Каковы особенности выбора рентгеновского аппарата
Качественная и своевременная диагностика - залог успешного и эффективного лечения. Вот почему в современном мире без рентгеновского аппарата не обходится ни одно лечебно-диагностическое учреждение.
Руководители медицинских центров часто сталкиваются с вопросом выбора данного оборудования, но как определить, какой рентген аппарат из великого множество вариантов, представленных на рынке, подойдет для клиники? По каким параметрам выбрать и купить рентген аппарат? Как не переплатить за ненужные функции и не упустить главное?
Сегодня все чаще устаревшие «пленочные» аппараты заменяются цифровыми рентгеновскими аппаратами, увеличивающими пропускную способность кабинета и сводящими к минимум дозу облучения. Стоит ли сделать выбор в их пользу или работать «по старинке»?
В данной статье мы расскажем, какими бывают рентгеновские системы и чем они друг от друга отличаются, о их преимуществах и особенностях, которые важно знать тем, кто решил купить рентгеновский аппарат.
Виды рентгенографических аппаратов
В соответствии с условиями эксплуатации, рентген аппарат может быть палатным, передвижным и стационарным.
Представлены и специализированные типы рентген аппаратов:
применяющиеся в операционных при хирургических вмешательствах - «ГУСЬ», «С-дуга»
аппараты для ангиографии - «С-дуга»
маммограф ические - «маммграфы»
стационарные на два и три рабочих места
ангиографические «С-дуга» «ангио комплексы»
компьютерные томографы с разным количеством срезов
дентальные рентгены для стоматологических отделений
Также существуют переносные малогабаритные аппараты, использующиеся для простых рентген-исследований в машине скорой помощи или на дому у пациента. Область применения переносных аппаратов крайне ограничена, ввиду их очень низкой мощности, поэтому они не могут заменить собой ни передвижной, ни тем более стационарный рентгеновский аппарат.
Передвижные рентгеновские установки применяются в основном в палатах, в связи с этим их часто называют «палатным рентген аппаратом». Мощность передвижных рентгенаппаратов составляет в среднем от 2,5 кВт до 32 кВт. Мощность классических стационарных аппаратов начинается от 40 кВт.
Некоторые медицинские центры, имеющие существенные ограничения на установку стационарного рентген аппарата, используют передвижной (палатный) рентген мощностью 32 кВт для рентгенографических исследований в отделении рентгенологии.
Рентгеновский аппарат типа U-arm представляет из себя рентгенографический аппарат с расположенными на едином вращающемся штативе излучателем и детектором. Для снимков в положении «лёжа» используется рентген-прозрачная каталка. Данный тип стационарных рентген аппаратов чаще всего используется в помещениях с небольшой площадью.
Рентгеновские системы на базе телеуправляемого стола-штатива - это наиболее дорогой тип стационарных рентгенографических аппаратов. Это установки 3 в 1 для рентгенодиагностического отделения любого современного медицинского учреждения. Они позволяют проводить все возможные рентгенографические и рентгеноскопические исследования. Наиболее распространенный тип стационарных рентгеновских систем в медицинских центрах - это классические рентгенографические аппараты на два рабочих места. Основными компонентами таких систем являются рентгеновская трубка (с потолочным или напольным креплением), стол снимков - для положения «лёжа», стойка снимков - для положения «стоя» и генератор.
При покупке рентген аппарата важно определиться с профилем исследований и местом расположения оборудования. Выбрав вид рентгеновского аппарата, можно перейти к оценке его технических параметров.
Важные технические характеристики рентгенаппаратов
Мощность генератора
При выборе аппарата следует учесть и основные технические характеристики. Чем выше мощность питающего устройства, тем меньше время экспозиции, тем ниже лучевая нагрузка, и при некоторых исследованиях выше качество изображения. В особенности это важно при обследовании тучных пациентов.
Для стационарных рентгеновских аппаратов диапазон мощности генератора в среднем составляет от 40кВт до 80кВт. Наибольшее распространение получили конфигурации с мощностью питающего устройства 50кВт - этого достаточно для проведения подавляющего большинства исследований. Но важно учитывать, что мощность генератора должна быть согласована с рабочей мощностью фокусов рентгеновской трубки, которые определяют рабочую мощность системы «генератор - рентгеновская трубка».
Тип генератора
При выборе рентгенаппарата важно также учитывать тип генератора: высокочастотные питающие устройства отличаются небольшой пульсацией анодного напряжения, что увеличивает ресурс рентгеновской трубки и снижает дозу облучения для пациента.
Технические решения, реализованные в конструкции лучших современных генераторов, обеспечивают получение рентгенограмм с высоким контрастным и пространственным разрешениями, а также максимальную безопасность исследования за счет минимизации «мягкого» рентгеновского излучения, не участвующего в формировании изображения.
Параметры рентгеновской трубки
Основными характеристиками самой рентгеновской трубки, которые важны для рентгенодиагностики, являются эффективные размеры фокусов .
Значение теоретически достижимого пространственного разрешения уменьшается при увеличении размера фокуса. При размере фокуса 2 мм по разным оценкам можно распознать до 3 пар линий/мм, даже если детектор имеет лучшие характеристики (рентгеновская пленка, например, позволяет различать 10-15 пар линий/мм). Все трубки имеют два рабочих фокуса. Чем ниже значение размера фокуса рентгеновской трубки, тем более четкими будут получаемые снимки, но уменьшение размера фокуса уменьшает и рабочую мощность.
При этом важно, чтобы мощность генератора рентген аппарата соответствовала рабочей мощности фокусов поставляемой трубки.
Еще одной характеристикой рентгеновских трубок является значение теплоемкости анода , влияющее на ресурсоемкость системы. Чем выше этот показатель, тем больше количество исследований до перегрева трубки и тем дольше она прослужит.
При выборе стационарного рентгенографического аппарата стоит обратить внимание на характеристики стола снимков.
