DE1466778C

DE1466778C - Device for electrical regulation and stepless adjustment of a drive for an irradiation device

Info

Publication number: DE1466778C
Authority: DE
Inventors: Jaroslav; Dostal Jiri; Prag Kypta
Original assignee: Chirana Praha n.p., Prag

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung strahlung dieselbe bzw. die neue Rotation oder die zur elektrischen Regelung und stufenlosen Einstellung . neue Schwingung genau von dieser Stelle einleiten eines elektrischen, hydraulischen oder pneumatischen kann. Diese Notwendigkeit ist jedoch untrennbar mit Antriebes für eine Bestrahlungsvorrichtung unter verschiedenen Ungenauigkeiten in der Anknüpfung Verwendung eines mit der Motorwelle gekuppelten 5 der Eintrittsfelder verbunden, kompliziert die EinGenerators zur Erzeugung einer drehzahlproportio- regelung bzw. die Einstellung der Anfangslage des nalen Spannung, einer Vergleichsspannungsquelle und Bestrahlers, so daß dieses Vorgehen aus diesen eines Regelverstärkers, dessen Ausgangsgröße von der Gründen nicht angewendet wird und der Patient auch Differenz, zwischen der Vergleichsspannung .und der weiterhin durch die ungleichmäßige Verteilung der Generatorspannung abhängig ist und über ein Stell- io Dosen gefährdet wird,
.glied die Motordrehzahl regelt. Es ist daher dringend erforderlich, daß die Be-The present invention relates to a device radiation the same or the new rotation or the electrical control and stepless adjustment. an electric, hydraulic or pneumatic one can initiate a new oscillation precisely from this point. However, this necessity is inextricably linked with the drive for an irradiation device with various inaccuracies in the use of a 5 of the entry fields coupled to the motor shaft, complicates the generator for generating a speed proportional control or the setting of the initial position of the nalen voltage, a reference voltage source and irradiator so that this procedure is based on a control amplifier whose output variable is not used by the reasons and the patient also the difference between the comparison voltage and which is still dependent on the uneven distribution of the generator voltage and is endangered by an adjustable dose
.link regulates the engine speed. It is therefore imperative that the

Die Methode der beweglichen Bestrahlung bei der strahlungsquelle bei einer Behandlungsprozedur eine Therapie durch Ionisationsbestrahlung beruht darin, bestimmte ganze Anzahl von Umdrehungen oder daß das Bündel der Ionisationsstrahlung sich während Schwingungen ausführt, z. B. genau eine ganze Schwinder Bestrahlung in einer bestimmten, genau fest- 15 gung. Gemäß der Beschaffenheit der behandelten gelegten Weise derart bewegt, daß nach beendetem Geschwulst und seiner Lage ist es z. B. zweckmäßig, Bestrahlungsprozeß eine ganz bestimmte räumliche daß der Schwingungswinkel in einem Bereich von 60 Aufteilung und gleichmäßige Verteilung der Strah- bis 240° gewählt werden kann, gegebenenfalls auch lurigsdosen im Gewebe erreicht wird. mit einer schrägen Orientierung der Achse desThe method of mobile irradiation with the radiation source in a treatment procedure Therapy by ionization radiation is based on making a certain number of turns or that the beam of ionization radiation occurs during vibrations, e.g. B. exactly a whole Schwinder Irradiation in a specific, precisely 15 setting. According to the nature of the treated laid way so moved that after the tumor has ended and its location, it is z. B. appropriate, Irradiation process a very specific spatial that the oscillation angle in a range of 60 Division and even distribution of the beam up to 240 ° can be selected, if necessary, too lurigdose is achieved in the tissue. with an oblique orientation of the axis of the

Die bei der beweglichen Bestrahlung üblicherweise 20 Schwingungswinkels in bezug auf die Vertikale. DiesIn the case of mobile irradiation, this is usually 20 angles of oscillation with respect to the vertical. this

verwendeten Geräte sind derart konstruiert, daß die wird durch die erfindungsgemäße ReguliervorrichtungThe devices used are designed in such a way that it is controlled by the regulating device according to the invention

Strahlungsquelle mit einer bestimmten Geschwindig- erzielt, welche es außerdem auch ermöglicht, dieRadiation source achieved at a certain speed, which also enables the

keit rotiert oder schwingt und das Strahlenbündel Bestrahlungszeit gemäß der geforderten Strahlungs-speed rotates or oscillates and the beam irradiation time according to the required radiation

hierbei durch den Tumor verläuft. Der Facharzt dosis und gemäß der Dosierungsintensität zu wählen,here runs through the tumor. The specialist to choose the dose and according to the dose intensity,

indiziert für jede einzelne Behandlung eine bestimmte 35 z. B. in einem Bereich von 2 bis 15 Minuten.indicates a specific 35 z. B. in a range of 2 to 15 minutes.

