TÍNH TOÁN, PHÂN TÍCH, KIỂM NGHIỆM hệ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG CHÍNH của máy CHỤP x QUANG RĂNG TOÀN CẢNH DPX – 01, KHẢO sát ẢNH HƯỞNG tốc độ XOAY của cơ cấu c ARM tới CHẤT LƯỢNG CHỤP

---NGUYỄN HỮU THỌ TÍNH TOÁN, PHÂN TÍCH, KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG CHÍNH CỦA MÁY CHỤP X- QUANG RĂNG TOÀN CẢNH DPX – 01, KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG TỐC ĐỘ XOAY CỦA CƠ CẤU C-ARM TỚI CHẤT LƯỢ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ

Hà Nội, 2016

-NGUYỄN HỮU THỌ

TÍNH TOÁN, PHÂN TÍCH, KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG CHÍNH CỦA MÁY CHỤP X- QUANG RĂNG TOÀN CẢNH DPX – 01, KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG TỐC ĐỘ XOAY CỦA CƠ CẤU C-ARM TỚI CHẤT LƯỢNG CHỤP

Chuyên Nghành : Kỹ Thuật Cơ khí

công trình nào khác!

Hà nội, tháng 12 năm 2016

Học viên

Nguyễn Hữu Thọ

trường

Tôi xin chân thành cảm ơn TS Trần Ngọc Hưng và các anh (chị) trongviện máy đã hướng dẫn và chỉ bảo cho tôi hết sức tận tình và chu đáo về mặtchuyên môn để tôi hoàn thành luận văn

Tôi xin cám ơn Ban Giám hiệu Trường Cao Đẳng Giao thông vận tải, banchủ nghiệm khoa cơ khí và các thầy cô giáo trong khoa đã tạo điều kiện vàđộng viên tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy phản biện, các thầy tronghội đồng chấm luận văn đã đồng ý đọc duyệt và đóng góp các ý kiến quý báu

để tôi có thể hoàn chỉnh luận văn

Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình và bạn bè, nhữngngười đã động viên khuyến khích tôi trong suốt thời gian tôi học tập vànghiên cứu

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT v

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU vi

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ vii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ VÀ CÔNG NGHỆ CHỤP X-QUANG RĂNG 6

1.1 Lịch sử ra đời máy chụp X quang 6

1.2 Tình hình nghiên cứu máy chụp X quang trên thế giới 9

1.3 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng máy chụp X quang toàn cảnh trong nước 10

1.4 Phân loại, cấu tạo chung của Máy chụp X quang 11

1.4.1 Phân loại 11

1.4.2 Cấu tạo chung của Máy chụp X quang 11

1.5 Kết luận chương 1 12

CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU SƠ BỘ VỀ THIẾT KẾ CỦA MÁY CHỤP X QUANG RĂNG TOÀN CẢNH CỦA VIỆN IMI 13

2.1 Giới thiệu máy chụp X quang răng toàn cảnh DPX-01 của viện IMI 13

2.2 Cấu tạo hệ thống khung, giá đỡ 14

2.3 Hệ thống truyền động 16

2.3.1 Hệ thống truyền động phục vụ “chuyển động lên – xuống” 16

2.3.2 Hệ thống truyền động phục vụ “chuyển động xoay và tịnh tiến vào – ra của tay chụp” 17

XOAY CỦA MÁY - NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ XOAY CƠ CẤU C-ARM ĐẾN KẾT

QUẢ CHỤP 20

3.1 Tính toán lựa chọn hệ thống truyền động 20

3.1.1 Nghiên cứu hệ thống dẫn chuyển động xoay 20

3.1.2 Nghiên cứu hệ thống truyền chuyển động cho chuyển động xoay 21

3.2 NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG TRUYỀN CHUYỂN ĐỘNG CHO CHUYỂN ĐỘNG RA - VÀO 32

3.2.1 Tính toán và chọn động cơ của hệ thống chuyển động ra – vào 32

3.2.2 Tính toán, chọn cơ cấu truyền động phục vụ cho truyền động ra – vào của máy chụp X quang răng toàn cảnh 34

3.2.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của thông số tốc độ động cơ xoay của cơ 37

3.3 Kết luận chương 3 57

CHƯƠNG IV : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 58

KẾT LUẬN CHUNG VÀ PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN 58

TÀI LIỆU THAM KHẢO 59

P 1 Công suất truyền (w)kw

quay của động cơ.

mm

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 3.1 Bảng thông số kỹ thuật của động cơ bước sử dụng cho chuyển

động xoay 23

Bảng 3.2 Các thông số bộ truyền đai răng gờ hình thang 26

Bảng 3.3 Chọn mô đun m theo công suất P1 và vận tốc góc 27

Bảng 3.4 Chọn giá trị b tiêu chuẩn 28

Bảng 3.5 Phụ thuộc áp lực cho phép vào số vòng quay 29

Hình 1.2 Wilhelm Conrad Roentgen 7

Hình 2.1 Hình ảnh máy chụp X quang toàn cảnh DPX-01 của viện IMI 13

Hình 2.2 Bản vẽ tổng thể của máy X quang răng (chụp toàn cảnh) 14

Hình 2.3 Cơ cấu truyền động vít me – đai ốc 16

Hình 2.4 Động cơ bước 17

Hình 2.5 Bộ truyền đai răng của chuyển động xoay 17

Hình 2.6 Sơ đồ hệ thống điều khiển máy X quang răng (chụp toàn cảnh) 18

Hình 3.1 Cụm dẫn chuyển động xoay 20

Hình 3.2 Kích thước cơ bản và hình ảnh của động cơ bước sử dụng cho chuyển động xoay 24

