HU200059B - Automatic control for x-ray apparatus - Google Patents

Description

A találmány tárgya automatikus röntgenfelvétel vezérlőberendezés, filmkazettával, expozíciós sebességet kiértékelő detektorral, röntgencsővel, továbbá röntgenkészülékkel, mely a tápfeszültség bemenetével váltakozóáramú hálózatra, pozitív kimenetével a röntgencső anódjára és negatív kimenetével a röntgencső katódjára csatlakozik.

A röntgenkészülékek kezelésének egyszerűsítése érdekében, különösen a rutinszerű röntgenfelvételek készítésére használt röntgenkészülékek egyszerű kezelésére a gyakorlatban széleskörűen alkalmaznak úgynevezett expozíciós automatákat, amelyek a páciensen keresztüljutó sugárdózis mennyiségét értékelik. Ezeknél a röntgenberendezéseknél a kezelőszemélyzetnek a röntgenfelvételnél alkalmazott feszültség értékét előre be kell állítania, ezt a feszültségértéket azonban csak becsléssel lehet megállapítani. A sugárdózis beállított értékénél az expozíciós automata a röntgenfelvételt automatikusan befejezi.

Az általános klinikai tapasztalatok az ismert expozíciós automaták alkalmazását illetően nem különösen biztatóak. A felvételi feszültség hibás megbecsülése vagy túlságosan hosszú felvételi időt okoz az ezzel szükségszerűen együttjáró, elmozdulásból fakadó életlen kontúrokkal, vagy pedig nem érhető el a felvétel optimális feketedése.

Ugyanannak a szervnek két síkban, két irányból történő fevételi eljárásnál, például oldalirányú és keresztirányú felvételnél szükség van arra is, hogy az optimális feketedés mindkét felvételen történő elérése érdekében ne csak különböző felvételi feszültségeket, hanem egymástól eltérő feketedési fokozatokat állítsunk be az expozíciós automatán.

Ismertek továbbá olyan megoldások, amelyeknél a jellemzőnek mondható fevételi paraméterek, így a felvételi feszültség, az anódáram, a felvétel ideje az adott vizsgálat fajtájától függően, átlagosnak tekintett páciensekre vonatkoztatva magában a röntgenkészülék tárolójában vannak eltárolva, egy úgynevezett választóegység segítségével hívhatók elő és a páciensek felvétel előtt megállapítandó testsúlya, a felvételre szánt szerv tényleges méretei és a röntgencső fókuszpontja és a filmkazetta közötti megválasztott távolság függvényében kerül korrigálásra.

Szakemberek előtt ismert tény, hogy azonos testsúlyú,, és azonos méretű szervekkel rendelkező páciensek esetében a röntgensugárzás teljes elnyelése a páciensek csontozatától, a lágyszövetek arányától és a bőr alatti zsirmennyiségtől igen nagy mértékben eltérő. Ezenkívül a tényleges állapot kiszámítása során a röntgencső leadott sugárzási teljesítményét is módosító tényezőként kell figyelembe venni.

Olyan teljesen automatikus vezérlés megvalósítására, amely figyelembe veszi a páciens tényleges sugárzás elnyelését valamint. a teljes felvételi lánc különböző befo5 l.vásait, az expozíciós sebességgel azonos sebességű kiértékelésre alkalmas detektorokat kell használni. A 233 963 számú CS. szabadalmi leírás ilyen típusú detektort ismertet röntgenfelvételt és röntgenvizsgálatok auto10 matikus vezérlésére alkalmas berendezésében. Ez a berendezés különösen olyan vizsgálati helyeken alkalmazható, ahol váltakozva végeznek automatikus rutinvizsgálatokat, valamint kiválasztott szervek, például mellkas és tüdő felvételeit, ahol az átlagos abszorpció keretein belül a kiválasztott felvételi idők szolgáltatják az említett vizsgálatokra jellemző felvételi értékeket.

