DE69014354T2

DE69014354T2 - Verfahren und Anordnung zur Bearbeitung der Röntgenstrahlabbildung im Röntgenstrahlgerät.

Info

Publication number: DE69014354T2
Application number: DE69014354T
Authority: DE
Inventors: Michitaka Honda
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-03-09
Filing date: 1990-02-26
Publication date: 1995-07-20
Anticipated expiration: 2010-02-27
Also published as: EP0386587A1; US5050198A; JPH0582111B2; DE69014354D1; EP0386587B1; JPH02237277A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und ein System zum Verarbeiten von Röntgenbildern in einem Röntgengerät.
In einem herkömmlichen Röntgengerät werden Röntgenstrahlen von einer als Röntgenquelle dienenden Röntgenröhre auf einen zu untersuchenden Gegenstand gestrahlt. Die durch den Gegenstand gelassenen Röntgenstrahlen werden von einem Bildverstärker (B.V.) in Licht umgewandelt, und das Licht fällt auf ein optisches System. Ein Röntgenbild des Gegenstandes wird von diesem Licht erzeugt. Das erzeugte Röntgenbild wird von einer TV- Kamera in ein TV-Signal umgewandelt und auf einem TV-Monitor angezeigt. Wenn ein vorbestimmter Teil des Gegenstandes auf dem TV-Monitor angezeigt ist, wird durch weiteres Strahlen von Röntgenstrahlen auf den Gegenstand ein Röntgenbild auf einem Röntgenfilm erzeugt.
Nachdem die Röntgenstrahlen den Gegenstand durchdrungen haben, werden den durchgelassenen Röntgenstrahlen gestreute Röntgenstrahlen überlagert. Diese gestreuten Röntgenstrahlen verschlechtern die Qualität des auf dem Röntgenfilm erzeugten Röntgenbildes. Deshalb ist in dem herkömmlichen Röntgengerät zwischen einem Gegenstand und dem Bildverstärker ein Gitter angeordnet, um den Einfall von gestreuten Röntgenstrahlen auf den Bildverstärker zu verhindern. Dieses Gitter besitzt eine Maschenstruktur und kann deshalb gestreute Röntgenstrahlen, welche schräg auf den Bildverstärker gestrahlt werden, abschwächen.
Neuerdings wird ein CCD (ladungsgekoppeltes Bauelement) als TV-Kamera eines Röntgengerätes eingesetzt. In der Röntgenfotografie, welche eine CCD-Kamera verwendet, wird jedoch der Schatten eines Gitters auf einem Röntgenbild erzeugt. Genauer gesagt tritt, falls die Auflösung der Kamera geringer als die maximale Raumfrequenz eines zu untersuchenden Gegenstandes ist, ein Phänomen auf, welches Alias-Effekt genannt wird. Falls ein Gitter mit zyklischen feinen Maschen angeordnet ist, wird auf einem Bild ein Schatten wie beispielweise Moiréstreifen erzeugt. Folglich ist die röntgendiagnostische Information verschlechtert.
Unter diesen Umständen ist der Wunsch nach einem Röntgengerät entstanden, welches ein auf dem Röntgenbild gebildetes Gitterbild ausschließen kann.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und ein System zum Verarbeiten von Röntgenbildern in einem Röntgengerät bereitzustellen.
Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Verarbeiten von Röntgenbildern in einem Röntgengerät vorgesehen, welches die Schritte aufweist: Gewinnen einer Mehrzahl von Gitterbildern entsprechend einer Mehrzahl von Bedingungen zur Gewinnung eines Gitterbildes; Speichern der gewonnenen Gitterbilder; Gewinnen eines Gegenstandsbildes entsprechend einer Bedingung zur Gewinnung eines Gegenstandsbildes; Vergleichen der Bedingung zur Gewinnung eines Gegenstandsbildes mit den Bedingungen zur Gewinnung eines Gitterbildes; Auslesen eines der gespeicherten Gitterbilder entsprechend dem Vergleichsergebnis; und Teilen des gewonnenen Gegenstandsbildes durch das ausgelesene Gitterbild.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein System zum Verarbeiten von Röntgenbildern in einem Röntgengerät vorgesehen, welches System aufweist: eine Gitterbildgewinnungseinrichtung zum Gewinnen einer Mehrzahl von Gitterbildern entsprechend einer Mehrzahl von Bedingungen zur Gewinnung eines Gitterbildes; eine Speichereinrichtung zum Speichern der Mehrzahl von Gitterbildern; eine Gegenstandsbildgewinnungseinrichtung zum Gewinnen eines Gegenstandsbildes entsprechend einer Bedingung zur Gewinnung eines Gegenstandsbildes; eine Vergleichseinrichtung zum Vergleichen der Bedingung zur Gewinnung eines Gegenstandsbildes mit der Bedingung zur Gewinnung eines Gitterbildes; und eine Teilungseinrichtung zum Teilen des Gegenstandsbildes durch eines der gespeicherten Gitterbilder entsprechend dem Vergleichsergebnis.
Diese Erfindung kann vollständiger verstanden werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit der begleitenden Zeichnung, in welcher:
Fig. 1 ein Blockdiagramm darstellt, welches eine Anordnung eines Systems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 ein Ablaufdiagramm zum Erläutern einer Betriebsweise eines Gitterbilderzeugungsschaltkreises des Systems darstellt;
Fig. 3 und 4 Ablaufdiagramme zum Erläutern einer Betriebsweise einer Verarbeitungsund Steuereinheit des Systems sind; und
Fig. 5 ein Blockdiagramm darstellt, welches eine Modifizierung des Systems zeigt.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend anhand der begleitenden Zeichnung beschrieben.
Gemäß Fig. 1 weist das System eine Röntgenröhre 1, ein Gitter 3, einen Bildverstärker (im folgenden mit B.V. bezeichnet) 4, ein optisches System 5, eine TV-Kamera 6, ein Röntgenröhrensteuergerät 7, eine Einheit zum Setzen einer Fotografiebedingung 8, eine Verarbeitungs- und Steuereinheit 9, einen A/D-Wandler 10, einen Korrekturschaltkreis 11 für gestreute Röntgenstrahlen, Bildspeicher 12a bis 12n, einen Gitterbilderzeugungsschaltkreis 13, eine Anzeigeeinheit 16, Verstärkungsregler 17 und 18 und einen Teiler 19 auf.
Die Röntgenröhre wird als Röntgenquelle zum Strahlen von Röntgenstrahlen auf einen zu untersuchenden Gegenstand P verwendet.
Das Gitter 3 ist derart angeordnet, daß direkte Röntgenstrahlen D durchgelassen und gestreute Röntgenstrahlen S nicht durchgelassen werden. Ein durch Röntgenfotografie erhaltenes Röntgenbild I wird durch die folgende Gleichung dargestellt:
I = Pa g + Sa ...(1)
wobei Pa ein Gegenstandsbild ist, welches nur aus den direkten Röntgenstrahlen D ohne Verwenden des Gitters 3 erhalten wurde, g ein Gitterbild ist, welches aus den direkten, durch das Gitter 3 durchgelassenen Röntgenstrahlen D erhalten wurde, und Sa ein Bild der gestreuten Röntgenstrahlen ist, welches aus den gestreuten Röntgenstrahlen unter Verwendung des Gitters 3 erhalten wurde.
