МЦРУ Малодозовая цифровая рентгеновская установка


Работа МЦРУ

Установка регистрирует рентгеновское излучение с высокой эффективностью при помощи многопроволочной пропорциональной камеры (в дальнейшем - МПК). Однокоординатный детектор с быстродействием 200 МГц регистрирует каждый квант, поглощенный в чувствительной объеме МПК и определяет координату точки поглощения.  МПК имеет 640 каналов шириной 0,6 мм и регистрирует распределение рентгеновского излучения по горизонтали.

МЦРУ Малодозовая цифровая рентгеновская установка

Для измерения распределения рентгеновского излучения по вертикали производится механическое сканирование. Для этой цели рентгеновская  трубка, коллиматор и МПК во время съемки одновременно и равномерно перемещаются в вертикальном направлении. Коллиматор со щелью шириной 1 мм формирует тонкий веерообразный пучок рентгеновского излучения, который после прохождения через тело пациента попадает во входное окно  МПК

В  этом случае МПК, с размещенной на ней электроникой регистрации, можно рассматривать как 640 независимых счетчиков рентгеновских квантов. Информация, накопленная в счетчиках за время экспозиции строки (12 мс), переписывается в память компьютера и начинается регистрация следующей по вертикали строки. По окончании съемки кадра в памяти накапливается цифровое изображение-матрица 640х640 чисел, описывающая распределение излучения после прохождения через тело пациента. Первое нормированное изображение на дисплее возникает не более чем через 10 с после окончания сканирования.

Управление установкой осуществляется с помощью компьютера. Программное обеспечение установки включает в себя основную рабочую программу и программу для проведения контроля работоспособности блоков и установки в целом. Программное обеспечение также позволяет объединить компьютеры врача и рентгенлаборанта в локальную сеть, что позволяет с одного компьютера обращаться к дискам другого.  

Основная рабочая программа позволяет врачу провести съемку нескольких кадров, просмотреть полученные снимки на дисплее и записать их на диск. В режиме обработки врач может вывести снимок на дисплей, оперативно преобразовать изображение в вид наиболее удобный для визуального анализа и за счет этого улучшить диагностические возможности проекционной рентгенографии. Программа позволяет измерять расстояния между объектами на изображении, плотность в каждой точке изображения и среднюю плотность в произвольном фрагменте изображения, а также проводить другие операции.

Сканирующая механика включает в себя основание с колонной, по которой передвигается балка. На балке укреплены МПК с электроникой регистрации, коллиматор и рентгеновский излучатель с устройством коллимации. Между коллиматором и МПК находится кабина, в которой размещается пациент во время съемки. Передвижение балки осуществляется двигателем с редуктором, обеспечивающим скорость движения 40 мм/сек.

На границах рабочего интервала передвижения на колонне имеются концевые выключатели. При срабатывании верхнего или нижнего концевого выключателя включается система остановки двигателя. Информация о срабатывании концевых выключателей и о движении балки поступает в блок контроля и управления, а оттуда в компьютер.

МПК состоит из двух катодных плоскостей и анодной плоскости, размещенной между ними. Катодные плоскости выполнены из проволочек диаметром 100 мкм. 320 анодных проволочек диаметром 12 мкм направлены на фокус рентгеновской трубки, расположенный на расстоянии 1350 мм от центра камеры. Шаг между анодными проволочками (со стороны трубки) - 1,2 мм, расстояние анод - катод составляет 1 мм.Пучок рентгеновского излучения попадает в камеру между верхним катодом и дрейфовым электродом, расположенным над катодной плоскостью на расстоянии 6 мм.

Электроны первичной ионизации, образующиеся в дрейфовом промежутке, под действием электрического поля дрейфуют в сторону катодной плоскости, проникают через нее и рождают электронно-ионную лавину вблизи анодной проволочки. МПК помещена в дюралевый корпус, наполненный смесью     Хе 80% + СО2 20% при давлении  0,2 МПа (2 кг/см2). Корпус МПК был подвергнут испытательному давлению 0,6 Мпа (6 кг/см2) на предприятии-изготовителе. Эффективность МПК 30 % для квантов с энергией 60 кэВ, порог регистрации 4 кэВ.

Сигнал с каждой анодной проволочки через защитную цепь попадает на вход усилителя-формирователя. Пороги срабатывания всех усилителей одинаковы и выставлены с помощью высокочастотного генератора с точностью 5%. С выходов усилителей импульсы длительностью 30 нс через преобразователи уровня поступают на схемы отбора и далее на счетчики.

Функцию выделения импульсов совпадений и антисовпадений реализуют схемы отбора, каждая из которых имеет один вход и два выхода, а также связи с соседними каналами. Разрешающее время схем отбора составляет 115 нс.

