DE1062830B

DE1062830B - Einrichtung zur Regelung und Voranzeige der fuer eine Roentgenaufnahme zu erwartenden Filmschwaerzung bzw. Belichtungszeit waehrend der Durchleuchtung

Info

Publication number: DE1062830B
Application number: DESCH19180A
Authority: DE
Inventors: Kurt Schwarzer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1955-12-05
Filing date: 1955-12-05
Publication date: 1959-08-06

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung, welche die Einstellung bzw. Voranzeige der Filmschwärzung bzw. der Belichtungszeit für eine Röntgenaufnahme unter Berücksichtigung der Filtereigenschaften des Patienten ermöglicht.

Es sind schon getrennt vom Röntgenapparat zu verwendende Belichtungszeitmeßeinrichtungen bzw. Anzeigeeinrichtungen bekanntgeworden. Auf Grund einer vor der Aufnahme mit Röntgenstrahlen am Patienten durchzuführenden Messung wurde auf die für die Aufnähme erforderliche Belichtungszeit geschlossen. Zur Umrechnung sind entsprechende spezielle Methoden oder Tafeln nötig. Diese Einrichtungen haben sich nicht in die Praxis eingeführt. Mit anderen Einrichtungen ähnlicher Art sollte die günstigste _ Aufnahmespannung durch Messung am Patienten vor der Anfertigung der Aufnahme ermittelt werden. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, daß zur Ermittlung der günstigsten Aufnahmespannung eine Spannung von der gleichen Höhe der später zur Anwendung kommenden Aufnahmespannung benutzt werden mußte.

Auch sind schon Belichtungseinrichtungen angewendet worden, bei denen nach Verabfolgung einer bestimmten Dosis die Belichtungszeit durch eine Kombination von Fotozelle und Integrationsglied gesteuert wird. Diese Einrichtungen garantieren für einen bestimmten Aufnahmespannungsbereich eine annähernd gleichmäßige Filmschwärzung. Sie stellen einen Fortschritt in der Röntgenaufnahmetechnik dar, geben aber auf Grund dieser Eigenschaften auch Veranlassung zu einem etwas unvorsichtigen Arbeiten. Der Spielraum der Belichtungszeit kann bei ungünstiger Strom- und Spannungseinstellung groß sein, so daß trotz annähernd gleichmäßiger Filmschwärzung durch Änderung der charakteristischen Werte der Aufnahme die diagnostischen Möglichkeiten der Röntgenaufnahme nicht voll ausgeschöpft werden können. Außerdem ist es möglich, daß der Überlastungsschutz des Röntgenapparates frühzeitig den Apparat abschaltet. Die Folge davon ist eine unterbelichtete Aufnahme.

Eine Zeitanzeigeeinrichtung, welche die Belichtungszeit nach der Aufnahme anzeigt, gibt dem Arzt zwar Aufschluß über die Zeitdauer der Aufnahme; es besteht aber noch der Nachteil, daß bei einer zu langen Belichtungszeit zumindest die Aufnahme wiederholt werden muß.

Diese vollautomatischen Belichtungsautomatiken mit strahlenempfindlichen Gebern lösen das Problem so der richtigen Exposition nur z. B. bei Reihenuntersuchungen hinreichend befriedigend.

Die modernen zumindest internistischen Untersuchungsmethoden stellen an den Untersuchenden und Einrichtung zur Regelung und Voranzeige der für eine Röntgenaufnahme
zu erwartenden Filmschwärzung
bzw. Belichtungszeit
während der Durchleuchtung

Anmelder:
Kurt Schwarzer,
Erlangen-Bruck, Äußere Tennenloher Str. 47

Kurt Schwarzer, Erlangen-Bruck,
ist als Erfinder genannt worden

dessen Assistenz in bezug auf die richtige Abschätzung der Belichtungswerte große Anforderungen, zumal sich diese Belichtungswerte im Zuge der Untersuchung durch die verschiedenartigsten Einstellungen des Patienten zur Strahlenquelle und Aufnahmeeinrichtung dauernd ändern.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, welche bereits während der Durchleuchtung an einem Instrument voranzeigt, welche Filmschwärzung oder Belichtungszeit bei der der Durchleuchtung folgenden Aufnahme — vorzugsweise Zielaufnahme — auf Grund der zu diesem Zeitpunkt voreingestellten Aufnahmebedingungen zu erwarten ist.

