DE3237071A1 - Verfahren zur qualitaetskontrolle in der roentgendiagnostik - Google Patents

Verfahren zur qualitaetskontrolle in der roentgendiagnostik

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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05GX-RAY TECHNIQUE
    • H05G1/00X-ray apparatus involving X-ray tubes; Circuits therefor
    • H05G1/08Electrical details
    • H05G1/26Measuring, controlling or protecting
    • H05G1/265Measurements of current, voltage or power

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  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • X-Ray Techniques (AREA)

Description

  • Beschreibung: Verfahren zur Qualitätskontrolle in der Röntgendiagnostik Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Qualitätskontrolle in der Röntgendiagnostik nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Angaben zur Gattung Zur Qualitätskontrolle an medizinischen Röntgendiagnostikanlagen müssen neben Belichtungszeit und Dosisleistung der Scheitelwert der Röhrenspannung sowie der zeitliche Verlauf der Röhrensannun: schnell, richtig und präzise gemessen werden, da die Röhrenspannung in entscheidendem Maße die Bildgüte von Röntgendiagnostikgeräten beeinflußt. Die Messung soll indirekt, d.h. ohne technischen Eingriff in die Röntgenanlage, erfolgen, damit sie unabhängig vom technischen Aufbau des Röntgengerätes in einfacher Weise durchgeführt werden kann. Das Meßgerät muß klein und leicht transportierbar sein, damit eine Qualitätskontrolle vor Ort möglich ist. Die indirekte Messung soll mit einer möglichst kleinen Sonde durchgeführt werden, damit zur Messung zusätzlicher Kenngrößen gleichzeitig weitere Meßsonden und Abbildungsprüfkörper im Strahlengang untergebracht werden können. Die Röhrenspannung soll im Meßbereich bis 150 kV für alle Röntgenaufnahme- und Röntgendurchleuchtungsgeräte erfaßt werden. Dazu müssen die Detektorsignale in einem möglichst großen Bereich der Strahlungsleistung, d.h.: bei allen vorkommenden Abständen, Röhrenströmen und Röhrenspannungen, auswertbar sein. Insbesondere sollen die Signale auch bei kleinem Röhrenstrom - wie er bei Röntgendurchleuchtung eingestellt wird -einen ausreichenden Störsignalabstand haben, damit die Messung nicht verfälscht wird.
  • Stand der Technik: Zur Messung der Röhrenspannung sind folgende Verfahren bekannt: 1. Messung mit Spannungsteiler am Hochspannungstransformator (P. Rauch und R. Block: SPIE, Vol. 127 Optical .Instrumentation in Medicine VI (1977) 145-151) 2. Messung der Grenzenergie des Strahlenspektrums (G. Wehner: PTB-Mitt. Heft 4 (1973) 238-242) 3. Messung mit Kantenfiltern (J.R. Greening: Brit. J. Appl. Phys. Vol. 6 (1955) 73-78) 4. Messung mit Thermolumineszenzdosimetern (K.J. Puite: Phys. Med. Biol., Vol. 21, No. 2 (1976) 216-225) 5. Messung mit densitometrischer Filtermethode (G.M. Ardran und H.E. Crooks: Brit. J. Radiol., Vol. 45 (1972) 599) 6. Messung mit Ionisationsdosimetrischer Filtermethode (R.R. Newell und G.C. Henny: Radiology Vol. 64 (1955) 88-93) 7. Messung mit sonstigen Strahlungsdetektoren (Filtermethode) Seit Anfang 1982 werden aus Schweden und USA fünf Meßgeräte mit diesem Meßprinzip, aber unterschiedlicher Ausführungsart angeboten. Außer Herstellerprospekten der Firmen "Scanflex Medical AB", "Victoreen Nuclear Associates" und "Keithley Instruments Div." sind mir keine weiteren Fundstellen bekannt.
  • Die indirekte Meßmethode der Quotientenbildung aus zwei Einzelsignalen wird in den Verfahren 4. bis 7. angewandt. Es ist bekannt, daß bei diesem Verfahren Filter zur Aufhärtung des Strahlenspektrums benutzt werden müssen.
  • Fernerhin ist bekannt, daß Halbleiter als Strahlungselemente bei gleicher Größe höhere elektrische Signalströme liefern als Ionisationskammern (R. Jaeger und W. Hübner: Dosimetrie und Strahlenschutz, Georg Thieme Verlag Stuttgart 1974, Seite 204). Das spektrale Ansprechvermögen eines Strahlenempfängers ist von der Ordnungszahl der Elemente abhängig, aus denen er besteht. Szintillationskristalle liefern bei Bestrahlung mit Röntgenquanten einen Lichtstrom, der von einem Fotovervielfacher oder Fotoelement in elektrischen Strom umgewandelt werden kann.
