CS230702B1 - Expoziční měřič záření pro kameru, použitelnou zejména u rentgenových zařízení - Google Patents

Description

Vynález se týká expozičního měřiče záření pro kameru, použitelnou, zejména u rentgenových zařízeni, obsahujícího jednotku pro zjiělování vážená intenzity světla, s výhodou fotoelektrický článek nebo fotodiodou, dále zesilovač, integrátor a spínací jednotky.

Tento měřič se hodí pro jednotlivé a sériové snímjcy v rentgenové technice k řízení expozičních časů a tím k řízení výkonu záření, aby byly na filmu jednotlivé obrázky exponovány stejnou energií a za daných vyvolávacích podmínek bylo zčernání snímků vždy stejné. Expoziční měřiče záření se používají při rentgenovém snímkování.

Rentgenové záření se pro snímkování vytváří pomocí reatgenky₄ která je napájena z jednotky pro zajišíování expozice a jí ovládána. Část zařízení vysílané určitým směrem, proniká tělem pacienta a dopadá na fluorescenční fólii, na níž vzniká viditelný obraz. U tradiční techniky je fluorescenční nebo zesilovací fólie v bezprostředním kontaktu s filmem citlivým na zářeni, který se používá pro snímkování.

Vytvoření a použití zesilovačů rentgenového obrazu umožnilo významné zesílení zářivého výkonu fluorescenčního rentgenového obrazu a tím snížení dávky nutné k prosvícení pacienta, tak zvané zatěžovacl dávky pacienta.

Při použití zesilovačů rentgenového obrazu se výstupnímu stínítku přizpůsobuje pomocí optiky kamera a tak lze rentgenový obraz po zesílení jeho intenzity fotografovat.

U známých automatických expozičních měřičů záření se měří dávka, která Zasáhla film nebo fluorescenční fólii, pomocí ionizační komory nebo pomocí jiného dosimetrickáho měřicího přístroje a podle dávky se mění expoziční doba tak, že se jednotka pro zajištění expozice vždy automaticky odpojí, když dávka dosáhla stanovená hodnoty.

Známá tradiční expoziční měřiče záření se lee zhotovování snímků za použití zesilovačů rentgenového obrazu a β nimi spojené kamery prakticky nehodí. Konverzní činitel zesilovače rentgenového obrazu závisí na vysokém napětí, která napájí elektronku. 7 důsledku toho vykazuje světelná energie obrazu proměnnou hodnotu i při stejných hodnotách dávek exponovaných při různých vysokých napětích. Vysoké napětí napájející rentgenku nelze obecně měnit v širších mezích, protože změfiy vedou ke zhoršení kvality snímků. Expoziční měřiče záření s ionizační komorou se vyznačují ještě jedním nedostatkem - mrtvý čas ionizační komory dosahuje relativně velké hodnoty, proto se nedají použít rychle pracující kamery pro sériové snímky.

Vynález si klade za úkol vyvinou takovou jednotku ke kamerám, u níž se používá k řízení expozičních dob signál úměrný k výkonu světla, které zasáhne film. Tím se dosáhne toho, že zčernání filmu bude závislé jen na podmínkách vyvolání. Bále je žádoucí, aby čidlo jednotky tvořilo lehce nastavitelný přístroj, aby elektrický výstupní signál čidla byl úměrný váženému výkonu záření obrazových prvků obrazu, aby jednotka byla vybavena vysílačem signálu, který by dovedl signalizovat správné nastavení nebo rozdíl od správných hodnot rentgenových parametrů, to jest proudu v miliampérech a napětí v kilovoltech, a aby se jednotka dala jednoduše adaptovat pro různé systémy kamer a rentgenové přístroje.

Vynález spočívá na poznatku, že použitím směrově selektivního optického systému obsahujícího například fotodiodu nebo fotoelektrický článek, lze vytvořit takovou jednotku pro detekci optického zářivého výkonu obrazu vytvořeného na stínítku, jejíž výstupní signál se hodí k řízení provozních parametrů jednotky pro zajištění expozice podle zadání.

