DE3619863A1 - Digitales roentgen-schirmbild- oder durchleuchtungsgeraet - Google Patents
Digitales roentgen-schirmbild- oder durchleuchtungsgeraetInfo
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Description
,- · 3613863 ι · ö'
Die Erfindung betrifft ein für Röntgenuntersuchung verwendbares Gerät und insbesondere ein digitales
(Röntgen-)Schirmbild- oder Durchleuchtungsgerät (fluorography apparatus) zur Gewinnung eines Röntgenbilds
und zur Durchführung einer digitalen Bildverarbeitung am gewonnenen Röntgenbild.
V,- Ein digitales Röntgen-Schirmbildgerät besteht aus
^ einem Röntgen-Fernsehapparat und einer digitalen Fernseh-
oder Videosignalverarbeitungseinheit. Der Röntgen-Fernsehapparat besteht dabei aus einer als Röntgenstrahlungsquelle
oder Röntgenstrahier dienenden Röntgenröhre zum Erzeugen der Röntgenstrahlen, mit denen ein
1^ Untersuchungs-Objekt bestrahlt werden soll, einem der
Röntgenröhre zugewandten und als Röntgen/Photo- oder -Lichtwandler zum Umwandeln der durch das Objekt übertragenen
Röntgenstrahlen in ein optisches Bild dienenden Bildverstärker, einer Fernsehkamera zum Aufnehmen
eines Ausgangsbilds vom Bildverstärker sowie einem Monitor zur Wiedergabe eines von der Fernsehkamera
aufgencmnenen Bilds. Die Betriebsarten des digitalen
Bildschirmgeräts umfassen einen Schirmbild- oder Durchleuchtungsmodus zum Betrachten oder Wiedergeben
(observing) eines Durchleuchtungsbilds eines zwischen die Röntgenröhre und den Bildverstärker eingebrachten
Objekts mittels eines auf dem Monitor wiedergegebenen Fernsehbilds sowie einen Aufnahme- oder Abbildungsmodus zum Aufzeichnen des Durchleuchtungsbilds des
Objekts und ggf. zur Durchführung einer digitalen Bildverarbeitung. Beim digitalen Durchleuchtungs- oder
Schirmbildgerät kann somit der gewünschte, abzubildende Bereich eines Objekts bei Durchleuchtungsbeobachtung
im Durchleuchtungsmodus dargestellt werden, und Abbildungsoperation und Bildverarbeitung werden durchgeführt,
wenn die Betriebsart auf den Abbildungsmodus umgeschaltet wird.
r*y /~* s] "*>
s-y r~
O Q ί *-* w Ο
Neuere digitale Schirmbildgeräte wenden ein digitales Subtraktionsabbildungsverfahren zum Ausziehen eines
Bilds (einer Abbildung) eines kontrastierenden Bereichs eines Objekts mittels einer Rechenoperation
bei z.B. der Vasographie (Abbildungsverfahren zum Gewinnen eines Röntgenbilds durch Injizieren eines
Kontrastmittels in ein Blutgefäß) an. Bei diesem Aufnahme- oder Abbildungsverfahren werden Bilddaten
(Maskenbilddaten) eines interessierenden Bereichs vor der Kontrastierung (Injektion eines Kontrastmittels)
von den Bilddaten nach der Kontrastierung (nach dem Einspritzen des Kontrastmittels) subtrahiert,
um damit als Bild oder Abbildung eine Differenz zwisehen den Röntgenabsorptionsgrößen aufgrund des Vorhandenseins/Fehlens
des Kontrastmittels abzuleiten. Wenn die Maskenbild-Subtraktionsverarbeitung bezüglich
einer Anzahl aufeinanderfolgender Einzelbilder (frames) eines Videosignals nach dem Injizieren des Kontrastmittels
durchgeführt wird, kann eine Anzahl von Teiloder Einzelbildern erhalten werden, welche die fortlaufende
Strömung des Kontrastmittels wiedergeben. Wenn mehrere Teil- oder Einzelbilder nacheinander
wiedergegeben werden, kann der Kontrastmittelstrom als Bewegungsdarstellung (as an animation) betrachtet
werden. Um mit dem genannten Bildverarbeitungsverfahren ein verarbeitetes Bild zu gewinnen, das einen
großen diagnostischen Nutzeffekt zu gewährleisten vermag, muß die auf die Fernsehkamera einfallende
Lichtmenge, die einem durch den Bildverstärker in ein optisches Bild umgesetzten Röiitgenbild entspricht,
so geregelt werden, daß sie innerhalb des Dynamikbereichs der Fernsehkamera liegt.
Wenn jedoch beim digitalen Subtraktions-Abbildungsverfahren
die Röntgendosis für das Objekt während der Abbildung (Aufnahme) geändert wird, erscheint während
ORiGlNAL IN1SPECTBD
y- 3613863
der Subtraktionsverarbeitung ein durch die Dosisänderung hervorgerufenes unnötiges oder unerwünschtes
Bild (ein die Dosisänderung wiedergebendes Bild und/ oder ein eine Änderung der Absorptionscharakteristik
aufgrund der Dosisänderung wiedergebendes Bild), so daß sich letztlich ein(e) Bild oder Abbildung eines
mangelhaften diagnostischen Nutzeffekts ergibt.
ff 10 Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung eines
digitalen Durchleuchtungs- oder Schirmbildgeräts, bei dem eine optimale Röntgendosis für ein Untersuchungs-Objekt
einstellbar ist, bevor die Abbildung oder Aufnahme stattfindet.
