EP0455001A2 - Schaltungsanordnung für insbesondere für Diagnosezwecke eingesetzte Röntgengeneratoren - Google Patents

Schaltungsanordnung für insbesondere für Diagnosezwecke eingesetzte Röntgengeneratoren Download PDF

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EP0455001A2
EP0455001A2 EP91105238A EP91105238A EP0455001A2 EP 0455001 A2 EP0455001 A2 EP 0455001A2 EP 91105238 A EP91105238 A EP 91105238A EP 91105238 A EP91105238 A EP 91105238A EP 0455001 A2 EP0455001 A2 EP 0455001A2
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EP
European Patent Office
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voltage
tube
ray
personal computer
circuit arrangement
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EP91105238A
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French (fr)
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EP0455001B1 (de
EP0455001A3 (en
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Klaus-Peter Bork
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Publication of EP0455001A3 publication Critical patent/EP0455001A3/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05G—X-RAY TECHNIQUE
    • H05G1/00—X-ray apparatus involving X-ray tubes; Circuits therefor
    • H05G1/08—Electrical details
    • H05G1/26—Measuring, controlling or protecting
    • H05G1/54—Protecting or lifetime prediction
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05G—X-RAY TECHNIQUE
    • H05G1/00—X-ray apparatus involving X-ray tubes; Circuits therefor
    • H05G1/08—Electrical details
    • H05G1/26—Measuring, controlling or protecting
    • H05G1/30—Controlling
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05G—X-RAY TECHNIQUE
    • H05G1/00—X-ray apparatus involving X-ray tubes; Circuits therefor
    • H05G1/08—Electrical details
    • H05G1/26—Measuring, controlling or protecting
    • H05G1/30—Controlling
    • H05G1/46—Combined control of different quantities, e.g. exposure time as well as voltage or current

Definitions

  • the invention relates to a circuit arrangement for X-ray generators used in particular for diagnostic purposes with a high-voltage rectifier which can be adapted to the requirements in its preselectable tube voltage, with a variable transformer and an X-ray tube connected to it, the heating power of which is provided by a heating voltage generator can be preset, the preselection of the tube voltage and the presetting of the heating power of the tube using a control according to the desired or necessary X-ray dose can be carried out.
  • the voltage of the X-ray tube (tube voltage) is preselected in order to ensure that the radiation is sufficiently soft or sufficiently hard for the intended use;
  • the heating current of the hot cathode of the X-ray tube is preselected in order to obtain a desired cathode current and thus a certain radiation yield, which also depends on the condition of the anode;
  • the duration of the radiation is preselected in order to be able to apply the desired radiation dose required for diagnosis or therapy at a dose rate given by the radiation hardness and radiation yield.
  • these values are set on the control panel, this being done by preselecting the high voltage on the variable transformer of the high-voltage rectifier and by setting the heating current. While the heating current already flows before the high voltage is switched on (preheated cathode) and so the measurement of the actually flowing heating current with corresponding converters does not cause any problems, the high voltage is only applied during the application time, it can therefore only be preset "cold", a procedure that is different from plant to plant due to the load dependency of the high voltage with flowing cathode current depending on the manageable internal resistances of the high-voltage rectifiers and the unmanageable source resistances of the network and brings considerable difficulties especially for trained personnel. In addition, especially during longer application times, a drop in due to a sudden switching on of a consumer or a sudden recovery of the mains voltage by switching off a consumer can result in an unpredictable change in the high voltage, which seriously changes the dose rate in an unpredictable manner.
  • the invention comes in, which is based on the object of further developing the circuit arrangement for controlling X-ray generators in such a way that even simply instructed personnel do so the presetting can be carried out in accordance with the desired radiation dose rate, radiation hardness and duration of exposure, the setting should be able to be carried out in a simple manner with logos and symbols.
  • this application requires a special interface that takes over the connection between the control and the personal computer PC.
  • This interface is constructed in such a way that, on the one hand, it transfers the analog (or already digitally converted on the encoder) feedback of the states of the actuators and the electrical and / or radiation measurements to the personal computer, which takes into account the technical data permanently stored in its application memory Values for the X-ray tube, the high-voltage generator and for the electrical supply network to which the high-voltage generator is connected, the current values for the X-ray tube and the present application determine the heating power to be provided and the required high voltage (excessive due to the network load).
