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Röntgendiagnostikapparat mit Röntgenröhrenschutzschaltung Die Erfindung
bezieht sich auf einen Röntgenapparat, bei dem die an die Röntgenröhre bereits abgegebene
und die für die nächste Aufnahme abzugebende Rnergie mit einem für die jeweils verwendete
Röntgenröhre voreingestellten zulässigen Energiewert verglichen wird und bei dessen
Überschreiten eine Anzeige erfolgt, wobei der gespeicherte Wert der bereits abgegebenen
Energie durch bestimmte Maßnalnnen zeit-und wertabhängig gemacht wird, um den thermischen
Zustand der Röntgenröhre zum Zeitpunkt der folgenden Aufnahme realistisch zu erfassen.
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Die Erfindung verfolgt den Zweck, eine Anzeige- bzw. Warneinrichtung
zu schaffen, die auf eine thermische Überlastung der Röntgenröhre bei der jeweils
folgenden Aufnahme hinweist, wobei die von der Röhre bereits bei vorhergehenden
Aufnahmen aufgenommene Energie jeweils Berücksichtigung findet.
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Vorrichtungen zum Schutz der Röhre vor thermischer tberlastung sind
grundsätzlich bekannt. Als Maß für die bereits von der Röhre aufgenommene Energie
wird nach dem Stand der Technik entweder die Anodentellertemperatur über eine elektronische
Schaltung
simuliert (DU-OS 2 208 871) oder aber der Anodenteller über einen fotoelektrischen
Geber auf seine Temperatur abgefragt, verwirklicht in Gerät "Loadix" der Siemens
AG.
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Bereits bekannte Röntgenapparate mit entsprechenden Zusätzen ändern
entweder selbständig die AuSnahmedaten, um eine Überlastung der Röntgenröhre zu
vermeiden, oder sie blockieren die nächste Aufnahme ganz. Beide Verfahren berücksichtigen
die Temperatur des Röntgenröhrengehäuses nicht, was besonders bei Dauereinsatz einer
Röntgenröhre wichtig ist. Bei der direkten Abfrage der Anodentellertemperatur bedarf
es zudem eines sehr erheblichen Aufwandes, um den Störpegel des Gebers, verursacht
durch die an die Röntgenröhre anliegende Hochspannung, soweit zu reduzieren, daß
ein verwertbares Signal entsteht.
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Beide vorerwähnten Methoden sind von erheblichem Nachteil für den
Betreiber im Hinblick auf eine einwandfreie, leicht zu handhabende und rationelle
Bedienungs- und Aufnahmetechnik. Hervorzuheben ist insbesondere, daß die völlige
Automatisierung des Vorgangs dem Betreiber jede Freiheit nimmt, die gerade im röntgenologischen
Bereich eine Grundforderung an einen Diagnostikapparat darstellt. Nachteilig ist
weiterhin die Außerachtlassung der Temperatur des Röhrengebäuses; auf diese Weise
dient eine Teilaussage der Beurteilung des Gesamtzustandes.
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Entsprechende Zusätze sind außerdem typenspezifisch ausgelegt, also
schwer oder gar nicht an Röhren anderer Bauart anzupassen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zuverlässige Warneinrichtung
gegen thermische Überlastung einer Röntgenröhre zu schaffen, wobei die Warnung bereits
erfolgen soll, wenn die eingestellten Aufnahmedaten bei der nächsten Aufnahme zu
einer Überlastung der Röntgenröhre führen würden.
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Die Erfindung sieht deshalb eine Warnanzeige vor, die sowohl akustisch
als auch optisch erfolgen kann und deutlich auf die Grenzbelastung der Röntgenröhre
hinweist. Es bleibt dann dem Bedienenden die Entscheidung überlassen, ob die nächste
Aufnahme mit anderen Daten oder etwas später ausgeführt werden soll. Falls diagnostisch
notwendig, kann sich der Betreiber außerdem dazu entschließen, eine Überlastung
der Röntgenröhre in Kauf zu nehmen.
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Die Erfindung soll weiterhin erlauben, alle bekannten Diagnostikröhren
in gleicher Weise und ohne die Notwendigkeit von Sonderentwicklungen zu schützen.
Die Erfindung soll insbesondere auch das Röhrenschutzgehäuse einbeziehen und einfach
in Aufbau und Handhabung sein.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Speicherelement
während jeder Aufnahme mit einem der Aufnahme meenergie proportionalen Wert aufgeladen
wird. Die Entladung erfolgt über eine nichtlineare Verknüpfung auf ein weiteres
Speicherelement, welches linear entladen wird. Die aufzunehmende Ladung und die
Entladeparameter sind, je nach Röhrentyp, einstellbar. Der Ladezustand der beiden
Speicher entspricht etwa dem Verlauf der Anodenteller- und der Röntgenröhrengehäusetemperatur.
