DE1236669C2 - Drehstrom - roentgendiagnostikapparat - Google Patents
Drehstrom - roentgendiagnostikapparatInfo
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Description
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. Cl.:
H05g
Nummer: 1 236 669
Aktenzeichen: H 57226 VIII c/21 g
Anmeldetag: 21. September 1965
Auslegetag: 16. März 1967
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Herstellung von Röntgenaufnähmen vorzugsweise für
Drehstrom-Röntgendiagnostikapparate mit zwei Schalttrioden und einem Organ- bzw. Organgruppenwähler,
einer sogenannten Organautomatik, und mit Mitteln, mit denen während der Exposition der Aufnahme
die an der Röntgenröhre liegende Spannung in ihrem Wert geändert wird,
Röntgendiagnostikapparate mit Schalttrioden, die gleichzeitig auch zum Regeln und Glätten der Hochspannung
dienen, sind bekannt. Es sind weiter Röntgendiagnostikapparate mit einer Organautomatik bekannt.
Bei Apparaten dieser Art werden mit einem einzigen Regler alle Aufnahmekenngrößen, wie die
Kilovolt (kV), das Milliamperesekundenprodukt (mAs-Produkt) sowie der die Röntgenröhre durchfließende
Strom oder an Stelle des mAs-Produkts die Belichtungszeit gewählt. Die Anpassung an die unterschiedliche
Objektdicke erfolgt in diesem Fall mit einem zweiten, meist vielstufigen Regler, wobei noch
zur Erfassung größerer Dickenunterschiede des gleichen Aufnahmeobjektes mehrere Organfelder zur
günstigeren Anpassung vorgesehen sind. Bei der Anpassung insbesondere des Bildcharakters an das betreffende
Aufnahmeobjekt muß der Einstellende die Stärke des Objektes sowie dessen Absorptionsverhältnisse,
wenn nicht mit einem Belidhtungsautomaten gearbeitet wird, berücksichtigen. Es gehören
auch bei dieser schon relativ einfachen Einstelltechnik noch reichliche Erfahrungen dazu, um optimale
Aufnahmeergebnisse zu erzielen.
Für die Röntgenschirmbildfotografie wurden, um die Arbeit des Anpassens der kV-Zahl an die Objektdicke
zu vermeiden, Röntgendiagnostikapparate gebaut, die mit fallendem Röhrenstrom arbeiten. Die
Belastungscharakteristik des Hochspannungsgenerators ist bei einem solchen Apparat so ausgelegt, daß
bei fallendem Röhrenstrom die Hochspannung ansteigt. Die Beendigung der Aufnahme geschieht
durch einen Belichtungsautomaten, der bei Erreichen der gewünschten Filmschwärzung die Aufnahme beendet.
Die Änderungsgeschwindigkeit der Hochspannung wird in diesem Fall von der thermischen Trägheit
der Glühkathode der Röntgenröhre bestimmt. Bei Verwendung einer Röntgenröhre mit einer Kathode,
die eine andere thermische Trägheit hat, ist der Abfall des Röhrenstromes entsprechend zeitlich
geändert und damit auch der Anstieg der Hochspannung. Apparate nach diesem Konstruktionsprinzip
können sich durchaus für ein Aufnahmeobjekt bei Verwendung einer bestimmten Röntgenröhrentype
bewähren.
Einrichtung zur Herstellung von
Röntgenaufnahmen
Röntgenaufnahmen
Anmelder:
Fritz Hofmann
Fritz Hofmann
Gesellschaft mit beschränkter Haftung
für Elektrotechnik,
Erlangen, Hofmannstr. 30
für Elektrotechnik,
Erlangen, Hofmannstr. 30
Als Erfinder benannt:
Kurt Schwarzer, Spardorf über Erlangen
Um den vorstehend beschriebenen Mangel zu beseitigen, wurde bei einem bekannten Röntgenapparat
in den Primärkreis des Hochspannungstransformators ein durch einen Motor geregelter Widerstand eingeschaltet,
bei dem ein Stromabnehmer auf einer Kontaktbahn gleitet und Anschläge vorgesehen sind, um
den Regelweg und gegebenenfalls auch die Regelgeschwindigkeit zu ändern. Dadurch wird erreicht,
daß die Hochspannung an der Röntgenröhre während der Belichtungszeit von einem vorwählbaren
Anfangswert bis auf den vorgewählten Höchstwert ansteigt, sofern nicht der Belichtungsautomat schon
vor dem Erreichen des Höchstwertes die Hochspannung unterbricht.
