ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

Разработка рабочего места специалиста по обслуживанию МРТ

Аннотация 

 

Пояснительная записка содержит 85 листов, в том числе 13 рисунков, 20 таблиц, 23 использованных источника, 1 приложение.

В данном проекте изложены основные этапы проектирования рабочего места специалиста по обслуживанию МРТ, а также произведён расчет экономической эффективности применения разработанного программного продукта.

Проектом предусмотрено применение мер для обеспечения требуемых норм условий труда для сотрудника, работающего с МРТ, а также применение мер для обеспечения экологической безопасности на рабочем месте.

Разработанное рабочее место способно заменить традиционную систему организации рабочего места и тем самым позволит повысить производительность труда и улучшить качество обслуживания пациентов.

 

 

Annotation

 

Explanatory note contains 85 pages, including 13 pictures, 20 tables, 23 the used sources and 1 appendix.

In this project the main design stages of the expert’s in MRT service workplace are stated, and also calculation of economic efficiency of using the developed software product is made.

The project provided application of measures for ensuring demanded norms of working conditions for the employee working with MRT, and also application of measures for ensuring ecological safety on a workplace.

The developed workplace is capable to replace traditional system of the workplace organization and by that will allow to increase labor productivity and to improve quality of patients service.

 

Содержание

 

Введение..................................................................................................................6

1  Медико-техническое обоснование.....................................................................7

1.1  История открытия метода...............................................................................7

1.2 Устройство рентгеновской установки как части томографа..........................7

1.3 Развитие компьютерной томографии..............................................................9

1.4 Физические и технические основы томографии.............................................11

1.5 Цифровые рентгенографические системы.....................................................17

1.6 Требования к размещению и планировке кабинета МРТ.............................21

1.7Требования к оформлению кабинета МРТ ...................................................23

1.8 Требования к оснащению кабинета МРТ и организации рабочих мест......24

2 Рабочее место специалиста по обслуживанию МРТ.......................................26

2.1 Расчет магнитных систем...............................................................................26

2.2 Техническое обслуживание МРТ...................................................................34

2.3 Организации рабочего места оператора персонального Компьютера (ПК).................................................................................................42

2.4 Общие требования.........................................................................................45

2.5 Специальные требования..............................................................................46

2.6 Требования к помещениям, в которых расположены рабочие места операторов ПВЭМ...............................................................................................47

2.7 Требования перед началом работы..............................................................47

2.8 Требования во время работы........................................................................48

2.9 Требования в аварийных ситуациях.............................................................49

2.10 Требования по окончании работы..............................................................50

3 Технико-экономическое обоснование проектированию рабочего места  специалиста по обслуживанию магнитно-резонансного томографа (МРТ)......51

3.1 Экономический расчет на стадии производства............................................51

3.2 Затраты на стадии эксплуатации...................................................................58

4  Безопасность труда...........................................................................................64

4.1  Анализ условий труда и требования безопасности при работе с МРТ   ....64

4.2 Расчет продолжительности эвакуации из общественных и производств- енных зданий при чрезвычайных ситуациях......................................................67

4.3 Расчет естественного освещения в помещении..............................................70

5 Экология рабочего места..................................................................................73

5.1 Влияние электромагнитных полей на человека............................................73

5.2 Влияние шумовых и вибрационных воздействий........................................74

5.3 Влияние микроклимата на человека.............................................................74

5.4 Требования к защите от шумовых и вибрационных воздействий...............77

5.5 Требования к микроклимату................................................................................79

Заключение............................................................................................................82

Список использованных источников.....................................................................83

Приложение А......................................................................................................85

 

Введение

 

 

На протяжении многих веков усилия врачей были направлены на решение труднейшей задачи улучшение распознавания заболеваний человека. Потребность в методе, который позволил бы заглянуть внутрь человеческого тела,  не повреждая его, была огромной. Какую огромную пользу принес бы непосредственный осмотр человеческого организма, если бы он стал вдруг «прозрачным». И вряд ли кто-нибудь из ученых прошлого мог предположить, что эта мечта вполне осуществима. Потребность увидеть не оболочку, а структуру организма живого человека, его  анатомию и физиологию была столь насущной, что, когда чудесные рентгеновские лучи, позволявшие осуществить это на практике, были, наконец, открыты, врачи почти сразу поняли, что в медицине наступила новая эра.

Рентгенологический метод – это способ изучения строения и функции различных органов и систем, основанный на качественном и/или количественном анализе пучка рентгеновского излучения, прошедшего через тело человека.

Рентгенография - способ рентгенологического исследования, при котором изображение объекта получают на рентгеновской пленке путем ее прямого экспонирования пучком излучения.

Томография - послойная рентгенография. При томографии, благодаря движению во время съемки с определенной скоростью рентгеновской трубки на пленке получается резким изображение только тех структур, которые расположены на определенной, заранее заданной глубине. Тени органов и образований, расположенных на меньшей или большей глубине, получаются «смазанными» и не накладываются на основное изображение. Томография облегчает выявление опухолей, воспалительных инфильтратов и других патологических образований.

В терапевтической практике чаще всего вначале прибегают к простому просвечиванию рентгеновскими лучами за рентгеновским экраном – рентгеноскопии. Однако, с помощью обычной, бесконтрастной рентгеноскопии, можно исследовать лишь органы, дающие на экране тени различной яркости. Одним из наиболее совершенных, дающих очень достоверную информацию рентгенологических методов является компьютерная томография, позволяющая благодаря использованию ЭВМ дифференцировать ткани и изменения в них, очень незначительно различающиеся по степени поглощения рентгеновского излучения. За последние годы значительно усовершенствовалась техника получения изображения. С помощью электронно-оптического усилителя, установленного на рентгеновском аппарате, удается получить значительно более яркие и четкие изображения при меньшей дозе облучения больного, что в свою очередь позволяет снять на кинопленку весь процесс исследования или отдельные его фазы (рентгенокинематография). Это имеет особое значение при функциональных нарушениях органов.

 

• Медико-техническое обоснование

• История открытия метода

 

 

Идея компьютерной томографии (КТ) родилась в далекой Южно-Африканской Республике у физика А. Кормака. В 1963 г. Он опубликовал статью о возможности компьютерной реконструкции изображения мозга. Спустя 7 лет этим занялась группа инженеров английской фирмы электромузыкальных инструментов во главе с Г. Хаунсфилдом. Время сканирования первого объекта (мозг, консервированный в формалине) на созданной ими экспериментальной установке составило 9 ч. Уже в 1972 Г. Была произведена первая томограмма женщине с опухолевым поражением мозга. 19 апреля 1972 г. На конгрессе Британского радиологического института Г. Хаунсфилд и врач Дж. Амброус выступили с сенсационным сообщением «Рентгенология проникает в мозг». А в 1979 г. Г. Хаунсфилд был удостоен Нобелевской премии.

Этот способ основан на использовании волновых колебаний, для проникновения которых ткани человеческого тела не являются непреодолимым препятствием. В результате взаимодействия волновых колебаний с органами и тканями организма на различных приемниках – экране, пленке, бумаге и др. – возникают их изображения, расшифровка которых позволяет судить о состоянии различных анатомических образований[1].

Такими образом, множество методов принципиально близки рентгенодиагностике как по своей природе, так и по характеру конечного результата их применения. Внедрение в практику этих методов (наряду с рентгенологией) привело к возникновению новой обширной медицинской дисциплины, получившей за рубежом название диагностической радиологии (от латинского radius – луч), а у нас – лучевой диагностики. Возможности этой дисциплины в распознавании заболеваний человека весьма велики. Ей доступны практически все органы и системы человека, все анатомические образования, размеры которых выше микроскопических.

 

 

1.2  Устройство рентгеновской установки как части томографа

 

 

Типичная рентгеновская диагностическая система состоит из рентгеновского излучателя (трубки), объекта исследования (пациента), прео6разователя изображения и врача-рентгенолога. На рисунке 1 представлено принципиальное устройство рентгеновской трубки.

 

 

Рисунок 1- Принципиальное устройство рентгеновской трубки

 

Рентгеновское излучение, возникшее в аноде рентгеновской трубки, направляют на больного, в теле которого оно частично поглощается и рассеивается, а частично проходит насквозь. Датчик преобразователя изображения улавливает прошедшее излучение, а преобразователь строит видимый световой образ, который воспринимает врач[2].

 

1.2.1 Источник рентгеновского излучения

 

В состав типового рентгенодиагностического аппарата входят питающее устройство, пульт управления, штатив и рентгеновская трубка. Она-то, собственно, и является источником излучения. Установка получает питание из сети в виде переменного тока низкого напряжения. В высоковольтном трансформаторе сетевой ток преобразуется в переменный ток высокого напряжения - от 40 до 150 кВ. Из вторичной обмотки трансформатора переменный ток поступает в систему выпрямителей, превращающих его в выпрямленный ток, идущий в одном направлении. Высоковольтный выпрямленный ток подают на рентгеновскую трубку, которая генерирует peнтгеновское излучение. Трубка закреплена на штативе. На нем же располагается экранно-снимочное устройство. Управление аппаратом несложно. Выбор и регулировка технических условий осуществляются автоматически с помощью микропроцессорной техники. В некоторых моделях телевизионный монитор и пульт управления вынесены в соседнее помещение, откуда врач и ведет исследование.[3]

 

1.2.2 Приемник рентгеновского излучения

 

В рентгеновских установках используют различные датчики и преобразователи изображения. Целесообразно выделить 5 типов приемников: рентгеновскую пленку, полупроводниковую фоточувствительную пластину, флюоресцирующий экран, рентгеновский электронно-оптический преобразователь, дозиметрический счетчик. На них соответственно построены 5 общих методов рентгенологического исследования: рентгенография, электрорентгенография, рентгеноскопия, рентгенотелевизионная рентгеноскопия и дигитальная рентгенография (В том числе компьютерная томография)[3].

                  

 

Рисунок 2- Принципиальное устройство рентгеновской установкиер

 

графия

• Развитие компьютерной томографии

 

 

Изобретение рентгеновской томографии с обработкой получаемой информации на ЭВМ произвело переворот в области получения изображения в медицине. Аппарат, изготовленный и опробованный группой инженеров английской фирмы «EMI», получил название ЭМИ-сканера.

Разработчик в своем аппарате использовал кристаллический детектор с фотоэлектронным умножителем (ФЭУ), однако источником была трубка, жестко связанная с детектором, которая делала сначала поступательное, а затем вращательное движение при постоянном включении рентгеновского излучения. Такое устройство томографа позволяло получить томограмму за 15 мин.

Рентгеновские томографы с подобным устройством (I поколение) применялись только для исследования головного мозга. Это объяснялось как большим временем исследования (визуализации только неподвижных объектов), так и малым диаметром зоны томографирования до 24 см. Однако получаемое изображение несло большое количество дополнительной диагностической информации, что послужило толчком не только к клиническому применению новой методики, но и к дальнейшему совершенствованию самой аппаратуры.

Вторым этапом в становлении нового метода исследования был выпуск к 1974 г. Компьютерных томографов, содержащих несколько детекторов. После поступательного движения, которое производилось быстрее, чем у аппаратов I поколения, трубка с детекторами делала поворот на 7 ^°С, что способствовало ускорению исследования, уменьшению лучевой нагрузки на пациента и улучшению качества изображения. Однако время получения одной томограммы (40 с) значительно ограничивало применение томографов II поколения для исследования всего тела ввиду неизбежных артефактов, появляющихся из-за произвольных и непроизвольных движений. Аксиальные компьютерные рентгеновские томографы данной генерации нашли широкое применение для исследования головного мозга в неврологических и нейрохирургических клиниках[4].

Получение качественного изображения среза тела человека на любом уровне стало возможным после разработки в 1976-1977 гг. компьютерных томографов III поколения. Принципиальное отличие их заключалось в том, что было исключено поступательное движение системы трубка-детекторы, увеличены диаметр зоны исследования до 60 см и первичная матрица компьютера. Это привело к тому, что одну томограмму стало возможным получить за 5 секунд при обороте системы трубка-детекторы на 360^о. Качество изображения значительно улучшилось и стало возможным обследование внутренних органов. На рисунке 3 показана схема получения изображения с помощью компьютерного томографа.

С 1979 г. Некоторые ведущие фирмы начали выпускать компьютерные томографы IV поколения. Детекторы (1150 шт.) в этих аппаратах расположены по кольцу и не вращаются. Движется только рентгеновская трубка, что позволяет уменьшить время получения томограммы до 1,5 секунд при повороте трубки на 360^о. Это, а также сбор информации под разными углами увеличивает объем получаемых сведений при уменьшении затрат времени на томограмму[4].

 

            

Рисунок 3- Схема получения изображения

 

В 1986 г. Произошел качественный скачок в аппаратостроении для рентгеновской компьютерной томографии. Фирмой «Иматрон» выпущен компьютерный томограф V поколения, работающий в реальном масштабе времени. Он содержит 200 источников и 5000 приемников рентгеновского света, а время получения одного изображения 5 млсек. Учитывая заинтересованность клиник в приобретении компьютерных томографов, с 1986 г. Определилось направление по выпуску «дешевых» компактных систем для поликлиник и небольших больниц. Обладая некоторыми ограничениями, связанными с числом детекторов или временем и объемом собираемой информации, эти аппараты позволяют выполнять 80 процентов (в зависимости от вида органа) исследований, доступных «большим» компьютерным томографам[4].

 

 

1.4 Физические и технические основы томографии

 

 

1.4.1 Принципы образования послойного изображения

 

При выполнении обычной рентгенограммы три компонента - пленка, объект и рентгеновская трубка - остаются в покое. Томографический эффект можно получить при следующих комбинациях:

1) неподвижный объект и движущиеся источник (рентгеновская трубка) и приемник (рентгенографическая пленка, селеновая пластина, кристаллический детектор и т.п.) излучения;

2) неподвижный источник излучения и движущиеся объект и приемник излучения;

3) неподвижный приемник излучения и движущиеся объект и источник излучения. Наиболее распространены томографы с синхронным перемещением трубки и пленки в противоположных направлениях при неподвижности пациента.

F0, F1, F2 -нулевое, исходное и конечное положение фокуса рентгеновской трубки; j-1/2 угла поворота трубки; S-поверхность стола; Т-объект исследования; О- точка выделяемого слоя; О1, О2-точки, находящиеся выше и ниже выделяемого слоя; О`, О``- проекции точки О на пленке при исходном и конечном положениях фокуса рентгеновской трубки; О1 ', O1``-проекции точки О1 на пленке при тех же положениях фокуса трубки; О2`, О2``-проекции точки О2 при тех же положениях фокуса трубки; О```- проекции всех точек на пленке при нулевом положении рентгеновской трубки. Рентгеновский излучатель и кассето-держатель с приемником излучения (рентгеновская пленка, селеновая пластина) соединяют жестко с помощью металлического рычага. Ось вращения рычага (перемещения трубки и пленки) находится над уровнем стола и ее можно произвольно перемещать[5].

Как показано на рисунке 4, при перемещении трубки из положения F1 в положение F2, проекция точки О, которая соответствует оси вращения рычага, будет постоянно находиться в одном и том же месте пленки. Проекция точки О неподвижна относительно пленки и, следовательно, ее изображение будет четким. Проекции точек О1 и О2,находящиеся вне выделяемого слоя, с перемещением трубки и пленки меняют свое положение на пленке и, следовательно, их изображение будет нечетким, размазанным. На томограмме, таким образом, будут четкими изображения всех точек, находящихся в плоскости на уровне оси вращения системы, то есть в выделяемом томографическом слое.

 

 

 

Рисунок 4- Принцип образования послойного изображения

 

На рисунке 4 показано перемещение трубки и пленки по траектории прямая-прямая, то есть по параллельным прямолинейным направляющим. Такие томографы, имеющие самую простую конструкцию, получили наибольшее распространение. Такой аппарат относится к линейным томографам (с линейными траекториями), так как проекции траекторий движения системы трубка-пленка на выделяемую плоскость имеют вид прямой линии, а тени размазывания имеют прямолинейную форму[5].

В томографах с нелинейным размазыванием перемещение системы трубка - пленка происходит по криволинейным траекториям - кругу, эллипсу, гипоциклоиде, спирали. При этом отношение расстояний фокус трубки - центр вращения и центр вращения - пленка сохраняется постоянным. И в этих случаях доказано, что геометрическим местом точек, проекции которых при движении системы неподвижны относительно пленки, является плоскость, параллельная плоскости пленки и проходящая через ось качания системы. Размазывание изображения точек объекта, лежащих вне выделяемой плоскости, происходит по соответствующим кривым траекториям движения системы. Размазываемые изображения повторяют на пленке траекторию перемещения фокуса рентгеновской трубки.

При симультанной (многослойной) томографии в один прием (одно перемещение трубки и пленки в противоположных направлениях) получают несколько томограмм благодаря расположению в одной кассете нескольких пленок, расположенных на некотором расстоянии друг от друга. Проекция изображения первого слоя, находящегося на оси вращения системы (избранной высоте слоя), получается на верхней пленке. Геометрически доказано, что на последующих пленках получают свое изображение нижележащие параллельные к оси движения системы слои, расстояния между которыми примерно равны расстояниям между пленками. Основным недостатком продольной томографии является то, что расплывчатые изображения выше- и нижележащих плоскостей с нежелательной информацией уменьшают естественную контрастность. Вследствие этого восприятие в выделяемом слое тканей с невысокой контрастностью ухудшается.

Указанного недостатка лишена аксиальная компьютерная рентгеновская томография. Это объясняется тем, что строго коллимированный пучок рентгеновского излучения проходит только через ту плоскость, которая интересует врача. При этом регистрация рассеянного излучения сведена к минимуму, что значительно улучшает визуализацию тканей, особенно мало контрастных. Снижение регистрации рассеянного излучения при компьютерной томографии осуществляется коллиматорами, один из которых расположен на выходе рентгеновского пучка из трубки, другой - перед сборкой детекторов.

Известно, что при одинаковой энергии рентгеновского излучения материал с большей относительной молекулярной массой будет поглощать рентгеновское излучение в большей степени, чем вещество с меньшей относительной молекулярной массой. Подобное ослабление рентгеновского пучка может быть легко зафиксировано. Однако на практике мы имеем дело с совершенно неоднородным объектом - телом человека. Поэтому часто случается, что детекторы фиксируют несколько рентгеновских пучков одинаковой интенсивности в то время, как они прошли через совершенно различные среды. Это наблюдается, например, при прохождении через однородный объект достаточной протяженности и неоднородный объект с такой же суммарной плотностью[5].

