DE2448309C2

DE2448309C2 - Röntgendiagnostikgenerator

Info

Publication number: DE2448309C2
Application number: DE2448309A
Authority: DE
Inventors: Wigle Foppe Smits; Willem Eelke Eindhoven Spaak
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1973-10-12
Filing date: 1974-10-10
Publication date: 1986-12-04
Also published as: DE2448309A1; SE411826B; AU7398174A; CA1055163A; ES430876A1; NL7314037A; FR2247872A1; JPS5721118B2; SE7412654L; JPS5068089A; NL168392C; GB1489377A; NL168392B; IT1032542B; FR2247872B1; BE820939A

Description

3 4

chen Spannung die Strahlung erhalten wird, die den bei einer Spannung V_lest gibt das Belichtungsmeßgerät

besten Kontrast für eine Photo- oder Filmaufnahme er- 35 einem Ausgang 51 ein Signal, das dem Logarithmus

möglicht. des zur Spannung V_left oder V_m,„ gehörigen, für eine

Bei einer großen Abweichung zwischen V^_n und Vmm, bestimmte Schwärzung erforderlichen Stromwertes l_w„

kann es vorkommen, daß die Schwärzung bei den gefun- 5 proportional ist Dieses Signal wird nachstehend log l_w„

denen Werten von VmU_n und I\ eine geringe Abwei- bezeichnet

chung in bezug auf die gewünschte Schwärzung geben Das Signal log /„„ wird einem ersten Eingang 53 einer

wird. Es wird dann eine folgende Belichtungsmessung Addier- und Subtrahierschaltung 55 zugeführL Ein

bei dem gefundenen Spannungswert V_mni durchgeführt, zweiter Eingang 57 dieser Addier- und Subtrahierschal-

die einen Strom wert Iw₁ ergibt, der etwas vom gefunde- io tung 55 ist mit einem Ausgang 59 einer Klemmschaltung

nen Stromwert /i abweichen kann. Die Kurve 3 für eine 61 verbunden, die im Augenblick der Belichtungsines-

zu diesen neuen Spannungs- und Stromwerten K™,,,, Iw₇ sung ein Impulssignal an einem Eingang 63 empfängt,

gehörende Schwärzung wird durch den Punkt mit den wodurch ihre Ausgangsspannung auf Null geklemmt

zuletzt bestimmten Werten geführt, und der Schnitt- wird.

punkt V_min2 miit der Kurve 1 ergibt einen zugehörigen 15 Die Klemmschaltung 61 wird an einem Eingang 65

Wert I₂ für den Strom, der jetzt eine genauere Annähe- mit ginem Signal aus einem Ausgang 67 eines Schwär-

rung des richtigen Wertes ergibt Obgleich man im all- zungsfunktionsgenerators 69 gesteuert, der an einem

gemeinen mit einer oder zwei Belichtungsmessungen Eingang 71 eine Spannung aus dem Ausgang 15 der

auskommen kann, kann dieses Verfahren nach Bedarf Regelschleife 17 empfängt, die somit ein Maß für die an

wiederholt werden, bis die gefundenen Werte für /».„+, 20 den Röntgenstrahier 5 gelegte Spannung ist An seinem

und I_n praktisch zusammenfallen, was im allgemeinen Ausgang 67 entsteht eine Spannung proportional dem

nach drei Belichtungsmessungen der Fall sein wird. Logarithmus eines zu einer bestimmten Spannung an

Durch die Anwendung einer logarithmischen Strom- dem Röntgenstrahier 5 gehörigen Stromwertes für eine

skala wird die Kurve 3 durch die Verschiebung der Kur- bestimmte Schwärzung. Dieses Signal wird nachstehend

ve 2 in vertikaler Richtung erhalten. 25 log ^bezeichnet

In Fig. 2 ist ein Röntgenstrahier 5 mit einer Span- Am Ausgang 59 der Klemmschaltung 61 erscheint

nungsregelschaltung 7 und mit einer Stromregelschal- dieses Signal infolge der Klemmschaltung 61 derart ver-

tung 9 verbunden, die jeweils einen Regelsignaleingang schoben, da die erzeugte Funktion dort durch den Punkt

