DE2410524A1

DE2410524A1 - Roentgengenerator fuer ein geraet zur anfertigung von schichtaufnahmen

Info

Publication number: DE2410524A1
Application number: DE2410524A
Authority: DE
Inventors: Hans-Werner Winkler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1974-03-05
Filing date: 1974-03-05
Publication date: 1975-09-11
Also published as: US3952200A; FR2263661A1; DE2410524B2; DE2410524C3; FR2263661B1

Description

Röntgengenerator für ein Gerät zur Anfertigung

von Schichtaufnahme'n

Ein Röntgengenerator gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 muß es ermöglichen, für eine Schichtaufnahme die 'Röntgenröhrenspannung und den Röntgenröhrenstrom einzustellen, wenn nicht mit einem Belichtungsautomaten gearbeitet wird. Die Aufnahmezeit ist bei der Anfertigung einer Schichtaufnahme durch den Ablaufmechanismus des Aufnahmegerätes vorgegeben.

Die bekannten Röntgengeneratoren für Schichtaufnahmegeräte besitzen getrennte Einstellorgane für die Röntgenröhrenspannung und den Röntgenröhrenstrom. Außer der Wahl der Bewegungsbahn der aus Röntgenröhre und Bildschichtträger bestehenden, beweglich gelagerten Aufnahmeeinheit muß zur Anfertigung einer Aufnahmeserie daher am Röntgenapparat die Röntgenröhrenspannung und der Röntgenröhrenstrom getrennt gewählt werden. Yor der Anfertigung einer Schichtaufnahme sind daher verhältnismäßig viele Handgriffe erforderlich. ' ·' V'·".

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Es ist zwar bei Röntgengeneratoren, die nicht zur Anfertigung von Schichtaufnahmen dienen, bereits bekannt, die Bedienung dadurch zu vereinfachen, daß man den einzelnen aufzunehmenden Körperorganen vorbestimmte Aufnahmedatenkombinationen fest zuordnet und für jedes Körperorgan durch Tastendruck die ihm zugeordnete Aufnahmedatenkombination auswählt. Zur Aufnahme eines Körperorgans ist daher nur eine einzige Taste zu drücken. Dabei werden alle Aufnahmedaten eingestellt. Dieser Gedanke ist jedoch auf einen Röntgengenerator für ein Gerät zur Anfertigung von Schichtaufnahmen nicht ohne weiteres übertragbar, denn bei der Anfertigung von Schichtaufnahmen ist die Aufnahmezeit fest vorgegeben und kann für ein und dasselbe Organ unterschiedliche Werte besitzen. Entsprechend dieser unterschiedlichen Werte müssen daher einem Organ mehrer? Aufnahmedatenkombinationen zugeordnet werden. Die unterschiedlichen Aufnahmezeiten für ein Organ ergeben sich daraus, daß ein Schichtgerät entweder zur Anfertigung von Planigraphien oder von Zonographien verwendbar ist. Bei einer Planigraphie ist nur eine verhältnismäßig dünne Körperschicht scharf abgebildet, während bei einer Zonographie eine dickere Körperzone auf dem Bild scharf wiedergegeben wird. Demgemäß ist der Bewegungswinkel der Aufnahmeeinheit und damit die Aufnahmezeit bei einer Planigraphie größer als bei einer Zonographie.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Röntgengenerator gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so auszubilden, daß seine Bedienung im Vergleich zum Stand der Technik wesentlich vereinfacht ist.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Bei dem erfindungsgemäßen Röntgengenerator ist für eine Planigraphie oder Zonographie nur eine einzige Einstellung erforderlich. In der Praxis ist es ausreichend, wenn für jedes Organ zwei Wertepaare für Röntgenröhrenspannung und Röntgenröhrenstrom vorprogrammiert sind, νδη denen das eine Wertepaar für eine lange und das andere Wertepaar für eine kurze Aufnahmezeit gewählt wird. _ 3 _

