Brevet FR2298917A1 — publié le 19760820

L'invention concerne un circuit destiné à un appareil de diagnose par rayons X et utilisé pour contrôler la charge imposée à un tube de Röntgen, alors qu'un premier signal qui est fonction de la température d'anode, commande un dispositif indicateur et/ou bloqueur. Un tel circuit est connu. (DT-oS 2.031.590) Dans ce cas, il est prévu une sonde de mesure d'intensité de rayonnement engendrant un signal qui est fonction de la température d'anode et qui est fourni à un dispositif indicateur, étalonné en unités thermiques. Sur ce dispositif indicateur, la personne desservant l'appareillage peut lire la quantité de chaleur qui, à un instant déterminé est accumulée dans llanode5 ainsi que la quantité de chaleur pouvant être fournie à l'anode à ltoccasion de la première radiographie suivante à effectuer.Si la charge prévue pour cette radiographie est plus forte que la quantité de chaleur admissible indiquée par le dispositif indicateur, ladite personne doit attendre jusque l'instant auquel la quantité de chaleur admissible indiquée par le dispositif indicateur est au moins égale à la quantité de chaleur à fournir à l'occasion de ladite radiographie suivante à effectuer. Toutefois, la personne ne connaît pas ladite durée d'attente.D'un autre côté, le calcul de la quantité de chaleur à fournir à l'anode nécessite assez bien des temps, surtout lorsqu'il stagit d'appareils dont la charge de démarrage est va rible Enfin, lorsqu'il s'agit d'appareils équipés d'un automate de pose, il est impossible de calculer d'avance la charge imposée au tube de Röntgen à l'occasion de la première radiographie suivante à effectuer; de ce fait, l'indication de ladite quantité de chaleur admissible n'a aucune valeur pour le desservant de l'appareillage. D'un autre côté, au sujet d'un appareil de diagnose par rayons X destiné à la prise de séries de radiographies (prise de vues cinématographiques), il est connu (DT-OS 2.150.374) que l'emploi de calculatrices adéquates et le fait de tenir compte des charges d'enregistrement utilisées antérieurement, permettent de calculer et d'indiquer la charge d'enregistrement pouvant être utilise à un instant déterminé, c'est-à-dire la durée de pose et le nombre de radiographies distinctes.Dans le cas où le nombre de radioscopies distinctes encore possibles est inférieur au nombre de radiographies distinctes que désire réaliser la personne desservant l'appareillage, celle-ci doit attendre (souvent plusieurs minutes) jusque l'instant auquel le tube s'est refroidi au point que le nombre de radiographies admissibles ait atteint le nombre de radiographies désirées, et cela sans connaître d'avance la durée d'attente. De plus, il est connu (DT-OS 1.764.983) de procéder au réglage de l'intensité du courant d'un tube de Röntgen de façon à ne pas dépasser la température limite au cours de la prise de radiographie(s). Dans le cas d'enregistrements (prises de radiographie(s) ) au cours desquels cette température limite est dépassée en fonctionnement normal-, on diminue l'intensité du courant de tube, de sorte que ces enregistrements durent plus longtemps qu?un enregistrement effectué à la même charge et en présence duquel la tepature limite n'est pas atteinte de sorte que l'intensité du courant de tube n'est;pas diminuée.L'emploi d'un tel appareil de diagnose pour la prise de radiographies pour laquelle il est prévu une durée a'enregistrement définie, (radiographie par voie tomographique) ou une durée limite (prise de vue cinématographique) n'est pas possible du fait que la diminution de l'intensité du du courant de tube au cours de la durée d'enregistrement peut avoir comme conséquence la sous-exposition des images. Enfin, lors de l'emploi de tubes de Rontgen, il est connu d'utiliser des circuits de protection qui indiquent la charge instantanée et qui calculent en permanence la température de l'anode, l'en- registrement étant interrompu à l'atteinte d'une température limite. (DT-OS 2.118.124 et DT-OS 2.158.865). Le fait de déclencher le tube de Röntgen au cours de l'enregistrement conduit à des images sous-exposées. De son côte, le brevet britannique NO 767.477 mentionne un appareil radioscopique lors e l'emploi duquel est calculée la charge ajustée pour la première radiographie suivante, cette valeur calculée étant comparée à une valeur admissible propre à la durée d'enregistrement ajustée. Cette valeur admissible est ddfinie à l'aide d'un réseau qui simule la variation de la quantité de chaleur accumulée dans le tube de Röntgen. Lorsque la quantité de chaleur accumulée dans le tube est encore