Устройство для автоматизации рентгеновской съемки органов грудной клетки

Устройство для автоматизации рентгеновской съемки органов грудной клетки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик ()948370 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 04. 12. 80(21) 3215024/18-25 (51)М Кл з

А 61 В 6100

Н 05 G 1(62 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет (53) УДК 621, 386:

:616-073 (o88.8) Опубликоваио07.08.82Бюллетень ¹ 29

Дата опубликования описания 07 . 08 . 82

В. A. Ìàðêo, Б.N. Ïÿòèãoðñêèé и И.М.Моргенштерн (72) Авторы изобретения

Научно-исследовательский институт и троскопии (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЗАЦИИ

РЕНТГЕНОВСКОЙ СЪЕМКИ ОРГАНОВ

ГРУДНОЙ КЛЕТКИ

Изобретение относится к области медицинской рентгенотехники, а более конкретно к устройствам для автоматизации рентгеновской съемки органов грудной клетки.

Известно устройство для автоматизации рентгеносъемки органов грудной клетки, которое состоит из пневматического датчика в виде полой манжеты, охватывающей область .желудка, следящей системы, выполненной в виде электропневматического устройства, состоящего из цилиндра с упругой диафрагмой, которая воздействует на грузовой рычаг, перемещающийся вдоль шкалы контактора с устанавливаемыми в требуемое положение микровыключателями, электрически связанными с пультом управления рентгеновского аппара-. та (1). Включение высокого напряжения осуществляется при срабатывании микровыключателя либо при вдохе, либо при выдохе воздуха пациентом.

Недостатками устройства являются необходимость предварительного регулирования положения микровыключателя и давления в пневматическом датчике индивидуально для каждого пациента, нарушение правильного режима работы ЗO устройства при изменении глубины дыхания и положения пациента.

Известен также ряд устройств по определению частоты и фазы дыхания (2). Из них наиболее эффективным техническим решением являетая измеритель частоты дыхания, содержащий генератор, датчик, например терморезистор, активный фильтр и схему регистрации, в состав которой входят

Формирователь импульсов начала фазы дыхания (вдоха или выхода) и счетчик импульсов за определенный интервал време ни .

Использование известного устройства для автоматизации рентгеновской съемки органов грудной клетки, сигналом начала которой являются импульсы начала фазы дыхания, приводит к ухудшению качества рентгенограмм вследствие увеличения динамической нереэкости изображения этих органов, обусловленного несойпадением момента подачи вь:сокого напряжения на рентгеновскую трубку и момента наименьшей скорости перемещения органов грудной клетки (окончание вдоха и выдоха) .

Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройтво для автоматизации диагностичес9 48370 кнх исследований органов грудной клетки, которое может использоваться для управления рентгеновским аппаратом, содержащее источник питания, чувствительный к дыханию датчик, подключенный к датчику фильтр, подключенную к фильтру схему преобразования сигнала с двумя выходами, включающую выпрямитель и детектор пикового напряжения, которые соединены последовательно и одновременно параллельно 10 своими выходами подключены к входам порогового компаратора, выход которого подключен к одновибратору, 3 ).

Недостатком известного устройства является невысокая точность отработкИ15 момента включения рентгеновского аппарата.

Цель изобретения заключается в повышении точности отработки момента включения рентгеновского аппарата.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для автоматизации рентгеновской съемки органов грудной

I клетки, содержащем источник питания

I чувствительный к дыханию датчик, поцключенный к датчику фильтр, подключен ную к фильтру схему преобразования сигнала с двумя выходами, связанный с выходами схемы преобразования поро1.. говый компаратор, схема преобразования 30 сигнала содержит первичный каскад на операционном усилителе с положительной обратной связью, схему интегрирования на операционном усилителе и интегрирующем конденсаторе в цепи ° 35 отрицательной обратной связи усилителя, управляющий элемент, первый и второй транзисторные ключи, запоминающий конденсатор, усилитель, схему вычитания на операционном усилителе 40 с отрицательной обратной связью, первый, второй и третий регулируемые делители напряжения, причем первый делитель напряжения введен в первичный каскад и подключен своим входом 45 к выходу операционного усилителя указанного каскада, а выходом— к входу схемы и нтегрирования, выход операционного усилителя первичного каскада подключен также к входу управляющего элемента, выходы которого подключены к затворам транзисторных ключей,, исток первого иэ которых подключен к инвертирующему входу операционного усилителя схемы интегриро. вания, а сток, вместе с выходом указан55 ного усилителя — к стоку второго транзисторного ключа, исток которого подключен к запоминающему конденсатору и и усили гелю, выход которого через второй делитель соединен с неинверти- 60 рукщим входом операционного усилителя схемы вычитания, инвертирующий вход которого подключен к третьему делители напряжения, а к входам порогового компаратора подключены выходы схемы интегрирования и схемы вычитания.

