DE2053670A1 - X-ray diagnostic apparatus - Google Patents
X-ray diagnostic apparatusInfo
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Description
ROntgendiagnostikapparatX-ray diagnostic apparatus
Die Erfindung bezieht sich auf einen Röntgendiagnostikapparat mit einer Schaltungsanordnung zum Ein- und Ausschalten der Röntgenröhre nach Erreichen der gewünschten Strahlendosis in der Aufnahmeebene. The invention relates to an X-ray diagnostic apparatus a circuit arrangement for switching the X-ray tube on and off after reaching the desired radiation dose in the exposure plane.
Durch die Einführung neuer leistungsfähigerer Röntgenröhren und lichtstärkerer Röntgenverstärkerfolien kann die für die Herstellung eines Röntgenbildes erforderliche Aufnahmezelt immer kürzer gewählt werden. Allein durch die Einführung von lichtstärkeren Röntgenverstärkerfolien können die bisher üblichen Aufnahmezeiten um ca. 40 % herabgesetzt werden. Wenn man die bisher kürzeste Aufnahmezeit im Routinebetrtb mit 5 ms ansetzt, so ist jetzt eine Reduzierung auf 3 ms möglich. Vor allem beim Betrieb mit Belichtungsautomat, bei dem ja die Aufnahmezeit nicht voreinstellbar ist, also nicht bereits vor Beginn der Aufnahme festliegt, so dass etwa wie beim Betrieb mit voreinstellbarem Zeitschalter die Ansprechverzögerungen der Schaltmittel von vornherein mit einkalkuliert werden können, 1st eine so kurze Aufnahmezeit mit elektromechanischen Schaltmitteln dann nicht mehr zu beherrschen, wenn, wie im vorliegenden Fall, die kürzeste Aufnahmezeit die Grosse der Abschaltverzögerung erreicht.With the introduction of new, more powerful X-ray tubes and more powerful X-ray intensifying foils, the recording tent required for the production of an X-ray image can be chosen ever shorter. The previously usual exposure times can be reduced by approx. 40% simply by introducing more powerful X-ray intensifying films. If the previously shortest recording time in routine operation is set at 5 ms, a reduction to 3 ms is now possible. Especially when operating with an automatic exposure device, in which the recording time cannot be preset, i.e. is not fixed before the start of recording, so that, for example, as in operation with a preset time switch, the response delays of the switching means can be factored in from the outset, is such a short recording time Can no longer be controlled with electromechanical switching means if, as in the present case, the shortest recording time reaches the size of the switch-off delay.
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Es ist zur Erreichung extrem kurzer Schaltzelten bereits bekannt, Röntgendiagnostikapparate hochspannungsseitig wie niederspannungs· seitig mit elektronischen Mitteln zu schalten. Beiden Lösungen ist der Nachteil gemeinsam, dass sie einerseits wegen der auftretenden hohen Spannungen und andererseits wegen der hohen Ströme recht aufwendig sind. Es kommt hinzu, dass dieser hohe Aufwand keineswegs zu einer allgemeinen Verbesserung der Aufnahmequalität führt, sondern naturgemäss nur in den verhältnismässig wenigen Fällen zu besseren Aufnahmeergebnissen beiträgt, bei denen extrem kurze Aufnahmezeiten mit Rücksicht auf die Röhrenbelastbarkeit überhaupt möglich und vom Objekt her betrachtet sinnvoll sind.In order to achieve extremely short switching tents, it is already known to use X-ray diagnostic apparatus on the high-voltage side as well as on the low-voltage side. to be switched on both sides by electronic means. Both solutions have the disadvantage in common that they are on the one hand because of the high voltages and on the other hand are quite expensive because of the high currents. In addition, this high effort in no way leads to a general improvement in recording quality, but naturally only in the relatively few Contributes to better recording results in cases in which extremely short recording times with regard to the tube load capacity are at all possible and meaningful from the point of view of the object.