DE2135205B2

DE2135205B2 - Röntgendiagnostikapparat mit einem auch zur Dosisleistungsmessung dienenden Belichtungsautomaten, der ein Einstellglied für die Röntgenröhrenspannung steuert

Info

Publication number: DE2135205B2
Application number: DE19712135205
Authority: DE
Inventors: Michael 8520 Erlangen Hunold
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1971-07-14
Filing date: 1971-07-14
Publication date: 1979-08-30
Also published as: DE2135205A1; DE2135205C3; FR2146055A5

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Röntgendiagnostikapparat nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE-OS 19 44 481 ist ein Röntgendiagnostikapparat dieser Art bekannt, bei dem eine Röntgenaufnahme mit einer mittleren Röntgenröhrenspannung begonnen wird, die einem normal, d. h. durchschnitillich gebauten Patienten entspricht. Wenn die Dosisleistungsmessung während der Anfertigung einer Aufnah me ergibt, daß die Dosisleistung innerhalb zweier vorbestimmter Grenzwerte, nämlich eines oberen und eines unteren Grenzwertes liegt, so wird die Röntgenröhrenspannung nicht verändert. Ergibt die Dosislei-

"· stungsmessung jedoch, daß die Dosisleistung oberhalb des oberen oder unterhalb des unteren Grenzwertes liegt, so wird die Röntgenröhrenspannung auf einen fest für ein bestimmtes Körperorgan vorprogrammierten niedrigeren bzw. höheren Wert umgeschaltet /oif diese

ii> Weise soll eine manuelle Anpassung der Röntgenröhrenspannung an unterschiedliche Patientendicken entfallen können. Diese Anpassung soll vollautomatisch erfolgen, ohne daß die Bedienungsperson des Röntgendiagnostikapparats vor jader Aufnahme eines bestimm-

'· ten Körperorgans eines Patienten Überlegungen bezüglich der Röntgenspannung anstellen muß.

Daß bei dem bekannten Röntgendiagnostikapparat jede Aufnahme unabhängig von der KonstitMtion des jeweiligen Patienten mit einer mittleren Röntgenröh-

-'" renspannung begonnen wird führt aber dazu, daß bei dünnen Patienten, für die die mittlere Röntgenröhrenspannung zu hoch ist, kein optimaler Bildkontrast erreicht wird. Daß dabei nur drei verschiedene Röntgenröhrenspannungen vorgesehen sind, ist auch

-' > nur eine grobe Anpassung der Röntgenröhrenspannung an die Patientenkonstitution erreichbar.

Durch die DE-XS 12 27 570 ist weiterhin ein belichtungsautomatisierter Röntgendiagnostikapparat mit Einstellmitteln für die Röntgenröhrenspannung und

i" den Röntgenröhrenstrom, mit einer Überlastungsschutzvorrichtung zum Ermitteln und Einstellen der Grenzzeit in Abhängigkeit von der voreingestellten Röntgenröhrenleistung anhand des Röhrenbelastungsnomogramms, sowie mit einem hinter dem Aufnah-

'■^r' meobjekt angeordneten Strahlendosisleistungsmesser bekannt. Bei diesem Röntgendiagnostikapparat ist eine Steuervorrichtung vorgesehen, die bei einer solchen Einstellung der Überlastungsschutzvorrichtung, daß die aufgrund der voreingestellten Werte vorhandene

*'' Röhrenbelastung stets um einen bestimmten Bruchteil, vorzugsweise 10% unterhalb der Röhrengrenzbelastung liegt, die Röhrenspannung dann während der ersten Aufnahmephase auf den bis zum Erreichen der Grenzbelastung zulässigen Wert anhebt, wenn die mit

''■ Aufnahmebeginn vorgenommene Dosisleistungsmessung ergibt; daß die für die gewünschte Filmschwlrzung erforderliche Strahlendosis bei der voreingestellten Dosisleistung innerhalb der Grenzzeit nicht erzielbar ist Bei diesem Röntgeydiagnostikapparat erfolgt ebenfalls

