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Röntgendiagnostikeinrichtung für Röntgenschichtbilder
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Die Erfindung betrifft eine Röntgendiagnostikeinrichtung nach dem
Hauptpatent ... (P 27 12 320.2). Dies sind Röntgendiagnostik einrichtungen für Röntgenschichtbilder
mit einer Lagerstatt, Mitteln zur Erzeugung eines einen auf der Lagerstatt liegenden
Patienten durchsetzenden Röntgenstrahlenbündels auf der einen und einer Bilderfassungseinrichtung
auf der anderen Seite der Lagerstatt und einer Vorrichtung zum Bewegen des Röntgenstrahlenbündels
und des Bildfeldes der Bilderfassungseinrichtung gegenläufig zueinander, so daß
nur die in einer bestimmten, durch die Schwenkachse des Röntgenstrahlenbündels festgelegten
Körperlängsschicht liegenden Details scharf abgebildet werden, wobei zur Erzeugung
und Bewegung des Röntgenstrahlenbündeis eine Anzahl von Röntgenröhren vorgesehen
ist, von denen schrittweise je eine mittels eines Steuerorgans einschaltbar ist,
wobei die Bilderfassungseinrichtung aus einem Röntgenbildverstärker besteht, dem
eine vom Steuergenerator synchronisierte Ablenkvorrichtung für das Bildverstärkerausgangsbild
zugeordnet ist und Mittel vorhanden sind zur Verarbeitung des Ausgangsbildes des
Röntgenbildverstärkers für eine Schichtbildwiedergabe.
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Bei der Einrichtung nach dem Hauptpatent ist zur Erzeugung und Bewegung
des Röntgenstrahlenbündels eine Anzahl von Röntgenröhren vorgesehen, von denen schrittweise
je eine mittels eines Steuergenerators einschaltbar ist. Zur Bilderfassung dient
ein
Röntgenbildverstärker, dem eine vom Steuergenerator synchronisierte Ablenkvorrichtung
für das Bildverstärkerbild zugeordnet ist. Eine Fernsehkamera kann das Bild am Bildverstärkerausgang
aufnehmen und die Wiedergabe der Sichtbilder auf einem Sichtgerät bewirken. Die
Schichtbilderfassung kann aber auch durch direkte Betrachtung oder mittels einer
Filmkamera erfolgen. Zur Anfertigung von Schichtbildern kann ein Speicher vorhanden
sein, in welchem die Informationen vorbestimmter Bildzeilen aufeinanderfolgender
Fernsehbilder eingespeichert werden.
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Am Speicher ist ein weiteres Sichtgerät zur zeilenweise aufeinanderfolgenden
gleichzeitigen Wiedergabe der im Speicher gespeicherten Zeileninformationen angeschlossen.
Bei der Herstellung von Schichtbildern nach dem auch beim Hauptpatent verwendeten
Verfahren können störende Bildüberlagerungen auftreten.
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Dies sind etwa starke Kontraste aus anderen Schichten, die in einer
zu betrachtenden Schicht trotz Verwischung noch erscheinen und eine Überlagerung
des gewünschten Bildes bewirken.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Röntgendiagnostikeinrichtung
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 des erwähnten Hauptpatents das Erscheinen störender
Bildüberlagerungen im Schichtbild wenigstens teilweise zu vermeiden. Diese Aufgabe
wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen
Maßnahmen gelöst.
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Die Erfindung geht dabei davon aus, daß das elektronische Herstellen
von Schichtbildern, etwa mit gittergesteuerten Röntgenröhrenanordnungen und synchroner
magnetischer Ablenkung des Ausgangsbildes eines zur Sichtbarmachung verwendeten
Röntgenbildverstärkers, es erlaubt, bisher getrennte Verfahren zur besseren Informationsselektion
zu kombinieren. Dabei ist es wesentlich, daß die selektive Angiographie ebenso ein
ortsselektives Verfahren ist wie die Herstellung von Schichtbildern. Schon bei der
bekannten Subtraktion von Bildern verschiedener zeitlicher Ehasen, wie bei der selektiven
Angiographie, werden Uberlagerungseffekte vermieden. In diesem Falle ist die Subtraktionsmethode
ein unterstützendes ortsselektives Verfahren. Bei einer
Kombination
beider Verfahren erhält man eine bessere Schichtdarstellung, weil im Subtraktionsschichtbild
Wischschatten eliminiert sind.
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Die Subtraktionstechnik läßt sic. wie bei den bekannten Methoden mit
Videospeichern, etwa magnetischen Videospeichern, z.B.