Чтение информации с плат регистрации производит плата чтения. После завершения накопления информации о строке изображения, компьютер вырабатывает команду "вывод", по которой плата чтения производит последовательный вывод информации со всех плат регистрации. Эта информация передается в память ЗУ-64К. После окончания чтения вырабатывается сигнал "сброс", устанавливающий все счетчики в нулевое состояние. На время вывода информации входы счетчиков блокируются

Излучатель рентгеновский состоит из рентгеновской трубки, защитного кожуха, статора, маслорасширителя  и термоконтактора. Высоковольтные кабели фиксируются на рентгеновском излучателе стопорными винтами. Герметичный защитный кожух имеет окно выхода рентгеновского излучения  и два стакана  для подключения высоковольтных кабелей, на которые нанесена маркировка  "+" и  "-", обозначающая положение анода и катода рентгеновской трубки. Рентгеновская трубка крепится внутри защитного кожуха с анодной стороны с помощью байонетного зацепления в анодном держателе, а с катодной стороны рентгеновская трубка  закрепляется на изоляционном держателе  с помощью винтов.

В качестве изолирующей среды используется трансформаторное масло. Маслорасширитель  компенсирует изменение объема трансформаторного масла при изменении его температуры. Статор  предназначен для вращения анода рентгеновской трубки.  Термоконтактор, установленный в блокировочной цепи излучателя, срабатывает при превышении температуры трансформаторного масла 600 С. Интервал между включениями рентгеновского излучателя в зависимости от установленных значений анодного напряжения, тока и длительности работы рентгеновского излучателя задается рабочей программой.

Устройство коллимации включает в себя щелевую диафрагму, световой центратор, смонтированный на плите, защитный экран, фильтр  и кожух. Диафрагма предназначена для предварительной коллимации рентгеновского пучка. Она образована свинцовыми пластинами толщиной 2 мм и имеет ширину щели 1 мм. Диафрагма закреплена на осях-винтах и перемещается при помощи  винтов. Для исключения возможности нарушения юстировки диафрагмы и для защиты от рассеянного рентгеновского излучения винты 1 заглушены пробками.

Световой центратор имитирует рентгеновский пучок на теле пациента в виде светового луча и предназначен для визуальной установки требуемого поля облучения. Лазерный диод, являющийся источником света, находится в точке мнимого рентгеновского фокуса. Он установлен в корпусе, который может перемещаться в пазе плиты.

Пучок света, проходя через оптическую насадку  формируется в линию и отражается от зеркала. Зеркало  может поворачиваться на оси  и вертикально перемещаться в пазах кронштейна. Поворот зеркала  производится подпружиненной ручкой  до упора в винт. Включение источника света осуществляется выключателем. По истечении примерно 30 с источник света автоматически выключается.

Свинцовый защитный экран  снижает рассеянное рентгеновское излучение в 3 раза. Медный фильтр  толщиной 0,1 мм предназначен для поглощения мягкой составляющей спектра рентгеновского излучения, что позволяет работать при анодном напряжении до 100 кВ.

В стойку регистрации и  управления входят: источники высоковольтные,  блок  питания +5 В,  блок  контроля  и управления, блок включений, устройство генераторное,   блок коммутации,   блок инвертора, стабилизатор анодного тока и блок микропроцессора.

Блоки, установленные в стойке регистрации и управления, осуществляют связь с другими устройствами установки и по команде компьютера выполняют следующие функции: управляют движением сканирующей механики, обрабатывают информацию о движении, задают режимы работы детектора, включают и выключают рентгеновское излучение.  

Устройство рентгеновское питающее среднечастотное (УРПС) функционально состоит из следующих блоков и устройств:

блока коммутации;
блок инвертора;
устройства генераторного блока стабилизации анодного тока
блока микропроцессора

Устройство генераторное включает в себя два высоковольтных трансформатора, два выпрямителя и накальный трансформатор. Из устройства генераторного через высоковольтные кабели анодное напряжение УРПС и напряжение накала катода подаются на рентгеновский излучатель. Значения величин анодного напряжения и анодного тока задаются оператором с клавиатуры компьютера. Информация в блок микропроцессора о значениях величин анодного напряжения и тока поступает по последовательному порту из блока контроля и управления, который в свою очередь связан с интерфейсом ДОЗА, установленным в  компьютере.

Блок микропроцессора осуществляет алгоритм включения и выключения всех исполнительных механизмов УРПС с целью получения рентгеновского излучения.