Da in dem Gitter 3 Führungsschlitze regelmäßig angeordnet sind, werden die direkten Röntgenstrahlen D von den Führungsschlitzen unterbrochen, und es wird eine räumliche zyklische Modulation durchgeführt.
Die U.S. Patentnummern 4,599,742, 4,653,080, 4656,650, und 4,823,370 offenbaren Verfahren des Korrigierens des Gegenstandsbildes Pa, welches das Bild der gestreuten Röntgenstrahlen Sa beinhaltet, wodurch das Bild der gestreuten Röntgenstrahlen abgeschätzt wird. Wie aus Gleichung (1) ersichtlich ist, kann folglich das Gegenstandsbild Sa durch Entfernen des Bildes der gestreuten Röntgenstrahlen Sa aus dem Röntgenbild I und Teilen des sich ergebenden Bildes durch das Gitterbild g gewonnen werden.
Der B.V. 4 wandelt die durch das Gitter 3 durchgelassenen Röntgenstrahlen in Licht um. Dieses Licht wird durch das optische System 5 hindurch in die TV-Kamera 6 eingegeben und in ein TV-Signal umgewandelt.
Der A/D-Wandler 10 wandelt das TV-Signal von der TV-Kamera 6 in ein digitales Signal um.
Der Korrekturschaltkreis 11 für gestreute Röntgenstrahlen korrigiert das Bild der gestreuten Röntgenstrahlen Sa auf der Grundlage des digitalen Signales von dem A/D-Wandler 10 und gewinnt ein korrigiertes Gegenstandsbild Pa g und ein korrigiertes Gitterbild Aa g.
Der Gitterbilderzeugungsschaltkreis 13 gewinnt das Gitterbild g entsprechend dem in Fig. 2 gezeigten Ablaufdiagramm.
Beim Schritt A1 wird, wenn das Gitter 3 ohne den Gegenstand P angeordnet ist, ein korrigiertes Gitterbild I1 mittels der folgenden Gleichung gewonnen:
I1 = Aa g ...(2)
Beim Schritt A2 wird ein Bild I2, welches ohne den Gegenstand P und dem Gitter 3 erhalten wird, über die folgende Gleichung gewonnen:
I2 = Aa ...(3)
Beim Schritt A3 wird das Bild I1 durch das Bild I2 geteilt, und dieses geteilte Bild wird als das Gitterbild g nach den Gleichungen (2) und (3) erhalten.
Die Einheit zum Setzen einer Fotografiebedingung 8 setzt Fotografiebedingungen zum Erhalten des Gitterbildes g.
Die Bildspeicher 12a bis 12n speichern das von dem Gitterbilderzeugungsschaltkreis 13 gewonnene Gitterbild und die Fotografiebedingungen.
Von den Fotografiebedingungen ist die B.V.-Größe wichtig. Als die B.V.-Größe werden beispielsweise 15 cm/23 cm/30,5 cm (6", 9", 12") gewählt. Auf der Grundlage dieser Größe erhaltene Gitterbilder werden jeweils in den Bildspeichern 12a bis 12n gespeichert. Da die Röhrenspannung der Röntgenröhre 1 mit dem Röntgenstrahldurchlässigkeitsfaktor eines Zwischenraumes des Gitters 3 zusammenhängt, kann die Röhrenspannung der Röntgenröhre 1 als eine Fotografiebedingung verwendet werden.
Die Verstärkungsregler 17 und 18 regeln das korrigierte Gegenstandsbild Pa g, welches von dem Korrekturschaltkreis 11 für gestreute Röntgenstrahlen gewonnen wurde, und das Gitterbild g, welches aus den Bildspeichern 12a bis 12n ausgelesen wurde, derart, daß sie die dieselbe Verstärkung aufweisen.
Der Teiler 19 teilt das korrigierte Gegenstandsbild Pa g durch das Gitterbild g und führt eine inverse Logarithmusumwandlung des Gegenstandsbildes Pa durch.