Hình 3.3 Bộ truyền đai răng của chuyển động xoay 25

Hình 3.4 Đai răng gờ hình thang Misubishi 31

Hình 3.5 Kích thước cơ bản và hình ảnh của động cơ bước sử dụng cho chuyển động ra - vào 34

Hình 3.6 Hệ thống động cơ – hộp giảm tốc –nối trục – vít me – đai ốc 35

và hệ thống khung đỡ 35

Hình 3.7 Cơ cấu nối trục Error! Bookmark not defined. Hình 3.8 Sơ đồ nguyên lý của máy X quang răng 37

Hình 3.9 Sơ đồ hoạt động và bố trí thiết bị hệ thống phát nhận tia X 38

Hình 3.10 Bảng điều khiển bằng tay của máy DPX-01 39

Hình 3.11: Giao diện phần mềm điều khiển trong quá trình chuẩn bị chụp 40

Hình 3.12 Giao diện phần mềm điều khiển trong quá trình chụp 40

Hình 3.13 Lựa chọn kiểu hiển thị kết quả chụp 41

Hình 3.14 Kết quả chụp mẫu phantom 41

Hình 3.18 Kết quả chụp phantom trên máy SIRONA-XG3 45

Hình 3.19 Kết quả chụp thực nghiệm 1 48

Hình 3.20 Kết quả chụp thực nghiệm 2 49

Hình 3.21 Kết quả chụp thực nghiệm 3 50

Hình 3.22 Kết quả chụp thực nghiệm 4 51

Hình 3.23 Kết quả chụp thực nghiệm 5 53

Hình 3.24 Kết quả chụp thực nghiệm 6 54

Hình 3.25 Kết quả chụp thực nghiệm 7 55

MỞ ĐẦU

Nha khoa đang phát triển rộng rãi ở Việt Nam do nhu cầu tăng cao củangười dân, từ các thành phố lớn đến các thị trấn, từ bệnh viện tuyến trungương đến các cơ sở nha khoa tư nhân

Theo nghiên cứu thống kê của tổ chức Y tế Thế giới (WTO), Việt Nam làmột trong những nước có tỉ lệ bệnh lý về răng cao nhất trên thế giới, đặc biệt

là bệnh sâu răng

Bên cạnh các bệnh lý răng miệng thường gặp trong cuộc sống đời thường,người dân quan tâm và đầu tư nhiều hơn đến các dịch vụ chăm sóc răng nhưchỉnh nha, nắn hàm, thẩm mỹ,…

Về đầu tư công, trong những năm gần đây, ngành y tế Việt nam đã ứngdụng các thiết bị hiện đại, tiên tiến trên thế giới vào quá trình khám chữa bệnhnha khoa, cụ thể các bệnh viện lớn lần lượt được trang bị máy chụp Xquangrăng toàn cảnh, chụp cephalometric, máy chụp Xquang nội hàm, với các thế

hệ thường quy hoặc số hóa và tương lai là 3D Đây là một bước đi mới, đúngđắn và cần thiết cho việc áp dụng khoa học công nghệ tiên tiến tiếp trong nhakhoa Tuy nhiên, nhiều cơ sở y tế đặc biệt là các cơ sở tuyến tỉnh và huyệnvẫn chưa được đầu tư các thiết bị chuẩn đoán hình ảnh nói trên, hoặc trang bịcác thiết bị lạc hậu, do đó giảm năng suất khám bệnh và khả năng chuẩn đoánbệnh Bên cạnh đó, các sản phẩm này đều phải ngoại nhập từ các hãng nướcngoài điều này làm cho nền kinh tế thêm khó khăn khi một một lượng tiềnkhông nhỏ chảy ra nước ngoài

Với tỷ lệ dân số mắc bệnh cao và yêu cầu của các cơ sở y tế trong nướcđang rất cần những cơ sở nghiên cứu trong nước chế tạo được máy chụp Xquang răng toàn cảnh hiện đại có độ chính xác cao phù hợp với điều kiện ViệtNam, giá thành hạ, dễ thao tác vận hành để trang bị cho các cơ sở y tế phục

vụ cho việc khám chữa bệnh

Liều lượng bức xạ trong Xquang nha khoa không lớn so với liều lượngchụp Xquang các bộ phận khác trong cơ thể như chụp phổi, chụp sọ mặt,…nên cả bệnh nhân và bác sỹ hoàn toàn yên tâm về an toàn bức xạ.

Máy X quang răng toàn cảnh loại cũ thường có cường độ bức xạ cao, hìnhảnh kém rõ nét, lại mất thời gian rửa phim

Đặc biệt với X quang kỹ thuật số, hình ảnh nhận được rõ nét chỉ với liềulượng bức xạ rất thấp, nhỏ hơn từ (20 ÷ 30) lần so với máy chụp X quangthông thường

Với dữ liệu kỹ thuật số, có thể lưu trữ hình ảnh lâu dài, tìm lại hình ảnh

cũ dễ dàng để đối chiếu, so sánh với hình ảnh hiện tại Nhờ đó bác sỹ có thểtheo dõi được diễn tiến của bệnh lý

Máy chụp X quang răng toàn cảnh (DPX-01) của Công ty cổ phần Việnmáy và dụng cụ công nghiệp (Viện IMI) là kết quả của đề tài “Nghiên cứuthiết kế, chế tạo máy X quang răng toàn cảnh” mã số 2274/HĐKHCN-VDL,thuộc loại thiết bị X quang răng toàn cảnh kỹ thuật số (Digital DentalPanoramic Radiography) là thành phần không thể thiếu được trong chẩn đoán

và điều trị Nha Khoa Đặc biệt đối với cấy ghép implant, chỉnh hình răng, tiểuphẫu thuật nhổ răng khôn,…