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hochauflösenden Bandspeichern etc., einfach realisieren, indem entsprechend
den üblichen Subtraktionsmethoden aus der Röntgentechnik, wie sie etwa beschrieben
sind in dem Buch Das Röntgenfernsehen" Georg Thieme Verlag, Stuttgart, 1974, Seiten
119 bis 126, von einem Objekt zwei Röntgenaufnahmen (negative) in exakt gleicher
Position gemacht werden; bei der Gefäßdarstellung etwa solche vor einer Kontrastmittelgabe
(Leeraufnahme) und eine danach (Füllungsaufnahme). Von einer dieser Aufnahmen, z.B.
der Leeraufnahme, wird fotografisch ein Positiv (möglichst mit g = 1) angefertigt.
Das Positiv und die Füllungsaufnahme werden zur Deckung gebracht und davon wird
eine Kopie angefertigt. In diese verschwindet dann die Abbildung der unverändert
gebliebenen Struktur (Subtraktion der Schwärzung) und es bleibt nur der Kontrastmittelverlauf,
d.h. die Änderung im Bild, übrig. Zur Durchführung dieses Verfahrens bietet die
Fernsehtechnik ideale Mittel. Bei der Fernseh-Subtraktion läßt sich das Verfahren
erheblich einfacher durchführen, wobei nur die Leer- und die Füllungsaufnahme vorliegen
müssen und das Subtraktionsbild auf dem Sichtgerät erscheint. Die Signale der beiden
Bilder werden einem Differenzverstärker zugeführt. Bei der Differenzbildung heben
sich die Signale auf, die von gleichen Bildteilen in beiden Aufnahmen herrühren.
Das restliche Signal macht nur die Unterschiede beider Bilder, z.B. den Kontrastmittelverlauf,
im Fernsehbild sichtbar. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, bei der Differenzbildung
die Bildanteile, die in beiden Bildern an sich gleich sind, nicht ganz vollständig
zu eliminieren. Man sollte sie nur stark vermindern, weil man so die Übersicht über
die Lage des kontrastmittelgefüllten Gefäßsystems in der Morphologie der Umgebung
beibehält.
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Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand
der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
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In der Fig. 1 ist eine Röntgendiagnostikeinrichtung nach der Erfindung
dargestellt und in den Fig. 2 und 3 ist die Wirkungsweise der Erfindung erläutert.
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Die in der Fig. 1 dargestellte Einrichtung weist sechs in Reihe angeordnete
Röntgenröhren 1 auf, die mit Steuergittern versehen sind. Der Hochspannungstransformator
für die Röntgenröhren 1 ist nicht dargestellt. Die Röntgenröhren 1 durchstrahlen
einen auf einer Lagerstatt 2 liegenden Patienten und erzeugen Röntgenbilder auf
dem Eingangsschirm eines Rontgenbildverstarkers 3.
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Zur Verminderung der Streustrahlung und der Strahlenbelastung des
Patienten sind für die Anfertigung von Transversalschichtbildern Schlitzblenden
4 und 5 zwischen den Röntgenröhren 1 und dem Patienten bzw. zwischen der Lagerstatt
2 und dem Eingangsschirm des Bildverstärkers 3 angeordnet. Das Ausgangsbild des
Bildverstärkers 3 wird durch eine Fernsehkamera 6 aufgenommen und auf einem Sichtgerät
7 wiedergegeben. Das Elektronenbild des Röntgenbildverstärkers 3 wird magnetisch
mittels zweier Paare von Ablenkspulen 8 abgelenkt. Die Ansteuerung der Ablenkspulen
8 erfolgt durch eine Ablenkvorrichtung 9, welche von einem Steuergenerator 10 synchronisiert
wird. Die Lageverschiebung wird durch eine Verschiebungsvorrichtung 12 bewirkt.
Der Steuergenerator 10 bewirkt synchron mit der Bildverschiebung im Bildverstärker
3 die schrittweise Einschaltung der Röntgenröhren 1 über eine Steuervorrichtung
13, an der die Gitter der Röntgenröhren 1 angeschlossen sind.
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Am Ausgang der Fernsehkamera 6 ist ein Zeilenselektor 14 angeschlossen,
der wie der Steuergenerator 10 durch die Vertikalimpulse des Bild-, Austast- und
Synchronsignals synchronisiert wird. Der Zeilenselektor 14 bewirkt die Eingabe der
Informationen vorbestimmter Bildzeilen in einen Speicher 15. Die Ausgabe der Informationen
im Speicher 15 kann synchronisert durch den Steuergenerator 10 zu einem Sichtgerät
16 erfolgen, auf dem im Gegensatz zum Sichtgerät 7 Körperquerschnittsbilder dargestellt
werden.
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Zunächst sei angenommen, daß die Blenden 4 und 5 nicht vorhanden sind.
