НЕОНАТАЛЬНЫЙ РЕНТГЕНОВСКИЙ АППАРАТ

Заявляемая полезная модель относится к рентгеновским аппаратам, предназначена для использования в педиатрии и неонатологии при рентгенографии сердца новорожденных и недоношенных детей.
У новорожденных частота сердечных сокращений значительно выше, чем у детей школьного возраста и взрослых. Движение сердца, связанное с сокращением мышечной ткани, приводит к искажениям (смазанности) на рентгеновских снимках. Для получения качественных рентгеновских изображений необходимо осуществлять включение электропитания рентгеновской трубки избирательно - только в моменты, когда сердечная мышца расслаблена и практически неподвижна, соответствующие диастолической фазе кардиоцикла. Управление электропитанием трубки должно происходить в автоматическом режиме; источником информации для управления может служить электрокардиографический (ЭКГ) сигнал, регистрируемый от новорожденного.
Известен рентгеновский аппарат (полезн. мод. №20828, заявл. 06.08.2001, опубл. 10.12.2001), содержащий излучатель моноблочного типа на основе рентгеновской трубки, закрепленный на специализированном штативе и соединенный с микропроцессорным пультом управления.
Рентгеновская трубка расположена в одном блоке с устройствами, формирующими накальные и анодные напряжения моноблока. Моноблок аппарата подвешивается к штативу, который обеспечивает его перемещение по высоте и в горизонтальной плоскости, а также вращение моноблока вокруг его вертикальной и продольной осей. Микропроцессорный пульт управления позволяет устанавливать напряжения и ток рентгеновской трубки, а также время экспозиции, как в ручном, так и в автоматическом режимах. Посредством пульта управления возможна также установка режимов работы рентгеновской трубки от внешнего компьютера.
Однако в данном техническом решении не предусмотрена возможность автоматического включения питания рентгеновской трубки во время диастолической фазы кардиоцикла, и отключения питания в другие моменты времени, в связи с чем на снимках будут присутствовать искажения, вызванные движением сердца.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является рентгеновский аппарат (пат. на изобр. №2150888, заявл. 26.06.1998, зарег. 20.06.2000), содержащий питающее устройство, шкаф-стойку, штатив с поворотным кронштейном, излучатель, фильтр, устройство коллимации, дополнительный фильтр, диагностический столик, съемную люльку для укладки ребенка с устройством для крепления рентгеновской кассеты, устройство для ограничения движения ребенка, устройство перемещения и крепления люльки, выполненное с возможностью крепления к диагностическому столику.
Недостатком данного технического решения также является отсутствие автоматического управления электропитанием рентгеновской трубки на основе детектирования диастолической фазы в ЭКГ сигнале; кроме того, конструкция данного рентгеновского аппарата не является передвижной, что не позволяет использовать его вне рентгеновского кабинета, например, в отделении выхаживания новорожденных.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является детектирование моментов, когда сердце пациента расслаблено и практически неподвижно (диастола), и включение питания рентгеновской трубки для получения снимка исключительно в данные моменты времени.
Техническим результатом является повышение качества рентгеновских изображений благодаря уменьшению влияния двигательных искажений, связанных с сокращениями мышечной ткани сердца.
Для достижения данного технического результата неонатальный рентгеновский аппарат, содержащий штатив, излучатель, закрепленный на штативе, блок питания, блок управления, дополнительно оснащен блоком детектирования диастолической фазы кардиоцикла (фазы покоя), использующего ЭКГ сигнал от внешнего электрокардиографа, причем соединенные между собой последовательно блок детектирования диастолической фазы покоя, блок управления, блок питания и излучатель размещены в одном корпусе - моноблоке рентгеновского аппарата.
Конструкция штатива позволяет перемещать его в горизонтальной плоскости, что позволяет использовать его непосредственно в отделении выхаживания новорожденных.
Сущность заявляемой полезной модели иллюстрируется следующими графическими материалами: фиг. 1 - конструкция неонатального рентгеновского аппарата, фиг. 2 - функциональная схема рентгеновского аппарата, фиг. 3 - детектирование фазы покоя на ЭКГ, фиг. 4 - рентгеновский снимок грудной клетки новорожденного без использования блока детектирования фазы покоя на ЭКГ, фиг. 5 -рентгеновский снимок грудной клетки новорожденного с использованием блока детектирования фазы покоя на ЭКГ.