В производстве столов снимков с высокой максимальной разрешенной нагрузкой применяются наиболее дорогие и надежные комплектующие. Хорошим показателем считается разрешенная максимальная нагрузка на стол в 200кг, но некоторые производители выпускают опциональные модели столов с разрешенной нагрузкой до 290 кг или даже выше.
Рентгенаппарат может быть также оснащен столом снимков, имеющим опцию «лифта», позволяющей перемещать поверхность стола в вертикальной плоскости - в среднем в диапазоне 500-850 мм от уровня напольного покрытия.
Варианты крепления трубки
У стационарных рентгеновских аппаратов на 2 рабочих места существует два варианта крепления трубки - на напольном штативе и потолочное.
Наибольшее распространение в частных медицинских центрах получил вариант крепления трубки на напольном штативе. Он проще в монтаже, не имеет серьезных ограничений по минимальной высоте потолков и площади рентген-кабинета.
Потолочное крепление трубки - это более дорогой, в том числе и в монтаже, вариант, но и более надежный и удобный в работе. Если позволяют габариты помещения, потолочное перекрытие и бюджет, выделенный на рентгенографический аппарат, то при большом планируемом потоке пациентов лучше остановиться на варианте потолочного крепления трубки.
Если же при большом потоке пациентов предполагается покупка рентгенаппарата с напольным крепление трубки, следует обратить внимание на варианты с усиленным напольных штативом.
Преимущества цифровых рентген-аппаратов
В последние годы диагностика всё чаще проводится с использованием цифровой рентгенографической аппаратуры нового поколения. Она обеспечивает мгновенное получение снимков, исключает процесс проявки, позволяет хранить изображения и проводить диагностику с помощью компьютерной техники.
Цифровой рентгеновский аппарат отличается тем, что полученные при помощи рентгеновского облучения изображения анатомических структур обрабатываются цифровым способом.
Главными достоинствами этого современного метода диагностики можно назвать:
высочайшее качество получаемых изображений: возможность их цифровой обработки позволяет выявить важные детали;
скорость и удобство работы: сразу после проведения процедуры изображение доступно для анализа;
удобство хранения и экономия пространства за счет создания мобильных и легкодоступных рентгеновских архивов,
более низкая стоимость исследований за счет отсутствия пленки и реактивов, и экологическая безопасность, благодаря устранению этапа проявки.
Для пациентов также важно, что современный цифровой рентген аппарат сводит к минимуму облучение в ходе процедуры исследования.
Рентгеновские аппараты, оснащенные цифровой системой, стоят дороже аналоговых, зато не требуют проявочной машины с расходными материалами и специального затемненного помещения для нее.
Переход на цифровую технологию позволяет существенно увеличить пропускную способность рентген кабинета, уменьшить дозовую нагрузку на пациента, а также снизить время ожидания результата для пациента. Появляется возможность редактирования и обработки полученных снимков, чтобы специалистам было легче определиться с диагнозом и спецификой заболевания.
Система на основе полупроводниковых плоских детекторов - это самая современная технология, имеющая более высокое разрешение.
В CR системах применяется принцип люминофорной чувствительности. Внешне это обычный рентген аппарат, в котором вместо пленочной кассеты используется CR-кассета на основе запоминающих люминофоров. После снимка кассету необходимо достать из аппарата и поместить в специальное считывающее устройство - дигитайзер. По окончании процесса считывания дигитайзер передаёт полученное цифровое изображение на рабочую станцию лаборанта, при этом кассета будет очищена и готова к следующему исследованию.
В DR системах применяются полупроводниковые плоскопанельные детекторы. Цифровой рентгеновский аппарат на два рабочих места может быть оснащен как одним беспроводным плоскопанельным детектором, который необходимо перемещать от стола к стойке снимков, так и двумя - и для стола и для стойки снимков.
При этом необходимо учитывать, что плоскопанельный детектор ни в коем случае нельзя ронять, а его стоимость составляет большую часть всей DR-системы, в отличии от CR, где стоимость отдельно взятой кассеты незначительна.
После снимка, практически моментально, плоскопанельный детектор передает цифровое изображение на рабочую станцию лаборанта. В цепочке отсутствует звено в виде оцифровщика (дигитайзера), что существенно сокращает время получения цифрового изображения, а также надежность всей системы.
Системы с плоскопанельным детектором (DR) стоят дороже систем на кассетах с дигитайзером (CR), но они оправданы при большом потоке пациентов, так как существенно повышают пропускную способность рентген кабинета, являются более надежными, а также позволяют получать изображения наилучшего качества.
Помимо рабочей станции лаборанта, как правило, входящей в комплект поставки CR или DR систем, для оснащения отделения рентгенологии с цифровым рентгеновским аппаратом понадобятся рабочая станция врача, комплектуемая медицинским монитором высокого разрешения, и специальный принтер для распечатки рентгеновских снимков.
При выборе и покупке рентгеновского аппарата желательно учитывать наличие сети авторизованных производителем сервисных центров на территории России со складом основных запчастей, которые осуществляют как гарантийное, так и постгарантийное обслуживание.
Грамотный подбор оборудования имеет огромное значение для полноценного функционирования рентгенологического отделения в частной клинике.
Использование: в рентгенотехнике. Сущность изобретения: анод содержит основание из молибденового сплава, в состав которого входит по меньшей мере один из элементов, выбранных из группы, включающей ниобий, тантал и рений, и мишень из сплава вольфрама, основание и мишень выполнены в виде связной монокристаллической структуры. 1 з.п. ф-лы.
