DE102004017180B4

DE102004017180B4 - Röntgendiagnostikeinrichtung zur digitalen Radiographie

Info

Publication number: DE102004017180B4
Application number: DE102004017180A
Authority: DE
Inventors: Klaus Fischer; Andreas Meyer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2004-04-07
Filing date: 2004-04-07
Publication date: 2007-08-02
Anticipated expiration: 2024-04-08
Also published as: DE102004017180A1; US7463718B2; US20050226381A1

Abstract

Röntgendiagnostikeinrichtung zur digitalen Radiographie mit.
– einem Hochspannungsgenerator (1),
– einer Röntgenröhre (2) zur Erzeugung eines Röntgenstrahlenbündels (3),
– einer im Strahlengang hinter einem Patienten (4) angeordneten Bildwandlereinheit (5 bis 9) und
– einer Steuervorrichtung (15), der ein der einfallenden Dosis entsprechendes Signal zugeführt wird, wobei die Bildwandlereinheit (5 bis 9) eine mit der Steuervorrichtung (15) verbundene Iontomatkammer (5) und eine Schaltungsanordnung (12) zur automatischen Verstärkungsregelung (AVR) ohne Totzeit aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Röntgendiagnostikeinrichtung zur digitalen Radiographie mit einem Hochspannungsgenerator, einer Röntgenröhre zur Erzeugung eine Röntgenstrahlenbündels, einer im Strahlengang hinter einem Patienten angeordneten Bildwandlereinheit und einer Steuervorrichtung, der ein der einfallenden Dosis entsprechendes Signal zugeführt wird. Derartige Röntgendiagnostikeinrichtungen dienen zur Erstellung von Aufnahmen sowie zur Wiedergabe von Röntgenbildern auf dem Monitor.

In der digitalen Radiographie werden in Durchleuchtungssystemen folgende Belichtungstechniken angewandt:
Bei der Belichtung eines Röntgenfilms in einem Zielgerät kommt eine Iontomatkammer zum Einsatz, während die Belichtung von digitalen Röntgenaufnahmen hinter einem Röntgenbildverstärker erfolgt, dessen Ausgangsleuchtschirm von einer Fernsehkamera, beispielsweise einer CCD-Kamera, abgetastet wird. Dazu wird in dem optischen parallelen Strahlengang zwischen Röntgenbildverstärker und Fernsehkamera ein Teil des Lichtes auf einen Multiplier oder ein schaltbares Array von Photodioden als Lichtsensor abgelenkt, wie dies beispielsweise in der EP 0 362 427 B1 beschrieben ist. Dieses System hat den Nachteil, dass zwei Belichtungssysteme erforderlich sind und die Lichtauskopplung im parallelen Strahlengang eine aufwendige Optiklösung erfordert.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, eine Röntgendiagnostikeinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die mit nur einem Belichtungssystem in allen Fällen eine richtige Belichtung zu erfassen vermag.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Bildwandlereinheit eine mit der Steuervorrichtung verbundene Iontomatkammer und eine Schaltungsanordnung zur automatischen Verstärkungsregelung (AVR) ohne Totzeit aufweist. Dadurch können alle Aufnahmen dosistechnisch mit der Iontomatkammer belichtet werden. Zum Ausgleich des Gx-Abfalls und sonstiger nichtlinearer Eigenschaften des Röntgenbildverstärkers dient die automatische Verstärkungsregelung (AVR) ohne Totzeit bei der Fluoroskopie.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Schaltungsanordnung zur automatischen Verstärkungsregelung (AVR) einen Bildspeicher aufweist, der an einer Multiplikationsstufe angeschlossen ist, dass mit dem Eingang des Bildspeicher eine Schaltungsanordnung zur ROI-Mittelwertbildung zur Erfassung eines Istwertes verbunden ist, die mit einer Vergleichsschaltung zum Vergleich mit einem Sollwert angeschlossen ist, dessen Ausgang mit dem zweiten Eingang der Multiplikationsstufe verbunden ist.

Erfindungsgemäß kann eine Schaltungsanordnung zur Belichtungskorrektur mit der Vergleichsschaltung verbunden sein, mittels der der Sollwert veränderbar ist.

