Интеллектуальная многоосевая система позиционирования для цифровой рентгенографии (DR)

Клинические проблемы и основные требования

Отделение рентгенологии медицинского центра клиента сталкивается с многомерными вызовами при модернизации цифрового рентгеновского оборудования:
• Низкая эффективность позиционирования: Традиционный ручной режим регулировки шаровой трубки и плоскопанельного детектора занимает 90 секунд на переключение от грудной клетки к нижним конечностям каждый раз, что увеличивает нагрузку на техников
• Ограниченная геометрическая точность: Ручной механизм фиксации имеет накопительные погрешности, вызывающие несоосность при сращивании изображения длинных костей и влияющие на анализ силовой линии всей нижней конечности
• Проблема контроля дозы: Незначительное изменение расстояния от источника до изображения (SID) может существенно повлиять на дозу облучения пациента и требует поддержания стабильности на уровне менее миллиметра
• Конфликт использования пространства: При проведении экстренных рентгеновских снимков грудной клетки и боковых снимков для пациентов в инвалидных колясках необходимо быстро переключаться между различными геометриями съёмки, однако существующее оборудование недостаточно гибкое
• Основная потребность: В условиях ограниченного пространства компьютерной комнаты обеспечить полностью автоматическое, высокоточное и повторяемое трёхмерное согласованное движение трубки и плоскопанельных детекторов

Решение: система движения «небо-земля» с двойным контуром на основе линейных направляющих

1. Проектирование архитектуры системы
• Кольцевая направляющая на потолке (система подвески рентгеновской трубки)
Применены две параллельные направляющие с высокой жесткостью, образующие подвесную конструкцию портала
Интегрированный сервомотор приводит в движение зубчатую рейку, обеспечивая быстрое и точное позиционирование рентгеновской трубки в горизонтальной плоскости (по осям X/Y) (максимальная скорость 1,5 м/с, точность повторяемости ±0,1 мм)
Ползун направляющей соединён с выдвижным уравновешивающим рычагом, обеспечивающим вертикальное перемещение (по оси Z) и само вращение рентгеновской трубки (вращение С-образной дуги)
• Встроенная в пол направляющая (система плоскопанельного детектора)
Комплексная конструкция направляющей рейки и подъёмной колонны: плоскопанельный детектор может автоматически выдвигаться/втягиваться в горизонтальном направлении и перемещаться вертикально посредством колонны с встроенным механизмом линейное направляющее рельсы
Автоматическая центровка и регулировка наклона: плоский детектор оснащён функциями точной настройки наклона в пределах ±5° и регулировки влево-вправо, которые реализуются с помощью микролинейных направляющих, обеспечивая постоянное перпендикулярное положение детектора относительно рентгеновского пучка
Интеллектуальное совместное управление
Главная система управления в режиме реального времени вычисляет геометрическое соотношение между трубкой, детектором и пациентом, а двухконтурная система автоматически синхронно перемещается в заданное положение
С встроенной лазерной наводкой и визуальным распознаванием после подтверждения положения пациента система автоматически предлагает и перемещает его в стандартное положение облучения
2. Прорывы в ключевых технологиях
• Технология фиксации «без зазора»: Направляющая рейка использует конструкцию с двойным ползунком и предварительным прижимом, обеспечивающую отсутствие качания под любым углом зависания
• Алгоритм компенсации силы тяжести: В ответ на несбалансированный крутящий момент подвесной системы система управления в режиме реального времени корректирует крутящий момент двигателя для плавного пуска и остановки
• Резервирование аварийной безопасности: На всех ключевых осях установлены электромагнитные тормоза и механическая резервная блокировка, которые автоматически фиксируют текущее положение при отключении питания
3. Повышенная клиническая диагностическая ценность
• Стандартизация качества изображения: Повышение геометрической точности делает анатомические измерения на изображениях (например, сердечно-лёгочные соотношения) более надёжными, обеспечивая стандартизированный ввод данных для диагностики с помощью ИИ
• Эффективность в экстренных случаях: Пациенты с травмами могут пройти съёмку нескольких участков за один приём, что сокращает среднее время пребывания в экстренной службе на 18 минут
• Оптимизация распределения кадров: При той же нагрузке можно сократить количество техников на одного или перенаправить их на выполнение более сложных операций под визуальным контролем
• Снижение расходов на расходные материалы: Поскольку частота повторной съёмки снизилась с 8% до менее чем 1%, ежегодная экономия на плёнке/печатных расходных материалах и дозах излучения составляет около 150 000 юаней
• Проектирование с учётом будущего: Высокогибкая и точная платформа движения предусматривает физическое пространство для последующих интеллектуальных функций, таких как позиционирование с помощью ИИ, автоматическая оптимизация дозы и слияние многомодальных изображений