DE2539898C2 - Röntgendiagnostikapparat mit einem Stellmittel für den Röntgenröhrenheizstrom enthaltenden Regelkreis für einen vom Röntgenröhrenstrom abhängigen Aufnahme-Parameter - Google Patents

Description

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

Ein Röntgendiagnostikapparat dieser Art ist in der DE-OS 22 04 453 beschrieben. Bei diesem bekannten Rönigendiagnostikapparat erfolgt eine Regelung der Dosisleistung durch Beeinflussung der Röntgenröhrenspannung und des Röntgenröhrenstromes. Der Speicher enthält dabei ein festes Programm, das den Heizstrom der Röntgenröhre und damit den Röntgenröhrenstrom in Abhängigkeit von der Röntgenröhrenspannung festlegt Bei diesem Röntgendiagnostikapparat können zu Beginn einer Aufnahme relativ starke Abweichungen des geregelten Aufnahmeparameters von dem gewünschten Sollwert auftreten.

In der DE-OS 24 48 754 ist eine Regelschaltung für den Heizstrom einer Röntgenröhre beschrieben, bei der

to vor dem Einschalten der Röntgenröhre der Heizstrom so festgelegt wird, daß beim Einschalten der Röntgenröhre der gewünschte Röntgenröhrenstrom fließt Zur Erzeugung der Heizspannung ist dabei ein Generator für eine rechteckimpulsförmige Wechselspannung vor-

'5 handen, dessen Impuls-Pausen-Verhältnis durch Stellmittel beeinflußt wird. Die Festlegung des Heizstromes der Röntgenröhre vor dem Einschalten erfolgt dabei nach einer festen Zuordnung zu gewählten Parametern. Es werden also Röntgenröhrenalterung und Austausch von Röntgenröhren nicht automatisch berücksichtigt Die Steuerung des Heizstromes der Röntgenröhre erfolgt über eine elektronische Schaltvorrichtung im Heizkreis, der Rechteckimpulse zugeführt werden, deren Impuls-Pausenverhältnis den jeweiligen Effektivwert des Heizstromes festlegt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Röntgendiagnostikapparat der im Oberbegriff vorausgesetzten Art so auszubilden, daß

HNDEFUJNGEN DER RöNTGENRöHRENDATEN AUTOMATISCH BERÜCKSICHTIGT WERDEN.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Ausbildung. Bei dem srfindungsgemäß . ausgebildeten Röntgendiagnostikapparat »merkt« sich ein Speicher während einer Aufnahme zu jeder Pöntgenröhrenspannung und weiteren Aufnahme-Parametern den jeweils eingestellten Röntgenröhrenheizstrom und stellt den Röntgenröhrenheizstrom vor Beginn der nächsten Aufnahme mit derselben Röntgenröhrenspannung und denselben weiteren Aufnahmeparametern so ein, daß zu Beginn dieser Aufnahme etwa bereits der richtige Röntgenröhrenstrom fließt. Bei einer Alterung der Röntgenröhre erfolgt automatisch eine Veränderung der gespeicherten Röntgenröhrenheizstromwerte. Bei Verwendung des Röntgendiagnostikapparats in Verbindung mit mehreren Röntgenröhren beschreibt ein Aufnahme-Parameter, welche der Röntgenröhren betrieben werden soll und zu jeder Röntgenröhre und zu jeder Röntgenröhrenspannung läßt sich der sich bei einer Aufnahme ergebende Röntgenröhrenheizstrom speichern. Es ist ebenso möglich, den Röntgenröhrenheizstrom nicht nur für jede Röntgenröhrenspannung und jede angeschlossene Röntgenröhre sondern auch noch für weitere Parameter, z. B. für den Röntgenröhrenstrom und für den Fokus, zu speichern, d. h. für eine Vielzahl von beliebigen Parameterkombinationen den entsprechenden Röntgenröhrenheizstrom jeweils zu erfassen und zu speichern und bei der Wahl einer bestimmten Parameterkombination für eine Röntgenaufnahme automatisch den gespeicherten Röntgenröhrenheizstrom abzufragen und vor Aufnahmebeginn entspre-

*>5 chend einzustellen. Eine manuelle Einstellung vor Inbetriebnahme des Röntgendiagnostikapparats oder während des Betriebs zur Anpassung an veränderte Betriebsverhältnisse (Röntgenröhrenalterung) ist beim

erfindungsgemäß ausgebildeten Apparat also nicht erforderlich.

