DE2119864A1

DE2119864A1 - Röntgenuntersuchungsgerät insbesondere zur Herstellung von Röntgenschicht- und Schrägaufnahmen

Info

Publication number: DE2119864A1
Application number: DE19712119864
Authority: DE
Inventors: Jean-Claude Paul Bagneux; Loucher Rene Suresnes; Louche (Frankreich). P
Original assignee: Koch and Sterzel AG
Current assignee: Koch and Sterzel AG
Priority date: 1970-04-30
Filing date: 1971-04-23
Publication date: 1971-11-18
Also published as: US3733487A; FR2088964A5; GB1327872A; DE2119864B2

Description

KOCH & STERZEL
KOMMANDITGESELLS CHAFT

Essen, den 20. April I97I Mö/Ps

Röntgenuntersuchungsgerät insbesondere zur Herstellung von Röntgenschicht- und -Schrägaufnahmen

Die Erfindung betrifft ein Röntgenuntersuchungsgerät, insbesondere zur Herstellung von Röntgenschicht- und -Schrägaufnahmen, bei dem Röntgenröhre und Aufnahmeschicht längs parallelen Geraden synchron und gegenläufig bewegt werden, wobei die Röntgenröhre und die Aufnahmeschicht über eine Kupplungsstange, deren Drehpunkt in der Schichtebene liegt, gekuppelt sind und die die Röntgenröhre tragende Tragsäule im wesentlichen aus einem am Patientenlagerungstisch schwenkbar angeordneten Teil und einem an diesem in Abhängigkeit vom Schwenkwinkel längsverschiebbar gelagerten, die Röntgenröhre tragenden Teil besteht.

Es sind Röntgen-Schichtaufnahmegeräte bekannt, bei denen sich der Brennfleck der Röntgenröhre und die Aufnahmeschicht gegenläufig und auf Kreiseliaea bewegen. Derartige Konstruktionen sind relativ aufwendig, da die kreisförmige Bewegung des Kassettenträgers die Konstruktion des Untersuchungstisches bestimmt. Es ist weiterhin bekannt, den Brennfleck der Röntgenröhre und die Aufnahmeschicht gegenläufig auf parallelen Geraden zu verschieben« Dabei wird größtenteils ein die Röntgenröhre tragendes Stativ verwendet. Die Verwendung eines Stativs ist jedoch sperrig und zudem kostspielig. Weiterhin ist es bekannt, die in einem Laufwagen befindliche Aufnahme— schicht in zur Tischoberfläche parallelen Schienen zu verschieben und die Röntgenröhre um einen Drehpunkt zu schwenken, wobei die Drehachse in der Filmebene liegt. Da der Kreisbogen sehr flach ist, treten nur geringe Verzerrungen in der Schicht auf. Um diese abzustellen, ist es durch DAS-DBP 1 118 928 bekannt, über ein Kurvengetriebe die Röntgenröhre in Abhängigkeit vom Schwenkwinkel in der Höhe zu verstellen. Diese bekannte Anordnung hat den Nachteil, daß nur ein Brennfleck-Schichtebenen Abstand vorhanden ist. Für jeden anderen Brennfleck-Schichtebenen- Abstand muß eine neue Kurvenscheibe Verwendung finden.

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Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, ein Röntgenuntersuchungsgerät zu schaffen, mit dem sowohl Schichtaufnahmen als auh Schrägaufnahmen mit unterschiedlichen Brennfleck-Film- und Brennfleck-Schichtebenen-Abständen hergestellt werden können und bei dem die Konstruktion dadurch einfach gestaltet ist, daß die Aufnahmeschicht in zur Tischplatte parallelen Schienen verschoben wird und die Röntgenröhre an einem Tragarm befestigt ist, der eine Schwenkbewegung ausführt. Dabei soll eine exakte Führung des Brennfleckes parallel zur Filmebene erfolgen und der einstellbare Abstand des Brennfleekes von der Schichtebene in sehr kurzer Zeit durchführbar sein.

Das Ziel der Erfindung wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Abstand der Röntgenstrahlenquelle von der Schichtebene durch von einem Motor angetriebene, zwischen dem ersten Teil (7) und dem zweiten Teil (8) vorgesehene Verschiebungsmittel beliebig einstellbar ist und daß bei Veränderung der Lage des Teiles (7) in Abhängigkeit von dem sich dadurch ändernden Winkel, der Brennfleck der Röntgenstrahlenquelle mittels einer elektronischen Nachlaufsteuerung des Motors parallel zur Filmebene haltbar ist.

In Ausbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, in Abhängigkeit vom Schwenkwinkel und der Längsverschiebung des Teiles (8) je ein Potentiometer anzutreiben, deren Ausgangssignale proportional dem vorhandenen Winkel und der vorhandenen Längenänderung sind und diese zusammen mit einem dem eingestellten Abstand des Brennfleekes der Röntgenröhre von der Schichtebene proportionalen Signal zur Steuerung des Motors zu verarbeiten. Die rechnerische Verarbeitung der gemessenen Werte am Schichtgerät läßt sich derart vornehmen, daß das von dem mit der Drehachse des Teiles (7) gekoppelten Potentioj. meter abgegebene Signal über einen Multiplikator geführt ist, dessen Ausgangssignal zusammen mit dem von einer Spannungsquelle gelieferten, dem Brennfleekabstand proportionalen Signal an die beiden Eingänge eines Multiplikators gelegt ist, dessen Ausgangssignal zusammen mit dem der Längen-

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veränderung entsprechenden Signal, welches von dem mit dem Motor gekoppelten Potentiometer geliefert wird, die beiden Eingänge eines DifferenzialVerstärkers beaufschlagt, an dessen Ausgang ein Signal ansteht, das den Motor steuert. Man kann jedoch auch eine andere Lösung wählen. Hierzu wird vorgeschlagen, das mit der Drehachse gekoppelte Potentiometer als sin—cos-Potentiometer oder als Koordinatenwandler auszubilden, dessen gleichgerichtetes Ausgangssignal zusammen mit dem Signal der Spannungsquelle auf die beiden Eingänge eines Teilerkreises geführt ist, dessen Ausgangssignal zusammen mit dem von der Spannungsquelle gelieferten Signal die beiden Eingänge eines Subtraktionskreises beaufschlagt, dessen Ausgangssignal zusammen mit dem der Längenveränderung entsprechenden Signal, welches von dem mit dem Motor gekoppelten Potentiometer geliefert wird, an die beiden Eingänge des Differenziaiverstärkers gelegt wird, an dessen Ausgang ein Signal ansteht, das den Motor steuert.

Der rein mechanische Aufbau des erfindungsgemäßen Röntgenuntersuchungsgerätes wird so vorgenommen, daß an dem Teil (7) Führungsschienen angeordnet sind, in denen das Teil (8) verschiebbar gehalten ist und daß die dafür vorgesehenen Verschiebungsmittel sich aus einem am Teil (7) angeordneten vom Motor bewegbaren Kettentrieb und einem damit formschlüssig verbundenen Zapfen des Teiles (8) zusammensetzen. Dabei ist der am Teil (7) befestigte Motor mit einem Schneckenrad versehen, das in einen Zahnkranz eingreift, welches mit einem Zahnrad starr verbunden ist, an dem der als endlose Kette ausgebildete Kettentrieb umgelenkt ist.

Anhand eines Ausführungsbeispieles wird die Erfindung näher erläutert und zwar zeigt

Figur 1 das erfindungsgemäße Röntgenuntersuchungsgerät in Ansicht

Figur 2 eine Seitenansicht des Röntgenuntersuchungsgerätes Figur 3 eine Schaltungsanordnung für den Bewegungsablauf Figur h ein anderes Beispiel für die Schaltungsanordnung.

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In den Figuren 1 und 2 ist mit 1 ein Patientenlagerungstisch bezeichnet, der mit einer Tischplatte 2 versehen ist, der '

aui/sich der Patient -während der Untersuchung in gestreckter Lage befindet. Auf den Patientenlagerungstisch 1 ist eine mehrteilige Tragsäule 6 zur Halterung der Röntgenstrählenquelle vorgesehen. Hierfür ist der Patientenlagerungstisch mit einem etwa gabelförmig ausgebildeten Ansatz 3 versehen, der mit Lagern h ausgerüstet ist, die zur Aufnahme einer Achse 5 dienen, welche formschlüssig mit einem Teil 7 der Tragsäule 6 verbunden ist. Im Bereich seiner Befestigung an der Achse 5 ist das eine Ende des Teiles 7 halbkreisförmig ausgebildet und mit einer Verzahnung 9 versehen,/in ein Schneckenrad 10 eingreift. Das Schneckenrad 10 ist an der Welle eines Elektromotors 11 befestigt, der an dem Patientenlagerungs tisch angeordnet ist, so daß je nach Drehrichtung des Elektromotors 11 eine hin- und hergehende Bewegung des Teiles 7 möglich ist.