При продольной томографии разницу между плотностью отдельных участков определить невозможно, поскольку «тени» участков накладываются друг на друга. С помощью компьютерной томографии решена и эта задача, так как при вращении рентгеновской трубки вокруг тела пациента детекторы регистрируют 3,5 миллионов сигналов из различных точек (проекций) и, что особенно важно, каждая точка многократно проецируется на различные окружающие точки.

При регистрации ослабленного рентгеновского излучения на каждом детекторе возбуждается ток, соответствующий величине излучения, попадающего на детектор. В системе сбора данных ток от каждого детектора (1700 шт.) преобразуется в цифровой сигнал и после усиления подается в ЭВМ для обработки и хранения. Только после этого начинается собственно процесс восстановления изображения.

Восстановление изображения среза по сумме собранных проекций является чрезвычайно сложным процессом, и конечный результат представляет собой некую матрицу с относительными числами, соответствующую уровню поглощения каждой точки в отдельности.

В компьютерных томографах применяются матрицы первичного изображения длиной 256 и шириной 256, длиной 320 и шириной 320, длиной 512 и шириной 512 и длиной 1024 и шириной 1024 элементов. Качество изображения растет при увеличении числа детекторов, увеличении количества регистрируемых проекций за один оборот трубки и при увеличении первичной матрицы. Увеличение количества регистрируемых проекций ведет к повышению лучевой нагрузки, применение большей первичной матрицы - к увеличению времени обработки среза или необходимости устанавливать дополнительные специальные процессоры видеоизображения.

 

1.4.2 Получение компьютерной томограммы

 

Получение компьютерной томограммы (среза) головы на выбранном уровне основывается на выполнении следующих операций:

     - формирование требуемой ширины рентгеновского луча (коллимирование);

     -  сканирование головы пучком рентгеновского излучения, осуществляемого движением (вращательным и поступательным) вокруг неподвижной головы пациента устройства «излучатель – детекторы»;

     -  измерение излучения и определение его ослабления с последующим преобразованием результатов в цифровую форму;

     -  машинный (компьютерный) синтез томограммы по совокупности данных измерения, относящихся к выбранному слою;

     -  построение изображения исследуемого слоя на экране видеомонитора (дисплея).

В системах компьютерных томографов сканирование и получение изображения происходят следующим образом: рентгеновская трубка в режиме излучения «обходит» голову по дуге 240^°, останавливаясь через каждые 3^° этой дуги и делая продольное перемещение. На одной оси с рентгеновским излучателем закреплены детекторы – кристаллы йодистого натрия, преобразующие ионизирующее излучение в световое. Последнее попадает на фотоэлектронные умножители, превращающие эту видимую часть в электрические сигналы. Электрические сигналы подвергаются усилению, а затем преобразованию в цифры, которые вводят в ЭВМ. Рентгеновский луч, пройдя через среду поглощения, ослабляется пропорционально плотности тканей, встречающихся на его пути, и несет информацию о степени его ослабления в каждом положении сканирования. Интенсивность излучения во всех проекциях сравнивается с величиной сигнала, поступающего с контрольного детектора, регистрирующего исходную энергию излучения сразу же на выходе луча из рентгеновской трубки.

Следовательно, формирование показателей поглощения (ослабления) для каждой точки исследуемого слоя происходит после вычисления отношения величины сигнала на выходе рентгеновского излучателя к значению его после прохождения объекта исследования (коэффициенты поглощения).

В ЭВМ выполняется математическая реконструкция коэффициентов поглощения и пространственное их распределение на квадратной многоклеточной матрице, а полученные изображения передаются для визуальной оценки на экран дисплея[6].

За одно сканирование получают два соприкасающихся между собой среза толщиной 10 мм каждый. Картина среза восстанавливается на матрице.

Полученные коэффициенты поглощения выражают в относительных единицах шкалы, нижняя граница которой (минус 1000 ед.Х.) (ед. Х. - единицы Хаунсфильда или числа компьютерной томографии) соответствует ослаблению рентгеновских лучей в воздухе, верхняя (плюс 1000 ед. Х.) - ослаблению в костях, а за ноль принимается коэффициент поглощения воды. Различные ткани мозга и жидкие среды имеют разные по величине коэффициенты поглощения. Например, коэффициент поглощения жира находится в пределах от минус 100 до 0 ед. Х., спинномозговой жидкости - от 2 до 16 ед. Х., крови - от 28 до 62 ед. Х. Это обеспечивает возможность получать на компьютерных томограммах основные структуры мозга и многие патологические процессы в них. Чувствительность системы в улавливании перепада рентгеновской плотности в обычном режиме исследования не превышает 5 ед. Х., что составляет 0,5 процента.

На экране дисплея высоким значениям плотности (например, кости) соответствует светлые участки, низким - темные. Градационная способность экрана составляет 16 полутоновых ступеней, различаемых человеческим глазом. На каждую ступень, таким образом, приходится около 130 ед. Х.

Известно, что качество визуализации анатомических образований головного мозга и очагов поражения зависит в основном от двух факторов: размера матрицы, на которой строится томограмма, и перепада показателей поглощения. Величина матрицы может оказывать существенное влияние на точность диагностики. Так, количество ошибочных диагнозов при анализе томограмм на матрице длиной 80 и шириной 80 клеток составляло 27 процентов, а при работе на матрице  длиной 160 и шириной 160 - уменьшилось до 11 процентов[6].

Компьютерный томограф обладает двумя видами разрешающей способности: пространственной и по перепаду плотности. Первый тип определяется размером клетки матрицы (обычно – длиной 1,5 и шириной 1,5 мм), второй равен 5 ед. Х. (0,5 процента). В соответствии с этими характеристиками теоретически можно различать элементы изображения размером длиной 1,5 и шириной 1,5 мм при перепаде плотности между ними не меньше 5 ед. Х. (1 процент) удается выявлять очаги величиной длиной не менее 6 и шириной не менее 6 мм, а при разнице в 30 ед. Х. (3 процента) - детали размером длиной 3 и шириной 3 мм. Обычная рентгенография позволяет уловить минимальную разницу по плотности между соседними участками в 15 процентов.

Однако, при очень значительном перепаде плотностей рядом расположенных структур, возникают специфические для данного метода условия, снижающие его разрешающую способность, так как при построении изображения в этих случаях происходит математическое усреднение и при этом очаги небольших размеров могут быть не обнаружены. Чаще это происходит при небольших зонах пониженной плотности, расположенных вблизи массивных костных структур (пирамиды височных костей) или костей свода черепа.

Важным условием для обеспечения проведения компьютерной томографии является неподвижное положение пациента, ибо движение во время исследования приводят к возникновению артефактов - наводок: полос темного цвета от образований с низким коэффициентом поглощения (воздух) и белых полос от структур с высоким КП (кость, металлические хирургические клипсы), что также снижает диагностические возможности.

Для получения более четкого изображения патологически измененных участков в головном мозге и для исследования полых органов дающих на экране сравнительно густую однородную тень (желудок, кишечник, желчный пузырь, почечные лоханки и др.), производится их контрастирование. Так, при общем исследовании пищеварительного тракта больному дают выпить контрастную массу - взвесь сульфата бария; при исследовании толстой кишки вводят эту взвесь больному с помощью клизмы. Исследование желчного пузыря и внутрипеченочных желчных протоков (холецистография, холеграфия) проводят с помощью йодсодержащих контрастных веществ, даваемых внутрь (билитраст, кислота иопаноевая) или вводимых в вену (билигност). Эти вещества током крови приносятся в печень и выделяются с желчью, концентрируясь в желчном пузыре. Рентгенологическое исследование лоханок почек (пиелография) проводится с помощью сергозина, также вводимого внyтpивенно. Рентгенологическое исследование бронхов (бронхография) возможно после заполнения долевых и сегментарных бронхов пораженного участка легких особым контрастным веществом (йодолиполом). Ретгенологическое исследование сосудов (ангиография) осуществляется с помощью кардиотраста. Содержание контрастного вещества в протекающей крови изменяется в результате того, что относительно быстро начинается выделение его почками. Уже в течение первых 5 мин после болюсной инъекции концентрация вещества в крови в среднем снижается на 20 процентов, в последующие 5 мин - на 13 процентов и еще через 5 мин - на 5 процентов.

В некоторых случаях контрастирование органа производится за счет воздуха, который вводится в окружающую ткань или полость. Так, при рентгенологическом исследовании почек, когда имеется подозрение на поражение их опухолью, воздух вводится в околопочечную клетчатку (пневморен); для обнаружения прорастания опухолью желудка его стенок воздух вводится в брюшную полость, т. е. исследование проводится в условиях искусственного пневмоперитонеума.

Для исследования органов, обладающих сократительной активностью (чаще всего сердца), используется рентгенокимография. При этом способе перед кассетой с рентгеновской пленкой на пути лучей, идущих от рентгеновской трубки через тело больного, устанавливается специальная свинцовая решетка с горизонтальными щелями. В момент снимка решетка смещается на небольшое расстояние перпендикулярно контуру исследуемого органа. А так как сам орган (например, сердце) за это время совершает некоторое движение параллельно щели решетки, то на пленке контур органа получается не ровный, а в виде зубчатой линии. По амплитуде зубцов и их форме можно судить о силе сокращений сердца, оценить их характер[7].

 

 

1.5 Цифровые рентгенографические системы

 

 

1.5.1 Описание цифровых рентгенологических систем

 

Преобразование традиционной рентгенограммы в цифровой массив с последующей возможностью обработки рентгенограмм методами вычислительной техники стало распространенным процессом. Такие аналоговые системы зачастую имеют очень жесткие ограничения на экспозицию из-за малого динамического диапазона рентгеновской пленки. В отличие от аналоговых, прямые цифровые рентгенографические системы позволяют получать диагностические изображения без промежуточных носителей при любом необходимом уровне дозы, причем это изображение можно обрабатывать и отображать самыми различными способами.

На рисунке 5 приведена схема типичной цифровой рентгенографической системы.

 

                

Рисунок 5- Составные элементы цифровой системы получения рентгеновских изображений

 

Рентгеновская трубка и приемник изображения сопряжены с компьютером и управляются им, а получаемое изображение запоминается, обрабатывается (в цифровой форме) и отображается на телеэкране, составляющем часть пульта управления (или устройства вывода данных) оператора-рентгенолога.

Аналогичные пульты управления можно применять и в других системах получения изображения, например на основе ядерного магнитного резонанса, или компьютерной томографии. Цифровое изображение можно записать на магнитном носителе, оптическом диске или же на специальном записывающем устройстве, способном постоянно вести регистрацию изображения на пленку в аналоговой форме.

В цифровой рентгенологии могут найти применение два класса приемников изображения: приемники с непосредственным формированием изображения и приемники с частичной регистрацией изображения, в которых полное изображение формируется путем сканирования либо рентгеновским пучком, либо приемным устройством (сканирующая проекционная рентгенография). В цифровой рентгенографии применяют усилитель изображения, ионографическую камеру и устройство с вынужденной люминесценцией. Эти приемники могут непосредственно формировать цифровые изображения без промежуточной регистрации и хранения. Усилители изображения не обладают наилучшим пространственным разрешением или контрастом, однако имеют высокое быстродействие. Аналого-цифровое преобразование флюорограммы с числом точек в изображении длиной 512 и шириной 512 может занимать время менее 0,03 с. Даже при числе точек длиной 2048 и шириной 2048 в изображении время преобразования изображения в цифровую форму составляет всего несколько секунд. Время считывания изображения с пластины с вынужденной люминесценции или ионографической камеры значительно больше, хотя последнее выгодно отличается лучшим разрешением и динамическим диапазоном[4].

Записанное на фотопленке изображение можно преобразовать в цифровую форму с помощью сканирующего микроденситометра, но любая информация, зафиксированная на фотопленке со слишком малой или, наоборот, слишком высокой оптической плотностью, будет искажена из-за влияния характеристик пленки. В цифровую форму можно преобразовать и ксеро-рентгенограмму также с помощью сканирующего денситометра, работающего в отраженном свете, или путем непосредственного считывания зарядового изображения с селеновой пластины.

В других цифровых рентгенографических системах используют твердотельные приемники с высоким коэффициентом поглощения рентгеновского излучения.

В рентгенографических системах применяется метод сканирования с построчной регистрацией изображения, которое воспроизводится в целое на дисплее компьютера (сканирующая проекционная рентгенография).

Ко второму классу цифровых рентгенографических систем следует отнести люминофоры с памятью и вынужденной люминесценцией, которая затем регистрируется. Это приемник с непосредственным формированием изображения.

Системы получения изображения со сканированием рентгеновским пучком и приемником имеют важное преимущество, состоящее в том, что в них хорошо подавляется рассеяние. В этих системах один коллиматор располагается перед пациентом с целью ограничения первичного рентгеновского пучка до размеров, необходимых для работы приемника, а другой - за пациентом, чтобы уменьшить рассеяние. На рис.6 изображена линейная сканирующая система для получения цифрового изображения грудной клетки. Приемником в системе является полоска из оксисульфида гадолиния, считывание информации с которой ведется линейной матрицей из 1024 фотодиодов. Главным недостатком сканирующих систем является то, что большая часть полезной выходной мощности рентгеновской трубки теряется и что необходимы большие времена экспозиции (до 10 с).

Если требуется быстрый доступ к информации, полученной за длительный период времени, целесообразно применять оптические диски. Емкость памяти 12-дюймового оптического диска равна примерно 2 гигабайт, что соответствует 1900 изображениям размером длиной 1024 и шириной 1024 по 8 бит каждое (без сжатия данных). Для считывания с оптического диска может быть использовано автоматическое устройство съема, позволяющее обеспечить быстрый доступ к любому изображению. Возможность работы со всеми изображениями в цифровой форме весьма привлекательна, а системы, выполняющие это, называются системами хранения и передачи изображения (СПХИ или СХПИ).

 

Рисунок 6- Система линейного сканирования для цифровой рентгенографии грудной клетки

 

1.5.2 Области применения и преимущества цифровых систем

 

К преимуществам цифровых рентгенографических систем относятся следующие четыре фактора: цифровое отображение изображения; пониженная доза облучения; цифровая обработка изображений; цифровое хранение и улучшение качества изображений.

Рассмотрим первое преимущество, связанное с отображением цифровой информации. Разложение изображения по уровням яркости на экране становится в полной мере доступным для пользователя. Весь диапазон оптических яркостей может быть использован для отображения лишь одного участка изображения, что приводит к повышению контраста в интересующей области. В распоряжении оператора имеются алгоритмы для аналоговой обработки изображения с целью оптимального использования возможностей систем отображения.

Это свойство цифровой рентгенографии также дает возможность снизить лучевую нагрузку на пациента путем уменьшения количества рентгенограмм для получения диагностической информации (той же полезности).

Цифровое отображение при его компьютерной обработке позволяет извлечь количественную и качественную информацию и таким образом перейти от интуитивно-эмпирического способа изображения к объективно измеренному.

Существенным преимуществам цифровой рентгенографии перед экранно-пленочным процессом являются простота и скорость получения изображения. Изображение становится доступным анализу врачом-рентгенологом в момент окончания экспозиции[4].

Второе преимущество цифровой рентгенологии - возможность снижения дозы облучения. Если в обычной рентгенологии доза облучения зависит от чувствительности приемника изображения и динамического диапазона пленки, то в цифровой рентгенологии оба этих показателя могут оказаться несущественными. Снижения дозы можно достичь установкой экспозиции, при которой поддерживается требуемый уровень шума в изображении. Дальнейшее уменьшение дозы возможно путем подбора такой длины волны рентгеновского излучения, которая обеспечивала бы минимальную дозу при данном отношении сигнал/шум, а также путем ликвидации любых потерь контраста с помощью описанных выше методов отображения цифровых изображений.

Третье преимущество цифровой рентгенологии – это возможность цифровой обработки изображений. Рентгенолог должен выявить аномальные образования на осложненной фоном нормальной структуре биоткани. Он может не заметить мелких деталей в изображении, которые система разрешает, или пропустить слабоконтрастную структуру, видимую на фоне шумов изображения, из-за сложного строения окружающих (или сверхлежащих) тканей. Субстракционный метод в рентгенографии позволяет устранить большую часть паразитной фоновой структуры и тем самым увеличить вероятность выявления важных деталей на рентгенограмме. Компьютерную томографию можно рассматривать как частный случай метода субстракционной рентгенографии, в котором из обычных проекционных изображений устраняется информация о вышележащих структурах.

Особенная ценность применения цифровой рентгенографии заключается в возможности полного отказа от рентгеновской пленки и связанного с ней фотохимического процесса. Это делает рентгенологическое исследование экологически чище, а хранение информации в цифровом виде позволяет создать легкодоступные рентгеновские архивы. Новые количественные формы обработки информации открывают широкие возможности стандартизации получения изображений, приведения их к стандарту качества в момент получения и при отсроченных повторных исследованиях. Немаловажна открывающаяся возможность передачи изображения на любые расстояния при помощи средств компьютерных коммуникаций.

Приведенные соображения с достаточной наглядностью демонстрируют прогрессивность внедрения в практику цифровой рентгенографии, которая сможет перевести диагностическую рентгенологию на новый более высокий технологический уровень. Отказ от дорогостоящих расходных материалов обнаруживает и ее высокую экономическую эффективность, что в сочетании с возможностью уменьшения лучевых нагрузок на пациентов делает ее применение в практике особенно привлекательным.

 

1.6 Требования к размещению и планировке кабинета МРТ

 

Кабинеты МРТ входят в состав отделения лучевой диагностики организаций здравоохранения и других организаций, осуществляющих медицинскую деятельность в порядке, установленном законодательством РФ (далее – организация здравоохранения). При проектировании, строительстве или реконструкции кабинет МРТ должен быть размещен на первом этаже лечебно-диагностического корпуса организации здравоохранения или в пристройке к нему, либо в изолированном здании.  Архитектурно-планировочные и конструктивные решения помещений кабинетов МРТ должны обеспечивать оптимальные условия труда и отдыха работников[8].

