科普 | 百年X射線管,改變世界的十個(gè)里程碑(4)一切創(chuàng)新為了CT和DSA
發(fā)布時(shí)間:
2023-09-13
1971年,美國(guó)塔夫斯大學(xué)的科馬克和英國(guó)EMI的工程師亨斯費(fèi)爾德分別發(fā)明了CT;1977年,美國(guó)威斯康星大學(xué)Mistretta小組和亞利桑那大學(xué)Nadelman小組研制成功數(shù)字減影血管造影(Digital Subtraction Angiography,DSA)技術(shù)。此后,幾乎所有的球管創(chuàng)新都是為了滿足CT和DSA的技術(shù)發(fā)展需求。
未來(lái)屬于液態(tài)金屬軸承技術(shù)
在液態(tài)金屬軸承技術(shù)出現(xiàn)之前,球管都是以機(jī)械滾珠作為轉(zhuǎn)動(dòng)支撐,但滾珠受熱會(huì)變形,磨損也變形;此外,轉(zhuǎn)速越快,噪音越大,磨損越嚴(yán)重。因此,很多球管故障并不是燈絲斷了,而是陽(yáng)極卡死,或者轉(zhuǎn)速不達(dá)標(biāo),導(dǎo)致無(wú)法曝光。為什么越高端的CT,其機(jī)械滾珠球管壽命越短。
世界上第一只液態(tài)金屬軸承球管
1989年,飛利浦推出了MRC200,率先使用在其DSA(2年后在CT)上使用液態(tài)金屬軸承技術(shù),這是球管的第6個(gè)里程碑,第4個(gè)提升球管壽命的技術(shù),從此球管不再追求大熱容量,而是追求高散熱率。憑借液態(tài)金屬軸承技術(shù)的零磨損、零震動(dòng)、高散熱率,飛利浦球管成為長(zhǎng)壽的代名詞。以飛利浦MRC800為例,該球管的壽命通常在200萬(wàn)秒左右,300、400萬(wàn)也并不奇怪,云南玉溪江川縣人民醫(yī)院的Brilliance 64創(chuàng)造了9年587萬(wàn)秒次的世界記錄。
近幾年,我們特別經(jīng)常聽到液態(tài)金屬軸承球管,是因?yàn)轱w利浦的該項(xiàng)專利已到期,GE、萬(wàn)睿視、佳能(東芝)等開始跟進(jìn)該技術(shù)。
萬(wàn)睿視的陽(yáng)極接地技術(shù)
1998年,西門子發(fā)明平板燈絲技術(shù)(Flat electron emitter),不僅使燈絲壽命更長(zhǎng),更使陰極電子的發(fā)射更穩(wěn)定,提高X射線質(zhì)量;同一年,萬(wàn)睿視發(fā)明翅片式旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極(Finned rotating anodes),進(jìn)一步提高了球管陽(yáng)極散熱面積。
不過(guò),當(dāng)年最重要的技術(shù)當(dāng)屬萬(wàn)睿視的陽(yáng)極接地技術(shù)(Anode End Grounded,AEG)。與雙極(±70V)球管不同,陽(yáng)極接地的陰極接負(fù)高(-140KV),金屬殼接地可以捕獲雜散電子,減少無(wú)用輻射,提高了圖像質(zhì)量;此外,還具有更高的球管冷卻效率,能承受更大的重力加速度,還可以把球管做的更小。這是球管的第7個(gè)里程碑,第5個(gè)提升球管壽命的技術(shù),第2個(gè)提升圖像質(zhì)量的技術(shù)。如今,單極高壓已成為高端球管的標(biāo)配。
萬(wàn)睿視陽(yáng)極接地及其專利
革命性的0兆球管
2003年,西門子推出了Straton電子束控球管,也就是我們的熟知的第一代0兆球管。從壽命角度,Straton并不成功,直到西門子又推出了革命性的Vectron。
西門子Straton電子束控球管
不過(guò),Straton絕對(duì)會(huì)載入史冊(cè),成為球管的第8個(gè)里程碑,第5個(gè)提升球管壽命的技術(shù),第2個(gè)提升圖像質(zhì)量的技術(shù)。因?yàn)椋?/p>