Die Erfindung wird in aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild des Heizkreises eines Röntgendiagnostikapparats,

F i g. 2 bis 4 Signalverläufe zur Erläuterung der F i g. 1,

Fi g. 5 die Schaltung eines Einzelteils des Heizkreises nach Fig. l.und

Fig.6 eine Ausgestaltung der Schaltung gemäß Fig. 1.

In der F i g. 1 ist der Heizkreis eines Röntgendiagnostikapparats dargestellt, der ein geregeltes Gleichstromnetzteil 1 und einen steuerbaren Wechselrichter 2 enthält Der Ausgang 3 des Wechselrichters 2 führt zur Röntgenröhrenkathode und versorgt die Röntgenröhre mit einer rechteckimpulsförmigen Heizwechselspannung konstanter Amplitude. Das Impuls-Pausen-Verhältnis der Ausgangsspannung des Weonselrichters 2 und damit der Heizspannung wird durch das Ausgangssignal eines Vergleichers 10 auf der Leitung 12 bestimmt. Außer durch den Vergleicher 10 wird der Wechselrichter 2 noch von einem Binäruntersetzer 4 angesteuert. Dessen Eingang ist über ein Gatter 5 mit dem Ausgang eines Zählers 6 verbunden. Der Zähler 6 zählt die Ausgangsimpulse eines Iinpulsoszillators 7.

Die Ausgangssignale des Binäruntersetzers 4 auf den Leitungen 8 und 9 bestimmten, ob der Wechselrichter gerade eine positive oder eine negative Halbwelle liefert. Die Ausgangssignale des Binäruntersetzers 4 wechseln, sobald der Zähler 6 das Ende seiner Zählkapazität erreicht hatte und wieder bei Null zu zählen anfängt. Die Dauer einer Wechselrichter-Halbperiode ist also gegeben als das Produkt aus Oszillator-Periodendauer und Zählerkapazität, z. B. als 5\is · 128.

Zur Festlegung der Dauer, während der innerhalb einer Wechselrichter-Halbperiode tatsächlich Spannung am Ausgang 3 des Wechselrichters 2 liegt, d. h. zur Bestimmung des Puls-Pause-Verhältnisses, dient der Vergleicher 10, der den Stand des Zählers 6 mit der von einem Speicher 11 gelieferten Information vergleicht. Wenn diese Information und der Stand des Zählers 6 gleich sind, liefert der Vergleicher 10 an seinem Ausgang 12 ein Signal zur Beendigung des Ausgangsimpulses des Wechselrichters 2.

Die Fig. 2 zeigt die Ausgangsimpulse des Impulsosziliators 7 und die F i g. 3 die Ausgangsspannung des Wechselrichters 2, d. h. die Heizspannung der Röntgenröhre, bei fehlendem Signal auf der Leitung 12. Die F i g. 4 zeigt die Ausgangsspannung des Wechselrichters 3 für den Fall, daß in den Zeitpunkten t auf der Leitung 12 ein Signal für den Heizungsstop auftritt. Die Fig.4 zeigt deutlich, daß der Effektivwert des Heizstroms der Röntgenröhre durch den Zeitpunkt, in dem nach Beginn einer Halbwelle der Ausgangsspannung des Wechselrichters 2 ein Stopsignal auf der Leitung 12 auftritt, einstellbar ist.

