Máy chụp X - Quang

PHẦN I CẤU TRÚC CỦA MỘT HỆ THỐNG TẠO ẢNH QUANG TUYẾN Máy X-quang là một hệ thống thiết bị, trong đó bao gồm các thiết bị chủ yếu sau: - Thiết bị tia X: gồm bóng X-quang, khối tạo cao thế, khối điều khiển. - Thiết bị hiện ảnh gồm màn huỳnh quang, cat-xet, bìa tăng quang và phim. - Thiết bị buồng tối như thùng rửa (hiện) và tráng (hãm) phim, đèn soi, đánh dấu phim, đồng hồ báo giờ và nhiệt kế. - Thiết bị bảo vệ có cửa sổ kính chì, phòng ngăn tia có cửa sổ, áo và găng chì… Các thiết bị này tham gia vào quá trình tạo ảnh X-quang. I. BÓNG X-QUANG 1. Nguyên lý hoạt động - Bóng X-quang là linh kiện thiết yếu trong các thiết bị X-quang, nó hoạt động trên nguyên lý biến đổi năng lượng từ dạng này sang dạng khác. - Một chùm tia điện tử đang chuyển động rất nhanh, khi gặp vật cản sẽ đột ngột giảm tốc độ. Tại thời điểm này động năng của chùm tia sẽ chuyển đổi. + Phần lớn (tới khoảng 99% trang thiết bị X-quang xét nghiệm) chuyển đổi thành nhiệt năng nung nóng vật cản. + Phần nhỏ chuyển đổi thành năng lượng tia X có bước sóng thẳng 10 – 100pm (10-12m) phát xạ qua cửa sổ của bóng. 2. Cấu tạo - Bóng X-quang có thể xem như dạng đặc biệt của diốt chỉnh lưu chân không, bóng X-quang gồm các bộ phận chủ yếu sau: + Nguồn bức xạ điện tử - catốt. + Nguồn bức xạ tia X-Anốt, vật cản trên đường đi của chùm tia điện tử. Điện tích với chùm tia điện tử bắn vào gọi là điểm hội tụ. Đó chính là nguồn phát xạ tia X. + Vỏ thủy tinh (vỏ trong) bao quanh anốt và catốt, đã được hút chân không để tạo áp lực âm loại từ các phân tử khí cản trở trên đường đi của chùm tia điện tử. + Vỏ bóng (vỏ ngoài) thường bằng hợp kim nhôm phủ chì để ngăn ngừa tia X bức xạ theo những hướng không mong muốn có hại cho môi trường xung quanh và còn có tác dụng tản nhiệt. Ngoài ra trên vỏ còn bố trí cửa sổ tia X nơi ghép nối với hộp chuẩn trực và vị trí các đầu nối. Hiện nay, hai loại bóng được ứng dụng phổ biến trong thiết bị X-quang là: + Bóng X-quang anốt cố định + Bóng X-quang anốt quay II. KHỐI TẠO CAO THẾ 1. Khái niệm chung Bóng X-quang chỉ phát xạ khi chùm tia điện tử bức xạ từ catốt của nó phải cố động năng đủ lớn. Muốn vậy, ta nối hai cực anốt, catốt của bóng với một nguồn điện áp cao thế có tự số khoảng từ 20KV đến 100KV. Điện áp này được tạo nhờ khối cao thế thường còn gọi là thùng cao thế. Thực chất hai tên gọi này có khác nhau đôi chút. Khối cao thế bao gồm biến áp cao thế và chỉnh lưu cao thế. Trong đó, thùng cao thế, ngoài hai cấu kiện trên còn chứa biến thế cấp nguồn sợi đốt, rơ le chọn bóng và một vài linh kiện bảo vệ khác nữa cũng như các cực đầu vào, ra. 2. Khối cao thế cao tần: Như đã nói ở trên, các khối cao thế trong các máy X-quang truyền thống mà ở đó nguồn điện cung cấp cho khối chỉnh lưu cao thể được lấy từ nguồn điện lưới có tần số 50Hz hoặc 60Hz đều có những nhược điểm. Để khắc phục những nhược điểm này, các nhà sản xuất đã ứng dụng kết hợp giữa nguồn điện xoay chiều có tần số cao và đã sản xuất loại máy X-quang thế hệ mới đó là máy X-quang cao tần. III. ĐIỀU KHIỂN THAM SỐ TRONG THIẾT BỊ X-QUANG Khi tiến hành các xét nghiệm X-quang, người sử dụng phải kiểm soát được liều lượng tia X sao cho phù hợp với từng đối tượng và bệnh lý để đạt được ảnh có chất lượng tốt nhất. Liều lượng tia X quyết định bởi các tham số có sẵn: + Trị số điện áp cao thế - KV + Trị số dòng điện bóng X-quang –mA + Thời gian chụp – s (sec) Vì vậy trong bất kỳ máy X-quang nào, dù loại truyền thống hay cao tần, dù đơn giản hay phức tạp đều cần phải có ba loại mạch để điều khiển, đo lường và chỉ các tham số cơ bản trên. IV. THIẾT BỊ ĐỊNH VỊ CÓ HỘP CHUẨN TRỰC, LƯỚI VÀ SÀNG, BÀN BỆNH NHÂN VÀ CỘT BÓNG… Như đã nói ở trên, muốn có ảnh hưởng X-quang, chất lượng cao, ngoài việc lựa chọn các tham số liên quan tới công suất phát xạ như KV, mA, s, còn cần thiết phải khu trú chùm tia X vào vùng cần thăm khám, phải bố trí sao cho khoảng cách giữa bóng và phim thích hợp với từng loại xét nghiệm, phải loại bỏ ảnh hưởng của phát xạ thứ cấp… Những điều này có thể nhờ các thiết bị tạo dạng và định vị chùm tia X như hộp chuẩn trực, lưới bàn bệnh nhân và cột bóng. 1. Hộp chuẩn trực và lưới Với mục đích tăng độ đối quang nghĩa là tăng chất lượng ảnh và giảm nhiều tia tác động vào người bệnh nhân cần phải xử lý chùm tia X phát ra từ bóng X-quang. Hộp chuẩn trực và lưới được dùng với mục đích này. a. Hộp chuẩn trực - Hộp chuẩn trực còn gọi là di-aphram (diaphragam) là một dụng cụ đặt giữa bóng X-quang và người bệnh, có chức năng giới hạn chùm tia theo một kích thước do người vận hành quyết định. - Hộp chuẩn trực có cấu trúc như ống kính máy ảnh, gồm các tấm chì gắn với các cơ cấu điều khiển bằng tay hoặc động cơ điện, lỗ mở của hộp có thể có dạng hình chữ nhật hoặc hình tròn và một hệ thống quang bao gồm đèn chiếu và gương giúp cho người vận hành có căn cứ để điều chỉnh kích thước và định vị chùm tia X. Kích thước chùm tia cần được chọn càng nhỏ càng tốt, miễn là bao trùm được bộ phận cần thăm khám, việc giảm kích thước dẫn tới giảm liều tia và giảm lượng phát xạ thứ cấp có nghĩa là tăng độ đối quang và chất lượng ảnh. Minh họa mối tương quan giữa kích thước chùm tia X với sự phát xạ thứ cấp. Ngoài ra để giảm lượng phát xạ thứ cấp hơn, cần giảm bề dày của vùng thăm khám bằng cách nén vùng này lại. Như trên hình vẽ, ở trường hợp thứ nhất, lượng phát xạ thứ cấp rất cao, nó được giảm cùng với việc giảm kích thước chùm tia trong trường hợp thứ 2 và giảm hơn nữa khi nén nhỏ đối tượng như trong trường hợp thứ 3. b. Lưới - Nó dùng để chống tia phát xạ thứ cấp, nó được đặt giữa người bệnh và caxet phim. Lưới có cấu trúc gồm các dải bằng chì rất mảnh xếp song song với nhau và hướng về điểm hội tụ, chen giữa các dải chì này