15
15
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.
Das erfindungsgemäße digitale (Röntgen-)Schirmbildgerät
kennzeichnet sich dadurch, daß die Röntgenstrahlungsbedingungen auf der Grundlage der Beziehung
zwischen den Durchleuchtungs- und den Abbildungs- oder Aufnahmebedingungen, die entsprechend der Dicke eines
Untersuchungsobjekt vorgegeben sind, eingestellt werden, um die Röntgenabbildung zuzulassen. Ein(e)
Röntgenröhrenspannung oder -strom kann mithin entsprechend der Dicke des Objekts eingestellt werden,
so daß ein verarbeitetes Bild eines großen diagnostischen Nutzeffekts erzielt werden kann.
Erfindungsgemäß ist die Beziehung zwischen den Röntgenstrahlungsbedingungen
in einem Durchleuchtungsmodus (fluorography mode) und den optimalen Röntgenstrahlungsbedingungen
in einem Aufnahme- oder Abbildungsmodus (imaging mode) für ein Untersuchungs-Objekt
gleicher Dicke vorherbestimmt, und die Röntgenabbildung des Objekts kann unter optimalen Röntgenstrahlungsbedingungen,
die nach Maßgabe der Dicke des
o c ι ο ρ ς ο
Objekts bestimmt sind, und auf der Grundlage der durch automatische Einstellung erzielten Röntgenstrahlungsbedingungen im Durchleuchtungsmodus erfolgen. Ein der
Subtraktionsverarbeitung unterworfenes Röntgenbild vermag damit einen großen diagnostischen Nutzen zu
bieten.
Is Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der
Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines digitalen Durchleuchtungs- oder (Röntgen-)Schirmbildgeräts
gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 2 ein detailliertes Blockschaltbild eines Teils des Geräts nach Fig. 1,
Fig. 3 ein detailliertes Blockschaltbild eines
anderen Teils des Geräts nach Fig. 1,
Fig. 4 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen einer Durchleuchtungsröhrenspannung
und einer Abbildungsröhrenspannung
beim Gerät nach Fig. 1,
Fig. 5 eine graphische Darstellung zur Erläuterung
einer Kombinationsfunktion einer Röhrenspannung und eines Röhrenstroms, wie sie
bei einem digitalen Schirmbildgerät gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung
angewandt werden,
Fig. 6 ein detailliertes Blockschaltbild eines
Teils der zweiten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 7 eine graphische Darstellung von Änderungen der Röntgendosis in Abhängigkeit von der
Kombinationsfunktion gemäß Fig. 5,
5
5
Fig. 8 eine graphische Darstellung einer Kombinationsfunktion einer Röhrenspannung und
eines Röhrenstroms, wie sie bei einem digitalen Schirmbildgerät gemäß einer dritten
Ausführungsform der Erfindung angewandt
werden, und
eines Röhrenstroms, wie sie bei einem digitalen Schirmbildgerät gemäß einer dritten
Ausführungsform der Erfindung angewandt
werden, und
Fig. 9 eine graphische Darstellung von Änderungen
der Röntgendosis in Abhängigkeit von der
*5 Kombinationsfunktion gemäß Fig. 8.
*5 Kombinationsfunktion gemäß Fig. 8.
Nachstehend ist eine erste Ausführungsform der Erfindung anhand von Fig. 1 erläutert.