Das andere Ende des Teiles 7 ist mit Führungsbahnen 13» 1^ derart formschlüssig verbunden, daß ein weiteres Teil 8 der Tragsäule 6, dessen Längsachse parallel zu der des Teiles 7 liegt, mit einem Ende in diesem längsverschiebbar gehalten isto Die Verschiebung in Längsrichtung wird erreicht durch einen Elektromotor 15» der an dem Teil 7 befestigt ist. Der Elektromotor 15 bewegt über ein Schneckenrad 18 und ein Rädervorgelege 19» 20 eine endlose Kette 16, die an einem Zahnkranz 21, der an der Führungsschiene 14 angeordnet ist, umgelenkt ist. Die Kette 16 ist mit einem an dem Teil 8 vorgesehenen Zapfen 17 formschlüssig verbunden, so daß bei eingeschaltetem Elektromotor 15 das Teil 8 in der einen oder anderen Richtung verfahren wird.

An dem anderen Ende des Teiles 8 ist eine Achse 23 angeordnet, an der eine Röhrenhaube 24 zur Aufnahme der Röntgenstrahlenquelie 25 befestigt ist» Mit der Achse 23 ist weiterhin ein rohrförmiges'Teil 31 der Tragsäule 6 beweglich«-verbunden, das zur gegensinnigen Veränderung der Lage der Filmkassette 26 zur Röntgenstrahlenquelle 25 bei Bewegung des Teiles 7

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durch den Elektromotor 11 dient. Die Filmkassette 26 ist mittels Rollen 27 in parallel zur Tischplatte 2 verlaufenden Führungsbahnen beweglich und mit einer Gleitbuchse 32 versehen, in die das rohrförmige Teil 31 verschiebbar eingreift. Weiterhin ist das rohrförmige Teil 31 in einer Gleitbuchse 30 verschiebbar gehalten, die in einer senkrecht zur Drehachse 5 stehenden schlitzförmigen Ausnehmung eines am Patientenlagerungstisch. 1 befestigten Bügels 28 zur Einstellung der Schichthöhe verschiebbar angeordnet ist.

Bei Bewegung des Teiles 7 durch den Elektromtor 11 führt der Brennfleck der Röntgenstrahlenquelle 25 bei stillstehendem Elektromotor I5 eine kreisförmige Bewegung aus, wobei durch das^: rohrförmige Teil 31 der Filmkassette eine gegenläufige Bewegung zu der Röntgenstrahlenquelle vermittelt wird.

,Die Herstellung von Schichtaufnahmen setzt an sich voraus, daß der Brennfleck der Röntgenröhre und die Aufnahmeschicht streng synchron und gegenläufig bewegt werden. Wenn die . Röntgenröhre auf einem Kreisbogen und die Aufnahmeschicht auf einer Geraden bewegt wird, ist diese Voraussetzung nicht gegeben. Ist der Kreisbogen genügend flach, treten zwar nur geringe Verzerrungen in derjSäiichtaufnahme auf, jedoch können auch diese noch störend sein» Um diesen Verzerrungseffekt, der Anlaß zu medizinischen Fehldeutungen sein kann, auszuschalten, ist erfindungsgemäß dafür vorgesehen, den Motor I5 in Abhängigkeit von der Drehbewegung bzw_o der jeweiligen Stellung der Teile 7, 8, d.h., bezüglich des Winkels oL zwischen den _; Teilen 7, 8 und einer Senkrechten durch den Drehpunkt zu steuern.

Für diesen Fall kann dabei eine Gleichung für den Abstand zwischen dem Brennfleck und dem Drehpunkt des Teiles- 7 angesetzt werden mit ' - ■

: S= COS O^

wobei R den Abstand zwischen dem Brennfleck und dem Drehpunkt beiQ^ = O* d.h. bei senkrecht stehendem Teil 7 darstellt und L sich aus R plus der veränderlichen Verlängerung a der bei-

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den Teile 7, 8 zusammensetzt
Daraus ergibt sich.

a = R ο -J _ - 1

COS i

1 -*= +^L ^L

2 ! 4 J 6 !

Xn erster Näherung kann man dabei setzen a = R OC²

wobei bis zu einem Winkel von 25 keine Fehler auftreten.