trop élevée pour la charge enclenchée à l'occasion du premier enregistrement suivant, la prise d'une des radiographies est empêchée.La personne desservant cet appareil radioscopique ne connait pas la durée d'attente qu'elle doit respecter avant de pouvoir procéder à la radiographie caractérisée par les données désirées ajustées. Le but de l'invention est de procurer un circuit qui appartient au genre mentionné dans le préambule et qui est formé de façon à pouvoir éviter la sous-exposition des images et la surcharge du tube de Röntgen lors de la prise rapide de radiographies successives du fait que le desservant de l'app reillage est mis au courant de la durée d'attente à respecter avant de pouvoir procéder au prochain enregistrement. (Pratiquement tous les appareils modernes de diagnose par rayons X utilisés à ltheure actuelle, sont déjà équipés de circuits de protection qui empschent a surcharge du tube de Röntgen par une radiographie distincte). Le but de l'invention est atteint gracie aux mesures qui sont indiquées dans la caractéristique de la première revendication du présent exposé. L'invention est basée sur l'idée suivante: lténergie thermique qui est fournie à l'anode à l'occasion d'une radiographie donne lieu à l'accroissement de la température de I'anode, et cet accroissement de température est proportionnel à l'énergie fournie à l'anode. (en admettant que durant la radiographie, la dissipation de chaleur de l'anode est petite par rapport å l'apport de chaleur).L'enregistrement ne doit donc pas avoir lieu aussi longtemps que la somme d'une part du nombre de degrés d'accroissement de de température présumé #T et d'autre part la tem- rature d'anode à l'instant envisagé est supérieure à la température maximale, ou en d'autres termes, aussi longtemps que la température maximale, diminuée du nombre de degré d'accroissement de température # T, est infé- rieure à la température d'anode à l'instant envisagé.Or, à l'aide du réseau de simulation rapide, la simulation du processus de refroidissement a lieu de façon accélérée, et l'intervalle de temps après lequel la temp- rature simulée devient inférieure à la différence entre T et # T, est max proportionnel à la durée d'attente à respecter avant de pouvoir procéder à l'enregistrement suivant caractérisé par les paramètres désirés préajustés. Lorsqu'il s'agit d'appareils radioscopiques qui fonctionnent par la manoeuvre de deux boutons, la charge d'enregistrement présumée (pour le premier enregistrement suivant à effectuer) peut être calculée de façon très simple comme le produit de la tension de tube ajustée et par le produit-mAs ajusté, ce calcul ne nécessitant que l'em- ploi d'un circuit de multiplication. Il en est de mdme dans le cas de prises de séries de vues cinématographiques. Dans le cas où, par image distincte, la charge d'enregistrement reste la même, la charge totale est proportionnelle d'une part au nombre de radiographies distinctes à rda- liser à l'occasion du premier enregistrement suivant à effectuer et d'autre part à la durée de pose. Dans le cas où il s'agit d'appareils de diagnose par rayons X qui sont munis d'un automate oe pose, la charge d'enregistrement présumée n'est pas encore définie avant de procéder à cet enregistrement. Dans ce cas, il est procédé au calcul de la valeur moyenne des charges pour les enregistrements antérieurs du fait rie multiplier la tension de tube ajustée par le courant de tube ajusté, le produit obtenu de la sorte tant intégré sur la durée d'enregistrement et ensuite fourni à une mémoire. L'accroissement de température J T qui en est déduit ne correspond aux rapports réels que dans le cas où la charge d'enregistrement suivante estgale à la charge d'enregistrement précédente.Pourtant, il en est ainsi dans les cas intéressants que l'on rencontre dans la pratique. En premier lieu notamment, une surcharge des tubes de Röntgen n'est observée que dans le cas où, au sujet d'un même patient, l'on procède à la prise d'une série de radiographies qui se suivent rapidement. La charge d'enregistrement, c'est-à-dire -la quantité de chaleur qui durant ltenre- gistrement est fournie au tube de Röntgen, est dans ce cas pratiquement égale au cours de chaque radiographie, de sorte que dans ce cas la charge d'enregistrement présumée peut être déduite de la charge d'enregistrement précédente. Dans le cas où ledit patient est remplacé par un autre, bien que les suppositions faites ci-dessus ne soient plus respectées, l'expé- rience a permis toutefois de constater que cet échange d'un patient contre un autre nécessite tellement, de temps que le tube de