Рентгенодиагностический аппарат Советский патент 1982 года по МПК H05G1/36 

Изобретение относится к рентгенотехнике, а конкретнее к рентгенодиагностическим аппаратам с автоматическим реле экспозиции.

Известен рент генодиа гностический аппарат с автоматическим реле экспозиции, содержащий рентгеновскую трубку, источник питания, средства для обеспечения работы источника питания в режиме падающей нагрузки

Недостатком аппарата является сложность системы регулирования источника питания в режиме падающей нагрузки.

Известен также рентгенодиагностический аппарат, в котором режим падающей нагрузки реализуется за счет изменения нагрузочной способности анода путем увеличения его скорости вращения 2 .

Известен рентгенодиагностический аппарат у в котором осуществляется слежение с помощью фотоэлектрического датчика за температурой анода

и по измеренной температуре осущест вляется регулировка источника питания зз.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является рентгенодиагностический аппарат, содержащий рентгеновскую трубку с вращающимся анодом, источник питания с уставками величин напряжениями тока трубки, средства для изменения ско10рости вращения анода, средства согласования подаваемой на трубку мощности с величиной скорости вращения анода, выполненные в виде устройства .J для изменения подаваемой на трубку от источника питания мощности, соединенного датчиком скорости вращения анода, автоматический экспонометр.

В известном аппарате можно осу20ществлять непоерывный переход от просвечивания к снимку, причем в ходе снимка скорость вращения анода непрерывно ; увеличивается, а переход режима питания fрубки осуществляется таким образом, чтобы тепловая нагру ка на анод не превышала допустимую для данной скорости и тепловой пред истории анода 4j. Недостатком известного технического решения является сложность pea лизации системы управления источником питания, а также то, что в процессе снимка подводимая к трубке мощность изменяется, что приводит к ухудшению качества снимка и снижению его диагностических . свойств. Цель изобретения - упрощение конструкции аппарата и улучшение его диагностических характеристик. Поставленная цель достигается тем, что в рентгенодиагностический аппарат, содержащий рентгеновскую трубку с вращающимся анодом, источник питания с уставками величин напряжения и тока трубки, автоматичес кий экспонометр, устройстве питания двигателя вращающегося анода,введено устройство управления скоростью вращения анода со средствами формирования сигнала, задающего закон изменения скорости вращения в зависимости от температуры фокусной дорожки анода, котррое соединено с устройством питания двигателя вращающегося анода. Кроме того, устройство управлени скоростью вращения анода содержит датчик скорости вращения анода, например вихретоковый, схему соавнения, к входам которой подключены указанный датчик и средства формиро вания сигнала, задающего закон изменения скорости вращения анода. В другом варианте выполнения уст ройство управления скоростью вращения анода содержит датчик температу ры фокусной-дорожки анода, источник опорного сигнала и схему сравнения, к входам которой подключеныvуказанный датчик и источник опорного сигн ла, а выход которой подключен к уст ройству питания двигателя вращающегося анода. Выбор зависимости изменения скор ти вращения анода от длительности экспозиции при выбранных постоянных значениях напряжения и тока трубки, а также от начальной температуры фокусной дорожки анода при заданной допустимой температуре фокуса связа с характером работы рентгенодиагнос ическрго аппарата и рентгеновской рубки. Так., Например, при снимках различой мощности перед включением высоого.напряжения устанавливают скоость вращения анода, соответствуюую как мощности и длительности рент еновского снимка, так и принятой аибольшей температуре фокусной доожки анода. Необходимая скорость ращения анода характеризуется слеующей функцией iKpUo.Ia) -(TO I-TOCT скорость вращения анода; напряжение на трубке; ток трубки; допустимая температура элементов фокусной дорожки анода; начальная температура анода; остаточная температура элементов фокусной дорожки после прохождения их под пучком электронов;число оборотов анода от начала экспозиции; коэффициент мощности, зависящий от высоковольтной схемы, выпрямления; коэффициент пропорциональности, зависящий от геометрии фокуса. Другой режим работы рентгенодиагностического аппарата и трубки характеризуется тем, что скорость вращения анода в процессе снимка не постоянна , а изменяется по такому закону, чтобы температура элементов фокусной дорожки оставалась неизменной в течение всей длительности снимка, которая определяется срабатыванием автоматического экспонометра.° Третий режим работы аппарата и трубки характеризуется тем, что после длительного просвечивания перед производством снимков вместо уменьшения мощности на 25-30, которое имеет место в выпускаемых оентгенодиагностических аппаратах, увеличивают скорость вращения анода нг 25-30% по отношению к скорости вращения, для которой в паспорте рентгеновской трубки приведена таблица допустимых нагрузок. Скорос вращения анода при снимках с предварительным просвечиванием характеризуется зависимостью .Jl pUalaf фактическая начальная тем пература анода после длит тельного просвечивания. Четвертый режим работы аппарата и трубки xapaктep.зyeтcя тем, что при серии снимков мощность снимков выбирается не из расчета допустимой суммарной энергии, а остается равно мощности одиночного снимка, а скорость вращения анода от снимка к снимку возрастает в зависимости от величины приращения температуры ано да от предыдущих снимков серии. Закон изменения скорости вращения ано да в этом случае имеет следующий ii pUaIa) N: K -;5 ЬП- о ЛТоп) где N - скорость вращения анода трубки перед i-ым снимком серии; дТдр - приращение температуры ано да трубки лосле i-ro снимка серии. На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого рентгенодиагностическо кого аппарата, в котором устройство для задания закона изменения скорости вращения анода выполнено в виде вычислительного; на фиг.2 - то же, с обратной связью по скорости вращения анода; на фиг.З - аппарат с устройством для задания закона изменения скорости анода в виде датчика температуры. Устройство содержит рентгеновскую трубку 1 с вращающимся анодом, стат тор 2 анода, устройство для изменени скорости вращения анода 3, например генератор переменной регулируемой частоты (устройство питания двигателя вращающегося анода), вычислительное устройство kf моделирующее зако изменения скорЬсти вращения анода; трансформатор накала 5, сопротивлени 6 в цепи накала,высоковольтный.генератор 7 например трансформатор и выпрямитель,устройство 8 для регулит