Như chúng ta đã biết, răng gồm 2 phần: Thân răng nhô lên khỏi xươnghàm mà ta có thể thấy được, phần còn lại là chân răng nằm trong xương hàmchỉ có thể quan sát nhờ X quang để thấy được nhiều yếu tố giúp cho việc điềutrị chính xác

Theo dõi diễn tiến của sâu răng, nhiễm trùng chóp gốc răng, phát hiện các

lỗ sâu ở vùng kẽ răng hoặc những vùng khó quan sát bằng mắt thường, từ đóxem xét, đánh giá mức độ trầm trọng của sâu

Xác định số lượng ống tủy và chiều dài ống tủy cũng như độ lớn củabuồng tủy Xác định số lượng ống tủy và chiều dài ống tủy và hình dạng ốngtủy trong điều trị nội nha, cũng như xác định tình trạng sức khỏe của răngđang điều trị nội nha.

Xác định khoảng cách từ bờ xương đến ống dây thần kinh hàm dưới, từ

bờ xương đến đáy xoang hàm trên trong kỹ thuật đặt Implant

Tầm soát và chẩn đoán sớm những bệnh lý nguy hiểm liên quan đến xươnghàm mà khám trên miệng chưa phát hiện được như u men

Phim toàn cảnh kỹ thuật số đặc biệt quan trọng trong việc theo dõi nhữngrăng vĩnh viễn đang và sắp mọc, giúp phát hiện sớm những lệch lạc như răng

dư, thiếu mầm răng vĩnh viễn Từ đó, bác sĩ có thể dự đoán được hàm răngcủa trẻ sẽ thiếu chỗ (chen chúc) hay dư chỗ (răng thưa) và có kế hoạch canthiệp kịp thời

Máy chụp X quang răng toàn cảnh DPX-01 là thiết bị hiện đại, có khảnăng trang bị cho các phòng khám, bệnh viện phục vụ nhu cầu khám chữabệnh của người dân Do đó việc nghiên cứu kiểm nghiệm, cải tiến DPX-01 đểthiết bị ngày càng hoàn thiện hơn, đáp ứng được yêu cầu hoạt động thực tế, đểthiết bị có thể sớm được đưa vào sản xuất đại trà là một nhiệm vụ cấp thiết

Từ đó tôi đã chọn lựa đề tài “Tính toán, phân tích, kiểm nghiệm hệ thống

truyền động chính của máy chụp X quang răng toàn cảnh DPX-01, khảo sát ảnh hưởng tốc độ xoay của cơ cấu C-arm tới chất lượng chụp” làm

luận văn nghiên cứu thạc sĩ

i Mục tiêu và phương pháp nghiên cứu

+ Mục tiêu của đề tài.

- Tính toán, kiểm nghiệm hệ thống chuyển động của cơ cấu C-arm

- Nghiên cứu ảnh hưởng của tốc độ chuyển động của cơ cấu C-arm đến chấtlượng chụp

+ Nội dung nghiên cứu.

- Nghiên cứu khái quát về các chuyển động của máy DPX-01

- Tính toán, lựa chọn bộ truyền động của cơ cấu C-arm

- Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số công nghệ tốc độ động cơ xoaycủa cơ cấu C-arm tới kết quả chụp của máy DPX-01

ii Phương pháp luận và phương pháp nghiên cứu

+ Phương pháp luận

Đề tài được thực hiện bằng phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp vớithực nghiệm

+ Phương pháp nghiên cứu.

- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết

- Tính toán lựa chọn các thông số phù hợp

- Tiến hành các thí nghiệm

- Phân tích và đánh giá kết quả

- Hoàn thiện và củng cố lý thuyết đã có

iii Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

+ Ý nghĩa khoa học

- Làm quen v i công ngh ch p X quang răng toàn c nh hi n v nới công nghệ chụp X quang răng toàn cảnh hiện vẫn ệ chụp X quang răng toàn cảnh hiện vẫn ụp X quang răng toàn cảnh hiện vẫn ảnh hiện vẫn ệ chụp X quang răng toàn cảnh hiện vẫn ẫnđang còn m i m t i vi t nam.ới công nghệ chụp X quang răng toàn cảnh hiện vẫn ẻ tại việt nam ại việt nam ệ chụp X quang răng toàn cảnh hiện vẫn

- N m b t đắm bắt được các kết cấu cơ khí, động học có độ chính xác cao ắm bắt được các kết cấu cơ khí, động học có độ chính xác cao ược các kết cấu cơ khí, động học có độ chính xác caoc các k t c u c khí, đ ng h c có đ chính xác caoết cấu cơ khí, động học có độ chính xác cao ấu cơ khí, động học có độ chính xác cao ơ khí, động học có độ chính xác cao ộng học có độ chính xác cao ọc có độ chính xác cao ộng học có độ chính xác cao

được các kết cấu cơ khí, động học có độ chính xác cao ử dụng rộng rãi trong các thiết bị y tế hiện đại ụp X quang răng toàn cảnh hiện vẫnc s d ng r ng rãi trong các thi t b y t hi n đ i.ộng học có độ chính xác cao ết cấu cơ khí, động học có độ chính xác cao ị y tế hiện đại ết cấu cơ khí, động học có độ chính xác cao ệ chụp X quang răng toàn cảnh hiện vẫn ại việt nam

+ Ý nghĩa thực tiễn

- Tìm hi u thi t k c khí chi ti t máy X quang răng toàn c nh DPX-ểu thiết kế cơ khí chi tiết máy X quang răng toàn cảnh DPX- ết cấu cơ khí, động học có độ chính xác cao ết cấu cơ khí, động học có độ chính xác cao ơ khí, động học có độ chính xác cao ết cấu cơ khí, động học có độ chính xác cao ảnh hiện vẫn