Eine weitgehendst unabhängige Einstellung der Hochspannung für den Durchleuchtungs- und Aufnahmebetrieb muß dabei sichergestellt sein.

Dies wird dadurch gelöst, daß bei einer Einrichtung zur Regelung und Voranzeige der für eine Röntgenaufnahme zu erwartenden Filmschwärzung bzw. Belichtungszeit während der Durchleuchtung bei einem Röntgenapparat mit unabhängig voneinander einstellbaren Reglern für die Durchleuchtungsspannung, die Aufnahmespannung und das mAs-Produkt oder den Röhrenstrom erfindungsgemäß mit diesen Reglern Mittel (z. B. Ohmsche Widerstände) verbunden sind, die eine der bei der Durchleuchtung herrschenden Strahlenintensität proportionale elektrische Größe, z. B. eine Spannung, derart verändern, daß bereits

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während der Durchleuchtung mit einem annähernd konstanten Röhrenstrom und bei den voreingestellten Werten für Aufnahmespannung und mAs-Produkt bzw. Röhrenstrom von einem Instrument die bei der nachfolgenden Aufnahme zu erwartende Filmschwärzung oder Belichtungszeit anzeigbar ist.

Zwischengeschaltete, nichtlineare elektromechanische oder dergleichen Glieder ermöglichen die gewünschte Regelung. Den nichtlinearen Gliedern können auch Rechenglieder, z. B. Differentiale mit logarithmischen Kurven, zugeordnet sein.

Es ist in der Regel bei Röntgenapparaten mit mAs-Relais eine Kupplung mit dem Durchleuchtungs-, dem Aufnahmespannungsregler und der Einstellachse des mAs-Relais erforderlich.

An Stelle der zwischengeschalteten, nichtlinearen Glieder ist es möglich, Widerstände mit entsprechender Charakteristik, welche die der Strahlenintensität proportionale Spannung regeln, zu verwenden.

Die Charakteristik linearer Widerstände kann dadurch beeinflußt werden, daß in Serie mit dem regelbaren Widerstand und parallel zum Schleifer und mindestens einer Anschlußstelle des regelbaren Widerstandes entsprechend dimensionierte Widerstände geschaltet werden. Diese Ausführung gestattet es relativ leicht, die Regelcharakteristik in gewissen Grenzen durch Umschaltung der erwähnten Zusatzwiderstände zu ändern.

In der Praxis werden Spannungsregelbereiche von 40 bis 100 kV für den Durchleuchtungsbetrieb verlangt und von etwa 40 bis 130 kV für den Aufnahmebetrieb. Es bedeutet eine gewisse Schwierigkeit, die Anpassung über den gesamten Bereich leicht herzustellen. Dadurch ist es nötig, die von dem die Strahlenintensität messenden Geber 1 abgegebene elekirische Größe so zu regeln, daß in allen Fällen, unabhängig von der eingestellten Durchleuchtungs- oder Aufnahmespannung, von dem Instrument 20 der der Filmschwärzung entsprechende Wert angezeigt wird.

Vorteilhafterweise wird man diese Anzeigeeinrichtung in Röntgenapparaten, die eine Organ- bzw. Organgruppenautomatik haben, verwenden und zwangläufig beim Übergang auf ein anderes Organ bzw. eine andere Organgruppe die Korrektur z. B. durch Einschaltung von elektrischen Schaltelementen, wie Widerständen, vornehmen. Diese Korrekturglieder werden zweckmäßigerweise in die Leitung 2 und 3 eingeschaltet. Es ist in diesem Falle nicht nur die Anpassung an die Charakteristik der Spannungsregler zu berücksichtigen, sondern es müssen auch die anderen die Filmschwärzung beeinflussenden Faktoren, wie die Filmqualität, die zwischengeschalteten Blenden und die Wellenlängenabhängigkeit der Bauelemente berücksichtigt werden.

