NGU
YỄN
HƯ
U
THỌ
LUẬ
N
VĂN
THẠ
C SĨ
KỸ
THU
ẬT
CƠ
KHÍ
HÀ
NỘI
2016

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
---------------

NGUYỄN HỮU THỌ

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

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ


Hà nội, tháng 12 năm 2016
Học viên

Nguyễn Hữu Thọ


4

LỜI CẢM ƠN
Tôi xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội, Trung
tâm đào tạo sau đại học đã tạo điều kiện cho tôi học tập và nghiên cứu tại
trường.
Tôi xin chân thành cảm ơn TS. Trần Ngọc Hưng và các anh (chị) trong
viện máy đã hướng dẫn và chỉ bảo cho tôi hết sức tận tình và chu đáo về mặt
chuyên môn để tôi hoàn thành luận văn.
Tôi xin cám ơn Ban Giám hiệu Trường Cao Đẳng Giao thông vận tải, ban
chủ nghiệm khoa cơ khí và các thầy cô giáo trong khoa đã tạo điều kiện và
động viên tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy phản biện, các thầy trong
hội đồng chấm luận văn đã đồng ý đọc duyệt và đóng góp các ý kiến quý báu
để tôi có thể hoàn chỉnh luận văn.
Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình và bạn bè, những
người đã động viên khuyến khích tôi trong suốt thời gian tôi học tập và
nghiên cứu.


5

MỤC LỤC

Tải trọng riêng cho phép
Số răng
Chiều dài đai
Áp lực cho phép
Góc quay của động cơ
Bước ren vít
Khối lượng cụm đầu chụp

(w)kw
vg/ph
mm
N/mm
mm
Mpa
rad
mm
kg

σ
τ
[σ]
[τ]
σch
Ω
v
d

Ứng suất pháp
Ứng suất tiếp
Ứng suất pháp cho phép

w(kw)
mm
mm
N
N

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 3.1. Bảng thông số kỹ thuật của động cơ bước sử dụng cho chuyển
động xoay........................................................................................................23


7


8

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ


9

MỞ ĐẦU
Nha khoa đang phát triển rộng rãi ở Việt Nam do nhu cầu tăng cao của
người dân, từ các thành phố lớn đến các thị trấn, từ bệnh viện tuyến trung
ương đến các cơ sở nha khoa tư nhân.
Theo nghiên cứu thống kê của tổ chức Y tế Thế giới (WTO), Việt Nam là
một trong những nước có tỉ lệ bệnh lý về răng cao nhất trên thế giới, đặc biệt
là bệnh sâu răng.
Bên cạnh các bệnh lý răng miệng thường gặp trong cuộc sống đời thường,
người dân quan tâm và đầu tư nhiều hơn đến các dịch vụ chăm sóc răng như

Với dữ liệu kỹ thuật số, có thể lưu trữ hình ảnh lâu dài, tìm lại hình ảnh
cũ dễ dàng để đối chiếu, so sánh với hình ảnh hiện tại. Nhờ đó bác sỹ có thể
theo dõi được diễn tiến của bệnh lý.
Máy chụp X quang răng toàn cảnh (DPX-01) của Công ty cổ phần Viện
máy và dụng cụ công nghiệp (Viện IMI) là kết quả của đề tài “Nghiên cứu
thiết kế, chế tạo máy X quang răng toàn cảnh” mã số 2274/HĐKHCN-VDL,
thuộc loại thiết bị X quang răng toàn cảnh kỹ thuật số (Digital Dental
Panoramic Radiography) là thành phần không thể thiếu được trong chẩn đoán
và điều trị Nha Khoa. Đặc biệt đối với cấy ghép implant, chỉnh hình răng, tiểu
phẫu thuật nhổ răng khôn,…
Như chúng ta đã biết, răng gồm 2 phần: Thân răng nhô lên khỏi xương
hàm mà ta có thể thấy được, phần còn lại là chân răng nằm trong xương hàm
chỉ có thể quan sát nhờ X quang để thấy được nhiều yếu tố giúp cho việc điều
trị chính xác.
Theo dõi diễn tiến của sâu răng, nhiễm trùng chóp gốc răng, phát hiện các
lỗ sâu ở vùng kẽ răng hoặc những vùng khó quan sát bằng mắt thường, từ đó
xem xét, đánh giá mức độ trầm trọng của sâu.