01 thu c đ tài, t đó tính toán, ki m nghi m l i cácộng học có độ chính xác cao ề tài, từ đó tính toán, kiểm nghiệm lại các ừ đó tính toán, kiểm nghiệm lại các ểu thiết kế cơ khí chi tiết máy X quang răng toàn cảnh DPX- ệ chụp X quang răng toàn cảnh hiện vẫn ại việt nam thông s tínhố tínhtoán thi t k c khí, l a ch n đai răng cho chuy n đ ng.ết cấu cơ khí, động học có độ chính xác cao ết cấu cơ khí, động học có độ chính xác cao ơ khí, động học có độ chính xác cao ựa chọn đai răng cho chuyển động ọc có độ chính xác cao ểu thiết kế cơ khí chi tiết máy X quang răng toàn cảnh DPX- ộng học có độ chính xác cao

- T các th c nghi m ch p trên máy DPX-01 v i các thi t l p t c đừ đó tính toán, kiểm nghiệm lại các ựa chọn đai răng cho chuyển động ệ chụp X quang răng toàn cảnh hiện vẫn ụp X quang răng toàn cảnh hiện vẫn ới công nghệ chụp X quang răng toàn cảnh hiện vẫn ết cấu cơ khí, động học có độ chính xác cao ập tốc độ ố tính ộng học có độ chính xác cao

ch p khác nhau đ a ra thông s t c đ ch p phù h p đ m b o đụp X quang răng toàn cảnh hiện vẫn ư ố tính ố tính ộng học có độ chính xác cao ụp X quang răng toàn cảnh hiện vẫn ợc các kết cấu cơ khí, động học có độ chính xác cao ảnh hiện vẫn ảnh hiện vẫn ộng học có độ chính xác caochính xác và rút ng n th i gian ch p.ắm bắt được các kết cấu cơ khí, động học có độ chính xác cao ời gian chụp ụp X quang răng toàn cảnh hiện vẫn

Thuyết minh của luận văn được trình bày gồm các phần chính sau:

Mở đầu

Chương 1: Tổng quan về thiết bị và công nghệ chụp X quang răng

Chương 2: Nghiên cứu sơ bộ về thiết kế của máy chụp X quang răng toàncảnh của viện IMI

Chương 3: Tính toán kiểm nghiệm hệ thống truyền động xoay của máy –nghiên cứu ảnh hưởng của thông số công nghệ tốc độ động cơ xoay cơ cấu C– ARM đến kết quả chụp

Chương 4: Kết luận và kiến nghị (kết luận chung và phương hướng pháttriển)

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ VÀ CÔNG NGHỆ

CHỤP X-QUANG RĂNG1.1 Lịch sử ra đời máy chụp X quang

 Trong những năm 1870 và 1880 có rất nhiều nhà vật lý ứng dụng hoạtđộng của một ống tia âm cực gọi làống Crooks trong thí nghiệm của họ(hình 1.1)

 Loại ống này là dạng nguyên thuỷđầu tiên của đèn huỳnh quang vàđènneon Mặc dùống Crook là một loại ống tạo ra tia X nhưng tại thờiđiểmđó không ai phát hiện ra sự có mặt của tia X

Hình 1.1 Nguyên bản của ống Crooks.

Vào ngày 8 tháng 11 năm 1895, Wilhelm Conrad Roentgen, một nhà vật

lý người Đức cũng ứng dụng việc sử dụng ống Crook trong các thí nghiệmcủa ông ở trường Đại Học Wurzburg Trong phòng thí nghiệm tối của mình,ông bọc xung quanh ống Crook một loại giấy ảnh đen để ngăn không cho cáctia phát ra ngoài Khi thực hiện thí nghiệm, một đĩa kim loại đặt ngang quaống được bao phủ bới tinh thể hợp kim Bari - một chất huỳnh quang bắt đầuphát sáng Roentgen rất chú ý đến đặc điểm này và đặc biệt ông để ý đến mốiquan hệ giữa độ phát sáng của đĩa so với khoảng cách của ống, đĩa phát sánghơn khi được di chuyển lại gần nguồn phát tia Roentgen lần lượt đặt các chất

Hình 1.2 Wilhelm Conrad Roentgen

khâc nhau như gỗ, nhôm vă thậm chí lă cả băn tay của ông giữa ống vă đĩakim loại, cẩn thận quan sât sự ảnh hưởng tại bề mặt đĩa Roentgen mất thímmột văi tuần sau đó để tìm hiểu về một dạng năng lượng từ một loại tia lạ mẵng phât hiện ra, ông gọi đó lă "tia X", X lă biểu tượng chưa biết Cuối năm

1895, Roentgen gần như đê khâm phâ ra hầu hết tính chất của tia X có bảnchất gần giống như ngăy hôm nay Ông đê được nhận giải Nobel về vật lý văonăm 1901 nhờ khâm phâ năy

Trong câc thí nghiệm đầu tiín với tia X Roentgen đê tạo ra một bức ảnhgiải phẫu về băn tay của vợông nhờ tia X Ứng dụng của tia X trong y học đầutiín ở Mỹ lă một cuộc thử nghiệm tại trường cao đẳng Dartmouth văo thâng 2năm 1896 khi tạo ảnh một cânh tay bị gêy xương của một sinh viín

Mây X quang cổ phải mất 30 phút để tạo ra một bức ảnh có thể quan sât được.Theo thời gian có rất nhiều cải tiến đê được ứng dụng văo trong mây X quangnhằm giảm thời gian phât tia vă thời gian tạo ảnh Khó khăn ban đầu của mây

X quang lă nguồn điện tại thời điểm đó không đủ công suất để có có thể tạoảnh vă rất khó để có thể điều chỉnh Nhờ ứng dụng biến thế tự ngẫu H.C

Snook với mây phât dòng xoay chiều nín việc điều chỉnh dòng điện được dễdăng hơn, với thiết kế "Cathode nóng" của William Coolidge kết hợp với phâtminh của Snook đê cải thiện đâng kể nguồn điện cấp cho mây Ống Coolidgeđược giới thiệu văo năm 1910, lă một dạng ống điển hình mă còn được ứngdụng cho câc thiết kế của ống tia X ngăy nay.

