CC BY
297
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ, МЕТРОЛОГИЯ И ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ
УДК 621.386.12:621.386.82
ОПЫТ ПРОВЕДЕНИЯ КОНТРОЛЯ РАДИАЦИОННОГО ВЫХОДА МЕДИЦИНСКИХ РЕНТГЕНОДИАГНОСТИЧЕСКИХ АППАРАТОВ
С.А. Кузьмин, Ю.Э. Зель, C.B. Анцибор
Представлены структурная электрическая схема аппаратуры контроля и методика измерений параметров медицинских рентгенодиагностических аппаратов общего назначения с использованием разработанного в Клинико-диагностическом центре Тульской областной клинической больницы опытного образца прибора контроля радиационного выхода «ПКР-1М». Даны результаты измерений параметров и полученные расчётным путём значения радиационного выхода рентгеновских излучателей рентгенодиагностических аппаратов, находящихся в эксплуатации в Клинико-диагностическом центре.
Кчючевые слова: рентгенодиагностическгш аппарат, рентгеновский излучатель, радиационный выход, прибор контроля.
В соответствии с п. 8.4.6 и п. 8.9 Санитарных правил и нормативов [1] необходимо регулярно проводить контроль эксплуатационных параметров медицинского рентгеновского оборудования. Такой контроль должен осуществляться в условиях эксплуатации, прежде всего, с целью получения при проведении рентгенодиагностических исследований информации, достаточной для решения поставленных диагностических задач, при одновременном обеспечении минимальной дозы облучения пациентов и персонала [2]. Одним из наиболее важных параметров, включённых в перечень эксплуатационных параметров медицинского рентгеновского оборудования, подлежащих периодическому контролю в условиях эксплуатации [1], является радиационный выход рентгеновского излучателя рентге-нодиагностического аппарата (РДА). При этом в рамках настоящей работы
радиационный выход рентгеновского излучателя РДА - это мощность экспозиционной дозы рентгеновского излучения в мР/с, измеренная на расстоянии 1 м от фокуса рентгеновской трубки на оси первичного пучка рентгеновского излучения при заданном значении анодного напряжения и приведённая к значению анодного тока 1 мА [3].
Целью работы являлось выполнение контроля радиационного выхода рентгеновских излучателей медицинских РДА общего назначения, находящихся в исправном состоянии, в условиях их эксплуатации в Клинико-диагностическом центре (КДЦ) Тульской областной клинической больницы с использованием разработанного в КДЦ опытного образца прибора контроля радиационного выхода «ПКР-1М» и дать оценку прибору контроля в части возможности его использования по прямому назначению.
В работе представлены данные исследований находящихся в эксплуатации в КДЦ четырёх медицинских РДА общего назначения итальянского производства: двух аппаратов Apollo DRF фирмы «VILLA Sistemi Medicali», а также аппаратов ALFA-90-SX15 и ALFA-30-ST9 фирмы «CAT Medical Systems». Для каждого из указанных РДА суммарная фильтрация пучка рентгеновского излучения составляет 2,5 мм Al.
Контроль радиационного выхода проводился с использованием опытного образца прибора контроля радиационного выхода «ПКР-1М» (далее по тексту - прибор контроля), представляющего собой модернизированный вариант прибора контроля «ПКР-1» [4] и отличающегося тем, что с целью повышения точности измерений в нём была выполнена доработка датчика рентгеновского излучения, применён малошумящий поме-хозащищённый электрический кабель «LCM-18BK-2x0,3-D3.0» длиной 8 метров, исключён амплитудный детектор и выполнена более точная калибровка по универсальному дозиметру «RaySafe ThinX RAD». Прибор контроля «ПКР-1М», как и прибор «ПКР-1», был разработан в КДЦ по аналогии с принципами построения рентгеновского контрольного детектора «ДКР-1» [5] отечественного производства и в соответствии с основными требованиями стандарта [6].
