DE3010799C2 - Zahnärztliche Röntgenvorrichtung zum Herstellen von Röntgenaufnahmen des gesamten Kiefers - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer zahnärztlichen Röntgenvorrichtung zum Herstellen von Röntgenaufnahmen des gesamten Kiefers nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche Vorrichtung ist aus der DE-OS 26 30 135 bekannt. Die bekannte Vorrichtung weist mittels digitaler Signale gesteuerte Antriebe für den Schwenkarm und den Vorschub des Röntgenfilms auf. Für eine synchrone Bewegung von Röntgenfilm und Schwenkarm wird dort dadurch gesorgt, daß die den jeweiligen Antrieben zuzuführenden digitalen Steuersignale im voraus mittels eines elektronischen Rechners berechnet uikI ;iIs Programm auf Lochstreifen, Magnetband oder dergleichen aufgezeichnet werden. Demgemäß wird die l'inspeicherung eines Programms veranlaßt, das einer Modcllkurve entspricht, die für die Herstellung eines Tomogramms der Zähne des Patienten ausgewählt wurde. Die jeweiligen digitalen Steuersignale werden dementsprechend aus einem Speicher abgerufen. Sie sind voneinander völlig unabhängig. Die gegenseitige Zuordnung dieser Signale beruht lediglich auf dem vorangegangenen Rechenvorgang. Treten nun aber beispielsweise am Schwenkarmantriebsmotor Störungen auf, z. B. dergestalt, daß die Istdrehzahl dieses Motors aufgrund der Motorbelastung von der vorgegebenen Solldrehzahl abweicht, während der Filmtransportmotor in der einprogrammierten Weise weiterläuft, geht der Synchronismus zwischen den beiden Antrieben verloren. Es kommt zu unerwünschten Bildverzerrungen. Außerdem ist bei der bekannten Anordnung ein leistungsfähiger Rechner notwendig.

Daneben sind Röntgenuntersuchungsgeräte bekannt (DE-OS 28 16 140 und DE-AS 21 19 864), die nach dem Prinzip der ebenen Tomographie arbeiten und bei denen sowohl ein Röntgenstrahlgenerator als auch eine Röntgenfilmkassette jeweils eine lineare Bewegung ausführen. Ein Röntgenstrahlenbündel wird auf die gesamte Filmoberfläche geworfen. Der Röntgenstrahlgenerator wird von einer schwenkbaren Tragsäule gehalten, die beim Verschwenken teleskopartig derart verlängert bzw. verkürzt wird, daß sich der Brennfleck des Röntgenstraklgenerators entlang einer Bahn bewegt, die parallel zur Auflagefläche eines Patiententisches verläuft. Für diesen Zweck sind als Geber zwei Potentiometer vorgesehen, von denen das eine den Neigungswinkel der Tragsäule und das andere die Längenänderungen der Tragsäule erfaßt. Über eine Verknüpfungsschaltung werden die Sensorsignale derart miteinander verbunden, daß die Teleskopverstellung der Tragsäule der genannten Bedingungen entspricht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine vorherige Programmeinspeicherung überflüssig macht und bei der Bildverzerrungen durch Störungen des Schwenkarmantriebsmotors vorgebeugt ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Wandler zum Umwandeln der Drehzahl des Schwenkarmantriebsmotors in ein elektrisches Signal, welches einer Filmantriebsmotor-Steuerschaltung zugeführt ist, mittels deren die Drehzahl des Filmantriebsmotors der Drehzahl des Schwenkarmantriebsmotors synchron nachgeführt ist.
Wenn durch Ansteuern des Schwenkarmantriebsmotors ein Tomogramm des gesamten Kiefers des Patienten aufgenommen wird, bleibt bei der Vorrichtung nach der Erfindung der Synchronismus zwischen dem Schwenkarmantriebsmotor und dem Röntgenfilmtransportmotor auch bei Störungen am Schwenkarmantriebsmotor erhalten. Das vorherige Errechnen und Einspeichern von Antriebsprogrammen entfällt.

Mit den Maßnahmen des Anspruchs 2 wird ein besonders einfacher, betriebssicherer Aufbau der Röntgenvorrichtung erzielt.

Als Filmantriebsmotor ist zweckmäßig ein durch Impulse angesteuerter Motor (Schrittmotor) vorgesehen. Für einen solchen Motor eignet sich insbesondere eine Filmtransportmotor-Steuerschaltung gemäß dem Anspruch 4. Der Aufwand für den Filmantriebsmotor und seine Steuerschaltung bleiben besonders klein, wenn der Filmantriebsmotor ein Zweiphasenschrittmotor ist. Ein Ausführungsbcispiel der Erfindung ist anhand der Zeichnungen näher läutert. Ks zeigt Fig. 1 eine schcmatischc Darstellung der wesentlichen mechanischen Komponenten der Röntgenvorrichtung,

Fig. 2 ein elektrisches Schaltbild der Vorrichtung nach F i g. 1 und

F i g. 3 Kurvenverläufe der an verschiedenen Punkten der Schaltung nach F i g. 2 auftretenden Signale.

