузки
трубки, так и в системе регулирования кВ. мАс или кВ, мА, с.
На рис. 2.18 приведен пульт управления рентгено-
диагностических комплексов «Медикс-Р» и «Телемедикс-Р»
производства фирмы «Амико», где режим автоматики по
органам осуществляется с помощью десяти клавиш в центре
пульта (3J. Устанавливаемые режимы регистрируются на
экране дисплея в верхней части пульта.
Предусмотрена возможность по требованию обслуживающего
персонала изменять установленные режимы, соответствующие
Разным органам в зависимости от индивидуальных пожеланий
8Рачаг чувствительности применяемых комбинаций экран —
Лленка. в зависимости от выбранного вида исследования
^анавливаются значения: кВ, мА, с, рабочие поля экспонометра,
растр, фокус трубки. Дополнительно вручную
ирают плотность пациента: гипостеник, норма, гиперстеник,
авт специализиРОВ^нных аппаратов разработаны системы
°Матики по группам исследуемых органов.
^Оль ° внедрения в аппаратуру компьютерных АРМ все
Тер и ая ,п,оля Управления будет перекладываться на компью-
Никаких принципиальных трудностей в организации
Наль| ЪНЬ1>> "Ультов управления на экране монитора персо-
Мелп Го компьютера, дело лишь за привычками и навыками
МПеРсонала.
87
Литература к главе II
1. Технические средства рентгенодиагностики. ПрМ
И. А. Переслегина. М.: Медицина, 1980, ?
2. Н. Н. Блинов. Кабинет общей рентгенодиагнсйй
Рентгенология-практика, М.: Март 2000 г., 14-17. .и
3. Рентгенодиагностические аппараты. Под ред. Н, FQ
нова. М.: Медицина, 1976. Л
4, Ставицкий Р, В., Блинов Н. Нм РабкинИ.Х, Лебедки
Радиационная защита в медицинской рентгенологии
«Кабур>\ 1994. 14
d
5. Блинов Н. Н., Владимиров Л, В., Кронгауз А. Н<Й
геновская экспонометрия. М.: Атомиздат, 1976.
6. Бердиков Г, И., Зеликман М. И., Русина Г. М,, ОбйЙ
вание для цифровой флюорографии: состояние и перепей^
развития//Рентгенология-практйка. М.: Март, 2000 г./с.
7, Блинов Н. Н. Рентгеновские питающие устррйй
М.: Энергия, 1980.
*
Глава HI
Электронные приемники и преобразователи
рентгеновских изображений
3J, Особенности электронных приемников
рентгеновских изображений
В медицинской рентгеноскопии при большинстве видов
рентгенологических исследований мощность дозы в плоскости
экрана не превышает 1 мР/с, Коэффициент преобразования
и п ч „ ед / мР
лучших рентгеновских экранов составляет 1,5 • 10— —г-/-,
с
следовательно, яркость экрана не может быть больше
1,5 > 10 кд/м1. При столь низких яркостях контрастная чувст-
вительность и пространственная разрешающая способность
зрения ограничены и рентгенолог не способен извлечь из
рентгеновского изображения на экране всю информацию,
которая в нем содержится [1,2].
Так как этот факт важен для правильного понимания тре-
буемых параметров приемников рентгеновских изображений,
рассмотрим вопрос взаимосвязи качества изображения и
параметров системы более подробно. При оценке качества
изображения систем воспроизведения рентгеновских изобра-
^ений общепринят метод выражения сигнала числом частиц-
переносчиков информации (рентгеновских квантов, световых
Фотонов электронов, зерен серебра пленок и т, дф В теории
_наруженИЯ сигналов показано [1], что одиночная деталь
отЖет быть обнаружена на равномерном фоне, если сигнал
Детали Ли в 1Рг1раз превышает шумы
All = 4j ц (3.1)
л ш '
сигнал д с детали фона такой же площади, можно
СЛигь контраст объекта
Д// %,
К~-7Г^~
89
Шум во входном рентгеновском изображении подчини
закону Пуассона [2], для которого /д = поэтому для-es
ного изображения справедливо соотношение ]
ф
К = ^
. i1 д, j
(3.2)
где А — пересчетный коэффициенту зависящий от энеМ
ческого спектра рентгеновских квантов (для монохроматичёйё
излучения со слоем половинного ослабления А = 7 мдо 2
А £1220 "/мкР);
-UM / с
Р - мощность дозы (мкР/с);
S - площадь детали (мм2);
t - время интегрирования системы (с).
Аналогичная ситуация наблюдается в системе «рф
новский экран-глаз рентгенолога», где, несмотря наувеЫ
ние числа частиц-переносчиков сигнала в 600-1000 р!
рентгеновском экране (коэффициент усиления сх3 завирй
типа экрана), квадрат шумов на выходе системы (в сёт^й
глаза) также равен сигналу // d
Т j
v\4/\S7fZv Л
где av — коэффициент передачи сигнала системрЖ
Это объясняется сильным ослаблением сигнала.^
тельном анализаторе рентгенолога. Действительно, при,Я@
тях рентгеновского экрана до 102 кд/м2 и расстоянии РДЗЙ
ривания 25 см на сетчатку глаза собирается только
тысяч фотонов, испускаемых экраном [1]. Если учесть^
усредненный коэффициент поглощения фотонов моле^Й
фотореагента сетчатки равен 0,15, то это ослабление ср^|
около 33 тысяч раз. Как показано в теории вероятная
любой случайный поток частиц при таком ослаблении 6^
вится пуассоновским. J
Расчеты по соотношениям (3.2), (3.3) показывают, чТ|
мощности дозы 200 мкР/с контрастная чувствительно.^
90
ельного анализатора при наблюдении с рентгеновского
петали размером 1 мм! составляет около 40%.
qKpa ''|сг
На рис. 3.1 представлены зависимости пространствен-
ой разрешающей способности деталей различного контраста
^ яркости наблюдаемого изображения.
Рис. 3.1. Зависимость
пространственной
разрешающей способности
зрительного анализатора
от яркости наблюдаемого
изображения
1 кин грает 100%;
2 — контраст 68%;
3 — контраст 26%;
4 — конт рас г 5%.
Знр пн УРИ Негпто-
СКПП
Яркость
Из расчетов видно, что различимость деталей на рент-
_ иовском экране резко снижена. Это выдвигает перед
с ген°техникой задачу — повысить эффективность рентгене-
п Ии ^«тронными средствами путем усиления сигнала
КоТо^ Рассматриванием изображения до величины, при
Ослабление сигнала в зрительном анализаторе уже
г,ривОДить к потере информации о мелких деталях и
к°шрастах. Практика показывает, что яркость изобра-
жения на экране монитора должна быть не менее 100 кд/м»
соответствует коэффициенту усиления системы около
Отметим, что в любой системе при преобразовав
усилении изображений неизбежно вносятся шумы. Пой
для приближения системы к идеальной приемник должен?
построен так, чтобы вносимые в изображение шумы
минимальными.
В последние десятилетия экран как крайне несоверш^
приемник для непосредственного рассматривания изобра^
заменяется усилителем рентгеновского изображения {
Если экран для рентгеноскопии отживает свой Bi
пленка с усиливающими экранами по-прежнему oct
распространенным приемником для получения ректгенд
изображений. Вместе с тем метод классической рен.7
графин также имеет ряд существенных и принципу
недостатков.
В связи с истощением мировых запасов серебра
мость рентгеновской пленкиг содержащей галогены
неуклонно растет. Отметим, что расход серебра, в зависй
от типа пленки, составляет 5—10 г на квадратный метрЛ
в лечебной сети России, не считая промышленности, ежй
производят свыше 150 млн. снимков различных форматд
в
серебряном
эквиваленте
составляет десятки
гический процесс получения и анализа рентгенограмм1!
пленки требует химических реактивов, фотолаборат®
оборудованием и рентгенолаборантов, знающих фотсФё>
гию. Для просмотра рентгенограмм требуются негаТЙ
или другое просмотровое оборудование, а для хра
пленок — громоздкие пожаробезопасные архивы. Станс
ясным t что метод рентгенографии на пленку неизбежней
с большими капитальными вложениями и высокими экс
тационными расходами. j
От момента экспозиции пленки рентгеновским изл}
до получения сухой рентгенограммы (даже при автомат?
ванной технологии) проходит несколько минут. Это o6yW
вает низкую пропускную способность рентгеновских
В ряде случаев, например при проведении операЦИ
рентгеновским контролем, такая задержка крайне Н0
тельна. Из-за ошибок лаборантов часто приходите#-^
92
^торные снимки, что еще больше снижает пропускную
Й особность рентгеновских кабинетов.
учгп ывая отмеченные недостатки рентгенографии на
пленку ведущие фирмы в области рентгенотехники с начала
годов начали проводить исследования по поиску прием-
пика рентгеновских изображений который мог бы заменить
пленку- В настоящее время этими вопросами занимаются более
30 фирм. После опубликованной в 1982 году работы С. Нудель-
дана (51 в которой убедительно доказано, что как с экономи-
ческой, так и с технической точек зрения, альтернативой
пленочной рентгенографии является цифровая рентгенография,
основное внимание стали уделять цифровым приемникам. В
этой же работе был дан прогноз, что к началу третьего тысяче-
летия пленка перестанет быть основным носителем рентге-
новских изображений и перейдет в рант вспомогательных,
Место пленочной рентгенографии займет цифровая. На се-
годняшний день можно констатировать, что этот прогноз
оправдывается. Уже начался процесс замены рентгеногра-
фических систем на цифровые. По оценкам работы [6]
процесс замены в развитых странах займет десятилетие и
составив 5—15% парка существующих рентгенографических
.систем R год.
Разработан ряд цифровых приемников и организован на
их основе промышленный выпуск цифровых систем [6,7].
Это системы на базе экранов с памятью, информация с
которых снимается лазерным лучом, системы с селеновыми
матрицами s цифровые сканирующие флюорографы, УРИ с
Цифровым каналом, системы съемки изображений с экранов
Цифровыми телевизионными видеокамерами на ПЗС матри-
различные варианты плоских цифровых детекторов,
иФормация с которых снимается непосредственно в цифро-
вом виде.
Не все из этих систем могут конкурировать с пленкой
^п^0Сгранс1 венной разрешающей способности, но все они
р. т йяд общих свойств, превосходящих свойства пленочной
еногРафии. В цифровых системах изображение полу-
гол СЯ В читанные секунды; их динамический диапазон
деляШе Такой высокий динамический диапазон опре-
а НОВЬ|Й стандарт для рентгеновских приемников. Дело
1 что вследствие относительно малого динамического
диапазона рентгеновской пленки передержка или недодай
экспозиции приводят к потере контраста и, в ряде слу^Н
практически полной потере диагностической инфорцдй'
либо в мягких, либо в плотных тканях. В цифровых приемки
динамический диапазон, как правило, превосходит диагга
объекта исследования и поэтому в цифровых изобра^йй
информация сохраняется как о плотных, так и о мягкихт^
в широком диапазоне экспозиций.
Неоспоримыми преимуществами цифровых рентген^
фических систем являются: увеличение пропускной спосбЙИ
ти рентгеновских кабинетов и производительности рентгенбНЁЙ,
возможность цифровой обработки изображений; объедийЙ
рентгенографических систем в компьютерные сети и циф^
архивы. Цифровая рентгенография способствует разЩр
телерентгенологии, которая имеет большое будущее. f т
При рассмотрении перспектив цифровой рентген#^
фии не следует забывать, что внедрение цифровых смей
связано со значительными исходными капиталовложений
и необходимостью высококвалифицированного nepctfHS
Другим тормозом для внедрения в рентгенологию цифр^
технологий является наличие юридических ограничений (ци$
вой снимок необходимо узаконить) и требований станда$
Несмотря на эти недостатки, процесс использбЙЙ
цифровых систем будет непрерывно расти. В мировом^
штабе за ближайшие 5 лет еще не менее 30% рентгенов
установок станут цифровыми.
Таким образом, развитие и внедрение в медицине
практику электронных приемников следует рассматривать
переход рентгенотехники на качественно новый ypW
подготовленный новейшими технологиями в области рёи
невского аппаратостроения, цифрового телевидения йр
пьютерной техники.
О разных типах электронных приемников рентгенов
изображений подробно рассказано в последующем.
3,2* Усилители рентгеновских изображений (УР=
Принцип работы современного УРИ с рентгенов?
электронно-оптическим преобразователем (РЭОП) поясни
с помощью функциональной схемы, приведенной на рй&
Рентгеновское излучение, испускаемое рентгенО§-
трубкой рентгеновского аппарата, проходит через паиф
оздает в плоскости входного экрана РЭОП невидимое
И мевсю изображение. РЭОП превращает это изображение
16 входном экране в оптическое, которое усиливается РЭОП
Bq яркости на выходном экране в десятки тысяч раз. Изобра-
Рис. 3.2. Функциональная схема УРИ с РЭОП.
жение с выходного экрана РЭОП с помощью оптического
узла переносится на фоточувствительную поверхность ПЗС
матрицы либо видикона. Далее сформированные в камерном
канале сигналы подаются на монитор (ВКУ)Г систему стабили-
зации яркости и на автоматизированное рабочее место рентге-
нолога. Конструктивно УРИ состоит из электронно-оптического
блока, камерного канала, монитора и автоматизированного
рабочего места (АРМ) рентгенолога.
Электронно-оптический блок крепится на штативе рент-
Гвновского аппарата. Камерный канал и монитор устанавли-
8а*отся на подвижной тележке в непосредственной близости
01 рентгенолога. В некоторых конструкциях УРИ камерный
Канал устанавливается в электронно-оптическом блоке. АРМ
Рентгенолога может быть вынесен из рентгеновского кабинета
S УДОбное для врача место.
Основные параметры и характеристики УРИ нормирО'
анЬ1 российским стандартом ГОСТ 26141 -84, К ним относятся
ДИаметр рабочего поля, разрешающая способность, пороговый
^iTpacT, геометрические искажения, динамический диапазон,
сиг Вн°МеГ>ность сигнала по полю изображения, отношение
нЗД/шум и рЯд других .
Яровой практике УРИ на первом рабочем месте
спомеЦОлога стал Рутинным прибором благодаря тому, что
°Щыо УРИ только за счет усиления яркости рентгенов-
95
ского изображения повышается информативность рентг
логического исследования в несколько раз при мо
дозы в 3-5 раз меньшей, чем на рентгеновском экране. «I
того, УРИ дает ряд других преимуществ. Рентгенолог^?
надобности адаптироваться к полной темноте, он м
работать в полузатемненном помещении. Наблюдений
экране монитора позволяет в случае необходимости анал
ровать изображение группой рентгенологовт что существе
облегчает обучение студентов и молодых рентгеном
искусству расшифровки рентгенограмм. -
Внедрение в УРИ достижений цифрового телевид^
расширило список этих преимуществ. Появилась возможгйЙ
проведения цифровой обработки изображения, которая пй
ляет препарировать изображения, убирая из него меша^ш
структуры, и улучшить качество изображения по четкий
контрастности и зашумленности, а также прицельной циф£ййй
рентгенографии, которая в рентгеновских кабинетах ведет
зарубежных стран равноправно сосуществует с традицибм
пленочной рентгенографией и во все большей СТёПй
IS’- .=
заменяет ее вследствие ряда преимуществ. ,
Явные преимущества УРИ перед традиционными п|Й
никами рентгеновских изображений (экран, пленка) по.б^
развитые страны законодательно запретить просвечив^
без УРИ и разработать научные программы перехода ОГЛ
ночной рентгенографии на цифровую рентгенографию^
В странах Западной Европы запретительные закон^
тельные акты действуют уже не менее 10 лет, в то времй^й
Российской Федерации многие действующие рентгене^
аппараты (примерно 30% на 01,01.2001 г,) не имеют Ю
В связи с принятием в декабре 1995 г. Закона o'
ционной безопасности населения России и вступлейШ
силу новых норм радиационной безопасности
России вопросу оснащения рентгеновских аппаратов!
также стали уделять большое внимание. Минздрав PW
запретил выпуск новых моделей поворотных стол о в-штай|
без УРИ, В Москве Департамент здравоохранения прЯКЙ
№ 180 от 27.03.96 г. просвечивание без УРИ
повсеместно. По мнению авторов, в таких приказах
все регионы России, а решение проблемы дооснащения^
96
них рентгеновских аппаратов УРИ должно быть перво-
8^педным в программах технического переоснащения
°МдеЛений лучевой диагностики.
°ТД Одним из основных функциональных элементов УРИ
ляется рентгеновский электронно-оптический преобразо-
^атель(РЭОП) (рис. 3.3), который преобразует рентгеновское
изображение в видимое.
Рис. 3.3. Рентгеновский
электронно-оптический
преобразователь (РЭОП):
1 — колба,
2 — входной экран„
3 —фото катод,
4 — выходной экран,
5 — фокусирующий электрод,
6 —основной анод,
7 —дополнительный анод.
РЭОП представляет собой электровакуумный прибор,
внутри колбы 1 которого создается вакуум около 10-7 мм рт. ст.
В непосредственной близости от входного окна 2 колбы
расположен экранно-катодный узел, состоящий из флюорес-
центного входного экрана, обеспечивающего превращение
рентгеновского потока в световой, и находящегося с ним в
оптическом контакте фото катода 3. Испускаемые экраном под
Действием рентгеновских лучей кванты света бомбардируют
фотокатод, образуя электронное изображение, которое электро-
статическим полем, создаваемым электронно-оптической
системой, переносится на выходной экран 4. Электростатичес-
ЛеГ,Ол'э создается электронными линзами, образованными
Ором соответствующих напряжений на электродах РЭОП.
.0Ль^инстве РЭОП электростатическое поле создается че-
Ный эг,ек1родами: катодом, которым служит экранно-катод-
Ос уэеЛ| Фокусирующим электродом 5, дополнительным 7 и
вным 6 электродами анода.
Пере ЛектР очное изображение, образуемое фотокатодом, при
К зпрЧ0Се на выходной экран ускоряется за счет приложенных
дРодам высоких напряжений и уплотняется (масштаб
97
к
переноса изображения равен приблизительно 10 pa^j
на выходной экран фокусируется все рабочее поле), Сэй
электронное изображение бомбардирует выходной экв£
изготовленный из мелкозернистого люминофора, напрга
типа Р-20 на внутренней стороне выходного окна
результате на выходном экране создается яркое уменьщ§|
изображение. Таким образом, в РЭОПе имеет место
преобразование изображения: рентгеновского в св^ж
светового в электронное и электронного вновь в свет.^|
Входное окно РЭОЛа должно иметь высокое пропуэда
для рентгеновского излучения и выполняется из стет!
тонких металлических мембран (алюминий, сталь). Напри
в РЭОП фирм Томсон и Сименс применены алюминий
окна с коэффициентом пропускания около 0t9 для pgl
новоких лучей со слоем половинного ослабления 7
(таблица 3.1).
Диаметр входного окна РЭОП определяет рабочее]
УРИ и у разных типов составляет от 120 мм до 57
Наиболее распространены 9-ти дюймовые РЭОП с номй
ным диаметром входного экрана 230 мм. Диаметр вых0|
экрана составляет 15, 20, 25, 30 или 35 мм, у
Входные экраны у современных РЭОП изготавлиО
иодида цезия (Csl), главным преимуществом которого ЯЙЙ
100% однородная плотность вещества, не требующая вш
связывающей основы и гарантирующая высокую эфф^
ность поглощения рентгеновского излучения- ЭффекШЙ
энергетического поглощения может достигать 0,7.
основе Csl имеет еще и то преимущество, что его кри^
могут выращиваться в виде нитей, ориентированных|
рентгеновского пучка, что резко уменьшает поперечОД|
сеяние световою излучения в экране. Рассеяни^|
сводится к минимуму за счет обеспечения плотного
между экраном и фотокатодом. Экран Csl обеспечивайся
до 2000 фотонов на один поглощенный рентгеновски^
Длина волны светового излучения согласуется со спеКЙ
ной характеристикой фотокатода путем введения акти®
Na (натрия). fl
К выходным экранам РЭОП предъявляются повЫЭД
требования по разрешающей способности. Это o6yGW
тем, что даже для мелкозернистых экранов типа P2R|
1
малых размеров выходного экрана (15 35 мм) ЧКХ
И^еет существенный СПВД^ Поэтому большинство РЭОП изго-
И вриваЮ1 с несколькими рабочими полями. Приуменьшении
^змера рабочего поля, переносимого на выходной экран,
^решающая способность увеличивается.
Р Кроме малого размера выходного экрана на потерю
контраста в РЭОП влияет рассеяние и преломление светового
излучения в люминофоре выходного экрана. Для устранения
этих эффектов выходную планшайбу делают толстой (от Зг6
до 24 мм), а ее боковую поверхность чернят.
Таблица 3.1
Основные параметры 9” РЭОП
Тип РЭОПа. фирма HIDEQ 23-3 ISX Сименс TH 9438 НХ Томсон РЭГИ МЭЛЗ
Коэффициент преобразования на 235/122/70 200/100/50 110/70
трех рабочих полях.
мг с
Размеры рабочих полей, мм 215/160/120 215/160/120 215/165
Размен выходного экрана, мм 25 25 21
Толщина стекла за экраном, мм 14 14 3,6
Люминофор входного экрана HDQE Csl layer Csl Csl
Тип выходного экрана Р43 Р20 P2D
Максимум спектра излучения, нм 548 550 550
способность на 'пех рабочих полях, mw1 5,2/6.0/6,5 5,2/5,8/6,8 2,5/3,8
Д^сторсцй1 интегральная 5 4 5
ди фферен ци ал ьн ая 13 15 20
энепг0ЕЗая эффективность при 5g 5 Рентгеновских фотонов 0,65 0,65 0,60
тРастаП1ЦИе|п сохРанения кон-
д^етали ^iiMOTpoM 10 мм 0,95 0,95 —
4егоЛпИ' внимающей 10% рабо- 1^^“ДЮЛЯ 0,97 0,97 0,92
99
Для переноса изображения с выходного экрана R&
на фоточувствительные слои преобразователей изобршй
в видеосигнал в УРИ используются светосильные огттвдй
устройства. Если в УРИ используется только один S
(телевизионный)„ то применяют светосильные
Коэффициент передачи светового потока объективом^
деляется по соотношению 1
а = бЛ"": . (3.4)
4 * (1 +m)Z J . й
л
где 9 — относительное отверстие;
т — коэффициент прозрачности; ।
m — оптическое увеличение (отношение разм§|
изображения к размеру объекта). j
Соотношение (3.4) показываем что для увели^
эффективности оптического узла необходимо увели'Й
относительное отверстие объектива, оптическое ув0лЙ1|
и коэффициент прозрачности. |
Например, при переносе изображения с выходного!
на РЭОП диаметром 25 мм на фотослой ПЗС-матЖЯ
фоточувствительным слоем 4,8 мм масштаб будет" в
m = 4,8/25 = 0,192, Если использовать объектив с относа
ным отверстием 0 = 1:1 и коэффициентом пропусканий S1
то коэффициент сбора светового потока будет равйш
0г005, т. е. из тысячи фотонов только 5 достигают фотЙЭДШ
гельного слоя. *3
Так как предварительное усиление числа частицW
составляет не менее 60 тысяч раз, даже такие большЖО
в оптическом узле не оказывают влияния на результир)^
квантовую эффективность УРИ. Однако, как будет пбКЙЙ
параграфе 3.3, коэффициент передачи светового поТОШ
ективом является определяющим для квантовой эффРКЭДЙ
во флюорографических и рентгенографических ЦЯЯЯ
камерах, которые построены по принципу съемки изобр|д
с рентгеновского экрана. . J
Если в УРИ необходимо обеспечить одноврем||
работу двух каналов: рентгеноскопического и Рент^Я
фического (кинематографического), то используют
узел, состоящий из двух объективов (тандем). которь^И
100 I
гак9тся навстречу друг другу (рис* 3.4). При этом плоскость
л ображения на выходном экране РЭОП 1 устанавливается в
фокальной плоскости первого объектива, а фоточувствитель-
Рис. 3,4. Оптическая схема Сандем”:
1 — выходной экран РЭОП, 2 — первый объектив,
3 — зеркало, 4 — второй объектив,
5 — приемник рентгеноскопического канала,
ь — приемник рентгенографического канала.
ная поверхность телевизионного приемника 5 — в фокальной
плоскости второго объектива. Масштаб изображения опре-
деляемся отношением фокусных расстояний: m = f2/fr
Коэффициент сбора светового потока вычисляется для этого
оптического узла из соотношения:
сх0 = т1 * т2 - sin2 р (3.5)
гДе р — угол поля зрения узла, а т1 и т2 — коэффициенты
Прозрачности первого и второго объективов соответственно.
Если использовать тандем, то для того же самого случая
передачи изображения с экрана РЭОП диаметром 25 мм на
ПЗС матрицу с высотой фотослоя 4,8 мм при 91 = 0г - 1:1 и
' Т29.8 коэффициент сбора светового потока составит
' 0,006, т, е. увеличится только на 20% по сравнению с
Пользованием одного объектива. Поэтому, если УРИ имеет
ватьК° °'Г,|ИН телевизионный канал, целесообразно использо-
Иц Од,ин объектив, так как оптический узел на двух объективах
ет большие габариты и стоит дороже.
Навл^ЛЯ двухканальног° УРИ между объективами 2 и 4 уста-
Иг^егся светоделительная пластина 3, которая может
101
передавать весь световой поток только на кинокамеру g^gs
на ТВ-канал 5 по очереди или делить его в заданном q™
шении одновременно на два канала. -тЯ
Часть светового потока, вышедшего из первого объекта®
может отводиться световодом или иной дополнительной
кой на фотоприемник системы стабилизации яркости. (Jw
с ПЗС-матрицей, у которой характеристика свет—сигнал л инй
ная, такой необходимости при рентгеноскопии нет. В ajJ
случае сигнал на систему стабилизации яркости может (О
взят из телевизионной камеры до узла автоматической рёгуй
ровки (АРУ), Однакот если телевизионная система используем
как в режиме рентгеноскопии, так и цифровой ремтгенографед
то необходимость в отводе света из оптического
появляется вновь для фотоэкспонометра, обеспечиваю^
отключение рентгеновского аппарата при рентгеногра^Й
после того, как экспозиция достигает заданной величинам
Часто в оптическом узле УРИ устанавливается светШ
диафрагма, позволяющая регулировать освещенностей
фотоприемнике. Именно с помощью этой диафрагмы ж
настройке режима рентгеноскопии устанавливается КОМШ
мисс между пространственной разрешающей способнрё^
и чувствительностью- Уменьшение диаметра диафрагм
приводит к повышению разрешения и дозовой нагрузим
пациента,
Так как в режиме цифровой рентгенографии доза наШ
может увеличиваться во много раз по сравнению с
рентгеноскопии, то уменьшение отверстия диафрагмы йозвф||
сохранить оптимальную экспозицию на ПЗС-матрицёЭДщ
передающей телевизионной трубке. Подавляющее бОЛЁ№Й|
ство УРИ в режиме рентгеноскопии работают при Д0^|
кадр в плоскости приемника от 1 до 4 мкР, а при цифр^
рентгенографии эта доза увеличивается в десятки
целью получения качества изображения, сравнимой!
качеством рентгенограммы. Укажем, что при плеИЙЙИ
рентгенографии грудной клетки типичная доза на
плоскости кассеты составляет 0,5”1,0 мР, т. е. в cQTWgj
больше дозы на кадр при рентгеноскопии.
В некоторых типах УРИ с целью полного использфВДи
фоточувствительной поверхности преобразователе
сигнал, имеющего формат 3:4г используют анамерФ^Ч
102
тику। которая трансформирует круглое изображение РЭОПа
°ПдЛлипсоидальное. Восстановление круга из эллипса осу-
В ествляют электронным путем.
W отменим также, что 8 УРИ некоторых фирм оптика
яссчптана с учетом компенсации дисторсии РЭОП. Такие
□бъекгивы применены, например, фирмой «НИПК«Электрон^
/Санкт-Г(е1ербург) в усилителях рентгеновских изображений
серии УРИ-512.