Die vorstehend beschriebene Einrichtung zum Steuern der Hochspannung während der Belichtungszeit
einer Röntgenaufnähme ist bei Anwendung von Hochleistungsröntgenröhren zu träge.
Es sind auch schon Röntgendiagnostikapparate bekanntgeworden, bei denen Schaltventile (d. h. Elektronenröhren
mit mindestens einem Steuergitter) verwendet werden. Mit diesen Schaltventilen, auch
Schalttrioden genannt, wird der Hochspannungskreis durch Beeinflussung des Gitters dieser Röhren gesteuert.
Man kann durch diese Steuerung die Hochspannung ein- und ausschalten sowie die Spannung regeln
und zusätzlich auch noch konstant halten. Bei Apparaten nach diesem Prinzip ist allerdings die Hochspannung
während der Dauer der Röntgenaufnahme konstant und wäre es auch dann, wenn mit fallendem
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Röhrenstrom gearbeitet wird. Man nennt diese Belastungsart fallende Last oder Initiallast.
Bei einem anderen Röntgenapparat wird die Schalt- und Regeltriode von einem Dosismesser so
beeinflußt, daß während der Aufnahme bestimmte Belastungs- und Beliohtungsbedingungen eingestellt
werden, insbesondere derart, daß die Röntgenröhre nicht überlastet wird.
Dieser Anwendung der Schalttrioden haftet der Mangel an, daß die in den Schalttrioden entstehenden
Verluste sehr hoch sind, weil die gesamte Spannungsregelung nur mit diesen Schalttrioden vorgenommen
wird. Es wird z. B. der größte Teil der vom Hochspannungsgenerator abgegebenen Leistung dann
in den Schalttrioden vernichtet, wenn eine Röntgenaufnähme mit kleiner Spannung und hohem Röhrenstrom
hergestellt wird. Darüber hinaus sind diese bekannten Schalttrioden bisher nur in Apparaten verwendet
worden, die mit konstanter Spannung während der Dauer der Röntgenaufnahme arbeiten.
Ziel der Erfindung ist es, die Anpassung der Röhrenspannung an das Aufnahmeobjekt zu vereinfachen,
die Pulsation der Röhrenspannung bei einem Drehstrom-Röntgendiagnostikapparat zu beseitigen,
die Verluste in den Schalttrioden beim Glätten der Röhrenspannung und damit die Leistungsaufnahme
aus dem Stromversorgungsnetz klein zu halten. Die Erfindung betrifft also einen Röntgenapparat mit
Organautomatik zur Herstellung von Röntgenaufnahmen mit einem Organ- bzw. Organgruppenwähler
und zwei Schalttrioden im Hochspannungskreis, welche zum Ein- und Ausschalten der Hochspannung
sowie zur Feinregulierung und Glättung der Hochspannung dienen, vorzusweise einen Drehstrom-Röntgendiagnostikapparat
dieser Art. Das erstrebte Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß mit dem Organ- bzw. Organgruppenwähler über einen
Regler ein Wert für die Hochspannung am Ausgang des Hochspannungserzeugers (1) eingestellt wird, der
um einen gewissen Betrag über der höchsten gewünschten Aufnahmespannung für das betreffende
Organ bzw. die Organgruppe liegt, und zugleich die Gitterspannungen für die zwei Schalt- und Glättungstrioden
(7, 8) so eingestellt werden, daß durch die Spannungsverminderung, die durch das Abschneiden
der Spannungsspitzen durch die Trioden auftritt, an der Röntgenröhre (9) der gewünschte Höchstwert der
Hodhspannung für das betreffende Organ sichergestellt ist, und daß weitere Mittel mit dem Organbzw.
