EP0036181B1

EP0036181B1 - Röntgendiagnostikanlage mit einer Bildverstärker-Fernsehkette

Info

Publication number: EP0036181B1
Application number: EP81101799A
Authority: EP
Inventors: Klaus Dipl.-Ing. Brunn; Walter Polster
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1980-03-14
Filing date: 1981-03-11
Publication date: 1983-07-06
Also published as: DE3009952A1; US4649558A; DE3160551D1; EP0036181A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Röntgendiagnostikanlage mit einer Bildverstärker-Fernsehkette, mit einer Dosisleistungsregeleinrichtung für Durchleuchtung, durch die die mittlere Bildhelligkeit während der Durchleuchtung über die Röntgenröhrenleistung konstant gehalten wird, mit einem Belichtungsautomaten, der einen Integrator zur Bildung eines der jeweiligen Röntgenstrahlendosis pro Bild entsprechenden Signals aufweist, das über eine Schaltstufe die Abschaltung der Röntgenstrahlung beim Erreichen eines vorbestimmten Dosiswertes für eine Röntgenaufnahme bewirkt, mit Mitteln zur Einstellung der Aufnahme-Röntgenröhrenspannung in Abhängigkeit von der Patiententransparenz, und mit einer Speichervorrichtung, der ein der Patiententransparenz entsprechendes Transparenzsignal zuführbar ist, das der bei der einer Röntgenaufnahme oder Röntgenaufnahmeserie vorhergehenden Durchleuchtung automatisch eingestellten Röntgenröhrenleistung entspricht und das ein Signal am Ausgang der Speichervorrichtung abruft, das dem Röntgengenerator zur Einstellung zuführbar ist.
Eine Röntgendiagnostikanlage dieser Art ist in der US-A-3991 314 beschrieben. Bei dieser bekannten Röntgendiagnostikanlage wird der Speichervorrichtung ein Signal zugeführt, das der Röntgenröhrenspannung entspricht, die der bei einer Röntgenaufnahme oder Aufnahmeserie vorangehenden Durchleuchtung automatisch eingestellten Röntgenröhrenspannung entspricht. In der Speichervorrichtung sind dabei für die einzelnen Durchleuchtungsspannungssignale, die von der Transparenz des Patienten abhängen, Werte für die Aufnahmespannung an der Röntgenröhre programmiert. Über die Einstellung weiterer Aufnahmewerte, insbesondere den Grad der Ausnutzung der Belastbarkeit der Röntgenröhre, ist dieser Schrift nichts entnehmbar.
In der DE-A-1 929 894 ist eine Röntgendiagnostikanlage mit einer Bildverstärker-Fernsehkette, einer Dosisleistungsregeleinrichtung für Durchleuchtung, durch die die mittlere Bildhelligkeit während der Durchleuchtung über einen Durchleuchtungsparameter konstant gehalten wird, und einem Belichtungsautomaten mit einem Integrator zur Bildung eines der jeweiligen Röntgenstrahlendosis pro Bild entsprechenden Signals, das über eine Schaltstufe die Abschaltung der Röntgenstrahlung beim Erreichen eines vorbestimmten Dosiswertes bewirkt, sowie mit Mitteln zur Einstellung der Aufnahme-Röntgenröhrenspannung in Abhängigkeit von der Patiententransparenz, beschrieben. Bei dieser Röntgendiagnostikanlage wird beim Über- oder Unterschreiten eines vorgegebenen Zeitfensters für die Aufnahmezeit einer Röntgenaufnahme die Röntgenröhrenspannung so beeinflußt, daß die Aufnahmezeit des auf einen Verstellvorgang folgenden Bildes wieder innerhalb der durch das Zeitfenster vorgegebenen Grenzen liegt. Über die Einstellung der weiteren Aufnahmewerte, insbesondere der Röntgenröhrenleistung, und über den Überlastungsschutz der Röntgenröhre ist in dieser Schrift nichts ausgesagt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Röntgendiagnostikanlage der eingangs genannten Art so auszubilden, daß eine automatische Anpassung aller Aufnahmewerte an die jeweilige Patiententransparenz erfolgt, wobei eine optimale Ausnutzung der Belastbarkeit der Röntgenröhre gegeben ist.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der Speichervorrichtung für vorgegebene Werte der Patiententransparenz und weiterer Aufnahmeparameter je ein an die Röntgenröhrenbelastbarkeit angepaßtes, zusammengehörendes Wertepaar für die Röntgenröhrenleistung und die Aufnahmezeit gespeichert ist, daß das dem Röntgengenerator zuführbare Ausgangssignal der Speichervorrichtung der Röntgenröhrenleistung des abgerufenen Wertepaares entspricht, und daß das Transparenzsignal ferner am Ausgang der Speichervorrichtung ein weiteres Signal abruft, das der Belichtungszeit des abgerufenen Wertepaares entspricht und das einem Detektor zuführbar ist, der seinerseits so lange neue gespeicherte Wertepaare abruft, bis die Abweichung zwischen der vom Belichtungsautomaten geschalteten Aufnahmezeit und der abgerufenen Aufnahmezeit ein vorbestimmtes Maß nicht überschreitet.
