DE3131651A1 - "anordnung zum subtrahieren von roentgenbildern" - Google Patents

Description

Anordnung zum Subtrahieren von Röntgenbilderη

Die Erfindung bezieht sich auf die Subtraktionsfluoroskopie und befaßt sich insbesondere damit, angiographische Untersuchungen in sich ständig bewegenden Organen, wie beispielsweise dem Herzen, zu erleichtern.

Bei der Koronarangiographie, d.h. der röntgenologischen Darstellung der Herzkranzgefäße,, wird ein röntgenundurchlässiges Mittel, wie beispielsweise eine Jodverbindung, so nahe wie möglich beim Herz intravenös verabreicht, während das Herz mit einem Fluoroskopiesystem beobachtet wird. Wenn die Jodverbindung die interessierenden Gefäße erreicht, wird eine Folge von Röntgenogrammen aufgenommen oder eine Folge von Videobildern aufgezeichnet, um später sichtbarmachen zu können, wie sich das röntgenundurchlässige Mittel durch die Gefäße des Herzens bewegt oder am Durchströmen dieser Gefäße gehindert wird. Die Spitzenspannung (in Kilovolt), die an die

Röntgenröhre angelegt wird, wird so gewählt, daß eine spektrale Verteilung von Röntgenphotonenenergien erzeugt wird, die eine Spitzenintensität etwa bei der richtigen Wellenlänge oder dem richtigen Energieniveau haben, um einen optimalen Kontrast zwischen den Blutgefäßen,in die die Infusion des undurchlässigen Mittels erfolgt, und benachbartem Gewebe, in welches keine Infusion erfolgt, zu erzeugen. Darüber hinaus liegen auch Knochen und Gewebe unterschiedlicher Dichten in dem Röntgenstrahlenfeld, in welchem sich das Herz befindet. Knochen haben eine starke Röntgenabsorption, was auch für die Jodverbindung gilt, so daß es einen geringen Kontrast zwischen dem in die Gefäße eingebrachten Jod und den Knochen ergibt, wenn sie sich mit diesen in einer Linie befinden. Bekanntlich ist es nicht möglich, ein einzelnes oder ein schmales Band von Röntgenphotonenenergien auszuwählen, das dazu führen wird, daß das Röntgenbild alle Grauabstufungen zum Unterscheiden sämtlicher Einzelheiten in dem Gesamtbild hat.

Es ist bekannt, daß der Massendämpfungskoeffizient von Knochen und von weichem Gewebe bei einem Röntgenphotonenenergieniveau, das 70 kV Röntgenröhrenspitzenspannung entspricht, viel niedriger ist als von Jod auf demselben Energieniveau. Es ist außerdem bekannt, daß, wenn auf der Energieskala weiter nach oben gegangen wird, beispielsweise bis zu einer Spitzenspannung von 140 kV, der Massendämpfungskoeffizient von weichem Gewebe sich in einem relativ geringen Ausmaß ändert s während sich der von Jod in einem großen Ausmaß ändert. Das hat ermöglicht, einige der Kontrastprobleme zu minimieren, indem auf die Subtraktionsradiographie oder -fluoroskopie zurückgegriffen worden ist. Bei der Subtraktionsfluoroskopie wird eine Röntgenaufnahme bei niedriger Spitzenspannung und eine weitere, mit ihr räumlich nahezu zusammenfallende Aufnahme bei einer höheren Spitzenspannung gemacht.

Wenn das Organ, das radiographiert oder fluoroskopiert wird, sich zwischen den Aufnahmen nicht bewegt hat, !tonnen die Bilder subtrahiert werden und das verbleibende Bild wird nicht unscharf sein. Das Herz bewegt sich jedoch ständig /eshalb die Aufnahmen in sehr schneller Aufeinanderfolge gemacht werden müssen, weil sich sonst eine Unscharfe ergibt.