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Eine zweckmäßige Weiterbildung des Gegenstands des Patentanspruchs 1 ergibt sich aus dem Patentanspruch 2. Eei dieser Weiterbildung erübrigt sich ein Stelltransformator für die Röntgenröhrenspannung. Im Bereich kurzer Aufnahmezeiten, d.h. hoher Röntgenröhrenströme, kann die Röntgenröhrenspannung über den Röntgenröhrenstrom und den Spannungsabfall an; Serienwiderstand im Speisekreis der Röntgenröhre, der z.B. der Innenwiderstand des Generators sein kann, eingestellt werden. Bei langen Aufnahmezeiten und niedrigen Röntgenröhrenströmen erfolgt die Einstellung der Röntgenröhrenspannunc: und des Röntgenröhrenstroms über den Phasenwinkel während dem die Primärspannung auf den Hochspannungstransformator durchgeschaltet ist.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Erfindung,

Fig. 2 das Schaltbild eines Röntgengenerators nach der Erfindung, und

Fig. 3 eine Darstellung des Einstellorgans beim Generator gemäß Figur 2.

In der Figur A ist auf der Abszisse der Röntgenröhrenstrom und auf der Ordinate die Röntgenröhrenspannung aufgetragen. Die Kurven 1 bis 5 sind Wertepaaren aus Röntgenröhrenspannung ■ und Röntgenröhrenstrom zugeordnet, die die gleiche Dosisleistung ergeben. Bei einer bestimmten, konstanten Aufnahmezeit wird also beispielsweise durch alle Wertepaare aus Röntgenröhrenspannung und Röntgenröhrenstrom, die sich aus der Kurve 1 ergeben, dieselbe Bil&schwärsun^ erzielt.

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Mit einem Schichtgerät kann im allgemeinen wahlweise eine Planigraphie oder eine Zonographie angefertigt werden. Bei der Planigraphie wird eine verhältnismäßig dünne Körperschicht scharf abgebildet, während bei einer Zonographie eine Körperzone verhältnismäßig großer Dicke scharf abgebildet wird. Demgemäß ist der Winkel, der von der Aufnahmeeinheit aus Röntgenröhre und Bildschichtträger während der Aufnahmezeit zurückgelegt wird, bei einer Planigraphie wesentlich größer als bei einer Zonographie. Daraus ergibt sich, daß die Aufnahmezeiten für Planigraphien größer als für Zonographien sind. Die Aufnahmezeiten hängen außer von der Art der Aufnahme auch noch von der Verwischungsfigur ab. Jedem aufzunehmenden Körperorgan sind dann, wenn für eine Planigraphie oder Zonographie je eine bestimmte Schichtfigur zugrunde gelegt wird, zwei Aufnahmezeiten zugeordnet. Dementsprechend müssen zwei Wertepaare aus Röntgenröhrenspannung und Röntgenröhrenstrom für ein Körperorgan zur Verfügung stehen. Wenn für eine der Aufnahmearten oder für beide Aufnahmearten mehrere Schichtfiguren zur Verfugung stehen, erhöht sich die Anzahl der Aufnahmezeiten und damit der Wertepaare für Röntgenröhrenspannung und Röntgenröhrenstrom. ' -

Der Figur 1 liegt die Annahme zugrunde, daß entsprechend den obigen Ausführungen für Jedes aufzunehmende Körperorgan zwei Wertepaare zur Anfertigung einer Aufnahme zur Verfügung stehen, nämlich ein Wertepaar mit niedrigem Röntgenröhrenstrom für eine lange Aufnahmezeit (Planigraphie) und ein Wertepaar mit einem hohen Röntgenröhrenstrom für eine Aufnahme mit kurzer Aufnahmezeit (Zonographie). Für die Aufnahmen mit langer Aufnahmezeit gilt die Arbeitskurve 6 und für Aufnahmen mit kurzer Aufnahmezeit die Arbeitskurve 7 in Figur 1. Die Kurve ist durch eine Phasenanschnittsteuervorrichtung im Primärkreis des Hochspannungstransformators realisierbar, durch die der Phasenwinkel während dem die Speisespannung auf den Hoch-

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spannungstransformator durchgeschaltet ist, veränderbar ist. Dem Phasenwinkel entsprechend erhält man also unterschiedliche Wertepaare aus Röntgenröhrenspannung und Röntgenröhrenstrom entsprechend der Kurve 6.

