FI92451B - Automaattinen valotuslaite panoraama-röntgenkuvauslaitetta varten - Google Patents

Description

92451

Automaattinen valotuslaite panoraama-röntgenkuvauslaitetta varten

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon mukainen automaattinen valotuslaite panoraama-röntgenkuvausta varten ja erikoisesti hammasdiagnoosiin tarkoitettua panoraama-röntgenkuvausta varten.

Röntgenkuvauslaitteella otettujen röntgenkuvien laadun määrää se seikka, onko röntgenputken virta tasapainotettu putkijännitteen kanssa vai ei, ja laatua arvostellaan filmien tummu-misasteen perusteella. Varsinkin hammasdiagnoosiin tarkoitetussa panoraama-röntgenkuvauslaitteessa filminpinnan saavuttava säteilyannos vaihtelee johtuen eroista aikuisen ja lapsen välillä, miehen ja naisen välillä sekä etuhampaan ja pos-kihampaan välillä. Tästä syystä kontrasti filmin pinnalla muuttuu kohdasta toiseen, niin että hyvä kontrasti saavutetaan joissakin kohdissa, kun taas toisissa kohdissa hyvää kontrastia ei voida saavuttaa sen vuoksi, että tummumisaste eroaa paljon optimiarvosta. Vaikka tämä ongelma voidaan ratkaista säätämällä röntgensäteilyvalotusta, aikaisemmilla menetelmillä oli seuraavat epäkohdat.

Toisin sanoen tavanmukainen automaattinen valotuslaite ohjaa ainoastaan putkijännitettä tai putkivirtaa läpäisseen säteilyannoksen mukaan. Esimerkiksi JP-patenttijulkaisussa 46640/-1982 (johon seuraavassa viitataan aikaisempana keksintönä) esitetty keksintö ohjaa automaattisesti röntgensäteilygene-raattorin röntgenputkijännitettä läpäisseen säteilyannoksen mukaan, kun sen sijaan JP-patenttijulkaisussa 12518/1982 esi-‘ tetty keksintö (johon seuraavassa viitataan jälkimmäisenä keksintönä) ohjaa automaattisesti putkivirtaa siten, että vakiosuhde aikaansaadaan läpäisseen säteilyannoksen ja filmin-nopeuden välille. Näiden keksintöjen tapauksessa joko putki-virta tai -jännite, jota ei ohjata, on aluks’ asetettava.

.. Tämä alkuarvo on operaattorin kiinnitettävä ^ai käsikäyttöi- sesti säädettävä. Niinpä edellisen keksinnön tapauksessa ku- 2 ' ^ A r λ

r L· H S I

vanlaadun määrää ainoastaan säteilyn intensiteetti. Siitä johtuen kontrasti on vaihteleva, ja kuva tulee epäselväksi estäen oikean diagnoosin. Lisäksi koska kiinnitetty putkivir-ta pyrkii asettumaan suureksi, ylimääräistä röntgensäteilyä säteilee potilaaseen. Vaikka jälkimmäinen keksintö aikaan-saakin hyvän kontrastin, se ei voi tuottaa sellaista laatua olevaa kuvaa, jossa on kunkin potilaan todelliseen luustonra-kenteeseen perustuva oikea säteilyintensiteetti. Tämän ongelman ratkaisemista on ehdotettu eräässä toisessa keksinnössä, jossa käytetään päänkiinnitysyksikköä putkijännitteen alkuaan asettamiseen kunkin potilaan päänkoon mukaisesti. Tässä tapauksessa on kuitenkin alkuarvo asetettu ottamatta täysin huomioon kunkin potilaan todellista luustonrakennetta, joten ongelmia esiintyy varsinaisessa käytössä.

Sellaisen keksinnön tapauksessa, jossa takaisinkytkentäoh-jausta sovelletaan putkijännitteeseen tai -virtaan läpäisseen jäännössäteilyannoksen mukaan, tarkka ja jatkuva ohjaus on mahdoton, jos todellinen putkijännite tai -virta vaihtelee tai on epätarkka, vaikka takaisinkytkentätiedonanto on oikea. Jos esimerkiksi käyttöjännite vaihtelee tai jos röntgenputki huononee (röntgenputki ei voi toimia stabiilina jatkuvasti, vaan huononee pitkäaikaisen käytön jälkeen), myös todellinen putkijännite ja -virta vaihtelevat, ja tummumisastetta ei voida säätää oikein, vaikka takaisinkytkentää sovelletaan, mikä estää suuren toistettavuuden omaavien hyvien röntgenkuvien tuottamisen.