Ein erwünschtes Röntgenbildsystem wäre dasjenige, das die Beobachtung von sich schnell beilegenden Organen,, wie dem Herz, ermöglichen würde, ohne daß große Mengen an Kontrastmittel eingespritzt zu werden brauchen. Eine "ÖBung besteht, wie angegeben, darin, ein Bild bei einer Spitzenspannung vor» etwa 70 kV und ein weiteres bei einer Spitzenspannung von etwa 140 kV zu machen und dann die Bilder zu subtrahieren, um das Vorhandensein von geringen Mengen eines Kontrastmittels in den Blutgefäßen zu ermöglichen. Ma.ι wird sofort erkennen, daß ein Röntgenbildverstärker benutzt werden kann, um die Bilder zu verstärken.Eine Videokamera kann das von dem Bildverstärker abgegebene optische Bild auf übliche Weise aufnehmen. Die analogen Videoschwingungssignale für die aufeinanderfolgenden Signale niedriger und hoher Energie können in Digitalsignale umgewandelt werden, die im Wert der Intensität oder der Graustufe des Bildelements in den Bildern entsprechen. Die Bilderpaare könnten in einem sehr großen Speicher abgespeichert werden, und Paare derselben bei den beiden Energieniveaus könnten subtrahiert werden, um die Differenzsignale zu erzeugen, die auf herkömmliche Weise einem Änzeigekontroller zugeführt werden, welcher sie wieder in Videoanalogsignale umwandelt und eine Anzeige auf einem Videomonitorschirm ermöglicht=

Bei der Durchführung von Untersuchungen der Blutgefäße des Herzens, in denen sich ein strahlungsundurchlässiges Mittel vorwärts bewegt, sollten Aufnahmen gemacht v/erden, die ledig-

lieh eine Sekunde auseinanderliegen. Üblicherweise wird der Radiologe wünschen, mit dem strahlungsundurchlässigen Medium in den Herzblutgefäßen, die beobachtet werden, für eine Zeitspanne von wenigstens 20 s Schritt zu halten, was bedeutet, daß ein sehr großer Speicher erforderlich wäre, um sämtliche Bilddaten für die aufeinanderfolgenden Aufnahmen aufzunehmen. Ein Weg, auf dem man anscheinend die erforderliche riesige Speicherkapazität umgehen könnte, würde darin bestehen, die Speicherung der Aufeinanderfolge von Paaren von Aufnahmen mit hoher und niedriger Spitzenspannung auf einer Magnetplatte zu erleichtern ο Gegenwärtig können relativ wenig kostende Digitalcomputer oder Prozessoren auf Magnetplatten ein digitalisiertes Videobild von etwa 512 χ 512 Bildelementen in etwa einer halben Sekunde bis einer Sekunde speichern. Das wäre eine ausreichende Geschwindigkeit zum Sichtbarmachen der Strömung von Kontrastmittel in den Blutgefäßen, sie wäre aber nicht schnell genug, um die Bewegung des Herzens daran zu hindern, die Subtraktion der Röntgendämpfungsdaten durcheinanderzubringen.

Die Erfindung schafft eine Anordnung, die digitalisierte Videosignale, die aufeinanderfolgende Paare von Röntgenaufnahmen mit niedriger und hoher Spitzenspannung darstellen, auf eine Magnetplatte mit relativ geringer, aber ausreichend hoher Geschwindigkeit übertragen kann, während gleichzeitig die fast augenblickliche Subtraktion der Bilder für die hohe und die niedrige Spitzenspannung eines Paares innerhalb eines Zeitintervalls erfolgen kann, das der Halbbild- oder Vollbildablenkzeit der Videokamera entspricht, die zum Aufnehmen der Bilder benutzt wird.