Roentgen sử dụng một đĩa thuỷ tinh được bao phủ bởi chất nhũ tương nhưtrong phim ảnh để tạo ra phim ảnh X quang Câch năy ngăy nay vẫn được sửdụng trín thế giới, Pupin sử dụng măn hình phât quang để hiện ảnh X quang -gọi lă X quang tăng sâng truyền hình sử dụng để tạo ra một ảnh X quangchuyển động

Năm 1898, Thomas Edison phải thử nghiệm với 1800 chất để tìm ra đặctính phât quang của chúng Ông lă người phât minh ra ống huỳnh quang văkhâm phâ ra rất nhiều câc chất phât quang được sử dụng trong ngănh X quangngăy nay Edison đê phải từ bỏ câc nghiín cứu của ông khi người trợ lý củaông Clarence Dally gần như bị bỏng hết băn tay do phải hứng nhiều tia X.Tay của Dally đê phải bị cắt bỏ vẵng mất văo năm 1904 Đđy lă câi chết đầutiín được ghi nhận bởi tia X tại Mỹ

Cho đến tận chiến tranh thế giới thứ nhất, đĩa tạo ảnh bằng thuỷ tinh vẫnđược sử dụng để tạo ảnh tia X Trong suốt thời kì chiến tranh câc nhă sản xuấtđĩa tạo ảnh không thể có được nguồn cung cấp thuỷ tinh chất lượng cao từ Bỉ,

vă chính phủ Mỹ đê phải nhờđến George Eastman, người sâng lập ra công tyKodak Eastman Eastman đê phât minh ra phim ảnh sử dụng NitrateCenllulose, một loại chất plastic mới thay thế cho thuỷ tinh Bức ảnh đầu tiínứng dụng phât minh năy ra đời năm 1941

Những năm đầu thế kỉ 20, sự phât xạ gđy ra những ảnh hưởng trín dangười như bỏng da, rụng tóc vă sự thiếu mâu ở cả bâc sĩ vă bệnh nhđn Sự đođạc liều phóng xạ vă kiểm soât liều chiếu vẫn luôn được duy trì nhằm đânh

giá thương tổn mà tia X gây ra vẫn được tiếp tục cho đến ngày nay Việc mặcquần áo bằng chì và sử dụng hàng rào bảo vệ để giảm liều chiếu đối với ngườivận hành máy phải luôn được kiểm tra Ngày nay, nhờ cải tiến công nghệ vàcác cảnh báo an toàn, các lần phát tia X dần trở nên an toàn hơn với bệnhnhân.

1.2 Tình hình nghiên cứu máy chụp X quang trên thế giới

Với bản chất là sản phẩm y tế công nghệ cao theo hướng mechatronic, chotới nay, việc nghiên cứu phát triển và sản xuất máy chụp X quang răng toàncảnh được triển khai trên thị trường theo các hướng chính:

- Nguồn cung cấp:

+ Máy X quang răng toàn cảnh chất lượng cao được sản xuất chủ yếu ởcác nước phát triển như: Mỹ, Ý, CHLB Đức, Pháp, Nhật Bản,… vớicác hãng mang thương hiệu quốc tế như: Sirona, Kodak, Plameca,Panoramic, Gendex, Soredex, Imago, Asahi, Yoshida, Morita… Cácnhà sản xuất này có ưu thế tuyệt đối về công nghệ nguồn, vốn để nắmgiữ vai trò khống chế trong lĩnh vực xây dựng và phát triển các thế hệmáy Thiết bị của các hãng này thuộc dòng thiết bị cao cấp và các tổhợp này cũng nắm phần lớn các bằng sáng chế về thiết bị đồng bộ vàlinh kiện chính

+ Trong những năm gần đây các máy X quang răng chất lượng trung bình

đã xuất hiện nhờ các công ty dựa vào các kết quả nghiên cứu phát triểncủa các tổ hợp công nghiệp lớn nói trên, phối hợp với một số bằng sángchế 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 thịtrường, đặc biệt là thị trường các nước đang phát triển, các khu vực,cộng đồng dân cư có thu nhập thấp, Ngoài ra còn các công ty liêndoanh, cơ sở sản xuất lắp ráp thiết bị tự đầu tư hoặc chuyển giao công

nghệ từ các hãng thuộc các nước công nghiệp phát triển tạo ra máy Xquang răng chụp toàn cảnh Sản phẩm dạng này chủ yếu là Hàn Quốc,

…

- Nhu cầu thị trường:

+ Ở các nước thị trường có nền kinh tế phát triển, như: Mỹ, Bắc Mỹ, Châu

Âu, Nhật Bản các sản phẩm chất lượng cao chiếm ưu thế tuyệt đối, nhất

là sản phẩm nội địa

+ Nhu cầu về máy X quang răng toàn cảnh tại nhiều quốc gia đang pháttriển, với dân số lớn như: Ấn Độ, Trung Quốc, Braxin,… là rất caonhưng môi trường cạnh tranh rất mạnh mẽ từ các thương hiệu lớn vàmột số thương hiệu mới như: Hàn Quốc,…

+ Bên cạnh đó, còn có một số thị trường tiềm năng với sản phẩm thiết bịnha khoa sản xuất tại các nước đang phát triển như: Đông Nam Á, BắcPhi, Mỹ La-tinh,.…