Röntgen trouve le temps de se refroidir au point que par la suite, une surcharge soit pratiquement exclue. La description suivante, en regard des dessins an vexés, le tout donné à titre d'exemple, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 est un diagramme qui illustre la varia. tison de la température d'anode d'un tube de Röntgen au cours d'un enregistrement. La figure 2 est le schéma synoptique du circuit conforme à l'invetion, La figure 3 est le sch & a synoptique d'un réseau de simulation que contient le circuit représenté sur la figure 2. Sur la figure 1, on peut se rendre compte de la variation de la temperature Ti du disque anodique d'un tube de Röntgen à anode rota ive. n vit que durant l'enregistrement, ladite température augmente quasi linéairement, tandis qu'après l'enregistrement, elle diminue de nouveau de façon continue. Les traits interrompus en haut sur la fi gure 1 indiquent la tenpérature maximale T du disque anodique.Au-delà max cette température 1max' on est confronté avec le risque que la température dans le trajet du spot anodique devient élevage au point de pouvoir conduire à la fusion ou à l'évaporation de la matière du disque anodique. Sur la me me figure 1, la ligne droite en traits mixtes indique la tempd- rature Tmax T. Cette valeur #T correspond au nombre de degrés d'ac- croissement de tempZrature qui est provoqué par l'augmentation prZsumée de la charge d'enregistrement. Au cours de cet enregistrement, la valeur est proportionnelle h la quantité de chaleur fournie à l'anode. A mesure que la charge d'enregistrement présumée est plus élevée, la droite T aux - # T se situe plus près de l'axe horizontal du temps.Aussi long- temps que la température T. du disque se situe au-dessus de la droite T ~ A ms on ne doit pas procéder à l'enregistrement suivant, puisque max dans ce cas le disque de l'anode rotative atteint une température Ti + # T qui est plus élevée que la température T max Le circuit dont le schéma synoptique constitue la figure 2 empêche de procéder à l'enregistrement suivant avant que la température Ti n'ait atteint la valeur Tmax - #T, et fournit donc au desser- vant l'indication qu'il ne doit pas encore procéder à l'enregistrement suivant.De plus, le desservant est mis au courant de la durée d'attente à respecter avant de pouvoir procéder audit enregistrement. Le circuit répondant à la figure 2 est prévu pour un appareil de diagnose par rayons X équipé d'un automate de pose: la personne utilisant l'appareil n'ajuste que la tension d'enregistrement et ltenregistrement est déclenché à l'atteinte d'une intensité de rayonnement déterminée. La haute tension ajustée et le courant de Rontgen (dont l'intensité est mesurée par exemple dans une résistance du circuit haute tension du tube de Röntgen) sont fournis à un circuit de multiplication 1 q ont la sortie devient le siège d'un signal qui est proportionnel au produit desdits courant et tension de tube, ce produit correspondant donc à la puissance fournie au tube.Durant l'enregistrement, ce produit est intggré dans la partie de circuit 2 et ensuite mis en mémoire, de sorte que la sortie de cette partie 2 devient le siège d'un signal qui est pro portionnel à l'énergie qui, durant l'enregistrement, est fournie à l'anode. Si on admet que pour ltenregistrement, la charge reste la même que durant l'enregistrement précéåent, ledit signal est également proportionnel à l'accroissement de température T. Dans un amplificateur opérationnel 3, ledit signal est combiné avec un signal correspondant à la température maximale T de façon qu'a la sortie dudit amplificateur il se forme un max signal qui correspond à la valeur T ax - #T. Simultanément, le signal de sortie du multiplicateur est fourni à un réseau de simulation 4 fonctionnant en temps réel et simulant la variation de température de l'anode, la sortie de ce réseau 4 mettant à disposition un signal qui est proportionnel à la température T1 du disque anodique. Ce réseau 4 peut être formé également par un simple circuit de calcul analogique. Un tel circuit est représenté sur la figure 3. Dans ce circuit, le signal d'entrée qui est proportionnel à la puissance fournie au tube de Röntgen, est fourni à un amplificateur opérationnel 21 à résistance d'entrée très élevée par l'intermédiaire d'une résistance 20. La sortie de cet amplificateur 21 est connecte à l'entrée de cet amplificateur par l'intermédiaire d'une combinaison parallèle comportant une résistance 22 et un condensateur 23. De plus, le signal de sortie de l'amplificateur 21 commande un circuit 24 dont le signal de sortie élève à la puissance