DE2119864B2

DE2119864B2 - Röntgenuntersuchungsgerät insbesondere zur Herstellung von Röntgenschicht- und Schrägaufnahmen

Info

Publication number: DE2119864B2
Application number: DE2119864A
Authority: DE
Inventors: Jean-Claude Paul Bagneux Louche; Rene Suresnes Loucher
Original assignee: Koch and Sterzel AG
Current assignee: Koch and Sterzel AG
Priority date: 1970-04-30
Filing date: 1971-04-23
Publication date: 1974-02-21
Also published as: FR2088964A5; DE2119864A1; US3733487A; GB1327872A

Description

Die Erfindung betrifft ein Röntgenuntersuchungsgerät, insbesondere zur Herstellung von Röntgenschicht- und -Schrägaufnahmen, bei dem Röntgenröhre und Aufnahmeschicht längs parallelen Geraden synchron und gegenläufig bewegt werden, wobei die Röntgenröhre und die Aufnahmeschicht über eine Kupplungsstange, deren Drehpunkt in der Schichtebene liegt, gekuppelt sind und die die Röntgenröhre tragende Tragsäule im wesentlichen aus einem am Patientenlagerungstisch schwenkbar angeordneten Teil und einem an diesem in Abhängigkeit vom Schwenkwinkel längsverschiebbar gelagerten, die Röntgenröhre tragenden Teil besteht.

F.S sind Röntgen-Schichtaufnahmegeräte allgemein bekannt, bei denen sich der Brennfieck der Röntgenröhre und die Aufnahmeschicht gegenläufig und auf Kreisbögen bewegen. Derartige Konstruktionen sind relativ aufwendig, da die kreisförmige Bewegung des Kassettenträgers die Konstruktion des Untersuchungstisches bestimmt.

Es ist weiterhin an einem Röntgenuntersuchungsgerät bekannt (deutsche Patentschrift 739 446), den Brennlleck der Röntgenröhre und die Aufnahmeschicht gegenläufig auf parallelen Geraden zu verschieben. Dabei wird ein die Röntgenröhre tragendes Stativ verwendet. Die Verwendung eines Stativs ist jedoch sperrig und zudem kostspielig. Ein Röntgen-Untersuchungsgerät, bei dem ein Stativ verwendet wird, gestattet zudem nicht, Schichtaufnahmen herzustellen, wenn der Patient auf einer schwenkbaren Lagerungsplatte gelagert ist und die Lagerungsplatte zwischen horizontaler und vertikaler Stellung in einem x-beliebipcn Winkel steht.

Außerdem ist es bekannt (deutsche Auslegeschrift 1 441 2¹M), bei einem Röntgenuntersuchungsgerät die in einem Laufwagen befindliche Aufnahmeschicht in zur Tischobci Hache parallelen Schienen zu verscliieben und die Röntgenröhre um einen Drehpunkt zu schwenken, wobei die Drehachse in der Filmebene liegt. Trotz des sich dabei ergebenden relativ flachen Kreisbogens treten geringe Verzerrungen in der

Schicht durch konstanten Brennileck-Schichiebenen-Absiand auf. Zudem ist das Röntgenuntersuchungsgerät infolge der sich bei der Benutzung eines Siaiivs /v. angiauh'g einstellenden großen Masse für Schicht-.•iil'nahmen praktisch nicht verwendbar.