1.3 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng máy chụp X quang toàn cảnh trong nước

Hiện nay, thiết bị chụp X quang răng toàn cảnh đã được viện IMI thiết kế, chếtạo thành công, qua khảo sát các cơ sở y tế đã trang bị máy chụp X quangrăng bằng tia X cụ thể như sau:

- Bệnh viện tuyến trung ương: Bệnh viện Bạch Mai, Bệnh viện E Hà Nội,Bệnh viện Chợ Rẫy, Bệnh viện Hữu Nghị, Bệnh viện Phụ sản TW, Bệnhviện K Hà Nội,…

- Bệnh viện tuyến Tỉnh và Khu vực: Phú Thọ, Móng Cái, Quảng Ninh,…

- Bệnh viện trực thuộc ngành: Bệnh viện Quân Y 108, Bệnh viện Quân Y

103, Bệnh viện Đại Học Y Hà Nội,….;

- Bệnh viện tư nhân: Bệnh viện Vinmec, Bệnh viện Thu Cúc, Bệnh việnHồng Ngọc, Bệnh viện Tràng An, Bệnh viện Phụ sản QT Sài Gòn, …Hiện nay, Các bệnh viện tư nhân và các bệnh viện thuộc khối Nhà Nước đangrất chú trọng đầu tư máy chụp X quang toàn cảnh theo nhu cầu và khả năngđầu tư: Các bệnh viện tư nhân tại Hà Nội thường sử dụng máy của hãngOsteoSys Các bệnh viện tư nhân tại thành phố Hồ Chí Minh thường sử dụngmáy của hãng Medilink, L’Acn Các bệnh viện thuộc khối Nhà Nước thường

sử dụng máy của các hãng Hologic, GE (ưu điểm là chất lượng rất tốt vàchính xác nhưng nhược điểm là mức kinh phí để đầu tư rất cao)

1.4 Phân loại, cấu tạo chung của Máy chụp X quang

Theo chức năng phân ra : X quang thường quy, X quang răng,

1.4.2 Cấu tạo chung của Máy chụp X quang

Cấu tạo chung của máy chụp X quang gồm các bộ phận :

- Khối phát tia X

- Khối tạo cao thế

- Bàn chụp, giá chụp, cột đỡ bóng

- Khối điều khiển

- Khối thu nhận/hiển thị hình ảnh

1.5 Kết luận chương 1

Việc ứng dụng các thiết bị tạo ảnh trong y tế giúp ích rất nhiều cho cácbác sĩ để chẩn đoán bệnh một cách chính xác từ đó tìm ra phương pháp điềutrị tốt nhất cho bệnh nhân

Thiết bị tạo ảnh đầu tiên trên thế giới là một máy X quang do nhà bác họcngười Đức Wilhelm Conrad Roentgen phát minh, ý tưởng thiết kế và cấu tạocủa nó ngày nay vẫn được các nhà chế tạo sử dụng Song song với việc sửdụng máy tạo ảnh X quang truyền thống là dùng phim X quang để lưu trữảnh, các nhà chế tạo đãáp dụng công nghệ bán dẫn trong việc tạo ra máy Xquang số là hệ thống máy X quang về cơ bản có cấu tạo như máy X quangthường quy (convention radiography) nhưng ảnh của nó được lưu trữ dướidạng số thuận tiện cho quá trình phóng to, thu nhỏ và truyền ảnh trên hệ thốngthông tin Máy X quang số là một sự kết hợp giữa công nghệ tạo ảnh truyềnthống và công nghệ thông tin trong bệnh viện ngày nay

CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU SƠ BỘ VỀ THIẾT KẾ CỦA MÁY CHỤP X QUANG RĂNG TOÀN CẢNH CỦA VIỆN

IMI.

ii.1 Giới thiệu máy chụp X quang răng toàn cảnh DPX-01 của viện IMI

Hình 2.1 Hình ảnh máy chụp X quang toàn cảnh DPX-01 của viện IMI.

- Chức năng quét: Răng toàn cảnh, khớp hàm

 Chương trình chụp: toàn hàm người lớn, toàn hàm trẻ em, chụp TMJ,

2.2 Cấu tạo hệ thống khung, giá đỡ

Hình 2.2 Cấu tạo tổng thể của máy X quang răng (chụp toàn cảnh).

Cấu tạo của máy bao gồm:

- Khung máy: Là bộ phận được thiết kế đảm bảo kết cấu vững chắc của máy

và giữ toàn bộ hệ thống đầu máy, tay quay điều chỉnh theo chiều caongười cần chụp

- Hệ thống chuyển động lên xuống: Nhằm điều chỉnh cụm đầu máy phù hợpvới chiều cao người cần chụp thông qua bộ phận truyền chuyển động làđộng cơ biến tần và bộ phận chấp hành là vít me – đai ốc gắn với cụm đầumáy Tốc độ của chuyển động lên xuống được điều chỉnh phù hợp đảmbảo cụm đầu máy chuyển động êm, nhẹ nhàng và vị trí chuyển động đượcđiều chỉnh chính xác phù hợp với chiều cao, tư thế của người cần chụp

- Cụm chuyển động xoay: tạo chuyển động xoay cho cụm tay quay (gá hệthống thu phát tia X) và kết hợp với hệ thống thu phát tia X để quét toàn

bộ hàm răng và cho hình ảnh rõ nét của hàm răng trong quá trình chụp.Tốc độ của chuyển động xoay được điều chỉnh phù hợp đảm bảo hình ảnhchụp của hàm răng rõ nét phục vụ cho chẩn đoán hình ảnh