  • Kritik des Standes der Technik Das Verfahren 1 setzt spezielle Kenntnisse über den technischen Aufbau der verschiedenen Röntgengeneratoren voraus, da zur Durchführung der Messung ein technischer Eingriff in die Röntgenanlage zum Anschluß des Meßgerätes erfolgen muß. Außerdem müssen verschiedene den Generatortypen angepaßte Anschlußgeräte verwendet werden.
  • Die Verfahren 2 bis 6 ermöglichen keine Messung der sich in der Zeit schnell ändernden Röhrenspannung. Es kann daher außerdem nicht der Scheitelwert, sondern nur ein von der Röhrenspannungsform abhängiger Mittelwert gemessen werden. Somit sind die Verfahren 1 bis 6 nicht für eine einfache Qualitätskontrolle geeignet.
  • Das Verfahren 7 ist aus folgenden Gründen für eine Qualittskontrolle nur bedingt geeignet.
  • Das Verfahren beruht darauf, daß einer der beiden Strahlungsdetektoren gegenüber dem zweiten Detektor eine stark erhöhte Zusatzfilterung für die Röntgenstrahlung benötigt (Filtermethode). Dies hat zur Folge, daß nur ein sehr geringer Teil der zur Verfügung stehenden Strahlungsleistung für die Erzeugung des elektrischen Signals ausgenutzt werden kann. Damit wird der Signal-Rauschabstand so klein, daß die Meßunsicherheit unnötig groß wird oder der Anwen- dungsbereich auf hohe Röhrenströme beschränkt bleibt. Die bei einigen dieser Geräte verwendeten Wechsel-Filterkombinationen vermindern diese Nachteile zwar, aber es entsteht ein neuer Nachteil: Die Sondenkörper müssen relativ groß sein, und die Anwendung wird umständlich und zeitaufwendig, da die Wechsel-Filterkombinationen je nach dem zu erwartenden Röhrenspannungsmeßwert richtig voreingestellt werden müssen.
  • Aufgabe: Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Messung der für die Qualitätskontrolle in der Röntgendiagnostik wichtigen Röhrenspannung zu vereinfachen, damit eine Qualitätskontrolle schnell und unaufwendig durchgeführt werden kann. Dabei muß eine hohe Meßgenauigkeit erreicht werden. Außerdem soll die Messung nicht nur an Röntgenaufnahmegeräten, sondern auch an Durchleuchtungsgeräten mit niedroge Röhrenstrom durchgeführt werden können. Der gleichzeitige Einsatz weiterer zur Qualitätskontrolle notwendiger Meßmittel soll nicht behindert werden.
  • Lösung: Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Verfahren durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
  • Um die Richtigkeit und damit die Genauigkeit der aus dem Quotientensignal abzuleitenden Anzeige für die gemessene Röhrenspannung zu verbessern, wird nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung die im Meßbereich vorhandene Abweichung des Quotientensignals von einem zur tatsächlichen Röhrenspannung proportionalen Meßsignal durch ein elektronisches Linearisierungsglied, das einmalig auf eine gemessene Kalibrierkurve eingestellt wird, automatisch kom- pensiert.
  • Damit der für die Röntgenstrahlung charakteristische Scheitelwert der Röhrenspannung im Augenblick der höchsten Dosisleistung während eines eingestellten Meßzeitintervalls elektronisch angezeigt werden kann, erfassen nach einer zusätzlichen Ausbildung der Erfindung zwei zuschaltbare Spitzenwertspeicher die beiden verstärkten Detektorsignale. Die beiden im Meßzeitintervall gefundenen Maximalwerte der Signale werden für die Zeit der weiteren elektronischen Verarbeitung festgehalten. Das aus dem folgenden Divisionsglied erhaltene Quotientensignal ist somit ein Maß für den gesuchten Scheitelwert.
  • Erzielbare Vorteile Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin, daß mit einem kleinen, leicht handhabbaren elektronischen Meßgerät insbesondere auch der Scheitelwert der Röhrenspannung auch bei sehr schnellen Pulsationen mit der Genauigkeit gemessen werden kann, die bei der Qualitätskontrolle in der Röntgendiagnostik erforderlichist. Diese Messung kann für den Einstellbereich von Röntgendiagnostikgeräten insbesondere auch bei dem niedrigen Röhrenstrom von Durchleuchtungsgeräten durchgeführt werden. Die Aufzeichnung des zeitlichen Verlaufs der Röhrenspannung zur Kontrolle der Funktion des Röntgengenerators ist zusätzlich möglich, Das Strahlenfeld wird durch die relativ kleine Meßsonde so wenig abgedeckt, daß gleichzeitig auch weitere Meßsonden und Abbildungsprüfkörper im Strahlengang angeordnet werden können und so die zur Bildbelichtung verwendeten Strahlungskenngrößen und die die Bildgüte beschreibenden Abbildungskenngrößen gleichzeitig erfaßt werden. Der auf diese Weise ermittelbare genaue Zusammenhang verschiedener Kenngrößen ermöglicht erst eine echte Qualitätskontrolle.