Проведение контроля радиационного выхода осуществлялось в соответствии с методическими рекомендациями [7], требованиями стандарта [8], а также с учётом опыта контроля эксплуатационных параметров РДА, изложенного в работе [9]. Контроль проводился по методике, разработанной в соответствии с требованиями стандарта [10].
Согласно стандарту [11] был использован метод измерения среднего значения анодного тока рентгеновской трубки при длительности прохождения тока 2 с и более.
Контроль проводился при одной уставке анодного напряжения рентгеновской трубки 100 кВ, выбранной как характерное значение, используемое при проведении контроля радиационной защиты РДА и при проверке величины пульсации анодного напряжения рентгеновской трубки
[12], а также как значение, рекомендуемое при измерении экспозиционной дозы излучения новой рентгеновской трубки при монтаже и настройке рентгеновского питающего устройства [13]. Дополнительно с учётом требований стандарта [14] проводился контроль точности выполнения уставки анодного напряжения рентгеновской трубки 100 кВ.
Контроль проводился в соответствии с представленной на рис. 1 структурной электрической схемой, разработанной на основании функциональной электрической схемы опытного образца прибора контроля радиационного выхода «ПКР-1» [4], и в соответствии с принципами структурного построения, изложенными в учебном пособии [15].
Рис. 1. Структурная электрическая схема аппаратуры контроля радиационного выхода рентгеновского излучателя
Датчик рентгеновского излучения с электрическим кабелем длиной 8 метров, измерительный фотоусилитель и цифровой мультиметр VICTOR VC921A (рис. 1) входят в состав прибора контроля «ПКР-1 М», с помощью которого осуществлялось дистанционное измерение напряжения сигнала, прямо пропорционального мощности экспозиционной дозы рентгеновского излучения, после чего расчётным путём определялось значение радиационного выхода рентгеновского излучателя. При этом для упрощения
схемы прибора контроля предполагалось, что погрешность выполнения уставки анодного напряжения рентгеновской трубки РДА достаточно мала, ею можно пренебречь и считать фактическое значение анодного напряжения равным уставке.
Измерение анодного тока рентгеновской трубки осуществлялось с использованием цифрового мультиметра FLUKE 8050A (рис. 1), при этом на мультиметре устанавливался предел измерения постоянного тока 200 мА. Дополнительный контроль точности выполнения уставки анодного напряжения рентгеновской трубки 100 кВ проводился путём измерения амплитудного значения напряжения сигнала обратной связи с генераторного устройства U^y с помощью цифрового мультиметра VICTOR VC9808+ (рис. 1), при этом на мультиметре устанавливался предел измерения постоянного напряжения 20 В и включался режим фиксации максимального значения показаний на индикаторе «PK HOLD».
С учётом вышеизложенного контроль радиационного выхода осуществлялся следующим образом. Датчик рентгеновского излучения (далее по тексту - ДРИ) закреплялся с помощью резиновой присоски на стекле диафрагмы так, чтобы его центр совпал с перекрестием, нанесённым на стекло выходного окна диафрагмы, т.е. на оси первичного пучка рентгеновского излучения (рис. 2).
Рис. 2. Установка датчика рентгеновского излучения прибора контроля «ПКР-1М» на стекле выходного окна диафрагмы РДА «ЛЬ¥Л-90-8Х15»: 1 - рентгеновский излучатель; 2 - диафрагма; 3 - датчик рентгеновского излучения
Измерительный фотоусилитель (далее по тексту - ИФУ) и цифровые мультиметры «VICTOR VC921A», «FLUKE 8050A», «VICTOR VC9808+» размещались в комнате управления (рис. 3), после чего осуществлялись необходимые электрические соединения в соответствии со структурной электрической схемой аппаратуры контроля (см. рис. 1), при этом соединение ДРИ с ИФУ осуществлялось с помощью малошумящего помехозащищённого электрического кабеля LCM-18BK-2*0,3-D3.0 длиной 8 метров.
