EP0794536B1 - X-ray examination apparatus with an x-ray source and an associated diaphragm unit - Google Patents

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EP0794536B1
EP0794536B1 EP97200651A EP97200651A EP0794536B1 EP 0794536 B1 EP0794536 B1 EP 0794536B1 EP 97200651 A EP97200651 A EP 97200651A EP 97200651 A EP97200651 A EP 97200651A EP 0794536 B1 EP0794536 B1 EP 0794536B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
ray
source
control unit
focal spot
shutters
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP97200651A
Other languages
German (de)
French (fr)
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EP0794536A1 (en
Inventor
Heinz-Peter Kunert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Corporate Intellectual Property GmbH
Philips Patentverwaltung GmbH
Koninklijke Philips Electronics NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Publication of EP0794536A1 publication Critical patent/EP0794536A1/en
Application granted granted Critical
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K1/00—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating
    • G21K1/02—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating using diaphragms, collimators
    • G21K1/04—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating using diaphragms, collimators using variable diaphragms, shutters, choppers
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05G—X-RAY TECHNIQUE
    • H05G1/00—X-ray apparatus involving X-ray tubes; Circuits therefor
    • H05G1/08—Electrical details
    • H05G1/26—Measuring, controlling or protecting

Definitions

  • the invention relates to an X-ray examination device with an X-ray source Generation of X-rays, an X-ray image recorder for recording X-rays, an aperture unit connected to the X-ray tube with adjustable diaphragm sliders for limitation from a first source or from a second source Beam and with a control unit controlling the drive arrangement.
  • Such an X-ray examination device is essentially from EP-OS 685 200 and known from GB-PS 1 313 296 - but without a drive arrangement for the diaphragm slide.
  • these X-ray examination devices is in the A light source unit is provided, which via a deflecting mirror Irradiated object.
  • the light source 's beam is emitted by the Aperture sliders limited, and the field illuminated in this way is intended to Examiners indicate which area of the patient is following X-ray image is shown, in which the shutter is in its respective Stay in position.
  • the Dimensions of the light source first source
  • Focal spots second source
  • This task will solved according to the invention in that the control of the drive arrangement by the control unit is designed so that the diaphragm slide when limiting the Beam of the first source a first and in limiting the Beams of the second source assume a second position, the first and the second position are such that the through the shutter hidden radiation fields of the sources in the plane of the X-ray image sensor each have the same size.
  • the invention is based on the consideration that the two sources are never at the same time are effective. If, for example, with the help of the light source, a certain field is illuminated at a predetermined position, then the shutter determined according to the invention on the basis of the predetermined geometry of the arrangement, like the position of the shutter on a subsequent X-ray must, so that exactly the previously illuminated field is penetrated by X-rays.
  • the control unit controls the drive arrangement for the diaphragm slide in such a way that at the transition from one source to the other, the diaphragm slides go from their first position to the calculated second position.
  • the A light source for illuminating the from an x-ray contains irradiated field and that the control unit is programmed so that the Transition to an x-ray of the shutter from the first one Light source assigned position in the second, a focal spot of the X-ray radiator assigned aperture position is transferred. Because here Transition to an x-ray open the diaphragm shutters until they are exactly the field previously illuminated by the light source is hit by the X-rays it is not important that the optical distance of the light source from the Aperture sliders is just as large as the distance of the focal spot from the Aperture sliders - as with the known devices. The light source can therefore be positioned within the panel unit as it is from a constructive Reasons is cheapest.
  • Another development of the invention which also in combination with the the aforementioned embodiment is applicable - provides that the X-ray source has at least two focal spots of different sizes, and that the Control unit is programmed so that the transition from the large to the small Focal spot the drive assembly is controlled so that the aperture slider to open.
  • This effort can be after a development of the invention thereby reduce that the control unit for calculating the positions of the Aperture slider is set up depending on geometric parameters and that at least one of the parameters is dependent on a test recording can be specified.
  • the deviations can be entered by software correct a parameter that can be derived from a test recording.
  • Fig. 1 is the focal spot of an X-ray tube 3, which is in a housing 4 is located.
  • the size of the focal spot 1 can be in a known manner switchable or continuously changeable.
  • a panel unit 5 attached mechanically adjustable in different levels coupled aperture slide 6 with perpendicular to the plane of the drawing Has diaphragm edges which in this direction that of the focal spot 1 limit outgoing X-ray beams.
  • the aperture unit further, not shown in Fig. 1 diaphragm valve available, the Limit rays parallel to the plane of the drawing.
  • the Aperture unit 5 is a light source 2, which is used for X-rays transparent or removable from the beam path of the X-ray tube 3
  • Deflecting mirror 7 can illuminate an examination object 8 and thereby the User displays the size of a subsequent x-ray.
  • the examination object 8 is located on a schematically represented Storage table 10, below which there is an image sensor 9 for example, a film in a cassette.
  • the distance of the object 8 from the X-ray emitter 3, 4 - and thus the distance of the focal spot 1 from the Image sensor 9 - can be adapted to the diagnostic requirements.
  • the dimensions of the focal spot 1 are significantly smaller than the light-emitting luminous area of the light source 2.
  • the effective focal spot of an X-ray tube has dimensions of 1 mm 2 or less, while the dimensions of the luminous area are considerably larger, especially if one Light source with high intensity and / or long life is used.