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, nach einer Lösung zu suchen, die den erforderlichen technischen Aufwand in ein möglichst günstiges Verhältnis zum erzielbaren Nutzeffekt bringt. Diese Aufgabe ist erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass eine Steuervorrichtung eine Kombination elektromechanischer und elektronischer Schaltmittel in zeitlicher Folge derart beeinflusst, dass bis zu einer Maximalzeit von einigen ms (Kurzzeitbereich) die elektronischen Schaltmittel und darüber hinaus die elektromechanischen Schaltmittel die Unterbrechung des Röntgenröhren-Stromkreises übernehmen. Die erfinderische Idee besteht also darin, den Gesamtbereich der röntgendlagnostischen Aufnahmetechnik nach zeitlichen Kriterien derart aufzuteilen, dass den verschiedenen Schaltmitteln ihren optimalen Möglichkeiten entsprechende Zeitbereiche zugeordnet sind. Dadurch ist erreicht, dass die elektronischen Schaltmittel nur für eine verhältnismässig kurze Belastung ausgelegt werden müssen und darüber hinaus aufwendige Massnahmen an den elektromechanischen Schaltmitteln zur Erreichung einer besonders geringen Abfallverzögerung unterbleiben können. Damit ist eine Lösung gefunden, mit der der gesamte Zeitbereich diagnostischer Röntgenaufnahmen bis hin zu extremen Kurzzeiten einwandfrei beherrscht werden kann, ohne dass der Gesamtaufwand denjenigen der bisher gebräuchlichen Apparate mit elektromechanischen Schaltmitteln wesentlich übersteigt.The invention is based on the object of looking for a solution that brings the necessary technical effort into the most favorable possible ratio to the useful effect that can be achieved. This object is achieved according to the invention in that a control device influences a combination of electromechanical and electronic switching means in chronological order in such a way that the electronic switching means and also the electromechanical switching means interrupt the X-ray tube circuit up to a maximum time of a few ms (short-term range). The inventive idea therefore consists in dividing the entire area of the X-ray diagnostic imaging technology according to time criteria in such a way that time areas corresponding to their optimal possibilities are assigned to the various switching means. This means that the electronic switching means only have to be designed for a relatively short load and, moreover, complex measures on the electromechanical switching means to achieve a particularly low drop-out delay can be omitted. A solution has thus been found with which the entire time range of diagnostic X-ray recordings up to extremely short periods can be mastered without any problems, without the overall expenditure significantly exceeding that of the apparatuses with electromechanical switching means that have been used up to now.
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Eine besonders günstige Lösung ergibt sich beim Betrieb rr.it Zeitschalter in einer Weiterbildung der Erfindung dann, wenn der Zeitschalter die Steuerung der Schaltmittel in Abhängigkeit von den ihnen zugeordneten Zeitbereichen übernimmt. Dadurch ist erreicht, dass bei Aufnahmezeiten, die aufgrund des voreingestellten Wertes den MaximalZeitwert der elektronischen Schaltrcittel übersteigen, diese elektronischen Schaltmittel gar nicht erst in Betrieb gesetzt, sondern von vornherein die mechanischen Schaltmittel benutzt werden. A particularly favorable solution is found when operating rr.it a timer In a further development of the invention, when the time switch controls the switching means as a function of the takes over time ranges assigned to them. This ensures that the recording times that are based on the preset value exceed the maximum time value of the electronic switching device, these electronic switching means are not put into operation in the first place, but the mechanical switching means are used from the outset.
Insbesondere beim Betrieb mit Belichtungsautomat ist es demgegen- % über zweckmässig und besonders einfach, in Ausgestaltung der Erfindung die elektronischen Schaltrr.ittel ständig im Röntgenröhrenstromkreis zu belassen uiid beim Überschreiten des Kurzzeitbereichs mit einem Hilfsschalter zu überbrücket..In particular, when operating with automatic exposure control, it is By contrast% above practical and particularly simple embodiment of the invention in the electronic Schaltrr.ittel constantly left in the X-ray tube circuit UIID when crossing the short time-domain with an auxiliary switch to überbrücket ..
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind anhand des folgenden Ausführungsbeispiels näher erläutert.Further details of the invention are based on the following exemplary embodiment explained in more detail.