Bei der erfindungsgemäßen Röntgendiagnostikanlage wird während einer einer Röntgenaufnahme oder Aufnahmeserie vorangehenden Durchleuchtung ein Signal von einem Durchleuchtungswert, beispielsweise der Röntgenröhrenspannung, abgeleitet, das die Transparenz des Patienten verkörpert. Dieses Signal bewirkt dann für eine Aufnahme oder Aufnahmeserie die automatische Einstellung der Röntgenröhrenleistung und der Aufnahmezeit. Für jede Patiententransparenz und weitere Aufnahmewerte, insbesondere die Bildfrequenz, die Szenenzeit und den gewählten Fokus der Röntgenröhre, kann dabei ein optimales Wertepaar für die Röntgenröhrenleistung und die Aufnahmezeit programmiert werden, so daß die Belastbarkeit der Röntgenröhre voll ausgenutzt wird.
Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß in der Speichervorrichtung ein Funktionsgenerator für die Festlegung eines Zeitfensters für die Aufnahmezeit und der zum jeweiligen Zeitfenster gehörenden Röntgenröhrenleistung in Abhängigkeit vom Transparenzsignal vorhanden ist. Bei dieser Weiterbildung erfolgt keine Korrektur des eingestellten Wertepaares für die Röntgenröhrenleistung und das Zeitfenster, wenn die geschaltete Aufnahmezeit innerhalb des Zeitfensters liegt. Wird das Zeitfenster jedoch nach oben oder unten überschritten, so wird das Wertepaar geändert, so daß bei der nächsten Aufnahme die Aufnahmezeit innerhalb des Zeitfensters liegt. Ist eine Änderung des Wertepaares nicht mehr möglich, so kann auch die Röntgenröhrenspannung zur Anpassung an die Patiententransparenz noch beeinflußt werden.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß Mittel für die freie Einstellung der Röntgenröhrenspannung vorhanden sind, die Korrektursignale für die Speichervorrichtung liefern, damit die Dosis pro Bild konstant bleibt und eine Überlastung der Röntgenröhre verhindert wird.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild einer Röntgendiagnostikanlage nach der Erfindung, und
Fig. 2 bis 4 graphische Darstellungen zur Erläuterung der Fig. 1.

In der Fig. 1 ist ein Röntgengenerator 1 dargestellt, der eine Röntgenröhre 2 speist, die einen Patienten 3 durchstrahlt und ein Röntgenschattenbild auf dem Eingangsleuchtschirm eines Röntgenbildverstärkers 4 erzeugt. Das Ausgangsbild des Röntgenbildverstärkers 4 wird über einen halbtransparenten Spiegel 9 einer Filmkamera 6 sowie einer Fernsehkamera 7 zugeführt. Die Fernsehkamera 7 erzeugt auf einem Fernsehmonitor 8 ein Durchleuchtungsbild.
Im Strahlengang zwischen dem Ausgangsleuchtschirm des Röntgenbildverstärkers 4 und dem Spiegel 9 liegt ein ebenfalls halbdurchlässiger Spiegel 5, der einem Fotomultiplier 10 ein der mittleren Bildhelligkeit entsprechendes Lichtsignal zuführt. Dieses Lichtsignal wird vom Fotomultiplier 10 in ein an seinem Ausgang 11 erscheinendes entsprechendes elektrisches Signal umgewandelt. Über einen Schalter 12 ist dieses Signal während der Durchleuchtung einer Dosisleistungsregeleinrichtung 13 zuführbar, die die Durchleuchtungswerte, also den Röntgenröhrenstrom und die Röntgenröhrenspannung, während einer Durchleuchtung so verändert, daß die mittlere Bildhelligkeit konstant bleibt. Sie liefert an ihrem Ausgang 14 ein den jeweiligen Durchleuchtungswerten und damit der Patiententransparenz entsprechendes Transparenzsignal.