  • the marginal rays of the beam emanating from the light source 2, deflected by the deflecting mirror 7 and delimited by the diaphragm slide 6 are designated by 200 in FIG. 2.
  • the marginal rays 100 of the x-ray beam emitted by the focal spot 1, which would result if, as is generally customary, the diaphragm sliders 6 were not changed during the transition to an x-ray image, are indicated in FIG. 2 by the dash-dotted lines 100.
  • the distance of the focal spot 1 from the diaphragm slides 6 is denoted by d, while D is the distance of the focal spot 1 from the plane of the image sensor.
  • the x-ray field defined by the marginal rays 100 is smaller than the field defined by the marginal rays of the light source 200 if the path of the central beam 110 from the focal spot to the recording medium 9 is as long as the path that a light beam has from the center the light source 2 travels along the central beam 110.
  • the edge rays 101 identify an X-ray beam whose X-ray radiation field is the same size as the H-size field illuminated by the light source 2 on the film 9.
  • the opening is h 1 , which blocks the X-ray beam emanating from the focal spot 1 with the edge rays 101 would be larger than the opening h 2 of the diaphragm slide 6, through which the same field is illuminated by the light source 2 with the marginal rays 200.
  • the diaphragm slides are opened from position h 2 to position h 1 during the transition to an X-ray image, the field illuminated by light source 2 in one case and the field illuminated by X-ray image in the other case match.
  • the Aperture slide 6 are adjusted by a drive arrangement, the one Adjusting motor 11 comprises and a drive stage 12, which the motor 11 supplies required energy.
  • the drive stage 12 is controlled by a control unit 13 controlled, which calculates the required opening h of the diaphragm slide and controls the drive stage 12 accordingly.
  • the diaphragm slide 6 is a Position sensor 14 mechanically coupled, the one of the position of the shutter corresponding signal h returns to the control unit 13, this signal with compares its target value and, in the event of deviations, the drive stage 12 accordingly controls.
  • the control unit 13 contains a microcomputer, which in addition to the actual position value h a signal D is supplied, which is supplied by a distance sensor 14 which the respective distance of the focal spot 1 from the film plane 9 and a corresponding signal D is generated.
  • the control unit 13 is also a signal f supplied, which indicates the size of the focal spot 1 (e.g. larger or smaller Focus).
  • the operating state is a signal b of the control unit 13 signals, i.e. whether a recording is currently being switched or should be or whether the examination field is to be illuminated using the light source 2.
  • the aperture unit 13 is fed a signal H, which is the size of the Image sensor 9 indicates and a signal T, which signals whether the position of the Aperture should be determined by the film format or by a So-called object-oriented setting, in which the user uses a suitable input member can specify a smaller aperture than that Film format corresponds.
  • the control unit 13 calculates a target value h 2 for the position of the diaphragm sliders to limit the light bundle emanating from the light source 2 from the signals D, H, the size of the light source 2 and the optical distance d (Fig. 2) of the light source from the front shutter 6.
  • the control unit uses the signals f, H, D and d to calculate the position h 1 of the shutter which is required to expose the H format by means of the X-ray image.
  • the control unit 13 regulates the diaphragm slide either to the opening h 1 or to the opening h 2 .
  • the user specifies a smaller recording field than corresponds to the format of the image sensor.
  • a suitable recording field is initially specified with the aid of the light source, a specific value h 2 resulting for the opening of the diaphragm slide, which is registered by the control unit 13.
  • the control unit uses the value h 2 and the values d, D and f to calculate the position h 1 of the diaphragm slider, in which the x-ray field would have the same size as the illuminated field.
  • the signal b changes and the control unit 13 specifies the value h 1 for the position of the diaphragm slide instead of the value h 2 .
  • the Light source 2 is optically the same distance from the diaphragm slides 6 as that Focal spot 1 because the diaphragm slide 6 can always be controlled so that at a subsequent X-ray exposes exactly the previously illuminated field becomes.
  • the position of the light source 2 can therefore from a design point of view be specified.
  • Such a change can occur when the X-ray tube is replaced result because the position of the X-ray emitters of the same type X-ray tube in relation to the housing 4 and the position of the focal spot in relation on the x-ray tube can differ by mm.
  • FIG. 3 shows the geometric relationships in a test image, preferably taken with the smallest focal spot, in which the diaphragm slides are set to a predetermined value h and the image sensor is arranged at a defined distance D from the focal spot 1.
  • the focal spot 1 is located at the predetermined location, ie at a distance d from the diaphragm slides 6, then a radiation field results with the marginal rays shown in solid lines 103.
  • the given relationship for x is only a good approximation, the better the smaller the focal spot is.
  • the focal spot size comes in as an additive value, which is independent of the dimensions H of the X-ray imaging field. Too To correct this influence, two X-rays can be made in the same Distance d, but with different aperture opening can be made from which the influence of the focal spot size can be eliminated. - If the focal spot size the X-ray tube is known, this can also be done in the calculation the displacement x are taken into account.

Description

Röntgenuntersuchungsgerät mit einem Röntgenstrahler und einer damit verbundenen BlendeneinheitX-ray examination device with an x-ray emitter and an associated Aperture unit

Die Erfindung betrifft ein Röntgenuntersuchungsgerät mit einem Röntgenstrahler zur Erzeugung von Röntgenstrahlung, einem Röntgen-Bildaufnehmer zur Aufzeichnung von Röntgenaufnahmen, einer mit dem Röntgenstrahler verbundenen Blendeneinheit mit durch eine Antriebsanordnung verstellbaren Blendenschiebern zur Begrenzung des von einer ersten Quelle oder von einer zweiten Quelle ausgehenden Strahlenbündels und mit einer die Antriebsanordnung steuernden Steuereinheit.The invention relates to an X-ray examination device with an X-ray source Generation of X-rays, an X-ray image recorder for recording X-rays, an aperture unit connected to the X-ray tube with adjustable diaphragm sliders for limitation from a first source or from a second source Beam and with a control unit controlling the drive arrangement.

