DE2204453A1 - ROENTGEN DIAGNOSTIC APPARATUS WITH AN IMAGE AMPLIFIER TELEVISION CHAIN AND A CONTROL CIRCUIT FOR THE DOSE PERFORMANCE OF THE PATIENT - Google Patents
ROENTGEN DIAGNOSTIC APPARATUS WITH AN IMAGE AMPLIFIER TELEVISION CHAIN AND A CONTROL CIRCUIT FOR THE DOSE PERFORMANCE OF THE PATIENTInfo
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Description
Röntgendiagnostikapparat mit einer Bildverstärker-Fernsehkette und einem Regelkreis für die Dosisleistung nach dem PatientenX-ray diagnostic apparatus with an image intensifier television chain and a control circuit for the dose rate according to the patient
Die Erfindung bezieht sich auf einen Röntgendiagnostikapparat mit einer Bildverstärker-Fernsehkette und einem Regelkreis für die Dosisleistung nach dem Patienten, der einen Istwertgeber und einen Sollwertgeber für die Dosisleistung, ein Dosisleistungs-Vergleichsglied und von diesem gesteuerte Stellmittel für die P.öntgenrÖhrenspannung und den Röntgenröhrenstrom enthält .The invention relates to an X-ray diagnostic apparatus with an image intensifier television chain and a control circuit for the dose rate according to the patient, an actual value generator and a set value generator for the dose rate, a dose rate comparator and control means for the X-ray tube voltage and the X-ray tube current controlled by this .
Es ist ein Röntgendiagnostikapparat dieser Art bekannt, bei dem die Stellmittel einen Elektromotor enthalten, welcher einen Abgriff eines dem Hochspannungstransformator und dem Heiztransformator der Röntgenröhre vorgeschalteten Stelltransformator verstellt. Die Regelung der Dosisleistung erfolgt dabei durch kontinuierliche Veränderung der Röntgenröhrenspannung und des Röntgenröhrenstroms.An X-ray diagnostic apparatus of this type is known in which the actuating means contain an electric motor which has a tap one the high voltage transformer and the filament transformer the adjustable transformer upstream of the X-ray tube. The dose rate is regulated by continuous change in the X-ray tube voltage and the X-ray tube current.
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Nachteilig ist bei diesem Röntgendiagnostikapparat, daß die Verstellung des Röntgenröhrenstroms mit der Verstellung der Röntgenröhrenspannung gekoppelt ist, so daß der Röntgenröhrenstrom bei einer Abweichung des Istwerts der Dosisleistung von ihrem Sollwert durch die Trägheit des Stellorgans verhältnismäßig langsam verändert wird. Die Folge davon ist, daß die Zeit, die erforderlich- ist, bis Abweichungen des Istwerts der Dosisleistu:,_; vom Sollwert ausgeregelt werden, verhältnismäßig groß ist. Es vergeht somit beim Durchleuchtungsbetrieb eine verhältnismäßig lange Zeit, bis die Helligkeit auf dem Sichtgerät nach einer Veränderung der Absorptionsverhältnisse der Röntgenstrahlung, z.B. nach einer Drehung des Patienten, wieder ihren optimalen Wert aufweist.The disadvantage of this X-ray diagnostic apparatus is that the adjustment of the X-ray tube current with the adjustment of the X-ray tube voltage is coupled so that the X-ray tube current in the event of a deviation of the actual value of the dose rate from its Setpoint is changed relatively slowly by the inertia of the actuator. The consequence of this is that the time that is necessary until there are deviations from the actual value of the dose rate:, _; are regulated by the setpoint, is relatively large. Thus, a relatively long time goes by in fluoroscopy long time until the brightness on the viewing device after a change in the absorption ratios of the X-rays, e.g. after a rotation of the patient, shows its optimal value again.