Niinpä tämän keksinnön tarkoituksena on aikaansaada automaattinen valotuslaite, joka automaattisesti kytkee takaisin sekä putkijännitteen että -virran. Tämän tavoitteen saavuttamiseksi on keksinnölle tunnusomaista se, että laitteeseen kuuluu lisäksi: ensimmäinen differentiaalinen vahvistin, joka vastaanottaa suhdesignaalin, vertaa suhdesignaalia ensimmäisen asetuslait-teen antamaan säädettävään sähkösignaaliin sekä toimittaa erotusarvon jännitteen asetteluarvosignaalina vertailun jälkeen; -2451 3 toinen differentiaalinen vahvistin, joka vastaanottaa mainitun suhdesignaalin, vertaa suhdesignaalia toisen asetuslait-teen antamaan säädettävään sähkösignaaliin, sekä toimittaa erotusarvon virran asetteluarvosignaalina vertailun jälkeen; kolmas differentiaalinen vahvistin, joka on kytketty ensimmäiseen differentiaalivahvistimeen, vertaa ensimmäisen differentiaalivahvistimen antaman jännitteen vertailuarvosignaalia todelliseen putken jännitearvosignaaliin, joka kuvaa röntgen-putken suurjännitettä, sekä toimittaa erotusarvon jännitteen ohjaussignaalina vertailun jälkeen; ja neljäs differentiaalinen vahvistin, joka on kytketty toiseen differentiaalivahvistimeen, vertaa toisen differentiaalivahvistimen antaman virran asetteluarvosignaalia todelliseen putken virranarvosignaaliin, joka kuvaa röntgenputken läpi virtaavaa virtaa, sekä toimittaa erotusarvon virranohjaussig-naalina vertailun jälkeen.

Keksinnön toisena tarkoituksena on aikaansaada sellainen automaattinen valotuslaite, joka voi selviytyä käyttöjännitteen vaihteluista. Tämä tavoite saavutetaan laitteella, joka käsittää välineen potilaan ja röntgenfilmin läpäisseen jäännös-säteilyannoksen muuttamiseksi sähköiseksi tulostukseksi, ensimmäisen vertausvälineen tämän tulostuksen tason vertaamiseksi ennalta asetettuun tasoon, toisen vertausvälineen ensimmäisen vertausvälineen tulostuksen tason vertaamiseksi röntgenputkeen johdettujen todellisen putkijännitteen ja -virran kanssa, suurjännitemuuntajan ensiöpuolelle sijoitetun putkijännitteen takaisinkytkennänohjauslaitteen sekä hehku-virtamuuntajan ensiöpuolelle sijoitetun putkivirran takaisin-kytkennänohjauslaitteen, näiden molempien takaisinkytken-nänohjauslaitteiden ollessa samanaikaisesti takaisinkytkentä-ohjattuna toisen vertausvälineen tulostuksen avulla.

Keksintöä ja sen muita piirteitä ja etuja selostetaan seuraa-vassa oheisten piirustusten yhteydessä.

kuvio 1 esittää keksinnön mukaisen automaattisen valotuslait-’ teen eräitä tunnusmerkkejä.

> 2451 4 kuvio 2 on keksinnön mukaisen automaattisen valotuslaitteen kytkentäkaavio ja kuviot 3 ja 4 esittävät putkijännitteen takaisinkytkennän ohjauslaitteen ja putkivirran takaisinkytkennän ohjauslaitteen keksinnön mukaisia muita sovellutusmuotoja.