Tato úloha je vyřešena a uvedené nevýhody jsou odstraněny u expozičního měřiče záření i „ podle vynálezu, jehož podstatou je, že mezi výstupem jednotky pro zjlštovéní vážené intenzity světla a vstupem jednotky pro zajištění expozice, zejména rentgenového generátoru, je sériový obvod, u něhož na výstup jednotky pro zjišíování vážené intenzity světla je připojen ýetup zesilovače, na jehož výstup je připojen první vstup integrátoru, na výstup tohoto je připojen první vstup prvního komparátoru, na jehož výstup je připojen vstup generátoru obdélníkových signálů, jehož výstup je připojen k prvnímu vstupu první spínací jednotky, jejíž první výstup je spojen se vstupem jednotky pro zajištění expozice, dále mezi prvním vstupem integrátoru a druhým vstupem prvního komparátoru je zapojen první zdroj referenčního signálu, výstup jednotky pro zajištění expozice je spojen se vstupem dru hé spínací jednotky, jejíž první výstup je spojen s druhým vstupem integrátoru a jehož druhý výstup je spojen přes pásmový filtr s druhým vstupem první spínací jednotky, na první vstup integrátoru je připojen první vstup druhého komparátoru, jehož výstup je spojen s výstupem prvního komparátoru, a druhý výstup první spínací jednotky je spojen s prvním vstupem třetího komoarátoru, jehož první výstup je spojen s prvním vstupem oscilátoru, jehož výstup je spojen se vstupem vysílače signálu, s výhodou reproduktoru.

Expoziční měřič zářeni podle vynálezu lze zhotovit v malých rozměrech, měří zářivý výkon a zajišťuje dobré podmínky k řízený expoziční dávky a dává v případě potřeby při práci, která nesplňuje podmínky expozicíKvydání jednotce před expozicí zajištující signál, například pomocí reproduktoru.

-AA'.

Příklad provedení expozičního měřiče záření podle vynálezu je zobrazen na výkrese ve formě blokového schématu.

Vstup expozičního měřiče zářeni podle vynálezu tvoří jednotka V pro zjiětování vážené intenzity světla, přizpůsobená stínítku na obrázku neznázorněnému, která zajištuje signál úměrný váženému Zářivému výkonu stínítka. Tato může být vytvořena jako fotoelektrický prvek nebo fotodioda a na její výstup je připojen vstup zesilovače 2, na jehož výstup je připojen první vstup integrátoru i, na jehož výstupu je připojen první vstup prvního kompařátoru 5.) na jehož výstup je připojen vstup generátoru 6 obdélníkových signálů, jehož výstup je připojen k prvnímu vstupu první spínací jednotky 2» jejíž první výstup je spojen se vstupe· jednotky pro zajištění expozice. Mezi prvním vstupem integrátoru J a druhým vstupem prvního komparátoru í je připojen první zdroj A referenčního signálu. Výstup jednotky 16 pro zajištěni expozice, například rentgenového generátoru a pomocí je spojen se vstupem druhé spínací jednotky JO,, jejíž první výstup je spojen s druhým vstup'em integrátoru i a jehož druhý výstup je spojen přes pásmový filtr JA s druhým vstupem první spínací jednotky 1· Na první vstup integrátoru J je připojen první vstup druhého komparátoru 2. jehož výstup je spojen s výstupem prvního komparátoru 2 a druhý výstup první spínací jednotky I je spojen s prvním vstupem třetího komparátoru 12. jehož první výstup je spojen s prvním vstupem oecilátoru JJ,' jehož výstup je spojen se vstupem vysilače JJ žignálu, s výhodou reproduktoru. Druhý výstup třetího komparátoru 12 je spojen jednak s druhým vstupem oscilátoru JJ, jednak s výstupem druhého komparátoru 2· Třetí výstup první spínací jednotky 2 je spojen s druhým vstupem integrátoru J. Druhý vstup druhého komparátoru 2 Je spojen s výstupem druhého zdroje 8 referenčního signálu. Druhý vstup třetího komparátoru JJ je spojen s třetím zdrojem JJ. referenčního signálu. Pomocí prvni spínací jednotky 2 může dostat třetí komparátor 12 signál z druhé spínací jednotky 10 zpracovaný pásmovým filtrem JA.

Je-li Jako vysílač signálu 15 použit reproduktor, pracuje expoziční měřič žáření podle vynálezu u rentgenového zařízení následujícím způsobem.