Nachteilig ist bei dem bekannten Röntgendiagnostikapparat ferner, daß der Röntgenröhrenstrom mit zunehmender Röntgenröhrenspannung nichtlinear ansteigt. Dies ist durch die Charakteristik der Röntgenröhre bedingt. Zur Erzielung einer optimalen Regelung ist aber z.B. beim Durchleuchtungsbetrieb ein linearer Anstieg des Röntgenröhrenstroms in Abhängigkeit von der Röntgenröhrenspannung erwünscht.Another disadvantage of the known X-ray diagnostic apparatus is that that the x-ray tube current increases non-linearly with increasing x-ray tube voltage. This is by the characteristic of the X-ray tube. In order to achieve optimal regulation, however, there is, for example, a linear increase in fluoroscopic operation of the X-ray tube current as a function of the X-ray tube voltage is desirable.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Röntgendiagnostikapparat der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem Abweichungen des Istwerts der Dosisleistung von ihrem Sollwert innerhalb kürzester Zeit ausgeregelt werden und bei dem die Regelung optimal verläuft, bei dem also der Verlauf des Röntgenröhren-Stroms in Abhängigkeit von der Röntgenröhrenspannung dem optimalen Verlauf anpaßbar ist.The object of the invention is to create an X-ray diagnostic apparatus of the type mentioned at the outset in which deviations the actual value of the dose rate can be adjusted from its setpoint within a very short time and at which the control runs optimally, in which the course of the X-ray tube current is optimal depending on the X-ray tube voltage Course is customizable.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Ausgang des Dosisleistungs-Vergleichsglieds mit dem Sollwerteingang eines Röntgenröhrenspannungs-Vergleichsgliedes und überAccording to the invention, this object is achieved in that the output of the dose rate comparison element corresponds to the setpoint input an X-ray tube voltage comparator and over
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einen Funktionsgenerator zur Festlegung des Röntgenröhrenstromverlaufs in Abhängigkeit von der Röntgenröhrenspannung im Sinne der Erzielung einer optimalen Regelung mit dem Sollwerteingang eines Röntgenröhrenstrom-Vergleichsgliedes verbunden ist, und daß die Istwerteingänge des Röntgenröhrenspannungs-Vergleichsgliedes und des Röntgenröhrenstrom-Vergleichsgliedes an entsprechenden Istwertgebern und die Ausgänge dieser Vergleichsglieder an getrennten Stellmitteln für die Röntgenröhrenspannung und den Röntgenröhrenstrom angeschlossen sind. Beim Erfindungsgegenstand enthält der Regelkreis für die Dosisleistung somit zwei unterlagerte RegeLk reise für die Röntgenröhrenspaniiung und den Röntgenröhrenstrom. Weil der Röntgenröhrenstrom und die Röntgenröhrenspannung jeweils in eigenen elektronischen Regelkreisen rasch eingestellt werden können-, werden Abweichungen des Istwerts der Dosisleistung von ihrem Sollwert wesentlich schneller ausgeregelt als bei dem bekannten Röntgendiagnostikapparat der eingangs genannten Art0 Durch den Funktionsgenerator kann ein linearer Verlauf des Röntgenröhrenstroms in Abhängigkeit von der Röntgenröhrenspannung, der. den optimalen Verhältnissen entspricht, festgelegt werden, so daß eine exakte und optimale Regelung erzielbar ist.a function generator for determining the X-ray tube current curve as a function of the X-ray tube voltage in the sense of achieving optimal control is connected to the setpoint input of an X-ray tube current comparison element, and that the actual value inputs of the X-ray tube voltage comparison element and the X-ray tube current comparison element are connected to corresponding actual value transmitters and the outputs of these comparison elements separate adjusting means for the X-ray tube voltage and the X-ray tube current are connected. In the subject matter of the invention, the control circuit for the dose rate thus contains two subordinate control circuits for the X-ray tube voltage and the X-ray tube current. Because the X-ray tube current and the X-ray tube voltage may be rapidly adjusted each in its own electronic control circuits -, deviations are corrected of the actual value of the dose rate much faster from its target value than in the known X-ray diagnostic apparatus of the aforementioned type 0 by the function generator, a linear curve of the X-ray tube current in dependence from the X-ray tube voltage, the. corresponds to the optimal conditions, so that an exact and optimal control can be achieved.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung-ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels für Durchleuchtung anhand der Zeichnung.Further advantages and details of the invention emerge from the following description of an exemplary embodiment for fluoroscopy with reference to the drawing.