Изобретение относится к источникам рентгеновского излучения и может быть использовано при создании рентгеновских излучателей с повышенным уровнем мощности и ресурсом работы для медицинских и технических целей. Известны вращающиеся аноды рентгеновской трубки, например для компьютерных томографов, выполненные в виде металлического диска из тугоплавкого сплава, например, на основе молибдена с нанесенным на него слоем из вольфрам-рениевого сплава . Однако аноды данного типа обладают недостаточным ресурсом работы и невысокой надежностью из-за процессов рекристаллизации в рабочей зоне при высоких тепловых нагрузках. Наиболее близким техническим решением к заявляемому по технической сущности является анод, содержащий основание из молибденового сплава, в состав которого входит по меньшей мере один из элементов, выбранных из группы, включающей ниобий, тантал и рений, и мишень из вольфрама или его сплава . Недостаток данного анода заключается в структурной нестабильности дисперсно-упрочненных молибденовых сплавов. В таких материалах при повышенных температурах могут интенсивно протекать процессы рекристаллизации. Их термопрочность в условиях циклического воздействия также имеет температурные пределы при используемых скоростях вращения анода. При этом циклические внутренние напряжения вызывают растрескивание поверхности кольцевой рабочей дорожки на мишени анода, что обусловливает снижение интенсивности излучения и ресурса работы трубки. Поэтому при использовании поликристаллических материалов, в частности сплавов на основе молибдена, максимальная допустимая мощность рентгеновского излучателя и его ресурс работы определяются из условия, чтобы среднемассовая температура анода не превосходила 1200-1300 о С. Целью изобретения является повышение стойкости анода к тепловым нагрузкам. Цель достигается тем, что диск анода и слой мишени выполнены в виде монокристалла. Кроме того, использование монокристаллического сплава на основе молибдена, преимущественно легированного ниобием и/или танталом в количестве 1-9% по массе, в котором также может содержаться 0,5-9% по массе рения, обеспечивает повышение уровня жаропрочности анода в области температур 1400-1700 о С и удовлетворительную обрабатываемость при комнатных температурах. Сплавы данного состава относятся к сплавам с твердорастворным типом упрочнения и характеризуются высокой структурной стабильностью во всем температурном интервале существования. Поэтому при выполнении анодного диска из монокристаллического сплава полностью исключены все процессы, связанные с температурной кинетикой развития структуры, характерные для поликристаллических сплавов. Указанные отличия позволяют поднять допустимый уровень среднемассовой температуры диска до 1400-1600 о С. Кроме того, выполнение диска монокристаллическим таким образом, чтобы его поверхность со стороны слоя мишени совпадала с плотноупакованной кристаллографической гранью {110}, позволяет дополнительно повысить надежность анода и допустимую мощность за счет ориентации кристалла. Легирование молибдена в указанных выше количествах ниобием, танталом и рением обеспечивает оптимальность теплофизических и структурных свойств. При количествах меньших нижнего уровня существенно снижается жаропрочность, а при количествах больших верхнего уровня снижается теплопроводность. В совокупности все это позволяет повысить надежность работы анода и повысить мощность рентгеновской трубки, а также увеличить ресурс работы анода. П р и м е р. Металлический анод выполнен в виде диска из монокристалла молибденового сплава. Диаметр диска около 100 мм, толщина около 5 мм. Поверхность диска со стороны мишени имеет конусность 12 о. Заготовка диска получена методом зонной плавки. Слой мишени выполнен методом высокотемпературного (1600 о С) вакуумного напыления в виде монокристалла вольфрама. Предварительные тепловые испытания изготовленных анодов проведены в сравнении с анодами известной конструкции и имеющими одинаковую теплоемкость (аноды рентгеновской трубки 2-30БД11-150). Получено, что по рассеиваемой мощности предложенные аноды превосходят известные на 30-40%, что обеспечивает повышение надежности работы анода, а также мощности рентгеновской трубки, содержащей анод заявляемой конструкции.
Формула изобретения
1. ВРАЩАЮЩИЙСЯ АНОД РЕНТГЕНОВСКОЙ ТРУБКИ, содержащий основание из молибденового сплава, в состав которого входит по меньшей мере один из элементов, выбранных из группы, включающей ниобий, тантал и рений, и мишень из вольфрама или его сплава, отличающийся тем, что, с целью повышения стойкости анода к тепловым нагрузкам, основание и мишень выполнены в виде связной монокристаллической структуры. 2. Анод по п.1, отличающийся тем, что поверхность связной монокристаллической структуры совпадает с плоскостью кристаллографической формы {110}.
ГОСТ Р 55771-2013
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ИЗДЕЛИЯ МЕДИЦИНСКИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ
Томографы рентгеновские компьютерные. Технические требования для государственных закупок
Medical electrical equipment. Angiography X-ray equipment. Technical requirements for governmental purchases
ОКС 11.040.50
Дата введения 2015-01-01
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН Федеральным государственным бюджетным учреждением "Всероссийский научно-исследовательский и испытательный институт медицинской техники" Федеральной службы по надзору в сфере здравоохранения и социального развития (ФГБУ "ВНИИИМТ" Росздравнадзора)
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 411 "Аппараты и оборудование для лучевой диагностики, терапии и дозиметрии"
3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 8 ноября 2013 г. N 1549-ст
4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
Правила применения настоящего стандарта установлены в
ГОСТ Р 1.0-2012 (раздел 8). Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (gost.ru)
Введение
Введение
Настоящий стандарт устанавливает основные требования, которые должны содержаться в технических заданиях для государственных закупок рентгеновских компьютерных томографов, предназначенных для получения послойных изображений и 3D изображений (РКТ).
При проведении конкурсных торгов в тендерные задания по закупке РКТ в ряде случаев включают технические требования, не соответствующие назначению закупаемого оборудования: либо излишне конкретизированные и избыточные, либо косвенно относящиеся к его потребительским свойствам. Настоящий стандарт имеет целью упорядочить сложившуюся практику подготовки технических требований для государственных закупок.
Международных аналогов стандарту не существует. Настоящий стандарт отражает специфику отечественных форм государственных закупок высокотехнологической медицинской техники и может быть только национальным документом.
1 Область применения
Настоящий стандарт устанавливает общие требования к подготовке технических заданий (ТЗ) и их оформлению при проведении государственных закупок медицинского оборудования (МО): томографов рентгеновских компьютерных, предназначенных для получения послойных изображений и 3D изображений (РКТ).
Настоящий стандарт является частным стандартом по отношению к ГОСТ Р 55719-2013 "Изделия медицинские электрические. Требования к содержанию и оформлению технических заданий для конкурсной документации при проведении государственных закупок высокотехнологического медицинского оборудования".
