DE3004977C2

DE3004977C2 - Röntgendiagnostikeinrichtung mit einer Bildverstärker-Fernsehkette

Info

Publication number: DE3004977C2
Application number: DE3004977A
Authority: DE
Inventors: Heinz Ing.(Grad.) 8520 Erlangen Horbaschek
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1980-02-11
Filing date: 1980-02-11
Publication date: 1982-12-02
Also published as: DE3004977A1; JPS56129492A

Description

Die Erfindung betrifft eine Röntgendiagnostikeinrichtung mit einer Bildverstärker-Fernsehkette, die einen Röntgenbildverstärker, ein optisches Kopplungsglied, eine Fernsehaufnahmeröhre, eine Zentraleinheit zur Steuerung des Abtaststrahles der Fernsehaufnahmeröhre, einen Videoverstärker für das Bildsignal, einen nachgeschalteten Bildspeicher, der ebenfalls von der Zentraleinheit gesteuert wird, und einen Monitor aufweist. Derartige Diagnostikeinrichtungen finden zum Durchleuchten von Patienten vorwiegend bei intermittierender Durchleuchtung oder zur Anfertigung elektrischer Sofortbilder, d.h. Einzelbilder, Verwendung.

Bei einer bekannten Röntgendiagnostikeinrichtung der eingangs genannten Art (Buch »Das Röntgenfernsehen« von A. Gebauer, 2. Auflage, Georg-Thieme-Verlag Stuttgart, 1974, Seite 53 ff.) liegt zwischen dem Röntgenbildverstärker und der Fernsehaufnahmeröhre, beispielsweise vom Vidikontyp, eine Linsenoptik, die es ermöglicht, durch Abblenden das durch die Fernsehaufnahmeröhre aufzunehmende Bild in seiner Helligkeit so anzupassen, daß die Fernsehaufnahmeröhre nicht übersteuert wird, daß also das Ladungspotential des Targets der Fernsehaufnahmeröhre vollständig vom Abtaststrahl umgeladen werden kann.

Bei der heute beraits oft verwendeten Ankopplung der Fernsehaufnahmeröhre an den Röntgenbildverstärker mittels Faseroptik (Buch siehe oben, Seite 68 ff.) besteht die Möglichkeit der Abblendung durch eine mechanische Blende nicht. Hier sind zur Anpassung der Helligkeit des Röntgenbildes an die Fernsehaufnahmeröhre andere Wege zu beschreiten.

Eine bekannte Möglichkeit (Buch »Fernsehmeßtechnik« von W. Dillenburger, 1972, Verlag Schiele & Schön,

in Berlin, Seite 236) ist eine Erhöhung der Strahlstromstärke des Abtaststrahles, welche aber nur bis zu einer Grenze, der maximalen Stromstärke, erfolgen kann, da andernfalls die Verzerrungen zu stark ansteigen. Reicht die maximale Strahlstromstärke nicht zur vollständigen

:i Umladung des Targets aus, so wird die Fenisehaufnahmeröhre übersteuert und liefert ein zu helles und detailarmes Röntgenbild. Zur Verhinderung der Übersteuerung muß die Röntgendosisleistung reduziert werden. Da aber das Quantenrauschen im Röntgenstrahlenbild um so auffälliger und störender wirkt, je niedriger die Dosisleistung ist, vermindert sich dadurch die Qüäiiiäi des Röntgenbiides erheblich.

Seit neuem werden für Faseroptiken flächenhafte Lichtflußblenden verwendet (DE-Patentanmeldung

r> 28 46 295), die aus einer in ihrer Transparenz elektrisch steuerbaren Schicht bestehen. Hierdurch ist zwar eine Anpassung der Helligkeit des Röntgenbildes an die nachfolgende Femsehaufnahmeröhre möglich. Die Anordnung einer solchen Blende im optischen Strahlen-

)o gang und die dazu erforderliche elektrische Steuerung sind aber sehr aufwendig.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, eine gattungsgemäße Röntgendiagnostikeinrichtung zu schaffen, die bei Verwendung einer einfachen Faseroptik die Erhöhung der Röntgendosis ermöglicht, so daß ein qualitativ hervorragendes Röntgenbild entsteht.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen dem Videoverstärker und dem Bildspeicher ein Schalter vorgesehen ist, der von einer Steuervorrichtung derart steuerbar ist, daß üb Speicherung eines Bildes nach jeweils einer vorgegebenen Anzahl von Abtastungen des Targets der Fernsehaufnahmeröhre erfolgt. Hierdurch wird das die Femsehaufnahmeröhre übersteuernde, zu helle Bild durch Mehrfachabtastung elektronisch abgeblendet, so daß auf dem Monitor ein einwandfreies Bild entsteht.