Über einen Bereich von 30 bis 40 kV läßt sich eine genaue Anpassung mit geringen technischen Mitteln erzielen.

Durch Anwendung der Organautomatik ergibt sich noch der weitere Vorteil, daß die Grundeinstellung die Filterwerte des Patienten deshalb günstig berücksichtigt, weil bei der Festlegung der Korrekturwerte eine Anpassung an mittlere Aufnahmewerte erfolgt.

Geht der betreffende Röntgenologe zu einem bestimmten Zeitpunkt zu Verstärkerfolien oder Filmen anderer Empfindlichkeit über, dann ist vom Durch-Schnittsfachmann die Anpassung auch durch Verstellen der Widerstände 21 und 22 ohne besondere Hilfsmittel leicht durchführbar.

Der strahlenempfindliche Geber 1 kann aus einer oder aus mehreren Fotozellen, die auf einen Arbeits-

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widerstand wirksam sind, bestehen. Eine einfache fotoelektrische Zeitsteuereinrichtung nach Art eines Beleuchtungsautomaten ergibt sich, wenn Teile, vorzugsweise der strahlenempfindliche Geber, durch automatische Umschaltung beim Übergang von der Durchleuchtung zur Aufnahme an eine entsprechende Integrationseinrichtung angeschaltet werden. Diese schaltet nach Erreichen der vorangezeigten Filmschwärzung die Röntgenaufnahme ab. Wird eine solche fotoelektrische Schalteinrichtung angewendet, dann ist es sicherlich zweckmäßig, nicht die Filmschwärzung, sondern die auf Grund der eingestellten Werte (kV, mA) zu erwartende Belichtungszeit voranzuzeigen. Hierzu ist es erforderlich, wie später an Hand des Prinzipschaltbildes gezeigt, den Schleifer 26 des Widerstandes 24 mit der Einstellachse der Röhrenstromeinstellung zu kuppeln.

Der strahlenempfindliche Geber wird bei der Untersuchung mit Röntgenstrahlen von Hand oder automatisch bei einer bestimmten Arbeitsphase beim Arbeiten mit dem Zielgerät oder beim Einbringen der Blende mit Kompressionstubus in den Strahlengang bewegt. Anderenfalls ist es auch ohne weiteres möglich, den Geber, sofern er nicht zu große Abmessungen hat, am Rande der filmnahen Blende anzubringen. Dabei ist jedoch eine Abschirmung der von der Blende ausgehenden Streustrahlung vorzunehmen. Aus konstruktiven Gründen dürfte es bisweilen vorteilhaft sein, den Geber nicht unmittelbar in der Nähe der Filmkassette anzubringen, sondern zwischen Patient und Streustrahlenblende.

Beim Zielaufnahmebetrieb ist es üblich, verschiedene Aufnahmen ohne Streustrahlenblende anzufertigen. Zur Vermeidung von Fehlaufnahmen wird zwangläufig die der Strahlenintensität proportionale Spannung beim Einbringen der Blenden in die Arbeitsstellung korrigiert.

An der Streustrahlenblende sind in einfacher Weise Stecker, die zur Einschaltung des Korrekturgliedes dienen, angebracht, wobei bei Rastern mit verschiedenen Schachtverhältnissen zur Vermeidung von Verwechslungen diese Stecker zur selbsttätigen Korrektur der Anzeigegröße an verschiedenen Stellen angebracht sind.

Das Instrument zur Voranzeige der Filmschwärzung kann in den Schalttisch des Röntgenapparates eingebaut oder am Untersuchungsgerät angebracht sein. Es ist auch möglich, am Schalttisch und am Gerät je ein Instrument zur Voranzeige vorzusehen.

Thoraxdurchleuchtungen werden am Durchleuchtungsgerät bei kleinerem Fokus-Haut-Abstand vorgenommen als die Aufnahme. In weiterer Ausbildung der Erfindung wird dabei von der Voranzeigeeinrichtung der Wert der Filmschwärzung vorangezeigt, der bei der folgenden Fernaufnahme erreicht werden soll.

