DE3526850A1 - Roentgendiagnostikeinrichtung zur erstellung von schichtbildern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Röntgendiagnostikeinrichtung mit einer um eine gemeinsame Schwenkachse schwenkbaren Röntgenstrahler-Bildverstärker-Einheit, mit einer auf den Ausgangsleuchtschirm des Bildverstärkers ausgerichteten Fernsehkamera, mit an dieser angeschlossenen Speichermitteln und mit einer Steuereinheit.

Eine derartige Röntgendiagnostikeinrichtung ist durch die DE-PS 19 58 905 bekannt, bei der an einer höhenverstellbaren Stativsäule ein Stativarm angebracht ist, der einen verstellbaren C-Bogen trägt, an dessen Enden ein Röntgenbildverstärker und eine Röntgenröhre angebracht sind. Durch den C-Bogen sind der Röntgenbildverstärker und die Röntgenröhre starr miteinander verbunden. Der Stativarm ist derart ausgebildet, daß der C-Bogen um seine Längsachse geschwenkt werden kann.

Da der Röntgenbildverstärker starr mit der Röntgenröhre verbunden ist und nur um diese Achse des Stativarmes geschwenkt werden kann, ist bei einem derartigen Gerät eine Schichtaufnahme nicht möglich, da der Strahlenempfänger, der Eingangsleuchtschirm des Röntgenbildverstärkers, auf einer kreisförmigen Bahn geschwenkt, und nicht wie bei der Schichttechnik erforderlich, in einer Ebene verschoben wird.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, eine Röntgendiagnostikeinrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die Erstellung von Röntgenschichtbildern ermöglicht wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Schwenkachse ein Winkelcodierer zugeordnet ist, der ein dem Schwenkwinkel entsprechendes Signal erzeugt, das zusammen mit dem von der Fernsehkamera gelieferten Videosignal einem Bildprozessor zugeführt wird, der derart ausgebildet ist, daß er die in verschiedenen Winkelstellungen aufgenommennenRöntgenbilder in eine Ebene projiziert und zu einem Schichtbild überlagert. Durch die Projektion der vom Röntgenbildverstärker erfaßten Bilder in eine Ebene erhält man Röntgenbilder, die zu einem Schichtbild überlagert werden können, wobei die Schichtebene in der Höhe der Schwenkachse der Röntgenstrahler-Bildverstärker- Einheit liegt.

Eine Verbesserung der Qualität der Schichtbilder wird erreicht, wenn der Bildprozessor derart ausgebildet ist, daß er die durch die Wölbung des Eingangsleuchtschirmes hervorgerufene Verzerrung der Einzelbilder eliminiert. Eine nachträgliche Verarbeitung wird ermöglicht, wenn die Fernsehkamera mit einem Bildspeicher verbunden ist, der an einem Mischer angeschlossen ist, dem das Ausgangssignal des Winkelcodierers zugeführt wird, wenn der Mischer an einem Massenspeicher angeschlossen ist, der mit dem Bildprozessor und einem ebenfalls am Bildprozessor angeschlossenen Decodierer verbunden ist, und wenn das Ausgangssignal des Bildprozessors im Bildspeicher überlagert wird. Ein vorteilhafter Aufbau des Bildprozessors ergibt sich, wenn er einen Speicher aufweist, in dem die Korrekturwerte für jeden Schwenkwinkel enthalten sind.

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

Es zeigen:

Fig. 1 eine Gesamtdarstellung der Röntgendiagnostikeinrichtung,

Fig. 2 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Anordnung zur Erstellung von Schichtbildern, und

Fig. 3 eine Skizze zur Erläuterung der geometrischen Verhältnisse.

In der Fig. 1 ist eine Röntgendiagnostikeinrichtung mit einem Gehäuse 1 für die Elektronik dargestellt, die auf Rädern 2 und 3 verfahrbar ist. Sie weist eine vertikal verstellbare Stativsäule 4 auf, die ihrerseits über einer an ihrem Kopfende angebrachten Muffe 5 einen horizontal verschiebbaren Stativarm 6 trägt. Am Ende des Stativarmes 6 ist ein C-Bogen 7 verschiebbar angeordnet, an dessen einem Ende eine Röntgenröhre 8 mit einem Tubus 9 und an seinem anderen Ende ein Röntgenbildverstärker 10 mit angekoppelter Fernsehkamera 11 angebracht ist.