Bestrahlungsdauer, während welcher der Tumor die Nun ist bei Werkzeugmaschinen eine EinrichtungIrradiation duration during which the tumor is now a facility in machine tools

notwendige Behandlungsdosis erhalten soll. . zur elektrischen Regelung und stufenlosen Einstellungshould receive the necessary treatment dose. . for electrical control and stepless adjustment

Es ist eine Einrichtung bekanntgeworden, bei der eines elektrischen Antriebes unter Verwendung einesA device has become known in which an electric drive using a

der Strahler auf einer Spiralenbahn umläuft und dabei mit der Motorwelle gekuppelten Generators bekannt,the radiator revolves on a spiral path and the generator coupled to the motor shaft is known,

immer auf den Tumor gerichtet ist. In einer anderen 30 die zur Erzeugung einer drehzahlproportionalenis always aimed at the tumor. Another 30 is used to generate a speed-proportional

Einrichtung führt der Strahler Pendelschwingungen Spannung einer Vergleichsspannungsquelle dient undDevice carries out the radiator pendulum oscillations voltage and serves a reference voltage source

zusammen mit einer Translationsbewegung aus. Das einen Regelverstärker aufweist, dessen Ausgangsgrößetogether with a translational movement. That has a control amplifier whose output variable

geschieht, damit bei der Bestrahlung die Haut und von der Differenz zwischen der Vergleichsspannunghappens so that during the irradiation the skin and from the difference between the equivalent voltage

das gesunde Gewebe möglichst geschont werden. Die und der Generatorspannung abhängig ist und überthe healthy tissue is spared as much as possible. The and the generator voltage is dependent and over

Strahlen verlaufen durch die Haut und das gesunde 35 ein Stellglied die Motordrehzahl regelt.Rays run through the skin and an actuator regulates the engine speed.

Gewebe dabei immer nur eine relativ kurze Zeit, Von einer derartigen Vorrichtung geht die Erfin-Tissue always only for a relatively short time, the invention proceeds from such a device

während die Strahlung durch den Tumor während dung aus und schafft ein Bestrahlungsgerät, bei demwhile the radiation passes through the tumor while dung and creates a radiation device in which

der ganzen Bestrahlungsdauer verläuft. Bei mehr- die Strahlung in Form eines Kegelmantels mit Hilfethe entire duration of the irradiation. With more - the radiation in the form of a cone jacket with the help

maliger Bestrahlung haben jedoch die genannten Ein- eines bewegten Strahles auf die zu bestrahlende StelleHowever, multiple irradiations have the mentioned effects of a moving beam on the area to be irradiated

richtungen den Nachteil, daß bei jeder Bestrahlung 40 im Inneren des Körpers gerichtet wird. Die Erfindungdirections have the disadvantage that with each irradiation 40 is directed inside the body. The invention

dieselben Hautstellen immer wieder bestrahlt werden. löst die Aufgabe, daß auf jede bestrahlte Oberflächen-the same skin areas are irradiated over and over again. solves the problem that on every irradiated surface

Es ist daher auch eine Einrichtung gebaut worden, partie des Körpers die gleiche Strahlungsenergie auf-A device has therefore also been built in which part of the body receives the same radiant energy.

bei der bei mehrmaliger Bestrahlung die Strahlung trifft, durch eine Einrichtung, bei der die Umfangs-in which the radiation hits with repeated irradiation, through a device in which the circumferential

immer wieder durch eine andere Hautstelle geleitet geschwindigkeit für ein volles Umfahren oder einrepeatedly passed through a different area of skin speed for a full drive around or a

werden kann. Bei dieser bekannten Einrichtung läuft 45 ganzzahliges volles Umfahren der Grundlinie descan be. In this known device 45 runs whole-number full circumference of the baseline of the

der Strahler auf der Grundfläche oder besser auf der Kegelmantels mit dem Strahler bei vorgebbaren Wertenthe radiator on the base or, better, on the surface of the cone with the radiator with predefinable values

äußeren Kante der Grundfläche eines Kegels um, der Strahlungsdauer und der zwei den Kegelmantelouter edge of the base of a cone around, the duration of the radiation and the two the surface of the cone

vollführt also eine Kreisbewegung. Während dieser einschließenden Winkel automatisch eingestellt wird.so performs a circular motion. While this inclusive angle is set automatically.