Výstupní sighál Jednotky 1 pro zjišťování vážené intenzity světla, který odpovídá přísluěné části obrazu stínítka rentgenového zařízení se vede do zesilovače 2. Zesilovač 2 zajišťuje lineárně zesílená obdélníkový signál. Je-li časová konstanta integrátoru 2 Tp předvolené napětí U_p, pro danou jednotku 16 pro zajištění expozice nejkratší možná expoziční doba T_min> nejvyšší hodnota přijatelného výstupního napětí zesilovače 2 ^umBX θ platí-li mezi těmito parametry závislost ^Ti· ^Ur “ ^Tmin ’ ^Umax' pák následuje překlopení prvního komparátoru J v čase T^^ před uplynutím optimálního expozičního času potřebného ke snímku.

Toto řešení je nutné proto, aby,jednotka 16 pro zajištění expozice mohla vypnout generování rentgenového záření pouze se zpožděním rovnajícím se T_min· Příslušného překlopení prvního komparátoru J se dosáhne tak, že se od referenčního napětí U_p odečte napětí úměrné výstupnímu signálu zesilovače 2« K tomuto účelu slouží první zdroj referenčního signálu A* Je-li čas T_min značně kratěl než nejkratší expoziční doba použitá ke snímkování, může být referenční signál valen s konstantní hodnotou U*,.

Při svém překlopení první komparátor 2 zapne generátor 6 obdélníkových signálů, který při určitém výkonu vytváří obdélníkový signál o trvání T_Q. Obdélníkový signál spustí v čase T_# práci první spínacíjednotky 2· 7 zapnutém stavu vypne první spínací jednotka 2 jednotku 16 pro zajištění expozice přivodí nulový stav integrátoru J a rozpojí nebo sepne první spínací jednotku 2 nozi pásmovým filtrem 14 a třetím komparátorem JJ. Jestliže Výstupní signál zesilovače J překročí hodnotu výstupního signálu druhého zdroje 8 referenčního signálu, přivodí druhý komparátor 2 připojený na výstup zesilovače 2 ^e výstup druhého zdroje £ referenčního signálu činnost generátoru £ obdélníkových signálů, který 3· s ním odpínatelně spojen a současně poskytuje signál o kmitočtu f, oscilátoru JJ, který vybudí reproduktor jako tysílač JJ signálu. Tak je zajišťován signál o kmitočtu f,, překroδί-li výstupní signál zesilovače J dovolenou hodnotu ^υηβχ. V tomto případě je třeba snížit rentgenové parametry.

Druhý vstup třetího komparátoru 12 je spojen 8 výstupem třetího zdroje 11 referenčního signálu a první vstup třetího komparátoru 12 je přes druhý výstup první spínací jednotky 2, pásmový filtr 14 a druhý výstup druhé spínací jednotky 10 se zdrojem konstantního signálu (například se zdrojem napájecího napětí). Pomocí navrženého zepojení lze snadno dosáhnout, že druhá spínací jednotka 10 zahájí činnost, je-li první spínací jednotka 2 P° dobu T_Q v sepnutém stavu a na vstup třetího komparátoru 12 se nepřivádí žádný impuls.

V jiném případě se přivede impuls na třetí komparátor JJ, který se tímto impulsem překlopí.

Třetí komparátor 12 je schopen zapínat generátor 6 obdélníkových signálů, který je a s nim odpojitelná spojen a současně vyvolává činnost oscilátoru 13 s kmitočtem fg. Oscilátor 13 spuetí vysílač 19 signálu s kmitočtem f₂, ukončí-li se rentgenová expozice vlivem vnčjčího působení dříve nebo později, než by vyplývalo z činnosti expozičního měřiče záření.

Akustická signály o kmitočtu f, a ř₂ upozorňují operátora rentgenového zařízení, že rentgenové parametry jsou nastaveny na neodpovídající, to jest nízké nebo vysoké hodnoty, které jsou při vyšetřování pacienta nepřijatelné. Sepnutím spínače lze uvést hysterezi vykazující druhý komparátor 2 nebo třetí komparátor 12 do základního stavu a tím odpojit akustický signál.