В минимальный набор помещений кабинета МРТ должны входить:

- сканирующая или процедурная, или радиочастотная кабина (далее – диагностическая) – от 40 до 46 м²;

- пультовая или комната управления (далее – пультовая) – от 14 до 18 м²;

- комната подготовки пациента – 12 м²;

- кабина для раздевания пациентов – 4,5 м²;

- комната обработки исследований – 20 м²;

- техническая комната – от 20 до24 м²;

- кабинет врача-специалиста – 10 м²;

- комната для приема пищи – 10 м² (может быть вынесена за пределы производственных помещений кабинета МРТ);

Проведение ангиографии допускается в диагностической при соблюдении режима асептических помещений.

Состав и площади помещений кабинета МРТ должны определяться в соответствии с законодательством РФ с учетом рекомендаций изготовителя томографов и индукции магнитного поля, создаваемого томографом.

Диагностическую кабинетов МРТ не допускается размещать в смежном помещении (по горизонтали и вертикали) с палатами для детей, новорожденных, беременных женщин, пациентов с кардиологическими заболеваниями, а также палатами отделений анестезиологии и реанимации.

В помещении, расположенном на нижнем по отношению к кабинету МРТ этаже, не допускается наличие постоянных рабочих мест.

Для размещения томографа должно быть выбрано помещение, несущие конструкции которого способны с установленным запасом прочности выдерживать нагрузку, создаваемую входящим в состав томографа оборудованием, с учетом нагрузки от медицинских и иных работников, пациентов. Высота диагностической должна обеспечивать функционирование медицинской техники и составлять не менее 3 м.

Все каналы или короба для воздушного кондиционирования и для электрических панелей в диагностической должны быть выполнены из немагнитных материалов.

На расстоянии не менее 10 м от диагностической должно быть исключено наличие металлических масс (лифты, рентгено-компьютерные томографы, линейные ускорители и другое), влияющих на электромагнитное поле и магнитное поле[8].

В технической комнате должна быть предусмотрена подводка воды и наличие канализационного трапа, аварийная вентиляция. Высота аварийной вентиляции – 2,5 м.

Входная дверь в диагностическую должна иметь притворные механизмы и быть постоянно закрытой. Ширина дверного проема в пультовой и диагностической должна быть не менее 1,2 м при высоте 2,0 м.

Для контроля состояния пациента в диагностической предусматривается смотровое окно и переговорное устройство громкоговорящей связи, допускается использовать телевизионную или другую видеосистему.

Конструкция стен, потолка, пола, дверей, окон помещения диагностической кабинета МРТ должна обеспечивать снижение уровней магнитных и электромагнитных полей в прилегающих помещениях до допустимого значения в соответствии с санитарными нормами и правилами, гигиеническими нормативами, устанавливающими требования к уровням магнитных и электромагнитных полей на рабочих местах.

Звукоизоляция стен, потолка, пола, дверей, окон, технических помещений и диагностической должна быть выполнена в соответствии с расчетами акустического влияния медицинской техники и обеспечения уровня шума в соответствии с санитарными нормами и правилами, гигиеническими нормативами, устанавливающими уровень шума на рабочих местах.

Пультовая должна быть размещена в отдельном помещении с естественным освещением. Не допускается использование пультовой для приема пациентов. Ориентацию окон кабинета МРТ следует выбирать в северо-западном направлении.

Для отделки стен, полов кабинета МРТ должны применяться водостойкие, обладающие антистатическим эффектом, устойчивые к моющим средствам и средствам дезинфекции материалы, разрешенные к применению в соответствии с законодательством РФ.

 

1.7 Требования к оформлению кабинета МРТ

 

Стены, потолки в кабинете МРТ должны быть окрашены в светлые тона. Поверхности стен, полов, потолков помещений в кабинетах МРТ должны быть ровными, гладкими, легкодоступными для влажной уборки и дезинфекции.

Текущий и капитальный ремонт кабинета МРТ с заменой, пришедшего в негодность или устаревшего инженерного оборудования, систем отопления, кондиционирования, вентиляции, канализационно-водопроводных систем, оборудования должен проводиться в зависимости от их санитарно-технического состояния.

Ввод в эксплуатацию законченных строительством, реконструкцией или капитальным ремонтом кабинетов МРТ проводится в соответствии с законодательством РФ[8].

 

1.8  Требования к оснащению кабинета МРТ и организации рабочих мест

 

 

Кабинет МРТ должен быть оборудован системами отопления, приточно-вытяжной вентиляции и кондиционирования воздуха в соответствии с санитарными нормами и правилами, устанавливающими требования к организациям здравоохранения.

Кратность воздухообмена в помещениях кабинета МРТ определяется расчетом для обеспечения нормируемых показателей параметров микроклимата и воздушной среды помещений.

Запрещается наличие приборов центрального отопления в диагностической кабинета МРТ. Обогрев диагностической должен осуществляться методом кондиционирования.

Пультовая кабинета МРТ должна быть оборудована кондиционером и аэроионизатором воздуха. Режим работы кондиционеров в помещениях кабинета МРТ должен обеспечивать допустимые параметры микроклимата в соответствии с гигиеническими нормативами, устанавливающими значение показателей микроклимата на рабочих местах. Аэроионный состав воздуха в пультовой должен соответствовать санитарным нормам и правилам, устанавливающим требования к аэроионному составу воздуха общественных помещений.

Уровни шума, инфразвука, вибрации, ПМП, напряженность электромагнитного поля промышленной частоты, электромагнитного поля радиочастотного диапазона, электростатического поля, уровни лазерного излучения от позиционирующих устройств на рабочих местах медицинских работников должны соответствовать гигиеническим нормативам, устанавливающим уровни данных факторов на рабочих местах[8].

Параметры естественного и искусственного освещения в кабинете МРТ должны соответствовать требованиям законодательства РФ.

Общее освещение следует выполнять в виде сплошных или прерывистых линий светильников, расположенных сбоку от рабочих мест параллельно линии зрения пользователя при рядном расположении видеодисплейных терминалов (далее – ВДТ).

При периметральном расположении ПЭВМ линии светильников должны располагаться локализовано над рабочим столом ближе к его переднему краю, обращенному к врачу.

Для освещения помещений с ВДТ следует применять светильники, укомплектованные электронными пускорегулирующими устройствами. Применение светильников без рассеивателей и экранирующих решеток не допускается. Искусственное освещение не должно создавать бликов на экранах ВДТ.

Защита от прямых солнечных лучей должна осуществляться солнцезащитными регулируемыми жалюзи с вертикальными ламелями на матерчатой основе. Запрещается использование металлических жалюзи в кабинетах МРТ.

Рабочее место врача кабинета МРТ должно быть расположено на расстоянии не ближе 20 см от розеток, скрытой в стенах электропроводки и приводов, питающих электрические приборы.

Экран монитора рабочей станции томографа должен быть расположен удобно для зрительного наблюдения с возможностью регулировки высоты и угла наклона в вертикальной плоскости, находиться от глаз врача-специалиста на расстоянии 650 мм, но не ближе 500 мм с учетом размеров графического типа изображения информации.

Рабочие места должны быть оборудованы мебелью в соответствии с эргономическими требованиями: конструкция рабочего стула должна обеспечивать поддержание рациональной рабочей позы, позволять изменять позу с целью снижения статического напряжения мышц шейно-плечевой области и спины для предупреждения развития утомления.

Не допускается проводить проверку качества монтажа и ремонта, юстировки томографа на людях.

При испытаниях эксплуатационных параметров томографа должны использоваться средства измерения, имеющие действующие свидетельства о поверке. Контроль эксплуатационных параметров медицинской техники проводится учреждениями, аккредитованными в установленном порядке.

Влажная уборка в помещениях кабинетов МРТ должна проводиться ежедневно с использованием моющих средств и средств дезинфекции, разрешенных к применению в соответствии с законодательством РФ. Не допускается проведение влажной уборки при включенной технике.

Дезинфекция элементов и принадлежностей томографа, соприкасающихся с пациентом при диагностике, должна проводиться после каждого обследования в соответствии с рекомендациями в руководстве по эксплуатации оборудования, средствами, разрешенными к применению в соответствии с законодательством РФ.

По окончании работы все элементы и принадлежности томографа, с которыми соприкасаются пациенты при диагностике, должны быть продезинфицированы.

Генеральная уборка помещений кабинета МРТ должна проводиться по утвержденному графику не реже одного раза в месяц.

В кабинете МРТ должен поддерживаться порядок и созданы необходимые условия для хранения, использования специальной одежды работников.

 

2 Рабочее место специалиста по обслуживанию МРТ

 

 

2.1 Расчет магнитных систем

 

 

Магнитные системы МРТ в основном отличаются типами главных магнитов. В выпускаемых МРТ используются три типа магнитов: резистивные, сверхпроводящие (криогенные) и постоянные.

Резистивные магниты представляют собой систему катушек с конечным сопротивлением, по которым протекает постоянный ток. Они могут создать поле с относительно небольшой индукцией В₀ = от 0,12  до 0,3 Тл и используются в МРТ, дающих изображения только «протонного» типа. Однако для создания даже такой сравнительно небольшой индукции требуются большие ток и мощность. Причем вся подводимая мощность превращается в тепло, которое необходимо отводить.

Оценим ориентировочные значения тока и мощности, необходимые для создания поля с индукцией 0,1 Тл. Для простоты будем считать, что магнит выполнен в виде соленоида диаметром 1 м и длиной 1,5 м. Напряженность поля внутри соленоида рассчитаем, пользуясь зависимостью между напряженностью и погонной плотностью тока j (число ампер-витков на 1 м длины) для бесконечно длинного соленоида H₀ = j.

Найдем напряженность поля

 

80000 A/м.                                     (1)

 

Примем сечение провода равным100 мм² (длиной 10 и шириной 10 мм), а допустимую плотность тока в сечении d = 2 A/мм². Тогда ток магнита будет равен I = 100×2 =200 А, а число витков на 1 м

 

w₁ = 80000/200 = 400 шт.                                          (2)

 

Общее число витков соленоида

 

w = L×w₁ = 1,5×400 = 600 шт.                                     (3)

 

Сопротивление провода

,                                                    (4)

 

где    для меди r = 0,056 Ом×м/мм²,

длина провода l_пр = pDw = 1800 м и R = 1 Ом.

Напряжение на обмотке магнита будет равно U = IR = 200 В, а потребляемая мощность P = UI = 40 кВт.

Рассчитанные величины, несмотря на большие приближения, соответствуют реальным напряжению и мощности магнита МРТ «Образ-1». Для отвода такой большой мощности нужна соответствующая система охлаждения.

Конструкция магнитной системы МРТ с резистивным магнитом показана на рисунке 7. Основной магнит состоит из четырех катушек двух диаметров, которые вписываются между ними в сферу или эллипсоид вращения (катушки Гельмгольца).

 Их размеры и расстояния выбираются так, чтобы обеспечить максимально возможную однородность магнитного моля. Катушки включаются последовательно.

 

1- катушки главного магнита; 2- градиентно-корректирующий модуль;

3- радиочастотные катушки для тела; 4- туннель.

Рисунок 7- Магнитная система МРТ с резистивным магнитом

 

Внутри магнита находится градиентно-корректирующий модуль (ГКМ). В нем размещены градиентные катушки, а также корректирующие катушки для улучшения однородности основного поля[5].

Они создают дополнительно слабые поля (совпадающие с основным полем), которые являются нелинейными функциями координат (пропорциональны их произведению, квадрату и т.п.). Ток в этих катушках может регулироваться и быть пропорциональным току основного магнита. Для этого корректирующие катушки запитывают от шунтовых сопротивлений, включенных в цепь основного магнита. Все катушки ГКМ для обеспечения жесткости конструкции размешаются в цилиндрической бочке из стеклопластика

Радиочастотные катушки монтируются в виде съемного модуля, который надевается на ГКМ. Они имеют относительно простую конструкцию, к которой не предъявляется повышенных требований. Эти катушки имеют большие размеры и служат для облучения и приема МР сигнала от всего тела. Поэтому они называются тельными. Для приема (только для приема) МР сигнала от локальных частей (головы, спины) применяют малогабаритные переносные катушки – головную, спинальную и др.

Катушки основного магнита размещают в экранах из немагнитного материала (рисунок 8). Каждая катушка в свою очередь состоит из нескольких секций, выполненных из полых проводников квадратного сечения. Секции в катушке также соединены последовательно. В нижней части экрана встроены штуцеры, через которые по шлангам подается вода. Она протекает по полым проводникам и отводит тепло. Секции подключаются параллельно к трубопроводу системы охлаждения. Эта система обычно незамкнутая, т.е. отработанная вода сбрасывается в канализацию. Расход воды достигает 3000 л/час, и за это приходится платить. Таким образом, эксплуатация МРТ с резистивным магнитом связана с довольно большой платой за электроэнергию и воду[4].

Рисунок 8- Конструкция катушки основного магнита

 

Кроме того, несмотря на фильтрацию водопроводной воды в узких каналах проводников происходит отложение солей и мелких взвесей. Поэтому их периодически (раз в полгода) приходится чистить.

При индукции основного поля свыше 0,5 Тл применение резистивного магнита технически и экономически становится невозможным. Здесь им на смену приходят сверхпроводящие (криогенные) магниты. Катушки такого магнита помещают в кожух, заполненный жидким гелием, имеющим температуру минус 269 ^оС (рисунок 9).

 

 

Рисунок 9- Конструкция криогенного магнита

 

Кожух с жидким гелием охвачен кожухом, заполняемым жидким азотом с температурой минус 196 ^°С. Проводники катушек из ниобия-титана, находящиеся в жидком гелии, становятся сверхпроводниками, т.е. их сопротивление становится равным нулю.

Поэтому для запуска магнита достаточно подать в его обмотку импульс тока и затем замкнуть накоротко внешнюю цепь. После этого ток в катушках магнита может циркулировать годами. Однако при эксплуатации криогенного магнита возникают другие проблемы. С течением времени количество жидкого гелия и азота уменьшается и их приходится дозаправлять. Например, в криогенном магните МРТ Мagnetom 63 фирмы «Сименс» объем жидкого гелия составляет 865 л, а жидкого азота – 500 л. В процессе работы допускается уменьшение объема гелия до 30 процентов, а азота – до 20 процентов от начального.

При скорости «выкипания» гелия и азота, равных 0,4 и 1,0 л/ч, их необходимо дозаправлять соответственно через 52 и 16 дней. Это требует дополнительных (и значительных) затрат, чем и объясняется высокая плата за обследование на томографах с криомагнитами. Интервалы обновления жидкого гелия и азота расширяют, т.е. уменьшают их расход, применяя дополнительное внешнее водяное охлаждение с замкнутым циклом. Однако при этом система усложняется, и возникает дополнительный расход электроэнергии[6].

Большинство исследователей-практиков диагностические возможности МРТ с резистивным магнитом устроили бы вполне, если бы не его колоссальное энергопотребление и расход воды для охлаждения. Поэтому применяют постоянные магниты, имеющие сравнительно небольшую индукцию (0,14 Тл), но зато не потребляющих никакого тока (не считая ГКМ и РЧ катушек).

Такие магниты обычно собирают из отдельных магнитных «кирпичиков» или стержней. Они могут состоять из нескольких кольцевых магнитов (рисунок 10 а). Выбор и сканирование слоя в МРТ с такими магнитами организуется точно так же, как в МРТ с катушечными магнитами. Используют также постоянные электромагниты с вертикальным полем и стальным сердечником (рисунок 10 б) с индукцией от 0,1 до 0,6 Тл. При одинаковой индукции ток подмагничивания и расходуемая мощность у электромагнита намного меньше, чем у резистивного магнита.

Последовательность градиентных импульсов для магнитов с вертикальным полем иная, чем для магнитов с горизонтальным полем. Так, для выбора сагиттального или аксиального (поперечного) слоя вначале нужно подать градиентный импульс G_x или G_y.

 

Рисунок 10- Постоянные магниты МРТ

 

«Платой» за энергетическую экономичность постоянных магнитов является их большой вес. Так, у постоянных магнитов с индукцией 0,1 Тл он достигает 10 т.

Особенно массивны электромагниты с индукцией  от 0,3 до 0,6 Тл. Это объясняется тем, что полюса вертикального электромагнита плоскопараллельны или имеют небольшую кривизну, поэтому для получения высокой однородности поля их площадь должна быть большой. Например, вес электромагнита томографа QUAD 12000 фирмы Fonar c индукцией 0,6 Тл равен 45 тоннам[6].

Такой вес впечатляет и заставляет задуматься при выборе места установки магнита. Сборка и юстировка постоянных магнитов (получение необходимой степени однородности поля) представляют собой кропотливую работу.

Токи градиентных и корректирующих катушек намного меньше, чем ток основного магнита. Оценим их величину, исходя из смещения частот по координатам х и у в диапазоне 30 кГц. Учитывая, что , и принимая x = 0,5 м, найдем

 

0,35×10^-3 Тл.                                    (5)

 

Сравнивая эту величину с индукцией основного магнита 0,1 Тл из ранее приведенного примера, получим ориентировочную величину тока в градиентной катушке около 2 А.

В действительности, так как число витков градиентных катушек невелико, их максимальный ток больше этой величины и достигает 10 А. Но градиентные импульсы весьма короткие и имеют большую скважность, поэтому тепловые потери в градиентных катушках невелики и они не требуют охлаждения.

Конструкции градиентных катушек приведены на рисунке 11. Градиент G_z формируется двумя катушками, расположенными по краям магнита. Протекающие в них токи имеют разные направления. В некоторой точке на оси z поля этих катушек взаимно компенсируются. Катушки, создающие градиенты G_x и G_y, имеют седлообразную форму и состоят из двух секций. Каждая секция в свою очередь состоит из двух половин, токи в которых направлены одинаково.

Кроме составляющих РЧ, направленных вдоль оси z, их поля имеют и поперечные составляющие, однако их вклад в изменение основного поля ничтожно мал. Например, при В₀ = 0,2 Тл и G = 5 мТл/м, используя формулы Пифагора и приближенных вычислений, найдем вклад поперечных составляющих на длине в 1 м: DB₀ = B²_x,y/2B₀ = 6×10^-5 Тл, что на два порядка меньше вклада z-градиента.