là vật liệu có độ hấp thụ tia không đáng kể như nhôm, baketit sao cho chùm tia bức xạ chính (sơ cấp) có thể truyền qua trong khi phần lớn lượng tia bức xạ thứ cấp bị hấp thụ. - Có hai loại lưới, đó là lưới cố định và lưới chuyển động. Lưới cố định có cấu tạo đơn giả nhưng trên ảnh còn lưu lại bóng mờ của các dải chì (còn gọi là lưới ly-sô-lin), điều này thực chất không ảnh hưởng nhiều tới việc chẩn đoán vì người đọc phim đã được biết trước. Với ảnh đòi hỏi chất lượng cao, nhiều chi tiết thì phải sử dụng loại lưới chuyển động để loại bỏ ảnh hưởng này. Loại lưới này chuyển động kết hợp giữa lưới với một cơ cấu có tên gọi là bucky, khi có lệnh chuẩn bị chụp, lưới được đưa vào trạng thái chuyển động đu đưa với tốc độ cao, khi chụp hình ảnh của các dải chì sẽ được làm mờ đi. Để đáp ứng với các nhu cầu khám nghiệm khác nhau, các nhà sản xuất đã chế tạo ra một số loại lưới có những chỉ tiêu kỹ thuật khác nhau như số lượng dải chì trên một cm thường từ 20 đến 40, tỷ lệ giữa 2 dải chì thường có ba giá trị là 5/1, 10/1, 15/1. Các tỷ lệ này ứng với các mức năng lượng bức xạ tia X khác nhau có nghĩa là tương ứng với các trị số KV khác nhau. Với KV thấp dùng loại lưới có tỷ lệ thấp và ngược lại. Khoảng cách từ tiêu điểm tới phim cũng cần được chọn tương ứng với các giá trị trên: 60cm ¸ 80cm, 100cm ¸ 120cm và 150cm. Lưới nói chung là phụ kiện đắt tiền và cũng dễ bị hư hỏng và mất tác dụng nếu bị cong vênh. Một khi lưới đã bị hỏng thì không thể sửa chữam tuy vậy nếu được bảo quản tốt thì lưới có thể dùng được lâu dài, nếu không được lắp sẵn vào thiết bị thì cần phải bảo quản lưới cẩn thận trong bao bì bằng chất dẻo. Cấu trúc của lưới và tác dụng hấp thụ tia phát xạ thứ cấp của nó 2- Bàn bệnh nhân và cột bong Bàn bệnh nhân và cột bong hoặc giá treo phải phối hợp với nhau sao cho có thể dịch chuyển nhẹ nhàng, không rung động tại bất kỳ vị trí nào. Vị trí cột và bóng cũng phải được cố định bằng chốt hoặc phanh từ điện. Bàn bệnh nhân với màn huỳnh quang, hộp caxet và cột bong di động V. THIẾT BỊ GHI ẢNH Khi chiếu, ảnh X-quang được ghi nhờ màn huỳnh quang trong máy X-quang cổ điển hoặc nhờ bóng khuếch đại ảnh (image intensifier) trong hệ thống máy X-quang tăng sang truyền hình. Khi chụp ảnh sẽ được ghi trên phim X-quang, để tăng hiệu suất của tia X, người ta thường sử dụng một cặp bìa tăng quang, chúng được đặt trong caxet. 1- Phim X-quang Phim X-quang được chế tạo từ một tấm chất dẻo trong suốt, hai mặt phủ một lớp nhũ tương đặc biệt bao gồm thành phần hoạt hóa chủ yếu là các hạt bromua bạc. Những hạt bromua bạc này sẽ bị kích hoạt bởi ánh sáng hoặc tia X. Vì vậy lớp nhũ tương này có đặc tính này là nhạy cảm với ánh sang trắng và tia X và sẽ biến thành màu đen khi có ánh sáng hoặc tia X chiếu vào (sau khi được rửa bằng thuốc hiện, hãm phim). Hiệu suất chuyển đổi tia X thành hình ảnh của phim thấp hơn nhiều so với hiệu suất chuyển đổi ánh sáng nên trong thực tế cần phải dùng them một cặp bìa tăng quang để tăng cường hiệu suất này. Lớp nhũ tương phủ trên bề mặt phim có đặc tính mềm và dễ bị hư hỏng nếu không được bảo quản tốt. Một phim còn tốt nếu khi không có ánh sáng hoặc tia X chiếu vào thì sau khi rửa phim sẽ trở thành trong suốt, không có những mảng hoặc đốm mờ. Để bảo quản, duy trì chất lượng phim, cần phải cất giữ và sử dụng phim một cách hợp lý theo một số quan điểm quan trọng dưới đây: + Trên vỏ mỗi hộp phim đều có ghi hạn sử dụng. Sau thời hạn này phim sẽ không bảo đảm chất lượng ảnh. Vì vậy cần có kế hoạch hoa sắm và sử dụng phim hợp lý để phim không bao giờ bị quá hạn. + Phim phải được cất giữ nơi có nhiệt độ thấp (khoảng 15-25°C). Nếu nhiệt độ nơi cất phim quá cao thì phim sẽ bị hỏng trước khi hết thời hạn dùng ghi trên vỏ hộp. + Không được cất giữ phim trong hoặc gần buồng X-quang vì tia X có thể lọt vào làm hỏng phim. Nơi cất phim phải là nơi khô ráo, sạch, không bị ảnh hưởng của các loại khí như khí dung đun nấu ammoniac… + Phim X-quang cũng nhạy cảm với lực nén vì vậy không được xếp chồng lên nhau mà nên xếp chúng liền kề bên nhau. + Phim cũng dễ bị xước nên không được chạm vào các vật sắc như lưới dao, kéo, móng tay… lên bề mặt phim. 2- Caxet và bìa tăng quang a) Bìa tăng quang: Bìa tăng quang có tác dụng làm tăng hiệu suất chuyển đổi tia X thành hình ảnh. Nó thường có màu trắng, chứa các hạt muối tungsten can-xi, các hạt muối này sẽ phát sáng màu xanh là màu nhạy cảm nhất đối với phim X-quang. Khi tia X đi qua, các tấm tăng quang sẽ phát sáng (chuyển đổi bức xạ tia X thành ánh sáng), cường độ ánh sáng phụ thuộc vào cường độ chùm tia, do vậy tạo được ảnh của đối tượng cần thăm khám lên trên phim. Nhờ có các tấm bìa tăng quang mà hiệu suất sử dụng tia X tăng lên nhiều vì: + Khả năng hấp thụ tia X của tấm tăng quang cao hơn phim khoảng từ 20 – 130 lần tùy thuộc vào cường độ bức xạ. + Mỗi photon tia X khi tác động vào tấm tăng quang sẽ tạo ra nhiều photon ánh sáng và mỗi photon ánh sáng này sẽ tác động vào các hạt muối bromua bạc khiến chochúng chuyển màu thành đen khi phim được rửa, khả năng tăng trưởng này vào khoảng 60 lần: Hình ảnh mặt cắt của một caxet chưa phim và hai tấm bìa tăng quang và sự phát quang thứ cấp gây ra bởi chính bìa tăng quang. Tuy nhiên tấm tăng quang cũng có nhược điểm là khi phát quang các hạt muối tungsten cũng tạo ra sự phát quang thứ cấp từ những hạt muối tungsten can-xi lân cận. Điều này làm giảm bớt độ sắc nét của ảnh. Vì vậy các nhà sản xuất đã chế tạo nhiều loại tấm tăng quang có các dặc trưng thích hợp cho những mục đích sử dụng khác nhau. Những tấm tăng quang có lớp phủ mỏng và hạt muối tungsten can-xi mịn thì có độ tăng trưởng thấp tuy nhiên độ phân giải lại cao, ngược lại tấm tăng quang có lớp phủ dày và hạt muối