Zwecks Vermeidung von Verzerrungen ist es durch ..I;j deutsche Auslegeschrift i 118 928 bekannt, über .•in Kurvengetriebe die Röntgenröhre in Abhängigen vom Schwenkwinkel in der Höhe zi· verstellen. !'.'iese bekannte Anordnung hat den Nachteil, daß . ,ι- ein Brennfleek-Schichtebenen-Abstand vorhanden ist. Für jeden anderen Brennilcck-Schichtebenen-V: stand muß eine neue Kurvenscheibe Verwendung !■--.Jen.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, ein gegen-■ : .r den bekannten Ausführungsformen unter andel durch Verschiebung der Aufnahmeschicht in zur . diplatte parallelen Schienen und Befestigung der .'. η igen röhre an einem schwenkbaren Tragarm kollektiv einfacheres Röntgenuntersuchungsgerät zu , Muffen, mit dem sowohl Schicht- als auch Schräg-'nahmen mit unterschiedlichen, innerhalb sehr : i/.erZeit einstellbaren Brennfieck-Film- und Brcnn- ^ k-Schichtcbenen-Abständen bei exakter Führung ι; -, Brennfleckcs parallel zur Filmebene hergestellt %. rcien können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch get, daß der Abstand der Röntgenstrahlenquclle von . ,, Schichtebene durch von einem Motor angetrie- ;■ -ic, zwischen einem ersten Tei! und einem zweiten '!ViI vorgesehene Verschiebungsmittcl beliebig cin-■...'llbar ist und daß bei Veränderung der Lage des ι ;ten Teiles während einer Schichtaufnahme in Abhängigkeit von dem sich dadurch ändernden Winkel vier Brennlleck der Röntgenstrahienquelle mittels einer elektronischen Nachlaufsteuerung des Motors parallel zur Filmebene haltbar ist.

In weiterer Ausbildung der Erfindung wird in Abhängigkeit vom Schwcnkwinkel und der Längsver-Nehiebiing des zweiten Teiles je ein Potentiometer .■ingetrieben, deren Ausgangsspannungen proportional dem vorhandenen Winkel und der vorhandenen Längenänderung sind, wobei diese Spannungen zusammen mit einer dem eingestellten Abstand des Brennfleckes der Röntgenröhre von der Schichtebene piopoitionalcn Spannung zur Steuerung des Motors ■.erarbeitet sind. Die rechnerische Verarbeitung der gemessenen Werte am Schichtgerät läßt sich derart vornehmen, daß die von dem mit der Drehachse des eisten Teiles gekoppelten Potentiometer abgegebene Spannung über einen Multiplikator geführt ist, dessen Ausgangsspannung zusammen mit der von einer Spannungsquclle gelieferten, dem Bicnnfleckabstand proportionalen Spannung an die beiden Eingänge eines Multiplikators gelegt ist, dessen Ausgangsspannung zusammen mil der der l.ängenveränderiing entsprechenden Spannung, welche von dem mit dem Motor gekoppelten Potentiometer geliefert wird, die beiden Eingänge eines DifTerenzvcrstärkers beaufschlagt, an dessen Ausgang eine Spannung ansteht, die den Motor steuert.

Man kann jedoch auch eine andere Lösung wählen. Hierzu wird vorgeschlagen, das mit der Drehachse gekoppelte Potentiometer als siii-cos-l'otentiometcr oder als Koordinateiiwandler auszubilden, dessen gleichgerid'icle Ausgangsspannung zusammen mit der Spannung der Spannimgsquelle auf die beiden Eingänge einer Dividierstufe geführt ist, deren Ausgangsspannung zusammen mit der von der Spannungsquelle gelieferten Spannung die beiden Eingänge einer Subtraktionsstufe beaufschlagt, deren Ausgangsspannung zusammen mit der der Längenveränderung entsprechenden Spannung, welche von dem mit dem Motor gekoppelten Potentiometer geliefert wird, an die beiden Eingänge des Difrerenzverstärkers gelegt wird, an dessen Ausgang eine Spannung ansteht, die den Motor steuert.

