DE2903023A1 - X=ray diagnostic test phantom increasing parameters with single exposu - has several units with transducers, filters and quotient element - Google Patents
X=ray diagnostic test phantom increasing parameters with single exposu - has several units with transducers, filters and quotient elementInfo
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Abstract
Description
PRÜFPHANTOM ZUR QUALITÄTSKONTROLLETEST PHANTOM FOR QUALITY CONTROL
IN DER RONTGENDIAGNOSTIK PRÜFPHANTOM ZUR QUAITÄTSKONTROLLE IN DER RÖNTGENDIAGNOSTIK Die Erfindung bezieht sich auf ein Prüfphantom zur Qualitätskontrolle in der Röntgendiagnostik mit mehreren zur Wechselwirkung mit Röntgenstrahlen fähigen Prüfeinheiten. IN X-RAY DIAGNOSTICS TEST PHANTOM FOR QUAITY CONTROL IN X-RAY DIAGNOSTICS The invention relates to a test phantom for quality control in X-ray diagnostics with several capable of interacting with X-rays Test units.
Seit einigen Jahren treten bei diagnostisch eingesetzten Röntgengeräten Material- und Betriebsfehler auf, die entweder zu qualitativ unzureichenden Röntgenbildern führen oder zu unzulässig hohen Strahlenbelastungen bei Patienten. Aus diesen Gründen wurde angestrebt, Verfahren und Vorrichtungen zu entwikkeln, mit denen die Qualität der Geräte, Materialien und Methoden in der Röntgendiagnostik überprüfbar sind. Diese Entwicklung wird unter dem Begriff "Qualitätskontrolle" oder "Qualitätssicherung" zusammengefaßt.For some years now, X-ray machines used in diagnostics have been used Material and operational defects that either lead to qualitatively inadequate X-ray images lead or to inadmissibly high radiation exposure in patients. For these reasons The aim was to develop processes and devices with which the quality the devices, materials and methods used in X-ray diagnostics can be checked. This development is called "quality control" or "quality assurance" summarized.
Die vor mehreren Jahren begonnenen Entwicklungen von Verfahren und Vorrichtungen zur Durchführung solcher Qualitätskontrollen führten bisher zur Entwicklung mehrerer Meß- und Prüfgeräte, mit denen jeweils nur ein, allenfalls einige wenige interessie- rende Parameter geprüft werden konnten. Hierzu gehören beispielsweise die bekannten Ionisationskammern zur Messung von Strahlendosen. Diese Geräte haben den Nachteil, daß zur Prüfung aller interessierender Parameter mit einer Vielzahl einzelner Prüf- und Meßgeräte gearbeitet werden mußte. Die bekannten Prüf-und Meßgeräte waren daher für die routinemäßige Röntgendiagnostik nicht sehr geeignet.The developments of procedures and Devices for carrying out such quality controls have so far led to development several measuring and testing devices, each with only one, at most a few interest- parameters could be checked. These include for example the well-known ionization chambers for measuring radiation doses. These Devices have the disadvantage that they have to test all parameters of interest a large number of individual test and measuring devices had to be worked. The known Testing and measuring devices were therefore not very useful for routine X-ray diagnostics suitable.
Um Prüf- und Meßgeräte auch in der roytinemäßigen Röntgendiagnostik sinnvoll einsetzen zu können, wurden Prüfphantome entwickelt, mit denen mehrere Prüfparameter erhältlich sind - nach Möglichkeit mit einer einzigen Röntgenexposition. Derartige Prüfphantome wurden auch aus Gründen des Strahlenschutzes angestrebt, weil für das die Messungen ausführende Personal besonders strenge Strahlenschutzbestimmungen bestehen.About testing and measuring devices also in Roytine-like X-ray diagnostics To be able to use it sensibly, test phantoms were developed with which several Test parameters are available - if possible with a single x-ray exposure. Such test phantoms were also sought for reasons of radiation protection, because there are particularly strict radiation protection regulations for the personnel carrying out the measurements exist.
Das gattungsgemäße Prüfphantom ist beispielsweise durch Lissner et al. in "Röntgen-Bl." 30, 591 -597, Dez. 77, oder Kütterer et al. in "Röntgenpraxis" Band 31, Heft 2, 27 - 37, Febr. 1978 bekannt geworden. Das bekannte Prüfphantom besteht im wesentlichen aus einem quaderförmigen Gehäuse aus Acrylglas, in welchem eine Zeitmeßeinrichtung zur Bestimmung der Expositionszeit, cinige Schwächungsstufen zur Bestimmung des Bildkontrastes, ein filmfernes und ein filmnahes Blei-Fächerraster zur Ermittlung der Detailerkennbarkeit bzw. des Auflösungsvermögens, ein filmfern angeordnetes Filterstück zur Absorption der Primärstrahlung und ein Dosimeter angeordnet sind. flit dem bekannten Prüfphantom ist jedoch die Erzeugerspannung der verwendeten Röntgenstrahlung nicht meßbar. Auch die Expositionszeit ist nur be- dingt meßbar. Denn kurze Expositionszeiten, wie sie heute in der Röntgendiagnostik überwiegend angewendet werden, sind mit der bekannten Zeitmeßeinrichtung entweder sehr ungcnau oder aber gar nicht m.e.°-bar. Auch ist es mit dem bekannten Prüfphantom nicht möglich, Schwärzunoskurven für das verwendete Filmmaterial zu erhalten.The generic test phantom is for example by Lissner et al. in "Roentgen Bl." 30, 591-597, Dec. 77, or Kütterer et al. in "X-ray practice" Volume 31, Issue 2, 27 - 37, February 1978 became known. The well-known test phantom consists essentially of a cuboid housing made of acrylic glass in which a time measuring device to determine the exposure time, some attenuation levels to determine the image contrast, a lead fan grid away from the film and a lead fan grid close to the film to determine the recognizability of details or the resolution, a remote film arranged filter piece for absorption of the primary radiation and a dosimeter arranged are. With the well-known test phantom, however, the generator voltage is the one used X-rays not measurable. The exposure time is also only things measurable. Because short exposure times, as they are predominantly used in X-ray diagnostics today are used are either very imprecise with the known timing device or not at all m.e. ° -bar. It is also not possible with the well-known test phantom Obtain black-and-zoom curves for the film material used.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Prüfphantom weiterzuentwickeln, insbesondere derart, daß unter weitgehender Beibehaltung der Vorteile des bekannten Prüfphantoms die mit einer Röngenexposition erhältliche Anzahl von Prüfparametern vergrößert wird.The invention is based on the object of the generic test phantom to be further developed, in particular in such a way that while largely maintaining the Advantages of the well-known test phantom is the number that can be obtained with one X-ray exposure is enlarged by test parameters.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine erste Prüfeinheit mit zwei Wandlerunordnungen zur Umwand lung der Röntgenstrahlen in Wechselwirkungssignale mit vom Röntgenröhrenstrom im wesentlichen linear abhängiger Kennlinie, einer Filtereinrichtung, welche die den beiden Wandleranordnungen zuoestrahlte Röntgenstrahlung definiert und unterschiedlich stark abschwächt und einem Quotientenbaustein, dessen Ausgangssignal ein Maß für den Quotienten aus den Zeitintegralen der Wechselwirkungssignale ist,gelöst.According to the invention, this object is also achieved by a first test unit two transducer disorder for converting the x-rays into interaction signals with a characteristic curve that is essentially linearly dependent on the X-ray tube current, a filter device, which defines the X-rays radiated to the two transducer arrangements and attenuates to different degrees and a quotient block, its output signal a measure for the quotient from the time integrals of the interaction signals is solved.
Diese Lösung hat den Vorteil, daß mit Hilfe einfachster Mittel unmittelbar nach der Röntgenexposition eine Aussage über einen äußerst wichtigen Parameter, nämlich die Röhrenspannung - oder allgemeiner die Strahlenqualität möglich ist Durch Weise, in "Health Physics", Vol. 34, 483 - 486, Mai 1978, ist zwar bereits ein Prüfphantom bekannt geworden, mit welchem die Spannung einer Röntgenröhre aus dem Quotienten der durch unterschiedlich starke Filterung gewonnenen Dosen ermittelbar ist. Im einzelnen wird hierbei die nach vorgegebener Filterung erhaltene Strahlendosis mit Hilfe einer Ionisationskammer gemessen. Diese bekannte Vorrichtung ist der eingangs genannten ersten Gruppe von Prüfphantomenzuzuordnen, mit denen jeweils nur ein Prüfparameter ermittelbar ist.This solution has the advantage that with the help of the simplest means directly after the X-ray exposure, a statement about an extremely important parameter, namely the tube voltage - or more generally the radiation quality is possible through Weise, in "Health Physics", Vol. 34, 483-486, May 1978, is already a test phantom became known, with which the voltage of an X-ray tube from the quotient the Doses obtained by different degrees of filtering can be determined. In detail is the radiation dose obtained after the specified filtering with the help of a Ionization chamber measured. This known device is the one mentioned at the beginning to be assigned to the first group of test phantoms, with each of which only one test parameter can be determined.