In Fig. 1 ist die Prinzipschaltung eines Rontgendiagnostikapparates mit den Merkmalen der Erfindung dargestellt, während inIn Fig. 1 is the basic circuit of an X-ray diagnostic apparatus shown with the features of the invention, while in
Fig. 2 ein Impulsschema der einzelnen Schaltrrdttel gezeigt ist. % Fig. 2 shows a pulse diagram of the individual Schalttrrdttel. %
Fig. 1 zeigt schematisch einen Rontgendiagnos ti kapparat für Dreh· strorr.betrieb mit den: Hochspannungstransformator 1, der über eine Gleichrichteranordnung 2 die Röntgenröhre 3 speist. Im Strahlenkegel dieser Röntgenröhre befindet sich das Aufnahmeobjekt k, dessen latentes Röntgenbild auf dem in die Röntgenfilmkassette 5 eingelegten Film gespeichert wird. Zwischen dem Aufnahmeobjekt 4 und der Röntgenfilmkassette 5 befindet sich die Messkammer 6 eines Röntgenbelichtungsautomaten. Die Einstellung der Werte von Röntge nröhrenspannung und Röntgenröhrenstrorn ist für die Erläuterung der vorliegenden Frfindung unwesentlich. Die dazu erforderlichen Mittel sind daher auch nicht dargestellt.1 shows schematically an X-ray diagnostic apparatus for three-phase current operation with the: high-voltage transformer 1, which feeds the X-ray tube 3 via a rectifier arrangement 2. The subject k is located in the beam cone of this X-ray tube, the latent X-ray image of which is stored on the film inserted in the X-ray film cassette 5. The measuring chamber 6 of an automatic X-ray exposure machine is located between the subject 4 and the X-ray film cassette 5. The setting of the values of X-ray tube voltage and X-ray tube current is not essential for the explanation of the present invention. The resources required for this are therefore also not shown.
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Der Röntgenhochspannungstransformator ist primärseitlg über verschiedene Schalterkombinationen, auf die im folgenden näher eingegangen werden soll, an ein Drehstromnetz RST angeschlossen. In allen drei Phasen der Zuleitungen der Primärwicklung des Röntgenhochspannungs trans formators befinden sich die Kontakte d,es Ausschaltschützes AS, dem die Unterbrechung des Primärstromkreises des Röntgentransformators im sog. Langzeitbereich bei den vom Zeitschalter gesteuerten Aufnahmen obliegt. Weiter befinden sich in allen drei Phasen des Primärkreises des Hochspannungstrans forma tors 1 die Kontakte des sog. Schnellschaltschützes SS. Dieses Spezialschütz übernimmt die Abschaltfunktion beim Betrieb mit Belichtungsautomat. Es hat eine besonders geringe Abschaltverzögerung. Nur in den beiden Phasen R und T befinden sich die beiden Kontakte des Einschaltschützes ES. Die Einschaltung der Phase S sowie auch die Unterbrechung des Stromflusses in dieser Phase im sog. Kurzzeitbereich, also während der Zeitspanne von etwa 3-5 ms, übernimmt die elektronische Schaltvorrichtung mit dem Einschaltthyristor 1,dem Ausschaltthyristor 8 und dem Löschkondensator 9, der an den Loschgenerator 10 angeschlossen ist. Betätigt werden die beiden Thyristoren von der Steuervorrichtung 11, die zur Ausführung weiterer Steuerfunktionen den Wahlschalter besitzt, mit dem vom Betrieb mit dem Zeitschalter 13» der ein Einetellglied 14 zum Voreinstellen der gewünschten Aufnahmezeit besitzt, auf den Betrieb mit Belichtungsautomat, der die Aufnahmezeit in Abhängigkeit von der am Einstellglied 15 des Schaltgerätes 16 eingestellten Röntgenstrahlendosis in der Ebene der Messkammer 6 bestimmt, umgeschaltet werden kann. Das Hilfsschütz HS überbrückt mit seinem zugehörigen Kontakt die elektronische Schaltvorrichtung, wenn die Röntgenaufnahme nach Erreichen des oberen Grenzwertes des Kurzzeitbereiches noch nicht beendet ist. Die beiden Kontakte des Einschaltschützes ES wie auch der Einschaltthyristor 7 sind von Dämpfungswiderständen 17 überbrückt, um Einschaltüberspannungen in Abhängigkeit von der Einschaltphasenlage zu vermeiden. The X-ray high-voltage transformer is primarily connected to a three-phase network RST via various switch combinations, which will be discussed in more detail below. In all three phases of the leads of the primary winding of the X-ray high-voltage transformer are the contacts d, it switching off contactor AS, which is responsible for interrupting the primary circuit of the X-ray transformer in the so-called long-term range in the recordings controlled by the timer. Furthermore, the contacts of the so-called high-speed contactor SS are located in all three phases of the primary circuit of the high-voltage transformer 1. It has a particularly short switch-off delay. Only in the two phases R and T are the two