Настоящий стандарт распространяется на торги по государственным и муниципальным закупкам МО для оказания медицинской помощи. Стандарт не распространяется на негосударственные закупки МО.
Настоящий стандарт распространяется на РКТ.
Стандарт не распространяется на аппараты для томосинтеза.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие национальные стандарты:
ГОСТ Р 55719-2013 Изделия медицинские электрические. Требования к содержанию и оформлению технических заданий для конкурсной документации при проведении государственных закупок высокотехнологического медицинского оборудования
ГОСТ Р 50267.0-92 (МЭК 601-1-88) Изделия медицинские электрические. Часть 1. Общие требования безопасности
ГОСТ Р 50267.0.2-2005 (МЭК 60601-1-2:2001) Изделия медицинские электрические. Часть 1-2. Общие требования безопасности. Электромагнитная совместимость. Требования и методы испытаний
ГОСТ Р 50267.32-99 (МЭК 60601-2-32-94) Изделия медицинские электрические. Часть 2. Частные требования безопасности к вспомогательному оборудованию рентгеновских аппаратов
ГОСТ Р МЭК 60601-1-2010
ГОСТ Р МЭК 60601-2-28-2013
ГОСТ Р МЭК 60601-2-44-2013
ГОСТ Р МЭК/ТО 60788-2009
Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии по стандартизации в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения, Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.
3 Термины и определения
В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ Р МЭК 60601-1 , ГОСТ Р МЭК 60601-2-44 и ГОСТ Р МЭК/ТО 60788 , а также следующие термины с соответствующими определениями:
3.1 гарантийный срок эксплуатации:
Период времени, в течение которого изготовитель гарантирует стабильность показателей качества продукции в процессе эксплуатации при условии соблюдения правил эксплуатации.
Примечание 1 - В пределах гарантийного срока изготовитель несет ответственность за скрытые и явные дефекты, если договором (контрактом) не предусмотрено иное.
Примечание 2 - Изготовитель по требованию заказчика обязан безвозмездно их устранить, если не докажет, что дефекты явились следствием обстоятельств, за наступление которых он ответственности не несет.
3.2 нормативный (назначенный) срок эксплуатации:
Календарная продолжительность эксплуатации, при достижении которой эксплуатация объекта должна быть прекращена независимо от его технического состояния.
Примечание - По истечении назначенного ресурса (срока службы) объект должен быть изъят из эксплуатации и должно быть принято решение, предусмотренное соответствующей нормативно-технической документацией, - направление в ремонт, списание, уничтожение, проверка и установление нового назначенного срока.
4 Общие требования к содержанию технического задания для проведения государственных закупок медицинского оборудования
4.1 ТЗ разрабатывается заказчиком. ТЗ определяет предмет размещения заказа на закупку МО.
Ответственность за полноту и достаточность ТЗ лежит на заказчике.
4.2 При подготовке ТЗ на закупку МО запрещается указание конкретных товарных знаков, знаков обслуживания, фирменных наименований, патентов, полезных моделей, промышленных образцов, наименований места происхождения товара или наименований изготовителя (кроме случаев, указанных отдельно).
5 Основные технические характеристики, указываемые в техническом задании на торги
5.1 Далее приводятся характеристики (параметры), которые следует включать в ТЗ на государственную закупку РКТ:
- напряжение питания, В;
- потребляемая мощность, кВт, не менее;
- спиральный тип РКТ (при наличии);
- количество линеек детекторов;
- минимальное время одного оборота рентгеновской трубки, с, не более;
- минимальная толщина среза, мм, не более;
- максимальное поле сканирования, мм;
- теплоемкость рентгеновской трубки, MHU;
- скорость охлаждения рентгеновской трубки, kHU/ мин;
- номинальная мощность рентгеновского генератора, кВт, не менее;
- диаметр отверстия гантри, мм;
- диапазон измерения плотностей, е. Хаунсфильда, не менее;
- матрица сбора данных, не хуже;
- время реконструкции изображения, изобр./с, не менее;
- матрица изображения, не хуже;
- контрастная чувствительность, %, не менее;
- пространственное разрешение, пар лин./см, не менее;
- грузоподъемность стола для пациента, кг, не менее;
- диапазон вертикального перемещения стола для пациента, мм, не менее;
- диапазон горизонтального перемещения пациента, не менее;
- скорость перемещения стола для пациента, мм/с;
- программное обеспечение: базовое и специальное.
Примечания
1 Большинство клинических рутинных исследований может выполняться на 16-срезовом РКТ. Томографы с большим числом срезов (64, 128 и более) за один оборот рентгеновской трубки предназначены для более сложных исследований (кардиологических) и для определенной группы пациентов (например, детей). Чем больше линеек детекторов содержит РКТ, тем быстрее идет сбор информация для данного 3D изображения, что особенно важно для сердечно-сосудистой системы. При исследовании сердца, находящегося в постоянном и быстром движении, используют синхронизацию с ЭКГ. Однако, с увеличением числа линеек детекторов и, следовательно, числа срезов РКТ, возрастает доза облучения пациента и ухудшается качество изображения за счет рассеиваемого объектом излучения. Для уменьшения дозы облучения пациента используются определенные режимы работы РКТ и специальные программы модуляции дозы в зависимости от комплекции пациента, возраста, пола.
2 Заказчик при закупках определяет тип РКТ в зависимости от профиля лечебно-профилактического учреждения и вида проводимых исследований и несет за это ответственность.
5.2 Перечень нормативных документов, которым должен соответствовать РКТ, приведен в приложении А.
6 Требования к оформлению технического задания
6.1 Пример медико-технических характеристик РКТ приведен в приложении Б.
6.2 Возможно включение дополнительных требований, обоснованных заказчиком с позиций проведения необходимых исследований в соответствии с профилем лечебного учреждения.
