DE1963346A1 - Roentgendiagnostikapparat fuer den Betrieb eines Untersuchungsgeraetes mit vorgebbarer Aufnahmezeit - Google Patents

Description

Röntp;endiagnostikapparat für den Betrieb eines Untersuchungsgerätes mit vorgebbarer Aufnahmezeit

Die Erfindung bezieht sich auf einen Röntgendiagnostikapparat für den Betrieb eines Untersuchungsgerätes mit vorgebbarer Aufnahmezeit, der einen Dosisleistungsmesser enthält, der die Dosisleistung.über eine Regeleinrichtung derart beeinflußt, daß auf die Bildschicht die bei der vorgegebenen Aufnahmezeit für eine optimale Schwärzung der Bildschicht erforderliche Strahlendosis einwirkt.

Bei einem bekannten Röntgendiagnostikapparat dieser Art erfolgt die Regelung der Dosisleistung durch Veränderung des Röntgenröhrenstroms über den Heizstrom. Es ergibt sich dabei entsprechend dem Innenwiderstand des Apparates zu jedem Röntgenröhrenstrom eine andere Hochspannung an der Röntgenröhre, d.h. die Röntgenröhrenspannung weicht in Abhängigkeit vom Röntgeriröhrenstrora vom eingestellten Sollwert ab. Es kann deshalb auch vorkommen, daß die maximal zulässige Leerlaufspannung an der Röntgenröhre überschritten wird. Um dies zu verhindern, müssen bei dem bekannten Röntgendiagnostikapparat Sicherheitseinrichtungen vorgesehen sein, die den Apparat blockieren, wenn die Rcntgenröhrenspannung über ihren höchstzulässigen Wert ansteigen würde.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Röntgendiagnostikapparat der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß die Röntgenröhrenspannung in einem weiten Regelbereich dem eingestellten Wert entspricht, d.h., daß sich ihr Spitzenwert in einem weiten Regelbereich nicht verändert, und daß ein Überschreiten der eingestellten Röntgenröhrenspannung, d.h. eine unzulässige Erhöhung dieser Röntgenröhrenspannung nicht möglich ist.

109826/0607

Diese Aufgabe ist erfindungsgeinäß dadurch gelöst, daß die Regeleinrichtung eine an sich bekannte Schaltvorrichtung enthält, die eine Einschaltung der Speisespannung der Röntgenröhre innerhalb jeder ihrer Perioden zu einem einstellbaren Zeitpunkt und ihre Ausschaltung im Bereich des der Einschaltung jeweils folgenden Nulldurchgangs der Speisespannung bewirkt, und zur Steuerung der Schaltvorrichtung im Sinne einer Einstellung der Einschaltdauer entsprechend der erforderlichen Dosisleistung ein Regler dient, der von der Abweichung des Istwerts der Dosisleistung von ihrem Sollwert beeinflu3t wird. Dabei bleibt der Spitzenwert der Hochspannung in einem Tastbereich bis zu 90° konstant. Beim Überschreiten dieses Bereichs sinkt dieser Spitzenwert zwar ab; dies kommt aber der Forderung entgegen, dünne Objekte mit einer niedrigeren Spannung aufzunehmen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausftlhrungsbeispiels anhand der Zeichnung.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird ein schematisch im Querschnitt dargestellter Patient 1, der auf einem Lagerungstisch 2 gelagert ist, von der Strahlung einer Röntgenröhre 3 durchstrahlt. Die Röntgenröhre 3 wird von einem Hochspannungsgleichrichter 4, der an den Sekundärwicklungen 5 eines Hochspannungstransformators angeschlossen ist, mit Hochspannung versorgt. Die Primärwicklungen 6 bis 8 des Hochspannungstransformators sind über Schalter 9 an das Drehstromneta anschaltbar. In der Zuleitung zur Primärwicklung 7 liegt ein Thyri-

— 3 —

109826/0607

stör 10, der die Diagonale einer Gleichrichterbrücke 11 bildet. In der Zuleitung zur Primärwicklung 8 liegt ein Thyristor 12, der die Diagonale einer Gleichrichterbrücke 13 bildet. Die Gleichrichterbrücken 11 und 13 mit den Thyristoren 10 und 12 bilden Schaltelemente, die beim Zünden der Thyristoren 10 und in beiden Richtungen, d.h, für Wechselstrom durchlässig sind.