Az említett ismert berendezés széles ab20 szorpciós értékhatárok esetén történő alkalmazása, például végtagok vagy kövér páciensek vizsgálata esetén a felvételi értékek nagymértékben eltérnek a szokásos, beállított értékektől. Ezért ilyen esetekben a felvételi feketedési fokozatok normális struktúrája megváltozik, és a kezelőszemélyzet új, a megszokottól eltérő jelzésekkel áll szemben.

A találmánnyal célunk az ismert automatikus röntgenfelvétel vezérlőberendezések felsorolt hiányosságainak kiküszöbölése.

A kitűzött feladat megoldása során olyan automatikus röntgenfelvétel vezérlőberendezésből indultunk ki, amely filmkazettát, expozíciós sebességet kiértékelő detektort, röntgencsövet, tápfeszültség bemenetével váltakozóáramú hálózatra, pozitív kimenetével a röntgencső anódjára és negatív kimenetével a röntgencső katódjára csatlakozó röntgenkészüléket tartalmaz. Ezt a vezérlóberen40 dezést a találmány értelmében úgy fejlesztettük tovább, hogy a detektor kimenete integrátor feszültség bemenetével és küszöbfeszültség komparátor bemenetével van összekötve, mely utóbbi kimenete mintavételező erősítő vezérlöbemenetével áll kapcsolatban, és annak feszültségbemenete harmadik nem lineáris erósitőfokozat bemenetével együtt a röntgenkészülék mérőbemenetére van vezetve, és a mintavételező erősítő kimenete egy első nemlineáris erösitófokozaton át első kapcsolófokozat feszültségbemenetére csatlakozik, amelynek tiltóbemenete a röntgenkészülék indítóbemenetével valamint az integrátor visszaállító bemenetével közösitetten felvételt indító kapcsolóra van rákötve, továbbá az első kapcsolófokozat kimenete a röntgenkészülék vezérlőbemenetével és az integrátor kimenete dóziskomparátor első bemenetével van összekötve, míg utóbbi máso60 dik bemenete szorzóáramkör kimenetére csatlakozik és a dóziskomparátor kimenete második kapcsolófokozat bemenetével áll kapcsolatban, amelynek kimenete a röntgenkészülék leállítóbenienetével van összekapcsolva, és a szorzóáramkör első bemenetére feketedésmérő 3

HU 200059 Β kimenete, második bemenetére harmadik nemlineáris erósitőfokozat kimenete van rákötve.

A találmány szerinti vezérlőberendezés egy előnyös kiviteli alakja értelmében a mintavételezó erősitő kimenete a második 5 nemlineáris erósitőfokozat bemenetére vari csatlakoztatva, és a második nemlineáris erósitőfokozat kimenete a fényerökomparátor első bemenetével áll kapcsolatban, míg utóbbi második bemenete a detektor kimenetére 10 csatlakozik, és a fényerökomparátor kimenete az első kapcsolófokozat feszültségbemenetével van összekötve.

A találmányt az alábbiakban a mellékelt rajz kapcsán ismertetjük részletesebben, 15 amelyen a vezérlőberendezés példakénti kiviteli alakjának vázlatát tüntettük fel. A rajzon az

1. ábra a találmány szerinti automatikus röntgenfelvétel vezérlőberendezés 20 egy lehetséges kiviteli alakjának kapcsolási tómbvázlata és a

2. ábrán P és H szervcsoport esetén használt felvételi töltés az abszorpció közötti összefüggésre látható példa. 25

A találmány szerinti automatikus röntgenfelvétel vezérlőberendezést tartalmazó 5 röntgenkészülék 55 tápfeszültség bemenete váltakozóáramü hálózatra, 56 pozitív kimenete a 4 röntgencső anódjára, 57 negatív kimenete 30 a 4 röntgencső katódjára csatlakozik, és a 6 vezérlöbemenete, 7 mérőbemenete, felvétel 8 leállitóbemenete és felvétel 9 inditóbemenete van.