Die Abtastkennlinie läßt sich linearisieren und die Verzerrungen lassen sich vermindern, wenn die Steuervorrichtung so ausgebildet ist, daß nur abgetastete Bilder mit ungerader Nummer gespeichert werden. Ein einfacher Aufbau läßt sich erreichen, wenn die Steuervorrichtung als Bildzähler ausgebildet wird, der mit Mitteln zur manuellen Vorwahl des jeweils zu speichernden Bildes versehen ist. Eine vielseitige Anpassung an unterschiedlich helle Röntgenbilder läßt sich erreichen, indem die Zentraleinheit Mittel zur Steuerung der Strahlstromstärke der Femsehaufnahmeröhre in Abhängigkeit vom Bildsignal aufweist. Eine automatische Anpassung an die jeweilige Röntgenbildhelligkeit kann dadurch erreicht werden, daß die Steuervorrichtung mit dem Ausgang des Videoverstärkers verbunden ist und in Abhängigkeit vom Bildsignal die Speicherung veranlaßt, wenn die maximale Amplitude des Bildsignales einen vorgegebenen Wert unterschreitet.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausfühningsbeispieles näher erläutert. Es zeigt

Fig.! ein BlockschaU'oiid einer erfbdungsgemäßen Röntgendiagnostikeinrichtung, und

Fig. 2 Zeitverläufe zur Erläuterung der Fig. 1.

In der F i g. 1 ist eine Zentraleinheit t dargestellt, die die Aufnahmewerte einer Röntgenröhre 2 steuert, in =· deren Strahlengang sich ein Patient 3 befindet. Das auf dem Eingangsleuchtschirm eines Röntgenbi!civer:,:är kuri 4 erzeugte Strahlenbild wird verstärkt auf dem Ausgangsleuchtschirm wiedergegeben. Eine Faseroptik 5 leitet das sichtbare Bild auf die lichtempfindliche in Schicht, das Target, der Fernsehaufnahmeröhre 6 vom Vidiko'uyp, ckrei' Abtaststrahl von der Zentraleinheit 1 in seiner Stärke und Auslenkung gesteuert wird. Das auf dem Target der Fernsehaufnahmeröhre 6 nach der Belichtung entstandene Ladungspotential wird vom ιϊ Abtaststrahl abgetastet, abgegriffen und von einem Videoverstärker 7 verstärkt auf einen Schalter 8 geleitet. Eine Steuervorrichtung 9, die in diesem Falle aus einem Bildzähler 9a, einer Programmiereinrichtung 9b und einem Komparator 9c besteht, betätigt den Schalter 8. Der Bildzähler 9a der Steuervorrichtung 9 erhält seilte Zählimpulse von der Zentraleinheit 1. Das durchgeschaltete Bildsignal wird einem Bildspeicher 10 zugeführt, dessen Funktion von der Zentraleinheit 1 gesteuert wird. An dem Bildspeicher 10 ist ein Monitor 11 zur Betrachtung der Röntgenbilder angeschlossen.

Die Wirkungsweise dieser Schaltung soll anhand der in F i g. 2 dargestellten Funktionsabläufe erklärt werden. Die Zentraleinheit 1 erzeugt die Fernseh-Bildfrequenz, die als Synchronisier- und Zähltakt in der Kurve a so dargestellt ist. Soll nun eine Einzelbildaufnahme erfolgen, so wird von der Zentraleinheit 1 der Abtaststrahl des Vidikon gesperrt. Diese Funktion wird durch die Kurve b dargestellt. Hierbei bedeutet der //-Wen die eingeschaltete Abtastung, während der j; Ζ,-Wert die Sperrung des Abtaststrahles anzeigt. Gleichzeitig wird der Bildzähler auf Null gesetzt. Anschließend erfolgt die Belichtung, deren Dauer und intensität unterschiedlich sind und von dem zu durchleuchtenden Objekt abhängen. Die Belichtungsdauer wird dur~:h den f/-Wert der Kurve c wiedergegeben.

Die durch den Patienten 3 gedrungene Röntgenstrahlung erzeugt auf dem Eingangsschirm des Röntgenbildverstärkers 4 ein Bild, das verstärkt auf dessen Ausgangsschirm erscheint. Über die Faseroptik 5 wird eine dem Bild entsprechende Ladungsverteilung auf dem Target des Vidikon erzeugt. Nach dem Abschalten der Röntgenstrahlung erfolgt die Abtastung der Ladungspotentiale auf dem Target durch Wiedereinschaltung des Strahlstrornps bei dem nächstfolgenden Taktimpuls (Kurve b); dadurch gelangt eine von dem jeweiligen Potential abhängige Spannung an den Ausgang des Vidikon, deren Verlauf in Kurve d dargestellt ist. Deutlich ist zu erkennen, daß die Bildsignale der ersten beiden Abtastungen oben abgeschnitten sind. Das bedeutet, daß eine vollständige Umladung des Targets nicht erfolgen konnte, da das maximale ufi^uiiäipotential zu groß war. Diese beiden Signalverläufe sind somit zur Speicherung unbrauchbar. Der Spannungsverlaul de? -'ritten Hivk: ergibt ein brauchbare:. Bildsignal, während die folgend.";! zn .,-■■ιiwadi sind. Das brauchbare dritte Bildsignal wird nach Verstärkung im Videoverstärker? im Bildspeicher t'ü ^.-'!gespeichert, indem der Schaller 8 bei Ο'είιΛΙοΗ des Zählerstandes in dem Bildzähler und der in der Programmiereinrichtung 9b gewählten Bildzahl geschlossen und nach Beendigung des Speichervorganges wieder geöffnet wird. Dies wird durch den in der Kurve e dargestellten Speicheraufnahmeimpuls verdeutlicht. Das gespeicherte Bild wird auf dem Monitor 11 wiedergegeben. So erst., .it auf dem Bildschirm trotz erhöhter Röntgendosisleistung und fehlender Abblendmöglichkeit innerhalb kürzester Zeit ein qualitativ einwandfreies Röntgenbild.

