Download luận văn nghiên cứu báo cáo khoa học với đề tài: Nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy chụp X quang cao tần sử dụng trong y tế

1. BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CƠ QUAN CHỦ QUẢN: BỘ CÔNG THƯƠNG
ĐỀ TÀI ĐỘC LẬP CẤP NHÀ NƯỚC
BÁO CÁO TỔNG HỢP
KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI
NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY CHỤP
X QUANG CAO TẦN SỬ DỤNG TRONG Y TẾ
MÃ SỐ ĐỀ TÀI: ĐTĐL.2009G/30
Cơ quan chủ trì đề tài: Viện Máy và Dụng cụ công nghiệp
Chủ nhiệm đề tài: Tiến sỹ. Trần Ngọc Hưng
9539
HÀ NỘI - 2012

2. BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CƠ QUAN CHỦ QUẢN: BỘ CÔNG THƯƠNG
ĐỀ TÀI ĐỘC LẬP CẤP NHÀ NƯỚC
BÁO CÁO TỔNG HỢP
KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI
NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY CHỤP
X QUANG CAO TẦN SỬ DỤNG TRONG Y TẾ
MÃ SỐ ĐỀ TÀI: ĐTĐL.2009G/30
HÀ NỘI - 2012
Chủ nhiệm đề tài
TS. Trần Ngọc Hưng
Viện Máy và Dụng cụ công nghiệp
Phó Tổng Giám Đốc
TS. Nguyễn Đức Minh
Bộ Khoa học và Công nghệ

3. DANH SÁCH NHỮNG NGƯỜI THỰC HIỆN CHÍNH
Họ và tên Học
hàm,
học vị
Tổ chức
công tác Nội dung công việc
tham gia
Tham gia
vào
chương
mục
Chủ nhiệm đề tài
Trần Ngọc Hưng TS Viện IMI Chủ nhiệm đề tài I, III, IX
Các cán bộ thực hiện đề tài
Trương Hữu Chí PGS
TS
Viện IMI Cố vấn, chỉ đạo khoa
học kỹ thuật đề tài
I, III
Nguyễn Quốc Dũng TS Bệnh viện Hữu
Nghị - Hà Nội
Cố vấn về kỹ thuật
chuẩn đoán hình ảnh
VII, VIII
Bùi Xuân Vinh KS Bệnh viện Bạch
Mai - Hà Nội
Cố vấn về Thiết bị Y
tế
III, VII
Võ thị Ry TS Viện IMI Nghiên cứu tổng hợp I, II, III
Phan Anh Dũng ThS Viện IMI Nghiên cứu thiết kế
thiết bị điện tử
IV, VI
Lê Hoàng Hải KS Viện IMI Nghiên cứu thiết kế
hệ thống điều khiển
VI
Nguyễn Hữu Quang ThS Viện IMI Nghiên cứu thiết kế
phần cơ khí
V
Nguyễn Chí Cường ThS Viện IMI Nghiên cứu thiết kế
phần mềm điều khiển
và xử lý ảnh
VI
Trần Như Hiếu ThS Viện IMI Chế tạo, lắp ráp, thử
nghiệm
V, VII

4. TÓM TẮT NỘI DUNG
BÁO CÁO TỔNG KẾT KHOA HỌC KỸ THUẬT ĐỀ TÀI
Trong những năm gần đây ngành y tế Việt Nam đã gặt hái được nhiều thành
công trong việc khai thác và ứng dụng các thiết bị chuẩn đoán hình ảnh y tế vào
khám chữa bệnh. Trong đó, máy chụp X quang đóng một vai trò cốt yếu giúp
cho quá trình chuẩn đoán bệnh chính xác hơn và ngày càng được nhiều cơ sở y
tế trang bị phục vụ cho nhu cầu khám chữa bệnh của mình. Tuy vậy, một thực
trạng đang diễn ra ở các cơ sở y tế trong nước ta là các thiết bị chuẩn đoán hình
ảnh ở các tuyến quận, huyện là vừa thiếu và vừa yếu. Cho tới nay số lượng máy
X quang y tế các loại tại các cơ sở y tế không nhiều chủ yếu là nhập ngoại. Do
giá thành thiết bị cao nên các máy chụp X quang tại các cơ sở y tế trong nước có
đến gần một nửa là máy chụp thường quy và phần lớn đều ở tình trạng lạc hậu
kỹ thuật. Đây là các máy X quang cuối thế hệ thứ hai sử dụng nguồn phát có
cường độ tia thấp, tần số thấp nên liều chụp cao, dẫn tới ảnh hưởng chất lượng
chuẩn đoán hình ảnh và sức khoẻ người bệnh. Ngoài ra, các máy này còn sử
dụng hệ điều khiển cơ-điện hoặc cơ-điện tử tương tự,..... vừa giảm năng suất
khám bệnh, đồng thời cũng không hỗ trợ chuẩn đoán hình ảnh chính xác bằng
các kỹ thuật mới.
Trước bối cảnh cần trang bị mới, thay thế và nâng cấp máy chụp X quang cao
tần cho các trung tâm y tế, bệnh viện tuyến cơ sở và khối tư nhân. Viện máy và
dụng cụ công nghiệp (IMI) đã tiến hành xây dựng đề tài độc lập cấp Nhà Nước:
“Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy chụp X quang cao tần sử dụng trong y tế” mã
số ĐTĐL.2009G/30 nhằm tạo ra sản phẩm cơ-điện tử công nghệ cao trong y tế
đầu tiên chế tạo trong nước thay thế hàng nhập ngoại. Sản phẩm của đề tài có
chất lượng tương đương sản phẩm của các nước công nghiệp phát triển nhưng
giá thành thấp phục vụ cho các cơ sở y tế trong nước tiến tới xuất khẩu. Bản báo
cáo này sẽ cung cấp cho người đọc những kết quả thu được sau thời gian thực
hiện và hoàn thành toàn bộ các nội dung của đề tài. Bản báo cáo bao gồm các
nội dung chính như sau:
Báo cáo tổng kết, trình bày những nét chính và tiêu biểu của đề tài gồm 9
chương nội dung cụ thể như sau:
Chương 1
Chương 2
Chương 3
Chương 4
Chương 5
Chương 6
Chương 7
Nghiên cứu tổng quan về sự phát triển của thiết bị y tế sử dụng tia
X
Nghiên cứu tổng quan về tia X và ứng dụng của chúng trong thiết
bị y tế.
Nghiên cứu thiết kế tổng quan về hệ thống máy chụp X quang y tế
Nghiên cứu tính toán và lựa chọn hệ thống phát tia X
Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống thiết bị cơ khí.
Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống điện-điều khiển.
Nghiên cứu thiết kế qui trình chạy thử và thử nghiệm cho máy X
quang cao tần thường qui.