Ein solches Röntgenuntersuchungsgerät ist im wesentlichen aus der EP-OS 685 200 sowie aus der GB-PS 1 313 296 bekannt - allerdings ohne eine Antriebsanordnung für die Blendenschieber. Bei diesen Röntgenuntersuchungsgeräten ist in der Blendeneinheit eine Lichtquelle vorgesehen, die über einen Umlenkspiegel das Untersuchungsobjekt bestrahlt. Das Strahlenbündel der Lichtquelle wird von den Blendenschiebern begrenzt, und das auf diese Weise beleuchtete Feld soll dem Untersucher anzeigen, welcher Bereich des Patienten bei der folgenden Röntgenaufnahme abgebildet wird, bei der die Blendenschieber in ihrer jeweiligen Position bleiben. Dabei kommt es jedoch zu Abweichungen zwischen dem beleuchteten Feld und dem bei der Röntgenaufnahme belichteten Feld, weil die Abmessungen der Lichtquelle (erste Quelle) wesentlich größer sind als die des Brennflecks (zweite Quelle). Das kann dazu führen, daß ein durch die Röntgenaufnahme belichteter Film vergleichsweise große unbelichtete Partien aufweist, die beim Betrachten des Films an einem Lichtkasten zu einer Blendung des Betrachters führen können.Such an X-ray examination device is essentially from EP-OS 685 200 and known from GB-PS 1 313 296 - but without a drive arrangement for the diaphragm slide. With these X-ray examination devices is in the A light source unit is provided, which via a deflecting mirror Irradiated object. The light source 's beam is emitted by the Aperture sliders limited, and the field illuminated in this way is intended to Examiners indicate which area of the patient is following X-ray image is shown, in which the shutter is in its respective Stay in position. However, there are deviations between the illuminated field and the field exposed during the x-ray because the Dimensions of the light source (first source) are much larger than that of Focal spots (second source). This can lead to a through the X-ray exposure of exposed film comparatively large unexposed areas which, when viewing the film on a light box to dazzle the Viewer.

Diese Abweichung zwischen dem beleuchteten Feld und dem bei der Röntgenaufnahme bestrahlten Feld werden gemäß der GB-PS 1 313 296 dadurch vermieden, daß das Licht der Lichtquelle mit Hilfe eines konkaven Spiegels auf eine Öffnung fokussiert wird, die die gleiche Größe hat wie der Brennfleck und deren optische Distanz von den Blendenschiebern genauso groß ist wie der Abstand des Brennflecks der Röntgenröhre von den Blendenschiebern. Dabei geht aber Licht verloren, und außerdem benötigt diese relativ teure Lösung zusätzlichen Bauraum in der Blendeneinheit.This difference between the illuminated field and that at the X-ray irradiated field are thereby according to GB-PS 1 313 296 avoided that the light of the light source with the help of a concave mirror on a Aperture that is the same size as the focal spot and its optical distance from the shutter slides is the same as the distance from the Focal spots of the X-ray tube from the diaphragm slides. But there is light lost, and also this relatively expensive solution requires additional space in the aperture unit.

Ein ähnliches Problem ergibt sich dann, wenn der Röntgenstrahler einer Röntgenröhre mit zwei unterschiedlich großen Brennflecken aufweist. Dabei vergrößert sich das Aufnahmefeld beim Übergang vom kleinen zum großen Brennfleck. Aus der EP-OS 685 200 ist es bekannt, bei einer Röntgenröhre mit mehreren, unterschiedlich großen und in unterschiedlichen Positionen befindlichen Brennflecken die Primärstrahlenblende insgesamt so zu verschieben, daß beim Übergang von einem Brennfleck zum anderen sich das Röntgenaufnahmefeld nicht verschiebt. Da sich dabei aber nicht die Größe der Blendenöffnung ändert, ist das Röntgenstrahlenfeld bei Benutzung eines großen Brennflecks größer als bei einem kleinen Brennfleck.A similar problem arises when the X-ray source is one X-ray tube with two different sized focal spots. there the field of view increases as the transition from small to large Focal spot. From EP-OS 685 200 it is known to use an X-ray tube several, of different sizes and in different positions Focal spots to move the primary diaphragm overall so that when Transition from one focal spot to another does not make the X-ray field shifts. However, since the size of the aperture does not change, this is X-ray field larger when using a large focal spot than one small focal spot.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Röntgenuntersuchungsgerät der eingangs genannten Art so auszubilden, daß sich die Strahlenfelder beim Übergang von der einen auf die andere Quelle nicht ändern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Steuerung der Antriebsanordnung durch die Steuereinheit so ausgebildet ist, daß die Blendenschieber bei der Begrenzung des Strahlenbündels der ersten Quelle eine erste und bei der Begrenzung des Strahlenbündels der zweiten Quelle eine zweite Stellung einnehmen, wobei die erste und die zweite Stellung derart sind, daß die durch die Blendenschieber ausgeblendeten Strahlenfelder der Quellen in der Ebene des Röntgen-Bildaufnehmers jeweils die gleiche Größe aufweisen. It is an object of the present invention to provide an X-ray examination device type mentioned so that the radiation fields at the transition do not change from one source to the other. This task will solved according to the invention in that the control of the drive arrangement by the control unit is designed so that the diaphragm slide when limiting the Beam of the first source a first and in limiting the Beams of the second source assume a second position, the first and the second position are such that the through the shutter hidden radiation fields of the sources in the plane of the X-ray image sensor each have the same size.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß die beiden Quellen nie gleichzeitig wirksam sind. Wenn beispielsweise mit Hilfe der Lichtquelle ein bestimmtes Feld bei einer vorgegebenen Stellung der Blendenschieber beleuchtet wird, dann wird erfindungsgemäß aufgrund der vorgegebenen Geometrie der Anordnung ermittelt, wie die Stellung der Blendenschieber bei einer nachfolgenden Röntgenaufnahme sein muß, damit genau das zuvor beleuchtete Feld von Röntgenstrahlung durchsetzt wird. Die Steuereinheit steuert dann die Antriebsanordnung für die Blendenschieber so, daß beim Übergang von der einen Quelle zur anderen Quelle die Blendenschieber von ihrer ersten Stellung in die berechnete zweite Stellung übergehen.The invention is based on the consideration that the two sources are never at the same time are effective. If, for example, with the help of the light source, a certain field is illuminated at a predetermined position, then the shutter determined according to the invention on the basis of the predetermined geometry of the arrangement, like the position of the shutter on a subsequent X-ray must, so that exactly the previously illuminated field is penetrated by X-rays. The control unit then controls the drive arrangement for the diaphragm slide in such a way that at the transition from one source to the other, the diaphragm slides go from their first position to the calculated second position.