Darüberhinaus ist mit dem bekannten Phantom der zu ermittelnde Prüfparameter nur mit zwei Röntgenexpositionen meßbar. Im übrigen ist dieserLiteraturstelle kein Hinweis dahingehend zu entnehmen, wie dessen Nachteile, d.h. dessen Beschränkung auf die Ermittlung nur eines Prüfparameters und die Notwendigkeit mehrerer Röntgenexpositionen, beseitigt werden können. Gerade hier setzt aber die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe an.In addition, the test parameter to be determined is with the known phantom can only be measured with two x-ray exposures. Incidentally, this reference is not a Information on how its disadvantages, i.e. its limitation to the determination of only one test parameter and the necessity of several x-ray exposures, can be eliminated. However, it is precisely here that the underlying principle of the invention applies Task.
Bei einem Röntgenphantom zur Prüfung eines Röntgengerätes mit vorgegebener Filterung weist die Filtereinrichtung vorzugsweise bezüglich der einen Wandleranordnung ein Durchlaßvermögen von 1 auf. Durch diese Maßnahme werden ein zusätzliches Filter eingespart und optimale Intensitätsverhältnisse für das gewünschte Wechselwirkungssignal erreicht. Als Filtereinrichtung für die andere Wandleranordnung eignet sich eine dünne Platte aus Titan, Eisen, Aluminium oder Kupfer.In the case of an X-ray phantom for testing an X-ray device with a specified The filter device preferably has filtering with respect to the one converter arrangement a permeability of 1. This measure creates an additional filter saved and optimal intensity ratios for the desired interaction signal achieved. A suitable filter device for the other converter arrangement is one thin plate made of titanium, iron, aluminum or copper.
Vorzugsweise weist das Prüfphantom eine zweite Prüfeinheit mit einer Wandleranordnung zur Umwandlung der Röntgensignale in ein Wechselwirkungssignal und einem durch die ansteigende und abfallende Flanke des Wechselwirkungssignals ein- und ausschaltbaren Zeitgeber auf. Durch diese Maßnahme ist ein weiterer Prüfparameter mit einer einzigen Röntgenexposition erhältlich. Die .Ansteuerung des Zeitgebers durch die ansteigende und abfallende Flanke des Wechselwirkungssignals gewährleistet eine genaue Ermittlung der tatsächlichen Expositionszeit.The test phantom preferably has a second test unit with a Converter arrangement for converting the X-ray signals into an interaction signal and one by the rising and falling edges of the interaction signal timer that can be switched on and off. This measure is another test parameter available with a single x-ray exposure. The control of the timer through the rising and falling edge of the interaction signal ensures an exact determination of the actual exposure time.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Prüfphantom mit einer dritten Prüfeinheit bestückt, die eine Wandleranordnung zur Umwandlung der ungeschwächten Röntgenstrahlen in ein Wechselwirkungssignal und einen nachgeschalteten Dosisbaustein, dessen Ausgangssignal ein Maß für die Dosis der Röntgenstrahlen ist, aufweist. Auch diese :maßnahme vergrößert die Anzahl der mit einer einzigen Exposition erhältlichen Prüfparameter.According to a further preferred embodiment, the test phantom is equipped with a third test unit, which has a converter arrangement for conversion of the non-weakened X-rays into an interaction signal and a downstream signal Dose module, the output signal of which is a measure of the dose of the X-rays, having. Also this: measure increases the number of with a single exposure available test parameters.
DielVandleranominurgen sind im Phantom vorzugsweise zentral angeordnet. Ferner sind sie von einer Bleifolie ummantelt und mit ihren Eingägen vorzugsweise an der filmfernen bzw. fokusnahen Seite des Prüfphantomes angeordnet. Hierdurch wird erreicht, daß unerwünschte Störeinflüsse, insbesondere Streustrahlen, bei der Ermittlung der von der Röntgenröhre abgegebenen Strahlendosis weitestgehend ausgeschaltet werden.The diver anomalies are preferably arranged centrally in the phantom. Furthermore, they are encased in a lead foil and preferably with their entrances arranged on the side of the test phantom away from the film or near the focus. Through this it is achieved that undesirable interference, in particular scattered radiation, in the Determination of the radiation dose emitted by the X-ray tube largely switched off will.
In Weiterführung des Erfindungsgedankens ist die eine Wandleranordnung der ersten Prüfeinheit zur Ermittlung der Röhrenspannung gleichzeitig Wandleranordnung der zweiten Prüfeinheit zur Ermittlung der Expositionszeit. Diese blaßnahme hat den Vorteil, daß eine Wandleranordnung eingespart und gleichzeitig eine kombinierte Messung der Strahlenqualität und Expositionszeit ermöglicht wird. Aus Intensitätsgründen ist es hierbei von Vorteil, diejenige Wandleranordnung als gemeinsamen Wandler für die erste und zweite Prüfeinheit vorzusehen, welche die weniger abgeschwächte Röntgenstrahlung erhält.In a continuation of the inventive concept, this is a converter arrangement the first test unit for determining the tube voltage at the same time converter arrangement the second test unit to determine the exposure time. This pale has the advantage that one transducer arrangement is saved and at the same time a combined one Measurement of radiation quality and exposure time is made possible. For reasons of intensity It is advantageous here to use that converter arrangement as a common converter for the first and second test units to provide which the less attenuated X-rays receives.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die der ungeschwächten Röntgenstrahlung zugeordnete Wandleranordnung der ersten Prüfeinheit zur Ermittjlng der flöbrenspannung gJich7.eitig Wandleranordnung der dritten Prüfeinheit zur Er mittlung der Strahlendosis. Diese Maßnahme hat den Vor'ceil, daß eine kombinierte Messung der Strahlenqualität und Strahlendosis mö]ich wird. Gleichzeitig ermöglicht diese Maßnahme, die DAessung zweier Prüfparameter mit nur einem Wandler.According to a further preferred embodiment of the invention is the transducer arrangement of the first which is assigned to the non-weakened X-ray radiation Test unit for determining the voltage on the side of the transducer arrangement third test unit to determine the radiation dose. This measure has the advantage that a combined measurement of radiation quality and radiation dose is possible. At the same time, this measure enables two test parameters to be measured with only a converter.
In Weiterführung des Erfindungsgedankens ist die der ungeschwächten Röntgenstrahlung zugeordnete Wandler anordnung der ersten Prüfeinheit zur Ermittlung der Röhrenspannung gleichzeitig Wandler für die Prüfeinheiten zur Ermittlung der Expositionszeit und der Strahlendosis. Hierdurch wird mit Hilfe einer einzigen Wandleranordnung die gleichzeitige Messung dreier Prüfparameter ermöglicht.In continuation of the inventive idea is that of the undiminished X-ray associated transducer arrangement of the first test unit for determination the tube voltage at the same time converter for the test units to determine the Exposure time and radiation dose. This is done with the help of a single transducer arrangement enables the simultaneous measurement of three test parameters.
Vorzugsweise ist der Zeitgeber als elektronische Uhr ausgestaltet.The timer is preferably designed as an electronic clock.
Eine derartige Uhr ist in der Regel kostengünstig, einfach steuerbar und hat einen hohen Genauigkeitsgrad. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Uhr im wesent].ichen aus einer Schwingquarz-Anordnung besteht.Such a clock is usually inexpensive and easy to control and has a high degree of accuracy. This is especially true when the watch essentially consists of a quartz oscillator arrangement.
Um den Ein- und Ausschaltzeitpunkt des Zeitgebers noch genauer festlegen und gleichzeitig den Einfluß eventuell vorhandener Stör- bzw. Brummspannungen zu eliminieren, ist es von Vorteil, zwischen den Signalausgang der Wandleranordnung und den Zeitgebereingang eine bistabile Kippstufe mit definiertem Schwellwert anzuordnen.To define the switch-on and switch-off time of the timer even more precisely and at the same time the influence of any interference or ripple voltages that may be present eliminate, it is advantageous between the signal output of the transducer arrangement and to arrange the timer input a bistable multivibrator with a defined threshold value.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Wandleranordnungen als opto-elektrische Wandler ausgestaltet. Hierbei soll unter einem opto-elektri- schen Wandler nicht nur ein auf den sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums sondern auch ein zumindest in den angrenzenden Spektralbereichen ansprechender Wandler verstanden werden. Ein optoelektrischer Wandler hat den Vorteil, daß er die einfallende Strahlung zu elektrischen Ausgangsgrößen umwandelt. Elektrische Ausgangsgrößen sind aber besonders bequem weiterverarbeitbar. Als opto-elektrische Wandler eignen sich Sekundärelektronen-Vervielfacher bzw. Fotomultiplier, die sich durch besonders hohe Empfindlichkeit auszeichnen, Ionisationskammern, mit denen ein äußerst hoher Genauigkeitsgrad erzielbar ist oder Fototransistoren, die bei veroleichsweise hoher Genauigkeit einfach und kostengünstig sind.According to a preferred embodiment, the transducer assemblies are designed as an opto-electrical converter. Here, under an opto-electrical ting Converters don't just focus on the visible part of the electromagnetic spectrum but also a transducer that is responsive at least in the adjacent spectral ranges be understood. An opto-electrical converter has the advantage that it is the incident Converts radiation to electrical output values. Electrical output variables are but particularly easy to process. As opto-electrical converters are suitable Secondary electron multiplier or photomultiplier, which are characterized by particularly high Sensitivity distinguish ionization chambers with which an extremely high degree of accuracy is achievable or phototransistors, which are easy to compare with high accuracy and are inexpensive.