Organgruppenwähler in den Gitterkreis der Schalttrioden eingeschaltet werden, die bewirken,
daß in bekannter Weise die Hochspannung während der Belichtungszeit von einem vorgewählten Anfangswert
auf den gewählten Höchstwert ansteigt, sofern nicht schon vor Erreichen des Höchstwertes
die Hochspannung von einem Belichtungsautomaten unterbrochen wird.
Röntgenapparate nadh der Erfindung haben den Vorteil, daß Aufnähmen mit den kürzestmöglichen
Belichtungszeiten hergestellt werden können, weil sie mit völlig geglätteter Gleichspannung arbeiten. Es
fehlen auch noch die kleinen Pulsationen, wie sie noch bei Drehstrom-Röntgendiagnostikapparaten mit
Drei- oder Sechsphasengleichrichtung vorhanden sind. Darüber hinaus bieten sie den Vorteil für den
die Aufnahme Herstellenden, daß der Wert der Hochspannung nicht wie bisher genau an das Objekt
angepaßt werden muß, weil die Hochspannung sich
während der Aufnahme von einem Anfangswert auf den gewählten Höchstwert innerhalb der längsten zu
erwartenden Belichtungszeit ändert.
Wird bei einem Röntgenapparat nach der Erfindung bei den kleinsten und auch den größten vorkommenden
Dimensionen des aufzunehmenden Objekts immer mit dem gleichen Anfangswert der Hochspannung die Aufnähme begonnen, dann kann
es vorkommen, daß beim dünnsten Objekt die Anfangsspannung zu hoch ist, so daß der Bildcharakter
der Aufnähme zu hart ist, während beim dicksten vorkommenden gleichen Objekt die Anfangsspannung
zu niedrig sein kann. Die relativ weiche Strahlung der Anfangsspannung wird von dem Objekt
absorbiert, ohne zur Bildgebung praktisch beizutragen. Der Patient wird in diesem Fall mit einer zu
hohen Strahlendosis belastet.
Zur Vermeidung dieses Mangels wird vorzugsweise bei dem erfindungsgemäßen Röntgenapparat mit dem
Organwähler die Anfangsspannung für das »Normalobjekt gewählt und mit zwei weiteren Schaltern die
Gitterspannungen der Trioden im Hochspannungskreis so beeinflußt, daß der Anfangswert der Hochspannung
für dünnere Patienten niedriger und für stärkere Patienten höher zu liegen kommt. Der mit
dem Organwähler festgelegte Höchstwert für die Hochspannung bleibt dabei unverändert.
Die Korrektur des Anfangswertes der Hochspannung durch Beeinflussung der Gittervorspannungen
der Schalttrioden ergibt eine einfache technische Lösung. Es ist auch möglich, einen Apparat so zu
gestalten, daß mit dem Organ- bzw. Organgruppenwähler lediglich der Höchstwert für die Hochspannung
festgelegt wird und daß drei Korrekturschalter für das betreffende Objekt oder die Objektgruppe
vorgesehen werden. Diese drei Korrektursdhalter werden zur Anpassung an dünne, normale und starke
Objekte benutzt.
Eine Organautomatik bei dem Röntgenapparat nach der Erfindung wird aus Gründen der Einfachheit
und Übersichtlichkeit günstig als Organgruppenautomatik ausgeführt. Es werden z. B. zwei Gruppen
für die Extremitäten, eine Gruppe für den Magen, eine Gruppe für die Wirbelsäule und eine Gruppe
für die Lunge vorgesehen. Die Anstiegsgeschwindigkeit der Spannung wird bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
des Röntgenapparates nach der Erfindung mit dem Organgruppenwähler festgelegt. So wird z. B. — vorausgesetzt ist die Verwendung
von hodhtourigen Hochleistungsdrehanodenröntgenröhren — die Anstiegsgeschwindigkeit so eingestellt,
daß z. B. bei der Herstellung von Lungenaufnahmen die Spannung in etwa 0,02 bis 0,03 Sekunden ihren
Höchstwert erreicht, während für den Magenbetrieb die Spannung in etwa 0,05 Sekunden auf den Höchstwert
ansteigt. Dagegen wird die Spannung bei der Gruppe für die Lendenwirbelsäule in etwa 0,8 bis
