DE2154235C3 - Sollwertgeber für ein Röntgentomograflegerät - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Sollwertgeber für ein Röntgentomografiegerät zur wahlweisen Erzeugung bestimmter Ausgangsfunktionen zur Steuerung der zu beweg -den Gerä^;eteile ' . zwei oder drei zueinander senkrec-nten Richtungen.

Sollwertgeber der genannten Art sind bekannt, und zwar bei Röntgendiagnostikapparaten, bei denen zur besseren Lokalisation bestimmter Befunde die sogenannte Tomografie angewendet wird (DT-AS 19 36 915). Bei dieser Art der Aufnahmetechnik beschreiben die Röntgenröhre und der mit dieser lösbar verbundene Röntgenfilm, der z. B. in den üblichen Filmkassettenhaltern angeordnet ist, gegenläufige ein- oder zweidimensionale Bewegungsfiguren, z. B. eine Linearbewegung, einen Kreis, eine Ellipse, eine Hypozykloide, eine Spirale usw., um einen Verwischungseffekt zu erzeugen, d. h. scharf abgebildet auf dem Röntgenfilm ist nur die gewünschte Ebene.

Die mechanische Bewegung der Röhre mit dem Filmhalter kann dabei auf rein mechanischem Wege oder auf elektronischem Wege gesteuert werden. Bei der elektronischen Steuerung wird der Sollwert der gewünschten Bewegung als Geschwindigkeits- oder Wegverlauf vorgegeben, und ein elektronischer Regelkreis führt die Röntgenröhre diesem Sollwert nach. Der das Gerät Bedienende braucht dabei nur die entsprecnende Drucktaste mit der gewünschten Bewegungsfigur zu betätigen, alle weiteren Vorgänge erfolgen automatisch.

Die elektronische Aufbereitung bzw. Erstellung des Sollwertes erfolgt in dem bekannten Gerät auf rein analogem Wege. Dabei wurde ein Programmsteuerwerk verwendet, das einen Integrierer mit unterschiedlicher Bezugsspannung ansteuert. Die Ausgangsspannung der Integrierer wurde auf ein sogenanntes Diodennetzwerk gegeben und in einen sinusförmigen Spannungsverlauf umgewandelt, denn sämtliche gewünschten Figuren werden aus Teilen der Sinuskurve zusammengesetzt.

Die Erzeugung eines Sollwertes auf rein analoger Basis weist aber den schwerwiegenden Nachteil auf, daß die elektronische Schaltungsanordnung sehr empfindlich gegenüber Drifterscheinungen ist und infolgedessen eine aufwendige Einstell-Arbeit erfordert, die auch dann noch sehr umfangreich ist. wenn an einer kritischen Steile ein Teil ausgewechselt werden muß. Das Auftreten einer Drift bei einem Röntgenschichtaufnahmegerät mit elektronisch gesteuerter Verwischungsbahn bedeutet, daß die Verwischungsbahn, die Röntgenröhre und Füm gegensinnig zueinander durchfahren ihre Lage in bezug auf den Tisch, auf dem der Patr-nt während der Schichtaufnahme gelagert ist, ändert" Das beeinträchtigt die diagnostische Auswertung einer mit einem solchen Schichtaufnahmegerät hergestellten Schichtaufnahme.

Wenn der sinusförmige Verlauf des Sollwertes mittels eines Diodennetzwerkes erzeugt wird, kann es nicht ausbleiben, daß die Kurve nicht ideal sinusförmig verläuft und ausgeprägte Spitzen aufweist. Ein derartiger Verlauf des Sollwertes bei einer Geschwindigkeitsregelung bedeutet aber, daß die Röntgenröhre bzw. der dazu gegensinnig bewegte Film zu bestimmten Zeitpunkten relativ stark beschleunigt werden, so daß mechanische Erschütterungen des Systems Röntgenröhre/Film auftreten können, die unscharfe Schichtaufnahmen bewirken. .

Aufgabe der «. orliegenden Erfindung ist es daher, einen Sollwertgeber der eingangs genannten Art, der in an sich bekannter Weise zeitlich veränderliche Spannungen zur Steuerung der gegenläufigen Verschiebung von Röntgenröhre und Film bei einem Tomografiegerät erzeugt, so auszubilden, daß die erzeugte Spannung frei von Drifterscheinungen ist und daß Unstetigkeiten im Kurvenverlauf des Sollwertes, die Unscharfen hervorrufen können, weitgehend vermieden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenen Maßnahmen gelöst.

