DE3606587A1

DE3606587A1 - Roentgendiagnostikeinrichtung mit zeitrechner

Info

Publication number: DE3606587A1
Application number: DE19863606587
Authority: DE
Inventors: Thomas Dipl Ing Engel; Kurt Dipl Ing Schwarzmann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1986-02-28
Filing date: 1986-02-28
Publication date: 1987-09-03

Description

Die Erfindung betrifft eine Röntgendiagnostikeinrichtung für Röntgenaufnahmen mit einem Röntgengenerator, mit einem daran angeschlossenen Röntgenstrahler, mit den Röntgengenerator beeinflussenden Einstellmitteln für die Aufnahmedaten, mit einem das jeweilige eingestellte Aufnahmeprogramm sowie die seit der letzten Aufnahme verstrichene Pausendauer berücksichtigenden Rechner und mit einer Steuervorrichtung zur Steuerung einer Zeitanzeigevorrichtung.

In der DE-PS 21 30 374 ist eine derartige Röntgendiagnostikanlage zur Anfertigung von Serienaufnahmen beschrieben, die mehrere Rechenglieder und eine Additionsstufe aufweist. Ein erstes Rechenglied ermittelt aus den eingestellten Daten ein Signal, das der bei kalter Röntgenröhre zulässigen Restszenenzeit entspricht. Von diesem Signal wird in einer Subtraktionsstufe die tatsächlich verbrauchte Szenenzeit subtrahiert. Zu diesem Wert wird in einer Additionsstufe ein aufgrund der tatsächlichen Pausenzeit ermittelten Abkühlung der Anode berücksichtigender Zeitwert addiert, so daß auf einer an der Additionsstufe angeschlossenen Anzeigevorrichtung die noch verbleibende Szenenzeit angezeigt wird.

In der E-PS 00 01 640 ist eine Röntgendiagnostikeinrichtung beschrieben, die durch einen Mikroprozessor gesteuert wird. In einem Rechenprogramm wird aufgrund der eingestellten Daten die benötigte Energie ermittelt und zu der bereits in der Drehanode vorhandenen Wärmeenergie addiert. Ist die Wärmekapazität der Drehanode überschritten, wird ein Rechenprogramm gestartet, das die notwendige Abkühlzeit ermittelt. Diese Pausenzeit wird dann angezeigt, während die Aufnahmeauslösung blockiert wird. Hierbei werden aber weder aufgrund von unterschiedlichen Meßwerten verschiedene Wartezeiten ermittelt noch wird eine Realisierungsmöglichkeit angegeben. Es erfolgt auch keine Bestimmung der Brennflecktemperatur. Auch kann wegen der unterschiedlichen Abkühlkurve und der kritischen Temperaturen des Röntgenstrahlers eine genaue Berechnung der Pausenzeit sowie der durch die zugeführte Wärmeenergie erreichten Temperaturen nicht erfolgen. So kann beispielsweise der Brennfleck durch Aufschmelzen oder Verdampfen zerstört werden, wenn er eine Temperatur von über 2.800°C erreicht. Dies kann innerhalb einer Zeit im Bereich von ms erfolgen. Die temperaturkritischen Punkte an einer Verbundanode sind die Lötstellen mit 1.200°C und das Lager mit 800°C. Während die Zeitkonstante beim Lager Minuten beträgt, liegt sie für die Lötstelle im Sekundenbereich. Durch die steigende Temperatur und des Druckes des im Röntgenstrahlergehäuse befindlichen Öles können Schäden an dem Röntgenstrahler auftreten.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, eine Röntgendiagnostikeinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine möglichst genaue Berücksichtigung der Erwärmung des gesamten Röntgenstrahlers ermöglicht.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Rechner eine erste Recheneinheit für die Berücksichtigung der Temperaturen auf der Anode aufweist, der Signale als erste Meßwerte zugeführt werden, die der Röntgenröhrenspannung, dem Röntgenröhrenstrom und der jeweils abgelaufenen Aufnahmezeit entsprechen, daß die erste Recheneinheit aufgrund der von den Einstellmitteln vorgewählten Aufnahmedaten und der errechneten Temperaturen wenigstens einen Rechenwert ermitteln, aus denen die bei den vorgewählten Aufnahmedaten für einen Schutz des Röntgenstrahlers erforderlichen Wartezeiten ermittelt werden, und daß die an der Recheneinheit angeschlossene Steuervorrichtung derart ausgebildet ist, daß sie einen Zeitwert der Zeitanzeigevorrichtung zuführt, der der größten Wartezeit entspricht. Durch diesen Aufbau wird parallel die Erwärmung mehrerer Geräteteile ermittelt und nur der größte Wert aus der Wartezeit berücksichtigt. Dadurch wird ein umfassender Schutz des Röntgenstrahlers erreicht. Gleichzeitig ermöglicht es aber der Untersuchungsperson, unter Inkaufnahme der Zerstörung des Röntgenstrahlers, eine Untersuchung durchzuführen.