12 3 4
Рис. 3. Общий вид аппаратуры контроля радиационного выхода,
размещённой в комнате управления: 1 - измерительный фотоусилитель; 2 - цифровой мультиметр «VICTOR VC921A»; 3 - цифровой мультиметр «FLUKE 8050A»;
4 - цифровой мультиметр «VICTOR VC9808+»
Далее в соответствии с методикой, изложенной в инструкции по эксплуатации на соответствующий РДА, выполнялся разогрев рентгеновского излучателя, после чего устанавливались следующие параметры рентгенографического режима работы РДА: анодное напряжение - 100 кВ; анодный ток - 50 мА; длительность экспозиции - 4 с; фокус рентгеновской трубки - малый/большой; шторки диафрагмы - раскрытые полностью.
При выполнении снимка электрический сигнал с выхода ДРИ Цд
поступал на вход ИФУ, усиливался и с его выхода подавался на цифровой мультиметр «VICTOR VC921A» (см. рис. 1), в результате чего на индикаторе последнего отображалось значение напряжения, прямо пропорциональное мощности экспозиционной дозы рентгеновского излучения. Одновременно с этим во время выполнения снимка измерялось среднее значение анодного тока рентгеновской трубки . После проведения всех измерений дополнительно измерялось амплитудное значение напряжения сигнала обратной связи с генераторного устройства РДА Ukv . При этом с целью повышения точности в каждом случае измерения проводились 3 раза с последующим вычислением среднего значения параметра.
Данные, полученные в результате проведения контроля радиационного выхода с использованием прибора контроля «ПКР-1М», представлены в таблице.
Результаты контроля радиационного выхода
№ п/п Тип рентгено-диагностического аппарата Фокус рентгеновской трубки Выходное напряжение прибора контроля ивых,В Среднее значение анодного тока рентгеновской трубки Ia , мА Радиационный выход рентгеновского излучателя R , ( мР • м2)/ (мА • с)
1 Apollo DRF зав. №12121162 Малый фокус 1,90 50,9 10,69
Большой фокус 1,90 51,0 10,67
2 Apollo DRF зав. №12121165 Малый фокус 1,52 49,8 8,74
Большой фокус 1,53 50,0 8,76
3 ALFA-90-SX15 зав. № А0017 Малый фокус 1,90 51,5 10,57
Большой фокус 2,07 55,0 10,78
4 ALFA-30-ST9 зав. № А0019 Малый фокус 2,03 50,5 11,51
Большой фокус 2,36 59,0 11,46
При этом радиационный выход рентгеновского излучателя рассчитывался по формуле [4]
^ _ к ивых г 2
1а ' 262
где K - коэффициент преобразования для анодного напряжения рентгеновской трубки 100 кВ, равный 3732,5 мР/(с • В); ивых - выходное напряжение, отображаемое на индикаторе цифрового мультиметра «VICTOR VC921A», В; - среднее значение анодного тока рентгеновской трубки, мА; r - расстояние от фокуса рентгеновской трубки до эффективного центра датчика рентгеновского излучения на оси первичного пучка излучения, равное для указанных в таблице типов РДА 0,277 м.
Дополнительно для каждого РДА были проведены измерения амплитудного значения напряжения сигнала обратной связи с генераторного устройства, по результатам которых были получены фактические значения анодного напряжения рентгеновских трубок при уставке 100 кВ, которые составили диапазон от 99,6 до 102,2 кВ. При этом фактическое значение анодного напряжения рентгеновской трубки рассчитывалось в соответствии с приведённым в сервисной инструкции на рентгеновское питающее устройство РДА соотношением Ua = 20U^y, где U^y - амплитудное значение напряжения сигнала обратной связи с генераторного устройства, В. Также для каждого РДА были рассчитаны значения относительной погрешности выполнения уставки анодного напряжения рентгеновской трубки 100 кВ, которые составили диапазон от 0,4 до 2,2 %.
Из полученных результатов видно, что значения относительной погрешности выполнения уставки анодного напряжения рентгеновской трубки 100 кВ не выходят за установленные согласно требованиям п. 1.6.7.4 стандарта [12] пределы ± 10 %. Вследствие этого, а также в связи с малыми значениями указанной погрешности её влиянием на точность определения радиационного выхода рентгеновского излучателя РДА можно пренебречь.
