-
Steuereinrichtung für medizinische Bestrahlungsgeräte.
-
Die Erfindung betrifft eine elektrische Steuereinrichtung für medizinische
Besfrahaungsgeräte, insbesondere mit Lichtstrahlern des UVA- oder UVB-Bereichs,
bei denen zur Messung der Strahlungsintensität eine Strahlungsmeßeinrichtung und
zur therapeutischen Strahlungsdosierung ein einstellbarer elektronischer Zeitgeber
vorgesehen sind.
-
Da die Strahlungsleistung, d. h. die Strahlungsintensität, insbesondere
von Lichtstrahlern aller Wellenlängenbereiche aus Alterungsgründen, wegen schwankender
Betriebsspannungen und Khnhohen äußeren Einflüssen veränderlich ist, es aber bei
Strahlungstherapien mit solchen Lichtstrahlern sehr häufig auf eine möglichst genaue
Dosierung der Strahlungsmenge ankonnat, sind
Bestrahlungsgeräte
der genannten Art in der Regel mit Strahlung intensitätsmeßeinrichtungen versehen,
die dem Therapeuten die Möglichkeit geben, die Zeitkomponente der jeweils gemessenen
Strahlungsintensität anzupassen. Da die bekannten Steuereinrichtungen für solche
Bestrahlungsgeräte lediglich mit einem einzigen Einstellorgan ausgerüstet sind,
mit welchem der Zeitgeber auf eine bestimmte Zeit eingestellt werden kann, ist es
erforderlich, Korrekturtabellen zu erstellen, anhand welcher der Therapeut die bei
einer bestimmten gemessenen Strahlerleistung einzustellende Bestrahlungsdauer, welche
einer bestimmten Strahlungsmenge entspricht, ermitteln kann. Abgesehen davon, daß
solche empirisch ermittelten Wertangaben in der Regel nur eine ungenaue Dosierung
zulassen, ist die Bedienungsweise der bekannten Strahlungsgeräte nach der beschriebenen
Methode zu umständlich, als daß sie von Hilfskräften durchgeführt werden könnte.
Außerdem bergen solche Korrekturtabellen die Gefahr in sich, falsch abgelesen zu
werden, so daß in der Methode selbst eine große Fehlerquelle zu sehen ist.
-
Es fehlt diesen bekannten Steuereinrichtungen an einer für die Bedienungsperson
leicht überschaubaren und leicht bedienbaren logischen und funktionellen Verknüpfung
zwischen der gemessenen Strahlungsintensität und der jeweils zugehörigen, einer
bestimmten Bestrahlungsdosis entsprechenden Verknüpfung und somit auch an der aus
medizinischen Gesichtspunkten erforderlichen Bedienungs sicherheit.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine elektrische Steuerung
iür medizinische Bestrahlungsgeräte der eingangs genannten
Art
zu schaffen, welche die durch unterschiedliche Strahlerleistungen bedingten Zeitkorrekturen
leichter und sicherer durchführbar macht und die Bedienung solcher Bestrahlungsgeräte
an sich insgesamt erleichtert und von den bisherigen Fehlerquellen befreit.
-
Erreicht wird dies durch die Erfindung dadurch, dab der elektronisdie
Zeitgeber mittels eines in elektrischen, bestimmten Strahlungsmengen entsprechenden
Arbeitseinheiten, naulich Joule/cm2 geeichten, manuell betätigbaren Einstellorgan
und zugleich mittels eines auf den jeweils von der Strahlungsmeßeinrichtung ermittelten
Intensitätswert einstellbaren Angleichsorgans auf die der gewünschten Strahlungsmenge
entsprechende Bestrahlungszeit einstellbar ist.