ίο Der rein mechanische Aufbau des erfindungsgemäßen Röntgenuntersuchungsgerätes wird so vorgenommen, daß an dem ersten Teil Führungsschienen angeordnet sind, in denen das zweite Teil verschiebbar gehalten ist, und daß die dafür vorgesehenen Verschicbungsmittel sich aus einem am ersten Teil angeordneten vom Motor bewegbaren Kettentrieb und einem damit formschlüssig verbundenen Zapfen des zweiten Teiles zusammensetzen. Dabei ist der am ersten Teil befestigte Motor mit einem Schneckenrad versehen, das in einen Zahnkranz eingreift, welches mit einem Zahnrad starr verbunden ist, an dem der als endlose Kette ausgebildete Kettentrieb umgelenkt ist.

An Hand eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert, und zwar zeigt

Fig. 1 das erfindungsgemäße Röntgenuntersuchungsgerät in Ansicht,

F i g. 2 eine Seitenansicht des Röntgenuntersuchungsgerätes,

F i g. 3 eine Schaltungsanordnung für den Bewegungsablauf,

F i g. 4 ein anderes Beispiel für die Schaltungsanordnung.

In den Fig. 1 und 2 ist mit 1 ein Patientenlagerungstisch bezeichnet, der mit einer Tischplatte 2 versehen ist, auf der sich der Patient während der Untersuchung in gestreckter Lage befindet. Am Patientenlagerungstisch 1 ist eine mehrteilige Tragsäule 6 zur Halterung der Röntgenstrahienquelle angeordnet.

Hierfür ist der Patientenlagerungstisch I mit einem etwa gabelförmig ausgebildeten Ansatz 3 versehen, der mit Lagern 4 ausgerüstet ist, die zur Aufnahme einer Achse 5 dienen, weiche formschlüssig mit einem Teil 7 der Tragsäule 6 verbunden ist. Im Bereich seiner Befestigung an der Achse 5 ist das eine Ende des Teiles 7 halbkreisförmig ausgebildet und mit einer Verzahnung 9 versehen, die in ein Schneckenrad 10 eingreift. Das Schneckenrad 10 ist an der Welle eines Elektromotors Il befestigt, der an dem Paticntenlagerungstisch angeordnet ist, so daß je nach Drehrichtung des Elektromotors 11 eine hin- und hergehende Bewegung des Teiles 7 möglich ist.

Das andere Ende des Teiles 7 ist mit Führungsbahnen 13,14 derart formschlüssig verbunden, daß

,55 ein weiteres Teil 8 der Tragsäule 6, dessen Längsachse parallel zu der des Teiles 7 liegt, mit einem Ende in diesem längsverschiebbar gehalten ist. Die Verschiebung in Längsrichtung wird erreicht durch einen Elektromotor 15, der an dem Teil 7 befestigt ist. Der Elektromotor 15 bewegt über ein Schneckenrad 18 und ein Rädervorgelege 19, 20 eine endlose Kette 16, die an einem Zahnkranz 21, der an der Führungsschiene 14 angeordnet ist, umgelenkt ist. Die Kette 16 ist mit einem an dem Teil 8 enthaltenen Zapfen 17 formschlüssig verbunden, so ilal.i bei eingeschaltetem Elektromotor 15 das Teil 8 in dereinen oder anderen Richtung verfahren wird.

An dem anderen Ende des Teiles 8 ist ι ine Achse

23 angeordnet, an der eine Rölirenliaube 24 zur Aufnahme der Röntgcnslralilentiuclle 25 befestigt ist. Mit der Achse 23 ist weiterhin ein rohrfönniges 1 eil 31 der Tragsäule 6 beweglich verbunden, das zur gegensinnigen Veränderung der Lage der Filmkassette 26 zur Röntgcnsirahlcnquelle 25 bei Bewegung des Teiles 7 durch den Elektromotor Il dient. Die filmkassette 26 ist mittels Rollen 27 in parallel zur Tischplatte 2 verlaufenden Führungsbahnen beweglich und mit einer Cileilbuchse 32 versehen, in die das rohr- ίο förmige Teil 31 verschiebbar eingreift. Weiterhin ist das rohrförmige Teil 31 in einer Cileitbuchse 30 verschiebbar gehalten, die in einer senkrecht zur Drehachse 5 stehenden schlitzförmigen Ausnehmung eines am Patientenlagcrungstisch 1 befestigten Hügels 28 zur Einstellung der Schichthöhe verschiebbar angeordnet ist.

