DE19814370A1 - Röntgendiagnostikeinrichtung für Röntgenschichtbilder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Röntgendiagnostikeinrichtung für Röntgenschichtbilder mit einem Patientenlagerungstisch, Mit­ teln zur Erzeugung eines einen auf dem Patientenlagerungs­ tisch liegenden Patienten durchdringenden Röntgenstrahlenbün­ dels auf der einen und einem Röntgenbildverstärker auf der anderen Seite des Patientenlagerungstisches, mit einer Vor­ richtung zur kontinuierlichen Verschiebung der Mittel in eine erste Richtung und für die Ausgangsbilder des Röntgenbildver­ stärkers in eine der ersten Richtung entgegengesetzten zwei­ ten Richtung, so daß in einem Röntgenschichtbild nur die in einer bestimmten Körperlängsschicht liegenden Details scharf und die anderen Details durch Verwischung unscharf abgebildet werden, mit einer Fernsehkamera zur Erfassung der Ausgangs­ bilder des Röntgenbildverstärkers und mit einer Wiedergabe­ vorrichtung. Durch eine derartige Röntgendiagnostikeinrich­ tung lassen sich Schichtbilder in Körperlängsrichtung des Pa­ tienten erstellen.

Eine Röntgendiagnostikeinrichtung dieser Art ist beispiels­ weise in der DE 27 12 320 A1 beschrieben. Mit dieser Röntgen­ diagnostikeinrichtung können durch gegenläufige Bewegung des Röntgenstrahlenbündels und des Elektronenbildes des Röntgen­ bildwandlers Bilder einer bestimmten Schicht des Patienten angefertigt werden. Es werden nämlich nur diejenigen Punkte scharf abgebildet, die in der gewählten Schichtebene liegen. Punkte am Körper des Patienten, die ober- oder unterhalb der gewählten Schichtebene liegen, werden aufgrund der Bewegung des Röntgenstrahlenbündels automatisch verwischt.

Bei derartigen Röntgendiagnostikeinrichtungen wird die Ladung auf dem Target der Fernsehaufnahmeröhre integriert, bis das Röntgenschichtbild vollendet ist. Dabei ist der Strahlstrom der Fernsehaufnahmeröhre gesperrt. Danach erfolgt ein einma­ liges vollständiges Auslesen des Targets.

Bei der Verwendung von CCD-Bildwandlern in der Fernsehkamera tritt jedoch das Problem auf, daß aufgrund der langen Belich­ tung des CCD-Bildsensors der Dunkelstrom stark anwächst, so daß in vielen Fällen eine gekapselte Kühlung notwendig wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Röntgendiagno­ stikeinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die Dunkelstromeffekte des CCD-Bildwandlers zumindest derart unterdrückt werden, so daß sie nicht stören.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Fernsehkamera einen IT-CCD-Bildsensor aufweist, der mit einer Steuervorrichtung, die eine mehrfache Auslesung der Ladung während der Belichtung zur Erfassung eines Röntgenschichtbil­ des bewirkt, so daß mehrere Teilaufnahmen erzeugt werden, und einer Verarbeitungsschaltung zur Überlagerung der Teilaufnah­ men zu einem Röntgenschichtbild verbunden ist. Durch die er­ findungsgemäße Aufteilung der Röntgenschichtbilder in mehrere Teilaufnahmen wird erreicht, daß man eine gute Unterdrückung der Dunkelstromeffekte des CCD-Bildwandlers erhält.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Steuervorrich­ tung derart ausgebildet ist, daß die Auslesung asynchron zum Röntgenpuls des Röntgengenerator erfolgt.

Erfindungsgemäß kann die Steuervorrichtung derart ausgebildet sein, daß für die Teilaufnahmen der IT-CCD-Bildsensor solange belichtet wird, so daß noch keine Dunkelstromeffekte auftre­ ten. Die Belichtungszeiten für die Teilaufnahmen können bei­ spielsweise 200 ms betragen.