contacts of the switch-on contactor ES. The switching on of phase S as well as the interruption of the current flow in this phase in the so-called short-term range, i.e. during the period of about 3-5 ms, is carried out by the electronic switching device with the switch-on thyristor 1, the switch-off thyristor 8 and the quenching capacitor 9, which is connected to the Quench generator 10 is connected. The two thyristors are actuated by the control device 11, which has the selector switch to carry out further control functions, with which the operation with the timer 13 »which has an adjustment element 14 for presetting the desired recording time, to the operation with automatic exposure, which depends on the recording time determined by the X-ray dose set on the setting member 15 of the switching device 16 in the plane of the measuring chamber 6, can be switched. The auxiliary contactor HS bridges the electronic switching device with its associated contact if the X-ray exposure has not yet ended after the upper limit value of the short-term range has been reached. The two contacts of the switch-on contactor ES as well as the switch-on thyristor 7 are bridged by damping resistors 17 in order to avoid switch-on overvoltages depending on the switch-on phase position.
Die Funktion der Schaltungsanordnung sei nun anhand des Impulsschemas nach Fig. 2 näher erläutert. Zunächst wird der Wahlschalter 12 der Steuervorrichtung 11 auf die gewünschte Betriebsart,The function of the circuit arrangement is now based on the pulse scheme explained in more detail according to FIG. First, the selector switch 12 of the control device 11 is set to the desired operating mode,
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also Zeitschalterbetrieb oder belichtungsautomatisierter Betrieb, eingestellt. Zur Auslösung der Röntgenaufnahme wird sodann die Schalteinrichtung 18 betätigt. Dadurch werden das Ausschaltschütz AS und das Schnellschaltschütz SS erregt und schliessen ihre Kontakte zum Zeitpunkt tQ. Damit ist der Primärstromkreis des Rontgentransformators 1 über die Dämpfungswiderstände 17 mit dem Netz RST verbunden. Nach Ablauf der sog. Vorkontaktzeit zum Zeitpunkt tj^ werden das Einschaltschütz ES erregt, so dass seine in den Phasen R und T befindlichen Kontakte schliessen und die elektronische Schaltvorrichtung durch Einschalten des Thyristors 7 in einer solchen Lage der Phase S in Betritt gesetzt, dass ein möglichst steiler Anstieg auf die Maximalspannung erreicht ist. Damit ist die Röntgenaufnahme ausgelöst. Bei einer Beendigung der Aufnahme innerhalb des Kurzzeitbereichs wird zum Ausschaltzeitpunkt (tpj der Thyristor 8 in Betrieb gesetzt und damit der Strom am Einschaltthyristor 7 entsprechend der Spannung am Löschkondensator 9 kurzzeitig unter den Wert des Haltestroms gedruckt, so dass der Stromfluss durch den Transistor 7 und damit auch in der Phase S unterbrochen ist. Gleichzeitig mit der Erregung des Löschthyristors 8 ist auch die Erregung des Ausschaltschützes AS unterbrochen worden. Es öffnet daraufhin seine Kontakte, bevor die Spannung an den Phasen RT eine Höhe erreicht, die erneut zum Auftreten einer bildgebenden Strahlung an der Röntgenröhre führen könnte.that is, timer operation or exposure-automated operation, is discontinued. The switching device 18 is then actuated to trigger the X-ray exposure. As a result, the switch-off contactor AS and the high-speed contactor SS are energized and close their contacts at time t Q. The primary circuit of the X-ray transformer 1 is thus connected to the network RST via the damping resistors 17. After the so-called pre-contact time at time tj ^ the switch-on contactor ES are energized so that its contacts located in phases R and T close and the electronic switching device is set into phase S by switching on the thyristor 7 in such a position that a the steepest possible rise to the maximum voltage is achieved. This triggers the X-ray exposure. If the recording ends within the short-term range, the thyristor 8 is put into operation at the switch-off time (tpj and thus the current at the switch-on thyristor 7 is briefly printed below the value of the holding current according to the voltage on the quenching capacitor 9, so that the current flow through the transistor 7 and thus is also interrupted in phase S. The excitation of the switch-off contactor AS is also interrupted at the same time as the excitation of the quenching thyristor 8. It then opens its contacts before the voltage on the phases RT reaches a level that again leads to the appearance of imaging radiation the X-ray tube.
