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Röntgeneinrichtung für den freien Betrieb und für den Routinebetrieb
Die Erfindung betrifft eine für zwei Betriebsarten, d. h. für einen sogenannten freien Betrieb sowie für einen sogenannten Routinebetrieb geeignete Röntgeneinrichtung.
Bei Röntgenaufnahmen ist die Schwärzung des Röntgenfilms von der durch den Film absorbierten
Strahlenmenge abhängig, die sich aus dem Produkt der Strahlendosis pro Zeiteinheit (der Dosisleistung) und der Expositionszeit ergibt. Bei einer Röntgenröhre wird die Dosisleistung der Röntgenstrahlung durch die an den Klemmen der Röntgenröhre bestehende Gleichspannung und den Wert des durch die Röntgenröh- re hindurchgehenden Stromes bestimmt. Die erstere bestimmt die Härte, die Durchdringungsfähigkeit und letzterer die Menge, die Intensität der Strahlung.
In der Röntgentechnik spricht man von einem"freien Betrieb", wenn die die Aufnahme ausführende
Person alle für die Aufnahme wesentlichen Werte voneinander unabhängig frei wählen kann. In diesem
Falle können beliebige Kombinationen der Aufnahmedaten, d. h. die Röhrenspannung (in kV), der Röh- renstrom (in mA) und die Aufnahmezeit (in sec) bis zur maximalen Belastbarkeit der Röhre frei gewählt werden.
Beim Routinebetrieb hingegen geht man davon aus, dass in einzelnen röntgenklinischen Abteilungen mit gleichen Aufnahmedaten, d. h. unter gleichen Bedingungen erzeugte Röntgenaufnahmen sehr häufig vorkommen. In der Abteilung für z. B. Lungenaufnahmen oder in jener für Magenaufnahmen können die Daten der Aufnahmen identisch sein. In solchen Fällen besteht demnach keine Notwendigkeit dafür, dass die die Aufnahme durchführende Person bei jeder einzelnen Aufnahme alle die beim freien Betrieb er- wähnten Kombinationsmöglichkeiten der Aufnahme in Betracht zieht. Der Apparat wird entsprechend den örtlichen Gegebenheiten (z. B. nach der Filmart usw.) mit zueinander gehörenden, festgesetzten kV, mA und sec-Werten eingestellt und kann je nach der Wahl der entsprechenden Art der Aufnahme (z.
B. der Lunge, des Magens. usw.) diese im voraus festgesetzten, zu den einzelnen Arten der Aufnahme gehörenden Werte selbsttätig einhalten.
Die bekannten Einrichtungen sorgen nach der Einstellung der erwähnten Aufnahmefaktoren (Spannung, Strom und Zeit) selbsttätig dafür, dass die in der Einrichtung während der Aufnahme auftretenden Spannungsabfälle, nämlich die Spannungsabfälle im Netz sowie die im Apparat infolge der Erwärmung auftre- tenden Spannungsänderungen kompensiert werden, so dass während der Aufnahme die gewählten Werte beibehalten werden. Die im Apparat entstehenden Erwärmungen werden durch die Wärmewirkung der in den verschiedenen Steuerstromkreisen fliessenden Ströme, z. B. durch Erwärmung der Stromkreiswiderstände verursacht. Diese Erscheinung führt zur Verschiebung der eingestellten Werte und es wird versucht, diese Änderungen zu kompensieren.
Ausgehend von einer Röntgeneinrichtung für den freien Betrieb und für den Routinebetrieb mit einem Schalter zur Umschaltung von der einen in die andere Betriebsart, wobei für den freien Betrieb drei voneinander unabhängig einstellbare Schalter für die Röhrenspannung, den Röhrenstrom und die Aufnahmedauer und für den Routinebetrieb ein Körperteilwahlschalter sowie ein Korrekturschalter zur Berücksichtigung der jeweiligen Dicke des Körperteiles vorgesehen sind, wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, dass ein zu den beiden Betriebsarten gehörender gemeinsamer Stéuertransformator mit seiner Sekundärwicklung an einen Spannungsfühler angeschlossen und dieser mit einem Servomotor verbunden ist, wobei ein Regeltransformator vorgesehen ist,
an welchem über eine durch den Servomotor bewegte Rolle die für
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Steuertransformators im freien Betrieb über den Schalter für die Röhrenspannung bzw. Schalter für den' Röhrenstrom und im Routinebetrieb über den Körperteilwahlschalter an die Primärwicklung des Hochspannungstransformators angeschlossen ist.