Die Einflüsse auf das Gehäuse des Röntgenstrahlers lassen sich berücksichtigen, wenn der Rechner eine zweite Recheneinheit für die Berücksichtigung der Gehäusetemperatur des Röntgenstrahlers aufweist, der zweite Meßwerte vom Röntgenstrahler zugeführt werden.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die erste Recheneinheit ein erstes Rechenglied für die Berücksichtigung der der Anode zugeführten, ermittelten Wärmemenge und wenigstens ein weiteres Rechenglied aufweist, das die unterschiedlichen Zeitkonstanten für die Abkühlkurven des Röntgenstrahlers berücksichtigt. Eine besonders genaue Berücksichtigung der in dem Röntgenstrahler gespeicherten Wärme wird erreicht, wenn das erste Rechenglied aus den ersten Meßwerten die Temperaturen auf der Anode aufgrund der der Anode zugeführten, ermittelten Wärmemenge berechnet, wenn drei weitere Rechenglieder an dem ersten Rechenglied angeschlossen sind, die die unterschiedlichen Zeitkonstanten für das Abkühlverhalten des Brennfleckes, der Lötstelle des Anodenmaterials und des Lagers berücksichtigen und deren Ausgangssignale als Zeitwerte zusammen mit einem von der zweiten Recheneinheit ermittelten Zeitwert der Steuervorrichtung zugeführt werden, die den größten Zeitwert der Zeitanzeigevorrichtung zuführt. Die besonders kritischen Punkte werden berücksichtigt, wenn die Einstellmittel an den Rechengliedern für Brennfleck- und Lötstellentemperatur angeschlossen sind.

Ein alternativer Aufbau, der eine besonders schnelle Berechnung erlaubt, wird erreicht, wenn das erste Rechenglied aus den ersten Meßwerten die Temperaturen auf der Anode aufgrund der der Anode zugeführten Wärmemenge berechnet, wenn ein zweites und ein drittes Rechenglied für die Berechnung der Brennfleck- und der Lötstellentemperatur an den Einstellmitteln angeschlossen sind, wenn an dem ersten Rechenglied ein viertes Rechenglied für die Berechnung der Lagertemperatur angeschlossen ist, wenn die Rechenglieder derart ausgebildet sind, daß sie der Steuervorrichtung je ein Signal zuführen, das Wärmesollwerten entspricht, bei denen eine Aufnahme ohne Beschädigung der Röntgenröhre möglich wäre, und wenn die Steuervorrichtung mit den Rechengliedern verbunden und derart ausgebildet ist, daß sie aufgrund des kleinsten Wärmesollwertes und des von dem ersten Rechenglied zugeführten Istwertes einen der Wartezeit entsprechenden Zeitwert ermittelt, der der Zeitanzeigevorrichtung zugeführt wird. Die Gehäusetemperatur läßt sich erfassen, wenn am Röntgenstrahler ein Öldruckfühler oder ein Temperaturfühler angebracht ist. Zur Dokumentation lassen sich die Temperaturen auf der Anode speichern, wenn an der ersten Recheneinheit ein Speicher angeschlossen ist.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Röntgendiagnostikeinrichtung, und

Fig. 2 eine alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Röntgendiagnostikeinrichtung.