  • the input informs the personal computer which application is present, the selection (and possibly the change) of the standard values proposed for this application for the values for the radiation dose rate for high voltage and heating power for the X-ray tube is then carried out in dialog.
  • the dialogue is carried out on a screen connected to the personal computer; the input is made via a keyboard connected to it.
  • the program required for this is provided by the on-screen menu, which offers the operator sufficient options with logos and entries offers. Since the application memory has stored the values for the standard setting for these use cases, the “setting” of the X-ray generator can be carried out in a simple manner and without any special expertise. In addition, corrections to these standard values are possible at any time (with the appropriate specialist knowledge).
  • safety-relevant operating values of the x-ray tube can be stored in the application memory.
  • the personal computer constantly compares the current operating values with the safety-relevant values in the memory that are to be regarded as limit values and keeps the current values in the range specified by these limit values. Security problems are inevitably avoided. Storing these values also allows these values to be adjusted if changes need to be made, for example due to a change in the safety concept. This also applies to the application-specific values stored in the application memory. While these are constantly updated by simply overwriting or adding, those require special treatment because of the security-related problems: The files must be secured against unauthorized overwriting; It is advantageous to use EPROMs, which require special treatment for deletion and rewriting (which is particularly important with regard to future changes to the security regulations).
  • the radiation yield of the X-ray tube depends on the condition of its anode and this changes with increasing age, it is necessary to monitor the radiation yield continuously or from time to time. This is done with a measuring device switched into the beam path, which triggers the load switch when the desired dose value is reached and thus switches off the high voltage.
  • This switch-off pulse is also used as an acknowledgment pulse for the personal computer PC and is fed to it via the interface. This tells the personal computer that the application is complete. This message causes a switching state that, for example, rules out a new application without confirmation. This is necessary to avoid double exposures when taking pictures; the need for such a blocking circuit also results from safety requirements.
  • the personal computer has further interfaces, one of which is used as a printer interface, to which a printer is connected as a further output unit.
  • the personal computer is able to output a protocol for the application of the tube voltage and tube current as well as the dose rate and the duration of the application.
  • these printouts can be used for documentation purposes e.g. in which patient records are collected.
  • electronic storage can also be carried out and a printout can only be made if necessary.
  • a connection to a higher-level computer is also possible with this or another interface. This higher-level computer can transmit the application data for the selected application, it can contain the security-relevant data and, finally, it can also take over the task of the memory for the data to be documented.
  • the personal computer PC - referred to here as the computer PC, has at least three interfaces, one of which is occupied by an input unit, the keyboard, and another by the output unit, the screen.
  • the interface with which the connection to the individual components of the X-ray generator is established is connected to the third interface.
  • the third interface which connects the interface, is set up as an IN / OUT port, via which position feedback and measured value signals, as well as acknowledgment signals to the computer, and control commands to the connected components run.
  • the desired application is selected via the input unit "keyboard" with the help of a corresponding menu provided by the program, and if the computer has also calculated the necessary high voltage and the heating power required for the necessary tube current based on this program, the corresponding control commands are issued by the Part "tube voltage” of the interface to the "control transformer” and part “tube current” of the interface to the "tap changer for heating", the actuators of which then execute the control commands.
  • the high voltage selected by the PC is then applied to the "load switch", with a value that is excessive under the expected reduction under load.
  • the heating is started up with an undervoltage as preheating, the switch "preheating / heating” is still in the position (not shown) "preheating with unstabilized voltage”.
  • the dose rate calculated by PC also affects the anode load, it should also be monitored.
  • the rotating anode is activated via the "dose automat" part of the interface, the beam bundling is set in the desired or necessary manner via “focus” and finally the feedback of the measuring chamber is recorded via the "dose control" locks the PC for further applications without a new confirmation.
  • Such feedback also takes place after the rotating anode has started, without this feedback the switching on of the load switch and thus the application of the high voltage to the X-ray tube is excluded.
  • the dose machine connected to the interface itself is generally not part of the X-ray generator, but is to be seen as an autonomously working part of the X-ray system.
  • the "load switch” part of the interface activates the high-voltage load switch, coupled with the changeover from "preheating with unstabilized voltage” to “heating with stabilized voltage”.
  • the use of a stabilized voltage ensures the desired heating power and thus the temperature of the heated cathode required for a specific tube current. Switching in the heating circuit allows adaptation to the different requirements, for example for exposure or fluoroscopy.