In der Fig. 2 ist nochmals der C-Bogen 7 mit Röntgenröhre 8, Bildverstärker 10 und Fernsehkamera 11 dargestellt. Im Strahlengang der Röntgenröhre 8 befindet sich auf einer Patientenliege 12 eine Untersuchungsperson 13, von der ein Röntgenbild einer Schicht 14 erstellt werden soll. Hierzu wird der C-Bogen um die im Stativarm 6 befindliche Schwenkachse geschwenkt, so daß von der interessierenden Schicht mehrere Röntgen-Einzelbilder aus verschiedenen Positionen, denen jeweils ein Schwenkwinkel zugeordnet ist, erstellt werden können. Ein mit der Schwenkachse verbundener Winkelcodierer 15 ermittelt den jeweiligen Schwenkwinkel dieser Aufnahmeposition. Er ist über eine Signalanpaßschaltung 16 mit einem Mischer 17 verbunden. Das Videosignal der Fernsehkamera 11 wird in einem Analog/Digital- Wandler 18 digitalisiert und in einen Bildspeicher 19, beispielsweise einen Halbleiterspeicher, eingelesen. Der Ausgang des Bildspeichers 19 ist mit dem zweiten Eingang des Mischers 17 verbunden, in dem in das Videosignal eines einer Aufnahmeposition zugeordneten Röntgenbildes der vom Winkelcodierer 15 gelieferte digitale Winkelwert des zugehörigen Schwenkwinkels eingekoppelt wird. Das Ausgangssignal des Mischers 17 wird in einen Massenspeicher 20, beispielsweise einen Magnetplattenspeicher, eingelesen, in dem sämtliche, zu verschiedenen Aufnahmepositionen gehörende Einzelbilder eingespeichert werden.

Nach Einspeicherung sämtlicher Aufnahmen werden die Einzelbilder aus dem Massenspeicher ausgelesen und einem Bildprozessor 21 und einem Decodierer 22 zugeführt. Der Decodierer 22 liest aus dem Videosignal den Schwenkwinkel und gibt diese Größe an den Bildprozessor 21 weiter. Dieser für eine dem Schwenkwinkel entsprechende Flächenentzerrung der Bilddaten durch, so daß die Einzelbilder, die bei der Aufnahme kreisförmig um die Schwenkachse angeordnet waren, nunmehr Bildern entsprechen, deren Aufnahmepositionen sich in einer Schicht unterhalb der Patientenliege 12 befinden würden. Diese Einzelbilder werden nacheinander in den Bildspeicher 19 eingelesen und zu einem Schichtbild von der Schicht 14 überlagert.

Neben der Flächenentzerrung, die beispielsweise aus einer projektionsabhängigen, nichtlinearen Dehnung bestehen kann, kann als weiterer Bildverarbeitungsschritt die Krümmung des Eingangsleuchtschirmes des Röntgenbildverstärkers 10 durch eine entsprechende zweidimensionale, nichtlineare Dehnung im Bildprozessor 21 korrigiert werden.

Der Bildprozessor 21 kann beispielsweise einen Speicher 23 enthalten, in dem die Dehnungswerte beispielsweise als Faktoren fest eingespeichert sind. Wird nun von dem Decodierer 22 ein dem Schwenkwinkel entsprechendes Signal geliefert, so wird in dem Speicher 13 ein bestimmter Bereich ausgewählt. Die genaue Adresse eines Speicherplatzes ergibt sich innerhalb dieses Bereiches aus der Lage des einzelnen Bildpunktes innerhalb des Einzelbildes. Ist nun ein bestimmter Dehnungswert durch Adressierung des Speichers 13 bestimmt worden, so ergibt dieser zusammen mit der bisherigen Lage des Bildpunktes innerhalb des Einzelbildes die neue Lage und somit den Speicherplatz in dem Bildspeicher 19. Anstelle des Speichers 23 können in dem Bildprozessor 21 auch Rechenmittel vorgesehen sein, die die Dehnungswerte bildpunktweise aus den geometrischen Abmessungen und den Werten des Schwenkwinkels jeweils neu berechnen.

Die Steuerung der Funktionsabläufe sowie die Synchronisation der Fernsehanlage übernimmt eine Steuereinheit 24, die mit den Speichern 19 und 20, dem Bildprozessor 21 und einem Röntengenerator 25 verbunden ist, der an der Röntgenröhre 8 angeschlossen ist. Diese steuert die Aufnahmen und die Einspeicherung. Ebenfalls steuert sie über einen nicht dargestellten Motor die Drehbewegung des C-Bogen 7, die beispielsweise in einzelnen Winkelschritten erfolgt, bei denen dann über den Röntgengenerator 25 die Röntgenröhre 8 eingeschaltet wird. Es kann aber auch eine kontinuierliche Drehgeschwindigkeit gewählt werden, wenn bei den gewünschten Schwenkwinkeln ein kurzzeitiger Röntgenimpuls erfolgt und die Abtastzeiten des Einzelbildes der Drehgeschwindigkeit entsprechen.

