DE2326852B2 - - Google Patents

Description

35

Die Erfindung betrifft einen Röntgendiagnostikapparat gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die einem bekannten Röntgendiagnostikapparat mit »fallender Last« und einem programmierten Beiich- -to tungsautomaten, bei denen die Röntgenröhrenspannungen während der Aufnahme konstant sind und Mittel vorhanden sind, durch die die Röntgenröhrenspanni.ng abhängig von der Objektstärke einstellbar ist, erlauben keine Beeinflussung des Verlaufs des Emissionsstroms der Röntgenröhre in Abhängigkeit vom aufzunehmenden Organ oder der Untersuchungsart. Ein solcher Röntgendiagnostikapparat mit fallender Last ist in der Zeitschrift »Elektromedica«, Nr. 3,1971, Seiten 83 bis 86 beschrieben.

In den DE-Auslegeschriften 10 75 229 und 11 00 827 sind Röntgendiagrostikapparate beschrieben, bei denen während einer Aufnahme eine Absenkung des Röntgenröhrenstroms erfolgt. Es ist auch hierbei nur eine Absenkgeschwindigkeit vorgesehen, die nicht in allen Fällen optimal ist. Die Absenkungsgeschwindigkeit kann nicht an das jeweils aufzunehmende Organ angepaßt werden. Nach der DE-AS 10 75 229 steigt dabei die Spannung mit abfallendem Emissionsstrom; nach der DE-AS 11 00 827 sind bereits Schaltungsele- ·><> mente zur Veränderung der Reihenimpedanz des Hochspannungsgenerators vorhanden, die hierbei jedoch zur Verhinderung eines Spannungsanstiegs dimensioniert sind.

In der Fig. 1 ist ein weiterer als bekannt vorausge- *"> setzter Röntgendiagnostikapparat mit Belichtungsautomat und Organautomatik dargestellt. Der Röntgendiagnostikapparat gemäß Fig. 1 besitzt eine Röntgenröhre 1, die ihre Elektrodenspannung von einem Hochspannungstransformator 2 über eine Gleichrichterbrucke 3 erhält. Die Dauer einer Röntgenaufnahme wird durch ein Schütz 4 bestimmt. Der Hochspannungstransformator 2 wird vom Netz 6 über einen Stelltransformator 5 gespeist. Die Spannung der Röntgenröhre 1 wird dabei mit Hilfe eines Abgriffs 7 am Stelltransformator 5 gesteuert Der Abgriff 7 kann als Kohlerolle ausgebildet sein und kann mit Hilfe eines Motors 8 in eine bestimmte Lage auf der Wicklung des Stelltransformators 5 einstellbar sein.

Der Emissionsstrom der Röntgenröhre 1 während einer Aufnahme ist von der Spannung abhängig, die die Primärwicklung des Heiztransformators 9 speist Die Größe dieser Spannung ist abhängig davon, wie groß der Teil eines Widerstandes 10 ist, der in Reihe mit der genannten Transformatorwicklung liegt Die Transformatorwicklung wird von einem Netz gespeist, das mit dem Netz gleich sein kann, welches den Stelltransformator 5 speist Die Größe des eingeschalteten Teils des Widerstandes 10 wird mit Hilfe von Relaiskontakten Ii, i2 bestimmt

Der Belichtungsautomat enthält eine Ionisationskammer 13, die während der Aufnahme eines Objektes 20 die Röntgenstrahlendosis am Film 14 mißt Der Ionisationsstrom der Ionisationskammer 13 lädt einen von zwei Kondensatoren 15 auf, wes! jeweils einer der Kontakte der Relais 23 geschlossen ist Wenn eine bestimmte Filmdosis erreicht ist, ist die Spannung an dem eingeschalteten Kondensator 15 bis zu einem solchen Wert gestiegen, daß ein Verstärker 16 das Schütz 4 ausschaltet und die Aufnahme unterbricht