до недавнего времени в качестве преобразователей
изображения в видеосигнал в УРИ на РЭОП использовались
исключительно передающие телевизионные трубки класса
видикон: видиконы, плюмбиконы, кремниконы, кадмиконы и
др. Название трубок этого класса определяется типом исполь-
зуемого фотослоя мишени. Например, у видикона используется
мишень из трехсернистой сурьмы, у плюмбикона — из оксида
свинца, а у кадмикона — из сернистого кадмия. В связи с тем,
что в настоящее время применение передающих телевизион-
ных трубок в УРИ практически вытеснено ПЗС матрицами,
мы не будем рассматривать их устройство и принцип действия.
Желающие могут ознакомиться с их устройством и принципом
действия в монографиях [2, 9].
Прибор с зарядовой связью (ПЗС), изобретенный в 1969 го-
ду, с начала 90-х годов начал вытеснять в телевизионных
камерах передающие телевизионные трубки. Основой эле-
мента (пиксела) ПЗС является конденсатор со структурой
металл-окисел-полупроводник (МОП-конденсатор). Именно
этот конденсатор является элементом, способным хранить
зарядьг образуемые под действием света. Цепочка (линейка)
иэ связанных друг с другом пикселов обладает способностью
П0Д воздействием управляющих напряжений передавать
Пакеть[ зарядов на выход, где они преобразуются в выходной
видеосигнал. Для понимания работы ПЗС-матрицы рассмот-
такую цепочку более подробно на примере трехфазной
С7Рукгур[Р| показанной на рис. 3.5.
Кремниевый кристалл покрыт тонкой изолирующей
; диоксида кремния. На его поверхности нанесены парал-
Че *ьные друг другу электроды, соединенные между собой
Д=ва каждый конденсатор образован металлическим
1РС1ДОМ (°Дна обкладка), участком диэлектрической
нки (диоксид кремния) и лежащей под электродом частью
103
полупроводникового кристалла (вторая обкладка), Btg
обкладка у всех конденсаторов линейки общая. Общн<
второй обкладки является конструктивной основой,
определяющей возможность перетекания заряда из од*
конденсатора в другой. При засветке кристалла <’
возбуждаются свободные электроны, плотность котв
пропорциональна освещенности данного участка. Еаэд
одну из групп электродов подать положительное напряжз
Рис. 3.5. Трехфазная ПЗС-структура.
относительно подложки, то под ними образуются ПОТф?
альные ямы, которые будут заполняться возбуждённа
фотоэлектронами или паразитными термоэлектронами. Ж
в
накопленный
потенциальной
яме
за
определенное
будет пропорционален освещенности.
Если
после
накопления положительное напряжение сместить на сооёЙ
группу электродов, а на электродах, под которыми накоХЙ
зарядовые пакеты, напряжение уменьшить до блИЗМ®
нулевому значения, то накопленные заряды перетекут&Q
зовавшиеся пустые потенциальные ямы. Аналогично зарЯ®|
пакеты могут быть смещены под третью группу электро
Цикличность изменения напряжений электродов обеспе^
процесс перемещения зарядовых пакетов в указанна
рисунке направлении. Пикселю изображения трехфФ
структуры соответствует ячейка из трех МОП -конденсату
Если под крайним электродом линейки образовать р-п-пе?
то подошедший к нему пакет на нагрузочном рези]
превращается в импульс напряжения (это выходной сИ1
Быстродействие такой ПЗС-структуры ограничив
временем переноса заряда из одного пиксела в Д?
которое в датчиках с быстрым считыванием не прёВЬ
десятков наносекунд. Поэтому тактовые частоты перей
104
напряжений на электродах для ПЗС-структур составляют
^есятки или сотни мегагерц. Направленный перенос зарядо-
д jX пакетов можно создать не только в трехфазной, но и в
^ухфазной ПЗС-структуре.
В реальных ПЗС-структурах в процессе переноса часть
зарядов теряется, но эти потери малы. Из рассмотренных
линейных ПЗС-структур формируются ПЗС-матрицы.
В настоящее время в УРИ используется два типа ПЗС-
межстрочным переносом зарядов
матриц, с покадровым и
(рис, 3.6>.
б
Ptfc а й. Матрицы с покадровым (а) и межстрочным (б)
переносом зарядов.
В ПЗС с покадровым переносом зарядов (рис, 3.6, а) секция
. скопления 1 и хранения накопленных зарядов 2 разделены.
яе Рериода накопления в течение короткого времени заряды
^Дой линейки переносятся в секцию хранения, состоящую
айТаких линеек. Далее режим накопления возобновляется,
неЛТ° Бремл происходит считывание зарядов из секции хра-
через регистр считывания 3.
$ с межстрочным переносом (рис. 3.6, б) линейки 1,
н0 и Рых происходит накопление, располагаются параллель’
с линейками 2 хранения зарядовых пакетов.
Дяйт °С°М из линеек накопления в линейки хранения управ-
ВегМс^атворы переноса 4. Считывание происходит через
р считывания 3.
105
Таким образом, независимо от схемы построения RC
нем соединен фоточувствительный растр, представляй
собой набор одинаковых дискретных пикселов, и МёхЙЙ
встроенного электронного сканирования, осуществляй
вывод информации со всех пикселов растра. Итак, Ц'Й|
картина светового поля преобразуется в рельеф заряда
рельеф - в последовательность электрических импуль'ё
Приборам с зарядовой связью присуща высокая ква)
эффективность, характеризующая число накопленных в пи(В
электронов на один падающий на него фотон. С учетом дйё
на отражение и поглощение в электродах, рекомбинаций
других факторов квантовая эффективность ПЗС может д£|
гать 0,7-0,8, На квантовую эффективность ПЗС для
существенное влияние оказывает согласование спект
излучения люминофоров выходных экранов РЭОП со (
тральной чувствительностью ПЗС. В документации на itj
чувствительность, как правило, характеризуется числом т^
электронов, которые накапливаются за кадр определё^
длительности (Тк=20 мс) в каждом пикселе при равном^
освещенности ПЗС светом эталонного источника (напфьйа
с цветовой температурой 3200 К), равной 1 лк. Зная эту да
чину и спектр люминофора РЭОПа; можно оценить кванШ!
эффективность. ]
Разрешающая способность ПЗС характеризуется
пикселов и частотнО’Контрастной характеристикой
Число пикселов характеризует максимальную пространств
ную частоту (час гота Найквиста), которую может передав
без искажений. Спектр пространственных частот
который лежит выше частоты Найквиста, создает в изШ
жении ложные структуры (артефакты) и его желате^
подавлять. Частоту Найквиста для УРИ можно определи^
соотношению 1
V,f 2D
(3.6)
где vu - частота Найквиста, N - число пикселов, которое fW
дится на диаметр рабочего поля, D - диаметр рабочего^
Модификация УРИ с диаметром рабочего поля D ~
и телевизионной камерой на ПЗС-матрице первого
(625 строк, 576 активных пиксел) имеет частоту НаЙ*Ф*
106
_ 1 3 ммгл а тот же УРИ с телевизионной камерой второго
иддрга (1249 строк, 1024 активных пиксел) vh = 2,4 мм_|.
г как спектры пространственных частот большинства вну-
ленних органов человека заключены в диапазоне до 2Г5 мм~\
ур^ с телевизионной камерой второго стандарта имеет
явные преимущества для воспроизведения изображения
0Иутренних органов. На малом поле диаметром 120 мм у УРИ
с камерой второго стандарта частота Найквиста возрастает
до 4,3 ммЛ что охватывает согласно [2] большинство
пространственных частот, содержащихся в рентгеновских
изображениях внутренних органов
Вам (ым параметром ПЗС является динамический диапазон,
который характеризует способность приемника одновременно
воспринимать слабые и сильные освещенности, то есть
градационную разрешающую способность. Динамический
диапазон определяется отношением максимально накоплен-
ного заряда к собственным шумам ПЗС-матрицы.
В каждом пикселе может быть накоплен заряд, не больше
некоторого максимального Q4 : при дальнейшем повышении
освещенности ПЗС матрицы конденсатор насыщается (пере-
полняется электронами) и информация теряется, так как
изображение расплывается вокруг ярких точек. В первом
приближении
Q = SC U , (3.7)
где Sn - площадь обкладки конденсатораг Суд - удельная
емкость структуры металлщиоксид-кремний (Судтем больше,
чем тоньше пленка диоксида кремния), Uxp- потенциал, прило-
женный к электроду.
В ПЗС максимальный накапливаемый в пикселе заряд
^жетдостигать несколько сотен тысяч электронов. С другой
°роны, возможности ПЗС в части регистрации неярких изобра-
нии ограничиваются шумами, основными из которых являются
сотового потока, шумы темнового тока и шумы счи-
ур^,Ки^ Если исключить шумы светового потока, которые в
оце.С являются определяющими, то собственные шумы
jr^a ваются в десятки электронов. Например, динамические
Испо 3°НЫ матриц первого и второго стандартов, которые
Хара ьзуютс* з VPHt находятся в пределах 3000-10 000.
ПЗ^ . что в таком широком диапазоне освещенностей
Меют линейную зависимость сигнала от освещенности.
1П7
Сканирующая способность ПЗС характеризуется вей
ной относительных потерь заряда Q при единично^
передачи из пиксела в пиксел - неэффективность пёЁйй
Кп
—L Для ПЗС-структур кп = 10 4 10 А
Время передачи заряда из пиксела в пиксел
ризуется тактовой частотой, максимальное значение
определяет допустимое время передачи зарядового сйЙ
из одного пиксела s другой.
В УРИ с телевизионными камерами первого стдй
(время передачи строки с учетам обратного хода - Ж)
используется тактовая частота около 14,5 мГц, адляУР^
мерами высокой четкости (время передачи строки -
около 40 мГц.
ПЗС-матрицы - это безынерционные приборы.
ние на динамическую нерезкость определяется только вре^
экспозиции кадра. С друг ими параметрами ПЗС можаМ
комиться в фирменных каталогах разработчиков ПЗС-к^
Ниже в таблице 3.2 приведена сводка параметровJ
которые использованы в УРИ-612 производства ЗА(3^|
«Электрон» и в ряде других УРИ, например, УРИ «Ам^Й
ЗАО «Амико». .ГЛ
Параметры ПЗС-матриц, используемых в УРИ
Тип ПЗС, фирма 3SX 249 AL Sony ICX 039 ви\ Sony Ptjjl
Тип переноса зарядов строчно- кадровый строчно- кадровый кадШ з
Размер пиксела, мкм 8.6 х8Д 8,6 х 8?3 7.5/f
Размер растра, мм 4,8 к 6,4 4,8 х 6,4 7.7-^
Число пикселов в строке 752 752 ips
Число строк 582 582
Емкость пиксела, ке —
Динамический диапазон, раз 3900 —
Чувствительность, ке/лкг источник с 3200 К 500 мВ’ 500 мВ*
По методике фирмы Sony.
(0«
у ПЗС имеется ряд свойств, которые принципиально
оСТижимы в электронно-лучевых трубках. Это: жесткий
искренный растр с точно известными координатами каждого
пиксела, отсутствие дисторсии, высокая плотность компоновки,
далые потребляемая мощность и габариты, высокая механи-
ческая прочность, стойкость к вибрациям и электромагнитным
полям, надежность и большой срок службы, бесподстроечный
режим раооты.
Таким образом, ПЗС идеально вписывается в господст-
вующую ныне идеологию перехода на высоконадежные
цифровые технологии. Это не только твердотельный аналог
видикона. но и следующее за электронно-лучевыми передаю-
щими телевизионными трубками поколение преобразователей
свет-видеосигнал.
фундаментальное преимущество ПЗС перед видиконами
состоит также в том, что первый каскад видеоусилителя
встроен в ту же пластину кремния, где находятся пикселы
изображающей матрицы. Его емкость оказывается в 10г~101
раз меньше емкости на входе первого каскада видеоуси-
лителя для видикона. Поскольку шум усилителя меняется
пропорционально корню квадратному из входной емкости, то
это означает 10 WO-кратное улучшение чувствительности,
В качестве первого каскада видеоусилителя ПЗС матрицы
широко используется МОП-транзистор, работающий в режиме
изолированного затвора. В этом случае заряды пикселов в
выходном устойстве последовательно подаются на затвор
^ОП-транзистора и последний остается электрически изоли-
рованным в течение времени считывания одного пиксела
изображения. За это время заряд, имеющийся на затворе,
Зываег протекание через канал МОП-транзистора много
^ьшею заряда. После считывания одного пиксела изобра-
Cq ИЯ 3107 заряд снимается с затвора и заменяется зарядом
с СлеДУЮщего пиксела. Так как затвор изолирован и не
Со ан с сопротивлением нагрузки, обычный тепловой шум
Ротивления отсутствует.
т&хни СВчзи с широким применением ПЗС-матриц и цифровой
И замкнутые телевизионные системы (ЗТС) для УРИ
°УШественные изменения по сравнению с ранее
П0дро1авшимися системами типа РТ-5 и РТ-6 на видиконах,
н°е описание которых можно найти в [8, 9].
109
Безынерционность ПЗОматриц наряду с вышеук®
ними достоинствами имеет и существенный недостаток?
ее применении в составе УРИ временное интегрироёё
рентгеновских квантов осуществляется только за вй
накопления (время кадра), что приводит в итоге к снижё
отношения сигнал/шум на выходе УРИ по сравнению Й
на видиконе. Для улучшения отношения сигнал/шум в с.р?
менных телевизионных системах на ПЗС-матрицах пример
как правило, цифровые системы шумопонижения наойй
рекурсивных фильтров. Для УРИ «Аметист» ЗАО
разработан цифровой рекурсивный фильтр с так называй:
детектором движения: в котором производится поэлемеЯ
анализ текущего и предыдущих кадров изображения И г
разности принимается решение о происхождении сьед
каждого элемента изображения, то есть является ли сиг
элемента текущего кадра информационным, либо это цга
результате такого преобразования на неподвижных учарт
изображения отношение сигнал/шум увеличивается в 2-31
при сохранении резкости и контраста подвижных уча<£
изображения.
Телевизионные системы на ПЗС-матрицах с ЧЙ£
пикселов 1024x1024 предназначены для УРИ высокого р’Й
шения, например, для ангиографических комплексов ИЛИ
с большими рабочими полями - 290 мм в диаметре и бй
Телевизионные системы сверхвысокого разрешу
(2048 х 2048 и 3072 х 2048 пикселов) используются И;
для поворотных столов-штативов, которые могут не кбмпё
товаться стандартными ЭСУ для прицельных сним£ё0|1
пленку. Разрешающая способность УРИ с такими телевй£
ньеми системами позволяет полностью заменить пленФ
рентгенографию на цифровую. При рентгеноскопий
сверхвысокого разрешения работают а импульсном рй
(пульс-флюоро) с максимальной частотой смены кадрЭД
секунду.
Большинство современных УРИ оборудованы сист^
стабилизации мощности дозы во входной плоскости Р
что автоматически оптимизирует качество изобрел
Уровень установленной мощности дозы может отражай
экране монитора. Система стабилизации легко адаптер
под конкретные типы питающих устройств.
110
-Технические параметры и характеристики некоторых
унификаций отечественного УРИ-612, которые зависят от
Tvina используемого РЭОП, приведены в таблице 3.3.
Таблица 3.3
Параметры и характеристики УРИ-612
в зависимости от типа РЭОП
произ- водитель, страна Диаметры рабочих полей, мм Чувствитель- ность, мкР/с Число пикселов ТВ камеры
РЭП-1, МЭЛЗ, Россия 215/150 50 776 х 532
?13QA41G NTSP, Чехия 250/175 50 776 х 582 или 1024 х 1024
TH 9428 Thomson, Франция 215/160/120 20 776 х 532 или 1024x1024
TH 9432 Tnomson, 'Франция 290/215/160 20 1024 х 1024 или 2048 х 2048*
TH 9437 Hwisori, Франция 360/290/215/160 20 2048 х 2048*
’ На этапе разработки.
Весь ряд УРИ-612 рассчитан на питание от однофазной
сети переменного тока напряжением 220 В с частотой 50 Гц.
УРИ различают пороговый контраст не более 2% и имеют
Динамический диапазон не менее 50 раз.
Все нормируемые стандартом на УРИ (ГОСТ 26141-84)
Параметры УРИ-612 находятся на уровне лучших зарубежных
аналогов. Все УРИ-612 могут работать в импульсном режиме,
на такой режим рассчитано рентгеновское питающее
Устройстяо фирмой «Амико» создан аналогичный ряд УРИ
Метист» на базе РЭОП фирмы «Тошиба» и «Сименс»., обла-
Ющий близкими характеристиками. Внешний вид электронно-
«д1ИческогС) блока отечественных УРИ-230 «Аметист» (ЗАО
а и УРИ-612 (НПК «Электрон») — б приведен на
М(4На^°В^еменнЬ|е У™ с ПЗС-матрицами и цифровым запо-
нэп НИем из°бражений позволяют снизить дозовые нагрузки
^ить НТа И обслуживающий персонал в десятки раз; улуч-
Ка%сКачество Рентгеновских изображений и, как следствие,
За С4еВ° йиагчостики; сократить эксплуатационные расходы
г отказа от пленки, фотолаборатории и пленочного
111
архива; увеличить производительность рентгеновских^
нетов и уменьшить трудоемкость получения рентгену
снимков. *
а
3.7. Электронно-оптический блок УРИ
и УРИ-612^
Рис
230 < АмеТисТ::
Плоские усилители рентгеновского изображён
ряду усилителей рентгеновского изображения особо#
занимают УРИ непосредственного наблюдения на ОСНЙ
планарного плоского РЭОП с электростатическим паратиф
переносом электронного изображения с фотокатод&
чески сочленненного с входным люминесцентным
на выходной катодолюминесцентный экран. Первые nft
ленные образцы такого усилителя «Планикон» были
фирмой «Сименс» в начале 90-х годов, В середине 90^
образцы плоских УРИ (типа «Круиз», «Эскоп») были
ны ВНИИИМТ и НИИЭПр и выпускались мелкими серий!
«Экран» совместно с Московским электроламповым
До сих пор в эксплуатации находятся десятку
устройств.
112
Основными элементами конструкции УРИ (рис. 3.8) явля-
основание 1; кожух УРИ 2; входное металлического окно
а защищаемое от механических повреждений декоративным
драном 3; блок входного экрана 6, 7, укрепленный внутри
таллического корпуса РЭОП 4 на полых изоляторах4 через
вторые подводится ускоряющее напряжение 20-30 кВ;
встроенный в РЭОП магниторазрядный насос 10; выходное
окно 3 с катодолюминесцентным покрытием и свинцовое
защитное с текло 9 марки ТФ-5, оптический контакт которого
€0 стеклом выходного окна осуществляется с помощью
специальной иммерсионной жидкости.
На к /1°К ВХОдного охрана содержит алюминиевую подложку,
нолщ10^0 наносигся поликристаллический слой 6 рентге-
ИноФора CsL:Na< В контакте с ним без промежуточного
Формируется сурьмяно-цезиевый фотокатод 7.
ИссЛрОТок Рентгеновского излучения, прошедший через объект
°Вания? попадает на рентгеновский экран и формирует
Фста £Сеэтотеневое изображение внутренней структуры объ-
Фотокатода, находящегося в оптическом контакте с
113
рентгеновским экраном, эмитируются электроны, при
количество прямо пропорционально яркости примык
участков экрана. Фотоэлектроны ускоряются поддей<
электростатического поля и бомбардируют катододйй
центный выходной экран, вызывая его свечение, Изобра
формируемое на катодолюминесцентном выходному
непосредственно наблюдается рентгенологом. Плоска
закрепляется на экране-снимочном устройстве рентген®
аппарата вместо экрана для просвечивания.
Коэффициент преобразования РЭОП — G, опредед
в ^или кд/м . ) может быть представлен как hfii
мР/с мк Гр/с
дение коэффициентов, определяющих характеристики:®
ных элементов РЭОП [16]:
G = % • Ч, ч,' (1 -ч3) • R • S • Ке • I • твых итаоп (W
где:
0,v/R — поток энергии тормозного рентгеновского изд’
на входе РЭОП при напряжении на аноде рент
с кой трубки 70 кВ и фильтре 20 мм AL что соотв^
слою половинного ослабления 7-мм алюмин!
мощности экспозиционной ДОЗЫ 1 мР/с(8,8М1
равный 0,66 - 1Дж/м^ ’ с/мР/с;
I] 1 — прозрачность входного окна (сталь 0,14 мм) для
геновского потока, равная 45%;
гц — прозрачность подложки входного экрана (апю
Оф мм) для рентгеновского потока, равная 82
1-q, — поглощение рентгеновского потока в слое ИОД
цезия толщиной 0,2 мм: равное 65%;
R — энергетический выход рентгенолюминесценции1
того цезия, активированного натрием, равный*
S — спектральная чувствительность фотокатода на;
волны 410 мм, равная 30-10"' А/Вт;
Кг — спектральное соответствие рентгенолюмиНёй!
йодистого цезия, активированного натрием *
мяно-цезиевого фотокатодаг равное 80%;
I — светоотдача выходного экрана, равная 30 кд/р
Таьк — прозрачность выходного окна РЭОП для свётЗ^
Г — электронно-оптическое увеличение, равное Д,
июС1Л— напряжение между электродами РЭОП, равное
И4
расчеты по уравнению (3.8) показывают, .что коэффи-
преобразования бипланарного РЭОП равен около
Ц кдЛЦ. (0,25 ).
212 мР/О мк Гр/С
Яркоед ь свечения В выходного экрана такого РЭОП при
мощное’1 о Дозье Р на входе 0,5 будет равна В = Р G -
_ < 1 Из кривых зависимости минимальных размеров
~ F| W
различаемых зрительным анализатором деталей и минималь-
ных значении воспринимаемых контрастов от яркости изобра-
жения (см. рис. 3.1) видно, что плоский РЭОП выводит зритель-
ный анализатор рентгенолога из условий сумеречного зрения,
чгснтсю нечаст необходимость темновой адаптации. При такой
яркости изображения возможности зрительного анализатора
становятся достаточными для уверенной диагностики, что
подтвердил опыт эксплуатации плоских УРИ [16].
Можно утверждать, что плоский УРИ является электрон-
ным эквивалентом экрана для просвечивания, положительно
отличающимся от него более, чем 100-кратным усилением
рентгеновского изображения.
Применение относгттельно дешевого, надежного и простого
в эксплуатации плоского УРИ является актуальным для стран,
У Которых до настоящего времени эксплуатируются рентге-
новские аппараты с экраном для просвечивания в качестве
переходной модели к современным рентгенотелевизионным
"И с цифровоЕЙ обработкой изображений. К сожалению,
^организация производства МЭЛЗ и экономические обстоя-
тельства России 90-х годов не позволили наладить крупно-
МасШтабпый серийный выпуск плоских РЭОП.
^3- Цифровые рентгенографические приемники
Цифровые камерЫ с экраном и ПЗС-матрицей
сквн|0НаЧ эффективность систем съемки с экрана соизмерима
ц г„ п°вой эффективностью классической рентгенографии
Пйат ОС/1-Щит квантовую эффективность флюорографии.
^hti У длек’гРПнные приемники для съемки изображения с
ен°еског р экрана цифровыми телевизионными камерами,
И5
заменяющие флюорографию и рентгенографию, получан
большее распространение в медицинской практике [10,
Над рентгенографическими приемниками, построен
по этой схеме, работает ряд фирм: Оу IMiX АЬ в ФинлЙ
Swiss Нау в Швейцарии, Trex Medical Corporation в СЩАД
TREX Group во Франции, <Медрентех >г ЗАО «НИПК «Элёй
СП "Гелпик», НПО «Экран», ЗАО «Амико» в России,
Функциональная схема приемника приведена нарйс
ЗКр—
Рис, 3'9. Функциональная схема приемника
«экран—оптика—ПЗС-матрица»
Рентгеновское изображение преобразуется в
с помощью экрана, который установлен на входе привод
С помощью светосильного оптического узла это изо(эрг$
передается на ПЗС-матрицу. Накопленные во время эхе
ции в пикселах матрицы заряды считываются через
устройство матрицы. Полученный аналоговый вид^О^
обрабатывается и подается на АЦП, который npeotp
видеосигнал в цифровой поток. Цифровой поток посту!
оперативную память рабочей станции, где осущестйЛ
анализ полученного изображения. Здесь же осуществи
ввод данных о пациенте, выбор и контроль режима cfcf
Главное преимущество рентгенографической циф
камеры с экраном заключается в потенциальной возМОЙ
получения качества изображения выше, чем на р^ЙИ
грамме. Барьером на пути реализации этого преиму*^
стоит достаточно низкая чувствительность метрдщ
выходить за допустимый (медицинский) диапазон доз
Этот диапазон, как известно, простирается до 5 мР, ПрИЙ
IIG
позой на кадр выше 5 мР (чувствительность 100-милли
Яровой пленочной флюорографии} практически исключены,
для цифровых рентгенографических детекторов в РФ принят
верхний предел дозы на кадр в плоскости приемника 1,0 мР.
Как уже упоминалось, основные потери чувствительности
0приемнике с экраном происходят при передаче изобра-
^ения с экрана на ПЗС-матрицу. Как видно из соотношения
(3.-4) для коэффициента сбора светового потока на ПЗС
матрицу имеется несколько путей увеличения чувствитель-
ности: увеличение масштаба передачи изображения, относи-
тельного отверстия объектива и его прозрачности. Кроме того,
имеются резервы по увеличению светоотдачи экрана и
квантовой эффективности ПЗС-матрицы.
Соотношение (3.4) показывает также, что применение
некоторыми отечественными разработчиками бытовых мало-
габаритных ПЗС-матриц в рентгенографических цифровых
камерах для флюорографии является тупиковым. Действительно,
при применении полудюймовой ПЗС-матрицы с фоточувсгви-
телыным слоем 4,8 мм, входного экрана 400x400 мм. объектива
с относительным отверстием О - 1 : 0,75 и коэффициентом
пропускания т= 0г8 коэффициент сбора светового потока будет
равен ан = 0,00004. В то же время, при применении специа-
лизированной крупногабаритной ПЗС-матрицы с размером
фоточувст витального слоя, например, 24,6 х 24,6 мм при прочих
равных условиях коэффициент сбора светового потока =
то есть ет 25 раз выше по сравнениюс первым случаем.
Оптический узел камеры может состоять из одного или
Нескольких обт^ективов, каждый из которых передает свою
Насть рабочего поля экрана. Например, в цифровой флюоро-
рафическ[.)й камере КФЦ «Электрон» один светосильный
ъектив передает изображение с экрана 390 х 390 мм на
Swis МаТРии'У РазмеР°м 25 х 25 мм, а в камере ddR фирмы
часд Рабочее поле разделено на четыре части и каждая
ddR ' 11еРел-ается объективом на свою ПЗС. То есть в камере
Иэ0бИСГ10/1ЬЗУе'гся 4 цифровых телевизионных фотокамеры, а
бОд Ражение вшивается электронным способом. Чем на
суан ее число частей делится экран, тем более плоской
камера, приближаясь при увеличении числа
Эл6к Б к доской панели, но тем сложнее становится система
лнной "сшивки» без искажений и потери информации.
117
ч- сч с; ю —— Цифра ЛРШ I г. Харьков Украина
G5 г4
л ZT § "S 0 'ад
3 о zJ
а га а Cl £ Q. е>
S и- U.2
о
ГО
с '\гГгг
г£ _Q сс
1 га х сс о X 54 ОС ад
h “ж^ *^-, V’
С 0 1 о э
1 I
га ГТ"
а 3Z
х ад Q.
