DE3428019A1

DE3428019A1 - Automatische belichtungsvorrichtung fuer eine panoramaroentgeneinrichtung

Info

Publication number: DE3428019A1
Application number: DE19843428019
Authority: DE
Inventors: Takao Otsu Shiga Makino; Shinichi Kyoto Osada
Original assignee: J Morita Manufaturing Corp
Current assignee: J Morita Manufaturing Corp
Priority date: 1983-08-02
Filing date: 1984-07-30
Publication date: 1985-02-14
Also published as: JPH0247839B2; JPS6032300A; FI843039A7; FI92451B; FI843039A0; US4641331A; FI92451C

Description

Die Erfindung betrifft eine automatische Belichtungsvorrichtung für eine Panoramaröntgeneinrichtung, insbesondere eine für die Dentaldiagnose bestimmte Panoramaröntgeneinrichtung.

Die Qualität von mittels einer Röntgeneinrichtung aufgenommenen Röntgenaufnahmen wird dadurch bestimmt, ob der Röntgenröhrenstrom auf die Röntgenröhrenspannung abgestimmt ist oder nicht/ und sie wird entsprechend dem Schwärzungsgrad (Dichte) der photographischen Filme beurteilt. Insbesondere bei einer Panoramaröntgeneinrichtung für -die Dentaldiagnose ändert sich die die Filmoberfläche erreichende Röntgendosis in Abhängigkeit von Unterschieden zwischen einem Erwachsenen, und einem Kind, zwischen einem männlichen und einem weiblichen Patienten sowie zwischen vorderen Zähnen und molaren Zähnen. Infolgedessen differiert der Kontrast auf der Fllmoberfläche von Stelle zu Stelle derart, daß ein guter Kontrast in einigen Bereichen vorliegt, während in anderen Bereichen kein befriedigender Kontrast erzielt werden kann, weil sich der Schwärzungsgrad von dem Optimalwert stark unterscheidet. Diesem Problem kann durch Einstellung der Röntgenbelichtung begegnet werden. Dabei traten jedoch bisher die folgenden Mängel auf.

Bei konventionellen Röntgenbelichtungsautomaten wird, nur die Röhrenspannung oder nur der Röhrenstrom in Abhängigkeit von. der durchgegangenen Röntgendosis geregelt. Beispielsweise ist aus der JA-Patentveröffentlichung 46640/1982 eine Anordnung bekannt, bei welcher die Spannung der Röntgenröhre eines Rön.tgenstrahlers entsprechend der durchgedrungenen Röntgendosis geregelt wird. Dem gegenüber ist aus der JA-Patentveröffentlichung 12518/1982 eine Anordnung bekannt, die für eine selbsttätige Regelung des Röhrenstroms derart sorgte daß für· ein konstantes Verhältnis zwischen der durchgedrungenen Röntgen-

dosis und der Filmvorschubgeschwindigkeit gesorgt wird. Bei diesen Anordnungen muß der nichtgeregelte Röhrenstrom oder die nichtgeregelte Röhrenspannung anfänglich eingestellt werden. Dieser Anfangswert muß festliegen oder vom Bedienenden von Hand justiert werden. Bei der erstgenannten Anordnung wird dabei die Bildqualität nur durch die Röntgenstrahlintensität bestimmt. Infolgedessen ist der Kontrast variabel; das Bild ist häufig verschwommen, was eine sichere Diagnose erschwert oder verhindert. Es kann ferner der Fall eintreten, daß der Röhrenstrom übermäßig hoch eingestellt wird und die Patienten Röntgenstrahlen in unerwünschtem Umfang ausgesetzt werden. Die letztgenannte Anordnung sorgt zwar für einen guten Kontrast. Es ist aber nicht möglich, für eine besonders hohe Bildqualität durch eine auf den Knochenaufbau des jeweiligen Patienten abgestimmte Röntgenintensität zu sorgen. Um diesem Problem beizukommen, wurde auch bereits vorgeschlagen, die Röhrenspannung in Abhängigkeit von der Kopfgröße des jeweiligen Patienten anfänglich einzustellen. Diese Anfangseinstellung kann jedoch nicht in vollem Umfang den jeweiligen Knochenaufbau des betreffenden Patienten in Betracht ziehen.

