Рентгенодиагностический аппарат

 

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

< 953748 (6l ) Дополнительное K авт. свид-ву(22)Заявлено 23.12-77 (21) 2558252/18-25 с присоединением заявки ¹(23) Приоритет (54)М. Кл.

Н 05 G 1/36

Риуаарстесввй квинтет

СССР

IIo аалеи изабретеинй в открытия

Опубликовано 23.08.82. Бюллетень № 31

Дата опубликования описания 23. 08. 82 (53) УДК 621. 386..12(088.8) 1

B. А. Бакуаев, Н. Н. Блинов, В. В. Клюев, H. О. Колесник

И.M.Mîðãåíøòåðí, Л.А.Пименов и А.Ç.Шва цман:"- -.l.(.,:, -;..;J!" ;-,--..

HI-- t}-Ф L4% tPF (Э

--l,; =

- .- Я„ч!.: с; (72) Авторы изобретения (7l) Заявитель (54) РЕНТГЕНОДИАГНОСТИЧЕСКИЙ АППАРАТ

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

Известен рентгенодиагностический аппарат с автоматическим реле экспозиции,содержащий рентгеновскую трубку, источник питания, средства для обеспечения работы источника питания в режиме падающей нагрузки fl), 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 (21 .

Известен рентгенодиагностический аппарат „ в котором осуществляется слежение с помощью фотоэлектрического датчика эа температурой анода и по измеренной температуре осущест вляется регулировка источника питания (31.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является рентгенодиагностический аппарат, содерЭ с жащий рентгеновскую трубку с враща" ющимся анодом, источник питания с уставками величин напряжения и тока трубки, средства для изменения скорости вращения анода, средства согласования подаваемой на трубку мощ" ности с величиной скорости вращения анода, выполненные в виде устройства для изменения подаваемой на трубку от источника питания мощности, соединенного датчиком скорости вращения анода, автоматический экспонометр. го

8 известном аппарате можно осуществлять непрерывный переход от просвечивания к снимку, причем в ходе снимка скорость вращения анода непре. рывно . увеличивается, а переход ре953748 жима питания трубки осуществляется таким образом, чтобы тепловая нагруз. ка на анод не превышала допустимую для данной скорости и тепловой предистории анода (4)

Недостатком известного технического решения является сложность реа. лизации системы управления источником питания, а также то, что в процессе снимка подводимая к труб- 10 ке мощность изменяется, что приводит к ухудшению качества снимка и снижению его диагностических . свойств.

Цель изобретения - упрощение 15 конструкции аппарата и улучшение его диагностических характеристик.

Поставленная цель достигается тем, что в рентгенодиагностический аппарат, содержащий рентгеновскую трубку с вращающимся анодом, источ ник питания с уставками величин напряжения и тока трубки, автоматический экспонометр, устройство питания двигателя вращающегося анода,введе- р но 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 управления скоростью вращения анода содержит

35 датчик скорости вращения анода, например вихретоковый, схему соавнения, к входам которой подключены указанный датчик и средства формирования сигнала, задающего закон изменения скорости вращения анода.

В другом варианте выполнения устройство управления скоростью вращения анода содержит датчик температуры Фокусной дорожки анода источник

45 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.

Выбор зависимости изменения скорос; ти Йращен11я 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 связан с характером работы рентгенодиагностического аппарата и рентгеновской трубки .

Так., например, при снимках раэлич. ной мощности перед включением высокого. напряжения устанавливают скорость вращения анода, соответствующую как мощности и длительности рент геновского снимка, так и принятой наибольшей температуре фокусной дорожки анода. Необходимая скорость вращения анода характеризуется следующей функцией (

1 где М вЂ” скорость вращения анода;

0о - напряжение на трубке; о — ток трубки;

Т „ — допустимая температура оп элементов фокусной дорожки анода;

То — начальная температура анода;

Тост — остаточная температура элементов фокусной дорожки после прохождения их под пучком электронов;

П - число оборотов анода от начала экспозиции;

"р — коэффициент мощности, зависящий от высоковольтной схемы. выпрямления;

К вЂ” коэффициент пропорциональности, зависящий от геометрии фокуса.

Другой режим работы рентгенодиагностического аппарата и трубки характеризуется тем, что скорость вращения анода в процессе снимка не по-. стоянна . а иэменяетвя 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 25-303, которое имеет место в выпускаемых оентгенодиагностических аппаратах, увеличивают скорость вращения анода на 25-30 по отношению к скорости вращения, для которой в паспорте рентгеновской трубки приведена

953748 таблица допустимых нагрузок. Скорость вращения анода при снимках с предварительным просвечиванием характе. ризуется зависимостью (kÐua Ià) и=к акоп- 1о<р где T, — фактическая начальная темоср пература анода после длит. тельного просвечивания.

Четвертый режим работы аппарата и трубки характеризуется тем, что при серии снимков мощность снимков выбирается не из расчета допустимой суммарной энергии, а остается равной мощности одиночного снимка, а скорость вращения анода от снимка к снимку возрастает в зависимости от величины приращения температуры анода от предыдущих снимков серии. 3акон изменения скорости вращения анода в этом случае имеет следующий (1 Р Uo a) й, =K 2S доп (o o< o ) где N — скорость вращения анода трубки перед 1-ым снимком серии; Т - приращение температуры ано

ari да трубки лосле i-го снимка серии.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого рентгенодиагностическо. кого аппарата, в котором устройство

ЗЮ 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.3 — аппарат с устройством для задания закона изменения скорости анода в виде датчика температуры.