detektor kimenete egyidejűleg 17 in- 35 tegrátor 172 feszültségbemenetével és 10 küszőbfeszültség komparátor bemenetével áll összeköttetésben, mely utóbbi kimenete 11 mintavételezó erősitő 111 vezérlóbemenetével van összekötve. A 11 mintavételezó erősitő 40 112 feszültségbemenete egyidejűleg a 7 méröbemenettel és 22 harmadik nemlineáris erősitőfokozat bemenetével áll kapcsolatban. A 11 mintavételező erősítő 12 első nemlineáris erósitőfokozat bemenetével áll összeköttetés- 45 ben, amelynek kimenete 13 első kapcsolófokozat 131 feszültségbemenetéhez csatlakozik. A 13 első kapcsolófokozat 132 tiltőbemenete egyidejűleg a felvétel 9 inditóbemenetével és a 17 integrátor 171 visszaállítóbemenetével 50 áll kapcsolatben. A 13 első kapcsolófokozat kimenete a 6 vezérlőbemenetre van csatlakoztatva. A 17 integrátor kimenete 18 dóziskomparátor 181 első bemenetével van összekötve, és a 18 dóziskomparátor 182 második 55 bemenete 21 szorzóáramkör kimenetére csatlakozik. A 18 dóziskomparátor kimenete 19 második kapcsolófokozat bemenetével van összekötve. A 19 második kapcsolófokozat kimenete felvétel 8 leallitóbemenettel kapcso- 60 lódik. A 21 szorzóáramkör 211 első bemenetére 20 feketedésmérő kimenet, 212 második bemenetére 22 harmadik nemlineáris erősítőfokozat kimenete csatlakozik. Az 1. ábrán ezenkívül szaggatott vonallal bejelöltük a 65 4 találmány szerinti vezérlőberendezés olyan, ettől kismértékben eltérő kiviteli alakját, ahol a 11 mintavételezó erősítő kimenete a 14 második nemlineáris erósitőfokozat kimenetével van összekapcsolva, és a 14 második nemlineáris erósitőfokozat kimenete a 15 fényerökomparátor 151 első bemenetére csatlakozik. A 15 fényerökomparátor 152 második bemenete a 2 detektor kimenetére van kötve és a 15 fényerökomparátor kimenete a 13 első kapcsoló fokozat 131 feszültségbemenetével áll összeköttetésben.

A fent ismertetett találmány szerinti vezérlőberendezés az alábbiak szerint működik:

Az előkészületek befejezése után, a felvételt indító 16 kapcsoló bekapcsolásával a 17 integrátor nuilázódik, a 13 első kapcsolófokozat 132 tiltóbemenetén jelenlévő pozitív feszültség az 1. ábráról az egyszerűség kedvéért elhagyott ellenálláson ét a 13 első kapcsolófokozat kimenetére és a 6 vezérlőbemenetre kerül, és az 5 röntgenkészülék a 4 röntgencső feszültségét elkezdi növelni. A 4 röntgencső feszültségének növelésével egyidejűleg növekedni kezd a sugárzás expozíciós sebessége, míg U· feszültsége a 3 páciensen áthatolva a 2 detektor kimenetén létrehozza a kiválasztott D’· expozíció küszöbsebességet. Ebben a pillanatban a 10 küszöbfeszültség komparátor néhány mikroszekundum hosszúságú impulzust küld a 11 mintavételezó erősítő 111 vezérlőbemenetére, amely a 4 röntgencső U· feszültségének mért értékét a 11 mintavételező erősítő 112 feszültségbemenetéről kimenetére és a 12 első nemlineáris erósitőfokozat bemenetére továbbítja.

Az adott szervcsoport felvételéhez a gyakorlati tapasztalatok alapján már ismert az adott szervcsoport sugárzáselnyelő képessége és a használt felvételi értékek közötti összefüggés. A 2. ábrán az alkalmazott öszszefüggést P és H szervcsoportok alkalmazott felvételi értékei és sugárzáselnyeló képessége között grafikusan ábrázoltuk. A grafikon vízszintes tengelyén logaritmikus léptékben a sugárzási csillapítást tüntettük fel dB-ben, míg a függőleges tengelyen, annak felső részén Q felvételi töltés értékei láthatók logaritmikus léptékben, és a függőleges tengely alsó részén az alkalmazott Us felvételi feszültséget tüntettük fel. A 12 első nemlineáris erósitőfokozat, kimenetén az U· feszültség mért értékéből, a 4 röntgencső Us felvételi feszültségének vezérlésére szolgáló jelet képez, méghozzá akkorát, amely épp megfelel az adott szervcsoportnak és a mért sugárzáselnyelés értékének. Az Us felvételi feszültség és a U· feszültség közötti összefüggést egyszerűsítve az alábbi egyenlettel írhatjuk le:

Us D's 4,65

U. D’« ahol

D’s a sugárzás felvétel során mért expozíciós sebessége, és

D’· a sugárzós expozíció küszöbsebessége.

Abban a pillanatban, amikor az U· feszültség mérését a 11 mintavételező erősítő befejezi és ez az érték a 12 első nemlineáris erósitőfokozaton át a 13 első kapcsolófokozat bemenetére jut Us felvételi feszültségként, a 13 első kapcsolófokozat kimeneti impedanciája lecsökken és^a bemenetén lévő Us felvételi feszültség kimenetére jut, azon keresztül a 6 vezérlőbenienetre kerül. Ennek hatására az 5 röntgenkészülék a 4 röntgencső feszültségét Us felvételi feszültségig tovább növeli.

A felvétel elvégzéséhez szükséges D’s expoziciósebességet a

D

D’s = t« összefüggésből határozhatjuk meg, ahol D’s az expozíció sebesség D a felvétel kívánt feketedéséhez szükséges sugárdózis és t« a felvétel expozíciós ideje.

Ha a 4 röntgencsövön a megadott Us felvételi feszültséghez megfelelő nagyságú I áram folyik ét, úgy az adott értékű Q felvételi töltés követelményeinek kielégítésére a szükséges felvételi idő:

Q D I te = — = - ebből D’s = Ds x Q —

I D’s Q

Az I áram szükséges lefolyását a 4 röntgencsövön átfolyó 1 áram Us felvételi feszültségtől függő szabályozásával érhetjük el.

Egyes esetekben a Us felvételi feszültség indirekt beállítása, amelyet az 1. ábrán szaggatott vonallal jelöltünk be, előnyösebb lehet. Ilyen esetekben a mért U. feszültség a 11 mintavételezö erősítő kimenetéről a 14 második nemlineáris erösitófokozat bemenetére kerül, amelynek kimenete adja a felvételhez szükséges D’s expozíció sebesség értéket. Erre az alábbi egyszerűsített összefüggés érvényes:

Us⁴·⁶⁵

D’s = D’« U.

Mivel a 14 második nemlineáris erősítőfokozat kimenete a 15 fényerókomparátor 151 első bemenetére van vezetve, amelynek 152 második bemenetére a 2 detektorból a sugárzás D’s expozíció sebessége van vezetve, a 15 fényerókomparátor kimeneti jelének a 13 első kapcsolófokozaton át a 6 vezérlóbemenetre történő vezetésével záródik a vezérlés visszacsatoló lánca. A 15 fényerókomparátor igy a 4 röntgencső Us felvételi feszültségét urra az értékre növeli, amikor a 14 második nemlineáris erösitófokozat kimenete, pontosabban az azon lévő jel megegyezik a D’s expozíció sebesség értékével, és erre az előző összefüggések érvényesek.

A 2 detektor D’s expozíció sebesség jelének megjelenésével egyidejűleg a 17 integrátor integrálni kezdi a Ds sugárdózist. A 17 integrátor kimenetén megjelenő, növekvő feszültség, amely a 18 dóziskomparátor 181 első bemenetére jut, összehasonlításra kerül a 182 második bemeneten lévő kívánt Ua dózisfeszültséggel, amely az alábbi szorzat terméke:

Ud = Udp x s, ahol

Ud a dózis feszültség

Udp a film 20 feketedésmérö kimeneten mérhető jelfeszültsége, és s az erösitófólia alkalmazott kombinációjának relatív spektrális hatékonysága, mig az 1 filmkazettában lévő film a Us felvételi feszültség alatt áll, ez pedig az alábbi összefüggésből határozható meg:

Ds

Us -Dso ahol

Ds Us felvételi feszültség esetén a kívánt feketedés értékéhez szükséges sugárdózis, és

Dso Us = 80 KV felvételi feszültség esetén ugyanahhoz a feketedési fokhoz szükséges sugárdózis.