Приложение А (обязательное). Перечень нормативных документов, которым должен соответствовать рентгеновский компьютерный томограф
Приложение А
(обязательное)
Таблица А.1
Обозначение | Наименование |
Изделия медицинские электрические. Часть 1. Общие требования безопасности с учетом основных функциональных характеристик |
|
Изделия медицинские электрические. Часть 2-28. Частные требования безопасности с учетом основных функциональных характеристик медицинских диагностических рентгеновских излучателей |
|
Изделия медицинские электрические. Часть 2-44. Частные требования безопасности с учетом основных функциональных характеристик к рентгеновским компьютерным томографам |
|
Изделия медицинские электрические. Словарь |
|
Нормы радиационной безопасности |
|
Гигиенические требования к устройству и эксплуатации рентгеновских кабинетов, аппаратов и проведению рентгенологических исследований |
Приложение Б (справочное). Пример медико-технических характеристик рентгеновского компьютерного томографа
Приложение Б
(справочное)
Таблица Б.1
Наименование характеристики | Значение для 64-срезового РКТ | Значение для 16-срезового РКТ |
Параметры сканирования |
||
Область сканирования | Все тело, голова |
|
Система сканирования, 360°/вращение | Непрерывное вращение |
|
Спиральный скан во время движения стола пациента | Непрерывное сканирование |
|
Минимальное время оборота рентгеновской трубки, с | ||
Максимальное поле сканирования, мм | ||
Толщина среза, мм | ||
Спиральный скан |
||
Максимальное время одного сканирования, с, не менее | ||
Минимальная скорость при спиральном сканировании, мм/с, не более | ||
Максимальная скорость при спиральном сканировании, мм/с | ||
Гантри |
||
Диаметр апертуры, см, не менее | ||
Позиционирование лазером | ||
Управление движением гантри дистанционное и ручное | ||
Детектор |
||
Количество одновременно получаемых срезов, шт. | ||
Минимальная толщина одного среза, мм, не более | ||
Рентгеновская трубка |
||
Теплоемкость рентгеновской трубки, MHU, не менее | ||
Скорость охлаждения рентгеновской трубки, kHU/мин, не менее | ||
Минимальный размер фокуса, мм, не более | ||
Рентгеновский генератор |
||
Номинальная мощность, кВт, не менее | ||
Диапазон изменения анодного напряжения, кВ | ||
Диапазон изменения анодного тока, мА | ||
Стол для пациента |
||
Электромеханический и ручной привод | ||
Возможность дистанционного управления движением стола | ||
Диапазон движения по вертикали, см | ||
Максимальное передвижение по горизонтали, см, не менее | ||
Ширина деки стола, см, не менее | ||
Скорость перемещения стола, мм/м | ||
Параметры изображения |
||
Матрица сбора данных, не хуже | ||
Время реконструкции, изобр./с, не менее | ||
Матрица изображения, не хуже | ||
Низкоконтрастное разрешение при 0,3%, не менее | ||
Высококонтрастное разрешение (при анодном токе 250 мА, АНОДНОМ НАПРЯЖЕНИИ 120 кВ, времени сканирования 0,5 с, толщине среза 1 мм) | ||
Фантом Catphan диаметром 20 см | ||
Программное обеспечение |
||
Базовый пакет | ||
Протоколы модуляции дозы | ||
Кардиопакет | ||
Синхронизация с ЭКГ | ||
Аксиальная кардиография | ||
Коррекция аритмии | ||
Протоколы педиатрические | ||
Программное обеспечение для коррекции конусности пучка | ||
Специальное программное обеспечение | В соответствии с потребностями заказчика |
|
Проверка кальцинирования коронарных сосудов | ||
Исследование сосудов | ||
Параметры сердечной деятельности | ||
Проверка функции легких | ||
Характеристика сети питания |
||
Напряжение питания, В | 3-фазное, 380 | 3-фазное, 380 |
Потребляемая мощность, кВт, не менее | ||
Гарантийный срок эксплуатации, лет, не менее | ||
Нормативный срок эксплуатации, лет, не менее |
||
УДК 621.86.1:616-073.7:006.354 ОКС 11.040.50
Ключевые слова: томограф рентгеновский, томографическая плоскость, томографический срез, индекс дозы компьютерной томографии, изображение
_______________________________________________________________________________
Электронный текст документа
подготовлен АО "Кодекс" и сверен по:
официальное издание
М.: Стандартинформ, 2014
Применение ускорителей
И рентгеновских приборов
Учебное пособие
к курсовому проектированию
Санкт-Петербург
Издательство СПбГЭТУ «ЛЭТИ»
УДК ___________
ББК____________
И00 Грязнов А.Ю., Потрахов Н.Н. Применение ускорителей и рентгеновских приборов: Учеб. пособие. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2006, 46 с.
Предназначены для студентов специальности 200300 и направленя 654100, а также могут быть полезны инженерно-техническим работникам этой области знаний.
УДК ___________
ББК____________
Рецензенты: лаборатория технических средств неразрушающего контроля Московского института радиоэлектронной аппаратуры; гл. инженер ЗАО «ЭЛТЕХ-Мед» В.М. Мухин
Утверждено
редакционно-издательским советом университета
в качестве методических указаний
ISBN 0-0000-0000-0 © СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2006
ВВЕДЕНИЕ
Рентгеновская аппаратура занимает одно из ведущих мест в ряду средств, применяемых для изучения строения вещества, неразрушающего контроля качества изделий, радиационной технологии, исследования быстропротекающих процессов и решения других научных и технических задач. Функциональные возможности и технический уровень рентгеновской аппаратуры в значительной мере определяются параметрами используемых в ней источников излучения - рентгеновских трубок.
Исторически первыми областями практического использования рентгеновского излучения явились медицинская диагностика и просвечивание материалов. Для получения теневых картин исследуемых объектов на начальном этапе развития рентгенотехники применялись ионные рентгеновские трубки. Работы Лилиенфельда и особенно Кулиджа (1912 - 1913 гг.) привели к созданию электронных трубок с термокатодом, получивших в дальнейшем исключительно большое развитие.