Gemäß der Erfindung wird die Röntgenröhrenspannung so eingestellt, daß ein Röntgenimpuls geringer Energie, wie beispielsweise ein 70 kV-Spitzenspannungsimpuls, erzeugt itfird. Das sich ergebende Bild wird digital dargestellt und in einem

ersten schnellen Bildspeicher gespeichert. Die Röntgenröhrenspannung wird kurze Zeit später verändert, beispielsweise 1/60 oder 1/30 Sekunde später?und zwar auf einen kurzen höheren Spitzenspannungstoß von beispielsweise 140 fr^T*. Dieses Bild wird i-ti einem schnellen Speicher gespeichert, h ihrend de* nächsten vollen Sekunde, beispielsweise, steht für den Computer oder einen anderen Prozessor Zeit zur Verfügung, um die Information auf die Magnetplatte zu lesen. Ein relativ langsamer und relativ wenig kostender Prozessor kann dadurch benutzt werden. Die Bilder werden jede Sekunde aufgenommen, wie es durch die dynamische Strömung des stra'?lr.rigc-undurchlässigen Jods durch die Blutgefäße erforderlich irt„ ^.bei aber die zu subtrahierenden Bilder nur in einem Abstand von 1/60 oder 1/30 Sekunde aufgenommen x-jerden. Dadurch iiird vermieden, daß die Bewegung eines Patienten oder eines Organs desselben, beispielsweise des Herzens, de Subtraktionsprozeß nachteilig beeinflußt. Weil darüber hinaus die Röntgenimpulse im Mittel jede halbe Sekunde auftreten, kann der Röntgenfluß viel größer sein als der, der üblicherweise benutzt wird, weshalb der Videorauschabstand viel besser ist als bei einem System, bei dem ein konstanter Röntgenfluß benutzt wird. Das Zeitintervall zwischen den mit niedriger und mit hoher Spitzenspannung aufgenommenen Bildern steht in Beziehung zu der Anzahl der Zeilen, die in den Speicher eingelesen werden soll,und zu der Bildfolgefrequenz des Vidosystems, das benutzt wird, was im folgenden noch näher erläutert ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung v/ird im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Anordnung,

bei der das neue Subtraktionsschema angewandt wird,

BAD ORfGJNAL

Fig. 2 das Zeitsteuerdiagramm für die Rönt-

geniinpuls- und Speicherschreib- und -lesefunktionen in Teilen A-D, und

Fig. 3 in einem Diagramm den Massendämpfungs

koeffizienten für Jod, weiches Gewebe und Knochen,aufgetragen über der Röntgenenergie, die als Spitzenspannumj in Kilovolt angegeben ist.

Gemäß Fig. 1 ist der Patient 10, in dessen Herzen 11 Blutgefäße untersucht werden sollen, auf einer röntgendurchlässigen Tischplatte 12 angeordnet. Die Röntgenröhre 13 befindet sich in diesem Beispiel unter dem Tisch. Die Röntgenröhre enthält eine Anode 14, einen Glühfaden oder eine Katode 15 und ein Steuergitter 16. Die Speiseleitungen 17-20 für diese Teile der Röhre kommen von einer Röntgenstromquelle und einem Impulsgeber, die symbolisch, wie üblich, durch einen gemeinsamen Block 21 dargestellt sind. Die Steuerung der Vorspannung an dem Gitter 16 ermöglicht der Röntgenröhre, kurze Hmpulse oder Stöße von Röntgenphotonen auszusenden, die Spitzenenergien haben, welche der an die Katode und an die Anode der Röhre angelegten Spitzenspannung zu der Zeit, zu der die negative Vorspannung an dem Steuergitter 16 abgeschaltet ist, entsprechen.

In Fig. 1 werden die von der Anode 14 ausgesendeten Röntgenimpulse durch einen Feldbegrenzungskollimator 22 geleitet, und das Röntgenbündel, das beim Hindurchgehen durch den Körper 10 unterschiedlich gedämpft worden ist, wird in einer elektronischen Bildverstärkerröhre 23 empfangen. Auf bekannte Weise wandelt eine Photokatode, die durch die gestrichelte Linie 24 in der Bildverstärkerröhre dargestellt ist, das Röntgenbild in ein Elektronenbild um, welches auf einen leuchtschirm 24' fällt, wo es in ein helles und verkleinerte»

- -jo -

optisches Bild umgewandelt wird. Bine Objektivlinse 25 wird benutzt, um das optische Bild zu der Linse einer Videokamera 26 zu leiten, die die optischen Bilder aufnimmt und analoge Videoschwingungssignale erzeugt, welche die Bi¹. ler darstellen und über ein Kabel 27 abgegeben v/erden» Dej bevorzugte Videokameratyp ist derjenige, der eine Bildplatte hat, die schnell auf Helligkeitsänderungen anspricht, wie beispielsweise ein Vidicon, bei dem eine Bleioxidbildplatte benutzt wird. Die Art und Weise, auf die die Videosignale verarbeitet werden, um digitale Daten für jede Röntgenaufnahme zu erzeugen, die auf der Magnetplatte e.'np-s Yideoplattenrecoders oder auf einem anderen magnetischen Meöiura gespeichert werden, um subtrahiert zu werden, ist im folgenden erläutert.