Der Kurve 7 liegt die Tatsache zugrunde, daß der Hochspannungstransformator wie bei der Kurve 6 mit einer einzigen festen Leerlaufspannung an seinem Ausgang betrieben wird, und daß die Röntgenröhrenspannung über den Spannungsabfall am Innenwiderstand des Hochspannungstransformators, der einen Serienwiderstand im Speisekreis der Röntgenröhre darstellt, oder einen gesonderten Vorwiderstand dieser Art eingestellt wird. Die Spannung an der Röntgenröhre hängt demgemäß vom Röntgenröhrenstrom ab. Da der Röntgenröhrenstrom durch den Heizstrom der Röntgenröhre bestimmt ist, erfolgt somit sowohl die Einstellung des Röntgenröhrenstroms als auch der Röntgenröhrenspannung über den Heizstrom. Die Leerlaufspannung des der Kurve zugrundeliegenden Generators liegt bei 190 kY und fällt gemäß der Kurve 7 (Gerade) mit zunehmendem Röntgenröhrenstrom ab. Zu jedem Röntgenröhrenstrom gehört somit aufgrund der Kurve eine bestimmte Röntgenröhrenspannung.

Aus der Pigur 1 geht hervor, daß eine Aufnahme, die beispielsweise mit einer Dosisleistung gemäß der Kurve 2 angefertigt werden soll, bei einer Dosisleistungsregelung gemäß der Kurve mit einer Röntgenröhrenspannung von 103 kV und einem Röntgenröhrenstrom von 100 mA angefertigt wird, während bei einer Wahl der Röntgenröhrenspannung und des Röntgenröhrenstroms entsprechend der Kurve 7 die Röntgenröhrenspannung 76 kV und der Röntgenröhrenstrom 370 mA beträgt. Beide Wertepaare ergeben dieselbe Bildschwärzung in einer bestimmten Aufnahmezeit.

Aus der Pigur 1 ergibt sich, daß die Aufnahmedaten für Aufnahmen, die mit einem niedrigen Röntgenröhrenstrom in der Größenanordming von bis zu etwa 100 mA angefertigt werden'

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sollen, über die Phasenanschnittssbeuervorrichtung eingestellt werden können, während die Aufnahmedaten für Aufnahmen mit einem hohen Röntgenröhrenstrom über 100 mA über den Heizstrom der Röntgenröhre gewählt werden können. Eine Wahl niedriger Röntgenröhrenströme und niedriger Röntgenröhrenspannungen ist über den Heizstrom der Röntgenröhre deshalb schlecht möglich, weil in diesem Fall ein relativ hochohmiger Serienwiderstand im Speisekreis der Röntgenröhre vorgesehen werden müßte, der unerwünscht ist. Nur bei Verwendung eines solchen hochohmigen Widerstandes ist ein entsprechend steiler Abfall der Kurve 7 und damit eine Wahl niedriger Röntgenröhrenspannungen bei niedrigen Röntgenröhrenströmen möglich. Die Wahl hoher Röntgenröhrenströme ist durch eine Phasenanschnittsteuervorrichtung prinzipiell möglich; hierzu sind jedoch Schaltglieder erforderlich, die für einen verhältnismäßig hohen Strom dimensioniert sind. Diese Schaltglieder sind jedoch teuer.

Es ergibt sich somit, daß bei einem Röntgengenerator für ein Schichtaufnahmegerät die Wahl zweier Wertepaare für Röntgenröhrenspannung und Röntgenröhrenstrom für jedes aufzunehmende Organ in besonders einfacher Weise möglich ist, wenn das eine Wertepaar über den Heizstrom der Röntgenröhre und das andere Wertepaar über eine Phasenanschnittsteuervorrichtung im Primärkreis des Hochspannungstransformators festgelegt wird. Der Phasenwinkel bestimmt dabei den Effektivwert des Röntgenröhrenstroms und der Röntgenröhrenspannung sowie unter Umständen auch deren Spitzenwert.

In der Figur 2 ist ein Röntgengenerator gezeigt, der die Verhältnisse der Figur 1 verwirklicht. Ein Vortransformator 1-ist über einen Netzschalter 2 ans Netz anschaltbar. Der Abgriff 3 ist fest eingestellt. Am Vortransformator 1 sind zwei Spannungen abgegriffen, die einen Thyristorschalter 4 einerseits über einen Vorwiderstand 5 und einen Relaiskontakt β und andererseits über einen Triac 7 und einen Relaiskontakt 8

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zuführbar sind. Der Thyristorschalter 4 steuert die Anschaltung der Primärwicklung des Hochspannungstransformators 9 an den Vortransformator 1. Die Sekundärwicklung des Hochspannungstransformators 9 ist über einen Hochspannungsgleichrichter 10 einer Röntgenröhre 11 zugeführt.