Zwischen dem Patientenlägerungstisch 2 und der Kassette ΐ4, die die Bildschicht enthält, ist eine Strahlenmeßkammer 15 angeordnet, die in Verbindung mit einem Kammerstromverstärker 16 einen Dosislexstungsmesser bildet. Am Ausgang des Kammerstromverstärkers 16 liegt daher eine Spannung, die der jeweiligen Dosisleistung der Röntgenröhre 3 entspricht. Der Sollwert der Dosisleistung wird an einem Potentiometer 17 so eingestellt, daß eine optimale Schwärzung der Bildschicht bei der vorgegebenen Aufnahmezeit erreicht wird. Das Potentiometer 17 beeinflußt einen Verstärker 18 derart, daß die Ausgangsspannung des Verstärkers 13 dem Sollwert der Dosisleistung entspricht. Bei Übereinstimmung des Istwerts mit dem Sollwert der Dosisleistung heben sich die Ausgangsspannungen der Verstärker 16 und IS gegenseitig auf, d.h. am Punkt A liegt keine Spannung.

Weicht der Istwert vom Sollwert der Dosisleistung ab, so liegt am Punkt A eine dieser Abweichung entsprechende Spannung. Diese Spannung ist einem PI-Regler 19 zugeführt, der an seinem Ausgang B eine Spannung liefert, die beim Auftreten einer Abweichung ansteigt und ihren letzten Wert beibehält, \ienn die Abweichung au Mull wird, Der PI-Regler 19 steuert zwei Spannungs-Zeit-Umsetzer 20 und 21, die durch die Heizspannung, und zwar durch die Phasen S und T, synchronisiert werden, die an ihren Ausgängen Rechteckimpulse liefern, die jeweils in einem dor erforderlichen Dosisleistung entsprechenden Zeitpunkt der Periode der Spannungen zwischen den Phasen R und 2 bzw. R und T einsetzen und die über Zündstufen 22 und 23 Zündung der Thyristoren 10 und 12 bewirken.

109826/0607

In der Fig. 2 ist ein beispielsweiser zeitlicher Verlauf der Abweichung des Istwerts vom Sollwert der Dosisleistung, d.h. der Spannung an der Stelle A durch die Kurve a dargestellt. Diese Abweichung fällt von einem Maximalwert auf Null ab. Der entsprechende Verlauf der Ausgangsspannung des PI-Reglers an der Stelle B ist durch die Kurve b in der Fig. 3 wiedergegeben. Die Spannung am Ausgang des PI-Reglers 19 steigt an, solange am Eingang des PI-Reglers eine Spannung liegt, d.h. eine Abweichung des Istwerts vom Sollwert der Dosisleistung vorhanden ist, und behält ihren letzten Wert bei, wenn diese Abweichung zu Null geworden ist.

Wie aus der Fig. 4 hervorgeht, liefert der Spannungs-Zeit-Umsetzer 20 an seinem Ausgang Rechteckimpulse c, die an einer Stelle der Periode der Spannung zwischen den Phasen R und T einsetzen, die von der Ausgangsspannung des PI-Reglers 19 abhängt. In dem in der Fig. 3 eingetragenen Zeitpunkt t haben diese Impulse beispielsweise die in der Fig. 4 gezeigte Dauer. Beim Einsetzen eines Impulses c wird der Thyristor 12 gezündet und bleibt bis zum nächsten Nulldurchgang der an ihm liegenden Wechselspannung gezündet.

Die Ausgangsimpulse des Spannungs-Zeit-Umsetzers 21 sind so gegenüber den Ausgangsimpulsen des Spannungs-Zeit-Umsetzers verschoben, daß sie in Bezug auf die Spannung zwischen den Phasen R und S an der gleichen Stelle wie die Impulse c in Bezug auf die Spannung zwischen den Phasen R und T liegen. Durch die überlagerung der Zündung der Thyristoren 10 und 12 ist erreicht, daß die Spannung zwischen den Phasen S und T an der gleichen Stelle ihres Verlaufs wie die beiden anderen Spannungen auf die Primärwicklungen 6 bis 8 des Hochspannungstransformators geschaltet wird.