Die Impulse oder Röntgenstöße folgen, x-zie weiter oben erwähnt, eng aufeinander und treten in Paaren auf, und es gibt ein beträchtliches Zeitintervall zwischen den Paaren^ während welchem die Bildelementdaten der Plattenspeicherung zugeführt werden können. Die Röntgenimpulszeitst©uerung ist in dem Teil A von Fig. 2 angegeben. In dieser Darstellung kann der erste Impuls 60 eines Paares ein Impuls niedriger Energie sein, der vorzugsweise einer Spitsenspannung von etwa 70 kV entspricht. Dieser Impuls kann eine Dauer von etwa 1-3 ms haben. Innerhalb eines anderen Videobildes von 1/30 Sekunde in der hier- beschrieben Ausführungsforxn wird von der Röntgenröhre ein zweiter Impuls 61 derselben Dauer bei einer höheren Spitzenspannung von etwa 140 kV geliefert. Dann gibt es ein langes Intervall von beispielsweise 1 s Dauer, bevor das nächste Paar von gleichen Röntgenimpulsen 62 und 63, die einer niedrigen und einer hohen Spitzenspannung entsprechen, durch die Röhre geliefert wird. Selbstverständlich könnten die Impulse hoher Energie bei Bedarf den Impulsen niedriger Energie vorangehen.

Gemäß Fig. 1 werden die Videosignale für jede der aufeinanderfolgenden Röntgenaufnahmen niedriger Energie und hoher Energie seriell einem A/D-Wandler 28 zugeführt. Das Ausgangssignal des Wandlers 28 auf dem Kabel 29 ist ein zeilenweises Format von Bildelementsignalen, aus denen das Bild besteht und die im Wert der Intensität oder der Graustufe des Bildelements in der Röntgenaufnahme entsprechen. Typischerweise wird ein Videobild, das eine Aufnahme darstellt, aus 512 Bildelementen pro horizontaler Zeile und 512 horizontalen Zeilen bestehen.

Die Bildelementdaten für die erste Aufnahme in einem Paar, welches in diesem Beispiel die Aufnahme bei der niedrigen Spitzenspannung ist, werden in einen Speicher 1 überführt, der symbolisch durch einen Block 30 dargestellt ist. Die Bildelementdaten für die zweite Aufnahme in einem Paar bei der höheren Spitzenspannung werden zu einem Speicher 2 geleitet, der symbolisch durch einen mit 31 bezeichneten Block dargestellt ist. Die Bildelementdaten für jede Röntgenaufnahme werden, wie angegeben, während des Auftretens von Röntgenimpulsen gebildet, die typischerweise eine Dauer von bis zu 3 ms haben, und die beiden Impulse können innerhalb von einem Videobild oder 1/30 Sekunde in diesem Beispiel auftreten, so daß die beiden Speicher 30 und 31 innerhalb dieser Zeit leicht geladen werden können.