Bei Bewegung des 'Teiles 7 durch den Elektromotor 11 führt der Brennfleck der Rönteenstrahlcnc)uelic 25 bei stillstehendem Elektromotor 15 eine kreisförmige Bewegung aus, wobei durch das rohrförmige Teil 31 der Filmkassette eine gegenläufige Bewegung zu der Röntgenstrahlenquelle vermittelt wird.

Die Herstellung von Schichtaufnahmeu setzt an sich voraus, daß der Brennllcck der Röntgenröhre und die Aufnahnieschicht streng synchron und gegenläufig bewegt werden. Wenn die Röntgenröhre auf einem Kreisbogen und die Aufnahnieschicht auf einer Geraden bewegt wird, ist dies.· Voraussetzung nicht gegeben. Ist der Kreisbogen genügend flach, treten zwar nur geringe Verzerrungen in der Schichtaulnahme auf, jedoch können auch diese noch störend sein. Um diese Verzerrungen, die Anlaß zu medizinischen Fehldeulungen sein können, auszuschalten, ist erfindungsgemäß dafür vorgesehen, den Minor 15 in Abhängigkeit von der Drehbewegung bzw. der jeweiligen Stellung der Teile 7,8, ti. h. bezüglich des Winkels \ zwischen den'Teilen 7,8 und einer Senkrechten durch den Drehpunkt zu steuern.

Für diesen Fall kann dabei eine Gleichung für den Abstand 'wischen dem Brennfleck und dem Drehpunkt des Teiles 7 angesetzt werden mit

R I.

Cl)S \

45

wobei R ilen Abstand zwischen dem Brennfleck und dem Drehpunkt bei λ 0 , ti. h. bei senkrecht stehendem Teil 7 darstellt und /. sich aus R phi-, der veränderlichen Veriännerunj.¹ α der beiden Teile 7, 8 zusammensetzt.

Daraus ergibt sich

a R- ' 1 ^5S

COS \

cos

. . . ist.

6o

4! 6!

In erster Näherung kann man dabei setzen

R λ-

wobei bis zu einem Winkel von 25 keine Fehler auftreten.

In F i g. 3 ist rein schematisch die elektronische Schaltung für die Steuerung der Längenverändcrunj! des Röhrenlragarmes dargestellt. Wie aus diesei Figur hervorgeht, ist in der Schaltung eine analoge Spannungsquelle 40 enthalten, deren Ausgangsspannung dem Abstand R des Brcnnfleekes von der Drehachse 5 proportional ist. Das Potentiometer 12, das durch die Achse 5 verstellbar ist, liefert an seinem Ausgang eine zu dem jeweiligen Winkel \ korrespondierende analoge Spannung, die auf einen Multiplikator 41. dessen Eingänge parallel geschaltet sind, gegeben ist. Am Ausgang des Multiplikators 41 erscheint eine Spannung, die dem Wert .,-proportional ist. Diese Spannung wird zusammen mit der dem Wert R entsprechenden Ausgangsspannung der Spannungsqiiellc 40 auf die beiden Eingänge eines Operationsverstärkers oder Multiplikators, vorzugsweise eines Vicr-Quadranten-Multivibrators 42, gegeben, an dessen Ausgang nunmehr eine Spannung

