DE2548960C2 - Device for generating X-ray slices - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung von Röntgenschichtaufnahmen gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches. Eine derartige Vorrichtung ist bekannt, z. B. aus der DE-OS 23 18 656 und den darin zitierten Literacrstellen. Aufgabe der vorliegenden Erfindung is; es, die mit den bekannten Vorrichtungen erreichbare Abbil^aigsqualität zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angegebenen Maßnahmen gelöst. Die Wirkung der Erfindung wird nachstehend anhand der F i g. la bis Id erläutertThe invention relates to a device for generating X-ray slices according to the Preamble to the main claim. Such a device is known, e.g. B. from DE-OS 23 18 656 and the literatures cited therein. The object of the present invention is; it that with the known Devices to improve achievable image quality. This task is carried out by the in the license plate of the main claim specified measures resolved. The effect of the invention will be based on below the F i g. la to id explained

Es sei angenommen, daß im Strahlengang ein homogenes Objekt 1 angeordnet ist, dem ein Detail 2 überlagert sei (Fig. la). Fig. Ib zeigt den räumlichen Verlauf der Strahlung hinter dem Objekt bzw. dtn zeitlichen Verlauf des Abtastsignals. Es sei nun angenommen, daß dasselbe Detail vor einem ebenfalls homogenen, jedoch stärker als das Objekt 1 absorbierenden Objekt 1' angeordnet sei. Das Abtastsignal hat dann den in Fig. Id dargestellten zeitlichen Verlauf. Der Vergleich zwischen Fi g. Ib und Fi g. Id zeigt, daß die Amplitude bei Fig. Id aufgrund der stärkeren $5 Absorption des Objektes Γ reduziert ist Jedoch ist in beiden Fällen das Verhältnis zwischen der dem Objekt 1 zugeordneten Amplitude S\ des Abtastsignals und der dem Objekt 1 und dem Detail 2 zugeordneten Amplitude S₂ des Abtastsignals unverändert Dies beruht darauf, daß jedes Detail die Strahlungsintensität multiplikativ beeinflußt weil es jeweils einen bestimmten Bruchteil der Strahlung absorbiert, der unabhängig von der Absorption des Teils des Objektes ist, der von dem gleichen Strahlenbündel getroffen wird.It is assumed that a homogeneous object 1 is arranged in the beam path, on which a detail 2 is superimposed (FIG. 1 a). Fig. Ib shows the spatial course of the radiation behind the object or the time course of the scanning signal. It is now assumed that the same detail is arranged in front of an object 1 'which is also homogeneous but absorbs more than the object 1. The scanning signal then has the course over time shown in FIG. The comparison between Fi g. Ib and Fi g. Id shows that the amplitude in FIG. Id is due to the stronger $ reduced 5 Absorption of the object Γ However, in both cases, the relationship between the object 1 associated amplitude S \ of the sample signal and the object 1 and the detail 2 associated amplitude S _{2 of} the scanning signal unchanged This is based on the fact that every detail has a multiplicative effect on the radiation intensity because it absorbs a certain fraction of the radiation in each case, which is independent of the absorption of the part of the object that is hit by the same beam.

Die Tatsache, daß das Verhältnis S1/S2 unabhängig von der Absorption des Objektes 1 bzw. Γ ist, bedeutet aber zwangsläufig, daß die Differenz St — Si von der Absorption des Objektes 1 bzw. Γ abhängt. Bei einer Überlagerung der beiden Signale (gegebenenfalls mit geeigneter Verschiebung) bewirkt diese Eigenschaft aber, daß die durch das Detail 2 auf dem Objekt 1 bewirkte Änderung der Amplitude des Abtastsignals mit einem größeren Gewicht in das Überlagerungsbild eingeht, als die durch das gleiche Detail auf dem stärker absorbierenden Objekt 1' bewirkte Änderung, Das führt zu Fehlern bei der Bildrekonstruktion, The fact that the ratio S1 / S2 is independent of the absorption of the object 1 or Γ necessarily means that the difference St - Si depends on the absorption of the object 1 or Γ. If the two signals are superimposed (possibly with a suitable shift), this property has the effect that the change in the amplitude of the scanning signal caused by the detail 2 on the object 1 enters the superimposed image with a greater weight than that caused by the same detail on the stronger absorbing object 1 'caused change, which leads to errors in the image reconstruction,

Bei der Aufnahme der Einzelbilder bei dem bekannten Verfahren liegen grundsätzlich ähnliche Verhältnisse vor, denn die Absorption des Objektes hängt dabei stark davon ab, aus welcher Richtung es durchstrahlt wird. Das bedeutet, daß ein DetaH in einer Einzelaufnahme aus einer Perspektive, in der das Objekt insgesamt stärker absorbiert, schwächer in das Überlagerungsbild eingeht, als bei einer anderen Einzelaufnahme aus einer Perspektive, in der das Objekt insgesamt weniger Strahlung absorbiert Daraus ergeben sich Abbildungsfehler in dem Überlagerungsbild, die zu Fehldiagnosen führen können. When the individual images are recorded in the known method, the conditions are basically similar, because the absorption of the object depends heavily on the direction from which it is irradiated. This means that a detail in a single shot from a perspective in which the object absorbs more strongly is included in the overlay image more weakly than in another single shot from a perspective in which the object absorbs less radiation overall Overlay image that can lead to misdiagnosis.