Kuviossa 1 suurjännitelaitteet, nimittäin suurjännitemuuntaja 1, hehkuvirtamuuntaja 2 ja röntgenputki 3 on sijoitettu rönt-gensäteilypäähän (ei esitetty kuviossa). Röntgenfilmi 4 on asetettu säteilypäätä vastapäätä. Filmin 4 syöttönopeus ilmaistaan pienen nopeuden omaavan takometrin 5 lähettämänä sähkösignaalina. Filmin 4 läpäissyt röntgensäteily aktivoi valoa lähettävän levyn 6, joka tällöin lähettää valoa. Levyn 6 valotiheyttä vastaavan sähkösignaalin antaa valosähköinen konvertteri 7. Vahvistinpiiri 8, joka käsittää kaksi vahvistinta 8a ja 8b, vahvistaa valosähköisen konvertterin 7 an-tosignaalin. Hitaan takometrin 5 tulostus sekä valosähköisen konvertterin 7 antosignaali, joka on kulkenut vahvistinpiirin 8 kautta, johdetaan operaatiopiiriin 9. Operaatiopiiri 9 lähettää näiden antosignaalien suhdesignaalin (Z=y/x). Röntgen-säteilypään puolella suurjännitemuuntajan 1 ja hehkuvirtaus-muuntajan 2 ensiökäämit on yhdistetty vaihtovirtateholähtee-seen 10 kaksiasentokytkimen 11 kautta. Takaisinkytkennänoh-jaustransistorit 12 ja 13 on sijoitettu vastaaville ensiöpuo-lille. Takaisinkytkennänohjaustransistorien 12 ja 13 kanta-emitterivirrat on muutettu aikaansaamaan takaisinkytkennänoh-jaus suurjännitemuuntajaan 1 ja hehkuvirtamuuntajaan 2. Tätä varten operaatiopiirin 9 tulostus syötetään putkijännitteen-ohjauskomparaattoriin 14 ja putkivirranohjauskomparaattoriin 15, komparaattorien 14 ja 15 säätäessä kanta-emitterivirrat. Suhteenasetusvälineitä 16 ja 17 käytetään suhdesignaalin Z asettamiseen. Zenerdiodit 21 ja 22 toimivat rajoittimina (jännitealueen asetusvälineinä).

Tätä laitetta käytettäessä määritetään ensin sopiva suhde putkijännitteen ja -virran välille. Erityisesti kokoonpannaan . kuviossa 1 esitetty kytkentäpiiri sekä suhteenasetusvälineet 16 ja 17 säädetään siten, että putkijännitteellä ja -virralla .-2451 5 on määrätty yhteys. Esimerkiksi kun putkijännite on 60 kV, putkivirta on 5 mA, ja putkijännitteen ollessa 80 kV putki -virta on 10 mA. Suhde olisi määritettävä kliinisten tietojen mukaan.

