HU192717B - Circuit arrangement for controlling x-ray diagnostic equipment provided with video-amplifier-video-chain - Google Patents

Description

A találmány tárgya kapcsolási elrendezés képerősítővel, röntgengenerátorral, tv-lánccal, dózisteljesítmény-szabályozóegységgel és legalább egy elektronikus képtárolóval ellátott röntgendiagnosztikai berendezés vezérlésére.

A technika állásából ismert az a megoldás, amely szerint röntgendiagnosztikai berendezéseket képerősítővel és tv-lánccal látnak el. Ezen megoldásoknál általános, hogy a képerősítőhöz tandem-optikán keresztül közvetlenül tv-kamerát csatlakoztatnak. Maga a tv-kamera monitorral dolgozik, amelynek képernyőjén a vizsgált személy röntgensugárzó segítségével átvilágított szervének röntgenképe jelenik meg, továbbá a tv-kamera és a monitor közé kapcsolt tv-központ vezérli és szinkronizálja mindkét készüléket. A képerősítő kimenő ernyőjének viszonylagosan nagy fénysűrűsége kombinálva egy nagy fényerejű tandem-optikával, valamint nagy érzékenységű képfelvevő csővel, hozzájárul, hogy a röntgenképet viszonylag világos teremben is tanulmányozni lehet. A képerősítő és tv-lánc alkalmazásával ezen túlmenően az is elérhető, hogy a kép tanulmányozásához nem kell semmiféle külön optikai szerkezet, és a képet bármikor több személy is egyszerre tanulmányozhatja. Az átsugárzott szervek egymástól eltérő átlátszóságának következtében a képerősítő kimeneti ernyőjén a fénysűrűség ingadozik, és az ingadozás kiküszöbölésére ismert módon szabályozzák a dózisteljesítményt. A sugárnyalábból, illetve a képerősítő-tv-láncból nyert jelnek valamely előírt alapjellel való összehasonlítása alapján a röntgengenerátor segítségéve] befolyásolják a röntgen-sugárzót. így például a kép csökkenő világosságának hatására a röntgensugárzás dózisteljesítményét a röntgencső feszültségének és/vagy áramának növelésével kiegyenlítik. A dózisteljesítmény szabályozáshoz szükséges szabályozójelet szokásosan a képerősítő előtt elrendezett ionizációs kamra áramából, a képerősítő kimeneti világító ernyőjének fénysűrűségét letapogató detektorból, vagy pedig a tv-lánc jelfolyamából nyerik (lásd H. Biel, W. Zier: Röntgensugarak — alkalmazásuk a gyógyászatban és az iparban, BSB B.G. Teubner Verlagsgesellschaft, Leipzig, 1980, 59-61. oldal).

Ismert továbbá a 2204453 számú DE közrebocsátási iratból egy olyan röntgendiagnosztikai készülék, amely képerősítővel, tv-lánccal és a vizsgált személy függvényében meghatározott dózisteljesítmény szabályozó hurokkal van ellátva, amelynél a gyorsabb szabályozás érdekében a dózisteljesítménynek az előírt értékektől való eltérésének kiszabályozására két egymás alá rendelt szabályozási kört alkalmaznak, nevezetesen egyet a röntgencső feszültségének, és egy másikat a röntgencső áramának szabályozására.

Ismert megoldás továbbá az is, hogy a képerősítővel és tv-lánccal ellátott röntgendiagnosztikai berendezéseket járulékosan elektronikus képtárolóval látják el, annak érdekében, hogy egy átvilágítás alapján nyert állóképet a monitoron hosszabb időn keresztül lehessen tanulmányozni, anélkül, hogy ez idő alatt a vizsgálandó személyt röntgensugárzásnak kellene kitenni. Ennek értelmében a technika állásából ismertek az olyan képtárolóval ellátott röntgendiagnosztikai berendezések, amelyek a legutolsó átvilágítási képet automatikusan tárolják, és azonnal a monitorra közvetítik mindaddig, amíg az átvilágítást ismételten be nem kapcsolják, vagy pedig valamely átvilágítási képet mindaddig megőriznek, amíg például egy második monitoron visszaadott „élő átvilágítási képpel össze nem hasonlítják. Az ilyen berendezések hiányosságaként jelölhető meg az, hogy az átvilágítási periódus közben alkalmazott kis dózisteljesítmény következtében a tárolt röntgenkép minőségét az úgynevezett kvantálási zaj befolyásolja. Ennek az a következménye, hogy kívánatos a tárolt és folyamatosan visszaadott röntgenkép minőségének javítása.