- Các hệ thống thiết bị khác như: Giá đỡ cằm, tay cầm nhằm tạo điều kiệnthuận lợi cho người chụp và vận hành

Các chuyển động của máy cụ thể như sau:

 Chuyển động lên – xuống: Là chuyển động của toàn bộ cụm đầu máytheo cột đứng của máy, chuyển động này sử dụng cơ cấu truyền chuyểnđộng là động cơ biền tần gắn liền hộp giảm tốc

 Chuyển động xoay: Là chuyển động chính quét toàn bộ hàm răng phục

vụ quá trình chụp gồm 02 chuyển động là chuyển động xoay cho tayquay và chuyển động vào - ra cho tay quay, các chuyển động này sửdụng cơ cấu truyền chuyển động là động cơ bước gắn liền hộp giảmtốc

2.3 Hệ thống truyền động

Hệ thống truyền động gồm: Hệ thống truyền động phục vụ cho “chuyểnđộng lên – xuống, chuyển động xoay và chuyển động tịnh tiến vào - ra củađầu chụp”

2.3.1 Hệ thống truyền động chuyển động lên – xuống

Chuyển động lên xuống của máy chụp X quang răng toàn cảnh được tínhtoán và thiết kế sao cho gọn nhẹ, được lắp bên trong phần thân đỡ và phần cộtmáy vừa để tiết kiệm diện tích vừa để đảm bảo an toàn khi người vận hànhthao tác nghiệp vụ y tế

Máy chụp X quang toàn cảnh DPX- 01 sử dụng hệ thống truyền động vít međai ốc

Hình 2.3 Cơ cấu truyền động vít me – đai ốc.

Truyền động vít – đai ốc được sử dụng để biến chuyển động quay thànhchuyển động tịnh tiến và được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực kỹ thuậtkhác nhau với độ chính xác cao, kết cấu đơn giản, gọn, khả năng chịu tải lớn,

di chuyển chính xác Truyền động vít – đai ốc được chia làm hai loại chínhsau:

 Cơ cấu vít trượt

 Cơ cấu vít lăn

Trong trường hợp với máy chụp X quang răng toàn cảnh sử dụng cơ cấu víttrượt (vít quay và đai ốc tịnh tiến)

2.3.2 Hệ thống truyền động chuyển động xoay và tịnh tiến vào – ra của tay chụp

+ Chuyển động quay tròn: Sử dụng động cơ bước và bộ truyền đai răng

Hình 2.4 Động cơ bước

Hình 2.5 Bộ truyền đai răng của chuyển động quay.

+ Chuyển động tịnh tiến ra – vào của đầu chụp (cơ cấu tay chữ C).

Bên cạnh chuyển động xoay, cơ cấu tay chữ C cần thực hiện chuyểnđộng tịnh tiến ra – vào để có thể chụp chính xác theo hình dạng của hàm răng.Chuyển động tịnh tiến này có biên độ nhỏ, nhưng yêu cầu phải thực hiệnchính xác, êm ái, không rung động, đồng thời cần có thiết kế nhỏ gọn để cóthể lắp đặt vào phần đầu của máy

Với các khảo sát về các cơ cấu truyền chuyển động tịnh tiến thường sửdụng trong các máy y tế, kết hợp với việc tham khảo các thiết kế của mẫumáy nghiên cứu, tác giả đã lựa chọn cơ cấu truyền chuyển động trục vít – đai

ốc để truyền chuyển động tịnh tiến cho cơ cấu tay chữ C

2.4 Hệ thống điều khiển chuyển động

Sơ đồ khối hệ thống điều khiển của máy X quang răng (chụp toàn cảnh) nhưsau:

Hình 2.6 Sơ đồ hệ thống điều khiển máy X quang răng (chụp toàn cảnh).

Hệ thống điều khiển bao gồm:

- Máy tính: với phần mềm chuyên dụng để điều khiển toàn bộ máy với việcnhận dữ liệu (hình ảnh chụp tia X) từ bộ detector thông qua cổng Ethernettốc độ cao và các thông số điều khiển từ Board điều khiển trung tâm thôngqua cổng RS232

- Hệ thống thu phát tia X gồm bộ nguồn, bóng phát tia X và bộ thu tia X(Detector) được nhận tín hiệu điều khiển từ Board điều khiển trung tâm

- Các động cơ để điều khiển chuyển động gồm: chuyển động lên - xuống,chuyển động xoay và chuyển động ra – vào

- Hệ thống điện động lực và điều khiển: Phân phối nguồn cung cấp đến cácthiết bị của máy như: nguồn tia X, board điều khiển trung tâm

Board điều khiển trung tâm cấp tín hiệu điều khiển cho các board khác như sau:

- Board Inverter: tín hiệu điều khiển ON/OFF (tín hiệu số), tín hiệu thiết lập kV(0÷5V), tín hiệu thiết lập mA (0÷5V) để điều khiển nguồn phát tia X

- Biến tần: bao gồm tín hiệu chạy/dừng, tín hiệu thiết lập tốc độ (0÷5V) đểđiều khiển chuyển động lên - xuống

- Board điều khiển động cơ bước: Tín hiệu chạy/dừng, quay trái/phải, xungđiều khiển để điều khiển chuyển động xoay và ra – vào

- Giao tiếp với máy tính để nhận các thông số điều khiển

2.5 Kết luận chương 2

Máy chụp X quang răng toàn cảnh DX- 01 đã được viện máy IMI thiết kế

và chế tạo thành công dựa trên mẫu máy cơ sở của Hàn Quốc, để thực hiện đề

tài “Tính toán, phân tích, kiểm nghiệm hệ thống truyền động chính của máy chụp X quang răng toàn cảnh DPX-01, khảo sát ảnh hưởng tốc độ xoay của cơ cấu C-arm tới chất lượng chụp” cần nghiên cứu sơ bộ về cấu

tạo hệ thống khung giá đỡ, hệ thống truyền động, hệ thống điều khiển chuyểnđộng với mục đích cải tiến thiết bị này ngày càng hoàn thiện hơn, đáp ứngđược yêu cầu hoạt động thực tế, để thiết bị có thể sớm được đưa vào sản xuấtđại trà nhằm đáp ứng nhu cầu thực tế trong nước hiện nay