Dementsprechend ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die Blendeneinheit eine Lichtquelle zur Beleuchtung des von einer Röntgenaufnahme bestrahlten Feldes enthält und daß die Steuereinheit so programmiert ist, daß beim Übergang zu einer Röntgenaufnahme die Blendenschieber von der ersten, der Lichtquelle zugeordneten Stellung in die zweite, einem Brennfleck des Röntgenstrahlers zugeordnete Blendenstellung überführt wird. Da sich hierbei beim Übergang zu einer Röntgenaufnahme die Blendenschieber soweit öffnen, daß genau das zuvor von der Lichtquelle beleuchtete Feld von der Röntgenstrahlung getroffen wird, kommt es nicht darauf an, daß der optische Abstand der Lichtquelle von den Blendenschiebern genauso groß ist wie der Abstand des Brennflecks von den Blendenschiebern - wie bei den bekannten Geräten. Die Lichtquelle kann daher innerhalb der Blendeneinheit so positioniert werden, wie es aus konstruktiven Gründen am günstigsten ist.Accordingly, it is provided in a further embodiment of the invention that the A light source for illuminating the from an x-ray contains irradiated field and that the control unit is programmed so that the Transition to an x-ray of the shutter from the first one Light source assigned position in the second, a focal spot of the X-ray radiator assigned aperture position is transferred. Because here Transition to an x-ray open the diaphragm shutters until they are exactly the field previously illuminated by the light source is hit by the X-rays it is not important that the optical distance of the light source from the Aperture sliders is just as large as the distance of the focal spot from the Aperture sliders - as with the known devices. The light source can therefore be positioned within the panel unit as it is from a constructive Reasons is cheapest.

Eine andere Weiterbildung der Erfindung - die auch in Kombination mit der vorgenannten Ausgestaltung anwendbar ist - sieht vor, daß der Röntgenstrahler wenigstens zwei unterschiedlich große Brennflecken aufweist, und daß die Steuereinheit so programmiert ist, daß beim Übergang von dem großen zum kleinen Brennfleck die Antriebsanordnung so gesteuert wird, daß sich die Blendenschieber öffnen. Another development of the invention - which also in combination with the the aforementioned embodiment is applicable - provides that the X-ray source has at least two focal spots of different sizes, and that the Control unit is programmed so that the transition from the large to the small Focal spot the drive assembly is controlled so that the aperture slider to open.

Bei einem Austausch des Röntgenstrahlers gegen einen anderen des gleichen Typs kann sich der Abstand zwischen dem Brennfleck und den Blendenschiebern ändern, insbesondere wenn Röntgenröhren mit einem Glaskolben verwendet werden. Diese Abstandsänderung führt zu einer verstärkten Abweichung zwischen dem von der Lichtquelle beleuchteten Feld und dem Röntgenaufnahmefeld. Um diese Abweichungen zu verringern, war es daher bisher erforderlich, anhand von Test-Röntgenaufnahmen das Ausmaß der Abweichungen festzustellen und die Blendeneinheit davon abhängig zu justieren. Diese Justierarbeiten mußten anhand weiterer Test-Aufnahmen kontrolliert werden, bis eine Übereinstimmung wenigstens annähernd erreicht war, und deshalb waren diese Justierarbeiten sehr zeit- und kostenaufwendig. Dieser Aufwand läßt sich nach einer Weiterbildung der Erfindung dadurch verringern, daß die Steuereinheit zur Errechnung der Stellungen der Blendenschieber in Abhängigkeit von geometrischen Parametern eingerichtet ist und daß wenigstens einer der Parameter in Abhängigkeit von einer Testaufnahme vorgebbar ist. Dabei lassen sich die Abweichungen per Software durch Eingabe eines Parameters korrigieren, der aus einer Test-Aufnahme abgeleitet werden kann.When the X-ray tube is replaced by another of the same type the distance between the focal spot and the diaphragm slides can change, especially when using x-ray tubes with a glass flask. This Distance change leads to an increased deviation between that of the Light source illuminated field and the X-ray field. Around To reduce deviations, it was previously necessary to use test X-rays determine the extent of the deviations and the Adjust the aperture unit depending on it. This adjustment work had to be based on further test recordings are checked until at least a match was almost reached, and therefore these adjustments were very time and expensive. This effort can be after a development of the invention thereby reduce that the control unit for calculating the positions of the Aperture slider is set up depending on geometric parameters and that at least one of the parameters is dependent on a test recording can be specified. The deviations can be entered by software correct a parameter that can be derived from a test recording.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

  • Fig. 1 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Röntgenuntersuchungsgerätes,
  • Fig. 2 die geometrischen Verhältnisse bei einem solchen Gerät und
  • Fig. 3 die sich bei einer Änderung des Abstandes des Brennflecks von den Blendenschiebern ergebenden Verhältnisse.
    • The invention is explained below with reference to the drawing. Show it:
  • 1 is a block diagram of an X-ray examination apparatus according to the invention,
  • Fig. 2 shows the geometric relationships in such a device and
  • Fig. 3 shows the result of a change in the distance of the focal spot from the diaphragm.

