DE3025107A1

DE3025107A1 - Roentgendiagnostikeinrichtung fuer aufnahme und durchleuchtung

Info

Publication number: DE3025107A1
Application number: DE19803025107
Authority: DE
Inventors: Jörg Dipl.-Ing. 8520 Erlangen Haendle
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1980-07-02
Filing date: 1980-07-02
Publication date: 1982-01-14
Also published as: US4400823A; FR2486350B1; FR2486350A1

Description

Röntgendiagnostikeinrichtung für Aufnahme und Durchleuchtung

Die Erfindung betrifft eine Röntgendiagnostikeinrichtung für Aufnahme und Durchleuchtung mit einer Fernseheinrichtung für die Übertragung des Röntgenbildes, mit einer Dosisleistungsregeleinrichtung für die Regelung der Dosisleistung über die Spannung und/oder den Strom der Röntgenröhre und mit einer Steuerungsschaltung für die Größe des Fokus der Röntgenröhre, der mindestens ein Ausgangswert der Dosisleistungsregeleinrichtung zugeführt wird. Derartige Röntgendiagnostikeinrichtungen werden für gezielte Indirekt-Röntgenbildverstärker-Aufnahmen verwendet.

Aus der DE-AS 22 45 939 ist eine Röntgendiagnostikeinrichtung der genannten Art bekannt, bei der ein Funktionsgenerator vorgesehen ist, in dem verschiedene Verläufe von Spannungen für die Aufnahme in Abhängigkeit von der Durchieuchtungsspannung und der Aufnahmezeit einprogrammiert sind, die mittels Tasten ausgewählt werden können. Aus der jeweiligen Durchleuchtungsspannung wird in dem Funktionsgenerator in Abhängigkeit vom gewählten Programm die Aufnahmespannung bestimmt und eingestellt. In einer nachgeschalteten Logik wird der für die Aufnahmespannung erforderliche Fokus der Röntgenröhre ausgewählt.

Durch diese Anordnung kann nach dem Umschalten auf Aufnahme die Aufnahme sofort erfolgen. Durch die zwei mögliehen Fokusgrößen kann bei unterschiedlichen Be-

Gse 5 Ler / 16.6.1980

130062/041t

- ?- VPA 80 P 5088 DE

lastungen der Röntgenröhre der Fokus ausgewählt werden, der bei vorgegebener Leistung noch zulässig ist. Dadurch wird die Fokusgröße in Schritten der optimalen Größe angenähert. Als nachteilig erweist sich hierbei, daß eine kleinstmögliche Einstellung der Fokusgröße im allgemeinen nicht erfolgen kann, so daß Auflösungsverschlechterungen entstehen.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, eine gattungsgemäße Röntgendiagnostikelnrichtung zu schaffen, die bei gezielten Aufnahmen aus den'Durchleuchtungswerten die kleinstmögliche Einstellung der Fokusgröße bestimmt, so daß eine maximale Auflösung erreicht werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Röntgenröhre mit mindestens einer Steuerelektrode für die Bestimmung der Fokusgröße über das Elektrodenpotential vorhanden ist, die über einen Steuerspannungsgenerator mit der Steuerungsschaltung verbunden ist, und daß in der Steuerungsschaltung Daten eingespeichert sind, die die Fokusgröße in Abhängigkeit vom Ausgangswert, der zulässigen Belastung der Röntgenröhre und von Aufnahmewerten auf den jeweils kleinstmögliehen Wert festlegen. Durch diese kontinuierliche Veränderung der Fokusgröße kann für den jeweiligen Fall der kleinste Fokus eingestellt und somit die größte Auflösung erreicht werden.