In Figur 3 ist rein schematisch der elektronische Kreis für die Steuerung der Längenveränderung des Röhrsntragarmes dargestellt. Wie aus dieser Figur hervorgeht, ist in dem Schaltkreis eine analoge Spannungsquelle 4o vorgesehen, deren Ausgangssignal dem Abstand R des Brennfleckes von der Drehachse 5 proportional ist. Das Potentiometer 12, das durch die Achse 5 verstellbar ist, liefert an seinem Ausgang eine zu dem jeweiligen Winkelcxl korrespondierende analoge Spannung, die auf einen Kreismultiplikator 4i, dessen Eingänge parallel geschaltet sind, gegeben ist. Am Ausgang des Multiplikators 4i erscheint ein Signal, das dem Wert c«L proportional ist.

2 , Dieses Signal wird zusammen mit dem dem Wert R entsprechenden ' Ausgangssignal der Spannungsquelle 4o auf die beiden Eingänge eines Operationsverstärkers oder Multiplikators, vorzugsweise eines "Vier-Quadranten-Multiplikators 42 gegeben, an dessen Ausgang nunmehr ein Signal erscheint, das dem ¥ert R . proportional ist. Dieses Signal wird auf den einen Eingang 51 eines DifferenzialVerstärkers- 50 geführt, dessen anderer Eingang 52 mit einem der Differenz der wirklichen Gesamtlänge minus R proportionalen Signal beaufschlagt wird. Der Differenzverstärker 50 liefert dann am Ausgang· 53 si-Signal, welches proportional zu der Differenz zwischen — und der tatsächlichen Veränderung der Gesamt—

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länge gleich" a ist. Das Ausgangssignal beeinflußt daraufhin den Elektromotor I5, d.h. der Motor I5 folgt durch Veränderung der Gesamtlänge des Röhrentragarmes der durch den Motor 11 bewirkten Winkelveränderung«

Man kann die Veränderung der Länge des Röhrentragarmes auch verwirldichen, wenn man für

cos o£

einsetzt. Der entsprechende Kreis ist in der Figur h gezeigt. In diesem Fall wird das normale Potentiometer 12 durch ein sin—cos—Potentiometer bzw_o einen Koordinatenwandler 120 ersetzt. Ein solcher Koordinatenwandler besteht z_eB. aus einem Drehtransformator mit einer feststehenden Primärwicklung und zwei verstellbaren Sekundärwicklungen, die gegeneinander um 90 versetzt sind; Die. Primärwicklung wird mit einer Wechselspannung mit konstanter Amplitude gespeist, wodurch an den Ausgängen der Sekundärwicklungen Spannungsamplituden erscheinen, die proportional zu dem cos- und sin—Winkel sind» Da der Rotor des Koordinatenwandlers 120 mit der Achse 5 gekoppelt istj steht bei Anschluß einer Wicklung am Ausgang eine Signalspannung an, deren Amplitude proportional zu coso^ ist. Diese Spannung wird in dem Bauelement I30 gleichgerichtet, so daß am Ausgang ein dem cosoC analoges Signal erscheint. Dieses Signal wird zusammen mit dem von der Spannungsquelle ho erzeugten, dem Abstand R proportionalen Signal den beiden. Eingängen eines Teilerkreises l40 zugeführt, dessen dem Wert R*cd proportionales Signal auf ein Subtraktionsglied I50 geführt ist. Am Ausgang des Subtraktionsgliedes

150 steht dann ein dem Wert R ( J — 1) proportionales

cos o<

cos
Signal an, das auf den Eingang des Differenzverstärkers 50 geführt wird. Der Differenzverstärker 50 wird wie bei dem Beispiel nach. Figur 3 ³^³- seinem Eingang $2 mit einem dem Wert a entsprechenden Signal beaufschlagt und beeinflußt dadurch den Motor 15·.

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Man kann die Rechenoperation mit den vorher skizzierten Mitteln auch lösen, wenn man für

J _ \ 1 + tgcx?

COS oC

setzt. Die Rechenoperation ist dann R \ 1 + tg² - R

Wenn man mit unterschiedlich festen Brennfleck-Film-Abständen arbeiten will, muß die Spannungsquelle 4o entsprechend dem jeweiligen festen Filmabstand auf unterschiedliche Spannungswerte umgeschaltet werden. So kann man z.B. auf dem Bedienungspult Druckknöpfe mit den ihnen zugeordneten Symbolen für den jeweiligen Brennfleck-Film-Abstand vorsehen. Will man einen variablen Brennfleck—Film—Abstand einstellen können, so ist dies möglich durch die Verwendung eines Potentiometers, dessen Läufer mit einem dritten Motor verstellt wird und das eine der Spannungsquelle ko entsprechen· de Spannung, entsprechend dem jeweils gewählten Brennfleck— Film-Abstand, liefert.