На данный момент благодаря успехам вакуумной техники и технологии рентгеновские трубки значительно усовершенствованы. Развитая номенклатура существующих рентгеновских трубок позволяет решить широчайший спектр практических задач различного рода: рентгеноструктурный и рентгеноспектральный анализы, рентгенография быстропротекающих процессов, исследование фазового и элементного состава в промышленных и научных целях, контроль качества изделий микроэлектроники и полупроводниковой техники, рентгеновская локация, рентгенолюминесцентная сепарация горных пород, рентгенолитография и многое другое.
Условное обозначение рентгеновских приборов (маркировка) определено в ОСТ 11.073.807-82 «Приборы электровакуумные. Система условных обозначений» и отражает назначение, а иногда и основные параметры приборов. В соответствии с ОСТ условное обозначение включает в себя комбинацию цифр и букв: цифра \ буквы \ цифра \ - цифра .
Для рентгеновских трубок промышленного просвечивания и структурного и спектрального анализов первая цифра означает предельную допустимую мощность при длительном включении в киловаттах. Далее следует буква, обозначающая способ защиты от излучения: «Р» - обеспечивается полная защита; «Б» - требуется дополнительная защита элементами кожуха или моноблока аппарата. Следующая буква обозначает область применения: «П» - для промышленного просвечивания; «X» - для спектрального анализа; «С» - для структурного анализа; «М» - для медицинского просвечивания; «Т» - для терапии; «Д» - для дефектоскопии.
Третья буква обозначает характер (способ) принудительного охлаждения: «В» - водяное; «К» - воздушное; «М» - масляное. Отсутствие третьей буквы означает охлаждение естественной конвекцией или лучеиспусканием. Следующая за буквами цифра обозначает порядковый номер прибора в данной группе.
Для трубок промышленного просвечивания следующая цифра (пишется через дефис) указывает предельное допустимое анодное напряжение в киловольтах. Для трубок структурного и спектрального анализов последним элементом условного обозначения (пишется через дефис) является символ материала мишени анода. Иногда после стандартного обозначения трубки добавляется римская цифра в скобках, указывающая на внешнее конструктивное оформление прибора (если этого требуют различные конструкции защитных кожухов аппаратуры старых и новых модификаций). Информация о различии в конструктивном исполнении приводится в паспорте на прибор и в рекламных сообщениях.
Конструкция и технология
современной рентгеновской трубки
Основными узлами современной рентгеновской трубки являются катодный узел, вакуумная оболочка и анодный узел.
Катодный узел предназначен для формирования электронного потока заданной формы. Конструкция катодного узла включает в себя токоведущие провода, держатель катода, токоведущие стойки, нить накала, катодный экран и изолятор.
В качестве источников электронов в основном используется или прямонакальный термокатод или автоэлектронный эмиттер. Катод крепится (методом сварки, либо механически) к молибденовым стойкам, одна из которых крепится к держателю катода и имеет с ним электрический контакт, а другая механически фиксируется к держателю катода, но отделена от него изолятором. Токоведущие провода подводятся к изолированной стойке и к держателю катода и выводятся за пределы вакуумной оболочки.
Для того чтобы эмитируемый поток электронов имел определенную форму на всем пути от катода до мишени анода, конструкция катодного узла представляет собой электронно-оптическую систему. Эффект фокусировки электронного пучка обеспечивает определенная форма отверстия в катодном экране. К катодам трубок, наряду с общими требованиями к катодам электровакуумных приборов (обеспечивать необходимый и устойчивый ток эмиссии в процессе всего срока службы, хорошо обезгаживаться и не ухудшать вакуум в приборе в рабочих режимах, иметь достаточный срок службы и т. д.), предъявляется ряд специальных требований: стабильности работы при большой напряженности поля на поверхности катода и возможности регулировки тока эмиссии в широких пределах.
Острийный Протяженный Плоская спираль
Рис. 1. Конструкции катодов
Вакуумная оболочка рентгеновской трубки предназначена для отделения вакуумного объема прибора от внешней среды, закрепления электродов в определенном положении и изоляции их друг от друга. Баллон изготавливается методом выдувания в специальные формы, позволяющие формировать необходимую конфигурацию баллона с достаточной точностью. Соединение электродов с баллоном осуществляется пайкой. При этом собранные на стеклянных ножках катодный и анодный узлы герметично соединяются с баллоном на специальных заварочных станках.
Рис. 2. Типы вакуумных оболочек
Средняя часть баллона расширена для увеличения электрической прочности. При этом расширение средней части способствует уменьшению удельной тепловой нагрузки на поверхность стекла за счет теплового излучения с катода и анода. Длина баллона выбирается с учетом рабочего напряжения трубки и среды, в которой она будет эксплуатироваться. В месте, где предполагается выпуск излучения, производится уменьшение толщины стенки методом шлифовки - создается специфическое выпускное окно. Другим вариантом является использование выпускного окна из вауумплотного бериллия.
Анодные узлы рентгеновских трубок предназначены непосредственно для генерации рентгеновского излучения. Анодом рентгеновской трубки называется электрод, выполняющий функции мишени или несущий мишень трубки. Часть рентгеновского излучения, возникающего при торможении электронов на мишени, предназначенная для полезного использования и заключенная в телесном угле, вершина которого лежит в центре действительного фокусного пятна, называется рабочим пучком излучения трубки. Геометрические характеристики рабочего пучка излучения (его направление и телесный угол) зависят от конструкции рентгеновской трубки и ее анода.
Конструктивно аноды могут быть выполнены массивными или прострельными. Массивный анод состоит из тела анода и мишени (составной анод). Материал тела анода должен обладать высокой теплопроводностью, так как через тело анода отводится теплота к охлаждающему устройству. Чаще всего тело анода изготавливают из меди, обладающей достаточно высокой температурой плавления (1360 К), хорошими вакуумными свойствами, высокими теплоемкостью и теплопроводностью. К мишени, наносимой на поверхность анода, предъявляются требования высокой температуры плавления и низкой упругости паров при высокой температуре. В трубках, предназначенных для получения тормозного излучения, мишени изготавливают из вольфрама. Для получения характеристического излучения определенной жесткости (трубки для рентгеноструктурного анализа и рентгеноспектрального анализа) мишени изготовляют из различных материалов (хром, железо, медь, молибден, серебро и др.).