Druhá spínací jednotka 10 je řízena jednotkou 16 pro zajištění expozice a udržuje integrátor J ve vynulovaném stavu před a po expozici, zajišťuje otevřený nebo zavřený stav výstupu mezi zdrojem konstantního signálu a pásmovým filtrem 14. Během snímku zůstává integrátor J volný a kontakt mezi zdrojem konstantního signálu s pásmovým filtrem 14 v rozepnutém nebo sepnutém stavu.

Expoziční měřič záření podle vynálezu pracuje takto:

Dosáhla-li jednotka 16 pro zajištění expozice atavu vhodného k expozici, sepne druhou spínací jednotku 10. která pomocí signálu na prvním výstupu odblokuje integrátor J a pomocí druhého výstupu dodává do pásmového filtru 14 konstantní signál nebo cestu tomuto signálu uzavře.

'Při sepnutí generuje jednotka 16 pro zajištění expozice rentgenové záření. Vzniklý rentgenový obraz zachytl fotodioda jednotky 1 pro zjišťování vážené intenzity světla, která detekuje zářivý výkon rentgenového obrazu a dodá do zesilovače 2 signál úměrný tomuto výkonu. Výstupní signál zesilovače £ je integrátorem 2 integrován podle času a způáobí překlopení prvního komparátoru 2 při dostavení se referenčního napěťového signálu.

První zdroj A referenčního signálu odečte od konitantní hodnoty, například napětí U,, signál úměrný výstupnímu signálu zesilovače 2 a tímto způsobem vytvoří referenční signál.

První komparátor í nastavuje generátor 6 obdélníkových signálů, který zajišťuje pomoci obdélníkového·signálu určitého výkonu a trvání Τθ v době T_Q zapnutý stav první spínací jednotky 2. První spínací jednotka 2 způsobí svým prvním výstupem odpojení jednotky pro zajištění expozice, otevře kontakt mezi pásmovým filtrem 14 a třetím komparátorém a jeho třetí výstup vynuluje integrátor J.

Druhý komparátor 2 provádí kontinuální porovnání výstupního signálu druhého zdroje £ referenčního signálu.e okamžitého výstupního 'signálu zesilovače 2. Je-li hodnota výstupního signálu zesilovače 2 větší než hodnota referenčního signálu, překlopí se druhý komparátor 2 · tento způsobí zapnutí generátoru 6 obdélníkových signálů, popřípadě pomocí signálu o kmitočtu f, oscilátoru 13 způsobí vybuzení jednotky 16 pro zajištění expozice.

Překročí-li hodnota výstupního signálu zesilovače 2 přípustnou hodnotu, vyšle expoziční měřič záření operátoru výstupní signál o kmitočtu fj. V tomto případě je třeba zmenšit zářivý výkon, popřípadě snížit rentgenové parametry.

Po expozici se vrátí druhé spínací jednotka 10 řízená jednotkou 16 pro zajištění exposice do základního stavu a předá svým druhým výstupem signál pevné hodnoty na vstup pásmového filtru li. Pásmový filtr 14 dodá současně odpovídající složky signálu na zvole- . ný výstup první spínací jednotky 2· Je-li tento výstup uzavřen, prochází signál první spínací jednotkou 2 ^e způsobí překlopení třetího komparátoru 12. Je-li výstup první spínací jednotky 2 otevřen, k překlopení nedojde. Otevřený stav tohoto výstupu první spínací jednotky 2 nastane v tom případě, jestliže generátor 6 obdélníkových signálů přivodí v době T_o činnost první spínací jednotky 2· Jinak je tento výstup uzavřen.

Třetí komparátor 12 spíná jednak generátor 6 obdélníkových signálů, jednak při kmitočtu f₂ oscilátor 13. Oscilátor 13 vybudí vysílač 15 signálu. Akustický signál o kmitočtu i2 upozorní obsluhu na to, že expozice ve srovnání s dobou určenou expozičním měřičem záření bude ukončena dříve nebo později, 7 tomto případě je třeba zkoumat, zda délka ¹ expozice není příliš krátká a není-li tomu tak, je nutno zvýšit jiné rentgenové parametry (proud, napětí). Hodnota kmitočtu f může být stanovena značně nižší než hodnota než hodnota kmitočtů f,; taková volba usnadňuje rozlišení signálů.

