DE2326852A1 - Roentgendiagnostikapparat - Google Patents

Description

Röntgendiagno stxkapparat

Die Erfindung bezieht sich auf einen Röntgendiagnostikapparat mit einem Belichtungsautomaten, welcher während der Aufnahme eines Objektes die Röntgenstrahlungsdosis 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, z. B. die Röntgenröhrenspannung, der Anfangsemissionsstrom und die Schwärzung des Filmes, in organprogrammierter Weise einstellbar sind und mit einem Zeitsteuerkreis, durch den der Emissiönsstrom während einer Aufnahme abgesenkt wird.

Sowohl die radiologische Praxis als auch theoretische Untersuchungen (z. B. Norbert Mika und Karl A. Reiß: "Die Bedeutung der Messung von Röntgenspektren für die Diagnostik", Strahlentherapie 138, 760-764, Urban und Schwarzenberg, München-Berlin-Wien I969) bestätigen, daß man die Röntgenröhrenspannung in Abhängigkeit von der Objektstärke variieren soll, um optimale

Röntgenbilder zu erzielen. ■".» - 2 -

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IHSPECTED

Bei einem bekannten Apparat der eingangs genannten Art mit Mitteln zum Variieren der Röntgenröhrenspannung in Abhängigkeit von der Objektstärke wird der Strom einer Ionisationskammer als Maßstab für die Objektstärke verwendet und während der Aufnahme, abhängig von diesem Strom, die Röntgenröhrenspannung umgeschaltet. Dies erfolgt dadurch,, daß einem Stelltransformator Abgriffe zugeordnet sind, über die eine Umschaltung der der Primärwicklung eines Hochspannungstransformators zugeführten Spannung erfolgt (schwedische Pat.Anmeldung 11877/70).

Bei einem anderen Apparat mit Organautomatik, bei dem die Größe der Röntgenröhrenspannung abhängig von der Objekt stärke einstellbar ist, sind zwei Korrekturtasten vorhanden. Bei Betätigung dieser Korrekturtasten wird die programmierte Röntgenröhrenspannung bei einem dünnen bzw» dicken Objekt erniedrigt bzw. erhöht. Bei diesem Apparat ist die Bedienung wegen der zusätzlichen Tasten unübersichtlich und es ist eine subjektive Abschätzung der Bedienungsperson erforderlich, was zu vermeiden; ist.

Die bekannten Röntgendiagno.stikapparate mit "fallender Last" und einem programmierten Belichtungsautomaten, bei denen die Röntgenröhrenspannungen während der Aufnahme konstant sind oder ansteigen und Mittel vorhanden sind_s durch die die Röntgenröhrenspannung abhängig von der Objektstärke einstellbar ist (deutsche Patentschrift 12 36 669), sind kompliziert und teuer und erlauben keine Beeinflussung des Verlaufs des Emissionsstroms der Röntgenröhre in Abhängigkeit vom aufzunehmenden Organ oder der Untersuchungsart.

In der Fig. 1 ist ein bekannter Röntgendiagnostikapparat mit Belichtungsautomat und Organautomatik dargestellt. Der Röntgendiagnostikapparat gemäß Fig» 1 besitzt eine Röntgenröhre 1, die ihre Elektrodenspannung von einem Hochspannungstransformator 2 über eine Gleichrichterbrücke 3 erhält. Die Dauer einer Röntgen-

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aufnahme wird durch ein Schütz 4 bestimmt«. Der Hochspannungstransformator 2 wird vom Netz 6 über den Stelltransformator 5 · gespeist. Die Spannung der Röntgenröhre 1 wird dabei mit Hilfe eines Abgriffes 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_o

Der Emissionsstrom der Röntgenröhre 1 während einer Aufnahme ist von derjenigen 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 ifird von einem Netz gespeist, das mit dem Netz gleich sein kann₉ welches den Regeltransformator 5 speist. Die Größe des eingeschalteten Teils des Widerstandes 10 wird mit Hilfe der Relaiskontakte 11, 12 bestimmt.