Кроме того, в первичный каскад введны кнопочный переключатель и два диода, причем кнопочный переключатель включен на входах операционного усилителя указанного каскада, один диод включен между выходом указанного усилителя и входом управляющего элемента, а другой — между выходом того же усилителя и входом первого делителя напряжения.

На чертеже показана схема устройства для автоматизации рентгеновской съемки органов грудной клетки. устройство для автоматизации рентгеновской съемки органов грудной клетки. содержит генератор 1, датчик 2, например термореэистор, реагирующий на дыхание пациента, активный фильтр 3. К выходу фильтра 3 подключен первичный каскад 4 схемы преобразования сигнала, Этот каскад 4 содержит кнопочный переключатель 5, операционный усилитель б, включенный по схеме положительной обратной связи, диоды 7 и 8 и регулируемый делитель 9 напряжения.

Диод 7 включен между выходом усилителя б и делителем 9 в обратном направлении относительно усилителя б. К делителю 9 подключена схема 10 интегрирования, выполненная на операционном усилителе 11 с интегрирующим конденсатором 12 в цепи отрицательной обратной связи усилителя 11.

Выход первичного каскада 4 через диод 8 подключен к управляющему элементу 13, выходы которого подключены к .затворам транзисторных ключей 14 и 15. Исток транзисторного ключа 14 подключен к инвертирующему входу операционного усилителя 11 схемы 10 интегрйрования. Стоки ключей 14и 15 соединены и подключены к выходу усилителя 11. Исток транзисторного ключа 15 подключен к запоминающему конденсатору 1б и усилителю 17, выход которого через реГулируемый делитель 18 напряжения подключен к неинвертирующему входу операционного усилителя 19 с отрицательной обратной связью, на основе которого выполнена схема 20 вычитания. К неинвертирующему входу операционного усилителя 19 подключен третий регулируемый делитель 21 напряжения.

Выходы операционных усилителей 11 и 19 подключены к входам порогового компаратора 22.

Устройство работает следующим образом.

Датчик 2, например терморезистор, помещается в непосредственной бли зости ат выхода дыхательных гутем обследуемого пациента, например, на его верхней губе. При включении питания устанавливается нормальный ре948370. жим работы устройства. Генератор 1 обеспечивает питание датчика 2 стабильным током. Напряжение с датчика 2 подается на вход активного фильтра 3, полоса пропускания которого соответствует диапазону частот дыхания (0,1 0,2). Гц. С выхода активного фильтра 3 напряжение переменной полярности поступает на вход первичного каскада 4 схемы преобразования сигнала датчика 2 и в зависимости от !О положения кнопочного переключателя 5 подается либо на инвертирующий,либо на неинвертирующий вход операционноro усилителя б с положительной обратной связью. На выходе операционного 15 усилителя б Формируются положительные и отрицательные импульсы напряжения, длительность которых равна длительности фаэ дыхания. С учетом того, что температурный коэффициент сопротивления терморезистора отрицательный, и при условии, что кнопочный переключатель 5 не включен, фазе вдоха соответствует отрицательный импульс, а Фазе выдоха — положительный. При включенном положении кнопочного переключателя 5 наоборот фазе вдоха соответствует положительный, а фазе выдоха — отрицательный импульс. Таким образом, с помощью кнопочного переключателя 5 осуществляется выбор режима работы устройства, одинакового как в фазе вдоха, так и в фазе выдоха. Сформированные на выходе опе-. рационного усилителя б отрицательные импульсы через выпрямительный диод 7 подаются на делитель 9 напряжения, откуда импульсы с фиксированной амплитудой, например 1В, поступают на вход схемы 10 интегрирования, выполненный на базе операционного усилите- 40 ля 11 с интегрирующим конденсатор.. . ром 12 в цепи отрицательной обратной связи. При разомкнутом транзисторном ключе 14 на выходе схемы 10 интегриРования, формируется напр жение, амп- 45 литуда которого пропорциональна длительности рабочей фазы дыхания. Как только с выхода операционного усилителя б через выпрямительный диод 8 на вход управляющего элемента 13 поступает положительный импульс окончания рабочей фазы дыхания с одного из выходов управляющего элемента 13 на затвор транзисторного ключа 15 поступает импульс, замыкающий ключ

° на время 1 мс, за которое происхо55 дит зарядка запоминающего конденсатора 16 до значения, равного выходному напряжению схемы 10 интегрирования.

Эатем транзисторный ключ 15 размыкается, а на затвор транзисторного клю- 60 ча 14 с другого выхода управляющего элемента 13 подается сигнал, по которому транзисторный ключ 14 замыкается. При этом происходит разрядка интегрирующего конденсатора 65 до нулевого значения напряжения.