A találmánnyal célunk kapcsolási elrendezés létrehozása legalább egy röntgengenerátorral, röntgensugárzóval, képerősítő-tv-lánccal és dózisteljesítmény szabályozó egységgel, és legalább egy elektronikus képtárolóval ellátott röntgendiagnosztikai berendezés vezérlésére, amellyel lecsökkenthető a röntgendózis az alkalmazott röntgenkép-tárolás és folyamatos képvisszaadási lehetőség következtében a folyamatos átvilágítás röntgendózisához viszonyítva, és ezzel egyúttal hozzájárul a képminőség javításához a kvantálási zaj csökkentése révén.

A fenti célt az ismert berendezések továbbfejlesztésével oly módon értük el, hogy a berendezést tárolóval láttuk el, amelyben a röntgencső feszültségének és áramának a röntgengenerátor által beállított azon értékeit tároljuk, amelyeket a képtárolöban való képbeírás során a dózisteljesítmény szabályozó egység beállított. Ugyanezen értékeket a következő képtárolás során kezdeti értékként alkalmazzuk a dózisteljesítmény szabályozásához. A találmány tehát kapcsolási elrendezés legalább egy röntgengenerátorral, a röntgengenerátorhoz csatlakozó röntgensugárzóval, képerősítő-tv-lánccal, a képerősítő-tv-lánchoz csatlakozó dózisteljesítmény szabályozó egységgel és legalább egy elektronikus képtárolóval ellátott röntgendiagnosztikai egység vezérlésére. A dózisteljesítmény szabályozó egység a röntgensugárzó beszabályozott feszültségének és áramának értékét kijelző kimenettel ellátott röntgengenerátorra csatlakozik, és ez a kimenet analóg-digitál átalakítón át tárolóra csatlakozik. A tároló digitál-analóg átalakítón a röntgengenerátor kezdeti dózisteljesítmény szabályozási értékeket beállító bemenetére csatlakozik. A tároló vezérlőbemenete az elektronikus képtárolóval van kapcsolatban.

A találmány előnyös kiviteli alakjánál a szabályozási eltérésre jellemző jelet differenciáló fokozatba bevezetjük, amelynek előjelhelyes kimenőjelét abszolút érték képző egységre, majd annak kimenőjelét komparátorra vezetjük, amely viszont elegendően kicsi szabályozási eltérés esetén jelet ad ki a szabályozási folyamat befejezéséhez, és a képtárolóban való képtárolás indításához.

A találmány szerinti berendezés további előnyös kiviteli alakjánál a képtárolóban való első képtároláshoz a tárolóba a dózisteljesítmény szabályozás kezde-23

192 717 ti értékeit ismert módon szervekre programozott beállító eszközökkel határozzuk meg.

A találmány szerinti megoldás révén elérhető, hogy a dózisteljesítmény beszabályozásához szükséges szabályozási idő lerövidüljön, és ezáltal a képtároláshoz szükségtelen, de a szabályozás beállása és lengése alatt a vizsgált személyt terhelő dózis minimális értékű legyen, amely egyúttal lehetővé teszi, hogy a dózisteljesítmény növelése révén az átvilágított röntgenképből nyert és folyamatosan mutatott kép minősége a folyamatosan átvilágított kép minőségéhez képest megjavuljon. A fenti megoldás különösen azért előnyös, mert általa a röntgenképben lassan változó folyamatok is jól megfigyelhetők, nevezetesen a két egymást követő képtárolás közötti időben az átvilágított tárgy átlátszósága csak keveset változik, ami gyakori eset például a sebészeti vizsgálatok során.

A találmányt a továbbiakban a rajzon bemutatott példakénti kiviteli alak kapcsán ismertetjük részletesebben, amelyen képerősítővel és tv-lánccal ellátott röntgendiagnosztikai berendezésnek a találmány szerinti kapcsolási elrendezését mutatjuk be.

A találmány szerinti röntgendiagnosztikai berendezésnek 1 röntgengenerátora van, amely el van látva a vizsgálandó objektum tulajdonságaihoz igazított röntgencső áram és feszültség beállításához szükséges eszközökkel, programozott beállítási technika esetén például beállító mezővel. Az 1 röntgengenerátor 2 röntgensugárzót táplál. A 2 röntgensugárzó úgy van elrendezve, hogy az általa kibocsátott röntgensugár a vizsgálandó tárgyon való áthatolás után 3 képerősítő bemeneti ernyőjére kerüljön. A 3 képerősítő kimeneti ernyőjéhez tandem-optikán át 4 tv-kamera csatlakozik, amelyet 5 tv-központ vezérel. Az 5 tv-központhoz elektronikus 6 képtároló és 7 monitor csatlakozik.