In diesem Fall ist die Wiedergabe eines Körperlängsschichtbildes auf dem Sichtgerät
7 möglich. Der Steuergenerator 10 bewirkt, daß das von der Röntgenröhrenanordnung
1 ausgehende Röntgenstrahlenbündel durch schrittweise Einschaltung je einer der
Röntgenröhren 1 bewegt wird, und daß über die Verschiebungsvorrichtung 12 und die
Ablenkvorrichtung 9 das Röntgenbildverstärkerbild gegenläufig dazu bewegt wird,
so daß nur die in einer bestimmten, durch die Schwenkachse des Röntgenstrahlenbündels
festgelegten Körperlängsschicht liegenden Details scharf auf dem Sichtgerät 7 abgebildet
werden, während die außerhalb dieser bestimmten Körperlängsschicht liegenden Details
verwischt wiedergegeben werden.
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Die Körperlängsschicht, deren Details scharf auf dem Sichtgerät dargestellt
werden, kann außer durch Intensitätsänderung der magnetischen Bildverstärker-Ausgangsbildablenkung
auch durch Einstellung des Abstandes zwischen den Röntgenröhren 1 und der Patientenlagerstatt
2 sowie dem Bildverstärker 3 gewählt werden.
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Entsprechend der gewählten Körperschicht kann gemäß Figur 2 eines
aus einer Vielzahl A bis H von Längsschichtbildern auf dem Sichtgerät 7 dargestellt
werden. Die Fig. 2 zeigt beispielsweise ein Längsschichtbild E der menschlichen
Niere.
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Mittels des Zeilenselektors 14 ist es nun möglich, die Informationen
vorbestimmter Bildzeilen aufeinanderfolgender Längsschichtbilder in den Speicher
15 einzuspeichern. Anhand der Fig. 2 und 5 ist dies nachfolgend noch näher erläutert.
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Die Fig. 2 zeigt als Beispiel, daß die Informationen der Bildzeilen
a bis h der aufeinanderfolgenden Längsschichtbilder A bis H in den Speicher 15 eingegeben
werden. Die Bildzeilen a bis h der einzelnen Längsschiciltbilder sind dabei dieselben.
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Wird der Speicher 15 anschließend durch den Steuergenerator 10 so
abgefragt, daß die Informationen der Bildzeilen a bis h zeilenweise aufeinanderfolgend
gleichzeitig auf dem Sichtgerät 16 wiedergegeben werden, so entsteht ein Bild gemäß
Fig. 3, d.h.
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ein Querschnittsbild entsprechend der Linie III in Fig. 2.
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Bei dem Bildbeispiel gemäß den Fig. 2 und 3 wird dieselbe Bildzeile
aufeinanderfolgender Längsschichtbilder in den Speicher 15 eingegeben. Es ist auch
möglich, in den Speicher 15 die Informationen aufeinanderfolgender Bildzeilen aufeinanderfolgender
Längsschichtbilder einzugeben, beispielsweise für das Längsschichtbild A die Information
der 100sten Bildzeile, für das Längsschichtbild B die Information der 101stern Bildzeile,
für das Längsschichtbild C die Information der 102ten Bildzeile usw.
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Auf diese Weise ist eine Schrägschichtbilddarstellung durch Abfrage
des Speichers 15 und zeilenweise aufeinanderfolgende Wiedergabe seiner Informationen
möglich.
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Besteht nur Interesse an der Wiedergabe von Körperquerschnittsbildern
auf dem Sichtgerät 16, so können gemäß Fig. 1 die Blenden 4 und 5 vorgesehen werden,
die denjenigen Bildbereich einblenden, in dem die interessierenden Bildzeilen liegen.
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Im Rahmen der Erfindung ist es nicht erforderlich, daß die Röntgenröhren
1 gemäß Fig. 1 linear angeordnet sind. Es ist z.B.
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auch eine kreisförmige oder sonstige beliebige Röntgenröhrenanordnung
bei entsprechender magnetischer Ablenkung des Bildes im Bildverstärker 3 denkbar.
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Ein vollständiger Bildaufnahmeablauf, d.h. die Erfassung eines vollständigen
Längsschichtbildes, kann während der Dauer eines Fernsehhalbbildes erfolgen. Bei
einem 50 Hz-Bildfrequenz-Fernsehsystem beträgt diese Zeit 20 ms, bei einem 100 Hz-Bildfrequenz-Fernsehsystem
10 ms. Für Bildverstärkeraufnahmen lassen sich auch kürzere Zeiten für den Aufnahmeablauf
wählen. Die kürzeste Grenzzeit hängt von der maximal zulässigen Röntgenröhrenleistung
ab.