  • the interface also has measured value inputs, some of which go to the interface via the A / D converter of the "measured value converter” and partly directly via the “preparation for recording”.
  • the incoming measured values serve on the one hand to monitor the progress of the entire application, but on the other hand the measured values provide feedback e.g. about changes in the source resistance of the high-voltage rectifier (including the electrical connection network) and thus about the overvoltage to be set without load or the emissivity of the cathode as a function of the temperature of the cathode and thus the cathode heating power supplied.
  • the control takes place via the personal computer PC, which is loaded with a program, the structure of which can be seen in the flow diagram attached as an x-ray to FIG.
  • a system test is carried out under "INIT” and set all variable values to the starting position.
  • the system is then ready to accept the values determined for the given circumstances under "Input”. These values are checked for their conclusiveness under "Verify” and in the following YES / NO decision under "Start” the further program sequence is triggered given the start command. If the specifications are inconclusive or if the start command is not given, the system jumps back to the input and thus also allows an input correction.
  • the automatic exposure starts under "Exposure", during which the high voltage at the tube, the tube current, the heating current and the exposure time are measured. Errors that occur, i.e. Deviations from the specifications are identified by the system and reported as 6 errors. If necessary, termination and return to "input". During the exposure this test is repeated continuously by querying the parameters in a loop. After the passage of time, i.e. At the end of the exposure time, the measured values are displayed, including the current-time product in mAs that is important for the dose, which can also be documented, if necessary, by transmission to a higher-level computer, the personal computer PC hosted. The system then jumps back to "Enter” and is ready to accept new parameters.

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Abstract

Um eine Schaltungsanordnung für insbesondere für Diagnosezwecke eingesetzte Röntgengeneratoren mit einem in seiner vorwählbaren Röhrenspannung den Erfordernissen anpassbaren Hochspannungsgleichrichter mit Stelltransformator und daran angeschlossener Röntgenröhre, deren von einem Heizspannungsgenerator bereitgestellte Heizleistung voreinstellbar ist, wobei die Vorwahl der Röhrenspannung und die Voreinstellung der Heizleistung der Röhre mittels einer Steuerung entsprechend der gewünschten bzw. notwendigen Röntgendosis durchführbar ist, so weiterzubilden, daß die Voreinstellung entsprechend der gewünschten Strahlungsdosisleistung, Strahlungshärte und Einwirkungsdauer in einfacher Weise auch von lediglich eingewiesenem Personal vorgenommen werden kann, wobei die Einstellung in einfacher Weise mit Logos und Symbolen vornehmbar sein soll, wird vorgeschlagen, daß zur Voreinstellung ein an sich bekannter Personal-Computer (PC) eingesetzt ist, der über ein Interface derart mit der Steuerung des Röntgengenerators verbunden ist, daß für eine gewünschte Röntgendosis gewünschter Härte der Personal-Computer (PC) zunächst Röhrenspannung und Heizleistung berechnet, diese über das Interface der Steuerung übermittelt und von der Steuerung mit Hilfe der Stellglieder Zeitdauer, Röhrenspannung und Heizstrom der Röntgenröhre entsprechend den Vorgaben eingestellt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für insbesondere für Diagnosezwecke eingesetzte Röntgengeneratoren mit einem in seiner vorwählbaren Röhrenspannung den Erfordernissen anpassbaren Hochspannungsgleichrichter mit Stelltransformator und daran angeschlossener Röntgenröhre, deren von einem Heizspannungsgenerator bereitgestellte Heizleistung voreinstellbar ist, wobei die Vorwahl der Röhrenspannung und die Voreinstellung der Heizleistung der Röhre mittels einer Steuerung entsprechend der gewünschten bzw. notwendigen Röngtendosis durchführbar ist.