Zeit vollführt die Bestrahlungsquelle bei ihrer Be- Bei einer Einrichtung der eingangs angeführtenTime is carried out by the irradiation source when it is loaded

wegung nicht nur eine bestimmte Anzahl von ganzen 5° Ausbildung ist erfindungsgemäß zwischen den Ab-movement not only a certain number of whole 5 ° training is according to the invention between the

Drehungen oder Schwingungen, sondern auch noch griffen der beiden an die Pole einer SpannungsquelleRotations or vibrations, but also still attacked the two at the poles of a voltage source

deren Teile, z. B. ein Viertel oder ein Drittel mehr, geschalteten, linear in Winkelgraden geeichten Poten-their parts, e.g. B. a quarter or a third more, switched, linearly calibrated in degrees of angle

. und kommt sodann in irgendeiner allgemeinen Lage tiometer ein weiteres Potentiometer mit einem dem. and then comes another potentiometer with a dem in some general position tiometer

zum Stillstand. Dadurch verläuft sodann der zentrale Reziprokwert der linearen Zeitdauer proportionalento a standstill. As a result, the central reciprocal value then runs proportionally to the linear duration

Strahl nicht nur durch die ganze Anzahl der Um- 55 Widerstandsverlauf geschaltet.Beam not only switched by the whole number of the 55 resistance curve.

drehungen oder Schwingungen, sondern verläuft noch Die erfindungsgemäße Einrichtung erhält zweckweiter, so daß derjenige Teil der Körperoberfläche, mäßig einen Justierwidefstand, der in Serie zu den durch welchen der Strahl zweimal verlief, eine doppelte parallelgeschalteten Winkelwertpotentiometern zwi-Dosis gegenüber den übrigen Teilen erhält, z. B. zwei sehen einem Pol der Spannungsquelle und das eine Drittel oder drei Viertel. Die Verteilung der wirksamen 60 Ende der Winkelwertpotentiometer geschaltet ist.
Dosis sowohl im Tumor als auch auf der Haut ist so- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist an Hand dann ungleichmäßig, was vom Standpunkt der Be- der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
handlung unerwünscht ist. Wenn der Arzt den un- F i g. 1 das Blockschema des Regelkreises eines günstigen Einfluß dieser ungleichmäßigen Dosisver- Gleichstrom-Servomotors,rotations or vibrations, but still runs The device according to the invention is given more useful, so that that part of the body surface, moderately a Justierwidefstand, which in series with the through which the beam ran twice, receives a double parallel-connected angle potentiometer zwi-dose compared to the other parts, z . B. two see one pole of the voltage source and one third or three quarters. The distribution of the effective 60 end of the angle value potentiometer is switched.
The dose both in the tumor and on the skin is such. An exemplary embodiment of the invention is then uneven on hand, which is explained in more detail from the point of view of the drawings. It shows
action is undesirable. If the doctor reports the un- F i g. 1 the block diagram of the control circuit of a favorable influence of this uneven dose-compensating direct current servo motor,

teilung zumindest in der Zusammenfassung aller 65 F i g. 2 das Schema des Steuerelements, welches diedivision at least in the summary of all 65 figs. 2 the scheme of the control which the

Einzelbehandlungen ausschalten wollte, müßte er sich Eintrittssignale der Winkel und der SpannungsdauerIf he wanted to switch off individual treatments, he would have to get the input signals of the angle and the duration of the tension

nach jeder Behandlung die Auslaufstellung des Strah- verarbeitet, welche der zugehörigen Winkelgeschwin-after each treatment the outlet position of the jet processed, which of the associated angular velocity

les vermerken, damit er sodann bei der nächsten Be- digkeit proportional sind.Make a note of this so that it will then be proportional at the next binge.