2^ Gemäß Fig. 1 umfaßt ein digitales Durchleuchtungsoder (Röntgen-)Schirmbildgerät (im folgenden einfach
als Schirmbildgerät bezeichnet) eine Röntgenröhre 1, einen Hochspannungsgenerator 2, einen-Bildverstärker
(I.I) 4, ein optisches Dämpfungsglied 5, eine Fern-
sehkamera 6, eine Bildverarbeitungseinheit 7, einen
Fernseh-Monitor 8, eine Bezugsvideosignal-Einstelloder -Vorgabeeinheit 9, eine Videosignal-Vergleichseinheit 10, eine Durchleuchtungsbedingungs-Regelein-
Fernseh-Monitor 8, eine Bezugsvideosignal-Einstelloder -Vorgabeeinheit 9, eine Videosignal-Vergleichseinheit 10, eine Durchleuchtungsbedingungs-Regelein-
heit 11 und eine Abbildungsbedingungs-Regeleinheit 30
Die Röntgenröhre 1 wird durch eine vom Hochspannungsgenerator 2 gelieferte Hochspannung angesteuert oder
aktiviert und strahlt Röntgenstrahlung zu einem Untersuchungs-Objekt
3 hin aus. Die vom Objekt 3 durchgelassenen Röntgenstrahlen werden durch den Bildverstärker
(I.I) 4 in ein(e) optisches Bild oder Abbildung umgesetzt, das bzw. die über das optische Dämpfungs-
. no- 361S863
glied 5 zur Fernsehkamera 6 übertragen wird. Das optische Dämpfungsglied 5 umfaßt mindestens ein
optisches Dämpfungsfilter, das herausnehmbar im Mi ttelbereich des Strahlengangs für das optische Bild
vom Bildverstärker 4 zur Fernsehkamera 5 angeordnet ist, und eine optische Apertur (Blende) zum Fokussieren
eines sich längs des Strahlengangs ausbreitenden Lichtstrahls. Das Dämpfungsglied 5 vermag somit die
Menge des die optischen Bilddaten führenden Lichts schrittweise oder kontinuierlich innerhalb eines vorbestimmten
Bereichs mittels manueller Betätigung oder in Abhängigkeit von einem Regel- oder Steuersignal
zu variieren. Beispielsweise wird als optisches Dämpfungsfilter ein Neutraldichte- oder ND-FiIter
verwendet. Die Bildverarbeitungseinheit 7 führt die erforderliche Bildverarbeitung an einem von der Fernsehkamera
6 erhaltenen Videosignal aus. Auf dem Fernseh-Monitor 8 ist ein der Bildverarbeitung unterworfenes
Videosignal von der Einheit 7 oder ein nicht der Bildverarbeitung unterworfenes Videosignal als
sichtbares Bild wiedergebbar. Die Bezugsvideosignal-Vorgabeeinheit 9 liefert einen Bezugsvideosignalpegel
zur Erzeugung eines Röntgenbilds mit geeignetem Kontrast und geeigneter Dichte auf dem Monitor 8.
Die Videosignal-Vergleichseinheit 10 besteht gemäß Fig. 2 aus einem Höchstwertdetektor 21 und einem
Komparator 22. Der Höchstwertdetektor 21 erfaßt den Höchstwert (oder die Maximalgröße) eines über die
Einheit 7 von der Fernsehkamera 6 gelieferten Videosignals. Der Komparator 22 vergleicht den vom Detektor
21 erfaßten Höchstwert mit einem Soll- oder Vorgabewert von der Vorgabeeinheit 9 zwecks Lieferung
eines einer Differenz zwischen diesen Werten entsprechenden Signals.
Das von der Vergleichseinheit 10 (ihrem Komparator 22) gelieferte Signal, d.h. ein Signal entsprechend der
Differenz zwischen dem vom Detektor 21 erfaßten Höchstwert und dem Sollwert von der Vorgabeeinheit 9, wird
zur Durchleuchtungsbedingungs-Regeleinheit 11 übertragen.
Die in einem Durchleuchtungsmodus aktivierte Durch-
I^ leuchtungsbedingungs-Regeleinheit 11 regelt bei Empfang
des Signals von der Vergleichseinheit 10 die Spannung vom Hochspannungsgenerator 2. Insbesondere umfaßt die
Regeleinheit 11 eine Röhrenspannungs-Anderungs- oder
-Einstellvorgabeeinheit 25, eine Anfangsspannungs-Vorgabeeinheit 26, eine Spannungsdaten-Speichereinheit 27
und einen Addierer 28. Die Anfangsspannungs-Vorgabeeinheit 26 liefert im Durchleuchtungsmodus Anfangsspannungsdaten
zur Speichereinheit 27. Da die durch die Vorgabeeinheit 26 vorgegebene oder eingestellte
Anfangsspannung eine Anfangsgröße für die automatische
Röhrenspannungsregelung ist, braucht sie nicht genau bestimmt zu werden, vielmehr wird sie durch eine Bedienungsperson
im voraus in Übereinstimmung mit Parametern, wie Dicke eines Untersuchungs-Objekts, gewählt.
Die Spannungsänderungs-Vorgabeeinheit 2 5 liefert Daten, die eine entsprechende Änderungsgröße der Spannung
angeben, in Abhängigkeit vom Ausgangssignal von der Vergleichseinheit 10 zum Addierer 28. Der Addierer
28 addiert die in der Speichereinheit 27 gespeicherten Daten zum Ausgangssignal von der Vorgabeeinheit 25
(falls das Ausgangssignal von der Vorgabeeinheit 25 eine negative Größe besitzt, wird deren Ausgangssignal
von den in der Speichereinheit 27 gespeicherten Daten subtrahiert). Die durch den Addierer 28 ermittelte
Summe wird zum Hochspannungsgenerator 2 als Durchleuchtungsröhrenspannungs-Vorgabe-
oder -Einstellausgangssignal geliefert. Gleichzeitig wird die vom
ο ς -j Q ρ ρ
ι * /11·
Addierer 28 erhaltene Summe in der Speichereinheit gespeichert und zum nächsten Ausgangssignal von der
Vorgabeeinheit 25 hinzuaddiert.
5
5
Die im Abbildungsmodus aktivierte Regeleinheit 12 steuert den Hochspannungsgenerator 2 nach Maßgabe des
Speicherinhalts der Speichereinheit 27 in der Regeleinheit 11 an, um damit die Spannung der Röntgenröhre
im Abbildungsmodus zu regeln. Gemäß Fig. 3 umfaßt die Regeleinheit 12 speziell eine Abbildungsbedingungs-Vorgabeeinheit
31, eine Dämpfungsverhältnis-Vorgabeeinheit 32, eine Abbildungsröhrenstrom-Vorgabeeinheit
33 und eine Abbildungsspannungs-Vorgabeeinheit 34.