-
Abgesehen davon, daß die Bedienungsperson durch die erfindungsgemäß
gewährleistete, im Gerät selbst installierte bedienungsmäßig leicht erfaßbare Verknüpfung
zwischen der jeweils gemessenen Strahlungsintensität und der entsprechenden Zeitkorrektur
einer Korrekturtabelle nicht mehr bedarf, ist die Bedienung auch insofern wesentlich
vereinfacht, als es möglich ist, statt, wie bisher, eine bestimmte Bestrahlungszeit
die therapeutisch vorgeschriebene Bestrahlungsdosis, die sich aus den Faktoren Strahlungsintensität
und Bestrahlungsdauer zusammensetzt, mittels des Einstllorganes direkt einzustellen,
so daß der Zeitfaktor an sich von der Bedienungsperson überhaupt nicht mehr beachtet
zu werden braucht.
-
Während es ohne weiteres möglich ist, ein sich automatisch auf den
jeweils von der Strat#####5####tung gemessenen Intensitätswert
einstellendes
Angleichsorgan vorzusehen und somit eine vollautomatisch arbeitende Steuereinrichtung
zu erhalten, ist aus Kostengründen und zur Vermeidung einer weiteren Fehlerquelle,
d. h. zur Erzielung einer größeren Sicherheit, in weiterer Ausbildung der Erfindung
vorgesehen, daß das Angleichsorgan aus einem manuell einstellbaren Potentiometer
besteht, dessen Stellorgan mit einer hyperbolischen, in Maßeinheiten der Strahlungsmeßeinrichtung
geeichten Skala versehen ist. Dies trägt überdies zu einer weiteren Erleichterung
der Bedienung bei, indem die Bedienungsperson lediglich das Stellorgan des Angleichsorgans
auf den Skalenwert einzustellen braucht, den das in gleichen Maßeinheiten geeichte
Meßinstrument der Strahlungsmeßeinrichtung anzeigt, um die entsprechende Zeitkorrektur
bzw. die der eingestellten Bestrahlungsdosis bei gegebener Strahlungsintensität
entsprechende Bestrahlungsdauer einzustellen, wobei aber die Bestrahlungsdauer als
Zeitgröße weder gedaßich noch sonst sinnlich erfaßbar in Erscheinung zu treten braucht.
-
Zweckmäßigerweise ist vorgesehen, daß die Strahlungsmeßeinrich-2 tung
mit einem in Milliwatt/cm geeichten Meßinstrument ausgerüstet ist. Dementsprechend
ist dann auch die hyperbolische Skala des Angleichsorgans in Miliwatt/cm2 geeicht.
-
In vorteilhafter Weise weist dabei der Zeitgeber einen einerseits
an einen Ladekondensator und andererseits an einen aus dem Angleichsorgan und das
mit diesem in Reihe geschalteten, ebenfalls aus einem Potentiometer bestehende Einstellorgan
gebildeten Spannungsteiler angeschlossenen Spannungskomperator auf, dessen Ausgang
über ein Flj}Flop die Entlade schaltung des Ladekondensators
steuert.
Eine solche Zeitgeberschaltung läßt sich nicht nur einfach mit geringem Aufwand
verwirklichen, sondern sie bietet auch die erforderliche Funktionssicherheit, und
außerdem die Möglichkeit,zu Kontrollzwecken ein mit einer Zeitskala versehenes Milliamperemeter
am Spannungskomperator vorzusehen, welches jeweils am Zeitgeber eingestellte bzw.
noch ablaufende Bestrahlungsdauer anzeigt.
-
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung sind den
Unteransprüchen 6, 7 und 8 zu entnehmen, wobei diese zusätzlichen Ausgestaltungsmerkmale
in vorteilhafter Weise sowohl jefür sich als auch gemeinsam zur Erhöhung der Bedienungssicherheit
und somit zur Vergrößerung des therapeutischen Erfolges beitragen.