tungsten can-xi thô đạt độ tăng trưởng cao nhưng ảnh có độ phân giải thấp. Tấm tăng quang thuộc loại vật liệu khá đắt tiền, chúng cũng dễ bị biến chất hoặc hư hỏng nên cần rất thậnt trọng trong khi sử dụng. Những vết xước hoặt đốm màu trên chúng sẽ tạo ra nhiễu trên ảnh. Bìa tăng quang phải được thường xuyên bảo quản tại nơi khô ráo, sạch sẽ và định kỳ lau chùi bằng dung dịch nhẹ. b) Caxet: Caxet là một hộp dẹt chứa phim và hai tấm tăng quang, hai tấm này dính vào hai mặt của caxet, hai mặt caxet gắn với nhau bởi bản lề và có khóa cố để cố định. Caxet chỉ ngăn không cho ánh sáng chiếu vào phim còn vẫn để tia X truyền qua bề mặt của nó để tới phim. Caxet đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng ảnh X-quang. Caxet và cách nạp, tháo phim VI. THIẾT BỊ VÀ DỤNG CỤ BUỒNG TỐI Phim X-quang được xử lý (rửa và tráng) trong buồng tối. Đây cũng là khâu quan trọng trong việc đảm ảo chất lượng ảnh quang tuyến X. Buồng tối phải đạt các chỉ tiêu sau: + Tuyệt đối tối, có nghĩa là hoàn toàn không để lọt ánh sáng, lối vào buồng phải có hai cửa để khi mở một cửa ánh sáng vẫn không thể lọt vào uồg. Phải được thông gió tốt để thái loại hơi hóa chất bốc ra từ thuốc hãm hiện và làm giảm độ ẩm trong buồng. + Vật liệu xây dựng và nội thất phải chịu được ẩm và sự ăn mòn hóa chất. + Phải có đường cấp thoát nước. Ngoài những chỉ tiêu trên, buồng tối thông thường phải có các trang thiết bị sau: + Thùng rửa, tráng phim + Bàn lắp, tháo phim + Máy sấy phim + Khoang chuyển giao caxet + Đồng hồ báo giờ + Đèn soi trong buồng tối + Quạt thông gió + Giá treo phim Ngoài ra tại những khoa X-quang có lưu lượng bệnh nhân cao có thể phải dùng một máy rửa phim tự động thay cho những thùng rửa phim và máy sấy phim. PHẦN II CHỨC NĂNG CƠ BẢN CỦA CÁC THÀNH PẦN TRONG HỆ THỐNG MÁY X-QUANG Sơ đồ khối chức năng chủ yếu của một thiết bị X-quang I. BÓNG X-QUANG 1- Chức năng: Biến đổi năng lượng từ dạng này sang dạng khác. 2- Cấu tạo: Gồm hai loại bong được ứng dụng phổ biến trong thiết bị X-quang là: + Bóng X-quang anốt quay + Bóng X-quang anốt cố định a) Bóng X-quang anốt cố định: * Catốt bao gồm sợi đốt và giá đỡ bằng kim loại để đỡ sợi đốt đồng thời còn tạo khe hội tụ. Sợi đốt được chế tạo bởi dây Vonfram có nhiệt độ nóng chảy rất cao (3360°C). Sợi đốt có dạng hình xoắn ốc để tạo diện tích bức xạ điện tử rộng. Để hội tụ chùm tia điện tử, người ta đặt sợi đốt trong lòng một khe của giá đỡ và chùm tia điện tử bức xạ từ sợi đốt qua khe này. Kích thước, hình dạng của sợi đốt và khe được thiết kế và chế tạo rất chu đáo và sợi đốt được định vị rất cẩn thận trong khe sao cho chùm tia điẹn tử tập trung (hội tụ) tại một điểm với diện tích rất nhỏ trên bề mặt anốt. Diện tích mà chùm tia điện tử hội tụ đó chính là nguồn phát xạ tia X. Điểm hội tụ thường có dạng hình chữ nhật, chiều dài bằng 3 – 4 lần chiều rộng và diện tích của điểm hội tụ khoảng 1 – 2 mm2 (tiêu điểm nhỏ) tới 10 – 15 mm2 (tiêu điểm lớn). Catốt có hai loại: hội tụ đơn và hội tụ kép. Loại catốt hội tụ đơn chỉ gồm một sợi đốt và một khe bức xạ. Trong khi đó, loại hội tụ kép bao gồm hai sợi đốt đặt trong hai khe bức xạ tương ứng với hai diện tích to và nhỏ. Hai khe này lại được bố trí kề nhau trong mặt phẳng đứng hoặc ngang. Nguồn điện cấp cho sợi đốt là nguồn điện áp thấp cỡ vài chục vôn với dòng từ vài A đến mười A. Để đảm bảo độ cách điện cao và làm nguội, biến thế cấp điện cho sợi đốt thường được đặt trong thùng cao thế cùng với biến thế cao thế. * Anốt: có nhiệm vụ hứng chùm tia điện tử bắn vào, rồi phát xạ chùm tia X. Chùm tia này càng tập trung càng tốt để tạo được hình ảnh rõ. Anốt gồm một miếng Vonfram dày khoảng 2mm, hình chữ nhật hoặc tròn có diện tích lớn hơn diện tích điểm hội tụ một chút, miếng Vonfram này được gắn vào một giá đỡ bằng đồng giúp tán nhiệt nhanh. Bề mặt anốt nằm dốc chéo so với trục dọc của bóng nên chùm tia X sẽ vuông góc với trục bóng. * Vỏ thủy tinh: vỏ trong có hình dạng hình trụ bao quanh và đồng thời làm giá đỡ catốt và anốt. Vỏ này được chế tạo từ loại thủy tinh đặc biệt có khả năng chịu nhiệt cao, có độ cách điện cao, có đồng nhất với sự dãn nở của các điện cực và chịu được áp lực chân không lớn. Vỏ ngoài bao quanh bóng X-quang, nó có ba nhiệm vụ: Chỉ cho tia bức xạ qua cửa sổ. Hấp thụ tia X theo các hướng có hại cho người bệnh và môi trường xung quanh. Chống điện giật. Vỏ ngoài được chế tạo từ nhôm, hợp kim nhôm hoặc thép, bề mặt trong của vỏ được tráng một lớp chì đủ dày để hấp thụ tia X, hạn chế sự phát xạ tia X ra xung quanh (từ cửa số) tới mức cho phép không gây nguy hiểm cho bệnh nhân và cho môi trường xung quanh. Để đảm bảo độ cách điện, người ta đổ đầy dầu cao thế vào khoang giữa hai lớp vỏ. Ngoài tác dụng cách điện, dầu còn có tác dụng tản nhiệt và làm mát bóng. Anốt Catốt Khoang dãn nở Bóng X-quang Cửa sổ phát tia Vỏ ngoài phủ chì Dầu Tới biến thế sợi đốt Khe hội tụ Chùm tia điện tử Cấu trúc bóng X-quang anốt cốt định Khi bóng hoạt động, nó sẽ nóng lên khiến cho dầu dãn nở nên một phía đầu vỏ phải có một khoang dãn nở chế tạo bởi màng cao su hình lồng xếp. Để báo động tình tráng bóng quá nóng do hoạt động lien tục, người ta gắng một công tắc hành trình vào bề mặt khoang dãn nở. Khi khoang dãn nở nở tới mức nhất định thì công tắc tác động đóng mạch phát tín hiệu cảnh báo. * Phạm vi ứng dụng của bống anốt cố định: Trong bóng X-quang anốt cố định, chùm tia điện tử luôn bắn vào một điểm cố định trên bề mặt anốt. Do vậy làm cho nhiệt độ tại điểm này tăng lên. Điều này hạn chế việc tăng công suất phát xạ (mA của bóng). Vì vậy ngày nay loại bóng X-quang anốt cố định chỉ còn được dùng trong các thiết bị X-quang nhỏ, di động hoặc trong máy X-quang răng có dòng tối đa khoảng 100mA. b. Bóng