» а ф DbR £С <7? <jy ад =Г ад Е0
S =S
сз
X
X
-Q
га о 1 о О о. Ж ст
а к о 2^ з;
е- S LU О X 5 Е ад о
3" LU L' txo 1 О-
S
X
3
ь
о 4:
3 а рон т
ф С' (Л
Сэ S:
ж r_j
ад L5
О ад О
га X ч Ф CU
CL
ьг
СУ
X
X
ад
S о.. Е ад ад X ад
LIHjJ i lj. Q. О
И8
Чтобы заменить пленочную флюорографическую камеру,
цифровая камера с рабочим полем 400 х 400 мм должна
одержать одну (или несколько) ПЗС-матриц с общим числом
пикселов не менее 1000 х 1000. Для рентгенографической
камерь1, которую можно устанавливать на стол или стойку
снимков общее число пикселов должно быть существенно
больше.
В таблице 3,4 приведены параметры промышленных
образцов приемников изображений, построенных по схеме
съемки с рентгеновского экрана.
Отечественные флюорографические цифровые камеры
КФЦ-^Электрон», «Цифра», «Ренекс-Флюорс» предназначены
для получения рентгеновского изображения прежде всего
грудной клетки.
Камеры применяются для оснащения новых и модер-
низации имеющихся флюорографов, устанавливаются на
стандартные кабины 12Ф7, 12Ф9 вместо штатных флюорогра-
фических камер или на стойку вертикальных снимков.
Использование цифровой камеры во флюорографах
вместо пленочных камер позволяет превратить обычный
флюорограф в цифровой, что обеспечивает все преимущества
современной цифровой рентгенографии перед традиционной
пленочной технологией. Это, в первую очередь, мгновенное
получение цифровых рентгенограмм, экономия времени врача
и пациента. цифровая обработка изображения, возможность
бдения цифрового архива снимков и включения в компью-
терную сеть медицинского учреждения. Наконец, немаловажный
Экономичоский фактор отказ от дорогостоящей рентгенов-
екой пленки, химикатов, проявочного и просмотрового сбору-
П{Дания- ^0Т0/1а^°РЗт0Рии- В ряде случаев подобная камера
ст^0Лчет ?аменить пленочную рентгенографию на вертикальной
и с голе снимков рентгенодиагностических комплексов,
кам РИ]И|ИГГ работы камеры поясняется с помощью схемы
представленной карие. ЗЛО. Невидимое теневое
^лУче^ I L с^Разованное при прохождении рентгеновского
п0Мо1ения чеРез пациента, преобразуется в видимое с
Рентгеновского экрана, который установлен на входе
ИКа’ С помощью светосильного объектива это изобра-
акеггоэПередается на ПЗС-матрицу. Накопленный во время
Мии в пикселах матрицы заряд электронов считывается
119
Теневое
изспракение
в [К:г|7генОзск-их
лучах
Рис. 3.10. Схема, поясняющая принцип работы
цифровой флюорографической камеры
через выходное устройство матрицы. Полученный аналО
видеосигнал через буферный операционный усилители
ется на аналого-цифровой преобразователь (АЦП)»
преобразует видеосигнал в цифровой поток: вид£О^Н
каждого пиксела квантуется и записывается двоичны**1*^
120
l|hcjio разрядов кода определяется областью применения
лрИемника. С выхода АЦП цифровой поток данных поступает
уплачу цифрового интерфейса. В плате цифрового интер-
фейса цифровой поток обрабатывается в процессоре с целью
^деления сигнала изображения из шумовых выбросов и
записывается в ОЗУ. Из ОЗУ с помощью контроллера после-
довачельного интерфейса цифровой поток передается по
последовательному каналу кабелем на плату PCI интерфейса,
которая установлена в системном блоке рабочего места
лаборанта (АРМ-1). Интерфейс связи между платой цифрового
интерфейса электронно-оптического блока и платой PCI
интерфейса выполнен по стандарту [ЕЕЕ 1394: цифровой поток
данных передается со скоростью 200 Мбит/с; данные
передаются блоками по 256 бит. Плата PCI интерфейса
транспортирует получаемые данные в ОЗУ системного блока
АРМ. Суммарное время считывания сигнала изображения и
передачи цифрового потока данных не превышает 1200 мс.
По окончании передачи данных камера готова к следующей
экспозиции. Команда «экспозиция» подается через опто-
элекчронную развязку по кабелю с пульта управления
питающего устройства нажатием кнопки, включающей высокое
Напряжение на рентгеновскую трубку.
АРМ лаборанта реализует предварительную обработку
видеосигнала: компенсацию фона и неравномерности сигнала
пополю изображения, подбор параметров яркости, контраста,
псмощыо АРМ лаборанта осуществляются ввод данных о
ПЗДёнте, контроль правильности выбранного режима съемки
.Жжения на рентгеновской трубке, количества электри-
Еа< вРемени экспозиции), оценка качества полученного
Ражения и пересылка полученного изображения в АРМ
уентген слога,
Рентгенолога обеспечивает анализ изображения на
и СО|10Ре' erG дополнительную коррекцию, препарирование
6РахраСО8анИе с паРаметРами зрения. Обработанное изо-
^0сТи Ие опоминается в цифровой памяти и при необходи-
е'1роизв°^ится его распечатка на принтере. Здесь же
ляется составление рентгенологического заключения.
Упоминалось, применение двух автомат изи-
х Рабочих мест (АРМ лаборанта и АРМ рентгенолога)
121
позволяет одновременно вести прием пациентов и дец.
ку ранее полученных снимков. Если такой необходима
врач-рентгенолог может работать на рабочем месте ла£
Изображение
ПЗС-матрицу блока
с рентгеновского экрана переда^
сенсора высокосветосильным объ®
Разрешающая способность объектива позволяет
вать на фоточувствительную поверхность ПЗС-и
детальное изображение с высоким контрастом, содег
до 2000 х2 ООО элементов.
В блоке сенсора камеры КФЦ «Электрон» испрти
ПЗС-матрица с 4 млн. пикселов. Емкость каждого т
составляет 300000 электронов, что обеспечивает а
динамический диапазон, позволяющий сохранить i
мацию на одном снимке как о мягких тканях, так и 6 *
структурах. Чувствительность матрицы не менёе .:
электрон на люкс. Такая чувствительность для с
люминофора оксисульфида гадолиния, активирое
тербием, обеспечивает высокую квантовую эффекту
матрицы.
Использование в электронно-оптическом блокё $
чувствительного экрана, светосильного объектив#
матрицы с высокой квантовой эффективностью пб?
производить цифровые рентгеновские снимки с дй?
снимок не более 1 мР, что не превышает дозы при рМ
графин на пленку с высокочувствительными усилий"
экранами
Блок сенсора, преобразующий изображение в
поток камеры КФЦ, состоит из трех плат: платы ПЗС-М
платы цифрового интерфейса и блока питания,
Плата ПЗС-матрицы формирует все необхаД!
работы ПЗС-матрицы сигналы и напряжения. П0ВД
чения питания ПЗС-матрица находится в режиме Ш
При подаче от РПУ через оптоэлектронную разе
электрон но-оптический блок импульса, соответствую^
позиции рентгеновского излучения, ПЗС-матрица
в режим накопления. Длительность накопления нё пр*
100 мс. По окончании длительности импульса накоп/?
пикселах матрицы заряд считывается через выходной
122
рзС-мафицы. Считанный сигнал через буферный опера-
усилитель (ОУ) подается на 12-разрядный АЦП.
С выхода АЦП 12-разрядный цифровой поток поступает
цифрового интерфейса (ПЦИ). Поступающий цифро-
|1ОТ0К после выделения полезного сигнала накапливается
S°03V Главное назначение ПЦИ заключается в передаче
^фровых данных на плату PCI интерфейса,
Ц Плата PCI интерфейса транслирует получаемые данные
0ОЗУ сис темного блока АРМ.
Основное назначение автоматизированного рабочего
места лаборанта состоит в контроле качества полученной
цифровой рентгенограммы, вводе данных о пациенте и
пересылке цифрового потока данных в АРМ рентгенолога,
При поставке камеры с одним рабочим местом на АРМ
осуществляется также анализ снимка, его архивирование,
подготовка заключения по результатам анализа снимка и
получение твердой копии.
Автоматизированное рабочее место лаборанта в случае
полной комплектации устанавливается, как правило, в непо-
средственной близости от пульта управления рентгеновским
питающим устройством. За исключением платы PC! интер-
фейса АРМ собирается из изделий персональных компьютеров,
Удовлетворяющих требованиям технических условий на
Камеру (см. главу XII).
Приемники для сканирующих флюорографов- В ска-
нирующих флюорографах используется принцип механического
сканирования линейки детекторов по кадру изображения. По
срокам рентгеновское изображение детектируется с по-
м0Щыо избранных в линейку одноэлементных чувствительных
к рентгеновскому излучению датчиков. Регистрация распре-
_ ления излучения по кадру обеспечивается механическим
титрованием . Для этой цели рентгеновская трубка, щелевые
лиматоры и линейка детекторов одновременно равно-
УзГ° пеГ>еМещаются вдоль кадра. Первый коллиматор с
Рент Щш,ью формирует тонкий веерообразный пучок
т^До 6Норокого излучения, который после прохождения через
XqTq Иэдаонга попадает па второй коллиматор, в качестве
ТфроРого часто используется входное окно линейки детек-
с>Тк ^ИП|ап- полученный в каждом элементе детектора,
бается, оцифровывается и передается в цифровую
P&HTti
123
память. После считывания сигналов всех датчиков п
происходит перемещение сканирующей системы на е:
щую строку и т. д. По окончании сканирования В ци£
памяти накапливается полное изображение кадра.
Следует отметить, что различные методы сканир
создают разные проекционные искажения изобребй
плоскости детектирования. Основное достоинство?
рующих систем заключается в высокой их чувствитёя
и исключении вредного воздействия рассеянного иёл
на качество изображения, з
Известен ряд линейных детекторов рентгенова*
бражений [15]. Наиболее широкое распространение ni
многопроволочные пропорциональные камеры (М
линейки фотодиодов, сочлененные с рентгенолюминоф
На многопроволочных пропорциональных камер
c i роемы флюорографы ФМЦ-Хе-125 и МЦРУ «Си
Принцип действия многопроволочной пропорциональна
ры реализован в детекторе Института ядерной физики!
В герметичном дюралевом корпусе, наполненном у
газов (80% Хе и 20% СО2) при избыточном давлении в
форы, помещены три проволочных плоскости —две
и одна анодная. Анодная плоскость, состоящая из 32Q&
проволочек диаметром 10 мкм, размещена между кате
плоскостями. Шаг между анодными проволочками раве$
расстояния анод — катод составляют 1 мм. Эта прРР
нальная камера представляет собой совокупность: й
порциональных счетчиков в одном объеме.
Работу твердотельной ячейки рассмотрим на ЭД
приемника, который использован во флюорографе ЭД
(«Проскан-2000» )г разработанном фирмой «Рентгё^
Линейка состоит из 16 фотоприемных модулей* -SJ
фо то при ем ном модуле имеется 6^ фотодиода РФ
0,36 х 0,36 ммг. Шаг между фотодиодами равен 0,4.1
Линейка фотодиодов соединена с люминеей
экраном ЭРС-2С, в котором использован в качестве Л
фора оксисульфид итрия.
Рентгеновский пучок, пройдя через коллиматор! N
на слой люминофора. Свет от люминофора через Рл‘
конные шайбы попадает на фотодиоды. Видеосигнал!
124
^дов через сдвиговые регистр поступает на аналого-
цифровой преобразователь, оцифрованный сигнал с которого
переписывается в память. По окончании съемки кадра в
памяти формируется цифровое изображение размером
1024 х Ю24 элемента.
В сканирующем цифровом флюорографе Digicleica гол-
ландской фирмы Oldelft применено сочетание линейного
плоского усилителя изображения с ПЗС-матрицей. При скани-
ровании пациента веерным рентгеновским пучком рент генов-
ское изображение воспринимается и усиливается линейным
плоским усилителем рентгеновского изображения и далее с
выходного экрана усилителя с помощью оптического узла
передаемся на ПЗС-мгатрицу.
Приемники с запоминающим фотостимулируемым
рентгеновским экраном. Перспективными для цифровой
рентгенографии следует считать детекторы на базе люминес-
центных экранов с запоминанием рентгеновских изображе-
ний. Эти экраны изготавливают из люминофоров с вынужденной
(фотостимулированной) люминесценцией. Впервые люминофор
сфотостимулированной люминесценцией разработала японская
фирма Fuji Photo Я1т [4]. Детектор изображения представляет
собой гибкую пластину, покрытую люминофором из фторида
бария, активированного европием. Рентгеновское излучение
поглощаспся этим люминофором и выбивает электроны, кото-
РЫе «запоминаются* как носители поглощенной энергии в
Центрах захвата. При облучении светом, например, от лазера,
энергия высвобождается в виде светового излучения.
На рис 3 11 представлена возможная схема построения
Цифрового рентгенографического приемника на базе люми-
Фора с вынужденной люминесценцией.
В соответствии с методикой рентгенологического иссле-
, ания экран с памятью может быть выбран необходимых
аПп. Р0в и экспонирован на любом рентгенографическом
РУе ^ате ^осле экспонирования люминофор экрана скани-
лазерным лучом, который отклоняется по строке и по
СИстем™ строчной и кадровой развертки. Часто для
Фак)1^ЛеЙ используют дефлекторы. Для сохранения разре-
способности приемника на уровне разрешающей
Ноет и экрана лазерный луч должен иметь апертуру не
125
более 50-100 мкм. Испускаемый люминофором eg
помощью оптической системы собирается на фотбка
фотоэлектронного умножителя (ФЭУ). Видеосигнал Сл
преобразуется в цифровую форму аналого-цифровым fl
бразователем и запоминается в цифровой памяти спецц
ного процессора или компьютера. В процессоре изобра$
может быть обработано по выбранному алгоритму и >
передано на монитор или устройство для получения тщ
копии.
/
л
и
Рис. 3.11. Схема построения приемника
нэ базе люминофора о памятью и вынужденной
люминесценцией:
1 — лазер, 2 — фокусирующая оптика, 3 — сканирующее зефк^.
4 — экран с памятью, 5 — подвижное основание, 6 — собираюйиде
световод, 7— фильтр, В— ФЭу, 9 — усилитель, 10 — АЦП, 11—
цифровой обработки. п
После считывания изображения экран засвечий^
видимом участке спектра, в результате чего его перв<Щ
ные свойства восстанавливаются и он может быть исАОД?
для получения нового снимка.
Приемник на экране с памятью по сравнению С Л
никами других классов имеет следующие отличите
особенности, . J
1 . В принципе снимки можно получать на любом РФ™
ском аппарате, на котором можно сделать снимок на ПЯ
126
2 Рабочее поле приемника может быть выбрано необхо-
димых размеров.
3 Динамический диапазон приемника составляет несколь-
ко поря/;ков (рис. 3.12). Система на экранах с памятью позво-
ляет получать важные для диагностики изображения при
Использовании диапазона рентгеновских экспозиций от 0,1
До 10 обычных доз на рентгеновскую пленку. Минимальное зна-
чение дозы ограничивают флуктуации рентгеновских квантов.
5. Приемник имеет все преимущества цифровых тех-
нологий.
Процесс запоминания рентгеновского изображения рас-
смотрим на примере люминофора из фторида бария, активи-
pDBai-tj-ioi о европием (BaFBr : Ей). У этого кристаллофосфора
Запрещен| юй зоне имеются локальные уровни; активаторы,
а Ос°^нью захватывать дыркит и «ловушки» — центры захвата
^ktpohor. Под действием рентгеновского излучения в зоне
ходимости образуются электроны, а в валентной зоне -
и образования электронно-дырочной пары дырки
ЧйНиать 1ВДюуоя активаторами, которые образуют центры све-
я_а электроны - «ловушками».
дИть Действием света лазера электрон может освобо-
Из М10ВУшки» и прорекомбинировать с дыркой,
ПогЛЧен'10й активатором. При этом энергия рекомбинации
^топ ^1е,ся ионом активатора с последующим излучением,
“ и наблюдается как фотостимулированная люминес-
127
ценция. В ряде случаев рекомбинация электрона с дыр^
непосредственно приводит к излучению. <
Люминофоры с вынужденной люминесценцией додой
иметь высокий коэффициент эффективного поглощения p&j
геновского излучения, хорошую разрешающую способней
большую световую отдачу на единицу поглощенной энер^
лазера; для быстрого считывания изображения инерционно^
экрана не должна быть большой; спектр светового пртш
формирующего изображение, и спектр лазера не доля®
перекрываться; время хранения изображения должно 6t^
большим. Экран с таким люминофором должен быть мнфга
разового использования.
Экраны имеют следующие характеристики, усреднейй
по литературным данным, |
Коэффициент поглощения рентгеновского излуче>
экраном при напряжении на рентгеновской трубке U
близок к 50%. Разрешающая способность порядка 5 кш
Энергетический выход люминесценции BaFBr; Ей состав^
30-60% по отношению к общему выходу люминесцёмЦ
Затухание фотостимулированной люминесценции характ^
зуется постоянной времени т = 0,8 мкс (за это
интенсивность свечения уменьшается в е раз). Рентген®®
экран с памятью при комнатной температуре может cpxpg
скрытое изображение в течение нескольких часов,- Э
можно использовать для 5 000-10 000 экспозиций. ЭкранЙ
линейную световую характеристику и динамический диап
более чем 104,
Система считывания изображения с экрана собШ
лазерного источника света, двухкоординатного устрО]
отклонения лазерного луча, оптической системы
вания растра на экране и фотоприемного устройству.-
На рис. 3.13 представлена типичная схема ОПТИФ
системы считывающего устройства. В этом считыб^
устройстве развертка по строке осуществляется
ческим дефлектором (АОД). Применение АОД УДб®н!Ь
отсутствия механически перемещающихся деталёД
можности быстрого электронного управления параМ^
развертки, возможности осуществлять автоматическую
лировку мощности диафрагмированного светового
Для развертки лазерного пучка по кадру
электромагнитный гальванометр. В качестве источнИ
128
^льзуе’тся малогабаритный лазер на парах меди. Средняя
И10щнои1 ъ генерации лазера поддерживается на уровне 100 мВт
\ длине поганы 0,5105 мкм. Частота работы лазера ' 20 кГц, а
длительность импульса генерации - 7 нс.
3. 13. Оптическая система считывающего устройства
для люминофора с памятью.
Лазерный луч диаметром 7 мм с расходимостью 10
^^ntjCTynae7 на вход телескопа, образованного линзами
L см) и Л? (F - 30 см). Коэффициент увеличения
л&п^СК0ПЗ равен 2* На выходе телескопа формируется парал-
па~ЬЧЬ1И ™™ой пучок диаметром 14 мм, что соответствует
Де<ь ерУ букового столба в кристалле акустооптического
ект°Ра (АОД), Диафрагма (Д), расположенная в фокусе
Из^СК0Па осуществляет пространственную фильтрацию
йИнзьГ^1'1 ЛЕ?13ера Фокусное расстояние цилиндрической
входн Роняется 25 см. Фокус линзы Л3 совпадает с
ПЩ)скиС1ью кристалла АОД. В качестве акусто-
Ньзд и3 Ки[ ° дефлектора использован дефлектор, изготовлен-
д^П СГа;и,а размерами 20 х 10x7 мм. Для управ-
ег4л1ектором на него подается усиленный по мощности
129
линейно-частотно^модулированный сигнал, период гю
рения которого равен 15,6 ме. Эффективность Дифйй2
АОД составляет 50% в полосе модулирующих
мощности сигнала управления 0L5 Вт. Падающий на кр^1
АОД луч лазера дифрагирует под различными углйэд
соответствии с частотой ультразвука. Плоскость дифрй^
соответствует УО или вертикальной плоскости. Объе
с фокусным расстоянием 20 см фокусирует дифрагировав
световые пучки в плоскости дифракции на зеркало
магнитного гальванометра (ЭМГ)Ь Размер растра назевк
составляет 7,5 мм при девиации частоты 30 МГц. Ну^
порядок дифракции селектируется неподвижной засто
установленной перед зеркалом ЭМГ Размер зеркалу
ванометра 10x10 мм. Цилиндрическая линза Л5 с фокус
расстоянием 10 см переносит изображение растра с
ЭМГ на экран. ЭМГ отклоняет вертикально-сканирук;
пучок лазера по горизонтали за время около 6 с.
В качестве лазера в устройстве считывания может
использован другой лазер, например, гелий-неоновый
Ne). Независимо оттого, какой лазер в конечном итоге®
выбран, система формирования растра на экране не Й
нится. Она будет состоять из акустоогггического дефлей
разворачивающего лазерный луч по строке и электродов
него гальванометра, который осуществляет развертку по
Возможны механические системы сканирования.
Кадровая развертка в этих системах осуществлю
механическим линейным перемещением экрана с ПЙО
В качестве исполнительного элемента кадровой раэв§
обеспечивающего поступательное движение кассётНФ^
ном с шагом в одну строку, можно использовать ша
двигатель. В качестве сканирующего элемента пр,$
может быть выбрано одиночное вращающееся зерка®
ночное вибрирующее зеркало, зеркальный барабан (П£
или сканирующие клинья.
Оптическое устройство сбора светового потока*?^
на фотоприемник должно осуществлять прием ЛО4
рентного излучения в каждый момент времени ТОДО
одного элемента изображения (пиксела).
В считывающем устройстве возможно применен^
поводов. Однако применение световодов затрудняет
130
ного излучения только от одного пиксела. В
Снимаемом сигнале имеет место фоновое стимулированное
и^чение от уже считанных элементов изображения, так как
И счет инерционности люминофора они продолжают све-
3\ься еще некоторое время. При использовании в качестве
стройсгва сбора светового потока световодов отделение
Iohobofd сигнала от полезного возложено на электронику.
Это достаточно легко реализовать для постоянной составляю-
щей фона, но не его шумов, Поэтому существуют оптические
схемы разделения сигнала от фона.
Существенным моментом выбора того или иного типа
сканирования является время считывания пиксела. Чем
больше данное время, тем больше вероятность полного
высвечивания пиксела. При выборе типа фотоприемника,
принимающего люминесцентное излучение, необходимо учи-
тывать динамический диапазон по выходному току, темновой
токг размер фоточувствителы-юй поверхности, квантовый выход
в необходимом диапазоне длин волн. По совокупности этих
параметров фотоэлектронные умножители (ФЭУ) обладают
заметными преимуществами по сравнению с фотодиодами.
Из ФЭУ максимальной чувствительностью и наименьшими
темновыми токами обладают ФЭУ с мультищелочными фото-
катодами. имеющими, однако, достаточно высокую чувствитель-
ность в широком спектральном диапазоне, что требует
установки перед ФЭУ светофильтра, хорошо пропускающего
излучение вынужденной люминесценции и ослабляющее
излучение лазера не менеег чем на б -7 порядков.
В приемнике с запоминающим экраном общие шумы
Определяются шумом рентгеновского излучения, шумом, свя-
^нным с нестабильностью лазерного излучения, и шумом
йгф L В правильно сконструированном приемнике шумами
У можно пренебречь. Шумы лазерного излучения ослаб-
51 двумя способами. Первый способ - это стабилизация
излучения. Этот способ является дорогостоящим.
Иэл^°^ С11°соб - обеспечить такую экспозицию лазерного
пби которой каждый пиксел полностью высвечи-
Увеличение экспозиции може1 быть достигнуто как
ет Увеличения времени высвечивания пиксела, так и за
эКсгщН^1ИЧения мощности лазерного излучения. Увеличение
°ЗИ[1Дн реализовано в промышленных конструкциях прием-
131
ников. Таким образом, в рентгеновском приемнике домияй!
шумы входного рентгеновского изображения и абофд^
квантовый выход определяется эффективным коэффйцм^
поглощения в экране. С
Приемники на базе экранов с памятью выпускает ряДй
Среди них лидирующее положение занимают «Фуджи Мейй
АГФА. В зависимости от размеров рабочих полей разрец^й
способность 3-6 мм-1. Контрастная чувствительность;4-^
динамический диапазон - более 10ОО; доза на кадр
1 мР. Производительность от 20 до 60 снимков в чар, , j
Главным достоинством цифрового преобрааавжй
основе стимулированных люминофоров является возмоо
его применения в традиционной рентгеновской ann^Jg
без какой-либо ее переделки. При этом одна педй
установка позволяет производить цифровую рентгеноедй
на нескольких рентгеновских аппаратах при оснащений
ветствующим количеством кассет с запоминающими экрШ
Один экран без замены способен произвести несколькд^
рентгенограмм. J
Особенно эффективно применение систем со стиад^
ванными люминофорами при экспрессной диагнййй
палатах, операционных, в нестационарных условиях^, irj
Матричные приемники. В последнее десятилетие^
преодолены основные технологические трудности HI
водства плоских цифровых приемников, которые накО8
начали добиваться признания на рынке рентгеновской^!
ратуры. Стоимость является последним барьером нагт^Й!
движения плоских приемников на массовый рынок, Это.НМ^
перспективные приемники для замены пленки, поскйЖ§
имеют много большую чувствительность, чем этодрЖЙ
с другими классами приемников. Более 10 компаний,
ющих в цифровой рентгенографии. работают в этом напраэД!
В настоящее время можно говорить о трех технСЙ^^^И
по которым разрабатываются плоские детекторы. ^НЯд|м
titive Micro Cam Array (RMCA) технология, техн0Д^И|М
детекторами из аморфного кремния и, наконец, технрЛЙ^НИ
детекторами из аморфною селена. >1ДИ||
По технологии АМСА над плоскими приеМНИ||МЖ
работают фирмы CAPES BUILT (США). ГехнолОГЙЯу||^^Ж
заключается в развитии принципа съемки изобрДЖ^Й|^^И
132
тгеновского экрана большим числом камер на ПЗОматри-
РеК При увеличении числа камер появляется возможность
ц3^лиЧения разрешающей способности, которая, в пределе,
УВлеТ ограничиваться разрешающей способностью экрана.
'м больше микроминиатюрных камер, тем больше будет про-
тройственное разрешение и более плоским будет приемник.
По этому принципу построен матричный приемник С1ап-
tv7000 фирмы CARES BUILT. Размер плоского детектора равен
430 х 430 х 90 мм. Разрешающая способность приемника равна
7 мм'! Динамический диапазон составляет около 105 раз.
Чувствительность приемника несколько превышает чувстви-
тельность рентгенографии на пленку с усиливающими экранами.
На базе этого приемника построено несколько рентгеногра-
фических аппаратов. Недостатком является необходимость
«ешивкИ’> многих изображений ПЗС-матриц.
Наиболее широкое распространение получили плоские
приемники с матрицей фотодиодов на аморфном кремнии.
По этой технологии создают приемники фирмы TRIXELL (Фран-
ция), cipiX и VARIAN medical systems (США) и ряд других.
Детекторы фирмы TRIXELL сочетают технологию аморф-
ного кремния с цезий-йодным экраном. Использование в
Качестве преобразователя рентгеновского изображения в ви-
димое йодида цезия с добавлением таллия Csl (TI) имеет
ряд преимуществ. Как известно, одна из основных причин
снижения квантовой эффективности приемника - это неполное
поглощение рентгеновских квантов в экране. Технология
игольчатых экранов Csl (TI) не дает свету рассеиваться в
Соседние иголки, что увеличивает разрешающую способность
экранов Поэтому появляется возможность увеличения толщины
экранов до 500 мкм без ухудшения разрешающей способности,
4То приводит к увеличению квантовой эффективности. Так,
толщине экрана 270 мкм коэффициент поглощения равен
Лько Олз а При толщине 460 мкм уже достигает 0г65.
_ Абсорбция рентгеновского излучения в экранах Csl (ТЕ)
Имизирована под медицинский диапазон рентгеновских
01 40 до 150 кВ, а спектр излучаемого света - под
7вишльносль фотодиодов из аморфного кремния.
Нов ^СнУС1<аемый экраном Csl (Т1) под действием рентге-
Cl<oi и излучения свет воздействует на матрицу аморфных
Роге’1атых кремниевых фотодиодов (aSi:H)r находящуюся
133
в непосредственном контакте с экраном. Плотное припер
матрицы фотодиодов к экрану улучшает пространств
разрешение и исключает необходимость фокусирующей вд
в которой происходят основные потери света, Как ся<
из соотношения (3-4) при масштабе переноса изобрай
гп - 1 и параметрах объектива 0= 1:1 ит = 0,8 на фоте
можно собрать не более 5% света, в то время кйк?
