DE3020464C2

DE3020464C2 - Röntgendiagnostikeinrichtung

Info

Publication number: DE3020464C2
Application number: DE3020464A
Authority: DE
Inventors: Heinz Ing.(Grad.) 8520 Erlangen Horbaschek
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1980-05-29
Filing date: 1980-05-29
Publication date: 1984-03-08
Also published as: DE3020464A1

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, wobei zwischen dem Videoverstärker und dem Bildspeicher ein Schalter vorgesehen ist, der von einer Steuervorrichtung derart steuerbar ist, daß die Speicherung eines Bildes nach jeweils einer vorgegebenen Anzahl von Abtastungen des Targets der Fernsehaufnahmeröhre erfolgt Derartige Diagnostikeinrwhtungen können zum Durchleuchten von Patienten bei intermittierender Durchleuchtung oder zur Anfertigung elektrischer Sofortbilder, d.h. Einzelbilder, Verwendung finden.

Bei der Röntgendiagnostikeinrichtung der eingangs genannten Art gemäß dem Patent 30 04 977 wird das Target der Fernsehaufnahmeröhre, beispielsweise vom Vidikon-Typ, bei gesperrtem Strahlstrom belichtet Nach Beendigung des Röntgenschusses wird das Ladungsbild auf dem Target dieses Vidikons mehrfach abgetastet Ober den von der Steuervorrichtung

betätigten Schalter wird das Videosignal eines der abgetasteten Ladungsbilder dem Bildspeicher zugeführt und dort abgespeichert Durch eine an der Steuervorrichtung angeordnete Programmiereinrichtung läßt sich die Nummer der zu speichernden Abtastungen auswählen. Das Videoausgangssignal des Bildspeichers erzeugt auf einem nachgrschalteten Monitor ein stehendes Fernsehbild.

Da der Signalpegel mit der Zahl der Abtastungen immer weiter absinkt, kann somit die gewünschte Aussteuerung gewählt werden, bzw. eine elektronische »Abblendung« erreicht werden.

Beim Einzelbildbeirieb einer Fernsehaufnahmeröhre treten γ-Verzerrungen in der Abtastung auf. Bei dunklen Bildpartien erscheinen die Helligkeitsunterschiede komprimiert. Dieser Effekt wird durch die helligkeitsabhängige Umladeträgheit der Fernsehaufnahmeröhre bestimmt, die für dunkle Bildpartien, die nur ein geringes Ladungspotential auf dem Targe^; erzeugen, deutlich größer ist als für helle Bildpartien. Dieser Effekt tritt in der ersten Abtastung am stärksten auf. Dadurch ist auch der elektrische Störabstand für kleine Signalpegel geringer, so daß eine elektronische Korrektur der γ-Verzerrung nicht sinnvoll erscheint. In der Hauptanmeldung wurde vorgeschlagen, nicht die erste mit großer γ-Verzerrung behaftete Abtastung, sondern eine nachfolgende zu speichern, die geringere Verzerrungen aufweist, da bei dieser durch die mehrfache Abtastung des Targets die helfen Bildpartien stärker abgeschwächt sind, so daß eine annähernd geradlinige Übertragungsfunktion erreicht werden kann. Wird die Röhre mit geringerer Belichtung betrieben, so muß die erste Abtastung gespeichert werden, die aber, wie bereits beschrieben, eine maximale γ-Verzerrung aufweist.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, eine gattungsgemäße Röntgendiagnostikeinrichtung zu schaffen, bei der die Bildqualität noch gesteigert und die γ-Verzerrung beinahe aufgehoben wird.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Addierschaltung vorhanden ist, die für jeden Bildpunkt die Bildpunktinformationen aus verschiedenen Abtastungen wichtet und die gewichteten Informationen zur Bildung eines Summensignals für jeden Bildpunkt addiert. Hierdurch werden mehrere Abtastungen überlagert, so daß y-Verzerrungen stark reduziert werden und der Störabstand anwächst.