Ein bevorzugter opto-elektrischer Wandler weist eine Röntgenszintillationsfolie, vorzugsweise aus Gadoliniumoxysulfid, Lanthanoxysulfid oder Lanthancxybromid mit nachgeschaltetem Fototransistor oder Sekundärelektronen-Vervielfacher auf. Die Szintillations»Eiolie und der Fototransistor oder SekundärelSktronen-Vervielfacher sind hierbei bezüglich des Blissionsspektnmls und der spektralen Empfindlichkeit aufeinander abgestimmt.A preferred opto-electrical converter has an X-ray scintillation film, preferably from gadolinium oxysulphide, lanthanum oxysulphide or lanthanum xybromide downstream phototransistor or secondary electron multiplier. The scintillation egg and the phototransistor or secondary electron multiplier are referred to here the Blissionsspektnmls and the spectral sensitivity coordinated.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besteht der Quotientenbaustein im wesentlichen aus einer Brükkenschaltung, in welcher die beiden Fototransistoren der Wandleranordnungen unmittelbar nebeneinander in den zwischen den Klemmen der Brückenversorgungsspannung parallelen Brücken zweigen angeordnet sind, einem jeder Meßabgriffklemme der Brückenschaltung nachgeschalteten Integrator und einem Divisionsglied, dessen Eingänge mit den beiden Integratorausgängen verbunden sind. Diese Maßnahme ermöglicht durch einfache Bauelemente eine genaue Messung der Röhrenspannung. Gleichzeitig liefern die Integratoren ein Maß für die pro Wandleranordnung absorbierte Energie. Demgemäß kann durch Abriff an dem Integrator, welcher der unabgeschirlttten Wandler anordnung zugeordnet ist, zumindest eine Aussage über die Oberflächendosis, ggf. nach Umrechnung in Röntgen, getroffen werden.According to a preferred embodiment, there is the quotient module essentially from a bridge circuit in which the two phototransistors of the transducer assemblies directly next to each other in the between the terminals of the Bridge supply voltage parallel bridges branches are arranged, one each Measuring tap of the bridge circuit downstream integrator and a division element, whose inputs are connected to the two integrator outputs. This measure enables precise measurement of the tube voltage through simple components. Simultaneously deliver the Integrators a measure of the absorbed per transducer arrangement Energy. Accordingly, by tapping on the integrator, which of the unshackled Transducer arrangement is assigned, at least one statement about the surface dose, if necessary after conversion into X-rays.
Besonders gute Signalverhältnisse lassen sich dadurch erzielen, daß die beiden Meßabgriffklemmen jeweils über die folgenden, nacheinander angeordneten Elemente mit den Integratoren verbunden sind: ein Arbeitswiderstand, ein Meß- bzw. Vorverstärker, ein Steuertransistor, dessen Basis mit dem Ausgang des Vorverstärkers verbunden ist und dessen Kollektor an einer Spannungsauelle liegt, und eine Diode.Particularly good signal ratios can be achieved in that the two Meßabgriffklemmen each via the following, one after the other Elements connected to the integrators are: a working resistor, a measuring resp. Preamplifier, a control transistor whose base connects to the output of the preamplifier is connected and whose collector is connected to a voltage source, and a diode.
Unter der Voraussetzung, daß die von der Rnntgenröhre abgegebene Strahlungsenergie annähernd konstant ist, läßt sich ein besonders einfacher Ouotientenbaustein dadurch realisieren, daß die beiden Fototransistoren seriell zwischen den Klemmen einer Spannungsquelle angeordnet sind und ein parallel zum Fototransistor angeordneter Snannungsmesser mit nachgeschalteter Eichtransformationsstufe vorgesehen ist. Der Spannungsmesser liefert bei dieser Anordnung ein Signal, das eine ein-eindeutige Funktion des Quotienten der beiden Widerstände der Fototransistoren ist. Die Widerstände ihrerseits sind eine Funktion der auf sie auftreffenden Strahlenstärke. Bei geeigneter Wahl der Fototransistoren ist demnach das Ausgangs signal des Spannungsmessers ein-eindeutig mit dem Quotienten der Bestrahlungsstärkenverknüpft.Provided that the radiation energy emitted by the X-ray tube is approximately constant, a particularly simple Ouotient block can be thereby realize that the two phototransistors in series between the terminals of a Voltage source are arranged and one arranged in parallel to the phototransistor Voltage meter with a downstream calibration transformation stage is provided. Of the In this arrangement, the voltmeter delivers a signal that is unambiguous Function of the quotient of the two resistances of the phototransistors. The resistances in turn, are a function of the radiation intensity that hits them. With suitable The choice of phototransistors is therefore the output signal of the voltmeter unambiguous linked to the quotient of the irradiance.
In Weiterführung der zuletztgenannten Ausführungsform für einen Quotientenbaustein ist dieser durch eine Brückenschaltung realisiert, in welcher die beiden Fototransistoren seriell im zwischen den Klemmen der Brückenversorgungsspannung liegenden Brückenzweig angeordent sind,, Zur Temperaturkompensation bei beiden Brückenschaltungen sind vorzugsweise die frei bleibenden Brücken zweige jeweils mit einem Fototransistor bestückt, wobei alle Fototransistoren möglichst gleiche Kenndaten haben sollten.In continuation of the last-mentioned embodiment for a quotient module this is realized by a bridge circuit in which the two phototransistors in series in the bridge branch between the terminals of the bridge supply voltage are arranged, for temperature compensation in both bridge circuits preferably the bridges that remain free each branch with a phototransistor equipped, whereby all phototransistors should have the same characteristics as possible.
Als Fototransistoren eignen sich Transistoren, deren Widerstände RFTr sich gemäß folgender Beziehung mit der Bestrahlungsstärke ändern: RFTr = k 1 X 2, mit k1 und k2 Konstanten.Suitable phototransistors are transistors whose resistors RFTr change with the irradiance according to the following relationship: RFTr = k 1 X 2, with k1 and k2 constants.
Zur weiteren Erhöhung der mit dem Prüfphantom mit einer Exposition erhältlichem Prüfparameter ist eine vorzugsweise aus 10 Stufen aufgebaute Schwärzungstreppe aus Aluminium in der filmnahen Ebene vorgesehen. Die Schwärzungstreppe ist hierbei über einen Projektionskanal frei Luft mit dem Außenraum vor der filmfernen Ebene verbunden. Sie empfängt demnach die von der Röntgenzöhre ausgehende Strahlung unmittelbar, d. h. ohne Zwischenschaltung irgenazelcher rlat:erialteile zwischen die Röntgenröhre und die Schwärzungstrepse. Die Anordnung der SchaEirzungstreppe ermöglicht die Messung der optischen Dichte des Röntgenfilmes. Insbesondere läßt sich nach der Röntgenexposition die Gradationskurve, die Gradientenkurve, der Schwärzungsumfang und der Bildkontrast in üblicher Weise, beispielsweise mit Hilfe eines handlichen und Preiswerten Kleinclensitometers bestimmen.To further increase the exposure to the test phantom The test parameter available is a blackening step preferably made up of 10 steps made of aluminum in the plane close to the film. The blackening stairs are here Free air with the outside space in front of the level far from the film via a projection channel tied together. It therefore receives the radiation emanating from the X-ray tube directly, d. H. without the interposition of any rlat: erialteile between the X-ray tube and the darkness stairs. The arrangement of the SchaEirzung stairs enables the measurement the optical density of the X-ray film. In particular, after exposure to X-rays the gradation curve, the gradient curve, the blackening range and the image contrast in the usual way, for example with the help of a handy and inexpensive small densitometer determine.