Anhand der Fig. 3, in der die geometrischen Verhältnisse während der Aufnahme dargestellt sind, wird nunmehr angegeben wie die Dehnungswerte ermittelt werden können. Der C-Bogen und somit die Röntgenaufnahmeeinheit werden um einen Winkel R geschwenkt. Der Punkt S kennzeichnet die Stelle, an der sich die Röntgenröhre befindet, und die Strecke BC = a die Stelle des Strahlenempfängers, also des Eingangsleuchtschirmes des Röntgenbildverstärkers. Diese bewegen sich auf einer kreisförmigen Bahn mit einem Radius r. In seiner Mitte weist der Strahlenempfänger von der kreisförmigen Bahn einen Abstand von h auf. Die Röntgenröhre sendet ein Röntgenstrahlenbündel aus, das innerhalb der beiden Grenzstrahlen SC und SB liegt. Der Zentralstrahl trifft auf den Strahlenempfänger in Punkt D. Der Grenzstrahl SC schließt mit dem Strahlenempfänger a einen Winkel ϕ ein, der sich auf folgende Weise berechnen läßt:

mit

Dadurch ergeben sich für das Dreieck ABC folgende Winkelwerte:
β = R
γ = 180° - ϕ
α = 180° - - = ϕ - R

Hieraus läßt sich nun aufgrund des Sinussatzes der Dehnungsfaktor für unser Beispiel, den Grenzstrahl SC, berechnen, der sich aus dem Verhältnis c/a ergibt:

Eine Aufnahmeposition kann somit für jeden Bildpunkt dadurch berechnet werden, daß die Variable a den Dehnungswert bestimmt. Ändert sich nunmehr die Aufnahmeposition, so wird die zweite Variable R verändert. Dadurch erhält man für jede Aufnahmeposition ein Einzelbild, das parallel zur Schicht 14 liegt. Die geringfügigen unterschiedlichen Höhen der Einzelbilder lassen sich leicht über den Strahlensatz ermitteln.

Dadurch wird es auf einfache Weise ermöglicht, ohne aufwendige Mechanik Schichtaufnahmen während eines Schwenkvorganges von einer starr miteinander gekoppelten Röntgenstrahlen- Aufnahmeeinheit durchzuführen.

Claims (4)

1. Röntgendiagnostikeinrichtung mit einer um eine gemeinsame Schwenkachse schwenkbaren Röntgenstrahler-Bildverstärker- Einheit (7 bis 10), mit einer auf den Ausgangsleuchtschirm des Bildverstärkers (10) ausgerichteten Fernsehkamera (11), mit an dieser angeschlossenen Speichermitteln (19) und mit einer Steuereinheit (24), dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkachse ein Winkelcodierer (15) zugeordnet ist, der ein dem Schwenkwinkel entsprechendes Signal erzeugt, das zusammen mit dem von der Fernsehkamera (11) gelieferten Videosignal einem Bildprozessor (21) zugeführt wird, der derart ausgebildet ist, daß er die in verschiedenen Winkelstellungen aufgenommenen Röntgenbilder in eine Ebene projiziert und zu einem Schichtbild überlagert.

2. Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem Röntgenbildverstärker (10) mit gewölbtem Eingangsleuchtschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildprozessor (21) derart ausgebildet ist, daß er die durch die Wölbung des Eingangsleuchtschirmes hervorgerufene Verzerrung der Einzelbilder eliminiert.

3. Röntgendiagnostikeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fernsehkamera (11) mit einem Bildspeicher (19) verbunden ist, der an einem Mischer (17) angeschlossen ist, dem das Ausgangssignal des Winkelcodierers (15) zugeführt wird, daß der Mischer (17) an einem Masssenspeicher (20) angeschlossen ist, der mit dem Bildprozessor (21) und einem ebenfalls am Bildprozessor (21) angesschlossenen Decodierer (22) verbunden ist, und daß das Ausgangssignal des Bildprozessors(21) im Bildspeicher (19) überlagert wird.

4. Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildprozessor (21) einen Speicher (23) aufweist, in dem die Korrekturwerte für jeden Schwenkwinkel enthalten sind.