Die Anzeigeeinheit 16 zeigt das vom Teiler 19 erhaltene Gegenstandsbild an.
Die Verarbeitungs- und Steuereinheit 9 steuert den B.V. 4, das Röntgenröhrensteuergerät 7, den Korrekturschaltkreis 11 für gestreute Röntgenstrahlen, den Gitterbilderzeugungsschaltkreis 13, die Bildspeicher 12a bis 12n und die Verstärkungsregler 17 und 18 entsprechend der von der Einheit zum Setzen einer Fotografiebedingung 8 eingestellten Fotografiebedingung.
Nachfolgend wird die Betriebsweise des Systems gemäß dem Ausführungsbeispiel beschrieben.
Wie vorstehend beschrieben, werden jeweils mit bzw. ohne Gitter 3 Röntgenbilder gewonnen, wenn der Gegenstand P nicht angeordnet ist. In diesem Fall wird die Verarbeitungsund Steuereinheit 9 entsprechend eines Ablaufdiagramms, welches in Fig. 3 gezeigt ist, derart betrieben, daß sie das Gitterbild g gewinnt.
Beim Schritt B1 werden das Röntgenröhrensteuergerät 7, der B.V. 4, der Korrekturschaltkreis 11 für gestreute Röntgenstrahlen und der Gitterbilderzeugungsschaltkreis 13 entsprechend der von der Einheit zum Setzen einer Fotografiebedingung 8 eingestellten Fotografiebedingung gesteuert.
Mit dieser Steuerung wird ein Röntgenstrahlungssignal von dem Röntgenröhrensteuergerät 7 in die Röntgenröhre 1 eingegeben, und Röntgenstrahlen werden erzeugt. Die Bilder I1 und I2 mit und ohne dem Gitter 3 werden gewonnen. Wie oben beschrieben, werden diese Bilder von dem Gitterbilderzeugungsschaltkreis 13 derart verarbeitet, daß er nur das Gitterbild g gewinnt.
In Schritt B2 wird, falls das Gitterbild g durch den Gitterbilderzeugungsschaltkreis 13 gewonnen wurde, ein Schreibsignal ausgegeben, um einen vorbestimmten Speicher der Bildspeicher 12a bis 12n zu veranlassen, das Gitterbild g zu speichern.
Auf die vorstehend beschriebene Art und Weise wird über die Gleichungen (2) und (3) das Gitterbild g für jede Größe des B.V. 4 als eine Fotografiebedingung berechnet und in den Bildspeichern 12a bis 12n gespeichert. Wenn eine Röntgenstrahl-Brennpunktgröße als eine Fotografiebedingung verwendet wird, wird für jede Röntgenstrahl-Brennpunktgröße das Gitterbild g in den Bildspeichern 12a bis 12n gespeichert. Falls darüberhinaus die Röhrenspannung der Röntgenröhre 1 als eine Fotografiebedingung verwendet wird, wird für jede Röhrenspannung das Gitterbild g in den Bildspeichern 12a bis 12n gespeichert.
Danach wird die Verarbeitungs- und Steuereinheit 9 entsprechend eines Ablaufdiagramms, welches in Fig. 4 gezeigt ist, betrieben, um das Gegenstandsbild Pa mittels Röntgenfotografie zu gewinnen, wenn der Gegenstand P angeordnet ist.
Beim Schritt C1 werden das Röntgenröhrensteuergerät 7, der B.V. 4 und der Korrekturschaltkreis 11 für gestreute Röntgenstrahlen entsprecbend der von der Einheit zum Setzen einer Fotografiebedingung 8 gesetzten Fotografiebedingung gesteuert.
