DE4124791A1 - X=ray diagnostic system with TV chain - processes image to produce control signal for pulse pause ratio of X=ray source - Google Patents

Abstract

The X-ray diagnostic system for x-raying parts of a body (4) includes an X-ray beam generator (1). A converter (5) transforms the X-ray absorption distribution into a visible image using an intermediate electronic image. A control signal is produced from the image information in a defined region of the image field. A timing generator and a system control unit (15) control the X-ray tube parameter and the image parameters to ensure production of a bright, high contrast TV image by automatic regulation. By provision of a sufficiently clear X-ray image, the X-ray beam (2) dose is reduced in determined time segments provided by the timing generator (16) if no change in the image data in a time segment compared to the previous one has taken place. In these time segments, the final TV image is displayed via a memory circuit (12) on an examination screen (13). ADVANTAGE - Provides max. amount of useful information to examining doctor with smallest possible dose of radiation to patient.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Röntgendiagnostik mit Fernsehkette, umfassend eine Röntgenstrahlenquelle, eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Sichtsignales, welches dem Röntgenbild des zu untersuchenden Körperteils oder Gegenstandes entspricht, eine Vorrichtung zur Verarbeitung und Speicherung des Bildes und eine Steuervorrichtung zur Steuerung des Röntgenstrahlengenerators. Ein aus der Verarbeitung der Röntgenabsorptionsverteilung, des optischen Bildes am Bildverstärkerausgang, des elektronischen Zwischenbildes oder des Kameraausgangssignales gewonnenes Signal steuert die Dosisleistung der Röntgenstrahlenquelle um optimale Belichtungsverhältnisse im Untersuchungsbildausschnitt zu erreichen.The invention relates to a device for X-ray diagnostics Television chain, comprising an x-ray source, a device to generate a visual signal, which the X-ray image of the examining body part or object corresponds to a Device for processing and storing the image and a Control device for controlling the X-ray generator. A from processing the X-ray absorption distribution, the optical Image at the image intensifier output, the electronic intermediate image or the signal obtained from the camera output controls the Dose power of the X-ray source around optimal To achieve exposure conditions in the examination image section.