-
Anhand der Zeichnung wird nun im folgenden ein AusfUhrungsbeispiel
der Erfindung näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 ein Blockschaltbild der gesamten
elektrischen Steuereinrichtung für ein UV-Bestrahlungsgerät, Fig. 2 ein Blockschaltbild
des elektronischen Zeitgebers der Steuereinrichtung gemäß Fig. 1, Fig. 3 eine Teilansicht
des mit den erfindungswesentlichen Einrichtungen versehenen Bedienungstableaus,
Fig. 4 in perspektivischer Darstellung ein tunnelartiges W-Bestrahlungsgerät, welches
mit der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung ausgerüstet ist.
-
Das in Fig. 4 dargestellte Uv-Bestraiilungsgerät besteht aus einem
tunnelartigen Ilaubenkörper 1, der auf seitlich angeordneten Sockelelementen 2 und
3 ruht, und in dem eine Vielzahl von röreniörmigen
UV-Strahler-Lampen
4 angeordnet sind, und in welchen die zu behandelnden Patienten mittels einer fahrbaren
Liege 5 eingefahren werden können0 Im Innern des Haubenkörpers 1 befindet sich ein
mit Selenzellen bestückter Sensor 6, der Teil einer Strahlungsmeßeinrichtung ist,
welche dazu dient, die Strahlungsintensität der Jtrahler-Lau'i»en 4 zu messen. Des
weiteren befindet sich im Innern des Haubenkörpers 1 eine nach dem Reflektionsprinzip
arbeitende Lichtschrankeneinrichtung 7, welche signalisiert; ob die Liege 5 sich
innerhalb oder außerhalb des Haubenkörpers 1, d. h. des Bestrahlungsgerätes, befindet.
An einem auf der Oberseite des Haubenkörpers 1 angeordneten Winkel arm 8 befindet
sich ein Bedienungsgerät 9, welcnes mit einem schräg angeordneten Tableau 10 ausgerüstet
ist, in dem sich die olgenden noch näher zu erläuternden Bedienungs- und Kontrollvorrichtungen
befinden.
-
Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, weist das Tableau 10 des Bedienungsgeräts
9 im einzelnen folgende Vorrichtungen auf: 1 Meßinstrument 11, dessen Skala 12 in
hw/cm2 geeicht ist und welches die vom Sensor 6 der Strahlenmeßeinrichtung ermittelten
Werte anzeigt.
-
Unter dem Meßinstrument 11 befindet sich ein in einem horizontalen
Schlitz 13 verschiebbarer Stellknopf 14, der Teil eines Potentiometers P2 (Fig.
1 und 2) ist, und welcher manuell auf die einzelnen Werte einer oberhalb des Schlitzes
13 angeordneten hyperbolischen Skala 15 einstellbar ist.
-
Die Skala 15 stellt ebenso wie die Skala 12 des Meßinstruments 11
mW/cm2 -Werte dar.
-
Neben dem Meßinstrument 11 ist ein weiteres Meßinstrument 16 angeordnet,
das mit einer Minutenskala 17 ausgerüstet ist.
-
Unterhalb des Meßinstruments 16 befindet sich e in i)rehknopf 18,
der das Stellorgan eines Potentiometers P1 ist. Diesem Drehknopf 18 ist eine kreisförmige,
Joule/cm2-Werte örstellende Skala 19 zugeordnet.
-
Die übrigen noch auf dem Tableau 10 vorhandenen Einrichtungen werden
im folgenden noch naher erläutert.
-
Die elektrische Steuereinrichtung für das Bestrahlungsgerät, zu der
die oben erwshnten im Tableau 10 angeordneten Bedienungs-und Meßgeräte gehören,
ist in den Blockschaltbildern der Figuren 1 und 2 dargestellt. Sie weist einen elektronischen
Zeitgeber 20 auf, dessen Blockschaltbild aus Fig. 2 ersichtlich ist. Der elektronische
Zeitgeber 20 besteht aus einem von einer konstanten Stromquelle 21 gespeisten Kondensator
C, der mit ein# LÄtladeschaltung 23 ausgerüstet ist, die von einem Flip-Flop 24
gesteuert wird. Die mit der Stromquelle 21 verbundene L1leLtrode des Kondensators
C ist über einen Verstärker V1 mit einem Spannungskomparator 25 verbunden, der andererseits
über einen Verstärker V2 mit dem Stellglied des Potentiometers P2 verbunden ist,
welches seinerseits über einen weiteren Verstärker V3 mit dem Stellglied des Potentiometers
Pl in Serie geschaltet ist.