In der Zeichnung ist der für die Erfindung wesentliche Hochspannungskreis einer Röntgenröhre 1 dargestellt. Der Hochspannungskreis enthält zwei Hochspannungsgleichrichter 2 und 3, welche in Serie zueinander geschaltet sind. Die einen Pole der I-Iochspannungsgleichrichter 2 und 3 sind über zwei gleich große !■^widerstände 4 und 5, deren Verbindungsleitung an Masse liegt, miteinander verbunden. Die anderen Pole der Hochspannungsgleichrichter 2 und 3 sind über Elektronenröhren 6 und 7j die zur Re-The high-voltage circuit of an X-ray tube 1, which is essential for the invention, is shown in the drawing. The high-voltage circuit contains two high-voltage rectifiers 2 and 3, which are connected in series with one another. One of the poles of the Ioch-voltage rectifiers 2 and 3 are connected to one another via two equal-sized resistors 4 and 5, the connecting line of which is connected to ground. The other poles of the high-voltage rectifiers 2 and 3 are via electron tubes 6 and 7 j the
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gelling der Röntgenröhrenspannung dienen, an der Kathode bzw. Anode der Röntgenröhre 1 angeschlossen. Die Heizspannung der Röntgenröhre 1 wird durch einen Heiztransformator 8 erzeugt, dessen Primärwicklung 9 ein Triac 10 zur Veränderung des Heizstromes und damit auch des Röntgenröhrenstroms vorgeschaltet ist. Die Zündelektrode des Triacs 10 ist an einer Zündeinrichtung 11 angeschlossen, die von einem Röntgenröhrenstrom-Vergleichsglied 12 gesteuert wird. Der Istwerteingang des Röntgenröhrenstrom-Vergleichsgliedes 12 ist mit dem Ausgang eines Verstärkers 13 verbunden, während der Sollwerteingang des Vergleichsgliedes 12 am Ausgang eines Funktionsgenerators 14 liegt.gelling the X-ray tube voltage, connected to the cathode or anode of the X-ray tube 1. The heating voltage of the X-ray tube 1 is generated by a heating transformer 8, the primary winding 9 of which is preceded by a triac 10 for changing the heating current and thus also the X-ray tube current is. The ignition electrode of the triac 10 is connected to an ignition device 11, which is controlled by an X-ray tube current comparator 12 is controlled. The actual value input of the X-ray tube current comparator 12 is connected to the output of an amplifier 13, while the setpoint input of the comparison element 12 is at the output of a function generator 14.
Die Untersuchung eines Patienten erfolgt mittels einer Bildverstärker-Fernsehkette, die einen Bildverstärker 15, eine Fernsehkamera 16, eine Fernsehzentrale 17 und ein Sichtgerät 18 enthält. Die Fernsehkamera 16 oder ein Multiplier liefert auf der Leitung 19 ein dem Istwert der Dosisleistung nach dem Patienten entsprechendes elektrisches Signal, das dem Istwerteingang eines Dosisleistungs-Vergleichsgliedes 23 zugeführt ist. Der Sollwerteingang 24 des Dosisleistungs-Vergleichsgliedes 23 ist an einem nicht dargestellten Sollwertgeber für die Dosisleistung angeschlossen.A patient is examined by means of an image intensifier television chain, which contains an image intensifier 15, a television camera 16, a television center 17 and a display device 18. The television camera 16 or a multiplier supplies the actual value of the dose rate according to the patient on the line 19 corresponding electrical signal which is fed to the actual value input of a dose rate comparison element 23. Of the Setpoint input 24 of dose rate comparator 23 is connected to a setpoint generator, not shown, for the dose rate connected.
Das Ausgangssignal des Dosisleistungs-Vergleichsgliedes 23, das der Differenz zwischen dem Ist- und Sollwert der Dosisleistung entspricht, ist dem Eingang des Funktionsgenerators 14 und dem Sollwerteingang eines Röntgenröhrenspannungs-Vergleichsgliedes zugeführt. Am Istwerteingang 21 des Röntgenröhrenspannungs-Vergleichsgliedes 20 liegt ein dem Istwert der Röntgenröhrenspannung entsprechendes Signal, das in nicht dargestellter, bekannter Weise gebildet wird. Das Ausgangssignal des Röntgenröhrenspannungs-Vergleichsgliedes 20 steuert über eine Steuereinrichtung die Spannungsabfälle an den Elektronenröhren 6 und 7 und damit die Röntgenröhrenspannung,The output signal of the dose rate comparator 23, the the difference between the actual and target value of the dose rate is the input of the function generator 14 and the setpoint input of an X-ray tube voltage comparator fed. At the actual value input 21 of the X-ray tube voltage comparison element 20 there is a signal corresponding to the actual value of the X-ray tube voltage, which is known in FIG Way is formed. The output of the X-ray tube voltage comparator 20 controls the voltage drops across the electron tubes 6 and 7 and thus via a control device the X-ray tube voltage,
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Das vom Verstärker 13 gelieferte, dem Istwert des Röntgenröhrenstroms entsprechende Ausgangssignal wird aus einem an den Meßwiderständen 4 und 5 abgegriffenen Signal so gebildet, daß es nahezu frei von überlagerten Wechselspannungsanteilen ist.The actual value of the X-ray tube current supplied by the amplifier 13 The corresponding output signal is formed from a signal tapped at the measuring resistors 4 and 5 in such a way that it is almost free of superimposed alternating voltage components.