Solche Anordnungen sind aus der Literatur ("Bildgebende Systeme für die medizinische Diagnostik", Hrsg.: Erich Krestel. Berlin, München: Siemens-Aktiengesellschaft, Abt. Verlag, 1980) und aus der Patentliteratur bekannt (z. B. EP 29 57 28, DE 19 63 312, DE 31 15 000). Ferner sind Anordnungen bekannt, in denen eine Veränderung der Lichtintensität, z,B. durch Instabilitäten des Röntgengenerators oder durch Bewegung des Patienten oder eines seiner Organe nachgewiesen wird. Die Information wird als Entscheidungskriterium für die Verwendbarkeit der Bildinformation in nachgeschalteten Arithmetik-Prozessoren verwendet (z. B. bei der digitalen Angiographie). Allen bekannten Einrichtungen ist gemeinsam, daß sie bei unveränderten Röntgenabsorptionsverhältnissen und Vorliegen von stabilen Bildverhältnissen ständig Bilder über die Einstrahlung von Röntgenstrahlung erzeugen, obwohl der Informationsgehalt der Bilder stets unverändert ist, wodurch der zu untersuchende Patient unnötigerweise mit Röntgendosis belastet wird.Such arrangements are from the literature ("Imaging systems for Medical Diagnostics ", Ed .: Erich Krestel. Berlin, Munich: Siemens-Aktiengesellschaft, Abt. Verlag, 1980) and from the Patent literature known (e.g. EP 29 57 28, DE 19 63 312, DE 31 15 000). Arrangements are also known in which a change in the Light intensity, e.g. due to instabilities of the X-ray generator or by moving the patient or one of his organs is proven. The information is used as a decision criterion for the usability of the image information in downstream Arithmetic processors used (e.g. in the digital Angiography). All known facilities have in common that they with unchanged X-ray absorption ratios and the presence of stable picture conditions constantly pictures about the irradiation of Generate X-rays, although the information content of the images is always unchanged, which makes the patient to be examined is unnecessarily burdened with X-ray dose.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Röntgendiagnostikein­ richtung zu schaffen, die mit möglichst geringer Röntgenstrahlen­ dosis für den Patienten eine maximale, nichtredundante Informations­ menge für den untersuchenden Arzt liefert.The object of the invention is therefore to perform an X-ray diagnosis to create direction with the lowest possible x-rays dose for the patient a maximum, non-redundant information  supplies the examining doctor.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß immer dann, wenn das Untersuchungsbild im Zielgebiet keine Veränderungen hinsichtlich Intensität oder Verschiebung aufweist, der Röntgenstrahlengenerator für eine bestimmte Zeit abgeschaltet wird oder die emittierte Dosisleistung durch Veränderung der Röhrenparameter (z. B. Erniedrigung der Beschleunigungsspannung) stark verringert wird. Nach diesen "Röngtenpausen" wird, ausgelöst durch einen periodischen oder zufallgenerierten Takt eines Taktgenerators, eine zur Erreichung eines stabilen Bildes notwendige Dosis auf den Untersuchungsgegenstand gegeben und in einer elektronischen Schaltung überprüft, ob sich die Bildinformation seit dem letzten Takt geändert hat. Ist dies nicht der Fall, so wird der Generator wieder für eine bestimmte Zeit abgeschaltet. Die Pausenlängen werden in der Praxis 1 Sekunde nicht überschreiten, da sonst die Gefahr besteht, daß bei der langsamen, stroboskopischen Röntgendurchleuchtung periodisch ablaufende Vorgänge im Körper (z. B. der Herzschlag) nicht erkannt werden. In den Röntgenpausen wird für den untersuchenden Arzt mit Hilfe eines Bildwiederholspeichers das jeweils letzte, mit Hilfe von Röntgenstrahlung aufgenommene Bild angezeigt. Im Falle einer Veränderung der Bildinformation, z. B. durch nachgewiesene Verschiebung im Videosignal oder im Bildspeicher werden die Pausen zwischen den Röntgenpulsen in dem Maße verkürzt, wie die absolute Veränderung der Bildinformation zunimmt. Sind die Voraussetzungen für ein stabiles Bild nicht mehr gegeben, werden durch die Anlagenkontrolleinheit die Röhrenparameter Hochspannung und Strom neu für die vorliegenden Absorptionsverhältnisse optimiert.The object is achieved in that always if the examination picture in the target area no changes in terms of intensity or shift that X-ray generator is switched off for a certain time or the emitted dose rate by changing the Tube parameters (e.g. lowering the acceleration voltage) is greatly reduced. After these "X-ray breaks" is triggered by a periodic or randomly generated clock Clock generator, one dose required to achieve a stable image on the Given the object of investigation and in an electronic Circuit checks whether the image information has changed since the last Clock has changed. If this is not the case, the generator switched off again for a certain time. The break lengths will be in practice do not exceed 1 second, otherwise the danger is that at slow, stroboscopic X-ray fluoroscopy processes that take place periodically in the body (e.g. the heartbeat) cannot be recognized. In the X-ray breaks, for the examining doctor with the help of a refresh memory last image taken with the help of X-rays displayed. In the event of a change in the image information, e.g. B. by proven shift in the video signal or in the image memory the pauses between the X-ray pulses are shortened to the extent how the absolute change in image information increases. Are the Requirements for a stable picture are no longer given through the plant control unit, the tube parameters high voltage and current new for the existing absorption ratios optimized.