-
Die Potentiometer Pl und P2 sind zum Zwecke des Toleranzabgleiches
jeweils mit Vorwiderständen 26 bzw. 27 versehen und liegen an der gleichen Betriebsspannung
Ub wie die Konstantstromquelle 21, welche den Ladekondensator C speist. Die Konstantstromquelle
21 ist mit einem Schalter 28 ausgerüstet, der mittels einer im Tableau 10 (Fig.
3) angeordneten Leuchttaste 29 tätigbar ist und mit dem der Ladestrom auf 1/10 reduziert
werden kann, so daß sich
insgesamt die zehnfache Ladezeit ergibt.
Die Verstärker Vl, V2 und V3, deren Verstärkungsfaktor jeweils 1 beträgt, dienen
lediglich zur leistungsmäßigen Trennung des Spannungskomparators vom Ladekondensator
C bzw. den Potentiometern P1 und P2, so daß ein exakter Spannungsvergleich zwischen
den beiden Eingängen A und B des Spannungskomparators gewährleistet ist. Das Meßinstrument
16, das mit der Minutenskala 17 ausgerüstet ist, besteht aus einem #lliamperemeter,
welches die Spannungsdiiterenzen am Spannungskomparator 25 mißt und als Ladezeit
des Ladekondensators C in Minuten anzeigt.
-
Sobald während eines Aufladevorganges am Ladekondensator C die mittels
der beiden Potentiomter P1 und P2 eingestellte und am Eingang B herrschende Spannung
erreicht ist und somit auch am Eingang A des Spannungskomarators 25 anliegt, wird
das Flip-Flop 24 gekippt und durch entsprechende Umschaltung der Entladeschaltung
23 ein weiteres Aufladen des Kondensators C verhindert.
-
Das Meßinstrument 16 zeigt in diesem Augenblick den Wert Q an.
-
Über einen Transistorverstärker V4 werden in Abhängigkeit vom Schaltzustand
des Flip-Flop 24 zwei Anzeigelampen 30 und 31 betriebes, die im Tableau 10 (Fig.
3) links bzw. rechts von der Leuchttaste 29 angeordnet sind und die Aufgabe haben
anzuzeigen, ob der Zeitgeber läuft oder nicht, genauer gesagt, ob ein Ladevorgang
des Ladekondensators 10 stattfindet oder nicht. Das Flip-Flop 24 ist weiterhin durch
zwei separate Leitungen a und b beeinflußbar, wobei über die Leitung a jeweils der
Startimpuln und über die Leitung b der Stop- bzw. Rücksetzimpuls geleitet werden.
-
Durch den Startimpull wird der Ladevorgang des Ladekondensators C
eingeleitet,
durch den Stop-Impuls wird der Ladevorgang abgeschaltet und zugleich eine Entladung
des Kondensators C herbeigeführt.
-
Das Ein- und Ausschalten des Zeitgebers 20 (Fig. 1) wird gesteuert
einerseits von einer Schaltlogik 32 der Lichtschrankeneinrichtung 7 und andererseits
von einer Einstell-Rntrollschaltung 33. Dabei besitzt die Schaltlogik 32 insgesamt
vier Ausgänge C, D, E, F, an denen in Abhängigkeit davon, ob sich die Liege 5 innerhalb
oder außerhalb des Haubenkörpers 1 des Bestrahlungsgerätes (Fig. 4) befindet, verschiedene
Signale Si, S2, S3 und S4 erscheinen. Das Signal S1 ist ein Dauersignal, das am
Ausgang C ansteht, solange sich die Liege 5 außerhalb des Bestrahlungsgerotes befindet.