Die Auflösung (Detailerkennbarkeit) läßt sich dadurch bestimmen, daß zwei Blei-Strichraster in der filmnahen und filmfernen Ebene des Prüfphantoms vorgesehen sind, wobei die Blei-Striche gruppenweise zu Blei-Strichgruppen mit 0,5 bis 5 Linienpaaren pro mm zusammengefa3t sind. Aus der Abbildung des tilmnahe gelegenen Blei-Strichrasters sind dann die Abbildungseigenschaften des Folienfilm-Systems be- stimmbar. Aus der Abbildung des filmfern gelegenen Blei-Strichrasters sind die Einflüsse der Streustrahlung und Geometrie zusätzlich erkennbar. Hierbei wird durch das Verhältnis des Fokusfilmabstandes zum Fokusobjcktabstand der Vergrößerungsfaktor und durch die Differenz der aufgelösten Linienpaare pro mm zwischen filmfernem und filmnahem Blei-Strichrasters auch der Einfluß der Brennfleckabmessüng bestimmbar.The resolution (detail recognizability) can be determined in that two lead grids are provided in the plane of the test phantom near and far from the film are, where the lead lines in groups to lead line groups with 0.5 to 5 line pairs are combined per mm. From the illustration of the lead line grid located near the tilm are then the imaging properties of the film film system tunable. The influences of the Scattered radiation and geometry also recognizable. This is done by the ratio the focus film distance to the focus object distance the magnification factor and through the difference in the resolved pairs of lines per mm between distant and close to the film Lead line grid also determines the influence of the focal spot dimensions.
Darüberhinaus bieten die Blei-Strichraster mit ihrer gruppenweisen Anordnung der Striche die Möglichkeit, bei Bedarf durch Messung mit einem Mikrodensitometer exakte Bestimmungen der Kontrasttransferfunktion und der aus ihr abzuleitenden Modulationstransferfunktion vorzunehmen. Dies ermöglicht des weiteren durch Kombination mit den Mittelwerten der Amplituden der Schwärzungsschwankungen die Bestimmung des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses.In addition, the lead grids offer with their group-wise Arrangement of the lines the possibility, if necessary, by measuring with a microdensitometer exact determinations of the contrast transfer function and the modulation transfer function to be derived from it to undertake. This is also made possible by combining it with the mean values the amplitudes of the blackening fluctuations determine the signal-to-noise ratio.
Die Anordnung eines Blei-Fächerrasters in der filmfernen Ebene des Phantoms erlaubt ohne Messung eine schnelle Abschätzung der Bildauflösung. Diese Maßnahme kommt den Gewohnheiten der Radiologen bei derartigen Abschätzungen entgegen.The arrangement of a lead fan grid in the plane of the Phantoms allow a quick estimate of the image resolution without measurement. These Measure meets the habits of radiologists in making such assessments.
Ein weiterer Prüfparameter ist durch ein in der filmfernen Ebene, vorzugsweise in deren Außenbereich angebrachtes Sternraster erhältlich. Das Sternraster ermöglicht eine visuelle Kontrolle der Isotropie der Strahlenemission.Another test parameter is through a plane far away from the film, Star grid preferably available in the outside area. The star grid enables a visual control of the isotropy of the radiation emission.
Vorzugsweise ist zwischen der filmfernen und filmnahen Ebene des Prüfphantoms eine Schaumstoffschicht zur Streustrahlensimulation des Lungengewebes vorgesehen. Versuche haben ergeben, daß sich hierzu eine Dicke von 8 cm und eine Dichte von 0,3 besonders gut eignen.It is preferably between the plane of the test phantom which is remote from the film and the plane close to the film a foam layer is provided for the scattered radiation simulation of the lung tissue. Tests have shown that this is a Thickness of 8 cm and a density of 0.3 is particularly suitable.
Durch Einlagerung von beispielsweise 4 zylinderförnugen Acrylglas-Stäbchen und 4 zylinderförmigen Aluminium-Stäbchen mit Durchmessern zwischent2~mm und 20 mm sind die Abbildungseigenschaften von Blutgefäßen innerhalb des Lungengewebes und von Knocnenstrukturen besenders gut simulierbar. Die Schaumstofçschicht stellt eine be-.By storing, for example, 4 cylindrical acrylic glass rods and 4 cylindrical aluminum rods with diameters between 2 ~ mm and 20 mm are the imaging properties of blood vessels within the lung tissue and can be simulated well by knot structures. The foam layer represents A be-.
sonders einfacheSlaßnahme zur Simulation der von der Lunge bewirkten Streustrahlen-Verhältnisse dar. Darüberhinaus läßt sie den Einbau von Acrylglasstäbchen zur Blutgefäßsimulation zu, da sie eine andere Röntgendichte wie Acrylglas hat. Schließlich können die Acrylglas- und Aluminium -Stäbchen sehr bequem in den Schaumstoff eingelagert werden.especially simple measure to simulate those caused by the lungs It also allows the installation of acrylic glass rods for blood vessel simulation because it has a different X-ray density than acrylic glass. Finally, the acrylic glass and aluminum sticks can be easily inserted into the foam be stored.
Der Einfluß der Streustrahlung auf die optische Dichte des Bildes läßt sich in bequemer Weise auch dadurch messen, daß ein die Primärstrahlung absorbierendes Filterstück von etwa 1 cm2 vorgesehen ist.The influence of scattered radiation on the optical density of the image can also be conveniently measured in that a Filter piece of about 1 cm2 is provided.
Hierzu eignet sich beispielsweise ein 1 mm dickes Bleistückchen.For example, a 1 mm thick piece of lead is suitable.
Insgesamt ist damit ein Prüfphantom angegeben, mit dessen Hilfe mit einer einzigen Röntgenexposition zumindest die wesentlichen Prüfparameter zur Qualitätssicherung erhältlich sind. Hierbei werden die Strahlenqualität, die Expositionszeit und die Strahlendosis vorzugsweise durch opto-elektrische Wandler gemessen. Die Meßdaten sind vorzugsweise seitlich am Phantom in zwei1ggf. drei verwechslungssicheren Anzeigefeldern ablesbar. Zur Bestimmung der Gradientenkurve , der Kontrasttransferfunktion sowie der aus ihnen abzuleitenden Größen genügt die Schwärzungsmessung mit Hilfe eines handlichen Klein- oder Mikrodensitometers. Dasselbe gilt für die Bestimmung des Streustrahlenanteiles in der Filmschwärzung. Alle übrigen Meßgrößen sind visuell ermittelbar.Overall, a test phantom is thus specified, with the help of which a single x-ray exposure, at least the essential test parameters for quality assurance are available. The radiation quality, the exposure time and the Radiation dose preferably measured by opto-electrical converters. The measurement data are preferably on the side of the phantom in two three confusable display fields readable. To determine the gradient curve, the contrast transfer function and of the quantities to be derived from them, the density measurement with the aid of a suffices handy small or microdensitometers. The same applies to the determination of the Scattered radiation component in the blackening of the film. All other measured quantities are visual determinable.
Vorzugsweise hat das Prüfphantom ein quaderförmiges Gehäuse mit den Außenmaßen 30 x 30 x 20 cm, wobei die Gehäusewände aus Acrylglas bestehen.The test phantom preferably has a cuboid housing with the External dimensions 30 x 30 x 20 cm, with the housing walls made of acrylic glass.
Die Stromversorgung der elektronischen Bauteile erfolgt vorzugsweise aus einer wiederaufladbaren Batterie, so daß leichte Transportierbarkeit und Netzunabhängigkeit des Gerätes gewährleistet sind.The electronic components are preferably supplied with power from a rechargeable battery, so that it is easy to transport and independent of the mains of the device are guaranteed.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand,von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten schematischen Zeichnungen näher beschrieben.The invention is illustrated below with reference to exemplary embodiments Described in more detail with reference to the accompanying schematic drawings.
In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Gesamtansicht des Prüfphantoms; Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Mehrfach-Prüfeinheit des Prüfphantoms; Fig. 3 ein weiteres Blockschaltbild einer Mehrfachprüfeinheit des Prüfphantoms; Fig. 4 eine Schaltskizze einer weiteren Slehrfach-Prüfeinheit des Prüfphantoms und Fig. 5 ein weiteres Schaltschema einer Mehrfach-Prüfeinheit des Prüfphantoms.The drawings show: FIG. 1 an overall perspective view of the test phantom; 2 shows a block diagram of a multiple test unit of the test phantom; 3 shows a further block diagram of a multiple test unit of the test phantom; 4 shows a circuit diagram of a further Slehrfach test unit of the test phantom and 5 shows a further circuit diagram of a multiple test unit of the test phantom.
Das in Fig. 1 dargestellte Prüfphantom 10 weist ein quaderförmiges Gehäuse mit einer Oberwand 12, Unterwand 14, Frontwand 16, Rückwand 18, und Seitenwänden 20, 22 auf. Alle Wände bestehen aus Acrylglas. Stattdessen können sie auch aus Preßspanplatten bestehen.The test phantom 10 shown in Fig. 1 has a cuboid Housing with an upper wall 12, lower wall 14, front wall 16, rear wall 18, and side walls 20, 22 on. All walls are made of acrylic glass. Instead, they can also be made from particle board exist.