Der Speicher 11 liefert an seinem Ausgang 13 eine Information, die dem jeweils gewünschten Röntgenröhrenstrom entspricht. Es sind im Speicher 11 eine Vielzahl von Informationen gespeichert, von denen jede je einer Aufnahme-Parameterkombination zugeordnet ist. Bei der Wahl einer bestimmten Aufnahme-Parameterkombination, z. B. einer bestimmten Röntgenröhre, einer bestimmten Röntgenröhrenspannung und eines bestimmten Fokusses, wird ein entsprechendes Adressensignal dem Speicher 11 auf der Leitung 14 zugeführt und dadurch die zugeordnete Information im Speicher 11 aufgerufen und über die Leitung 13 dem Vergleicher 10 angeboten. Die Informationen im Speicher 11 sind nicht fest, sondern verändern sich laufend entsprechend den Änderungen des Röntgenröhrenheizstroms infolge von Röntgenröhrenalterungserscheinungen, dem Austausch von Röntgenröhren und dergleichen. Hierzu besitzt der Speicher 11 zwei Eingänge 15 und 16, die in ι ο Verbindung mit der F i g. 5 noch näher erläutert werden. Im Speicher 11 muß für jede Aufnahme-Parameterkombination eine Information gespeichert sein, die einen Röntgenröhrenheizstrom charakterisiert, der die gewünschte Röntgenröhrenspannung mit hoher Geis nauigkeit zur Folge hat, so daß der Heizstrom der Röntgenröhre vor Aufnahmebeginn bei der Wahl der Aufnahme-Parameterkombination der über die Leitung 14 angewählten Information entsprechend bereits so eingestellt wird, daß durch die Röntgenröhre mit Aufnahmebeginn bereits mit großer Genauigkeit der richtige Romgenröhrenstrom fließt Entscheidend ist dabei, daß die Informationen im Speicher 11 während des Betriebs automatisch korrigiert werden. Der Speicher 11 liegt in einem Regelkreis für die Röntgenröhrenspannung und in ihm ist für jede Aufnahme-Parameterkombination der sich während einer Aufnahme ergebenden Röntgenröhrenheizstrom auch nach Beendigung der Aufnahme noch gespeichert und wird bei Beginn einer neuen Aufnahme der gewählten Aufnahme-Parameterkombination entsprechend abgefragt.

Aus der Fig.5 geht hervor, daß der Speicher 11 ein Speicherelement 17 aufweist, in dem für jede Aufnahme-Parameterkombination eine einen Grundwert des Heizstroms der Röntgenröhre charakterisierende Information gespeichert ist, und daß ferner im Speicher 11 ein lernfähiges Speicherelement 18 vorhanden ist. Die Ausgangssignale der Speicherelemente 17 und 18 werden in einem Addierer 19 addiert. Das lernfähige Speicherelement 18 enthält eine Speicherzelle 20 mit einer Adresse und eine Speicherzelle 21, deren Adressenzahl gleich der Adressenzahl des Speicherelements 17 ist und damit auch der Anzahl der Aufnahme-Parameterkombinationen entspricht. Die Speicherzelle 20 besitzt einen Schreib-Befehls-Eingang

22 und die Speicherzelle 21 einen Lese-Befehls-Eingang

23 und einen Schreib-Befehls-Eingang 24. Im Speicherelement 18 ist ferner ein Addierer 25, ein Analog-Digital-Wandler 26 und ein Komparator 27 vorhanden. Der

so Komparator 27 vergleicht das Eingangssignal am Eingang 16, das den Sollwert der Röntgenröhrenspannung verkörpert, mit dem Eingangssignal am Eingang 15, das den Istwert der Röntgenröhrenspannung darstellt

Das Ausgangssignal des Addierers 19, das den Vergleicher 10 steuert und damit die Länge der Ausgangsimpulse des Wechselrichters 2 bestimmt, ist die Summe aus dem Ausgangssignal des Speicherelements 17, das einer Basis-Heizimpulslänge entspricht, und dem Ausgangssignal des lernfähigen Speicherelements 18, das die Basis-Heizimpulslänge korrigiert.

Das Speicherelement 17 wird unabhängig von dem jeweils vorhandenen Röntgenröhrenexemplar und den verwendeten Kabellängen ganz allgemeingültig programmiert In dem Speicherelement 17 ist also in jeder Adresse eine solche Heizstrominformation gespeichert, daß selbst bei äußerster Exemplarstreuung der betreffenden Röntgenröhre im oberen Röntgenröhrenspan-

nungsbereich keine gefährlichen Überspannungen wegen Unterheizens und im oberen Röntgenröhrenstrombereich kein Überheizen auftreten kann.