Während einer Röntgenaufnahme liefert der Fotomultiplier 10 über den Schalter 12 in seiner gestrichelten Position einem Integrator 15 ein Signal, das durch Integration in ein der Strahlendosis entsprechendes Signal umgewandelt wird, das einem Schwellwertschalter 16 zugeführt wird. Der Schwellwertschalter 16 liefert dem Röntgengenerator 1 ein Abschaltsignal, wenn eine vorbestimmte Strahlendosis erreicht ist; er legt also die Belichtungszeit für eine Röntgenaufnahme fest. Die Komponenten 10, 15 und 16 bilden somit einen Belichtungsautomaten zur Bildung eines der Röntgenstrahlendosis pro Bild entsprechenden Signals, das über den Schwellwertschalter 16 als Schaltstufe die Abschaltung der Röntgenstrahlung beim Erreichen eines vorbestimmten Dosiswertes bewirkt.
Am Schwellwertschalter 16 ist ein Zeitfensterdetektor 17 angeschlossen, der ein einstellba, Zeitfenster für die Aufnahmezeit einer Röntgenaufnahme vorgibt. Während einer Röntgenaufnahme ist ein Schalter 18 in seine gestrichelt gezeichnete Position umgelegt, so daß eine Korrektur der Aufnahmewerte in der nachfolgend noch beschriebenen Weise möglich ist, wenn die vom Belichtungsautomaten geschaltete Aufnahmezeit das jeweils vorgegebene Zeitfenster nach unten oder oben überschreitet.
Vom Schalter 18 führt eine Leitung zu einem Speicher 19, in dem für jede Transparenz eine Information für einen Funktionsgeber 20 gespeichert ist. Im Funktionsgeber 20 ist die Abhängigkeit des Zeitfensters und der Röntgenröhrenleistung von der Transparenz gespeichert. Ein dem Zeitfenster entsprechendes Signal liegt am Ausgang 21 und ein der Röntgenröhrenleistung entsprechendes Signal liegt am Ausgang 22.
Während einer Durchleuchtung nehmen die Schalter 12 und 18 ihre voll ausgezogen gezeichneten Stellungen ein. Die mittlere Bildhelliykeit wird dabei konstant gehalten und über die Leitung 14 erhält der Speicher 19 ein der Transparenz entsprechendes Signal, so daß er dem Funktionsgeber 20 eine der Transparenz entsprechende Information zuführt. Der Funktionsgeber 20 sowie die Komponenten 15, 16, 17 sind während einer Durchleuchtung vom Generator 1 abgeschaltet.
Wird nun nach einer Durchleuchtung eine Kinoszene aufgenommen, so werden die Schalter 12 und 18 in ihre gestrichelt gezeichneten Stellungen umgelegt. Dadurch wird über den Funktionsgeber 20 die Röntgenröhrenleistung eingestellt. Ferner erhält der Fensterdetektor 17 ein der Zeitfensterbreite und der Ober- und Untergrenze des Zeitfensters entsprechendes Signal, wobei diese Werte ebenfalls in Abhängigkeit von der Transparenz festgelegt sind.
Der Fensterdetektor 17 überwacht nun während einer Röntgenaufnahme bei einer Kinoszene, ob die Aufnahmezeit innerhalb des durch den Funktionsgeber 20 festgelegten Zeitfensters liegt. Ist dies nicht der Fall, so beeinflußt er über die Leitung 23 den Speicher 19, d. h. er wählt in Abhängigkeit von der tatsächlich geschalteten Aufnahmezeit aus dem Speicher 19 eine neue Transparenzinformation aus, die aus dem Funktionsgeber 20 ein neues Wertepaar für das Zeitfenster und die Röntgenröhrenleistung abfragt. Dieses neue Wertepaar wird dann im Röntgengenerator 1 eingestellt und im Fensterdetektor 17 eingegeben. Liegt dann die Aufnahmezeit innerhalb des neuen Zeitfensters, so erfolgt keine Korrektur mehr, im anderen Fall erfolgt noch einmal eine Korrektur, und zwar so lange, bis die Aufnahmezeit innerhalb des Zeitfensters liegt. Dem Funktionsgeber 20 wird über eine Leitung 24 ein der Bildfrequenz, über eine Leitung 25 ein der Szenenzeit und über eine Leitung 26 ein dem gewählten Fokus der Röntgenröhre entsprechendes Signal zugeführt, das zusätzlich zu dem Transparenzsignal auf der Leitung 19a die Auswahl des Wertepaares für die Röntgenröhrenleistung und die Aufnahmezeit bewirkt.