Im Abbildungsmodus liefert die Vorgabeeinheit 3 3 im voraus durch manuelle Betätigung eingestellte Vorgabeoder
Solldaten für einen Abbildungsstrom zum Hochspannungsgenerator
2. Die Abbildungsbedingungs-Vorgabeeinheit 31 liefert Parameterdaten entsprechend
der Dicke des Objekts 3 auf der Grundlage der in der Speichereinheit 27 der Regeleinheit 11 gespeicherten
Durchleuchtungsspannungsdaten. Die Dämpfungsverhältnis-Vorgabeeinheit 32 speichert eine Tabelle zur
Lieferung oder Gewinnung optimaler Dämpfungsverhältnisdaten für das optische Dämpfungsglied 5 entsprechend
den Parameterdaten im Abbildungsmodus, und sie
bestimmt die Dämpfungsverhältnisdaten für das Dämpfungsglied 5 nach Maßgabe der Ausgangsdaten von der Abbildungsbedingungs-Vorgabeeinheit
31. Die Abbildungsspannungs-Vorgabeeinheit 34 speichert eine Tabelle zur Gewinnung oder Erzielung einer optimalen Abbildungsspannung
entsprechend den Parameterdaten und den AbbildungsStromdaten, und sie bestimmt optimale Röhrenspannungsdaten
des Hochspannungsgenerators 2 nach Maßgabe der von der Vorgabeeinheit 31 gelieferten
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ι * nt>-
Parameterdaten und der von der Vorgabeeinheit 33 gelieferten Abbxldungsrohrenstromdaten. Die von der
Vorgabeeinheit 32 ausgegebenen Dämpfungsverhältnis-5
daten werden zum Dämpfungsglied 5 übertragen, dessen Dämpfungsverhältnis entsprechend geregelt wird. Die
Abbildungsröhrenspannungsdaten von der Vorgabeeinheit 34 werden zusammen mit den Abbildungsstromdaten
von der Vorgabeeinheit 33 zum Hochspannungsgenerator 2 übertragen, wobei nach Maßgabe dieser Daten Röntgenstrahlung
zur Durchführung einer Aufnahme- oder Abbildungsoperation ausgestrahlt wird.
Das digitale Schirmbildgerät mit dem beschriebenen Aufbau arbeitet wie folgt:
Der folgende Regelvorgang im Durchleuchtungsmodus erfolgt mittels der durch die Vorgabeeinheit 2 6 der
Regeleinheit 11 eingestellten oder vorgegebenen an-
"6^ fänglichen Durchleuchtungsröhrenspannung. Unter der
vom Hochspannungsgenerator 2 gelieferten Hochspannung strahlt die Röntgenröhre 1 Röntgenstrahlung aus. Die
von der Röntgenröhre 1 ausgestrahlte Röntgenstrahlung durchdringt das Untersuchungs-Objekt 3, wobei ein den
durchgelassenen Röntgenstrahlen entsprechendes Bild durch den Bildverstärker 4 in ein optisches Bild umgewandelt
wird. Das vom Bildverstärker 4 ausgegebene optische Bild wird mit einem im voraus im optischen
Dämpfungsglied 5 manuell eingestellten Dämpfungsverhältnis gedämpft oder abgeschwächt und dann zur Fernsehkamera
6 übertragen. Letztere wandelt das optische Bild in ein Videosignal um, das durch die Bildverarbeitungseinheit
7 zur Wiedergabe auf dem Monitor 8 einer entsprechenden Bildverarbeitung unterworfen
wird. Im Durchleuchtungsmodus wird das von der Einheit 7 gelieferte Videosignal zur Vergleichseinheit
3 6 1 b ö 6 J
übertragen, in welcher der Detektor 21 zunächst einen
maximalen Leuchtdichtepegel im Eingangsbild (Einzelbild) vom Videosignal erfaßt. Der maximale Leucht-5
dichtepegel wird zum Komparator 22 übertragen, der
außerdem einen in der Vorgabeeinheit 9 eingestellten
optimalen Leuchtdichtepegel abnimmt und diesen mit der erfaßten Größe vergleicht. Nach Maßgabe des Vergleichsergebnisses
liefert der Komparator 22 zur ^ Regeleinheit 11 ein Signal entsprechend einer Differenz
zwischen dem Höchstwert des Videosignals und dem in der Vorgabeeinheit 9 eingestellten optimalen Leuchtdichtepegel.