  • Zur Steuerung von Röntgengeneratoren wird zum einen die Spannung der Röntgenröhre (Röhrenspannung) vorgewählt, um eine für den Anwendungszweck gewünschte, hinreichend weiche oder genügend harte Strahlung sicherzustellen; zum anderen wird der Heizstrom der Glühkathode der Röntgenröhre vorgewählt, um einen gewünschten Kathodenstrom und somit eine bestimmte, auch vom Zustand der Anode abhängige Strahlungsausbeute zu erhalten; schließlich wird noch die Zeitdauer der Strahlung vorgewählt, um bei einer von Härte der Strahlung und Strahlungsausbeute gegebenen Dosisleistung die gewünschte, für Diagnose bzw. Therapie erforderliche Strahlungsdosis applizieren zu können. Bei den bekannten Röntgengeneratoren werden diese Werte am Bedienpult eingestellt, wobei dies durch Vorwahl der Hochspannung am Stelltransformator des Hochspannungsgleichrichters und durch Einstellung des Heizstromes erfolgt. Während der Heizstrom bereits vor dem Zuschalten der Hochspannung fließt (vorgeheizte Kathode) und so die Messung des tatsächlich fließenden Heizstromes mit entsprechenden Wandlern keine Schwierigkeiten verursacht, wird die Hochspannung nur während der Applikationszeit angelegt, sie kann daher nur "kalt" voreingestellt werden, ein Vorgehen, daß von Anlage zu Anlage wegen der Lastabhängigkeit der Hochspannung bei fließendem Kathodenstrom in Abhängigkeit von den überschaubaren Innenwiderständen der Hochspannungsgleichrichter und der nicht überschaubaren Quellwiderstände des Netzes verschieden ist und besonders für angelerntes Personal erhebliche Schwierigkeiten mit sich bringt. Darüber hinaus kann gerade während längerer Applikationszeiten ein Einbruch durch plötzliches Zuschalten eines Verbrauchers oder eine plötzliche Erholung der Netzspannung durch Abschalten eines Verbrauchers eine nicht vorhersehbare Änderung der Hochspannung nach sich ziehen, die die Dosisleistung in nicht vorhersehbarer Weise gravierend verändert.
  • Hier setzt die Erfindung ein, der die Aufgabe zugrunde liegt, die Schaltungsanordnung zur Steuerung von Röntgengenratoren so weiterzubilden, daß in einfacher Weise auch von lediglich eingewiesenem Personal die Voreinstellung entsprechend der gewünschten Strahlungsdosisleistung, Strahlungshärte und Einwirkungsdauer vorgenommen werden kann, wobei die Einstellung in einfacher Weise mit Logos und Symbolen vornehmbar sein soll.
  • Diese Aufgabe wird nach der Erfindung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst; vorteilhafte Weiterbildungen und bevorzugte Ausführungsformen beschreiben die Unteransprüche.
  • Durch den Einsatz eines Personal-Computers wird in einfacher Weise der Anschluß an die Steuerungstechnik mit einem Personal-Computer erreicht; dieser Einsatz setzt allerdings ein besonderes Interface voraus, das die Verbindung zwischen der Steuerung und dem Personal-Computer PC übernimmt. Dieses Interface ist derart aufgebaut, daß es zum einen die analogen (oder am Geber bereits digital umgewandelten) Rückmeldungen der Zustände der Stellantriebe sowie der elektrischen und/oder strahlungstechnischen Meßwerte dem Personal-Computer übergibt, der daraus unter Berücksichtigung der in seinem Anwendungsspeicher permanent gespeicherten technischen Werte für die Röntgenröhre, den Hochspannungsgenerator und für das elektrische Versorgungsnetz, an das der Hochspannungsgenerator angeschlossen ist, die aktuellen Werte für die Röntgenröhre und den vorliegenden Anwendungsfall die bereit zu stellende Heizleistung und die benötigte (wegen der Netzbelastung überhöhte) Hochspannung ermittelt. Dazu wird über die Eingabe dem Personal-Computer mitgeteilt, welcher Anwendungsfall vorliegt, die Auswahl (und ggf.die Änderung) der für diesen Anwendungsfall vorgeschlagenen Standard-Werte für die die Strahlungsdosisleistung bestimmenden Werte für Hochspannung und Heizleistung für die Röntgenröhre erfolgt dann im Dialog. Der Dialog wird über einen an den Personal-Computer angeschlossenen Bildschirm geführt; die Eingabe erfolgt über eine an diesen angeschlossene Tastatur. Das dazu notwendige Programm stellt das Bildschirm-Menue bereit, das dem Bediener mit Logo's und Einträgen hinreichende Auswahlmöglichkeiten anbietet. Da der Anwendungsspeicher die Werte für die Standard-Einstellung für diese Anwendungsfälle gespeichert hat, kann so in einfacher Weise und ohne besondere Fachkenntnis die "Einstellung" des Röntgengenerators durchgeführt werden. Daneben sind (bei entsprechender Fachkunde) jederzeit Korrekturen dieser Standard-Werte möglich.