Bei Verwendung einer Röntgenröhre mit mehreren Fokussen kann der Einstellungsbereich der Fokusgrößensteuerung noch erweitert werden, wenn die Steuerungsschaltung so ausgebildet ist, daß sie zusätzlich zur Steuerung des Elektrodenpotentiales eine der die Fokusse erzeugenden Kathoden auswählt. Ein einfacher Aufbau läßt

1300627041t

- $ - VPA 80 P 5088 DE

sich erreichen, wenn die Steuerungsschaltung eine Recheneinheit aufweist, mit der aus den Durchleuchtungswerten, aus den gespeicherten Werten der maximalen Belastung der Röntgenröhre und aus den durch Einstellmittel am Bedienungspult vorgewählten Aufnahmewerten das Elektrodenpotential "berechnet wird. Als zweckmäßig hat sich erwiesen, daß die Recheneinheit der Steuerung sschaltung aus einem Mikroprozessor besteht.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäs- · sen Röntgendiagnostikeinrichtung, und

Fig. 2 ein Blockschaltbild der Steuerungsschaltung der Figur 1.

In der Figur 1 ist eine Röntgenröhre 1 mit einer Anode

2 und zwei Kathoden 3 und 4 dargestellt. Die Kathoden

3 und 4 sind von Steuerelektroden 5 und 6 umgeben. Durch die zwei örtlich versetzten Kathoden 3 und 4 werden zwei Fokusse auf der Anode 2 der Röntgenröhre 1 erzeugt, deren von der Anode 2 ausgehende Strahlenbündel den Patienten 7 durchtreten und auf den Eingangsleuchtschirm eines Röntgenbildverstärkers 8 treffen. Das Bild des Ausgangsleuchtschirmes wird durch eine optische Vorrichtung 9 auf eine Fernsehkamera 10 übertragen, deren Ausgangssignal in einem Videoverstärker verstärkt wird. Der Ausgang des Videoverstärkers 11 ist mit einem Monitor 12 verbunden, auf dem das Fernsehbild betrachtet werden kann. Das Videosignal wird weiterhin einer Steuerungsschaltung 13 zugeführt, die einen Röntgengenerator 14 für die Speisespannung der

130062/0A1T

- # - VPA 80 P 5088 DE

Röntgenröhre 1, einen Steuerspannungsgenerator 15 für die Steuerelektroden 5 und 6 und einen Elektrodenspannungsgenerator 16 für die Elektronenoptik des Röntgenbildverstärkers 8 beeinflußt. Der Steuerungsschaltung 13 können über ein Bedienungspult 17 mit Einstellmitteln 18 Korrektur-, Soll- und Einstellwerte zugeführt -werden. Beispielsweise können mit den Einstellmitteln 18 die Spannungs- und Stromwerte und der Vergrößerungsfaktor für die Abbildung des belichteten Eingangsfeldes des Röntgenbildverstärkers auf den Ausgangsleuchtschirm ausgewählt werden. Ein Aufnahmetaster 19 bewirkt ein Umschalten der Röntgendiagnostikeinrichtung von Durchleuchtungs- auf Aufnahmebetrieb.

Durch die Anordnung der zwei Kathoden 3, 4 mit den sie umgebenden Steuerelektroden 5, 6 kann eine geforderte Beeinflussung der Größe und der Stärke des Elektronenstrahlenbündels und somit des Fokus erfolgen. Bei einer hier verwendeten Zweiwinkelröhre werden durch die Ansteuerung einer der Kathoden 3, 4 durch den Röntgengenerator 14 unterschiedliche Abstrahlungswinkel erreicht. Hieraus ergeben sich voneinander verschiedene LeistungsCharakteristiken und Größen des optischen Brennfleckes, da der Brennfleck bei gleichbleibender Größe der Kathode durch Verringerung des Anodenneigungswinkels kleiner wird. Dadurch bedingt verringert sich der thermische Brennfleck ebenfalls, so daß bei kleinem Fokus nur geringe Leistungen verkraftet werden können. Zusätzlich zu der Auswahl der Kathoden läßt

^₀ sich durch an den Steuerelektroden liegende Potentiale, die von dem Steuerspannungsgenerator 15 erzeugt werden, die Elektronenemission der Kathoden 31 4 verändern, wodurch die Fläche des optischen Brennfleckes kontinuierlich verringert werden kann.