11 bzw. 13 aufweisen. Der Regelsignaleingang 11 ist mit geht, der nach der η-ten Belichtungsmessung zu einem

einem Ausgang 15 einer Regelschleife 17 und der Regel- 30 für einen bestimmten Spannungswert gefundenen

Signaleingang 13 mit einem Ausgang 19 eines mit eiiier Stromwert I_w„ gehört; dieses Signal ist dann proportio- Bedienungseinrichtung 21 bedienbaren Umschalters 23 nal

verbunden, der einen ersten Eingang 25, der Ober den log/_z — log I_Wn-

Knotenpunkt 27 an einem Ausgang 75 eines Leistungs- Die Addier- und Subtrahierschaltung 55 hat einen funktionsgenerator 32 liegt, und einen zweiten Eingang 35 dritten Eingang 73, der mit einem Ausgang 75 des Lei-29 aufweist, der ein aus einem Ausgang 31 der Bedie- stungsfunktionsgenerators 32 verbunden ist, von dem nungseinrichtung 21 ankommendes Signal an den Re- ein Eingang 79 mit dem Ausgang 15 der Regelschleife 17 gelsignaleingang 13 legt. Hierdurch wird beim Durch- verbunden ist und somit auch eine Spannung erhält, die führen von Belichtungsmessungen, bei denen der Um- ein Maß für die von der Spannungsregelschaltung 7 dem schalter 23 die gezeichnete Stellung einnimmt, der 40 Röntgenstrahier 5 zugeführte Spannung ist Das Signal Strom durch den Röntgenstrahier 5 mit Hilfe der Strom- am Ausgang 75 ist dabei proportional dem Logarithmus regelschaltung 9 auf einem bestimmten Wert /₍«₍festge- des zu dieser Spannung gehörigen Stromwertes des halten. Die Stromregelschaltung 9 ist nämlich in der Röntgenröhren-Leistungsdiagramms. Heizfadenschaltung des Röntgenstrahlen 5 tätig und Ein Ausgang 1 der Addier- und Subtrahierschaltung kann nicht genügend rasch auf einen abweichenden 45 55 ist über einen von der Bedienungseinrichtung 21 beWert geregelt werden, um eine rasche Aufeinanderfolge dienbaren Schalter 83 mit einer Speicherschaltung 85 von Probebelichtungen bei verschiedenen Stromwerten verbunden, die hier durch einen Kondensator gebildet zu ermöglichen. Die Stromregelschaltung 9 kann ausge- wird. An diesem Kondensator 85 liegt der Ausgang 15 führt sein, wie in der N L-OS 73 14 036 beschrieben. der Regelschleife 17. Sofort nach einer Belichtungsmes-

Die vom Ausgang 31 der Bedienungseinrichtung 21 so sung wird der Schalter 83 vorübergehend geschlossen, herrührende Spannung wird auch einem Eingang 33 ei- und die Regelschleife 17 ist somit wirksam. Diese Regelnes Röntgenbelichtungsmeßgerätes 35 zugeführt, von schleife bewirkt, daß die Gesamteingangsspannung der dem ein weiterer Eingang 37 mit einem Ausgang 39 Addier- und Subtrahierschaltung 55 gegen Null geht, eines strahlungsempfindlichen Elementes 41 verbunden Wenn nun der erste Eingang 53 und der zweite Einist. Das Belichitungsmeßgerät 35 hat weiter einen Ein- 55 gang 57 ein Addiereingang und der dritte Eingang 73 ein gang 43. der mit einem Ausgang 45 einer Impulssignal- Subtrahiereingang ist, wird das Gesamteingangssignal quelle 47 verbunden ist. Ein weiterer Ausgang 46 der der Addier- und Subtrahierschaltung 55 wie folgt ausseImpulssignalquelle 47 ist mit einem Eingang 49 der hen:

Spannungsregelschaltung 7 verbunden. Die Impulssi- log/„„ + (log/_z - log/^_n) - \ogl„_g.

gnalquelle 47 sorgt auf diese Weise dafür, daß eine be- eo Dieses Signal wird Null für log 4-log l_ng> d. h. für

stimmte mit dsr Bedienungseinrichtung 21 einstellbare einen Schnittpunkt des RohrenJeistun^sdiHTsmtns und