Der Belichtungsautomat kann organprogrammieri sein. Dies bedeutet, daß abhängig von dem aufzunehmenden Körperorgan oder der Art der Untersuchung Funktionstasten oder ein Wähler betätigt werden. Dies kann mit Hilfe einer Programmierungsvorrichtung 17 erfolgen, bei der jeder Funktionstaste der Name eines Organs oder die Benennung einer Untersuchungsart in den Feldern 18 zugeordnet ist. Die Programmierungsvorrichtung 17 ist einem Programmspeicher zugeordnet, der abhängig von der Einstellung der Funktionstasten automatisch bestimmte Aufnahmeparameter so beeinflußt, daß das entsprechende Körperorgan optimal aufgenommen wird. Der Programmspeicher kann aus Widerstandsreihen bestehen, die in Abhängigkeit von einer gedrückten Funktionstaste analoge Spannungen abgeben. Der Programmspeicher kann z. B. über einen Servoverstärker 19 die Röntgenröhrenspannung durch Beeinflussen des Motors 8 einstellen. Der Speicher kann außerdem einen programmierten Röntgenröhrenstrom durch Beeinflussen eines der Relais 11,12 einstellen. Der Programmspeicher kann ferner, abhängig vom Körperorgan, durch Beeinflussen eines der Relais, die die Kondensatoren 15 einschalten, eine gewünschte BiIdschwärziing einstellen.

Bekannte Belichtungsautomaten dieser Art wählen auch automatisch eine von mehreren Röntgenröhren und eines von mehreren Uniersuchungsgerälen über den genannten Programmspeicher. Bei diesen bekannten Systemen treten Schwierigkeiten hinsichtlich der Einstellungen der Parameter »Röntgenröhrenspannung« und »Röntgenröhrenstrom« auf, wenn für ein bestimmtes Körperorgan die kürzest mögliche Aufnahmezeit sowohl bei dünnen als auch bei dicken Objekten 20 unter Berücksichtigung der Belastbarkeit der Röntgenröhre 1 erhalten werden soll.

In Fig. 2 ist der Verlauf der maximal zulässigen

Röntgenröhrenleistung P in kW als Funktion der Aufnahmezeit Γ in Sekunden beispielsweise dargestellt. Aus dieser Kurve geht hervor, daß die Leistung mit der Zeit sinken muß, damit die Röntgenröhre 1 nicht überlastet wird. Um eine geringstmögliche Unscharfe des Bildes zu erhalten, ist es wünschenswert, daß die Aufnahme während einer möglichst kurzen Zeit erfolgt Um dies sowohl für dünne als auch dicke Objekte unter Berücksichtigung der Kurve gemäß F i g. 2 erfüllen zu können, ist dem Röntgenapparat eine Lastregelanordnung für »fallende Last« zugeordnet, die während der Belichtung durch Veränderung des Emissionsstromes der !Röntgenröhre 1 folgende Bedingung erfüllt:

UI = P(t)

U- Röntgenröhrenspannung, /= Emissionsstrom der Röntgenröhre und P(t)= maximal zulässige Röntgenröhrenleistung als Funktion der Zeit gemäß F i g. 2. Die Bedingung gemäß der Gleichung wird durch die Lastregelanordnung erfüllt, unabhängig davon, ob die Aufnahmezeit vor der Aufnahme bekannt ist oder nicht. Die Aufnahmezeit ist bei Verwendung von Belichtungsautomaten vor der Aufnahme nicht bekann..

Die Anordnung zur Absenkung des Emissionsstromes der Röntgenröhre mit der Zeit kann so ausgeführt werden, daß sie in bestimmten Zeitabständen eines der Relais 11, 12 ausschaltet und das andere einschaltet Ein technisches Problem beim Senken des Emissionsstromes während der Aufnahme war früher der Anstieg der Röntgenröhrenspannung auf Grund des Spannungsabfalls in der Reihenimpedanz des Hochspannungsgenerators. Dieser Spannungsabfall kann 10 kV/100 mA sein, d. h. wenn der Röntgenröhrenstrom während der Aufnahme von 500 bis 100mA geändert wird, ändert sich die Röntgenröhrenspannung z. B. von 80 bis 120 kV.