Wie in Fig. 1 angedeutet, ist eine Trägerwelle 1 an einer Aufhängung 2 angeordnet Ein waagrechter Schwenkarm 4 ist über ein Lager 3 an der Trägerwelle 1 abgestützt. Der Schwenkarm trägt einen Röntgenstrahlgenerator5 und einen Röntgenfilmkassettenhalter 6. die einander in einem Winkel von 180° gegenüberstehend an entgegengesetzten Enden des Schwenkarms 4 angebracht sind. Beim Herstellen einer Röntgenaufnahme wird der Schwenkarm im gleichen Bereich der Ebene gedreht, in welcher der Röntgenstrahlgenerator 5 und der Röntgenfilmkassettenhalter 6 auf gegenüberliegenden Seiten des Objekts (Patient) P stehend das Objekt umkreisen. Ein nicht dargestellter Röntgenfilm wird innerhalb des Röntgenfilmkassettenhalters 6 in Synchronismus mit der Laufgeschwindigkeit des Schwenkarms transportiert Um den Schwenkarm 4 zu drehen, ist an dem Arm ein Induktionsmotor IM angebracht Ein Ritzel 8 ist auf der Abtriebswelle 7 des Motors IM befestigt. Mit der Trägerwelle 1 ist eine Platte 9 fest verbunden. An der Unterseite der Platte 9 befindet sich ein die Trägerwelle 1 mit Abstand umgebender Zahnkranz 10, der mit dem Ritzel 8 kämmt. Wenn das Ritzel 8 mittels des Induktionsmotors IM angetrieben wird, rollt es auf dem Zahnkranz 10 ab, wodurch eine Drehbewegung des Schwenkarms 4 erzwungen wird. An dem Schwenkarm 4 sitzt ferner ein Schrittmotor (Impulsmotor) PM für den Transport des Röntgenfilms. Die beiden Motoren IM und PM stehen über einen Wandler G, der die Drehzahl des Motors IM in ein elektrisches Signal umseizt, eine Gleichrichterschaltung 14, eine Gleichspannungs-Impulswandlerschaltung 12 und eine Treiberschaltung 13 für den Filmantriebsmotor (F i g. 2) miteinander elektrisch in Verbindung. Die Drehzahl des Motors PM wird proportional der Drehzahl des Motors IM synchron geändert; dementsprechend wird die Transportgeschwindigkeit des Röntgenfilms der Drehgeschwindigkeit des Schwenkarms 4 und des Röntgenstrahlgenerators 5 nachgeführt.

Entsprechend Fig.2 ist als Wandler zum Umsetzen der Drehzahl des Schwenkarmantriebsmotors /Min ein elektrisches Signal vorzugsweise ein Tachogenerator G vorgesehen, der mit der Abtriebswelle 7 des Motors IM unmittelbar verbunden ist. Der Tachogenerator gibt eine Wechselspannung ab, die proportional der Drehzahl des Motors IM ist. Mittels einer Gleichrichterschaltung RFD wird die Wechselspannung in ein Impulssignal umgewandelt. Ein veränderbarer Widerstand VR 1 erlaubt es, das Verhältnis von Röntgenfilmtransportgeschwindigkeit zur Drehzahl des Motors IM und damit zur Schwenkgeschwindigkeit des Röntgenstrahlgenerators 5, d. h. das Übertragungsmaß der Filmantriebsmotor-Steuerschaltung A in F i g. I₁ zu ändern und einzustellen. Der Wept des veränderbaren Widerstandes VT? 1 wird dabei vor Beginn der Röntgenaufnahme entsprechend einer gewünschten Dosis eingestellt. Kondensatoren Cl und C2, Widerstände/? 1 und R 2 sowie ein Verstärker A 1 bilden einen Tiefpaß 11 zum Unterdrücken der in dem Impulssignal enthaltenen Hochfrequenzkomponente. Es ist ferner eine Gleichspannungs-Impulswandlersehaltung 12 vorhanden, die eine Miller-Integratorschaltung, eine Vergleicherschaltung und einen Pufferverstärker A 4 aufweist und eine Impulsspannung mit einer Folgefrequenz erzeugt, die proportional einer vom Tiefpaß kommenden Eingangsspannung ist. Diese Inipulsspannung dient als Triggerimpulsfolge für ein Flip-Flop FFi. Transistoren Q2 und Q3 bilden eine Treiberschaltung 13 für den Schrittmotor PM. Den Transistoren Q 2 und Q3 sind Basiswiderstünde R 7 und R 8 zugeordnet. Innerhalb der Schallung 12 wird mittels eines Schalters SWl eine Widerstandsreihenschaitung bestehend aus einem Widerstand R 3a und einem veränderba^ren Widerstand VT? 2a oder eine Widerstandsreihenschaltung aus einem Widerstand R 3b und einem veränderbaren Widerstand VR 2b ausgewählt. Diese Auswahl dient der Vorgabe des Wandierfaktors der Wandlerschaltung 12. Dabei wird die Zeitkonstante der einen Verstärker A 2 aufweisenden Miller-Integrationsschaltung von der /?C-Schaltung bestimmt die von einem Kondensator C3 und der ausgewählten Widerstandskombination gebildet wird. Die Auswahl der Widerstandsreihenschaltung geschieht ebenso wie das Einstellen des Widerstandswertes des veränderbaren Widerstands VT? 1 vor dem Beginn der Röntgenaufnahme. Die Vergleicherschaltung weist einen Vergleicher A 3, Widerstände /?4 und /?5 sowie einen Kondensator C 4 auf; sie vergleicht das Ausgangssignal der Integrationsschaltung mit dem Ausgang einer Bezugsspannungsquelle E\.