Die erfindungsgemässe Einrichtung wird nachstehend an Hand von in den Zeichnungen beispielsweise dargestellten schematischen Schaltungen ausführlicher beschrieben. Fig. l zeigt das Schaltschema der erfindungsgemässen Einrichtung für die beiden Betriebsarten. Fig. 2 veranschaulicht die Regelungscharakteristik (kV- primär Volt).
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, wird die Einstellung der Betriebsart mittels des Schälters K6 vorgenommen, u. zw. kann in der Stellung 1 des Schalters K6 der freie Betrieb und in der Stellung 2 der Routinebetrieb vorgenommen werden. Bei freiem Betrieb werden die Daten der Röntgenaufnahme mit den Schaltern Kl, K2, K3 eingestellt. Mit dem Schalter Kl wird die Dauer der Aufnahme (sec), mit dem Schalter K2, dessen Skala mit der Bezeichnung mAs versehen ist, der mA-Wert und mit dem Schalter K3 der kV-Wert eingestellt.
Die Schalter Kl, K2, K3 sind mit mehreren Schaltebenen versehen. Die Schaltebenen des Zeitschalters K1 wurden nicht besonders bezeichnet, da dieser Schalter auf bekannte Art arbeitet. Er wählt die
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eine Anzapfung CsA des Transformators Tr2 an die Primärwicklung des Transformators Tr3. Der Transfor- mator Tr2 kann natürlich auch ein Autotransformator sein. Der Wert der eingestellten Zeit kann an der
Zeitskala I, der eingestellte kV-Wert an der kV-Skala III abgelesen werden. Die Skala II für mAs kann mit Hilfe des mAs-Schalters verstellt werden. Der eingestellte mAs-Wert kann unter den mit dem Schalter Kl verstellbaren Skalenzeiger abgelesen werden.
Die Einstellung ist demnach die folgende : Durch das Verdrehen des Zeitschalters wird der Skalenzeiger auf den gewünschten sec-Wert gestellt, dann mit Hilfe des mAs-Schalters die mAs-Skala derart verschoben, dass der gewünschte mAs-Wert auf den auf sec-Wert bereits eingestellten Skalenzeiger eingestellt wird. Hierauf wird mit Hilfe des kV-Schalters der gewünschte kV-Wert eingestellt. Das Ablesen erfolgt mit dem unter dem kV-Schalter bewegten Skalenzeiger.
Bei Wahl des gegebenen und mAs-Wertes schaltet man von den an der Primärwicklung des Regeltransformators Tr2 befindlichen Anzapfungen CsV und CsA je eine mit Hilfe der Leitungen 3, 4 an die geregelte Seite des Netztransformators Trl. Im Regeltransformator Trl wird für den Transformator Tr3 mit Hilfe einer durch denServomotor Sl bewegten Rolle eine geregelte Primärspannung erzeugt. Der Transformator Tr3 stellt die zur Speisung der Röntgenröhre X notwendige Hochspannung her. Im Transformator Tr3 findet auch die Hochspannungs-Gleichrichtereinrichtung Platz, so dass zwischen den Leitungen 6, 5 an den Klemmen der Röntgenröhre X eine Gleichspannung herrscht.
Der Transformator Tr2 ist mit einer der durch denmAs-Schalter gewählten Anzapfungen CsD über die Leitung 8 an der Sekundärseite an den Span- nungsfühler. Ml angeschlossen. Dieser steuert den Motor S l und damit die Regelrolle des Transformators Trl.
Wenn zwischen den Leitungen 7,8 eine bestimmte Spannung herrscht, ist der Motor Sl und damit auch die Rolle in Ruhe. Sinkt die Spannung, so läuft Sl an und erhöht die Spannung durch Verstellen der Rolle. Im entgegengesetzten Falle sinkt zufolge der Verstellung der Rolle die Spannung, da sich der Motor Sl im entgegengesetzten Sinn dreht. So wird die den Transformator Tr3 speisende Primärspannung, d. h. die Grösse der zwischen den Leitungen 3,4 auftretenden Spannung, von den durch die Schalter gewählten Anzapfungen CsA, CsV und CsD abhängig sein. Die mit den Anzapfungen CsA, CsV und CsD herstellbaren Primärspannungen und die der Schalterstellung entsprechenden Charakteristiken sind in den verschiedenen Stellungen des mAs-Schalters in Fig. 2 dargestellt.