Laite toimii seuraavasti. Kun röntgenputki 3 käynnistetään, röntgensäteet läpäisevät potilaan 18 hampaat, ja ne havaitsee filmi 4 siten, että filmille 4 muodostuu hampaiden kuva. Toisaalta filmin 4 läpäissyt jäännössäteilyannos aktivoi valoa-lähettävän levyn 6. Koska levyn valotiheys on verrannollinen röntgensäteilyn intensiteettiin, valosähköinen muunnin 7 antaa sähkösignaalin, joka vastaa röntgensäteilyn intensiteettiä. Tämä signaali johdetaan operaatiopiirin 9 vahvistinpii-rin 8 kautta. Filmiä 4 syötetään syöttövälineen (ei esitetty) avulla siten, että aikaansaadaan panoraamakuvaus. Hidas tako-metri 5 toteaa filmin syöttönopeuden ja antaa sähkösignaalin. Tämä sähkösignaali johdetaan myös operaatiopiiriin 9. Operaa-tiopiiri 9 syöttää signaalin (Z=y/x), jolla on komparaatto-reihin 14 ja 15 saapuvien ottosignaalien suhde. Komparaattori 14 vertaa keskenään operaatiopiirin 9 syöttösignaalin suhde-arvoa ja suhteenasetuslaitteella 16 ennalta asetettua suhde-arvoa. Samalla tavalla komparaattori 15 vertaa keskenään operaatiopiirin 9 syöttösignaalin suhdearvoa ja suhteenasetuslaitteella 17 ennalta asetettua suhdearvoa. Komparaattorit 14 ja 15 muuttavat takaisinkytkennänohjaustransistorien 12 ja 13 kanta-emitterivirtoja ohjaten suurjännitemuuntajaa 1 ja heh-kuvirtamuuntajaa 2 siten, että suhdearvot tulevat yhtä suuriksi kuin vastaavat ennalta asetetut suhdearvot, siten muuttaen röntgenputken 3 käyttöjännitteen ja hehkuvirran putki-jännitteen ja -virran samanaikaiseen takaisinkytkentään, niin että operaatiopiirin 9 syöttösignaali (Z=y/x) tulee olemaan ( vakio. Vieläpä kun putkijännite ja -virta muuttuvat takaisin-kytkentäohjauksen johdosta, määrätty yhteys putkijännitteen ja -virran välillä (esim. suhde 60 kV : 5 mA) luonnostaan pysyy. Säilyttämällä suhteen Z arvo vakiona saavutetaan paras kuva ja paras kontrasti. Putkijännitteen ja -virran oh-jausalueella on kuitenkin rajansa eikä niitä voida lisätä tai vähentää rajoituksitta. Erityisesti ohjausalueen ylärajan 6 924 El määrää laitteen maksimiteho, ja alarajan määrää potilaan al-tistusraja pehmeälle röntgensäteilylle. Rajoittimia 21 ja 22 käytetään ylä- ja alarajojen asettamiseen, ja ne toimivat suorittamalla takaisinkytkennänohjauksen komparaattorin 14 ja 15 kautta siten, että ohjausalue pysyy ylä- ja alarajojen välissä. Kuviossa 2 on esitetty kytkentäpiiri, joka on muodostettu selviytymään alussa mainitusta käyttöjännitteen vaihtelusta. Todellinen putkijännite röntgenputkeen 3 johdetaan jakovastusten Rl ja R2 kautta. Tätä jännitettä verrataan putkijännitteenohjauskomparaattorin 14 tulostukseen komparaattorin 19 avulla. Lisäksi todellinen putkivirta johdetaan röntgenputkeen 3 suurjännitemuuntajan 1 toisiopuolen pisteestä P. Tätä virtaa verrataan putkivirranohjauskomparaattorin 15 tulostukseen komparaattorin 20 avulla. Näitä vertaustulok-sia käytetään muuttamaan takaisinkytkennänohjaustransistorien 12 ja 13 kanta-emitterivirtoja. Erityisesti komparaattorit 19 ja 20 käyttävät niitä komparaattorin 14 ja 15 tulostuksia, jotka on aikaansaatu aikaisemmassa vaiheessa vertaussignaa-leina niiden vertaamiseksi röntgenputken 3 todellisen putki-jännitteen ja -virran kanssa. Kun todellinen putkijännite ja -virta muuttuvat johtuen käyttöjännitteen vaihtelusta, komparaattoreista 14 ja 15 saapuvat takaisinkytkentäsignaalit kompensoituvat siten, että röntgenkuvaus tulee suoritetuksi käyttöjännitteen vaihtelusta huolimatta.

Kuvioissa 1 ja 2 esitetyissä sovellutusmuodoissa takaisinkytkentä suoritetaan käyttämällä filminsyöttönopeuden ja läpäisseen röntgensäteilyannoksen välistä suhdetta. Kuitenkin on selvää, että vain läpäissyttä röntgensäteilyannosta voidaan verrata komparaattorien 14 ja 15 avulla. Lisäksi transistorien 12 ja 13, joita kuvioissa 1 ja 2 esitetyissä sovellutus-muodoissa käytetään putkijännitteen takaisinkytkennänohjaus-laitteena ja putkivirran takaisinkytkennänohjauslaitteena, sijasta voidaan käyttää myös muita jännitteenohjauslaitteita, kuten kuvioissa 3 ja 4 esitettyjä tyristoreja 121, 131 ja triakkeja 122, 132, mikäli ne voivat ohjata takaisinkytkentä-piirien jännitteitä. Tämän keksinnön mukaan sekä putkijännite että -virta kytketään samanaikaisesti takaisin potilaan lä- 7 :24E1 päisseen jäännössäteilyannoksen mukaisesti, kuten edellisestä selostuksesta selviää. Sen vuoksi voidaan aikaansaada röntgenkuvia, joilla on parempi laatu ja vakiokontrasti. Lisäksi tämä keksintö voi eliminoida toisen alkuasetuksista (putki -jännitteen tai -virran) sekä hankalan käsikäyttöisen säädön. Virheellisistä asetuksista johtuva uudelleenkuvaus voidaan myös eliminoida. Sitä paitsi tämä keksintö on edullinen, koska kuvaus suoritetaan kunkin potilaan luustorakenteen mukaisesti. Lisäksi, koska putkijännitteen ja virran takaisinkyt-kentämääriä verrataan röntgenputkeen johdetun todellisen put-kijännitteen ja -virran kanssa ja koska takaisinkytkentämää-rät kompensoidaan todellisen putkijännitteen ja -virran muutoksen mukaisesti, takaisinkytkennän ohjaus tapahtuu jatkuvasti, ja suuren toistettavuuden omaavia parempia röntgenkuvia voidaan aikaansaada.