Die Zeitintervalle, die der Zeit entsprechen, die die Videokamera benötigt, um zwei verschachtelte Halbbilder oder ein Vollbild nach jedem Röntgenimpuls auszulesen, sind in dem Teil A von Fig. 2 mit 64 und 65 bezeichnet. Wenn ein typisches Videosystem mit 525 Zeilen pro Bild benutzt wird, wird die Bildauslesung oder Abtastzeit 1/30 Sekunde betragen, und die Röntgenimpulse eines Paares müssen wenigstens um diese Zeitspanne voneinander getrennt sein. Das Zeitsteuerdxagranun zum

Einschreiben von digitaler Information, die von dem A/D-Wandler 28 abgegeben wird; in die Speicher 1 und 2 ist in dem Teil B von Fig. 2 dargestellt« Die Schreibfreigabeimpulse sind mit 66 und 67 bezeichnet, und sie sind im we sen', liehen zeitgleich mit den Videokameraauslesezeitintervalle η 64 und 65. Ein Schreibimpuls 66, der gleichzeitig mit dem Ende des Röntgenimpulses 60 und dem Beginn der Videobildauslesung 66 eingeleitet wird, steuert den Speicher 1 auf, damit dieser Daten, die dem Röntgenimpuls 60 zugeordnet sind, empfängt und speichert. Sobald der Speicher 1 geladen ist, erscheint der Röntgenimpuls 61, und das Videobildausles^zeitIntervall 6 5 beginnt, wie es in dem Teil A von Fig. 2 gezeigt is_, und das Speichereinschreibzeitintervall 67 in dem Teil B beginnt, so daß der Speicher 2 aufgesteuert wird, damit er die digitalen Bilddaten aus dem A/D-Wandler für das zweite Bild in dem Paar unmittelbar aufeinanderfolgender 3ilder empfängt, die voneinander zu subtrahieren sind.

Ziel ist es, die Bildelementdaten aus den Speichern 1 und 2 in dieser Reihenfolge auf einen Magnetplattenspeicher in einem Videoplattenrecorder zu übertragen, der symbolisch durch den Block 32 dargestellt ist» Die Daten für viele Paare von Röntgenaufnahmen hoher und niedriger Energie können auf der Platte gespeichert werden, so daß die Weiterbewegung des röntgenundurchlässigen Mittels in den Blutgefäßen, beispielsweise des sich bewegenden Herzens, später und im wesentlichen in Echtzeit für lange Intervalle von beispielsweise 20 s oder mehr oder weniger beobachtet werden können.

Die Übertragung der Daten aus den Speichern 1 und 2 zu dem Plattenspeicher kann mit einem geeigneten Kontroller erfolgen, bei welchem es sich um ein wenig kostendes und relativ langsames System auf Mikroprozessorbasis handeln kann, das hier der Einfachheit halber als Computer bezeichnet wird und symbolisch durch den Block 33 in Fig. 1 dargestellt ist.

Gemäß Fig. 2 steht, nachdem die Bildelementdaten für die aufeinanderfolgenden Bilder für die hohe und die niedrige Spitzenspannung aus dem A/D-Wandler in den Speicher 1 und 2 gespeichert sind, eine beträchtliche Zeitspanne für den Prozessor zur Verfügung, um die Daten auf den Plattenspeicher zu übertragen. Gemäß dem Teil C von Fig. 2 beginnt, sobald das Einschreiben der Daten in den Speicher 2 abgeschlossen ist, das Auslesen des Speichers 1, was durch die mit 68 bezeichnete Zeit angegeben ist, und es dauert bis zu der mit 6 9 bezeichneten Zeit. Sobald die Inhalte des Speichers 1 ausgelesen und auf den Plattenspeicher in dem Videorecorder 32 übertragen worden sind, beginnt das Auslesen des Speichers 2 zur Zeit 70 und dauert bis zur Zeit 71, was in dem Teil D von Fig. 2 gezeigt ist. Der erste Impuls 62 von den nächsten Röntgenimpulsen eines Paares kann sogar eingeleitet werden, bevor die Inhalte des Speichers 2 vollständig auf den Plattenspeicher übertragen worden sind.

Die Signale zum Synchronisieren des Einschreibens in die Speicher und des Auslesens aus dem Speicher mit der A/D-Umwandlung und der Erzeugung der Videobilder können auf bekannte Weise aus dem Videosystem gewonnen werden, weshalb sich eine weitere Beschreibung dessen erübrigen dürfte. Die Steuersignale können auf einem Bus gehandhabt werden, der symbolisch dargestellt und mit 34 bezeichnet ist. Dieser Bus ist in das Videosystem geschaltet und mit den Eingangssignalanschlüssen C für das Umwandeln und S für das Stoppen des A/D-Wandleri; sowie mit den Eingangssignalanschlüssen W für das Einschreiben und R für das Auslesen der beiden Speicher verbunden.