In vorteilhafter Weise kann an der Vergleichsschaltung eine Begrenzerstufe angeschlossen sein, die mit dem zweiten Eingang der Multiplikationsstufe verbunden ist.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Iontomatkammer und die Schaltungsanordnung zur Erfassung eines Istwertes Messfelder aufweisen, deren Anordnungen und/oder räumliche Lagen übereinstimmen.

Abhängigkeiten der Helligkeit des Bildverstärkers können berücksichtigt werden, wenn die Schaltungsanordnung zur Belichtungskorrektur Look-up-Tabellen aufweist, in der kV-Abhängigkeiten der Helligkeit des Bildverstärkers gespeichert sind.

Erfindungsgemäß kann die Bildwandlereinheit eine Röntgenbildverstärker-Fernsehkette mit einem Röntgenbildverstärker, einer Optik und eine Fernsehkamera aufweisen, wobei die Fernsehkamera eine Videokamera oder ein CCD-Bildwandler sein kann. Alternativ kann die Bildwandlereinheit einen Festkörperbildwandler aufweisen.

Röntgenaufnahmen lassen sich auf einfache Weise erstellen, wenn die Bildwandlereinheit ein Zielgerät aufweist.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:
1 eine erfindungsgemäße Röntgendiagnostikeinrichtung und
2 eine Ausführung einer Schaltungsanordnung zur AVR ohne Totzeit gemäß 1.
In der Figur ist der elektrische Aufbau der erfindungsgemäßen Röntgendiagnostikeinrichtung dargestellt, die einen Hochspannungsgenerator 1 aufweist, der eine Röntgenröhre 2 speist, in derem Strahlengang 3 sich ein Patient 4 befindet. Im Strahlengang hinter dem Patienten 4 sind eine Iontomatkammer 5 und ein Zielgerät 6 zur Aufnahme von Röntgenfilmen angeordnet. Ein im Strahlengang 3 nachfolgender Röntgenbildverstärker 7 ist über eine Optik 8 mit Iris und Graufilter mit einer Fernsehkamera 9 gekoppelt, deren Ausgangssignal einer Verarbeitungsschaltung 10 zugeführt ist. Die Iontomatkammer 5 weist bekannterweise schaltbare Messfelder auf, mit der die Region of Interest (ROI) auswählbar ist. Die Iris mit dem Graufilter dient dazu, um die gewünschte Dynamik zu erreichen.
An der Verarbeitungsschaltung 10 ist ein Monitor 11 zur Wiedergabe des verarbeiteten Röntgenstrahlenbildes angeschlossen. Die Verarbeitungsschaltung 10 kann beispielsweise eine Subtraktionsvorrichtung, Integrationsstufe, Bildspeicher und Wandler enthalten.
Erfindungsgemäß weist die Verarbeitungsschaltung 10 weiterhin eine Schaltungsanordnung 12 zur automatischen Verstärkungsregelung (AVR) ohne Totzeit auf, die das aktuelle Videosignal online bearbeitet, so dass es auf dem Monitor 11 in seiner Helligkeit geregelt als sichtbares Röntgenbild wiedergegeben werden kann.
Die Fernsehkamera 9 kann beispielsweise einen CCD-Bildwandler 13 aufweisen, dessen Videosignal in einem Videoverstärker 14 mit einstellbarer Verstärkung verstärkt an den Ausgang der Fernsehkamera 9 geleitet wird, das anschließend der Verarbeitungsschaltung 10 zugeführt werden kann.
Die Röntgendiagnostikeinrichtung weist eine Steuervorrichtung 15 auf, die mit dem Hochspannungsgenerator 1, der Fernsehkamera 9, der Verarbeitungsschaltung 10 und dem Monitor 11 verbunden ist und sie mit Steuersignalen versorgt. Die Iontomatkammer 5 liefert an die Steuervorrichtung 15 ein der einfallenden Dosis entsprechendes Signal, aus dem die Steuervorrichtung 15 den Abschaltzeitpunkt für den Hochspannungsgenerator 1 errechnet.
Zur Steuerung des Hochspannungsgenerators 1 sind Einstellmittel 16 für die Röntgenröhrenspannung kV und Einstellmittel 17 für den Röntgenröhrenstrom mA vorgesehen. Über einen Stufenschalter 18 lassen sich an dem Hochspannungsgenerator 1 mehrere, in dem dargestellten Falle zwei Dosisstufen einstellen. Mit der Einstellung der gewünschten Dosisstufe am Hochspannungsgenerator 1 wird auch die entsprechende Verstärkungsstufe am Videoverstärker 14 ausgewählt, so dass eine Erhöhung der Dosis und damit eine stärkere Belichtung der Fernsehkamera 9 eine geringere Verstärkung des Videoverstärkers 14 zur Folge hat. Dadurch bleibt die Bildhelligkeit auf dem Monitor 11 unabhängig von der gewählten Dosisstufe gleich. Wird nun die Dosis bei einem zweistufigen Stufenschalter 18 verdoppelt, so wird diese Dosisstufe der Fernsehkamera 9 von der Steuervorrichtung 15 mitgeteilt, so dass durch entsprechende Umschaltung des Videoverstärkers 14 dessen Verstärkung halbiert wird.