Vaikka keksintöä on selitetty oheisiin piirustuksiin viitaten esitettyjen sovellutusmuotojen yhteydessä, tarkoituksena on, etteivät selityksen mitkään yksityiskohdat rajoita keksintöä, muulla tavalla määriteltyjä lukuunottamatta, vaan ne ovat yleisesti oheisten patenttivaatimusten ajatuksen ja suoja-alan mukaisia.

Claims (3)

1. Automaattinen valotuslaite panoraama-röntgenkuvauslai-tetta varten, käsittäen röntgenputken (3), jota syöttää korkea jännitemuunta ja (1) sekä hehkutusmuuntaja (2) hehkuvirtaa varten, johon laitteeseen kuuluu: elimet (6, 7, 8) potilaan sekä röntgenfilmien (4) läpi kulkeneen röntgensäteilyn havaitsemiseksi sekä sähköisen jään-nössäteilysignaalin (Y) synnyttämiseksi, joka kuvaa mainittua läpimennyttä säteilyannosta; elimet (5) röntgenfilmien (4) syöttönopeuden havaitsemiseksi sekä sanottua nopeutta kuvaavan filmin nopeussignaalin (X) synnyttämiseksi; operaatiopiiri (9), joka samanaikaisesti vastaanottaa sekä sanotun jäännössäteilysignaalin (Y) että filmin nopeussignaalin (X) sekä synnyttää sähköisen suhdesignaalin (Z), joka kuvaa mainitun jäännösannossignaalin (Y) ja filmin nopeussignaalin (X) välistä suhdetta (Y/X); jännitteen säätöelimet (12), jotka on järjestetty korkeajännitemuuntajan (1) ensiö-puolelle ja vastaanottavat jännitteen ohjaussignaalin sekä säätävät röntgenputkelle (3) menevää korkeajännitettä; ja virran säätöelimet (13), jotka on järjestetty mainitun hehkutusmuunta j an (2) ensiöpuolelle ja vastaanottavat virran ohjaussignaalin sekä säätävät röntgenputken (3) virtaa; tun-netttu siitä, että laitteeseen kuuluu lisäksi ensimmäinen differentiaalinen vahvistin (14), joka vastaanottaa mainitun suhdesignaalin (Z), vertaa suhdesignaalia (Z) ensimmäisen asetuslaitteen (16) antamaan säädettävään sähkösignaaliin sekä toimittaa erotusarvon jännitteen asetteluarvosignaalina vertailun jälkeen; toinen differentiaalinen vahvistin (15), joka vastaanottaa mainitun suhdesignaalin (Z), vertaa suhdesignaalia (Z) toisen asetuslaitteen (17) antamaan säädettävään sähkösignaaliin, sekä toimittaa erotusarvon virran asetteluarvosignaalina vertailun jälkeen; kolmas differentiaalinen vahvistin (19), joka on kytketty ensimmäiseen differentiaalivahvistimeen (14), vertaa ensimmäisen differentiaalivahvistimen (14) antaman jännitteen ver-tailuarvosignaalia todelliseen putken jännitearvosignaaliin, II -2451 9 joka kuvaa röntgenputken (3) suurjännitettä, sekä toimittaa erotusarvon jännitteen ohjaussignaalina vertailun jälkeen; ja neljäs differentiaalinen vahvistin (20) , joka on kytketty toiseen differentiaalivahvistimeen (15), vertaa toisen differentiaalivahvistimen (15) antaman virran asetteluarvosig-naalia todelliseen putken virranarvosignaaliin, joka kuvaa röntgenputken (3) läpi virtaavaa virtaa, sekä toimittaa erotusarvon virranohjaussignaalina vertailun jälkeen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen automaattinen valotuslai-te, tunnettu siitä, että ensimmäinen ja toinen differentiaalivahvistin (14, 15) käsittävät rajoittimet (21, 22) säätö-alueen rajoittamiseksi röntgenputken jännitteen ja vastaavasti virran alemman ja ylemmän kynnysarvon välille.

3. Patenttivaatimuksen 1 ja 2 mukainen automaattinen valo-tuslaite, tunnettu siitä, että mainitut jännitteen ohjaus-elimet (12) ja virranohjauselimet (13) käsittävät transistorin, tyristorin tai triakin.