A 4 tv-kamera képjelet állít elő, és ejelet erősíti. Az 5 tv-központban további erősítés történik, és ugyancsak itt történik a képjel előkészítése. Az elektronikus 6 képtároló egy olyan képtároló, amely a képet 768x512x8 bit formában tárolja. Az elektronikus 6 képtároló a digitális tároló előtt logaritmizáló áramkört és a videojelet feldolgozó analóg-digitál átalakítót tartalmaz, míg a digitális tároló kimenetére a videojel rekonstruálására alkalmas digitál-analóg átalakító csatlakozik. A logaritmizálás eredményeképpen egyrészt a képvisszaadás fizikailag helyessé válik, mivel linearizálja a vizsgált tárgy által a röntgensugarakra kifejtett csillapító hatás exponenciális jellegét, másrészt könnyebbé teszi a videojelet átalakító analóg-digitál átalakító üzemi körülményeit, és ezzel határok közé szorítható annak szószélessége. Az elektronikus 6 képtároló továbbá működésvezérléssel van ellátva, amely szinkronizálja belső folyamatait a képnek az 5 tv-központból való beolvasása és a kép monitoron való visszaadása során.

Az átvilágított objektumok eltérő átlátszóságának következtében a 3 képerősítő kimeneti ernyőjén fellépett fénysűrűség ingadozás kiegyenlítésére a berendezés 8 dózisteljesítmény-szabályozó egységgel van ellátva, amely a képerősítő-tv-láncból nyert jelet - a röntgenáram és a röntgenfeszültség beállítása céljából — állítószerv által meghatározott Ua alapjellel való összehasonlítása alapján az 1 röntgengenerátor beavatkozószervének segítségével szabályozza a dózisteljesítményt, és így a dózisteljesítményt szabályozó hurkot képez. A 8 dózisteljesítmény-szabályozó egység mindaddig szabályozza a röntgencső feszültségét és áramát, amíg a 4 tv-kamera tárolható képjelet nem szolgáltat.

A vizsgálandó személy sugárterhelését lényegesen befolyásolja az a szabályozási idő, amíg a szabályozási folyamat el nem éri nyugalmi helyzetét. Ennek érdekében a végállapot elérését nagyobb biztonsággal állapítjuk meg oly módon, hogy a szabályozási eltérést jelképező jelet 9 differenciáló fokozatra vezetjük, amelynek előjelhelyes kimenőjele 10 abszolútértékképző egységre, majd annak kimenőjele 11 komparátorra van csatlakoztatva. All komparátor elegendően kicsi, U_ref-nél kisebb szabályozási eltérés esetén jelet bocsát ki, amelynek hatására azonnal elkezdődik a 6 képtárolóban a teljes tv-kép tárolása.

A 9 differenciáló fokozat, a 10 abszolút értékképző egység és a 11 komparátor műveleti erősítők ismert kapcsolásával van kialakítva, és a 9 differenciáló fokozat hibás jeleivel szembeni védelem érdekében a 11 komparátor aluláteresztő szűrővel van egybeépítve. Ennek hatására a 11 komparátor csak megfelelő időtartamú jelek hatására ad jelet az elektronikus 6 képtároló számára.

A 2 röntgensugárzót tápláló 1 röntgengenerátor kimenete jelvezetékkel 12 analóg-digitál átalakítóhoz csatlakozik. Az 1 röntgengenerátor kimenetére csatlakozó jelvezeték átviszi a 12 analóg-digitál átalakítóra azt a jelet, amely a röntgensugárzó röntgencsövének feszültségét és áramát jellemzi abban az időben, amikor az elektronikus 6 képtároló befejezi egy képnek a tárolását, és amely értékeket a 8 dózisteljesítmény-szabályozó egység állít be. A 12 analóg-digitál átalakítóhoz digitális 14 tároló csatlakozik, amely azután ezeket az adatokat tárolja. A digitális 14 tároló továbbá 13 digitál-analóg átalakító közbeiktatásával az 1 röntgengenerátorra csatlakozik. Ezen megoldással a 14 tárolóban tárolt röntgencső-feszültség és röntgencső-áram értékek az 1 röntgengenerátorhoz csatlakoztathatók. Digitális 14 tárolóként például regiszterek, vagy akár Z8-as típusú mikroszámítógép portája alkalmazható. Ez a mikroszámítógép végezheti a 12 analóg-digitál átalakító és a 13 digitál-analóg átalakító vezérlését. A 12 analóg-digitál átalakító például AD 571-es, a 13 digitál-analóg átalakító például AD 565-ös típusú integrált áramkör lehet.