Dadurch, daß erfindungsgemäß das Abtastsignal durch das Glied mit logarithmischer Kennlinie Iogarithmiert wird, ergibt sich nun ein Signal, bei dem zwar auch der Signalmittelwert von der Absorption des Objektes 1 bzw. Γ beeinflußt wird, bei dem jedoch die Amplitudendifferenz Si — Sj unabhängig von der Absorption des Objektes 1 bzw. 1' ist Die vorstehend erläuterten, bei den bekannten Vorrichtungen dieser Art auftretenden Abbildungsfehler im Oberlagerungsbild werden daher vermieden. Es kommt hinzu, daß aufgrund der logarithmischen Kennlinie eine Kompression des Abtastsignals erfolgt was zur Folge hat, daß Störungen, die bei der Weiterverarbeitung des Abtastsignals auftreten, sich weniger stark auswirken, so daß die Bildqualität auch Iu dieser Hinsicht verbessert wird.The fact that, according to the invention, the scanning signal is logarithmized by the member with a logarithmic characteristic curve results in a signal in which the signal mean value is also influenced by the absorption of the object 1 or Γ, but in which the amplitude difference Si - Sj is independent of the Absorption of the object 1 or 1 'is. The above-explained imaging errors in the overlay image that occur in the known devices of this type are therefore avoided. It must be added that due to the logarithmic characteristic compression of the sampling signal occurs which, with the result that disturbances, affecting less strong, so that the image quality is improved Iu this regard occur during further processing of the sample signal also.

Die Tatsache, daß die Amplitudendifferenz Si — S2 nach der Logarithmierung unabhängig von der Absorption des Objektes 1 bzw. Γ ist, bedeutet zugleich auch, daß diese Differenz sich nicht ändert, wenn das Objekt bei den verschiedenen Aufnahmen mit unterschiedlicher Intensität bestrahlt wird. Dadurch wird die in Anspruch 2 beschriebene Weiterbildung der Erfindung ermöglicht Die Intensität der Röntgenstrahlung bzw. die Verstärkung des Abtastsignals kann dabei jeweils so eingestellt werden, daß der maximale Wert des Abtastsignals gerade noch verarbeitet werden kann. Dies erlaubt es, den Dynamikbereich der einzelnen Komponenten der Vorrichtung optimal auszunutzen, ohne daß dadurch das Überlagerungsbild störend beeinflußt wird. Dadurch wird der Einfluß der bei der Weiterverarbeitung des Abtastsignals auftretenden Störungen weiter reduziertThe fact that the amplitude difference Si - S2 after logarithmizing is independent of the absorption of the object 1 or Γ also means that this difference does not change if the object is irradiated with different intensities during the various recordings. The further development of the invention described in claim 2 is thereby made possible. The intensity of the X-ray radiation or the amplification of the scanning signal can each be set so that the maximum value of the scanning signal can just be processed. This allows the dynamic range of the individual components of the device to be optimally used without the superimposed image being adversely affected. This further reduces the influence of the disturbances occurring during the further processing of the scanning signal

Bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art bestimmt die Zeit die für das Abtasten des durch die Röntgenstrahlung erzeugten Strahlenreliefs erforderlich ist zugleich auch die Belichtungszeit so daß der Dynamikbereich nur durch Ändern der Intensität des Röntgenstrahlers und/oder der Verstärkung des Abtastsignals ausgenutzt werden kann. Da die erforderliche Intensität bzw. Verstärkung vor der Aufnahme jedoch noch nicht bekannt ist, sieht die in Anspruch 3 beschriebene Weiterbildung der Erfindung vor, daß die Intensität des Röntgenstrahlers bzw. die Verstärkung für eine Einzelaufnahme in Abhängigkeit von der Amplitude des Abtastsignals bei einer vorhergehenden Aufnahme aus einer benachbarten Position eingestellt wird, wobei davon ausgegangen wird, daß die Absorptionsverhältnisse bei Aufnahmen aus benachbarten Positionen sich nur relativ wenig unterscheiden.In a device of the type mentioned, the time determines the scanning of the by X-ray generated radiation reliefs is required at the same time the exposure time so that the Dynamic range can only be used by changing the intensity of the X-ray source and / or the amplification of the scanning signal. Because the required However, the intensity or amplification is not yet known prior to the recording, see claim 3 described further development of the invention that the intensity of the X-ray tube or the gain for a single recording as a function of the amplitude of the scanning signal for a previous one Recording is set from an adjacent position, it being assumed that the Absorption ratios for recordings from neighboring positions differ only relatively little.