X-quang anốt quay: Để khắc phục những nhược điểm của bóng X-quang anốt cố định, người ta đã chế tạo ra loại bóng X- quang anốt quay. Khi anốt quay với tốc độ lớn, chùm tia điện tử bắn vào anốt không phải tại một điểm cố định mà trên cả hình vành khăn, hơn nữa hình vành khăn này lại quay nhiều vòng trong suốt thời gian phát tia. Vì vậy diện tích điểm hội tụ hay nói cách khác diện tích phát xạ tia X nhỏ hơn diện tích tản nhiệt rất nhiều. Nhờ có diện tích tản nhiệt lớn, bóng X-quang anốt quay có thể hoạt động với dòng lớn. Do vậy tăng được công suất phát xạ tia X (mA). Cấu tạo của nó có cấu trúc tương tự như ở bóng X-quang anốt cố định như catốt cũng có hội tụ đơn và hội tụ kép, vỏ thủy tinh (vỏ trong), vỏ ngoài… Ngoài ra nó cũng có sự khác nhau cơ bản ở cấu trúc của catốt và anốt như: + Catốt: Trong bóng X-quang, anốt cố định, chùm tia điện tử trùng với trục dọc bóng trong khi đó bóng X-quang anốt quay chùm tia này lại đi song song, cách một khoảng. * Anốt: Ở đây anốt không đứng yên mà quay với tốc độ lớn từ 3000 – 9000 vòng/phút, 150 – 150 vòng/gy. Nghĩa là thời gian chụp xảy ra trong vòng 0.1s thì anốt quay 5 vòng. Anốt gồm một đĩa được chế tạo bởi Vonfram hoặc bằng Molipden phủ Vonfram hoặc phủ hợp kim Vonfram, Giecmani. Đĩa này được gắn vào một đế Molipden để cách nhiệt với roto. Mặt kí của đế Molipden được gắn với roto của động cơ. Mặt đĩa anốt không phẳng mà vát chéo ở rìa, nơi chùm tia điện tử bắn vào, góc vát từ 15 – 200 tùy theo loại bóng. Trục của roto có gắn một vòng bi, để bôi trơn vòng bi này được mạ bạc hoặc chì chứ không tra dầu vì sẽ làm hỏng độ chân không của bóng. Anốt, rôto, vòng bi được đặt trong vỏ thủy tinh. Bên ngoài sát với rôto là các cuộn dây và lõi sắt của stato. Loại bóng X-quang anốt quay được dùng hầu hết các hệ thống máy X-quang hiện tại, công suất từ loại thấp như trong các máy di động (dòng khoảng 100mA) đến trung bình (dòng khoảng 300-600 mA) và lớn (dòng khoảng 800 – 1000mA). 1. Stato 2. Rato 3. Đĩa anốt 4. Chấm hội tụ 5. Catốt và sợi đốt 6. Difram 7. Phim X-quang Cấu trúc bóng X-quang a nốt quay II. KHỐI TẠO CAO THẾ * Có hai loại: Khối cao thế và khối cao thế cao tần. A. Khối cao thế: Bao gồm biến áp cao thế, chỉnh lưu cao thế. 1. Biến áp cao thế a. Chức năng: Biến áp cao thế có nhiệm vụ tăng điện áp nguồn (220V hoặc 380V) lên tới hàng trăm KV (20KV – 120KV) nên đây là biến thế tăng áp. Nó có thể là biến thế một pha hoặc ba pha tùy theo yêu cầu chỉnh lưu cao thế. b. Cấu tạo: Gồm có hai cuộn dây, nếu là biến thế một pha hoặc 6 cuộn nếu là biến thế ba pha. Chúng được quấn quanh lõi sắt silic. Bao quanh cuộn sơ cấp (nối với nguồn AC) thường là một lớp vỏ bọc bằng đồng không khép kín. Lớp vỏ này dùng với mục đích an toàn phòng khi các lớp cách điện bị hỏng, điện thế cao sẽ phóng qua lớp này xuống đất. Cuộn thứ cấp được cuốn làm hai nửa. Điểm giữa chúng được nối đất. Cách bố trí này làm giảm nhu cầu về cách điện đi một nửa. Do vậy làm giảm được chi phí biến thế và cáp cao thế. Các cuộn dây sơ và thứ cấp được cách điện thật tốt với nhau. Tỷ số vòng giữa chúng bằng tỷ số điện áp: . N1, N2, V1, V2 – số vòng mà các cuộn sơ, thứ cấp tương ứng. Khi nói về trị số điện áp cuộn sơ cấp (điện áp nguồn) là nói về vị trí số hiệu dụng: Trong khi đó, trị số điện áp cao thế phía thứ cấp thường đề cập tới là giá trị đỉnh (max). c. Vấn đề cách điện trong khối cao thế: Để đảm bảo cách điện giữa các linh kiện trong khối cao thế, giữa cuộn sơ cấp và thứ cấp, giữa biến thế với chỉnh lưu cao thế và giữa chúng với nhau, có hai cách giải quyết sau: - Đối với khối cao thế công suất lớn, tỏa nhiệt nhiều, người ta nhúng toàn bộ linh kiện và cấu tạo của khối cao thế vào trong thùng chứa dầu cao thế. Ngoài tác dụng cách điện, dầu còn làm mát những cấu kiện này. Khi nạp dầu, phải hút hết khí trong thùng dầu để dầu có thể thâm nhập vào toàn bộ các lỗ rỗng trong các linh kiện và cấu kiện sao cho không còn khí và bọt. Sau đó phải đậy kín thùng cao thế lại. - Ở các máy X-quang loại nhỏ, di động, công suất tiêu hai không lớn, vấn đề tỏa nhiệt không đặt ra nghiêm trọng, người ta có thể bố trí khối cao thế và bóng X-quang vào chung một thùng. Để cách điện người ta nhúng chúng và chất dẻo khi đang ở dạng lỏng. Sau đó chất dẻo thô đi tạo thành vật liệu cách điện rắn bao quanh các cấu kiện. 2. Chỉnh lưu cao thế Bóng X-quang chỉ dẫn dòng một chiều từ anốt đến catốt. Vì vậy cần phải chính lưu điện áp cao thế xoay chiều thành một chiều để làm nguồn cấp cho bóng hoạt động. Hiện nay có ba loại chỉnh lưu cao thế dùng phổ biến là: + Chỉnh lưu một pha nửa sóng + Chỉnh lưu một pha cả sóng + Chỉnh lưu ba pha cả sóng a. Chỉnh lưu cao thế một pha nửa sóng Đây là loại chỉnh lưu đơn giản nhất. Thực chất nó chính là loại tự chỉnh lưu – bóng X-quang kiêm luôn chức năng chỉnh dòng, nó chỉ làm việc trong nửa chu kỳ (nửa sóng) khi điện thế anốt là dương so với catốt, còn trong nửa sóng còn lại, bóng không dẫn dòng. Loại chỉnh lưu nửa sóng chỉ được ứng dụng trong các loại máy X-quang loại nhỏ, di động hoặc máy X-quang răng. Những loại máy này thường dùng loại máy bóng X-quang anốt cố định, hội tụ đơn và dòng tối đa tới 60mA và KVp khoảng 100kV Chỉnh lưu một pha nửa sóng b. Chỉnh lưu cao thế một pha cả sóng: Loại chỉnh lưu một pha cả sóng nhằm khắc phục những nhược điểm cơ bản của loại chỉnh lưu một pha nửa sóng. Trong loại chỉnh lưu này cả hai nửa chu kỳ của dòng điện xoay chiều (cả sóng) đều được sử dụng. Nhờ vậy mà đã tăng đáng kể công suất phát xạ tia X, hiệu suất nói chung của cả khối cao thế và mở rộng phạm vi ứng dụng của thiết bị. Loại chỉnh lưu một pha cả sóng so với loại chỉnh lưu nửa sóng có những ưu điểm sau: + Công suất phát xạ tia X cao hơn + Hiệu suất sử dụng bóng