In Fig.3 zeigt die Kurve a den fallenden Emissionsstron und die Kurve b die steigende Röntgenröhrensparnung. Um den Spannungsanstieg gemäß der Kurve b zu verhindern, ist es bekannt, während der Aufnahme Widerstände über Kontakte kurzzuschließen, welche in Reihe mit dem Hochspannungsgenerator geschaltet sind. Mehrere solche Kontakte müssen verwendet werden, um die beste Anpassung zu erreichen. Es werden Widerstände verwendet, die für Ströme bis zur Größenordnung 100 A dimensioniert sind. Eine andere Möglichkeit die Röntgenröhrenspannung konstant zu halten, besteht in der Verwendung eines Spannungsteilers, der die Hochspannung herunterstuft. Diese wird mit einem Sollwert verglichen. Die Differenzspannung beeinflußt einen Verstärker, welcher den Motor 8 derart betätigt daß er die Lage der Kohlerolle ändert, wobei die Röntgenröiirenspannung gemäß Kurve c, F i g. 3 konstant bleibt.

Bei diesem verhältnismäßig komplizierten und teuren Röntgenapparat, bei dem eine möglichst kurze Aufnahmezeit mit einer konstanten Röntgenröhrenspannung erreichbar ist, sind Mittel vorhanden die bei einem programmierten Belichtungsautomaten Programmänderungen bei Objekten, die dünner oder dicker als normal sind, vornehmen, so daß Objekte wahlweise in Abhängigkeit von ihrer Dicke mit niedriger bzw. hoher Röntgenröhrenspannung belichtet werden können. Der Zweck der Anwendung der niedrigen Röntgenröhrenspannung bei einem dünnen Objekt ist unter anderem, die Dosisleistung zu verringern, so daß die Aufnahmezeit nicht zu k'irz wird. Bei einer zn kurzen Aufnahmezeit kann das Schütz 4 auf Grund seiner Trägheit die Aufnahme nicht rechtzeitig unterbrechen, so daß eine Überbelichtung des Bildes erhalten wird. Der Zweck der Anwendung einer höheren RöntgenröhrensDannung bei dickeren Objekten gegenüber dem Normalfall ist daß eine kürzere Aufnahmezeit erhalten wird. Die obengenannte Anordnung mit »fallender Last« ermöglicht es nicht bei dicken Objekten das beste Verhältnis zwischen einer niedrigen Röhrenspannung, welche den besten Bildkontrast liefert und einer kurzen Aufnahmezeit die die kleinste Bildunschärfe aufweist

ίο zu geben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Röntgendiagnostikapparat der im Oberbegriff des Anspruchs 1 vorausgesetzten Art so auszubilden, daß eine automatische Anpassung auch des Verlaufs der Röntgenröhrenspannung an die verschiedenen Aufnahmeobjekte erfolgt

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebene Ausbildung.

Die 7eitabhängigkeit des Emissionsstromes wird bei einem erfindungsgemäß ausgebt, leten Apparat von einem Zeiisteuerkreis bestimmt, Jcr den Emissionsstrom als Funktion der Zeit abhängig von der Betätigung der Funktionstasten eines Organwählers oder von einer vergleichbaren Anordnung, einstellt. Dadurch ist es möglich, bei einem dünnen, normalen oder dicken Objekt eine Erhöhung der Röntgenröhrenspannung auf eine für die verschiedenen Körperorgane oder Untersuchungsarten gewünschte Weise zu erhalten, wobei sich gleichzeitig die Röntgenröhrenleistung mit der Aufnahmezeit erniedrigt, so daß eine Überlastung der Anode gemäß der Kurve in F i g. 2 vermieden ist.