непосредственном контакте потери не превышают 40^j
Приемник света рентгеновского экрана состоит из мат|
фотодиодов (рис. 3.14), расположенных в местах перёкрё
проводящих шин 1 и2, последовательно подключаемых B'i
выходного каскада и источника питания с помощью^
коммутаторов, управляемых электрическими импульёййЦ
нагрузке выходного каскада при этом возникает видебсЖ
отражающий распределение светового потока рентгенов®
экрана по площади матрицы фотодиодов.
Коммутатор
о
н
та
Выходной
каскад
о
Рис. 3.14. Матрица фотодиодов
Для использования накопления зарядов за время®
зиции пикселы матрицы подключаются к проводящей
через р-п переходы (блокирующие элементы), смеЩаШ
в прямом направлении в процессе коммутации пиксеД
134
пном направлении в процессе накопления зарядов, бло-
33f vEOiune стекание зарядов с емкости фотодиодов через
Годной каскад.
Свет, падающий на каждый фотодиод, генерирует электроны,
торые накапливаются 8 собственной емкости диода. Кван-
^вай эффективность кремниевых фотодиодов может достигать
значений, близких к единице.
Кроме пикселов фотодиодов, утюженных на стеклянную
подложку, ла подложке расположены также коммутирующие
цепи, реализующие кадровый и строчный съем зарядов с
матрицы Заряд, накопленный в каждом пикселе, поступает
при считывании на микросхему зарядового усилителя и далее
на электронные схемы усиления, обработки, мультиплексиро-
вания и i юредачи цифрового потока на рабочую станцию (АРМ).
Основанные на аморфном кремнии матричные приемники
по совокупности показателей качества изображения и эксплуа-
тационно- техническим параметрам имеют явные преимущества
перед пленочной рентгенографией. Рассмотрим эти преи-
мущества на примере плоского приемника Pixium 4600 фирмы
TRIXELL. Фирма TRIXELL была основана тремя компаниями
(«Томсон-Сименс» и «Филипс») для развития и продвижения
на рынок плоских приемников как для рентгенографии, таки
для рентгеноскопии. В настоящее время можно говорить
только о рентгенографии.
Pixium 4600 позволяет получать мгновенные цифровые
снимки с размером рабочего поля 426 х 432 мм и матрицей
изображения 2981 х 3021 пикселов. Размер пиксела равен
143 мкм. что обеспечивает разрешающую способность до
Зг5мм’ Квадратный размер матрицы исключает необходи-
мость вращения приемника при съемках различных органов,
°Днц из которых регистрируются в формате «портрет», а
^Угие - в формате «ландшафт». Каждый из a-Si пикселов
^азМером 143 х 143 мкм включает один большой фотодиод
с<Хой световой чувствительности, заполняющий 68% пло~
и один маленький переключающий диод с большим
^внЬ1М Током мА/см2), что обеспечивает хорошую эффек-
^C1L считывания пиксела.
Ден ^астогн°’контрастная характеристика приемника приве-
Г/1Уб 48 РИС 3 рисунка видно, что при частоте 3,5 мм-1
модуляции составляет не менее 15%.
135
гл
О 0,5 1,5
Рис. 3. /5Т ЧКХ приемника Pixium 4600.
при
Обобщенный квантовый выход Pixium 4600
плоскости приемника 2Г5 мкГр для излучения со
половинного ослабления D - 7 мм А! на пространств
частоте 0,1 мм-1 составляет 0t55h а на частоте 1 мм^л.
что как минимум в 2 раза превышает квантовую
ность рентгенографии на пленку (рис. 3.16), Это дрстй^
за счет высокого коэффициента преобразования рентНэШ
квантов в электроны. На один рентгеновский квант^
симости от того, как экран Csl связан с a-Si матрйЙз
определяет коэффициент сбора светового потока, прихйа
от 800 до 1000 электронов.
В зависимости от просвечиваемых органов (то eeiKfi
емой детальности и градационного разрешения) д0зга$9
Г.Р
60*
Ml
' Г
t
3
Л т
О О.? I 1.5 2
Рис. 3 16. Сравнение квантовых эффективностей
1 — Pixiurri 4600; 2 — экран-пленка; 3 — экран с память®
136
Юрскою излучения в плоскости Pixium 4600 составляет от 60
1 л 600 мкР на снимок. Приемник имеет линейную амплитудную
характеристику до 7 мР на кадр. Динамический диапазон
приемника достигает 10 тыс, раз, поэтому, чтобы не потерять
^формацию в изображении о прозрачных или плотных участках,
видеоси1 нал квантуется на 16384 градации (используются
14-разрядные АЦП). Благодаря такому большому динамичес-
кому диапазону приемника исключается возможность недо-
экспонирования или переэкспонирования. Поэтому для
заданной проекции съемки достаточно только одного снимка,
независимо от того, исследования каких органов проводятся,
цифровое изображение становится доступным для анализа
через 5 секунд поело экспозиции. При этом длительность счи-
тывания изображения составляет 1250 мс* Рекомендуемые
времена экспозиции при одиночных снимках — от 1 до 500 мс.
Приемник питается от постоянного напряжения 24 В и
потребляет не более 30 Вт. Все напряжения, необходимые
для работы электроники, вырабатываются на плате. Габа-
ритные размеры 556 х 488 х 45 мм. Такая тонкая панель может
быть легко установлена в серийные столы снимков и вер-
тикальные сюйки снимков. Для достижения такой малой
толщи!гы разработаны специальные электронные схемы,
которые смонтированы на одной печатной плате, располо-
женной позади матрицы фотоприемника. Низкошумящая
электроника обеспечивает адресацию к строкам и мульти-
ллексирование по колонкам, то есть считывание двумерной
Матрицы зарядов, оцифровку видеосигнала и вывод цифрового
Изображения через оптическое волокно. Чтобы защитить
электронные схемы от рентгеновского излучения, прошедшего
еРез экран и матрицу фотодиодов, между матрицей и
ектРонной платой установлен свинцовый экран. Этот
н4овый экран увеличивает срок службы приемника, но
о^ременно увеличивает также массу панели до 20 кг.
rt() вР^мя подготовки приемника совместимо с временем
(Ры °Т0Вк:и других компонентов рентгеновского аппарата
то^УГ^НОйС1<ого питающего устройства, трубки и т. д.). Поэ-
Pqviy- 1x’’lm 4600 может быть легко интегрирован в любую
ен°[ Рафическую систему.
Раче, ° С(Ю^Ражениям увеличения процента выхода годных
МатрЦ*11, а' следовательно, уменьшения стоимости, фото-
приемника Pixium 4600 собрана из четырех панелей
137
размером 216 х 213 мм, соединенных встык и смонтировав
на стеклянной подложке. Собранная таким образом матр
покрыта непрерывным слоем люминофора Csl. '
Испытания Pixium 4600 в клиниках дали высокую оц^
качеству получаемых изображений.
Отметим, что приемники, построенные по данной!^
логии, в принципе способны обеспечивать передачу подвдж
изображений. Решение этой проблемы - дело ближай1й
будущего. 1 ч
Плоский приемник на основе матрицы тонкопден^
полевых транзисторов, покрытых аморфным селеном, pi
ботала фирма Direct Radiography Corp. (США). Поглец]
рентгеновского излучения происходит в слое аморфного 6$
на который подается напряжение смещения. При этом jq
дрейфуют в электрическом поле по направлению к транз^
ной матрице, а электроны - по направлению к
контакту. Этот класс приемников имеет более высокрез
Рис. 3. 17. ЧКХ ряда рентгеновских приемников:
1 — матрица с аморфным селеном; 2 - экрян^пленка низко*
чувствительности; 3 — экран-пленка высокой чувствительна^*
4 — матрица с аморфным кремнием -
138
тоанс1 венное разрешение, чем у других типов приемников
(рис 3- 1
Как видно на рисунке, при пространственной частоте 3 мг/г1
иля рассматриваемого класса приемников глубина модуляции
достигает 70%. Фирма разработала матрицу с размером
рабочего поля 350 х 430 мм. Габаритные размеры плоской
панели равны 467 х467 х 43 мм; масса - 8,6 кг. Число пикселов
матрицы 2560 х 3072, что соответствует частоте Найквиста
3,6 мм
Активная часть пиксела составляет 129 х 129 мкм.
Матрица имеет линейную амплитудную характеристику
от 50 мкР до 27 мР. Максимально допустимая мощность дозы
составляет 10 мР/c. Динамический диапазон матрицы равен
14 разрядам. Матрица потребляет 35 Вт.
Цифровые детекторы постоянно совершенствуются,
Поэтому следует понимать, что приводимые здесь параметры
Относятся только к настоящему времени — началу 2001 года.
3.4. Измерение динамического диапазона
цифровых приемников
рентгеновских изображений
Динамический диапазон является одним из важнейших
парами ! ров цифровых приемников рентгеновских изображу
ний. Между тем, изготовители этой аппаратуры часто неодно-
значно 1 рактуют как само понятие динамического диапазона,
т^к и методы его измерения в конкретных условиях применения
приемников. В настоящем разделе приводится методика
Измерения динамического диапазона цифровых систем визуа-
лизации рентгеновских изображений, применяемая ВНИИИМТ
О «Экран» при приемочных и сертификационных испытаниях
8ного класса аппаратуры. Методика основана на использова-
экспериментальных измеренных зависимостей пропускания
т 0(0 лучка рентгеновского излучения от толщины поглоти-
я (фильтра) из алюминия или меди.
Динамическим диапазоном понимается отношение
Нал 4Имальной к минимальной интенсивности рентгеновского
c^HOSPeMeHHOM облучении площади рентге-
-ксио преобразователя, при которых различаются (обнару-
139
живаются) тесты заданной i еомегрической величины 59J
радиационного контраста,
Создание максимальной и минимальной интенсивной
обеспечивается с помощью наборных фильтров из алюми
(либо меди) нормируемой толщины, располагаемых нДф
стоянии 30 см от фокуса рентгеновской трубки. Тест-ойъй
5%-го контраста располагаются непосредственно Hat|
образователе, либо на опорной деке пациента, если
невозможно.
Впервые в 70-х годах подобное определение динами^
кого диапазона было введено доктором Клеммом (Голине
при разработке методов испытаний УРИ «Делкаликй
последующем оно было использовано и в отечеств^
практике [8,9].
В связи с тем, что теоретический расчет narnQiug
тормозного рентгеновского излучения фильтрами
толщины сложен и неоднозначен из-за сложности опред^
ния спектра рентгеновского излучения, нами были провой!
экспериментальные измерения пропускания узкого
излучения для аппарата РУМ-20М с 3-фазным 6-nyntw
питающим устройством УРП 125/800 [17]. Получен!
результаты применимы и для среднечастотных питЭДЙ
устройств.
Измерения проведены в режиме снимка (25 мА, 5$
уставках 76 и 100 кВ. Измеренные радиационным килОШ
метром RMI Mod.240 (США) значения высокого напрЯЖ
составили: 72f4 кВ пиковое и 98,8 кВ пиковое соответщШ
Погрешность киловольтметра ±3%, При каждом изм£8§
прошедшего через фильтр излучения контролировалсяЖ
ционный выход рентгеновской трубки с помощью <<дозиМ®
свидетеля* и проводились соответствующие попргЙЖ
результат измерений. Результаты измерения козффиц^
пропускания К uфильтров из AI и Си для напряжение
99 кВ приведены в таблице 3 5. 11ри измерении пропу^Я!
фильтра из меди исходное излучение проходил0
дополнительный фильтр 2 мм AI. '/
Динамический диапазон, рассчитанный как
коэффициента пропускания излучения фильтром 2 ЛВД
коэффициенту пропускания для данной толщины ф^Йк
Таблица 3.5
Коэффициент пропускания излучения
ФИЛЬТР, мм AI К ,% пн1 72 кВ К .% 99 кВ Фильтр, мм Си 12 мм At 72 кВ 99 кВ
0 100 100 0 100 100
1 59,2 65,7 0,1 45,5 53,2
2 40.7 49,0 0,2 26,0 38,0
3 30,2 38,7 0,3 16,8 28,0
5 18,6 26,5 0,4 11,4 22,1
10 7,48 13,3 0,5 8,4 18,1
15 3,53 7.37 0,6 6,2 15,1
20 1г98 4,85 0.7 4,7 12,4
25 1,17 3,12 0,8 3,7 10,4
30 0,729 1,98 0,9 3t0 9,0
35 0,426 1,39 1,0 2,4 8,0
40 0,282 0,95 1.2 1.7 6.3
45 0,182 0,70 1,4 1,2 4,8
50 0,120 0,51 1т6 0,82 3,6
55 0,078 0,36 1,8 0,61 2,7
60 0,051 0,26 2,0 0.47 2,1
65 0,033 0,19 2,2 0,74 1,75
7Г) 0,022 0,14 2,4 0,25 1,50
75 0,10 2.6 0,20 1,30
80 0,073 2,8 0,16 1,12
3.0 0,12 0,96
3,5 0,060 0,60
4,0 0,031 0,39
141
приведен в таблице 3,6. В этой же таблице при»
рассчитанные по экспериментальным кривым осла£
толщины тестов из алюминия 5%-го радиационного когг
Габл
р •
Динамический диапазон
Фильтр, мм AI U = 72 кВ и = 99 кВ
Динамический диапазон Тест 5% контраста, мм AI Динамический диапазон 5% к
0 1,0 0,2 1.0
1 1,34 0гЗ 1,27
3 2,18 0,4 1,85
8 5.44 0,5 3,68
13 11.5 0,5 6,65
18 20.5 0.5 Ю.1
23 34.8 0.6 15,7
28 55,8 0,6 26J
33 95г5 0.6 35,3
38 144 0,7 51.6
43 224 0,7 70,0
48 339 0,7 96.1
53 522 0,7 136
58 798 0,7 188
63 1233 0,7 258
68 1850 0,7 350
73 - 490
78 - - 671
Кажущаяся на первый взгляд нелог ичность в том»
увеличении толщины фильтра после 38 мм толщина те
контраста остается неизменной обьясняется тем, что фИл
излучения приближает его спектр к монохроматически
142
ароматического же излучения контраст К может быть
Сделен из соотношения, вытекающего из основопола-
^ше1 о уравнения расчета прошедшего через поглотитель
^лучения [18]:
I ,e-RX _ | .e-!.L(X4A)
к == -------------------------= 1 - е“иЛ
I е’41Х
‘о V
(3.9)
где Ц — интенсивность падающего излучения;
Li — массовый коэффициент ослабления определенного
поглотителя для данной энергии излучения;
х - толщина поглотителя;
толщина дополнительного поглотителя, создающая
нормированный перепад интенсивности.
Из приведенного соотношения видно, что для монохрома-
тического излучения контраст, создаваемый тест-объектом,
определяется только его толщиной (А) и материалом (ц) и
независит от толщины фонового фильтра (х).
Рекомендуемая схема измерения динамического диапазона
цифровых систем визуализации рентгеновских изображений
приведена на рис. 3,18. Фильтр 2 мм А! устанавливается
только в случае отсутствия дополнительного фильтра в соста-
ве излучателя, наличие которого является обязательным по
ГОСТ 26140-84.
Рис. 3.18. Рекомендуемая схема
измерения динамического диапазона
цифровых систем визуализации
рентгеновских изображений
1 — излучатель; 2-- диафрагма излучателя;
3 — наборный фильтр из А1 нормированной
толщины; 4 — фильтр 2 мм Al: 5к 6 — тесты
5% контраста (см. табл. 3*6) в виде алюминие-
вых дисков диаметром 20 мм; 7 —дека
пациента; 8 — детектор излучения системы
визуализации
Нии И3меРения проводятся и нормируются в ТУ при напряже-
ОсуиНа ,Е^бке 75 ± 5 кВ. Практически измерение диапазона
^АДбстьдяется следующим образом: устанавливается макси-
41) й f-позиция, при которой тест 5%-го контраста (0,2 мм
«где виден. После этого увеличивается толщина
Иог° фильтра 3 (рис.3.18) до такой степени, чтобы раз-
143
личался тест 5%~го контраста в «черном» при той же
зиции. Исходя из полученной толщины наборного фийЁЙ»
по таблице 3-6 определяется динамический диапалп^шд
В связи с тем, что динамический диапазон совремёйЗЯь
цифровых систем регистрации, как правило, больш^ий|к
мониторы не обеспечивают одновременное наблф^^
тестов 5%'го контраста в «белом» и в «черном». Поэтатц|
отличие от рекомендаций ГОСТ 26141-84, распростр^так:
щегося на усилители рентгеновского изображений, айБ
цифровых систем визуализации допускаются peryn^oggut
контраста и яркости изображения оперативными
управления с целью поочередного выявления тёетШад»
контраста как в «белом», так и в «черном».
В таблицах 3.5, 3.6 приведены результаты измефёШд
коэффициентов пропускания не только для напряХйНЙЙ^
трубке 75 кВ и фильтра из AI, но и для напряжения
фильтра из Си. Эти данные могут быть использоваяы рФЗЖ
ботчиками и изготовителями систем визуализации рентгОЩ
ского изображения для экспериментальных исследовйй
динамического диапазона при напряжении 100 кВ
зованием тест-объекта как из алюминия, так и из
В заключение раздела следует отметить необходим
применения в фильтрах и тест-объектах алюминия
высокой чистоты. Например, стандарты МЭК припров^^
подобных измерений параметров качества УРИ трёй^
применения в качестве фильтра AI чистотой 0,999. Jd
3,5. Квантовая эффективность регистрация
рентгеновского излучения М
Важнейшим параметром, характеризующим канйЩ
приемника рентгеновского излучения является его
эффективность, то есть способность приемника излучёнж^
образовывать рентгеновские кванты теневого рентгена^
изображения в информативный (световой либо электрида^
сигнал. Актуальность этого параметра для приемник^Й®
цинского назначения объясняется прежде всего
определяет минимальную дозу излучения. В настояЩ^^^
под квантовой эффективностью регистрации Кэ
английского detective quantum efficiency) принято
144 U
1К)Шение кваДРата отношения сигнал/шум на выходе прием-
никй изпучсния Т0Ь1Х к квадрату отношения сигнал/шум на
еГ0 входе'Гвх , т. е.
(3,10)
£ (/?£!£) - Л -100%
для идеального приемника, то есть приемника, который
асе рентгеновские кванты преобразует в полезный сигнал и
не вносит при этом преобразовании собственных шумов
К — Ю0% Отношение сигнал/шум на входе определяется
отношением среднего количества квантов, падающих на ана-
лизируемую площадь S за время t (сигнал) к среднеквад-
ратичному отклонению этих квантов, т. е.
(3.11)
где N — количество квантов, падающих на площадку S за
время L
Понятно, что и отношение сигнал/шум на входе и отноше-
ние сигнал/шум на выходе и, соответственно, квантовая эффек-
тивность являются функцией пространственных и временной
частот.
До последнего времени К<ь рассчитывали и измеряли
вблизи нулевых пространственных и временной частот, то есть
вобласти. где спадом функции передачи модуляции и времен-
ной частотно-контрастной характеристикой можно пренебречь.
Именно возле нулевых пространственных и временных частот
Армирует измерение Кз электронно-оптических усилителей
Рентгеновского изображения ГОСТ Р МЭК 61262.5-99, введен-
ный в россии с Qi о 1 2001 г. ГОСТ Р МЭК 611265.5-99
^тяется прямым применением международного стандарта
К 61262-5, изданного Подкомитетом 62В «Аппараты для
л™вой диагностики» Технического комитета МЭК 62 «Изде-
4 медицинские электрические». В указанных нормативных
^^Ументах для измерения Кэ использован метод, основанный
^ЭПпаЛИЗе спектра сцинтиляций (ССА) на выходном окне
С ЛОМОи-^ью многоканального спектроанализатора. В
^дтСТве источника излучения используется радионуклид
энергия гамма-излучения которого (—59.5 кЭв) находится
145
в области энергий рентгеновского излучений, использу&й
в медицинской рентгенодиагностике. Типовая схема Про7
ния измерений приведена на рис.З.19. Пример измерь
спектра импульсных сцинтиляций собственно исто*
гамма-излучения приведен на рис. 3.20 а, спектр сцинтилт
РЭОП приведен на рис. 3.20 б.
Сравнение количества отсчетов каждого каналасодЙтаЁ*
анализатора для спектра входного излучения и спектра
тиляций РЭОП позволяет рассчитать квантовую эффектив^м?
поглощения (Ао) и квантовую эффективность регистраций^
Методика расчета предложена Шванком в 1973 п
практически без изменений используется в стандарте МШ
и соответственно в ГОСТ Р МЭК 61262.5-99. Подо,б
методами пользовались и мы при измерении флуктуадиёШ
характеристик первых отечественных усилителей ярЖхЖ;
рентгеновского изображения и РЭОП [19], < в
При всех этих сложных измерениях результат заВИЙ®
от метода измерения и применяемой аппаратуры, таккй^Ж.
не определено понятие «вблизи нулевых пространством
и временных частот». ч
Внедрение в практику дискретных цифровых приеж
(ПЗОматрицы, матричные линейки и плоскостные ма
и др.) заставило рассматривать квантовую эффекти
регистрации как функцию пространственных и времШ®
частот. Подкомитетом 62В МЭК разрабатан проект ста
62B/400/NP «Характеристики цифровых систем регй
рентгеновских изображений. Определение квантовой^
тивности регистрации», в котором предполагается изМ]
квантовую эффективность путем расчета дисперс^
ходного сигнала от регулярных штриховых рентг^,
прозрачных структур, помещаемых на входе приё^
излучения. Измерения проводятся для штриховых £ЙВ
различной пространственной частоты, в результате
считывается выходное отношение сигнал/шум для конкЭД1
времени экспозиции, конкретных пространственных Ч
принадлежащих области пространственного разрой
приемника излучения. В качестве источника изл^
предполагается использовать обычный рентгеновски^
рат с низкими пул взятиями анодного напряжения (1
ный либо среднечастотный).
Мб
3.79. Типовая схема проведения измерений
квантовой эффективности УРИ на базе РЭОП
мИ<Г«
3.20. Спектры импульсных сцинциляций
147
В стандарте квадрат входною отношения сигнаДЖ
предлагается рассчитывать из данных нижепривед^
таблицы. л
Табдида
a J ।
Качество излучения по МЭК
№ качества излучения Напряжение на рентге- новской трубке. кВ Допогтнителы ный фильтр, мм Al Слой половинного ослабления, мм AI площади'^щ
I 50 10,0 4,0
11 70 21.0 7.1 29338^
III 90 30,0 9,1 313ЙП
IV 120 40г0 11.5 295§^
Можно записать, что
Ч'.,.. =
1111
так как флуктуации рентгеновских квантов подчиняются Mi
Пуассона, в соответствии с которым дисперсия p&drpl
ления числа квантов равна их математическому ОЖИДЙН1
Следовательно = Nr а в последнем столбце та
3-7 приведена не что иное, как среднее количество-
падающих на площадку 1 мм2 при воздушной керме
излучения) 1 мкГр и качестве излучения, указанного в
дущих столбцах таблицы 3,7. Мы специально привод*
данные проекта стандарта, которые могут быть полез*
расчетах флуктуационных процессов в приемниках рента
ского излучения.
Исследования по созданию методов измерения
эффективности регистрации как функции пространств^
и временных частот продолжают многие ведущие
фирмы и компромисс по созданию общепринятой
измерения DQE будет найден. j
В таблице 3.8 мы приводим усредненный Д^ИН-
квантовой эффективности регистрации в процентах!®!
ких к нулевой частоте некоторых приемников Й3ж|
полученные нами из литературных источников,
исследований и проспектных данных. |
L
148
Таблица 3.8
Квантовая эффективность приемников, %
С Сч О. Л О X 1“ л 3 С2- S И Ь * _ s _D Cot' 2 Z- Р С О- П? С. х - Зрительный анализатор при наблюдении с экрана мони- тора Рентгеновский экран для поо- свечивания УРИ на базе РЭОП Экран - оптика - ПЗС матрица Линейка п/п детекторов, плос- костный матричный детектор Газовая пропорциональная ка- мера
5 -9 90 -95 20-30 60 '-70 30 “60 50 -60 95
3.6. Тенденции развития электронных приемников
рентгеновских изображений
Только с развитием цифровых приемников рентгенов-
ских изображений появилась возможность приближения к
.идеальному приемнику.
Рассеянное излучение от объекта и неполное эффектив-
ное поглощение рентгеновских квантов являются главными
причинами снижения обобщенного квантового выхода прием-
ников, который характеризует их чувствительность.
Потенциальные возможности снижения лучевых нагрузок
Ro сравнению с существующей аппаратурой можно опре-
Двлить, анализируя соотношение для дозы, которая требуется
Еходе приемника для получения изображения заданного
Ячества:
Г/ (1 -5- Z? )
Д = (3.12)
.4 .5Г А ' п
гДе: ш >
* „ -* пороговое отношение сигнал/шум;
Р’ — отношение интенсивности рассеянного излучения
к полезному;
— постоянная для данного спектра излучения:
149
л
f
ники
S — площадь детали;
К — контраст детали;
д — квантовая эффективность регистрации приемнед^
и1
Как видно из соотношения (3-12), дозу на входа йж,|
ем ника можно снизить до теоретического пределу dpw
полностью отфильтровать рассеянное излучение
применить идеальный приемник с квантовой зффективнбЙШ
д = 1, т. е. теоретический предел снижения дозы составл1||у
раз. Именно в этих направлениях развиваются
рентгеновских изображений.
Практически полностью исключить вторичное излучёЙЙ
и обеспечить квантовую эффективность, близкую к 11 ПСкзжёь
ляет система бегущего рентгеновского луча. В этих систе^й^
приемником может быть одноэлементный детектор типасцй^
тилятор-фотодиод или матрица, набранная из таких
элементных детекторов, квантовая эффективность котррж
мало отличается от 1. Такие приемники могут рабат^да®
режиме счета фотонов, когда появляется возможность сортир
аать отклики приемника на полезные и паразитные, испщдаф^
разницу в энергиях отдельных откликов. щи
В приемнике систем бегущего луча на каждом
отсутствует вторичное излучение (3-0) от соседних элеме^О
исследуемого объекта, так как объект просвечира^^^
последовательно от участка к участку, а не одновремен^—,
Реализация приемников для систем бегущего
невского луча сдерживается техническими труднофг^^
связанными с формированием самого бегущего рентгф^Щ
ского луча. Дело в том, что приемники в системах с б$Р!|я»
рентгеновским луюм относятся к классу приемников
ного действия. В них не используется принцип HaKonWeL
энергии за время кадра. Время экспозиции каждого пйК®^
обратно пропорционально их числу, что обуславливает
чувствительность приемников мгновенного действия-
дем пример в соответствии с соотношением (3.12)- Д^®||Я
решения пиксела размером 200 х 200 мкм с контрасте^
при = 5 идеальному приемнику (д = 1, 3 = °) TfD
экспозиционная доза 625 мкР при средней длине ЯШ
150
рентгеновских лучей X - 0,25 А (А = 220 ~^у-/мкР). Если ска-
нИруется объект с числам пикселов 1000 х 1000 при времени
ск^нирсванич пиксела 10 мкс (время кадра Д -- 10 c)d то
мощность дозы в плоскости приемника должна быть равна
626СЮ мР/с. Такая мощность дозы требует токов рентгеновской
грубки в тысячи мА. Создание в рентгеновской трубке такого
мощного и в то же время остросфокусированного в небольшое
пятно пу'-'ка электронов является сложной технической задачей.
Вторая трудность связана с геометрией съемки. Чтобы
геометрическая нерезкость не ограничивала спектр вос-
производимых пространственных частот просвечиваемого
объекта, апертура рентгеновского луча в плоскости приемника
не должна превышать размера пиксела приемника.