Mit dieser Steuernng wird ein Röntgenstrahlungssignal von dem Röntgenröhrensteuergerät 7 in die Röntgenröhre 1 eingegeben, um Röntgenstrahlen auf den Gegenstand P zu strahlen. Die Röntgenstrahlen treffen über den Gegenstand P und das Gitter 3 auf den B.V. 4 und werden in Licht umgewandelt. Dieses Licht wird von der TV-Kamera 6 durch das optische System 5 in ein TV-Signal umgewandelt. Das TV-Signal wird von einem A/D- Wandler in ein digitales Signal umgewandelt und in den Korrekturschaltkreis 11 für gestreute Röntgenstrahlen eingegeben. Das zu dem digitalen Signal gehörende Bild der gestreuten Röntgenstrahlen Sa wird von dem Korrekturschaltkreis 11 für gestreute Röntgenstrahlen korrigiert. Mit dieser Betriebsweise wird das korrigierte Gegenstandsbild Pa g erhalten.
Beim Schritt C2 wird die gesetzte Fotografiebedingung bestimmt, um ein Gitterbild g zu spezifizieren, welches mittels der gleichen Fotografiebedingung wie die des Gegenstandsbildes P, oder einer dazu höchst ähnlichen Bedingung, erhalten wird.
Beim Schritt C3 wird, falls das korrigierte Gegenstandsbild P g gewonnen ist, ein Auslesesignal ausgegeben, um das Gitterbild g aus einem vorbestimmten Bildspeicher der Bildspeicher 12a bis 12n entsprechend dem Bestimmungsergebnis beim Schritt C2 auszulesen.
Beim Schritt C4 werden die Verstärkungsregler 17 und 18 entsprechend dem Bestimmungsergebnis beim Schritt C2 gesteuert. Mit dieser Steuerung werden das Gitterbild g und das korrigierte Gegenstandsbild Pa g, welche in die Verstärkungsregler 17 und 18 eingegeben sind, auf dieselbe Verstärkung geregelt.
Zu beachten ist, daß das korrigierte Gegenstandsbild Pa g durch das Gitterbild g geteilt wird und in dem Teiler 19 einer inversen Logarithmusumwandlung unterworfen wird. Das Gegenstandsbild P wird auf der Anzeigeeinheit 16 angezeigt.
Wie vorstehend beschrieben ist, werden nach dem Ausführungsbeispiel die Gitterbilder g, welche auf den betreffenden Fotografiebedingungen bernhen, im voraus gewonnen und in den Bildspeichern 12a bis 12n gespeichert. Nach einer Röntgenfotografie in Bezug auf den Gegenstand P wird ein Gitterbild g, welches mittels derselben Fotografiebedingung wie die des Gegenstandsbildes P oder einer dazu ähnlichen Bedingung gewonnen wurde, aus dem zugehörigen der Bildspeicher 12a bis 12n ausgelesen, und das korrigierte Gegenstandsbild Pa G wird durch das ausgelesene Gitterbild g geteilt. Das heißt, da das Gitterbild g von dem korrigierten Gegenstandsbild Pa g entfernt wird, können Moiréstreifen, welche durch das Gitter 3 erzeugt werden, eliminiert werden. Darüberhinaus kann selbst dann eine geeignete Korrektur durchgeführt werden, wenn sich die Fotografiebedingung an dem Gitter 3 von der am Gegenstand P unterscheidet. Deshalb kann ein Bild ohne Alias-Effekt gewonnen werden, wenn eine CCD-Kamera verwendet wird. Folglich kann die Bildqualität verbessert werden.
Das besondere Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist vorstehend beschrieben worden. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf dieses beschränkt. Wie beispielsweise in Fig. 5 gezeigt ist, sind zwischen den Verstärkungsreglern 17 und 18 und einem Teiler 19 Logarithmuswandler 23 und 21 angeordnet. Mit dieser Anordnung werden nach der Verstärkungsregelung das korrigierte Gegenstandsbild Pa g und Gitterbild g nacheinander von den Logaritmuswandlern 23 und 21 logarithmisch umgewandelt und mittels dem Subtrahierer 19 subträhiert.