Einschaltdauer des Röntgenstrahlen 5 erhalten wird die Kurve für die gewünschte Schwärzung. Durch die

und das Belichtungsmeßgerät 35 zum richtigen Zeit- Wahl der Phase der Rückspeisung in die Regelschleife

punkt wirksam gemacht wird. Das Belichtungsmeßgerät wird dieser Schnittpunkt bei dem kleinsten Spannungs-

35 kann nach Bedarf von der Bedienungseinrichtung 21 65 wert gewählt Die Regelschleife führt dabei automatisch

aus weitere Daten, z. B. über eine zu verwendende Film- ihrem Ausgang 15 die Regelspannung zum Erhalt von

empfindlichkeit, zugeführt bekommen. V„_m„ zu, die der Spannungsregelschaltung 7 zugeführt

Nach dem Durchführen einer Belichtungsmessung wird.

5 6

Die vorstehende Schaltung führt auf einen ersten Be- ^l* . ... ^E» fehl aus der Bedienungseinrichtung21 eine erste Beiich- ',«, «t gleich dem Verhältnis _£/.₍ woraus folgt. tungsmessung mit Hilfe einer Spannung VW durch, wo- daß bei eine vor einer Meßreihe dem Kondensator 85 zugeführte, aus einem Ausgang 87 der Bedienungseinrich- 5 /„, == E_w ■ ^"" tung 21 erhaltene Spannung an dem Röntgenstrahier 5 " " E,„,' die Spannung V_ia, erzeugt Nach der ersten Belichtungsmessung wird dabei der dem Stromwert I\ ent- Wird jetzt für die gewünschte Schwärzung die Aussprechende Punkt von dem Röntgenstrahier 5 mit dem gangsspannung des Integrators = 1 Volt gewühlt, so ist zugehörigen Spannungswert V_mi„ gefunden. Nach der 10 £V=1, und es wird zweiten Belichtungsmessung h und V_n,^ usw. Nach Ablauf einer Serie von Belichtungsmessungen wird die Re- , _. /,„, gelschleife 17 mit Hilfe des Schalters 83 wieder unter- " "" E,„, brachen, und der zuletzt gefundene Wert für VmA_1n bleibt im Kondensator 85 gespeichert und leitet über den Lei- 15 und stungsfunktionsgenerator 32 die Regelspannung für den log l_w = log /,„< - log E,_es, einzustellenden Stromwert I_n an den Umschalter 23 wei- was die Spannung am Ausgang 51 ist. ter, der dabei in die nicht dargestellte Stellung gebracht In Fig. 4 ist der Eingang 65 der Klemmschaltung 61 wird und die Stromregelschaltung 9 auf die gewünschte mit einem Eingang 115 einer Addierschaltung 117 verStromstärke regelt. . 20 bunden, von der ein Ausgang 119 mit dem Ausgang 59

Die Funktionsgeneratoren 69 und 32 können auf be- und über einen während der Belichtungsmessung gekannte Weise mit Hilfe von Widerstands-, Verstärker schlossenen Schalter 121 mit einer Integrationsschal- und Diodennetzwerken verwirklicht werden. tung verbunden ist, die durch einen Kondensator 123

In Fig. 3 sind für entsprechende Teile die gleichen gebildet wird, der zwischen einem Ausgang und einem Bezugsziffern wie in Fig. 2 verwendet. 25 Eingang eines Differenzverstärkers 125 liegt und wobei Der Eingang 37 des Belichtungsmeßgerätes 35 emp- der Ausgang des letztgenannten Verstärkers 125 mit

fängt bei einer Belichtungsmessung von dem strah- einem zweiten Eingang 127 der Addierschaltung 117

lungsempfindlichen Element 41 einen Strom, der ein verbunden ist.