Die Fig.4 zeigt ein modifiziertes Leistungs-Zeitdiagramm und die Fig.5 und 6 einen erfindungsgemäß ausgebildeten Röntgendiagnostikapparat.

Bei diesem Röntgendiagnostikapparat ist es möglich, den Emissionsstrom so zu steuern, daß er nicht wesentlich unter die Belastungsgrenze der Röntgenröhre bei kräftigen Erhöhungen der Röntgenröhrenspannung sinkt. Die Steuerung kann über Widerstände, de automatisch in Reihe mit dem Hochspannungsgenerator abhängig von der Organprogrammierung geschaltet werden, erfolgen. Durch Variieren dtr Absenkungsgeschwindigkeit des Emissionsstromes in Abhängigkeit von einem bestimmten Körperorgan kann der Bildcharakter in Übereinstimmung mit dem Wunsch des Radiologen optimiert werden.

So ist es z. B. bei Magenuntersuchungen wünschens-

^r>» wert, abhängig von der Bewegung des Objektes und bei dickem Objekt den Emissionsstrom nach ca. 0,1 see abzusenken, um bei solchen Objekten eine angemessen kurze Aufnahmezeit gemäß der Kurve a, Fig.4, zu erhalten.

■>> Bei Untersuchungen des Rückgrates ist es wichtig, auch bei einem starken Objekt eine lelativ niedrige Röntgenröhrenspannung einzuhalten. In vielen Fällen ist eine lange Aufnahmezeit bei diesen Untersuchungen wünschenswert, damit auf Grund der Bewegungen der

h" Weichteile ein schärferes Bild des Rückgrates erhalten wird. Iti diesem Fall erfolgt die Senkung des Emissionsstromes erst nach ca. 4 see, so daß die Aufnahme mit Sicherheit innerhalb einer angemessenen Zeit auch bei dicken Objekten unterbrochen wird

··· (F i g. 4, Kurve b).

Bei Lungenaufnahmen, bei denen die programmierte Röntgenröhrenspannung an oder nahe der maximal zulässigen Spannung der Röntgenröhre liegt, die oft

150 kV ist, kann aus technischen Gründen die Röntgenröhrenspannung beim dicken Objekt nicht erhöht werden. In diesem Fall wird der Emissionsstrom während der Aufnahme gemäß F i g. 4, Kurve c konstant gehalten.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Fig. 5 dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Die Positionen 1 bis 20 und 23 sind mit denen in Fig. 1 gleich. Der Emissionsstrom der Röntgenröhre sinkt bei verschiedenen Zeitpunkten während einer Aufnahme, weil ein Zeitsteuerkreis 21 vorhanden ist, der den Zeitverlauf des Emissionsstromes beeinflußt. Der Programmieranordnung sind Mittel zugeordnet, die bei einem gewählten Körperorgan oder einer gewählten Untersuchungsart den Zeitsteuerkreis 21 beeinflussen können. Die Absenkung des Röntgenröhrenstromes kann dadurch erfolgen, daß der Zeitsteuerkreis die Einschaltung eines oder mehrerer

UC3 L, 11113311/1139 If WlIIfM UtJt-J

über zugeordnete Relais R 11, R 12', R 12" veranlaßt.

Es ist ein von der Programmierungsvorrichtung 17 gesteuertes Schaltglied 24 vorhanden, das zwei Relais 27a steuert, die mittels ihrer Kontakte 27 je einen von Widerständen 22 vor die Primärwicklung des Hochspannungstransformators 2 zu schalten vermögen. Auf diese Weise ist es möglich, die Reihenimpedanz des Hochspannungsgenerators vor der Aufnahme abhängig von einem bestimmten Körperorgan oder einer bestimmten Untersuchungsart so zu verändern, daß die Röntgenröhrenspannung automatisch entsprechend in einem programmierten Verlauf steigt, wenn der Emissionsstrom sinkt. Das Schaltglied 24 enthält hierzu zwei Kontakte 28 und 29, die entsprechend der jeweils gedrückten Taste 30 an der Programmierungsvorrichtung 17 wahlweise geschlossen werden. π