Zur bequemen Transportierbarkeit sind an der Oberwand 12 zwei Handgriffe 24 und 24' vorgesehen. Die Frontwand 16 und die Rückwand 18 haben die Außenmaße 30 x 30 cm. Die Seitenwände 20 und 22 haben die Außenmaße 30 x 20 cm. Die Frontwand 16 liegt im Bereich der fokusnahen bzw. filmfernen Ebene; die Riickwand 18 im Bereich der fokusfernen bzw. filmnahen Ebene.There are two handles on the top wall 12 for easy portability 24 and 24 'provided. The front wall 16 and the rear wall 18 have the external dimensions 30 x 30 cm. The side walls 20 and 22 have the external dimensions 30 x 20 cm. The front wall 16 lies in the area of the plane near the focus or away from the film; the back wall 18 in the area the plane that is far from focus or close to the film.
In Fig. 1 sind mehrere Prüfeinheiten bzw. Teile davon auf der Frontwand 16 eingezeichnet. Hierbei bedeuten die gestrichelten Umrandungen eine Anordnung der umrandeten Teile in der filmfernen Ebene, die strichpunktierten Umrandungen eine Anordnung der umrandeten Teile in der filmnahen Ebene und die abwechselnd gestrichelte und strichpunktierte Umrandung eine Anordnung der umrandeten Teile zwischen der filmfernen und der filmnahen Ebene.In Fig. 1, several test units or parts thereof are on the front wall 16 drawn. Here, the dashed borders indicate an arrangement of the outlined parts in the plane far from the film, the dash-dotted outlines an arrangement of the outlined parts in the plane close to the film and the alternating dashed line and dash-dotted border an arrangement of the bordered parts between the film-remote and film-related levels.
Die Messung der optischen Dichte bzw. der Opazität des Röntgenfilmes ist im Bereich von 0,2 bis 3,2 in Stufen von 0,3 mit einer zehnstufigen Schwärzungstreppe 30 meßbar. Die Schwärzungstreppe 30 ist in der filmnahen Ebene angeordnet und über einen Projektionskanal frei Luft mit dem filmfernen Außenraum des Phantomes 10 verbunden.The measurement of the optical density or the opacity of the X-ray film is in the range from 0.2 to 3.2 in steps of 0.3 with a ten-step blackening staircase 30 measurable. The blackening staircase 30 is arranged in the plane close to the film and above a free air projection channel is connected to the external space of the phantom 10 remote from the film.
Die immer dichter werdende Strichierung der einzelnen Stufen in der Schwärzungstreppe 30 soll deren zunehmenc'.e optische Dichte veranschaulichen. Nach der Exposition sind durch Schwärzungsmossung an der entsprechenden Filmstelle die Graditionskurve, die Gradientenkurve bzw. Gradiation, der Schwärzungsumfang und der Bildlcontrast meßbar. Die Schwärzungsmessung ist nit Ililfe eines heute allgemein verfügbaren, handlichen und nreiswerten Kleindensitometers bequem durchführbar.The increasingly thick lines of the individual levels in the Blackening steps 30 are intended to illustrate their increasing optical density. To the exposure are determined by the blackening measurement at the corresponding film location Gradation curve, the gradient curve or gradiation, the extent of blackening and the picture contrast measurable. The measurement of density is by no means general today available, handy and inexpensive small densitometers.
In der filmfernen Ebene ist weiterhin ein Blei-Fächerraster 32 angeordnet. Das Blei-Fächerraster trägt den Gewohnheiten der Radiologen Rechnung, ohne Messung eine schnelle und bequeme visuelle Abschätzung der Bildauilösung vornehmen zu können.A lead fan grid 32 is also arranged in the plane remote from the film. The lead fan grid takes into account the habits of radiologists, without measurement to be able to make a quick and convenient visual assessment of the image solution.
Ein in der filmnahen Ebene angeordnetes Blei-Strichraster 34 und ein in der filmfernen Ebene angeordnetes Blei-Strichraster 36 ermöglichen nach der Exposition Aussagen über die Auflösung bzw. Detailerkennbarkeit. Hierzu weisen beidc Blci-Strichraster 34, 36 mehrere Linienpaargrunnen mit 0,5 bis 5 Linienpaaren pro mm auf. Aus der Abbildung des filmnahe gelegenen Blei-Strichrasters 36 sind die Abbildungseigenschaften des Folienfilmsystemes bestimmbar. Aus der Abbildung des filmfern gelegenen Blei-Strichrasters 36 sind in Vrhj.ndnng mit der Abbildung des filmnahenBlei-Strichrasters zusätzlich die Einflüsse von Streustrahlung und Geometrie erkennbar. Ist beispielsweise B1 B2 Länge oder Breite des Blei-Strichrasters 34, 36; 1 und B'2 = Länge ihrer Abbildungen auf dem Röntgenfilm; B'1 v1 = B 1; B'2 V2 = B'2 Vergrößerung der beiden Blei-Strichra-B2 ster; d = Abstand zwischen der filmfernen und der filmnahen Ebene; FOA = Fokus-Objekt-Abstand; FFA = Fokus-Film-Abstand, dann ergibt sich in bekannter Weise: Durch die Differenz der aufgelösten Linienpaare pro mm bei den beiden Bildern der Blei-Strichraster 34 und 36 wird vorwiegend der Einfluß der Brennfleckabmessungen sichtbar.A lead line raster 34 arranged in the plane close to the film and a lead line raster 36 arranged in the plane remote from the film make it possible to make statements about the resolution or detail recognizability after exposure. For this purpose, both Blci line grids 34, 36 have several line pair greens with 0.5 to 5 line pairs per mm. The imaging properties of the foil film system can be determined from the image of the lead line grid 36 located close to the film. The effects of scattered radiation and geometry can also be recognized in Vrhj.ndnng from the image of the lead line grid 36, which is remote from the film, with the image of the lead line grid close to the film. If, for example, B1 B2 is the length or width of the lead line grid 34, 36; 1 and B'2 = length of their images on the X-ray film; B'1 v1 = B 1; B'2 V2 = B'2 Enlargement of the two lead lines B2; d = distance between the plane far from the film and the plane close to the film; FOA = focus-object distance; FFA = focus-film distance, then results in the known way: Due to the difference in the resolved line pairs per mm in the two images of the lead line grids 34 and 36, the influence of the focal spot dimensions is predominantly visible.
Zwischen der filmfernen und filmnahen Ebene ist peripher eine 8 cm dicke Schaumstoffschicht 38 der Dichte 0,3 angeordnet. Durch diese Schaumstoffschicht werden die Streustrahleneinflüsse des Lungengewebes simuliert. Um ferner auch eine Simulation der Abbildungseigenschaften von Blutgefäßen innerhalb des Lungengewebes und von I(nochenstrukturen simulieren zu können, sind 4 zylinderförmige Acrylglas-Stäbchen und 4 zylindrische Aluminium-Stäbchen 40, 40' in die Schaumstoffschicht 38 eingelagert.Between the plane far from the film and the plane close to the film there is a peripheral 8 cm thick foam layer 38 of density 0.3 arranged. Through this foam layer the effects of scattered radiation on the lung tissue are simulated. To also have a Simulation of the imaging properties of blood vessels within the lung tissue and from I (to be able to simulate structures are 4 cylindrical acrylic glass rods and 4 cylindrical aluminum rods 40, 40 ′ embedded in the foam layer 38.
Der Einfluß der Gesamtstreustrahlung auf die optische Dichte bzw. Opazität des belichteten Filmes läßt sich dadurch ermitteln, daß in der filmfernen Ebene ein etwa 1 cm2 großes und 1 mm dickes Filterstückchen aus Blei angeordnet ist. Dieses Filterstückchen 42 absorbiert die Prinärstrahlung so weit, daß durch Schwärzungsmessung die Streustrahlungsintensität auf dem exeonierten Röntgenfilm meßbar ist.The influence of the total scattered radiation on the optical density or The opacity of the exposed film can be determined from the fact that in the A piece of lead filter about 1 cm2 in size and 1 mm thick is arranged on the first level is. This filter piece 42 absorbs the primary radiation in this way far that by measuring the density of the scattered radiation on the exposed X-ray film is measurable.