Bei einer Röntgendiagnostikeinrichtung mit einem an der Fern­ sehkamera angeschlossenen Bildsystem hat es sich als vorteil­ haft erwiesen, wenn das Bildsystem eine Additionsstufe, die nach Abschluß der Röntgenschichtbilder die Teilaufnahmen auf­ summiert, und eine Divisionsstufe aufweist, die die Summe der Teilaufnahmen durch deren Anzahl dividiert.

Weist die Röntgendiagnostikeinrichtung eine der Fernsehkamera vorgeordnete, durch eine Steuervorrichtung betätigbare Iris­ blende auf, so kann erfindungsgemäß die Steuervorrichtung derart ausgebildet sein, daß der Lichtfluß über die Irisblen­ de derart angepaßt wird, so daß die ausgelesenen Teilaufnah­ men eines Röntgenschichtbildes für sich richtig am IT-CCD- Bildsensor ausgesteuert sind.

Erfindungsgemäß kann die Verschiebung der Ausgangsbilder durch eine Verschiebung des Röntgenbildverstärkers oder durch eine Verschiebung der Elektronenbilder im Röntgenbildverstär­ ker bewirkt werden.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zei­ gen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Röntgendiagnostikeinrichtung und

Fig. 2 Steuersignale für die Röntgendiagnostikeinrichtung gemäß Fig. 1 zur Erläuterung der Erfindung.

In der Fig. 1 ist eine von einem Röntgengenerator 1 mit Hoch- und Heizspannung versorgte Röntgenröhre 2 dargestellt, die ein Röntgenstrahlenbündel 3 erzeugt, das einen auf dem Patientenlagerungstisch 4 liegenden Patienten 5 aus verschie­ denen Richtungen durchdringt und auf dem Eingangsleuchtschirm eines Röntgenbildverstärkers 6 Strahlenbilder erzeugt. Der Ausgangsleuchtschirm des Röntgenbildverstärkers 6 ist über eine Optik 7 mit einer Fernsehkamera 8 mit einem IT-CCD- Bildsensor 9 gekoppelt, deren Ausgangssignal einem Bildsystem 10 zugeführt wird. Das Bildsystem 10 kann Wandler, Bildspei­ cher 11 und Verarbeitungsschaltungen aufweisen. Es ist zur Wiedergabe der erfaßten Röntgenbilder mit einem Monitor 12 verbunden.

Ein Systemsteuergerät 13 erzeugt die Systemtakte und Steuer­ signale für die Röntgendiagnostikeinrichtung. Das Systemsteu­ ergerät 13 ist mit dem Monitor 12, mit dem Bildsystem 10, über eine Kamerasteuerung 14 mit der Fernsehkamera 8, über eine Steuervorrichtung 15 mit einer in der Optik 7 angeordne­ ten Irisblende 16 und mit dem Röntgengenerator 1 verbunden.

Die für die Röntgenschichttechnik erforderliche Bewegung der Röntgenröhre 1 in Richtung der Pfeile 17 kann durch mechani­ sche Mittel erfolgen, die durch ein mit dem Systemsteuergerät 13 verbundenes Schichtsteuergerät 18 betrieben werden. Es lassen sich aber auch mehrere einzelne Röntgenröhren verwen­ den, die kreisringförmig oder linear angeordnet sein können und zyklisch durch das Schichtsteuergerät 18 eingeschaltet werden. Die entsprechende gegensätzliche Bewegung des Aus­ gangsbildes des Röntgenbildverstärkers 6 in Richtung der Pfeile 19 kann ebenfalls durch entsprechende mechanische Mit­ tel erfolgen. Es kann aber auch an dem Röntgenbildverstärker 6 eine Ablenkvorrichtung 20 angebracht sein, die in bekannter Weise aus Ablenkspulen und einem Steuergenerator bestehen kann und eine Ablenkung der Elektronenstrahlen in dem Rönt­ genbildverstärker 6 und damit die für die Schichttechnik er­ forderliche Verschiebung des Ausgangsbildes des Röntgenbild­ verstärkers 6 bewirkt.