  • Von besonderem Vorteil dabei ist, daß neue Anwendungsfälle, die auftreten, und die nach den bekannten Einstellverfahren "von Hand" behandelt werden müssen, auch über den Personal-Computer laufen; damit ergibt sich die Möglichkeit, diese Einstellung für die neuen Anwendungsfälle im Anwendungsspeicher abzulegen, zur weiteren Verwendung, wenn solche Fälle wieder auftreten. Damit wird die vorgeschlagene Konfiguration in einem für die Routinepraxis ausreichendem Maße lernfähig. Dies betrifft auch die Korrekturwerte, die der Personal-Computer für den Quellwiderstand von Hochspannungsgenerator einschließlich des Quellwiderstandes des elektrischen Versorgungsnetzes oder aber für den Zustand der Röntgenröhre bereithält: Ändern sich diese vorgehaltenen Werte etwa durch Alterungsprozesse, können die sich ändernden Korrekturen in gleicher Weise im Anwendungsspeicher abgelegt und bei folgenden Anwendungsfällen in berichtigter Weise berücksichtigt werden.
  • Die ständige Überwachung von Röhrenspannung und Röhrenstrom erfolgt über die gesamte Applikationszeit. Dadurch wird zum einen ein Wert für die augenblickliche Belastung der Röntgenröhre erhalten, zum anderen aber auch das Zeitintegral dieser Belastung. Daraus lassen sich die für die Applikation notwendigen Strahlungsdosen errechnen und für einen vorgewählten Ladungswert (mAs) die Röhrenspannung so halten, daß die zulässige Maximal-Belastung der Anode nicht überschritten wird, wobei die Applikationszeit ein Minimum ist (letzteres ist für Aufnahmen in der Diagnose bedeutsam, da mit zunehmender Aufnahmedauer bewegungsbedingte Unschärfen die Auswertbarkeit der Aufnahme verschlechtern).
  • Darüber hinaus können im Anwendungsspeicher sicherheitsrelevante Betriebswerte der Röntgenröhre abgelegt sein. Der Personal-Computer vergleicht die aktuellen Betriebswerte ständig mit den sicherheitsrelevanten, als Grenzwerte anzusehenden Werten im Speicher und hält die aktuellen Werte in den durch diese Grenzwerte vorgegebenen Bereich. Sicherheitsprobleme werden somit zwangsläufig vermieden. Das Ablegen dieser Werte gestattet auch ein Anpassen dieser Werte, wenn Änderungen, etwa wegen Änderung des Sicherheitskonzepts, vorgenommen werden müssen. Dies gilt auch für die im Anwendungsspeicher abgelegten anwendungsspezifischen Werte. Während diese ständig durch einfaches Überschreiben oder durch Zufügen aktualisiert werden, bedürfen jene wegen der sicherheitsrelevanten Probleme besonderer Behandlung: Die Dateien sind gegen unberechtigtes Überschreiben zu sichern; vorteilhaft ist der Einsatz von EPROM's, die zum Löschen und Neuschreiben besonderer Behandlung bedürfen (was im Hinblick auf zukünftige Änderungen der Sicherheitsvorschriften besonders bedeutsam ist).
  • Da die Strahlungsausbeute der Röntgenröhre vom Zustand ihrer Anode abhängt und dieser sich mit zunehmendem Alter verändert, ist eine ständige oder von Zeit zu Zeit erfolgende Kontrolle der Strahlungsausbeute notwendig. Diese wird mit einem in den Strahlengang geschalteten Meßgerät vorgenommen, das bei Erreichen des gewünschten Dosiswertes den Lastschalter auslöst und damit die Hochspannung abschaltet. Dieser Abschaltimpuls wird auch als Quittungsimpuls für den Personal-Computer PC verwendet und über das Interface diesem zugeleitet. Damit wird dem Personal-Computer mitgeteilt, daß die Applikation abgeschlossen ist. Diese Mitteilung bewirkt einen Schaltzustand, der z.B. eine erneute Applikation ohne Bestätigung ausschließt. Dies ist notwendig, um bei Aufnahmen Doppelbelichtungen auszuschließen; die Notwendigkeit für eine derartige Sperrschaltung ergibt sich auch aus sicherheitstechnischen Anforderungen.