Die bekannten Integrierer wtrden also nach der Erfindung durch Zähler und das Diodennetzwerk durch einen Festwertspeicher, kurz ROM genannt, mit Sinusprogrammierung ersetzt. Bei Einsatz dieser Anordnung nach der Erfindung wird eine digitale Steuerung eines Schichtgerätes mit mehrdimensionaler Verwischung geschaffen, bei dem die Justierarbeiten vollständig entfallen und auch bei Ausfall einzelner Schaltungsteile diese durch andere Bausteine in einfacher Weise ersetzt werden können, wobei die Prüfung dieser Bausteine praktisch auf eine »Ja-Nein«-Aussage beschränkt wird.

Bei komplizierten Bewegungsfiguren ist eine Umkehr der Drehrichtung des Motorantriebs erforderlich. Deshalb muß die Polarität des Sollwertsignals umgekenn weriicn. Zm tiZtügUiig c;r;cs «*crsr.:gs" -~..-wertsignals müßten im Festwertspeicher auch negative Binärzahlen gespeichert und im Digital-Analog-Wandler in ein analoges Ausgangssignal mit negativer Polarität umgewandelt werden können. Der hiermit verbundene Aufwand kann reduziert werden, wenn gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die Polarität des Ausgangssignals des Digital-Analog-Wandlers vom Steuerwerk steuerbar ist. Festwertspeicher und Digital-Analog-Wandler brauchen dann nur positive Binarzahlcn zu verarbeiten.

Es sei erwähnt, daß an sich digital-gesteuerte Werkzeugmaschinen bekannt sind (DT-AS 16 63 011 und O ρ pe It »Kleines Handbuch technischer Regelvor-

gänge«, 3. Auflage, 1960, Seiten 592 bis 593), bei denen ein mehrere Werkzeugmaschinen steuernder Befehlsverteiler über eine von einem Taktgeber synchronisierte Multiplexeinrichtung alternierend mit mehreren Eingabevorrichtungen verbunden ist, dessen Ausgangssi- ϊ gnal nach Umwandlung in ein analoges Signal die Werkzeugmaschinen steuert. Die Steuerung der Werkzeugmaschinen erfolgt hierbei also in Abhängigkeit von den Daten, die über Lochstreifen od.dgl. in die Eingabeeinrichtung eingegeben werden. Die Verwendung ι ο von verschiedenen Lochstreifen od. dgl. zur Ausführung der verschiedenen Bewegungsfiguren bei einem Tomografiegerät wird allgemein abgelehnt, weil die Einstellung der Bewegungsfiguren auch durch ärztliches Hilfspersonal erfolgen soll, das n^{; :}"t für den Um- f$ gang mit solchen Datenträgern ausgebikici ist.

Ein Ausführungsbeispiel der K finning ist in der Zeichnung dargestellt und w:.d im f _·:^-nden näher beschrieben. Es zeigen

F i g. 1 ein Biocksch?Uh.',o eines Römgeiuomografiegerätes,

F i g. 2 ein Blockschahbild für einen digitalen Sollwertgeber nach der Erfindung fur zweidimensionale Führung.

In F i g. 1 sind mit 1 der oder die Motoren für den Geräteantrieb bezeichnet, 2 ist ein Geschwindigkeitsmesser. Von diesem kommt der Ist-Wert über den Summenwiderstand 3 an den Regelverstärker 4, der als Proportional-Integral-Regler geschaltet ist, worauf auch die Schaltung des Kondensators 5 und eines weiteren Widerstandes 6 hinweisen soll. 7 ist das Stellglied, von dem der Sollwert in Richtung des Pfeils 8 gegebenenfalls über eine dreiphasige Leitung an den bzw. die Geräteantriebsmotoren gegeben wird. An die Klemme

9 erfolgt die sogenannte Programmeingabe des gewünschten Programms. Das durch den Sollwertgeber

10 entsprechend aufbereitete bzw. erzeugte elektrische Signal, also die Ausgangsfunktion für die Steuerung der bewegbaren Teile des Gerätes, verlassen den Sollwertgeber <9 in Richtung des Pfeils 11 über einen Summenwiderstand 12 und gelangen ebenfalls an den Regelverstärker 4.

Der genannte Sollwertgeber 10 ist Gegenstand dieser Erfindung und wird nachstehend an Hand der F i g. 2 beschrieben. Die Klemmen 13 entsprechen der Klemme 9 nach Fig. 1. Hier erfolgt also die Programmeingabe und von hieraus erfolgt das Startsignal.

