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Messinstrument für Stereoröntgenaufnahmen
Im Zuge der allgemeinen Entwicklung der Stereoaufnahmetechnik wurde die Schaffung einer Vor- richtung notwendig, die es gestattet, auf Grund der zusammengehörenden Bildelemente die räumliche
Lage des untersuchten Gegenstandes (Objektivpunktes) schnell und genau zu ermitteln.
Zwecks Auswertung der verschiedensten Stereobildpaare gleicher stereoskopischer Basis wurde bisher als Messisntrument ein Stereomikrometer benützt, dessen mit Millimeterteilung versehene Spule eine
Trommel trägt, wobei noch Dezimalbruchteile eines Millimeters abgelesen werden können. Die Hun- dertstel eines Millimeters werden durch Schätzung festgestellt. Eine Schraube wird unter mehrmaligem Drehen der Trommel eingestellt, wonach die Millimeter auf der Schraube, die Dezimalbruchteile der
Millimeter auf der Trommel abgelesen und die Hundertstel der Millimeter abgeschätzt werden.
Die ab- gelesene Millimeterzahl (miteinbegriffen die durch Schätzung festgestellten Hundertstel) gibt die Grösse der Parallaxe p in Basisrichtung an, woraus mittels Kalkulationen oder Tabellen die Entfernung t des untersuchten Objektpunktes vom Röntgenscherm bzw. von der Ebene der negativen oder positiven Bilder festgestellt wird. Die oben beschriebene oder eine ahnlichefeststellungsmethode der Lage des Objektpunktes entspricht jedoch, ihrer Langwierigkeit und der Fehlerquellen wegen, oft nicht mehr den Erfordernissen. So kann z.
B. in der ärztlichen Praxis, unter anderem bei den Untersuchungen mit Kontrastma- terien, die unmittelbare und sofortige Feststellung der Entfernung des untersuchten Objektpunktes vom Röntgenschirm bzw. von der Ebene der vom Objektpunkt aufgenommenen Bilder und vonderEbeneanderer Negative oder Positive oft von entscheidender Wichtigkeit sein.
Es wurde auch schon ein Stereomessgerät für Röntgenzwecke vorgeschlagen, bei welchem die Stereobilder nebeneinander angeordnet sind und durch eine dieser Anordnung parallel verlaufende Wagenführung zwei Messlinien, auf jedem Teilbild eine, unmittelbar vor oder hinter den Bildern gleiten, derart, dass die Parallaxe dieser Messlinie durch einen an demselben Wagen angebrachten, senkrecht zur Wagenverschiebung beweglichen, mit Markierungseinrichtung versehenen Schieber geregelt wird. Das Besondere dieses bekannten Gerätes besteht darin, dass die zwangsläufige Kupplung von Schieberstellung und Abstandsänderung der Messlinien durch das Einsetzen fester oder einstellbarer Schablonen, die den jeweiligen Aufnahmebedingungen der Röntgenbilder entsprechen, erfolgt.
Die Einstellung der stereoskopischen Parallaxen erfolgt daher unter Anwendung einer einzigen Schablone, die an einer Stange befestigt ist, welche von der die Mittelpunkte verbindender Achse auf diese senkrecht, den Tiefen der gemessenen Punkte entsprechend bewegt werden muss. Diese ragt über die Basislinie der Bilder weit hinaus und dadurch werden die Abmessungen des Messinstrumentes sehr gross. Die waagrechte Auswertung (z. B. auf einem Tisch) ist unmöglich. Diese Lösung verwendet uberdies Messlinien als Messmarken, mit welchen die Einstellung des Objektpunktes schwierig ist.