  • Der Personal-Computer weist neben seiner Schnittstelle zur Eingabetastatur und zum Bildschirm weitere Schnittstellen auf, von denen eine als Drucker-Schnittstelle benutzt wird, an die als weitere Ausgabeeinheit ein Drucker angeschlossen wird. Mit Hilfe dieses Druckers ist der Personal-Computer in der Lage, für jede Applikation ein Protokoll über den Verlauf von Röhrenspannung und Röhrenstrom sowie der Dosisleistung und der Applikationsdauer auszugeben. Damit können diese Ausdrucke für Dokumentationszwecke z.B. in der Patientenakte gesammelt werden. Es versteht sich von selbst, daß auch eine elektronische Speicherung vorgenommen und erst bei Bedarf ein Ausdruck davon hergestellt werden kann. Mit dieser oder einer weiteren Schnittstelle ist auch eine Verbindung zu einem übergeordneten Rechner (Host) möglich. Dieser übergeordnete Rechner kann dabei die Anwendungsdaten für die ausgewählte Applikation übermitteln, er kann die sicherheitsrelevanten Daten enthalten und er kann schließlich auch die Aufgabe des Speichers für die zu dokumentierenden Daten übernehmen.
  • Das Wesen der Erfindung wird an Hand des in Figur 1 beigefügten Blockschaltbildes näher erläutert.
  • Der Personal-Computer PC - hier als Rechner PC bezeichnet, weist mindestens drei Schnittstellen auf, von denen eine mit einer Eingabeeinheit, der Tastatur, und eine andere mit der Ausgabeeinheit, dem Bildschirm belegt ist. An die dritte Schnittstelle ist das Interface angeschlossen, mit dem die Verbindung zu den einzelnen Komponenten des Röntgengenerators hergestellt wird. Die den Anschluß des Interface aufnehmende dritte Schnittstelle ist als IN/OUT Port eingerichtet, über sie laufen sowohl Stellungsrückmeldungen und Meßwertsignale sowie Quittungssignale zum Rechner, als auch Stellbefehle an die angeschlossenen Komponenten.
  • Ist über die Eingabeeinheit "Tastatur" mit Hilfe eines entsprechenden vom Programm zur Verfügung gestellten Menue's die gewünschte Applikation ausgewählt, und hat der Rechner ebenfalls aufgrund dieses Programmes die notwendige Hochspannung und die für den notwendigen Röhrenstrom benötigte Heizleistung berechnet, gehen die dazu gehörigen Stellbefehle von dem Teil "Röhrenspannung" des Interface an den "Stelltransformator" und von dem Teil "Röhrenstrom" des Interface an den "Stufenschalter für Heizung", deren Stellglieder daraufhin die Stellbefehle ausführen. Die von PC gewählte Hochspannung steht daraufhin am "Lastschalter" an, mit einem entsprechend der zu erwartenden Absenkung unter Last überhöhten Wert.
  • Die Heizung wird mit einer Unterspannung als Vorheizung in Betrieb genommen, der Umschalter "Vorheizung/Heizung" ist noch in der (nicht dargestellten) Stellung "Vorheizung mit unstabilisierter Spannung". Die von PC berechnete Dosisleistung wirkt sich auch auf die Anodenbelastung aus, sie sollte auch überwacht werden.
  • Um die Anodenbelastung unterhalb der zulässigen Grenzlast zu halten, wird über den Teil "Dosisautomat" des Interface die Drehanode aktiviert, die Strahlbündelung über "Fokus" in gewünschter bzw. notwendiger Weise eingestellt und schließlich über die "Dosissteuerung" die Rückmeldung der Meßkammer aufgenommen, die den PC für weitere Applikationen ohne eine erneute Bestätigung sperrt. Eine derartige Rückmeldung erfolgt auch nach Anlauf der Drehanode, wobei ohne diese Rückmeldung das Einschalten des Lastschalters und damit das Anlegen der Hochspannung an die Röntgenröhre ausgeschlossen ist. Dabei ist der an das Interface angeschlossene Dosisautomat selbst im allgemeinen nicht Bestandteil des Röntgengenerators, sondern ist als autonom arbeitender Teil der Röntgenanlage zu sehen.