Der Schwingungswinkel kann in einem bestimmten Bereich gewählt werden. Wenn die Winkel der Anfangs- und Endlage K₁, <x₂ lauten, so beträgt· der Schwingungswinkel a₂— «ι. Bei einer Bestrahlungsdauer T beträgt die Winkelgeschwindigkeit ω und ist bestimmt durch die BeziehungThe angle of oscillation can be selected within a certain range. If the angles of the start and end positions are K ₁ , <x ₂ , then the oscillation _{angle a 2 is} - «ι. With an irradiation duration T , the angular velocity is ω and is determined by the relationship

— α,- α,

ω =ω =

Es ist notwendig, diese Geschwindigkeit mit der zulässigen Abweichung während der ganzen Dauer des Bestrahlungszyklus konstant zu halten. Damit eine kontinuierliche Wahl der Parameter «_lt <x₂, T möglich ist, ist es notwendig, auch die Winkelgeschwindigkeit ω kontinuierlich zu regeln, im gegebenen Fall in einem Bereich von 4 bis 120° je Minute. Vor der eigentlichen Bestrahlung ist es notwendig, versuchsweise die eingestellte Bahn durch eine rasche Bewegung zu umschreiben, deren Winkelgeschwindigkeit außerhalb des erwähnten Bereichs der kontinuierlich einstallbaren Winkelgeschwindigkeiten liegt. Zur physischen Realisierung der kontinuierlichen Einstellung der Winkelgeschwindigkeiten werden bekannte, z. B. elektrische oder hydraulische "Motoren verwendet, deren Drehgeschwindigkeit kontinuierlich in weiten Grenzen geregelt werden kann.It is necessary to keep this speed constant with the permissible deviation during the entire duration of the irradiation cycle. So that a continuous selection of the parameters « _lt <x ₂ , T is possible, it is necessary to also regulate the angular velocity ω continuously, in the given case in a range from 4 to 120 ° per minute. Before the actual irradiation, it is necessary, as an experiment, to circumscribe the set path by means of a rapid movement, the angular velocity of which lies outside the mentioned range of continuously adjustable angular velocities. For the physical realization of the continuous adjustment of the angular velocities known, z. B. electric or hydraulic "motors are used, the speed of rotation can be continuously controlled within wide limits.

Die erfindungsgemäße Einrichtung arbeitet folgendermaßen: ·The device according to the invention works as follows:

Aus einer stabilisierten Gleichspannungsquelle U (F i g. 2) wird ein Widerstands-Spannungsteiler 6-7 gespeist, welcher von einem Justierwiderstand 8 und zwei gleichen, parallelgeschalteten linearen Potentiometern 9 und 10 gebildet wird, von denen die Lagen ihrer Läufer in den Winkelwerten Oi₁ und <x₈ geeicht sind. Wenn der Widerstand des Potentiometers 11 in bezug auf die Widerstände der Potentiometer 9 und 10 genügend groß ist, so können die Potentiometer 9 und 10 als unbelastet betrachtet werden, sodann ist die Spannung zwischen den beiden Läufern der Potentiometer 9 und 10 daher proportional dem Unterschied (a₂ — Oi₁). Durch diese Spannung wird das weitere Funktionspotentiometer 11 gespeist, welches in Zeitwerten Γ von einem solchen Funktionsverlauf geeicht ist, daß die Teilspannung Γ"¹ proportional ist und die Skala für die Dauer T daher linear ist. Dies setzt sodann einen hohen Eintrittswiderstand des Verstärkers 3 voraus und daher ein praktisch unbelastetes Potentiometer 11. -From a stabilized DC voltage source U (Fig. 2) a resistor voltage divider 6-7 is fed, which is formed by an adjustment resistor 8 and two identical, parallel-connected linear potentiometers 9 and 10, of which the positions of their rotors in the angular values Oi ₁ and <x _{8 are} calibrated. If the resistance of the potentiometer 11 in relation to the resistances of the potentiometers 9 and 10 is sufficiently large, the potentiometers 9 and 10 can be regarded as unloaded, then the voltage between the two rotors of the potentiometers 9 and 10 is therefore proportional to the difference ( a ₂ - Oi ₁ ). This voltage feeds the further function potentiometer 11, which is calibrated in time values Γ from a function curve such that the partial voltage Γ " ^{1 is} proportional and the scale is therefore linear for the duration T. This then requires a high input resistance of the amplifier 3 and therefore a practically unloaded potentiometer 11.-

Die resultierende Austrittsspannung des ganzen Regulierelements 1 ist daher proportional dem Produkt (*₂ — OC₁)T-¹ bzw. der erforderlichen Winkelgeschwindigkeit ω.The resulting exit voltage of the entire regulating element 1 is therefore proportional to the product (* ₂ - OC ₁ ) T- ¹ or the required angular velocity ω.