5. Chương 8
Chương 9
Các kết quả chạy thử và thử nghiệm cho máy X quang cao tần
thường qui
Kết luận và kiến nghị.
Tài liệu tham khảo.
Ngoài báo cáo tổng kết nhóm thực hiện đề tài còn có các báo cáo chuyên đề
trình bày cơ sở lý thuyết và các tính toán cho thiết kế kỹ thuật, thiết kế chế tạo
và các qui trình thử nghiệm máy chụp X quang cao tần của đề tài, nội dung cụ
thể như sau:
• Báo cáo nghiên cứu tổng quan về máy chụp X quang cao tần y tế
• Phần mềm máy chụp X quang cao tần thường qui cho y tế
• Máy chụp X quang cao tần thường qui cho y tế.
• Bộ bản vẽ kỹ thuật và chi tiết toàn máy và các cụm cơ khí của máy.
• Qui trình tính toán thiết kế hệ thống thiết bị chụp X quang cao tần y tế.
• Qui trình chế tạo mô đun thân máy (cột bóng, bàn chụp, giá chụp,...)
• Qui trình lắp ráp, hiệu chỉnh máy chụp X quang cao tần y tế.
• Các qui trình thử nghiệm, kiểm định, thử nghiệm tiền lâm sàng và lâm
sàng máy chụp X quang cao tần y tế.
• Các báo cáo thử nghiệm tiền lâm sàng và lâm sàng máy chụp X quang
cao tần y tế.
Với khối lượng nghiên cứu, thiết kế, chế tạo khá lớn và đây là thiết bị y tế
công nghệ cao lần đầu tiên được nghiên cứu tại Việt Nam một cách đầy đủ do
vậy trong quá trình thực hiện nhóm đề tài gặp nhiều khó khăn đặc biệt là nhập
khẩu thiết bị, thử nghiệm tiền lâm sàng và lâm sàng,.... Bằng sự quyết tâm và
kinh nghiệm nghiên cứu của mình nhóm đề tài vượt lên mọi khó khăn hoàn
thành tốt các mục tiêu đề ra ban đầu và mở ra hướng nghiên cứu phát triển sản
phẩm cơ điện tử trong y tế công nghệ cao trong nước ta.

6. MỤC LỤC
NỘI DUNG TRANG
CHƯƠNG I
NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ SỰ PHÁT TRIỂN CỦA THIẾT
BỊ Y TẾ SỬ DỤNG TIA X
1.1 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN THIẾT BỊ Y TẾ
SỬ DỤNG TIA X TRÊN THẾ GIỚI
1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN THIẾT BỊ Y TẾ
SỬ DỤNG TIA X TRONG NƯỚC
1.3 MỤC TIÊU VÀ PHẠM VI CỦA ĐỀ TÀI
1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
CHƯƠNG II
NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ TIA X VÀ ỨNG DỤNG CỦA
CHÚNG TRONG THIẾT BỊ YTẾ
2.1 TIA X, BẢN CHẤT VẬT LÝ, PHƯƠNG PHÁP TẠO TIA
VÀ CÁC TÍNH CHẤT CỦA TIA X
2.1.1 Bản chất vật lí của tia X
2.1.2 Phương pháp tạo tia X
2.1.2.1 Nguyên lí tạo tia X
2.1.2.2 Các bóng X quang
2.1.3 Tính chất tương tác với vật chất
2.2 CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC, TỔNG QUAN VỀ
ỐNG PHÁT TIA X
2.2.1 Giới thiệu chung về ống phát tia X
2.2.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
2.3 CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC, TỔNG QUAN VỀ
NGUỒN PHÁT TIA X
2.3.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc của nguồn X quang tần số thấp
2.3.2 Biến thế nguồn
2.3.2.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc của biến thế nguồn 1 pha
2.3.2.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của biến thế nguồn 3 pha
2.3.2.3 Biến thế tự ngẫu
2.3.3 Điều chỉnh các tham số kV, mAs
2.3.3.1 Điều chỉnh chỉ thị kVp
2.3.3.2 Điều chỉnh chỉ thị mA
2.3.4 Ổn định điện áp cho tóc đèn bóng X quang
1
1
5
8
8
11
11
11
12
12
13
15
17
17
18
24
25
25
25
26
26
26
26
27
27