Der Zeitsteuerkreis 21 ist gemäß Fig.6 ausgebildet. Der Kontakt A schließt zu Beginn einer Aufnahme und steuert einen Integrator 31, dessen Ausgangsspannung der Kurve a entspricht. Die Ausgangsspannung de Integrators steuert drei niveauempfindliche Kreise ν W ν 12', ν 12", die die Kontakte 11,12', 12" schließen, wem die Spannung a sich erhöht. Zu Beginn der Aufnahme steigt die Spannung a und schaltet zuerst den Kontak 11, danach 12' und 12" aus. Der Zeitpunkt, in dem de Kontakt 11 ausgeschaltet wird, wird vom Umschalt niveau des Kreises ν 11 bestimmt. Dieses Niveau kant durch die Widerstände rl abhängig von einen gewählten Aufnahmeprogramm gewählt werden. Hier zu dienen Kontakte 25, die den Organtasten an de Programmierungsvorrichtung 17 zugeordnet sind.

Die Zeit zwischen der Ausschaltung des Kontaktes 11 und des Kontaktes 12' wird vom jeweiligen Widerstam r2 bestimmt, der abhängig von einem bestimmter Aufnahmeprogramm über die Kontakte 26 eingeschal tet wird. Danach wird der Relaiskontakt 12" ausgeschal

IVl. LMV LVIl UVI rAUJJVIiailUllg UVJ IWIIlUniVJ I«. VTIIv

von dem Verhältnis zwischen den Widerständen r3 unc rA bestimmt. Die Widerstände rl und r2 sind in de Programmierungsvorrichtung 17 angeordnet und be stimmen die Umschaltzeitpunkte alternativ abhängig von einer gedrückten Organtaste der Programmie rungsvorrichtung 17. Durch Wählen einer der Wider stände rl kann der Zeitpunkt, in dem die Absenkunf des Stromes beginnt, variiert werden. Die Geschwindig keit c'ir Absenkung des Stromes wird von de Widerständen r2, r3und r4 bestimmt.

Es können Mittel vorhanden sein, die bewirken, da ein Signal erzeugt wird, wenn db Röhrenspannung sie bei einem dicken Objekt erhöht. Ferner kann ein Anzeigevorrichtung vorhanden sein, die nach de Aufnahme die für den Bildkontrast repräsentative Röhrenspannung anzeigt, wenn die Röhrenspannung sich bei einem dicken Objekt erhöht.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Röntgendiagnostikapparat mit einem Belichtungsautomaten, welcher während der Aufnahme eines Objektes die Röntgenstrahlendosis an einem Film mißt und automatisch die Aufnahme unterbricht, wenn eine vorausbestimmte Dosis erreicht ist, mit einer Programmierungsvorrichtung, durch welche manuell abhängig von dem aufzunehmenden Körperteil die Aufnahmedaten in organprogrammierter Weise einstellbar sind, wobei Mittel zur Programmierung der Absenkgeschwindigkeit des Emissionsstroms und zur dadurch bewirkten Erhöhung der Röntgenröhrenspannung in Abhängigkeit *5 von gewählten Körperorganen sowie Schalter zur Auswahl dieses Verlaufs vorhanden und durch die Programmierungsvorrichtung betätigbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (r 1, r 2) zur Programmierung der Absenkgeschwindigkeit derart ausgebildet und mit den Schaltern (25,26) so verbunden sind, daß mehrere Absenkgeschwindigkeiten programmierbar und einstellbar sind.

2. Röntgendiagnostikapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Schaltungselemente (22, 27) vorhanden sind, durch die die Reihenimpedanz des Hochspannungsgenerator vor der Aufnahme abhängig von einem bestimmten Körperorgan oder einer bestimmten Untersuchungsart so veränderbar ist, daß die Röhrenspannung automatisch entsprechend einem programmierten Verlauf steigt, wenr. der Emissionsstrom sinkt