  • Der Teil "Lastschalter" des Interface aktiviert den Hochspannungs-Lastschalter, wobei damit gekoppelt die Umschaltung von "Vorheizen mit unstabilisierter Spannung" auf "Heizen mit stabilisierter Spannung" umgeschaltet wird. Durch die Verwendung einer stabilisierten Spannung ist die gewünschte Heizleistung und damit die für einen bestimmten Röhrenstrom notwendige Temperatur der geheizten Kathode sichergestellt. Eine Umschaltung im Heizstromkreis gestattet ein Anpassen an die unterschiedlichen Anforderungen z.B. für Aufnahme oder Durchleuchtung.
  • Schließlich weist das Interface noch Meßwerteeingänge auf, die zum Teil über die A/D-Wandler des "Meßwert-Wandlers" und zum anderen Teil direkt über die "Aufnahmevorbereitung" dem Interface zugehen. Die eingehenden Meßwerte dienen zum einen der Überwachung des Verlaufs der gesamten Applikation, zum anderen aber geben die Meßwerte Rückmeldungen z.B. über Änderungen des Quellwiderstandes des Hochspannungsgleichrichters (einschließlich des elektrischen Anschlußnetzes) und somit über die ohne Last einzustellende Überspannung oder des Emissionsvermögens der Kathode in Abhängigkeit von der Temperatur der Kathode und somit der Kathode zugeführten Heizleistung. Gleiches gilt auch für die Rückmeldung der Meßkammer, deren Meßwert in Abhängigkeit von Röhrenspannung und Röhrenstrom ein Maß für die Strahlungsausbeute der (sich im Betrieb aufrauhenden) Anode liefert. Abweichungen dieser Werte deuten auf plötzliche oder dauernde (oft auch schleichend einsetzende) Veränderungen, die der PC als Referenzwerte im Anwendungsspeicher ablegt und die der PC fortan bei den periodisch vorgeschriebenen Konstanzprüfungen der Röntgenanlage berücksichtigt und mit den bei der Abnahmemessung der Röntgenanlage gewonnenen Ausgangswerten vergleichen kann.
  • Die Steuerung erfolgt über den Personal-Computer PC, der mit einem Programm geladen ist, dessen Struktur in dem als Figur 2 beigefügten, auf eine Röntgenaufnahme abgestellten Flußdiagramm entnommen werden kann. Nach dem Start wird unter "INIT" ein Systemtest durchgeführt und alle variablen Werte in Ausgangsstellung gebracht. Danach ist das System bereit, unter "Eingabe" die für die vorliegenden Gegebenheiten bestimmten Werte anzunehmen. Diese Werte werden unter "Verify" auf ihre Schlüssigkeit geprüft und in der folgenden JA/NEIN - Entscheidung unter "Start" wird bei gegebenen Startbefehl der weitere Programmablauf ausgelöst. Sind die Vorgaben nicht schlüssig, oder ist der Startbefehl nicht gegeben, springt das System zurück auf Eingabe und erlaubt so auch eine Eingabekorrektur.
  • Ist "Start" freigegeben, wird zunächst bei schlüssigen Vorgaben in der nächsten Stufe "Check" geprüft, ob alle Parameter der Vorgabe im gültigen Bereich liegen. Bei außerhalb liegenden Parametern erfolgt Rückspruch zur "Eingabe", um Korrekturen zu ermöglichen. Werden die Eingaben als im Bereich liegend anerkannt, erfolgt unter "Anlauf" der eigentliche Start des Einstellens der vorgegebenen Parameter, deren Einstellungen überprüft werden, wobei bei der Einstellung auftretende Fehler zu einer mit Rücksprung zu "Eingabe" verbundenen Fehlermeldung führen.
  • Bei Fehlerfreiheit startet unter "Belichtung" die Belichtungsautomatik, wobei während der Aufnahme die Hochspannung an der Röhre, der Röhrenstrom, der Heizstrom und die Expositionszeit gemessen werden. Auftretende Fehler, d.h. Abweichungen gegenüber den Vorgaben, werden vom System identifiziert und als6 Fehler gemeldet, ggf. erfolgt Abbruch und Rücksprung zu "Eingabe". Während der Belichtung wird diese Prüfung ständig durch Abfrage der Parameter in einer Schleife wiederholt. Nach Zeitablauf, d.h. nach Ende der Belichtungszeit werden die Meßwerte zur Anzeige gebracht, und zwar einschließlich des für die Dosis wesentlichen Strom-Zeit-Produktes in mAs, das darüber hinaus auch dokumentiert werden kann, ggf. durch Übermittlung an einen übergeordneten Rechner, der den Personal-Computer PC als Host aufgenommen hat. Danach springt das System zurück auf "Eingabe" und ist bereit, neue Parameter anzunehmen.