Das Signal S3 besteht aus einem kurzen Impuls, der am Ausgang E erscheint, wenn
die Liege 5 aus dem Bestrahlungsgerät entfernt wird. Das Signal S2 besteht ebenfalls
aus einem kurzen Impuls, der am Ausgang D erscheint, wenn die Liege 5 in das Bestrahlungsgerät
eingeführt wird. Das Signal S4 besteht ebenfalls aus einem Dauersignal, der am Ausgang
F ansteht, solange sich die Liege 5 im Bestrahlungsgerät, d. h. innerhalb des Haubenkörpers
1, befindet.
-
Der Ausgang C ist über ein Und-Tor 34 auf die Einstellkontrollschaltung
33 geschaltet. Auf dasselbe Und-Tor 34 ist auch ein Schalter 35 des Potentiomters
P1 geschaltet, der vor jeder neuen Einschaltung des Zeitgebers, d. h. vor jeder
neuen Einstellung des Potentiomters Pt, welches die Bestrahlungsdosis bestimmt,
geschlossen werden muß, damit ein entsprechender Impuls über das Und-Tor 34 zur
Einstellkontrollschaltung 33 gelangt, welcher das aus dem Signal Si und dem vom
Sch,alse35 erzeugten Signal
abgeleitete Kontrollsignal gespeichert
wird. Der Ausgang G, dem dieses gespeicherte Kontrollsignal ansteht, ist auf ein
Und-Tor 36' geschaltet, dessen Ausgang über die Leitung a auf das Flip-Flop 24 des
Zeitgebers geschaltet ist. Der zweite Eingang des Und-Tores 361 ist mit dem Ausgang
E der Schaltlogik 32 der Lichtschrankeneinrichtung 7 verbunden, so daß das Einschalten
des Zeitgebers automatisch dann erfolgt, wenn die Liege 5 unter den Haubenkörper
1 des Bestrahlungsgerätes geschoben wird. Das heißt, das Signal S2 löst dann, wenn
zuvor eine neue Dosiereinstellung am Potentiometer Pi durchgeführt worden ist und
während dieser Dosiereinstellung sich die Liege außerhalb des Bestrahlungsgeräts
befand, den Auf ladevorgang des Ladekondensators C des Zeitgebers 20 aus.
-
Da es aber bei solchen Bestrahlungsgeräten in der Regel wegen der
Aulaufzeitt welche die Strahlerlampen benötigen, um auf die volle Strahlerleistung
zu kommen, erforderlich ist, die Strahlerlampen schon vor dem Einschieben der Liege
5 unter den Haubenkörper 1 einzuschalten, muß auch sichergestellt sein, daß der
Zeitgeber 20 auch tatsächlich in Gang gesetzt wird, wenn ein Patient mit der Liege
5 in das Bestrahlungsgerät geschoben worden ist. Zu diesem Zweck ist eine weitere
Kontrollschaltung 36 vorgesehen, welche einerseits von einem zweiten Ausgang II
der Einstellkontrolischaltung 33 und andererseits vom Signal S2 der Schaltlogik
32 über ein Und-Tor 37 gesteuert wird. Diese Kontrolischaltung 36 tritt in Funktion,
wenn die Liege in das Beam strahlungsgerät hineingeschoben wird ohne daß zuvor Potentiometer
Pt die neue Bestrahlungsdosis vom Wert 0 ausgehend eingestellt
worden
ist. In diesem Falle steht nämlich am Ausgang H der Einstellkontrolischaltung 33
ein Signal an, das zusaiiwien mit dem Signal S2 der Schaltlogik über das Und-Tor
36" die Kontrolischaltung 36 derart aktiviert, daß über eine Zeitdauer von 30 Sekunden
ein Tongeber 37 und ein Alarrngeber 38 erregt werden, wobei der Alarmgeber eine