    • In Fig. 1 ist mit 1 der Brennfleck einer Röntgenröhre 3 bezeichnet, die sich in einem Gehäuse 4 befindet. Die Größe des Brennflecks 1 kann in bekannter Weise umschaltbar oder kontinuierlich veränderbar sein.In Fig. 1, 1 is the focal spot of an X-ray tube 3, which is in a housing 4 is located. The size of the focal spot 1 can be in a known manner switchable or continuously changeable.

    An dem durch die Röntgenröhre 3 und das Gehäuse 4 gebildeten Röntgenstrahler ist eine Blendeneinheit 5 befestigt, die in verschiedenen Ebenen verstellbare mechanisch gekoppelte Blendenschieber 6 mit senkrecht zur Zeichenebene verlaufenden Blendenkanten aufweist, die in dieser Richtung das von dem Brennfleck 1 ausgehende Röntgenstrahlenbündel begrenzen. Außerdem sind in der Blendeneinheit weitere, in Fig. 1 nicht dargestellte Blendenschieber vorhanden, die das Strahlenbündel parallel zur Zeichenebene begrenzen können. Weiterhin enthält die Blendeneinheit 5 eine Lichtquelle 2, die über einen für die Röntgenstrahlung transparenten bzw. aus dem Strahlengang der Röntgenröhre 3 entfernbaren Umlenkspiegel 7 ein Untersuchungsobjekt 8 beleuchten kann und dadurch den Benutzer die Größe einer nachfolgenden Röntgenaufnahme anzeigt.On the X-ray tube formed by the X-ray tube 3 and the housing 4 a panel unit 5 attached mechanically adjustable in different levels coupled aperture slide 6 with perpendicular to the plane of the drawing Has diaphragm edges which in this direction that of the focal spot 1 limit outgoing X-ray beams. In addition, are in the aperture unit further, not shown in Fig. 1 diaphragm valve available, the Limit rays parallel to the plane of the drawing. Furthermore, the Aperture unit 5 is a light source 2, which is used for X-rays transparent or removable from the beam path of the X-ray tube 3 Deflecting mirror 7 can illuminate an examination object 8 and thereby the User displays the size of a subsequent x-ray.

    Das Untersuchungsobjekt 8 befindet sich auf einem schematisch dargestellten Lagerungstisch 10, unterhalb dessen sich ein Bildaufnehmer 9 befindet, beispielsweise ein in einer Kassette befindlicher Film. Der Abstand des Objektes 8 von dem Röntgenstrahler 3, 4 - und damit der Abstand des Brennflecks 1 von dem Bildaufnehmer 9 - kann den diagnostischen Erfordernissen angepaßt werden.The examination object 8 is located on a schematically represented Storage table 10, below which there is an image sensor 9 for example, a film in a cassette. The distance of the object 8 from the X-ray emitter 3, 4 - and thus the distance of the focal spot 1 from the Image sensor 9 - can be adapted to the diagnostic requirements.

    Fig. 2 erläutert die geometrischen Verhältnisse bei der insoweit beschriebenen Konfiguration in einer nicht maßstabgerechten Darstellung, um die dabei auftretenden Probleme besser veranschaulichen zu können. Man erkennt, daß die Abmessungen des Brennflecks 1 wesentlich kleiner sind als die Licht emittierende Leuchtfläche der Lichtquelle 2. In der Praxis hat der effektive Brennfleck einer Röntgenröhre Abmessungen von 1 mm2 oder darunter, während die Abmessungen der Leuchtfläche wesentlich größer sind, insbesondere wenn eine Lichtquelle mit hoher Intensität und/oder langer Lebensdauer benutzt wird. Die Randstrahlen des von der Lichtquelle 2 ausgehenden, vom Umlenkspiegel 7 umgelenkten und durch die Blendenschieber 6 begrenzten Strahlenbündel sind in Fig. 2 mit 200 bezeichnet. Sie definieren in der Filmebene ein beleuchtetes Feld mit der Abmessung H, wobei der sich nach innen ausbildende Halbschattenbereich des Lichtes nicht angegeben ist. Die Randstrahlen 100 des vom Brennfleck 1 emittierten Röntgenstrahlenbündels, das sich ergeben würde, wenn - wie allgemein üblich - die Blendenschieber 6 beim Übergang zu einer Röntgenaufnahme nicht verändert würden, sind in Fig. 2 durch die strichpunktierten Linien 100 angedeutet. Der Abstand des Brennflecks 1 von den Blendenschiebern 6 ist mit d bezeichnet, während D der Abstand des Brennflecks 1 von der Ebene des Bildaufnehmers ist.2 explains the geometric relationships in the configuration described so far in a representation that is not to scale, in order to be able to better illustrate the problems that arise. It can be seen that the dimensions of the focal spot 1 are significantly smaller than the light-emitting luminous area of the light source 2. In practice, the effective focal spot of an X-ray tube has dimensions of 1 mm 2 or less, while the dimensions of the luminous area are considerably larger, especially if one Light source with high intensity and / or long life is used. The marginal rays of the beam emanating from the light source 2, deflected by the deflecting mirror 7 and delimited by the diaphragm slide 6 are designated by 200 in FIG. 2. They define an illuminated field with the dimension H in the film plane, whereby the penumbra area of the light that forms inwards is not specified. The marginal rays 100 of the x-ray beam emitted by the focal spot 1, which would result if, as is generally customary, the diaphragm sliders 6 were not changed during the transition to an x-ray image, are indicated in FIG. 2 by the dash-dotted lines 100. The distance of the focal spot 1 from the diaphragm slides 6 is denoted by d, while D is the distance of the focal spot 1 from the plane of the image sensor.