рования напряжения, например автотрансформатор с уставками, контактор 9,. включающий рентгеновскую трубку.

рентгеновскую трубку 1, например,через регулировочный автотрансформатор 8, контактор 9, который открыт например симметричный тиристор; датчик автоматического .экспонометра 10, интегрирующую емкость П экспонометра, усилитель 12 автоматического экспонометра, блок задания начальной скорости вращения анода 13. например вычислительное устройство, платы переключателей напряжения И и 15 платы переключателей тока 1б и 17. рукоятку 18 переключателя напряжения, рукоятку 19 переключателя тока, источники питания , нормально открытый контакт 25 реле времени, нормально закрытый контакт 26 реле времени, датчик 27 контроля скорости вращения анода, например еихретоковый, устройство 28 формирования сигнала, схему сравнения 29, датчик 30 температуры фокусной дорожки анода, например, фотоэлектрический. Устройство работает следующим обра зом. До включения снимка переключателя ми напряжения 1ч и 15 и переключателями тока 16 и 17с помощью рукояток 18 и 19 осуществлпется выбор установок напряжения и тока рентгеновской трубки 1 с вращающимся анодом. При этом, например, происходит переключение отводов регулировочного автотрансформатора 8 и сопротивлений 6 в цепи питания трансформатора накала 5 от источника 23..Одновременно блок задания начальной скорости вращения анода 13 формирует сигнал для управления вычислительным устройством , воспроизводящим закон изменения ског рости вращения анода (фиг.1 и 2). Вычислительное устройство 4, представленное на фиг.1, подает входной сигнал в блок изменения скорости вращения анода 3, котбрый, в свою очередь, формирует напряжение питания статора 2, обеспечивающего начальную скорость вращения анода рентгеновской трубки 1. До включения снимка контакт 25 реле времени разомкнут, а контакт 26 замкнут. В момент начала снимка контакт 25 реле времени замыкается, включая экспозицию, а контакт 26 размыкается, отключая сигнал от блока задания начальной скорости вращения анода 13- При этом напряжение питания от источника 20 подается на 95 управляющим сигналом от источника пи тания 22 через контакт 25 реле време ни, усилител.ь 12 автоматического экспонометра и высоковольтный генератор 7. Одновременно напряжение питани я о источника 2k через переключатели напряжения 15 и тока 17 подается в вычислительное устройство , в котором моделируется функция изменения скоро ти вращения анода в зависимости от длительности.экспозиции при выбранных постоянных значениях напряже- , ния и тока трубки, а также от началь ной температуры фокусНой дорожки анода при заданной допустимой температуре фокуса. Изменяющийся сигнал с вычислительного устройства k посту пает в блок 3, который изменяет в процессе экспозиции скорость вращения анода рентгеновской трубки. После нарастания потенциала до заданного уровня на интегрирующей емкости 11 от датчика автоматического экспонометра 10, питаемого источником 21, происходит отключение контактора Э, .и экспозиция прекращается. Блок задания начальной скорости вращения анода 13 получает сигналы о выполнении программы до включения очередного сигнала от программных устройств функционального контроля за работой аппарата (не показаны) , в том числе от программных пультов для ангиографии исследования желудочно-кишечного тракта (пульты орган-автоматики) а также от блока, задающего мощность (ток и напряжение и длительность предварительного просвечивания. На фиг.2 показано вычислительное устройство k с обратной связью по скорости вращения анода.