Claims (8)

  1. Schaltungsanordnung für insbesondere für Diagnosezwecke eingesetzte Röntgengeneratoren mit einem in seiner vorwählbaren Röhrenspannung den Erfordernissen anpassbaren Hochspannungsgleichrichter mit Stelltransformator und daran angeschlossener Röntgenröhre, deren von einem Heizspannungsgenerator bereitgestellte Heizleistung voreinstellbar ist, wobei die Vorwahl der Röhrenspannung und die Voreinstellung der Heizleistung der Röhre mittels einer Steuerung entsprechend der gewünschten bzw. notwendigen Röngtendosis durchführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Voreinstellung ein an sich bekannter Personal-Computer (PC) eingesetzt ist, der über ein Interface derart mit der Steuerung des Röntgengenerators verbunden ist, daß für eine gewünschte Röntgendosis gewünschter Härte der Personal-Computer (PC) zunächst Röhrenspannung und Heizleistung berechnet, diese über das Interface der Steuerung übermittelt und von der Steuerung mit Hilfe der Stellglieder Zeitdauer, Röhrenspannung und Heizstrom der Röntgenröhre entsprechend den Vorgaben eingestellt wird.
  2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Personal-Computer (PC) mit einem Anwendungsspeicher versehen ist, in dem die Kennlinie der Röntgenröhre abrufbar abgelegt ist und daß die aus den Vorgaben resultierende primärseitige Netzbelastung berechnet und aufgrund des eingegebenen Quellwiderstandes des Hochspannungsgleichrichters einschließlich des Quellwiderstandes des Netzes die resultierende Absenkung der Netzspannung ermittelt und durch Anpassen des Übersetzungsverhältnisses des Stelltransformators des Hochspannungsgleichrichters im Sinne einer Erhöhung der Röhrenspannung ausgleicht und die für den Röhrenstrom notwendige Heizleistung bereitstellt.
  3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Anwendungsspeicher des Personal-Computers (PC) die für die üblichen Anwendungsfälle notwendigen Daten für Strahlungsdosis, Strahlungshärte und Strahlungsdauer als abrufbare Speicherwerte abgelegt und zusammengehörige Daten in Art einer Menuesteuerung abrufbar sind, wobei über die Eingabeeinheit des Personal-Computers (PC) neu auftretende Anwendungsfälle eingeb- und im Anwendungsspeicher ablegbar sind.
  4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Interface derart aufgebaut ist, daß die an der Röntgenröhre anliegende Hochspannung und der aktuelle Röhrenstrom während der Applikationsdauer gemessen und die Meßwerte dem Personal-Computer (PC) zugeführt werden, und daß die daraus resultierende Einstellung des Hochspannungstransformators sowie des Heizleistungserzeugers vorzugsweise unter Berücksichtigung der Grenzbelastung der Röntgenröhre an die Stellorgane des Hochspannungstransformators und des Heizleistungserzeugers abgegeben werden.
  5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Anwendungsspeicher abrufbar die sicherheitsrelevanten Grenzwerte für den Betrieb der Röntgenröhre abgelegt und dem Personal-Computer (PC) bei der Bestimmung der Stellwerte als Grenzwerte vorgegeben sind.
  6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Strahlenganges dem Objekt nachgeschaltet ein Strahlungsmeßgerät angeordnet ist zur Messung der von der Röntgenröhre abgegebenen Dosis, das den Lastschalter bei Erreichen der gewünschten Dosis in an sich bekannter Weise abschaltet und durch dessen als Quittungssignal über das Interface an den Personal-Computer (PC) geleitetes Ausgangssignal beim Abschalten eine Sicherungsschaltung z.B. gegen erneute Auslösung ohne Bestätigung auslösbar ist.
  7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Personal-Computer (PC) in an sich bekannter Weise mit einem Druckerausgang versehen ist, über den das gesamte Protokoll der aktuellen Applikation als Dokument über einen Drucker ausgebbar ist.
  8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Personal-Computer (PC) eine weitere Schnittstelle aufweist, über die dieser mit einem übergeordneten Rechner, der die Auswertung der Daten der Applikation und deren Dokumentation übernimmt und/oder Daten für Anwendungsfälle sowie Sicherheitstechnik abrufbar bereithält.
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