Der Regelkreis für die Dosisleistung enthält bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel zwei unterlagerte Regelkreise für den Röntgenröhrenstrom und die Röntgenröhrenspanriung. Im Gegensatz zum Stand der Technik wird'somit der Istwert des Röntgenröhrenstroms und der Istwert der Röntgenröhrenspannung erfaßt. Bei einer Abweichung des Istwerts der Dosisleistung vom Sollwert, bei der auch eine Abweichung der Signale an den beiden Eingängen des Yergleichsglieds 12 auftritt, wird der Triac 10 voll geöffnet, so daß der maximal mögliche Heizstrom fließt, bis der Istwert der Dosisleistung dem Sollwert nachgeführt ist. Wenn der Istwert der Dosisleistung mit dem Sollwert wieder übereinstimmt, stimmen auch die Signale an den beiden Eingängen des Vergleichsgliedes 12 für den Röntgenröhrenstrom wieder überein. In gleicher Weise wird die Röntgenröhrenspannung durch das Ausgangssignal des Röntgenröhrenspannungs—Yergleichsglieds 20 im Sinne eines Angleichs des Signals am Istwerteingang des Röntgenröhrenspannungs-Vergleichsgliedes 20 an das Signal am Sollwerteingang 21 verändert.The control loop for the dose rate contains the one described Embodiment two subordinate control loops for the X-ray tube current and the X-ray tube voltage. In contrast The actual value of the X-ray tube current thus becomes the state of the art and the actual value of the X-ray tube voltage is detected. In the case of a deviation of the actual value of the dose rate from the nominal value, in the case of which there is also a deviation of the signals at the two Inputs of the comparison element 12 occurs, the triac 10 is fully opened so that the maximum possible heating current flows, until the actual value of the dose rate follows the target value. When the actual value of the dose rate with the target value again agrees, the signals at the two inputs of the comparison element 12 for the X-ray tube current also agree match again. In the same way, the X-ray tube voltage is determined by the output signal of the X-ray tube voltage comparator 20 in the sense of matching the signal at the actual value input of the X-ray tube voltage comparison element 20 to the signal at setpoint input 21 changed.
Wegen der schnellen Hochsteuerung des Röntgenröhrenstroms auf den maximal zulässigen Wert bei einer Änderung der Dosisleistung, d.h. bei einer Abweichung des Istwerts der Dosisleistung von ihrem Sollwert, wird zur Ausregelung von Abweichungen des Istwerts der Dosisleistung von ihrem Sollwert nur eine sehr kurze Zeit benötigt. Die Regelverzögerung ist daher sehr gering, so daß die Bildhelligkeit auf dem Sichtgerät 18 praktisch immer optimal ist.Due to the rapid increase in the X-ray tube current to the maximum permissible value when the dose rate changes, i.e. if the actual value of the dose rate deviates from its nominal value, deviations in the Actual value of the dose rate from its setpoint only takes a very short time. The control delay is therefore very small, so that the image brightness on the viewing device 18 is practically always optimal.
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Der Verlauf des Röntgenröhrenstroms in Abhängigkeit von der Röntgenröhrenspannung ist nicht wie beim Stand der Technik durch die Charakteristik der Röntgenröhre festgelegt, sondern wird durch den Funktionsgenerator 14 bestimmt. Der Funktionsgenerator 14 ist so einstellbar, daß der Röntgenröhrenstrom in Abhängigkeit von der Röntgenröhrenspannung linear verläuft, was für eine exakte und optimale Regelung erforderlich ist. Der Röntgenröhrenstrom steigt somit von seinem minimalen Anfangswert auf seinen maximalen Endwert linear an.The course of the X-ray tube current as a function of the X-ray tube voltage is not as in the prior art determined by the characteristics of the X-ray tube, but is determined by the function generator 14. The function generator 14 is adjustable so that the X-ray tube current is linear as a function of the X-ray tube voltage, what is required for an exact and optimal control. The X-ray tube current thus increases from its minimum initial value linearly to its maximum final value.
Die Erfindung ist in Verbindung mit einem Röntgendiagnostikapparat für Durchleuchtung beschrieben, sie ist prinzipiell aber auch für die Anfertigung von Röntgenaufnahmen anwendbar.The invention is in connection with an X-ray diagnostic apparatus described for fluoroscopy, but in principle it can also be used for making x-rays.
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