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

Der Belichtungsautomat kann organprogrammiert 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 Feldeml8 zugeordnet ist. Die Programmierungsvorrichtung 17 ist einem Pro-

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grammspeicher 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 Bildschwärzung einstellen.

Bekannte Belichtungsautomaten dieser Art wählen auch automatisch eine von"mehreren Röntgenröhren und eines von mehreren Untersuchungsgeräten 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 dikken 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 T 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 Fig. 2 erfüllen zu können, ist dem Röntgenapparat eine

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Lastregelanordnung für "fallende Last" zugeordnet, die während der Belichtung durch Veränderung des Emissionsstromes der Röntgenröhre 1 folgende Bedingung erfüllt:

UiI= P(t) .

U = Röntgenröhrenspannung, I = Emissionsstrom der Röntgenröhre und P(t) = maximal zulässige Röntgenröhrenleistung als Funktion der Zeit gemäß Fig. 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 bekannt.

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 wahrend der Aufnahme war früher der Anstieg der Röntgenröhrenspannung aufgrund des Spannungsabfalles in der Reihenimpedanz des Hochspannungsgenerators. Dieser Spannungsabfall kann 10 kV/lOO mA sein, d. h. wenn der Röntgenröhrenstrom während der Aufnahme von 500 bis 100 mA geändert wird, ändert sich die Röntgenröhrenspannung z. B. von 80 bis 120 kV.

In Fig. 3 zeigt die Kurve a den fallenden Emissionsstrom und die Kurve b die steigende Röntgenröhrenspannung. 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.

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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 Röntgenröhrenspannung gemäß Kurve c, Fig. 3 konstant bleibto . ■

Bei diesem verhältnismäßig komplizierten und teueren 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 kurz wird. Bei einer zu kurzen Aufnahmezeit kann das Schütz aufgrund seiner Trägheit die Aufnahme nicht rechtzeitig unterbrechen, so daß eine Überbelichtung des Bildes erhalten wird. Der Zweck der Anwendung einer höheren Röntgenröhrenspannung 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, zu geben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Bedienung eines Röntgendiagnostikapparates der eingangs genannten Art zu vereinfachen und gleichzeitig eine bessere automatische Anpassung, der Röntgenröhrenspannungen bei verschiedenen Objektstärken zn erhalten.

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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Programmierungsvorrichtung Mittel zugeordnet sind, durch die der Zeitsteuerkreis einem bestimmten Körperorgan oder einer Untersuchungsart entsprechend beeinflußbar ist, derart, daß der Emissionsstrom während der Aufnahme in Abhängigkeit von dem aufzunehmenden Organ,bis zu einem bestimmten Wert abgesenkt und dadurch die Röntgenröhrenspannung erhöht wird.

Die Zeitabhängigkeit des Emissionsstromes wird bei einem Apparat gemäß der Erfindung von einem Zeitsteuerkreis bestimmt, der den Emissionsstrom als Funktion der Zeit, abhängig von der Betätigung der Funktionstasten eines Organwählers oder von einer vergleichbaren Anordnung_s 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 Fig. 2 vermieden ist.

Die Fig. 4 zeigt ein modifiziertes Leistungs-Zeitdiagramm gemäß der Erfindung und die Fig. 5 und 6 einen Röntgendiagnostikapparat gemäß der Erfindung.

Bei dem erfindungsgemäßen 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, die automatisch in Reihe mit dem Hochspannungsgenerator abhängig von der Organprogrammierung geschaltet werden, erfolgen. Durch Variieren der Absenkungsgeschwindigkeit des Emissionsstromes in Abhängigkeit von einem bestimmten Körperorgan kann der Bildcharakter in Übereinstimmung mit dem · Wunsch des Radiologen optimiert werden.