Das lernfähige Speicherelemeni 18 ist vur der Inbetriebnahme des Rönlgenapparates auf allen Adres- ·'> sen leer. Die Adressen füllen sich jedoch bereits bei den ersten Testaufnahmen, wenn über die Eingänge 24 und 28 Schreib- und Lese-Befehle zugeführt werden.

Das Lernen des lernfähigen Speicherelements 18 vollzieht sich in folgender Weise: ι ο

Zunächst sorgt ein Impuls am Eingang 22 und ein Lese-Befehl am Eingang 23 dafür, daß die Speicherzelle 20 die Heizstrominformation, die unter der angewählten Adresse in der Speicherzelle 21 steht und die der eingestellten Aufnahme-Parameterkombination ent- π spricht, übernimmt, und für eine gewisse Zeit sowohl dem Addierer 19 als auch dem Addierer 25 zeigt. Der Komparator 27 erkennt, ob der Röntgenröhrenspannungs-Istwert zu groß ist, was eine größere Heizpulslänge erforderlich machen würde, ob er zu klein ist, was eine kleinere Heizpulslänge erforderlich machen würde oder ob er richtig ist. Dementsprechend bietet der Analog-Digital-Wandler 26 dem Addierer 25 eine 1, eine — 1 oder eine Null an. Nach bestimmten Zeitintervallen gibt man der Speicherzelle 21 zunächst einen Schreibimpuls, damit sie den gegenüber der unter der gewählten Adresse gespeicherten Heizstrominformation um 1, —1 oder überhaupt nicht korrigierten Wert der Heizstrominformation übernimmt dann parallel mit einem Schreibimpuls an der Speicherzelle 20 einen Leseimpuls, damit die Heizpulslänge während des nächsten Zeitintervalles von dem korrigierten Wert der Heizstrominformation bestimmt wird. Auf diese Weise folgen Schreib- und Lese-Befehle aufeinander und die Regelabweichung wird immer kleiner. Wenn die Regelabweichung den Wert Null erreicht hat, ist in der Speicherzelle 21 unter der gewählten Adresse eine Heizstrominformation gespeichert, die exakt dem Heizstrom entspricht, der während der Aufnahme die gewünschte Röntgenröhrenspannung zur Folge hat. Diese Heizstrominformation bleibt auch nach Beendigung der Aufnahme gespeichert und wenn mit derselben Aufnahme-Parameterkombination eine neue Aufnahme gemacht wird, wird die Röntgenröhre vor dieser neuen Aufnahme mit einem Heizstrom gespeist, der zu Beginn der neuen Aufnahme mit hoher Genauigkeit den richtigen Röntgenrohrenstrom zur Folge hat. Regelabweichungen sind also auf ein Minimum reduziert.

Die Zufuhr von Schreib- und Lesesignalen zu dem lernfähigen Speicherelement 18 ist nicht nur für dir Inbetriebnahme des Röntgenapparat« möglich, sondern sie kann auch während des normalen Betriebs wiederholt werden. In diesem Fall stellt sich der Röntgenapparat während des Betriebs automatisch nach, so daß Röntgenröhrenalterungen ausgeglichen werden.

Die Frequenz, mit der die Befehle auf den Leitungen 24 und 28 aufeinander folgen, kann aus dem Ausgangssignal des Zählers 6 (Fig. 1) durch Untersetzung abgeleitet werden. Dabei ist zu beachten, daß die Temperatur der Kaihodenwendei und somit auch der Röntgenröhrenstrom erst mit einer gewissen Verzögerung Heizstrom-Änderungen folgt. Damit also keine Regelschwingungen auftreten, muß die Untersetzung hinreichend groß gewählt werden.

Es ist zweckmäßig, das lernfähige Speicherelement 18 so auszuführen, daß es seine Informationen auch bei Netzausfällen behält.