Die Figur zeigt, welche Primärspannungen der Servomotor entsprechend der einzelnen kV-und mAs- (bzw. mA-) Schaltstellungen einstellt, wenn die Schalter die in der Anordnung gemäss Fig. 1 sichtbaren Schaltungen ausführen. Der Parameter dieser Kurven ist der mit dem mAs-Schalter gewählte Röntgenröhrenstrom. Da die inneren Spannungsabfälle des Röntgenapparates und die Spannungsabfälle des Speisenetzes 1, 2 Funktionen des Röntgenröhrenstromes sind, gehören zu verschiedenen Röhrenströmen jeweils andere Kurven. So besteht also eine Möglichkeit, dass der Servomotor vor der Exposition zwischen den Leitungen 3,4 eine solche Spannung einstellt, in, welcher die während der Exposition entstehenden sämtlichen Spannungsabfälle enthalten sind, d. h. dass an den Klemmen der Röntgenröhre immer die mit dem kV-Schalter bestimmte Hochspannung auftreten kann.
Die zweite Schaltebene des kV-Schalters und die dritte Schaltebene des mAs-Schalters bestimmen die Heizung der Röntgenröhre X. Der mAs-Schalter hat gemäss Fig. 1 insgesamt drei Schaltebenen (Etagen), der kV-Schalter hat hingegen zwei. In je einer Stellung der Schalter entsteht auf jeder Ebene je
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eine Schaltung. Es schaltet z. B. die erste Schaltebene des kV-Schalters von den Anzapfungen CsV des Transformators Tr2 auf den Punkt 3 von Trl, während die zweite Schaltebene von den Anzapfungen des Transformators Tr5 eine auf den Speisepunkt 16 schaltet.
Der Transformator Tr5 erhält seine Speisung von den stabilisierten Speisequellen 16,17 über eine der Anzapfungen FV. Es besteht demnach die Möglichkeit, dass in der Funktion von kV die mit einem der AnzapfungenFA eingestellte Röntgenröhrenheizung korrigiert wird. Die Anzapfungen FA werden durch die dritte Schaltebene des mAs-Schalters gewählt. Mit einer der Anzapfungen FA wird an die Leitung 19 angeschlossen. Die Speisung des Transformators Tr6 erfolgt von der Leitung 18,19. Jede der Anzapfungen FA entspricht je einem Röntgenröhrenstrom.
Die Widerstände R4 - R8 dienen zur Feineinstellung der Röntgenröhrenheizung.
Zusammengefasst : Mit dem mAs-Schalter stellt man die dem Röhrenstrom entsprechende Heizung ein.
Zwecks Abgleichung des durch den Röhrenstrom verursachten Spannungsabfalles wählt man am Transformator Tr2 die entsprechende Anzapfung CsA und CsD. Mit dem Schalter kV wählt man die der Röntgenröhrenspannung entsprechende Anzapfung CsV und die der eingestellten Spannung entsprechende Röntgen- röhrenheizung wird mit einem der Anzapfungen FV ausgeglichen.
Der Schutz der Röntgenröhre gegen Überlastung erfolgt auf elektronischem Wege in bekannter Weise.
Die Schutzeinrichtung ist in der Zeichnung mit RV bezeichnet.
Im folgenden wird an Hand eines Beispiels die Wirkungsweise in freiem Betrieb näher erläutert.
Es wird eine Lungenaufnahme mit folgenden Daten durchgeführt : 60 kV, 24 mAs und 0, 05 sec.
Schalter K6 wird in seine Stellung 1 geschaltet, dadurch ist die Einrichtung auf den freien Betrieb gestellt. Nachher wird mittels des Schalters K3 auf der Skala III der Wert 60 kV eingestellt. Infolgedessen wird mittels der ersten Schaltebene des Schalters K3 eine Anzapfung CsV des Steuertransforamtors Tr2 gewählt. Mittels der zweiten Schaltebene des Schalters K3 wird am Transformator Tr5 mittels einer der Anzapfungen FV die Spannungsabhängigkeitskorrektion des Stromes der Röntgenröhre X gesichert. Schalter Kl stellt an der ortsfesten sec-Skala I die Dauer der Aufnahme, 0, 05 sec, ein. Nachher wird die verschiebbare mAs-Skala II mittels des Schalters K2 derart verschoben, dass unter dem durch den Schal- ter Kl verstellbaren Zeiger der Wert 24 mAs erscheint.