Die Arbeitsweise der Schaltungsanordnung nach F i g. 2 sei in Verbindung mit den Signaldarstellungen der F i g. 3 erläutert. Der Motor IM wird mittels einer nicht veranschaulichten Treiberschaltung und durch den Röntgenaufnahmevorgang betätigt und hinsichtlich seiner Drehzahl gesteuert bzw. geregelt. F i g. 3A zeigt den Verlauf der Drehzahl. Von dem Zeitpunkt der Auslösung bis zum Zeitpunkt des Stoppens findet eine im wesentlichen kegelstumpfförmige Änderung der Drehzahl statt Mittels einer derartigen Drehzahländerung soll demonstriert werden, daß die Drehzahl des Schrittmotors PM entsprechend nachgeführt und zweckmäßig synchron geregelt wird. Es versteht sich jedoch, daß der Drehzahlverlauf des Motors IM nicht auf die in F i g. 3 gezeigte Form beschränkt ist. Der Tachogenerator G gibt entsprechend F i g, 3B eine Wechselspannung ab, die proportional der Drehzahl des Motors /Mist. Die so erhaltene Wechselspannung wird mittels der Gleichrichterschaltung 14 in ein Impulsssignal (F i g. 3C) umgesetzt. Die Hochfrequenz-Wechselspannungskomponente des Signals wird gedämpft, indem das Signal von dem veränderbaren Widerstand VR 1 aus über den Tiefpaß 11 geleitet wird. Entsprechend F i g. 3D erfolgt eine Umwandlung in eine der Motordrehzahl proportionale Gleichspannung. Das von der Gleichrichterschaltung 14 zum Tiefpaß 11 gehende Impulssignal erfährt eine Spannungsänderung entsprechend dem mittels des veränderbaren Widerstands VR 1 eingestellten Widerstandswert. Die am Ausgang des Tiefpasses 11 erscheinende Gleichspannung nimmt daher gemäß dem voreingestellten Widerstandswert des veränderbaren Widerstands VR 1 einen größeren oder kleineren Wert ein. Das Ausgangssignal des Tiefpasses 11 geht über den Widerstand R 3a und den veränderbaren Widerstand VR 2a oder über den Widerstand R 3b und den veränderbaren Widerstand VR 2b, die mittels des Schalters SVVl ausgewählt werden, an den Verstärker A 2. Es wird integriert, wobei ein Sägezahnsignal (F t g. 3E) erzeugt wird, dessen Frequenz proportional der vorstehend genannten Ausgangsspannung ist. Gleichzeitig wird mittels des Vergleichers A 3 die Ausgangsspannung der Miller-Integrationrschaltung mit der Spannung der Bezugsspannungsquelle E1 verglichen. Wenn das Integrationsausgangssignal die Bezugsspannung übersteigt, gibt der Vergleicher A 3 eine positive Ausgangsspannung ab. Diese Spannung wird über einen Widerstand R 6 und eine