Fig.2 zeigt in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.2 shows a schematic representation of an embodiment of a device according to the invention.

Ein Objekt 3, das auf der Tischplatte 4 gelagert ist, wird von einem Röntgenstrahier 5 durchstrahlt, Pas Strahlenrelief hinter dem Objekt wird von einem Bildverstärker 6 in sichtbares Licht umgewandelt und der Ausgangsleuchtschirm des Bildverstärkers wird von einer Fernsehkamera 7 abgetastet. Wie in gestrichelten Linien angedeutet, werden die einzelnen Röntgenaufnahmen aus unterschiedlichen Perspektiven aufgenommen. Röntgenstrahier 5 und Bildverstärker 6 sind dabei gegensinnig zueinander in einer Ebene verschoben, wobei die Verschiebung um einen (gegebenenfalls ideellen) Drehpunkt erfolgt, der zweckmäßigerweise in einer das Objekt schneidenden (zur Verschiebungsebene parallelen) Ebene liegt.An object 3, which is stored on the table top 4, is penetrated by an X-ray tracer 5, the radiation relief behind the object is made by a Image intensifier 6 is converted into visible light and the output fluorescent screen of the image intensifier is of a television camera 7 is scanned. As indicated in dashed lines, the individual X-rays are taken taken from different perspectives. X-ray tracers 5 and image intensifiers 6 are included shifted in opposite directions to each other in one plane, whereby the shift by one (possibly ideal) pivot point, which is expediently in a plane that intersects the object (parallel to the plane of displacement).

Wenn die Einzeiaufnahmen anschließend ohne gegenseitige Verschiebung einander Oberlagert werden, stellt das Oberlagerungsbild gerade diese Ebene des Objektes als Schichtaufnahme dar.If the single exposures are then superimposed on each other without mutual displacement, the overlay image shows this plane of the object as a slice image.

Das Videosignal der Fernsehkamera 7 wird dem Eingang eines Logarithmierverstärkers 8 zugeführt, der ein Ausgangssignal liefert, dessen Momentanwert dem Logarithmus des Momentanwerles an seinem Eingang porportional ist Das Ausgangssignal des Ksgarithmischen Verstärkers 8 wird in einem Magnetband- oder Magnetplattenspeicher 9 gespeichert Sämtliche Einzelaufnahmen aus den verschiedenen Positionen des Röntgenstrahlers 5 und des Bildverstärkers 6 (die z. B. auf einem Kreis oder eine Ellipse liegen können) werden so nacheinander im Speicher 9 gespeichert Das Ausgangssignal des logarithmischen Verstärkers 8 wird jo außerdem einer Schaltung 13 zur automatischen Verstärkungsregelung zugeführt, die die Verstärkung der Fernsehkamera 7 in Abhängigkeit von dem Maximalwert (oder dem Mittelwert) des Abtastsignals bei einer vorhergehenden Aufnahme steuert Anstelle « der Verstärkung der Fernsehkamera 7 kann grundsätzlich auch die Intensität des Röntgenstrahlers 5 von der Schaltung 13 entsprechend geändert werden, wie durch die gestrichelte Linie zwischen 5 und 13 angedeutet Diese Möglichkeit ist günstiger als die erstgenannte, weil sie erlaubt, die Helligkeit des von der Fernsehkamera aufgenommenen Bildes in einem für die Fernsehkamera optimalen Bereich zu halten.The video signal of the television camera 7 is fed to the input of a logarithmic amplifier 8, the supplies an output signal whose instantaneous value corresponds to the logarithm of the instantaneous value at its input proportional is the output signal of the Ksgarithmischen Amplifier 8 is stored in a magnetic tape or magnetic disk memory 9. All individual recordings from the various positions of the X-ray source 5 and the image intensifier 6 (e.g. can lie on a circle or an ellipse) are successively stored in the memory 9 The output signal of the logarithmic amplifier 8 becomes jo also fed to a circuit 13 for automatic gain control, which the gain of the television camera 7 depending on the maximum value (or the average value) of the scanning signal In the case of a previous recording, the television camera 7 can basically control instead of the amplification also the intensity of the X-ray source 5 can be changed accordingly by the circuit 13, as by the dashed line between 5 and 13 indicated This option is cheaper than the first one, because it allows the brightness of the television camera to keep the recorded image in an area that is optimal for the television camera.