В режиме подготовки снимка вычислительное уст1ройство подает входной сигнал в блок сравнения 29, в который поступает также сформированный устройствоц 28 сигнал вихретокового датчика 27 о скорости вращения ано да. Блок сравнения 29 управляет раб той блока, изменения скорости вращения анода 3 который, в свою очеред формирует напряжение питания статора 2, частота которого задается бло ком сравнения 29. Таким образом, обеспечивается начальная скорость вра щения аиода рентгеновской трубки 1. Лосле включения снимка изменяющийся сигнал с вычислительного устройства 4 поступает в блок сравнения 29, который сравнивает этот сигнал с сигналом датчика 27, сформированным устройством 28, и при помощи блока 3 обеспечивает задаваемую вычислительным устройством 4 скорость вращения анода рентгеновской трубки 1, изменяемую в процессе экс позиции. Введение обратной связи по скорости вращения анода , осуществляемой датчиком 27 и блоками 28 и 29, позволяет более точно поддерживать закон изменения скорости вращения анода независимо от состояния подшипников рентгеновской трубки, напряжения питания и т.п. Одновременно осуществляется защита рентгеновской трубки при неисправностях устройства разгона анода,при обрыве или замыкании подводящих проводов и т.д. Таким образом, повышается надежность работы рентгенодиагностического аппарата. Средства (фиг.З) для задания закона изменения скорости вращения анода выполнень в виде датчика температуры фокусной дорожки анода, например, фотоэлектрического датчика 30. Сигнал, определяемый мгновенным значением температуры определенных точек анбда,.например, элементов фокусной дорожки анода под пучком электронов, и сформированный датчиком 30, вводится в устройство для изменения скорости вращения анода 3 с помощью средств получения опорного сигнала и схемы сравнения (не показаны . . Сигнал разбаланса определяет изменение скорости вращения анода рентгеновской трубки 1 в процессе экспозиции. Начальная скорость вращения анода, зависящая от предварительного нагрева анода, задается сигналом с датчика 30 до внвпючения снимка. Введение датчика мгновенного значения температуры позволяет точно устанавливать необходимую скорость вращения анода в зависимости от фактической температуры наиболее нагретых элементов фокусной дорожки, пробегающих под пучком электронов, при установленных на трубке фактических значениях мощности. 995 Предлагаемый рент генодиагностический аппарат позволяет существенно улучшить качество рентгеновского изобра кения за счет подачи полной мощности аппарата на.рентгеновскую трубку и резкого сокращения в связи с этим длительности снимка. Кроме того., значительно упрощаетс конструкция рентгенодиагностического аппарата за. счет исключения- громоздких средств регулирования тока (падающая нагрузка) и средств компенсации падения напряжения при изменении тока в процессе экспозиции, необходимых при работе аппарата с автома тическим экспонометром, а также, за счет исключения системы защиты рентгеновской трубки при работе аппарата без экспонометра. Формула изобретения 1. Рент генодиагностический аппаг рат, содержащий рентгеновскую трубку с вращающимся анодом, источник питания с .уставками/, величин напряжения и тока трубки, автоматический экспонометр,, устройство питания двигателя вращающегося анода, отличающийся; тем, что, с -л;. .целью упрощения конструкции аппарата и улучшения его диагностических характеристик, в аппарат введено устройство управления скоростью вращения анода со средствами формирова8ния сигнала, задающего закон изменения скорости вращения в зависимости от температуры .фокусной дорожки анода, которое соединено с устройством питания двигателя вращающегося анода. 2.Аппарат поп.1,отличающ и и с я тем, что устройство управления скоростью вращения анода содержит датчик скорости вращения анода, например вихретоковый, схему сравнения, к входам которой подключены указанный датчик и средства формирования сигнала, задающего закон изменения скорости вращения анода. 3.Аппарат по п.1, отличающийся тем, что устройство управленияскоростью вращения анода содержит датчик температуры фокусной дорожки анода, источник опорного сигнала и схему сравнения, к входам которой подключены указанный датчик и источник опорного сигнала, а выход которой подключен к устройству питания двигателя вращающегося анода. Источники информации, принятые во внимание при экспе;ртизе 1.Блинов Н.Н и др. Рентгенодиагностические аппараты. Медицина, М. 1-976, UA-160. 2.Патент США № 3205300, 250-93, опублик. 1965. 3.Патент США № 3002960, 250-99, опублик. 19б2. Ц. Патент США № , , опублик. 1976 (прототип).