X-quang lớn hơn * Tuy nhiên nó cũng tồn tại những nhược điểm: + Cấu tạo phức tạp hơn + Kích thước lớn hơn + Giá thành cao hơn Nhờ có những ưu điểm này, kiểu chỉnh lưu một pha cả sóng được ứng dụng chủ yếu trong các thiết bị X-quang loại lớn, lắp đặt cố định, đáp ứng được yêu cầu xét nghiệm thông thường và một số loại xét nghiệm đặc biệt. Dòng điện và nguồn điện áp cực đại của bóng X-quang trong kiểu chỉnh lưu này đạt tới khoảng 500mA và 120 – 130 KVp tương ứng. Đôi khi kiểu chỉnh lưu này cũng được ứng dụng cho một số máy X-quang di động. Những bóng X-quang sử dụng trong các thiết bị X-quang nói trên thuộc loại bóng X-quang anốt quay. Chỉnh lưu một pha cả sóng c. Chỉnh lưu cao thế ba pha cả sóng Chỉnh lưu ba pha cả sóng - Năng lượng của tia X tỷ lệ với mAs, trong hai loại chỉnh lưu trên vì mA còn thấp nên phải kéo dài thời gian chụp dẫn tới nhòe ảnh do sự vận động của một số bộ phận cơ thể như tim, phổi đặc biệt đối với trẻ em … Nhằm khắc phục những nhược điểm này cần nâng cao hơn nữa công suất phát xạ để có thể rút ngắn thời gian phát tia xuống còn có cỡ ms. Việc này được thực hiện nhờ ứng dụng kiểu chỉnh lưu ba pha. - Trong chỉnh lưu ba pha, dòng tải phân phối đều trong cả ba pha, sự chênh lệch giữa Ip và Itb ít hơn. Do vậy có thể tăng dòng của bóng X-quang tới cỡ 100mA khiến cho công suất phát xạ tia X-quang tăng lên rất nhiều. - Với cùng một trị số mAs, ta có thể rút ngắn thời gian chụp do vậy có thể nâng cao chất lượng ảnh khi chụp những đối tượng vận động như phổi, tim… nhờ giảm nhòe ảnh do di động, mặt khác do công suất phát xạ cao nên có thể kéo dài khoảng cách giữa tiêu điểm phát xạ (bóng X-quang) và phim nên có thể giảm tốc độ méo dạng hình học nghĩa là ảnh chụp có kích thước gần với kích thước thật. Do có thể duy trì điện áp chỉnh lưu cao thế gần như không đổi trong suốt quá trình chụp, kết hợp với việc sử dụng những mạch điện thời gian điện tử thích hợp, có thể giảm thời gian chụp xuống tới mức tối thiểu cỡ 1.0ms. Do những ưu điểm này, kiểu chỉnh lưu ba pha được ứng dụng chủ yếu trong các thiết bị X-quang cỡ lớn, lắp đặt cố định trong các buồng xét nghiệm X-quang hiện đại, tinh vi kết hợp sử dụng nhiều thiết bị chuyên dụng khác như đèn tăng quang, hệ thống truyền hình… B. Khối cao thế cao tần Các khối cao thế trong các máy X-quang truyền thống, mà ở đó nguồn điện cung cấp cho khối chỉnh lưu cao thế được lấy trực tiếp từ lưới điện nghĩa là từ nguồn điện có tần số 50Hz hoặc 60Hz đều có chung một số nhược điểm sau: Độ gợn sóng của điện áp chỉnh lưu cao thế khi phát tia khá lớn tới cỡ hàng chục KV, sự chênh lệch này khiến cho phỏ tia X phân bố trong giải khá rộng rãi dẫn tới ảnh không thật “sắc” như mong muốn. Trong một số máy, các nhà sản xuất đã sử dụng tụ điện để giảm độ gợn sóng này tuy nhiên cũng chỉ cải thiện được phần nào chất lượng ảnh. Tia X bức xạ không liên tục do vậy chùm tia X có nhiều bức sóng không mong muốn. Để khắc phục các nhược điểm cơ bản trên đây các nhà sản xuất đã ứng dụng kết hợp giữa nguồn điện xoay chiều có tần số cao và tụ điện lọc gợn sóng. Chúng ta đã cho ra đời máy xã hội thế hệ mới đó là máy X-quang cao tần. * Cấu tạo: Khối cao thế cao tần chỉ khác khối cao thế thông thường ở chỗ trong nó có bộ đổi tần. Bộ đổi tần có nhiệm vụ biến đổi nguồn điện bởi 50Hz thành nguồn điện cao tần vài chục KHz. Khối cao thế bao gồm các mạch sau: - Mạch nguồn DC - Mạch tạ xung - Mạch dao động liên tiếp - Mạch chỉnh lưu cao thế Sơ đồ khối – khối cao thế cao tần III. ĐIỀU KIỆN THAM SỐ TRANG THIẾT BỊ X –QUANG 1. Mạch điều khiển điện áp cao thế KV - Điện áp cao thế DC cấp cho bóng X-quang (KV) sẽ quyết định công suất phát xạ tia X. Trị số của nó trong các loại máy X-quang chuẩn đoán thay đổi trong phạm vi từ 40KV – 125KV. Việc thay đổi KV cần được thực hiện theo từng bước nhỏ, mỗi bước khoảng 1-2KV. - Điện áp cao thế KV dẫn ra từ phía thứ cấp biến áp cao thế. Để ngăn ngừa sự phóng điện của điện thế cao thế trong không khí, biến áp cao thế phải được cách ly và đặt trong thùng dầu hoặc vỏ bọc kín (thùng cao thế) vì vậy để điều khiển trị số KV, người ta phải thay đổi từ bên ngoài: + Hoặc là trị số điện áp sơ cấp, biến thế cao thế có thể là thayd dổi biên độ điện áp nguồn trong loại máy X-quang truyền thống. + Hoặc là tần số xung điều khiển các chuyển mạch điện tử trong mạch dao động liên tiếp có nghĩa là thay đổi tần số điện áp nguồn trong loại máy X-quang cao tần. - Trong mỗi máy X-quang truyền thống đều có một hoặc hai biến thế - gọi là biến thế cấp nguồn, điện áp đầu ra của nó – tức là lối vào của biến thế cao thế, có thể thay đổi theo yêu cầu đặt ra bằng cách thay đổi tỷ số vòng dây giữa cuộn vào và ra. - Khi chụp và chiếu, công suất phát xạ rất khác nhau vì vậy trong máy X-quang đa năng thường phải trang bị hai biến thế cấp nguồn, trong đó biến thế công suất lớn cỡ vài chục KW dùng cho chức năng chụp còn biến thế công suất cỡ nhỏ vài trăm W cho chức năng soi. * Trong chế độ chung: Thời gian phát tia rất ngắn từ vài ms đến vài s và dòng điện tại biến thế nguồn rất lớn cỡ hàng trăm A do đó không thể điều khiển KV trong khi phát tia được mà phải đặt giá trị KV trước đó. Việc thay đổi KV được thực hiện nhờ hai chuyển mạch, mỗi chuyển mạch có khoảng từ 5 đến 10 nấc. Trong đó một chuyển mạch để điều chỉnh thô, một nấc tương ứng với trị số điện áp mười KV và một để điều chỉnh tinh với mỗi nấc tương ứng khoảng 1-1.5KV. Kết hợp hai chuyển mạch sẽ thực hiện khoảng trên dưới 50 nấc điều chỉnh bao trùm giảm KV cần thiết. * Trong chế độ soi: Thời gian tiến hành dài hơn nhiều, có khi tới vài phút, để có hình ảnh rõ ràng khi di chuyển bóng qua các bộ phận dày mỏng cách nhau của cơ thể, cần phải điều chỉnh KV kịp thời. Mặt khác dòng điện qua