Die erste Schaltebene des Schalters K2 wählt eine Anzapfung CsD und die zweite eine Anzapfung
CsA des Steuertransformators Tr2 aus. Die dritte Schaltebene des Schalters K2 stellt den entsprechenden
Wert der Heizung ein.
Infolge der Wahl der erwähnten Anzapfungen wird durch die automatische Regelung der Spannungsregler-Servoeinrichtung, bestehend aus dem Fühler Ml und dem Servomotor Sl, die der eingestellten
Kombination entsprechende Charakteristik der Fig. 2 an den Primär-Anschlüssen 3,4 des Hochspannungstransformators Tr3 automatisch eingestellt.
Durch den Servomotor SI wird, wie erwähnt, eine Rolle auf dem Regeltransformator Trl bewegt. Die Betätigung desselben erfolgt von dem Fühler Ml aus, wie bei den automatischen Steuereinrichtungen üblich, in an sich bekannter Weise. Sollte durch die eingestellte Kombination eine Überlastung der Röntgenröhre erfolgen, so wird die Aufnahme durch die Schutzeinrichtung RV in an sich bekannter Weise verhindert. Die Betätigung der Schutzeinrichtung RV erfolgt-wie üblich-mittels der Schalter Kl, K2 und K3.
Bei der Einstellung des Schalters K6 in die Stellung 2 wird die Einrichtung für den Routinebetrieb bereitgestellt. Die Anzapfungen CsV des Steuertransformators Tr2 schliessen sich nun an die erste Ebene des Körperteilwahlschalters K4 an, der mit dem im vorgehenden berührten Routinebetrieb im Zusammenhang steht. Die mit dem Körperteilwahlschalter betätigte Einrichtung bezeichnet in je einer Stellung des Schalters jenen Körperteil, von welchem die Aufnahme hergestellt werden soll, beispielsweise Kopf von vorne, Magen usw. Gleichzeitig werden auch die entsprechenden Werte von kV, mA, sec geschaltet.
Die stromabhängigen Anzapfungen CsA und CsD schliessen sich an die zweite und dritte Schaltebene an.
Diese Anschlüsse können im Routinebetrieb auch weggelassen werden. Es genügt, zwischen einer Anzapfung von CsA und der veränderlichen Anzapfung von CsV von den Punkten 3,4 den Transformator Tr2 zu speisen.
In diesem Fall kann nämlich je eine entsprechend gewählte primäre Anzapfung die stromabhängige Kompensationswirkung von CsA und CsD enthalten. Da im Routinebetrieb die Einstellung des Wertes kV fix erfolgen kann, hat man nur einen Punkt der in Fig. 2 sichtbaren Charakteristikkurve einzustellen. Diese Primärspannung berücksichtigt schon den durch den Röhrenstrom verursachten Spannungsabfall.
Die Röntgenröhrenheizung erfolgt von der vierten Ebene des genannten Schalters über die Anschlüsse Fl, F2, Die fünfte Ebene ist mit den Leitungen 20,21 an die Schaltuhr angeschlossen, die die Zeitein-
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Stellung ausführt.
Der Primärkreis des Generators speist über dieAnschlussleitungen 3,4 über je eine Ebene der Schalter, K5 und K4 den Primärkreis des Steuertransformators Tr2. Gemäss der Zeichnung besteht der Primärkreis aus zwei Teilen. Die Primärwicklung kann aber auch aus einem Teil bestehen, in welchem Falle der' Schalter K5 auch die Anzapfungen CsD an die Leitung 7 schalten kann. In diesem Falle kann man im Bereich der gewählten Spannung mit dem Schalter K5 gegenüber der gleichmässigen Spannungsregelung perzentuelle Spannungskorrektionen durchführen.
Mit dem Routineschalter K4 wählt man den gewünschten Körperteil, womit man gleichzeitig auch schon die gebräuchlichen Werte von kV, mA und sec bestimmt. Mit dem Schalter K5 kann man den Wert ; von kV gleichmässig oder perzentuell im Bereich der gewählten Spannung regeln, wodurch die Güte der Aufnahme bei Patienten von verschiedener Stärke bzw. mit verschiedenen Thorax gewährleistet wird.