 

Рисунок 11- Градиентные катушки

 

Линейно поляризованном поле пары РЧ катушек можно представить суммой двух противоположно вращающихся магнитных полей. Из них только одно будет эффективным. На практике такое эффективное вращающееся поле создают с помощью двух пар ортогонально расположенных РЧ катушек, токи которых сдвинуты по фазе на 90^о. Они имеют также седлообразную форму и взаимно перекрываются (рисунок 12).

 

Рисунок 12- РЧ катушки

 

РЧ антенна состоит из двух пар катушек 1 и 2. Их токи равны  и.  Результирующее поле Н_р будет иметь вид Н_р = . Таким образом, результирующее поле вращается с угловой скоростью w и имеет амплитуду Н₁. Отсюда следует, что для создания одинаковой эффективной напряженности в системе с вращающимся полем требуется в 2 раза меньший ток катушек, чем в системе с линейной поляризацией. Это означает, что РЧ система с круговой поляризацией, требует для возбуждения в 2 раза меньшей мощности (учитывая, что Р ~ I²).

Ввиду того, что размеры РЧ катушек достаточно велики, а частоты питающих токов – высокие (5 МГц и более), их выполняют с небольшим числом витков и даже одновитковыми. Это дает уменьшение паразитных межвитковых емкостей. Одновитковую катушку выполняют из толстого провода, а на очень высоких частотах (более 20 МГц), где сказывается поверхностный эффект, из полого посеребренного проводника[6].

Следует иметь в виду, что при частотах, на которых работает большинство МР томографов, РЧ катушки практически не излучают электромагнитные колебания в пространство, так как их размеры намного больше длины волны. Действительно, при индукции В₀ = 0,15 Тл и частоте 6,3 МГц длина волны будет равна примерно 50 м. Даже при большой индукции в 1,5 Тл длина волны равна 5 м, что намного больше размеров РЧ катушек. И только при очень большой индукции до 4 Тл, которая используется в исследовательских целях, может проявляться эффект излучения электромагнитной энергии. Поэтому можно считать, что поле РЧ катушек имеет только магнитную составляющую.

Для оценки напряжения на катушке нужно знать ее реактивное сопротивление X_L = wL. Индуктивность кругового витка можно определить по формуле

 

,                                                     (6)

 

где    D – диаметр витка,

         d – диаметр провода.

 

При d = 1 см получим L = 1,6 мкГн. На частоте 5 МГц реактивное сопротивление витка будет равно 50 Ом. Так как катушки одной пары включаются последовательно, то их общее сопротивление будет равно 100 Ом. Напряжение, подводимое к катушкам, составит Х_LI = 140 В, а для возбуждения двух пар катушек потребуется мощность 2×0,5UI = 200 Вт. Таким образом, генератор РЧ импульсов должен обладать достаточно большой мощностью. В МРТ с сильными полями эти проблемы обостряются. Так, при индукции основного поля 1 Тл частота МР будет равна 42,6 МГц. Сопротивление тех же катушек на этой частоте будет уже в 8 раз больше, а напряжение на них при том же токе превысит 1000 В. Для возбуждения РЧИ потребуется мощность уже в несколько кВт. Очевидно, что здесь нужен другой подход к конструкции катушек.

Магнитно-резонансные томографы выпускают практически все развитые страны. Признанными лидерами в этой области считаются фирмы «Сименс», «Брукер», «Филипс», «Хитачи». Достаточно надежные и относительно недорогие МРТ производит Россия. По ходу рассмотрения устройства и принципа действия магнитных систем МРТ приводились их отдельные параметры. Эти и некоторые дополнительные параметры, характеризующие уровень МРТ, даны в таблице 1. Таблица охватывает весь спектр МРТ. Все они выпускаются и эксплуатируются и, как видно из сказанного ранее, имеют свои достоинства и недостатки. Выпускаются и совершенствуются даже энергоёмкие МРТ с резистивным магнитом. Они показали себя надежными, относительно простыми в обслуживании и в настройке[6].

Из таблицы 1 видна тенденция к уменьшению времени реконструкции одного слоя с увеличением индукции главного магнита. Это объясняется возможностью применения при большой индукции «быстрых» последовательностей, например, последовательности «градиентное эхо» и малоугловых. Следует добавить, что при индукции свыше 1,5 Тл появляется возможность кроме ядер водорода (протонов) «вовлечь» в сбор данных об организме тяжелые ядра натрия и фосфора, которые несут очень важную информацию о метаболизме. При более низкой индукции магнитный резонанс ядер этих атомов невозможен.

 

Таблица 1- Сравнительные характеристики томографов

Тип томографа	Фирма, страна	Тип магнита	Индукция, Тл	Частота, Мгц	Минимальное время реконструкции слоя, с
«Образ-1,2,3»   «Икона»   Magnetom P8     Magnetom 63 SP   Tomikon S200     QUAD 12000	Россия   То же   Siemens, ФРГ   То же     Bruker США   Fonar США	Резистивный   Постоянный   Постоянный (феррит)   Криомагнит (гелий, азот)   То же     Электро-магнит	0,12 – 0,14        0,12           0,2            1,5               2         0,6	5 – 6         5         8,3           63,6            85,2        24,9	30           –     меньше 1            0,72             0,4           0,7

 

2. 2 Техническое обслуживание МРТ

 

 

В техническое обслуживание МРТ входят:

- диагностика герметичности вакуумной и криогенной полостей криостата;

- откачка вакуумной полости криостата;

- захолаживание криостата до гелиевых температур;

- заводка тока и настройка однородности магнитного поля (для определенных моделей криостатов).

- техническое обслуживание и ремонт основных элементов криогенных систем МРТ

- ремонт и техническое обслуживание охлаждающих головок, включая как замену отдельных узлов (дисплейсера, двигателя и др.), так и замену охлаждающей головки в сборе.

- ремонт и техническое обслуживание гелиевых компрессоров;

- поставка и установка новых гелиевых компрессоров;

- восстановление, ремонт и замена адсорберов для гелиевых компрессоров;

- профилактика и ремонт сосудов Дьюара для транспортировки криогенных жидкостей;

- профилактика и ремонт переливного криогенного оборудования.

- техническое обслуживание диагностического комплекса МРТ, в том числе:

а)  сервисное обслуживание, диагностика и ремонт системы управления томографа; обработка данных и реконструкция изображения (компьютерные комплексы "Solaris", "Unix", "Linux");

б)  сервисное обслуживание, диагностика и ремонт высокочастотных (ВЧ) блоков системы (источники и усилители ВЧ-сигналов, катушки излучения и приема ВЧ-сигналов);

в)  сервисное обслуживание, диагностика и ремонт градиентной части системы (блоки питания и силовые блоки для градиентных катушек);

г)  сервисное обслуживание, диагностика и ремонт электромеханических и гидравлических частей системы.

У специалиста по обслуживанию МРТ на рабочем месте должно присутствовать:

- тесламетр для оценки магнитного поля МРТ;

- запасные сосуды Дъюара;

- осциллограф СТ-101;

- компьютер для оценки работы МРТ;

     

Рисунок 13- Схема основных систем магнитно-резонансного томографа

 

На рисунке 13 представлена схема основных систем магнитно-резонансного томографа и некоторые из основных разводок. Этот обзор кратко обозначит функцию каждого из них, более подробная функциональная схема представлена в приложении А. Вверху схемы расположены компоненты томографа, находящиеся в комнате сканирования магнитно-резонансного томографа. Поле B_o, необходимое для процесса сканирования, создается магнитом (magnet). Для создания градиента в B_o по направлениям X, Y и Z, внутри магнита расположены градиентные катушки (gradient coils). Внутри градиентных катушек находится РЧ катушка (RF coil). РЧ катушка создает магнитное поле B₁, необходимое для поворота спинов на 90^o или 180^o. РЧ катушка также регистрирует сигнал от спинов внутри тела. Пациент располагается на управляемом компьютером столе пациента (patient table). Точность установки позиции составляет 1 мм. Комната сканирования окружена РЧ экраном (RF shield). Экран предупреждает излучение РЧ-импульсов с большой энергией за пределы клиники. Он также защищает томограф от различных РЧ сигналов от теле- и радиостанций. Некоторые комнаты сканирования окружены также магнитным экраном, который предупреждает магнитное поле от распространения слишком далеко по территории клиники. Современные магниты имеют магнитный щит, встроенный в магнит[6].

"Сердцем" томографа является компьютер (computer). Он контролирует все компоненты томографа. Источник РЧ-импульсов (RF source) и программатор импульсов (pulse programmer) являются РЧ компонентами, находящимися под контролем компьютера. Источник генерирует синусоиду нужной частоты. Программатор импульсов придает им форму sinc импульсов. РЧ усилитель (RF amplifier) увеличивает мощность импульсов от милливатт до киловатт. Компьютер также управляет программатором градиентных импульсов (gradient pulse programmer), который определяет вид и амплитуду каждого из трех градиентных полей. Градиентный усилитель (gradient amplifier) увеличивает мощность градиентных импульсов до уровня, достаточного для управления градиентными катушками.

Матричный процессор (array processor), имеющийся у некоторых томографов - это устройство, позволяющее проводить двумерное преобразование Фурье за доли секунды. Компьютер передает преобразование Фурье этому, более быстрому, устройству.

Оператор томографа производит ввод в компьютер через консоль управления (control console). Отображающая последовательность выбирается и модифицируется на консоли. Оператор может просматривать изображения на дисплее, расположенном на консоли, или распечатывать их на фотопринтере (film printer).

Следующие три части этой главы дают более подробное описание магнита, градиентных катушек, РЧ катушек и РЧ детекторе магнитно-резонансного томографе.

 

         2.2.1 Магнит

 

Магнит является самой дорогой частью магнитно-резонансного томографа. Большинство магнитов являются сверхпроводящими. Это фотография  сверхпроводящего магнита томографа силой 1,5 Тл. Сверхпроводящий магнит - это электромагнит сделанный из проводника, обладающего сверхпроводимостью. Провод, сделанный из сверхпроводящего материала, охлажденный жидким гелием до температуры, близкой к абсолютному нулю (минус 273.15 ^oC или 0 K), имеет почти нулевое сопротивление. После пропускания тока по катушке, он продолжает проходить по ней пока катушка содержится при температуре жидкого гелия. (Некоторые потери происходят в связи с бесконечно малым сопротивлением катушки. Эти потери за год имеют размерность миллионных долей от основного магнитного поля.)

 

          2.2.2 Градиентные катушки

 

Градиентные катушки создают градиенты в магнитном поле B_o. Эти катушки содержатся при комнатной температуре. Они создают необходимый градиент благодаря своей конфигурации. Так как наиболее часто используется сверхпроводящий магнит с горизонтальной осью, система градиентных катушек будет описана именно для него.Пользуясь стандартной в магнитном резонансе координатной системой, градиент B_o по направлению Z достигается антигельмгольцевой катушкой. Ток проходит в противоположных направлениях в двух катушках, создавая градиент магнитного поля между двумя катушками. Поле В одной катушки прибавляется к полю B_o, в то время как поле В в центре другой катушки отнимается от поля B_o. Градиенты X и Y в поле B_o создаются парой катушек имеющих вид восьмерки. Катушки, имеющие вид восьмерки, по направлению Х создают градиент в B_o по этому направлению, благодаря направлению тока, проходящего через катушки. Катушки, имеющие вид восьмерки, по направлению Y создают аналогичный градиент в B_o вдоль оси Y.

 

             2.2.3 РЧ катушки

 

РЧ катушки создают поле B₁, которое поворачивает суммарную намагниченность в импульсной последовательности. Они также регистрируют поперечную намагниченность, в то время как она прецессирует в плоскости XY. РЧ катушки можно разделить на три основные категории:

1) и передающие и принимающие катушки;

2) только принимающие катушки;

3) только передающие катушки.

И передающие и принимающие катушки служат излучателями полей B₁ и приемниками РЧ энергии от отображаемого объекта. Только передающая катушка используется для создания поля B₁ и только принимающая катушка используется в сочетании с предыдущей для детекции или приема сигнала от спинов отображаемого объекта. Существует несколько разновидностей каждой из катушек. РЧ катушку томографа можно сравнить с объективами фотоаппарата. Фотограф использует один объектив для снимка с близкого расстояния и другой для широкоугольного снимка с дальнего расстояния. Как хороший фотограф имеет несколько объективов, так и в хорошем томографическом кабинете имеется несколько отображающих катушек для того, чтобы можно было справиться с разными ситуациями в томографии.

Отображающая катушка должна резонировать или эффективно накапливать энергию при частоте Лармора. Все отображающие катушки состоят из индуктора, индуктивных элементов и емкостных элементов. Резонансная частота, , РЧ катушки определяется индуктивностью (L) и емкостью (C) индуктивно-емкостной цепи.  Некоторые типы отображающих катушек должны настраиваться для каждого пациента физическим изменением емкости переменного конденсатора. Другим требованием отображающей катушки является то, что поле B₁ должно быть перпендикулярным магнитному полю B_o. Некоторые из наиболее распространенных отображающих катушек изображены на рисунках. Описано направление поля B₁, метод использования и применение[6].

Соленоидальная катушка бывает нескольких видов:

• Поверхностная катушка.

Поверхностные катушки широко распространены, так как они являются только принимающими катушками и имеют хорошее отношение сигнал-шум для близлежащих к катушке тканей. Вот пример изображения нижнего отдела позвоночника человека, полученного поверхностной катушкой. Вот изображение плоской круглой катушки с соединяющим кабелем.  Кабель подключается к томографу. Вот изображение поверхностной катушки, согнутой для соответствия задней стороне ноги на уровне коленного сустава.

• Катушка "птичья клетка".

Катушка "птичья клетка" является одной из катушек для отображения головы или мозга. Вот изображение человеческой головы внутри катушки типа "птичьей клетки". Все изображения головы в этом гипертекстовом учебнике были получены с использованием катушки "птичья клетка".

• Одновитковая соленоидальная катушка.

Одновитковая соленоидальная катушка используется для отображения конечностей, таких как запястье, и молочных желез. На фотографии показана одновитковая соленоидальная катушка вокруг запястья человека.

• Седловидная катушка.

Соленоидальная катушка, катушка "птичья клетка", одновитковая соленоидальная и седловидная катушки обычно работают как передатчики и приемники РЧ энергии. Поверхностная катушка обычно работает только как принимающая катушка. При использовании поверхностной катушки, в томографе используется большая катушка для излучения РЧ энергии в виде 90^o- и 180^o-импульсов.

 

             2.2.4 Фазочувствительный детектор

 

Фазочувствительным детектором является устройство, которое отделяет сигналы M_x' и M_y' от сигнала РЧ катушки. Таким образом, его можно представить как преобразователь лабораторной системы координат во вращающеюся. Основой фазочувствительного детектора является устройство, получившее название двойного балансированного преобразователя частоты. Двойной балансированный преобразователь частоты имеет два входа и один выход. Если сигналами на входе являются Cos(A) и Cos(B), то на выходе получаются 1/2 Cos(A+B) и 1/2 Cos(A-B). Поэтому, это устройство часто называют детектором произведения, так как произведением Cos(A) и Cos(B) является то, что получается на выходе.

Фазочувствительный детектор обычно состоит из двух двойных балансированных преобразователей частоты, двух фильтров, двух усилителей и 90^o преобразователя фазы. На устройстве имеются два входа и два выхода. На входы подаются частоты ν и ν_o и на выходе получают составляющие поперечной намагниченности M_X и M_Y. Существует несколько потенциальных проблем, которые могут произойти с этим устройством и привести к артефактам изображения[7].

 

             2.2.5 Безопасность

                                             

Хотя для получения изображений в МРТ ионизирующее излучение не используется, существуют важные положения о безопасности, которые необходимо знать. К ним относятся использования сильных магнитных полей, радиочастотного излучения, меняющихся со временем магнитных полей, криогенных жидкостей и градиентов магнитного поля.

Магнитные поля от больших магнитов могут буквально поднимать и притягивать большие ферромагнитные предметы в отверстие магнита. Меры предосторожности должны быть приняты, чтобы не допустить присутствия ферромагнитных предметов вблизи магнита по двум следующим причинам. Во-первых, они могут ранить или убить человека, находящегося внутри отверстия магнита. Во-вторых, они могут серьезно повредить магнит и отображающие катушки. Сила, оказываемая на большой металлический объект, такой как швабра, может повредить концентрические криогенные сосуды Дьюара внутри магнита. Кинетическая энергия такого объекта, затягиваемого в магнит, может разбить РЧ отображающую катушку.

Схожие силы действуют на ферромагнитные металлические имплантанты из чужеродного вещества в процессе отображения. Эти силы могут вытягивать эти объекты, разрезая и сдавливая здоровые ткани. По этим причинам, лица с чужеродными металлическими предметами не могут подвергаться магнитно-резонансной томографии. Существуют также дополнительные положения о воздействии магнитных полей на электронные цепи, в особенности на кардиостимуляторы. Сильное магнитное поле, действующее на человека с кардиостимулятором, может индуцировать токи в цепях кардиостимулятора, которые, в свою очередь, могут вызвать отказ последнего и, возможно, смерть. Магнитные поля также затирают кредитные карточки и магнитные носители информации.

Положения о безопасности United States Food and Drug Administration (USFDA) утверждают, что поля силой не превышающие 2.0 Тесла могут использоваться в обычном порядке. Лица с кардиостимуляторами не могут находиться в магнитном поле, превышающем 5 Гаусс. Магнитное поле в 50 Гаусс затирает магнитные носители информации.

Радиочастотная энергия отображающей частоты может вызывать нагревание тканей тела. USFDA рекомендует ограничение времени РЧ облучения. Ограничением является удельная скорость поглощения (specific absorption rate - SAR) УСП.

 

                                                                                                            (7)

 

Рекомендуемое ограничение по УСП зависит от анатомических особенностей пациента. Для всего тела УСП должна быть меньше чем 0,4 Ватт/кг. Усредненное значение УСП для головы должно быть меньше, чем 3,2 Ватт/кг. Любая последовательность импульсов не должна поднимать температуру более чем на   1 ^oС и не более чем 38 ^oC для головы, 39 ^oC для туловища и 40 ^oC для конечностей. Некоторые РЧ катушки, например поверхностные, в неисправном состоянии могут вызывать ожоги у пациента. Для должной работы этих катушек, за ними необходим уход.

Рекомендации USFDA по скорости изменения магнитного поля утверждают, что dB/dt системы должно быть меньше, чем требуется для возбуждения периферических нервных окончаний.