Diese »elektronische Abblendung« durch Mehrfachabtastung des Targets läßt sich vorzugsweise bei Fernsehaufnahmeröbren mit relativ hoher Umladeträgheit anwenden. Diese Eigenschaften weisen insbesondere Fernsehaufnahmen vom Vidikontjy auf. Es eignen sich aber pinzipiell auch Röhren jeden anderen Typs.

Bei der Einzelbildabtastung tritt — bedingt durch die Umladeträgheit — eine γ-Verzerrung auf, d. h. die vorzugsweise abgetasteten Bildstellen mit großer Helligkeit ergeben ein überproportional großes Signal, die dunklen Bildstellen scheinen komprimiert. Durch die bei dem beschriebenen Verfahren vorausgehenden Abtastungen wird diese γ-Verzerrung im verwendeten Bildsignal teilweise aufgehoben.

Zur Herabsetzung der bei der Einzelbildabtastung möglichen Helligkeitsunterschiede über der Bildfläche hat es sich als vorteilhaft erwiesen, bei Verwendung eines Fernsehsystems mit Zwischenzeile nur die Bilder mit ungeradzahligen Nummern zu speichern. Dies kann in der Programmiereinrichtung 9b der Steuervorrichtung 9 dadurch berücksichtigt werden, daß nur für die ungeraden Bildnummern Programmiermittel vorgesehen sind.

Im Rahmen der Erfindung sind auch weitere Ausf'"'hrungsformen denkbar. So kann beispielsweise die Steuervorrichtung eine Automatik aufweisen, die das Bildsignal abtastet und mit einem vorgegebenen, systemspezifischen Wert vergleicht. Untersch;eitet die maximale Amplitude des Signales eines Bildes diesen Wert, so wird dieses Bild gespeichert. Hier kann auch zusätzlich noch die Bedingung festgelegt sein, nur die Bilder mit ungeradzahliger Nummerierung zu speichern. Diese Automatik kann allein oder abschaltbar zusammen mit der Programmiereinrichtung 9b betrieben werden.

Durch die erfindungsgemäße Ausführung einer Röntgendiagnostikeinrichtung wird es ermöglicht, den Stürabit&nd zum Quantenrauschen eines Röntgenbildes zu erhöhen und damit die Qualität des Röntgenbildes zu verbessern, ohne auf die Vorzüge des einfachen Aufbaues einer Faseroptik verzichten zu müssen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Röntgendiagnostikeinrichtung mit einer BiIdverstärker-Fernsehkette, die einen Röntgenbildverstärker, ein optisches Kopplungsglied, eine Fernsehaufnahmeröhre, eine Zentraleinheit zur Steuerung des Abtaststrahles der Fernsehaufnahmeröhre, einen Videoverstärker für das Bildsignal, einen nachgeschalteten Bildspeicher, der ebenfalls von der Zentraleinheit gesteuert wird, und einen Monitor aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Videoverstärker (7) und dem Bildspeicher (10) ein Schalter (8) vorgesehen ist, der von einer Steuervorrichtung (9) derart steuerbar ist, daß die Speicherung eines Bildes nach jeweils einer vorgegebenen Anzahl von Abtastungen des Targets der Fernsehaufnahmeröhre (6) erfolgt

2. Röntgendiagnostikeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (9) so ausgebildet ist, daß nur abgetastete Bilder mit ungerader Nummer gespeichert werden.

3. Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (9) aus einem Bildzähler (9a) besteht, der mit Mitteln (9b)zur manuellen Vorwahl des jeweils zu speichernden Elides versehen ist

4. Röntgendiagnostikeir.richtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentraleinheit (1) Mittel zur Steuerung der Strahlstromstärke der Fernsehaufnahmeröhre (6) in Abhängigkeit vom Bildsignal aufweist.

5. Röntgendiagnoriikeinr'.-htung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (9) nf· dem Ausgang des Videoverstärkers (7) verbunden ist und in Abhängigkeit vom Bildsignal die Speicherung veranlaßt, wenn die maximale Amplitude des Bildsignales einen vorgegebenen Wert unterschreitet.