bóng X-quang trong chế độ soi rất nhỏ cỡ vài mA, bóng làm việc trong chế độ tiêu điểm bão hòa, trị số dòng độc lập với KV nên chỉ cần thay đổi KV là thay đổi được công suất phát xạ tia X. Việc điều chỉnh KV trong chế độ soi cần được thực hiện liên tục – điều chỉnh mềm. Để làm được việc này người ta dùng một biến thế hình xuyến, có con trượt tỳ lên lớp dây cuốn quanh lõi để trích điện áp ra. Điện áp lối ra lấy 1 cực biến áp và dây nói với thanh trượt. Biến thế tự ngẫu điều chỉnh từng nấc và vô cấp. Mạch điều chỉnh KV 2. Chỉ số KV Trị số KV được đặt trước khi chụp ảnh X-quang, nó được chỉ thị bởi đồng hồ KV. Đồng hồ đo KV thuộc kim loại hoặc hiện số. Trị số KV hiển thị trên đồng hồ phải là trị số thực nghĩa là trị số KV đặt vào bóng X-quang khi phát tia nó được tính theo công thức: KV bóng = KV tính toán - KV Trong đó KV tính toán là trị số KV lý thuyết với giả thiết hiệu suất của biến thế và chỉnh lưu là 100%. KV là sụt áp tổng trên biến thế và chỉnh lưu cao thế. KV thay đổi khi dòng chụp thay đổi do vậy phải thiết kế mạch điện bù sụt áp theo các giá trị dòng chụp khác nhau để đồng hồ đo chỉ thị đúng KV thực. Sơ đồ nguyên lý mạch chỉ thị KV bù sụt áp 3. Mạch điều khiển dòng bóng X-quang Tham số thứ hai cần thiết phải đặt trước là trị trị số dòng điện của bóng X-quang là mA. Trị số mA tùy thuộc vào số lượng điện bức xạ từ bề mặt catốt có nghĩa là nó được xác định bởi nhiệt độ catốt. Nhiệt độ catốt lại phụ thuộc vào công suất điện theo tiêu hao trên sợi đốt của nó (P sợi đốt = V2 sợi đốt) nghĩa là do điện áp sợi đột (V sợi đốt) quyết định. Điện áp sợi đốt của bóng X-quang thường từ 10 – 12V do một biến thế hạ áp quyết định. Biến thế này được bố trí trong thùng cao thế để cách ly nhằm chống phóng điện vì vậy chỉ có thể thayd đổi điện áp sợi đốt bằng cách thay đổi điện áp sơ cấp của biến thế này. a. Biến thế sợi đốt Là loại biến thế hạ áp, cung cấp cho sợi đốt bóng X-quang một điện áp thẳng 8 – 12V với dòng điện khoảng 4 - 8A. Cuộn thứ của nó được nối với sợi đốt nghĩa là liền kề với catốt nên rất gần với điện áp cao thế (khoảng 60KVp) do vậy phải cách điện thật tốt giữa cuộn sơ và thứ. Hơn nữa biến thế này còn được nhúng vào dầu trong thùng cao thế để phòng ngừa sự phóng điện trong không khí và cũng để làm mát. Nếu bóng X-quang thuộc loại hội tụ kép thì phải có hai biến thế sợi đốt riêng biệt. Mỗi cái cấp nguồn cho một sợi đốt. b. Nguồn ổn áp Như ta đã biết điện áp nguồn cung cấp thường không ổn định đặc biệt khi sử dụng máy phát điện. Trong khi đó mA phụ thuộc rất nhiều vào dòng sợi đốt tức là vào dòng điện áp nguồn. Thông thường khi dòng sợi đốt thay đổi khoảng 5% thì mA thay đổi khoảng 20-30%. Điện áp nguồn cấp cho sợi đốt được ổn định nhờ ứng dụng một bộ phận nguồn ổn áp, lối vào của nó nối với lưới điện, còn điện áp đã được ổn định ở lối ra sẽ cung cấp cho biến thế sợi đốt thông qua mạch điều khiển mA. Hai loại bộ nguồn ổn định được dùng phổ biến trong các thiết bị X-quang hiện nay là ổn áp sắt từ và ổn áp điện từ. c. Mạch bù tần số Để khắc phục nhược điểm của bộ ổn áp sắt từ nghĩa là để giảm ảnh hưởng của sự thay đổi tần số lưới điện tới điện áp nguồn sợi đốt, người ta ứng dụng mạch bù tần số. Trong đó các nhà chế tạo bổ sung vào mạch điều khiển mA một mạch LC nối song song. Trở kháng của các linh kiện L và C biến đổi theo tần số. Sơ đồ mạch điện bù tần số và chọn mA d. Mạch bù hiệu ứng diện tích không gian Khi bóng X-quang hoạt động với mA cao thì trong nó xuất hiện hiệu ứng điện tích không gian có nghĩa là tồn tại mối quan hệ tương tác giữa mA và KV. Giả sử chọn các trị số 500mA và 70KV, nếu vẫn giữ nguyên chuyển mạch chọn mA tại vị trí 500mA mà chỉ thay đổi KV thì ứng với 50KV và 90KV dòng thực sẽ là 450mA và 550mA tương ứng. Từ những số liệu trên, ta thấy để duy trì trị số 500mA với 50KV thì phải tăng nhiệt độ catốt nghĩa là phải tăng dòng sợi đốt, ngược lại để duy trì 500mA với 90KV thì phải giảm dòng sợi đốt bóng X-quang. Trong mạch cấp nguồn sợi đốt, người ta bổ sung một biến thế gọi là biến thế bù áp (ký hiệu T) cuộn dây thứ cấp của nó được nối tiếp giữa biến thế sợi đốt (F) và mạch chọn mA, còn cuộn sơ cấp được cấp điện từ biến thế nguồn cao thế, trong đó một đầu cuộn dây nối với chuyển mạch KV. Chiều cuộn dây và cách đấu cuộn dây này trong mạch sao cho điện áp cảm ứng tại cuộn dây sơ cấp ngược pha với điện áp từ bộ ổn áp. Sơ đồ mạch điện bù hiệu ứng điện tích không gian e. Mạch chọn mA Mạch chọn mA bao gồm một cái chuyển mạch và một số điện trở. Những điển trở này nối tiếp giữa nguồn ổn áp và cách mạch bù (tần số hiệu ứng điện tích không gian) với sơ cấp biến thế sợi đốt không qua tiếp điểm của chuyển mạch chọn mA. Trị số của các điện trở được lựa chọn điện áp sợi đốt thích hợp với mA đã đặt. f. Chỉ thị mA: - Vấn đề chỉ báo trị số mA khi phát tia có ý nghãi quan trọng đối với cả người sử dụng và người bảo dưỡng, sửa chữa máy. - Đối với người sử dụng, căn cứ vào chỉ số mA có thể xác định máy có hoạt động đúng với yêu cầu đặt ra không? Đặc biệt khi chiếu quang tuyến thời gian kéo dài, để hạn chế liều tia X ở mức thấp nhất có thể đạt được cần phải xác định chính xác trị số mA (cỡ từ 0,2 – 4mA) nhằm đảm bảo an toàn cho bệnh nhân và người sử dụng. - Đối với người sửa chữa, chỉ số mA giúp cho việc tìm kiếm, phát hiện hư hỏng trong máy chẳng hạn như: + Nếu mA = 0 có thể sợi đốt bị đứt hoặc trục trặc trong mạch sợi đốt dây dẫn và cao thế. Nếu mA lúc có lúc không, có thể chỗ đứt chập chờn hoặc tiếp xúc xấu trong mạch đốt hoặc mạch cao thế. + Nếu dòng lớn hơn trị số bình thường và có âm thanh lạ như rạn vỡ phía cao thế: cáp cao thế có vấn đề. + Khi dòng quá lớn có thể bóng bị lọt khí. + Nếu dòng chỉ bằng nửa danh định có khả năng nửa vế trong