Die Erfindung ist in Verbindung mit einer digitalen Röntgenröhrenspannungsregelung beschrieben. Sie ist jedoch auf eine solche Regelung nicht beschränkt, sondern auch bei einem Röntgendiagnostikapparat mit analog arbeitendem Röntgenröhrenspannungsregelkreis anwendbar.

Muß der Heizstrom der Röntgenröhre während einer Röntgenaufnahme entsprechend der Initiallastkurve reduziert werden, so kann das Impuls-Pausen-Verhältnis des Wechselrichters 2 beibehalten werden. Die Reduktion erreicht man vorteilhaft durch Verminderung der Ausgangsspannung des Netzteils 1 gemäß einer Steuerspannung, die ein speziell für diese Aufgabe dimensionierter Funktionsgenerator liefert (30 in F ig. 6).

Bei dem Ausführungsbeispiel ist der geregelte Aufnahme-Parameter die Röntgenröhrenspannung. Stattdessen kann aber auch der Inhalt des Speichers 11 (F i g. 1) bzw. des Speichers 18 (F i g. 5) nach Maßgabe des Ist-Sollwert-Vergleiches eines anderen Aufnahme-Parameters (z. B. des Röntgenröhrenstromes, der Röntgenröhrenleistung oder der Dosisleistung) korrigiert werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1 Patentansprüche:

1. Röntgendiagnostikapparat zum Anfertigen von Röntgenaufnahmen mit einem Regelkreis für einen vom Röntgenröhrenstrom abhängigen Aufnahme-Parameter, der Stellmittel (2, 10) für den Röntgenröhrenheizstrom enthält welche den Röntgenröhrenheizstrom während einer Aufnahme in Abhängigkeit von der Regeldifferenz zwischen Ist- und Sollwert des Aufnahme-Parameters im Sinne eines Angleiches des Istwertes an den Sollwert einstellen, wobei ein elektrischer Speicher (11) vorhanden ist, der an den Stellmitteln (2, 10) im Sinne der Einstellung des für den jeweiligen Wert des Aufnahme-Parameters gespeicherten Wertes des Heizstromes angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (11) ein lernfähiges Speicherelement (18) aufweist, dem über eine Ansteuer-Schaltung (25, 26, 27) ein die Regeldifferenz repräsentierendes Signal derart zugeführt wird, daß dieses Speicherelement (18) nach Beendigung einer Aufnahme einen Wert speichert, der dem sich bei dem gewählten Wert des Aufnahme-Parameters während einer Aufnahme ergebenden Röntgenröhrenheizstromv/ert entspricht, so daß an den Stellmitteln (2,10) jeweils vor Aufnahmebeginn derjenige Röntgenröhrenheizstrom eingestellt wird, der für den jeweils gewählten Wert des Aufnahme-Parameters gespeichert ist.

2. Röntgendiagnostikapparat nach Anspruch 1, bei dem der Speicher (11) im Regelkreis für den Aufnahme-Parameter liegt, dadurch gekennzeichnet, daß dem lernfähigen Speicherelement (18) ein weiteres Speicherelement (17) zugeordnet ist, das zu jeder Parameterkombination einen Grundwert speichert, wobei das lernfähige Speicherelement (18) einen Korrekturwert für den Röntgenröhrenheizstrom speichert.

3. Röntgendiagnostikapparat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der Heizspannung für die Röntgenröhre ein Heizspannungsgenerator (1, 2) für eine rechteckimpulsförmige Wechselspannung vorhanden ist, und daß die Stellmittel (2, 10) das Impuls-Pausen-Verhältnis des Rechteckinipulsgenerators (1, 2) beeinflussen.

4. Röntgendiagnostikapparat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Impulsoszillator (7), ein Zähler (6) für die Oszillatorimpulse und ein Binäruntersetzer (4), der auf den Heizspannungsgenerator (1, 2) im Sinne eines Polaritätswechsels von dessen Ausgangsimpulsen immer einwirkt, wenn der Zähler (6) das Ende seiner Zählkapazität erreicht hat, vorhanden sind, und daß in dem Speicher (11) zu jeder Adresse die Impulszahl für eine Halbwelle der Ausgangsspannung des Heizspannungsgenerators (1,2) als Heizstrominformation gespeichert ist.