In der Fig. 1 ist ein Röntgenstrahler 1 dargestellt, der von einem Hochspannungsgenerator 2 betrieben wird. An einem Deck 3, das den Hochspannungsgenerator 2 steuert, können an Einstellmitteln die Betriebsart, die Röntgenröhrenspannung, der Röntgenröhrenstrom und die Aufnahmezeit eingestellt werden. Vom Hochspannungsgenerator 2 werden die Istwerte der Röntgenröhrenspannung und das mAs-Produkt einem ersten Rechenglied 4 zugeführt, das aus diesen Werten die der Anode zugeführte, momentane Wärmemenge durch Integration der Leistung über die Zeit und durch Subtraktion der angegebenen Wärmemenge berechnet.

An dem ersten Rechenglied 4 sind drei weitere Rechenglieder 5 und 7 angeschlossen, denen von dem ersten Rechenglied 4 der Istwert der Wärmemenge zugeführt wird. Die Rechenglieder 5 und 6 sind weiterhin mit dem Deck 3 verbunden, das den Rechengliedern 5 und 6 die für die zukünftige Aufnahme eingestellten Werte zuführt. Aus diesen Werten berechnet das zweite Rechenglied 5 die Temperatur des Brennfleckes nach der Formel:

ϑ = ϑ ₀ + K ₁ P√t + K ₂ P,

wobei K ₁ ein Korrekturfaktor ist, der von der Materialkonstanten, der Geometrie, der Anodendrehzahl und der Zeit abhängt, und der Korrekturfaktor K ₂ von der Geometrie, der Anodendrehzahl und den physikalischen Materialkonstanten abhängt. Dieser errechnete Wert wird mit der größtmöglichen Temperatur, die der Brennfleck annehmen kann, verglichen und anschließend aufgrund der Abkühlkurve für den Brennfleck ein Zeitwert ermittelt, der der Wartezeit für ausreichende Abkühlung des Brennfleckes entspricht.

In dem dritten Rechenglied 6 wird zu der von dem ersten Rechenglied 4 zugeführten Wärmemenge die aufgrund der Einstellmittel des Deckes 3 vorausberechnete Wärmemenge addiert und mit der maximal zulässigen Wärmemenge verlichen, die die Lötstelle aufnehmen kann. Aufgrund der Abkühlkurve der Lötstelle wird nunmehr eine Wartezeit ermittelt.

In dem vierten Rechenglied 7 wird aufgrund der Formel ein Wert berechnet, der mit dem mittleren Maximalwert der Wärmemenge HU für das Lager verglichen wird. Auch hier wird aufgrund der Abkühlkurve für das Lager eine Wartezeit berechnet. Dem vierten Rechenglied 7 werden in diesem Beispiel nicht die am Deck 3 eingestellten Werte zugeführt, da eine Vorausberechnung wegen der großen Zeitkonstante nicht erforderlich ist.

An dem Röntgenstrahler 1 ist ein Fühler 11 angebracht, der mit der zweiten Recheneinheit 8 verbunden ist. Der Fühler 11 übermittelt der zweiten Recheneinheit 8 einen Wert, der der Temperatur des Gehäuses des Röntgenstrahlers 1 entspricht. Die zweite Recheneinheit 8 ermittelt aufgrund dieses Temperaturwertes eine Wartezeit. Der Fühler 11 kann ein Öldruckfühler oder ein Temperaturfühler sein.

Die Ausgänge der Rechenglieder 5 bis 7 und der Recheneinheit 8 sind mit einer Steuervorrichtung 9 verbunden, die aus den ihr zugeführten Wartezeiten den größten Wert ermittelt und diesen einer Zeitanzeigevorrichtung 10 zur Darstellung zuführt.

In der Fig. 2 ist ebenfalls eine Röntgendiagnostikeinrichtung mit dem Röntgenstrahler 1, dem daran angeschlossenen Hochspannungsgenerator 2 und dem Deck 3 mit Einstellmitteln dargestellt. An dem Hochspannungsgenerator 2 ist ein erstes Rechenglied 12 angeschlossen, das den Istwert der der Anode zugeführten Wärmemenge ermittelt.