Рис. 3. Конструкция анодного узла массивного типа
1 – мишень, 2 – тело анода, 3 – центральная охлаждающая трубка,
4 - соединительное коваровое кольцо, 5 – край стеклянного баллона
В ряде случаев мишень как конструктивный элемент в трубке отсутствует, а ее функции выполняет поверхность тела анода (однородный анод).Основное требование при изготовлении массивного анода с мишенью - хороший тепловой контакт между мишенью и телом анода. Это требование обеспечивается различными технологическими приемами: вакуумной плавкой, диффузионной сваркой электрохимическим или плазменным нанесением. Вакуумная плавка применяется для изготовления анодов с массивными тугоплавкими мишенями из вольфрама, молибдена или родия. Для плавки используется разборный графитовый тигель в виде стакана, на дно которого устанавливают под необходимым углом мишень. Затем в тигель вкладывают медную, предварительно очищенную от загрязнений цилиндрическую заготовку. Плавку меди в тигле производят в вакуумной печи с электрическим нагревом или посредством токов высокой частоты под кварцевым колпаком. В зависимости от массы анодов подбирают режимы плавки таким образом, чтобы медное тело анода имело крупнокристаллическую структуру. После плавки заготовку анода обрабатывают механически, придавая ей необходимую конфигурацию. Конструкция охлаждающего анод устройства зависит от режима работы, мощности трубки и некоторых других факторов. В рентгеновских трубках, работающих в режиме повторно-кратковременного включения средней мощности (несколько сотен ватт),применяют радиаторное охлаждение.
К медному телу анода с мишенью крепится сваркой фланец, посредством которого производится подсоединение анодного узла к баллону трубки. Радиатор закрепляется на хвостовике анода по горячей посадке после откачки трубки. С целью надежного теплового контакта сопрягаемые поверхности тела анода и радиатора тщательно обрабатываются. Для увеличения поверхности теплообмена радиатор выполняется многореберным. В качестве охлаждающей среды могут применяться масло, вода или воздух. В зависимости от конструкции излучателей и режимов работы охлаждение бывает принудительным (посредством насосов) или естественным. В трубках большой (до 4 кВт) мощности, работающих в длительном непрерывном режиме, применяются системы проточного жидкостного охлаждения. В качестве хладагента используется вода или трансформаторное масло. В обеих системах охлаждения жидкость поступает в полость анода по трубке, расположенной на его оси, омывает внутреннюю стенку полости непосредственно, растекаясь по каналам специальной бифилярной спирали, припаянной к торцевой части охлаждаемой поверхности. Спираль, называемая улиткой, способствует лучшему омыванию жидкостью наиболее горячей торцевой части охлаждаемой поверхности, а также увеличивает поверхность теплообмена. Поэтому система охлаждения с улиткой способна отводить более высокую мощность. В системах охлаждения с улиткой в качества хладагента обычно используется трансформаторное масло, которое одновременно служит изоляцией рентгеновской трубки от заземленного кожуха или бака с трансформаторным маслом, в котором размещается трубка. В системе для охлаждения обычно используется вода непосредственно от водопровода, анодный узел заземляется.
В стационарной и передвижной аппаратуре для дефектоскопии чаще всего используют рентгеновские трубки торцевой конструкции с чехлом на аноде. Они, как правило, работают в диапазоне напряжений 160 - 320 кВ и характеризуются высокой мощностью, достигающей 4 кВт. Конструктивной особенностью этих приборов является массивный медный чехол на аноде.
Рис. 4. Анод с чехлом.
1 – чехол, 2 – пучок электронов, 3 – выпускное окно, 4 – излучение, 5 - анод
Чехол служит для уменьшения интенсивности неиспользуемого рентгеновского излучения и препятствует попаданию вторичных электронов, выбитых из мишени, на стеклянную оболочку прибора, способствуя увеличению электрической прочности и надежности трубки. Иногда для усиления защитных свойств чехла его изготавливают из материала с присадками тяжелых элементов, например, вольфрама, либо снабжают внутренними экранами в виде цилиндров из молибдена или тантала. Направленный рабочий пучок рентгеновского излучения выпускается через специальное отверстие в чехле, которое закрывается бериллиевым или титановым диском, и далее проходит сквозь баллон трубки. Аноды мощных рентгеновских трубок данного типа для стационарной аппаратуры, как правило, имеют принудительное масляное охлаждение
Задание на курсовой проект
Целью курсового проектирования является расчет тепловых, электрических и радиационных характеристик рентгеновской трубки, а также разработка основных элементов ее конструкции.
1. Получить вариант задания, в котором будут указаны основные данные для расчета и проектирования рентгеновской трубки (например, вариант из таблицы 1):
Тип и назначение трубки.
Рабочее напряжение трубки.
Номинальная мощность трубки.
Материал мишени трубки.
2. Ознакомится и привести краткое описание основных требований, предъявляемых к катодным и анодным узлам, вакуумной оболочке трубки и выпускным окнам современных рентгеновских трубок.
3. Выполнить расчет электрической прочности для заданной рентгеновской трубки.
Определить межэлектродное расстояние.
Определить площадь поверхности, на которой вероятны пробои.
Определить взаимное положение, конфигурацию электродов и расстояние их от оболочки.
Определить максимальную температуру анода при номинальной мощности трубки.
5. Определить характеристики излучения рентгеновской трубки.
6. Выполнить сборочный чертеж заданной рентгеновской трубки с указанием основных составляющих компонентов. Привести спецификацию.
Таблица 1
Примерные варианты задания
Рентгеновский излучатель для медицинской диагностики представляет собой маслонаполненный металлический кожух с рентгеновской трубкой. Рентгеновская трубка - это колба из термостойкого стекла, внутри которой размещены в глубоком вакууме термокатод и анод (рис.