Danach werden die gespeicherten Einzelaufnahmen nacheinander in die Bildspeicherröhre 10 eingeschrieben, wobei sie in Abhängigkeit von dem Abstand der gewünschten Ebene von der Ebene, in der sich der Drehpunkt befindet, verschoben werden. Größe und Richtung der Verschiebung werden durch ein Steuerwerk bzw. einen Rechner 11 in Abhängigkeit von diesem Abstand, der Schichttiefe, bestimmt Die Verschiebung erfolgt dadurch, daß den Ablenkspannungen der Bildspeicherröhre 10 ein von der Schichttiefe abhängiger Gleichanteil überlagert wird, oder dadurch, daß die Ablenkspannungen und das zugehörige Videosignal gegeneinander verzögert werden. Das Überlagerungsbild kann dann aus der Bildspeicherröhre 10 ausgelesen und auf einem Wiedergabegerät 12 dargestellt werden.Then the stored individual recordings are written one after the other into the image storage tube 10, depending on the distance of the desired plane from the plane in which the Pivot point is located. The size and direction of the shift are controlled by a control unit or a computer 11 as a function of this distance, the layer depth, determines Die Displacement takes place in that the deflection voltages of the image storage tube 10 are a function of the layer depth dependent DC component is superimposed, or by the fact that the deflection voltages and the associated Video signal can be delayed against each other. The superimposed image can then be extracted from the image storage tube 10 can be read out and displayed on a playback device 12.

Das ausgelesene, dem Oberlagerungsbild entsprechende Videosignal kann darüber hinaus in dem Speicher 9 gespeichert werden, wonach die Überlagerungsb'ider für andere Schichttiefen hergestellt und ebenfalls in den Speicher 9 gespeichert werden können. Anschließend können die den verschiedenen Oberlagerungsbildern zugeordneten Videosignale aus dem Speicher 9 direkt auf dem Wiedergabegerät 12 dargestellt werden.The read-out video signal corresponding to the overlay image can also be used in the Memory 9 are stored, after which the overlay images can be produced for other layer depths and can also be stored in the memory 9. The video signals assigned to the various overlay images can then be extracted from the Memory 9 can be displayed directly on the playback device 12.

Der logarithmische Verstärker könnte grundsätzlich auch zwischen dem Speicher 9 und der Bildspeicherröhre 10 angeordnet werden; wesentlich ist nur, daß ihm das Abtastsignal der Einzelaufnahmen (und nicht dasjenige des Überlagerungsbildes, d. h. der Schichtaufnahme) zugeführt wird.The logarithmic amplifier could in principle also be between the memory 9 and the image storage tube 10 can be arranged; It is only essential that the scanning signal of the individual recordings (and not that of the overlay picture, d. H. the layer recording) is supplied.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (2)

Patentansprüche;Claims; t. Vorrichtung zur Erzeugung von Röntgenschichtaufnahmen durch Oberlagerung von aus verschiedenen Perspektiven aufgenommenen, in geeigneter Weise gegeneinander verschobenen Einzelaufnahmen des Objektes, wobei die Einzelaufnahmen durch eine Abtasteinrichtung (7) abgetastet · und die Abtastsignale einander in einer Überlagerungseinheit (10) überlagert werden, dadurch |₀ gekennzeichnet, daß eine Einrichtung(13)zur automatischen Regelung der Intensität des Röntgenstrahlers (5) oder der Verstärkung des Abtastsignals in Abhängigkeit von der Amplitude des Abtastsignals vorgesehen ist und daß zwischen der Abtasteinheit (7) und der Oberlagerungseinheit (10) ein Glied (8) mit logarithmischer Kennlinie vorgesehen istt. Device for generating X-ray layer images by superimposing individual images of the object taken from different perspectives and appropriately shifted relative to one another, the individual images being scanned by a scanning device (7) and the scanning signals being superimposed on one another in an overlay unit (10), thereby | ₀ characterized in that a device (13) is provided for automatically regulating the intensity of the X-ray emitter (5) or the amplification of the scanning signal as a function of the amplitude of the scanning signal and that a member ( 8) is provided with a logarithmic characteristic 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensität des Röntgenstrahlers (5) und/odendie Verstärkung bei einer Einzelaufnahme in Abhängigkeit von der Amplitude des Abtastsignals bei einer vorhergehenden Aufnahme aus einer benachbarten Position einstellbar ist 2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the intensity of the X-ray emitter (5) and / or the amplification for a single recording can be adjusted as a function of the amplitude of the scanning signal for a previous recording from an adjacent position 2525th