1 Sekunde auf den Höchstwert ansteigen.
Es ist auch günstig, die Spannung nicht kontinuierlich bis zur längsten zu erwartenden Belichtungszeit
ansteigen zu lassen, sondern die Einstellung wird zweckmäßigerweise so vorgenommen, daß der Spannungsanstieg
beim »Normalobjekt« nach etwa 60 bis 70 0Zo der längsten zu erwartenden Belichtungszeit beendet
ist und daß dann bis zur längsten Belichtungszeit, die im wesentlichen durch die Belastungsgrenze
der Röntgenröhre bestimmt wird, der Höchstwert der Hochspannung wirksam ist.
Röntgendiagnostikapparate haben einen Regler zum Einstellen der für die Aufnahme erforderlichen
Hochspannung. Dieser Regler ist bei dem Apparat nach der Erfindung auch voihanden. Mit diesem
wird die dem Hochspannungsgenerator zugeführte Spannung um einen gewissen Betrag höher eingestellt
als die für die Aufnahme notwendige Spannung. Dieser Regler kann z. B. mit einer Nachlaufsteuerung
versehen sein. Mittel zur Berücksichtigung des Spannungsabfalls sind vorgesehen. Eine einfache Ausführung
eines Apparates ergibt sich dadurch, daß mit dem kV-Regler nach Umschaltung auf Organautomatik
die Organgruppen gewählt werden. Die verschiedenen Organgruppen haben manchmal annähernd
die gleichen Anfangsspannungen und in einigen Fällen auch noch etwa die gleichen Höchstspannungen.
Bei der Wahl der Organgruppen mit dem kV-Wähler kann es leicht vorkommen, daß die
betreffenden zusätzlichen Einstellmittel zum Einstellen des Heizstromes für die Röntgenröhre und
der Gittervorspannungen für die Sdhalttrioden so eng beieinander zu liegen kommen, daß Unsicherheiten
beim Einstellen entstehen. Diese Schwierigkeit ist dadurch zu vermeiden, daß mit dem Regler für die
kV der Röhrenstrom für die betreifende Organgruppe verschieden hoch eingestellt wird. Die Organmarken
liegen dann entsprechend dem auftretenden Spannungsabfall auseinander. Extremitäten wird man z. B.
nicht mit der gleichen Röhrenleistung wie die Lunge aufnehmen, aber etwa mit der gleichen Röhrenspannung.
Durdh die unterschiedlichen Röhrenströme — z. B. 800 mA für die Lunge und 150 mA für die
Extremitäten -— kann erreicht werden, daß die betreffenden Organfelder, die längs der kV-Skala angeordnet
liegen, nicht übereinander zu liegen kommen.
Der Röntgenapparat nach der Erfindung kann von Organautomatik auf freien Betrieb umgeschaltet
werden. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wird beim Arbeiten im freien Betrieb das Feld mit den
Organfeldern abgedeckt und beim Arbeiten mit Organgruppenautomatik ist die kV-Skala abgedeckt
oder weggeklappt.
Die Organgruppenautomatik wird in der Praxis für die Routinetechnik herangezogen werden. Spezialaufnahmen
dagegen werden bei freier Wahl der Aufnahmekenngrößen hergestellt.
Aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit wird ein Ausführungsbeispiel des Röntgenapparates nach
der Erfindung beschrieben, bei dem kein gesonderter Organgruppenwähler vorgesehen ist, sondern die
Organgruppen mit dem kV-Regler gewählt werden. Die folgende Darstellung soll nur das Prinzip zeigen,
während Einzelheiten über die Steuerung von Schalttrioden z. B. durch die deutschen Patentschriften
974 342 und 946 250 bekannt sind.