Die Erfindung wird an Hand der Abbildung erläutert. In Abbildung 1 ist ein Röntgenstrahlengenerator (1) an einen Röntgenstrahler (2) angeschlossen. Die emittierte Röntgenstrahlung (3) durchdringt den Patienten (4) und erzeugt auf dem Eingangsschirm (6) eines Röntgen­ strahlenbildwandlers (5) eine flächige Röntgenstrahlenintensitäts­ verteilung. Diese wird durch bekannte Verfahren der Bildwandlung in ein sichtbares Bild am Bildwandlerausgangsfenster (7) umgewandelt. Durch einen halbdurchlässigen Spiegel (8) wird ein Teil des optischen Strahlenganges ausgekoppelt und einem Lichtdetektor (9) zugeleitet. Die größere Intensität des Lichtes geht durch den halbdurchlässigen Spiegel hindurch und fällt in eine Fernsehbildröhre oder einen Halbleiterbildsensor (z. B. CCD-Element) (10). In einer elektronischen Schaltung (11) werden die Signale des Bildaufnehmers so aufbereitet, daß sie einem Bildwiederholspeicher (12) zugeführt werden können. Aus diesem Bildwiederholspeicher werden die Bildsignale auf einem Monitor (13) sichtbar gemacht und wahlweise auf einem Bildspeicher (Videorecorder, Bildplatte, Festplatte) für spätere Bildverarbeitung und Dokumentation abgespeichert.The invention is illustrated by the figure. In Figure 1 , an X-ray generator ( 1 ) is connected to an X-ray emitter ( 2 ). The emitted x-ray radiation ( 3 ) penetrates the patient ( 4 ) and generates a flat x-ray intensity distribution on the input screen ( 6 ) of an x-ray image converter ( 5 ). This is converted into a visible image at the image converter output window ( 7 ) by known methods of image conversion. A part of the optical beam path is decoupled by a semitransparent mirror ( 8 ) and fed to a light detector ( 9 ). The greater intensity of the light passes through the semitransparent mirror and falls into a television picture tube or a semiconductor image sensor (e.g. CCD element) ( 10 ). The signals of the image sensor are processed in an electronic circuit ( 11 ) in such a way that they can be fed to an image repetition memory ( 12 ). From this image repetition memory, the image signals are made visible on a monitor ( 13 ) and optionally stored on an image memory (video recorder, image plate, hard disk) for later image processing and documentation.

Die Information über die Intensität und die zeitliche Veränderung der Intensität wird wahlweise aus dem Signal des Lichtdetektors (9), aus dem in der elektronischen Schaltung (11) aufbereiteten Ausgangssignal der Bildaufnahmeeinrichtung (10) oder aus dem Speicherinhalt des Bildwiederholspeichers (12) abgeleitet und in der Anlagenkontrolleinheit (15) verarbeitet. Diese Einheit (15) regelt über einen Sollwertgeber (18) die Hochspannung der Röntgenröhre und über die eingeprägte Strom-Spannungs-Kennlinie die Röntgendosisleistung. Sind in dem Regelungsvorgang mit der mittleren Helligkeit im Zielfeld und dem Kontrast als vernetzte Regelgrößen stabile Verhältnisse erreicht, so wird über einen Impulsgenerator (16) und einem Schalter (17) im Röntgengenerator der Strom der Röntgenröhre und damit die Dosisleistung getaktet. In ähnlicher Weise kann bei Dauerstrichanlagen die Beschleunigungsspannung der Röntgenröhre in den Pausen zwischen den Impulsen des Impulsgenerators soweit erniedrigt werden, daß die dadurch bedingte weichere Röntgenstrahlung im Röhrenfilter erheblich absorbiert wird, so daß die Dosisleistung in den Pulspausen am Ort den Patienten stark reduziert ist.The information about the intensity and the temporal change in intensity is optionally derived from the signal of the light detector ( 9 ), from the output signal of the image recording device ( 10 ) processed in the electronic circuit ( 11 ) or from the memory content of the image repetition memory ( 12 ) and in the plant control unit ( 15 ) processed. This unit ( 15 ) regulates the high voltage of the X-ray tube via a setpoint generator ( 18 ) and the X-ray dose rate via the impressed current-voltage characteristic. If stable conditions have been reached in the control process with the mean brightness in the target field and the contrast as networked control variables, the current of the x-ray tube and thus the dose rate are clocked via a pulse generator ( 16 ) and a switch ( 17 ) in the x-ray generator. Similarly, in continuous wave systems, the acceleration voltage of the X-ray tube in the pauses between the pulses of the pulse generator can be reduced to such an extent that the resulting softer X-ray radiation is significantly absorbed in the tube filter, so that the dose rate in the pulse pauses on site is greatly reduced for the patient.