Als vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn die Steuervorrichtung einen Bildzähler aufweist, der mit einer Programmiereinrichtung zur manuellen Vorwahl der in

der Addierschaltung zu verarbeitenden Abtastungen versehen ist Eine einfache und problemlose Bedienung wird erreicht wenn die Programmiereinrichtung mit der Addierschaltung verbunden ist so daß von ihrer Einstellung abhängig auch die Wichtung der Videosigna-Ie bestimmt wird. Eine unabhängige Beeinflussung der Videosignale wird ermöglicht wenn von der Programmiereinrichtunj? getrennte Einstellmittel für die Vorwahl der in der Addierschaltung zu verarbeitenden Abtastungen und für die Wichtung der Videosignale vorhanden sind. Ein besonders einfacher Aufbau läßt sich erreichen, wenn die Addierschaltung derart ausgebildet ist, daß die Speicherplätze des Bildspeichers synchron mit den Abtastungen abgefragt werden, daß das Videosignal der Fernsehkameras sowie das des Bildspeichers gewichtet addiert werden, und daß das Ausgangssignal der Addierschaltung im Bildspeicher eingelesen wird. Die einzelnen Abtastungen lassen sich auf vorteilhafte Weise gewichtet addieren, wenn der Schalter als mehrfacher Umschalter ausgebildet ist dessen Ausgänge auf mehrere Einzelspeich^r geführt sind, und wenn die Ausgänge der Einzelspeicher mit Einstellmitteln für die Wichtung verbunden sind, deren Ausgangssignale in einer nachgeschalteten Addierstufe überlagert und dem Monitor zugeführt werden.

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

■Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Röntgendiagnostikeinrichtung,

Fig.2 ein Blockschaltbild einer Schaltungskomponente der Röntgendiagnostikeinrichtung nach F i g. 1,

Fig.3 ein Blockschaltbild einer Variante der Schaltungskomponente nach F i g. 2, und

F i g. 4 und 5 Zeitverläufe des abgetasteten Videosignals zur Erläuterung der Erfindung.

In der F i g. 1 ist eine Zentraleinheit 1 dargestellt die die Aufnahmewerte einer Röntgenröhre 2 steuert, in deren StrahJengang sich ein Patient 3 befindet Das auf dem Eingangsleuchtschirm eines Röntgenbüdverstärkers 4 erzeugte Strahlenbild wird verstärkt auf dem Ausgangsleuchtschirm wiedergegeben. Eine optische Vorrichtung, beispielsweise eine Faseroptik 5, leitet das sichtbare Bild auf die lichtempfindliche Schicht das Target, einer Fernsehaufnahmeröhre 6 vom Vidikontyp, deren Abtaststrahl von der Zentraleinheit 1 in seine Stärke und Auslenkung gesteuert wird. Das auf dem Target der Fernsehaufnahmeröhre 6 nach der Belichtung entstandene Ladur.f spotentiai wird, gesteuert von der Zentraleinheit 1, vom Abtaststrahl abgetastet, >n abgegriffen und von einem Videoverstärker 7 verstärkt auf einen den Eingang einer Verarbeitungsschaltung 12 für das abgetastete Videosignal bildenden Schalter 8 geleitet. Eine vor? der Zentraleinheit 1 beeinflußte Steuervorrichtung 9 betätigt den Schalter 8. Das durchgeschaltete Bildsignal wird einem Bildspeicher 10 und einer Addierschaltung 13 zugeführt, deren Funktionen von der Zentraleinheit 1 gesteuert werden. Der Ausgang der Verarbeitungsschaltung 12 ist zur Betrachtung des Röntgenbildes an einem Monitor U angeschlossen.

Die Wirkungsweise dieser Schaltung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen gezeigt werden.

Die in Fig.2 dargestellte Verarbeitungsschaltung 12 enthält eine Steuervorrichtung 9, die aus einem Bildzähler 9a, einer Programmiereinrichtung 9b und einem Komparator 9c besteht. Der Bildzähler 9a erhält seine Zählimpulse von der Zentraleinheit 1. Diejenigen Abtastungen, bei denen ein abgetastetes Bild zu verarbeiten ist werden durch die Programmiereinrichtung 96 vorbestimmt Die Werte des Bildzählers 9a und der Programmiereinrichtung 96 werden im Komparator 9c verglichen. Ist der Wert des Bildzählers kleiner oder gleich dem in der Programmiereinrichtung 9b eingestellten Wert, so ist der Schalter 8 geschlossen und das Videosignal wird der Addierschaltung 13 zugeführt Ist dagegen der Wert im Bildzähler 9a größer, öffnet der Schalter und unterbricht den Signalfluß.