Expoziční měřič záření podle vynálezu má následující výhody: provádí korekci zpoždění jednotky 16 pro zajištění expozice, zajištuje nezávislost energie přiváděné na film z vysokého napětí přiloženého na rentgenku, protože neměří intenzitu dávky, ale zářivý výkon, zabezpečuje ochranu pacienta před přetížením při prosvícení, protože každý z prvního až třetího komparátoru 2, 12 může zajistit přerušení expozice, je vyrobitelný v malých rozměrech, hodí se ke zhotovení jak jednotlivých snímků, tak sériových snímků rychlostí až do 12 obrázků za sekundu a konečně signalizuje obsluze závadu, a sice při přeexpozici vyšle akustický signál o kmitočtu f,; v tomto případě vážený zářivý výkon rentgenového obrazu překračuje určitou mezní hodnotu, to jest, expozice je kratší než určená minimální hodnota ^Tmin’ takové nastavení znamená například, že parametry rentgenového zařízení jsou pro pacienta příliš vysoké nebo v cestě paprsků není žádný pacient nebo zesílení signálu nebylo správně nastaveno; při podexpozici vyšle naopak akustický signál kmitočty f₂; v tomto případě zůstává vážený zářivý výkon rentgenového obrazu pod určitou mezní hodnotou; to jest, expozice je delší než určená přípustná maximální hodnota; takové nastavení znamená například, že parametry rentgenového zařízení nestačí k prosvícení pacienta nebo neexistuje rentgenový paprsek nebo na zesilovač rentgenového obrazu nebylo přivedeno napájecí napětí nebo obsluha nastavila expoziční dobu jednotky 16 pro zajištění expozice omylem na nižší hodnotu než na tu, která je pro zařízení určena.

Claims (4)

1. Expoziční měřič záření pro kameru, použitelnou zejména u rentgenových zařízení, obsahující jednotku pro zjištování vážené intenzity světla, například fotoelektrický článek nebo fotodiodu, dále zesilovač, integrátor a spínací jednotky, vyznačující se tím, že mezi výstupem jednotky (1) pro zjištování vážené intenzity světla a vstupem jednotky (16) pro zajištění expozice, zejména rentgenového generátoru, je sériový obvod, u něhož na výstup jednotky (!) pro zjištování vážené intenzity světla je připojen vstup zesilovače (2), na jehož výstup je připojen první vstup integrátoru (3), na jehož výstup je připojen první vstup prvního komparátoru (5), na jehož výstup de připojen vstup generátoru (6) obdélníkových signálů, jehož výstup je připojen k prvnímu vstupu první spínací jednotky (7), jejíž první výstup je spojen se vstupem jednotky (16) pro zajištění expozice, dále mezi prvním vstupem integrátoru (3) a druhým vstupem prvního komparátoru (5) je zapojen první zdroj (4) referenčního signálu, výstup jednotky (16) pro zajištění expozice je spojen se vstupem druhé spínací jednotky (10), jejíž první výstup je spojen s druhým vstupem integrátoru (3) a jehož druhý výstup je spojen přes pásmový filtr (14) s druhým vstupem první spínací jednotky (7), na první vstup integrátoru (3) je připojen první vstup druhého komparátoru (9), jehož výstup je spojen s výstupem prvního komparátoru (5), a druhý výstup první spínací jednotky (7) je spojen s prvním· vstupem třetího komparátoru (1'2), jehož první výstup je spojen s prvním vstupem oscilátoru (13), jehož výstup je spojen se vstupem vysílače (15) signálu, například reproduktoru.

2. Expoziční měřič paprsků podle bodu 1, vyznačující se tím, že druhý výstup třetího komparátoru (12) je spojen s druhým vstupem oscilátoru (13) a s výstupem druhého komparátoru (9).

3. Expoziční měřič paprsků pódle bodu 1 nebo 2, vyznačující se tím, že třetí výstup první spínací jednotky (7) je spojen s druhým vstupem integrátoru (3).

4. Expoziční měřič paprsků podle některého z bodů 1 ač 3, vyznačující ae tím, te na druhý vstup druhého komparétoru (9) je připojen druhý zdroj (8) referenčního signélu a na druhý vstup třetího komparétoru (12) je připojen třetí zdroj (11) referenčního signélu.