    Man erkennt, daß das durch die Randstrahlen 100 definierte Röntgenstrahlenfeld kleiner ist als das durch die Randstrahlen der Lichtquelle 200 definierte Feld, wenn der Weg des Zentralstrahls 110 von dem Brennfleck bis zum Aufzeichnungsträger 9 genauso lang ist wie der Weg, den ein Lichtstrahl von der Mitte der Lichtquelle 2 entlang des Zentralstrahls 110 zurücklegt. Die Randstrahlen 101 kennzeichnen demgegenüber ein Röntgenstrahlenbündel, dessen Röntgenstrahlungsfeld genauso groß ist wie das von der Lichtquelle 2 auf dem Film 9 beleuchtete Feld mit der Größe H. Dementsprechend ist die Öffnung h1, die das von dem Brennfleck 1 ausgehende Röntgenstrahlenbündel mit den Randstrahlen 101 ausblenden würde, größer als die Öffnung h2 der Blendenschieber 6, durch die das gleiche Feld durch die Lichtquelle 2 mit den Randstrahlen 200 beleuchtet wird. Wenn also beim Übergang auf eine Röntgenaufnahme die Blendenschieber von der Stellung h2 bis zur Stellung h1 geöffnet werden, stimmen das in einem Fall von der Lichtquelle 2 beleuchtete Feld und das im anderen Fall von der Röntgenaufnahme belichtete Feld überein.It can be seen that the x-ray field defined by the marginal rays 100 is smaller than the field defined by the marginal rays of the light source 200 if the path of the central beam 110 from the focal spot to the recording medium 9 is as long as the path that a light beam has from the center the light source 2 travels along the central beam 110. In contrast, the edge rays 101 identify an X-ray beam whose X-ray radiation field is the same size as the H-size field illuminated by the light source 2 on the film 9. Accordingly, the opening is h 1 , which blocks the X-ray beam emanating from the focal spot 1 with the edge rays 101 would be larger than the opening h 2 of the diaphragm slide 6, through which the same field is illuminated by the light source 2 with the marginal rays 200. Thus, if the diaphragm slides are opened from position h 2 to position h 1 during the transition to an X-ray image, the field illuminated by light source 2 in one case and the field illuminated by X-ray image in the other case match.

    Wie dies erreicht wird, wird nachfolgend wiederum anhand von Fig. 1 erläutert. Die Blendenschieber 6 werden von einer Antriebsanordnung verstellt, die einen Verstellmotor 11 umfaßt und eine Antriebsstufe 12, die dem Motor 11 die erforderliche Energie zuführt. Die Antriebsstufe 12 wird von einer Steuereinheit 13 gesteuert, die die jeweils erforderliche Öffnung h der Blendenschieber berechnet und die Antriebsstufe 12 entsprechend steuert. Mit den Blendenschiebern 6 ist ein Positionsgeber 14 mechanisch gekoppelt, der ein der Stellung der Blendenschieber entsprechendes Signal h an die Steuereinheit 13 zurückliefert, dieses Signal mit seinem Sollwert vergleicht und bei Abweichungen die Antriebsstufe 12 entsprechend steuert.How this is achieved is again explained below with reference to FIG. 1. The Aperture slide 6 are adjusted by a drive arrangement, the one Adjusting motor 11 comprises and a drive stage 12, which the motor 11 supplies required energy. The drive stage 12 is controlled by a control unit 13 controlled, which calculates the required opening h of the diaphragm slide and controls the drive stage 12 accordingly. With the diaphragm slide 6 is a Position sensor 14 mechanically coupled, the one of the position of the shutter corresponding signal h returns to the control unit 13, this signal with compares its target value and, in the event of deviations, the drive stage 12 accordingly controls.

    Die Steuereinheit 13 enthält einen Microcomputer, dem außer dem Positionsistwert h ein Signal D zugeführt wird, das von einem Abstandsgeber 14 geliefert wird, der den jeweiligen Abstand des Brennflecks 1 von der Filmebene 9 mißt und ein entsprechendes Signal D erzeugt. Der Steuereinheit 13 wird außerdem ein Signal f zugeführt, das die Größe des Brennflecks 1 kennzeichnet (z.B. großer oder kleiner Fokus). Außerdem wird durch ein Signal b der Steuereinheit 13 der Betriebszustand signalisiert, d.h., ob momentan eine Aufnahme geschaltet wird oder werden soll oder ob das Untersuchungsfeld mit Hilfe der Lichtquelle 2 beleuchtet werden soll. Weiterhin wird der Blendeneinheit 13 ein Signal H zugeführt, das die Größe des Bildaufnehmers 9 angibt und ein Signal T, das signalisiert, ob die Stellung der Blendenschieber durch das Filmformat bestimmt sein soll oder durch eine sogenannte objektorientierte Einstellung, bei der der Benutzer mittels eines geeigneten Eingabegliedes eine kleinere Blendenöffnung vorgeben kann, als dem Filmformat entspricht.The control unit 13 contains a microcomputer, which in addition to the actual position value h a signal D is supplied, which is supplied by a distance sensor 14 which the respective distance of the focal spot 1 from the film plane 9 and a corresponding signal D is generated. The control unit 13 is also a signal f supplied, which indicates the size of the focal spot 1 (e.g. larger or smaller Focus). In addition, the operating state is a signal b of the control unit 13 signals, i.e. whether a recording is currently being switched or should be or whether the examination field is to be illuminated using the light source 2. Furthermore, the aperture unit 13 is fed a signal H, which is the size of the Image sensor 9 indicates and a signal T, which signals whether the position of the Aperture should be determined by the film format or by a So-called object-oriented setting, in which the user uses a suitable input member can specify a smaller aperture than that Film format corresponds.