P le signal d'entrée. Le signal de sortie dudit circuit 24 est fourni à l'entrée de l'amplificateur 21 par l'intermédiaire d'une résistance 25. On peut constater que ce circuit respecte l'équation de conductibilité thermique dT/dt = K1 T - K2 T alors que par dimensionnement adéquat des constituants distincts, les coefficients K1, K2 et l'exposant P concernent les propriétés de conduc tibilité thermique, de mise en mémoire et de rayonnement anodique.De ce fait, le signal de sortie de l'amplificateur 21 varie de la même façon que la température T. de l'anode. Ce signal de sortie du réseau de simulation 4 est fourni à un comparateur 5 qui compare ce signal au signal qui représente la température maximale Tmax Si cette comparaison donne comme résultat que la température du disque anodique est plus levée que la température maxinale (cas de surcharge), un dispositif d'alarme entre en action à la sortie du comparateur 5. Le signal de sortie du réseau de simulation 4 est fourni également à un circuit de mesure et d'indication 6 6 qui fournit ainsi une indication au sujet de la température du disque anodique. Finalement, le signal de sortie du roseau 4 est fourni à une des entres d'un comparateur 7 dont l'autre entrée est le siège du signal de sqrtie de l'amplificateur 3, c'est-à-dire un signal qui est proportionnel à le valeur max T -OT. La sortie du comparateur 7 max signale si la tempdrature anodique T. est plus levée ou moins élevée que la valeur Tmax - #T. Dans le cas ot la température T. est plus élevée, le signal de sortie du comparateur 7 agit sur un organe bloqueur non reprd- senti qui bloque l'enregistrement; au lieu de cela, la personne desservant l'appareillage peut recevoir un signal d'avertissement.Lorsque le fonctionnement a lieu à laide d'un automate de pose, on peut empêcher de cette façon également la surcharge du tube de Röntgen, Au lieu du réseau de simulation 4 alimenté par le multiplicateur 1, il est possible aussi d'utiliser un détecteur de rayonnement (voir par exemple DT-OS 2.031.590) sont la sortie est le siège d'un signal qui est fonction de la température d'anode. Lorsqu'il s'agit d'appareils radioscopiques qui sont desservis à l'aide de deux ou de trois boutons et pour lesquels il est possible d'ajuster la valeur du produit-mAs, l'accroissement de température T peut être calculé également par une simple calculatrice qui multiplie le produit mAs par la tension d'enregistrement, nécessaires pour l'enregistrement suivant, de sorte que l'emploi du circuit d'intégration et de mise en mémoire 2 n'est pas nécessaire. Enfin, le signal représentant la température T i du disque anodique est fourni à un réseau de simulation rapide 8 qui simule par exemple cent fois plus vite la façon dont a lieu le refroidissement de l'anode. La structure de ce réseau 8 peut correspondre à celle du réseau 4, mais les constituants 20, 22, 23 et 25 du réseau 8 sont dimensionnés de façon que le signal de sortie T arrive cent fois plus vite à sa valeur s stationnaire. Le signal T est fourni à un comparateur 9 qui compare ce s s signal T au signal T max qui est disponible sur la sortie de l'am- plificateur 3.Aussi longtemps que le signal T est supérieur au signal T - T, la sortie du comparateur 9 fournit un signal qui ouvre la max porte 10, de sorte que les impulsions engendrées par le générateur 11 sont à même de parvenir au compteur 12, le nombre d'impulsions étant indiqué à la fin d'une opération de comptage par un dispositif indicateur 13.Le nombre d'impulsions indiqué de la sorte est proportionnel à l'intervalle de temps entre le début d'un cycle de simulation rapide (T5 = Ti) et la fin du cycle (Ts = Tmax bL), et du fait que cet Intervalle de temps est égal au 1i/100 de l'intervaTle de temps nécessaire pour que ia température anodique T arrive a la temp;rature T - ~ T, ledit nombre d impulsions i max e t proportionnel également à la durée d'attente à respecter. On peut faire le nécessaire pour que le dispositif indicateur 13 fournisse directement la lecture de la durée d'attente à respecter. Au cours du refroidissement de l'anode, la durée d'attente à respecter est recalculée en permanence. Dès que le signal T devient inférieur à la valeur T - ~ # T, la sortie du comparateur devient max le siège d'un signal 10 qui bloque la porte 10 et qui influence un formateur d'impulsions 14 qui d'une part impose au compteur 12 de nouveau sa position de départ et qui d'autre part fournit au réseau simulateur e le signal T. durant un court laps de temps (voir la figure 1). Le cycle de simulation qui commence maintenant est plus court, étant que dans