Для РДА «Apollo DRF», оборудованных рентгеновскими клиническими дозиметрами «ДРК-1», внесёнными в Государственный реестр средств измерений РФ, были проведены соответствующие измерения с использованием указанных дозиметров и рассчитаны значения радиационного выхода. На основании полученных значений был выполнен расчёт относительной погрешности результата определения радиационного выхода с использованием прибора «ПКР-1М», максимальное значение которой составило 16,2 %. Полученное максимальное значение относительной погрешности результата определения радиационного выхода не выходит за пределы ± 25 %, установленные в соответствии с требованиями п. 1.3.1 стандарта [10].
Выводы
В результате проведённого контроля параметров медицинских РДА, находящихся в исправном состоянии, в условиях их эксплуатации в КДЦ с использованием опытного образца прибора контроля «ПКР-1М» получены базовые значения радиационного выхода рентгеновских излучателей при
уставке анодного напряжения рентгеновской трубки 100 кВ, а также фактические значения анодного напряжения и тока. В дальнейшем при значительном ухудшении качества рентгеновских снимков или при подозрении на появление неисправности в цепях, влияющих на генерирование рентгеновского излучения, будет проведён контроль радиационного выхода рентгеновского излучателя, результат которого должен будет отличаться от базового значения в пределах допускаемой относительной погрешности ± 20 %. В случае выхода полученного значения радиационного выхода за установленные пределы будут приниматься меры по устранению причины неисправности РДА [16, 17].
Опыт проведения контроля также показал следующее:
по сравнению с рентгеновским контрольным детектором «ДКР-1» [5] аналогичного назначения опытный образец прибора контроля «ПКР-1М», помимо контроля формы кривой и пульсаций анодного напряжения рентгеновской трубки, позволяет оперативно определять величину радиационного выхода рентгеновского излучателя РДА;
за счёт простых принципов построения прибора контроля «ПКР-1М» достигнута низкая цена, расчётное значение которой для условий единичного производства составило 10713 руб., что более чем в 2 раза ниже цены рентгеновского контрольного детектора «ДКР-1»;
опытный образец прибора контроля «ПКР-1М» не относится к средствам измерений и не требует метрологической аттестации и поверки, а является средством для контроля технического состояния РДА и может быть использован для контроля формы кривой и пульсаций анодного напряжения рентгеновской трубки и определения радиационного выхода рентгеновского излучателя медицинских РДА в качестве индикаторного прибора без указания погрешности измерения.
Список литературы
1. СанПиН 2.6.1.1192—03. Гигиенические требования к устройству и эксплуатации рентгеновских кабинетов, аппаратов и проведению рентгенологических исследований. М.: Минздрав России, 2003. 49 с.
2. Рентгеновские диагностические аппараты: в 2 т. Т. 2. / под ред. Н.Н. Блинова, Б.И. Леонова. М.: ВНИИИМТ, НПО «Экран», 2001. 193 с.
3. МУК 2.6.1.1797—03. Контроль эффективных доз облучения пациентов при медицинских рентгенологических исследованиях: Методические указания. М.: Минздрав России, 2004.
4. Зель Ю.Э., Кузьмин С. А. Опыт разработки прибора контроля радиационного выхода медицинских рентгенодиагностических аппаратов // Известия ТулГУ. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ, 2013. Вып. 2. С. 111 - 117.
5. Шенгелия Н.А. Контроль формы кривой анодного напряжения рентгенодиагностических аппаратов в условиях рентгеновского кабинета // Медицинская техника. № 5. 2001. С. 45 - 46.
6. ГОСТ 27451—87. Средства измерений ионизирующих излучений. Общие технические условия. М.: Изд-во стандартов, 1989. 38 с.
7. Определение радиационного выхода рентгеновских излучателей медицинских рентгенодиагностических аппаратов: методические рекомендации от 12 декабря 2007 г. № 0100/12883-07-34. 3 с.