7. 2.3.5 Khối tạo cao áp
2.3.5.1 Biến thế cao áp
2.3.5.2 Cáp cao áp
2.3.6 Cấu tạo, nguyên lý làm việc của nguồn X quang cao tần
2.3.6.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc bộ đổi tần
2.3.6.2 Mạch tạo cao áp máy X quang cao tần
2.4 ỨNG DỤNG CỦA TIA X TRONG THIẾT BỊ Y TẾ
CHƯƠNG III
NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG MÁY
CHỤP X QUANG Y TẾ
3.1 XÂY DỰNG CẤU HÌNH CỦA MÁY X QUANG CHO ĐỀ TÀI.
3.2 CẤU TẠO CHI TIẾT CỦA CÁC BỘ PHẬN MÁY X QUANG
3.2.1 Hệ thống phát tia X
3.2.2 Thiết bị thu giữ hình ảnh
3.2.3 Thiết bị cơ khí
3.2.3.1 Thân máy
3.2.3.2 Hệ thống giá bóng
3.2.3.3 Bàn bệnh nhân
3.2.4 Hệ thống điều khiển
3.3 XÂY DỰNG THIẾT BỊ MẪU CHO THỰC HIỆN ĐỀ TÀI
3.3.1 Máy X-Quang dòng UArm của hãng Del Medical – Mỹ
3.3.2 Máy X-Quang dòng Z-MOTION của hãng Control X Medical –
Mỹ
3.3.3 Máy X-Quang dòng UNI của hãng Listem – Hàn Quốc
CHƯƠNG IV
NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN HỆ THỐNG
PHÁT TIA X
4.1 YÊU CẦU
4.2 NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN BÓNG PHÁT
TIA X
4.2.1 Bóng phát tia X của hãng Varian – Mỹ
4.2.2 Bóng phát tia X của hãng Toshiba – Nhật Bản
4.2.3 Bóng phát tia X của hãng General Electric – Mỹ
4.2.4 Bóng phát tia X của hãng Philips – Hà Lan
4.2.5 Bóng phát tia X của hãng Siemens – CHLB Đức
4.2.6 Chọn bóng phát tia X cho thiết bị của đề tài
4.3 NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN NGUỒN PHÁT
28
28
29
30
31
31
31
33
33
33
33
38
38
38
38
38
39
39
40
41
42
46
46
46
46
48
49
51
51
52
54

8. TIA X
4.3.1 Nguồn phát tia X của hãng GE – Mỹ
4.3.2 Nguồn phát tia X của hãng SIEMENS – CHLB Đức
4.3.3 Nguồn phát tia X của hãng CPI – Canada
4.4 NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN BỘ HIỆU
CHỈNH DÒNG TIA (COLLIMATOR)
4.4.1 Bộ hiệu chỉnh dòng tia của hãng Huestis Medial – Mỹ
4.4.2 Bộ hiệu chỉnh dòng tia của hãng EUREKA – Mỹ
4.4.3 Bộ hiệu chỉnh dòng tia của hãng DUNLEE – Mỹ
CHƯƠNG V
NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ THỐNG
THIẾT BỊ CƠ KHÍ
5.1 YÊU CẦU THIẾT KẾ
5.2 NGHIÊN CỨU, TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO THIẾT
BỊ CƠ KHÍ CỦA MÁY X-QUANG CAO TẦN THƯỜNG QUI
CHƯƠNG VI
NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ THỐNG
ĐIỆN - ĐIỀU KHIỂN
6.1 YÊU CẦU THIẾT KẾ
6.2 SƠ ĐỒ KHỐI CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN-ĐIỀU KHIỂN MÁY
CHỤP X-QUANG CAO TẦN THƯỜNG QUI
6.3 NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ CHẾ TẠO BỘ ĐIỀU KHIỂN
6.3.1 Tính toán, thiết kế Module hiển thị
6.3.2 Khối nguồn
6.3.3 Khối giao tiếp ngoại vi
6.3.4 Khối phím bấm và đèn báo
6.3.5 Khối xử lý trung tâm
6.3.6 Phần mềm cho bộ điều khiển
6.4 NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ CHẾ TẠO TỦ CẤP NGUỒN
6.5 NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ CHẾ TẠO MODUL ĐỊNH VỊ VỊ
TRÍ CHỤP
6.6 NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG PHẦN MỀM QUẢN LÝ VÀ ĐIỀU
KHIỂN TRÊN MÁY TÍNH
CHƯƠNG VII
NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUI TRÌNH CHẠY THỬ VÀ THỬ
NGHIỆM CHO MÁY X QUANG CAO TẦN THƯỜNG QUI
7.1 QUI TRÌNH LẮP RÁP VÀ CHẠY THỬ
55
55
56
57
57
57
58
59
59
59
61
61
61
63
63
64
64
65
66
67
67
68
69
71
71

9. 7.2 QUI TRÌNH THỬ NGHIỆM TIỀN LÂM SÀNG, LÂM SÀNG
CHƯƠNG VIII
CÁC KẾT QUẢ CHẠY THỬ VÀ THỬ NGHIỆM MÁY X
QUANG CAO TẦN THƯỜNG QUI
8.1. DANH MỤC SẢN PHẤM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
CỦA ĐỀ TÀI
8.2. THÔNG SỐ KỸ THUẬT VÀ HÌNH ẢNH TỔNG THỂ MÁY
CHỤP X QUANG CAO TẦN THƯỜNG QUI DO NHÓM ĐỀ TÀI
CHẾ TẠO
8.3. KẾT QUẢ KIỂM TRA CỦA CƠ QUAN CHỨC NĂNG
8.4. KẾT QUẢ CHẠY THỬ TIỀN LÂM SÀNG VÀ LÂM SÀNG
CHƯƠNG IX
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
9.1 KẾT LUẬN
9.2 KIẾN NGHỊ
TÀI LIỆU THAM KHẢO
71
72
72
72
75
77
81
81
82

10. DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
A Diện tích chiếu của bản lề mm2
C Nhiệt dung bóng phát tia X J, kHU
D Liều hấp thụ tia X J/kg, rad, Gy
DT Liều hấp thụ trung bình cơ quan. J/kg, rad, Gy
Din Liều tiếp xúc da J/kg, rad, Gy
Dout Liều lối ra J/kg, rad, Gy
D, d Đường kính mm
E Modun đàn hồi của vật liệu MPa
F Lực kéo đĩa xích N
G Modun đàn hồi trượt N/cm3
g Gia tốc trọng trường m/s2
HT,R Liều tương đương Sv
I Dòng phát tia bóng X-quang mA
K Hệ số điều kiện sử dụng xích -
k Hệ số xét đến độ cong cầu của vòng lò xo -
mAs Tích số dòng phát & thời gian phát tia X mAs
N Công suất (bộ truyền xích) kW
n Số vòng lò xo vòng
σ Ứng suất tiếp xúc N/cm2
P Lực kéo lò xo N
Q Tải trọng phá hỏng N
s Độ bền xích -
T Thời gian thực tế phát tia X ms
t Bước xích mm
U Điện cao áp đỉnh bóng X-quang kVp (kV)
u Tỉ số truyền -
v Vận tốc đĩa xích m/s
Z Số răng đĩa xích -
τ Ứng suất xoắn N/cm2
λ Độ giãn của lò xo mm

11. DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ
STT Ký hiệu Tên gọi của hình vẽ Trang
1 Hình 2-1 Phổ sóng điện từ 11
2 Hình 2-2 Minh hoạ tương tác của điện tử với đối tượng
wolfram và mối quan hệ với phổ năng lượng của
bóng X quang
13
3 Hình 2-3 Sơ đồ ống Coolidge 14
4 Hình 2-4 Bóng X quang anod quay 15
5 Hình 2-5 Ví dụ về sự chiếu xuyên tia X qua các phần tử mô-
xương trong cơ thể
15
6 Hình 2-6 Các hiệu ứng chính trong sự tương tác X- vật chất 16
7 Hình 2-7 Các loại bóng phát tia X 18
8 Hình 2-8 Cấu tạo chung bóng phát tia X analog quay 18
9 Hình 2-9 Bóng phát tia X cùng động cơ quay analog 19
10 Hình 2-10 Bóng phát tia X với động cơ quay cảm ứng 20
11 Hình 2-11 Hình ảnh bóng phát tia X analog quay 21
12 Hình 2-12 Quan hệ dòng nung ống phát và dòng điện ống phát 22
13 Hình 2-13 Dòng điện tử khi phát xạ bóng phát tia X analog quay 22
14 Hình 2-14 Đồ thị chỉnh lưu nguồn cho bóng phát tia X 23
15 Hình 2-15 Vùng tiêu điểm bóng phát tia X analog quay 23
16 Hình 2-16 Vùng tiêu điểm hiệu dụng và kích thước ảnh trên
phim bóng phát tia X
24
17 Hình 2-17 Sơ đồ khối máy X quang tần số thấp 25
18 Hình 2-18 Biến thế 1 pha 25
19 Hình 2-19 Biến thế 3 pha 26
20 Hình 2-20 Biến thế tự ngẫu 26
21 Hình 2-21 Cấu tạo của biến thế cao áp 28
22 Hình 2-22 Cách đấu dây hai cuộn thứ cấp biến thế cao áp 28
23 Hình 2-23 Cấu tạo cáp cao áp 29
24 Hình 2-24 Các loại đầu cáp đực 29
25 Hình 2-25 Đầu cáp cái 29
26 Hình 2-26 Cách đấu cáp và bóng phát tia 29
27 Hình 2-27 Sơ đồ khối máy X quang tần số thấp 30
28 Hình 2-28 Sơ đồ khối máy X quang cao tần 30