Неонатальный рентгеновский аппарат (фиг. 1) содержит моноблок 1, в корпусе которого размещен излучатель, блок питания, блок управления и блок детектирования фазы покоя, закрепленный на штативе 2, позволяющем фиксировать вертикальное и горизонтальное положение моноблока благодаря системе шарниров 3, а также поворачивать моноблок в требуемом направлении. Штатив 2 также оснащен роликами 4 для передвижения в горизонтальной плоскости, например, внутри палаты выхаживания между кувезами с новорожденными, по коридорам и для транспортировки в больничном лифте.
Функциональная схема, описывающая взаимодействие блоков, входящих в моноблок рентгеновского аппарата, представлена на фиг. 2. Вход моноблока, на который подается ЭКГ сигнал, соединен с входом блока детектирования фазы покоя (БДФП) 5, который выделяет на ЭКГ моменты, когда изолиния сигнала практически горизонтальна, что соответствует диастолической фазе кардиоцикла. Выход БДФП 5, на котором в момент детектирования фазы покоя формируются информационный сигнал, подключен к входу блока управления (БУ) 6. На выходе БУ 6 формируется управляющий сигнал при поступлении на вход БУ 6 информационного сигнала, соответствующего детектированию фазы покоя. Выход БУ 6 подключен к входу блока питания (БП) 7, который формирует на своем выходе накальное и анодное напряжение, подаваемые на вход излучателя (И) 6. Анодное напряжение подается с выхода БП 7 на вход И 8 только в том случае, когда на вход БП 7 подается управляющий сигнал. Накальное напряжение подается с выхода БП 7 на вход И 8 постоянно, но ток накала изменяется в зависимости от наличия управляющего сигнала на входе БП 7: при наличии управляющего сигнала ток максимален, а при отсутствии - минимален для обеспечения быстрого включения излучателя при появлении управляющего сигнала. Выход излучателя является выходом моноблока рентгеновского аппарата, откуда исходит рентгеновское излучение.
Неонатальный рентгеновский аппарат работает следующим образом:
1. Происходит накопление 20-30 циклов ЭКГ;
2. При достаточно равномерном сердцебиении по накопленным кардиоциклам вычисляется усредненное временное окно, в котором первая и вторая производная равны нулю. Граница временного окна отсчитывается от последнего R-зубца на ЭКГ (фиг. 3);
3. В спрогнозированном временном окне при подтвержденном уровне сигнала аппарат включается на заданное время экспозиции (0,1 с), если оно меньше окна, либо на время окна;
4. В следующем окне рентгеновский аппарат включается повторно, если в предыдущем окне экспозиция была недостаточна, или необходимо большее количество снимков.
БДФП 5 выполнен на основе микроконтроллера, позволяющего осуществлять цифровую обработку сигналов. БУ 6 выполнен на основе микроконтроллера, имеющего не менее 16 линий ввода-вывода общего назначения. БП 7 выполнен на основе аккумулятора, подключаемого к входу инвертора, преобразующего постоянное напряжение в переменное, выход которого подключен к входу (первичной обмотке) повышающего трансформатора, выход которого (вторичная обмотка) подключен к входу излучателя для подачи анодного напряжения. Также аккумулятор подключен к входу преобразователя постоянного напряжения, выход которого подключен к входу излучателя для подачи накального напряжения. И 8 выполнен на основе отпаянной микрофокусной рентгеновской трубки для медицинской диагностики.
Рентгеновские снимки грудной клетки новорожденного без использования блока детектирования фазы покоя на ЭКГ, и с его использованием приведены соответственно на фиг. 4 и фиг. 5. Таким образом, применение блока детектирования фазы покоя позволяет значительно повысить качество рентгеновских снимков благодаря повышению точности управления рентгеновским аппаратом за счет его включения исключительно в периоды, соответствующие фазе покоя на ЭКГ.