Wenn die erforderliche Aufnahmezeit den Maximalwert des Kurzzeltbereichs t2 übersteigt, schliesst das Hilfsschütz HS seinen die elektronische Schaltvorrichtung überbrückenden Kontakt. Damit ist erreicht, dass die elektronische Schaltvorrichtung stets nur bis zur Maximaldauer des Kurzzeitbereichs von etwa 5 ms In Betrieb bleibt, so dass zum einen die elektronischen Schaltmittel geringer dimensioniert sein können, als dies bei elektronischer Steuerung des gesamten Zeitbereichs notwendig wäre und es zum anderen genügt, nur eine der drei Phasen in ein^-r Stromrichtung zu schalten. Dadurch kann die elektronische Schaltvorrichtung sehr einfach gehalten werden, so dass der damit verbundene zusätzliche technische Aufwand kaum ins Gewicht fällt. Nach Ablauf der amIf the required recording time exceeds the maximum value of the short-term area t 2 , the auxiliary contactor HS closes its contact bridging the electronic switching device. This ensures that the electronic switching device only remains in operation up to the maximum duration of the short-term range of about 5 ms, so that on the one hand the electronic switching means can be smaller than would be necessary with electronic control of the entire time range and on the other hand it is sufficient to switch only one of the three phases in a ^ -r current direction. As a result, the electronic switching device can be kept very simple, so that the additional technical effort associated therewith is hardly significant. After the am
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Zeitschalter eingestellten Aufnahmezeit, etwa zum Zeitpunkt t^, wird die Erregung des Ausschaltschützes AS beendet, so dass seine Kontakte den PrimMrstromkrels unterbrechen. Kurze Zeit später, etwa zum Zeitnunkt ta, v;ird auch die Erregung des Einschaltschützes ES und des HilfsschUtzes HS beendet, so dass beide ihre Kontakte öffnen und der ursprüngliche Zustand wieder hergestellt ist.Timer set recording time, approximately at time t ^, the excitation of the switch-off contactor AS is terminated, so that its contacts interrupt the PrimMrstromkrels. A short time later, around time t a , v; the energization of the closing contactor ES and the auxiliary contactor HS is also terminated, so that both of them open their contacts and the original state is restored.
Beim Betrieb mit Belichtungsautomat wird der Wahlschalter 12 der Steuereinrichtung 11 In die andere Stellung gebracht, so dass anstelle des Zeitschalters nunmehr der Belichtungsautomat den AbschaItZeitpunkt bestimmt. Der Funktionsablauf ist grundsätzlich der gleiche, wie er bereits beim Betrieb mit Zeitschalter beschrieben worden ist. Der einzige Unterschied besteht darin, dass im Falle des fiberschrei tens der Grenze des Kurzzeitbereichs anstelle des Ausschaltschützes AS das Schnellschaltschütz SS etwa zum Zeitpunkt t-a die Abschaltung des Primärstromkreises und damit die Unterbrechung der Röntgenaufnahme bewirkt.When operating with automatic exposure, the selector switch 12 is the Control device 11 brought into the other position, so that instead of the timer switch now the automatic exposure Shut-off time determined. The functional sequence is fundamental the same as has already been described for operation with a timer. The only difference is that im If the limit of the short-term range is exceeded, the high-speed contactor SS instead of the switch-off contactor SS at about the time t-a the disconnection of the primary circuit and thus the interruption the x-ray causes.
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Families Citing this family (1)
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