130082/041t

VPA 80 P 5088 DE Anhand der Figur 2 werden nun der Aufbau und die Funktionsweise der Steuerungsschaltung 13 näher erläutert, die in diesem Falle als ein Mikrocomputer aufgebaut ist.

Den Eingang der Steuerungsschaltung 13 bildet ein Eingangswandler 20, der mit den Ausgangssignalen des Videoverstärkers 11 und des Bedienungspultes 17 beaufschlagt wird. Der Eingangswandler 20 kann aus einem A/D-Wandler und Registern bestehen. Er paßt die Eingangssignale an die mit ihm verbundene Sammelleitung (Bus 21) an. Zwei Festwertspeicher 22 und 23, beispielsweise PROMs, in denen die in den Symbolen in der Figur 2 dargestellten Kurvenverläufe der maximalen Leistung der beiden Fokusse in Abhängigkeit von der Zeit P = f(t) und von der Fokusfläche P = f(A) gespeichert sind, sind mit dem Bus 21 verbunden. Der Festwertspeicher 22 ist dabei dem kleinen Fokus und der Festwertspeicher 23 dem großen Fokus der Röntgenröhre 1 zugeordnet. In einem Programmspeicher 24, der ebenfalls als PROM ausgeführt sein kann, sind beispielsweise die von den Einstellmitteln wählbaren Spannungsverläufe des Röntgengenerators 14 U = ^^δ, U^, t) und des Elektrodenspannungsgenerators 16 U^, Up = f(V)

_,- gespeichert. Das bedeutet: Die Spannung U des Röntgengenerators 14 ist eine Funktion der Durchleuchtungsspannung Up, der eingestellten Aufnahmespannung U. und der Zeit t. Die Spannungen U₁ und U„ der Elektroden der Elektronenoptik des Röntgenbildverstärkers 8 hän-

^_n gen von dem Verstärkungsfaktor V in der gezeichneten Weise ab. Über den Bus 21 sind die Speicher 22 bis mit einem Mikroprozessor (MPU) 25 verbunden, der die Funktionsabläufe der Steuerungsschaltung 13 steuert.

Aus den von dem Eingangswandler 20 gelieferten Eingangsdaten und den in den Speichern 22 bis 24 ent-

130062/04U

- -er - VPA 80 P 5088 DE

haltenen Werten berechnet der Mikroprozessor 25 die erforderlichen Spannungswerte für den Röntgengenerator 14, den Elektrodenspannungsgenerator 16 und den Steuerspannungsgenerator 15 und wählt den zugehörigen Fokus aus. Die errechneten Werte werden dem Ausgangswandler 26 zugeführt, der beispielsweise Register und einen D/A-Wandler aufweist. Der Ausgangswandler 26 bewirkt die Anpassung an den mit ihm über je zwei Leitungen verbundenen Röntgengenerator 14 und Steuerspannungsgenerator 15· Hierbei kann entweder jeweils eine der Doppelleitungen direkt einen Teil eines der zweiteiligen Generatoren 14, 15 betreiben oder aber jeweils eine der Leitungen dient als Steuerungsleitung zur Umschaltung des Generators auf eine der Elektroden, während die andere Leitung den in diesem Fall einteiligen Generator erregt und ansteuert. Weiterhin ist der Elektrodenspannungsgenerator 16 mit dem Ausgangswandler 26 verbunden.