Az Ud = Udp x s szorzást a 21 szorzóáramkör végzi el, amelynek első bemenetére a 20 feketedésmérö kimenet Udp jelfeszültsége, 212 második bemenetére pedig s relativ spektrális hatékonyság jele van vezetve, amelyet a 22 harmadik nemlineáris erősítófokozat a Us felvételi feszültség értékétől függően képez. A találmány szerinti vezérlőberendezés lehetővé teszi, hogy az automatikus felvételi eljárást a 3 páciensek által elnyelt sugárzás tartomány határain belül a táblázatokban őrzött felvételi értékekkel, a tényleges abszorpciós értékek figyelembevételével és a 4 röntgencső sugárzási hatékonyságának tényleges értéke mellett végezzük el.

A javasolt vezérlőberendezés alkalmazása esetén nincs szükség a 3 páciensek súlya szerinti korrekciók elvégzésére, ugyanígy nem számit a felvétel elvégzésénél a felvett szerv mérete, valamint a 4 röntgencső és az 1 filmkazetta egymástól mért távolsága sem.

Claims (2)

1. Automatikus röntgenfelvétel vezérlőberendezés, filmkazettával, expozíciós sebességet kiértékelő detektorral, röntgencsővel, 5 tápfeszültség bemenetével váltakozó áramú hálózatra, pozitív kimenetével a röntgencső anódjára és negatív kimenetével a röntgencső katódjára csatlakozó röntgenkészülékkei, azzal jellemezve, hogy a detektor (21 kimene- io te integrátor (17) feszültségbemenetével (172) és kúszöbfeszültség komparátor (10) bemenetével van összekötve, mely utóbbi kimeneté mintavételező erősítő (11) vezérlóbemenetével (111) áll kapcsolatban, és annak 15 feszültségbemenete (112) harmadik nemlineáris erösítöfokozat (22) bemenetével együtt a röntgenkészülék (5) méróbemenetére (7) van vezetve és a mintavételező erősítő (11) kimeneté első nemlineáris erósítőfokozaton (12) 20 át első kapcsolófokozat (13) feszültségbemenetére (131) csatlakozik, amelynek tiltóbemenete (132) a röntgenkészülék (5) indítóbemenetével (9) valamint az integrátor (17) viszszaállitó bemenetével (171) kőzösitetten fel- 25 vételt indító kapcsolóra (16) van rákötve, továbbá az első kapcsolófokozat (13) kimenete a röntgenkészülék (5) vezérlőbemenetével (6) és az integrátor (17) kimenete dóziskomparátor (18) első bemenetével (181) van ősz- 30 szekötve, míg utóbbi második bemenete (182) szorzóáramkör (21) kimenetére csatlakozik és a dóziskomparátor (18) kimenete második kapcsolófokozat (19) bemenetével áll kapcsolatban, amelynek kimenete a röntgenkészülék 35 (5) leállítóbemenetével (8) van összekapcsolva és a szorzóáramkör (21) első bemenetére (211) feketedésmérő kimenete (20), második bemenetére (212) harmadik nemlineáris erősitófokozat (22) kimenete van rákötve. 40

2. Az 1. igénypont szerinti vezérlőberendezés, azzal jellemezve, hogy a mintavételezö erősítő (11) kimenete a második nemlineáris erösítöfokozat (14) bemenetére van csatlakoztatva, és a második nemlineáris erő- 45 sítöfokozat (14) kimenete a fényerökomparátor (15) első bemenetével (151) van összekötve és a fényerőkomparátor (15) második bemenete (152) a detektor (2) kimenetére csatlakozik, és a fényerőkomparátor (15) kimene- 50 te az első kapcsolófokozat (13) feszültségbemenetével (131, van összekötve.