In der Regeleinheit 11 beschickt die Vorgabeeinheit 25 den Addierer 28 nach Maßgabe des
*-° vom Komparator 22 gelieferten Signals mit einem Regelsignal
entsprechend einer Änderungsgröße der Spannung, um den maximalen Pegel (Höchstwert) des Videosignals
dem in der Vorgabeeinheit 9 eingestellten optimalen Leuchtdichtepegel anzugleichen. Der Addierer 28 addiert
AKi die Anderungsgröße zu der in der Speichereinheit 27
gespeicherten Spannung (eine durch die Vorgabeeinheit 26 eingestellte oder vorgegebene Anfangsgröße),
wobei die Summe als Spannungsvorgabesignal zum Hochspannungsgenerator 2 übertragen wird. Das Spannungs-
^° Vorgabesignal wird auch zur Speichereinheit 27 geliefert,
um deren Speicherinhalt zu aktualisieren. Auf diese Weise erfolgt die automatische Regelung der
Durchleuchtungsröhrenspannung durch die Regeleinheit 11. Wenn das System auf den Abbildungsmodus um-
^Q geschaltet ist, wird der Speicherinhalt der Speichereinheit
27 zur Regeleinheit 12 übertragen und zur Regelung oder Einstellung der Abbildungsbedingungen
benutzt.
^5 Die Vorgabeeinheiten 32 und 34 der Regeleinheit 12
speichern die Beziehung (Fig. 4) zwischen der Durchleuchtungsröhrenspannung und der Abbildungsspannung,
OfIiQfMAL INSPECTiD
die wie folgt abgeleitet werden oder wird.
Für das dickste Untersuchungs-Objekt 3 wird die Verstärkung (gain) eines Fernsehkamerasystems aus dem
Bildverstärker 4, dem Dämpfungsglied 5, der Fernsehkamera 6, der Bildverarbeitungseinheit 7 und dem
Fernseh-Monitor 8 so eingestellt, daß die optimale Abbildungsspannung der Röntgenröhre 1 mit der Obergrenze
(z.B. 80 kV) eines effektiven Abbildungsspannungsbereichs koinzidiert. In diesem Zustand werden
unterschiedliche Objekte 3 verschiedener Dicken sequentiell abgetastet, um die Beziehung zwischen den
jeweiligen Dicken der Objekte 3 und der optimalen
Spannung der Röntgenröhre 1 zu messen oder zu bestimmen,
wobei die Meßdaten als Tabelle entsprechend einer Linie A in Fig. 4 gespeichert werden. Sodann
wird die Dicke ρ des Objekts 3, bei welcher die optimale Spannung der Röntgenröhre 1 unterhalb des unteren
^ Grenzwerts P des effektiven Abbildungsspannungsbereiches (z.B. 60 kV) liegt, unter Bezugnahme auf die
Linie A ermittelt (obtained). Das Dämpfungsverhältnis des Dämpfungsglieds 5 zwischen dem Ausgangsabschnitt
des Bildverstärkers 4 und dem Eingangsabschnitt der Fernsehkamera 6 wird zur Dämpfung der auf
die Fernsehkamera 6 fallenden Lichtmenge so eingestellt, daß die optimale Spannung für ein Objekt 3
der Dicke ρ mit dem oberen Grenzwert P1 des effektiven
Abbildungsspannungsbereichs koinzidiert. In diesem
^ Zustand wird die Beziehung zwischen der Dicke ρ des
Objekts 3 und der optimalen Röhrenspannung der Röntgenröhre 1 gemessen, und die Meßdaten werden als Tabelle
entsprechend einer Linie B (Fig. 4) abgespeichert. Außerdem wird unter Bezugnahme auf die Linie B die
Dicke q des Objekts 3, bei welcher die optimale Spannung der Röntgenröhre 1 unterhalb des unteren Grenzwerts
Q des effektiven Abbildungsspannungsbereichs
361336
liegt, ermittelt. Hierbei wird wiederum das Dämpfungsverhältnis des Dämpfungsglieds 5 zum Dämpfen oder Abschwächen
der auf die Fernsehkamera 6 fallenden Lichtmenge so eingestellt, daß die optimale Spannung der
Röntgenröhre 1 für ein Objekt 3 der Dicke q mit dem oberen Grenzwert Q1 des effektiven Abbildungsspannungsbereichs
koinzidiert. In dieser Stufe wird die Beziehung zwischen der Dicke q des Objekts 3 und der
optimalen Abbildungsspannung gemessen, und die Meßdaten werden als Tabelle entsprechend einer Linie C
(Fig. 4) abgespeichert. Diese Beziehungen werden sequentiell ermittelt, bis die optimale Abbildungsröhrenspannung
der Röntgenröhre 1 für den dünnsten Bereich des Objekts 3 den unteren Grenzwert des effektiven
Abbildungsspannungsbereichs überschreitet (bzw. übersteigt). Die in Fig. 4 gezeigten Beziehungen werden
sodann in den Vorgabeeinheiten 32 und 34 der Regeleinheit 12 als Tabellen für das optische Dämpfungszu
verhältnis und die Spannung unter Zugrundelegung der Dicke des Objekts 3 als Parameter abgespeichert.