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So ist es ζ. B. bei Magenuntersuchungen wünschenswert, abhängig von der Bewegung des Objektes und bei dickem Objekt den Emis- . sionsstrom 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 relativ niedrige Röntgenröhrenspannung einzuhalten. In vielen Fällen ist eine lange Aufnahmezeit bei diesen Untersuchungen wünschenswert, damit aufgrund der Bewegungen der Weichteile ein schärferes Bild des Rückgrates erhalten wird. In 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 (Fig. 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 Fig. 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 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

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die Einschaltung eines oder mehrerer Relaiskontakte 11, 12', 12^f' des Emissionsstromkreises über zugeordnete Relais R 11, R 12», R 12" veranlaßt. ·

Es ist ein von der Programmierungsvorrichtung 17 gesteuertes Schaltglied 24 vorhanden, das zwei Relais 23 steuert, die mittels ihrer Kontakte 27 je einen der Widerstände 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 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^Programmierungsvorriclitung 17 wahlweise geschlossen werden.

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

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Die Zeit zwischen der Ausschaltung des Kontaktes 11 und des Kontaktes 12'wird vom jeweiligen Widerstand r2 bestimmt, der abhängig von einem bestimmten Aufnahmeprogramm über die Kontakte 26 eingeschaltet wird. Danach wird der Relaiskontakt 12'' ausgeschaltet. Die Zeit der Ausschaltung des Kontaktes 12'^f wird von dem Verhältnis zwischen den Widerständen r3 und r4 bestimmt ο Die Widerstände rl und r2 sind in der Programmierungsanordnung 17 angeordnet und bestimmen die Umschaltzeitpunkte alternativ abhängig von einer gedrückten Organtaste der Vorrichtung 17. Durch Wählen einer der Widerstände rl kann der Zeitpunkt, in dem die Absenkung des Stromes beginnt, variiert werden. Die Geschwindigkeit der Absenkung des Stromes wird von den Widerständen r2, r3 und r4 bestimmt.

Im Rahmen der Erfindung können Mittel vorhanden sein,, die bewirken, daß ein Signal erzeugt wird_s wenn die Röhrenspannung sich bei einem dicken Objekt erhöht» Ferner kann eine Anzeigevorrichtung vorhanden sein, die nach der Aufnahme die für den Bildkontrast repräsentative Röhrenspannung anzeigt, wenn die Röhrenspannung sich bei einem dicken Objekt erhöht.

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Claims (2)

1. Patentansprüche

   • I 1.jRöntgendiagnostikapparat mit einem Belichtungsautomaten _? welcher während der Aufnahme eines Objektes die Röntgenstrahlungsdosis an einem Film mißt und automatisch die Aufnahme unterbrichts wenn eine vorausbestimmte Dosis erreicht ist, mit einer Programmierungsvorrichtung_? durch welche manuell abhängig von dem aufzunehmenden Körperteil die Aufnahmedaten, z. B. die Röntgenröhrenspannung, der Anfangsemissionsstrom und die Schwärzung des Filmes, in organprogrammierter Weise einstellbar sind und mit einem Zeitsteuerkreis, durch den der Emissionsstrom während einer Aufnahme abgesenkt wird., dadurch gekennzeichnet j daß der Programmierungsvorrichtung (17) Mittel (25 s 26) zugeordnet sind«, durch die der Zeitsteuerkreis (21) einem bestimmten Körperorgan oder einer Untersu-.chungsart entsprechend beeinflußbar ist, derart, daß der Emissionsstrom während der Aufnahme in Abhängigkeit von dem aufzunehmenden Organ bis zu einem bestimmten Wert abgesenkt und da-'durch die Röntgenröhrenspannung erhöht wird»
2. 2. Röntgendiagnostikapparat nach Anspruch -1, dadurch gekennzeichnet, daß Schaltungselemente (22, 23) vorhanden sind, durch die die Reihenimpedanz des Hochspannungsgenerators vor der Aufnahme abhängig von einem bestimmten Körperorgan oder einer bestimmten Untersuchungsart so veränderbar ist, daß die Röhrenspannung automatisch entsprechend einem programmierten Verlauf steigt, wenn der Emissionsstrom sinkt.

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