Diode Dl zu der Miller-lntegrationsschaltung zurückgeführt. Ein Transistor Q 1 wird stromführend, wodurch der Kondensator C3 entladen wird. Das Ausgangssignal der Miller-lntegrationsschaltung wird sofort auf Null zurückgestellt. Die Ausgangsspannung des Vergieichers A 3 wird gemäß F i g. 3F auf Grund der durch den Kondensator CA und den Widerstand R 5 bestimmten Zeitkonstante für eine gewisse Zeit f auf dem gleichen Spannungswert gehalten. Im Anschluß daran wird der Transistor Q 1 gesperrt, wodurch der Integrations-Vorgang erneut eingeleitet wird. Auf Grund dieser sich wiederholenden Arbeitsweise wird von dem Vergleicher A 3 ein positives Impulssignal abgegeben, das gemäß Fig. 3F synchron zu dem Sägezahnsignal ist. Dieses positive Impulssignal wird dem Pufferverstärker A4 \s zugeführt, wo die positiven Impulse in negative Impulse umgewandelt werden. Das Flip-Flop FFt wird mittels des Ausgangssignals des Pufferverstärkers getriggert (F i g. 3G). Mittels des Flip-Flops FFl werden alternierend die Impulsausgangssignale der F i g. 3H und 31 jedesmal erzeugt, wenn das Flip-Flop FF1 durch das Ausgangssignal des Pufferverstärkers (F i g. 3G) getriggert wird. Dadurch werden die Transistoren Q 2 und Q 3 der Motortreiberschaltung 13 wechselweise stromführend gemacht, um den Schrittmotor PM von der Antriebsquelle El aus mit Strom zu beaufschlagen. Der Motor PM dreht sich entsprechend und transportiert den Röntgenfilm. Die Impulsintervalle des Ausgangssignals des Pufferverstärkers sind mit dem Sägezahnsignal (Fig. 3E) synchronisiert. Infolgedessen sind die Impuls-Intervalle proportional der Drehzahl des Motors IM. Dementsprechend werden die Ausgangssignalintervalle des vom Pufferverstärker getriggerten Flip-Flops FFl proportional der Drehzahl des Motors IM gemacht, so daß der Motor PM mit dem Motor IM synchronisiert und die Drezahl entsprechend geändert wird.

Aus der obigen Beschreibung folgt, daß für den Transport des Röntgenfilms ein Motor vorgesehen ist, der von dem Motor für den Antrieb des waagrechten Schwenkarms unabhängig ist. Die Drehzahl des Schwenkarmantriebsmotors und damit die waagrechte Schwenkgeschwindigkeit des Schwenkarms und des Röntgenstrahlgenerators wird in ein elektrisches Signal umgesetzt. Die Drehzahl des Filmantriebsmotors wird proportional dem Anstieg oder Abfall dieses elektrisehen Signals gesteuert. Auf diese Weise erfolgt der Röntgenfilmtransport in genau synchronisierter Beziehung zu der Röntgenstrahlungsdosis. Es wird auf diese Weise ein klares und scharfes Tomogramm erhalten. Eine konstruktiv aufwendige mechanische Verbindung zwischen dem Röntgenfilmtransportmechanismus und dem Schwenkarm zwecks Synchronisation des Röntgenfilmtranspons mit der Laufgeschwindigkeit des Röntgenstrahlgenerators ist vermieden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Zahnärztliche Röntgenvorrichtung zum Herstellen von Röntgenaufnahmen des gesamten Kiefers, mit einem waagerechten Schwenkarm (4) und einem Antriebsmotor (IM) zum Drehen des Schwenkarms, an dessen einem Ende ein Röntgenstrahlgenerator (5) und an dessen anderem Ende ein Röntgenfilmkassettenhalter (6) mit einem von dem Schwenkarmantriebsmotor (IM) gesonderten Filmantriebsmotor (PM) für den Transport eines Röntgenfilms innerhalb des Filmkassettenhalters (6) angeordnet sind, sowie mit einer Halterung für den Patienten zwischen dem Röntgenstrahlgenerator und dem Kassettenhalter, gekennzeichnet durch einen Wandler (G) zum Umwandeln der Drehzahl des Schwenkarmantriebsmotors (IM) in ein elektrisches Signal, welches einer Filmantriebsmotor-Steuerschaltung (A) zugeführt ist, mittels deren die Drehzahl des Filmantriebsmotors (PM) der Drehzahl des Schwenkarmantriebsmotors (IM) synchron nachgeführt ist.

2. Röntgenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler (G) ein mit dem Schwenkarmantriebsmotor (IM) verbundener Tachogenerator ist und die Filmantriebsmotor-Steuerschaltung (A) eine mit dem Ausgangssignal des Tachogenerators beaufschlagte Gleichrichterschaltung (14), eine Gleichspannungs-Impulswandlerschaltung (12) und eine Treiberschaltung (13) für den Filmantriebsmotor (PM) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Filmantriebsmotor (PM) ein durch Impulse angesteuerter Motor (Schrittmotor) vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Filmantriebsmotor-Steuerschaltung (A) ein Impulssignal mit einer Folgefrequenz erzeugt, die sich in Abhängigkeit von einer der Drehzahl des Schwenkarmantriebsmotors (IM) proportionalen Wechselspannung ändert.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Filmantriebsmotor (PM) ein Zweiphasenschrittmotor ist.