Ein Bus 35 verbindet den Computer 33 mit dem Videorecorder 32, und ein weiterer Bus 36 verbindet den Videorecorder mit dem Prozessor. Die Bildelementdaten werden auf der Platte oder einem anderen Speichermedium in unsubtrahierter Form gespeichert. Sie müssen daher dem Plattenspeicher über den Bus

36 zur Subtraktion in dem Computer 33 entnommen v/erden. Die Bildelementdaten, die die Differenz zwischen den Röntgenbildern tür die hohe und die niedrige Spannung darstellen, werden dann nacheinander für jedes Bild einem herkömmlichen Videoanzeigekontroller 37 über einen Bus 38 zugeführt, i er Kontroller empfängt die Bildelementdaten in einem zeilenweisen Format und wandelt sie in analoge Videosignalschwingungen auf zeilenweiser Basis um und gibt sie über ein Kabel 39 an einen Videomonitor 40 ab, auf dessen Bildschirm 41 das subtrahierte Bild angezeigt wird.

Es ist daher zu erkennen, daß aufgrund der f^st gleic.zeitig auftretenden und eine kurze Dauer aufweisenden Röntgenimpulst die Bewegung des Herzens effektiv gestoppt wtrd,und in dem Bild, das auf den Daten basiert, Vielehe sich aus der Subtraktion der schnell aufeinanderfolgenden Bilder ergibt, kann eine Unscharfe festgestellt werden. Darüber hinaus gestattet die hier beschriebene Anordnung das überführen der Daten mit einem ziemlich bequemen Tempo zu dem Plattenspeicher, und zwar leicht innerhalb eines Intervalls von 1 s, so daß die Ubertragungsgeschwindigkeitsbeschränkungen, die billigen Prozessoren oder Computern eigen sind, beseitigt werden.

Es ist vorstehend ein Schema zum Implementieren der grundlegenden Merkmale der Erfindung beschrieben worden, das darin besteht, zwei Röntgenbilder bei an die Röntgenröhre angelegten unterschiedlichen Spannungen aufzunehmen, um das Subtrahieren der Bilder zur Verdeutlichung der röntgenundurchlässiges Mittel enthaltenden Blutgefäße eines schlagenden Herzens zu erleichtern, die einzelnen Bilder niedriger und hoher Spannung in so schneller Aufeinanderfolge aufzunehmen, daß die Auswirkung der Herzbewegung beseitigt wird, die Daten für jedes Bild in einem Paar, das zu subtrahieren ist, zu einzelnen Speichern gleichzeitig mit dem Erfassen der Daten zu übertragen und dann die Daten nacheinander in ein magnetisches

Speichermedium, beispielsweise in einem Videoplattenrecorder während des relativ langen Intervalls einzulesen, daß zwischen Paaren von Röntgenimpulsen vorhanden ist, so daß ein relativ langsamer und deshalb relativ billiger Prozessor oder Computer benutzt werden kann, um die Daten aus dem Speicher auf die Platte zu übertragen. Im Zusammenhang mit der Videokamera 26 wurde zu Erläuterungszwecken angegeben, daß diese eine Bildfolge 1/30 Sekunde und 525 Zeilen pro Vollbild hat. Videokameras, die andere Betriebsparameter haben, können jedoch benutzt werden, um bessere Zeitraffereffekte zu erzeugen, was eine bessere Deckung und eine geringere Unscharfe der subtrahierten Bilder bedeutet.