Die Addierschaltung 13 summiert gewichtet synchron das Videosignal des Videoverstärkers 7 und das in dem Bildspeicher 10 gespeicherte Videosignal der vorhergehenden Abtastungen. Die Summe wird wieder in den Bildspeicher 10 eingelesen, so daß das Summensignal zur weiteren Verarbeitung zur Verfugung steht 1st die Anzahl der gewünschten Abtastungen erreicht, wird der Schalter S geöffnet, die Addierschaltung 13 gesperrt und der Speiciiervorgang des Bildspeichers 10 gestoppt Das gespeicherte Bild wird auf dem Mo..itor 11 wiedergegeben.

In Fig.3 ist eine weitere Ausführungsform der Verarbeitungsschaltung 12 dargestellt.

Der mit dem Videosignal beaufschlagte Schalter 8a ist hier ai. mehrfacher Umschalter (Stufenschalter) mit in diesem Falle drei Ausgängen ausgebildet An den Ausgängen des Schalters 8a sind zu einem Bildspeicher 10 zusammengefaßte Einzelspeicher 10a, iOb und 10c usw. angeschlossen, die von der Zentraleinheit 1 synchronisiert werden. Die Ausgänge sind mit als Potentiometer ausgeführten Einstellmitteln 14a bis 14c verbunden, die an einer Addierstufe 15 angeschlossen sind.· Der Ausgang der Addierstufe 15 ist mit dem Monitor 11 verbunden.

Nach Vollendung der Aufnahme wird das Target des Vidikons abgetastet. Das Videosignal wird über den Videoverstärker 7 dem Stufenschalter 8a zugeführt, so daß die einzelnen Abtastungen, gesteuert von der Steuervorrichtung 9, aufeinanderfolgend den Eingängen der Einzelspeicher 10a bis 10c usw. zugeführt werden. Die Zentraleinheit 1 liefert die Speicherbefehle für die einzelnen Speicher. Ist der Bildspeicher 10 voll, d. h. alle gewünschten Abtastungen gespeichert werden die Ausgangssignale über Potentiometer einzeln gerichtet und über die Addierstufe 15 als Summensignal dem Monitor 11 zugeführt. Dort entsteht ein Fernsehbild, das nur noch sehr geringe Verzerrungen enthält.

In der Fig.4 ist das Videosignal mehrerer Abtastungen eines Einzelbildes dargestellt. Als Testbild dient ein Graukeil, der ein geradlinig ansteigendes Videosignal, wie in F i g. 5 dargestellt, erzeugt In der F i g. 4 ist zuerst der Abtaststrahl gesperrt, so daß keine Bildinformation eiHstthv. Nach der Belichtung wird der Abtaststrahl wieder eingeschaltet. Der Kurventeil A des Videosignales gehört zur ersten Abtastung. Deutlich erkennt man, daß der Kurventeil A nach unten durchgebogen erscheint obwohl er eigentlich geradlinig ansteigen müßte. Der Kurventeil B ist immer noch etwas nach unten eingedrückt. Außerdem beträgt die Amplitude bei einer bestimmten vorgegebenen Stfählstromstärke nur noch etwa das 0,6fache der ursprünglichen iViaximalen Amplitude. Das bedeutet, daß zwar die Übertragungskurve linearer, aber der Rauschabstand schlechter geworden ist. Bei der folgenden Kurventeilen C und D werden die Amplituden noch kleiner, aber die Verzerrungen treten invertiert auf, da der größte Teil der Ladungen der hellen Bildpartien wegen geringer Trägheit bereits umgeladen ist, während die dunklen

Partien nur gering umgeladen wurden

Durch eine Summation der ersten beiden Abtastungen wird erreicht, daß die γ-Verzerrungen gegenüber der ersten Abtastung zwar verringert, aber noch kein optimal geradliniger Verlauf gegeben ist. Es wird der Störabstand verbessert, da das Rauschen bei Verdopplung des Nutzsignales nur um den Faktor ι 2 verstärkt wird.

Werden dagegen beispielsweise die ersten drei Abtastungen gewichtet und addiert, so erhält man als Ausgangssignai annähernd das in F"ig. "> dargestellte Originalsignal. Wird der Abtaststrahl stärker odor schwächer eingestellt, so erweist es sich als zweckmäßig, beispielsweise die dritte, vierte und fünfte Abtastung zu addieren. Dies läßt sich durch die Programmiereinrichtung 9b an der Steuervorrichtung d erreichen.