Wegen der verschiedenen Kondition der Patienten kann nämlich im Routinebetrieb die Notwendigkeit auftauchen, im Bereiche des gewählten fixen Wertes von kV die Spannung regeln zu müssen. Die mit dem Körperteilwähler K4 gewählte Art der Aufnahme (z. B. Magen) umfasst bereits die automatische Wahl von. kV. Mit dem Schalter K5 kann aber dieser Wert von kV geändert werden. Diese Änderung kann in bezug zu der mit dem Körperteilwähler eingestellten Spannung eine perzentuelle oder eine gleichmässige sein.
Der gewählte Körperteil sei z. B. der Magen. Hiezu gehören z. B. 100 kV. Mit dem Schalter K5 kann man
110, 120,90, 80% dieses Wertes perzentuell einstellen oder es kann der Schalter K5 +5, +10,-5,-10 kV (gleichmässig) einstellen.
Die Einrichtung kann zweckmässig auch mit einer Steuertafel versehen werden, an welcher alle Regel- schalter und Zeigerorgane in entsprechender Gruppierung für den freien Betrieb bzw. den Routinebetrieb, angeordnet sind.
An der gleichen Steuertafel kann auch ein für den Routinebetrieb dienendes Zeigerorgan vorgesehen sein, bei welchem auf einer Mattglasscheibe mit entsprechender Optik und Lichtquelle immer das Bild des eingestellten Körpterteiles und die eingestellten Daten projiziert werden. Die Mattglasscheibe kannz. B. die Konturen eines menschlichen Körpers zeigen, an welchem der bezeichnete Körperteil z. B. verdun- kelt erscheint und neben demselben die eingestellten Werte, wie z. B. die kV-und mA-Belastung der
Röntgenröhre, die Expositionszeit und eventuell die zur Herstellung der Aufnahme notwendigen sonstigen Daten, wie z. B. die Fokus-Filmentfernung, Art der Verstärkerfolie, feines Gitter usw. erscheinen.
Im folgenden wird an Hand eines Beispiels auch der Routinebetrieb näher erläutert.
Zuerst wird Schalter K6 in die Stellung 2 gebracht. Durch Betätigung des Schalters K4 wird die eben benötigte Routineaufnahme eingestellt. Die zur Ausführung der Routineaufnahme notwendigen Hinweise erscheinen im Bildfeld neben dem projizierten Körper, so z. B. die Art der anzuwendenden Filmfolie, der Abstand der Filmebene vom Brennpunkt, die Anwendung eines Gitters usw. Durch die übrigen Anzeigeorgane der Einrichtung wird beim entsprechenden Einstellen des Schalters K4 angezeigt, an welcher Arbeitsstelle und mit welcher Fokuseinstellung die Aufnahme ausgeführt wird. Im Bildfeld neben dem dargestellten Körper sind auch die kennzeichnenden kV,-mAs-und sec-Daten der Aufnahme angezeigt.
Bei einer Schädelaufnahme werden z. B. folgende Daten angeführt : 70 kV, 64 mAs, 0, 4 sec, Uni- versalfolie, Film-Fokus-Abstand 100 cm, Arbeitsstelle, Fokus usw. Mittels der ersten Schaltebene des Schalters K4 wird eine Abzapfung des Transformators Tr2 gewählt, die zweite Schaltebene wählt eine Abzapfung CsA, und die dritte eine Abzapfung CsD aus. Die vierte Schaltebene dient zur Einstellung der Heizung der Röntgenröhre bei den Routineaufnahmen. Durch die letzte Schaltebene dieses Schalters wird die Schaltdauer festgelegt. Die Einstellung der Parameter erfolgt wie beim freien Betrieb auch hier automatisch. Schalter K5 dient zur Korrektion entsprechend der Stärke des Körpers. Dies wird mittels der Anzapfungen CsK des Transformators Tr2 vorgenommen.
Es können natürlich auch die die verschiedenen Merkmale des Betriebes anzeigenden Instrumente, wie z. B. das die Belastung der Röntgenröhre anzeigende Instrument, der den Strom der Röntgenröhre messende mA-Meter, die die Durchleuchtungszeit anzeigende Uhr usw. gleichfalls an der Steuertafel angeordnet sein.
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