Beispielsweise kann eine Fernseh- oder Videokamera benutzt werden, die 875 oder 1024 Zeilen pro Vollbild von 1/30 Sekunde und halb so viele Zeilen,, nämlich 437 oder 512 Zeilen, pro Halbbild von 1/60 Sekunde hat. Bei einer hohen Zeilenzahl, beispielsweise von 512 Zeilen pro Halbbild könnte der Röntgenimpuls niedriger Spannung geliefert werden, und das Halbbild könnte ausgelesen, in die digitale Darstellung umgewandelt und in einem Speicher als eine Aufnalime mit guter Auflösung in 1/60 Sekunde gespeichert werden. Dann könnte der Hochspannungsimpuls geliefert werden, um ein zweites Halbbild zu erzeugen, das ausgelesen, umgewandelt und gespeichert werden könnte, bevor es in den Plattenspeicher übertragen wird. Dieses Schema gestattet die Verwendung von nur 1/60 Sekunde zwischen Nieder- und Hochspannungsröntgenimpulsen und stoppt daher die Bewegung wirksamer, sie erfordert aber Videosignalverstärker, die größere Bandbreiten haben.

Eine Videokamera mit 525 Zeilen pro Vollbild und 262 Zeilen pro Halbbild kann in einer Betriebsart benutzt werden, die aich von der oben zu Erläuterungszwecken beschriebenen Betriebsart unterscheidet, wenn ein gewisser Verlust an Auflösung akzeptabel ist. Jedem 262-Zeilen-Halbbild kann ein Röntgenimpuls

BAD ORIGIiMAL

vorangehen und es kann als eine Aufnahme ausgelesen und Daten für jede Aufnahme können auf die oben beschriebene Weise gespeichert v/erden. Das gestattet, die Höntgenimpulstrennung in einem Paar bis zu 1/60 Sekunde zu verringern. Bei dem alternativen Beispiel würden, wenn Nieder- und Hoc ispannungsröntgenimpulse benutzt werden, die 1/30 Sekunde getrennt sine etwa 1/60 Sekunde verfügbar sein, um den Bildschirm in der Kamera von jeder Restladung aufgrund des Miederspannungsbildes zu befreien, bevor das Hochspannungsbild erscheint. Das kann helfen, die Differenz zwischen den Helligkeitswerten der beiden Bilder zu vergrößern, so daß die mit strahlungsundurchlässigem Mittel gefüllten Blutgef_:--; .u dem ^v Strahierten Bild mit größerer Kontrastdifferenz hervorstehen.

Es können verschiedene Videokamerabetrieboarten benutzt werden, wobei aber einige Zugeständnisse hinsichtlich der Bandbreite, der Auflösung und der Zeitraffung erforderlich sind.

Die Theorie, auf der das Subtrahieren von Röntgenbildern basiert, die mit Röntgenstrahlen hoher und niedriger Energie aufgenommen werden, ist bekannt und wird nur kurz unter Bezugnahme auf Fig. 3 erwähnt. Fig. 3 zeigt ein Diagramm des Massendämpfungskoeffizienten der betreffenden Körpermaterialien über der~Röntgenenergie, ausgedrückt durch die Spitzenspannung in Kilovolt. Die mit 75 bezeichnete Kurve ist die Dämpfungskurve für Jod bei Energien, die deutlich oberhalb von dessen K-Absorptionskante liegen. Die mit 76 markierte Kurve gilt für Knochen, während die mit 77 markierte Kurve für Wasser gilt und ungefähr der von weichem Gewebe entspricht Die Kurve 75 zeigt beispielsweise, daß bei einer Spitzenspannung von 70 kV Jod stark gedämpft wird,, wohingegen Knocher und weiches Gewebe durchlässiger sind oder weniger gedämpft werden. Bei höheren Energien, beispielsweise bei einer Spitzenspannung von 140 kV, gibt es eine scharfe Verringerung in dem Massendämpfungskoeffizienten von Jod, aber eine kleine-

BAD ORIGfNAL

re Verringerung in den Koeffizienten von Knochen und weichem Gewebe, die im wesentlichen auf dieselbe Kurve bei dieser höheren Energie fallen. Wenn die Bildelementdaten, die bei der hohen Energie aufgenommen worden sind, von den Bildelementdaten subtrahiert werden, die bei der niedrigen Energie aufgenommen worden sind, wird daher die Auswirkung von Gewebe in dem Bild praktisch unsichtbar, während die Jod enthaltenden Blutgefäße hervorgehoben werden. In der letzten Analyse gestattet das, feine Gefäße zu unterscheiden, die wenig Jod enthalten,und es gestattet außerdem, eine weniger hoch konzentrierte Jodverbindung oder geringere Mengen einer Jodverbindung zu verwenden, ohne daß es zu einem Verlust an Einzelheiten in dem angezeigten Bild kommt.