Zur Erstellung von Röntgenschichtbildern durchstrahlt die Röntgenröhre 2 den auf dem Patientenlagerungstisch 4 befindlichen Patienten 5 aus unterschiedlichen Richtungen. Entspre­ chend gegenläufig wird das Ausgangsbild des Röntgenbildver­ stärkers 6 durch die Ablenkvorrichtung 20 oder durch die me­ chanischen Mittel verschoben.

Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Röntgendiagnostik­ einrichtung wird anhand der in Fig. 2 dargestellten Taktsi­ gnale erläutert. Das erste Signal zeigt den Triggerimpuls 23 für die Hochspannung, der von der Systemsteuergerät 13 dem Röntgengenerator 1 zugeführt wird. Das zweite Signal zeigt die eingeschaltete Röntgenstrahlung 24 der Röntgenröhre 2. Das Taktsignal 25 gibt die Triggerimpulse der Kamerasteuerung 14 für die Fernsehkamera 8 wieder. Die Signalkurve 26 schließlich zeigt den Auslesevorgang des IT-CCD-Bildsensors 9, bei dem unmittelbar nach dem Taktsignal 25 die Teilaufnah­ men als Portionen des gesamten Röntgenschichtbildes ausgele­ sen werden.

Während der Erstellung eines Röntgenschichtbildes wird der IT-CCD-Bildsensor 9 in der Fernsehkamera 8 von der Kamera­ steuerung 14 asynchron zur Röntgenbelichtung, der eingeschal­ teten Röntgenstrahlung 24, angesteuert, so daß man mehrere einzelne Teilaufnahmen des Röntgenschichtbildes entsprechend der Signalkurve 26 erhält. Dieses asynchrone Portionieren des Auslesevorgangs erfolgt in Belichtungszeiten des IT-CCD-Bild­ sensors 9, in denen noch keine störenden Dunkelstromeffekte auftreten. Sinnvolle Belichtungszeiten bezüglich des Dunkel­ stromes für die Teilaufnahmen könnten beispielsweise 200 ins betragen. Das entsprechende Steuersignal für den IT-CCD- Bildsensor 9 ist das Taktsignal 25. Die Auslesung des IT-CCD- Bildsensors 9 kann asynchron zu den Röntgenpulsen erfolgen, da beim IT-CCD-Bildsensor 9 der Transfer in den Speicherbe­ reich schnell genug ist.

Die einzelnen Teilaufnahmen werden in dem Bildspeicher 11 aufaddiert. Dabei werden jeweils die vorhergehenden Teilauf­ nahmen aus dem Speicher ausgelesen, gewichtet, mit dem aktu­ ellen Bild addiert und das Ergebnis wieder in den Speicher eingeschrieben. Die Gewichtungsfaktoren werden bildweise dy­ namisch so umgeschaltet, daß im entstehenden Summenbild alle Teilbilder gleich gewichtet sind. Dabei gilt folgende Formel, die in Hardware realisiert ist:

Speicherbild(n)
= (n-1)/n.Speicherbild(n-1)
+ 1/n.Eingangsbild (n).

Die einzelnen Teilaufnahmen können aber auch jeweils in einem getrennten Speicherplatz des Bildspeichers 11 eingelesen wer­ den. Sind sämtliche Teilaufnahmen abgespeichert, also nach Abschluß der Schichtaufnahme, werden zueinander gehörende Bildpunkte der Teilaufnahmen gleichzeitig ausgelesen und mit­ tels der Additionsstufe 21 deren Summe gebildet. Anschließend wird das Ausgangssignal der Additionsstufe 21 in der Divisi­ onsstufe 22 durch die Anzahl der Teilaufnahmen dividiert, be­ vor es auf dem Monitor 12 als Röntgenschichtbild wiedergege­ ben wird.