AbbildungIllustration

Fig. 1: Röntgendiagnostikeinrichtung Fig. 1: X-ray diagnostic device

BezugszeichenlisteReference list

 1 Röntgenstrahlengenerator
 2 Röntgenstrahler
 3 emittierte Röntgenstrahlung
 4 Patient
 5 Röntgenbildwandler
 6 Bildwandlereingangsschirm
 7 Bildwandlerausgangsfenster
 8 teildurchlässiger Spiegel
 9 Lichtsensor
10 Bildaufnahmeeinrichtung
11 elektronische Schaltung zur Aufbereitung der Bildsignale
12 Bildwiederholspeicher
13 Monitor
14 Bilddatenspeichereinrichtung
15 Anlagenkontrolleinheit
16 Impulsgenerator
17 Schalter
18 Sollwertgeber für die Röhrenspannung 1 x-ray generator
2 x-ray tubes
3 emitted x-rays
4 patient
5 x-ray image converters
6 image converter input screen
7 image converter output window
8 semi-transparent mirror
9 light sensor
10 image recording device
11 electronic circuit for processing the image signals
12 refresh memory
13 monitor
14 Image data storage device
15 system control unit
16 pulse generator
17 switches
18 Setpoint generator for the tube voltage

Claims (4)

1. Röntgendiagnostikeinrichtung zum Durchleuchten von in Bewegung befindlichen Untersuchungsobjekten, insbesondere menschlichen Körperteilen, bestehend aus einem Röntgenstrahlengenerator, einer Vorrichtung zur Umwandlung der Röntgenstrahlenabsorptionsverteilung in ein sichtbares Bild unter Verwendung eines elektronischen Zwischenbildes, einer Vorrichtung zur Erzeugung eines Steuersignals aus der Bildinformation in einem definierten Bereich des Bildfeldes, einem Taktgenerator und einer Anlagenkontrolleinheit, die die Röntgenröhrenparameter und die Bildparameter kontrolliert und über eine automatische Dosisregelung die Erzeugung eines hellen und kontrastreichen Fernsehbildes sicherstellt, dadurch ge­ kennzeichnet, daß durch die Anlagenkontrolleinheit bei Vorliegen eines ausreichend hellen und kontrastreichen Fernsehbildes in der Röntgendiagnostikeinrichtung die Dosisleistung des Röntgenstrahlers in bestimmten, durch den Taktgenerator vorgegebenen Zeitabschnitten reduziert wird, wenn keine Veränderung der Bildinformation in einem Zielfeld gegenüber dem vorhergehenden Takt stattgefunden hat und daß in den Zeitabschnitten, in denen die Dosisleistung des Röntgenstrahlers reduziert ist, das jeweils letzte helle und kontrastreiche Fernsehbild über eine geeignete Speicherschaltung am Untersuchungsbildschirm angezeigt wird.1. X-ray diagnostic device for examining moving examination objects, in particular human body parts, consisting of an X-ray generator, a device for converting the X-ray absorption distribution into a visible image using an electronic intermediate image, a device for generating a control signal from the image information in a defined area of the Image field, a clock generator and a system control unit, which controls the x-ray tube parameters and the image parameters and ensures the generation of a bright and high-contrast television image via automatic dose control, characterized in that the dose control is provided by the system control unit in the presence of a sufficiently bright and high-contrast television image in the x-ray diagnostic device of the x-ray emitter is reduced in certain time segments predetermined by the clock generator, if there has been no change in the image information in a target field compared to the previous cycle and that in the periods in which the dose rate of the X-ray emitter is reduced, the last bright and high-contrast television image is displayed on the examination screen via a suitable memory circuit. 2. Röntgendiagnostikeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Information über die zeitliche Änderung der Bildinformation im Zielfeld aus der Änderung des Videosignales abgeleitet wird.2. X-ray diagnostic device according to claim 1, characterized in that the information on the temporal Change of image information in the target field from the change of Video signals is derived. 3. Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß die Information über die zeitliche Änderung der Bildinformation im Zielfeld durch Pixelvergleich im Bildspeicher abgeleitet wird. 3. X-ray diagnostic device according to one of claims 1-2, characterized in that the information on the temporal Change the image information in the target field by comparing pixels in the Image storage is derived.   4. Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Anlagenkontrolleinheit ein Alarmsignal erzeugt wird, wenn trotz Erhöhung der Röntgendosis kein ausreichend helles und kontrastreiches Bild auf dem Untersuchungsbildschirm erzeugt werden kann.4. X-ray diagnostic device according to one of claims 1-3, characterized in that in the plant control unit Alarm signal is generated if none despite increasing the x-ray dose sufficiently bright and high-contrast image on the Examination screen can be generated.