  • Der wirtschaftliche Nutzen besteht auch darin, daß eine Qualltätsw kontrolle durch die einfache Handhabung eines entsprechenden Meßgerätes mit weniger Zeitaufwand durchgeführt werden kann und der Einsatzbereich eines nach diesem Verfahren arbeitenden Meßgerätes sich auch auf Röntgendurchleuchtungseinrichtungen erstreckt.
  • Beschreibung eines Ausführungsbeispiels Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden-näher beschrieben. Die Zeichnung zeigt den Aufbau der Strahlungssonde und elektronischen Aufbau eines Meßgerätes, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren die Röhrenspannung ermittelt, den Scheitelwert anzeigt und einen Analogausgang zum Anschluß eines Gerätes zur Aufzeichnung des zeitlichen Röhrenspannungsverlaufes besitzt.
  • Der lichtdichte Sondenkörper 1 besteht aus einem strahlendurchlässigen Eintrittsfenster 2 und dem strahlenabschirmenden Gehäuse sowie einer Trennwand 3, die den Innenraum in zwei lichtdichte Kammern unterteilt. Die Filterschicht des Strahleneintrittsfensters 2 besteht aus 0,7 mm dickem Kupfer und auf der Innenseite zusätzlich 0,4 mm dickem Aluminium. Die Strahleneintrittsseite ist rund und hat einen Durchmesser von weniger als 40 mm. In den beiden Kammern befinden sich die Strahlungsdetektoren unterschiedlichen spektralen Ansprechvermögens. Ein Strahlungsdetektor 4 besteht aus einem mehr als 5 mm dicken Cäsiumjodid-Kristall, der mit Thallium dotiert ist, und einem blau empfindlichen Silizium-Fotoelement. Der zweite Strahlungsdetektor 5 besteht aus einem Silizium-Fotoelement. Die beiden Fotoelemente sind jeweils an einen Strom-Spannungswandler und Verstärker 6 mit parallel einstellbarem Verstärkungsgrad angeschlossen.
  • Ober die aus dem Sonden körper führende mehrere Meter lange Zuleitung 7 werden die beiden Meßsignale einem Meßgerät zugeführt, dessen elektronische Schaltung aus mehreren Komponenten besteht. Eines der Signale wird zur Anpassung an einen gleichmäßigen Spannungsbereich für beide Kanäle auf einen einstellbaren Normierungsverstärker 8 gegeben. Je nach angebotener Strahlungsleistung werden beide Signale über parallel einstellbare Hauptverstärker 9 auf die abschaltbaren Spitzenwertspeicher 10 und den Eingang des Divisionsgliedes 11 gegeben. Das erhaltene Quotientensignal wird über die Linearisierungsschaltung 12 auf einen Spannungs/Frequenzwandler 13 geleitet, dessen Ausgang mit einem manuell rückstellbaren Zähler mit Digitalanzeige verbunden ist. Die Anzeige entspricht dem gemessenen Scheitelwert der Röhrenspannung in Kilovolt, wenn das Verhältnis des Spannungs/Frequenzwandlers geeignet ausgewählt wird. Das Linearisierungsglied besteht aus einem logarithmischen Verstärker, einem linearen Verstärker und einem Spannungsteiler. Diese drei Komponenten werden an eine gemessene Kalibrierkurve angeglichen, daß das Ausgangssignal im gesamten Meßbereich proportional zur Rvhrenspannung ist. Hinter dem Linearisierungsglied 12 wird der analoge Meßwert abgezweigt und über einen Spannungsteiler mit geeignetem Teilerverhältnis 15 auf eine Ausgangsbuchse geleitet, an die ein Meßgerät zur zeitabhängigen Aufzeichnung der Röhrenspannung angeschlossen werden kann.
  • Die Spitzenwertspeicher 10 sind so aufgebaut, daß sie über ein von außen zugeführtes Triggersignal für eine einstellbare Meßzeit aktiviert werden. Das Triggersignal wird hinter einem der beiden Hauptverstärker 9 durch einen einstellbaren Schwellwertverstärker 16 erzeugt, sobald das Signal die einer Miridest-Strafilungsleistung entsprechende Schwelle überschreitet. Es kann zur Verschiebung des zeitlichen Meßintervalls über ein Verzögerungsglied 17 einstellbar verzögert werden.
  • Leerseite