mạch cả sóng bị hỏng… g. Chỉ thị mAs: Liều lượng tia X tỷ lệ với dòng điện và thời gian phát tia. Vì vậy trong một số máy, người ta sử dụng đồng bộ đo mAs. Đồng hồ đo mAs về cấu tạo cơ bản giống loại đồng hồ khung quay từ điện, điểm khác chủ yếu ở đồng hồ mAs, không có hai lò xo gắn ở hai đầu trục, nên khung quay được tự do, góc quay của nó phụ thuộc vào dòng điện (mA) và thời gian dòng điện chạy qua nó (s) khi kết thúc phát tia, mặc dù mA = 0, kim đồng hồ vẫn đứng yên tại vị trí tương ứng với giá trị được đo. Mặt đồng hồ được khắc độ theo tích mAs. 4. Điều khiển thời gian trong thiết bị X-quang Việc ấn định khoảng thời gian phát tia và điều khiển sao cho tia được phát ra và ngừng lại đúng trong khoảng thời gian đó là một yếu tố quan trọng đảm bảo hình ảnh chụp được rõ ràng, chức năng này được thực hiện bởi mạch thời gian. Có 3 loại mạch thời gian được ứng dụng: a. Mạch thời gian cơ điện Mạch thời gian loại cơ điện có cấu trúc đơn giản, nó bao gồm hoặc là một cơ cấu đồng hồ cơ khí hoặc một động cơ điện kết hợp với một vài cặp tiếp điểm để đóng ngắt mạch phát tia X. Loại mạch này có độ chính xác và độ tin cậy thấp nhất là khi phát tia trong thời gian ngắn, chúng được ứng dụng chủ yếu trong những thiết bị X-quang cổ điển công suất thấp, thời gian chụp dài, ngày nay không còn dùng nữa. b. Mạch thời gian điện tử * Mạch thời gian điện tử đóng cắt tia X theo thời gian Hầu hết mạch thời gian điện tử loại này đều hoạt động dựa trên cơ sở là sự nạp điện của tụ điện. Mạch nạp tụ bao gồm một hoặc nhiều điện trở và tụ có trị số khác nhau mắc nối tiếp tương ứng với các khoảng thời gian khác nhau. Tụ nạp nhanh hay chậm phụ thuộc vào hằng số thời gian RC của mạch khi điện áp trên tụ đạt tới một giá trị đã chọn trước thì nó sẽ kích hoạt một công tắc điện tử để đóng mạch phát tia X. Hiện nay, người ta thường dùng tranzitor loại một tiếp giáp (UJT) hoặc mạch tích hợp (IC) loại 555 và thiristo trong các mạch thời gian điện tử. * Mạch thời gian điện tử đóng cắt theo năng lực tia X. Mạch đóng cắt tia X theo thời gian nói trên có nhược điểm lớn là không đảm bảo tạo ra liều tia X chính xác theo yêu cầu vì để loại từ hiệu tương ứng điện tích không gian nếu duy trì KV là hằng số thì mA phải biến đổi, vì vậy người ta đã chế tạo loại mạch đóng cắt theo năng lượng tia X nghĩa là lấy tích số mA và T làm tham số điều khiển. Hiện nay loại mạch thời gian tích theo giá trị mAs ngày càng phổ biến và thay thế dần loại mạch đóng cắt tia X theo thời gian. c. Mạch thời gian loại tự động: Khác với các loại mạch thời gian nói trên, trong mạch thời gian tự động tham số điều khiển việc đóng cắt tia X không phải là khoảng thời gian (s) hoặc quá trình tạo ảnh quang tuyến X. Với những loại mạch thời gian nói trên, khi tiến hành các ca chụp người vận hành căn cứ vào thể trạng người bệnh là loại bệnh mà định ra các chỉ số KV, mA và thời gian cần thiết. Như vậy các tham số này được đặt trước, dựa trên kiến thức và kinh nghiệm của người vận hành là chính kết quả thu được không phải lúc nào cũng hoàn hảo, loại hình ảnh treenphim không phải lúc nào cũng rõ và đẹp như mong muốn. Còn trong loại máy X-quang ứng dụng đồng hồ tự động, điều mà ta quan tâm và điều khiển phải là việc phát ra một chùm tia X có công suất bức xạ theo yêu cầu trong khoảng thời gian ấn định mà lượng tia X thâm nhập vào phim đây chính là yếu tố quyết định chất lượng hình ảnh. Để thực hiện điều này, người ta ứng dụng một bộ cảm biến có chức năng biến đổi chùm tia X thành tín hiệu nó được bố trí liền kề với phim. Hiện tại có 3 loại cảm biến được ứng dụng là: + Đèn nhân quang + Buồn I-ông + Vật liệu bán dẫn điện Nhờ có mạch thời gian loại tự động này mà kết quả xét nghiệm phản ánh tình trạng bệnh lý đúng hơn và không phụ thuộc vào quan điểm riêng của người sử dụng d. Chỉ thị thời gian - Máy X-quang ứng dụng loại mạch thời gian tương ứng với một trong ba loại mạch thời gian nói trên sẽ có đồng hồ chỉ báo (hoặc là bằng các mạch khắc độ hoặc bằng hiện số) trị số s hoặc mAs hoặc liều lượng tia. PHẦN III CÁC MẠCH BẢO VỆ TRONG MÁY X-QUANG I. KHÁI NIỆM - Máy X-quang là một hoặc tổ hợp thiết bị đắt tiền, do vậy nếu vì một sự sơ xuất nào đó trong thiết kế dẫn tới những sự trục trặc không kiểm soát được, có thể gây ra sự hủy hoại những linh kiện trị giá hàng chục, thậm chí hàng trăm triệu đồng. - Mặt khác, bản thân máy X-quang chứa đựng một nguy cơ đối với con người và môi trường xung quanh vì nó là thiết bị “phóng xạ” và điện cao thế. Vì vậy trong máy X-quang, người ta áp dụng hàng loại biện pháp kiểm soát và đảm bảo an toàn cho các mạch điện khác nhau đảm nhiệm. Tùy theo công suất và mức độ phức tạp của máy mà số lượng và giải pháp có thể khác nhau. Tuy vậy thông thường được kiểm soát những vấn đề sau: 1. Các biện pháp kiểm soát trước khi phát tia - Ngăn cấm máy phát tia nếu các tham số lựa chọn trước như KV, mA, s hoặc mAs hoặc liều lượng tia sẽ dẫn tới quá tải cho bóng X-quang và hệ thống bằng các mạch đo và các rơ le an toàn ngắt mạch phát tia. - Ngăn cấm nhiều bóng hoạt động đồng thời bằng mạch chọn bóng - Kiểm soát nhiệt độ sợi đốt bóng X-quang và ngăn cấm máy phát tia khi catốt chưa đủ nóng bằng mạch đo dòng cao thế trong chế độ phát thử với KV thấp. - Kiểm soát tốc độ quay anốt bóng X-quang bằng cách mạch khởi động và trì hoãn sao cho có đủ thời gian để anốt quay đủ tốc độ và ngăn cấm máy phát tia khi động cơ quay a nốt bị hỏng. 2. Các biện pháp kiểm soát trong lúc phát tia - Cảnh báo khi bóng quá nóng bằng mạch kiểm soát dẫn nở khoang chứa dầu cao thế bao quanh bóng. - Ngăn cấm hoạt động đồng thời trong cả hai chế độ chụp và chiếu bằng mạch khóa liên động giữa hai chế độ này. - Đảm bảo sao cho máy có thể chuyển tự động giữa hai