In den Fällen, in denen eine Regelung der Röhrenspannung oder des Röhrenstromes in Abhängigkeit von der hindurchgegangenen. Reströntgendosis erfolgt, ist eine genaue und stabile Regelung unmöglich, wenn die Iströhrenspannung oder der Iströhrenstrom schwanken, oder es kommt zu einer ungenauen Regelung selbst dann, wenn die Rückführungsinformation korrekt ist. Wenn die Speisespannung fluktuiert oder die Röntgenröhre Alterungserscheinungen zeigt (die Kennwerte der Röntgenröhre können nicht dauernd stabil sein, sondern verschlechtern sich nach ausgedehnter Betriebsdauer), schwanken auch die Iströhrenspannung bzw. der Iströhrenstrom, und trotz Rückführungs-

regelung läßt sich der Schwärzungsgrad nicht genau vorgeben; es werden keine einwandfreien Röntgenbilder mit hoher Wiederholbarkeit erhalten.

Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, eine automatische Belichtungsvorrichtung zu schaffen, die es erlaubt, kontrastreiche Röntgenbilder unabhängig von den speziellen Gegebenheiten bei dem betreffenden Patienten herzustellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine automatische Belichtungsvorrichtung für eine Panoramaröntgeneinrichtung mit einer Vorrichtung zum Umwandeln der durch einen Patienten und einen Röntgenfilm hindurchgedrungenen Reströntgendosis in ein elektrisches Ausgangssignal, einer Vergleicheranordnung zum Vergleichen des elektrischen Ausgangssignals mit einem voreingestellten Pegel, einer auf der Primärseite eines Hochspannungstransformators vorgesehenen Röhrenspannungs-Stelleinrichtung und einer auf der Primärseite eines Heiztransformators vorgesehenen Röhrenstrom-Stelleinrichtung, wobei beide Stelleinrichtungen Teil eines Regelkreises und gleichzeitig durch das Ausgangssignal der Vergleicheranordnung beaufschlagt sind.

In bevorzugter weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Vergleicheranordnung eine erste Vergleicherstufe zum Vergleichen des der Reströntgendosis entsprechenden Ausgangssignals mit einem voreingestellten Pegel und eine zweite Vergleicherstufe zum Vergleichen des Ausgangssignals der ersten Vergleicherstufe mit der Iströhrenspannung und dem Iströhrenstrom der Röntgenröhre auf, wobei beide Stelleinrichtungen mit dem Ausgangssignal der zweiten Vergleicherstufe beaufschlagt sind.

Auf diese Weise kann zusätzlich auch Schwankungen der Netzspannung einfach und sicher begegnet werden.

Die Erfindung ist im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild einer automatischen Be

lichtungsvorrichtung entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 ein Schaltbild einer Belichtungsvorrich

tung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, sowie

Fign. 3 und 4 weitere Ausführungsformen der Stelleinrichtungen für die Röhrenspannung und den Röhrenstrom.

In einem nicht dargestellten Röntgenkopf sind entsprechend Fig. 1 ein Hochspannungstransformator 1, ein Heiztransformator 2 und eine Röntgenröhre 3 untergebracht. Ein Röntgenfilm 4 wird auf der gegenüberliegenden Seite des Kopfs eines Patienten 18 angeordnet. Die Vorschubgeschwindigkeit des Röntgenfilms 4 wird mittels eines Tachometers 5 in ein elektrisches Signal umgesetzt. Eine lichtemittierende Platte 6 wird durch die Röntgenstrahlen aktiviert, die durch den Film 4 hindurchgedrungen sind, und die Platte 6 emittiert entsprechend Licht. Ein der Luminanz der lichtemittierenden Platte 6 entsprechendes elektrisches Signal wird von einem photoelektrischen Wandler 7 abgegeben. Eine Verstärkerschaltung 8 bestehend aus zwei Verstärkern 8a und 8b verstärkt