Maß für die durch ein zu untersuchendes Objekt durch- Wenn der Schalter 121 geschlossen ist, wird sich die gelassene Dosisleistung ist Dieser Strom wird über ei- 30 Spannung am Eingang 127 der Addierschaltung ledernen während der Belichtungsmessung geschlossenen art einstellen, daß die Eingangsspannung des Differenz-Schalter 89 einem Eingang 91 eines Differenzverstär- Verstärkers 125 nahezu gleich Null wird, wodurch die kers 93 zugeführt, dessen anderer Eingang geerdet ist Summe der Spannung am Eingang 127 und die Span- und ein Ausgang 95 über einen Kondensator 97 zum nung am Ausgang 119 somit Null werden wird. Dies Eingang 91 rückgekoppelt ist Dieser Verstärker bildet 35 bedeutet faktisch eine Verschiebung eines dem Eingang mit dem Kondensator 97 eine Integratorschaltung, die 115 zugeführten Spannungswertes nach Null oder eine den integrierten Eingangsstrom an einen Eingang 101 Klemmung der Spannung am Ausgang 119 auf Null einer einen Logarithmus bildenden Schaltung 103 wei- während einer Belichtungsmessung. terleitet Der Kondensator 97 ist durch einen Schalter 99 Die Addier- und Subtrahierschaltung 55 enthält eine überbrückt der nach jeder Belichtungsmessung den 40 Addierschaltung 129, mit der die Eingänge 53 und 57 Kondensator 97 entlädt verbunden sind und von der ein Ausgang 131 über einen

Ein Ausgang 105 der Schaltung 103 liefert eine Span- Widerstand 133 an einen Eingang 135 eines Differenz-

nung proportional dem Logarithmus der durchgelasse- Verstärkers 137 angeschlossen ist Ein Ausgang 139 des

nen Strahlungsdosis bei einer Spannung V_lesl und einem Differenzverstärkers 137 liegt am Ausgang 81 und über

Strom I,es, an dem Röntgenstrahier 5. 45 einen Widerstand 141 am Eingang 135. Ein weiterer Diese Spannung wird log£",«, bezeichnet Diese Eingang 143 liegt über einen Spannungsteiler 145, 147 Spannung gelangt über einen Schalter 106 an einen am Eingang 73. Speicherkondensator 107 und bleibt auch nach der Be- Am Ausgang 131 der Addierschaltung 129 kann nach

lichtungsmessung verfügbar. Ein Eingang 109 einer Sub- Bedarf eine Spannung abgegriffen werden, die auch ein

trahierschaltung 111 ist mit diesem Kondensator 107 50 Maß für die gewünschte Stromeinstellung des Röntgen-

verbunden und liegt ununterbrochen an der Spannung Strahlers 5 ist Für diese Spannung ist jedoch der Spei-

log Etat. Einem anderen Eingang 113 wird die Spannung eher 85 nicht mehr wirksam, weil die Klemmschaltung in

log Itea zugeführt, die ein Maß für die an den Röntgen- diesem Kreis vorhanden ist Die Spannung am Ausgang

strahler gelegte Stromstärke ist Ein Ausgang der Sub- 139 kann z. B. dazu benutzt werden, festzustellen, ob bei

trahierschaltung 111 liefert jetzt dem Ausgang 51 des 55 einer Belichtungsmessung ein eingeregelter Zustand

Belichtungsmeßgerätes 35 eine Spannung gleich der Regelschleife 17 auftritt Wenn dies nicht der Fall ist

log f,cst — log E,cst· wird die Spannung am Ausgang 131 eine gewisse Gren-

Diese Spannung ist auf einfache Weise durch die ze überschreiten und für eine Änderung eines oder meh- Wahl eines Parameters für das Belichtungsmeßgerät rerer Parameter oder zum Sperren einer Aufnahme-

dem log /„ angeglichen. 60 möglichkeit der Einrichtung benutzt werden.

Bei einer Belichtungsmessung gilt nämlich für die Die beschriebene Einrichtung eignet sich besonders Spannung E_1n-, am Ausgang 95 des Integrators 93, 97, für Angiographie.

daß Die in der Schaltungsanordnung benutzte Span-

E,cst = k I₁CSt- nungsskala für die Kennlinie kann nach Bedarf gewählt

Für eine gewünschte Schwärzung des Filmes müßte 65 werden. Ein logarithmischer Skalenwert auch für die

die Spannung am Ausgang 95 gleich E_w=k I_w sein, wo- Spannungskoordinate kann wegen des Erhalts immer

bei I_w der für diese Schwärzung erforderliche Strom der gleichen prozentuellen Genauigkeit von Vorteil

durch den Röntgenstrahier 5 ist Das Verhältnis sein.