    Wenn die Blendenschieber sich entsprechend dem Format H des Bildaufnehmers verstellen sollen, berechnet die Steuereinheit 13 einen Sollwert h2 für die Stellung der Blendenschieber zur Begrenzung des der Lichtquelle 2 ausgehenden Lichtbündels aus den Signalen D, H, der Größe der Lichtquelle 2 und dem optischen Abstand d (Fig 2) der Lichtquelle von den vorderen Blendenschiebern 6. Außerdem berechnet die Steuereinheit aus den Signalen f, H, D und d die Stellung h1 der Blendenschieber, die erforderlich ist, um das Format H durch die Röntgenaufnahme zu belichten. Je nachdem, welchen Betriebszustand das Signal b signalisiert, regelt die Steuereinheit 13 die Blendenschieber entweder auf die Öffnung h1 oder auf die Öffnung h2 ein. If the diaphragm slides are to be adjusted in accordance with the format H of the image sensor, the control unit 13 calculates a target value h 2 for the position of the diaphragm sliders to limit the light bundle emanating from the light source 2 from the signals D, H, the size of the light source 2 and the optical distance d (Fig. 2) of the light source from the front shutter 6. In addition, the control unit uses the signals f, H, D and d to calculate the position h 1 of the shutter which is required to expose the H format by means of the X-ray image. Depending on which operating state the signal b signals, the control unit 13 regulates the diaphragm slide either to the opening h 1 or to the opening h 2 .

    Bei der objektbezogenen Einstellung wird vom Benutzer ein kleineres Aufnahmefeld vorgegeben, als dem Format des Bildaufnehmers entspricht. Dabei wird zunächst mit Hilfe der Lichtquelle ein geeignetes Aufnahmefeld vorgegeben, wobei sich ein bestimmter Wert h2 für die Öffnung der Blendenschieber ergibt, der von der Steuereinheit 13 registriert wird. Die Steuereinheit errechnet dann aus dem Wert h2 sowie den Werten d, D und f die Stellung h1 der Blendenschieber, bei der das Röntgenstrahlenfeld die gleiche Größe haben würde wie das beleuchtete Feld. Sobald dann eine Aufnahme angefordert wird, ändert sich das Signal b und die Steuereinheit 13 gibt anstelle des Wertes h2 den Wert h1 für die Stellung der Blendenschieber vor.In the object-related setting, the user specifies a smaller recording field than corresponds to the format of the image sensor. In this case, a suitable recording field is initially specified with the aid of the light source, a specific value h 2 resulting for the opening of the diaphragm slide, which is registered by the control unit 13. The control unit then uses the value h 2 and the values d, D and f to calculate the position h 1 of the diaphragm slider, in which the x-ray field would have the same size as the illuminated field. As soon as a recording is then requested, the signal b changes and the control unit 13 specifies the value h 1 for the position of the diaphragm slide instead of the value h 2 .

    Wie bereits erwähnt, ist es als Folge der Erfindung nicht mehr erforderlich, daß die Lichtquelle 2 optisch gleich weit von den Blendenschiebern 6 entfernt ist wie der Brennfleck 1, weil die Blendenschieber 6 stets so gesteuert werden können, daß bei einer nachfolgenden Röntgenaufnahme genau das zuvor beleuchtete Feld bestrahlt wird. Die Position der Lichtquelle 2 kann daher nach konstruktiven Gesichtspunkten vorgegeben werden. Andererseits ist es aber auch möglich, das Gerät mit einem veränderten Abstand d des Brennflecks 1 von den Blendenschiebern 6 zu betreiben. Eine solche Veränderung kann sich bei einem Austausch des Röntgenstrahlers ergeben, weil innerhalb von Röntgenstrahlern des gleichen Typs die Lage der Röntgenröhre in bezug auf das Gehäuse 4 und die Lage des Brennflecks in bezug auf die Röntgenröhre um mm differieren kann.As already mentioned, it is no longer necessary as a result of the invention that the Light source 2 is optically the same distance from the diaphragm slides 6 as that Focal spot 1 because the diaphragm slide 6 can always be controlled so that at a subsequent X-ray exposes exactly the previously illuminated field becomes. The position of the light source 2 can therefore from a design point of view be specified. On the other hand, it is also possible to use the device with a to operate changed distance d of the focal spot 1 from the diaphragm slides 6. Such a change can occur when the X-ray tube is replaced result because the position of the X-ray emitters of the same type X-ray tube in relation to the housing 4 and the position of the focal spot in relation on the x-ray tube can differ by mm.

    Bei konventionellen Röntgenuntersuchungsgeräten sind erhebliche Justierarbeiten erforderlich, um die sich aus dieser Verschiebung ergebenden Änderungen des von einer Röntgenaufnahme erfaßten Bildfeldes zu kompensieren, wobei die Justierungen jeweils anhand einer Testaufnahme überprüft werden müssen. Bei einem erfindungsgemäßen Röntgengerät genügt eine Testaufnahme und die Eingabe eines daraus abgeleiteten Korrekturparameters Ht. Dies wird nachfolgend in Verbindung mit Fig. 3 erläutert. In conventional X-ray examination devices, considerable adjustment work is required in order to compensate for the changes in the image field captured by an X-ray image resulting from this shift, the adjustments having to be checked in each case on the basis of a test image. In the case of an X-ray device according to the invention, a test recording and the input of a correction parameter H t derived therefrom are sufficient. This is explained below in connection with FIG. 3.