Wenn das System vom Durchleuchtungsmodus auf den Abbildungsmodus umgeschaltet wird, wird die von der
automatischen Regelung durch die Regeleinheit 11 erhaltene
Durchleuchtungsröhrenspannung in der Speichereinheit 27 gespeichert. Die Dicke eines vorgegebenen
Untersuchungs-Objekts 3 kann anhand der Durchleuchtungsspannung abgeschätzt werden, wenn ein Objekt 3
einer unbekannten Dicke einer Durchleuchtung unterworfen und die Durchleuchtungsspannung automatisch
geregelt wird, um die Helligkeit oder Leuchtdichte des Ausgangsbilds konstant einzustellen. Unter Bezugnahme
auf die Beziehung gemäß Fig. 4 kann somit
"° die optimale Spannung anhand der abgeschätzten Dicke
des Objekts 3 abgeleitet oder ermittelt werden. Wenn
OWQlHAU !NSPECTSD
das System vom Durchleuchtungsmodus auf den Abbildungsmodus
umgeschaltet wird, wird daher die in der Speichereinheit 27 gespeicherte Spannung durch die
Vorgabeeinheit 31 der Regeleinheit 12 in Parameterdaten entsprechend der Dicke des Objekts 3 umgewandelt.
In der Vorgabeeinheit 33 wird ein Abbildungsstrom im voraus durch manuelle Betätigung eingestellt. Die
Parameterdaten werden zur Vorgabeeinheit 32 über-
*·® tragen, um ein optisches Dämpfungsverhältnis entsprechend
der Dicke des Objekts 3 zu bestimmen. Die Parameterdaten und die Abbildungsstromdaten werden
zur Bestimmung einer Abbildungsspannung zur Vorgabeeinheit 34 übertragen. Das Dämpfungsglied 5 empfängt
*5 die von der Vorgabeeinheit 32 ermittelten oder bestimmten
(obtained) Dämpfungsverhältnisdaten, während der Hochspannungsgenerator 2 die durch die Vorgabeeinheit
33 vorgegebenen Abbildungsröhrenstromdaten und die durch die Vorgabeeinheit 34 vorgegebenen Abbildungsspannungsdaten
abnimmt. Das Dämpfungsverhältnis des Dämpfungsglieds 5 im Fernsehkamerasystem wird
somit nach Maßgabe der Dämpfungsverhältnisdaten eingestellt, während gleichzeitig die Röntgenröhre 1 durch
den Hochspannungsgenerator 2 mit der Spannung und dem Strom nach Maßgabe der Abbildungsspannungs- und -stroradaten
angesteuert wird. Bei Ausstrahlung von Röntgenstrahlung unter diesen Bedingungen erfolgen die Röntgen
abbildung oder -aufnahme und die Bildverarbeitung unter Lieferung eines Bilds mit dem größten diagnostischen
Nutzeffekt.
Im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform ist beispielhaft ein Fall beschrieben, in welchem hauptsächlich
die Spannung geregelt wird. Im folgenden ist eine zweite Ausführungsform beschrieben, bei welcher
Spannung und Strom gleichzeitig geregelt werden.
Yi
ι
· /1«·
Bei der zweiten Ausführungsform ist eine Kombination von Spannung und Strom vorherbestimmt, und die Regelung
erfolgt nach Maßgabe dieser Kombinationsfunktion (combinatorial function} in einem automatischen Bedingungsvorgabe-
oder -einstellmodus. Gemäß Fig. 5 wird bei der Kombinationsfunktion die Spannung allmählich
in minimalen Regeleinheiten erhöht, während der Strom auf einen unteren Grenzwert (Mindestwert)
für tatsächliche oder praktische Anwendung eingestellt wird, bis er den unteren Grenzwert des effektiven
Spannungsbereichs erreicht. Nachdem der Strom innerhalb des effektiven Spannungsbereichs in minimalen
Regeleinheiten (einem oder mehreren Schritten) erhöht
1^ (worden) ist, wird die Spannung um eine minimale
Regeleinheit (ein Schritt) erhöht. Die Zahl der einem Schritt der Spannung (Spannungserhöhung) entsprechenden
Stromschritte ist eine Größe, die durch Dividieren der Zahl der Stromschritte vom oberen zum unteren
Grenzwert des Röhrenstroms durch die Zahl der Spannungsschritte vom oberen zum unteren Grenzwert der
effektiven Spannung erhalten wird. Über dem oberen Grenzwert des effektiven Spannungsbereichs wird die
Spannung erhöht, während der Strom auf den Hochstwert
gesetzt ist.
Die Regelung der Abbildungsspannung und des -Stroms, die der (jeweiligen) Dicke eines Objekts zugeordnet
sind, erfolgt nach Maßgabe der genannten Kombinationsfunktion zwecks Aufstellung von Tabellen für das
optische Dämpfungsverhältnis, die Abbildungsspannung und den Abbildungsstrom in bezug auf Parameterdaten
entsprechend der Dicke des Objekts, wie vorher beschrieben. Wenn sowohl Spannung als auch Strom geregelt
werden, kann ein Dickenbereich des Objekts 3, innerhalb welchem eine optimale Durchleuchtung stattfinden
kann, erweitert werden.
GRiQIWAL INSPECTED
In diesem Fall werden in einer Abbildungsbedingungs-Regeleinheit 12' gemäß Fig. 6 von der Abbildungsbedingungs-Vorgabeeinheit
41 ausgegebene Parameterdaten gemeinsam (commonly) zur Dämpfungsverhältnis-Vorgabeeinheit
42, Abbildungsstrom-Vorgabeeinheit 43 und Abbildungsspannungs-Vorgabeeinheit 44 übertragen, während
das Dämpfungsverhältnis des optischen Dämpfungsglieds 5 durch die Vorgabeeinheit 42 eingestellt und der
Hochspannungsgenerator 2 durch die Vorgabeeinheiten 43 und 44 angesteuert wird.