12. 29 Hình 2-29 Bộ đổi tần 31
30 Hình 2-30 Dạng sóng ra của bộ đổi tần 31
31 Hình 2-31 Sơ đồ khối mạch tạo cao áp 31
32 Hình 3-1 Các thành phần hệ thống phát tia X 34
33 Hình 3-2 Bảng điều khiển hệ thống phát tia X 35
34 Hình 3-3 Các thành phần hiệu chỉnh tia X 37
35 Hình 3-4 Bàn MTH (BMI- Italy) kiểu bàn di động- hệ thống
chụp X quang
39
36 Hình 3-5 Máy chụp X quang dòng UArm của hãng Del
Medical – Mỹ
40
37 Hình 3-6 Máy chụp X quang dòng Z-MOTION của hãng
Control Medical – Mỹ
41
38 Hình 3-7 Máy chụp X quang dòng UNI-DR của hãng Listem –
Hàn Quốc
42
39 Hình 3-8 Máy chụp X quang Atlas-M của hãng Swissray –
Thụy sỹ
43
40 Hình 4-1 Hình ảnh bóng phát tia X của hãng Varian – Mỹ 47
41 Hình 4-2 Hình ảnh bóng phát tia X của hãng TOSHIBA –
Nhật Bản
48
42 Hình 4-3 Hình ảnh bóng phát tia X của hãng General Electric –
Mỹ
49
43 Hình 4-4 Hình ảnh bóng phát tia X của hãng Philips – Hà Lan 51
44 Hình 4-5 Hình ảnh bóng phát tia X của hãng Siemens – CHLB
Đức
52
45 Hình 4-6 Kích thước và cấu tạo bóng phát RAD-14 của hãng
Varian – Mỹ
53
46 Hình 4-7 Các bộ phận chính trong hệ thống phát tia X 54
47 Hình 4-8 Nguồn phát tia X của hãng GE – Mỹ 55
48 Hình 4-9 Nguồn phát tia X của hãng Siemens – CHLB Đức 55
49 Hình 4-10 Nguồn phát tia X của hãng CPI – Canada 56
50 Hình 5-1 Kết cấu cơ khí máy chụp X-Quang do IMI chế tạo 60
51 Hình 6-1 Sơ đồ khối hệ thống Điện – Điều khiển máy X-
Quang cao tần thường qui
62
52 Hình 6-2 Sơ đồ khối bộ điều khiển 63
53 Hình 6-3 Module hiển thị 63
54 Hình 6-4 Sơ đồ nguyên lý khối nguồn 64
55 Hình 6-5 Sơ đồ nguyên lý giao tiếp RS232 65
56 Hình 6-6 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển đèn báo LED 65
57 Hình 6-7 Sơ đồ nguyên lý khối phím bấm và đèn báo 66

13. 58 Hình 6-8 Sơ đồ nguyên lý vi xử lý trung tâm 67
59 Hình 6-9 Bộ điều khiển máy chụp X Quang do IMI thiết kế,
chế tạo
67
60 Hình 6-10 Sơ đồ nguyên lý tủ điện máy chụp X Quang 68
61 Hình 6-11 Sơ đồ nguyên lý môdun định vị vị trí chụp 69

14. LỜI MỞ ĐẦU
Bản báo cáo tổng hợp kết quả khoa học công nghệ đề tài được trình bày trên
cơ sở đề tài độc lập cấp Nhà Nước bắt đầu thực hiện từ năm 2009 theo quyết
định số 2892/QĐ-BKHCN ngày 26 tháng 12 năm 2008 và các phụ lục kèm theo,
kinh phí sử dụng nguồn vốn ngân sách Nhà Nước và nguồn vốn đối ứng từ đơn
vị thực hiện đề tài là Viện Máy và Dụng cụ Công nghiệp (IMI).
Những thông tin chính liên quan đến đề tài như sau:
1. Tên đề tài: Nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy chụp X quang cao tần sử dụng
trong y tế.
2. Mã số: ĐTĐL.2009G/30
3. Thời gian thực hiện: 24 tháng, từ tháng 01/2009 đến tháng 12/2010
4. Cấp quản lý:
Nhà Nước Bộ Cơ sở Tỉnh/TP
5. Kinh phí:
Tổng số: 3.200 triệu đồng
Trong đó từ ngân sách SNKH: 2.780 triệu đồng
6. Chủ nhiệm đề tài:
Họ và tên: Trần Ngọc Hưng
Ngày, tháng, năm sinh: 08/03/1963 Nam
Học hàm, học vị: Tiến sỹ kỹ thuật.
Chức danh khoa học: Uỷ viên Hội đồng khoa học kỹ thuật Viện.
Chức vụ: Phó Tổng giám đốc Viện.
Điện thoại:
Tổ chức: 04 3835 1010 Nhà riêng: 7222539 Mobile: 0913238900
Fax: 04 3834 4975 E-mail: imi@hn.vnn.vn
Tên tổ chức đang công tác: Viện Máy và Dụng cụ Công nghiệp.
Địa chỉ tổ chức: số 46 Láng Hạ - Đống Đa - Hà Nội.
Địa chỉ nhà riêng: Số 1 Ngách 173/137 Hoàng Hoa Thám–Ba Đình–Hà nội
7. Cơ quan chủ trì đề tài
Tên tổ chức chủ trì đề tài: Viện Máy và Dụng cụ Công nghiệp.
Điện thoại: 04 3835 1010 Fax: 04 3834 4975
E-mail: imi@hn.vnn.vn
Website: www.imi-holding.com
Địa chỉ: số 46 Láng Hạ - Đống Đa - Hà Nội.
Căn cứ theo hợp đồng kinh tế số 30/2009/HĐ-ĐTĐL ký ngày 27 tháng 02
năm 2009 giữa bên A là Bộ Khoa học và Công nghệ và bên B là Viện Máy và
√

15. Dụng cụ Công nghiệp, theo nội dung hợp đồng bên B sẽ phải hoàn thành các sản
phẩm khoa học công nghệ sau :
Thiết bị máy móc:
Chế tạo 01 máy chụp X – Quang cao tần thường qui có các thông số kỹ thuật
chính như sau :
STT Hạng mục Đơn vị Giá trị
1 Công suất danh định kW ≥ 30
2 Dòng chụp lớn nhất mA ≥ 300
3 Tần số nguồn max kHz 30
4 Điện áp anôt kV 40-120
5 Dải thời gian chụp giây 0,01-5
6 Số đèn chụp cái 1
7 Colimator điều khiển tay bộ 1
8 Lưới chụp bộ 1 (hoặc 2)
9 Bàn chụp nằm & Giá chụp đứng bộ 1
10 Kỹ thuật tự động APR, AEC có
11 LED/LCD hiển thị thông số chụp bộ 1
12 Điều chỉnh vị trí giữa nguồn X quang và bàn chụp
Quay ± 900
Đứng ~1000
Dọc bàn ~1000
Ngang bàn ~250
Tài liệu:
STT Hạng mục Yêu cầu khoa học cần đạt
1 Bộ bản vẽ kỹ thuật và chi tiết toàn
máy và các cụm cơ
Đầy đủ bản thiết kế chi tiết theo tiêu chuẩn
kỹ thuật hiện hành
2 Quy trình tính toán thiết kế hệ thống
máy chụp X quang cao tần y tế
Đầy đủ bản thuyết minh tính toán thiết kế
theo tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành
3 Quy trình chế tạo các mô đun thân
máy (cột bóng, bàn chụp, giá chụp...)
Đầy đủ bản quy trình chế tạo theo tiêu chuẩn
kỹ thuật hiện hành
4 Quy trình lắp ráp, hiệu chỉnh máy
chụp X quang cao tần
Đầy đủ bản quy trình lắp ráp, hiệu chỉnh
theo tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành

16. 5 Các Quy trình thử nghiệm, kiểm định,
thử nghiệm tiền lâm sàng và lâm
sàng máy chụp X quang cao tần y tế
Đầy đủ các bản quy trình thử nghiệm, kiểm
định, thử nghiệm tiền lâm sàng và lâm sàng
theo các quy định, tiêu chuẩn kỹ thuật y tế
hiện hành
6 Các báo cáo thử nghiệm tiền lâm sàng
và lâm sàng máy chụp X quang cao
tần y tế
Đầy đủ các bản báo cáo thử nghiệm tiền lâm
sàng và lâm sàng theo các quy định, tiêu
chuẩn về thử nghiệm do bộ y tế ban hành
Bản báo cáo này sẽ lần lượt trình bày các nội dung đã thực hiện trong quá
trình triển khai đề tài.
Nhóm thực hiện đề tài rất mong muốn và xin chân thành cảm ơn những phê
bình đóng góp quí báu của các nhà khoa học, các nhà quản lý vào các nội dung
báo cáo sau khi đọc xong bản báo cáo này.

17. 1
CHƯƠNG I
NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ SỰ PHÁT TRIỂN CỦA
THIẾT BỊ Y TẾ SỬ DỤNG TIA X
1.1. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN THIẾT BỊ Y TẾ SỬ
DỤNG TIA X TRÊN THẾ GIỚI
Kỹ thuật chụp X quang ứng dụng trong y tế để chuẩn đoán bằng hình ảnh
đựợc sử dụng lâu đời nhất, gắn liền với phát minh ra tia X bởi nhà vật lý học
người Đức Wilhelm Conrad Rontgen từ hồi cuối thế kỷ 19, với bức phim X
quang nổi tiếng, lần đầu tiên nhân loại ghi được "ảnh sống" của xương bàn tay
con người. Ngày nay kỹ thuật chụp X quang và thiết bị máy X quang y tế đã trở
thành nhu cầu thiết yếu trong tất cả các nền y tế cộng đồng.
Trên thế giới, thị trường trang thiết bị y tế khá tập trung. Năm 2003, tổng thị
trường trang thiết bị y tế lên tới 148 tỷ đô la Mỹ, tăng đến 2006 khoảng 246 tỷ
đô la Mỹ và tăng trưởng mỗi năm chừng 5,56%. Thống kê cho thấy thị phần của
10 nhóm trang thiết bị y tế lớn nhất chiếm tới gần 84%, trong đó Mỹ là thị
trường lớn nhất (chiếm một nửa thị phần) và tăng trưởng mỗi năm chừng 7%. Số
liệu trên thế giới cũng cho thấy khi thu nhập bình quân tăng lên thì thị trường
trang thiết bị y tế cũng tăng lên. Tuy vậy, nhiều quốc gia vẫn đương đầu với
thiếu tiếp cận với các trang thiết bị y tế chất lượng cao phù hợp với mô hình dịch
tễ bệnh tật của mình.
Thiết bị y tế ứng dụng tia X đã được các nước trên thế giới tập trung nghiên
cứu và phát triển với nhiều các kỹ thuật mới được đưa vào nghiên cứu và ứng
dụng nhưng đây là công nghệ đặc biệt và kỹ thuật rất cao do vậy cho đến nay
ứng dụng của tia X trong y học bao gồm các nhóm thiết bị sau:
- Nhóm thiết bị y tế để chuẩn đoán hình ảnh đây là ứng dụng chủ yếu của tia X
trong y học với các thiết bị như: máy chụp X quang cao tần thường qui, máy
chụp X quang cao tần kỹ thuật số, máy X quang tăng sáng truyền hình,....
- Nhóm thiết bị y tế dùng để đo và chuẩn đoán bệnh như: máy đo độ loãng
xương toàn thân bằng tia X,...
- Nhóm thiết bị y tế dùng để chữa các bệnh hiểm nghèo như: xạ trị để chữa ung
thư,...
Với bản chất là sản phẩm y tế công nghệ cao theo hướng mechatronic, cho
tới nay, việc nghiên cứu phát triển và sản xuất thiết bị X quang y tế được triển
khai trên thị trường theo các hướng chính:
Phần lớn thị trường là do một vài tổ hợp công nghiệp lớn, trong đó đặc biệt là
bộ tứ General Electric (GE) – Mỹ, Siemens - CHLB Đức, Philips - Hà lan,