Блок стабилизации анодного тока осуществляет подачу напряжения накала на катод рентгеновского излучателя в соответствии с последовательностью, задаваемой микропроцессорным блоком.

В блоке коммутации осуществляются следующие функции: подача трехфазного силового напряжения на стойку управления и регистрации, задание аппаратной блокировки ограничения времени снимка, форсированный разгон, вращение и торможение анода рентгеновской трубки.  

В блоке инвертора осуществляется преобразование трехфазного напряжения и тока частотой 50 Гц, поступающего из блока коммутации, в среднечастотное (20 кГц) напряжение и ток, подаваемые на генераторное устройство. На блоке инвертора имеется счетчик числа включений рентгеновской трубки и разъем КАБИНЕТ, к которому подключается фонарь рентгеновского кабинета. Вентилятор для охлаждения рентгеновской трубки включается при включении стойки регистрации и управления.

Защиту главной цепи УРПС осуществляют тепловые и электромагнитные расцепители автоматического выключателя щита силового.Термоконтактор защиты от перегрева рентгеновского излучателя блокирует подачу анодного напряжения. Блоки стойки регистрации и управления могут быть протестированы на предмет работоспособности с помощью программы контроля (смотри в архиве по ссылке чуть ниже).

Система блокировок, имеющаяся в блоках позволяет безопасно эксплуатировать их и делает невозможным включение рентгена при любых аппаратных неисправностях. Для периодической смены газа в МПК используется стойка смены газа, которая содержит баллон с газом, кислородный редуктор, насос.

Сервисная документация и схемы МЦРУ

Комплект ремонтных схем на рентгеновский аппарат МЦРУ производства НПАО "Научприбор"

Порядок замены рентгеновской трубки

Отключите установку от сети с помощью щитка силового и отсоедините высоковольтные кабели.Снимите устройство коллимации.Снимите с установки излучатель рентгеновский (в дальнейшем излучатель) с хомутом  и установите его на ровную поверхность с мягкой подкладкой.

Откройте окно выхода рентгеновского излучения 33 (см. рисуноки 2, 3). Для этого снимите   фланец 30, предварительно открутив винты, снимите фильтр 32, прокладку 31 и экран 34. Открутите гайку 29 вместе с кольцом 36, снимите чашку 28 и прокладку 35. Через окно выхода излучения 33 слейте масло.

Поставьте излучатель вертикально, катодной частью вверх. Ослабив винты 21, снимите крышку 23 вместе с кольцом 20 и экран 22. Открутив винты,  снимите планку с термоконтактора 19 с держателя катода 18. Открутив винты приподнимите крышку 51. Отсоедините трубку 54, ослабив гайки 53 и 55, снимите крышку 51, открутите гайку 50, снимите прокладку 49, кольца 47 и 48, чашку 52, экран 45 вместе с кольцом 46 и втулку 44 с изолятора 43. Отсодините выводы контактов рентгеновской трубки от изолятора 43, предварительно открутив гайки крепления на изоляторе. Ослабив винты 25, снимите с трубки держатель катода 18. Нажмите на рентгеновскую трубку 27 вниз и выведите поворотом трубки против часовой стрелки контакт 41 из держателя анода 13 и извлеките трубку из защитного   кожуха 39 вместе с контактом 41.

Ослабив винт 40, выверните из анодной части рентгеновской трубки контакт 41 (на такое же число оборотов при сборке должен быть вкручен контакт 41 в новую рентгеновскую трубку). Наверните на анодную часть новой рентгеновской трубки контакт 41. Затяните винт 40. Установите излучатель вертикально анодной частью вверх. Снимите крышку 2, прокладки 5 и 6, отсоедините провода с платы 7. Ослабьте винты 9, выньте из защитного кожуха 39 пружинное кольцо 10 и кольца 1 и 8. Приподнимите панель 4 вместе с кольцом 11 и диском 3. Снимите прокладку 12 и кожух 42. Перед сборкой излучателя протрите снятые детали безворсной тканью, а при наличии пыли тканью, смоченной спиртом.

Введите новую рентгеновскую трубку в статор 37, заведите контакт 41 в держатель анода 13, нажав на рентгеновскую трубку и повернув ее по часовой стрелке. Установите держатель катода 18 с упорами 26 и винтами 17 на рентгеновскую трубку и затяните винты 25. Закрепите термоконтактор 19 планкой на держателе катода 18. Ослабьте винт 40.

Установите на окно выхода излучения 33 втулку 8.223.526 из комплекта ЗИП смещением отверстия диаметром 2,7 мм от центра фланца 30 в сторону маркировки "+" на защитном кожухе 39. Установите подсветку со стороны катода рентгеновской трубки.