Während der Durchleuchtung liefert der Ausgang des Videoverstärkers 11 den Istwert an die Steuerungsschaltung 13· Nach der Umwandlung im Eingangswandler 20 wird der Istwert dem Mikroprozessor 25 zugeführt, der während des Durchleuchtungsbetriebes die Dosisleistung regelt. Hierzu wird an dem Bedienungspult 17 über die Einstellmittel 18 der erforderliche Sollwert eingestellt, der in dem Mikroprozessor 25 mit dem Istwert verglichen wird. Von den Einstellmitteln 18 des Bedienungspultes 17 wird auch ein den Vergrößerungsfaktor des Röntgenbildverstärkers 8 kennzeichnender Wert dem Eingangswandler 20 zugeführt. Der Mikroprozessor 25 berechnet die erforderliche Korrektur der Generatorspannungen und beeinflußt entsprechend über den Ausgangswandler 26 die Generatoren 14 bis 16.

130062/04U

-Jf- VPA 80 P 5088 DE

Gleichzeitig bestimmt der Mikroprozessor 25 aus der Durchleuchtungsspannung in Abhängigkeit von der eingestellten Übernahmecharakteristik die Aufnahmewerte, die Fokusgröße und den kV-Wert. Die Übernahmecharakteristik für die Aufnähmespannung aus der Durchleuchtungsspannung und ein Korrekturfaktor für einen Belichtungsautomaten für die Patientendicke können manuell wählbar oder aber auch organbezogen programmiert sein. Über weitere Geber, die beispielsweise den Abstand des Fokus zum Strahlenempfänger, das Eingangsfeld des Röntgenbildverstärkers und die Öffnung der Irisblende zur Fernsehkamera kennzeichnen, können die Aufnahmewerte, insbesondere die Fokusgrößen, korrigiert werden. Die Größe des Eingangsfeldes des Röntgenbildverstärkers 8 kann aber auch aus dem von den Einstellmitteln 18 wählbaren Vergrößerungsfaktor von dem Mikroprozessor 25 errechnet werden. In einem zusätzlichen Speicher können weiterhin die Empfindlichkeit der Fernsehaufnahmeröhre und die Strahlenqualität zur Korrektur der berechneten Aufnähmewerte gespeichert werden.

Für eine indirekte Röntgenbildverstärker-Aufnahme wird der aufzunehmende Ausschnitt während der Durchleuchtung betrachtet und ausgewählt. Gleichzeitig werden aus der Durchleuchtungsspannung die Aufnahmewerte berechnet. Wird nun durch Betätigung des Aufnahmetasters 19 • die Röntgendiagnostikeinrichtung auf Aufnahme geschaltet, können durch die vorherige Berechnung der Aufnahmewerte aus der Durchleuchtungsspannung und durch die Zwischenspeicherung in den Registern des Ausgangswandlers 26 die Generatoren sofort umgeschaltet werden, so daß die Aufnahme unverzüglich erfolgen kann. Dadurch werden automatisch aus den manuell eingestellten Werten und der Durchleuchtungsspannung die zur Aufnahme erforderlichen Werte errechnet und eingestellt. Durch die

130062/0411

- & - VPA 80 P 5088 DE

Ansteuerung des Steuerspannungsgenerators 15 wird die Elektronenemission der eingeschalteten Kathode beeinflußt, so daß der zugehörige Fokus kontinuierlich variierbar ist. Überschreitet die Röhrenleistung die für diesen Fokus maximal zulässige Leistung, so werden ebenfalls automatisch die andere Kathode und der zugehörige Fokus eingestellt, der in seinen Abmessungen noch variiert werden kann.

Anstelle des Abgriffes des Istwertes der Dosisleistung von dem Videoverstärker 11 kann an die optische Vorrichtung 9 ein Fotomultiplier angekoppelt sein, der die erforderlichen Werte an die Steuerungsschaltung liefert.

Während der Aufnahme fungiert die Steuerungsschaltung 13 als Belichtungsautomatik, d.h. zur Beendigung einer Aufnahme, wenn die für eine optimale Bildschwärzung erforderliche Dosis erreicht ist, schaltet die Steuerungsschaltung 13 die Aufnahme ab. Entweder kann nun die Röntgenröhre 1 vollständig abgeschaltet werden oder es kann wieder auf Durchleuchtungsbetrieb umgeschaltet werden.