Отображающие градиенты производят высокого уровня акустический шум. OSHA ограничивает пиковый акустический шум 200 Паскалями или 140 Дб по отношению к 20 микропаскалям. Далее представлены примеры звуков, возникающих при включении и выключении градиентов магнитного поля в различных отображающих последовательностях.

 

Таблица 2 - Примеры звуков, возникающих при включении и выключении градиентов магнитного поля в различных отображающих последовательностях

Последовательность	TR (мс)	TE (мс)	Срезов	Звук
Спин-эхо	500	35	1
		200	1
		15	10
Эхо-планарная	120	54	10
Градиентное эхо	16.7	4	19

 

             2.2.6 Фантомы

 

МР-фанотомом является искусственный объект, который может отображаться для проверки работы магнитно-резонансного томографа. Фантомы используются вместо "нормативного человека", так как намного проще установить стандартный фантом на каждом из множества МРТ по всему миру, чем перевозить "нормативного человека" для исследования из одного места в другое. Фантомы сделаны из материалов, имеющих магнитно-резонансный сигнал. Многие материалы в МР-фантомах используются в качестве веществ, поддерживающих сигнал. Некоторыми из них являются водные парамагнитные растворы: чистые желатиновые гели, агар, поливиниловый спирт, силикон, полиакриламид или агароза; гели с органическими добавками, гели с парамагнитными добавками и обратные растворы мицелле.

В МР-фантоме вода чаще всего используется в качестве поддерживающего сигнал вещества. Часто бывает необходимо настраивать времена спин-решеточной (T₁) и спин-спиновой (T₂) релаксаций водных растворов, так чтобы можно было получать изображения за подходящие периоды времени (например короткое TR). Парамагнитные ионы металлов обычно используются для настройки времен релаксаций ядер водородов в воде. В таблице приведены приблизительные значения T₁ и T₂ водных растворов различных парамагнитных веществ при 1,5 Тл[7].

 

 

 

 

 

Таблица 3 - Приблизительные значения T₁ и T₂ водных растворов различных парамагнитных веществ при 1,5 Тл.

Водный раствор никеля	T1(c) = 1/(632 [Ni (моль/л)] + 0,337) Т2(с) = 1/(691 [Ni (моль/л)] + 1,133
Никель в 10 вес.% желатине	T1(с) = 1/(732 [Ni (моль/л)] +0,817) T2(с) = 1/(892 [Ni (моль/л)] + 4,635)
Водный раствор кислорода	T1(с) = 1/(0.013465 [O2 (мг/л)] + 0.232357)
Водный раствор марганца	T1(с) = 1/(5722 [Mn (моль/л)] +0,0846) T2(с) = 1/(60386 [Mn (моль/л)] + 3,644)

 

 

Существуют два основных вида МР-фантомов: разрешающий и РЧ-однородностный. Как следует из названий, первый используется для тестирования разрешения, а другой - РЧ-однородности.

• Разрешающие фантомы

Разрешающий фантом может использоваться для тестирования нескольких пространственных характеристик томографа. Эти пространственные характеристики включают: плоскостную разрешающую способность, толщину срезов, линейность и отношение сигнал-шум в зависимости от положения. Разрешающие фантомы обычно сделаны из пластмассы. Участки внутри фантома удаляются для формирования тестового рисунка. Фантом заполняется водным раствором. При отображении, полученное изображение отображает сигнал от воды в тех участках, где пластик удален. Некоторые фантомы имеют также стандарты сигналов с известными значениями T₁, T₂ и r, что позволяет использовать эти фантомы для проверки соотношений контраст-шум. На рисунке представлен пример разрешающего фантома. Изображение аксиального среза данного фантома с полем обзора равным 24 см отражает следующие элементы. Ряды одинаковых по размеру квадратов, использующихся для проверки линейности. Плоскостная разрешающая способность определяется с помощью группы тонких областей, поглощающих сигнал. Три стандарта сигнала содержат жидкость, с известными значениями T₁, T₂ и r. Толщина среза (Thk) оценивается с помощью клиновидного выреза в пластике. Ширина изображенного клина увеличивается по мере увеличения толщины среза. Следующие схематичные диаграммы фантомов, отображенных с малой и большой толщиной среза, демонстрируют, как это помогает измерять толщину среза. Здесь представлены изображения разрешающего фантома, полученные с толщиной среза равной 3, 5 и 10 мм. Заметьте, как изменяется ширина измерителя среза[4].

2)РЧ-однородностные фантомы. 

Однородностные фантомы используются для тестирования пространственной однородности передаваемых и принимаемых радиочастотных магнитных полей. Передаваемым РЧ-полем (B_1T) является поле B₁, которое используется для вращения намагниченности. Принимаемым РЧ-полем (B_1R) является чувствительность РЧ-катушек к сигналу от прецессирующих спиновых пакетов. В идеале, для большинства передающих/принимающих катушек B_1T должно быть пространственно однородно для одинакового вращения спинов и B_1R должно быть пространственно однородно для одинаковой чувствительности по всему отображаемому объекту. Здесь представлено изображение однородностного фантома диаметром 27 см. Группы сфер могут использоваться для измерения однородности в большем объеме. Далее представлен ряд фантомов, которые используются для измерения гомогенности поля B_1R от поверхностной катушки предназначенной для исследования позвоночника.

Для измерения однородности B_1T и B_1R.необходимо несколько изображений РЧ-однородностного фантома. Щелкните на значке подробного описания для более подробной информации по этим расчетам.

 

 

2.3 Организации рабочего места оператора персонального компьютера (ПК)

 

 

Под рабочим местом оператора понимается зона его трудовой деятельности в системе «человек-машина», оснащённая техническими средствами и вспомогательным оборудованием, необходимым для осуществления функций контроля и управления вычислительным процессом.

В соответствии с СанПиН 2.2.2.542-96 «Гигиенические требования к видеодисплейным терминалам, персональным электронно-вычислительным машинам и организация работы» к рабочему месту предъявляются следующие требования:

- достаточное рабочее пространство, позволяющее осуществить все необходимые движения и перемещения.

- достаточные зрительные, физические и слуховые связи между инженером и машиной.

- оптимальное размещение оборудования, входящего в состав рабочего места.

- рабочее кресло должно легко перемещаться и поворачиваться, иметь регулируемое по высоте сиденье, наклон спинки и сиденья, а также оптимальную твёрдость рабочих поверхностей.

Экран дисплея должен быть размещен на оптимальном расстоянии от оператора (0,6 м.), при этом плоскость экрана должна быть перпендикулярна линии взора, что достигается наклоном рабочих панелей, которые должны обеспечивать регулировку угла наклона по горизонтали в пределах 20° и по вертикали 30°. Монитор должен иметь регулировку яркости и контраста[6].

 

К = Lmax / Lmin =5/1,                                                 (8)

 

где    К - отношение яркости символа к яркости фона;

Lmax - максимальная яркость символа;

Lmin - минимальная яркость фона.

Верхняя часть экрана должна находиться на уровне глаз, взгляд на центр экрана направлен под небольшим углом вниз, угол рассматривания должен быть не менее двадцати угловых минут и рассчитывается по формуле:

 

tg(a/2) = S / 2L,                                                         (9)

 

где    S - высота буквы (мм);

L - расстояние от глаза до объекта на экране;

a - угол рассматривания (угловые минуты).

При ярком внешнем освещении должны применяться специальные антибликовые козырьки. Клавиатура должна располагаться так, чтобы рабочие движе­ния находились в наиболее доступной зоне. Функциональная и буквенно-цифровая части клавиатуры для удобства пользования должны быть разделены, а цвет клавиш должен быть контрастным по отношению к цвету панели.

Рабочее место должно быть комфортным и достаточно освещено, световое поле равномерно распределено по всей площади рабочего пространства, лучи света не должны попадать прямо в глаза.

Практика показывает, что наиболее удобно располагать монитор чуть дальше, чем это делают при обычном чтении. Верхний край экрана должен располагаться на уровне глаз или чуть ниже. Если вы работаете с текстами на бумаге, листы надо располагать как можно ближе к экрану, чтобы избежать частых движений головой и глазами при переводе взгляда.

Освещение необходимо организовать так, чтобы на экране не было бликов. Стандартное офисное освещение часто бывает слишком ярким для работы с компьютером. Если свет в помещении изменить невозможно, необходимо использовать "козырек" для монитора, обычный или мелкоячеистый защитный экран.

Не следует забывать о том, что экран компьютера способен собирать пыль. Для достижения четкости изображения регулярно протирайте его антистатическим раствором[8].

В процессе работы необходим регулярный отдых, поскольку однообразная поза достаточно утомительна для глаз, шеи и спины.

Не забывайте время от времени моргать - это предотвращает сухость глаз. У пользователей ПК предъявляются более высокие требования к остроте зрения. Бывают случаи, когда зрение ненамного снижено и в обычных условиях очки не нужны. Однако при работе с компьютером они могут вам понадобиться.

Еще раз напомним: в случае выраженного утомления глаз только медицинское обследование позволит решить, связано это с плохими условиями работы или же с нераспознанным ранее заболеванием органа зрения.

Создайте хорошую освещенность в помещении, где вы работаете. Если света и движения воздуха в комнате недостаточно, размножаются микробы, а это приводит к различным заболеваниям. Зима тяжела для человека еще и потому, что в этот период мало света, именно поэтому нервная система недостаточно активизирована. Применяйте современные светильники, которые дают оптимальное освещение. В комнате, где вы работаете, не применяйте краски и обои холодных тонов, а также темные. Лучшие цвета для человека - белый, лимонно-желтый и салатный.

Следует учитывать, что от мебели, которая используется при работе на компьютере, зависит удобство расположения рук, ног и позвоночника. Пренебрегать позвоночником нельзя - он очень быстро и заметно на это реагирует. В последние годы производится огромное количество офисных стульев и кресел, которые позволяют комфортно чувствовать себя в течение всего рабочего дня.

Высота компьютерного стола должна быть такой, чтобы во время работы экран располагался несколько ниже линии взгляда и вам не приходилось бы проводить несколько часов подряд с поднятой вверх головой. Под столом должно быть достаточно пространства для того, чтобы время от времени можно было вытянуть уставшие ноги; а кресло должно быть так называемым "компьютерным" - крутящимся, с регулируемой высотой, подлокотниками и удобной спинкой, с полумягким нескользящим покрытием; при необходимости под спину можно подложить подушечку для профилактики пояснично-крестцового остеохондроза. В положении сидя ступни ног должны располагаться на полу, бедро - параллельно полу, спина прямая. Далее, если это не оговорено особо, будет подразумеваться именно такая поза[10].

Глубина стола должна быть такой, чтобы расстояние до экрана монитора было не менее 50 см. Ширина его зависит от количества периферийных устройств и различных канцелярских принадлежностей. Чем массивнее стол - тем лучше: устойчивость - враг вибрации, а вибрация - враг техники.

Для удобства можно поставить два стола под прямым углом друг к другу, при этом второй стол должен располагаться справа, чтобы рабочая рука с мышью спокойно лежала на нем. Можно сесть лицом к вершине угла, образованного двумя столами. Это особенно удобно, когда в помещении мало места и столы узкие, или при работе с клавиатурой.

Между столом и стеной должно быть свободное пространство. Во-первых, даже самый большой рабочий стол предполагает, что задняя часть монитора будет выходить за его пределы, а во-вторых (это уже не эргономика, а просто удобство), будет обеспечен свободный подход к задней панели системного блока, от которой отходят все кабели.

Оптимальный вариант: сидеть лицом к дверям (в офисе), чтобы за спиной было закрытое жалюзи окно. Второй вариант: окно слева, системный блок прикрывает монитор от бликов.

 

 

2.4 Общие требования

 

 

 К самостоятельной работе на ПЭВМ допускаются лица, прошедшие медицинский осмотр, имеющие первую группу допуска по электробезопасности. Женщины со времени установления беременности переводятся на работы, не связанные с использованием ПЭВМ, или для них ограничивается время работы с ПЭВМ (не более 3-х часов за рабочую смену) при условии соблюдения гигиенических требований, установленных Санитарными правилами. Трудоустройство беременных женщин следует осуществлять в соответствии с законодательством Российской Федерации[8].

Вновь поступающие на работу обязаны пройти:

- медицинский осмотр, а при последующей работе проходить ежегодный медосмотр;

- вводный инструктаж;

- первичный инструктаж по охране труда на рабочем месте.

После вводного инструктажа, первичного инструктажа на рабочем месте и стажировки оператор ПЭВМ допускается к самостоятельной работе. В дальнейшем повторная проверка знаний по охране труда проводится ежегодно. Повторный инструктаж по охране труда проводится не реже 1 раза в шесть месяцев.

Оператор ПЭВМ должен быть ознакомлен с правилами внутреннего распорядка предприятия и выполнять их. Распитие спиртных напитков и нахождение в алкогольном, наркотическом опьянении на территории предприятия, а также в бытовых помещениях не допускается.

Не допускается нахождение в нерабочее время на территории предприятия или в бытовых помещениях без распоряжения руководителя.

При обнаружении каких-либо нарушений норм и правил по охране труда оператор ПЭВМ обязан сообщить руководителю. Также следует сообщить о несчастных случаях и авариях, свидетелем которых был.  Для оказания первой помощи и самопомощи при внезапном заболевании и травмах необходимо уметь оказывать доврачебную помощь.

Вредные производственные факторы, влияющие на оператора ПЭВМ во время работы и при работе в помещении, где работают другие ПЭВМ и их воздействие на организм человека:

- видимое излучение, блики, мерцание экрана видеотерминала (ВДТ) - способствуют возникновению близорукости и переутомлению глаз, мигрени и головной боли, повышают раздражительность, нервное напряжение и может вызвать стрессы;

- низкочастотное поле (ОНЧ, НЧ) - обостряются некоторые заболевания кожи (угревая сыпь, себорейная экзема, розовый лишай и т.д.) Может измениться биохимическая реакция в крови на клеточном уровне, повышается вероятность нарушения репродуктивной функции и возникновение рака (особенно рака мозга и лейкемия);

- электростатическое поле - низковольтный разряд способен изменить и прерывать клеточное развитие; при катаракте, вызванной воздействием поля, помутнение развивается на мембране хрусталика; повышается возможность заболевания глаукомой;

- под действием повышенной концентрации пыли вблизи ВДТ (частицы пыли приобретают положительный заряд) повышается вероятность возникновения дерматитов лица (прыщи, экземы, зуд кожи);

- магнитные поля могут стать причиной возникновения злокачественных опухолей. Наиболее сильное влияние таких полей: от экрана - от 30 до 40 см; от задней стенки ВДТ – от 0,7 до 1 м в зависимости от типа терминала;

- не рациональная организация рабочего места оператора, не соответствие рабочего места требования эргономики;

- выполнение многих операций вынуждает оператора пребывать в позах, требующих длительного статического напряжения мышц спины, шеи, рук, ног. Кроме того, отмечается болезненность и одеревенелость мышц шеи или плечевого пояса, боли в спине, появляется предрасположенность к остеохондрозу различных отделов позвоночника и др. заболеваниям суставов;

- шум вызывает сенсорную перегрузку и может вызвать тугоухость;

- возможно поражение электротоком при несоблюдении электробезопасности;

- высокий темп (много мелких движений кистями и пальцами рук).

Спецодежда является собственностью предприятия. Спецодежду следует применять по назначению и бережно к ней относиться. Операторы, не выполняющие требования инструкций по охране труда, привлекаются к дисциплинарной или иной ответственности в зависимости от нарушения[9].

 

 2.5 Специальные требования

 

 

Время работы непосредственно на ПЭВМ не должно превышать 50 процентов рабочей смены (4 часа) с перерывами после каждого часа работы - 15 мин., кроме того, каждые 20 мин. микро перерывы на 2 минуты.

Безопасная зона при работе на ВДТ считается  от 1,5 до 2 м без применения защитных экранов, очков и т.д. при продолжительности работы 8 часов.
При наличии защитного экрана и продолжительности работы на ВДТ - 4 часа - оптимальное расстояние от глаз до экрана равно от 70 до 95 см.

 Рабочее место оператора ПЭВМ должно отвечать следующим требованиям:

- общая площадь рабочей поверхности стола оператора должна быть не менее 1,5 м.кв. и должна регулироваться по высоте в зависимости от вида работ в диапазоне 75 см;

- рабочий стул (кресло) должен быть передвижным и регулируемым по высоте и углу наклона, иметь спинку и подлокотники.

Размещать рабочие места операторов ПЭВМ в помещении следует таким образом, чтобы расстояние между дисплеями было более 1,5м и не менее 1м от спины при однорядном расположении. При расположении один за другим, необходимо располагать рабочее место с таким расчетом, чтобы оно не находилось в зоне вредного воздействия других ПЭВМ. При периодическом наблюдении за экраном рекомендуется располагать элементы рабочего места оператора ПЭВМ таким образом, чтобы экран находился справа, клавиатура напротив правого плеча, документы в центре угла обзора и слева - справочная литература и др.

Для предотвращения образования и защиты от статического электричества необходимо использовать нейтрализаторы и увлажнители, а полы должны иметь антистатическое покрытие[8].

 

 

2.6  Требования к помещениям, в которых расположены рабочие места операторов ПЭВМ.

 

 

 Помещения следует выбирать с односторонним боковым освещением. Окна должны быть снабжены светорассеивающими шторами, регулирующимися жалюзи или солнцезащитной пленкой с неметаллизированным покрытием.

Освещенность на рабочем месте операторов должна быть от 100 до 400 люкс в зависимости от вида выполняемой работы:

- при текстовой информации - 200 люкс;

- при графической информации - 400 люкс. 

Освещенность экрана и документов должны соотноситься 1 к 1. Освещенность общего тона в помещении должна быть ниже, чем у экрана.

Микроклимат в помещении должен отвечать следующим требованиям:

- температура от 22 °С до 24 °С;

- влажность от 40 до 60 процентов;

- уровень шума 55 ДБ;

- скорость движения воздуха от 0,1 до 0,2 м/сек;

- кратность обмена воздуха не менее 2 раза в час.

 

 

2.7  Требования перед началом работы

 

 

Осмотрите и проверьте состояние электроразъемов, розеток, кабелей.
Защитные кожухи и корпуса оборудования должны находиться на своих местах и быть надежно закреплены.