das Ausgangssignal des photoelektrischen Wandlers 7. Das Ausgangssignal des Tachometers 5 und das Ausgangssignal des photoelektrischen Wandlers 7 (letzteres nach Durchlaufen der Verstärkerschaltung 8) werden einer Operationsschaltung 9 zugeführt. Die Operationsschaltung 9 gibt ein Signal (Z = y/x) ab, das dem Verhältnis der beiden Ausgangssignale des Tachometers 5 und des Wandlers 7 entspricht. Die Primärseiten des Hochspannungstransformators 1 und des Heiztransformators 2 sind über einen EIN/AUS-Schalter 11 an eine Wechselspannungsquelle 10 angeschlossen. Auf den Primärseiten der beiden Transformatoren liegen Stelltransistoren 12 und 13, die Teil eines Regelkreises bilden. Die Basisspannungen der Stelltransistoren 12 und 13 werden derart beeinflußt, daß eine Rückführungsregelung des Hochspannungstransformators 1 und des Heiztransformators 2 erfolgt. Für diesen Zweck geht das Ausgangssignal der Operationsschaltung 9 an einen Röhrenspännungskomparator 14 und einen Röhrenstromkomparator 15, welche die Basisspannungen der Ste11transistoren 12, 13 bestimmen. Verhältnis-Sollwertgeber 16 und 17 sind vorgesehen, um Sollwerte für das Verhältnis signal Z einzustellen.' Z-Dioden dienen als Begrenzer 21, 22.

Im Betrieb der Vorrichtung wird zunächst das geeignete Verhältnis zwischen der Röhrenspannung und dem Röhrenstrom bestimmt. Die Verhältnis-Sollwertgeber 16 und 17 werden so eingestellt, daß die Röhrenspannung und der Röhrenstrom ein bestimmtes gegenseitiges Verhältnis haben. Beispielsweise wird dafür gesorgt, daß bei einer Röhrenspannung von 60 kV ein Röhrenstrom von 5 mA fließt und daß bei einer Röhrenspannung von 80 kV ein Röhrenstrom von 10 mA fließt. Das Verhältnis ist in Abhängigkeit von klinischen Daten vorzugeben.

— Q mm

Die Vorrichtung funktioniert wie folgt. Wenn die Röntgenröhre 3 eingeschaltet wird/ durchdringen Röntgenstrahlen die Zähne des Patienten 18. Die Röntgenstrahlen fallen auf den Röntgenfilm 4 auf, wodurch eine Röntgenaufnahme der Zähne entsteht. Durch die Reströntgendosis, die den Film 4 durchdrungen hat, wird die lichtemittierende Platte 6 aktiviert. Weil die Luminanz der lichtemittierenden Platte 6 proportional der Röntgenintensität ist, gibt der photoelektrische Wandler 7 ein elektrisches Signal entsprechend der Röntgenintensität ab. Dieses Signal wird der Operationsschaltung 9 über die Verstärkerschaltung 8 zugeführt. Der Film 4 wird mittels einer (nicht dargestellten) Vorschubeinrichtung transportiert, so daß eine Panoramaröntgenaufnahme entsteht. Das Tachometer 5 ermittelt die Filmvorschubgeschwindigkeit und gibt ein entsprechendes elektrisches Signal ab. Dieses elektrische Signal wird gleichfalls der Operationsschaltung 9 zugeführt. Von der Operations schaltung 9 gelangt ein Signal (Z = y/x) entsprechend dem Verhältnis der beiden Eingangssignale zu den Komparatoren 14 und 15. Der Komparator 14 vergleicht das Verhältniswert-Eingangssignal der Operationsschaltung 9 mit dem Verhältniswert, der mittels des Verhältnis-Sollwertgebers 16 eingestellt ist. In entsprechender Weise vergleicht der Komparator 15 das Verhältniswert-Eingangssignal von der Operations schaltung 9 mit dem mittels des Verhältnis-Sollwertgebers 17 eingestellten Verhältnissollwert. Die Komparatoren 14 und 15 ändern die Basisspannungen der Stelltransistoren 12 und 13. Dadurch werden der Hochspannungstransformator 1 und der Heiztransformator 2 derart betrieben, daß die Verhältnis-Istwerte gleich den entsprechenden voreinstellten Verhältnis-Sollwerten sind. Im Verlauf des Regelvorgangs werden die an die Röntgenröhre 3 angelegte Spannung und der Heizstrom der Röntgenröhre 3 beide 'in der Weise geregelt, daß das Ausgangssignal (Z = y/x) der Operationsschaltung 9