"■'> eine automatische Anpassung der Röntgenröhrenspannung an die Patientendicke. Im Gegensatz zu dem oben erwähnten bekannten Röntgendiagnostikapparat wird hier jedoch die Aufnahme immer mit einer niedrigeren Spannung begonnen, die dann, wenn die Dosisleistungs-

" messung ergibt, daß die für die gewünschte Filmschwärzung erforderliche Strahlendosis innerhalb der Grenzzeit des Belichtungsautomaten bei der voreingestellten Dosisleistung nicht erreichbar ist, auf einen vorbestimmten, für alle Patientenkonstitutionen gleichen Wert,

"" erhöht wird. Bei diesem Röntgendiagnostikapparat erfolgt aber die Anpassung der Röntgenröhrenspannung an die Patientendicke nur in einer Stufe, so daß also nur zwei verschiedene Röntgenröhrenspannungen zur Verfügung stehen. Es ist daher in den wenigsten

"■'■ Fällen eine optimale Belichtungszeit bei der geringstmöglichen Strahlenbelastung des Patienten und optimalen Bildkontrast erzielbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen

Röntgendiagnostikapparat der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art so auszubilden, daß jede Aufnahme mit der für den Bildkontrast günstigsten niedrigsten Röntgenröhrenspannung begonnen und die Röntgenröhrenspannung nur dann und nur soweit erhöht wird, wenn und soweit es für die Erzielung der für eine maximal zugelassene Aufnahmedauer erforderlichen Dosisleistung notwendig ist.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegebene Ausbildung 1. Beim erfindungsgemäß ausgebildeten Röntgendiagnostikapparat wird jede Aufnahme mit der niedrigsten Anfangs-Röntgenröhrenspannung begonnen und nach Ablauf der Meßzeit erforderlichenfalls auf einen für den Patienten und das aufnehmende Körperorgan bzw. den aufzunehmenden Körperteil des Patienten optimalen Wert, der für jeden Patienten individuell und vollautomatisch ermittelt wird, nachgestellt Weil die Röntgenröhrenspannung zu Beginn der Aufnahme so klein wie möglich ist und nach Ablauf der Meßzeit nur so viel erhöht wird, wie es für das aufzunehmende Körperorgan bzw. den aufzunehmenden Körperteil erforderlich ist, wird immer ein optimaler Bildkontrast bei einer entsprechend kleinen Belichtungszeit und Strahlenbelastung des Patienten erzielt

Vorteilhafte Weiterbildungen des Gegenstandes der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Gegenstand des älteren Patents 20 60471 ist ein Belichtungsautomat, der auch zur Dosisleistungsmessung durch Messung der Dosis nach einer vorgegebenen Meßzeit dient und der Einstellmittel zur Beeinflussung einer die Dosisleistung bestimmenden Aufnahmegröße steuert, mit einem Meßglied, das während der Meßzeit eine der jeweils erreichten Dosis entsprechende Spannung liefert, mit einem die Meßzeit bestimmenden Zeitglied und mit einer dem Meßglied nachgeschalteten Vergleichsstufe zum Vergleich der Spannung mit einer eine Dosis verkörpernden Spannung, wobei die Vergleichss'ufe den Einstellmitteln ein der nach der Meßzeit erreichten Dosis entsprechendes Signal zuführt. Im Gegensatz zu diesem Belichtungsautomaten erfolgt beim Gegenstand der vorliegenden Erfindung keine Regelung der Dosisleistung bei fest vorgegebener Belichtungszeit Ferner umfaßt der Gegenstand der vorliegenden Erfindung nicht wie der Gegenstand des älteren Patents die Ausbildung eines Belichtungsautomaten für freie und fest vorgegebene Belichtungszeit. Das als Taktgeber ausgebildete Zeitglied schaltet beim Gegenstand des älterer Patents im Gegensatz zum Gegenstand der vorliegenden Erfindung das Meßglied periodisch in seinen Ausgangszustand zurück. Beim Gegenstand der vorliegenden Erfindung erfolgt dagegen eine Umschaltung von der Erfassung der Dosis bzw. Dosisleistung auf die Verarbeitung der erfaßten Dosis bzw. Dosisleistung. Auch die für die vorliegende Erfindung wesentliche Einstellung der niedrigsten Spannung als Anfangs-Röntgenröhrenspannung ist nicht Gegenstand des älteren Patents.

Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung näher erläutert.

In der Fig. I ist der Verlauf der Dosis D in Abhängigkeit von der Zeit /dargestellt. Mit Dgist dabei die Grenzdosis bezeichnet, unterhalb der eine Umschal- ' tung der Röntgenröhrenspannung erfolgt, im stellt die Meßzeit dar, nach der die erreichte Dosis mit der Grenzdosis Dg verglichen wird.

Die Kurve 1 stellt den Verlauf der Dosis für einen verhältnismäßig dünnen Patienten dar. Nach Ablauf der Meßzeit tin, die für alle Patienten gleich ist, ist die Dosis D 1 erreicht, die über der Grenzdosis Daliegt In diesem Fall erfolgt keine Umschaltung der Röntgenröhrenspannung. Die Linien 2 und 3 entsprechen zwei verschiedenen, verhältnismäßig dicken Patienten. Bei dem der Linie 2 zugeordneten Patienten ist nach Ablauf der Meßzeit im die Dosis D 2 und bei dem der Linie 3 zugeordneten Patienten die Dosis D 3 erreicht Sowohl die Dosis D 2 als auch die Dosis D 3 liegen unterhalb der Grenzdosis Dg, so daß eine Umschaltung der Röntgenröhrenspannung erfolgt Die neue Röntgenröhrenspannung ist dabei durch die Differenz zwischen der Grenzdosis Dg und der jeweils erreichten Dosis D 2 bzw. D3 bestimmt, d.h. sie liegt bei dem der Linie 3 zugeordneten Patienten höher als bei dem der Linie 2 zugeordneten Patienten. Der Verlauf der Röntgenröhrenspannung in Abhängigkeit von der nach der Meßzeil tm erreichten Dosis wird einmal für einen bestimmten Röntgendiagnostikapparat festgelegt und in diesem fest einprogrammiert

In der Fig.2 ist ein Ausführungsbeispiel eines Röntgendiagnostikapparates dargestellt Eine Röntgenröhre 4 erzeugt auf einem Film 5 ein Röntgenbild eines schemaiisch dargestellten Körperteils 6 eines Patienten. Die Röntgenstrahlung, die den Film 5 durchdringt, wird von einer Meßkammer 7 eines Belichtungsautomaten S gemessen.

Der Belichtungsautomat 8, der in nicht dargestellter, bekannter Weise nach dem Erreichen einer bestimmten Strahlendosis die Aufnahme beendet, steuert eine Meßstufe 9, die eine Zeitstufe 10 und einen Meßkondensator 11 enthält, der mittels eines durch die Zeitstufe 10 umschaltbaren Schalters 12 an den Ausgang des Belichtungsautomatens 8 oder an einen den Eingang 13 einer Vergleichsstufe 14 anschaltbar ist Ein anderer Eingang 15 der Vergleichsstufe 14 ist mit einem Sollwertgeber 16 verbunden, der eine der Grenzdosis Dg entsprechende Spannung liefert. Der Ausgang der Vc-gleichsstufe 14 ist an einem Eingang 17 einer Additionsstufe 18 angeschlossen. Zu dem am Eingang 17 liegenden Signal wird in der Additionsstufe 18 das von einem Sollwertgeber 19 erzeugte Sollwertsignal für die Anfangs-Röntgenröhrenspannung addiert Das Ausgangssignal der Additionsstufe 18 steuert über einen Begrenzer 20 eine Vergleichsanordnung 21 als Sollwert für die Röntgenröhrenspannung.