Λ²

erscheint, die dem Wert R ■ _η proportional ist. Diese Spannung wird auf den einen Eingang 51 eines Dill'erenzA'eistärkeis 50 geführt, dessen anderer Eingang 52 mit einem der Differenz der wirklichen Gesamtlänge minus tier R proportionalen Spannung beaufschlagt wird. Der Differenzverstärker 50 liefert dann am Ausgang 53 eine Spannung, welche proportional zu der Differenz zwischen R ■ \ und der tatsächlichen Veränderung der Gesamtlänge gleich α ist. Die Aiisaangsspanniing beeinflußt daraufhin den Elektromotor 15. d.h.. der Motor 15 folgt durch Veränderung der Gesamtlänge ties Röhrentragarnies der durch den Motor 11 bewirkten Winkelveräiulerung. Man kann die Veränderung tier Länge ties Röhreniragarmes auch verwirklichen, wenn man für

COS λ

einsetzt. Die entsprechende Schaltung ist in der Fig. 4 gezeigt. In diesem Fall wird das normale Potentiometer 12 durch ein sin-eos-Polentiometer bzw. einen koordinatenwandlcr 120 ersetzt. Ein solcher koordinatenwandler besieht z. B. aus einem Drehtransformator mit einer feststehenden Primärwicklung und zwei verstellbaren Sekundärwicklunecn. die gegeneinander um ¹H) versetzt sind. Die Primärwicklung wird mit einer Wechselspannung mil konstanter Amplitude gespeist, wodurch an den Ausgängen tier Sekundärwicklungen Spannungsamplitutlen erscheine¹!, die proportional zu dem cos- und sin-Winkel sind. Da der Rotor des Koordinatenwandlers 120 mit der Achse 5 gekoppelt ist, steht bei Anschluß einer Wicklung am Ausgang eine Spannuni; an, deren Amplitude proportional zu cos λ ist. Diese Spannung wird in dem Bauelement 130 ulcichgcrichtet. so daß am Ausgang eine dem cos \ analoge Spannung erscheint. Diese Spannung wird zusammen mit der von der Spannimgsqucllc 40 erzeugten, dem Abstand /\' proportionalen Spannung den beiden Einsängen einer Dividiersiufe 140 zugeführt, deren dem

Wert proportionale Spannung auf eine Subtraktionsstufe 150 geführt ist. Am Ausgang der Subtraktionsstufe 150 steht dann eine dem Wert R { _ - 11

proportionale Spannung an, die auf den Eingang des DirTercnzverslärkers 50 geführt wird. Der Differenzverstärker 50 wird wie bei dem Heispiel nach F i g. 3 an seinem Eingang 52 mit einer dem Wert α entsprechenden Spannung beaufschlagt und beeinflußt dadurch den Motor 15.

Man kann die Rechenoperation mit den vorher skizzierten Mitteln auch lösen, wenn man für

COSi*

setzt. Die Rechenoperation ist dann
R j/r+Tg*« · R

Wenn man mil unterschiedlich festen Brennflcck-Film-Abständcn arbeiten will, muß die Spannungsqucllc 40 entsprechend dem jeweiligen festen Filmabstand auf unterschiedliche Spannungswcrlc iimgcschaltet werden. So kann man /.. B. auf dem Bedienungspult Diuckknöpfc mit den ihnen zugeordneten Symbolen für den jeweiligen Brcnnllcck-Film-Abstand vorsehen. Will man einen variablen Brciinflcck-Film-Absland einstellen können, so isl dies xo möglich durch die Verwendung eines Potentiometers, dessen Läufer mit einem dritten Motor verstell! wird und das eine der Spannungsquellc 40 entsprechende Spannung, entsprechend dem jeweils gewühlten Brennflcck-Film-Abstand, liefert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

#09 508/214

Claims

Patentansprüche:

1. Röntgenuntersuchungsgerät, insbesondere zur Herstellung von Röntgenschicht- und -Schrägaufnahmen, bei dem Röntgenröhre und Aufnahmeschicht längs parallelen Geraden synchron und gegenläufig bewegt werden, wobei die Röntgenröhre und die Aufnahmeschicht über eine Kupplungsstange, deren Drehpunkt in der Schichtebene liegt, gekuppelt sind und die die Röntgenröhre tragende Tragsäule im wesentlichen aus einem am Patientenlagerungstisch schwenkbar angeordneten Teil und einem an diesem in Abhängigkeit vom Schwenkwinkel längsverschiebbar gelagerten, die Röntgenröhre tragenden Teil besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Röntgenstrahlenquelle von der Schichtebene durch von einem Motor (15) angetriebene, zwischen dem ersten Teil (7) und dem zweiten Teil (8) vorgesehene Verschiebungsmittel beliebig einstellbar ist und daß bei Veränderung der Lage des ersten Teiles (7) während einer Schichtaufnahme in Abhängigkeit von dem sich dadurch ändernden Winkel der Brennfleck der Röntgenstrahlenquelle mittels einer elektronischen Nachlaufsteuerung des Motors (15) parallel zur Filmebene haltbar ist.

2. Röntgenuntersuchungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit vom Schwcnkwinkel und der Längsverschiebung des zweiten Teiles (8) je ein Potentiometer (12, 22) angetrieben ist, deren Ausgangsspannungen proportional dem vorhandenen Winkel und der vorhandenen Längenänderung sind, und daß diese zusammen mit einer dem eingestellten Abstand des Brennfleckes der Röntgenröhre von der Schichtebene proportionalen Spannung zur Steuerung des Motors (15) verarbeitet sind.

3. Röntgenuntersuchungsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem mit der Drehachse (5) des ersten Teiles (7) gekoppelten Potentiometer (12) abgegebene Spannung über einen Multiplikator (41) geführt ist, dessen Ausgangsspannung zusammen mit der von einer Spaiinungsquelle (40) gelieferten, dem Brennfleckabstand proportionalen Spannung an die beiden Hingänge eines Multiplikators (42) gelegt ist, dessen Ausgangsspannung zusammen mit der der Längenveränderung entsprechenden Spannung, welche von dem mit dem Motor (15) gekoppelten Potentiometer geliefert wird, die beiden Eingänge (51.52) eines DiiTcrenzverstärkcrs (50) beaufschlagt, an dessen Ausgang (53) eine Spannung ansteht, die den Motor (15) steuert.

4. Röntgenuntersuchungsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das mit der Drehachse (5) gekoppelte Potentiometer (12) als sincos-Potcntiomelcr oder als Koordinatenwandler (120) ausgebildet ist, dessen gleichgerichtete Ausgangsspannung zusammen mit der Spannung der SiIaIIiIUiIgSC]UeIIe (40) auf die beiden Hingänge einer Dividierstufe (140) geführt ist,, deren Ausgangsspannung zusammen mit der von der Spaimungsc|UL'lle (40) gelieferten Spannung die beiden Hingänge einer Sublraktionsstufe (150) beaufschlagt, deren Ausgangsspaniuing zusammen mit der der Längenveränderiing entsprechenden Spannung, welche von dem mit dem Motor (15) gekoppelten Potentiometer (22) geliefert wird, an die beiden Eingänge (51, 52) des Differenzverstärkers gelegt wird, an dessen Ausgang (53) eine Spannung ansteht, die den Motor (15) steuert.

5. Röntgenuntersuchungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an dem ersten Teil (7) Führungsschienen (13,14) angeordnet sind, in denen das zweite Teil (8) verschiebbar gehalten ist, und daß die dafür vorhandenen Verschiebungsrnittel sich aus einem am ersten Teil (7) angeordneten vom Motor (15) bewegbaren Kettentrieb (16) und einem damit formschlüssig verbundenen Zapfen (17) des Teiles (8) zusammensetzen.

6. Röntgenuntersuchungsgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der am Teil (7) befestigte Motor (15) mit einem Schneckenrad (18) versehen ist, das in einen Zahnkranz (19) eingreift, welches mit einem Zahnrad (20) starr verbunden ist, an dem der als endlose Kette ausgebildete Kettentrieb (16) umgelenkt ist.