Der Heizstrom der Röntgenröhre 11 wird durch einen Heiztransformator 12 erzeugt, der entweder über einen Vorwiderstand 13 und einen Relaiskontakt 14 oder über einen Torwiderstand 15 und einen verstellbaren Widerstand 16 sowie einen Relaiskontakt 17 ans Hetz anschaltbar ist. Der Stellwiderstand 16 ist Bestandteil eines Organwählers. Der Organwähler enthält ferner einen Stellwiderstand 18, der einer Phasenanschnittsteuervorrichtung 19 zugeordnet ist, die den Triac 7 steuert. Durch den Stellwiderstand 18 ist der Phasenwinkel, während dem die Ausgangsspannung des Vortransformators 1 auf den Hochspannungstransformator 9 durchgeschaltet wird, einstellbar.

Die Aufnahmezeit wird durch einen Zeitschalter 20 bestimmt, der vom Schichtgerät aus ansteuerbar ist. Das Schichtgerät· besitzt ein Pult 21, an dem Tasten 22 bis 25 vorgesehen sind, durch die die Bewegungsbahn der Aufnahmeeinheit"aus Röntgenröhre und Bildschichtträger und die Art einer Aufnahme (Planigraphie, Zonographie) wählbar ist. Die Tasten 22 und 23 sind dabei kurzen Aufnahmezeiten von 0,6 und 1,2 see und die Tasten 24 und.25 langen Aufnahmezeiten von 2,5 und 5 see zugeordnet. Durch die Tasten 22 und 23 wird eine linare Verwischungsbahn zur Zonographie und durch die Tasten 24 und 25 eine kreisförmige Verwischungsbahn zur Planigraphie gewählt.

B.eim Drücken einer der Tasten 22 bis 25 wird die Verwischungsbahn gewählt und die Aufnahmezeit in den Zeitschalter 20 eingegeben. Ferner wird beim Drücken einer der Tasten 22 und 23 das Relais 26 und beim Drücken einer der Tasten 24 und 25 das Relais 27 erregt. Das Relais 26 betätigt die Kontakte 6 und

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und das Relais 27 die Kontakte 8 und 14. Wird also eine kurze Aufnahmezeit gewählt (Zonographie), so werden die Kontakte 6 und 17 geschlossen. Bei der Betätigung des Organwählers 1 6, ist die Phasenanschnittsteuervorrichtung 19 wirkungslos, weil die Kontakte 8 und 14 geöffnet sind. Der Organwähler wird in eine dem aufzunehmenden Organ zugeordnete Stellung gebracht. In dieser Stellung stellt der Stellwiderstand 16 den Röntgenröhrenstrom über den Heizstrom und über den Spannungsabfall am Vorwiderstand 5 die Röntgenröhrenspannung gemäß der Kurve in Figur 1 ein. Beim Betätigen eines Aufnahmeauslösers 28 zündet der Thyristorschalter 4. Der Zeitschalter 20 beendet eine Aufnahme, indem er nach Ablauf der Aufnahmezeit die Gitterspannung am Thyristorschalter 4 abschaltet, so daß der Thyristorschalter 4 erli^oht.

Wird eine der Tasten 24 und 25 gedrückt, d.h. eine lange Aufnahmezeit gewählt (Planigraphie), so werden die Kontakte 8 und 14 angeschlossen. Der Heizstrom der Röntgenröhre ist in diesem Pail durch den Widerstand 13 bestimmt. Die Widerstände 15 und 16 sind wirkungslos, weil der Kontakt 17 geöffnet ist. Die Röntgenröhrenspannung und der Röntgenröhrenstrom werden außer vom Heizstrom von der Stellung des■Stellwiderstands 18 und damit vom Phasenwinkel bestimmt, während dem die Ausgangsspannung des Transformators 1 auf den Hochspannungstransformator 9 durchgeschaltet wird. Jedem aufzunehmenden Organ ist auch hier wieder eine bestimmte Stellung des Stellwiderstands 18 und damit ein bestimmtes Paar aus Röntgenröhrenspannung und Röntgenröhrenstrom gemäß der Kurve 6 der Figur 1 zugeordnet.