Несмотря на эти и ряд других технических трудностей,
создание систем бегущего рентгеновского луча в ближайшем
будущем вполне реально. Уже известны промышленные
конструкции систем бегущего рентгеновского луча в
компьюгермой томографии [18]. Перенесение сканирования
в цифровой рентгенографии в область формирования рентге-
новского изображения - самый эффективный путь борьбы с
рассеянным излучением и достижения теоретического предела
квантовой эффективности приемника.
Другое перспективное направление связана с разра-
боткой плоских цифровых приемников, которые смогут
Работать как в режиме рентгеноскопии, так и в режиме
Рентгенографии. На пути решения этой проблемы существует
РЯД противоречивых требований. Суть их состоите следующем.
Если при рентгеноскопии, основное назначение которой
Ис2;1едовать функционирование просвечиваемых органов,
Растают в реальном масштабе времени до нескольких минут
дозе на кадр 1- 4 мкР, то при получении качественной
Фровой рентгенограммы, несущей информацию о морфо-
25qMM °Рганов^ доза на кадр составляет 250-1000 мкР, что в
Раз больше. Обеспечение динамического диапазона
Умника от 1 мкР до 1000 мкР представляет сложную
хЧйчэскую задачу,
Дос ^СЛИ ФУнкииональнЬ|Х исследований, как правило,
Tq Заточно Разрешения от 500x500 до 1000x1000 пикселов,
я Рентгенографии это число при исследовании мелко-
151
детальных структур должно достигать 4000 х 4000 и бй
Сочетание в одном приемнике медленного считывания
рентгенографии, что необходимо для минимизации &
венных шумов приемника, с быстрым считывание^
рентгеноскопии (до 50 кадров в секунду) также наталкив
на ряд технических трудностей. В настоящее время i
шинство плоских цифровых приемников удовлетворяй
работают только в режиме рентгенографии. Однако, вбш&
ше.м будущем отмеченные выше трудности будут преод^
и медицинская рентгенотехника получит универсам
приемник для большинства методик рентгенологии©^
исследований. В этом направлении работают нескоЙ
десятков фирм [6].
Для сохранения информации о спектральном
пикселов рентгеновского изображения необходима разроет
спектрозонального приемника. Чтобы судить о спектраййй
свойствах («цвете») элементов изображения исел:ед$И|
объектов (поглощение есть функция длины волны).
димы многоканальные спектрозональные системы, напрей
трехзональные, как это принято в цветном телевидёййй
них на входе получают три зональных изображений, нЙЗД
из которых несет информацию о поглощающих своЙО
объекта в выбранной зоне длин волн. Из зональных
жений на цветном кинескопе может быть синтези|мй®а
цветное изображение. Принцип действия трехзонаЙЭД
приемника может быть основан на последоватёШщ
облучении исследуемого органа рентгеновским
различного спектрального состава и воспроизведенййжд
ченных изображений в красном, зеленом и синем ЦВйЙИ
цветном мониторе.
Совмещение изображений, полученных в
спектрах рентгеновского излучения, приводит к
контрастной чувствительности по всей толщине пр^йщ
ваемого органа, что позволяет расширить
диапазон одновременно воспроизводимых толщинг^®
чиваемых органов. \ _J«B
К одному из главных вопросов при создании сП^ж|
нальных приемников относится выбор длин волн рентген^^я
излучения для «цветоделенных изображений». С рядаиЩ|
152
,|1еК1розональных приемников появится возможность диаг-
с использованием количественного анализа плот-
н0С-щй и элементного состава просвечиваемых органов [7].
Известно, что пространственное разрешение R системы
С-
н|4Эуаппзации рентгеновских изображений является функцией
пэраМетров практически всех ее основных узлов: Rc - (Rn, m,
I P т). Здесь взаимосвязаны разрешение приемника Rn,
масштаб передачи изображения (определяется геометрией
съемки) гл, фокус трубки f, мощность Р рентгеновского питаю-
щего устройства (следовательно, и рентгеновской трубки),
длительность импульса рентгеновской экспозиции. Изменение
любого из аз их параметров при оптимизации вносит коррек-
тировку в другие параметры.
Еще раз напомним, что электронные цифровые прием-
ники постепенно заменяют традиционные, включая аналоговые
УРИ, Но это вытеснение будет идти эволюционным, а не
революционным путем. Усиливающие экраны, пленки, проя-
вочные машины и другая традиционная рентгеновская
аппаратура продолжают непрерывно совершенствоваться и
Конец их века еще не наступил.
В заключение кратко перечислим типы современных
Цифровых детекторов и достигнутые параметры.
В области общей рентгенографии на практике утвердились
Зтипа цифровых детекторов с близкими параметрами (размер
Рабочего поля до 400 х 400 мм и разрешающая способность
Ао 5 мм
рентгенография с помощью стимулированных люми-
н°форов (computed radiography);
рентгенография с помощью ПЗС матриц и люмине-
ентно| □ экрана (indirect digital radiography);
д Рентгенография с помощью твердотельных фото-
ДНых панелей на основе аморфного кремния или селена
digital radiography).
^Н°временно интенсивно развиваются и другие специа-
Рпванные цифровые рентгенодиагностические системы.
153
Литература к главе IU
1. Роуз А. Зрение человека и электронное зрение
Мир, 1977. 216 с. ’Нй<™
2. Блинов Н. Н., Жуков Е. М.Р Козловский Э. Б., Мазуру
Телевизионные методы обработки рентгеновских и-га'Й!
изображений. М.: Энергоиздат, 1982t 200 с.
3, Физика визуализации изображений в медиЦйнё
Под ред. С. Уэбба. М.: Мирг1991.
4. Пиццутиелло Рм Куллинди Дж. Введение в медйциШй®
рентгенографию. Нью-Йорк: Кодак, 1993.
:М<‘
5. Нуделмэн С. и др. Электронно-оптическая ЦИ’сЦй
рентгенография. ТИИЭР. — 1982, т. 70, № 7, с. 14-4fL гг
6. Блинов Н. Н., Мазуров А. И. Медицинская
техника на пороге XXI века.~ Медицинская техника! 19Ж
7. Блинов Н,НТ, Мазуров А. И. Современная
невской техники в медицинской интроскопии// Медицй
техника. 1998. № 6. С. 3 5.
8. Технические средства медицинской интроскопий}^^,
ред. Б. И, Леонова. М/ Медицина, 1989. "ЗЯ»
9. Эксплуатация и ремон’1 рентгенодиагностичес^^^Щ|г
ратов. Под ред. Н.Н. Блинова. М.: Медицина, 19ё5;ЖЙ^1
-ЦМЯ»
10. Блинов Н. Н. (мл,). Исследование и
цифровых рентгенопреобразующих систем для исслвдйвцд^
легких. Дис. канд. техн, наук: М., 1998. ' jML
11. Мазуров А. И., Данилов В. А. Цифровое Р®И$аВИ
телевидение. М.: Знание, 1990.
12. Вейл Ю. А., Мазуров А. И., ЭлинсонМ. Б. У0И^Ш|
рентгеновского изображения с цифровым выходоМ^м»
цинская техника, 1998, № 6. С. 10- 13. ,. <ЯК
13. Блинов Н. Н. (мл.), БорисовА. А., ВейпКХА., ^|||||[
то в С. A.t Мазуров А. И., Эдинсон М. Б. Цифровая
для флюорографии и рентгенографии//МедицинскаЯ
1999. № 5. С. 30-31.
154
14. Кантер Б, М. Методы и средства маподозовой цифровой
фЛЮорографии//Медицинская техника. 1999. № 5. С. 10-13.
15. Бердяков Г. И., Ртищева Г. М., Кокуев А. Н. Особенности
утроения и применения цифровых рентгеновских аппаратов
я исследования легких//Медицинская техника. 1998. № 5.
С 35--40-
16. Куклев С, В, Исследование и разработка бипланарных
рентгеновских электронно-оптических преобразователей для
медицинской рентгеноскопии. Дис. канд. техн. наук. М., 1998.
17. Козловский Э. Б. Измерение динамического диапазона
цифровых систем визуализации рентгеновских изображений//
Медицинская техника. 2000. № 5. С.26-28.
18. Рентгенотехника. Справочник. Под ред. В. В. Клюева,
Машиностроение, 1992.
19 Конькова Г. В. и др. Флуктуационные характеристики
усилителей яркости рентгеновского изображения. В сб.
«Приемники и преобразователи рентгеновского изображения».
-М. ВНИИМИ, 1978, с. 39-51.
20. R. К.Swank. -Measurement of Absorption and Noise in
ал X-ray Image Intensifier» — Journal of Applied Physicst Vol 45,
Aug. 1974., p.p. 3673-3678.
155
Глава IV
РДК общего назначения
4.1. Требования к РДК общего назначения 'Л*
г Г
Большая часть рентгенодиагностических кабинетов ЛПу
служит для общей диагностики. Соответственно и оснащ^^
они универсальными рентгенодиагностическими annap^rg#^
общего назначения.
Рассмотрим условия работы с РДА общего назвавший
при выполнении основных методик рентгенологичт^^1
исследования различных органов и систем человека
Органы грудной клетки. Рентгенографическоеиссде^
дование органов дыхания без предварительного просвечивай^
осуществляют с помощью стоек и штативов для снимкЯ®
положении стоя. В этом случае необходимо, чтобы дтёйЙ
можно было настраивать по росту пациента, а излучатЙМде
штативе перемеща ть ио вертикали для центрации на Кй^^В.
и вдоль оси пучка для изменения масштаба снимков вД/Щв
до снимков в натуральную величину путем изменения
него расстояния. Для детальных исследований
дыхания применяют томографию на широкоформатную
или цифровую в горизонтальном или (реже) вертикаль^®
положении пациента. Органы средостения можно исслеДрЖ&
на тех же штативах с выполнением широкоформатных снйм®
на кассеты размером 30 х 40 и 40 х 43 см и томограмм*
массовых обследованиях до сих пор диагностически э(1
тивна рентгенофлюорография с форматом кадроэ
100x100 мм, которую проводят на флюорографических aww
тах, имеющих защитные кабины с подъемником для паиЙ^^1,
или для системы излучатель-флюорографическая
Такие же кабины применяются и при цифровой
графин (см. главу V). ТТ-Зе
Иногда рентгенологическое исследование rpWMj
клетки начинают с просвечивания пациента в 8еРтиК^Я|:
положении; в дальнейшем положение пациента
горизонтальным. Чтобы необходимые для этого
были возможны, штативное устройство должно cOQT^W
„□ротного стола с излучателем и приемником излучения,
следование пациента в нескольких проекциях с изменением
1 правления хода рабочего пучка излучения — полипроекцион-
е ^следование— в сочетании с различными положениями
паццента в пространстве — полипозиционной ориентацией
^весьма эффективно при бронхографии.
Следует помнить, что рентгеноскопия органов грудной
клетки ведет к значительным лучевым нагрузкам. Она
оправдана только при необходимости изучения функции
легкого или сердца.
Органы пищеварения. Рентгеноскопию пищевода и
желудка проводят в условиях искусственного контрасти-
рования. Она сопровождается прицельной или обзорной
рентгенографией на широкоформатную пленку или при
наличии усилителя изображения и средств цифровой памяти
на электронный носитель, что повсеместно реализуется
практически во всех современных моделях РДА для общей
рентгенодиагностики. Пациента необходимо переводить из
вертикального положения в наклонное и горизонтальное при
сохранением ориентации системы излучатель—приемник
излучения относительно пациента. Продольное и поперечное
перемещения этой системы должны быть возможно боль-
шими. Ценную информацию об исследуемом органе дает
латероскопия и латерография, поэтому некоторые конструк-
Ции LLireti ива допускают возможность укладывать пациента
на бок. ЭСУ должно обеспечивать быстрый (не более 1т5 с)
Ввод кассе i для прицельных снимков или переход к цифровой
PbHrj енографии с экрана усилителя яркости рентгеновского
изображения. В поворотном столе-штативе должно быть
Предусмотрено устройство для компрессии исследуемой
ч3сти тела пациента. При исследовании кишечника, желчного
пУзыря и других органов в ряде случаев необходимо делать
30рные снимки на решетку, встроенную в стол, с применением
^ccei форматом до 30 х40 см, а также с увеличенным фокусным
^стоянием. Эта требования возникают при дуоденографии,
^^Реаюграфии, париетографии и холангиохолецистографии.
д Льшой объем диагностической информации при иссле-
^йаннях органов пищеварения дают полилроекционные
Ледования в сочетании с полипозиционной ориентацией
Особенность исследований органов пищеварения
157
заключается в необходимости выполнять большое (0т-Т1йЙ&
15) количество прицельных снимков. В связи с этим
задача объединить штатив с устройствами для мехаЩ’^^К
ванной подачи носителей изображения, вывода их изаппййЕ
для последующей обрабтки, в частности для прояедей^Ж
проявочных автоматах, или преобразования в ЭВМ,
Органы мочеполовой системы* Устройства для уроЖ
читальных исследований должны обеспечивать уд0®1йк
положение пациента на поворотном столе, подцержанйёЖ^
с помощью дополнительных приспособлений; стол
быть таким, чтобы его можно было превратить в гине^рщ-,
гическое кресло. Необходимо, чтобы система излуча®Ж
приемник могла перемещаться в продольном и попер$Яшй'
направлении относительно пациента. УРИ и устройств^^^
широкоформатной съемки на кассеты размером до 30 Х'*Ш^№
должны иметь возможность располагаться под опорной
стола как можно ближе к ней. Штатив излучателя
допускать съемку в прямой и косой горизонтальных
Диагностическая эффективность штатива для исслёдЫЙЙиЖ
органов мочеполовой системы существенно повышается^^Ж
он обеспечивает возможность выполнять томографию.'
венную роль для повышения качества диагностики и сниЖЖВ'
дозы играет цифровая запись изображений с экрана УНЭДЛ1
Сердце и кровеносные сосуды* Штативы для иёдде^Й?
ваний сердца должны обеспечивать возможность выпйЯИЖР
обзорных снимков как при вертикальном, так и
зонтальном положении пациента. Для снимков сёрЖ^^Е
уменьшения масштаба изображения излучатель
устанавливать на расстоянии 150-200 см от
вертикальной стойке снимков. При контрастных И'ЭДЯй
ваниях сердца и сосудов применяют специальные
позволяющие проводить полипроекционные просвеЧИ®
с использованием рентгенотелевизионных систем MW
костью регистрации объекта на кинопленку со cKOpo^w
200 кадров в 1 с или же на широкоформатную рентген^®
пленку со скоростью до 12 кадров в 1 с, Устройст^
широкоформатной рентгенографии должны обеспё^
возможность съемки в горизонтальной, вертикаль^
наклонной плоскостях. Такие же требования предъ^^®
при использовании цифровой субтракционной ангиОП-^
158
|г
и
Контрастные исследования сердца, его сосудов, аорты,
оСудов головы проводят на специализированных аппаратах
операционной (см^ главу VII), При ангиографии конечностей
Штативные устройства должны обеспечивать возможность
удлиненных рентгенографических кассет со скоростью
до 1 сн/с. В последние годы крупноформатные серийные
сНИмки ПРИ ангиографии все чаще заменяются цифровыми,
с возможностью субтракции (вычитания).
Костно-суставная система и череп. Основным методом
исследования костно-суставной системы и черепа является
рентгене! рафия Для получения максимальной диагностической
информации при исследовании необходимо обеспечить
возможность изменения положения пучка излучения относи*
тельтельно объекта в широких пределах. Для получения
высококачественных снимков штатив должен иметь большую
механическую жесткость и хорошо фиксироваться в любом
заданном положении. В травматологии система излучатель-
приемник должна обладать возможностью полипозиционной
установки относительно пациента. При снимках черепа должна
быть обеспечена такая возможность в сочетании с высокой
точностью центрации пучка излучения. Необходимым элемен-
том штатива для сложных исследований костно-суставной
системы является томографическое устройство. При исследо-
вании черепа применяют продольную томографию с линейным,
кругс?вым и сложным размазыванием, а также панорамную
томографию. Особенно широко последнюю используют для
исследования лицевых костей черепа и в дентальной рентге-
нодиагностике.
Спинной и головной мозг. При исследовании этих
Органов п состав аппарата должны входить поворотные столы
придания пациенту положений, облегчающих искусст-
венное контрастирование сосудов и полостей мозга. Штатив
^Нимков должен обеспечивать возможность рентгенографии
Прямой, боковой и косых проекциях. Хорошо дополняет диаг-
ОстичеСкие свойства штатива томографическое устройство.
Помимо описанных выше функциональных требований,
дуемых спецификой частных органов и систем организма
этичные РДА должны удовлетворять и некоторым общим
р Маниям. Одной из составляющих геометрических условий
Тге| юлогического исследования является расстояние от
159
объекта до приемника излучения. Если величина фокуЖ;
расстояния определяется мощностью излучателя,
тельностыо приемника излучения, то расстояние отоб®|
до приемника связано с конструкцией штатива. Чем ме^£
это расстояние, тем меньше геометрическая нерезко^
выше качество изображения.
-ihP
Рис. 4.1. Рентгенодиагностический аппарат . та
общего назначения на 3 рабочих места. '
На рис.4.1 показан рентгенодиагностический
общего назначения РУМ-20М в составе, обеспечивДЙ^Ж
работу на трех рабочих местах, Аппарат выпускался
с 1970 по 1995 годы заводом «М ос рентген», За
выпущено более 17 тыс. таких комплексов [1], Аппарат
двумя излучателями 5 и 11, один из которых установ^^Ж
поворотном столе-штативе 9, другой — на напольно^лдт^^и
ном штативе 13. Оба излучателя снабжены регул
диафрагмами 12. Помимо этого, имеются стол 14 для раэЙИМ
ния пациента и производства снимков в его горизонт^^О*
положении, стойка снимков 10 для снимков в вертИ1<ОД|ЙЙ
положении пациента и приставка для томографии Ии
помощью которой можно выполнять горизонтальную
томографию на столе снимков. Приемниками иЗЛУчее*шН|
1бв Я
у 14 и стойке 10 являются кассеты с усиливающими
^ранами. Все чаще в качестве приемника применяют элек-
0р6:|П1 енографическую селеновую пластину. В качестве
прив^ни'<а в поворотном столе-штативе используют усилитель
нтген[)вского изображу еия УРИ-6, а также кассету с усили-
вдощими экранами и пленкой для «прицельной» рентгеногра-
фии, т. г1 Д714 производства снимков в процессе просвечивания.
Ага (арат общего назначения должен быть снабжен отсеиваю-
щими растрами и ионизационными камерами экспонометра,
устанавливаемыми в решетки стола, стойки и экраноснимочного
устройства поворотного стола-штат ива.
Усилитель изображения обычно снабжен собственным
экспонометром. Кроме того, аппарат с УРИ снабжен стабили-
затором яркости 1 входного экрана.
Ренн еновское питающее устройство аппарата состоит
из пульта управления 7, шкафа с электрическими элементами
Зя высоковольтного бака 4, содержащего высоковольтный
трансформатор, трансформаторы накала, высоковольтные
выпрямители и высоковольтные переключатели для пооче-
редного подключения излучателей 5 и 11 к напряжению
питания Бак 4 наполнен трансформаторным маслом.
Комплект, представленный на рис. 4.1f долгое время
являлся достаточно типичным для кабинетов общей рентгено-
ДиагносЕики,
В последних моделях аппаратов для общей диагностики,
как например, в комплексе «Медикс-Р», выпускаемом ЗАО
4<Амикп > с 1998 года, исключена потолочная подвеска кабелей
и потолочное уравновешивание УРИ, а стол для снимков
^ьшолняется с плавающей декой. Вместо фотоканала УРИ
Снзбжаются системами цифровой памяти, а в комплект аппа-
рата вводится АРМ рентгенолога. Рентгеновские питающие
Устройства выполняются с преобразованием частоты и
^Сопроцессорным управлением, что позволяет снизить
Ссу' г абарипы и обеспечивает повышение радиационного
tXtVia за счет постоянства анодного напряжения, Во всем
Детальном все элементы рентгеновского аппарата остались
ТеМи же [2].
Й последние годы комплектация кабинета для общей
а[н<к;-|ИКИ на з рабочих места все чаще уступает место
Ильным кабинетам для рентгенографии, для просвечивания
161
a
Рис. 4,2. Телеуправляемый рентгенодиагностический ti
комплекса «Телемедикс-Р».
FFA -- расстояние фокус—приемник излучения
да*
► М*
а горизонтальное положение;
б - вертикальное положение;
в -• пулы управления штативом.
tH2
прицельных снимков. Переходи такой планировке повышает
производительность кабинета и эффективность работы лабо-
ранта и рентгенолога.
На рис. 4.2 приведен общий вид выпускаемого ЗАО «Ами-
к0?, отечественного поворотного стола-штатива телеуправляе-
мого комплекса аппарата для просвечивания и снимков
«Телемедикс-Р», в котором совмещены три рабочих места в
одном В аппарате «Телемедикс-Р». использованы отечествен-
ные УРИ «Аметист», излучатели, рентгеновские трубки и
кабели, югославский поворотный стол-штатив «Телестатикс»,
либо итальянский штатив «Opera» фирмы GMM, венгерское
среднечастотное питающее устройство «Тор-Х НЕ». Телеуправ-
ление из отдельной комнаты управления позволяет вывести
ренпенолога из процедурной, т. е. из зоны облучения и
повысить производительность его работы.
Основная функция штативно-механических устройств
РДА заключается в поддержании и перемещении пациента
при рентгенологическом исследовании, в перемещении и
фиксации в пространстве рентгеновского излучателя и при-
емника излучения независимо друг от друга или же согла-
сованно. Пациент, излучатель и приемник излучения могут
быть линейно перемещены в трех основных направлениях --
вертикальном, продольном и поперечном, а также повернуты
вокруг трех осей пространства.
Другие функции штативно-механических устройств опре-
деляются назначением рентгенодиагностического аппарата
и конкретным применением его в сочетании с другими
Приборами и устройствами, используемыми рентгенологом
и Рентгенолаборантом, Посредством штативно-механических
Устройств осуществляют первичное коллимирование пучка
Излучения и подают приемник излучения в поле снимка для
экспонирования в рентгеновском излучении. Механические
пРиборы и устройства применяют также для изменения
с°С1зва пучка излучения, несущего лучевой рельеф, путем
Смещения фильтров и отсеивающих растров. С помощью
^личных механических устройств осуществляют компрес-
исследуемой области пациента. И наконец, механические
тРойства поддерживают и позволяют перемещать рентгено-
Ц1Ми'| ные экраны.
163
4.2. Столы и стойки снимков
чН
Эта группа устройств предназначена для проведший
снимков пациента и продольной линейной томографии. дЕ
Столы снимков *
Столы снимков предназначены для обеспечения
димого положения больного по отношению к излучатейЖй
приемнику излучения при снимках. Конструкции
позволяют по разному ориентировать больного в простраНЁ^^д
перемещая его в пяти независимых направлениях
J,nrfT
*kUS
В
4.3.
Рис.
Ренд генодиагностические столы.
а — направления перемещений деки с больным; б — стол с Н
пой горизонтальной декой; л - стол с. подвижной горизонтальной,
г — поворотный стол снимков с подвижной декой.
rr,*J
пи
дсловные элементы стола: дека, на которую укладывают
больного- стойки или основание, решетка для снимков, ме-
каНизмыг обеспечивающие перемещение деки и решетки,
фиксирующие и другие вспомогательные устройства.
Деки изготавливают из рентгенопрозрачных материалов,
рентгенсшрозрачность дек обычно оценивается алюминиевым
эквивалентом. Стол «Стороне» имеет деку, изготовляемую из
гетинакса толщиной 8 мм с алюминиевым эквивалентом не
более 1 мм. Деки из фанеры при толщине 8 мм обладают
эквивалентом 0,3-ОД мм. Для улучшения геометрических
условий съемки плоскость приемника излучения (кассеты,
входного экрана усилителя) стараются максимально прибли-
зить к больному и деке. В столе «Сторенс* расстояние от
верхней плоскости деки до плоскости пленки составляет не
более 9 см. Для увеличения четкости за счет уменьшения
геометрической нерезкости применяют вогнутые, корыто-
образные деки; нижняя плоскость подобной деки совпадает
с нижним краем ее рамы. Вогнутость деки в современных
столах может составлять до 8 см.
Столы рассчитаны на укладку и перемещение с декой
больных массой тела до 150 кг. Необходимая прочность
достигается путем использования металлических рам и
окантовки дек. Устойчивость столов, особенно передвижных,
обеспечивается большими расстояниями между стойками
основания. Для придания высокой устойчивости стационар-
ным столам их крепят к полу или фундаменту. Линейные
перемещения деки, приемника и других устройств в рентгено-
Диагноптических столах осуществляют при помощи направляю-
щих механизмов. Такой механизм содержит корпус, систему
Укрепленных в корпусе роликов и направляющие. В качестве
Роликов обычно применяют однорядные радиальные шарико-
подшипники. Направляющие механизма позволяют перемещать
с больным или приемники излучения с усилиями не
°Лее 40 н. Перемещения больного, связанные с преодолением
тяжести (подъем, несбалансированный поворот), выполняют
. ьсего посредством механизмов перемещения. В затор-
^нном с помощью механических или электромагнитных
Ксьгород состоянии дека с больным не сдвигается при
усИлиидо 150 Н.
165
Сталы рассчитывают на широкий диапазон фоку™^
расстояний (от 50 до 200 см) и на использование рент^эд^
графических кассет всех типоразмеров --от9x12 ДО43х4^ц
Встроенные в столы решетки для снимков снабжаются.отз^'
вающими растрами.
Решетки снимков — устройства для размещения кассвУ
при съемке. На корпусе закреплены элементы напрдвэд^
щего механизма (ролики), служащего для задания нуж^й
траектории движения решетки, например вдоль осевой ЛИНИЙ
стола. Кассетодержатель снабжен губками для фиксажи
рентгенографических кассет. Механизм перемещения растра
создает эффект ^размазывания» теней от ламелей рдр^...
Это достигается путем задания растру апериодическотр ийи
колебательного движения. Современные решетки снимк^в:
том числе и те, которые применены в рентгенодиагностичесэдо
аппаратах РУМ-20 имеют электропри водной механизм,
хающих колебаний. Он содержит электромагнит взвода:растру
линию задержки — электромагнитное реле, диод и емкррж,
шунтирующие реле. Растр укреплен на четырех плохих
пружинах. После взвода и прекращения питания элекг^
магнита, что совпадает с началом экспозицииг растр совершает
поступательное затухающее колебательное движений
собственной плоскости. Начальная амплитуда колебаний'^
стигает 20 мм, частота 1т5-2 Гц, а время полного затухай*
колебаний ™ 30 с. Движения растров комплексов
и РДК 50/6 осуществляется электродвигателем с кулачкЭВЬМ
приводом.
Помимо растров и кассет в решетке размещает^ И*?™
зационная камера реле экспозиции. 1 Д'1'
Существенное значение для повседневной раб^®»
рентгенолога и рентгенолаборанта имеют эргономИЯ®^^
параметры столов. Высоту деки над полом в столах
назначения выбирают в пределах 70-90 см. Это’УДО®^^^
для больного, так и для рентгенолаборанта, которому
дится укладывать больного, ставить в нужное
излучатель и закладывать кассету, затрачивая нй
определенные физические усилия. В некоторых
столов устанавливают механизм для подъема и
деки. Это создает дополнительные удобства при размеЩ?г
166
£0Льно1 о на деке: укладку больного осуществляют при нижнем
сложении деки и только затем деку с больным поднимают
0 рабочее положение.
Материалы рамы, дек, опор и их покрытия устойчивы к
дезинфицирующим водным растворам и позволяют проводить
регулярную санитарную обработку наружных поверхностей
столов.