Die Isotropie der Strahlenemission ist durch ein Sternraster 44 meßbar. Hierzu ist das Sternraster in der filmfernen Ebene, und zwar im äußersten Bereich angeordnet. Die Anordnung des Sternrasters 44 im äußersten Bereich erfolgt deswegen, da eine ggf. vorhandene Anisotropie der Strahtenemission sich in den meisten Fällen an den Bildrändern bemerkbar macht. Selbstverständlich können statt des einen Sternrasters 44 auch mehrere Sternraster vorgesehen sein.The isotropy of the radiation emission can be measured by means of a star grid 44. For this purpose, the star grid is in the plane far from the film, namely in the outermost area arranged. The arrangement of the star grid 44 in the outermost area is done because since a possibly existing anisotropy of the radiation emission is in most cases noticeable at the edges of the image. Of course, instead of the one star grid 44 several star grids can also be provided.
illit Hilfe der an der Frontwand 16 befestigten Ihrer leranordnungen 80 und 90 sowie einer noch zu erläuternden Folgeschaltung sind die Röhrenspannung und die Exnositionszeit- ggf. auch die Oberflächendosis -meßbar. Die Expositionszeit ist hierbei mit einer Genauigkeit von 0,1 ms mit der unteren Grenze von 1 ms meßbar und an einem Expositionszeit-Anzeigefeld 52 digital ablesbar. Die Röhrenspannung ist im Bereich zwischen 60 und 120 KV mit einer Genauigkeit von - 5% meßbar und an einem Röhrensnannungs-Anzeigefeld 50 digital ablesbar.with the help of your learning arrangements attached to the front wall 16 80 and 90 and a subsequent circuit to be explained are the tube voltage and the exposure time - possibly also the surface dose - measurable. The exposure time can be measured with an accuracy of 0.1 ms with the lower limit of 1 ms and can be read digitally on an exposure time display panel 52. The tube voltage can be measured in the range between 60 and 120 KV with an accuracy of -5% and can be read digitally on a tube voltage display panel 50.
Die beiden Anzeigefelder 50 und 52 sind an der Seitenwand 20 des Phantoms 10 angeordnet und jeweils aus Gründen der Energieeinsparung mit LCD-Anzeige bestückt.The two display fields 50 and 52 are on the side wall 20 of the phantom 10 arranged and each equipped with an LCD display for reasons of energy saving.
Ein ebenfalls an der Seitenwand 20 betätigbarer Schalter 54 dient zum Ein- und Ausschalten des Prüf- phantoms 10. Ferner ist noch an der Seitenwand 20 eine Löschtaste 53 vorgesehen, mit welcher das Prüfphantom 10, genauer deren Elektronik nach einer Röntgenexposition Tiefer uf den Zustapr1. vor der Exposition bringbar ist.A switch 54, which can also be actuated on the side wall 20, is used for switching on and off the test phantoms 10. Furthermore is still on the side wall 20 a delete key 53 is provided with which the test phantom 10, more precisely their electronics after exposure to X-rays. can be brought before exposure.
In Fig. 2 ist eine kombinierte Prüfeinheit zur gleichzeitigen Messung mehrerer Prüfparameter schematisch dargestellt. Die von der Röntgenröhre ausgehende Röntgenstrahlung X tritt durch die Frontwand 16 des orüfphantomes 10 und eine Filtereinrichtung70 hindurch und trifft auf zwei zentral angeordnete Wandleranordnungen 80 und 90,die jeweils von einer Bleifolie ummanteltsind.Die Wandler anordnungen 80 und 90 wandeln die einfallende Röntgenstrahlung X in zu Prufzwecken weiterverarbeitbare Signale M1 und M2. Vorzugsweise sind daher die t.Tandleranordnungen 80 und 90 als elektrooptische Wandler ausgebildet, da elektrische Signale besonders gut verarbeitbar sind.Bei derartigen Wandleranordnungen können beispielsweise die in der Röntgentechnik erprobten Ionisationskanmern eingesetzt werden.In Fig. 2 is a combined test unit for simultaneous measurement several test parameters shown schematically. The one emanating from the X-ray tube X-ray radiation X passes through the front wall 16 of the orüfphantome 10 and a filter device 70 through and meets two centrally located transducer assemblies 80 and 90, the are each encased by a lead foil. The transducer assemblies 80 and 90 convert the incident X-ray radiation X in signals that can be further processed for test purposes M1 and M2. The t.Tandleranrichtungen 80 and 90 are therefore preferably electro-optical Converters designed because electrical signals are particularly easy to process Such transducer arrangements can, for example, be those that have been tried and tested in X-ray technology Ionization cannons are used.
Sie können auch Sekundärelektronen-Vervielfacher oder Fototransistoren aufweisen.You can also use secondary electron multipliers or phototransistors exhibit.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel wird von einer Röntgenröhre mit vorgegebener Filterung der Röntgenstrahlung ausgegangen. Die Filtereinrichtung 70 weist daher vor der einen Wandleranordnung 80 einen Bereich 71 auf, der die Röntgenstrahlung ungehindert durchtreten läßt. Vor der Wandleranordnung 90 ist ein Filterplättchen 72 in Form einer dünnen Titanplatte vorgesehen, Die Ausgangssignale M1 und Pl2 der Wandleranordnungen 80 und 90 sind dem Röntgenröhrenstrom proportional und stellen eine die den Wandleranordnungen 80 und 90 zugestrahlte Dosis be- stimmende Größe dar. Da die Wandleranordnung 80 die von der Röntgenröhre ausgehende Strahlung ungeschwächt empfängt, stellt das Ausgangssignal M1 eine die Oberflächendosis bestimmende Größe dar. Bedientnen sich z. B.In the illustrated embodiment, an X-ray tube assumed that the X-ray radiation was filtered. The filter device 70 therefore has an area 71 in front of the one transducer arrangement 80, which contains the X-rays can pass unhindered. In front of the transducer arrangement 90 is a filter plate 72 in the form of a thin titanium plate, the output signals M1 and Pl2 of the Transducer assemblies 80 and 90 are proportional to the x-ray tube current and provide a dose irradiated to the transducer assemblies 80 and 90 correct Since the transducer arrangement 80, the radiation emanating from the x-ray tube receives unattenuated, the output signal M1 represents a surface dose determining Size. Use z. B.
bei der Wandleranordnung 30 einer ionisationskammer, dann ist nach Zuführung des Signals M1 zu einem Dosisbaustein 88 die Oberflächendosis unmittelbar vom Dosisbaustein 88 ablesbar.in the case of the transducer arrangement 30 of an ionization chamber, then after Supply of the signal M1 to a dose module 88, the surface dose directly readable from dose module 88.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel eisen die Wandleranordnungen 80 und 90 jeweils eine Gadoliniumoxysulfidfolie als Röntgenszintillationsfolie 74, 74' am Wandlereingang auf. Den Röntgenszintillationsfolien 74, 74' ist jeweils ein Fototransistor 76, 76' nachgeschaltet, dessen.Ausgangssignal eine lineare Abhängigkeit vom Röntgenröhrenstrom aufweist.In the illustrated embodiment, the converter arrangements iron 80 and 90 each have a gadolinium oxysulfide film as an X-ray scintillation film 74, 74 'at the converter input. The X-ray scintillation films 74, 74 'are each a Phototransistor 76, 76 'connected downstream, whose output signal is linearly dependent from the X-ray tube current.
Das Ausgangs signal M der Wandleranordnung 80 wird einem Zeitgeber 85 zugeführt, der durch die ansteigende und abfallende Flanke des Signals M1 ein- und ausgeschaltet wird. Gleichzeitig wird das Signal M1 einem Quotientenbaustein 98 zugeführt. Ferner wird dem Quotientenbaustein 98 das Ausgangssignal r12 der abgeschirmten Wandleranordnung 90 zugeführt. Dem Quotientenbaustein 98 ist eine dem Quotienten aus den Signalen M 1 und M2 ein-eindeutige Funktion entnehmbar. Jeder Wert dieser Funktion entspricht genau einer Röhrenspannung. Durch entsprechende Eichtransformation des Ausgangssignals des Ouotientenbausteines 98 ist demnach dem Quotientenbaustein 98 auch die Röhrenspannung entnehmbar.The output signal M of the transducer arrangement 80 is a timer 85, which is activated by the rising and falling edge of the signal M1 and is turned off. At the same time, the signal M1 becomes a quotient block 98 supplied. Furthermore, the quotient block 98 receives the output signal r12 of the shielded Converter assembly 90 supplied. The quotient block 98 is one of the quotients a unique function can be taken from the signals M 1 and M2. Everyone worth this Function corresponds exactly to a tube voltage. By means of a corresponding calibration transformation of the output signal of the quotient module 98 is accordingly the quotient module 98 the tube voltage can also be taken.
Gemäß dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel für eine Mehrfachprüfeinheit wird die von einer Röntgenszintillazionsfolie ausgehende Strahlung zwei in Brückenschaltung angeordneten Fototransistoren 102 und 202 zugeführt.According to the exemplary embodiment shown in FIG. 3 for a multiple test unit the radiation emanating from an X-ray scintillation film becomes two in a bridge circuit arranged Photo transistors 102 and 202 supplied.
Die Fototransistoren 102 und 202 sind in den beiden unmittelbar nebeneinander, von der einen Klemme 160 der Brückenvcrsorgungs Spannung ausgehenden B~:uckellzwei gen angeordnet. Zwischen den Meßabgriffklemien 104 und 204 der Brückenschaltung und der anderen Klemme 200 der Brückenversorgungsspannung ist jeweils ein weiterer Fototransistor 106 und 206 zur Temperaturkompensation vorgesehen. Die Fototransistoren 102, 106, 202 und 206 haben identesclae Kenndaten.The phototransistors 102 and 202 are in the two directly next to each other, from one terminal 160 of the bridge supply voltage, B ~: uckellzwei gen arranged. Between the measuring tap terminals 104 and 204 of the bridge circuit and the other terminal 200 of the bridge supply voltage is each a further one Phototransistor 106 and 206 provided for temperature compensation. The phototransistors 102, 106, 202 and 206 have identical characteristics.