Die Erfindung betrifft die Schaffung eines Messinstrumentes, welches auf Grund von Röntgenaufnahmen konstanter Basis oder auf Grund der zusammengehörenden Bildpaare stereophotographischer Aufnahmen des am Röntgenschirm erschienenen Bildes die Tiefe des untersuchten Objektpunktes von der Ebene des Röntgenschirmes unmittelbar auswertet bzw. auf Grund der üblichen Stereophotographien ebenfalls konstanter Basis die Tiefe des photographierten Objektpunktes von der Ebene der lichtempfindlichen Schicht direkt auszuwerten und unmittelbar abzulesen ermöglicht.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird folgendes ausgeführt : t bezeichnet den Abstand des untersuchten Objektpunktes von der Ebene des Rörttgenschirmes bei Röntgenaufnahmen bzw. den Abstand
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des Objektpunktes von der Ebene der lichtempfindlichen Schicht bei üblichen stereophotographischen Auf- nahmen ; f bezeichnet die Entfernung des Strahlungszentrums der Röntgenröhre von der Ebene des Röntgen- schirmes oder der Brennweite der beiden Objektive des Stereophotoapparates ;. b die konstante stereoskopi- sche Basis ; p die Parallaxe in Basisrichtung.
Wie schon erwähnt, kommen im Rahmen der Erfindung solche Stereoröntgenaufnahmen und Stereo- bildpaare in Betracht, bei welchen die stereoskopische Basis konstant ist. Es wird also von solchen mit einer Röntgenröhre hergestellten Aufnahmen gesprochen, bei denen die Röntgenröhre während der Stereo- aufnahme immer um ein gleiches Mass verschoben wird. Es können auch zwei Röntgenröhren benützt wer- den, deren Entfernung voneinander stets gleich bleibt und welche in sehr kurz aufeinanderfolgenden Zeiträumen arbeiten. Ausserdem können noch stereoskopische, d. h. Photoapparate mit zwei Objektiven be- nützt werden.
Bei den hier erwähnten Instrumenten, nämlich bei der während der Stereoaufnahmen im- mer um ein gleiches Mass verschobenen einzigen Röntgenröhre, oder bei den nebeneinander angeordneten zwei Röntgenröhren, oder auch bei den Photoapparaten mit zwei Objektiven, bleibt die stereoskopische
Basis b immer gleich, ebenso wie die Entfernung des Strahlungszentrums f. Die Parallaxe in Basisrich- tung p muss hingegen gemessen werden. Die Tiefe t wird aber gemäss der Erfindung mit der für t angege- benen Gleichung ermittelt, d. h. das erfindungsgemässe Messinstrument kann auf Grund der für t ermittelten
Gleichung eingestellt werden, von welchem Gea : ät dann die Tiefe t unmittelbar abgelesen werden kann.
Die Berechnungsgleichung für t ermöglicht die Schaffung des zur Ablesung der Tiefe t dienenden Messinstrumentes. Es kommen zwei Berechnungsformeln in Betracht, weil bei unveränderter Beibehaltung des Lösungsprinzip der Erfindung die für t angegebene Formel sich anders gestaltet, wenn man mit einer
Röntgenröhre (Röntgenröhren) oder mit einem zwei Objektive enthaltenden Stereophotoapparat arbeitet.
Im ersten Fall befindet sich der zu untersuchende Objektpunkt zwischen der Röntgenröhre (bzw. Röntgen- röhren) und dem Schirm, wogegen sich im zweiten Falle die Aufnahmeobjektive zwischen dem Objekt- punkt und dem Film befinden. Dann bedeutet aber die Entfernung f in dem ersten etwas anderes als im zweiten Falle, wie schon früher auseinandergesetzt wurde.
Bei Gebrauch einer Röntgenröhre mit Röntgenschirm wird der Tiefenwert t durch folgende Gleichung erhalten :
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in dieser Gleichung sind, wie oben erwähnt, b und f Konstante, die Parallaxe p in Basisrichtung muss gemessen werden.
Bei Gebrauch eines Photoapparates mit zwei Objektiven wird der Tiefenwert t durch folgende Gleichung erhalten :
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in dieser Gleichung haben-die Buchstaben die gleiche Bedeutung wie oben und die Parallaxe p muss gemessen werden.
Da in beiden Gleichungen die Werte b und f konstant sind, zeigen beide Beziehungen einen hyperbolischen Zusammenhang.