До настоящего времени в практике сохраняются столы
с неподвижной горизонтальной декой (см. рис. 4.3, б), которые
обычно имеют две или четыре прочные и устойчивые опоры,
которые образуют под декой пространство для размещения
приемника, излучателя или других устройств. Для большинства
методик исследования достаточно уложить больного на такой
стол, зафиксировать его и придать нужное положение снимае-
мым органам. После этого необходимо направить излучатель
на снимаемый объект, подвести под него и сцентрировать с
излучателем приемник излучения — решетку с кассетой.
Более современным является стол с подвижной горизон-
тальной декой (см. рис. 4,3, в), который имеет увеличенные
пределы взаимных перемещений больного и приемника
излучения: по х< 850 мм, по у< 240 мм. Благодаря возмож-
ности перемещения деки сохраняется неизменной геометрия
съемки при обследовании и облегчается труд рентгенолабо-
ранта при подготовке к снимкам. Для получения увеличенных
снимков костно-суставной системы, некоторых органов
пищеварения в некоторых столах предусмотрен увеличитель
Масштаба снимков, который позволяет достигать кратности
увеличения до 1,6 при фокусном расстоянии 100 см. Обычно
тзкие снимки выполняют, используя микрофокус рентгенов-
ского излучателя.
Стол с поворотной декой (см. рис. 4.3, в) позволяет
Производить снимки больного, находящегося не только в
ирризонгальном, но в вертикальном и в наклонном положе-
Стол имеет опору с приводом сагиттального поворота
последняя, кроме того, может иметь и продольное, и
мое перемещение: по z больше 50 см, по у < 20 см,
9о Такие столы иногда входят в комплекты современных
, т^Ционарных рентгенодиагностических аппаратов общего
Значения.
167
Стоики снимков
W
Это название закрепилось за функциональной груй^ЙЕ
штативно-механических устройств, служащих для прн|Й^Ш
необходимых положений рентгенографическим кассрта^яг^
съемке стоящего или сидящего больного. Стойки соэд
решетку снимков, кронштейн с шарнирным механизм
колонны с направляющим механизмом вертикального ft 1
мещения кассеты или решетки, основание, уравновеши
механизмы ориентации решетки или кассеты, фиксатор
Конструкция стойки дает возможность передо^
кассету в нескольких независимых направлениях. Чи<зд§!
направлений, как показано на рис. 4.4, может составЛййЁ
одного до пяти. На этом же рисунке приведен
некоторых распространенных стоек. Стойка с кассетрДёЩЙ*
телем предназначена для снимков органов грудной.-ЖЙ®
при вертикальном положении больного. Высококаче^ШШЖ
снимки любых органов при положении больного Й4
или при наклонном положении удается получать, исн^Й
стойки с поворотной решеткой снимков. В таких. ёШ
решетка снимков имеет перемещение по оси Zf] <
р. < 12О’: р < 360°. Стойки с поворотной опорной сШ
широко применяются в кабинетах с аппаратами 6Si!
назначения. Для обеспечения устойчивости таких СТё
решеткой снимков делают массивным основание Кб
или же монтируют их стационарно на полу и дополни^О
закрепляют на стене или потолке (рис. 4.4, б и а)*
имеет две соосные вертикальные стационарно закреплю
колонны, по направляющим которых перемещается #
вешенная грузовым механизмом каретка с позору
решеткой снимков в следующих направлениях: ПО,0<Й
zn < 1020 мм, рА < 90\ ру < 180\ Вторая стойка удобнее.^
не требует крепления к стене и ее можно установить И
штатива снимков там, где нет стены, использовать для $
с другим излучателем в кабинете. Эта стойка ДСЭДЙ
перемещения кассеты с решеткой: по осям х и:
ограничений, по оси z< 1850 мм, рх < 120\ ру<360е,
(рис. 4.4, в) можно использовать как самостоятельнО/j
сочетании с рент генодиагностическими столами, та#1
168
Рис. 4.4. Стойки снимков.
а • - направлений перемещений решетки с кассетой;
б - стойка СОНС комплекса РУМ-20.
в - стойка с колонной: г — стойка с наклоном решетки.
имеет возможность неограниченно перемещаться по направ-
Лёниям х и у. В описанных стойках используются такие же
№шетки; ню и в рент генодиагностических столах. При боль-
rjJ°H зшрузке рентгенолаборант, меняя кассеты в стойке
C|^Mi.oR выполняет большую физическую работу. Пропускную
^1OCG6iiocib кабинета при снимках органов грудной клетки
ЗНЭ1Ительно П0ЕЗЬ1СИ1Ъ’ используя встроенный проя-
^ый авт ома!. Одновременно I ювышается и качество снимков.
169
Штативы снимков
Столы и стойки используются со штативами CHHMMjj
Штативом снимков называют устройство, подцеф^
вающее излучатель вблизи бального в зоне рабочего
рентгенолаборанта, позволяющее перемещать излучатець^
эту зону и из нее. По исполнению конструкции штативы
снимков бывают напольные, потолочные, наполыно-потолрчнШ
настенные.
Основными элементами штатива снимков являю^г^
рентгеновский излучатель с диафрагмой, колонна иликр^*
штейн вертикального перемещения, напольная тележкач$(1и
каретки, укрепляемые на потолке, шарниры, горизонтали^';
штанга, механизмы перемещения излучателя, ypa&f6.ig*
шиватель, фиксаторы, тормоза. 1
Современные шта г ивы снимков позволяют передйёЩйт^
излучатель в шести независимых направлениях. Эти нэп,pate*
ления и внешний вид некоторых штативов снимков показаЙЫ'
на рис. 4.5,
Рис, 4,5. Штативы снимков 1 *
rj - направленна перемещений излучателя; ' "
б [нтлтив нагюльно поблочный общего значеям; ! 1Г
в — потолочный штатив.
170
Наиболее известны штативы снимков общего назначения
напольного и напольно-потолочного типов (см. рис. 4.5, б). В
таких штативах колонна опирается на напольную тележку
продольного перемещения и защищена от опрокидывания
(если а го не обеспечивается тележкой) потолочным направ-
ляюьцим механизмом. Силу тяжести излучателя, каретки и
других перемещаемых по вертикали элементов компенсируют
посредством уравновешивающего механизма, располагаемого
внутри колонны.
В потолочном штативе (см. рис. 4.5, в) вертикальную
колонну или кронштейн вертикального перемещения и меха-
низмы продольного и поперечного перемещений укрепляют
на потолке. Механизм, уравновешивающий перемещаемые
по вертикали узлы, — излучатель с диафрагмой, кронштейны
и шарнирные механизмы, размещают в каретке колонны.
Потолочные штативы удобны тем, что в рабочую зону вблизи
стола или стойки можно ввести дополнительное обору-
дование электрокардиоскопы, защитные ширмы и т. п.
Уравновешивание излучателя с диафрагмой в штативах
снимков осуществляется грузовыми и пружинными уравно-
вешивающими механизмами. Обычно груз-противовес или
пружина размещается внутри вертикальной колонны. Это
создает некоторые трудности при контроле состояния гибкого
элемента — троса, который необходим в целях безопасности
эксплуатации штатива. При использовании монтируемых на
Излучатель или диафрагму дополнительных приспособлений
(Филы ров, гонадных экранов) важно сохранить уравновешен-
ность механизма. Пружинные уравновешиватели позволяют в
Некоторых пределах компенсировать изменение уравновеши-
&аемых масс. Кроме того, отсутствие противовеса делает
Штатив относительно легким. Цилиндрическая пружина растяже-
нижним концом закреплена в колонне; ее верхний конец
с&язан посредством стального троса, перекинутого через
Полцспаст и спиральный блок-компенсатор с уравновешивае-
мом излучателем. На каретке вертикального направляющего
Манизма имеется планка или рамка, предотвращающая
^Дение уравновешиваемых масс при обрыве троса или
^°п°мке пружины. В потолочных штативах снимков применяют
РУЖинные уравновешиватели с кулачковыми компенсаторами
171
усилий и электропроводные лебедки для перемеиШйа*
подвешенных масс по вертикали.
Перемещая излучатель или весь штатив( рентгшй^д
борант преодолевает лишь силы трения. Там, где. зтй
более 40Н, перемещения осуществляют механизйрбШЁ^^1
способом, в частности электромеханическим привбдб^^ЗС
Для контроля заданных линейных и угловых поло^ЙИ
излучателя предусмотрены шкалы. Обычная цена деЛ^ЕЖ1
которая составляет для линейных шкал 1 см и для УглВ|О
— 1\ в большинстве случаев позволяет с дрстзточййй^'-й^
ностыо устанавливать направление пучка рентгенавбк^£
излучения относительно объекта съемки. Фиксируют
гель, каретки и штатив в целом в выбранном
относительно объекта электрическими тормозами и
ческими фиксаторами. г^|
FkJJ
I, I . .'Ulp
Приставки для томографии
Штативно-механические устройства, содержащие
низмы для согласованного перемещения излучателя и ПР^Й^1
ника относительно объекта с целью получения поеДСЙТШ
изображений объекта называют томографами. Принципi
вия томографов заключается в том, что гри синхронно^
движении излучателя и приемника и повороте пучка ИзйучШ
ния относительно некоторого центра происходит размазыёЗЯ^
теневых изображений слоев, расположенных выше И
плоскости, в которой лежит этот центр. В результатб ДЙГи
размазывания на рентгеновской пленке изображается,
расположенный внутри объекта исследования, СущёстЗ$!^&
разнообразные томографические механизмы, Q поМРЦЩ^
которых можно получить изображения продольных, попер^$Й
плоских или изогнутых слоев в теле обследуемого.
подробно ознакомиться с действием томографов и
получения изображения слоя можно в работах [2, 9].
В последние годы специализированные томографы
вое более ограниченное применение, на смену им
компьютерные рентгеновские томографы, обладающие боЯ««'
172
^рокими диагностическими возможностями. В аппаратах
общих исследованиях сохраняются только приставки для
томографии.
01 траектории движения существенно зависят основные
пар3метры томографического изображения:
величина размазывания
е = 2Arp/<l.-«7g <р (4.1)
толщина выделяемого слоя
7---------erg <р
К? Ку
(4.2)
где К, -- коэффициент размазывания, зависящий от траектории
движения; Kv — коэффициент геометрического увеличения;
п —расстояние от горизонтальной плоскости на оси качания
до размазываемой точки (произвольной); ф — половинный угол
томографии; — допустимая величина размазывания,
принимаемая в пределах 0,2-1,5 мм. Если коэффициент раз-
мазывания для линейного продольного томографа принять
равным 1, то для круговой траектории он окажется равным
3,14. Это приведет к лучшему качеству изображения и умень-
шению толщины выделяемого слоя.
В приставках стационарных рентгенодиагностических
комплексов для общей диагностики используют продольную
линейную горизонтальную томографию.
Томографическое исследование осуществляют с помощью
Устройства, объединяющего рентгеновский излучатель на
Штативе снимков и кассету в единую подвижную систему
Фис. 4,6). Основой системы служит стойка 3 с осью и тяга
(lutsi-и а) 4: стойка является опорой томографической системы
и неподвижно укрепляется на столе снимков. Тяга (ее иногда
Иазываю1 маятником) механически связывает рентгеновский
и^лучатель И с кассетодержателем П так, что при движении
^шива снимков вдоль стола (по линии х-х) система излу-
чЯте?ль — кассета поворачивается (качается) вокруг оси стойки
011,осительно объекта исследования на столе снимков. При этом
еновский излучатель и кассета с пленкой совместно
^Фемещаются в плоскостях, параллельных горизонтальной
173
плоскости стола снимков, на котором находится объ&ст
исследования. Таким образом, томографическая си^ёма
движется линейно по траектории прямая — прямая. J Л
Рис. 4.6. Приставка к штативу снимков
для продольной горизонтальной томографии
1 — успокоитель вибрации; 2 - привод; 3 — стойка;
4 — тяга (маятник); 5 — пульт управления;
И — рентгеновский излучатель; П — кассетодержатель;
х-х траектория перемещения подвижной системы
Принципиальными свойствами траектории прямая—ЛШ’
мая являются изменение фокусного расстояния и соответствен^
неравномерность мощности дозы излучения, падающего^
пленку при движении системы, ‘
Высота (глубина) выделяемого слоя определяется высейВ
оси качания над декой стола; глубину слоя устанавлИЙЙ^
(вручную или дистанционно) по вертикальной шкале,
высоту оси качания. Угол томографии задают положеНЙ^
конечного выключателя горизонтального пути колонны
или специальным кулачковым механизмом. Управление
мам и томографии обычно совмещают с управлением
снимков в отдельном пульте управления у стола снИМ^!^^'
Особенностью томографии является зависимость
выделяемого слоя от угла томографии: чем больше
тоньше слой и тем меньшей может быть нерезкость
жения слоя на снимке.
Влияние вибрации подвижной системы
качество изображения особенно велико вследствие
174
перемещения довольно значительных масс, так как предель-
ное время томографии не должно быть более 1,5-3,0 с — оно
ограничено допустимой динамической составляющей не-
резкости.
В томографических приставках с напольными и пото-
лочными направляющими не удается создать такую конструк-
цию, чтобы практически исключить влияние технологической
нерезкое™ даже при минимальной массе основных частей
подвижной системы. Поэтому в эксплуатации особенно
важными являются состояние частей подвижной системы и
устойчивое положение рабочего пучка излучения при движе-
нии вдоль продольной оси стола снимков.
Техническая толщина слоя, выделяемого при томографии,
определяется конструкцией штативных устройств. Обеспе-
чение ее в эксплуатации требует периодического контроля
механизмов установки высоты среза и угла томографии;
поверка этих характеристик должна быть предусмотрена в
составе работ по плановому контролю технического состояния
штатив! 1ых устройств.
4.3. Поворотные столы-штативы
Поворотный стол-штатив (ЛСШ) представляет собой
рентгенодиагностическое штативно-механическое устройство,
обведи! (яющее стол и штатив для просвечивания и снимков,
причем конструкция стола-штатива позволяет исследовать
больного в вертикальном, горизонтальном и наклонном поло-
жениях. Различают две принципиальные схемы исполнения
"оворсн-ных столов-штативов. В первой схеме применяется
вреднее направление центрального луча, то есть излучатель
Располагается со стороны спины больного, а приемник — со
стороны груди. Во второй схеме излучатель располагается
НаД декой постели. Такие поворотные столы-штативы для
Рбщей диагностики требуют дистанционного управления и
взываются телеуправляемыми столам и-штативам и.
Из ^0В0Р°тный стоп-штатив должен перемещать больного
Ёертикалыюго положения (ортоскопия) в горизонтальное
Рохоскопия), в положение Тренделенбурга и в промежуточ-
1е (наклонные), В столе-штативе иногда устанавливается
^емещаю(цаяся вдоль штатива решетка с отсеивающим
1/5
растром, что позволяет совмещать различные виды иселд
дований — просвечивание, прицельные снимки и сникли
скелета. Ряд поворотных столов-штативов решеткой н©
плектуется, однако многие из них имеют направляющие
ее встраивания. р;
На рис. 4.7 показан общий вид и конструктивная СХ^а
поворотного стола-штатива, входящего в комплект йШ*
чественного аппарата РУМ-20 [2]. Штатив состоит из опйря|я
стенки 1 г опорно поворотной рамы с платформами
ного и поперечного перемещения 2, экрано-снимочнШй
устройства 3, подвижной отсеивающей решетки 4, диафраэд^
и излучателя (на рисунке не видны). ( г^4|1
Рис. 4.7.
Поворотный стол-шт^ТЙё1
аппарата РУМ-20'
1 — стенка опорная;
2 — рама опорная;
3 — экрано-сним,онН0ё
уствд&ШШ
4 — отсеивающая
4 '1.11*Г
и иГ
В обычном штат иве такого класса обеспечивается
опорной стенки на 105" относительно вертикали;
перемещается вдоль опорной стенки на 1 50 см, а
опорной стенки в обе стороны от среднего полож&НШ^
± 7 см. Отсеивающая решетка перемещается ВДОЛЦ
формы на 90 см, Эк ран о- снимочное устройство (ЭСУ)-°*№
мещается вдоль платформы электроприводом на 57ЗЦ
108 до 165 см (от пола до центра ЭСУ) и поперек °—
стенки вручную — на 12,5 см в обе стороны от оси QW
стенки, а также по ходу пучка излучения от 18 до 50 СМ
Т ’
176
сНимков на отсеивающую решетку обеспечивается поворот
ЗСУ на 90’ при вертикальном положении опорной стенки,
поворот рентгеновского излучателя на 90° вокруг оси, парал-
лельной оси излучателя. Для защиты рабочего места рентге-
нолога от рассеянного рентгеновского излучения в штативе
предусмотрены передвижной и неподвижный фартуки на ЭСУ,
а также откидывающаяся защитная шторка с левой стороны
опорной стенки.
Основные элементы и кинематическая схема ПСШ ста-
ционарного комплекса показаны на рис. 4.8.
4.5, Кинематическая схема поворотного стола-штатива.
з конструкция и основные части; б кинематическая схема;
t — шарнир; 2 — направляющий механизм.
Штатив (рис. 4.8, а) выполнен в виде несущей рамы из
ря^ЮуголЬНых труб 1 с полуосями. На несущей рамеустанов-
сцИЗу и сверху сварные рамы 3, 4 с направляющими
177
качения и скольжения, по которым дека стола (опорная стёнш
передвигается в продольном и поперечном направлен(^'
На опорной стенке 5 укреплены накладные профили пдн&пй:
они служат направляющими для перемещения скамейку
Несущая рама опирается полуосями на боковиныр^^
вания. В основании установлен электропривод с червяч&щй
редуктором h осуществляющий поворот стола вокруг горизонта^,
ной оси с помощью зубчатого сектора 6, а также смонтировав
устройства автоматики управления приводом, L ’
ЭСУ штатива подвешено на консоли 7 с правой стбрй^ы
так, что пациент может подойти только с левой сторфн^
Направляющие продольного 8 и поперечного ходов —
ные рамы разного размера. Каретка поперечного хода ЭёУ
(малая) заключена в каретку продольного хода. Литая ком-
прессионная каретка 10 перемещается по двум направляющим
в одной плоскости и движется по консоли из прямоугрль^бй
грубы.
Груз 1 1 уравновешивает массу ЭСУ при перемещений
продольном направлении, перемещение массы ЭСУ с
компрессионного хода в направлении компрессии урарн^е-
шивается г рузом 12. В обоих случаях уравновешивание Д^И’
гается с помощью груза, масса которого в 2 раза меньше
уравновешиваемых частей. L,
На каретке поперечного хода, за опорной стенкой шт^тИЙа*
установлен рентгеновский излучатель 13 с диафрагмой Ж
Система грузового уравновешивания в штативе являете#
замкнутой. Этим исключается произвольное смещениеУраВ-
нсвешивающих грузов при всех движениях опорной стенШ-
В то же время отсутствие размыкания в системе привбЙЙЯ*
увеличению усилия, приходящегося на руку оператору (W1
перемещении ЭСУ в горизонтальном положении крнеоШ*
Конструктивная схема штатива на рис, 4.8 являёТЙВ>
принципе общей в современных стационарных аппараТЖЙ*
общей диатносшки и в том числе для аппаратов
РДК 50/6 и дру| их, используемых в отечественной
Штативы такси о типа принадлежа! к устройствам,
тайным на непосредственный контакт врача с
процессе рентгетю логического исследования, ипреднаЗп^ЭД .
для работы с визуальным наблюдением изобр.аЖё’ЯУЙЖ
экране ВКУ усилителя рентгеновского изображён!^
178
Подвеска и уравновешивание УРИ в аппарате РУМ-20 осу-
ществляются отдельными механизмами, которые укрепляют
на потолке; потолочными уравновешивателями массы ЭСУ
0бычно служат силовые пружинные механизмы. В штативах
□течественных комплексов, выпускаемых с 1995 года, возмож-
ность использования экрана для просвечивания не предусмат-
ривается. В этих штативах уравновешивание УРИ производится
устройствами, размещаемыми в штативе, и специального
уравновешивателя не требуется.
Возможен вариант поворотного стола-штатива комбини-
рованного типа для просвечиваний, снимков и продольной
горизонтальной томографии. Для реализации этих возмож-
ностей ПСШ имеет дополнительные направляющие, по
которым передвигается рентгеновская решетка. В состав
штаг ива входят также подвижная колонна и рентгеновский
излучатель с диафрагмой, которым обслуживают ПСШ при
снимках всех видов.
Одним из основных элементов ПСШ являются экрано-
снимочные устройства (ЭСУ), которые предназначены для
наблюдения на экране телевизионного монитора теневого
изображения объекта, выполнения прицельных и обзорных
широкоформатных снимков на плоские рентгенографические
кассеты. ЭСУ содержит такие основные части: корпус, люми-
несцентный экран с рентгенозащитным стеклом, кассетодер-
жатель, отсеивающий растр, тубусную панель, направляющие
механизмы для кассетодержателя, растра и панели, механизм
перемещения кассетодержателя, пульт управления. ЭСУ
является важнейшим функциональным элементом поворотного
стола-штатива. Для прицельной съемки рентгенографическая
кассета размещается в кассетодержателе. Возможность за-
Рядки кассет с торца является необходимым условием при
исследованиях на горизонтально расположенном столе (при
7РОхоскопии) или при использовании усилителя яркости,
вводят кассету в поле снимка или вводят ее обратно элек-
тромеханическим приводом после нажатия кнопки «Снимок^.
1°сле прихода кассеты в поле снимка одновременно с вклю-
4ением экспонирования и возвращения кассетодержателя в
Исходное положение ЭСУ позволяет продолжать просвечи-
Пульт управления ЭСУ и столом-штативом распола-
ается у его левого торца для обеспечения удобства работы
179
Рис. 4 9. Экраноснимочное устройство (ЭСУ} т v.
поворотного стола-штатива
а — вид спереди; б — вид со стороны левого загрузочного сЖНЯГ **
в—программа прицельных и обзорных снимков*
1 - -козырек; 2--рукоятка перемещениятубусной панели; 3 — перекЛЖр^1’
поворота стола-штатива; 4 —экран с УРИ; 5 —рукоятка ручного перОМЁЙ4$^
кассетодержателя;6 —ручка фиксатора вертикального положения эсаСОДН
в кассетоде ржа теле; 7 — фартук; 8 — переключатель автоматическогт?/^^^^
щения кассетодоржателя (перезарядка кассет); 9 — рукоятка перйМ'ё^Й1?
растра: 10 — кнопка включения высокого напряжения при просвечива*™^
местного освещения; 11 -- ручка привода и переключения
перемещения ЭСУ; 12 —кнопка включения высокого напряжения
13— переключатель перемещения деки стола; 14 — управление
диафрагмы; 15 — губка кассетодержателя: 16 — индикаторная
сигнализации количества снимков; 17 — переключатель выбора
снимков; 18 — кнопка работы с ЭСУ — перемещение кассетоД^Р^^^
вручную; 19 - кнопка работы с ЭСУ — перемещение кассетоД^Р^^Й^ь
электроприводом; 20 — кнопка работы с пульта управления аппарат-
180
рентгенолога как при вертикальном, так и при горизонтальном
положении стола, ЭСУ обычно дает возможность использовать
кассеты с рентгенографическими пленками четырех —шести
форматов, начиная с номинального размера 13x18 смт и
выполнять обзорные и прицельные снимки с делением пленки
на несколько частей.
Внешний вид ЭСУ аппарата РУМ-20, расположение органов
управления и программа прицельных и обзорных снимков
показаны на рис. 4.9.
ЭСУ снабжаются элементами радиационной защиты от
прямого излучения: обращенная к больному стенка вне поля
просвечивания (рентгенопрозрачного окна) имеет свинцовый
эквивалент 1-1 т5 мм; подвижная панель для компрессионных
тубусов (тубусная панель) также обложена изнутри слоем
свинца толщиной 1-1,5 мм, что и ограничивает поле облучения
до нужных размеров. Для защиты от рассеянного излучения,
идущего от больного и элементов стола-штатива, находящихся
в пучке излучения, ЭСУ снабжают подэкранным и боковым
(слева на торце ЭСУ) фартуками.
На рис. 4.10, а показана схема изменения положения
кассеты по вертикали с помощью механизма так называемого
стрелочного перевода, аналогичного механизму перевода
Рмс. 4.10. Задание программы прицельных снимков в ЭСУ
с направляющими стрелками.
а — по вертикали; б — по горизонтали.
181
рельсов в стрелках железнодорожного пути (ЭСУ
ратор-35» фирмы Siemens). Перемещение кассеты no
кали расширяет возможности прицельных снимков,
допускает различные варианты деления формата пленки:’ на
пленке форматом 18x24 см можно получить, например, оди^
снимок 18x12 см и два снимка 9x12 см.
Основой механизма служат П-образные направляющие^
соединенные трезубцем 4 со стрелочными переключателями:?.
Переключателями управляют электромагниты 3. При задании
команды на снимок по выбранной программе срабатывай?
один из электромагнитов и открывает соответственно нйжнйй
или верхний путепровод и перекрывает центральный путепровод
(снимки на верхнее или нижнее поле). При снимке напедное
поле (по вертикали) оба стрелочных механизма не включается.
Управляющий ролик кассетодержателя совершает движение
по выбранному пути перемещения кассеты,
На рис. 4,10t б показана схема деления пленки в
зонтальном направлении для ЭСУ «Эксплоратор-35»,
4.4* Телеуправляемые столы-штативы
Как уже указывалось, телеуправляемые столы-штаТИШ
представляют собой такую разновидность столов-штаТйвсФ:
поворотных, у которых излучатель расположен перед
а приемник излучения с УРИ — за декой с пациентом*
Телеуправляемые столы-штативы преднаэкаченЫ ДД
проведения просвечиваний, снимков всех видов и продольН0^
томографии.
Конструктивная схема телеуправляемого штатива КОМО7*
лекса «Телемедикс-Р» (рис. 4.2) предусматривает размещений
рентгеновского излучателя на штанге над декой стОД^,;
поэтому позволяет увеличить фокусное расстояние ПР™
снимках до 120-150 см, обеспечить работу s косых про010^^1
выполнение томо- и рентгенографии. Такая схема
в которой приемник излучения находится под декой,
возможность непосредственного контакта врача с
в процессе рентгенологического исследования и
может быть реализована с помощью дистанционного
ления. Следствием этого является необходимость приМе.
182
специального ком премирующего устройства для создания
управляемой компрессии исследуемого органа.
Внешний вид телеуправляемого штатива комплекса
«Телемедикс-Р» ЗАО «Амико» показан на рис. 4.2.
Главная особенность этих штативов состоит в том, что
они представляют собой особый тип штативов для одновре-
менного проведения различных исследований без изменения
положения обследуемого, например, производство томографии
е? процессе исследования желудочно-кишечного тракта.
К несомненным достоинствам телеуправляемых столов-
штативов относятся уменьшение геометрической нерезкости
снимков благодаря большему фокусному расстоянию, чем в
обычных ПСШ, и вывод обслуживающего персонала из зоны
облучения рабочим пучком, что в принципе позволяет увеличить
пропускную способность рентгенодиагностического кабинета.
Поскольку снимочное устройство расположено в штативе,
масса его может быть значительно увеличена по сравнению
с ЭСУ; что позволяет значительно расширить число программ
снимков, а также упростить системы торможения кассеты при
перемещении ее в рабочем поле. Томографию и косые снимки
можно проводить при любом наклоне деки,
При комплектации дополнительными устройствами теле-
управляемый штатив может быть использован для проведения
специальных исследований в педиатрии, урологии, а также
для проведения ангиографии. Для первых двух видов иссле-
дований выпускаются специализированные штативы по такой
же конструктивной схеме, как и телеуправляемые штативы,
то есть с передним расположением излучателя. Для рентгено-
педиатрических столов-штативов характерны уменьшенные
Размеры стола, наличие специальных поворотных люлек для
Размещения детей разных возрастных групп с возможностью про-
ведения полипозициоиных (многонаправленных) исследований.