В зависимости от вида предстоящей работы правильно организуйте свое рабочее время.

Включать в сеть блок бесперебойного питания следует при отключенном компьютере, ВДТ и другой подсоединенной к нему оргтехники[8].

 

 

2.8  Требования во время работы

 

 

Правильно задавать регулировку изображения (яркость, контрастность), особенно если вы будете смотреть на экран монитора длительное время.

Контролировать в течение рабочего дня освещенность на рабочем месте.

Не разбирать элементы коммуникаций частей ПЭВМ при неотключенном электропитании хотя бы одного из элементов.

Не снимать защитные кожухи и корпуса оборудования при подключенном к электросети оборудовании.

Чистку оборудования производится при обесточенном оборудовании, а элементов имеющих высокое напряжение (трансформатор строчной развертки и т.д.) через некоторое время после снятия остаточного напряжения. Использовать для чистки мокрые тряпки не рекомендуется.

Техническое обслуживание и ремонт оборудования оператору ПЭВМ производить запрещается.

Продолжительность обеденного перерыва определяется действующим законодательством о труде и Правилами внутреннего трудового распорядка предприятия (организации, учреждения).

Для обеспечения оптимальной работоспособности и сохранения здоровья профессиональных пользователей, на протяжении рабочей смены должны устанавливаться регламентированные перерывы.

Время регламентированных перерывов в течение рабочей смены следует устанавливать в зависимости от её продолжительности, вида и категории трудовой деятельности. 

Работа оператора относится к следующим группам видов трудовой деятельности:

- группа А - работа по считыванию информации с экрана ВДТ или ПЭВМ с предварительным запросом;

- группа Б - работа по вводу информации. Устанавливаются следующие категории тяжести и напряжённости работы с ВДТ и ПЭВМ, которые определяются:

- для группы А - по суммарному числу считываемых знаков за рабочую смену, но не более 60000 знаков за смену;

- для группы Б - по суммарному числу считываемых или вводимых знаков за рабочую смену, но не более 40000 знаков за смену.

Продолжительность непрерывной работы с ВДТ без регламентированного перерыва не должна превышать 2 часов.  При работе с ВДТ и ПЭВМ в ночную смену (с 22 до 6 часов), независимо от категории и вида трудовой деятельности, продолжительность регламентированных перерывов должна увеличиваться на 60 минут.

При 8-ми часовой рабочей смене и работе на ВДТ и ПЭВМ регламентированные перерывы следует устанавливать:

- для 1 категории работ через 2 часа от начала рабочей смены и через 2 часа после обеденного перерыва продолжительностью 15 минут каждый;

- для 2 категории работ через 2 часа от начала рабочей смены и через 1,5-2,0 часа после обеденного перерыва продолжительностью 15 минут каждый или продолжительностью 10 минут через каждый час работы.

Во время регламентированных перерывов с целью снижения нервно-эмоционального напряжения, утомления зрительного анализатора, устранения влияния гиподинамии и гипокинезии, целесообразно выполнять комплексы упражнений.

С целью уменьшения отрицательного влияния монотонии целесообразно применять чередование операций осмысленного текста и числовых данных (изменение содержания работ), чередование редактирования текстов и ввода данных (изменение содержания работы).

В случаях возникновения у работающих с ВДТ и ПЭВМ зрительного дискомфорта и других неблагоприятных субъективных ощущений, несмотря на соблюдение санитарно-гигиенических, эргономических требований, режимов труда и отдыха следует применять индивидуальный подход в ограничении времени работ с ВДТ и ПЭВМ коррекцию длительности перерывов для отдыха или проводить смену деятельности на другую, не связанную с использованием ВДТ и ПЭВМ[8].

 

 

2. 9  Требования в аварийных ситуациях

 

 

 При появлении посторонних шумов, запаха горелой изоляции, или, если при прикосновении к оборудованию ощущается действие электрического тока, следует немедленно отключить электропривод и сообщить непосредственному руководителю.

При загорании (пожаре) необходимо сообщить администрации, вызвать пожарную охрану по телефону 01, принять меры к эвакуации пострадавших, приступить к тушению пожара первичными средствами пожаротушения, оповестить о пожаре работающих в смежных помещениях людей. В случае возгорания пользоваться только порошковыми огнетушителями.

Если с кем-либо произошёл несчастный случай, внезапное заболевание, работник должен оказать первую доврачебную медицинскую помощь пострадавшему.

При оказании первой помощи следует:

- устранить воздействие на организм повреждающих факторов, угрожающих здоровью и жизни пострадавшего (освободить от действия электрического тока, погасить горящую одежду и т.д.), оценить состояние пострадавшего;

- определить характер и тяжесть травмы, наибольшую угрозу для жизни пострадавшего и комплекс мер по его спасению;

- выполнить необходимые мероприятия по спасению пострадавшего в порядке срочности (восстановить проходимость дыхательных путей, провести искусственное дыхание, наружный массаж сердца, остановить кровотечение, иммобилизовать место перелома, наложить повязку и т.п.);

- поддержать основные жизненные функции пострадавшего до прибытия медицинского работника;

- вызвать скорую медицинскую помощь или врача либо принять меры для транспортировки пострадавшего в ближайшее лечебное учреждение.
При поражении электротоком немедленно освободить пострадавшего от действия электротока и принять меры по оказанию первой доврачебной помощи: искусственное дыхание, непрямой массаж сердца. Помощь оказывать до прибытия врача. 

При ожогах 1 и П степени первая помощь заключается в том, что обоженный участок тела смазывают спиртом, раствором соды с последующим наложением сухой стерильной повязки. Вскрывать пузыри, дотрагиваться до места ожога запрещается во избежание занесения инфекции.

Работнику, не имеющему соответствующей квалификации и допуска к проведению ремонтных работ, запрещается производить любые работы по ремонту.

При любой неисправности оборудования, при внезапном перерыве подачи электроэнергии немедленно отключите оборудование нажатием кнопки на процессоре и выньте электровилку из электророзетки, сообщите об этом своему непосредственному руководителю.

 

2.10 Требования охраны труда по окончании работы

 

 По окончании работы следует выполнить следующие требования:

- убрать рабочее место.

- выключить компьютер, отключив его полностью от электросети.

- сообщить обо всех неисправностях и нарушениях в работе оборудования руководителю.

- снять спецодежду, убрать ее в специально отведенное для этого место.

- вымыть руки с мылом.

 

3 Технико-экономическое обоснование проектированию рабочего места специалиста по обслуживанию магнитно-резонансного томографа (МРТ).

 

Целью раздела является расчет затрат на производство и эксплуатацию рабочего места специалиста по обслуживанию МРТ, на основе которых можно  рассчитать отпускную цену и приведенные годовые затраты.

 

 

3.1 Экономический расчёт на стадии производства

 

 

Экономический расчёт на стадии производства включает в себя расчет производственной себестоимости, оптовой и отпускной цены.  Себестоимость является частью сметной стоимости проекта. В сметную стоимость проекта включаются все затраты связанные с его выполнением. Определение затрат производится путем составления калькуляции себестоимости. Себестоимость проекта складывается из следующих затрат:

1)   затраты на покупные изделия;

2) затраты на основную и дополнительную заработную плату разработчика;

3)  отчисления на социальные нужды;

4) отчисления на страхования от несчастных случаев на стадии разработки;

5)  затраты на электроэнергию;

6)   накладные расходы;

Исходные данные для расчёта себестоимости приведены в таблице 4.

 

Таблица 4 - Исходные данные для расчёта себестоимости

Наименование показателя	Обозна­чение	Единица измерения	Значение
Месячная заработная плата разработчика	Зр.мес	р.	20000
Районный коэффициент	Кр	%	15
Процент премии	Кпр	%	20
Дополнительная заработная плата	КЗДоп	%	10
Отчисления на социальные нужды	Ксн	%	30
Норматив накладных расходов	Кнр	%	20
Коэффициент прибыли	Кпр	%	30
Коэффициент налога на прибыль	Кндс	%	18
Полезный фонд времени работы установки	Тп	ч	360
Стоимость 1 кВт.ч энергии	Цэл	р.	3

 

 

Затраты на покупные изделия С_пи, руб. определяются по формуле           

                           

           С_пи=Σ N_j·Ц_j ,                                                                    (10)

 

где   N_j – норма расхода комплектующего изделия:

        Ц_j – цена единицы комплектующего изделия.

 

Исходными   данными   для   данного   расчета   являются   затраты, приведенные в таблице 5.

 

Таблица 5 - Затраты на покупные изделия

Наименование изделия	Цена единицы изделия, в р.	Количество шт.	Сумма, в р.
1	2	3	4
Рабочее место оператора
Стол рабочий	4460,00	2	8920,00
Стул	2500,00	2	5000,00
Системный блок ЭВМ	24000,00	2	48000,00
Монитор	8800,00	2	17600,00
Негатоскоп	8920,00	1	8920,00
Клавиатура	5000,00	2	10000,00
Мышь	1000,00	2	2000,00
Микрофон	4180,00	1	4180,00
Принтер	4300,00	1	4300,00
Телефон стационарный	2950,00	1	2950,00

 

Затраты на покупные изделия С_пи, р., определим по формуле (10), используя значения, приведенные в таблице 5.

Т.к затраты на такие предметы как системный блок, монитор и негатоскоп будут использоваться в последующее, целесообразно установить коэффициент. Коэффициент 0,002 будет использоваться в последующем.

 

Таблица 6- Затраты на системный блок, монитор и негатоскоп

Системный блок	24000,00 х 0,002= 48 р.
Монитор	8800,00 х 0,002= 17,6 р.
Негатоскоп	8920,00 х 0,002= 17,84 р.

 

С_пи=48·2+17,6·2+17,84·1+4460,00·2+2500,00·2+5000,00·2+1000,00·2+4180,00·1+ +4300,00·1+2950,00·1=27481,2 р.

 

 

Заработная плата разработчика С, р., рассчитывается из двух составляющих

 

                                                                                       (11)

 

где    - основная заработная плата разработчика, р.;

     - дополнительная заработная плата разработчика, р.

Основная заработная плата разработчика , р., рассчитывается по формуле

 

                                                                                   (12)

 

где      Т_п – трудоемкость разработки проекта, ч.час;

           О_м – месячный оклад разработчика, р., (20000);

           Д_{р –} количество рабочих дней в месяце (24);

            t_р – длительность рабочего дня, час (8 часов).

           К_р – районный коэффициент.

Данные о продолжительности каждого этапа разработки приведены в таблице 7.

 

Таблица 7 – Продолжительность каждого этапа разработки

Наименование этапа	Длительность, дней		Трудоемкость разработки проекта, человеко-часов
Получение технического задания	1	8
Анализ предметной области	2	16
Разработка устройства	3	40
Тестирование, отладка, устранение ошибок	1	7
Монтаж оборудования	1	7
Всего	8	80

Подставив данные в  формулу (12) получим

 

 

Дополнительная заработная плата разработчика , рублей, рассчитывается по формуле

 

                                                                                           (13)

 

где     – основная заработная плата, руб.;

             – норматив дополнительной заработной платы, в процентах ( =10).

Подставив данные в  формулу (13), получим:

 

= 9583 · 0,1 = 958,3 р.

 

Отчисления на социальные нужды С_сн, р., (в пенсионный фонд, в фонд социального страхования, в фонд медицинского страхования, на социаль­ное страхование от несчастных случаев на производстве и профессиональных заболеваний) рассчитываются по формуле:

 

                                                                (14)

 

где     – основная заработная плата разработчика, р.;

           – дополнительная заработная плата разработчика, р.;

           – норматив отчислений на социальные нужды, в процентах

 ( = 30).

Подставив данные в  формулу (14), получим:                                                

 

                           

 

Отчисление на страхование от несчастных случаев на производстве рассчитываются по формуле:

 

                                                                                (15)

 

где     – основная заработная плата разработчика, р.;

           – дополнительная заработная плата разработчика, р.;

             – отчисление на страхование от несчастных случаев на производстве, 

в процентах ( = 3).

 

                Подставим данные в формулу (15) получим:

 

 

Накладные расходы составляют 20 процентов от основной заработной платы. Накладные расходы Р_н, рублей, рассчитываются по формуле:

 

                                      ,                                                (16)

 

где     – основная заработная плата, р.

Рассчитаем накладные расходы по формуле (16):

 

Р_н = 0,2 ∙ 9583= 1916 р.

 

Затраты на электроэнергию , р.,  рассчитываются по формуле:

 

                                                                     (19)

 

где    – тариф на электроэнергию, руб. (3 р./кВт*ч.);

          – потребляемая мощность i-го оборудования, кВт;

    – действительный фонд рабочего времени i-го оборудования, час.

Подставив данные в  формулу (19), полученные результаты сведем в таблицу 8.

 

Таблица 8 – Затраты на электроэнергию при разработке проекта

Наименование оборудования	Потребляемая мощность, Вт	Действительный фонд рабочего времени, часов	Сумма, р.
Системный блок	450	114	153,9
Монитор	100	114	34,2
Негатоскоп	100	80	240,00
Принтер	16	30	1,44
Итого:                                                                                                             429,54

 

Производственная себестоимость представляет собой сумму всех  производственных затрат, которые были рассчитаны ранее. Производственная себестоимость, , р., вычисляется по формуле

 

                       (20)

 

 

где    – затраты на покупные изделия, р.;

С_зэ – затраты на электроэнергию, р.;

– основная заработная плата, р.;

 – дополнительная заработная плата, р.;

         – отчисления на страхование от несчастных случаев, р.;

– накладные расходы, р.;

 t – время создание проекта, t = 1 месяц.

Рассчитаем производственную себестоимость, воспользовавшись формулой (20)

 

= 27481,2+ 429,54+(9583+ 958,3 + 3162,00 + 316,2 + 1916,00) · 1 =

43846,24 р.

Все затраты на проект представлены в таблице 9.

 

Таблица 9 – Калькуляция на создаваемый проект на стадии разработки

Наименование статей затрат	Сумма затрат, р.
Затраты на покупные изделия	27481,2
Основная заработная плата	9583,00
Дополнительная заработная плата	958,3
Отчисления на социальные нужды	3162,00
Отчисления на страхования от несчастных случаев	316,2
Накладные расходы	1916,00
Затраты на электроэнергию	429,54
Итого	43846,24

 

Различают оптовую и отпускную цену услуги.

Оптовая цена определяется с учетом сметной себестоимости и нормы    прибыли,    которая    должна    составлять    30 процентов    от    сметной себестоимости.

Оптовая цена Ц₁, р., рассчитывается по формуле

 

                                     Ц₁=С_П+С_П·Н_пр/100,                                             (21)

 

где    Н – норма прибыли (30 процентов).

 

Подставив все известные значения в формулу (21), определим оптовую цену, то есть получаем:

 

Ц₁=43846,24+43846,24· 30/100=57000,11 р.

 

Отпускная цена  Ц₂, р.  Изделия определяется с учетом НДС (18 процентов) по следующей формуле

                                  Ц₂= Ц₁ + Ц₁ · 18/100.                                                (22)

 

Подставив в это выражение известные числовые данные, получаем

 

           Ц₂ = 57000,11+ 57000,11· 18/100 = 67260,13 р.

 

В таблице 10 представлены исходные данные для расчета.

 

Таблица 10 – Исходные данные для расчета

Наименование показателя	Обозначение	Единицы измерения	Значение
Месячная заработная плата обсуживаю­щего персонала	Ом	р	15000
Действительный фонд времени работы устройства	Т	ч	55
Время, затрачиваемое на обслуживание	Тоб	ч	2
Норматив дополнительной заработной платы	Нд	проценты	15
Отчисления на социальные нужды	Нсн	проценты	30
Отчисления на страхования от несчастных случаев на производстве	Ннс	проценты	3
Норма амортизации	Кам	проценты	15
Норматив затрат на ремонт	Крем	проценты	3,5
Потребляемая мощность проекта	Му	кВт	0,43
Стоимость 1 кВт·ч электроэнергии	Цэл	р	3
Нормативный коэффициент эффектив­ности капитальных вложений	Екв		0,15

 

 

3.2 Затраты на стадии эксплуатации

 

 

В сфере эксплуатации нового проекта в состав капитальных вложений предприятия-потребителя включаются все единовременные затраты, которые должен нести потребитель в связи с переходом к эксплуатации нового устройства. Единовременные сопутствующие капитальные вложения К1, р., связанные с установкой и монтажом устройства, рассчитываются по формуле

 

                                         К₁=Ц_отп·Н_ум/100,                                              (23)

 

где Н_ум – норматив     единовременных      затрат     на     установку    и   монтаж                       

       устрой­ства, равный 15 процентам.

 

К₁= 67260,13 ·0,15=10089,02 р.

 

Прямые капитальные вложения К2, р.           

                                                                      

                                                                               К₂  = Ц_отп ,                                                    (24)

 

                                             К₂ =67260,13 р.

 

Общие капитальные вложения К, р. Рассчитываются по формуле

 

                                                       К=К₁+К_2,                                                  (25)

 

Подставив известные значения в формулу (25), получим

 

К=10089,02 + 67260,13 =77349,15 р.

 

3.2.2 Расчет годовых эксплуатационных издержек потребителя С_изд, р, проводится методом прямого счета по следующей формуле

 

                                                                                                 (26)

 

где  С_эл – затраты на потребление электроэнергии, р.;

       С_зп – заработная плата обслуживающего персонала, р.;

       С_рем – затраты на ежегодный ремонт, р.;

       С_ам – издержки на амортизацию, р.

 

Рассчитаем затраты на заработную плату обслуживающего персонала.

Основная заработная плата разработчика , рублей, рассчитывается по формуле                                    

 

                                                                                          (27)

 

где  Т_п – трудоемкость  обслуживающего персонала, ч.час;

       О_м – месячный оклад разработчика, р. (15000);

       Д_{р –} количество рабочих дней в месяце (24);

        t_р – длительность рабочего дня, час (8 часов).

Подставив данные в  формулу (4.16) получим

 

 = (55 ·15000)/24·8 = 4296,88 р.

 

Рассчитаем дополнительную заработную плату.

Дополнительная заработная обслуживающего персонала , р., рассчитывается по формуле

 

                                                                                         (28)

 

где    – основная заработная плата, руб.;

           – норматив дополнительной заработной платы, в процентах ( =15).