18. 2
Toshiba - Nhật Bản chiếm giữ. Các tổ hợp này có ưu thế tuyệt đối về công
nghệ nguồn, vốn để đóng giữ vai trò khống chế trong lĩnh vực xây dựng và
phát triển các thế hệ máy X quang y tế. Phần lớn máy X quang các dòng
trung và cao cấp nói riêng cũng như các thiết bị chuẩn đoán hình ảnh nói
chung đều do các hãng này chế tạo. Các tổ hợp này cũng nắm phần lớn các
patent về thiết bị toàn bộ và linh kiện X-ray chính.
Một thị phần khá quan trọng dành cho nhóm các công ty chuyên về các thiết
bị y tế, hoặc chỉ chuyên về thiết bị chuẩn đoán hình ảnh: Dell Medical Group
– Mỹ, Hitachi, Shimadzu - Nhật Bản, Swissray - Thuỵ Sỹ, BMI – Italia,...
Các công ty dạng này thường dựa vào các kết quả nghiên cứu phát triển của
hai nhóm trên và dưới, phối hợp với một số patent của riêng mình, tạo nên
những dòng sản phẩm đảm bảo về tính năng kỹ thuật và tốt về giá cả, nhờ
vậy xác lập được chỗ đứng của họ trên thị trường, đặc biệt là thị trường các
nước đang phát triển, các khu vực, cộng đồng dân cư có thu nhập thấp...
Nhóm các công ty, viện chuyên nghiên cứu phát triển các linh kiện, thiết bị
chính của các hệ thống X quang để cung cấp cho thị trường, như COMET -
Thuỵ Sỹ, Varian - Hoa kỳ, Dunlee - Hoa kỳ... Một số hãng chế tạo thiết bị
điện tử, đặc biệt chuyên về thiết bị vision như: DALSA - Canada,
PerkinElmer - Hoa kỳ, Thales -Pháp, Hamamatsu - Nhật Bản, DRTech - Hàn
Quốc... cũng rất chú trọng phát triển các sản phẩm Hi-Tech cho thiết bị
chuẩn đoán hình ảnh nói chung, X quang y tế nói riêng, tạo nên sự sôi động
và phát triển không ngừng của ngành thiết bị này.
Trong những năm gần đây, đã xuất hiện các cơ sở sản xuất lắp ráp thiết bị X
quang trực tiếp tại các nước đang phát triển có thị trường lớn như: Trung
Quốc, Ấn Độ, Braxin,.... Các cơ sở này phần lớn là công ty liên doanh hoặc
FDI của các hãng thuộc nhóm đầu tiên.
Các thiết bị y tế sử dụng tia X là các sản phẩm y tế phức tạp được tích hợp từ
nhiều lĩnh vực khác nhau và sử dụng những công nghệ đặc vì vậy chỉ có vài
nước theo đuổi chế tạo và có những thành công nhất định. Có thể kể ra các hãng
sau: GE, Dell (Mỹ), Siemens (Đức), Philips (Hà Lan), Toshiba, Hitachi,
Shimadzu (Nhật), Vila (Ý),…
Trong các lĩnh vực được tập trung phát triển thì công nghệ chế tạo trang thiết
bị y tế chiếm một vai trò quan trọng. Hiện nay, do sự phát triển mạnh mẽ của
công nghệ thông tin cũng như những phát minh mới trong công nghệ vật liệu
mới dẫn tới việc ra đời các sản phẩm thiết bị y tế cực kỳ hiện đại và đạt độ chính
xác cao trong việc chuẩn đoán.

19. 3
Mặt khác do tỷ lệ tăng dân số trên thế giới cũng như xuất hiện một loạt các
loại bệnh dịch mới khiến cho việc phát triển công nghệ chế tạo trang thiết bị y tế
nhằm đáp ứng nhu cầu khám chữa bệnh càng trở nên cấp thiết hơn bao giờ hết.
Nhận thức được tầm quan trọng của nó, các nước trên thế giới đã rất tập
trung phát triển lĩnh vực này. Dưới đây là điều tra đánh giá của một số nước trên
thế giới.
Mỹ: Nhân tố chính của việc cải cách hệ thống chăm sóc y tế mới tại Mỹ là
việc can thiệp của chính phủ trong việc khảo sát tỉ mỉ sự cạnh tranh của thị
trường để đảm bảo phát triển được nền kinh tế y tế. nó chính là chính sách bảo
hiểm y tế cá nhân chỉ có ở các nước không có hệ thống bảo hiểm chung thường
nằm trong số các nước đã phát triển. theo hệ thống chăm sóc y tế này cả hai
nguồn tài chính và cung cấp dịch vụ y tế phần lớn là tư nhân hóa. Thêm vào đó
là bảo hiểm y tế đặc biệt bên cạnh việc mua bảo hiểm cá nhân, những người sử
dụng lao động cũng cung cấp cho người lao động những nhóm bảo hiểm y tế
độc lập. Chính vì vậy thị trường thiết bị y tế tại Mỹ được đánh giá là lớn nhất
trên thế giới với ước tính chiếm trên 50%, được tập trung chủ yếu vào việc
nghiên cứu và phát triển trong lĩnh vực thiết bị y tế cũng như thử nghiệm lâm
sàng. Thêm vào đó, nhờ có sự điều khiển và giám sát nghiêm ngặt thị trường
thiết bị y tế, chi phí cho việc marketing là khá đắt nhưng những hoạt động này
được rõ ràng và phổ biến. Vì vậy, trong một số năm trở lại đây, phần lớn các
thiết bị y tế đã phát triển trở thành một bộ phận then chốt trên thị trường chiếm
tới 34% GDP. Sự tăng trưởng này một phần do việc sử dụng các nhà chế tạo
nước ngoài giá rẻ như Ireland và Mexico và sau đó lại nhập khẩu các sản phẩm
đó vào Mỹ.
Anh: Theo hệ thống y tế quốc gia của Anh, tất cả các công dân nước này
đều được hưởng các dịch vụ y tế miễn phí. Hệ thống chăm sóc y tế là một kiểu
hệ thống dọc từ trên xuống dưới và cũng là hệ thống chuyển hai chiều. Thêm
vào đó, hơn 80% kinh phí y tế được cung cấp từ nguồn thuế của chính phủ và
dựa vào bảo hiểm sức khỏe tư nhân. Ngày nay, chính phủ Anh đã bổ xung thêm
phương án trả tiền theo các kết quả, với thay đổi lớn về gánh nặng tài chính
trong hệ thống bảo hiểm y tế quốc gia, nó cũng là biện pháp then chốt cho các
kiểu mẫu chăm sóc sức khỏe của chính phủ. Thêm vào đó các bệnh nhân có thể
chọn lựa các bệnh viện vì với việc trả tiền theo các kết quả sẽ dẫn đến việc cạnh
tranh mạnh mẽ từ các bệnh viện, không những là cơ hội để phát triển các tiêu
chuẩn y tế mà còn không mang đến những rủi ro tài chính cho các cơ sở chăm
sóc sức khỏe hàng đầu và các hệ thống bảo hiểm y tế dân sự. Nước Anh được
xem như một trong những thị trường thiết bị y tế lớn nhất với tổng giá trị năm