Установите новую рентгеновскую трубку так, чтобы ребро Б анода рентгеновской трубки совпало с центром отверстия втулки 8.223.526. Снимите втулку 8.223.526. Установите на окно выхода рентгеновского излучения 33 втулку 8.223.527 из комплекта ЗИП. Немного повернув рентгеновскую трубку, совместите точку на колбе рентгеновской трубки с пазом втулки 8.223.527.Снимите втулку 8.223.527. Затяните винт 40. Произведите монтаж выводов контактов рентгеновской трубки к изолятору 43 согласно схеме электрических соединений.

Установите на  изолятор 43 втулку 44. Установите экран 45 с кольцом 46, чашку 52, кольцо 47, кольцо 48, прокладку 49, гайку 50, крышку 51, трубку 54 и затяните гайки 53 и 55. Закрепите крышку 51 винтами. Установите кожух 42, прокладку 12, диск 3,  кольцо 11 и панель 4 вместе с платой 7.

Установите кольца 1 и 8, кольцо пружинное 10, затяните винты 9.  Произведите монтаж проводов вентиляторов 56 и насоса 57 на плате 7 согласно схеме электрических соединений. Установите прокладку 5, 6 и крышку 2. Установите экран 22, крышку 23 с кольцом 20. Затяните винты 21. Через окно выхода излучения 33 залейте в кожух 39 трансформаторное масло ГОСТ 10121-76.

Подгоните воздушные пузыри к окну выхода излучения 33, осторожным покачиванием кожуха 39 из стороны в сторону, и удалите их. Повторяйте эту процедуру до полного удаления пузырей. Долейте масло до верха окна выхода излучения 33.

П р и м е ч а н и я

  • При замене трубки трансформаторное масло должно выдерживать пробивное напряжение, измеренное по ГОСТ 6581-75, не менее 45 кВ эфф.
  • Заливайте масло в помещении с температурой окружающего воздуха 20-25 0 С.

Установите прокладку 35, чашку 28, гайку 29 с кольцом 36, экран 34, прокладку 31, фильтр 32 и фланец 30. Протрите излучатель насухо тканью.

Установите излучатель на установку.  Сняв крышку 2 и прокладки 5, 6 произведите монтаж проводов кабеля на панели 4 согласно схеме электрических соединений. Установите прокладки 5 и 6, крышку 2.

Перед применением необходимо проведите тренировку трубки, для чего выдерживайте трубку на каждой из ступеней, начиная с 40 кВ при токе 1 мА и далее через каждые 5 кВ до 100 кВ включительно в течение     3 мин..

Примечание - При возникновении разрядов в трубке, сопровождающихся срабатыванием защиты в УРП, напряжение необходимо снизить до величины, при которой разряды прекращаются, выдержать при этом напряжении 2-3 мин., а затем продолжите тренировку.

При перерывах в работе длительностью от 6 ч до 5 суток ввод трубки в номинальный режим производите начиная с 80 кВ, постепенно с обязательной тренировкой трубки в режиме просвечивания (3 вкл. по 5 мин.).

Включите установку. В режиме "однородность" добейтесь максимальной интенсивности рентгеновского пучка.

Установите зеркало 5 в рабочее положение и убедитесь в том, что интенсивность рентгеновского пучка уменьшилась незначительно. В противном случае добейтесь увеличения интенсивности рентгеновского пучка перемещением зеркала в пазах кронштейна 13. Настройте упоры в коллиматоре, установленном перед кабиной пациента, обеспечив минимальную ширину рентгеновского пучка при сохранении максимальной интенсивности сигнала по всем каналам МПК.

Установите свинцовую заглушку из комплекта ЗИП на место уголков 4, заглушив тем самым выходное отверстие  излучателя. Проведите проверку защитных устройств излучателя согласно паспорта на установку.

После проверки защитных устройств рентгеновского излучателя снимите свинцовую заглушку. Включите источник света светового центратора. Добейтесь того, чтобы световой луч, проходя через щель коллиматора, попадал симметрично на щель МИК с максимальной интенсивностью. Юстировку светового луча центратора по высоте проводите перемещением корпуса источника света 14 в пазе плиты 15, а по углу поворотом зеркала 5 на оси 7 при помощи упорного    винта 8.

Установите экран 12. Щель экрана предварительно выставьте по световому лучу центратора (световой отпечаток щели экрана должен быть симметричен щели коллиматора, установленного перед кабиной пациента), перемещая экран 12 в пазах на     винтах 11. Включите установку и в режиме "однородность" проведите окончательную юстировку щели экрана 12. При этом интенсивность рентгеновского пучка не должна быть меньше, чем до установки экрана.