Das von der Röntgenszintillationsfolie abgestrahlte Szintillationslicht steuert in den Fototransistoren 102 und 202 jeweils den übergangswiderstand zwischen Kollektor und Emitter. Hierdurch wird der zwischen den Klemmen 100 und 200 der Versorgungsspannung fließende Strom in Abhängigkeit vom Szintillationslicht gesteuert. Dieser Eototransistor-*Strolt weist eine lineare Abhängigkeit vom Röntgenröhrenstrom auf.The scintillation light emitted by the X-ray scintillation film controls the contact resistance between the phototransistors 102 and 202 Collector and emitter. As a result, the voltage between terminals 100 and 200 becomes the supply voltage flowing current is controlled depending on the scintillation light. This Eototransistor- * Strolt exhibits a linear dependence on the X-ray tube current.
Der Meßabgriffklemme 104 ist ein Arbeitswiderstand 208 nachgeschaltet. Hierdurch wird der durch den Fototransistor 102 fließende Transistorstrom in ein Spannungssignal umgewandelt. Dieses Spannungssignal wird einem Vorverstärker 110 zugeführt. Der Vorverstärker ist als Operationsverstärker, genauer als Meßverstärker ausgelegt, mit dem eine Verstärkung bis zum Faktor 100 erzielbar ist. Das vom Arbeitswiderstand 108 ausgehende Signal wird hierbei dem nichtinvertierenden Eingang des Pleßverstärkers zugeführt.The measuring tapping terminal 104 is followed by a working resistor 208. As a result, the transistor current flowing through the phototransistor 102 becomes in Voltage signal converted. This voltage signal is sent to a preamplifier 110 fed. The preamplifier is used as an operational amplifier, more precisely as a measuring amplifier designed, with which a gain of up to a factor of 100 can be achieved. That of work resistance 108 outgoing signal is here the non-inverting input of the plead amplifier fed.
Das vom Vorverstärker 110 ausgehende Signal steuert die Basis eines Steuertransistors 114, dessen Kollektor mit einer Spannungsquelle 112 verbunden ist. Der durch den Emitter des Steuertransistors 114 fließende Strom ist streng proportional zur Basisspannung.The signal from the preamplifier 110 controls the base of a Control transistor 114, the collector of which is connected to a voltage source 112 is. The current flowing through the emitter of the control transistor 114 is severe proportional to the base voltage.
Durch den Steuertransistor 114 wird das vom Vorverstärker 110 ausgehende Spannungssignal in ein Strom- signal umgewandelt. Das Stromsignal wird über eine Diode 116 einem Integrator 118 zugeführt. Die Diode 116 dient dazu, eine Rückwirkung der im Integrator 118 gespeicherten Ladung auf den. $t.e.iiertuansistor 114 zu verhindern. Der Integrator selhst ist in an sich bekannter Weise aus einem Widerstand 117 mit nachgeschaltetem Kondensator 119 aufgebaut. Die RC-Zeitkonstante istL= = 10 s. Diese Dauer genügt für die üblichen Exnositionszeiten bei Röntgenaufnahmen. Das Ausgangssignal des Integrators 118 liegt an dem mit Kanal 1 bezeichneten Punkt. Zur Löschung der im Integrator 118 gespeicherten Information, genauer zur Entladung des Kondensators 119 ist eine Löschtaste 120 vorgesehen. Die Löschtaste 120 schließt den Kondensator 119 kurz.The output from the preamplifier 110 is determined by the control transistor 114 Voltage signal into a current signal converted. The current signal is fed to an integrator 118 via a diode 116. The diode 116 is used to a reaction of the charge stored in the integrator 118 on the. $ t.e.iiertuansistor 114 to prevent. The integrator itself is made up of one in a manner known per se Resistor 117 built up with a downstream capacitor 119. The RC time constant istL = = 10 s. This duration is sufficient for the usual exposure times for x-rays. The output of the integrator 118 is at the point labeled channel 1. To delete the information stored in the integrator 118, more precisely to discharge of the capacitor 119, a clear button 120 is provided. The delete button 120 closes the capacitor 119 briefly.
Die Verbindung zwischen der MeBæhq7~iffkJamme 204 und dem mit Kanal 2 bezeichneten Punkt ist in gleicher Weise wie die Verbindung zwischen der Meßabgriffklemme 104 und dem mit Kanal 1 bezeichneten Punkt ausgestaltet. Zur Vermeidung von Wiederholungen werden daher lediglich die zwischen den beiden Punkten angeordneten Bauelemente aufgezählt. Diese sind ein Arbeitswiderstand 208, ein Vorverstärker 210, eine Spannungsquelle 212, ein Steuertransistor 214, eine Diode 216 und ein Integrator 218. Auch der Integrator 218 ist wiederum aus einem Widerstand 217 und einem Kondensator 219 aufgebaut. Zur Löschung der im Integrator 218 gespeicherten Information ist eine Löschtaste 220 vorgesehen.The connection between the MeBæhq7 ~ iffkJamme 204 and the one with canal 2 designated point is in the same way as the connection between the Meßabgriffklemme 104 and the point designated by channel 1. To avoid repetition therefore only the components arranged between the two points become enumerated. These are a load resistor 208, a preamplifier 210, a voltage source 212, a control transistor 214, a diode 216 and an integrator 218. Also the integrator 218 is in turn made up of a resistor 217 and a capacitor 219. To the A delete key 220 is used to delete the information stored in the integrator 218 intended.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel wird dem Fototransistor 102 das durch das Filterplättchen 72 abgeschwächte Röntgenlicht zugeführt. Dem Fototran- sistor 202 wird das unabgeschwächte Röntgenlicht zugeführt. Demgemäß ist am Punkt Kanal 1 ein Signal abgreifbar, das von der infolge des Filternlättchens 72 abgeschwächten Röntgenstrahlung abhängt. Am Punkt Kanal 2 ist ein Signal abgreifbar, welches von der Oberflächendosis abhängt; als Filter wirkt hierbei nur das der Röntgenröhre vorgegebene Filter. über einen Umschalter 300 sind die Punkte Kanal 1 und Kanal 2 mit dem nicht-invertierenden Eingang eines Impedanzwandlers 310 verbindbar. Der Impedanzwandler hat einen äußerst hochohmigen Eingangswiderstand und die Verstärkung 1. Der Ausgang des Impedanzwandlers ist mit seinem invertierenden Eingang rückgekoppelt. Durch den hochohmigen Eingangswiderstand des Impedanzwandlers wird eine Entladung des Kondensators 119 verhindert. Dem Impedanzwandler nachgeschaltet ist ein Digitalvoltmeter 320 mit LCD-Anzeige. Durch Umschalten von Kanal 1 auf Kanal 2 sind demnach die beiden dosisabhängigen, in den Integratoren 118 und 218 gespeicherten Werte vom Digitalvoltmeter 320 ablesbar. Bei geeigneter Auslegung der Wandleranordnung entspricht der dem Punkt Kanal 2 zugeordnete, am Digitalvoltmeter 320 ablesebare Spannungswert einem Maß der Oberflächendosis.In the illustrated embodiment, the phototransistor 102 the X-ray light weakened by the filter plate 72 is supplied. The photo transfer sistor 202 the unattenuated X-ray light is supplied. Accordingly, at the point there is canal 1, a signal can be tapped which is attenuated by the attenuated as a result of the filter plate 72 X-ray radiation depends. At the point channel 2, a signal can be tapped which is from depends on the surface dose; The only filter that acts here is that of the X-ray tube predefined filters. Via a switch 300, the points are channel 1 and channel 2 can be connected to the non-inverting input of an impedance converter 310. Of the Impedance converter has an extremely high input resistance and gain 1. The output of the impedance converter is fed back with its inverting input. The high-ohmic input resistance of the impedance converter causes a discharge of the capacitor 119 prevented. A digital voltmeter is connected downstream of the impedance converter 320 with LCD display. By switching from channel 1 to channel 2, the two are accordingly dose-dependent values stored in the integrators 118 and 218 from the digital voltmeter 320 readable. With a suitable design of the converter arrangement, this corresponds to the point The voltage value assigned to channel 2 and readable on the digital voltmeter 320 is a measure the surface dose.
Stattdessen oder zusätzlich sind die beiden Punkte Kanal 1 und Kanal 2 auch mit den beiden Eingängen eines Divisionsgliedes 311 verbindbar. Das Divisionsglied ermittelt den Quotienten aus den an den Punkten Kanal 1 und Kanal 2 abgegriffenen Werten. Da die Röhrenspannung die Funktion dieses Quotientens ist, kann durch Nachsehalten einer Eichtransformationsstufe 321 die Röhrenspannung unmittelbar abgelesen werden.Instead or in addition, the two points are channel 1 and channel 2 can also be connected to the two inputs of a division link 311. The division link determines the quotient from the tapped at points channel 1 and channel 2 Values. Since the tube voltage is the function of this quotient, you can look through it a calibration transformation stage 321, the tube voltage can be read directly.
