DE1946036A1

DE1946036A1 - Roentgenapparat,insbesondere fuer Schichtaufnahmen

Info

Publication number: DE1946036A1
Application number: DE19691946036
Authority: DE
Inventors: Heinz Mester
Original assignee: MUELLER C H F GmbH
Current assignee: MUELLER C H F GmbH
Priority date: 1969-09-11
Filing date: 1969-09-11
Publication date: 1971-03-18
Also published as: SE373482B; CA930077A; JPS5112999B1; GB1328843A; FR2061301A5; BE755949A

Description

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i.......... CH. F. MÜLLER GMUH.

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CH.F. Müller GmbH., Hamburg 1, Alexanderstr. 1 "Röntgenapparat insbesondere für Schichtaufnahmen"

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Röntgenapparat für ein Untersuchungsgerät mit vorgebbarer Belichtungszeit, insbesondere für ein Schichtaufnahmegerät.

Bei Schichtaufnahmegeräten wird der Röntgenstrahier entlang einer bestimmten Verwischungsbahn, beispielsweise einer Kreisbahn, bewegt. Die Belichtungszeit entspricht dabei der Dauer eines Bahnumlaufes und liegt damit fest. Deshalb können Belichtungsautomaten, die die Aufnahme nach Erreichen einer bestimmten Dosis bzw. einer bestimmten Filmschwärzung selbsttätig unterbrechen, hierbei nicht ohne weiteres benutzt werden, weil dann die Aufnahmezeit unter anderem von der Patientendicke abhängen würde.

Aus der DAS 1 031 436 ist ein Gerät der eingangs genannten Art bekannt. Dabei wird in Abhängigkeit von der Strahlungsintensität hinter dem Patienten eine Heizstromregt lung vorgenommen» so daß sioh eine bestimmte

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Dosisleistung ergibt, die so groß ist, daß der Film. während der Aufnahmezeit gerade die für die optimale Schwärzung erforderliche Dosis erhält. Die erforderlichen Dosisleistungen hängen von der vorgegebenen Aufnahmezeit ab. Bei einem bekannten Gerät liegen diese Aufnahmezeiten zwischen 0,3 see (geradlinige Verwischungsbewegung bzw. Zonographie) und 2,5 see (kreisförmige Verwisehungsbewegung). Die elektrische Leistung, die dafür in der Röntgenröhre eingesetzt werden muß, hängt außerdem noch von der Absorption der Röntgenstrahlen durch den Patienten ab. Berücksichtigt man schließlich, daß verschiedene Körperzonen aufgenommen werden müssen, z.B. Schädel und lendenwirbelsäule, dann ergibt sich, daß die Röhrenleistung in einem Verhältnis von 1 : 50 geregelt werden muß.

Das ist mit einer Heizstromregelung nicht möglich, wie an Hand von Fig. 1 erläutert wird, die die Abhängigkeit der Dosisleistung als Punktion des von einem Drehstromapparat gelieferten Stromes bei unveränderter Spannungseinstellung darstellt. Oberhalb eines bestimmten Apparatstromes I_. nimmt die Dosisleistung D zunächst angenähert proportional zu dem Apparatstrom zu. Die Zunahme der Dosisleistung erfolgt allerdings nicht genau proportional zum Apparate strom, weil die Röhrenspannung bei Zunahme des Röhrenstromes wegen des Apparatewiderstandes sinkt. Da die Röhrenspannung sich mit der vierten bis fünften Potenz, der Röhrenstrom aber nur einfach auf die Dosisleistung auswirkt, führt das dazu, daß oberhalb.des Stromes I_max die Dosisleistung nicht weiter ansteigt und sogar abnimmt. Andererseits nimmt unterhalb des Stromes ¹IIiIn ^{die Ro}'^nrensP^annuttg stärker zu, als nach den Apparäteinnenwideretand zu erwarten ist - ein für Drehstromapparate typischer und unerwünschter Effekt. Das Verhältnis

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der maximalen Dosis D_max zur minimalen Dosis D_min beträgt bei üblichen Drehstromapparaten nur etwa 1 : 70; da aber die niedrigen Werte in der Regel nicht anzuwenden sind, wird der ausnutzbare Bereich praktisch auf etwa 1 : 1o eingeschränkt, was - wie erwähnt nicht ausreicht.

Regelt man hingegen die Dosisleistung durch Veränderung des Röhrenstromes und der Röhrenspannung, dann ergibt sich zwar ein genügend großer Regelbereich, doch werden dabei auch die Bildkontraste, die ja von der Röhrenspannung abhängen, u.U. in unerwünschter Weise beeinflußt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dosisleistungsregelung anzugeben, die einerseits einen genügend großen Regelbereich und andererseits eine auf ein Mindestmaß beschränkte Beeinflussung der Bildqualität aufweist.