По мере развития цифровых приемников рентгеновских
сии (см. главу III) телеуправляемые аппараты станут
Дневными в общей рентгенологии. Их конструкция при этом
°УДет подвергнута существенным изменениям в зависимости
Ог типов применяемых детекюров, Можно прогнозировать,
иапример, исчезновение в аппаратах для общей диагностики
традиционных экрано-снимочных устройств, предназначенных
прицельной рентгенографии.
183
Литература к главе IV
1. Рентгенодиагностические аппараты. Под ред, Н. Н/Ещи-
нова. М.: Медицина, 1976. :
2. Технические средства рентгенодиагностики. Под ряд
И. А. Переслегина. Мл Медицина. 1980.
3. Блинов Н. Н., Станкевич Н. Е. Рентгенодиагностичео
кие комплексы «Медикс-Р» и «Телемедикс-Р» с цифровой
регистрацией изображения//Медицинская техника. Ns Ш
1998,
4. Блинов Н. Н., Козловский Э, Б,, Жуков В.Н., МазуровA$L
Телевизионные методы обработки рентгеновских и гамМа
изображений. М.: Медицина, 1982.
5. ГОСТ 26140-84. Аппараты рентгеновские медицинский;
ОТУ. Vl
6. Бердяков Г, И., Зеликман М. И,, Русина Г. М,. Обору-
дование цифровой флюорографии: состояние и перспективы
развития//Рентгенология — практика. Март, 2000. С.24-20,
7. Блинов Н. Н.3 Мазуров А. И. Медицинская реНТГёН0;
техника на пороге XXI века // Медицинская техника.
№ 5, Стр. 5-6.
8. Блинов Н. Нм Варшавский Ю. В., Зеликман М. И.
бразователи рентгеновских изображений//КомпьютерФЖ
технологии в медицине. 1997. № 3. С. 23 24.
9. Соколов В. Г, Туманов Н. А., Шварцман А, 3, Штатив#^
механические устройства для рентгенодиагностики, М*-
Медицина, 1979.
1«4
Глава V
Флюорографы
5Л. Особенности рентгеновских аппаратов
для исследования грудной клетки
Флюорография представляет собой фотосъемку на мало-
форматную фотопленку с экрана, которую производят на
флюорографах — аппаратах, предназначенных для массовой
рентгенодиагностики. Во флюорографах фотосъемку осу-
ществляют с экрана флюорографической камеры, а в случае
цифровой рентгенографии регистрируют изображение на
компьютере с помощью матричного цифрового детектора.
Флюорографическая пленочная камера представляет
собой светозащищенный раструб, на одном конце которого
размещен люминесцентный экран, а на другом — фотокамера.
Внутри имеется линзовая или зеркальная оптическая система
для переноса изображения на вход фотокамеры* Различают
прямые флюорографические камеры где фотокамера распо-
ложена против экрана, и угловые, в которых фотокамера
находится сбоку от экрана и повернута по отношению к нему
на 90”. При этом изображение направляется на фотокамеру
с помощью зеркала.
Прямые флюорографические камеры используются во
флюорографах для массовых профилактических исследований.
Угловые камеры обычно предназначены для общей рентге-
нодиагностики, Их применяли в качестве снимочного рабочего
места в рентгенодиагностических комплексах общего назна-
чения в целях экономии пленки. Устанавливали такие камеры
На специальных штативах, обеспечивающих возможность
съемки в вертикальном и горизонтальном положениях пациента.
Преимуществами пленочной флюорографии является
веская производительность метода, малый расход пленки,
л^ткость хранения флюорограмм, недостатком —уменьшенная
По сравнению с крупноформатной рентгенографией разре-
^а]ощая способность. При фотосъемке с флюоресцирующего
экспозиционная доза на пациента примерно в 1,5-2 ра-
За &ыше, чем при рентгенографии с усиливающими экранами.
185
В настоящее время в отечественной практике применя-
ются флюорографические камеры двух форматов, рассни^
тайные на использование рольных пленок с размером Кадр^
70x70 и 100x100 мм. В нашей стране разработаны флюоро-
графические аппараты 12Ф9 с высокочувствительными каме-
рами КФ 400 на 70 и 100 мм, в которых экспозиционная доза
практически приближается к дозе при прямой рентгенографии
Флюорографический аппарат для массовых профилакти-
ческих исследований обычно снабжен защитной кабину в
которой помещается пациент при обследовании. Кабийа
имеет платформу с устройством подъема и опускания пациШ^а,
осветитель и защитные двери с блокировочными контактами,
не закрыв которые произвести снимок невозможно, Фдюррй-
граф снабжают оптическим устройством, которое позвдлйгг
переносить на каждую флюорограмму номер со стандартной
учетной карточки пациента. Пока карточка не вставлёШгв
специальный пазт снимок сделать нельзя.
Многие годы флюорографическое обследований б нашей
стране являлось обязательным для всех категорий насёйёйий.
Несмотря на невозможность получения при флюорографЖёс-
ком обследовании такой же информативности, как, нап^Ж^.
при рентгенографии и значительную дозу на паци^ТЯ»
единственное массовое рентгенографическое обследование
населения было именно флюорографическим. Связ^ШФТФ
только с одним фактором — относительной
последнего. В связи с недостаточной информативнё^ЗД9
метода и высокими дозовыми нагрузками на насел^^^^
эти годы делались попытки заменить флюорографию
информативные и щадящие методы обследования [3L
Последние годы в мире, а в нашей стране
наблюдается повышенная заболеваемость
привело к тому, что от исключения из рентгенологймё^.
практики флюорографического метода исследования
временно отказаться. В связи с этим необходимость
чения информативности флюорографического
и снижения дозы при флюорографии стала особенно
В настоящее время созданы рентгеновские
работающие на новых принципах с использованием
цифрового преобразования и усиления изображения,
обеспечивают существенно меньшие дозовые нагрузки при
достаточно высоком качестве изображения. Такие устройства,
безусловно со временем вытеснят обычную пленочную
флюорографию, но, учитывая их высокую стоимость и совер-
шенно новый подход к методам проведения флюорографи-
ческого исследования, внедрение в стране цифровой флюо-
рографии потребует многолетних усилий.
Очевидно, что в ближайшие годы обычные пленочные
флюорографы останутся в практическом использовании.
Поэтому в последнее время предприняты большие усилия
по улучшению возможностей традиционной флюорографии.
Эти усилия были направлены на повышение технических
параметров флюорографической камеры, на создание
современного флюорографического питающего устройства,
современного удобного для пользователя передвижного
флюорографического кабинета и специального устройства
для Фотохимической обработки флюорографической пленки
(см. п. 5.5).
5,2. Флюорографические камеры
Флюорографическая камера (рис. 5.1) является основной
составляющей частью флюорографат принципиально отличаю-
щей его от других рентгеновских аппаратов. Именно она в
основном обуславливает параметры качества получаемого
изображения и чувствительность метода. Принцип работы
флюорографических камер заключается в первоначальном
преобразовании рентгеновского изображения в световое
Годным флюоресцентным экраном с дальнейшей передачей
этого изображения с помощью оптики на пленку. Получаемый
На пленке размер изображения уменьшен по сравнению с
Реальным, в результате при расшифровке флюорограмм
Обычно прибегают к приборам с увеличивающими линзами.
Технический уровень флюорографической камеры опре-
А^ляется ее чувствительностью и параметрами качества
изображения. Серийно освоенная в настоящее время НПО
ч^0МЗ» совместно с ЗАО «Амико» новая флюорографическая
КФ-400 выгодно отличается от предыдущей модифика-
ции КФ-70. Повышения чувствительности камеры и параметров
^ества, и соответственно снижения дозовой нагрузки и
187
186
Рис. 5.1. Флюорографическая камера КФ-400.
1 — передающая кассета; 2, 5 —рукоятка для транспортировку
3 — оптический модуль; 4 — корпус;
6 — подбородник для пациента;
7 — декоративная панель с входным экраном;
8 — рукоятки крепления;
9 — паз для карточки пациента; 10 —приемная кассета,
увеличения информативности, удалось достигнуть за
применения нового типа входного экрана, улучшенной dritHKrt
и применения ячейкового воздухоэквивалентного растра*
Наибольший выигрыш в техническом уровне ф/ifpW^-
графической камеры удалось получить за счет применёНЙЗ
нового типа входного люминесцентного экрана. До неД£Внер*>
времени в камерах использовался люминесцентный
на основе ZnSCd : Ад (ЭРС-С-1А). В настоящее врем?
«Ренекс» (Новосибирск) разработал и предлагает для
рографии экраны ЭРС-Г-28, изготовленные на ОРН9
редкоземельного люминофора Gd2 О2 S : ТЬ.
В таблице 5.1 приведены основные параметры упомяну1
экранов.
188
Таблица 5. /
Основные параметры экрана
Тип экрана ЭРОС-1А ЭРС-Г-2В
Яркость в условных единицах
при СПО 7 мм AI 240 320
при СПО 9 мм А1 220 340
Разрешающая способность, лин/мм 5 6,3
Полученные результаты очевидно говорят в пользу при-
меления во флюорографических камерах гадолиниевых
экранов, особенно если использовать при флюорографическом
исследовании более «жесткие» режимы работы рентгеновского
аппарата, чем это принято на практике в настоящее время.
Исследования показали, что по коэффициенту соответст-
вия спектральной чувствительности флюорографической
пленки спектральным характеристикам излучения экранов,
экраны на основе редкоземельного гадолиниевого люминофора
обеспечивают примерно на 20-30% лучший результат.
Таким образом замена во флюорографической камере
КФ-400 экрана типаЭРС-С-1А на экран ЭРС-Г-2В позволила
увеличить ее чувствительность более чем в 2 раза, обеспе-
чивая при этом увеличение разрешающей способности с 2,0
До 2,5 лин/мм и более высокую контрастную чувствительность
полученного на пленке изображения (2% вместо 3%).
Во флюорографической камере КФ-400 так же, как в
предыдущей модификации КФ-70, использован объектив
линзового типа, но с улучшенными характеристиками. Новый
объектив имеет большее пропускание. Основное его отличие
заключается в гораздо меньшем виньетировании (падении
Освещенности от центра к краю) и меньшей потере на краях
Разрешающей способности. Если в объективе, используемом
прежде, виньетирование на диаметре 0,7 от рабочего поля
поставляло 70%, а на диаметре 0,9 от рабочего — 90%, то в
новом объективе виньетирование на диаметре 0,9 от рабочего
Не превышает 50%, а разрешающая способность по диаметру
объектива не отличается больше, чем на 20%. В результате
применение новой оптики обеспечивает увеличение чувстви-
189
тельности и существенное увеличение информативности за
счет увеличения полезного рабочего размера кадра.
Конечным элементом флюорографической камеру
который безусловно оказывает влияние на чувствительность,
флюорографического метода и параметры получаемого1
изображения, является пленка. Флюорографический Мёщд
исследования так же, как любой другой рентген ографичесй^1
метод, регистрирует теневое рентгеновское изображение нй
пленку. Но в отличие от метода полноформатной рентгенов
графии флюорографическое изображение имеет существенна
меньшие размеры и исследуется затем с помощью увё^|
чительных линз. Кроме того, флюорографическая плен.Кав
отличие от обычной рентгеновской пленки для общей рентгеШ^
графии односторонняя и сенсибилизированная. В стран&дляй
флюорографических исследований выпускается пленка
индексом РФ-3. Это пленка имеет чувствительность 1!Ой;ЙК
(при определении чувствительности с экраном ЭРС-С-ТА)^
средний градиент 2,0. Пленка предназначена для рунного
проявления.
В заключение следует отметить, что благодаря разрабойзё*
камеры КФ-400 для изделий данного типа удалось поднят^
технический уровень до предельного.
5.3. Пленочные флюорографы
На базе новой флюорографической камеры КФч40ЙЗА©‘
^Рентгенпром» обеспечил выпуск флюорографического ёппйт
рата 12Ф9. Аппарат выпускается в двух исполнениях: стаЦЙФ?:
парном и передвижном (рис. 5.2, а, 6),
На рис. 5.2, а показан общий вид отечественного флюоро
графа 12Ф9 в стационарном варианте. Его флюорография©#!^
камера (см. рис. 5.1) содержит экран размером 400 х400^Ш
снабжена светосильной оптикой и имеет фотокамеру»
считанную на получение кадра размером 70 х 70 ММ
100 х 100 мм. Кассета флюорографа заряжается руЯрнНйЖ
неперфорированной пленкой. Флюорограф снабжен Ф^^
экспонометром, который автоматически отключает
новский аппарат. В отечественных флюорографах доминантг^
областью экспонометра обычно является центральной^^
размером 100x100мм.
190
Рис. 5.2.
Флюорограф 12Ф-9
з стационарное исполне-
ние с защитной кабиной,
б — переносной вариант в
ящичной укладке.
191
Во флюорографическом аппарате стационарного испол-
нения сохранена традиционная для флюорографов компоновка
Он состоит из пульта управления, рентгенозащитной кабины
флюорографической камеры, питающего устройства, излуча-
теля с диафрагмой, силового блока, выносной кнопки снимков
перемещаемой подставки для пациента. Рентгеновский излу-
чатель представляет собой защитный кожух, в котором уста-
новлена рентгеновская трубка типа 2,5-30БД29-150 с вращаю*
щимся анодом и размером фокусного пятна 1,2x1,2 мм/
Основным отличием флюорографического аппарата
12Ф9 от предыдущих моделей является применение в нем
среднечастотного питающего устройства УРП-ЗО-СЧ «АМИКО»*,
которое обеспечивает практическое отсутствие пульсаций
анодного напряжения (см. главу II).
Использование среднечастотного инвертора прежде всего,
сказывается на повышении быстродействия всех систем авто?
матики и коммутации рентгеновского аппарата. При мсследбВЁь
нии легких на качество получаемого изображения моЖт
отрицательно влиять экскурсия сердечной мышцы, которёЯ|
как показывает опыт, начинает сказываться на качестве при
длительности экспозиции более 0,04-0,06 с. При таких
значениях длительности экспозиции не могут быть исподы-
зованы обычные мостовые схемы выпрямления напряжения
с частотой 50 Гц, которые обеспечивают эффективную
синхронную коммутацию, начиная с 0,06 с. Применение
среднечастотного преобразования упрощает формирование
коммутационных процессов на уровне менее 0,01 ©г
особенно существенно при использовании автоматического
экспонометра.
Уменьшение пульсаций напряжения на рентгеновски
трубке приводит примерно к 20% снижению дозы облучёНЙЙ-
С учетом повышения чувствительности экрана за счет «ХОДЯ
с жесткостью» эта экономия эффективной эквивалент^1
дозы при исследованиях легких достигает примерно
Приведенный анализ дал основание разработчикам
зовать среднечастотное питающее устройство УРП-ЗСг
«Амико» как для стационарного, так и для транспортабельного
исполнения флюорографа.
Конструкция транспортабельного флюорографичёСК^.
аппарата 12Ф9 основана на использовании упако^о4
192
qi пиков, в которых транспортируются часIи аппарата, в качестве
штатива. Вместо рентгенозащитной кабины стационарного
исполнения используется защитная ширма (см. рис. 5.2т б).
Пульт управления флюорографического аппарата 12Ф9
снабжен переключателями регулировки напряжения и уста-
новки мАс. На пульте расположены также органы управления
электрическими цепями флюорографа. Имеется выносная
кнопка включения снимка с двойным ступенчатым нажатием:
первая ступень — автоматическое закрывание двери кабины,
вторая — снимок. Световой индикатор позволяет персоналу
определить возможность производства снимка с минималь-
ными перерывами. Предусмотрена блокировка по обрыву
накала, перегреву излучателя и разгону анода.
Ниже приведены технические характеристики, которые
обеспечивает флюорографический аппарат 12Ф9 с камерой
КФ ’400, использующей пленку шириной 70 мм (100 мм).
Размер фокуса рентгеновской трубки, мм 1,2 х 1,2
Напряжение питания трехфазной сети
переменного тока частотой 50 Гц, В 220
Наибольшая потребляемая мощность
(кратковременно), кВт 28
Напряжение на трубке, кВ Погрешность уставок напряжения, % Уставки реле экспозиции, мАс Значение тока при U,-125 кВг мА Максимальное значение тока, мА Производительность, сним./ч Расстояние от фокуса трубки до экрана флюорографической камеры, см Размер рабочего поля, мм Размер рабочего диаметра кадра, мм Разрешающая способность по центру, лин/мм по краю, лин/мм 60 125 не более 10 4,6Г 10,15.25,40, 60г 100, 150. 250 60 150 100 100 380x380 62 (92) 2,5 (3,0) 2,0 (2.8)
193
Доза на кадр при плотности почернения
пленки 1,0 над вуалью, мР зд
Стабильность срабатывания экспонометра, % 5
Диапазон изменения рабочих доз экспоно-
метром,крат 5
Подъем пациента, м 0г4
Наличие сигналов и блокировок:
* включения в сеть;
* готовности к снимку;
• наличия карточки пациента;
наличия пленки;
* наличия кассеты.
Анализ характеристик флюорографа 12Ф9 показывает»
что в нем в значительной степени удалось преодолеть
традиционные недостатки, присущие пленочной флюорофйфИИ*
При существенном повышении качества изображения пр
разрешению, контрастной чувствительности и равномерности
доза на кадр оказывается соизмеримой с дозой при крупно-
форматной рентгенографии с усиливающими экранами. Для
рентгенографии со стандартными усиливающими экранами
с учетом коэффициента увеличения экспозиции, вызванного
наличием отсеивающего растра («фактор Букки», равный в
зависимости от отношения растра 2-5), доза при прямой
рентгенографии составляет величину 1-3 мР,
5,4. Цифровые флюорографы
Из-за экономических трудностей отечественного здрШ®т
охранения рентгенологический метод профилактики туберку-
леза, принятый в современных развитых странах (отйЁМ^
флюорографии и переход к прямой рентгенографии легк--^
невозможен из-за высокой цены рентгенограмм. Для эффектна
ной борьбы с туберкулезом, помимо решения социапь
гигиенических проблем и проблем терапии, необходимо
области технического оснащения профилактической Рё
194
нодиаг мостики, как совершенствовать и модернизировать
существующую пленочную флюорографию (об этом сказано
зыше), так и создавать новые, экономически эффективные
Мс1.нодозовые рентгеновские аппараты для раннего выявления
туберкулеза, основанные прежде всего на цифровых методах
преобразования информации.
В 1999 г. все ведущие рентгеновские фирмы мира
выставили на рынки цифровые рентгеновские системы для
исследования легких, основанные на различных физических
методах преобразования изображения: Fuji (Япония) на
стимулированном люминофоре, Swissray (Швейцария) и Medina
(Финляндия) на принципе оптического переноса изображения
с экрана на телевизионную ПЗС-матрицу, General Electric (США),
Canon (Япония), Siemens (Германия) и Philips (Голландия) на пол-
номасштабных матрицах из аморфного кремния (см, главу III).
Стоимость подобных коммерческих систем составляет
от 350 до 550 тыс. UD. Их главным преимуществом является
существенное увеличение информации при снижении дозы
гю сравнению с пленочной флюорографией, недостатком —
высокая стоимость, делающая невозможной массовую замену
подобными системами традиционных флюорографов в нашей
стране,
В последние годы в России благодаря использованию в
медицине ряда конверсионных технологий созданы реальные
возможности решения этой проблемы на современном
Уровне, Речь идея о создании сканирующих цифровых флюо-
рографов на основе линейки рен п еночувствительных детекторов
(газовых или твердотельных). В институте ядерной физики
СО рдн, (г. Новосибирск) в 1993-1995 гг. разработан скани-
рующий цифровой рентгеновский аппарат на ксеноновых
детекторах — МЦРУ <Смбирь», в 1996 г. рекомендованный
^нздравом России к применению К настоящему времени
& России разработаны и выпускаются 6 цифровых флюорогра-
фов, сканирующих и с ПЗС-матрицей и оптикой переноса
Стоимость таких комплексов 40-100 тысяч долларов США
(Таблица 5.2). Отметим, что цифровые методы исследования
195
ИЖ
। рудной клетки, выигрывая по диагностическим достоинствам,
по дозе облучения пациента, оказываются более безопасными,
что позволяет расширить область их применения на более ранние
возрастные группы при профилактических исследованиях.
По заключению ведущих фтизиатров и рентгенологов
ЦНИИ туберкулеза и СО РАН, работавших на отечественных
цифровых рентгеновских аппаратах, достигается самый высо-
кий уровень диагностики легочных патологий при не менее
чем 10братном снижении дозы по сравнению с пленочной
флюорографией.
Целесообразность замены пленочной флюорографии на
цифровую подтверждается еще и чисто экономическими
соображениями. Затраты расходных материалов (пленка и
химикаты) на одну флюорограмму составляют 20-25 центов.
Расходные материалы при цифровой флюорографии сущест-
венно снижаются: твердая копия нужна лишь в 2% исследова-
ний, а стоимость одного отпечатка на принтере не превышает
10 центов. Если учесть, что в год производится 60 млн,
флюорограмм, ежегодная экономия на расходных материалах
при повсеместном переходе на цифровую флюорографию
составит 10 млн, долларов.
В ближайшие годы в России должен быть обеспечен
переход к цифровой флюорографии либо в форме модерни-
зации существующего парка, либо путем замены на новые
модели. Модернизация оказывается возможной потому, что
среди шести отечественных вариантов цифровых рентгенов-
ских систем для исследования легких, приведенных в таблице
5.2? существуют пригодные для использования с защитной
кабиной стандартного флюорографа. Это аппарат-приставка
для сканирующей цифровой флюорографии АПЦФ-01 (рис.
5.3, а). Аппарат-приставка АПЦФ содержит линейку твердо-
тельных детекторов шириной ОД мм каждый. В нем в процессе
экспозиции осуществляется угловое сканирование системы
из лучатель—детектор за время не более 5 с. Разработан также
вариант АПЦФ с ПЗС-матрицей и оптикой переноса. Фирмен-
ное название этого аппарата «проскан-2000» (рис, 5.3Г б).
Доза облучения пациента за одно сканирование при-
мерно в 10 раз меньше (сканирующий вариант^ чем в
Пленочных флюорографах. Контрастная чувствительность
метода сканирующей цифровой флюорографии благодаря
197
Рис. 5,3. Цифровые флюорографы АПЦФ-01 «Амико»
(«ПроСкан-2000»)
а) со сканирующей линейкой детекторов;
б) с цифровой камерой на ПЗС-матрице.
исключению вредного влияния рассеянного объектом излучения
и широкому динамическому диапазону детекторов оказывается
в несколько раз выше, чем в пленочной флюорографии (Нй
уровне 1%). Это свойство, особенно важное именно при иссле-
довании легких, приводит к тому, что качество цифровой
изображения позволяет вести не только профилактическую,
но и дифференциальную диагностику грудной клетки. Оп&т
двухлетней эксплуатации АПЦФ в 13-й клинической больниц^
।. Москвы, где проведено более 10 тыс. исследований, показ^й*
что при работе с цифровой системой практически отпадав
необходимость в дообследовании пациентов с помощ^Ф
прямой пленочной рентгенографии.
В другом варианте АПЦФ применена цифровая камера»
детектором в которой является высокочувствительная охлЩК-
даемая ПЗС-матрица с размером пиксела 12 мкм.
Цифровая флюорографическая камера с ПЗС-матрИЧ^
(рис. 5.3, б) устроена аналогично пленочной (рис, 5,1) с тр Й
лишь разницей, что вместо лентопротяжного устройства а
198
установлена ПЗС-матрица с платой считывания и обработки
сигнала. При этом требование к рентгенопреобразующему
экрану и объективу остаются прежними: максимально высокая
чувствительность при заданном пространственном разреше-
нии. Спектральные характеристики экрана и оптики должны
соответствовать максимуму спектральной чувствительности
ПЗС-матрицы. Применяя в таких камерах профессиональные
ПЗС-матрицы с большой площадью пиксела (12-16 мкм) и
высоким отношением сигнал-шум, используя относительно
медленное считывание и светосильную оптику, можно добиться
контрастной чувствительности 1,5% при дозе в плоскости
приемника не более 1 мР на кадр и разрешении 1т4 лин/мм
для матрицы 10ОО х 10ОО пикселов и 2,8 лин/мм для матрицы
2000 х 2000 пикселов.
В АПЦФ с камерой применена матрица, обеспечивающая
разрешение 1,4 лин/мм при контрастной чувствительности
1,5% и дозе 1 мР на кадр.
Камера устанавливается на защитную кабину флюорог рафа.
эксплуатируется со среднечастотным питающим устройством
УРП-СЧ-30, как и в пленочном флюорографе 12Ф9, не требует
изменения защитных свойств флюорографического кабинета.
Соответственно при модернизации могут быть использованы
кабина, подъемник и излучатель, если они работоспособны.
При таком переоснащении отпадает необходимость в фото-
лаборатории. Кабинет в этом случае оснащается двумя
компьютерными рабочими местами: одним для рентгено-
лаборанта, другим для рентгенолога. АРМ рентгенолога
содержит принтер для получения твердой копии на бумаге и
может располагаться в любом помещении лечебного учреж-
дения, информация на его компьютер передается по линии
связи, НПЦ МР совместно с ЦНИИ туберкулеза в рамках
разработки цифровых флюорографов создал универсальное
программное обеспечение для профилактической цифровой
флюорографии, пригодное для всех отечественных цифровых
флюорографов. Отличительной особенностью пакета приклад-
ных программ НПЦ МР помимо повышенной комфортности
Дня пользователя является автоматизация записи рентгеноло-
’нческого заключения и соответствие международному
стандарту Dicom, v3.
199
5.5. Передвижные флюорографические кабинеты
Для обследования населения отдаленных и трудно-
доступных регионов, а также групп населения повышенного
риска используются подвижные флюорографические кабинеты
на автомобильных шасси.
Флюорографический подвижной кабинет (в дальнейшем
- КФП) представляет собой медицинское помещение, осна-
щенное системой жизнеобеспечения, в котором стационарно
устанавливается тот или иной флюорографический аппарат
и если до недавнего времени это были исключительно
пленочные флюорографы, то буквально в последние два года'
появилась целая гамма КФП с цифровыми флюорографами;
Отличительной особенностью эксплуатации флюорогра-
фического аппарата в составе КФП является необходимости
обеспечения его работоспособности после длительного воз-
действия факторов механической нагрузки в процессе
транспортирования, а также температуры окружающей среды
от -“50сС до +50°С при безгаражном хранении и от -40QC др
-г40°С в сочетании с транспортными нагрузками..
Эти требования обусловлены темг что КФП в зависимости
от воспринимаемых механических воздействий относятся к
группе 4 по ГОСТ Р 50444-94 (Медицинские приборы, аппараты
и оборудование. Общие технические условия) и предусматри-
вают размещение флюорографического аппарата в транса
портных средствах в развернутом состоянии (без транспорта
ровочной тары) при эксплуатации его только на стоянке.
Базовые же флюорографические аппараты в зависимости
от воспринимаемых механических воздействий относятся К
группе 2 и предназначаются для эксплуатации в пределах
лечебно-профилактических учреждений. К тому же использова*
ние флюорографических аппаратов в составе КФП накладывает
на них дополнительные требования по ударопрочности.
Общепринятым техническим решением для устранения
данного противоречия является использование в конструкции
КФП специализированных амортизирующих элементов, обес-
печивающих сохранение вибро- и ударопрочности базовоГР
аппарата или дополнительная фиксация отдельных частей
базового аппарата в процессе транспортировки, В свЯЗИГ
тем, что в лабораторных условиях смоделировать необхоДОЙИ
200
механические нагрузки достаточно затруднительно, испытания
КФП на устойчивость к воздействию вибрационных и ударных
нагрузок при эксплуатации проводят методом пробеговых
испытаний по дорогам общего пользования (включая про-
селочные) по ГОСТ Р 50444-94 с последующей проверкой
основных параметров флюорографического аппарата и другого
оборудования на соответствие требованиям технических
условий.