Auch die Röntgenröhrenspannung wird in Abhängigkeit von der Transparenz des Patienten automatisch festgelegt. Hierzu ist ein kV-Speicher 27 vorgesehen, der am Eingang 28 ein der Patiententransparenz entsprechendes Signal erhält und in dem für jede Patiententransparenz eine optimale Röntgenröhrenleistung gespeichert ist. Ein der abgerufenen Röntgenröhrenspannung entsprechendes Signal bewirkt über die Leitung 29 die Einstellung der Röntgenröhrenspannung im Röntgengenerator 1. Gleichzeitig erhält der Funktionsgeber 20 über die Leitung 30 ein der abgerufenen Röntgenröhrenspannung entsprechendes Signal, so daß dieser das für die richtige Belichtung erforderliche und für eine Aufnahmeserie zulässige Wertepaar aus Röntgenröhrenleistung und Aufnahmezeit einstellen kann. Wenn die geschaltete Aufnahmezeit von der im Funktionsgeber 20 abgerufenen Zeit unzulässig abweicht, jedoch eine Korrektur über die Röntgenröhrenleistung und das Zeitfenster, d. h. die Pulsbreite für eine Röntgenaufnahme nicht mehr möglich ist, wird über die Leitung 31 die Röntgenröhrenspannung korrigiert, d. h. ein neuer geeigneter Röntgenröhrenspannungswert im kV-Speicher 27 abgerufen.
Am kV-Speicher 27 ist eine Einstellvorrichtung 32 für die freie Einstellung der Röntgenröhrenspannung angeschlossen. Erfolgt diese freie Einstellung, so erhält der Funktionsgeber 20 über die Leitung 30 ein Korrektursignal, so daß die Aufnahmezeit, also das Zeitfenster, und die Röntgenröhrenleistung so festgelegt werden, daß weiterhin die richtige Belichtung erhalten bleibt (d. h. Dosis pro Bild ist konstant) und mit Sicherheit eine Überlastung der Röntgenröhre verhindert wird. Diese Überlastung ist auch während der automatischen Einstellung der Röntgenröhrenspannung immer mit Sicherheit verhindert, denn zu jeder Patiententransparenz werden nur solche Wertepaare aus Aufnahmezeit und Röntgenröhrenleistung aus dem Funktionsgeber 20 abgefragt und über den kV-Speicher 27 nur eine solche Röntgenröhrenspannung eingestellt, daß die Röntgenröhre 2 nicht überlastet wird.
In den Fig. 2 bis 4 sind vier Transparenzbereiche I bis IV eines Patienten dargestellt. Die Fig. 2 zeigt dabei den Verlauf der Röntgenröhrenspannung (kV) in Abhängigkeit von der Patientendikke, der im kV-Speicher 27 programmiert ist; die Fig. 3 zeigt den Verlauf des Zeitfensters (ms) in Abhängigkeit von der Patientendicke und die Fig. 4 zeigt den Verlauf der Röntgenröhrenleistung (kW) in Abhängigkeit von der Patientendicke. Diese beiden Verläufe sind im Funktionsgeber 20 programmiert. Der Bereich I entspricht dabei einem sehr dünnen Patienten und der Bereich IV einem sehr dicken Patienten. Die den Bereichen I bis IV zugeordneten Patientendicken nehmen also von I bis IV zu.
Die Fig. 3 zeigt, daß in Abhängigkeit von der Patientendicke zunächst Wertepaare aus etwa konstanter Aufnahmezeit und ansteigender Röntgenröhrenleistung programmiert sind (Bereich I), daß dann im Bereich II bei konstanter Röntgenröhrenleistung ansteigende Werte der Aufnahmezeit festgelegt sind, daß dann im Bereich 111 bei abfallender Röntgenröhrenleistung weiter ansteigende Aufnahmezeiten vorgegeben sind und daß schließlich bei reduzierter konstanter Röntgenröhrenleistung und konstanter Aufnahmezeit die Röntgenröhrenspannung ansteigt. Im Bereich IV erfolgt also der geschilderte Abruf neuer Röntgenröhrenspannungswerte aus dem kV-Speicher 27 durch den Funktionsgeber 20.