Die Figur 3 zeigt eine mögliche Realisierung des Organwählers. Der Organwähler enthält einen Seilzug 29, der über Rollen 30 bis 33 geführt ist. Die Rollen 30 und 31 können dabei mit den Stellmitteln für die Widerstände 16 und 18 verbunden sein, während auf der Achse der Rolle 33 ein Stellglied sitzen kann. Der Seilzug 29 trägt drei Marken 34 bis 36. Die Marke 34 ist

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dabei einem dünnen, die Marke 35 einem mittleren und die Marke 36 einem dicken Patienten zugeordnet. Die Einstellung erfolgt in der Weise, daß die Rolle 33 gedreht wird, bis die dem Patienten zugeordnete Marke 34 bis 36 auf eine bestimmte Stelle der Skala A bis L deutet. Den Marken A bis 1 sind dabei einzelne Körperorgane zugeordnet.

Zusammenfassend ergibt sich somit, daß bei der Aufnahme eines Körperorgans nur ein einziger Einstellvorgang mittels des der Rolle 33 zugeordneten Einstellorgans erforderlich ist. Die Wahl des erforderlichen Wertepaares aus Röntgenröhrenspannung und -strom entsprechend der Aufnahmeart (Planigraphie, Zonographie) erfolgt automatisch beim Betätigen einer der Tasten 22 bis 25 über die Relais 26 und 27 und die ihnen zugeordneten Kontakte.

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Claims

Patentansprüche

/ly/Röntgengenerator für ein Gerät zur Anfertigung von Schichtaufnahmen mit unterschiedlichen, durch die Gerätebewegungsbahn der. aus Röntgenröhre und Bildschichtträger bestehenden Aufnahmeeinheit vorgegebenen Aufnahmezeiten, der Einstellmittel für die Röntgenröhrenspannung und den Röntgenröhrenstrom und einen Zeitschalter zur Bestimmung der Aufnahmezeit besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß im Generator für jede Aufnahmezeit und jedes .aufzunehmende Körperorgan ein Wertepäar aus Röhtgenröhrenspannung und Röntgenröhrenstrom programmiert und durch eine Wahleinrichtung (16,18) sowie die Mittel (22 bis 25) zur Wahl der Bewegungsbahn auswählbar ist.*
2. Röntgengenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Aufnahmezeiten unterhalb einer oberen Grenze sich die Röntgenröhrenspannung aus der Leerlaufspannung des Hochspannungstransformators und dem durch den Röntgenröhrenstrom bedingten Spannungsabfall an einem Serienwiderstand im Speisekreis der Röntgenröhre ergibt, und der Röntgenröhrenstrom über den Heizstrom der Röntgenröhre einstellbar ist, daß eine in Abhängigkeit von der gewählten Aufnahmezeit betätigbare Umschalteinrichtung (6, 8, 14, 17, 26, 27) vorhanden ist, die oberhalb der Grenze einen festen Heizstrom für die Röntgenröhre (11) einstellt und eine im Primärkreis des Hochspannungstransformators (9) liegende Phasenanschnittsteuervorrichtung (7, 19) in Betrieb nimmt, und daß durch die Wähleinrichtung (16, 18) der Phasenwinkel, während dem die Primärspannung während einer Halbwelle auf den Hochspannungstransformator durchgeschaltet wird und der Heizstrom der Röntgenröhre (11) dem aufzunehmenden Organ entsprechend einstellbar ist.

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3. Röntgengenerator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ümsehalteinrichtung (6, 8, 14, 17, 26, 27) durch die Mittel (22 "bis 25) zur Wahl der Bewegungsbahn der Röntgenröhre betätigbar ist.
4. Röntgengenerator nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wahleinrichtung ein Stellmittel (29)
enthält, an dem verschiedenen Patientendicken zugeordnete
Marken (34, 35, 36) befestigt sind, denen Marken (A bis l)
einer Organskala zugeordnet sind, und daß durch das Stellmittel (29) Steuermittel (16, 18) für den Heizstrom der Röntgenröhre (11) und den Phasenwinkel der Phasenanschnittsteuervorrichtung (19) betätigbar.sind.
5. Röntgengenerator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellmittel von einem Seilzug (29) gebildet ist.

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