In neuerer Zeit ist man dazu übergegangen, bestimmte Teile von Organen, z. B. der Lunge, im Zielaufnahmebetrieb festzuhalten. Um auch hier die Voranzeige der Filmschwärzung bei der Lungenuntersuchung sicherzustellen, ist es erforderlich, die Bauelemente, welche die Berücksichtigung des anderen Abstandes bei Fernaufnahmen vornehmen, abzuschalten.

In weiterer Ausbildung der Erfindung wird die vom Instrument angezeigte elektrische Größe dazu verwendet, eine Antriebsautomatik so zu beeinflussen, daß die gewünschte Filmschwärzung ohne Nachstellung von Hand sichergestellt ist. Das heißt, bei der Untersuchung — z. B. beim Drehen des Pa-

Claims

tienten — regelt sich das mAs-Produkt bzw. die Aufnahmespannung selbsttätig in vorher festzulegenden Grenzen. Die Zeichnung zeigt eine solche Einrichtung zur Voranzeige der Filmschwärzung im Prinzip. Dabei 5 ist 1 eine Foto- oder Kadmiumsulfidkristallzelle oder auch ein Sekundär-Emissionsvervielfacher. Wie bereits früher erwähnt, ist es ohne weiteres möglich, mehrere solcher Zellen anzubringen. Die Verbindungsleitungen 2 und 3 führen zum regelbaren Wider- stand 4 und Festwiderstand 5. In die Verbindungsleitungen 2 und 3 können Korrekturglieder oder auch ein Verstärker eingeschaltet werden. Die in die Leitungszüge 2 und 3 eingeschalteten Korrekturglieder oder Verstärker sind nicht mitgezeichnet, da sie den Überblick erschweren würden. Die Einschaltung der Korrekturglieder erfolgt, wie schon gesagt, bei der Umschaltung auf ein anderes Organ oder eine andere Organgruppe bei Anwendung der Organautomatik oder bei Verwendung einer Belichtungshilfseinrichtung nach Art einer verstellbaren Belichtungstabelle, so daß bei der Einstellung der Aufnahmebedingungen zwangläufig eine gewisse Korrektur des Grundwertes der Anzeigeeinrichtung vorgenommen wird. Der Schleifer 6 des Widerstandes 4 wird vom Seil 8 angetrieben. Die Ausgleichsfeder 9 spannt das Seil 8, welches über die Seilrollen 10 läuft. Mit dem Regler für die Durchleuchtungsspannung ist die Kurvenscheibe 7 gekuppelt, d. h., sie sind zweckmäßigerweise auf einer Achse angeordnet. Bei der Verstellung des Reglers für die Durchleuchtungsspannung wird über die Kurvenscheibe 7 der Schleifer 6 des Widerstandes 4 mitverstellt. Die Kurvenscheibe 7 hat die Aufgabe, bei verschieden hoherDurchleuchtungsspannungdenSchleifer6 so zu verschieben, daß zwischen diesem und der Leitung 3 die Spannung bei einer bestimmten mA-Zahl, in der Regel 2,5 bis 3 mA, annähernd konstant ist. Diese Spannung zwischen dem Schleifer 6 und der Leitung 3 ist dann praktisch nur noch vom Filterwert und vom durchstrahlten Volumen des zu untersuchenden Organs abhängig. Über die Leitung 3 und die Verbindungsleitung zwischen Schleifer 6 und Punkt 16 wird diese Spannung dem regelbaren Widerstand 11 und dem Festwiderstand 12, die beide in Serie geschaltet sind, zugeführt. Der Schleifer 13 des Widerstandes 11 ist über ein Übertragungsglied 14, welches ebenfalls eine nichtlineare Charakteristik gleich oder ähnlich der mit dem Durchleuchtungsspannungsregler gekuppelten Kurvenscheibe 7 hat, mit dem Regler für die Aufnahmespannung verbunden. Je höher die Aufnahmespannung, um so näher rückt der Schleifer 13 an die Verbindungsleitung vom Schleifer 6 zum Punkt 16. Wird dagegen die Durchleuchtungsspannung höher geregelt, dann bewegt sich der Schleifer 6 am Widerstand 4 näher an den Widerstand 5 heran. Das nichtlineare Glied am Kupplungsglied 14 ist in der Abbildung