Der Istwert der Röntgenröhrenspannung wird einem Eingang 22 der Vergleichsanordnung 21 von einem Spannungsteiler 23, 24 zugeführt. Das Ausgangssignal der Vergleichsanordnur.g 21 beeinflußt den Heizkreis 25 der Röntgenröhre 4 in der Weise, daß die Röntgenröhrcnspaiinung über den Heizstrom entsprechend dem durch das Signal am anderen Eingang 26 der Vergleichsanordnung 21 verkörperten Sollwert geregelt wird.

Zu Beginn einer Aufnahme nimmt der Schalter 12 seine voll ausgezogene gezeichnete Position ein. Die Spannung am Meßkondensator 11 verläuft proportional zur Dosis in der Meßkammer 7. Nach Ablauf der Meßzeit Im legt die Zeitstufe 10 den Schalter 12 in seine gestrichelt gezeichnete Stellung um. Die erreichte Kondensatorspannung wird von der Vergleichsstufe 14 mit der vom Sollwertgeber 16 gelieferten, der Grenzdosis Dg entsprechenden Spannung verglichen. Wenn die durch die Kondensatorspannung verkörperte Dosis über der Grenzdosis Dg liegt, liefert die

Vergleichsstufe 14 kein Ausgangssignal. Am Ausgang der Additionsstufe 18 liegt dann das vom Sollwertgeber

19 abgegriffene, der niedrigsten Anfangs-Röntgenröhrenspannung entsprechende Signal, das vom Begrenzer

20 zur Vergleichsanordnung 21 weitergeleitet wird und bewirkt, daß die Röntgenröhrenspannung entsprechend ihrem niedrigsten Anfangswert geregelt wird. In diesem Fall erfolgt somit keine Veränderung der Röntgenröhrenspannung.

Wenn dagegen die der Kondensatorspannung nach Ablauf der Meßzeit tm entsprechende Dosis unter der Grenzdosis Dg liegt, liefert die Vergleichsstufe 14 dem Eingang 17 der Additionsstufe 18 ein Signal, das der Differenz zwischen der Grenzdosis Dg und der tatsächlich erreichten Dosis nach Ablauf der Meßzeit //;) entspricht, wobei die Grenzdosis Dg durch das Signal des Sollwertgebers 16 verkörpert ist. Dieses der Differenz zwischen der tatsächlich erreichten Dosis und der Grenzrfosis Dg entsprechende Signal wird in der Additionsstufe 18 zu dem vom Sollwertgeber 19 gelieferten, der niedrigsten Anfangs-Röntgenröhrenspannung entsprechenden Signal addiert und bewirkt über den Begrenzer 20 eine Regelung der Röntgenröhrenspannung auf einen Wert, der so weit über der niedrigsten Anfangs-Röntgenröhrenspannung liegt, wie es der Differenz zwischen der nach der Meßzeit W) tatsächlich erreichten Dosis und der Grenzdosis Dg entspricht.

Die Röntgenröhrenspannung wird nach Ablauf der Meßzeit tm bei dem in der Fig. 2 dargestellten Röntgenapparat somit individuell der Patientenkonstitution entsprechend eingestellt und geregelt.

Da bei der Aufnahme eines bestimmten Körperteils oder -organs eines Patienten eine Erhöhung der Röntgenröhrenspannung bei dicken Patienten nur bis zu einem vorbestimmten Wert erwünscht ist, bewirkt der Begrenzer 20 eine Begrenzung des Ausgangssignals der Additionsstufe 18 in der Weise, daß eine Erhöhung der Röntgenröhrenspannung über diesen vorbestimmten Wert verhindert ist.