1)雙向飛焦點(diǎn)。通過(guò)精確、快速地控制電子束偏轉(zhuǎn),提高采樣率,實(shí)現(xiàn)不足0.4毫米的當(dāng)時(shí)業(yè)界最高各向同性分辨率。此后,飛焦點(diǎn)技術(shù)成為提高空間分辨率和成像質(zhì)量的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
2)陽(yáng)極直接冷卻技術(shù)。雖然陽(yáng)極熱容量只有0.6MHu,但陽(yáng)極直接油冷技術(shù)可實(shí)現(xiàn)快速冷卻,意味意味著陽(yáng)極靶會(huì)更小,意味著球管可以更小,意味著雙源CT的誕生,這又是另一個(gè)故事。
球管天花板:iMRC
1899,穆勒(飛利浦)發(fā)明了世界上第一個(gè)水冷球管,當(dāng)時(shí)的冷陰極球管并沒(méi)有用起來(lái)。然而100年后,當(dāng)飛利浦推出陽(yáng)極水冷球管時(shí),我高度懷疑其研發(fā)人員是在單位無(wú)聊閑逛時(shí),突然看到了這個(gè)球管。兩者的實(shí)現(xiàn)邏輯不能說(shuō)是非常相似,只能說(shuō)是一模一樣。果然,歷史總能帶給我們啟示。
第一個(gè)水冷球管
2007年,飛利浦推出了iMRC冰球管,《中國(guó)醫(yī)療裝備及關(guān)鍵零部件發(fā)展報(bào)告》將其稱為球管天花板,iMRC采用了電磁聚焦、動(dòng)態(tài)四焦點(diǎn)、液態(tài)金屬軸承、單季高壓等高端技術(shù),還創(chuàng)造性使用了陽(yáng)極直接水冷(透心涼)、螺紋軸承、雙軸承支撐、節(jié)段陽(yáng)極等新技術(shù),使隨開隨掃變成現(xiàn)實(shí),還支持長(zhǎng)時(shí)間掃描,延長(zhǎng)球管壽命,這是球管的第9個(gè)里程碑,第6個(gè)提升球管壽命的技術(shù)。
《中國(guó)醫(yī)療裝備及關(guān)鍵零部件發(fā)展報(bào)告》截圖
跨越1000mA的Vectron
2013年,西門子推出了第三代雙源CT:SOMATOM Force,搭載最新一代IGBT球管:Vectron,首次將球管管電流提高至1300mA,這是球管的第10個(gè)里程碑,第3個(gè)提升圖像質(zhì)量的技術(shù),第1個(gè)降低劑量的技術(shù)。在解決熱容量的同時(shí),不僅實(shí)現(xiàn)了低KV、更高mA、更長(zhǎng)時(shí)間的大范圍連續(xù)掃描,還實(shí)現(xiàn)了低劑量、低造影劑用量的雙低掃描。從此,70kV低劑量掃描也稱為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
西門子Vectron球管
本公司高壓電源研發(fā)、高壓電源生產(chǎn)、定做多種規(guī)格的高壓電源及特種電源產(chǎn)品、X光射線管高壓電源、制造、銷售商,生產(chǎn)銷售定制和標(biāo)準(zhǔn)高壓電源產(chǎn)品,功率范圍從100mW到1000kW,電壓范圍從60V到600kV,廣泛用于分析儀器、CT掃描、骨密度測(cè)量、無(wú)損檢測(cè)、分析用X射線分析、X射線探測(cè)、離子注入、電子束印刷、爆炸物探測(cè)、行李掃描、電信、質(zhì)譜儀等領(lǐng)域。
面向未來(lái),公司將以“團(tuán)結(jié)、求實(shí)、創(chuàng)新、高效”的企業(yè)精神,“質(zhì)量贏得市場(chǎng),誠(chéng)信鑄就品牌”的理念,通過(guò)分析不同行業(yè)用戶的產(chǎn)品特點(diǎn),從研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、客服、辦公等各個(gè)環(huán)節(jié)高效提供給用戶,并根據(jù)用戶自身的情況,為用戶量身訂制合適的高壓電源完整解決方案,從而提升用戶產(chǎn)品的性能和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
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