2.3). Термокатод накаливается за счет прохождения через вольфрамовую спираль электрического тока. В процессе термоэлектронной эмиссии катода и благодаря наличию разности потенциалов между катодом и анодом в 25–150 кВ создается поток электронов, бомбардирующих поверхность анода. Пучок электронов фокусируется электростатической системой в малое фокальное пятно на поверхности анода.
Электроны осуществляют ионизацию атомов материала анода, тормозятся и останавливаются. Большая часть энергии, передаваемой электронами аноду, конвертируется в тепловую, и только малая ее часть (меньше 1 %) преобразуется в тормозное и характеристическое рентгеновское излучение. Некоторая часть этих рентгеновских лучей проходит через выходные окна колбы и кожуха, фильтр, коллимирующее устройство и далее через пациента - на приемник.
Рентгеновские лучи, распространяющиеся в других направлениях, поглощаются кожухом трубки. Вся конструкция трубки устанавливается на штативе, обеспечивающем легкость ее позиционирования. Коллиматор необходим для управления размерами и направлением рентгеновского пучка.
Рис. 2.3. Конструкция рентгеновской трубки с вращающимся анодом:
1 - термовыключатель; 2 - высоковольтный кабель; 3 - катод прямого накала; 4 - рентгенопрозрачное окно; 5 - вакуум; 6 - блок катода; 7 - высоковольтный кабель; 8 - отпаечный отросток; 9 - свинцовый корпус; 10 - стеклянная колба; 11 - мишень; 12 - анод; 13 - тепловой экран; 14 - держатель из молибдена; 15 - маслорасширительная диафрагма
На рис. 2.4. наглядно представлен внешний вид типичной рентгеновской трубки с вращающимся анодом для рентгеновского аппарата общего назначения .
Конструкция узла термокатода и электронно-оптической системы играет очень важную роль, поскольку нерезкость изображения в значительной степени зависит от размеров фокального пятна на поверхности анода, а выходная мощность излучения трубки определяется электронным током, приходящим на анод.
Катод (чаще всего прямого накала) представляет собой вольфрамовую спираль, которая устанавливается в никелевой капсуле. Эта капсула поддерживает нить накала и имеет такую форму, что создаваемое электрическое поле фокусирует электроны в узкий пучок. Вращающийся анод имеет коническую поверхность с тупым углом при вершине (рис. 2.4, 2.5).
В выходное окно поступают те рентгеновские лучи, которые идут приблизительно под прямым углом к направлению электронного пучка, так что на поверхности приемника рентгеновское излучение имеет квадратное сечение, даже если поток электронов, бомбардирующий мишень, хорошо сколлимирован.
Рис. 2.4. Рентгеновская трубка с вращающимся анодом:
1 - колба, 2 - катодный узел, 3 - скошенный (конический) анод, 4 - ротор и подшипниковый узел
Угол наклона поверхности анода q выбирается исходя из назначения трубки и изменяется в зависимости от требований к размерам поля и фокального пятна, а также к выходной мощности трубки (рис. 2.6). Для рентгеновских трубок общего назначения величина угла q составляет около 17°.
Во многих случаях анод имеет скос под двумя различными углами, а также две нити накала для выбора либо узкого, либо широкого фокального пятна, а также для обеспечения повышенной надежности трубки.
Поскольку большая часть энергии, отдаваемая потоком электронов аноду, преобразуется в тепло, то одной из важнейших проблем является проблема его уменьшения и быстрого его отвода и рассеяния. В самом деле, мощность электронного пучка в рентгенодиагностических аппаратах может достигать примерно 100 кВ ´ 300 мА = 30 кВт. Эту проблему можно решить таким образом, чтобы поток электронов падал на поверхность вращающегося анода, а полоска фокуса двигалась по периферии анодного диска. Для трубок общего назначения скорость вращения анода составляет примерно 3000 об/мин, а диаметр анодного диска - порядка 10 см.
Рис. 2.5. Схема рентгенодиагностической системы
Анод изготавливают, как правило, из вольфрама, хотя для специальных применений, в которых требуется рентгеновское излучение с малой энергией фотонов, используется молибден. Атомный номер вольфрама Z = 74, вольфрам имеет необходимые теплопроводность и теплоемкость, а также высокую температуру плавления. Важно, чтобы атомный номер материала анода был большим, так как выход тормозного излучения с анода увеличивается с атомным номером, а спектр рентгеновского излучения, создаваемый элементом с большим атомным номером, хорошо подходит для получения изображения более массивных частей тела. Для увеличения срока службы рентгеновской трубки часто используют сплав вольфрама с рением (в пропорции 90:10). Это уменьшает разрушение поверхности анода (в виде появления микротрещин), вызываемое продолжительными циклическими процессами нагрева и охлаждения.
Рис. 2.6. Использование скошенного анода для уменьшения эффективного размера фокального пятна. Ширина пучка электронов равна lcosq, в то время как размер фокального пятна, измеренный относительно центральной оси поля излучения, равен lsin q.
Важно, чтобы анодный диск имел высокую полную теплоемкость. Большая теплоемкость, связанная с увеличением размера и массы анода, позволяет достигать более коротких временных интервалов между экспозициями. Для трубок, работающих в напряженном режиме, теплоемкость анода можно увеличить введением молибденовой подложки, поскольку молибден имеет более высокую удельную теплоемкость, чем вольфрам (табл. 2.1).
Таблица 2.1 Свойства молибдена и вольфрама
Анодный диск крепится на тонком молибденовом стержне, что уменьшает обратный поток тепла и предохраняет от перегрева подшипники ротора. От вращающегося анода тепло отводится главным образом излучением стеклянной колбе и далее – за счет теплопроводности – трансформаторному маслу, заполняющему кожух.
Электропривод вращения анода устроен по принципу асинхронного двигателя, причем ротор, жестко соединенный с анодом, вращается внутри колбы в глубоком вакууме, а статор располагается снаружи и охлаждается маслом.