Bei einem Röntgenapparat der eingangs genannten Art mit einem Strahlendetektor, der einen der Dosisleistung hinter dem- Aufnahmeobjekt proportionalen Strom liefert, der zur Regelung der Dosisleistung durch eine Steuerung der Röhrenleistung benutzt wird, ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der Röhrenleistung durch Änderung des Röhrenstromes und der Röhrenspannung erfolgt und daß die Spannung nur dann verändert bzw. umgeschaltet wird, wenn die zu Beginn der Aufnahme gemessene Dosisleistung um ein vorgebbares Maß von der erforderlichen (Soll-) Dosisleistung abweicht. Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines in Tig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Eine Röntgenröhre 1 wird über einen Hochspannungstrans-

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. formator 2 an Spannung gelegt, solange die Kontakte 6 und 17 geschlossen sind. Die Spannung kann mit der Kohlerolle 22 des Autotransformators 4 eingestellt werden. Obwohl in der Zeichnung nur ein einphasiger Transformator aus Gründen der einfacheren Darstellung gezeichnet ist, wird in der Regel ein Drehstromtransformator "benutzt. Ein Strahlendetektor (Ionisationskammer 20) liefert einen der Dosisleistung hin-ter dem Patienten 19 proportionalen Strom, der in einem Block verstärkt wird. Das Ausgangssignal gelangt über ein Übertragungsglied 9, dessen Funktion später erläutert wird, an eine Yergleichsschaltung 10. Dort wird das Signal, das der Dosisleistung proportional is't, mit einer dem Sollwert der Dosisleistung entsprechenden elektrischen Größe verglichen.

Wenn die Differenz einen bestimmten Wert überschreitet, wird über einen Schaltverstärker 11 ein Umschalter 12 wirksam, der einen der Kontakte 5 oder 7 schaltet, so daß durch die Verringerung bzw. die Vergrößerung der Röhrenspannung die Differenz zwischen dem Sollwert und dem Istwert der Dosisleistung verringert wird. Die Umschaltung ist in wenigen msec vollzogen. Die verbleibende Differenz wird in bekannter Weise durch die verhältnismäßig träge Heizstromregelung auf einen praktisch vernachlässigbaren Wert verringert. Wenn die Differenz zwischen dem Sollwert und dem Istwert der Dosisleistung den vorgebbaren Schwellwert nicht überschreitet, wird lediglich die Heizstromregelung wirksam.

Nach Ablauf der vorgesehenen Aufnahmezeit wird die Aufnahme durch Öffnen des Kontaktes 17 des Zeitschalters beendet.

■ Es können außer den Kontakten 5, 6, 7 weitere Kontakte

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vorhanden sein, die die Primärwicklung des Hochspannungstransformators mit den weiteren Anzapfungen des Autotransformators 4 verbinden. Die Spannungsumschaltung kann dann in Abhängigkeit von der Größe der Differenz erfolgen.

Als besonders günstig erweist sich die Verwendung eines Thyristorstellers zur Spannungsumschaltung, der eine kontinuierliche Spannungsänderung erlaubt. Der Schwellwert, oberhalb bzw. unterhalb dessen die Spannungsänderung bzw. Umschaltung erfolgt, kann dann so gelegt werden, daß die Spannungsänderung nur dann erfolgt, wenn die Heizstromregelung nicht ausreichen 'würde. Die Spannung braucht dann nur soweit geändert zu werden, bis die Differenz den Istwert und den Sollwert der Dosisleistung allein durch den Heizstrom ausgeregelt werden kann.

Da die Solldosisleistung im wesentlichen durch die vorgegebene Zeit bestimmt ist, ist es zweckmäßig, die Vergleichsschaltung mit dem Zeitschalter zu koppeln, derart, daß das Produkt aus der eingestellten Zeit und der Dosisleistung unabhängig von der eingestellten Zeit ist. Außerdem wird die Vergleichsschaltung 10 von dem Umschalter 12 gesteuert. Das hat folgenden Grund.

Bei einer Änderung der Spannung ändert sich der Anteil der Streu3trahlung, die sich auf dem Film 21 als gleichmäßiger Grauschleier bemerkbar macht, und zwar wird dieser Anteil bei einer Spannungserhöhung größer und bei einer Spannungserniedrigung kleiner. Die Ionisationskammer 20 mißt aber die Gesamtstrahlung, d.h. die bildgebende Nutzstrahlung und die störende Streustrahlung, und liefert einen der gesamten Dosisleistung proportionalen Strom. Deshalb muß z.B. bei einer höheren Spannung ein höherer Sollwert der (gesamten) Dosisleistung eingestellt

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werden, damit die bildgebende Nutzdosisleistung in etwa konstant bleibt.

In der Regel muß ein Röntgenapparat für Schichtaufnahmen auch für andere Untersuchungen eingesetzt werden können. Der erfindungsgemäße Röntgenapparat erlaubt das mit einfachen Mitteln. Dazu werden durch das Steuergerät lediglich die Kontakte 15 und 16 geschlossen und der Kontakt 23 geöffnet, wobei auch die Steuerung der Yer- ■ gleichsschaltung 10 durch den Umschalter 25 aufgehoben wird.