Die Wichtuns: der einzelnen Signale kann auf unterschiedliche Weise herbeigeführt werden. Bei der zweiten, in F ι g. 3 beschriebenen Ausführung der Yerarbeitungsschaliung 12 werden die Bildsignale gespeicher! und können anschließend bei gleichzeitiger Sichtkontrolle durch die Einstellmittel 142 bis 14r gewichtet werden. Eine feste optimale sowie eine von der Programmiereinrichtung 9 steuerbare Einstellung " ist hier auch denkbar.

Bei der ersten in Fig. 2 dargestellten Ausführung erscheint es am zweckmäßigsten, das Eingangssignal ohne Abschwächung und das vom Speicher rückgekoppelte Signal gewichtet zu addieren. Es können aber auch beide Signale mit gleichen oder unterschiedlichen Faktoren gewichtet werden. Eine feste Kopplung der Wichtungsfaktoren mit der Programmiereinrichtung bringt eine erhebliche Vereinfachung der Bedienung der Röntgendiagnostikeinrichtung.

Neben der Linearisierung der y-Verzerrung und der Verbesserung des Störabstandes werden durch diese Anordnung die Signalungleichmäßigkeiten vermindert, die beispielsweise vom ungleichmäßigen Schichtaufbau des Targets oder der unterschiedlichen Schärfeverteilung des Abtaststrahles über der Bildfläche hervorgerufen werden. Ebenfalls läßt sich die Alterung der Fernsehauf nähme röhre ausgleichen.

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mehrerer Abtastungen einer Röntgendiagnostikeinrichtung wird es ermöglicht, bedingt durch die Linearisierung der v-Funktion und wegen der Verbesserung des Störabstandes insbesondere bei den dunklen Bildpartien, ein von dem Rauschen fast vollständig befreites Fernsehbild zu erhalten, das sich durch eine hohe Auflösung der Graustufen auszeichnet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. 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, wobei zwischen dem Videoverstärker und dem Bildspeicher ein Schalter vorgesehen ist, der von einer Steuervorrichtung derart steuerbar ist, daß die Speicherung eines Bildes nach jeweils einer vorgegebenen Anzahl von Abtastungen des Targets der Fernsehaufnahmeröhre erfolgt, nach Patent 3004977, dadurch gekennzeichnet, daß eine Addierschaltung (13) vorhanden ist, die für jeden BiLdpunkt die Bildpunktinformationen aus verschiedenen Abtastungen wichtet und die gewichteten Informationen zur Bildung eines Summensignais für jeden Bildpunkt addiert

2. Röntgendiagnostikeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (9) einen Bildzähler (9a) aufweist, der mit einer Programmiereinrichtung (9b) zur manuellen Vorwahl der in der Addierschaltung (13) zu verarbeitenden Abtastungen versehen ist

3. Röntgendiagnostikeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Programmiereinrichtung (9b) mit der Addierschaltung (13) verbundeE ist, so daß von ihi-τ Einstellung abhängig auch die Wichtung der Videosignale bestimmt wird.

4. Röntgendiagnostikeinrk.Jtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß von der Programmiereinrichtung (9b) getrennten Einstellmittel (14a, 146, t4c) für die Vorwahl der in der Addierschaltung (13) zu verarbeitenden Abtastungen und für die Wichtung der Videosignale vorhanden sind.

5. Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Addierschaltung (13) derart ausgebildet ist, daß die Speicherplätze des Bildspeichers (10) synchron mit den Abtastungen abgefragt werden, daß das Videosignal der Fernsehkamera sowie das des Bildspeichers (10) gewichtet addiert werden, und daß das Ausgangssignal der Addierschaltung (13) im Bildspeicher (10) eingelesen wird.

6. Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (Sa) als mehrfacher Umschalter ausgebildet ist, dessen Ausgänge auf mehrere Einzclspeicher (10a, 10ύ, iOc) geführt sind, und daß die Ausgänge der Einzelspeicher mit Einstellmitteln (14a, i4b, \4c) für die Wichtung verbunden sind, deren Ausgangssignale in einer nachgeschalteten Addierstufe (IS) überlagert und dem Monitor (11) zugeführt werden.