nicht gezeigt. Die Charakteristik des Kupplungsstückes 14 muß derart sein, daß bei Erhöhung der voreingestellten Aufnahmespannung die zu erwartende Erhöhung der Strahlenintensität in Form einer ihr proportionalen Spannungsänderung zwischen Punkt 18 und Leitung 3 wirksam wird. Die Filmschwärzungs-Voranzeigeeinrichtung wird zweckmäßig bei dem vom Arzt gewünschten Durchleuchtungsstrom abgeglichen. Sollte es aus irgendeinem Grunde erforderlich sein, den Durchleuchtungsstrom zu ändern, dann ist es möglich, mit dem Schalter 17 einen weiteren Schalter zu koppeln, mit dem eine Umschaltung des Röntgenröhrenstromes auf den Normalwert während des Meßvorganges vorgenommen wird. Der Punkt 18 ist die Meß- und Punkt die Kontrollstellung des Schalters 17. Bei Kontrolle des Systems muß der Regler für das mAs-Produkt auf einem vorbestimmten Wert stehen. Die Schalterstellung 16 ist an sich nicht unbedingt erforderlich. Der regelbare Widerstand 19 ist zur Anpassung mit dem Schleifer 26 des Widerstandes 24 über elektrische oder mechanische Glieder gekoppelt. Auch in diesem Falle können die Kopplungsglieder nichtlinearen Charakter haben. Das Instrument 20 dient zur Anzeige der zu erwartenden Filmschwärzung, wenn z. B. mit einem mAs-Relais gearbeitet wird, oder zur Anzeige der zu erwartenden Belichtungszeit beim Arbeiten mit einer fotoelektrischen Belichtungsautomatik. Wie bereits oben erwähnt, ist dann der Regler für den Aufnahmestrom mit dem Schleifer 26 des Widerstandes 24 über das Kopplungsglied 27 über ein Seil mit Seilrollen und 25 verbunden, während bei einem Röntgenapparat mit mAs-Relais das Kopplungsglied 27 beim Verstellen der Einstellung des mAs-Relais bewegt wird. Die Widerstände 21 und 22 sind ebenfalls zur Anpassung und zur Einstellung eines bestimmten Regel- und Anzeigebereichs vorgesehen. Wird der Schleifer 26 des Widerstandes 24 nach der Verbindungsleitung zum Widerstand 19 zu geregelt, dann ist die Anzeige klein und in der Endstellung, d. h. bei Linksanschlag, Null. Die beschriebene Einrichtung bietet daher die Möglichkeit, die Filmschwärzung voranzuzeigen. Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Regelung und Voranzeige der für eine Röntgenaufnahme zu erwartenden Filmschwärzung bzw. Belichtungszeit während der Durchleuchtung bei einem Röntgenapparat mit unabhängig voneinander einstellbaren Reglern für die Durchleuchtungsspannung, die Aufnahmespannung und das mAs-Produkt oder den Röhrenstrom, dadurch gekennzeichnet, daß mit diesen Reglern Mittel verbunden sind, die eine der bei der Durchleuchtung herrschenden Strahlenintensität proportionale elektrische Größe, z. B. eine Spannung, derart verändern, daß bereits während der Durchleuchtung mit einem annähernd konstanten Röhrenstrom und bei den voreingestellten Werten für die Aufnahmespannung und das mAs-Produkt bzw. den Röhrenstrom von einem Instrument die bei der nachfolgenden Aufnahme zu erwartende Filmschwärzung oder Belichtungszeit anzeigbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel aus je einem Regelorgan, z. B. einem Ohmschen Widerstand, bestehen, der jeweils mit dem Regler für die Durchleuchtungsspannung, die Aufnahmespannung und das mAs-Produkt bzw. den Röhrenstrom gekuppelt ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungs- bzw. Übertragungsglieder, welche zwischen den Regelgliedern eingeschaltet sind, die zum Einstellen der Belichtungskenngrößen dienen, nichtlinearen Charakter haben, z. B. Kurvenscheiben sind.