Claims (3)

  1. Patentansprüche (½ ' Verfahren zur Qualitätskontrolle in der Röntgendiagnostik, Qy bei dem auf indirekte Weise mittels einer im Röntgenstrahlenfeld befindlichen Sonde neben der Einschaltzeit der Strahlung die Röhrenspannung und ihre Anderung während der Einschaltzeit sowie ihr Scheitelwert innerhalb eines Meßzeitintervalls elektronisch erfaßt und angezeigt werden dadurch gekennzeichnet, daß a) die Sonde hinter einem Filter zur Aufhärtung des Röntgenstrahlenspektrums zwei Strahlungsdetektoren unterschiedlichen spektralen Ansprechvermögens enthält, welche zwei elektronisch auswertbare Signale erzeugen, die beide einerseits bei niedrigem Röntgen-Röhrenstrom ausreichend groß sind und andererseits innerhalb eines großen Röhrenstrombereiches sich in gleichem Maße zum Röhrenstrom ändern, und b) die genannten Eigenschaften der Strahlungsdetektoren dadurch gleichzeitig erfüllt werden, daß ein dicker, die Röntgenstrahlung vollständig absorbierender, optisch transparenter, aus Elementen hoher Ordnungszahl bestehender Szintillationskristall in optischer Verbindung mit einem Fotoelement, wobei das Lumineszenzspektrum des Kristalls im spektralen Empfindlichkeitsbereich des Fotoelementes liegt und keine Phosphoreszenz aufweist, als erster Strahlungsdetektor und ein lichtdicht abgeschirmtes Fotoelement niedriger Ordnungszahl als zweiter Strahlungsdetektor verwendet werden, und c) der Quotient der beiden Signale der Strahlungsdetektoren zu jedem Zeitpunkt innerhalb der Einschaltzeit der Strahlung eine genaue Information über die Röhrenspannung liefert.
  2. 2 Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß aus dem elektronisch gebildeten Quotientensignal der beiden Detektorsignale mit einer Linearisierungsschaltung, die aùf eine gemessene Kalibrierkurve eingestellt wird, ein im gesamten Meßbereich zur Röhrenspannung direkt proportionales Signal erzeugt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß der Scheitelwert der Röhrenspannung innerhalb eines einstellbaren Meßzeitintervalls für den Zeitpunkt, an welchem die höchste Dosisleistung der Röntgenstrahlung Vorhanden ist, ermittelt wird.
    Dies geschieht wie folgt: Die beiden Signale werden je einem elektronischen Spitzenwertspeicher zugeführt, der für das eingestellte Meßzeitintervall aktiviert werden kann. Das aus den beiden festgehaltenen Signalspitzen elektronisch gebildete Quotientensignal ist ein Maß für den Scheitelwert der Röhrenspannung
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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