Bei dem Ausführungsbeispiel wird für die durch die Belichtungsautomaten 10, 15, 16 geschaltete Aufnahmezeit ein Zeitfenster vorgegeben. Liegt die Aufnahmezeit innerhalb des Zeitfensters, so erfolgt keine Korrektur des Wertepaares aus Aufnahmezeit (Zeitfenster) und Röntgenröhrenleistung sowie ebenfalls keine Korrektur der Röntgenröhrenspannung. Im anderen Fall wird mindestens das Wertepaar aus Aufnahmezeit und Röntgenröhrenleistung, gegebenenfalls auch die Röntgenröhrenspannung (Bereich IV), verändert, so daß bei der nächsten Aufnahme nach der Veränderung die Aufnahmezeit wieder innerhalb des Zeitfensters liegt. Es ist auch möglich, kein Zeitfenster, sondern einen einzigen Aufnahmezeitwert vom Funktionsgeber 20 aus vorzugeben. In diesem Fall erfolgt dann eine Korrektur, wenn die tatsächlich geschaltete Aufnahmezeit mit dem vorgegebenen Aufnahmezeitwert nicht übereinstimmt. Das Zeitfenster wird bei dem Ausführungsbeispiel durch einen Funktionsgenerator im Funktionsgeber 20 vorgegeben. Auch für die Röntgenröhrenleistung ist ein Funktionsgenerator im Funktionsgeber 20 vorhanden. Die entsprechenden Funktionen sind in der Fig. 1 im Funktionsgeber 20 eingezeichnet. Sie entsprechen den Funktionen gemäß den Fig. 3 und 4.
Die Einstellung der Röntgenröhrenspannung über den kV-Speicher 27 erfolgt natürlich nur im Aufnahmebetrieb. Im Durchleuchtungsbetrieb übernimmt diese Aufgabe die Dosisleistungsregeleinrichtung 13.

Claims

1. Röntgendiagnostikanlage mit einer Bildverstärker-Fernsehkette (7, 8), mit einer Dosisleistungsregeleinrichtung (4, 5, 10, 13) für Durchleuchtung, durch die die mittlere Bildhelligkeit während der Durchleuchtung über die Röntgenröhrenleistung konstant gehalten wird, mit einem Belichtungsautomaten (10, 15, 16), der einen Integrator (15) zur Bildung eines der jeweiligen Röntgenstrahlendosis pro Bild entsprechenden Signals aufweist, das über eine Schaltstufe (16) die Abschaltung der Röntgenstrahlung beim Erreichen eines vorbestimmten Dosiswertes für eine Röntgenaufnahme bewirkt, mit Mitteln (27, 29) zur Einstellung der Aufnahme-Röntgenröhrenspannung in Abhängigkeit von der Patiententransparenz, und mit einer Speichervorrichtung (19, 20), der ein der Patiententransparenz entsprechendes Transparenzsignal zuführbar ist, das der bei der einer Röntgenaufnahme oder Röntgenaufnahmeserie vorhergehenden Durchleuchtung automatisch eingestellten Röntgenröhrenleistung entspricht und das ein Signal am Ausgang der Speichervorrichtung (19, 20) abruft, das dem Röntgengenerator (1) zur Einstellung zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Speichervorrichtung (19, 20) für vorgegebene Werte der Patiententransparenz und weiterer Aufnahmeparameter je ein an die Röntgenröhrenbelastbarkeit angepaßtes, zusammengehörendes Wertepaar für die Röntgenröhrenleistung und die Aufnahmezeit gespeichert ist, daß das dem Röntgengenerator (1) zuführbare Ausgangssignal der Speichervorrichtung (19, 20) der Röntgenröhrenleistung des abgerufenen Wertepaares entspricht, und daß das Transparenzsignal ferner am Ausgang der Speichervorrichtung ein weiteres Signal abruft, das der Belichtungszeit des abgerufenen Wertepaares entspricht und das einem Detektor (17) zuführbar ist, der seinerseits so lange neue gespeicherte Wertepaare abruft, bis die Abweichung zwischen der vom Belichtungsautomaten (10, 15, 16) geschalteten Aufnahmezeit und der abgerufenen Aufnahmezeit ein vorbestimmtes Maß nicht überschreitet.

2. Röntgendiagnostikanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Speichervorrichtung (19, 20) ein Funktionsgenerator für die Festlegung eines Zeitfensters für die Aufnahmezeit und der zum jeweiligen Zeitfenster gehörenden Röntgenröhrenleistung in Abhängigkeit vom Transparenzsignal vorhanden ist.

3. Röntgendiagnostikanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (32, 27) für die freie Einstellung der Röntgenröhrenspannung vorhanden sind, die Korrektursignale für die Speichervorrichtung (19, 20) liefern, damit die Dosis pro Bild konstant bleibt und eine Überlastung der Röntgenröhre verhindert wird.