11

Xác định số lượng ống tủy và chiều dài ống tủy cũng như độ lớn của
buồng tủy. Xác định số lượng ống tủy và chiều dài ống tủy và hình dạng ống
tủy trong điều trị nội nha, cũng như xác định tình trạng sức khỏe của răng
đang điều trị nội nha.
Xác định khoảng cách từ bờ xương đến ống dây thần kinh hàm dưới, từ
bờ xương đến đáy xoang hàm trên trong kỹ thuật đặt Implant.
Tầm soát và chẩn đoán sớm những bệnh lý nguy hiểm liên quan đến xương
hàm mà khám trên miệng chưa phát hiện được như u men.
Phim toàn cảnh kỹ thuật số đặc biệt quan trọng trong việc theo dõi những

+ Phương pháp luận
Đề tài được thực hiện bằng phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với
thực nghiệm.
+ Phương pháp nghiên cứu.
- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết.
- Tính toán lựa chọn các thông số phù hợp.
- Tiến hành các thí nghiệm.
- Phân tích và đánh giá kết quả.
- Hoàn thiện và củng cố lý thuyết đã có.
iii. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
+ Ý nghĩa khoa học.
- Làm quen với công nghệ chụp X quang răng toàn cảnh hiện vẫn đang
còn mới mẻ tại việt nam.
- Nắm bắt được các kết cấu cơ khí, động học có độ chính xác cao được
sử dụng rộng rãi trong các thiết bị y tế hiện đại.
+ Ý nghĩa thực tiễn.
- Tìm hiểu thiết kế cơ khí chi tiết máy X quang răng toàn cảnh DPX-01
thuộc đề tài,... từ đó tính toán, kiểm nghiệm lại các thông số tính toán
thiết kế cơ khí, lựa chọn đai răng cho chuyển động.


13

- Từ các thực nghiệm chụp trên máy DPX-01 với các thiết lập tốc độ
chụp khác nhau đưa ra thông số tốc độ chụp phù hợp đảm bảo độ chính
xác và rút ngắn thời gian chụp.
Thuyết minh của luận văn được trình bày gồm các phần chính sau:
Mở đầu.
Chương 1: Tổng quan về thiết bị và công nghệ chụp X quang răng.
Chương 2: Nghiên cứu sơ bộ về thiết kế của máy chụp X quang răng toàn



15

Hình 1.2 Wilhelm Conrad Roentgen
khác nhau như gỗ, nhôm và thậm chí là cả bàn tay của ông giữa ống và đĩa
kim loại, cẩn thận quan sát sự ảnh hưởng tại bề mặt đĩa. Roentgen mất thêm
một vài tuần sau đó để tìm hiểu về một dạng năng lượng từ một loại tia lạ mà
ông phát hiện ra, ông gọi đó là "tia X", X là biểu tượng chưa biết. Cuối năm
1895, Roentgen gần như đã khám phá ra hầu hết tính chất của tia X có bản
chất gần giống như ngày hôm nay. Ông đã được nhận giải Nobel về vật lý vào
năm 1901 nhờ khám phá này.
Trong các thí nghiệm đầu tiên với tia X. Roentgen đã tạo ra một bức ảnh
giải phẫu về bàn tay của vợông nhờ tia X. Ứng dụng của tia X trong y học đầu
tiên ở Mỹ là một cuộc thử nghiệm tại trường cao đẳng Dartmouth vào tháng 2
năm 1896 khi tạo ảnh một cánh tay bị gãy xương của một sinh viên.
Máy X quang cổ phải mất 30 phút để tạo ra một bức ảnh có thể quan sát được.
Theo thời gian có rất nhiều cải tiến đã được ứng dụng vào trong máy X quang
nhằm giảm thời gian phát tia và thời gian tạo ảnh. Khó khăn ban đầu của máy
X quang là nguồn điện tại thời điểm đó không đủ công suất để có có thể tạo
ảnh và rất khó để có thể điều chỉnh. Nhờ ứng dụng biến thế tự ngẫu H.C.