Aus jedem Ladezustand wird getrennt ein Wert gebildet, der der noch zulässigen Belastung
entspricht.
Dieser Wert wird mit dem Wert der Belastung für die
nächste Aufnahme verglichen und der Überlastungsfall angezeigt.
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Als Speicherelemente lassen sich Kondensatoren verwenden, die mit
einem der Schaltleistung proportionalen Strom während der Schaltdauer geladen werden.
Die Verbindung zwischen den beiden Kondensatoren wird durch ein Netzwerk aus Dioden
und Widerständen gebildet. Die unterschiedlichen Wärmekapazitäten der verschiedenen
Röhren werden durch die Werte der Kondensatoren berücksichtigt.
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Der wesentliche technische Fortschritt der vorab beschriebenen Erfindung
liegt einmal darin, daß der Betreiber selbst über den weiteren Ablauf der Untersuchung
in Abwägung der technischen Risiken gegenüber den diagnostischen Vorteilen entscheiden
kann, zum anderen darin, daß die Röhrenschutzschaltung nach vorerwähnter Darstellung
mit allen bekannten Röntgenröhren betrieben werden kann. Außerdem wird auf die aufwendige
direkte Messung der Anodentellertemperatur völlig verzichtet. Hinzu kommt, daß nicht
nur - wie bekannt - die Anodentellertemperatur simuliert wird, sondern auch das
Gehäuse in die Simulation einbezogen ist, so daß eine integrierende Anordnung entsteht.
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Beschreibung eines Ausführungsbeispiels (siehe Fig. 1): Als Speicherelemente
werden Kondensatoren verwendet, wobei der erste Kondensator (10) während der Aufnahmezeit
mit einem der Leistung an der Röntgenröhre proportionalen Strom aufgeladen wird.
Die Entladung dieses Kondensators geschieht
über ein Dioden-NYiderstands-Netzwerk
(11) auf einen zweiten, im allgemeinen im Wert größeren Kondensator (12). Die Werte
der Kondensatoren werden entsprechend den Wärmekapazitäten der verwendeten Röntgenröhre
gewählt. Das Netzwerk berücksichtigt die thermische Kopplung zwischen Anodenteller
und dem Röntgenröhrengehäuse. Ein Teil der Widerstände ist als Potentiometer ausgebildet
zum Ausgleich der Typenstreuung der Dioden und zum Anpassen des Netzwerkes an die
röhrenabhängigen thermischen Eoppelfaktoren. Der zweite Kondensator wird über einen
variablen Widerstand (13) entladen, dessen Einstellwert den Einbau- und Kühlungsverhältnissen
der Röntgenröhre Rechnung trägt. Der Ladezustand der Kondensatoren wird über eine
empfindliche, mit kleinstem Eingangsstrom arbeitende Schaltung (14, 15) abgefragt.
Die so erhaltenen Spannungen UT, UG werden von festen, der max. zulässigen Anodenteller-
oder Gehäusetemperatur proportional eingestellten Spannungen subtrahiert und so
Spannungen UzX, UzG (z = noch zulässig, T = Teller, G = Gehäuse) erhalten, die ein
Maß für die noch zulässige Belastung darstellen.
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Entsprechend den eingestellten Aufnahmedaten werden der Schaltung
Gleichspannungen zugeführt, die ein Maß für die eingestellte Aufnahme spannung,
den Röntgenröhrenstrom und die zu schaltenden mAs sind. Aus diesen Werten wird durch
entsprechende Verknüpfung eine Spannung U3 (B = Belastung) gebildet, die der Belastung
des Anodentellers UBT (18) und des Röhrengehäuses UBG (19) entspricht. Im Komparator
(20) wird die Spannung UBT mit der Spannung Uz verglichen. Im Komparator (21) wird
die Spannung UBG mit UzG verglichen.
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Bei Überwiegen der Spannung Uz oder Uzg ändert sich die Ausgangs spannung
an den Komparatoren und setzt die Warnanzeige
in Betrieb. Eine
wichtige Voraussetzung für einen einwandfreien Betrieb ist die Abschaltung der Kondensatoren
von der Abfrageschaltung, wenn der Apparat ausgeschaltet ist, damit sich die Kondensatoren
stets gleich entladen. Diese Voraussetzung ist jederzeit mit Mitteln lösbar, die
dem Stand der Technik entsprechen.
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Eine ähnliche Wirkungsweise ergibt sich, wenn als Speicher thermisch
gekoppelte Festkörperspeicher verwendet werden.
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Die Zuführung einer proportionalen Röhrenenergie ist über einen Heizwiderstand
besonders einfach. Der Speicherinhalt kann als Temperatur mit Widerstandsmeßfühlern
oder Thermoelementen abgefragt werden und wird dann wie oben beschrieben weiterverarbeitet.