In Abb. 1 ist mit 1 der Drehstrom-Hochspannungsgenerator bezeichnet. Er enthält einen Hochspannungstransformator
mit je drei Sekundärspulen, wovon z. B. die ersten drei in Stern und die zweiten
drei in Dreieck geschaltet sind, damit nach der Gleichrichtung durch zwei Dreiphasenbrückenschaltungen
schon eine Gleichspannung mit einer relativ kleinen Pulsation an den Hochspannungskabelstecktöpfen
2 und 3 auftritt. Die Gleichrichtersätze der Dreiphasenbrückenschaltungen sind einseitig geerdet,
wovon die eine direkt geerdet ist und die andere über das Milliamperemeter 4. Die praktisch auf Erdpoten-
tial liegenden Enden der Gleichrichterbrückenschaltungen sind an die Klemmen 5 und 6 angeschlossen.
Die an den Kabelstecktöpfen 2 und 3 herrschende Hochspannung wird den Schalt- und Regeltrioden 7
und 8 zugeführt. Von den Trioden werden die noch vorhandenen Spannungsspitzen, d. h. die Pulsation
der Spannung, abgeschnitten, so daß der Röntgenröhre 9 eine praktisch pulsationsfreie Spannung zugeführt
wird. Deshalb muß die an den Kabelstecktopfen 2 und 3 auftretende Spannung um einen
gewissen Betrag oberhalb der an der Röntgenröhre 9 während der Aufnähme herrschenden Spannung
liegen, damit die Welligkeit der vom Generator 1 gelieferten Spannung von den Trioden 7 und 8 abgeschnitten
werden kann. Zu diesem Zweck werden die dem Hochspannungsgenerator zugeführten Spannungen
u, ν, w um den erforderlichen Betrag höher eingestellt. Mit 10 ist der Drehknopf des kV-Reglers
bezeichnet. Beim Drehen dieses Reglers im Uhrzeigersinn bewegen sich die Kohlerollen 11,12 und
13 auf den blankgemadhten Bahnen des Vortransformators mit den Wicklungen 14, 15 und 16 vom
Sternpunkt weg in Richtung der offenen Spulenenden. Uber die Kohlerollen 17,18 und 19 wird die
Netzspannung R, S und T über den Schalter 20 zugeführt.
Wenn im freien Betrieb gearbeitet wird, wird die Spannung u, v, w in der gleichen Weise dem Hochspannungsgenerator
1 zugeführt wie beim Arbeiten mit Automatik. Bekannte Mittel zur Kompensation
des zu erwartenden Spannungsabfalls in der Gesamtapparatur einschließlich des Spannungsabfalls im
Stromversorgungsnetz sind vorgesehen; aber hier nicht gezeichnet. Die Einrichtungen zur Erzeugung
der Gitterspannungen für die Schalttrioden sind in dem Block 21 untergebracht. BeimArbeiten im freien
Betrieb werden zwangläufig mit dem Verstellen der Köhlerollen 11,12 und 13 die erforderlichen Gittervorspannungen,
die dem Block 21 entnommen werden, entsprechend den Bedürfnissen mitgeregelt.
Wird jedoch mit Organautomatik gearbeitet, dann sind weitere Mittel zur Beeinflussung der Gittervorspannung
erforderlich, und zwar muß einmal für den Höchstwert der Hochspannung eine entsprechende
Gitterspannung und zum anderen noch eine zusätzliche Gitterspannung eingestellt werden, welche die
Hochspannung von einem festgelegten Anfangswert auf den organabhängig gewünschten Höchstwert ansteigen
läßt. Hierzu sind in Abb. 1, allerdings nur im Prinzip, die verstellbaren Kontaktschienen 22, 23,
24, 25 und 26 zum Einstellen des gewünschten Höchstwertes sowie die verstellbaren Kontaktschienen
27, 28, 29, 30 und 31 zum Einstellen der Mittel gezeigt, welche die Anstiegsgeschwindigkeit der
Hochspannung von dem gewählten Anfangswert zu dem gewählten Höchstwert festlegen. Die festen Kontaktsc'hienen
32 und 33 erhalten Verbindung zu den einstellbaren Kontaktsdhienen über die Schleifer 34
und 35. Die verstellbaren Kontaktschienen sind deshalb vorgesehen, um eine einwandfreie überlappungsfreie
Justierung der verschiedenen Gittervorspannungen zu dem Heizstrom und zur Primärspannung
des Hochspannungsgenerators 1 mühelos zu ermöglichen.