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG XOAY CỦA MÁY - NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ

XOAY CƠ CẤU C-ARM ĐẾN KẾT QUẢ CHỤP

3.1 Tính toán lựa chọn hệ thống truyền động

3.1.1 Nghiên cứu hệ thống dẫn chuyển động xoay

Chuyển động xoay của phần chi tiết quay bao gồm nguồn phát tia X

và cảm biến X quang kỹ thuật số, đây là phần quan trọng nhất của máychụp răng toàn cảnh vì vậy các chuyển động của bộ phận này đòi hỏi có

độ chính xác cao tuyệt đối để khử hoàn toàn các nhiễu cũng như sai lệchtrong quá trình dịch chỉnh khi thực hiện quá trình chụp

Chính vì những lý do trên nên cơ cấu truyền chuyển động của chuyểnđộng xoay được sử dụng bằng động cơ bước và qua bộ truyền đai răng đểđảm bảo tính chính xác khi chuyển động

Hình 3.1 Cụm dẫn chuyển động xoay

Hệ thống dẫn chuyển động xoay bao gồm phần chi tiết trục quay, bạc đỡ,tấm đế cố định và phần khung quay.

Trục quay là bộ phận truyền chuyển động xoay cho phần khung có gắncác bộ phận bóng và detetor, đây là chi tiết quan trọng và được chọn lựa saocho vật liệu là phù hợp cũng như gia công chính xác đảm bảo việc thực hiệntruyền động được hoàn hảo phù hợp với các thiết bị của ngành y tế

Chính vì những lý do trên, tác giả đề tài quyết định chọn vật liệu để chếtạo chi tiết trục quay là inox SUS304 (với các tính chất như không nhiễm từ,

có thể dùng trong mọi môi trường, luôn sáng bóng, đảm bảo an toàn trongngành thực phẩm và y tế)

3.1.2 Nghiên cứu hệ thống truyền chuyển động cho chuyển động xoay

Chuyển động xoay và chuyển động tịnh tiến của phần chụp là 2 chuyểnđộng được sử dụng động cơ bước để đảm bảo tính chính xác trong khi chụp Với chuyển động xoay tròn: tác giả đề tài sử dụng động cơ bước và bộtruyền đai răng

3.1.2.1 Tính toán và chọn động cơ của hệ thống chuyển động xoay

Với tính chất của chuyển động và kết cấu, không gian bố trí thì việc tính

và chọn động cơ bước phải thỏa mãn một số điều kiện như kích thước nhỏgọn, công suất đủ để phục vụ cho chuyển động, dễ lắp ráp và kết nối, phùhợp với bộ truyền đai răng

+ Chọn động cơ thì ta chọn theo mômen động cơ hoặc theo công suất,công suất hay mômen của động cơ còn phụ thuộc vào tỷ số truyền, khối lượng

và tốc độ dịch chuyển của tải mà ta mong muốn

 Thời gian hoạt động: 36(s)

- Thời gian tăng tốc: ta = 2 (s)

- Chu kỳ hoạt động: tc = 32(s)

- Thời gian giảm tốc: td = 2(s)

- Thời gian làm việc ở tốc độ ổn định: tb = 3(s)

- nC-arm = 2,14  2,5 (vg/ph)

Tính quán tính quá tải:

JL = JC + JG + JP 1

Trong đó;

JC = 0 (vì gắn trực tiếp lên trục động cơ)

JG - Mô men quán tính khối lượng cụm đầu chụp

JP - Mô men quán tính khối lượng bánh đai

Thay vào trên ta được:

JL = JC + (1/4).GA.D12 + (1/8).GP.D12 = 0 + 0,25.50.(0,05)2 + 0,125.0,1.(0,05)2 = 0,000315 = 3,15.10-4(kg.m2)

b Chọn động cơ

Theo những yêu cầu trên, tác giả chọn loại động cơ bước có kích thước

là 60x60mm có mã hiệu là M566 (W) và có các thông số kỹ thuật theo cácbảng sau

Bảng 3.1 Bảng thông số kỹ thuật của động cơ bước sử dụng cho

chuyển động xoay.

Hình 3.2 Kích thước cơ bản và hình ảnh của động cơ bước sử dụng cho

Xác định mô men cực đại:

Kết luận: Vậy, loại động cơ bước có kích thước là 60x60mm, mã hiệu làM566 (W) thỏa mãn các yêu cầu để đảm bảo hoạt động bình thường cũng nhưtiết kiệm được chi phí nhỏ nhất có thể.

3.1.2.2 Tính toán, chọn bộ truyền đai răng phục vụ cho truyền động xoay của máy chụp X Quang răng toàn cảnh

Hình 3.3 Bộ truyền đai răng của chuyển động xoay

Việc tính toán bộ truyền đai răng được thực hiện theo các công thức và kinhnghiệm để lựa chọn ra các thông số của bộ truyền đai sao cho phù hợp vớikhông gian của máy, đảm bảo công suất thiết kế và an toàn cho người sử dụng

và người bệnh

Tính toán thiết kế bộ truyền đai răng theo trình tự sau:

- Môđun m xác định theo công thức thực nghiệm:

Với bước đai: p = mπn/t (mm)

Trong đó:

P1 - công suất truyền (kW)

2