Аналогичные противоречия, как правило, имеют место в
отношении устойчивости КФП и флюорографического аппарата
к воздействию внешних климатических факторов. Так КФП
рассчитан на эксплуатацию при температурах окружающего
воздуха от -40°С до н 40°С и относительной влажности воздуха
100% при T25DC (вид климатического исполнения У1) и
должен сохранять работоспособность после хранения и
транспортирования при температурах окружающего воздуха
от-50DC до Т50°С по ГОСТ 15150-69 «Машины, приборы и
другие технические изделия. Исполнение для различных
климатических районов. Категории, условия эксплуатации,
хранения и транспортирования в части воздействия клима-
тических факторов внешней среды», в то время как базовый
флюорографический аппарат должен соответствовать виду
климатического исполнения УХЛ-4.2 для эксплуатации при
(емпературах окружающего воздуха от -г10°С до Т35°С и
сохранять работоспособность после хранения и транспор-
тирования при температурах окружающего воздуха от -50С|С
до +50°С в упаковочной таре.
Требуемый температурный режим достигается введе-
нием в состав КФП систем отопления, кондиционирования и
вентиляции, которые в соответствии с требованиями ОСТ 42-
21-32-88 «Помещения медицинские на автомобильных шасси.
Общие технические требования» должны обеспечивать нор-
мальные условия эксплуатации аппаратуры и оборудования,
а также нормальные условия обитаемости для обслужи-
вающего персонала и обследуемого контингента,
Несмотря на га, что на предприятиях оборонного комплекса
имеется немало климатических камер большого объема,
вмещающих КФП и оборудованных измерительной аппара-
турой, в настоящее время большинство из них находятся в
законсервированном состоянии, а стоимость таких испытаний
201
является экономически оправданной только при серийном
производстве КФП* Поэтому, учитывая незначительные объеду
производства, общепринятой практикой является проведение
климатических испытаний в реальных условиях эксплуатаций
(в летнее и зимнее время года) с аппроксимацией полученных
результатов до требуемого диапазона температур в соответ-
ствии с методикой ГОСТ Р 50444-94.
В связи с тем, что флюорографический аппарат имеет
высоковольтные электрические цепи для питания анода
рентгеновской трубки и является источником рентгеновского
излучения, к КФП предъявляются требования по безопасности
обслуживающего персонала и обследуемых пациентов в
соответствии с нормами СанПиН-99.
В 80-90 годах прошедшего столетия в основном исполь-
зовались КФП производства общеизвестных зарубежный
фирм «Медикор» (Венгрия) и «Хирана» (Чехословакия)/К
настоящему времени практически все они выработали свои
сроки эксплуатации и повсеместно заменяются на КфП
отечественного производства.
Основными российскими изготовителями флюорографи-
ческих передвижных кабинетов являются:
Государственное предприятие «Завод медицинского
оборудования «МЕДЕОР* (г. Калуга);
ЗАО «Рентгенпром» (г. Москва);
ОАО «НПО «Экран» (г. Москва);
ООО «Завод медицинского оборудования «Тандем»
(г. Буденовок);
ОАО «Московский машиностроительный завод «ВЫМПЕЛ*
(г. Москва).
Исторически одним из первых отечественных изготови-
телей КФП стал ГП «Калужский завод радиооборудования*
(КЗР), входивший в свое время в НПО «Квазар» (г. Москва^
который организовал производство КФП на базе высокопро.'
ходимого шасси КАМАЗ-43101 с пленочным флюорограф^
12Ф7 и камерой КФ-70. В дальнейшем производство КФП
перешло к выделившемуся из КЗР Государственному прЭД"
приятию «ЗМО «МЕДЕОР» (г. Калуга). Одной из лослёДНФ5
разработок данного предприятия является КФП-Т/Ана. Ьй
автобуса ПАЗ-3205.
202
Отличительные особенности общей компоновки
КФП-Т/А:
салон оснащен системой нормализации микроклимата,
включающую в себя кондиционер (режимы обогрева и
охлаждения) и три автоматических вентилятора-нагревателя;
в салоне установлен бактерицидный облучатель ОБН-
150;
система водоснабжения включает в себя канистры с
водой, насос для подачи воды и электроводонагреватель;
в крыше медицинского салона имеются люки, улуч-
шающие его естественную вентиляцию;
рентгеновский флюорографический аппарат, установ-
ленный в салоне по правому борту, представляет собой
серийно выпускаемый флюорограф 12Ф9 с флюорографи-
ческой камерой КФ-400, Защитная кабина доработана на ГП
«Завод медицинского оборудования «МЕДЕОР*.
Медицинское оснащение рассчитано на проведение
флюорографического обследования взрослых и детей в
положении стоя в прямой и боковой проекциях. Пропускная
способность КФП обеспечивает обслуживание пациентов в
количестве до 60 человек в час.
Заводом медицинского оборудования «ТАНДЕМ» (г.
Буденновск) предлагаются к производству два типа изделий
на базе прицепного кузова-фургона: КМ-9ФС (КМ-7ФС) и
МК9-РЦ (МК7-РЦ).
Изделия представляют собой цельнометаллический блок-
контейнер, смонтированный на подрессоренной тормозящейся
ходовой части, выполненной с использованием элементов
двухосного тракторного прицепа 2ПТО4 модели 887БГ
состоящей из передней поворотной тележки с тормозами и
стояночной тормозной системой и задней оси. Поворотная
тележка оборудована стопором поворотного устройства для
маневрирования автопоезда задним ходом. Стенки кузова-
контейнера КФП имеют утепление, обеспечивающее термо-
изоляцию кабинета.
Кабинет медицинский передвижной флюорографический
КМ-9ФС состоит из трех секций: рабочего помещения
рентгенлаборанта, тамбура и фотолаборатории. КМ-7ФС
отличается укороченным кузовом за счет отсутствия тамбура.
203
Проявочное Ц!хаф
Я39О
устройство индивидуальное Аппарат 12Ф9
УФОФП-"НОКУ" хранения Диван-лушетка с камерой КФчГОР
Проявим НЭЯ
РуКОМиИНИЬ i
О
Яии. 5.4. КФП на базе КАМАЗ-43101
с флюорографом 12Ф9 производства ЗАО «РЕНТГЕНПРОМ*
совместно с ОАО «'НПО ^Экран».
а) Общий вид. 6} Компоновка салона.
204
В рабочем помещении рентгенлаборанта расположены:
рентгенозащитная кабина с камерой, питающим устройством,
рентгеновским излучателем и подъемник РМ пациента, шкаф
с вешалками для одежды, шкаф с полками и ящиками, стол
и стул рентгенлаборанта, кушеткой и диваном, служащими
одновременно спальными местами. Помещение имеет боковые
окна, В помещении фотолаборатории имеются: стол для
проявочного устройства с тумбой, раковина из нержавеющей
стали, водонагреватель, бак с запасом воды емкостью 60 лт
стул, флюороскоп, холодильник и кондиционер. В тамбуре
расположены: диван для пациентов, трехстворчатый шкаф для
постельных принадлежностей и инструментов.
Специальное оснащение включает в себя рентгеновскую
установку состоящую из низкочастотного генератора Serix 9,
флюорографической камеры КФ-400, защитной кабины с
подъемником.
В последнее время наибольшее распространение полу-
чили разработанные ОАО НПО «Экран» и ЗАО «Рентгенпром»
КФП с использованием пленочного флюорографического
аппарата 12Ф9 с камерой КФ-400 (рис. 5-4)-
Кузов, установленный на шасси ЗИЛ 5301 или КАМАЗ,
разделен на три отсека. В одном расположена процедурная,
где размещены флюорограф, кушетка для пациента, два стола,
шкаф, стул, во втором отсеке размещены фотолабораторное
оборудование, умывальник с подогревом воды, стол лаборанта,
который одновременно является контейнером для канистр с
водой и обрабатывающими пленку реактивами, третий отсек
— прихожая, в которой предусмотрена вешалка для одежды
(рис. 5.4а, б).
Кабинет имеет современный дизайн, просторные поме-
щения, хорошее освещение как в дневное, благодаря большим
окнам, так и в вечернее время. Облицовка кабинета выполнена
из современных эргономичных материалов, позволяющих
проводить мокрую санитарную обработку. Наличие шкафа с
большим количеством ящиков, двух столов и удобное
Расположение флюорографа создают хорошие условия для
Работы рентгенолаборанта. Бактерицидная лампа обеспе-
чивает обеззараживание воздуха в рентгенозащиткой кабине.
Специальных устройств для проявления флюорографи-
ческой пленки в стране до недавнего времени не существо-
205
вале. Фирма ЗАО «НОКУ» совместно с ЗАО «Рентгенпром»
разработала установку для фотохимической обработки
флюорографической пленки «УФОФП-НОКУ» двух модифи-
каций; для использования в стационарных условиях
рентгенодиагностических отделений и в передвижных устрой-
ствах, В передвижном кабинете КФП впервые использован
передвижной вариант проявочной установки.
Установка для обработки флюорографической пленки
УФОФГЪНОКУ имеет три отсека: для проявителя, воды и
фиксажа на 30 литров раствора каждый. Катушка, на которую
наматывается флюорографическая пленка вместе с КоррЬк-
сом, рассчитана на 7,5 м пленки. Основная часть обработки
пленки производится на свету, в темноте необходимо только
переложить пленку из приемной кассеты флюорографа в
специальную светозащищенную кассету и при перемотке
пленки на катушку. Катушка находится в светозащищенном
баке, который на свету попеременно погружается в отсеки Й
растворами. В установке обеспечивается нагрев проявителя
до температуры 22 ± 1~С, время нагрева проявителя от 15 до
22°С составляет 35 минут, предусмотрены индикаторы
времени проявления пленки и сушильный отсек с нагревом
до 54°С, в который помещается катушка с пленкой после
проявления. Время сушки зарубежной пленки 1 час, отечест-
венной пленки 1 час 20 минут.
Резюмируя, можно сделать вывод, что в последнее время
сделано все что возможно для оптимизации традиционного
флюорографического исследования. Удалось практически в
2,5 раза увеличить чувствительность метода, сделав дозовую
нагрузку при флюорографии сравнимой с рентгенографичер-2
ким исследованием, существенно увеличить информативность
метода, обеспечить более комфортабельные условия ДЛЯ
работы рентгенлаборанта при производстве флюорограмм
и при их обработке.
В последние годы в передвижных флюорографических
кабинетах находят все более широкое применение цифроры0
малодозовые флюорографы, описанные выше (гла$а 111)<
Применение цифровых флюорографов в передвижных кабине-
тах позволяет исключить из комплектации фотолабораторий
оборудование, улучшает экологическую обстановкуt расширяет
диагностические возможности.
В кабинете мобильном контейнерного типа рентгене
флюорографическом МК7-РЦ (рис.5.5, а, б) расположен
206
a
б
Рис. 5.5. Кабинет мобильный контейнерного типа
рентгенофлюорографический МК7-РЦ
производства ООО «ЗМО «ТАНДЕМ»
а. Общий вид, б. Компоновка салона.
207
установка малодозная цифровая рентгенографическая МЦру
«Сибирь-Н», позволяющая получать рентгеновское изображ^ниё-
непосредственно по окончании экспозиции на экране
компьютерного монитора. При этом размер рабочего паля
не менее 384 х 320 мм, пространственная разрешающая
способность в поперечном и продольном направлениях
составила 0,8 лин./мм, под углом 45° — 0,9 лин./мм, пороговая
контрастная чувствительность 1 ,5 % при дозе в плоскости
детектора на снимок не более 0,1 мР (-1 мкГр).
МЦРУ «Сибирь-Н» при транспортировке опускается на
опоры, что обеспечивает устойчивость к механическим
воздействиям при движении кабинета.
Салон МК7-РЦ состоит из трех секций: приемная, проце-
дурная, комната управления. Салон МК9-РЦ имеет удлиненный
кузов с дополнительным тамбуром.
Приемная в рабочее время используется по своему
прямому назначению, а в нерабочее время служит комнатой
отдыха для обслуживающего персонала. В ней имеется вое
необходимое для размещения людей: шкаф для постельного
белья, вешалки для одежды, два откидных сиденья. В про-
цедурной размещается установка малодозная цифровая
рентгенографическая МЦРУ «Сибирь-Н» и проводятся обсле-
дования.
В комнате управления размещен компьютер, стол и стул
для оператора, а также вспомогательное бытовое оборудование,
используемое в нерабочее время: электроплита, умывальнйк>
шкаф для одежды,
Салон оснащен системой нормализации микроклимата,
включающей электроконвекторы с принудительной циркуляцией
тепловых потоков. Естественная вентиляция обеспечивается
специальными открывающимися люками, расположенными Иа
торцевых стенах. В салоне установлен кондиционер, рабо-
тающий в режимах: «Тепло» и «Холод».
Потребляемая кабинетом мощность не превышает 30 кВт,
Скорость буксирования кабинета по дорогам с асфаль'
товым и бетонным покрытием (I кат.) ограничена 25 км/ч, по
булыжным и грунтовым дорогам (I! кат.) - 15 км/ч.
Из КФП, реализующих цифровые технологии, слеДУе5
также отметить кабинет рентгенографический перевозимый
компьютерный «ПУЛЬМОЭКСПРЕСС» производства НП
208
«АДАНИ ИНТЕРНЕШНЛ» (Республика Беларусь). Кабинет
создан на основе автомобиля-фургона «МАЗ-Купава» (ТУ РБ
00227494.022-99). Фургон разделен на три помещения: гарде-
роб, рабочее помещение и помещение для рентгеновского
аппарата.
В помещении для рентгеновского аппарата установлен
аппарат рентгеновский компьютерный «Пульмоскан-760ГЬ.
Стены и дверь помещения обшиты листовым свинцом
толщиной 2 мм* В рабочем помещении расположены два
рабочих места. На рабочем столе по правому борту установлен
компьютер для управления рентгеновским аппаратом.
ЗАО «Рентгенпром» (г. Москва) предлагает кабинет
флюорографический подвижной цифровой КФП-Ц (с флюо-
рографом АПЦФ-01) на базе автомобилей ЗИЛ-5301 ЕО и
КАМАЗ’43101с модульным кузовом.
КФП-Ц представляет собой изотермический кузов-
фургон, смонтированный на шасси автомобиля. Наружная
облицовка — металлическая, из профилированного стального
листа. Внутренняя облицовка —из синтетических материалов
светлого тонаг хорошо поддающихся мойке и дезинфекции
(рис. 5.6 аг б).
Салон КФП-Ц имеет процедурную и комнату управления.
В рабочем отсеке расположен аппарат-приставка для ци-
фровой флюорографии АПЦФ-01-«АМИКО», позволяющий
получать рентгеновское изображение непосредственно по
окончании экспозиции на экране компьютерного монитора.
При этом обеспечивается размер рабочего поля не менее
380 х 380 мм, пространственная разрешающая способность в
поперечном и продольном направлениях 1,2 лин./мм, порого-
вая контрастная чувствительность 1,5% при дозе в плоскости
детектора на снимок не более 100 мкР (-1,0 мкГр), динами-
ческий диапазон не менее 100.
флюорограф АПЦФ-01 -«АМИКО» при транспортировке
фиксируется, что обеспечивает устойчивость к механическим
воздействиям при движении кабинета,
8 комнате управления имеется шкаф для одежды,
сиденье для размещения пациентов, рабочее место оператора,
Компьютер на стойке, кондиционер, тумбочка.
ОАО «Московский машиностроительный завод «ВЫМПЕЛ»
(г. Москва) производит передвижной беспленочный мало-
разный флюорограф «ВЫМПЕЛ-ММЗ»-ФП.
209
Рис, 5.6. КФ-Ц на базе КАМАЗ-43101
с флюорографом АПЦФ-01-»АМИКО*
производства ЗАО *РЕНТГЕНПРОМ»
а. Общий вид. б. Компоновка, салона.
210
«ВЫМГ1ЕЛ-ММЗ--ФП представляет собой изотермический
фургон, установленный на прицепе автомобильном модели
83142. Фургон оснащен аутригерами, позволяющими после
установки фургона на месте работы использовать прицеп для
иных нужд.
Фургон разделен на четыре помещения: технический
тамбур, помещение для пациентов, рабочее помещение и
помещение для рентгеновского аппарата.
В помещении для рентгеновского аппарата установлен
аппарат-приставка для флюорографии «Ренекс-Флюоро-М»
(ТУ 9442-015-01416381 -00) с питающим устройством «Ренекс-
Авто-М» (ТУ 9442-014-01416381-00), Помещение отделено
сдвижной дверью с блокировкой подачи высокого напряжения.
Стены и дверь помещения защищены листовым свинцом.
В рабочем помещении расположено рабочее место
оператора-рентгенлаборанта {стол, промышленный компьютер
«ROBO» с источником бесперебойного питания APS; кресло;
видеоконтрольное устройство для связи рентгенлаборант-
пациент; пульт управления «Ренекс-Флюоро-М», настольная
лампа). Рабочее помещение оборудовано навесным трех-
сгворчатым шкафом над столом рентгенлаботанта, платяным
двухстворчатым шкафом с антресолью, умывальником.
В табл. 5.3 приведены основные технические характе-
ристики описанных цифровых передвижных кабинетов для
флюорографии.
В техническом тамбуре, отделенном от остальных поме-
щений дверью находятся электробензоагрегат «ВЕПРЬ»
(мощностью 6 кВт), электрический щитт пепловая завеса
PREMIER» над входной дверью, огнетушитель.
Сравнивая эксплуатационные возможности флюорогра-
фических передвижных кабинетов двух типов: традиционного
пленочного и малодозового цифрового, следует, без сомнения,
отдать предпочтение цифровому как более перспективному
в диагностическом плане и радиационно безопасному.
211
Цифровые передвижные
Zz:'' Zz/z<^: |^рЬ^^дит|^ "z . л z. / йЙЙЖ: ЙЦ в Вй W •& ••••' z <•>:?\- £ •: ЯГ 4 4 -.а.-- .-с-С^ •; в»
Кабинет мобильный контейнерного типа рентгенофлюорогра- фический МК7-РЦ/А ООО «змо «ТАНДЕМ» г. Буденовок (Россия) Прицепной цельнометал- лический блок-контейнер с термоизоляцией, на подрессоренной тормозя- щейся ходовой частиt с использованием элемен тов двухосного трактор- ного прицепа 2ПТС-4 модели 887Б
Кабинет рентгеногра- фический перево- зимый компьютерный << ПУЛЬ МО ЭКС ПРЕСС» НПП «АДАНИ ИНТЕРНЕШНЛ» г. Минск (Республика Беларусь) Автомобиль с изотерми- ческим кузовом-фургоном на базе автомобиля- фургона «МАЗ-Купавз» (на шасси MA3-533660)
Кабинет флюорогра- фический подвижной цифровой КФГ1-Ц (с флюорографом АПЦФ- 01) на базе авто- мобилей ЗИЛ-5301 ЕО и КАМАЗ-43101 с кузовом модульным. ЗАО «Рентгенпром» г. Москва (Россия) Автомобиль с изотерми- ческим кузовом-фургоном на базе автомобилей ЗИЛ-5301 ЕО и КАМАЗ-43101 -
Передвижной беспленочный мало- дозный флюорограф «ВЫМПЕЛ-ММЗ-ФП ОАО «Московский маимгстрситегътьй завод «ВЫМПЕЛ» (Россия) Изотермический фургон, установленный на прицепе автомобильном модели 83142.
212
Таблица 5.3
кабинеты для флюорографии
®ЯЯИ«Я»Яв| ШЯШШ
Ширина —2500 мм Высота —3300 мм Длина —6900 мм (КП7-РЦ/А) Площадь салона: 15,3 м2 Установка малодозная ци- фровая рентгенографическая МЦРУ «Сибирь-Н» или (Вариант исполнения 01) Устройство для флюорографии (цифровой малодозовый флюо- рограф) *Ренекс-Флюоро-М» Не более 30 кВт Не более 30 кВт
Длина —8610мм Ширина — 2490 мм В ысота — 4000 м м Размеры салона: Длина —6000 мм Ширина —2370 мм Высота —2425 мм Аппарат рентгеновский ком- пьютерный «Пульмоскан-760ГЪ> Не более 8 кВА
КАМАЗ-43101 Длина —7830 мм Ширина —2420 мм Высота — 3600 мм ЗИЛ 5301 ЕО Длина — мм Ширина — мм Высота — мм Размеры салона: Длина —4700 мм Ширина —2400 мм Высота — мм Аппарат-приставка для циф- ровой флюорографии АПЦФ- 01-«АМИКО- Не более 30 кВт
Длина —6680 мм Ширина —2500 мм Высота — 3450 мм Размер ы салона: Длина —6100 мм Ширина —2300 мм Высота —2250 мм Устройство для флюорогра- фии (цифровой малодозовый флюорограф) «Ренекс-Флюоро-М^ (вариант исполненияО!) Не более 6 кВА (Входящий э ком- плект бенаоагре- гат «Вепрь» позво- ляет работать ав- тономно в местах где нет внешней питающей сети)
213
Литература к главе V
1. Технические средства рентгенодиагностики. Под ред.
И. А. Переслегина. М.: Медицина. 1985.
2. Чикирдин Э. Г. Рентгеновские флюорографические
аппараты, М.: Медицина, 1970,
3. Блинов Н. Н., Горелик Ф, Г. Современные возможности
традиционной флюорографии//Медицинская техника. 1994.
№ 4. С. 30-34,
4. Рентгенотехника. Справочник. В 2 т. Под ред.В, В. Клю-
ева. М.: Машиностроение, 1992.
5. Чикирдин Э. Г., Мишкинис А> Б. Техническая энцикло-
педия рентгенолога. М.: МНПИ, 1996.
6* Бердяков Г. И., Зеликман М. И., Ртищева Г, М. Обору^
дование для цифровой флюорографии: состояние и пер-
спективы раавития//Рентгенология-практика, Март. 2000.
С.24-28.
214
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение ........................................... 3
Историческая справка об отделе медицинской
радиационной техники................................. 4
Глава /. Состав рентгеновских диагностических аппаратов.
Блинов Н. H.t Козловский Э. Б., Леонов Б. И., Ярославский В. Л.
1.1. Классификация рентгенодиаг ностических аппаратов . . . 11
1.2. Рентгеновские генераторы....................... 14
Рентгеновские диагностические трубки............ 15
Защита трубки от перегрузки..................... 21
Вращение анода рентгеновской трубки........ 24
Устройство рентгеновских излучателей............ 28
1.3. Рентгенодиагностические штативы................ 30
Назначение и классификация штативных устройств .., 30
Устройства для формирования рентгеновского
излучения....................................... 34
1.4. Детекторы...................................... 42
Литература к главе I............................ 45
Глава II. Питающие устройства рентгенодиагностических
аппаратов (ПУР).
Блинов Н. Ярославский В. Л.
2.1. Особенности ПУР................................ 46
2.2. Главная цепь аппарата.......................... 51
2.3. Коммутация напряжения на рентгеновской трубке .... 59
2.4. Компенсация падения напряжения на первичной
стороне высоковольтного трансформатора............. 69
2,5. Режим падающей нагрузки........................ 74
2.6. Управление напряжением на вторичной стороне
высоковольтного трансформатора...................... 77
2.7. Регулирование тока рентгеновской трубки........ 81
2.8. Системы уставок рентгенодиагностического аппарата .. 82
Лите ратура к главе II ............................. 86
215
Глава III. Электронные приемники и преобразователи
рентгеновских изображений
Блинов Н. Н., Козловский Э. Б., Леонов Б. И., Мазуров А. И
3.1. Особенности электронных приемников рентгеновских
изображений.................................... 89
3.2. Усилители рентгеновских изображений (УРИ).... 94
3,3. Цифровые рентгенографические приемники...... 115
3,4. Измерение динамического диапазона цифровых
приемников рентгеновских изображений.............. 139
3.5. Квантовая эффективность регистрации
рентгеновского излучения ........................ 144
3.6. Тенденции развития электронных приемников
рентгеновских изображений..........................149
Литература к главе 111.......................... 154
Гпава /V. РДК общего назначения
Блинов Н. H.t Блинов Н. Н, (мл.), Ярославский 8, Л.
4.1. Требования к РДК общего назначения ..........156
4.2, Столы и стойки снимков ......................164
Столы снимков..................................164
Стойки снимков.................................168
Штативы снимков.............................. 170
Приставки для томографии ......................172
4.3. Поворотные столы-штативы (ПСШ)...............175
4.4. Телеуправляемые столы-штативы................182
Литература к главе IV.............................164
Глава V. Флюорографы
Блинов Н. Н. (мл.), Веденков В. Г.„ Горелик Ф. Г.г Гуржиев А. Н.>
Леонов Б. И., Невский Д. И., Рыбалов А. А.
5.1. Особенности рентгеновских аппаратов
для исследования грудной клетки....................135
5.2. Флюорографические камеры.................... 187
5.3. Пленочные флюорографы ...................... 190
5.4. Цифровые флюорографы.........................194
5.5. Передвижные флюорографические кабинеты.......200
Литература к главе V............................ 214
216
Содержание тома 2
Глава VI. Рентгеновские аппараты для палат и операционных
Блинов Н.Н., Блинов Н.Н. (мл.)
6.1. Требования к передвижным рентгеновским аппаратам.
6.2. Передвижные аппараты типа «С-дуга^.
6.3. Рентгеновская аппаратура в интервенционной рентгенологии.
6.4. Палатные аппараты для рентгенографии.
Глава VII. Маммографы
Блинов Н.Н., Леонов Б. И., Козловский Э.Б.
7.1. Требования к рентгеновским аппаратам для исследования
молочной железы.
7.2. Пленочные маммографы.
7.3. Аппараты для стереотаксиса.
7.4. Методы кон троля эксплуатационных характеристик маммо-
графов.
Глава VfIL Рентгеновские стоматологические аппараты
Блинов НН (мл.), Губенко М.Б., Уткин П.М.
8.1 Особенности рентгенологического исследования зубов.
8.2. Рентгеновские аппараты для проведения периапикальной
рентгенографии с регистрацией на пленку.
8.3, Ортопантомографы.
8.4. Аппараты для внутри ротовой панорамной рентгенографии.
8.5. Аппараты для цифровой дентальной рентгенографии.
Глава fX. Компьютерные томографы.
Блинов Н. Б.. Колесникова Н.ЕГ, Леонов Б.И.
9.1. Принципы компьютерной томографии.
9.2, Особенности конструкции компьютерных томографов.
9.3. Воспроизведение изображения.
217
Глава X. Рентгеновские аппараты для остеоденситометрии
Блинов Н.Н., Губенко М.Б.. Уткин П.М.
10.1. Особенности рентгеновских аппаратов для остеоденси-
томе'1 рия.
10.2, Методы ралиоизотопной (тстеоденситометрии.
10.3. Методы рентгеновской остеоденситометрии.
Глава XI. Компьютерные системы и оборудование
для цифровой рентгенодиагностики.
Блинов Н.Н., Зеликман М.И.
11.1. Особенности проведения рентгеновских исследований при
использовании цифровых технологий.
11.2. Оборудование автоматизированного рабочего места.
11.3. Работа персонала при использовании АРМ.
11.4. Системы архивирования и передачи медицинских изображений.
Глава XII. Контроль и испытания рентгенодиагностической
аппаратуры
Бердиков Г. И,, Блинов Н. Н., Владова Е. П.. Зеликман М. H.t
Ларчиков IO. В., Ртищева Г. М.. Савиных Г. Н., Шенгелия Н. А.
12.1. Особенности испытаний рет нт енодиагностической аппаратуры,
12.2, Три уровня контроля.
12.3, Модуль совпадения рентгеновского и светового полей.
1 2.4. Тест-объект для оценки функционирования томографичес-
кой приставки
1 2.5. Устройство контроля электрических и радиационных пара-
метров рентгенодиагностических аппаратов.
12.6. Рентгенографическая тест-кассета ТКР-1М.
12.7. Те ст-объект для контроля качества ортопантомографов ФО-01.
12.8. Детектор контрольный рентгеновский ДКР-1.
12.9. Средства для измерения параметров рентгеновского изо-
бражения.
Приложение
218