Durch die beschriebene Röntgendiagnostikeinrichtung können Indirekt-Aufnahmen erreicht werden, die ein Maximum an Auflösungsvermögen besitzen. Dies ist insbesondere bei elektronischen Röntgenaufnahmen durch digitale Verfahren wichtig, da die Systemauflösung erheblich größer ist als bei konventionellen Anlagen. Anderenfalls würden die guten Eigenschaften der elektronischen Bildaufzeichnung nicht voll ausgenutzt.

2 Figuren
4· Patentansprüche

ΛΛ

VPA 80 P 5088 DE Zusammenfassung

Röntgendiagnostikeinrichtung für Aufnahme und Durchleuchtung

Die Erfindung betrifft eine Röntgendiagnostikeinrichtung für Aufnahme und Durchleuchtung mit einer Fernseheinrichtung für die Übertragung des Röntgenbildes, mit einer Dosisleistungsregeleinrichtung für die Regelung der Dosisleistung über die Spannung und/oder den Strom der Röntgenröhre (1) und mit einer Steuerungsschaltung (13) für die Größe des Fokus der Röntgenröhre (1), der mindestens ein Ausgangswert der Dosisleistungsregeleinrichtung zugeführt wird, wobei eine Röntgenröhre (1) mit mindestens einer Steuerelektrode (5, 6) für die Bestimmung der Fokusgröße über das Elektrodenpotential vorhanden ist, die über einen Steuerspannungsgenerator (15) mit der Steuerungsschaltung (13) verbunden ist. In der Steuerungsschaltung

(13) sind Daten eingespeichert, die die Fokusgröße in Abhängigkeit vom Ausgangswert, der zulässigen Belastung der Röntgenröhre (1) und von Aufnahmewerten auf den jeweils kleinstmöglichen Wert festlegen.

FIG. 1

130062/0411

Leerseite

Claims

-Jf- VPA 80 P 5088 DE

Patentansprüche

Röntgendiagnostikeinrichtung für Aufnahme und Durchleuchtung mit einer Fernseheinrichtung für die Übertragung des Röntgenbildes, mit einer Dosisleistungsregeleinrichtung für die Regelung der Dosisleistung über die Spannung und/oder den Strom der Röntgenröhre und mit einer Steuerungsschaltung für die Größe des Fokus der Röntgenröhre, der mindestens ein Ausgangswert der Dosisleistungsregeleinrichtung zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Röntgenröhre (1) mit mindestens einer Steuerelektrode (5, 6) für die Bestimmung der Fokusgröße über das Elektrodenpotential vorhanden ist, die über einen Steuerspannungsgenerator (15) mit der Steuerungsschaltung

(13) verbunden ist, und daß in der Steuerungsschaltung (13) Daten eingespeichert sind, die die Fokusgröße in Abhängigkeit vom Ausgangswert, der zulässigen Belastung der Röntgenröhre (1) und von Aufnahmewerten auf den jeweils kleinstmöglichen Wert festlegen.
2. Röntgendiagnostikeinrichtung nach Anspruch 1, mit einer Röntgenröhre mit mehreren Fokussen, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungsschaltung (13) so ausgebildet ist, daß sie zusätzlich zur Steuerung des Elektrodenpotentiales eine der die Fokusse erzeugenden Kathoden (3, 4) auswählt.
3· Röntgendiagnostikeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungsschaltung (13) eine Recheneinheit aufweist, mit der aus den Durchleuchtungswerten, aus den gespeicherten Werten der maximalen Belastung der Röntgenröhre (1) und aus den durch Einstellmittel (18) am Bedienungspult (17) vorgewählten Aufnahmewerten das Elektrodenpotential berechnet wird.

130062/0411

- yg - VPA 80 P 5088 DE
4. Röntgendiagnostikeinrichtung nach Anspruch. 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Recheneinheit der Steuerungsschaltung (13) aus einem Mikroprozessor (25) "besteht.

130062/04U