Intelligentes Mehrachsen-Positioniersystem für digitale Röntgenaufnahmen (DR)

Klinische Herausforderungen und zentrale Anforderungen

Die Radiologieabteilung des medizinischen Zentrums des Kunden steht bei der Modernisierung digitaler Röntgengeräte vor mehrdimensionalen Herausforderungen:
• Geringe Positionier-Effizienz: Der traditionelle manuelle Einstellmodus der Röhre und des Flachdetektors benötigt jeweils 90 Sekunden, um von der Aufnahme des Brustkorbs zur Aufnahme der unteren Extremitäten zu wechseln, wodurch die Arbeitsbelastung der Techniker steigt
• Eingeschränkte geometrische Genauigkeit: Der manuelle Verriegelungsmechanismus weist kumulative Fehler auf, die zu einer Fehlausrichtung beim Abbild der langen Knochenverbindung führen und die Kraftlinienanalyse des gesamten unteren Extremitätsabschnitts beeinträchtigen
• Herausforderung bei der Dosissteuerung: Eine geringe Änderung des Abstands zwischen Strahlenquelle und Detektor (SID) kann die Strahlendosis für den Patienten erheblich beeinflussen und erfordert eine Stabilität auf Submillimeter-Niveau
• Konflikt bei der Raumausnutzung: Notfall-Röntgenaufnahmen des Brustkorbs und seitliche Aufnahmen für Patienten im Rollstuhl erfordern einen schnellen Wechsel zwischen verschiedenen Aufnahmegeometrien, wobei die vorhandene Ausrüstung an Flexibilität mangelt
• Der zentrale Bedarf: Im begrenzten Computerraum wird eine vollautomatische, hochpräzise und wiederholbare dreidimensionale koordinierte Bewegung von Röhre und Flachdetektoren erreicht.

Lösung: Ein „Himmel-Boden“-Doppelschleifen-Bewegungssystem auf Basis von Linearführungen

1. Systemarchitektur-Design
• Deckenführungsschienenring (Röntgenröhren-Aufhängesystem)
Es werden zwei parallele Linearführungen mit hoher Steifigkeit verwendet, um eine hängende Gantry-Struktur zu bilden
Der integrierte Servomotor treibt das Zahnstangengetriebe an, um eine schnelle und präzise Positionierung der Röhre in der horizontalen Ebene (X/Y-Achse) zu erreichen (maximale Geschwindigkeit 1,5 m/s, Wiederholgenauigkeit ±0,1 mm).
Die Führungsschiene des Schiebers ist mit dem teleskopischen Ausgleichsarm verbunden und ermöglicht die vertikale (Z-Achse) Hub- und Eigenrotationsbewegung der Röhre (C-Bogen-Rotation).
• Im Boden eingelassene Führungsschiene (Flachdetektor-System)
Integriertes Design aus Schliffbahn und Hubspalte: Der Flachdetektor kann horizontal automatisch ausgefahren/eingefahren und vertikal über die Spalte mit eingebautem linearführung rails
Automatische Zentrierung und Neigungsanpassung: Die Platte verfügt über eine Neigungsverstellung von ±5° sowie Feinjustierung nach links und rechts, die mittels mikrolinearer Führungen realisiert wird, um sicherzustellen, dass der Detektor stets senkrecht zum Röntgenstrahl steht
Intelligente kooperative Steuerung
Das Hauptsteuerungssystem berechnet in Echtzeit die geometrische Beziehung zwischen Röhre, Detektor und Patient, und das Doppelschleifensystem bewegt sich automatisch synchron in die voreingestellte Position
Mit integrierter Laserpositionierung und visueller Erkennung empfiehlt das System nach Bestätigung der Patientenposition automatisch die Standardbestrahlungsposition und fährt dorthin
2. Durchbrüche bei Schlüsseltechnologien
• „Null-Spalt“-Halte-Technologie: Die Führungsschiene verwendet eine Doppelschlitten-Vorspannkonstruktion, um sicherzustellen, dass kein Wackeln in jedem Schwebewinkel auftritt
• Schwerkraftkompensationsalgorithmus: Als Reaktion auf das unausgeglichene Drehmoment des Aufhängesystems passt das Steuerungssystem das Motordrehmoment in Echtzeit an, um einen gleichmäßigen Start und Stopp zu gewährleisten
• Notfallsicherheits-Redundanz: Alle wichtigen Achsen sind mit elektromagnetischer Bremse und mechanischer Sicherungsverriegelung ausgestattet, die bei Stromausfall automatisch in der aktuellen Position verriegeln
3. Der klinisch-diagnostische Wert wurde verbessert
• Standardisierung der Bildqualität: Die Verbesserung der geometrischen Genauigkeit macht anatomische Bildmessungen (wie kardiopulmonale Verhältnisse) zuverlässiger und unterstützt standardisierte Dateneingaben für die KI-gestützte Diagnose
• Effizienz im Notfall: Traumapatienten können eine Mehrbereichsaufnahme in einem Durchgang abschließen, wodurch die durchschnittliche Verweildauer im Notfall um 18 Minuten reduziert wird
• Optimierung der Personaleinsatzplanung: Bei gleicher Arbeitsbelastung kann die Anzahl der Techniker um eine Person reduziert werden oder sie können komplexeren bildgeführten Eingriffen zugewiesen werden
• Senkung der Verbrauchsmaterialkosten: Da die Nachaufnahmerate von 8 % auf unter 1 % gesunken ist, werden jährlich etwa 150.000 Yuan an Filmen/Druckverbrauchsmaterialien und Strahlendosen eingespart
• Für die Zukunft konzipiert: Die hochflexible und präzise Bewegungsplattform schafft physikalische Reserven für nachfolgende intelligente Funktionen wie KI-gestützte Positionierung, automatische Dosisoptimierung und multimodale Bildfusion