Устройство содержит рентгеновскую трубку 1 с вращающимся анодом, стат

1S тор 2 анода, устройство для изменения скорости вращения анода 3, например генератор переменной регулируемой частоты (устройство питания двигателя вращающегося анода), вычислительное устройство 4, моделирующее закон

10 изменения скорости вращения анода; трансформатор накала 5, сопротивление

6 в цепи накала, высоковольтный. генератор 7, например трансформатор и выпрямитель, устройство 8 для регули рования напряжения, например автотрансформатор с уставками, контактор

9, включающий рентгеновскую трубку, например симметричный тиристор; датчик автоматического .экспонометра

10, интегрирующую емкость 11 экспонометра, усилитель 12 автоматического экспонометра, блок задания начальной скорости вращения анода 13, например вычислительное устройство, платы переключателей напряжения 14 и 15, платы переключателей тока 16 и

j17. рукоятку 18 переключателя напряжения, рукоятку 19 переключателя тока, источники питания 20-24, нормально открытый контакт 25 реле времени, нормально закрытый контакт 26 реле времени, датчик 27 контроля скорости вращения анода, например вихретоковый, 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 17 с помощью рукояток

18 и 19 осуществляется 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 4, воспроизводящим закон изменения ско: рости вращения анода (фиг. 1 и 2).

Вычислительное устройство 4, представленное на фиг.1, подает входной сигнал в блок изменения скорости вращения анода 3, который, 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 рентгеновскую трубку 1, например,через регулировочный автотрансформатор

8, контактор 9, который открыт

953748

30 ао управляющим сигналом от источника питания 22 через контакт 25 реле времени, усилитель !2 автоматического экспонометра и высоковольтный генератор 7. 5

Одновременно напряжение питания от источника 24 через переключатели напряжения 15 и тока l7 подается в вычислительное устройство 4, в котором моделируется функция изменения скорос- 0 .10 ти вращения анода в зависимости от длительности, экспозиции при выбранных постоянных значениях напряже" ния и тока трубки, а также от начальной температуры фокусной дорожки анода при заданной допустимой температуре фокуса. Изменяющийся сигнал с вычислительного устройства 4 посту пает в блок 3, который изменяет в процессе экспозиции скорость вра- Ю щения анода рентгеновской трубки.

После нарастания потенциала до заданного уровня на интегрирующей емкости 11 от датчика автоматического экспонометра !0, питаемого источником 21, происходит отключение контактора 9, и экспозиция прекращается.

Блок задания начальной скорости вращения анода l3 получает сигналы о выполнении программы до включения очередного сигнала от про-. граммных устройств функционального контроля эа работой аппарата (не показаны), в том числе от программных пультов для ангиографии исследования желудочно-кишечного тракта 1,пульты орган-автоматики) а также от блока, задающего мощность(ток и напряжение и длительность предварительного просвечивания.

На фиг.2 показано вычислительное устройство 4 с обратной связью по скорости вращения анода. В режиме

45 пвдготовки снимка вычислительное устройство 4 подает входной сигнал в блок сравнения 29, в который поступает также сформированный устройство 28 сигнал вихретокового датчика 27 о скорости вращения анода. Блок сравнения 29 управляет работой блока изменения скорости вращения анода 3, который, в свою очередь формирует напряжение питания статора 2, частота которого задается блоком сравнения 29. Таким образом, обеспечивается начальная скорость вращения анода рентгеновской трубки 1.

После 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 noqшипников 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.3) для задания закона изменения скорости вращения анода выполнены в виде датчика температуры фокусной дорожки анода, например, фотоэлектрического датчика 30.

Сигнал, определяемый мгновенным значением температуры определенных точек андда, 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 j. . Сигнал раэбаланса определяет изменение скорости вращения анода рентгеновской трубки 1 е процессе экспозиции. Начальная скорость вращения анода, зависящая от предварительного нагрева анода, задается сиг. налом с датчика 30 до в Жючения 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.

953748

Предлагаемый рентгенодиагностический аппарат позволяет существенно улучшить качество рентгеновского изображения за счет подачи полной мощности аппарата на,рентгеновскую трубку и резкого сокращения в связи с этим длительности снимка.

Кроме того., значительно упрощается конструкция рентгенодиагностического аппарата за счет исключения громозд" 10 ких средств регулирования тока (падающая нагрузка ) и средств компенсации падения напряжения при изменении тока в процессе экспозиции, необ.ходимых при работе аппарата с автома 15 тическим экспонометром, а также, за счет исключения системы защиты рентгеновской трубки при работе аппарата без экспонометра.

Формула изобретения

1. Рентгенодиагностический аппа-. рат, содержащий рентгеновскую труб- 2s ку с вращающимся анодом, источник питания с уставками., величин напряжения и тока трубки автоматический экспонометр,. устройство питания двигателя вращающегося анода, о т - Зв л и ч а ю шийся. тем, что, с целью упрощения конструкции аппарата и улучшения его диагностических характеристик, в аппарат введено устройство управления скоростью вращения анода со средствами формирования сигнала, задающего закон изменения скорости вращения в зависимости от температуры .фокусной дорожки анода, которое соединено с устройством питания двигателя вращающегося анода.

2. Аппарат по п.1, о т л и ч а юшийся 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 и.1, о т л и ч аю шийся тем, что устройство управления скоростью 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 экспертизе

1. Блинов Н.Н и др. Рентгенодиагностические аппараты. "Медицина", М.

1976, 144-160.

2. Патент ClllA У 3205300, 250-93, опублик. 1965.

3. Патент США N 3002960, 250-99, опублик. 1962.

4. Патент США и 3974384, 250-401, опублик. 1976 (прототип).

953748

Составитель К.Кононов редактор P.Öèöèêà Техред N.Тепер Корректор А.Дзятко т

Заказ 6311/82 Тираж 862 Подписное

ВЦИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4