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche

J) Röntgenuntersuchungsgerät, insbesondere zur Herstellung von Röntgenschicht- und Schrägaufnahmen, bei dem Röntgenröhre und Aufnahmeschicht längs parallelen Geraden synchron und gegenläufig bewegt werden, wobei die Röntgenröhre und die Aufnähmeschicht über eine Kupplungsstange, deren Drehpunkt in der Schichtebene liegt, gekuppelt sind und die die Röntgenröhre tragende Tragsäule im wesentlichen aus einem am Patientenlagerungstisch schwenkbar angeordneten Teil und einem an diesem in Abhängigkeit vom Schwenkwinkel längsverschiebbar gelagerten, die Röntgenröhre tragenden Teil besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Röntgenstrahlenquelle von der Schichtebene durch von einem Motor (15) angetriebene, zwischen dem ersten Teil (7) und dem zweiten Teil (8) vorgesehene Verschiebungsmittel beliebig einstellbar ist und daß bei Veränderung der Lage des Teiles (7) in Abhängigkeit von dem sich dadurch ändernden Winkel, der Brennfleck der Röntgenstrahlenquelle mittels einer elektronischen Nachlaufsteuerung des Motors (15) parallel

halt
zur Filmebene teewe-gbar ist.

2.) Röntgenuntersuchungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit vom Schwenkwinkel und der Längsverschiebung des Teiles (8) je ein Potentiometer (12,22) angetrieben ist, deren Ausgangssignale proportional dem vorhandenen Winkel und der vorhandenen Längenänderung sind und daß diese zusammen mit einem dem eingestellten Abstand des Brennfleckes der Röntgenröhre von der Schichtebene proportionalen Signal teeeinzur Steuerung des Motors (15) verarbeitet sind.

3o) Röntgenuntersuchungsgerät nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das von dem mit der Drehachse (5) des Teiles (7) gekoppelten Potentiometer (I2) abgegebene Signal über einen Multiplikator (^1) geführt ist, dessen Ausgangssignal zusammen mit dem von einer

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Spannungsquelle (4o) gelieferten, dem Brennfleckabstand proportionalen Signal an die beiden Eingänge eines Multiplikators (42) gelegt ist, dessen Ausgangssignal zusammen mit dem der Längenveränderung entsprechenden Signal, welches von dem mit dem Motor (15) gekoppelten Potentiometer geliefert wird, die beiden Eingänge (51j52) eines Differenziaiverstärkers (5O) beaufschlagt, an dessen Ausgang (53) ein Signal ansteht, das den Motor (I5) steuert.

4.) Röntgenuntersuchungsgerät nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das mit der Drehachse (5) gekoppelte Potentiometer als sin—cos—Potentiometer oder als Koordinatenwandler (12O) ausgebildet ist, dessen gleichgerichtetes Ausgangssignal zusammen mit dem Signal der Spannungsquelle (^o) auf die beiden Eingänge eines Teilerkreises (i4o) geführt ist, dessen Ausgangs— signal zusammen mit dem von der Spannungsquelle (^o) gelieferten Signal die beiden Eingänge eines Subtraktionskreises (15°) beaufschlagt, dessen Ausgangssignal zusammen mit dem der Längenveränderung entsprechenden Signal, welches von dem mit dem Motor (15) gekoppelten Potentiometer (22) geliefert wird, an die beiden Eingänge (51,52) des DifferenzialVerstärkers gelegt wird, an dessen Ausgang (53) ein Signal, ansteht, das den Motor (15) steuert.

5.) Röntgenuntersuchungsgerät nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Teil (7) Führungsschienen (13,14) angeordnet sind, in denen das Teil (8) verschiebbar gehalten ist und daß die dafür vorgesehenen Verschiebungsmittel sich aus einem am Teil (7) angeordneten vom Motor (15) bewegbaren Kettentrieb (i6) und einem damit formschlüssig verbundenen Zapfen (17) des Teiles (8) zusammensetzen.

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6.) Röntgenuntersuchungsgerät nach. Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß der am Teil (7) befestigte Motor (15) mit einem Schneckenrad (18) versehen ist, das in einen Zahnkranz (i9) eingreift, welches mit einem Zahnrad (20) starr verbunden ist, an dem der als endlose Kette ausgebildete Kettentrieb (16) umgelenkt ist. .

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