l'entre- temps, la température T. est devenue plus petite et que de la sorte la valeur T ax - # T du signal de sortie Ts du réseau de simulation rapide max est atteinte plus rapidement.Par conséquent, vers la fin de ce cycle de comptage, la durée d'attente que montre l'indicateur 13 est plus courte. Ce cycle de simulation est répété jusque l'instant auquel la température d'anode T. est devenue inférieure à la valeur T bT. A cet instant, i max la sortie du comparateur 7 n'empoche plus l'enregistrement cependant que le formateur d'impulsions 14 est bloqué simultanément, de sorte que d'autres cycles de comptage sont empêchés. Il n'est pas indispensable que le cycle de simulation soit répété en permanence. Le cycle de simulation rapide peut être domarré également par le desservant (au lieu d'être démarré par le formateur d'impulsions 14) par une pression qu'elle doit excercer sur un bouton, de sorte que ia durée d'attente présumée n'est indiquée qu'en présence d'un signal que fournit le desservant. Au lieu du dispositif digital de comptage et d'indication 12, 13, il peut oralement s'agir d'une indication analogique du fait de procéder à l'intégration de l'impulsion fournie par la porte 10 et de fournir la valeur intégrée à un circuit d'intégration et de mise en mémoire. REVENDICATIONS: 1. Circuit destiné à un appareil de diagnose par rayons X et utilisé pour contrôler la charge imposée à un tube de Röntgen, alors qutun premier signal qui est fonction de la température d'anode, commande un dispositif indicateur, caractérisé par: a) un circuit pour former un deuxième signal qui correspond à la température maximale de l'anode, diminuée d'une valeur qui est fonction de l'augmentation de charge présumée, b) un réseau de simulation rapide pour simuler de façon accélérée la tem rature d'anode, auquel le premier signal est fourni au début de chaque cycle de simulation, c) un dispositif de mesure pour mesurer le temps qui depuis le début d'un cycle de simulation s'est écoulé jusqu'à l'instant auquel le signal de sortie du réseau de simulation rapide est inférieur audit deuxième signal, d) un dispositif indicateur qui est coamaadé par le dispositif de mesure de temps. 2. Circuit selon la revendication 1, caractérisé par un circuit de comparaison qui compare les premier et deuxième signaux et qui agit sur un dispositid d'indication ou de blocage dans le cas où la température définissant le premier signal est supérieure à la température définissant le deuxième signal. 3. Circuit selon l'une des revendications 1 et 2, ca racterisé en ce que le premier signal qui est fonction de la température d'anode est formé par une sonde de mesure dtintensité de rayonnement qui est soumise à l'influence des rayons lumineux et/ou des rayons thermiques emis par l'anode. 4. Circuit selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'un multiplicateur multiplie une tension d'enregistrement ajustée par un signal qui est proportionnel au courant mesuré au cours de l'enregistrement, le signal de sortie dudit multiplicateur ktent fourni à un roseau de simulation fonctionnant en temps réel pour obtenir le premier signal qui est fonction de la température d'anode. 5. Circuit selon l'une des revendications 1 à 4, des tiné à un appareil de diagnose par rayons X équipé d'un automate de pose, caraetérisé en ce que pour la formation de la valeur qui est fonction de la charge d'enregistrement prdsumée, il est prévu un multiplicateur qui forme un signal qui est proportionnel à la tension d'enregistrement ajusté ainsi qu'au courant de tube mesuré au cours de l'enregistrement, ledit signal étant integré dans un étage d'intégration durant l'enregistrement et ensuite mis en mémoire. 6. Circuit selon l'une des revendications 1 à 4, destiné à un appareil de diagnose par rayons X desservi par deux boutons, ca ractis en ce que pour obtenir la valeur qui est fonction de la charge d'enregistrement présumée, il est prévu un multiplicateur qui multiplie la tension d'enregistrement par le produit-mAs, ajustés pour l'enregistrement. 7. Circuit selon l'une des revendications 1 à 6, carac toisé par un circuit qui, durant un court laps de temps, fournit le premier signal au réseau de simulation rapide et qui remet le dispositif de mesure de temps en situation de départ dès que le signal de sortie dudit réseau rapide devient inférieur à la valeur du deuxième signal. 8. Circuit selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit circuit est rendu inactif par le comparateur lorsque la température définissant le premier signal est inférieure à la température définissant le deuxième signal.