Claims

1. Verfahren zum Verarbeiten von Röntgenbildern in einem Röntgengerät, gekennzeichnet durch die Schritte:

Gewinnen einer Mehrzahl von Gitterbildern entsprechend einer Mehrzahl von Bedingungen zur Gewinnung eines Gitterbildes;

Speichern der gewonnenen Gitterbilder;

Gewinnen eines Gegenstandsbildes entsprechend einer Bedingung zur Gewinnung eines Gegenstandsbildes;

Vergleichen der Bedingung zur Gewinnung eines Gegenstandsbildes mit den Bedingungen zur Gewinnung eines Gitterbildes;

Auslesen eines der gespeicherten Gitterbilder entsprechend dem Vergleichsergebnis; und

Teilen des gewonnenen Gegenstandsbildes durch das ausgelesene Gitterbild.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß de Teilungsschritt umfaßt den Schritt des Regelns einer ersten Verstärkung bezüglich des Gegenstandsbildes und einer zweiten Verstärkung bezüglich des ausgelesenen Gitterbildes, wenn sich die Bedingung zur Gewinnung eines Gitterbildes, welche dem ausgelesenen Gitterbild entspricht, von der Bedingung zur Gewinnung eines Gegenstandsbildes unterscheidet.

3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Speichern von Bedingungsdaten, welche die Bedingungen zur Gewinnung eines Gitterbildes darstellen, mit den Gitterbildern.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Gewinnens der Mehrzahl von Gitterbildern die Schritte aufweist:

Setzen einer Bedingung zur Gewinnung eines Gitterbildes;

Anordnen eines Gitters im Röntgengerät;

Erhalten eines Gitterbildes entsprechend der eingestellten Bedingung zur Gewinnung eines Gitterbildes;

Entfernen des angeordneten Gitters aus dem Röntgengerät;

Erhalten eines Leerbildes entsprechend der eingestellten Bedingung zur Gewinnung eines Gitterbildes; und

Teilen des Gitterbildes durch das Leerbild.

5. System zum Verarbeiten von Röntgenbildern in einem Röntgengerät, gekennzeichnet durch:

eine Gitterbildgewinnungseinrichtung (1, 3, 4, 5, 6, 7, 10) zum Gewinnen einer Mehrzahl von Gitterbildern entsprechend einer Mehrzahl von Bedingungen zur Gewinnung eines Gitterbildes;

eine Speichereinrichtung (12a bis 12n) zum Speichern der Mehrzahl von Gitterbildern;

eine Gegenstandsbildgewinnungseinrichtung (1, 3, 4, 5, 6, 7, 10) zum Gewinnen eines Gegenstandsbildes entsprechend einer Bedingung zur Gewinnung eines Gegenstandsbildes;

eine Vergleichseinrichtung (9) zum Vergleichen der Bedingung zur Gewinnung eines Gegenstandsbildes mit der Bedingung zur Gewinnung eines Gitterbildes; und eine Teilungseinrichtung (17, 18, 19) zum Teilen des Gegenstandsbildes durch eines der gespeicherten Gitterbilder entsprechend dem Vergleichsergebnis.

6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilungseinrichtung (17, 18, 19) eine Einrichtung (17, 18) aufweist, zum Regeln einer ersten Verstärkung bezüglich des Gegenstandsbildes und einer zweiten Verstärkung bezüglich dem einen der Gitterbilder, wenn die Bedingung zur Gewinnung eines Gitterbildes, welches zu dem einen der Gitterbilder gehört, sich von der Bedingung zur Gewinnung eines Gegenstandsbildes unterscheidet.

7. System nach Ansprnch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Bedingungsdaten, welche die Bedingungen zur Gewinnung eines Gitterbildes darstellen, mit den Gitterbildern in der Speichereinrichtung (12a bis 12n) gespeichert werden.

8. System zum Verarbeiten von Röntgenbildern in einem Röntgengerät, gekennzeichnet durch:

eine Gitterbildgewinnungseinrichtung (1, 3, 4, 5, 6, 7, 10) zum Gewinnen eines Gitterbildes entsprechend einer Bedingung zur Gewinnung eines Gitterbildes;

eine Speichereinrichtung (12a bis 12n) zum Speichern des Gitterbildes;

eine Gegenstandsbildgewinnungseinrichtung (1, 3, 4, 5, 6, 7, 10) zum Gewinnen eines Gegenstandsbildes entsprechend einer Bedingung zur Gewinnung eines Gegenstandsbildes; und

eine Teilungseinrichtung (17, 18, 19) zum Teilen des Gegenstandsbildes durch das gespeicherte Gitterbild.

9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilungselnrichtung (17, 18, 19) ein Einrichtung (17, 18) zum Regeln einer ersten Verstärkung bezüglich des Gegenstandsbildes und einer zweiten Verstärkung bezüglich des Gitterbildes aufweist.

10. Anordung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Bedingungsdaten, welche die Bedingung zur Gewinnung eines Gitterbildes darstellen, mit dem Gitterbild in der Speichereinrichtung (12a bis 12n) gespeichert werden.