디지털 엑스레이 촬영(DR)용 지능형 다축 포지셔닝 시스템

임상적 과제 및 핵심 요구사항

고객의 의료센터 방사선과는 디지털 X선 장비를 업그레이드하는 과정에서 다차원적인 과제에 직면해 있다:
• 낮은 포지셔닝 효율: 기존 수동 방식의 구형 튜브와 평판 탐지기 조정은 흉부 촬영에서 하지 촬영으로 전환할 때마다 90초가 소요되어 기술자의 업무 부담이 증가한다
• 제한된 기하학적 정확도: 수동 락킹 메커니즘으로 인해 누적 오차가 발생하여 장골 연속 촬영 이미지에서 정렬 오류가 생기고, 전하지 하지의 힘 선 분석에 영향을 준다
• 방사선량 조절의 어려움: 촬영 거리(SID)의 미세한 변화만으로도 환자에게 노출되는 방사선량에 큰 영향을 주며, 서브밀리미터 수준의 안정성이 요구된다
• 공간 활용의 갈등: 휠체어 환자를 위한 응급 흉부 방사선 촬영 및 측면 방사선 촬영 시 다양한 촬영 각도 간 빠른 전환이 필요하지만, 기존 장비는 유연성이 부족함
• 핵심 요구사항: 제한된 공간의 컴퓨터 방 내에서 튜브와 평판 검출기의 완전 자동화, 고정밀 및 반복 가능한 3차원 동조 운동을 구현

해결책: 리니어 가이드를 기반으로 한 '천장-지면' 이중 루프 운동 시스템

1. 시스템 아키텍처 설계
• 천장 가이드 레일 링(방사선관 매달기 시스템)
서로 평행한 두 개의 고강성 리니어 가이드를 채택하여 서스펜션 구조의 갠트리 형식을 구성함
통합 서보 모터가 기어 랙을 구동하여 방사선관이 수평면(X/Y축)에서 신속하고 정밀한 위치 조절을 가능하게 함(최대 속도 1.5m/s, 반복 정밀도 ±0.1mm).
가이드 레일 슬라이더가 신축식 균형 팔에 연결되어 방사선관의 수직(Z축) 상하 이동 및 자체 회전(C-arm 회전)을 제공함.
• 지면 내장 가이드 레일(평판형 탐지기 시스템)
그라운드 레일과 리프트 컬럼의 통합 설계: 평판형 디텍터가 내장된 컬럼을 통해 수평 방향으로 자동으로 전출/수납되며 수직으로 리프팅 가능 선형 가이드 레일
자동 센터링 및 피치 조정: 평판은 ±5°의 피치 기능과 좌우 미세 조정 기능을 갖추고 있으며, 마이크로 리니어 가이드를 통해 X선 빔에 항상 수직이 되도록 탐지기를 정렬함
지능형 협업 제어
주제어 시스템이 실시간으로 방사선관, 탐지기 및 환자 간의 기하학적 관계를 계산하고, 듀얼 루프 시스템이 사전 설정 위치로 자동 동기화 이동함
내장 레이저 위치 결정 및 시각 인식 기능을 통해 환자의 위치 확인 후, 시스템이 자동으로 표준 조사 위치를 추천하고 그 위치로 이동시킴
2. 핵심 기술 분야에서의 돌파구
• "제로 갭(Zero gap)" 고정 기술: 가이드 레일은 더블 슬라이더 프리로딩 설계를 채택하여 임의의 호버링 각도에서도 흔들림이 없도록 보장합니다
• 중력 보상 알고리즘: 서스펜션 시스템의 불균형 토크에 대응하여 제어 시스템이 모터 토크를 실시간으로 조정하여 부드러운 시작과 정지를 구현합니다
• 비상 안전 중복 기능: 모든 주요 축에는 전자기 브레이크와 기계식 백업 잠금 장치가 장착되어 있어 전원이 꺼졌을 때 현재 위치로 자동 잠금됩니다
3. 임상 진단 가치가 향상되었습니다
• 영상 품질 표준화: 기하학적 정확도 향상으로 인해 심폐비율과 같은 영상 해부학적 측정이 더욱 신뢰할 수 있게 되어 AI 보조 진단을 위한 표준화된 데이터 입력을 지원합니다
• 응급 효율성: 외상 환자는 한 번에 다중 부위 촬영을 완료할 수 있어 평균 응급 체류 시간이 18분 단축됩니다
• 인적 자원 할당 최적화: 동일한 작업량 하에서 기술자의 수를 한 명 줄이거나, 더 복잡한 영상 유도 작업에 투입할 수 있음
• 소모품 비용 감소: 재촬영률이 8%에서 1% 미만으로 감소함에 따라 필름/인쇄 소모품 및 방사선량 측면에서 연간 약 15만 위안이 절감됨
• 미래를 위한 설계: 매우 유연하고 정밀한 모션 플랫폼은 AI 기반 위치 보조, 자동 선량 최적화, 다중 모달 영상 융합과 같은 향후 지능형 기능을 위해 물리적 공간을 확보함