Inteligentní víceosé polohovací systém pro digitální rentgenovou fotografii (DR)

Klinické výzvy a klíčové požadavky

Oddělení radiologie lékařského centra klienta čelí vícedimenzionálním výzvám při modernizaci digitální rentgenové techniky:
• Nízká efektivita polohování: Tradiční ruční nastavování rentgenové trubice a plochého panelového detektoru trvá 90 sekund při přepnutí z hrudníku na dolní končetiny, což zvyšuje pracovní zátěž techniků
• Omezená geometrická přesnost: Ruční zamykací mechanismus má kumulativní chyby, které způsobují nesouosost při snímání spojování dlouhých kostí a ovlivňují analýzu silové osy celé dolní končetiny
• Výzva kontroly dávky: Malá změna vzdálenosti zdroje od obrazovky (SID) může výrazně ovlivnit dávku záření pro pacienta a vyžaduje udržení stability na úrovni submilimetru
• Konflikt využití prostoru: U nouzových rentgenových snímků hrudníku a bočních snímků u pacientů na vozíku je nutné rychle přepínat mezi různými snímacími geometriemi, stávající zařízení však postrádá pružnost
• Základní požadavek: V kompaktním prostoru počítačové místnosti je dosaženo plně automatického, vysoce přesného a opakovatelného trojrozměrného souřadného pohybu trubice a rovinných detektorů.

Řešení: Pohybový systém „nebe–země“ s dvojitou smyčkou založený na lineárních vedeních

1. Návrh architektury systému
• Kruhová stropní vodící kolejnice (systém zavěšení rentgenové trubice)
Pro vytvoření zavěšené mostové konstrukce jsou použity dva paralelní lineární vedení s vysokou tuhostí
Integrovaný servomotor pohání ozubený hřeben, čímž dosahuje rychlého a přesného pozicování rentgenové trubice v horizontální rovině (osa X/Y) (maximální rychlost 1,5 m/s, opakovatelná přesnost ±0,1 mm).
Drážkový vodicí posuv je spojen s teleskopickým vyrovnávacím ramenem, které umožňuje vertikální (osa Z) zdvih a samootočení rentgenové trubice (rotace C-ramene).
• Do podlahy zabudované vodící kolejnice (systém plochého detektoru)
Integrovaný design běžného vedení a zvedacího sloupku: Rovinný detektor lze automaticky vyvést/skrýt v horizontálním směru a vertikálně zvedat prostřednictvím sloupku se zabudovaným lineární vodítko koleje
Automatické centrování a nastavení sklonu: Plochá deska je vybavena funkcí sklonu ±5° a jemného nastavení doleva/doprava, které jsou realizovány mikro lineárními vedeními, aby bylo zajištěno, že detektor je vždy kolmý k paprsku X-záření
Inteligentní spolupracující řízení
Hlavní řídicí systém v reálném čase vypočítává geometrický vztah mezi trubicí, detektorem a pacientem a dvouokruhový systém se automaticky synchronně přesune do přednastavené pozice
Díky vestavěnému laserovému polohování a vizuálnímu rozpoznávání po potvrzení polohy pacienta systém automaticky doporučí a přesune pacienta do standardní polohy pro ozáření
2. Průlomy v klíčových technologiích
• Technologie uchycení „bez mezery“: Posuvná kolejnice využívá konstrukci s dvojitým předpětím skluznic, která zajišťuje žádné kývání v jakékoli výšce nesení
• Algoritmus kompenzace gravitace: V reakci na nerovnovážný točivý moment závěsného systému řídicí systém v reálném čase upravuje točivý moment motoru, aby byl dosažen plynulý start a zastavení
• Redundance nouzové bezpečnosti: Všechny klíčové osy jsou vybaveny elektromagnetickým brzděním a mechanickým záložním zamykáním, které se při výpadku proudu automaticky zajistí na aktuální pozici
3. Klinická diagnostická hodnota byla zvýšena
• Standardizace kvality obrazu: Zlepšení geometrické přesnosti zvyšuje spolehlivost anatomických měření na obrazech (například poměru srdce a plic), čímž podporuje standardizovaný vstup dat pro diagnostiku s pomocí umělé inteligence
• Efektivita v urgentní péči: U traumatizovaných pacientů je možné pořídit snímky z více lokalit najednou, čímž se průměrná doba pobytu v urgentní péči zkrátí o 18 minut
• Optimalizace alokace lidských zdrojů: Při stejném objemu práce lze snížit počet techniků o jednoho, nebo je přidělit k náročnějším operacím pod rentgenovou navigací
• Snížené náklady na spotřební materiál: Díky poklesu míry opakovaného snímání z 8 % na méně než 1 % se ročně ušetří přibližně 150 000 jüanů na filmovém tiskovém materiálu a dávkách záření
• Navrženo pro budoucnost: Vysoce flexibilní a přesná pohybová platforma rezervuje fyzický prostor pro budoucí inteligentní funkce, jako je například automatické navádění díky umělé inteligenci, optimalizace dávky záření a fúze obrazů z různých modalit