Die Schaltung arbeitet dann in folgender an £ich bekannter Weise. Der lonisationsstrom wird «durch den Block 8 nicht nur verstärkt, sondern auch integriert, so daß sich eine der Dosis hinter dem Objekt baw. der Pilmschwärzung proportionale elektrische Größe ergibt. Wenn diese einen vorgebbaren Wert überschreitet, wird über den Kontakt 15 das Schaltgerät 15, das bei Schichtaufnahmebetrieb als Zeitschaltet arbeitet, angesteuert und der Kontakt 17 geöffnet. Mr diese Betriebsweise mit Belichtungsautomaten und beliebiger Aufnahmezeit sind die mit den Bezugszeichen 5, 6, 7, 9, 10, 11, 12 und 18 versehenen Schaltungsteile· überflüssig.

Mit ihrer Hilfe kann aber in besonders einfacher Weise eine sogenannte "programmierte Aufnähmetechnik" durchgeführt werden. Darunter versteht man die Wahl aller Einstellgrößen des Röntgengenerators mit einer einzigen Einstellhandlung (z.B. Knopfdruck), bezogen auf ein bestimmtes Organ. Unter Umständen wird damit auch die dem Organ zugeordnete Spannung gewählt. Bei der Aufnahme des Organs'wird'dann die dem aufzunehmenden'Organ zugeordnete Wahltaste, "die in der Regel eine entsprechende Aufschrift - z.BV "Magen" - trägt, gedrückt. Damit wird die für das betreffende Organ voreingestellte Spannung ·

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eingeschaltet und die Aufnahme wird durch den Belichtungsautomaten abgeschaltet, wenn die erforderliche Dosis erreicht ist.

Die Voreinstellung der Aufnahmespannung erfolgt dabei nach den Verhältnissen bei einem fiktiven "Normalpatienten". Ein dickerer Patient erfordert eine etwas höhere Spannung und eine etwas höhere Schwärzung als ein Normalpatient.-Bei bekannten Apparaten dieser Art ist daher ein Korrekturschalter vorhanden, der der voreingestellten Spannung eine Korrekturspannung in Höhe von z.B. 10 $> der voreingestellten Spannung zu = oder wegscbaltet und gegebenenfalls die Schwärzung ändert. Diese Einstellung hängt aber von den Schätzungen des üntersuchers ab. Bei den erfindungsgemäßen RÖntgenapparaten kann dem üntersucher diese Einstellung abgenommen werden. Hierzu wird die von dem Verstärker 8 gelieferte, der Dosis proportionale Spannung durch das Übertragungsglied 9 differenziert, so daß sich eine * der Dosisleistung proportionale Spannung ergibt, die der Vergleichsschaltung 10 zugeführt und dort mit einem ebenfalls voreinstellbaren und dem betreffenden Organ zugeordneten Sollwert der Dosisleistung verglichen wird. Liegt die gemessene Dosisleistung außerhalb des einstellbaren Bereiches um den Sollwert, wird über den Schaltverstärker 11 der Umschalter wirksam, so daß sich eine Verringerung der Differenz zwischen Sollwert und Istwert der Dosisleistung ergibt. Außerdem wird durch den Umschalter 12 gegebenenfalls auch die Dosis, bei der die Aufnahme abgeschaltet wird, geändert.

Die Differenz soll dabei nicht zu Null werden, und deshalb ist eine Heizstromregelung für diese Zwecke nicht er- _Λ forderlich. Statt dessen kann der Heizstrom zweckmäßigerweise während der Aufnahme abgesenkt werden, so daß die Röntgenröhre gleichmäßig belastet ist.

109817/G89* ·· Patentansprüche:

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

Röntgenapparat für Untersuchungsgerät mit vorgebbarer Aufnahmezeit, insbesondere für ein Schichtaufnahmegerät, mit einem Strahlendetektor, der einen der Dosisleistung hinter dem Aufnahmeobjekt proportionalen Strom liefert, der zur Regelung der Röhrenleistung benutzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung der Röhrenleistung durch Änderung des Röhrenstromes und der Röhrenspannung erfolgt und daß die Röhrenspannung nur dann verändert (umgeschaltet) wird, wenn die gemessene Dosisleistung um ein vorgebbares Maß von der erforderlichen (Soll-) Dosisleistung abweicht.

Röntgenapparat nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch eine solche Einstellung des Spannungsumschalters (12), daß eine Umschaltung bzw. eine Änderung der Röhrenspannung nur in den Fällen erfolgt, in denen die Heizstromregelung nicht allein ausreicht.

Röntgenapparat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhrenspannung verändert wird, bis die Heizstromregelung gerade zur Ausregelung der Differenz zwischen Sollwert und Istwert der Dosisleistung ausreicht.

Röntgenapparat nach einem der vorstehenden Ansprüche für Betrieb mit Belichtungsautomaten und beliebiger Aufnahmezeit, dadurch gekennzeichnet, daß außer der Dosismessung, die die Aufnahme bei Erreichen der erforderlichen Dosis abschaltet, eine Dosisleistungsmessung vorgenommen wird, durch die die Röhrenspannung und/ oder die Abschaltdosis veränderbar ist.

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