Durch die beschriebene Anordnung wird bewirkt, daß ein vorbostimmter Abschnitt der Primärspannung auf die Primärwick-

- 5 -10 9 8 26/0607

lungen 6 bis 8 des Hochspannungstransformators gegeben wird. Dieser Abschnitt wird entsprechend der Abweichung des Istwerts vom Sollwert der Dosisleistung verändert. Verändert sich die Dosisleistung in der Meßkammer 15 beispielsweise durch Verändern der lage des Patienten 1 in Bezug auf die Röntgenröhre 3, so wird der Beginn der von den Spannungs-Zeit-Umsetzern 20 und 21 gelieferten Rechteckimpulse so verschoben, daß der Effektivwert der Hochspannung an der Röntgenröhre 3 im Sinne einer Konstanthaltung der Dosisleistung in der Meßkammer 15 verändert wird. Die Regelung der Dosisleistung erfolgt also durch eine solche Einstellung der Zündzeitpunkte der Thyristoren 10 und 12, daß der Istwert der Dosisleistung dem eingestellten Sollwert angeglichen wird, d.h., daß die Spannung an der Stelle A Null wird.

Beginnen die Zündimpulse für die Thyristoren 10 und 12 im Bereich zwischen 0° und 90° bzw. 180° und 270° der entsprechenden Primärspannung, so verändert sich der Spitzenwert der Hochspannung an der Röntgenröhre 3 nicht, weil dieser Spitzenwert nach dem Zünden der Thyristoren 10 und 12 auftritt (Fig. 4). In einem Regelbereich von 90° bleibt daher die die Strahlenhärte bestimmende Röntgenröhrenspannung konstant. Weil sich jedoch in diesem Bereich die Welligkeit, d.h. der Effektivwert dieser Spannung ändert, ändert sich der Röntgenröhrenstrom, so daß auf diese Weise eine Regelung der Dosisleistung in der Meßkaramer 15 und daher an der Bildschicht möglich ist. Erst wenn die Zündimpulse im Bereich zwischen 90° und 180° bzw. 270° und 360° der entsprechenden Primärspannung einsetzen, erfolgt bei der Regelung der Dosisleistung auch eine Veränderung dtr Röntgenröhrenspannung. Dieser Fall ist aber in der Praxis nicht häufigi nur bei einem sehr dünnen Objekt wandert der Beginn der Zündimpulse in den Bereich zwischen 90° und 180° bsjw. 270° und 360°. Dies kommt der Forderung entgegen, dünne Objekte mit einer niedrigeren Röhrenspannung aufzunehmen als dicke Objekte, damit bei dünnen Objekten ein möglichst guter Kontrast erzielt wlrd^ _/ - 6 -

.Bei der Regelung mit der beschriebenen Anordnung kann sich an der Röntgenröhre 3 niemals eine Hochspannung einstellen, die höher ist als der der Spitzenspannung zwischen den Phasen R, S und T entsprechende Wert. Die Hochspannung ist in einem weiten Bereich, nämlich in einem Bereich von 90° einer Periode der Spannungen zwischen den Phasen R, S und T konstant und entspricht in dem Bereich dem eingestellten Wert. Kur beim Überschreiten dieses Regelbereichs, d.h. beim Übergang von sehr dicken zu sehr dünnen Objekten, erfolgt ein Überschreiten dieses Regelbereichs im Sinne einer Absenkung der Hochspannung an der Röntgenröhre 3, damit auch in diesem Pall die Dosisleistung an der Bildschicht konstant gehalten wird. Es kann Jedoch niemals eine Überhöhung der Hochspannung an der Röntgenröhre 3 auftreten.