Diese resultierende Austrittsspannurig am Regulierelement 1 (F i g. 1) wird in dem Vergleichs-Differenzknoten 2 mit der Spannung des Tachometerdynamos 5 verglichen, welche Spannung der tatsächlichen Winkelgeschwindigkeit des regulierten Servomotors 4 proportional ist. Der Unterschied der beiden Spannungen wird als Regulierabweichung im Verstärker 3 verstärkt, welcher den Gleichstrommotor 4 speist.This resulting exit tension on the regulating element 1 (FIG. 1) is in the comparison difference node 2 with the voltage of the tachometer dynamo 5 compared which voltage is proportional to the actual angular speed of the regulated servo motor 4 is. The difference between the two voltages is amplified as a regulation deviation in amplifier 3, which feeds the DC motor 4.

Die Strahlungsquelle wird vor dem Beginn der Bestrahlung automatisch in die Ausgangslage Oc₁ eingestellt und kommt in der Endlage <x_a zum Stillstand. Das automatische Anlassen und Abstellen der Rotation in den entsprechenden Winkellageh a_t und *_a des Bestrahlers wird durch nicht eingezeichnete Endausschalter an den Betätigungselementen für X₁ und «2, d. i. an den Potentiometern 9 und 10, geregelt. Wie vorstehend beschrieben, werden an den Potentiometem 9, 10 und 11 die entsprechenden gewählten Werte «_lt oc₂ und T eingestellt, wodurch sodann die zum Durchlaufen einer Schwingung erforderliche Winkelgeschwindigkeit bestimmt und weiterhin automatisch aufrechterhalten wird. Praktisch führt die Quelle während einer bestimmten Zeitdauer immer bloß eine Schwingung oder eine Umdrehung aus.The radiation source is automatically set to the starting position Oc ₁ before the start of the irradiation and comes to a standstill in the end position <x _a. The automatic starting and stopping of the rotation in the corresponding Winkellageh a _t * _a and the irradiator is not drawn to the limit switch actuating elements for X ₁ and «2, di at the potentiometers 9 and 10, regulated. As described above, the corresponding selected values « _lt oc ₂ and T are set at potentiometers 9, 10 and 11, whereby the angular velocity required for passing through an oscillation is then determined and furthermore automatically maintained. In practice, the source always carries out only one oscillation or one revolution during a certain period of time.

Für die versuchsmäßige Umschreibung der eingestellten Bahn durch eine rasche Bewegung ist im ,Steuerstromkreis des Servomotors 4 außer der konti-Im , Control circuit of the servomotor 4 except for the continuous

ao nuierlichen Regelung im geforderten Bereich noch eine besondere Geschwindigkeitsstufe bzw. sind Geschwindigkeitsstufen von einer höheren Geschwindigkeit vorgesehen: Diese Einrichtung ist in der Zeichnung nicht dargestellt.ao nual regulation in the required area still a special speed level or are speed levels provided by a higher speed: this device is in the drawing not shown.

as Die erfindungsgemäße Einrichtung ist vor allem für die Bestrahlung durch Ionisationsstrahlen zu Heilzwecken bestimmt.as The device according to the invention is mainly for the irradiation by ionization beams is intended for healing purposes.

Claims

Patent claims:

1. Device for electrical control and stepless adjustment of an electrical, hydraulic or pneumatic drive for an irradiation device using a generator coupled to the motor shaft to generate a voltage proportional to the speed, a comparison voltage source and a control amplifier whose output variable depends on the difference between the comparison voltage and the generator voltage is dependent and about a Actuator regulates the engine speed, characterized in that between the taps of the two connected to the poles of a voltage source, linearly calibrated in degrees Potentiometer is another potentiometer with a value that is the reciprocal of the linear time period proportional resistance curve is switched.

2. Device according to claim 1, characterized by an adjustment resistor in series with the parallel-connected angle value potentiometers between one pole of the voltage source and the one End of the angle value potentiometer is switched.

3. Device according to claim 1 and 2, characterized in that in addition to the continuous Speed control in the required range still a special speed level or Speed levels for the preliminary control of the set web is arranged.

1 sheet of drawings