Die Start- und Prcgrammbefehle werden also auf ein Steuerwerk 14 gegeben, das seinerseits über die Leitungen 15 einen Zähler 16 für die ^-Richtung sowie einen Zähler 17 für die y-Kichtung steuert. Dabei ist jeweils eine Steuerleitung für die Vor- und Rückwärtszählung und die andere für die Rückstellung vorgesehen, die den Zähler in eine definierte Ausgangsstellung bringt. Der Ausgang der Zähler 16 und 17 ist über jeweils eine Datenleitung 18, die das digitale n-bit-Ausgangssignal (n eine ganze Zahl) überträgt (parallel), mit dem Multiplexer 19 verbunden, dessen Ausgang mit dem Adresseneingang des Festwertspeichers 21 verbunden ist. In den einzelnen Speicherplätzen dieses Festwertspeichers ist dabei ein digitaler Wert entsprechend der Größe sin χ (y) gespeichert, wobei χ bzw. y linear mit der Adresse des Speicherplatzes zusammenhängt. Am Ausgang des Festwertspeichers 21 steht dann jeweils der Digitalwert desjenigen Speicherplatzes, dessen eine Adresse am Eingang über den Multiplexer 19 eingegeben wird. Dieses Ausgangssignal hat m (m eine ganze Zahl) bit.

Der Ausgang des Festwertspeichers 21 ist über eine /77-bit-Datenleitung 22 mit dem Eingang eines Demultiplexers 23 verbunden, dessen beide Ausgänge über jeweils eine Datenleitung 24 mit dem Eingang eines Digital-Analog-Wandlers 25 für die x-Richtung und 26 für die j-Richiung verbunden sind. Die Digital-Analog· Wandler 25 bzw. 26 verwandeln das digitale Ausgangssignal des Festwertspeichers 21 in ein analoges Signal, beispielsweise durch eine Pulsbreitensteuerung: im letztgenannten FaI! sind am Ausgang des Digital-Analog-Wandlers Tiefpässe vorgesehen. Der analoge Sollwert für die x-Richtung kann dann an der Klemme 27 und der für die y-Richtung an der Klemme 28 abge nommen werden.

Vom Steuerwerk 14 verläuft eine Steuerleitung 29 zum Taktgeber 30, der seinerseits die übrigen SchaltungEteile synchronisiert, und zwar mittels der Leitung 31 das Steuerwerk 14, mittels der Leitung 34 den Multiplexer 19 und den Demultiplexer 23 und mittels ier Leitung 35 die Digital-Analog-Wandler 25 und 26. Außerdem werden über die Leitung 32 und 33 den Eingängen der Zähler 16 und 17 die Taktimpulse zugeführt. Außerdem steuert das Steuerwerk 14 über Leitungen 36 und 37 die Polarität der Ausgangssignale des Digital-Analog-Wandlers 25 bzw. 26.

Das Ausführungsbeispiel ist für eine zweidimensionale Steuerung gezeichnet. Bei Ergänzung um einen weiteren Zähler für die z-Richtung und einem weiteren Digital-Analog-Wandler kann die Verarbeitung der programmierten Funktion ausschließlich auf digitale Weise auch für eine dreidimensionale Bewegungsfigur, falls gewünscht, ausgeführt werden.

Das zentrale Steuerv/erk 14 steuert also einen Vor- und Rückwärtszähler 16 bzw. 17 für jede Richtung, die Taktfrequenz für diese Zähler 16 und 17 und die Polarität des A.usgangssignals über die Leitungen 36 und 37. Die Zählerausgänge 18 werden über einen Multiplexer 19 alternierend auf den Festwertspeicher 21 gegeben, welcher die Digitalinformation des jeweiligen Zählers in einen dazugehörigen Sinuswert transformiert. Dieser Sinuswert gelangt dann über den Demultiplexer 23 an die für die jeweilige Richtung zuständigen Digital-Analog-Wandler 25 und 26. Das pulsbreiten-modulierte Signal in dem Digital-Analog-Wandler 25 bzw. 26 wird einem Tiefpaß, wie oben beschrieben, zugeführt, wodurch dieses Signal in das analoge Ausgangssignal bzw. in die analoge Äusgangsfunkiion für die Steuerung üci bewegbaren Teile des Röntgentomografiegerätes umgewandelt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Sollwertgeber für ein Röntgentomografiegerät zur wahlweisen Erzeugung bestimmter Ausgangsfunktionen zur Steuerung der zu bewegenden Geräteteile in zwei oder drei zueinander senkrechten Richtungen, gekennzeichnet durch

a) ein Steuerwerk (14) zur Steuerung je eines Zählers (16, 17) für die von einem Taktgeber (30) kommenden Taktimpulse,

b) einen Festwertspeicher (21), der jedem Eingangssignal ein bestimmtes binäres Ausgangssignal zugeordnet,

c) je einen Digital-Analog-Wandler (25,26),

d) eine vom Taktgeber synchronisierte Multiplexeinrichtung (19, 23), die alternierend die Ausgänge der Zähler (16,17) mit dem Eingang des Festwertspeichers (21) und den Ausgang des Festwertspeichers mit den Eingängen der Digitai- Analog-Wandler (25,26) verbindet.

2. Sollwertgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarität der Ausgangssignale der Digital-Analog-Wandler (25, 26) vom Steuerwerk (14) steuerbar ist.