    Fig. 3 stellt die geometrischen Verhältnisse bei einer vorzugsweise mit dem kleinsten Brennfleck erstellten Testaufnahme dar, bei der die Blendenschieber auf einen vorgegebenen Wert h eingestellt werden und der Bildaufnehmer in einem definierten Abstand D von dem Brennfleck 1 angeordnet ist. Wenn der Brennfleck 1 sich an der vorbestimmten Stelle befindet, d.h. im Abstand d von den Blendenschiebern 6, ergibt sich dann ein Strahlungsfeld mit den in ausgezogenen Linien 103 dargestellten Randstrahlen. Verschiebt sich hingegen der Brennfleck bei einem Austausch der Röntgenstrahler mit Bezug auf die Blendenschieber 6 um den Betrag x in die Position 1', dann definieren die Blendenschieber 6 ein Röntgenstrahlenbündel 104, das die Testaufnahme mit einer Breite Ht belichtet. Aus dem Wert Ht und den vorgegebenen bzw. bekannten Werten h, d, D, läßt sich dann die Verschiebung x berechnen gemäß der Beziehung x = hD-Htd Ht -h FIG. 3 shows the geometric relationships in a test image, preferably taken with the smallest focal spot, in which the diaphragm slides are set to a predetermined value h and the image sensor is arranged at a defined distance D from the focal spot 1. If the focal spot 1 is located at the predetermined location, ie at a distance d from the diaphragm slides 6, then a radiation field results with the marginal rays shown in solid lines 103. If, on the other hand, the focal spot shifts by an amount x to position 1 'when the X-ray emitter is exchanged with respect to the diaphragm slide 6, then the diaphragm slide 6 defines an X-ray beam 104 which exposes the test image with a width H t . From the value H t and the predetermined or known values h, d, D, the displacement x can then be calculated according to the relationship x = hD - H t d H t - H

    Somit ist es lediglich erforderlich, nach einem Wechsel des Röntgenstrahlers die Abmessungen Ht der Test-Röntgenaufnahme zu messen und in die Steuereinheit 13 einzugeben, die daraus den Wert x ermittelt und fortan bei der Berechnung der Stellung h1 der Blendenschieber für das Röntgenstrahlenbündel anstelle des Wertes d den Wert d+x zugrundegelegt.It is therefore only necessary to measure the dimensions H t of the test x-ray image after changing the x-ray emitter and to enter them into the control unit 13, which determines the value x therefrom and henceforth, when calculating the position h 1, the diaphragm slide for the x-ray beam instead of the Value d is based on the value d + x.

    Die angegebene Beziehung für x stellt nur eine gute Näherung dar, die umso besser ist, je kleiner der Brennfleck ist. Die Brennfleckgröße geht als additiver Wert ein, der von den Abmessungen H des Röntgenaufnahmefeldes unabhängig ist. Um auch diesen Einfluß noch zu korrigieren, können zwei Röntgenaufnahmen in gleichem Abstand d, aber mit unterschiedlicher Blendenöffnung gemacht werden, aus denen sich der Einfluß der Brennfleckgröße eliminieren läßt. - Wenn die Brennfleckgröße der Röntgenröhre bekannt ist, kann dies auch von vornherein bei der Berechnung der Verschiebung x berücksichtigt werden.The given relationship for x is only a good approximation, the better the smaller the focal spot is. The focal spot size comes in as an additive value, which is independent of the dimensions H of the X-ray imaging field. Too To correct this influence, two X-rays can be made in the same Distance d, but with different aperture opening can be made from which the influence of the focal spot size can be eliminated. - If the focal spot size the X-ray tube is known, this can also be done in the calculation the displacement x are taken into account.

    Claims (4)

    1. An X-ray examination apparatus which includes an X-ray source (3, 4) for generating X-rays, an X-ray image pick-up device (9) for picking up X-ray images, a diaphragm unit (5) which is connected to the X-ray source (3, 4) and includes shutters (6) which can be adjusted by means of a drive device (11, 12) in order to limit the radiation beam (100, 200) emanating from a first source (1) or from a second source (2), and a control unit (13) which controls the drive device, characterized in that the drive device (11, 12) is controlled by the control unit (13) in such a manner that the shutters occupy a first position (h1) when limiting the radiation beam (101) from the first source (1) and a second position (h2) when limiting the radiation beam (200) from the second source (2), the first and the second position being such that the radiation fields from the sources (1, 2) as defined by the shutters always have the same size (H) in the plane of the X-ray image pick-up device (9).
    2. An X-ray examination apparatus as claimed in Claim 1, characterized in that the diaphragm unit includes a light source (2) for illuminating the field irradiated during an X-ray exposure and the control unit is programmed so that upon a change-over to an X-ray exposure the shutters (6) are moved from the first position, associated with the light source (2), to the second position which is associated with a focal spot (1) of the X-ray source.
    3. An X-ray examination apparatus as claimed in Claim 1, characterized in that the X-ray source has at least two focal spots of different size, the control unit being programmed so that the drive device is controlled so as to open the shutters upon a change-over from the larger to the smaller focal spot.
    4. An X-ray examination apparatus as claimed in Claim 1, characterized in that the control unit (13) is arranged to calculate the positions of the shutters in dependence on geometrical parameters, and that at least one of the parameters (Ht, x) can be preset in dependence on a test image.
    EP97200651A 1996-03-07 1997-03-05 X-ray examination apparatus with an x-ray source and an associated diaphragm unit Expired - Lifetime EP0794536B1 (en)

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