20. 4
2009 là 7,8 tỷ USD, trên cơ sở thị trường tiêu dùng quốc nội với tỷ lệ
125USD/1người là nước đứng thứ 3 trong các nước châu Âu sau Đức và Pháp,
tuy nhiên do nhiều nhà chế tạo trong nước không thay đổi nhanh chóng các sản
phẩm theo nhu cầu của khách hàng vì họ không cho rằng việc nhập khẩu các
thiết bị y tế sẽ tiếp tục tăng trưởng.
Thụy Điển: Nơi có hẳn quỹ cộng đồng về phát triển hệ thống chăm sóc sức
khỏe. Theo hướng mua sắm thiết bị mới, Thụy Điển mong muốn phát triển công
nghệ để trở thành quốc gia đứng đầu về công nghệ này. Trong năm 2008, nước
này nhập khẩu các thiết bị y tế với giá trị khoảng 2,1 tỷ USD tăng 11,2% so với
năm trước. Trong giai đoạn từ 2004 đến 2008 tỷ lệ tăng trưởng là 12,2% và
nhập khẩu các sản phẩm chủ yếu là các thiết bị phục vụ cho chỉnh hình chiếm
tới 33,7% lượng nhập khẩu. tuy nhiên sự phân phối phung phí vẫn còn diễn ra
tại các cơ sở y tế của chính phủ. Thêm vào đó với sự tăng trưởng của số người
cao tuổi, sự điều khiển chi phí cũng trở nên có hậu quả đáng kể.
Trung Quốc: Sự khác biệt lớn trong hệ thống chăm sóc sức khỏe giữa Trung
Quốc và các nước đã phát triển cũng như giới hạn về kinh nghiệm chính là điều
cấp thiết để Trung Quốc thiết kế các hệ thống chăm sóc y tế phù hợp với những
điều kiện, hoàn cảnh của quốc gia dựa trên những tham khảo kinh nghiệm của
các hệ thống chăm sóc sức khỏe cộng đồng từ nước đã phát triển. Trong thời
gian 20 năm trở lại đây, Trung Quốc đã trở thành một bộ phận quan trọng trong
thị trường thiết bị y tế trên thế giới và không nghi ngờ rằng Trung Quốc đang có
thạm vọng sẽ làm bá chủ thị trường này. Hơn thế nữa bên cạnh những phát triển
về kinh tế và dân số, sự già hóa và thành thị hóa cũng kéo theo sự bành trướng
của thị trường thiết bị y tế. Các sản phẩm công nghệ cao chủ yếu phụ thuộc vào
nhập khẩu hoặc được sản xuất bởi các công ty đa quốc gia và các công ty liên
doanh nước ngoài với các công ty nội địa nhìn chung có quan hệ rất hạn chế.
Hơn nữa, dưới tình hình khủng hoảng tài chính toàn cầu cũng làm cho thị trường
thiết bị y tế quốc tế bị thu hẹp lại. Tuy nhiên, nhờ có những bổ xung của hệ
thống chăm sóc sức khỏe mới, ngành công nghiệp thiết bị y tế cần phải đương
đầu với một chu kỳ mới về cơ hội và cạnh tranh. Thêm vào đó, cùng với sửa đổi
cách quảng cáo, sự hoàn thiện hệ thống bảo hiểm chăm sóc sức khỏe sẽ cung
cấp một thị trường rộng và rạch ròi các thiết bị của ngành y tế.
Như vậy, có thể thấy rằng ngành chế tạo trang thiết bị y tế trên thế giới đang
phát triển rất mạnh. Các nghiên cứu phát triển cũng như cải tiến trong lĩnh vực
này đang được đẩy nhanh, tạo ra những giá trị kinh tế và ảnh hưởng sống còn
đối với các bệnh nhân khi càng xuất hiện nhiều dịch bệnh mới.

21. DOWNLOAD ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ NỘI DUNG
MÃ TÀI LIỆU: 50058
DOWNLOAD: + Link tải: Xem bình luận
Hoặc : + ZALO: 0932091562