An dem Deck 3 mit den Einstellmitteln ist ein zweites Rechenglied 13 für die Berücksichtigung der Brennflecktemperatur und ein drittes Rechenglied 14 für die Berücksichtigung der Temperatur an der Lötstelle für eine Verbundanode angeschlossen. Ein viertes Rechenglied 15 für die Berücksichtigung der Temperatur des Lagers ist an dem ersten Rechenglied 12 angeschlossen. Die drei Rechenglieder 13 bis 15 und die zweite Recheneinheit 8 sind mit einer Steuervorrichtung 16 verbunden und liefern dieser Steuervorrichtung 16 je ein Signal, das Wärmesollwerten entspricht. Das erste Rechenglied 12 ist ebenfalls mit der Steuervorrichtung 16 verbunden und führt dieser einen Istwert der der Anode zugeführten Wärmemenge zu. Aufgrund dieser Werte ermittelt die Steuervorrichtung 16 einen der maximalen Wartezeit entsprechenden Zeitwert und führt diesen der Zeitanzeigevorrichtung 10 zu.

Anhand des Beispieles der Berechnung der Brennflecktemperatur durch das zweite Rechenglied 13 soll nun die Funktionsweise der Schaltung erläutert werden. Das zweite Rechenglied 13 ermittelt aufgrund der durch die Einstellmittel am Deck 3 eingestellten Aufnahmewerte die Temperaturerhöhung des Brennfleckes. Diese Temperaturerhöhung wird von der maximal möglichen Temperatur des Brennfleckes abgezogen und liefert eine Solltemperatur, die vor der Aufnahme auf keinen Fall überschritten werden darf, wenn der Röntgenstrahler 1 nicht beschädigt werden soll. Dieser Sollwert der Temperatur wird von dem zweiten Rechenglied 13 in einen Wärmesollwert umgerechnet, der der Steuervorrichtung 16 zugeführt wird. Die Steuervorrichtung 16 wählt aus den ihr parallel zugeführten Wärmesollwerten den kleinsten aus und vergleicht diesen mit dem von dem ersten Rechenglied 12 gelieferten Wärmeistwert. Liegt der Wärmeistwert über dem Wärmesollwert, so wird aufgrund des Abkühlverhaltens des Röntgenstrahlers in der Steuervorrichtung ein Zeitwert ermittelt, der der maximalen Wartezeit entspricht. Diese Wartezeit wird auf der Zeitanzeigevorrichtung 10 dargestellt.

An dem Hochspannungsgenerator 2 und dem ersten Rechenglied 12 ist ein weiteres Rechenglied 17 angeschlossen, das aus den Wärmeistwerten und den Daten der erfolgten Aufnahme den genauen Wert der Temperaturen der Anode ermittelt und diese in einem an dem weiteren Rechenglied 17 angeschlossenen Speicher 18 nach Beendigung der Aufnahme abspeichert. Dadurch läßt sich protokollieren, wie oft die maximalen Temperaturen überschritten wurden.

An dem Hochspannungsgenerator 2 können auch mehrere Röntgenstrahler 1 angeschlossen sein, deren Temperaturverhalten von dem Rechner 4 bis 8, 12 bis 15 getrennt berücksichtigt und deren Wartezeiten auf mehreren Zeitanzeigevorrichtungen 10 dargestellt werden.