16

Snook với máy phát dòng xoay chiều nên việc điều chỉnh dòng điện được dễ
dàng hơn, với thiết kế "Cathode nóng" của William Coolidge kết hợp với phát
minh của Snook đã cải thiện đáng kể nguồn điện cấp cho máy. Ống Coolidge
được giới thiệu vào năm 1910, là một dạng ống điển hình mà còn được ứng
dụng cho các thiết kế của ống tia X ngày nay.

1.2. Tình hình nghiên cứu máy chụp X quang trên thế giới
Với bản chất là sản phẩm y tế công nghệ cao theo hướng mechatronic, cho
tới nay, việc nghiên cứu phát triển và sản xuất máy chụp X quang răng toàn
cảnh được triển khai trên thị trường theo các hướng chính:
- Nguồn cung cấp:
+ Máy X quang răng toàn cảnh chất lượng cao được sản xuất chủ yếu ở
các nước phát triển như: Mỹ, Ý, CHLB Đức, Pháp, Nhật Bản,…. với
các hãng mang thương hiệu quốc tế như: Sirona, Kodak, Plameca,
Panoramic, Gendex, Soredex, Imago, Asahi, Yoshida, Morita… Các
nhà sản xuất này có ưu thế tuyệt đối về công nghệ nguồn, vốn để nắm
giữ vai trò khống chế trong lĩnh vực xây dựng và phát triển các thế hệ
máy. Thiết bị của các hãng này thuộc dòng thiết bị cao cấp và các tổ
hợp này cũng nắm phần lớn các bằng sáng chế về thiết bị đồng bộ và
linh kiện chính.
+ Trong những năm gần đây các máy X quang răng chất lượng trung bình
đã xuất hiện nhờ các công ty dựa vào các kết quả nghiên cứu phát triển
của các tổ hợp công nghiệp lớn nói trên, phối hợp với một số bằng sáng
chế của riêng mình, tạo nên những dòng sản phẩm đảm bảo về tính năng
kỹ thuật và tốt về giá cả, nhờ vậy xác lập được chỗ đứng của họ trên thị
trường, đặc biệt là thị trường các nước đang phát triển, các khu vực,
cộng đồng dân cư có thu nhập thấp,.... Ngoài ra còn các công ty liên
doanh, cơ sở sản xuất lắp ráp thiết bị tự đầu tư hoặc chuyển giao công


18

nghệ từ các hãng thuộc các nước công nghiệp phát triển tạo ra máy X
quang răng chụp toàn cảnh. Sản phẩm dạng này chủ yếu là Hàn Quốc,
….
- Nhu cầu thị trường:


19

-

Bệnh viện tư nhân: Bệnh viện Vinmec, Bệnh viện Thu Cúc, Bệnh viện
Hồng Ngọc, Bệnh viện Tràng An, Bệnh viện Phụ sản QT Sài Gòn, …