In der 2 ist die Schaltungsanordnung 12 zur automatischen Verstärkungsregelung (AVR) ohne Totzeit näher erläutert. Das aktuelle Bildsignal B_n wird einem Bildspeicher 20 zugeführt, der an einer Multiplikationsstufe 21 angeschlossen ist. Parallel dazu wird das Bildsignal B_n einer Schaltungsanordnung 22 zur ROI-Mittelwertbildung zur Erfassung eines Istwertes I zugeführt, wobei die Messfelder für die Istwerterfassung mit den Messfeldern der Iontomatkammer 5 übereinstimmen. Das Ausgangssignal wird in einer Vergleichsschaltung 23 mit einem Sollwert S verglichen, der durch eine Schaltungsanordnung 24 zur Belichtungskorrektur veränderbar ist. Der Ausgangswert W berechnet sich aus dem Sollwert S und Istwert I gemäß folgender Formel:
Dieser Wert W wird einer Begrenzerstufe 25 zugeführt, der in seiner Amplitude und/oder seinen Begrenzungseigenschaften einstellbar ist. Das Ausgangssignal der Begrenzerstufe 25 wird der Multiplikationsstufe 21 zugeführt, so dass dieser Wert mit dem Pixelwert des Bildes B_n multipliziert und auf dem Monitor 11 wiedergegeben wird.
Die Vorteile sind eine hohe Dosiskonstanz trotz Gx-Abfall des Röntgenbildverstärkers. Bei der Iontomatkammer 5 sind die Messfelder identisch mit den AGC-Messfeldern. Der Vorteil der "neuen" AGC bei der Aufnahme ist, dass keine Totzeit von Messwerterfassungen zur Verwendung des Istwertes I führen. Die Schaltungsanordnung 24 zur Belichtungskorrektur berücksichtigt den kV-Gang des Röntgenbildverstärkers 7.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung können alle Aufnahmen dosistechnisch mit der Iontomatkammer 5 belichtet werden. Zum Ausgleich des Gx-Abfalls und sonstiger nichtlinearer Eigenschaften des Röntgenbildverstärkers dient die automatische Verstärkungsregelung (AVR) ohne Totzeit. Zusätzlich werden die kV-Abhängigkeiten der Helligkeit des Bildverstärkers bei der Belichtung in Form von Belichtungskorrekturen beispielsweise durch die Look-up-Tabellen (LUT) in der Schaltungsanordnung 24 zur Belichtungskorrektur berücksichtigt. Somit sind sowohl die systematischen Eigenschaften dieser indirekten Belichtungsmethode berücksichtigt, als auch die nichtsystematischen über die erwähnte AVR ohne Totzeit.
Für durch den Anwender gewünschte in der digitalen Radiographie vorkommenden Belichtungskorrekturen wird der Sollwert der AVR angepasst.
Bei der AVR ohne Totzeit wird das Bild B_n im Bildspeicher 20 solange zwischengespeicheichert, bis in den Schaltungsanordnungen 22 bis 25 folgendes Processing durchgeführt wurde:
In der Schaltungsanordnung 22 zur ROI-Mittelwertbildung wird zunächst der Istwert I der Helligkeit generiert. Hier ist es entscheidend, dass sich die Messfelder für die Istwerterfassung mit den Messfeldern der Iontomatkammer 5 möglichst gut decken.
In der Vergleichsschaltung 23 wird der Soll/Istwert-Vergleich durchgeführt und daraus der Faktor ermittelt, mit dem das Bild B_n multipliziert werden muss. Der Sollwert S ist durch die Schaltungsanordnung 24 zur Belichtungskorrektur veränderbar auch abhängig von der Betriebsart oder eben einer Belichtungskorrektur.
In der Begrenzerstufe 25 wird der in der Vergleichsschaltung 23 ermittelte Faktor auf eine maximal definierte Verstärkung bzw. Abschwächung begrenzt.
In der Multiplikationsstufe 21 wird die Multiplikation des in der Vergleichsschaltung 23 ermittelten Faktors mit den Bilddaten durchgeführt. Auf dem Monitor 11 kommt dann das Bild B_n zur Anzeige.
Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auf ein zweites Belichtungssystem verzichtet werden. Das Optiksystem kann als kostengünstiges Kompaktoptiksystem ausgeführt werden. Es ist kein aufwendiges Tandemoptiksystem mit Lichtauskopplung mehr erforderlich.
Die Belichtung der Aufnahmen erfolgt dosisgenau. Die Dosis/Bild steigt bei Abfall des Gx des Bildverstärkers nicht mehr an, wie es durch den heutigen Stand der Technik vorgegeben ist. Damit führt der routinemäßige Abgleich der Anlage zu einer höheren Kundenzufriedenheit, denn der Abgleich führt nicht mehr zu einer erniedrigten Dosis/Bild.
Die AVR ohne Totzeit ermöglicht es, immer richtig belichtete Bilder zur Anzeige zu bringen. Es treten keine Helligkeitsschwankungen während der Einregelvorgänge mehr auf. Das ist bei sehr langsamen Bildfrequenzen bis hin zu der Belichtung von Einzelbildern ein sehr wichtiger Vorteil.