Die Zündstufen 22 und 23 können zur galvanischen Trennung des Zündkreises der Thyristoren 10 und 12 von der Steueranordnung für die Thyristoren Zündtransformatoren und Oszillatoren enthalten, die während des Vorhandenseins von Eingangsimpulsen an den Zündstufen 22 und 23 eine Folge von kurzen Rechteckimpulsen mit einer relativ hohen Frequenz von beispielsweise zwei kHz den Thyristoren 10 und 12 zu deren Zündung zuführen, Ein Rechteckimpuls zum Zünden der Thyristoren 10 bzw. 12 dauert bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel bis zum Erreichen des Nulldurchgangs der entsprechenden Primärspannung, Dies ist jedoch nicht unbedingt erforderlich. Es genügt, wenn der Zündimpuls bzw. die Zündlmpulse bei Verwendung von Zündtransformatoren in Verbindung mit Oszillatoren so lange dauert bzw. dauern, daß eine einwandfreie Zündung des entsprachenden Thyristors gewährleistet ist. Maßgebend für die Dosisleistung ist lediglich der Moment der Zündung der Thyristoren 10 und 12» d.h. der Beginn eines Zitndlxntpulses bsw, einer gündi impulsfolge, weil die Thyristoren beim Erreichen des auf die Zündung folgenden Spannungsnulldurchgangs erlöschen. Die Eühdimpulse dürfen natürlich nicht IMnger als bis zu dem auf eine Zündung folgenden Spannungsnuildurehgang dauern. - 7 -

109826/0607

Die beschriebene Anordnung eignet sich besonders zur Anwendung in Verbindung mit Drehstrom-Röntgendiagnostikapparaten. Sie ist Jedoch im Prinzip auch bei Einphasen-Röntgendiagnostikapparaten anwendbar. Als Anwendung kommen insbesondere Schichtgeräte in Frage, bei denen die Aufnahmezeit vorgegeben ist.

109826/0607

Claims (3)

1. - 8 Patentansprüche

   Röntgendiagnostikapparat für den Betrieb eines Untersuchungsgerätes mit vorgebbarer Aufnahmezeit, der einen Dosisleistungsmesser enthält, der die Dosisleistung über eine Regeleinrichtung derart beeinflußt, daß auf die Bildschicht die bei der vorgegebenen Aufnahmezeit für eine optimale Schwärzung der Bildschicht erforderliche Strahlendosis einwirkt, dadurch gekennz e ichnet, daß die Regeleinrichtung eine an sich bekannte Schaltvorrichtung (10 bis 13, 20 bis 23) enthält, die eine Einschaltung der Speisespannung der Röntgenröhre (3) innerhalb jeder ihrer Perioden zu einem einstellbaren Zeitpunkt und ihre Ausschaltung im Bereich des der Einschaltung jeweils folgenden Nulldurchgangs der Speisespannung bewirkt, und zur Steuerung der Schaltvorrichtung im Sinne einer Einstellung der Einschaltdauer entsprechend der erforderlichen Dosisleistung ein Regler (19) dient, der von der Abweichung des Istwerts der Dosisleistung von ihrem Sollwert beeinflußt wird.
2. 2. Röntgendiagnostikapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvorrichtung mindestens ein Steuerglied (20, 21) enthält, das Zündimpulse liefert, die jeweils in einem der erforderlichen Dosisleistung entsprechenden Zeitpunkt jeder Periode der Speisespannung einsetzen und die Zündung eines Leistungsschalters (10, 12) mi-t Zündcharakteristik bewirken, der die Speisespannung an den Hochspannungstransformator während seiner Zündung anschaltet, wobei jeder Zündimpuls spätestens beim Erreichen des auf die Zündung folgenden Nulldurchgangs der Speisespannung beendet ist, so daß der Leistungsschalter bei jedem Nulldurchgang der Speisespannung erlischt.

   - 9 -109826/0607
3. 3. Röntgendiagnostikapparat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet» daß das Steuerglied von einem PI-Regler (19)
   gesteuert wird, der eine von der Abweichung des Istwerts vom Sollwert abhängige, beim Verschwinden dieser Abweichung auf
   ihrem letzten Wert gehaltene Ausgangsspannung liefert, wobei die zeitliche Lage des Beginns eines Zündimpulses dem jeweiligen Wert dieser Ausgangsspannung entspricht.

   109826/060 7

   Leerseite