Подставив данные в  формулу (28), получим

 

= 4296,88 · 0,15 = 644,53 р.

 

Рассчитаем отчисления на социальные нужды        

Отчисления на социальные нужды , р, рассчитываются по формуле

 

                                                                     (29)

 

где      – основная заработная плата разработчика, р.;

– дополнительная заработная плата обслуживающего персонала, р.;

            – норматив отчислений на социальные нужды, в процентах (Н_СН=30).

 

Подставив данные в  формулу (29), получим

 

 = (4296,88 + 644,53) · 0,30 = 1482,42 р.

 

Рассчитаем отчисления на страхование от несчастных случаев

               Отчисления на страхование от несчастных случаев  , р, рассчитываются по формуле

 

                                                                        (30)

 

где – дополнительная заработная плата обслуживающего персонала, руб.;

       – основная заработная плата обслуживающего персонала, р.;

        – норматив отчислений на страхование от несчастных случаев, в процентах (Н_НС=3).

 

Подставив данные в  формулу (30), получим

 

 = (4296,88 + 644,53) · 0,03 = 148,24 р.

                                                                           

Затраты на электроэнергию , рублей,  рассчитываются по формуле

 

                                                                   (31)

 

где – тариф на электроэнергию, р. (3 р./кВт*ч.);

       – потребляемая мощность i-го оборудования, кВт;

       – действительный фонд рабочего времени i-го оборудования, час.

 

Подставив данные в  формулу (31), полученные результаты сведем в таблицу 11.

 

Таблица 11 – Затраты на электроэнергию при разработке проекта

Наименование проекта	Потребляемая мощность, кВт	Действительный фонд рабочего времени, часов	Сумма, р.
Рабочее место специалиста по обслуживанию МРТ	0,43	55	70,95
Итого:                                                                                                            70,95 р.

 

Издержки на ремонт И_рем, руб, рассчитываем по формуле:

 

                                                                                           (32)

 

где        – норматив затрат на ремонт,  = 3,5;

           С – себестоимость проекта, р.

Подставляем значения в формулу (32), получаем

р.

Издержки на амортизацию  рублей, рассчитываем по формуле

 

                                                                                        (33)

 

где        – норма амортизации;

           С – себестоимость проекта, р.

Подставляем значения в формулу (33), получаем

 

 р.

 

По формуле (20) рассчитываем годовых эксплуатационных издержек потребителя:

 

С_изд = (70,95 + 4296,88 + 644,53 + 1482,42 + 148,24)·12 + 1534,62 + 6579,94  = =87830,8 р.

 

Рассчитаем годовые приведённые затраты З, р., потребителя  по формуле

 

                                                   3 = С_изд + (К_рсн + Е_м)хК,                                        (34)

 

 

где С_изд – годовые эксплуатационные издержки потребителя, р.;

       К_рен- коэффициент реновации устройства;

       Е_м – нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений;

       К – капиталовложения потребителя, р.

 

Подставляя значения в формулу (34), получаем

 

3=87830,8 + (0,125+0,15)х77349,15 =109101,82 р.

 

На основе проведенных расходов составляем сводную таблицу 12

 

Таблица 12  - Сводная таблица экономических показателей рабочего места оператора МРТ,  р.

Наименование показателя	Значение
1 Затраты на стадии производства  (всего)	43846,24
1.1  Затраты на покупные изделия	27481,2
1.2 Основная заработная  плата	9583,00
1.3 Дополнительная заработная плата	958,3
1.4 Отчисления на социальные нужды	3162,00
1.5 Отчисления на страхования от несчастных случаев	316,2
1.6 Накладные расходы	1916,00
1.7 Затраты на электроэнергию	429,54
2 Затраты на стадии эксплуатации (всего)	109101,82
2.1 Затраты на потребление электроэнергии	70,95
2.2Основная заработная плата обслуживающего персонала	4296,88
2.3Дополнительная заработная плата обслуживающего персонала	644,53
2.4 Отчисления на социальные нужды	1482,42
2.5 Отчисления на страхования от несчастных случаев	148,24
2.6  Издержки на ремонт
2.7 Издержки на амортизацию	6579,94
3 Показатели экономической эффективности
3.1 Оптовая цена	57000,11
3.2 Отпускная цена	67260,13
3.3 Годовые приведённые затраты	109101,82

 

Вывод:

Расчеты  показывают, что  стоимость организации рабочего места оператора МРТ составляет 67260,13 р., а годовые приведённые затраты составляют 109101,82 р.

 

 

4 Безопасность труда

 

 

4.1 Анализ условий труда и требования безопасности при работе с МРТ

 

 

Интенсивное развитие технологии, разработка новых материалов, совершенствование компьютерной техники привели в последние три десятилетия к появлению целого ряда принципиально новых неинвазивных методов исследования, которые позволяют тем или иным способом увидеть сечение органов, изучить их анатомическое строение, взаиморасположение и провести необходимые измерения. К таким методам, в частности, относится магнитно-резонансная томография (МРТ), основанная на явлении ядерно-магнитного резонанса (ЯМР).

Большинство ученых считают, что в условиях, когда нет данных об их полной безопасности, подобным исследованиям не следует подвергать беременных женщин. МРТ назначается по строгим показаниям в случаях спорного диагноза или безрезультатности других методов исследований. МРТ не может также проводиться у тех людей, в организме которых находятся различные металлические конструкции - искусственные суставы, водители ритма сердца, дефибрилляторы, ортопедические конструкции, удерживающие кости, и т.п.

Наиболее чувствительными к воздействию ПМП являются системы, выполняющие регуляторные функции (нервная, сердечно-сосудистая, нейроэндокринная и др.). Отечественными учеными описаны изменения в состоянии здоровья лиц, работающих в условиях воздействия ПМП от 20 до 100 мТл. Эти изменения проявляются в форме вегетососудистых дистоний, астеновегетативного и периферического вазовегетативного синдромов или их сочетания и характеризуются вегетативными, трофическими, сенситивными расстройствами в дистальном отделе рук, изредка сопровождающимися легкими двигательными и рефлекторными нарушениями. Для работающих в условиях повышенных уровней ПМП характерны субъективные жалобы астенического характера, функциональные сдвиги со стороны сердечно-сосудистой системы (брадикардия, иногда тахикардия, изменение на ЭКГ зубца Т), тенденция к гипотонии. В картине крови отмечается тенденция к снижению количества эритроцитов и содержания гемоглобина, а также умеренный лейко- и лимфоцитоз.

Регулярное воздействие уровней шума выше 80 дБА на организм человека прежде всего проявляется специфическими изменениями в органе слуха (медленное прогрессирующее понижение слуха по типу кохлеарного неврита). Уровни шума ниже 80 дБА не вызывают потерь слуха, но оказывают раздражающее и утомляющее действие, которое суммируется с эффектами напряженности труда и при возрастании стажа работы в профессии может привести к развитию экстраауральных эффектов, проявляющихся в общесоматических нарушениях и заболеваниях.

Шум, являясь общебиологическим раздражителем, может влиять на все органы и системы организма, вызывая разнообразные физиологические изменения. В частности, шум считают причиной целого ряда нарушений, возникающих в центральной и сердечно-сосудистой системах, в состоянии гомеостаза и иммунобиологической реактивности организма. Воздействие шума может быть причиной циркуляторной гипоксии мозга вследствие спазма артериальных сосудов. Шум нарушает функцию сердечно-сосудистой системы. Отмечены изменения в ЭКГ в виде укорочения интервала Q-T, удлинения интервала P-Q, увеличения длительности и деформации зубцов P и S, смещения интервала T-S, изменение вольтажа зубца T. Шум может быть причиной повышения уровня артериального давления и артериальной гипертонии. Накоплены убедительные данные о воздействии шума на иммунную систему. Воздействие шума приводит к стимуляции передней доли гипофиза и увеличению секреции надпочечниками стероидных гормонов и как следствие этого - к развитию приобретенного (вторичного) иммунодефицита с инволюцией лимфоидных органов и значительными изменениями содержания и функционального состояния T- и B-лимфоцитов в крови и костном мозге. Возникающие дефекты иммунной системы касаются в основном трех биологических эффектов: снижение антиинфекционного иммунитета, создание благоприятных условий для развития аутоиммунных и аллергических процессов, снижение противоопухолевого иммунитета. Как правило, наблюдается повышенная заболеваемость респираторными заболеваниями. Иммуносупрессия коррелирует со степенью повышения уровня кортикостероидов в плазме крови. С увеличением стажа воздействия повышенных уровней шума формируется шумовая болезнь, то есть полиморфный симптомокомплекс, включающий патологические изменения органа слуха в сочетании с вегетососудистой дисфункцией. Вегетососудистые нарушения появляются раньше и превалируют над нарушениями слуха.

Обеспечение защиты работающих от неблагоприятного влияния ПМП осуществляется путем проведения организационных, инженерно-технических и лечебно-профилактических мероприятий.

Организационные мероприятия при проектировании и эксплуатации МРТ включают:

- выделение зон воздействия ПМП (зоны с уровнями ПМП, превышающими ПДУ, где по условиям эксплуатации не требуется даже кратковременное пребывание персонала, должны ограждаться и обозначаться соответствующими предупредительными знаками); в целях уменьшения вредного воздействия ПМП на персонал последний при укладке пациента не должен находиться на расстоянии ближе 1,5 м (в зависимости от мощности томографа) от передней панели томографа и помещать руки в отверстие магнита.

При проведении исследований персоналу не следует постоянно находиться в диагностическом помещении (только при укладке пациента и по окончании обследования - исключение составляют случаи обследования тяжелых пациентов, нуждающихся в постоянном присутствии медицинского персонала). Наблюдение за состоянием обследуемого следует вести через окно из пультовой;

- организация расположения рабочих мест и маршрутов передвижения обслуживающего персонала на расстояниях от МРТ, обеспечивающих соблюдение ПДУ;

- расстановка оборудования и его эксплуатация должны проводиться в соответствии с правилами техники безопасности и охраны труда.

Инженерно-технические мероприятия предполагают применение средств коллективной и индивидуальной защиты, а также внедрение новых технологий или конструктивных изменений (в т.ч. дистанционное управление передвижением стола пациента и сканированием).

Лечебно-профилактические мероприятия предполагают выполнение следующих условий:

- в целях предупреждения и раннего обнаружения изменений состояния здоровья все лица, профессионально связанные с обслуживанием и эксплуатацией томографа, должны проходить предварительные при поступлении на работу и периодические профилактические медосмотры, предусмотренные приказом Минздравсоцразвития России;

- лица, не достигшие 18-летнего возраста, и женщины в состоянии беременности и кормления ребенка грудью не допускаются к работе в условиях воздействия ПМП от томографа и ЭМП от ПЭВМ.

 

 

4.2 Расчет продолжительности эвакуации из общественных и производственных зданий при чрезвычайных ситуациях.

 

 

Необходимо определить продолжительность эвакуации сотрудников 1-ой городской больницы при возникновении пожара в здании. Административное здание панельного типа, не оборудовано автоматической системой сигнализации и оповещения о пожаре. Здание двухэтажное, имеет размеры в плане длиной 10 м и шириной 30 м, в его коридорах, шириной 3 м имеются схемы эвакуации людей при пожаре. Рассматривается кабинет, площадью 24 м. кв. длиной 6 и шириной 4 м, расположенный на втором этаже в непосредственной близости от лестничной клетки, ведущей на первый этаж. Лестничные клетки имеют ширину 1,5 м и длину 10 м. В данном кабинете работают 4 человека. Всего на этаже 52 человека. На первом этаже 60 человек. Схема эвакуации из здания представлена на рисунке 5.

 

1 2 2 этаж						4 1 этаж
				3	3

 

1, 2, 3, 4 – этапы эвакуации

Рисунок 5 – Схема эвакуации сотрудников 1-ой городской больницы.

 

Таблица 9 – Нормативное время эвакуации из общественных зданий.

Степень огнестойкости	Допустимая продолжительность эвакуации tдоп , мин
I и II	До 6
III и IV	До 4
V	До 3

 

Расчет продолжительности эвакуации из здания

По категории помещение относится ко II степени огнестойкости. Допустимая продолжительность эвакуации из здания t_доп не должна превышать 6 минут.

Время задержки начала эвакуации 4,1 мин с учетом того, что здание не имеет автоматической системы сигнализации и оповещения о пожаре.

Определяем плотность движения людского потока на первом участке  по формуле:

 

D₁=    =0,002 м²/м²,                                     (36)

 

где     D₁ – плотность людского потока на первом участке, м²/м²;

N₁ – число людей на первом участке, чел;

l₁ – длина первого участка пути, м;

b₁ – ширина первого участка пути, м;

f – средняя площадь горизонтальной проекции человека, м²/чел.

 

Найдем время движения на первом участке:

 

t₁=  =  = 0,06 мин,                                (37)

 

где    t₁ - время движения людского потока на первом участке, мин

v₁ – значение скорости движения людского потока по горизонтальному пути на первом участке, м/мин, v₁=100 м/мин

Длина дверного проема принимается равной нулю. Наибольшая возможная интенсивность движения в проеме в нормальных условиях q_max= 19,6 м/мин, интенсивность движения в проеме шириной 1,1 м рассчитывается по формуле:

 

q_d=2,5 + 3,75 х b= 2,5 + 3,75 х1,1= 6,62 м/мин,                   (38)

 

где     q – интенсивность движения, м/мин.

q_d < q_max поэтому движение через проем проходит беспрепятственно.

 

Определим время движения в проеме:

 

t_d1= =0,05 мин.                                        (39)

 

Найдем плотность людского потока второго этажа:

 

D₂=    =0,062 м²/м²,                                   (40)

 

Время движения по второму участку (из коридора на лестницу) составляет:

 

t₂=  =  = 0,35 мин.

 

Чтобы посчитать скорость движения по лестнице, нужно определить интенсивность движения на третьем участке:

 

q_i=    = 16 м/мин.

 

Время движения по лестнице вниз:

 

t₃=  =  = 0,25 мин.

 

Определим плотность людского потока для первого этажа:

 

D₄=    =0,007 м²/м².

 

Интенсивность движения на 4 участке при слиянии людских потоков:

 

q₄=    =16 м/мин.

 

Движение по коридору первого этажа:

 

t₄=  =  = 0,7 мин.

 

Определяем время движения по тамбуру, при скорости 15 м
мин и длине равной 5 м

 

t₅=  =  = 0,3 мин.

 

Время движения через дверной проем, шириной 1,6 м, на улицу:

 

t_d2= =1,001 мин.

 

Определяем время эвакуации:

 

t_p= t_н.э.+ t₁+t_d1+t₂+t₃+t₄+t₅+t_d2= 4,1 + 0,06 + 0,05 + 0,35 + 0,25 + 0,7 + 0,3+ 1,001= =6,81 мин,

 

где     t_н.э –время задержки начала эвакуации

t₂, t₃,…..t_t – время движения людского потока на каждом из следующих после первого участка пути, мин. [11]

 

Таким образом, расчетное время эвакуации из кабинетов сельской больницы больше допустимого. Поэтому здание, в котором располагается больница, необходимо оборудовать системой оповещения о пожаре, средствами автоматической сигнализации.

 

 

 

 

4.3 Расчет естественного освещения в помещении

 

 

Освещение – очень важный показатель условий труда. Мы ознакомимся с порядком нормирования естественного освещения приборами и методами определения качества естественного освещения на рабочем месте. Если они не будут соответствовать нормам, мы введем какие-либо изменения в помещении.

Расчет производится по формуле:

 

=  , м²                                                   (41)

 

где     S_о – площадь остекления окон, м²

 - коэффицент естественной освещенности, выбранный по нормам

СНиП 23-05-95 [12]

 

  =e_н х m_n, %                                                    (42)

 

где    е_н – нормативное значение КЕО, выбранное по СНиП [12];

К_з – коэффициент запаса, учитывающий загрязнение проемов пылью, дымом;

η  – световая характеристика окон;

S_п  - площадь пола;

 

S_п =LхB, м²                                                                                  (43)

 

где   В – глубина помещения – расстояние от окон до противоположной стены;

 - общий коэффициент светопропускания окон;

= ;

 - коэффициент потери света в светопропускающем материале;

 - коэффициент потери света в переплетах;

 - коэффициент потери света в жалюзи, шторах и т.д.;

r – коэффициент, учитывающий влияние отражение света;

К_зд – коэффицент затемнения противостоящего здания;

 

L_n=8м, B_n=8 м, Н=2 м

 

         =e_н х m_n                                                                                 (44)

 

m_n=0,9;

 

 = 1,2 х 0,9 = 1,08 %  1,1%;

 

К_зд= 1,2, т.к. это значение вертикального расположения светопропускающего материала;

К_з=1.

S_n=8²= 64 м^2,

 

                                              = ,                                            (45)

 

где    =0,8 – стеклопакет,

=0,75 – переплет спаренный,

=1 – убирающиеся и регулирующиеся жалюзи;

= 0,8х0,75х1=0,6;

r = 7,1;

η=21;

 

= =4,1 м².                                  (46)

 

Фактическая площадь окон 6 м². Площадь окна в помещении больше, чем требуется.

 

Вывод по разделу:

 Персоналу, работающему с магнитно-резонансными томографами, необходимо  выполнять определенные требования. Для безопасности труда и в целях предотвращения про­изводственного травматизма медсестра обеспечивается  средствами индивидуальной защиты.

Были перечислили рекомендации и возможные действия при чрезвычайных ситуациях, а также произведен расчет продолжительности эвакуации из общественного здания, на примере 1-ой городской клинической больницы. Таким образом, расчетное время эвакуации из кабинетов больницы больше допустимого. Поэтому здание, в котором располагается больница, необходимо оборудовать системой оповещения о пожаре, средствами автоматической сигнализации.

Для улучшений условий работы был произведен расчет естественного освещения кабинета и выяснилось, фактическая площадь окна больше, чем требуется. При расчетах в качестве источников использовались методические указания и  соответствующие санитарные нормы.

 

5 Экологическая характеристика проекта

 

5.1 Общие положения

 

Качество жизни населения в большей степени определяется состоянием его здоровья и является наиболее важным показателем благосостояния государства и общества. Личностный показатель здоровья выступает своеобразным итоговым результатом взаимодействия человека с природно-социальными и экономическими условиями существования.
   Общественное здоровье - наиболее полный индикатор уровня жизни населения и социально - экономического положения страны или региона, в особенности подверженного, например, испытаниям ядерных вооружений. От качества общественного здоровья зависит жизнеспособность всего общества как социального организма и его возможности гармоничного непрерывного роста и социально - экономического развития.