konstant bleibt. Selbst wenn sich die Röhrenspannung und der Röhrenstrom im Verlauf des Regelvorgangs ändern, wird ein bestimmtes Verhältnis zwischen der Röhrenspannung und dem Röhrenstrom (beispielsweise ein Verhältnis von 60 kV zu 5 mA) aufrechterhalten. Dadurch, daß das Verhältnis Z konstantgehalten wird, lassen sich beste Bildqualität und optimaler Kontrast erzielen. Die Regelbereiche von Röhrenspannung und Röhrenstrom haben jedoch Grenzwerte, die nicht beliebig überschritten oder unterschritten werden können. Insbesondere ist der obere Grenzwert des Regelbereichs durch die Maximalauslegung der Vorrichtung bestimmt, während der untere Grenzwert von dem Grenzwert der Beaufschlagung des Patienten mit weicher Röntgenstrahlung abhängt. Die Begrenzer 21 und 22 dienen der Einstellung des oberen und des unteren Grenzwertes, und sie bewirken,, daß über die Komparatoren 14 und 15 eine Rückführungsregelung derart erfolgt, daß der Regelbereich zwischen dem oberen und dem unteren Grenzwert liegt.

Fig. 2 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform, die zusätzlich Netzspannungsschwankungen unschädlich macht. Die der Röntgenröhre 3 zugehende Röhrenspannung liegt an Teilerwiderständen R1 und R2 an. Die abgegebene Spannung wird mittels eines !Comparators 19 mit dem Ausgangs signal des Röhrenspannungskomparators 14 verglichen. Außerdem fließt der Röhrenstrom der Röntgenröhre 3 über den sekundärseitigen Punkt P des Hochspannungstransformators 1. Dieser abgegebene Strom wird mit dem Aus gangs signal des Röhrenstroitikomparators 15 mittels eines !Comparators 20 verglichen. Die Ausgangssignale der Komparatoren 19, 20 steuern die Basen der Stelltransistoren 12 und 13 an. Dabei verwenden die Komparatoren 19 und die Ausgangssignale der Komparatoren 14 und 15 der vorausgehenden Vergleicherstufe als Bezugssignale bei dem Vergleich

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mit der Iströhrenspannung bzw. dem Iströhrenstrom der Röntgenröhre 3. Wenn die Iströhrenspannung und der Iströhrenstrom aufgrund von Netzspannungsschwankungen fluktuieren, werden die Rückführungssignale von den Komparatoren 14 und 15 derart kompensiert, daß die Röntgenaufnahmen unabhängig von Netzspannungsschwankungen durchgeführt werden.

Bei den Ausführungsformen gemäß den Fign. 1 und 2 erfolgt die Rückführungsregelung unter Verwendung des Verhältnisses zwischen der' Filmvorschubgeschwindigkeit und· der durchgedrungenen Röntgendosis. Es versteht sich jedoch, daß gegebenenfalls mittels der Komparatoren 14 und 15 auch nur die durchgedrungene Röntgendosis verglichen werden kann. Bei den Ausführungsformen nach den Fign. 1 und 2 sind als Stellglieder für die Röhrenspannung und den Röhrenstrom Transistoren vorhanden. Stattdessen können auch andere Stellglieder benutzt werden, beispielsweise Thyristoren 121, 131 (Fig. 3) und Triacs (122, 132) (Fig. 4).