Hiện nay, Các bệnh viện tư nhân và các bệnh viện thuộc khối Nhà Nước đang
rất chú trọng đầu tư máy chụp X quang toàn cảnh theo nhu cầu và khả năng
đầu tư: Các bệnh viện tư nhân tại Hà Nội thường sử dụng máy của hãng
OsteoSys. Các bệnh viện tư nhân tại thành phố Hồ Chí Minh thường sử dụng
máy của hãng Medilink, L’Acn. Các bệnh viện thuộc khối Nhà Nước thường
sử dụng máy của các hãng Hologic, GE (ưu điểm là chất lượng rất tốt và
chính xác nhưng nhược điểm là mức kinh phí để đầu tư rất cao).
1.4. Phân loại, cấu tạo chung của Máy chụp X quang
1.4.1. Phân loại
Có nhiều cách phân loại máy X quang tùy vào hình dạng cấu trúc, chức năng,
côngng hệ xử lý ảnh,…
- Theo cấu trúc phân ra: X quang cố định, X quang di động, X quang xách
tay.
- Theo công nghệ xứ lý ảnh phân ra : X quang cổ điển (dùng film), Xquang
chiếu (màn chiếu), X quang kỹ thuật số gián tiếp (CR), Xquang kỹ thuật số
trực tiếp (DR).
Theo chức năng phân ra : X quang thường quy, X quang răng,....
1.4.2. Cấu tạo chung của Máy chụp X quang
Cấu tạo chung của máy chụp X quang gồm các bộ phận :
- Khối phát tia X.
- Khối tạo cao thế.
- Bàn chụp, giá chụp, cột đỡ bóng.

THÔNGSỐKỸTHUẬT
-

Nguồn phát:

50 ÷ 90kV

-

Dải mA :

4 ÷ 16mA

-

Chùm tia X:

Dạng nón

-

Tiêu điểm:

0.5(mm) x 0.5(mm)

-

Cảm biến số:

Detector: AMOLED CdTe, 48 μm

150kg

- Nguồn điện:

AC220V/8A/50-60Hz

- Công suất:

1.7kW

- Nhiệt độ phòng:

15oC ÷ 35oC

- Độ ẩm:

20% ÷ 80%

- Kích thước máy:

(2200 x770 x 850) mm

- Hệ thống thu nhận và xử lý kết quả
+ Hệ điều hành máy tính: Windows® 7, Windows® Vista,
Windows® XP Professional,…
+ Chương trình chụp: toàn hàm người lớn, toàn hàm trẻ em, chụp TMJ,...
2.2. Cấu tạo hệ thống khung, giá đỡ

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


thuận lợi cho người chụp và vận hành.

Các chuyển động của máy cụ thể như sau:
• Chuyển động lên – xuống: Là chuyển động của toàn bộ cụm đầu máy
theo cột đứng của máy, chuyển động này sử dụng cơ cấu truyền chuyển
động là động cơ biền tần gắn liền hộp giảm tốc.
• Chuyển động xoay: Là chuyển động chính quét toàn bộ hàm răng phục
vụ quá trình chụp gồm 02 chuyển động là chuyển động xoay cho tay
quay và chuyển động vào - ra cho tay quay, các chuyển động này sử
dụng cơ cấu truyền chuyển động là động cơ bước gắn liền hộp giảm
tốc.


24

2.3. Hệ thống truyền động
Hệ thống truyền động gồm: Hệ thống truyền động phục vụ cho “chuyển
động lên – xuống, chuyển động xoay và chuyển động tịnh tiến vào - ra của
đầu chụp”.
2.3.1. Hệ thống truyền động chuyển động lên – xuống
Chuyển động lên xuống của máy chụp X quang răng toàn cảnh được tính
toán và thiết kế sao cho gọn nhẹ, được lắp bên trong phần thân đỡ và phần cột
máy vừa để tiết kiệm diện tích vừa để đảm bảo an toàn khi người vận hành
thao tác nghiệp vụ y tế.
Máy chụp X quang toàn cảnh DPX- 01 sử dụng hệ thống truyền động vít me
đai ốc.

Hình 2.3. Cơ cấu truyền động vít me – đai ốc.
Truyền động vít – đai ốc được sử dụng để biến chuyển động quay thành
chuyển động tịnh tiến và được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực kỹ thuật