Der beschriebene Röntgendiagnostikapparat eignet sich gut zur Anfertigung von Mammografien. In diesem Fall beträgt die Anfangs-Rönlgenröhrenspannung. die durch das Signal des Sollwertgebers 19 verkörpert ist, beispielsweise 27 kV. Diese Anfangs-Röntgenröhrenspannung wird gegebenenfalls der Patientenkonstitution entsprechend während der Anfertigung einer Mammografie erhöht. Der obere Grenzwert beträgt dabei beispielsweise 35 kV. Zwischen den Grenzwerten 27 kV und 35 kV wird somit die Röntgenröhrenspannung individuell der aufzunehmenden Mamma entsprechend vollautomatisch eingestellt. Es wird daher immer ein optimaler Kontrast, eine optimale Aufnahmezeit und eine minimale Strahlenbelastung der Patientin erreicht.

Bei dem beschriebenen Röntgendiagnostikapparat wird durch den Belichtungsautomaten 8 und die Meßstufe «> ein Signal gebildet, das der in der Meßkammer ? erreichten Strahlendosis nach Ablauf der Meßzeit tm entspricht. Dieses Signal entspricht somit der Dosisleistung hinter dem Körperteil 6.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Röntgendiagnostikapparat mit Mitteln zur Voreinstellung der Aufnahmedaten und einem einen Meßkondensator aufweisenden Belichtungsautomaten, welcher auch zur Dosisleistungsmessung durch Messung der Dosis hinter dem Patienten nach einer vorgegebenen Meßzeit dient und über eine Vergleichsstufe zum Vergleich der nach der Meßzeit erreichten Dosis mit einer Grenzdosis ein Einstellglied für die Röntgenröhrenspannung entsprechend der unmittelbar nach Beginn einer Aufnahme gemessenen Dosisleistung und damit der Transparenz des durchstrahlten Körperteils des Patienten steuert, wobei das Einstellglied so ausgebildet ist, daß es die Röntgenröhrenspannung nach Ablauf der Meßzeit in einprogrammierter Abhängigkeit um ein Maß verändert, das eine Funktion des Steuersignals der Vergleichsstufe ist, gekennzeichnet durch die Einstellung der niedrigsten Spannung als Anfangs-Röfltgenröhrenspannung und durch einen Zeitschalter (10,12) durch den der Meßkondensator (U) nach Ablauf der Meßzeit (tm), während der er auf eine der jeweils erreichten Dosis entsprechende Spannung aufgeladen wird, an die Vergleichsstufe (14) zum Vergleich der Kondensatorspannung mit einer die Grenzdosis (Dg) verkörpernden Spannung angeschaltet wird, wobei die Vergleichsstufe (14) ein der Differenz zwischen der Grenzdosis und der nach der Meßzeit erreichten Dosis entsprechendes Signal liefert und dem Einstellglied (21,25) zuführt.

2. RöntgeiuJiagnostikapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dä^ zwischen der Vergleichsstufe (14) und deir Einstellglied (21,25) für die Röntgenröhrenspannung ein El grenzer (20) liegt, der die Röntgenröhrenspannung auf einen vorbestimmten, dem aufzunehmenden Körperteil zugeordneten Maximalwert begrenzt.

3. Röntgendiagnostikapparat nach Anspruch 1 oder 2 mit einer eine Vergleichsanordnung (21) mit einem ersten Eingang (22) für das Istwertsignal und einem zweiten Eingang (26) für das Sollwertsignal der Röntgenröhrenspannung aufweisenden Regel· einrichtung zur Regelung der Röntgenröhrenspannung, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Eingang (26) dem Ausgang der Vergleichsstufe (14) oder gegebenenfalls des zwischengeschalteten Begrenzers (20) nachgeschaltet ist.

4. Röntgendiagnostikapparat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar nach der Vergleichsstufe (14) eine Additionsstufe (18) liegt, die aus dem Ausgangssignal der Vergleichsstufe (14) und einem Sollwertsignal für die Anfangs-Röntgenröhrenspannung ein die Vergleichsanordnung (21) steuerndes Summensignal bildet.