Bei der vorliegenden Anordnung werden sowohl die Röhrenspannung als auch der Röhr.enstrom in Abhängigkeit von der Reströntgendosis geregelt, die den Patienten durchdrungen hat. Infolgedessen lassen sich Röntgenaufnahmen von besserer Qualität und mit konstantem Kontrast herstellen. Mit der vorliegenden Erfindung kann ferner eine der Anfangseinstellungen (Röhrenspannung oder Röhrenstrom) entfallen, wodurch lästige Handeinstellungen minimiert oder ganz ausgeschlossen werden. Die Wiederholung von Röntgenaufnahmen aufgrund von. Falscheinstellungen entfällt. Bei den Röntgenaufnahmen wird der Knochenaufbau des jeweiligen Patienten selbsttätig berücksichtigt. Weil ferner die zurückgeführten Werte für die Röhren-

spannung und den Röhrenstrom mit der Iströhrenspannung und
dem Iststrom der Röntgenröhre verglichen werden und die Rückführwerte entsprechend Änderungen der Iströhrenspannung und des Iströhrenstroms kompensiert werden, erfolgt eine besonders stabile Regelung. Es lassen sich besonders hochwertige Röntgenaufnahmen mit guter Wiederholbarkeit herstellen.

Claims

PATENTANWALT D¹IPLMNC. GERHARD SCHWAN , ^ Q Q 1 Q ELFENSTRASSE 32 · D-8000 MONCHFN 83

PAF 1170

Kabushiki Kaisha Morita Seisakusho 680 Higashihama Minami-machi, Fushimi-ku, Kyoto-shi, Japan

Automatische Belichtungsvorrichtung für eine Panoramaröntgeneinrichtung

Patentansprüche

Automatische Belichtungsvorrichtung für eine Panoramaröntgeneinrichtung mit einer Vorrichtung (7) zum Umwandeln der durch einen Patienten und einen Röntgenfilm (4) hindurchgegangenen Reströntgendosis in ein elektrisches Ausgangssignal, einer Vergleicheranordnung (14, 15) zum Vergleichen des elektrischen Ausgangssignals mit einem voreingestellten Pegel, einer auf der Primärseite eines Hochspannungstransformators (1) vorgesehenen Röhrenspannungs-Stelleinrichtung (12) und einer auf der Primärseite eines Heiztransformators (2) vorgesehenen Röhrenstromstelleinrichtung (13) , wobei beide Stelleinrichtungen Teil eines Regelkreises und gleichzeitig durch das Ausgangssignal der Vergleicheranordnung beaufschlagt sind.
2. Automatische Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (5) zum Ermitteln der Vorschubgeschwindigkeit des Röntgenfilms (4) und zum Umwandeln dieser Geschwindigkeit in ein elektrisches Ausgangssignal, das zusammen mit dem der Reströntgendosis entsprechenden elektrischen Ausgangssignal der Vergleicheranordnung (14, 15) derart zugeht, daß der Ausgang der Vergleicheranordnung von dem Verhältnis der beiden Ausgangssignale abhängt.

FERNSPRECHER: 089/6012039 ■ TELEX: 5 22589 elpa d ■ KABEL: ELECTRICPATENT MÜNCHEN
3. Automatische Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleicheranordnung eine erste Vergleicherstufe (14, 15) zum \ergleichen des der RestrÖntgendosis entsprechenden Ausgangssignals mit einem voreingestellten Pegel und eine zweite Vergleicherstufe (19, 20) zum Vergleichen des Ausgangssignals der ersten Vergleicherstufe mit der Iströhrenspannung und dem Iströhrenstrom der Röntgenröhre (3) aufweist und die beiden Stelleinrichtungen (12, 13) mit dem Ausgangssignal der zweiten Vergleicherstufe beaufschlagt sind.
4. Automatische Belichtungsvorrichtung nach Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Vergleicherstufe (14, 15) mit dem der Vorschubgeschwindigkeit des Röntgenfilms (4) entsprechenden Ausgangssignal und mit dem der RestrÖntgendosis entsprechenden Ausgangssignal beaufschlagt ist und das Ausgangssignal der ersten Vergleicherstufe dem Verhältnis dieser beiden Ausgangssignale entspricht.
5. Automatische Belichtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Stelleinrichtungen für die Röhrenspannung und den Röhrenstrom Transistoren (12, 13), Thyristoren (121, 131) oder Triacs (122, 132) vorgesehen sind.