chế độ hoạt động: chiếu với mA rất nhỏ và chụp với mA lớn gấp hàng chục tới hàng trăm lần bằng cách mạch khóa liên động và trì hoãn. - Phát hiện và ngăn cấm máy hoạt động khi một trong những tham số liên quan tới công suất phát xạ như KV, mA, s vượt quá giới hạn cho phép. Ngoài ra trong máy còn dự phòng biện pháp người vận hành chủ động dùng máy khi có sự cố đặc biệt. Các mạch an toàn nói trên phải được định kỳ kiểm tra và chỉnh, chuẩn sao cho chúng luôn trong trạng thái hoạt động tốt và ổn định. 3. Kiểm soát nhiệt độ ca tốt trong chế độ chụp Dòng trong chế độ chụp khá cao (vài chục đến vài trăm mA) vì vậy trước thời điểm chính phát tia cần phải đảm bảo chắc chắn catốt đã được nung đủ nóng để có thể sẵn sàng, sinh dòng đáp ứng với mỗi trị số mA đặt trước. Mạch điện từ hóa sơ bộ đảm nhận chức năng kiểm soát này. Nó bao gồm cầu chỉnh lưu RE3, rowle S5, diốt zeneZ2 (12V) tụ C4, biến trở R11, cụm chuyeerm mạch D3h và các điện trở hạn chế R03, R07… Khi ấn công tắc P8I – bước chuẩn bị rơ le S07 tác động S07a, S07b và S07c nối mạch cấp nguồn KV tại cuộn biến thế cao thế không qua R03 và R07, sao cho KV tại thứ cấp của nó có trị số khoảng 10KV (R03 dùng để điều chỉnh giá trị này). Với trị số KV đó, bóng chưa hề phát sinh nhưng cũng tạo được dòng cỡ 2mA qua bóng. Dòng điện này làm cho S5 tác động, S5a nối mạch, khi đó nếu ấn P8II sẽ thông mạch cấp điện cho rơ le S9 – phát tia. Cụm chuyển mạch D3h và biến trở R11 – điều chỉnh mạch kiểm soát thích hợp với hội tụ bé hoặc lớn. Diốt Z1 hạn chế dòng S5 khi mA tăng lên trong lúc phát tia, C4 là tụ chống nhiễu. Như vậy chỉ khi nào đã được nung đỏ nóng thì mới được phép phát tia, ngược lại việc phát tia bị cấm. 4. Kiểm soát tốc độ quay anốt – Mạch khởi động - Trong các máy X-quang dùng loại bóng anốt quay, việc kiểm tra để biết rằng anốt đã quay và quay đủ tốc độ cần thiết là điều rất quan trọng. Nếu không hoặc là anốt đứng yên hoặc là chưa đạt tốc độ thì phải phát tia nó sẽ bị nung quá nhiệt và có thể bị phá hủy. - Động cơ quay anốt là loại động cơ không đồng bộ, gồm 2 bộ phận: Cuộn chạy – còn gọi là cuộn chính (P) và cuộn pha – còn gọi là cuộn phụ (A). Nó được nối với nguồn thông qua một tục C để tạo góc lệch pha khoảng 900 giữa 2 dòng điện IP và IA do đó từ trường quay tạo ra. - Nếu không có những biện pháp đặc biệt để đạt được tốc độ quay 3.600 vòng/phút hoặc 9.000 vòng/phút, thời gian cần thiết tối thiểu là 20”. Khi tiến hành xét nghiệm, ta không thể không chờ đợi lâu như vậy đặc biệt trong các ca đòi hỏi bệnh nhân nín thở… Vì vậy phải có biện pháp để anốt nhanh chóng quay đủ tốc độ chỉ sau 0.8” – 1” với tốc độ 3.600 vòng/phút hoặc 2” với tốc độ 9.000’/phút. Giải quyết vấn đề này, người ta thường cấp điện cho động cơ a nốt theo hai bước: Bước 1 từ điện áp nguồn rất cao (VD: 300VAC) để động cơ a nốt khởi động tức thời, khắc phục quán tính ỳ ban đầu. Sau khi đã đạt được tốc độ quay cần thiết tới bước 2 giảm điện áp xuống, trị số danh định (VD: 60VAC) để duy trì tốc độ. Cả hai chức năng kiểm soát này được thực hiện nhờ một mạch đặc biệt trong máy gọi là mạch khởi động. 5. Phòng ngừa quá KV và quá tải - Mỗi bóng X-quang có những vùng giới hạn đối với các đặc trưng kỹ thuật của nó như KVmax… Nếu vì lý do nào đó như trục trặc trong mạch điện hoặc do người sử dụng thiết đạt những chỉ số (KV, mA, s) không thích hợp, nằm ngoài giới hạn chịu đựng của bóng… Trong những trường hợp này việc phát tia bị cấm để đảm bảo an toàn cho bóng và các thiết bị liên quan. Mạch điện thực hiện chức năng này gọi là mạch phòng ngừa quá KV và quá tải. 6. Phòng ngừa quá dòng (mA) - Khi có sự trục trặc đối với bóng hoặc cáp cao thế như bóng bị lọt khí, cáp bị dò điện thì dòng điện qua bóng và mạch chỉnh lưu sẽ tăng quá giới hạn. Trong trường hợp này phải tắt máy kiểm tra. 7. Mạch bảo vệ bóng quá nóng - Khi làm việc trong thời gian dài, bóng có thể bị nóng quá nhiệt độ giới hạn cho phép. Khi đó khối dầu bao quanh bóng sẽ nở ra, khiến cho công tắc cảnh báo quá nhiệt tác động, nối mạch còi phát tín hiệu báo động cần cho bóng nghỉ. 8. Chuyển tiếp đến chế độ hoạt động một cách an toàn - Trong quá trình xét nghiệm X-quang, thường xảy ra điều này: Khi đang soi, phát hiện thấy hình ảnh lạ, cần bấm công tắc chụp ngay rồi lại tiếp tục soi. Sự chuyển tiếp này không đơn giản vì các tham số yêu cầu trong chế độ soi khác xa với dòng trong chế độ chụp. Vì vậy phải có thời gian trì hoãn nhất định để bóng thích nghi với chế độ mới. - Người ta đã chứng tỏ rằng khi chuyển từ soi sang chụp cần có thời gian trễ khoảng 0,5’’ để nhiệt độ catốt tăng lên đủ sinh dòng cần thiết. Ngược lại khi chuyển từ chụp sang soi khoảng thời gian cần là 1” để ca tốt nguội đi. KẾT LUẬN Thiết bị X-quang được dùng phổ biến trong các ngành công nghiệp, đặc biệt nó đã trở thành người bạn thân thiết của ngành y. Vì thế thiết bị X-quang ngày nay có chức năng phong phú và đặc trưng kỹ thuật rất cao như: - Công suất phát xạ lớn (chỉ số KV đạt trên 100KVp và dòng tới cỡ 1000mA). - Thời gian phát xạ ngắn tới vài ms. - Liều lượng tia xạ qua bệnh nhân giảm - Hình ảnh rõ ràng. - Có thể chụp cắt lớp theo mặt phẳng hoặc không gian cho kết quả là những hình ảnh có chiều sâu và chi tiết cỡ vài mm2. - Cho phép nhiều người cùng quan sát hình ảnh thông qua hệ thống truyefn hình. - Có thể lập chương trình tự động xét nghiệm nhờ ứng dụng hệ thống máy tính. - Lưu trữ hình ảnh không chỉ trên phim mà còn trên đĩa từ. - Công suất tiêu hao tổng thế thấp. - Đảm bảo cho bệnh nhân, người sử dụng và môi trường xung quanh. - Thiết bị X-quang hiện nay đang được sử dụng ở nước ta gồm khá nhiều chủng loại, nhiều kiểu do nhiều hãng tại nhiều quốc gia sản xuất. Tuy vậy chúng đều có chung một cấu trúc cơ bản. MỤC LUC