  Психические расстройства и расстройства поведения являются стресс-ассоциированной группой заболеваний, негативно влияющей не только на соматическое здоровье человека, но и на окружающих, обуславливая особую актуальность проблемы. До 40 % населения имеют признаки какого-либо нарушения психической деятельности [16]. На долю лиц, нуждающихся в систематической психиатрической помощи, приходится 3–6 % населения, а наиболее тяжелые пациенты составляют 0,3–0,6 % [19]. Минимум 5 % населения страдает хроническими психическими расстройствами и нуждается в постоянном наблюдении психиатра [20]. В любой момент времени явные психические расстройства имеются у 12–15 % населения [21]. Психические расстройства и расстройства поведения выявляются у 25–30 % людей, обращающихся за помощью в поликлиники и амбулатории (т. е. в первичное звено здравоохранения) [22]. Показатель первичной заболеваемости психическими расстройствами служит косвенной характеристикой социального расслоения общества и нарушения адаптивных механизмов психики индивидуума [23].

  По уровню первичной заболеваемости, которая составляла в 2011 году 851,9 на 1000 человек населения, Оренбургская область занимала 7 ранговое место в Приволжском Федеральном округе (ПФО). Первые три ранговые позиции в структуре первичной заболеваемости всего населения Оренбургской области в 2011 году занимают болезни органов дыхания (41,5 %), травмы и отравления (10,9 %), болезни мочеполовой системы (6,9 %). Такое распределение не меняется за последний пятилетний период. Психические расстройства и расстройства поведения в структуре первичной заболеваемости Оренбургской области всего населения занимают 13 место, опережая лишь болезни крови и кроветворных органов (14 место) и врожденные аномалии (15 место).

 

5.2  Необходимость МРТ в лечебных и оздоровительных  учреждениях

 

 

Магнитно-резонансная томография (МРТ)— томографический метод исследования внутренних органов и тканей с использованием физического явления ядерного магнитного резонанса — метод основан на измерении электромагнитного отклика ядер атомов водорода на возбуждение их определённой комбинацией электромагнитных волн в постоянном магнитном поле высокой напряжённости[14].

Метод ядерного магнитного резонанса позволяет изучать организм человека на основе насыщенности тканей организма водородом и особенностей их магнитных свойств, связанных с нахождением в окружении разных атомов и молекул. Ядро водорода состоит из одного протона, который имеет магнитный момент (спин) и меняет свою пространственную ориентацию в мощном магнитном поле, а также при воздействии дополнительных полей, называемых градиентными, и внешних радиочастотных импульсов, подаваемых на специфической для протона при данном магнитном поле резонансной частоте. На основе параметров протона (спинов) и их векторном направлении, которые могут находиться только в двух противоположных фазах, а также их привязанности к магнитному моменту протона можно установить, в каких именно тканях находится тот или иной атом водорода.

Магнитно-резонансный томограф (МРТ), ядерно-магнитно-резонансный томограф (ЯМРТ) или магнитно-резонансная томография (МРТ), является основным инструментом медицинской техники для создания изображений, используемых в радиологии для подробной визуализации внутренних структур и органов человека. Томограф обеспечивает хороший контраст между различными мягкими тканями тела, что делает его особенно полезным при исследованиях мозга, мышц, сердца и диагностики рака по сравнению с другими медицинскими методами визуализации, такими, как рентгеновская компьютерная томография (КТ) или рентгенография. В отличие от компьютерного томографа или традиционного рентгеновского аппарата в магнитно-резонансном томографе не используются ионизирующие излучения. Вместо этого он использует мощные магнитные поля, чтобы выровнять намагниченность некоторых атомов в теле, а затем использует радиочастотные поля, чтобы систематически изменять направление этой намагниченности. Для уменьшения воздействия магнитных полей на оператора МРТ я решил спроектировать рабочее место специалиста по обслуживанию МРТ[14].

 

 

5.3  Требования к защите от электромагнитных полей на человека

 

 

Наиболее чувствительными к воздействию ПМП являются системы, выполняющие регуляторные функции (нервная, сердечно-сосудистая, нейроэндокринная и др.). Отечественными учеными описаны изменения в состоянии здоровья лиц, работающих в условиях воздействия ПМП 20-100 мТл. Эти изменения проявляются в форме вегетососудистых дистоний, астеновегетативного и периферического вазовегетативного синдромов или их сочетания и характеризуются вегетативными, трофическими, сенситивными расстройствами в дистальном отделе рук, изредка сопровождающимися легкими двигательными и рефлекторными нарушениями. Для работающих в условиях повышенных уровней ПМП характерны субъективные жалобы астенического характера, функциональные сдвиги со стороны сердечно-сосудистой системы (брадикардия, иногда тахикардия, изменение на ЭКГ зубца Т), тенденция к гипотонии. В картине крови отмечается тенденция к снижению количества эритроцитов и содержания гемоглобина, а также умеренный лейко- и лимфоцитоз[16]. В таблице 13 представлены ПДУ постоянных магнитных полей.

 

Таблица 13- ПДУ постоянных магнитных полей

 

Время воздействия за рабочий день, минуты	Условия воздействия
	Общее		Локальное
	ПДУ напряженности, кА/м	ПДУ магнитной индукции, мТл	ПДУ напряженности, кА/м	ПДУ магнитной индукции, мТл
0-10	24	30	40	50
11-60	16	20	24	30
61-480	8	10	12	15

 

При необходимости пребывания персонала в зонах с различной напряженностью (индукцией) ПМП мы рекомендуем общее время выполнения работ в этих зонах, не превышающее допустимое время для зоны с максимальной напряженностью (индукцией).

Мы рекомендуем проводить контроль уровней ПМП путем измерений значений В или Н на постоянных рабочих местах и/или в рабочей зоне в точках возможного пребывания персонала (при установке приемно-передающей катушки, опускании стола, укладывании пациента, задвигании стола с пациентом в магнит и пр.). Начинать измерения нужно в наиболее удаленной точке по отношению к магниту, постепенно приближаясь к нему. При гигиенической оценке уровней ПМП на рабочем месте (рабочей зоне) определяющим является наибольшее из всех зарегистрированных значений.

Измерения проводятся на высоте 0,5; 1,0; 1,7 м (рабочая поза "стоя") и (или) 0,5; 0,8; 1,4 м (рабочая поза "сидя") от опорной поверхности.

В случае непосредственного контакта рук человека с поверхностью измерения магнитной индукции ПМП производятся путем непосредственного контакта датчика средства измерения с поверхностью магнита.

 

Таблица 14- Временные допустимые уровни ЭМП, создаваемых ПЭВМ на рабочих местах

 

Наименование параметров		ВДУ
Напряженность электрического поля, В/м	В диапазоне 5 Гц- 2 кГц	25
	В диапазоне 2-400 кГц	2.5
Плотность магнитного потока, нТл	В диапазоне 5 Гц- 2 кГц	250
	В диапазоне 2-400 кГц	25
Напряженность электростатического поля, кВ/м		15

 

Рекомендуется производить измерение уровней переменных электрических, магнитных и электростатических полей на рабочем месте, оборудованном ПЭВМ  на расстоянии 50 см от экрана на трех уровнях на высоте 0,5; 1,0 и 1,5 м.

Гигиеническую оценку результатов измерений мы рекомендуем осуществлять с учетом погрешности используемого средства метрологического контроля.

Если на рабочем месте, оборудованном ПЭВМ, интенсивность электрического и/или магнитного поля в диапазоне от 5 Гц до 2 кГц превышает значения, приведенные в таблице 14,  рекомендуется проводить измерения фоновых уровней ЭМП промышленной частоты (при выключенном оборудовании). Фоновый уровень электрического поля 50 Гц не должен превышать 500 В/м. Фоновые уровни индукции магнитного поля не должны превышать значений, вызывающих нарушения требований к визуальным параметрам ВДТ (по опыту около 1,000 нТл).

 

 

5.4 Требования к защите от шумовых и вибрационных воздействий

 

 

Регулярное воздействие уровней шума выше 80 дБА на организм человека, прежде всего, проявляется специфическими изменениями в органе слуха (медленное прогрессирующее понижение слуха по типу кохлеарного неврита). Уровни шума ниже 80 дБА не вызывают потерь слуха, но оказывают раздражающее и утомляющее действие, которое суммируется с эффектами напряженности труда и при возрастании стажа работы в профессии может привести к развитию экстраауральных эффектов, проявляющихся в общесоматических нарушениях и заболеваниях.

Шум, являясь общебиологическим раздражителем, может влиять на все органы и системы организма, вызывая разнообразные физиологические изменения. В частности, шум считают причиной целого ряда нарушений, возникающих в центральной и сердечно-сосудистой системах, в состоянии гомеостаза и иммунобиологической реактивности организма. Воздействие шума может быть причиной циркуляторной гипоксии мозга вследствие спазма артериальных сосудов. Шум нарушает функцию сердечно-сосудистой системы. Отмечены изменения в ЭКГ в виде укорочения интервала Q-T, удлинения интервала P-Q, увеличения длительности и деформации зубцов P и S, смещения интервала T-S, изменение вольтажа зубца T. Шум может быть причиной повышения уровня артериального давления и артериальной гипертонии. Накоплены убедительные данные о воздействии шума на иммунную систему. Воздействие шума приводит к стимуляции передней доли гипофиза и увеличению секреции надпочечниками стероидных гормонов и как следствие этого - к развитию приобретенного (вторичного) иммунодефицита с инволюцией лимфоидных органов и значительными изменениями содержания и функционального состояния T- и B-лимфоцитов в крови и костном мозге. Возникающие дефекты иммунной системы касаются в основном трех биологических эффектов: снижение антиинфекционного иммунитета, создание благоприятных условий для развития аутоиммунных и аллергических процессов, снижение противоопухолевого иммунитета. Как правило, наблюдается повышенная заболеваемость респираторными заболеваниями. Иммуносупрессия коррелирует со степенью повышения уровня кортикостероидов в плазме крови. С увеличением стажа воздействия повышенных уровней шума формируется шумовая болезнь, то есть полиморфный симптомокомплекс, включающий патологические изменения органа слуха в сочетании с вегетососудистой дисфункцией. Вегетососудистые нарушения появляются раньше и превалируют над нарушениями слуха.[10]

Нормируемыми параметрами постоянного шума являются уровни звука в дБ по шкале А и уровни звукового давления по спектру в октавных полосах частот.

Нормируемыми параметрами непостоянного шума являются эквивалентные уровни звука в дБА.

В помещении диагностической допустимые уровни звука и звукового давления мы рекомендуем принимать согласно СН N 3057-84 "Санитарные нормы допустимого шума, создаваемого изделиями медицинской техники в помещениях лечебно-профилактических учреждений". Для изделий медицинской техники, работающих в непрерывном режиме, в зависимости от контингента, подвергающегося воздействию шума, допустимые уровни представлены в таблице 15.

 

 

 

Таблица 15- Допустимые уровни звука медицинской техники в помещениях ЛПУ

Контингент	Уровни звука, дБА., эквив. уровни звука	Уровни звукового давления(УЗД), дБ в октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами, Гц
		63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Пациенты	50	71	61	54	49	45	42	40	38
Медицинский персонал	55	75	66	59	54	50	47	45	43

 

 

 

5.5 Требования к микроклимату

 

 

В помещениях кабинетов (отделений) МРТ нормируются: температура, скорость движения и относительная влажность воздуха, кратность воздухообмена в час по притоку и вытяжке при организации искусственного воздухообмена, категория по чистоте помещения, кратность вытяжки при естественном воздухообмене. Вышеуказанные параметры установлены СанПиН 2.2.4.548-96 "Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений", СанПиН 2.1.3.1375-03 "Гигиенические требования к размещению, устройству, оборудованию и эксплуатации больниц, родильных домов и других лечебных стационаров".

СанПиН 2.2.4.548-96 устанавливают гигиенические требования к показателям микроклимата на рабочих местах с учетом времени года (холодный, теплый периоды), интенсивности энергозатрат работающих и времени выполнения работы.

СанПиН 2.1.3.1375-03 требуют обеспечения оптимальных условий микроклимата в помещениях лечебных учреждений. Оптимальные величины показателей микроклимата на рабочих местах представлены в таблице 16.

 

 

Таблица 16 - Оптимальные величины показателей микроклимата на рабочих местах

Период года	Категория работ по уровню энергозатрат, Вт	Температура воздуха, °С	Относительная влажность, %	Скорость движения воздуха, м/с
Холодный	Iа (до 139)	22-24	60-40	0,1
	Iб (140-174)	21-23		0,1
	IIа (175-232)	19-21		0,2
	IIб (233-290)	17-19		0,2
Теплый	Iа (до 139)	23-25	233-290	0,1
	Iб (140-174)	22-24		0,1
	IIа (175-232)	20-22		0,2
	IIб (233-290)			0,2

 

Расчетная температура, кратность воздухообмена и категория по чистоте приведены в таблице 17.

 

Таблица 17 - Расчетная температура, кратность воздухообмена и категория по чистоте.

Наименование помещения	Расчетная температура воздуха, °С	Кратность воздухообмена в час		Категория по чистоте	Кратность вытяжке при естественном воздухообмене
		приток	вытяжка
Диагностическая, процедурная	22	2	2	Ч	2
Пультовая	20	Из коридора	1	Ч	1
Ординаторская	1	Из коридора	1	Ч	1
Вестибюли, бельевые, кладовые	18	-	1	Г	1
Кладовые для хранения грязного белья, предметов уборки, дезсредств	18	-	5	Г	3
Санузлы	20	-	50 куб. м на 1 унитаз	Г	3

Вывод по разделу:

 

Подводя итоги, следует отметить следующее. Современные лечебные и оздоровительные учреждениях, в которых используется физиотерапевтические мероприятия не могут обходиться без лучевой диагностики, так как неинвазивное диагностирование внутренних органов крайне необходимо.

Кроме того, мы рассмотрели ремонт помещения для оборудования, вентиляцию и микроклимат, подходящий для процесса, упаковку, в которой нужно хранить готовый аппарат. Все требования соответствуют санитарно-гигиеническим нормам.

В помещениях с томографом мы рекомендуем поддерживать воздухообмен за счет систем общеобменной принудительной приточно-вытяжной вентиляции (3-кратный в час по вытяжке, и оконные фрамуги).

 

Заключение

 

Ввиду того, что магнитно-резонансная томография дает очень детальное изображение, она считается лучшей техникой для выявления различных опухолей, исследования нарушений центральной нервной системы и заболеваний опорно-двигательной системы. В результате магнитно-резонансной томографии (МРТ) получается полноценная, трехмерная картина исследуемой области тела. Благодаря МРТ появляется возможность, не используя контрастные вещества, тщательно обследоват многие ораны и системы.

Рабочее место — это неделимое в организационном отношении (в данных конкретных условиях) звено производственного процесса, обслуживаемое одним или несколькими рабочими, предназначенное для выполнения одной или нескольких производственных или обслуживающих операций, оснащённое соответствующим оборудованием и технологической оснасткой.

Целью данной работы было проектирование удобного рабочего места для оператора МРТ, предметом выступает проект рабочего места, а объектом – ГБУЗ ГКБ №1. Для достижения заданной цели были сформулированы следующие задачи:

• изучение принципов магнитно-резонансной томографии и оборудования для ее осуществления;
• изучение требования к оснащению кабинета МРТ;
• изучение условий организации рабочего места оператора МРТ;
• выполнить проектирование рабочего места оператора.

В первой главе дипломной работы были рассмотрены теоретические основы МРТ и принципы работы магнитно-резонансного томографа.

Во второй главе - произведен расчет влияния МР-томографов на оператора, а также изучены принципы организации рабочего места оператора ЭВМ и был выполнен проектный чертеж кабинета МРТ и чертеж рабочего места оператора МРТ.

Данный проект соответствует необходимым стандартам экологии и безопасности жизнедеятельности.

Проект способен обеспечить лучшую эффективность работы персонала, т. к. позволяет проводить необходимые операции, не требуя большого отклонения от основного рабочего положения, организация рабочего места окупается в течение 3,5 лет.

 

Заключение

 

Ввиду того, что магнитно-резонансная томография дает очень детальное изображение, она считается лучшей техникой для выявления различных опухолей, исследования нарушений центральной нервной системы и заболеваний опорно-двигательной системы. В результате магнитно-резонансной томографии (МРТ) получается полноценная, трехмерная картина исследуемой области тела. Благодаря МРТ появляется возможность, не используя контрастные вещества, тщательно обследоват многие ораны и системы.

Рабочее место — это неделимое в организационном отношении (в данных конкретных условиях) звено производственного процесса, обслуживаемое одним или несколькими рабочими, предназначенное для выполнения одной или нескольких производственных или обслуживающих операций, оснащённое соответствующим оборудованием и технологической оснасткой.

Целью данной работы было проектирование удобного рабочего места для оператора МРТ, предметом выступает проект рабочего места, а объектом – ГБУЗ ГКБ №1. Для достижения заданной цели были сформулированы следующие задачи:

• изучение принципов магнитно-резонансной томографии и оборудования для ее осуществления;
• изучение требования к оснащению кабинета МРТ;
• изучение условий организации рабочего места оператора МРТ;
• выполнить проектирование рабочего места оператора.

В первой главе дипломной работы были рассмотрены теоретические основы МРТ и принципы работы магнитно-резонансного томографа.

Во второй главе - произведен расчет влияния МР-томографов на оператора, а также изучены принципы организации рабочего места оператора ЭВМ и был выполнен проектный чертеж кабинета МРТ и чертеж рабочего места оператора МРТ.

Данный проект соответствует необходимым стандартам экологии и безопасности жизнедеятельности.

Проект способен обеспечить лучшую эффективность работы персонала, т. к. позволяет проводить необходимые операции, не требуя большого отклонения от основного рабочего положения, организация рабочего места окупается в течение 3,5 лет.

 

Приложение А

(рекомендуемое)

 

Функциональная схема магнитно-резонансного томографа

 

 

Чертежи:

 

 

 

Скачать: diplom.rar