Claims (5)

1. Patentansprüche s

   Anordnung zum Subtrahieren jedes Röntgenbildes in einem Paar von dem anderen Röntgenbild des Paares, xvobei eine Reihe solcher Paare von Bildern aufgenommen wird, gekennzeichnet durch s

   eine Röntgenröhre (13) zum Aussenden von Röntgenstrahlen durch einen Körper (10) und eine Einrichtung (16) zum Steuern der Röhre, damit Röntgenimpulse kurzer Dauer in Paaren engen Zeitabstandes ausgesandt werden, um entsprechende Bilder zu erzeugen, wobei die Energie eines Impulses höher ist als die des anderen und wobei das Intervall zwischen Röntgenimpulspaaren im Vergleich zu dem Intervall, in welchem die Impulspaare auftreten, lang ist,

   eine Einrichtung (23, 24) zum Umwandeln der unterschiedlich gedämpften Röntgenbilder, die sich aus den Röntgenimpulsen ergeben, in sichtbare Bilder,

   eine Videokamera (26) zum Erzeugen von analogen Videosignalen, die den Intensitäten der Bildelemente entsprechen, aus welchen

   die Bilder bestehen,

   eine Einrichtung (28) zum Umwandeln der Analogsignale jedes Bildes in einem Paar in entsprechende Gruppen von Dicitalsignalen, die den Bildelementintensitäten in den Bild rn entsprechen,

   eine erste Speichervorrichtung (30) zum Speichern der Gruppe der digitalen Bildelementsignale aus der Umwandlungseinrichtung (28) für das erste Bild während des Auftretens des ersten Röntgenimpulses in einem Paar und eine zweite Speichervorrich· tung (31) zum Speichern der Gruppe der D: -.'tele^gna] ^a- aus der Umwandlungseinrichtung (28) für das zweite Bild während des Auftretens des zweiten Impulses in einem Paar,

   eine Vorrichtung (32) zum Aufzeichnen der Digitalsignale auf einem magnetischen Medium,

   eine Einrichtung (33) zum übertragen der Gruppen von digitalen Bildelementsignalen aus den Speichervorrichtungen (30, 31) sequentiell zu der Aufzeichnungsvorrichtung (32) während der Intervalle, die zwischen Paaren von Röntgenimpulsen verstreichen, und zum Subtrahieren der Gruppen von aus der Aufzeichnungsvorrichtung empfangenen Signalen, um dadurch eine Gruppe von digitalen Bildelementsignalen zu erzeugen, die die sich aus der Subtraktion ergebende Differenz darstellen,

   einen Anzeigekontroller (37) zum Umwandeln der die Differenzen darstellenden Digitalsignale in Videoanalogsignale, und

   einen Videomonitor (40), der auf die Analogsignale hin Bilder anzeigt, die sich aus der Subtraktion ergeben»
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Gruppe von Signalen einer Matrix von Bildelementsignalen entspricht, die aus 512 Zeilen von Bildelementen und 512 Bildele-

   menten in einer Zeile besteht.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer jedes Röntgenimpulses eines Paares in dem Bereich von etwa 1 bis 3 ms liegt und daß die Impulspaare in Intervallen von etwa einer Sekunde auftreten.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer jedes Röntgenimpulses eines Paares in dem Bereich von etwa 1 bis 3 ms liegt, daß die Impulse eines Paares mit etwa 1/60 bis 1/30 Sekunde auftreten und daß die Paare in Intervallen von etwa einer Sekunde auftreten.
5. 5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitzenenergie des Röntgenimpulses höherer Energie eines Paares etwa 140 kV äquivalent ist und daß diu Spitzenenergie der Röntgenimpulse niedrigerer Energie eines Paares etwa 70 kV äquivalent ist.