Bei einer dritten Ausführungsform der Erfindung ist eine Kombinationsfunktion einer Röhrenspannung und
1^ eines -Stroms so bestimmt, daß eine Ausgangs-Röntgendosis
linear ansteigt. Im allgemeinen ändert sich eine Röntgendosis exponentiell nach Maßgabe einer Spannung
und linear nach Maßgabe eines Stroms. Aus diesem Grund kann mit der Kombinationsfunktion gemäß der zweiten
^O Ausführungsform eine Dosisänderung allgemein auf die
in Fig. 7 gezeigte Weise ausgedrückt werden (in der Praxis wird diese Änderung jedoch nicht durch eine
glatte Kurve, sondern durch komplizierte polygonale Linien oder Kurven wiedergegeben). Wenn dagegen gemäß
*® Fig. 8 der Strom mit jeder Erhöhung der Spannung um
einen Schritt oder eine Stufe um eine vorbestimmte Größe verkleinert wird, kann gemäß Fig. 9 eine Kombinationsfunktion
gebildet werden, die lineare Inkremente oder Erhöhungen der Ausgangsdosis erlaubt. Wenn
die Kombinationsfunktionen gemäß Fig. 8 und 9 für die Regelung im Abbildungsmodus herangezogen werden, kann
die Ausgangsdosis durch gleichzeitige Regelung von Spannung und Strom stufenlos eingestellt werden. Auf
diese Weise kann ein Dickenbereich eines Objekts, der eine Durchleuchtung zuläßt, erweitert werden, und es
kann eine optimale Abbildung für eine Vielfalt von Objekten unterschiedlicher Dicken realisiert werden.
ob Isoo
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Die Erfindung ist keineswegs auf die vorstehend dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen beschränkt,
sondern verschiedenen Änderungen und Abwandlungen zugänglich.
Wenn beispielsweise, wie bei zweiter und dritter Ausführungsform, eine Kombinationsfunktion einer Röhrenspannung
und eines -Stroms angewandt wird, kann die *-Q Röntgenstrahlungsdosis über einen weiten Bereich hinweg
geregelt oder eingestellt werden. In diesem Fall läßt sich auch dann ein praktisch brauchbares Gerät
realisieren, wenn auf die Regelung des optischen
Dämpfungsglieds 5 im Abbildungsmodus verzichtet wird. 15
Bei den beschriebenen Ausführungsformen erfolgt im Durchleuchtungsmodus eine automatische Regelung mittels
eines konstanten Stroms unter Änderung nur einer Spannung. Für die Einstellung der Durchleuchtungsbedingungen
kann jedoch auch eine Regelung mittels der Kombinationsfunktion von Röhrenspannung und -strom
gemäß Fig. 5 oder 8 durchgeführt werden. Da in diesem Fall eine durch die Kombination aus Spannung und Strom
im Durchleuchtungsmodus bestimmte Röntgenstrahlungsdosis der Dicke eines Untersuchungs-Objekts entspricht,
können Parameterdaten aus dieser Röntgenstrahlungsdosis abgeleitet (obtained) werden. Wenn die Durchleuchtungsbedingungsregelung
mittels der Kombinationsfunktion von Spannung und Strom vorgenommen wird, lassen sich Parameterdaten entsprechend der Dicke des
Untersuchungs-Objekts genauer als nur von der sich schritt- oder stufenweise ändernden Spannung ableiten.
Auf diese Weise kann somit eine Regelung mit hoher
Genauigkeit realisiert werden.
35
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Darüber hinaus ist die Erfindung auch nicht auf ein kontinuierlich Röntgenstrahlung ausstrahlendes Gerät
ORiQINAL INSPECTgD
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beschränkt, sondern auch auf ein Gerät des intermittierenden Strahlungstyps, das Rontgenstrahlimpulse
ausstrahlt, anwendbar. Bei einem derartigen Gerät kann die Ausstrahlungszeit, d.h. eine Impulsbreite,
anstelle eines Stroms oder in Kombination mit diesem geregelt werden.