Claims

Röntgendiagnostikeinrichtung zur digitalen Radiographie mit. – einem Hochspannungsgenerator (1), – einer Röntgenröhre (2) zur Erzeugung eines Röntgenstrahlenbündels (3), – einer im Strahlengang hinter einem Patienten (4) angeordneten Bildwandlereinheit (5 bis 9) und – einer Steuervorrichtung (15), der ein der einfallenden Dosis entsprechendes Signal zugeführt wird, wobei die Bildwandlereinheit (5 bis 9) eine mit der Steuervorrichtung (15) verbundene Iontomatkammer (5) und eine Schaltungsanordnung (12) zur automatischen Verstärkungsregelung (AVR) ohne Totzeit aufweist.
Röntgendiagnostikeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – die automatische Verstärkungsregelung (AVR) einen Bildspeicher (20) aufweist, der an einer Multiplikationsstufe (21) angeschlossen ist, und dass – mit dem Eingang des Bildspeichers (20) eine Schaltungsanordnung (22) zur ROI-Mittelwertbildung zur Erfassung eines Istwertes (I) verbunden ist, die mit einer Vergleichsschaltung (23) zum Vergleich mit einem Sollwert (S) angeschlossen ist, dessen Ausgang mit dem zweiten Eingang der Multiplikationsstufe (21) verbunden ist.
Röntgendiagnostikeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schaltungsanordnung (24) zur Belichtungskorrektur mit der Vergleichsschaltung (23) verbunden ist, mittels der der Sollwert (S) veränderbar ist.
Röntgendiagnostikeinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass an der Vergleichsschaltung (23) eine Begrenzerstufe (25) angeschlos sen ist, die mit dem zweiten Eingang der Multiplikationsstufe (21) verbunden ist.
Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Iontomatkammer (5) und die Schaltungsanordnung (22) zur Erfassung eines Istwertes (I) Messfelder aufweisen, deren Anordnungen und/oder räumliche Lagen übereinstimmen.
Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung (24) zur Belichtungskorrektur Look-up-Tabellen aufweist, in der kV-Abhängigkeiten der Helligkeit des Bildverstärkers gespeichert sind.
Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildwandlereinheit (5 bis 9) eine Röntgenbildverstärker-Fernseheinheit mit einem Röntgenbildverstärker (7), einer Optik (8) und einer Fernsehkamera (9) aufweist.
Röntgendiagnostikeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Fernsehkamera (9) eine Videokamera aufweist.
Röntgendiagnostikeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Fernsehkamera (9) einen CCD-Bildwandler (13) aufweist.
Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildwandlereinheit (5 bis 9) einen Festkörperbildwandler aufweist.
Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildwandlereinheit (5 bis 9) ein Zielgerät (6) aufweist.