Alarulampe 39 einschaltet, und nach Ablauf dieser 30 Sekunden eine Stop-Schaltung
40 erregt, welche ueber ein Und-Tor 41 zusammen mit dem Signal S4 der Schaltlogik
32 eine Schaltschützsteuerschaltung 42 derart erregt, daß die Strahler-Lampen des
Bestrahlungsgerätes ausgeschaltet werden, weiui nicht innerhalb dieser 30 SeSuaden
die Liege 5 wieder aus dem Bestrahlungsgerät herausgezogen worden ist. Es ist somit
sichergestellt, daß eine falsche Strahlendosis verabreicht wird. Sobald die Liege
5 nach einem solchen Alarm wieder aus dem Bestrahlungsgerät herausgezogen worden
ist, wird durch den dabei erzeugten Impuls S3 der SchaltlogiX 32,der zugleich als
ILücksetzimpuls für den Zeitgeber 20 und Abschaltimpuls für den alarmgeber 38 benutzt
wird, auch die Schützschaltsteuerschaltung zum Wiedereinschalten der Strahler-Lampen
4 veranlaßt. Dem Alarmgeber 38 ist außer einem Löschschalter 43 auch ein Ein-Schalter
44 zugeordnet, mit welchem der Alarmgeber auch aus anderen Grunden betätigt werden
kann.
-
Der Tongeber 37 wird auch erregt, wenn das Ende der eingestellten
BestrahlungAzeit erreicht ist und der Zeitgeber 20 über eine Schaltung 45 den Tongeber
37 einschaltet und nach Ablauf einer gewissen Zeit die Stop-Schaltung 40 wiederum
so erregt, daß über die Schützschalt-Steuerschaltung 42 die Strahler-Lampen 4 ausgeschaltet
werden,
wenn nicht zuvor die Liege 5 aus dem flestrahlungsgerät entfernt wird.
-
Der Sensor 6 ist mit einer Meßschaltung 46 ausgerüstet, die ebenfalls
vom Signal S4 der Schaltlogik 32 derart beeinflußt wird, daß die Anzeige am Meßinstrument
11 abgeschaltet wird, sobald sich die Liege 5 im Bestrahlungsgerät befindet. Der
vom Tongeber zu 37 erregende Tonerzeuger 37', dessen liitstärke mittels eines Regelwiderstandes
37 einstellbar ist, ist hinter einem Lochfeld 47 des Tableaus 10 angeordnet, neben
welchem sich auch die Taste des Löschschalters 43 befindet. Unterhalb dieses Lochfeldes
47 ist noch ein weiterer Drehschalter 48 angeordnet, mit dem wahlweise die seitlichen
oder oberen oder alle im Haubenkörper 1 befindlichen Strahlerlaipen 4 eingeschaltet
werden können.
-
Durch die in elektrischen Arbeitssinheiten, nämlich in Joule/cm2 geeichte
Skala 19 des Potentiometers P1 ist insofern eine wesentliche Erleichterung der Bedienung
erzielt, als die zu verabreichende Strahlendosis ohqe Zeitangabe in einem einzigen
Wert vorgeschrieben und eingestellt werden kann. Eine Veränderung der Einstellung
des Stellgliedes 14 des Potentiometers P2 ist immer nur dann erforderlich, wenn
sich zwischen der vorhandenen Einstellung und dem vom Neßlnstrument 11 angezeigten
Wert eine Differenz ergibt. Durch eine entsprechende, diese Differenz auihebende
Verstellung des Stellgliedes 14 relativ zur Skala 15 ergibt sich wie vorstehend
beschrieben, danach auch automatisch eine Zeitkorrektur in Zeitgeber 20, die zugleich
am Meßinstrueent 16 angezeigt wird.
-
L e e r s e i t e