Eine Anpassung des Lichtflusses über die Irisblende 16 er­ folgt durch die Steuervorrichtung 15, so daß jede der ausge­ lesenen Teilaufnahmen des Röntgenschichtbildes für sich rich­ tig am IT-CCD-Bildsensor 9 ausgesteuert wird. Da bei Schicht­ aufnahmen die Gesamthelligkeit vor der Aufnahme bekannt und ebenso die Dosis für eine Schichtaufnahme eine gegebene Größe ist, kann die Irisblende 16 derart eingestellt werden, daß die Teilaufnahmen nicht zu einer Übersteuerung des in der Fernsehkamera 8 oder dem Bildsystem 10 angeordneten Ana­ log/Digital-Wandlers (A/D-Wandlers) führen und somit Bildin­ formationen verlorengehen würde.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Röntgendiagnosti­ keinrichtung erhält man eine gute Unterdrückung der Dunkel­ stromeffekte des CCD-Bildwandlers, so daß keine aufwendige, gekapselte Kühlung notwendig wird. Bei guten CCD-Bildsensoren kann eine Dunkelstromkorrektur sogar ganz entfallen. Weiter­ hin erhält man eine Verbesserung des elektrischen Störab­ stands durch die rauschmittelnde Wirkung der digitalen Bild­ verarbeitung aufgrund der Summenbildung.

Claims (8)

1. Röntgendiagnostikeinrichtung für Röntgenschichtbilder mit einem Patientenlagerungstisch (4), Mitteln (1, 2) zur Er­ zeugung eines einen auf dem Patientenlagerungstisch (4) liegenden Patienten (5) durchdringenden Röntgenstrahlen­ bündels (3) auf der einen und einem Röntgenbildverstärker (6) auf der anderen Seite des Patientenlagerungstisches (4), mit einer Vorrichtung (18, 20) zur kontinuierlichen Verschiebung der Mittel (1, 2) in eine erste Richtung (17) und für die Ausgangsbilder des Röntgenbildverstärkers (6) in eine der ersten Richtung (17) entgegengesetzten zweiten Richtung (19), so daß in einem Röntgenschichtbild nur die in einer bestimmten Körperlängsschicht liegenden Details scharf und die anderen Details durch Verwischung unscharf abgebildet werden, mit einer Fernsehkamera (8) mit IT-CCD- Bildsensor (9) zur Erfassung der Ausgangsbilder des Rönt­ genbildverstärkers (6) und mit einer Wiedergabevorrichtung (12), wobei der IT-CCD-Bildsensor (9) mit einer Steuervor­ richtung (14), die eine mehrfache Auslesung der Ladung während der Belichtung zur Erfassung eines Röntgenschicht­ bildes bewirkt, so daß mehrere Teilaufnahmen erzeugt wer­ den, und einer Verarbeitungsschaltung (21, 22) zur Überla­ gerung der Teilaufnahmen zu einem Röntgenschichtbild ver­ bunden ist.

2. Röntgendiagnostikeinrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (14) derart ausgebildet ist, daß die Auslesung asynchron zum Röntgenpuls des Röntgengenerator erfolgt.

3. Röntgendiagnostikeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (14) derart ausgebildet ist, daß für die Teilaufnahmen der IT-CCD-Bildsensor (9) solange belichtet wird, so daß noch keine Dunkelstromeffekte auftreten.

4. Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Belichtungszeiten für die Teilaufnahmen 200 ms be­ tragen.

5. Röntgendiagnostikeinrichtung mit einem an der Fernsehkame­ ra (8) angeschlossenen Bildsystem (10) nach einem der An­ sprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Bildsystem (10) eine Additi­ onsstufe (21), die nach Abschluß der Röntgenschichtbilder die Teilaufnahmen aufsummiert, und eine Divisionsstufe (22) aufweist, die die Summe der Teilaufnahmen durch deren An­ zahl dividiert.

6. Röntgendiagnostikeinrichtung mit einer der Fernsehkamera (8) vorgeordneten, durch eine Steuervorrichtung (15) betä­ tigbaren Irisblende (16) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung derart ausgebildet ist, daß der Licht­ fluß über die Irisblende (16) derart angepaßt wird, so daß die ausgelesenen Teilaufnahmen eines Röntgenschichtbildes für sich richtig am IT-CCD-Bildsensor (9) ausgesteuert sind.

7. Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebung der Ausgangsbilder durch eine Ver­ schiebung des Röntgenbildverstärkers (6) bewirkt wird.

8. Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebung der Ausgangsbilder durch eine Ver­ schiebung der Elektronenbilder im Röntgenbildverstärker (6) bewirkt wird.