Claims

1. Röntgendiagnostikeinrichtung für Röntgenaufnahmen mit einem Röntgengenerator (2), mit einem daran angeschlossenen Röntgenstrahler (1), mit den Röntgengenerator (2) beeinflussenden Einstellmitteln (3) für die Aufnahmedaten, mit einem das jeweilige eingestellte Aufnahmeprogramm sowie die seit der letzten Aufnahme verstrichene Pausendauer berücksichtigenden Rechner (4 bis 8, 12 bis 15) und mit einer Steuervorrichtung (9, 16) zur Steuerung einer Zeitanzeigevorrichtung (10), dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (4 bis 8, 12 bis 15) eine erste Recheneinheit (4 bis 7, 12 bis 15) für die Berücksichtigung der Temperaturen auf der Anode aufweist, der Signale als Meßwerte zugeführt werden, die der Röntgenröhrenspannung, dem Röntgenröhrenstrom und der jeweils abgelaufenen Aufnahmezeit entsprechen, daß die erste Recheneinheit (4 bis 7, 12 bis 15) aufgrund der von den Einstellmitteln (3) vorgewählten Aufnehmedaten und der errechneten Temperaturen wenigstens einen Rechenwert ermittelt, aus dem die bei den vorgewählten Aufnahmedaten für einen Schutz des Röntgenstrahlers (1) erforderlichen Wartezeiten ermittelt werden, und daß die an der ersten Recheneinheit (4 bis 7, 12 bis 15) angeschlossene Steuervorrichtung (9, 16) derart ausgebildet ist, daß sie einen Zeitwert der Zeitanzeigevorrichtung (10) zuführt, der der größten Wartezeit entspricht.

2. Röntgendiagnostikeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (4 bis 8, 12 bis 15) eine zweite Recheneinheit (8) für die Berücksichtigung der Gehäusetemperatur des Röntgenstrahlers (1) aufweist, der zweite Meßwerte vom Röntgenstrahler (1) zugeführt werden.

3. Röntgendiagnostikeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Recheneinheit (4 bis 7, 12 bis 15) ein erstes Rechenglied (4, 12) für die Berücksichtigung der der Anode zugeführten, ermittelten Wärmemenge und wenigstens ein weiteres Rechenglied (5 bis 7, 13 bis 15) aufweist, das die unterschiedlichen Zeitkonstanten für die Abkühlkurven des Röntgenstrahlers berücksichtigt.

4. Röntgendiagnostikeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Rechenglied (4) aus den ersten Meßwerten die Temperaturen auf der Anode aufgrund der der Anode zugeführten, ermittelten Wärmemenge berechnet, daß drei weitere Rechenglieder (5 bis 7) an dem ersten Rechenglied (4) angeschlossen sind, die die unterschiedlichen Zeitkonstanten für das Temperaturverhalten des Brennfleckes, des Anodentellermaterials und des Lagers berücksichtigen und deren Ausgangssignale als Zeitwerte zusammen mit einem von der zweiten Recheneinheit (8) ermittelten Zeitwert der Steuervorrichtung (9) zugeführt werden, die den größten Zeitwert der Zeitanzeigevorrichtung (10) zuführt.

5. Röntgendiagnostikeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellmittel (3) an den Rechengliedern (5, 6) für Brennfleck- und Lötstellentemperatur angeschlossen sind.

6. Röntgendiagnostikeinrichtung nch Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Rechenglied (12) aus den ersten Meßwerten die Temperaturen auf der Anode aufgrund der der Anode zugeführten Wärmemenge berechnet, daß ein zweites und ein drittes Rechenglied (13, 14) für die Berechnung der Brennfleck- und der Lötstellentemperatur an den Einstellmitteln (3) angeschlossen sind, daß an dem ersten Rechenglied (12) ein viertes Rechenglied (15) für die Berechnung der Lagertemperatur angeschlossen ist, daß die Rechenglieder (13 bis 15) derart ausgebildet sind, daß sie der Steuervorrichtung (16) je ein Signal zuführen, die Wärmesollwerten entsprechen, bei denen eine Aufnahme ohne Beschädigung der Röntgenröhre (1) möglich wäre, und daß die Steuervorrichtung (16) mit den Rechengliedern (12 bis 15) verbunden und derart ausgebildet ist, daß sie aufgrund des kleinsten Wärmesollwertes und es von dem ersten Rechenglied (12) zugeführten Wärmeistwertes einen der Wartezeit entsprechenden Zeitwert ermittelt, der der Zeitanzeigevorrichtung (10) zugeführt wird.

7. Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß am Röntgenstrahler (1) ein Öldruckfühler (11) angebracht ist.

8. Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß am Röntgenstrahler (1) ein Temperaturfühler (11) angebracht ist.

9. Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an der ersten Recheneinheit (4 bis 7, 12 bis 15) ein Speicher (18) angeschlossen ist.