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Anstelle der Einspeicherung der Informationen vorbestimmter Bildzeilen
oder der gesamten Bildinformation von Längsschichtbildern in den Speicher 15 kann
auch ein Teil der Informationen jeder Bildzeile eingespeichert werden. Es lassen
sich also auch nur Teilbereiche der Längsschichtbilder auswählen und speichern.
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Im Rahmen der Erfindung ist es auch möglich, die Röntgenbildverstärker-Ausgangsbilder
als Schichtbilder durch eine Einzelbild- oder Kinokamera 11 aufzunehmen.
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Zusätzlich zu den Elementen 1 bis 16, die bei einer Anordnung gemäß
dem Hauptpatent vorgesehen sind, ist nach der Erfindung noch ein Subtraktionsverstärker
17 vorzusehen, der sowohl direkt als auch über den Speicher 15 mit der Fernsehkamera
6 verbindbar ist. Dazu ist ein Schalter 18 vorgesehen.
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Bei der Anwendung der Anordnung gemäß der Erfindung wird zuerst ein
Bild in den Speicher 15 aufgenommen und dann unter synchrongleichem Anfang zusammen
mit dem Bild aus dem Speicher 15 ein im selben Moment mit der Kamera 16 aufgenommenes
Bild dem Subtraktionsverstärker 17 zugeführt. Aus diesem kommt dann ein Signal zum
Sichtgerät 16, welches nur die Unterschiede wiedergibt, die zwischen dem eingespeicherten
und dem momentanen Bild bestehen. Dabei kann das Momentanbild mit dem gespeicherten
Bild örtlich übereinstimmen. Lediglich in den vorhandenen Kontrasten ist seit der
ersten Aufnahme ein Unterschied aufgetreten, wie er etwa in der Fig. 2 dargestellt
ist. Dort ist das gespeicherte Bild mit 19 bezeichnet und das Momentanbild mit 20,
während das Subtraktionsbild mit 21 gekennzeichnet ist. Im Bild 19 ist ein Graukontrast
22 enthalten und ein längliches Gebilde 23, welches an der Oberseite einen Dunkelkontrast
24 und an der Unterseite einen hellen Kontrast 25 aufweist. Das Bild 20 stimmt hinsichtlich
des Kontrastes 22 überein. Lediglich das längliche Gebilde 23 ist an der Unterseite
grau und weist nur an der Oberseite den dunklen Kontrast 24 auf. Während der Mittelteil
des Teils 23 und das dunkle obere Ende sowie der Graukontrast 22 in beiden Bildern
19 und 20 übereinstimmen, stellt 25 den einzigen Unterschied dar. Nach der Subtraktion
ist es auch nur dieser Kontrast 25, der im Subtraktionsbild 21 erscheint. In der
Fig.3 geht man ebenfalls von dem Bild 19, wie es in der Fig. 2 vorhanden ist, aus.
Zur Subtraktion ist aber ein Bild 26 vorgesehen, welches eine räumlich von dem Bild
19 getrennte Schichtdarstellung ist. Diese weist einen sowohl räumlich als auch
in der Form
vom Kontrast 22 abweichenden Kontrast 27 auf. Auch
der Kontrast 23 stimmt in seiner Form nicht mehr mit dem neuen Kontrast 28 überein.
Lediglich die Verteilung der Hell-Dunkel-Kontraste ist noch vorhanden. Die Form
und Lage des hellen Endes 29 und des dunklen Endes 30 stimmen nicht mehr überein,
so daß in dem Subtraktionsbild 31 eine vom Bild 21 unterschiedliche Darstellung
erhalten wird; es ist nämlich ein Teil 32 des Graukontrastes 27 als nicht mit dem
Teil 22 übereinstimmender Rest vorhanden, ebenso sind vom Kontrast 23 die Enden
24 und 25 aus dem Bild 19 vorhanden wie die in 29 und 30 aus dem Bild 26 zusammen
mit einem Teil des Zwischenstückes 23 bzw. 28. Daraus ergibt sich aber, daß bei
der Subtraktion zweier benachbarter Schichten sich ein Teil störender Überlagerungen
eliminiert.
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Die Subtraktion der Bilder wird durch Betätigung des Schaltfingers
33 vom Schaltkontakt 35, der zur Einspeicherung eines aufgenommenen Bildes führt,
auf den Kontakt 34 bewirkt. Dadurch können gespeicherte und momentan erzeugte Bilder
subtraktiv überlagert und Wischschatten eliminiert werden. So wird gemäß der Erfindung
ein gegenüber bekannten Schichtbildern klareres Schichtbild erhalten.
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L e e r s e i t e