Напряжение с запоминающего конденсатора 16 подается на вход усилителя 17, с выхода которого поступает на делитель 18 напряжения. Коэффициент деления делителя 18 напряжения выбирается таким образом, чтобы амплитуда его выходного напряжения, пропорциональная длительности рабочей фазы дыхания, соответствовала моменту окончания вдоха или выдоха. Напряжение с делителя 18 поступает на один иэ входов схемы 20 вычитания, выполненной на базе операционного усилителя 19 с отрицательной обратной связью. На другой вход. схемы 20 вычитания с делителя 21 напряжения поступает напряжение, амплитуда которого пропорциональна величине временой задержки на включение высокого напряжения в рентгеновском аппарате. Разность этих напряжений подается на один из входов компаратора 22, на второй вход которого поступает напряжение с выхода схемы 10 интегрирования. С появлением следующего отрицательного импульса на выходе операционного усилителя б транзисторный ключ 14 размыкается и начинается зарядка интегрирующего конденсатора. При равенстве напряжений на входах порогового компаратора 22 на его выходе формируется сигнал на включение высокого напряжения в рентгеновском аппарате.

В случае, если длительность сним ка соизмерима с длительностью фазы

;дыхания, с помощью .делителя. 21 напряжения можно осуществить коррекцию момента включения высокого напряжения с учетом длительности снимка, при которой скорость перемещения органов грудной клетки минимальна.

Управляющий элемент 13 представляет собой бдновибратор для формирования короткого импульса управления транзисторным ключом 15 и взаимодействующий с ним формирователь сигнала управления. транзисторным ключом 14.

Устройство позволяет производить рентгеновские снимки органов грудной клетки при минимальной скорости их перемещения, значительно сократив при этом величину динамической нерезкбсти изображения этих органов, или при одной и той же величине динамической нерезкости увеличить приблизительно в 4 раза длительность снимка, использовав при этом рентгеновский аппарат меньшей мощности.

Преимуществом устройства является воэможность работы с минимальной погрешностью в условиях изменения частоты дыхания, поскольку длительность рабочей фазы дыхания измеряется в каждый период дыхания.

Использование в качестве датчика терморезистора, имеющего малые раз948370 меры, позволяет отказаться от различных конструкций масок и электродов, стесняющих пациента и раздражающе действующих на кожный покров.

Наиболее целесообразно применение устройства в составе телеуправляемых педиатрических рентгенодиагностических комплексов, а также при работе с флюорографами при массовых рентгенологических обследованиях населения. 1О

Использование предлагаемого технического решения позволяет полностью исключить подачу команд обследуемому,что имеет особенно важное значение при телеуправлении процессом15 обследования или когда пациентами являются дети, инвалиды и люди, получившие тяжелые травмы.

Формула изобретения

1. Устройство для автоматизации рентгеновской съемки органов грудной клетки, содержащее источник питания чувствительный к дыханию датчик, под25 ключенный к датчику фильтр, подключенную к фильтру схему преобразования сигнала с двумя выходами, связанный с выходами схемы преобразования пороговый компаратор, о т л и ч а ю —, щ е а с я тем, что, с целью повышения точности отработки момента включения рентгеновского аппарата, схема преобразования сигнала содержит первичный каскад на операционном уси-3 лителе с положительной обратной связью, схему интегрирования на операционном усилителе и интегрирующем конденсаторе в цепи отрицательной обратной связи усилителя, управляющий 4О элемент, первый и второй транзистор ные ключи, запоминающий конденсатор, усилитель, схему вычитания на операционном усилителе с отрицательной обратной связью, первый, втоРой и тре45 тий регулируемые делители напряжения, ВНИИПИ Заказ 6053/4

Тираж 71 1 Подписное

Филиал !ПП1 "Патент", г. Ужгорол, ул.Проектная,4 причем первый делитель напряжения введен в первичный каскад и подключен входом к выходу операционного усилителя указанного каскада, а выходом — к входу схемы интегрирования, выход операционного усилителя первичного каскада подключен также к входу управляющего элемента, выходы которого подключены к затворам транзисторных ключей, исток первого из которых подключен к инвертирующему входу операционного усилителя схемы интегрирования, а сток вместе с выходом указанного усилителя — к стоку второго транзисторного ключа, исток которогэ подключен к запоминающему конденсатору v. усилителю, выход последнего через второй делитель соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя схемы вычитания, инвертирующий вход которого подключен к третьему делителю напряжения, а к входам горогового компаратора подключены выходы схемн интегрирования и схемы вычитания. <

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что в первичный каскад введены кнопочный переключатель и два диода, причем кнопочный переключатель включен на вхоцах операционного усилителя укаэанного каскада, один диод включен между выходом ,указанно ю усилителя и входом управляющего элемента, а другой — между выходом у<:илителя и входом первого делителя напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 105943, кл. Н 05 G 1/62, 1959 °

2. Утямышев Р.И.Радиоэлектронная аппаратура для исследования физиологических процессов. М., "Энергия", 1969, с. 65-120 .

3, Выложенная заявка ФРГ Р 2436696, кл. А 61 В 6/00, опублик. 1975 (прототип).