Zwischen dem Vorverstärker 210 und dem Steuertransistor 214 ist eine Signalabzweigung vorgesehen, welche eine bistabilde Kippstufe 250 mit definiert vorgebenem Schwellwert steuert. Jedesmal dann, wenn die ansteigende oder abfallende Flanke des vom Vorverstärker 210 kommenden Signales einen vorgebenen Werft über-bzw.Between the preamplifier 210 and the control transistor 214 is a Signal branching provided, which defines a bistable trigger stage 250 with specified threshold controls. Every time the rising or falling Edge of the signal coming from the preamplifier 210 over or over a specified yard.
unterschreitet,kippt die Kippstufe 250 in den einen ihrer beiden stabilen Zustände. Hierdurch wird einder Kippstufe 250 nachgeschalteter Zähler 260 ein und ausgeschaltet. Der Zähler zählt die Schwingungen eines Schwingquarzes 270. Als Schwingqilarz eignet sich ein Ouarz mit einer Frequenz von 6,5536 MIIz. Über eine siebenstellige Anzeige des Zählers ist eine Periodenmessung im Bereich von 1 s bis 10 s möglich.falls below, the flip-flop 250 tilts into one of its two stable ones Conditions. As a result, a counter 260 connected downstream of the flip-flop 250 is switched on and off switched off. The counter counts the oscillations of an oscillating quartz 270. As oscillating quartz an Ouarz with a frequency of 6.5536 MIIz is suitable. About a seven-digit The counter can display a period measurement in the range from 1 s to 10 s.
Hierdurch wird eine äußerst genaue Messung der Expositionszeit sichergestellt.This ensures an extremely accurate measurement of the exposure time.
Unter der Voraussetzung, daß die pro Zeiteinheit den Fototransistoren von der Röntgenröhre zugestrahlte Energie annähernd konstant ist, ist die in Fig. 4 schematisch dargestellte Schaltskizze zur Ermitt]uns der Röhrenspannung und Expositionszeit verwendbar.Provided that the per unit of time the phototransistors The energy radiated by the X-ray tube is approximately constant, the energy shown in Fig. 4 schematically shown circuit diagram for determining the tube voltage and exposure time usable.
Hierbei sind zwei Fototransistoren 102' und 202' seriell zwischen die Klemmen 100' und 200' einer Versorgungsspannung geschaltet. Der übergangswiderstand zwischen Emmitter und Kollektor wird in jedem Fototransistor 102', 202' - wie bei der1 in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel - durch das Szintillationslict einer Röntgenszintillationsfolie gesteuert. Parallel zum Fototransistor 202' ist ein Voltmeter 320' angeordnet, dessen eine IXlerme auf dem Potential der Versorgungsspannungsklemme 200' und dessen andere Klemme auf dem Potential am theßabgriffnunkt 104' liegt. Legt man nun fo]gende Bezeichnungen fest: R1 R2 = Übergangswiderstand zwischen Kollektor und Emmiter des Fototransistors 102' bzw. 202'; i = zwischen den Klemmen 100' und 200' fließender Strom; U0 = Versorgungsspannung; UM = Meßspannung, dann ergibt sich unter der vereinfachenden Annahme eines ohm'schen Zusammenhanges zwischen Snannung und Strom in den Transistoren: UM = iR2 Es sind Transistoren erhältlich, deren übergangswiderstand RFTr sich gemäß folgender Beziehung mit der Bestrahlungsstärke X ändert: RFTr k1X-k2 Daraus folgt: Aus obiger Gleichung ergibt sich, daß UM eine eineindeutige Funktion des Quotienten der Bestrahlungsstärken ist. Die obigen Überlegungen gelten auch für den Fall, daß ein Transistor verwendet wird, dessen Abhängigkeit zwischen Strom und Spannung durch folgende Beziehung gegeben ist: Un = i i F'£r , mit n = konstant.Two phototransistors 102 'and 202' are connected in series between terminals 100 'and 200' of a supply voltage. The contact resistance between emitter and collector is controlled in each phototransistor 102 ', 202' - as in the embodiment shown in FIG. 3 - by the scintillation light of an X-ray scintillation film. A voltmeter 320 'is arranged parallel to the phototransistor 202', one of which is at the potential of the supply voltage terminal 200 'and the other terminal of which is at the potential at the pickup point 104'. If you now define the following terms: R1 R2 = contact resistance between collector and emitter of phototransistor 102 'or 202'; i = current flowing between terminals 100 'and 200'; U0 = supply voltage; UM = measuring voltage, then under the simplifying assumption of an ohmic relationship between voltage and current in the transistors: UM = iR2 There are transistors available whose contact resistance RFTr changes with the irradiance X according to the following relationship: RFTr k1X-k2 It follows: The above equation shows that UM is a one-to-one function of the quotient of the irradiance. The above considerations also apply in the event that a transistor is used whose dependency between current and voltage is given by the following relationship: Un = ii F '£ r, with n = constant.
Unter den oben gemachten Voraussetzungen ist der Quotient aus dem aufdieFototransistoren 102' und 202' fallenden Bestrahlungsstärl:en eine ein - eindeutige Funktion der Röntgenröhrenspannung. Demgemäß ist die Röhrenspannung von einer Eichtransformationsstufe 321'ablesbar, die mit dem Voltmeter 320' verbunden ist.Under the assumptions made above, the quotient is from the on phototransistors 102 'and 202' falling irradiance a one-off function of the X-ray tube voltage. Accordingly, the tube voltage is can be read from a calibration transformation stage 321 'which is connected to the voltmeter 320' is.
Der Ileßabgriffr)unkt 104' ist - wie beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 - mit einer Kippstufe 250' mit definiertem Schwellwert verbunden. Diese Kippstufe schaltet einen nachgeschalteten Zähler 260' ein und aus. Der Zähler 260' zählt die Perioden eines Schwingquarzes 270'.The Ileßabgriffr) point 104 'is - as in the embodiment according to 3 - connected to a trigger stage 250 'with a defined threshold value. This tilting stage switches a downstream counter 260 'on and off. The counter 260 'counts the Periods of a quartz crystal 270 '.
Demgemäß ist auch mit der in Fig. 4 schematisc dargestellten Schaltskizze die Expositionszeit und - unter den eingangs genannten Bedingunsen-gleichzeitig auch die Röhrenspannung meßbar.Accordingly, it is also with the circuit diagram shown schematically in FIG the exposure time and - under the conditions mentioned at the beginning - at the same time the tube voltage can also be measured.
Ausgehend von dem in Fg. 4 dargestellten Schaltprinzip gelangt man zu der in Fig. 5 dargestellten Schaltskizze. Die in Fig. 5 dargestellte Schaltskizze unterscheidet sich im wesentlichen dadurch von der vorangehend beschriebenen Schaltskizze, daß den der Röntgenstrahlung unterworfenen Fototransistoren 102" und 202" zwei weitere Fototransistoren 106" und 206" parallel geschaltet und alle vier Fototransistoren 102", 106", 202", 206" zu einer Brückenschaltung verschaltet sind. Die Brückenschaltung wird über die beiden Klemmen 102" und 202" mit der Versorgungsspannung U0 beaufschlagt.Starting from the switching principle shown in FIG. 4, one arrives at to the circuit diagram shown in FIG. The circuit diagram shown in FIG differs essentially in this from the circuit diagram described above, that the phototransistors 102 "and 202" subjected to the X-ray radiation have two more Photo transistors 106 "and 206" connected in parallel and all four photo transistors 102 ", 106", 202 ", 206" are interconnected to form a bridge circuit. The bridge circuit The supply voltage U0 is applied via the two terminals 102 "and 202".
Zur Messung der Röhrenspannung ist ein Voltmeter 320" mit den Ileßabgriffklemmen 104" und 204" verbunden, wobei dem Voltmeter wiederum eine Eichtransformationstufe 321" nachgeschaltet ist.A 320 "voltmeter with the Ileßabgriffklemmen is used to measure the tube voltage 104 "and 204" are connected, the voltmeter in turn having a calibration transformation stage 321 "is connected downstream.
Eine Kippstufe 250" mit definierten Schwellwert ist mit dem tAeßabgriffpunkt 104" verbunden. Die Kippstufe 250" steuert in der vorangehend beschriebenen Weise einen Zähler 260", welcher die Perioden eines Schwingquarzes 270" zählt.A trigger stage 250 "with a defined threshold value is connected to the tAeßabgriffpunkt 104 ". The flip-flop 250 "controls in the previously described Way a counter 260 "which counts the periods of a quartz crystal 270".
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| DE2903023C3 (en) | 1983-12-08 |
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