A képtárolás vége felé az 5 tv-központ vezérlőjelet bocsát az 1 röntgengenerátorra, amelynek hatására a röntgencső feszültségének és áramának pillanatnyilag beállított értékei 12 analóg-digitál átalakítón át digitális 14 tárolóban kerülnek tárolásra. A képtárolás befejezésével az 5 tv-központ vezérlőjelet ad az 1 röntgengenerátornak, amely azonnal leállítja a röntgensugárzást. Ezt követően a 6 képtárolóban tárolt kép tetsző-35

192 717 leges ideig visszaadható a 7 monitoron. A következő képtárolás előkészítéseképpen a digitális 14 tárolóban tárolt áram és feszültség adatok 13 digitál-analóg átalakítón át az 1 röntgengenerátorra kerülnek mint a röntgencső feszültségének és áramának kezdeti értékei a dózisteljesítmény szabályozásához. Ily módon tehát — feltételezve, hogy az átvilágított tárgy átlátszóságában csupán csekély a változás — a dózisteljesítmény pillanatnyi értéke - tekintetbe véve az alapjel értékét - messzemenően illeszkedik, és ezáltal a dózisteljesítmény beszabályozásának ideje nagyon kicsi ahhoz viszonyítva, amennyi az állítótagok előzetes beállítása nélkül lenne. Ezáltal a vizsgálandó személyt terhelő dózis minimális lesz anélkül, hogy a képtárolást befolyásoló dózist befolyásolná. A 7 monitoron folyamatosan visszaadott tárolt kép minősége ezért javítható, mégpedig annak révén, hogy a képtároláshoz alkalmazott dózisteljesítmény a rendes átvilágításos üzemmódhoz képest lényegesen mintegy húszszorosára növelhető. Mivel a találmány szerinti berendezés alkalmazásával kizárható a 4 tv-kamera felvevőcsövének túlvezérlése, ezért a tandem-objektív párhuzamos sugármenetébe olyan takarás alkalmazható, hogy a megvilágítás erőssége a targeten az előírt tartományon belül legyen.

Amennyiben az 1 röntgengenerátoron szervekre való programozáshoz alkalmas beállítóeszközök vannak, akkor ezen keresztül a 14 tárolóban a dózisteljesítmény szabályozásának kezdeti értékei a mindenkori első képtároláshoz a megfelelő értékek beadásával megadhatók.

Claims (3)

1. Kapcsolási elrendezés legalább egy röntgengenerátorral, a röntgengenerátorhoz csatlakozó röntgensu5 gárzóval, képerősítő-tv-lánccal, a képerősítő-tv-lánchoz csatlakozó dózisteljesítmény-szabályozó egységgel és legalább egy elektronikus képtárolóval ellátott röntgendiagnosztikai egység vezérlésére, azzal jellemezve, hogy a dózisteljesítmény-szabályozó egység

1° (8) a röntgensugárzó (2) beszabályozott feszültségének és áramának értékét kijelző kimenettel ellátott röntgengenerátorra (1) csatlakozik, amely kimenet analóg-digitál átalakítón (12) át tárolóra (14) csatlakozik, és a tároló (14) digitál-analóg átalakítón (13) a

15 röntgengenerátor (1) kezdeti dózisteljesítmény szabályozási értékeket beállító bemenetére csatlakozik, továbbá a tároló (14) vezérlőbemenete az elektronikus képtárolóval (6) van kapcsolatban.

2. Az 1. igénypont szerinti kapcsolási elrendezés,

20 azzal jellemezve, hogy a dózisteljesítmény-szabályozó egység (8) kimenete differenciáló fokozaton (9), abszolútértékképző egységen (10) át komparátorra (11) csatlakozik, amelynek előírt jelnél kisebb bemenőjel esetén jelet szolgáltató kimenete az elektronikus kép25 tárolónak (6) képtárolás elkezdését indító bemenetéhez kapcsolódik.

3. Az 1. igénypont szerinti kapcsolási elrendezés, azzal jellemezve, hogy a tároló (14), a képtárolóban (6) való mindenkori első képtárolás kezdeti értékeit

30 beállító, önmagában ismert, szervekre programozott beállító eszközzel van ellátva.