«4-5»-

Die beschriebene Schaltung kann außer mit analogen elektrischen Hilfsmitteln z. B. auch mit Hilfe digitaler elektronischer Schaltungen durchgeführt werden. Beim Gebrauch genügender Speicher eines Rechenmaschinenprogramms oder einer Vervielfachungsschaltung zum Erhalt der Stromspannungsfunktionen kann der Gebrauch einer logarithmischen Stromskala entfallen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen to

20

30

40

45

50

55

60

65

Claims

1 2

Patentanspruch mit größtmöglichem Kontrast und vorgegebener

Schwärzung hergestellt werden können, ohne daß es

Röntgendiagnostikgenerator mit einer Röntgen- dazu einer besonderen Erfahrung bedarf,
röhre, einem Dosisleistungsmeßgerät und einem Ausgehend von einem Röntgendiagnostikgenerator Steuerautomaten, der eine Schaltung enthält, die 5 der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfinein von der Dosis bei einer Probebelichtung abhän- dungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentangiges Steuersignal liefert, das zur Einstellung der Spruches angegebenen Maßnahmen gelöst
Aufnahmedaten bei einer nachfolgenden Beiich- Der erfindungsgemäße Röntgendiagnostikgenerator tung mit vorgegebener Belichtungszeit dient, da- betreibt die Röntgenröhre bei einer vorgegebenen Auf- durch gekennzeichnet, daß das Steuersignal 10 nahmedauer (die ohnehin oft schon festliegt, z. B. bei (log I_Wn) der Differenz des Logarithmus eines bei Schichtaufnahmen, bei Cinebetrieb oder bei Angio-Aufder Probebelichtung vorgegebenen Stromes (!,<&) nahmen) mit der niedrigstmöglichen Spannung, so daß und des Logarithmus der Dosis proportional ist, sich der größtmögliche Kontrast ergibt, und mit dem daß ein Leistungsfunktionsgenerator (32) vorgese- dazugehörigen Röhrenstrom, der ausreicht, um bei der hen ist, dessen Eingangsspannung der Röhrenspan- 15 gegebenen Spannung und Aufnahmedauer eine vorgenung entspricht und dessen Ausgangsspannung gebene Schwärzung zu erzeugen, wobei die Röhrenleidem Logarithmus des zu dieser Röhrenspannung stung ihren zulässigen Wert nicht überschreitet,
und der maximalen Belastbarkeit der Röntgenröh- Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichre gehörigen Röhrenstromes entspricht, daß ein nung näher erläutert Es zeigt

Schwärzungsfunktionsgenerator (69) vorgesehen 20 Flg. 1 Leistungs- und Schwärzungskennlinien zur Er-

ist, dessen Eingangsspannung der Röhrenspannung läuterung der Schaltung eines Röntgendiagnostikgene-

entspricht und dessen Ausgangsspannung dem Lo- rators,

garithmus eines Röntgenstromes derart entspricht, FSg. 2 ein Blockschaltbild der Schaltung,
daß die einander zugeordneten Werte von Röhren- Flg. 3 eis Blockschaltbild eines Röntgenbelichtungsspannung und Röhrenstrom jeweils die gleiche 25 meßgerätes für eine Schaltung nach Fig. 2 und
Schwärzung ergeben, daß das Ausgangssignal des Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Klemmschaltung und Schwärzungsfunktionsgenerators (69) einer einer Addier- und Subtrahierschaltung für eine Schal-Klemmschaltung (61) zugeführt wird, deren Aus- tung nach Fig. 2.

gangsspannung während einer Probebelichtung auf In Fig. 1 ist ein Spannungs-Strom-Bereich für Span-Null geklemmt wird, daß eine Addier- und Subtra- 30 nungen Vund Ströme /eines Röntgenstrahlen mit einer leerschaltung (55) vorgesehen ist, die ein der Diffe- logarithmischen Stromskala dargestellt, die durch log / renz der Summe des Steuersignals und des Aus- entlang der vertikalen Achse und eine Spannungsskala gangssignals der Klemmschaltung (61) einerseits entlang der horizontalen Achse angedeutet wird, die und des Leistungsfunktionsgenerators (32) ande- nach Bedarf auch logarithmisch sein darf, aber an dieser rerseits entsprechendes Ausgangssignal bildet, daß 35 Stelle mit ^bezeichnet ist.