8. ГОСТ 22091.0—84. Приборы рентгеновские. Общие требования к измерению параметров. М.: Изд-во стандартов, 1984. 9 с.
9. Кручинин С.А., Резвых С.В., Шенгелия Н.А. О систематизации технических испытаний рентгенодиагностической аппаратуры в условиях ЛПУ // Медицинская техника. № 5. 2005. С. 22-24.
10. ГОСТ 22091.6—84. Приборы рентгеновские. Методы измерения мощности экспозиционной дозы рентгеновского излучения и экспозиционной дозы рентгеновского излучения за импульс. М.: Изд-во стандартов, 1984. С. 1 - 3.
11. ГОСТ 22091.5—86. Приборы рентгеновские. Методы измерения тока рентгеновской трубки. М.: Изд-во стандартов, 1986. 3 с.
12. ГОСТ 26140—84. Аппараты рентгеновские медицинские. Общие технические условия. М.: Изд-во стандартов, 1990. 51 с.
13. MPG 50 IMEX. Assembler's Manual. General Electric CGR, 1990. С. 5 - 10.
14. ГОСТ 22091.4—86. Приборы рентгеновские. Методы измерения напряжения рентгеновской трубки. М.: Изд-во стандартов, 1986. 13 с.
15. Тархов Н.С. Измерительные электронные устройства медицинской техники: учеб. пособие. Тула: Изд-во ТулГУ, 2004.
16. ГОСТ Р 51746—2001. Оценка и контроль эксплуатационных параметров рентгеновской аппаратуры в отделениях (кабинетах) рентгенодиагностики. Ч. 1. Общие требования. М.: Изд-во стандартов, 2001. 15 с.
17. ГОСТ Р МЭК 61223-2-11—2001. Оценка и контроль эксплуатационных параметров рентгеновской аппаратуры в отделениях (кабинетах) рентгенодиагностики. Ч. 2-11. Испытания на постоянство параметров. Аппараты для общей прямой рентгенографии. М.: Изд-во стандартов, 2002. 32 с.
Кузьмин Сергей Александрович, инженер по обслуживанию рентгеновского оборудования, kewsman@rambler.ru, Россия, Тула, ГУЗ ТО «Тульская областная клиническая больница», Клинико-диагностический центр,
Зель Юрий Эдуардович, инженер по обслуживанию рентгеновского оборудования, zel.tula@mail.ru, Россия, Тула, ГУЗ ТО «Тульская областная клиническая больница», Клинико-диагностический центр,
Анцибор Сергей Валентинович, Главный специалист по медицинской технике и метрологическому обеспечению, tulaokb@yandex.ru, Россия, Тула, ГУЗ ТО «Тульская областная клиническая больница»
THE EXPERIENCE OF THE MEDICAL X-RAY DIAGNOSTIC APPARATUSES RADIATION OUTPUT MONITORING
S.A. Kuzmin, Yu.E. Zel, S. V. Antsibor
The paper presents the method of the medical X-ray diagnostic apparatuses parameters measuring and the structural electric circuit of the monitoring apparatus with the experimental radiation output monitor «ПКР-1М», which have been developed in Clinical-diagnostic centre of Tula regional clinical hospital. The parameters measurements and calculated the X-ray tube assemblies' radiation output values of the medical X-ray diagnostic apparatuses, which are used in Clinical-diagnostic centre, are adduced.
Key words: X-ray diagnostic apparatus, X-ray tube assembly, radiation output, monitor.
Kuzmin Sergei Alexandrovich, X-ray service engineer, kewsmanarambler.ru, Russia, Tula, GUZ TO «Tula Regional Clinical Hospital», Clinical-diagnostic centre,
Zel Yuri Eduardovich, X-ray service engineer, zel. tiila a mail. ru, Russia, Tula, GUZ TO «Tula Regional Clinical Hospital», Clinical-diagnostic centre,
Antsibor Sergei Valentinovich, chief specialist on medical equipment and metrologi-cal provision, tulaokb@yandex.ru, Russia, Tula, GUZ TO «Tula Regional Clinical Hospital»