Bemerkt sei in diesem Zusammenhang, daß ein Apparat nach der Erfindung entweder mit konstantem
Röhrenstrom oder mit zeitlich in der Höhe sich änderndem Röhrenstrom betrieben werden kann.
Claims (4)
1. Röntgenapparat mit Organautomatik zur Herstellung von Röntgenaufnahmen mit einem
Organ- bzw. Organgruppenwähler und zwei Schalttrioden im Hodhspannungskreis, welche
zum Ein- und Ausschalten der Hochspannung sowie zur Feinregulierung und Glättung der
Hochspannung dienen, vorzugsweise Drehstrom-Röntgendiagnostikapparat dieser Art, dadurch
gekennzeichnet, daß mit dem Organ- bzw. Organgruppenwähler über einen Regler ein Wert
für die Hochspannung am Ausgang des Hochspannungserzeugers (1) eingestellt wird, der um
einen gewissen Betrag über der höchsten gewünschten Aufnahmespannung für das betreffende
Organ bzw. die Organgruppe liegt, und zugleich mit dem Organ- bzw. Organgruppenwähler
die Gitterspannungen für die zwei Schalt- und Glättungstrioden (7, 8) so eingestellt
werden, daß durch die Spannungsverminderung, die durch das Abschneiden der Spannungsspitzen
durch die Trioden auftritt, an der Röntgenröhre (9) der gewünschte Höchstwert der Hochspannung
für das betreffende Organ sichergestellt ist, und daß weitere Mittel mit dem Organ- bzw.
Organgruppenwähler in den Gitterkreis der Schalttrioden eingeschaltet werden, die bewirken,
daß in bekannter Weise die Hochspannung während der Belichtungszeit von einem vorgewählten
Anfangswert auf den gewählten Höchstwert ansteigt, sofern nicht schon vor Erreichen des
Höchstwertes die Hochspannung von einem Belichtungsautomaten unterbrochen wird.
2. Röntgenapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Organwähler die
Anfangsspannung für das »Normalobjekt« gewählt wird und daß mit zwei weiteren Schaltern
durch Beeinflussung der Gitterspannungen der Trioden im Hochspannungskreis der Anfangswert für die Hochspannung für dünnere Patienten
niedriger und für starke Patienten höher eingestellt wird, wobei der mit dem Organwähler festgelegte
Höchstwert der Hochspannung unverändert bleibt.
3. Röntgenapparat nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Organbzw.
Organgruppenwähler die Anstiegsgeschwindigkeit der Hochspannung festgelegt wird.
4. Röntgenapparat nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Organ bzw. die
Organgruppen mit dem kV-Regler gewählt werden und daß beim Arbeiten im freien Betrieb die
kV-Skala und beim Arbeiten mit der Organautomatik die Organfelder sichtbar gemacht sind.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 1126 526, 974 342, ■6 250.
Deutsche Patentschriften Nr. 1126 526, 974 342, ■6 250.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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|---|---|
| DE1236669B DE1236669B (de) | 1973-10-25 |
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Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| DE1126526B (de) * | 1958-03-11 | 1962-03-29 | Philips Nv | Einrichtung zum Herstellen von Roentgenaufnahmen |
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|---|---|---|---|---|
| GB689798A (en) * | 1950-07-22 | 1953-04-08 | Gen Radiological Ltd | Circuits for controlling x-ray tubes |
| GB689799A (en) * | 1950-07-22 | 1953-04-08 | Gen Radiological Ltd | Operation of x-ray tubes |
-
1965
- 1965-09-21 DE DE19651236669 patent/DE1236669C2/de not_active Expired
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1126526B (de) * | 1958-03-11 | 1962-03-29 | Philips Nv | Einrichtung zum Herstellen von Roentgenaufnahmen |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE1236669B (de) | 1973-10-25 |
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