Claims (13)
- P atentansprücheDigitales Röntgen-Schirmbild- oder Durchleuchtungsgerät, umfassend eine Röntgenröhre (1), eine Röntgenstrahlung/Lichtwandlereinheit (4), die der Röntgenröhre (1) über ein dazwischen eingebrachtes Üntersuchungs-Objekt gegenübersteht und einfallende Röntgenstrahlung in Licht umwandelt, eine Abbildungseinrichtung (5, 6) zum Abbilden (oder Aufnehmen) eines durch die Röntgenstrahlung/Lichtwandlereinheit erzeugten Röntgen(strahlen)bilds, eine Bildverarbeitungseinheit (7) mit zwei Betriebsarten, nämlich einem Durchleuchtungsmodus, in welchem sie durch die Abbildungseinrichtung (5, 6) abgegriffene Bilddaten unmittelbar ausgibt, und einem Abbildungsmodus, in welchem sie eine vorbestimmte digitale Bildverarbeitung an dem durch die Abbildungseinrichtung (5, 6) abgegriffenen Röntgenbild vornimmt und resultierende Bilddaten ausgibt, eine Anzeigeeinheit (8) zum Wiedergeben der Bilddaten von der Bildverarbeitungseinheit (7), eine Vergleichseinheit (10) zum Vergleichen der im Durchleuchtungsmodus von der Bildverarbeitungseinheit (7) ausgegebenen Bilddaten mit Bezugsdaten, eine Durchleuchtungs-Regeleinheit (11) zur Lieferung eines dem Vergleichsergebnis der Vergleichseinheit (10) entsprechenden Regelsignals, eine Ab- bildungs-Regeleinheit (12; 12') zur Lieferung eines Regelsignals im Abbildungsmodus und eine Röntgenröhren-Steuereinheit (2) zum Ansteuern der Röntgenröhre (1) unter Röntgenstrahlungsbedingungen entsprechend den Regelsignalen von der Durchleuchtungs-Regeleinheit (11) und der Abbildungs-Regeleinheit (12; 12'), dadurch gekennzeichnet, daß die36 ;Abbildungs-Regeleinheit (12; 12') das Regelsignal auf der Grundlage der Regeldaten von der Durch-leuchtungs-Regeleinheit (11) erzeugt. 5
- 2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildungs-Regeleinrichtung (12) zur Regelung einer Röntgenröhrenspannung dient.^
- 3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildungseinrichtung eine Aufnahme- oder Abbildungsvorrichtung (6) zum Abgreifen eines durch die Röntgenstrahlung/Lichtwandlereinheit (4) erzeugten optischen Bilds und eine Lichtmengen-Ein-*5 Stelleinheit (5) zum Leiten des optischen Bilds von der Röntgenstrahlung/Lichtwandlereinheit (4) zur Abbildungsvorrichtung (6) und zum Einstellen seiner Lichtmenge aufweist und daß die Abbildungs-Regeleinheit (12) zur Regelung einer Röntgenröhren-™ spannung und zur Steuerung der Lichtmengen-Einstelleinheit dient.
- 4. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildungs-Regeleinheit (121) zur Regelung einer Röntgenröhrenspannung und eines Röntgenröhrenstroms dient.
- 5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildungs-Regeleinheit (12') zur schrittweisen Regelung der Röntgenröhrenspannung und des -Stroms dient.
- 6. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildungseinrichtung eine Aufnahme- oder Abbildungsvorrichtung (6) zum Abgreifen eines durch die Röntgenstrahlung/Lichtwandlereinheit (4) erzeugten optischen Bilds und eine Lichtmenqen-Ein~IMSPECTiDStelleinheit (5) zum Leiten des optischen Bilds von der Röntgenstrahlung/Lichtwandlereinheit (4) zur Abbildungsvorrichtung (6) und zum Einstellen seiner Lichtmenge aufweist und daß die Abbildungs-Regeleinheit (121) zum Regeln einer Röntgenröhrenspannung und eines Röntgenröhrenstroms sowie zum Steuern der Lichtmengen-Einstelleinheit dient.
- 7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildungs-Regeleinheit (12') zur schrittweisen Regelung der Röntgenröhrenspannung und des -Stroms dient.
- 8. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Röntgenstrahlung/Lichtwandlereinheit ein Bildverstärker (4) ist.
- 9. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichseinheit (10) einen Höchstwert eines vorbestimmten Teils von Bilddaten mit den Bezugsdaten vergleicht.
- 10. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchleuchtungs-Regeleinheit (11) zum Regeln einer Röntgenröhrenspannung dient.
- 11. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildungseinrichtung eine Aufnahme- oder Abbildungsvorrichtung (6) zum Abgreifen eines durch die Röntgenstrahlung/Lichtwandlereinheit (4) erzeugten optischen Bilds und eine Lichtmengen-Einstelleinheit (5) zum Leiten des optischen Bilds von der Röntgenstrahlung/Lichtwandlereinheit (4) zur Abbildungsvorrichtung (6) und zum Einstellen seiner Lichtmenge aufweist und daß die Durchleuch-y r\ λ ^. r* r-6Όtungs-Regeleinheit (11) zum Regeln einer Röntgenröhrenspannung und zum Steuern der Lichtmengen-Einstelleinheit dient.
5 - 12. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchleuchtungs-Regeleinheit (11) zum Regeln einer Röntgenröhrenspannung und eines Röntgenröhrenstroms dient.
- 13. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildungseinrichtung eine Aufnahme- oder Abbildungsvorrichtung (6) zum Abgreifen eines durch die Röntgenstrahlung/Lichtwandlereinheit (4) erzeugten optischen Bilds und eine Lichtmengen-Einstelleinheit (5) zum Leiten des optischen Bilds von der Röntgenstrahlung/Lichtwandlereinheit (4) zur Abbildungsvorrichtung (6) und zum Einstellen seiner Lichtmenge aufweist und daß die Durchleuchtungs-Regeleinheit (11) zum Regeln von Röntgenröhrenspannung und -strom und zum Steuern der Lichtmengen-Einstelleinheit (5) dient.
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8131 | Rejection |