eine Speicherschaltung (85) vorgesehen ist, die mit Kurve 1 ist ein Röhrenleistungsdiagramm eines Rönt-

den Eingängen (71; 79) der Funktionsgeneratoren genstrahlers; mit 2 und 3 sind einige Kurven gezeigt, die

(69; 32) und mit einer Regelschaltung (7) zum Ein- einigen beim Durchstrahlen eines Objektes erhaltenen,

stellen der Röhrenspannung verbunden ist, und daß für Beobachtungszwecke, z. B. Photo- oder Filmaufnah-

das Ausgangssignal der Addier- und Subtrahier- 40 men, brauchbaren Strahlungsdosen entsprechen,

schaltung (55) nach einer Probebelichtung der Das Röhrenleistungsdiagramm 1 des Röntgenstrah-

Speicherschaltung (85) zugeführt wird. lers unter Aufnahmebedingungen gibt für eine bestimmte Einschaltdauer des Strahlers den Zusammenhang

Beschreibung zwischen dem maximal zulässigen Stromwert bei einer

45 gegebenen Spannung am Röntgenstrahier.

Die Erfindung betrifft einen Röntgendiagnostikgene- Die Schaltung arbeitet wie folgt: Bei einer bestimm-

rator gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches. ten Spannung V,_esl an einem Röntgenstrahier wird bei

Ein derartiger Röntgendiagnostikgenerator ist aus einer bestimmten Einschaltdauer dieses Strahlers eine

der DE-AS 10 76 836 bekannt. Dabei werden eine mini- Belichtungsmessung an der Stelle einer zu belichtenden

male Aufnahmedauer und ein maximaler Röhrenstrom 50 Beobachtungsanordnung durchgeführt, womit ein zu

bei einer vorgegebenen Röhrenspannung benutzt, da- dieser Spannung V,_e« gehöriger gewünschter Strom-

mit die Röhrenleistung so gut wie möglich ausgenutzt wert /«,, gefunden wird, der für Photo- oder Filmaufnah-

wird. Die Röhrenspannung wird vorgegeben und einge- men eine bestimmte Schwärzung ergibt. Bei Film- und

stellt vom Radiologen. Dabei hängt es von der Erfah- Photoaufnahmen ist die Einschaltdauer bei einer Belich-

rung des Radiologen ab, ob eine Aufnahme mit ausrei- 55 tungsmessung gleich der bei einer Aufnahme, während

chendem Kontrast hergestellt wird. Der Kontrast einer bei der Verwendung eines Filmwechslers ein gewisses

Röntgenaufnahme hängt von der Röhrenspannung ab; Verhältnis zwischen diesen Einschaltdauerperioden ge-

je höher die Spannung ist, desto geringer ist der Kon- nommen werden kann. Durch den dem gewünschten

trast. Ein hoher Kontrast wird nur bei einer möglichst Stromwert I_W\ und dem gegebenen Spannungswert V_1n,

niedrigen Röhrenspannung erreicht. 60 entsprechenden Punkt in Fig. 1 wird die Kurve 2 ange-

Au.s der DE-OS 22 04 453 ist ein Röntgendiagnostik- bracht, die Punkte mit Spannungs- und Stromwerten

generator mit einem Dosisieistungsmeßgerät bekannt, verbindet, die eine gleiche Schwärzung verursachen

bei dem eine kombinierte Einstellung von Röntgenröh- würden. Wird von einem der zwei Schnittpunkte dieser

renspannung und Röntgenröhrenstrom durch ein Signal Kurve 2 mit der Kurve 1 der Schnittpunkt mit dem

vom Dosisieistungsmeßgerät erfolgt. 65 niedrigsten Spannungswert durch V,,,,«, und einen

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Stromwert /1 bestimmt, so ist dies die geeignetste Ein-

Röntgendiagnostikgenerator zu schaffen, mit dem stellung für den Röntgenstrahier, weil dort bei maxima-

Röntgenaufnahmen mit vorgegebener Belichtungszeit ler Belastung des Strahlers und bei der geringst mögli-