Ausgehend von einem Messinstrument für Stereoröntgenaufnahmen und andere Stereobildpaare zur direkten Ablesung der Tiefenentfernung eines Objektpunktes vom Röntgenschirm bzw. von der Ebene von Negativen oder Positiven beikonstanterstereoskopischer Basis, mit zwei Messmarken, deren gegenseitiger Abstand durch Getriebeelemente einstellbar ist, wobei das antreibende Getriebeelement mit einer Einrichtung versehen ist, welches die Tiefenentfernung des Objektpunktes angibt, besteht nun das Wesentliche der Erfindung darin, dass die beiden Messmarken Stifte sind, deren Spitzen mit den Abbildungen des Objektpunktes in Deckung gebracht werden können, und dass einer dieser Stifte mittels eines z. B.
Zahnstangen- oder Spindelantriebes bzw. eines Exzenterantriebes mit einer eine Messskala für das Ablesen der Tiefe des Objektpunktes aufweisenden Scheibe bewegbar verbunden ist.
Das Messinstrument wird folgendermassen benützt :
Die zusammengehörenden Stereobilder werden in der bei der Stereophotographie üblichen Weise nebeneinandergestellt. Das erfindungsgemässe Messinstrument wird parallel zu den Stereobildern auf Grund der stereoskopischen Vergleichsmarken oder Bildkanten eingestellt. Dies geschieht derart, dass zunächst die Spitzen der beiden Messstifte auf die Vergleichsmarken eingestellt werden. Die mit einer Messskala versehene Scheibe befindet sich dabei in Null-Stellung.
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Nunmehr wird der eineMessstift auf das auf der betreffenden Aufnahme sichtbare Bild des untersuchten
Punktes geführt. Wenn ein stereoskopisches Sichtgerät fehlt, wird das Messen mechanisch vorgenommen, wenn aber ein solches vorhanden ist, wird die Messung der stereoskopischen, räumlichen Erscheinung ent- sprechend ausgeführt. Während der Messung soll darauf geachtet werden, dass die die Messstifte führende Grundplatte mit der Achse des stereoskopischen Bildpaares parallel ist. Unter der Achse des stereoskopi- schen Bildpaares wird die Verbindungslinie der Mittelpunkte der in oben beschriebener Weise eingestellten
Stereobilder, oder deren entsprechende Messmarken, oder aber die jenen Geraden entsprechende Achse ver- standen, welche die beiden zusammengehörenden Bilder eines beliebigen photographierten Punktes ver- binden.
Wenn kein Sichtgerät (Beobachtungsgerät) vorhanden ist, dann besteht die Messung darin, dass der bewegbare Messstift mittels eines mit der die Parallaxe einstellenden Scheibe in Verbindung stehenden
Triebrades so lange bewegt wird, bis er mit seiner Spitze auf das andere Bild des untersuchten Punktes ge- langt.
Im Falle der Benützung eines stereoskopischen Sichtgerätes wird der auf einer Leiste montierte Mess-
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sichtbaren untersuchten Punkt uberlagert.
Bei der Bewegung des Messstiftes wurde die mit einer geeichten Tiefenmessskala versehene Scheibe verdreht, auf welcher jetzt bei einer Ablesemarke die räumliche Tiefe des Objektpunktes ohne weitere Kalkulation oder Benützung von Tabellen direkt ablesbar ist.
In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemässen Messinstrumentes dargestellt, welche nachstehend näher erläutert werden.
Fig. 1 zeigt den schematischen Grundriss einer ersten Ausführungsform ; Fig. 2 ist ein Schnitt entlang
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zweite Ausführungsform ; Fig. 5 ist ein Schnitt entlang der Linie V-V in Fig. 4 in einem grösseren Massstab und Fig. 6 ist die Draufsicht auf die mit Ableseskala versehene Scheibe im Massstab der Fig. 5.
Bei der in denFig. 1-3 dargestellten ersten Ausführungsform sind auf der Grundplatte 1 ein fester Messstift 2 und eine Ablesemarke 9 angebracht. In der rechenschieberartigen Rinne der Grundplatte ist eine mit einem Messstift 4 versehene verschiebbare Leiste 3 vorgesehen, deren Verzahnung mit dem in die Grundplatte 1 eingebetteten Zahnrad 5 zusammenwirkt (Fig. 2). Das Zahnrad 5 dient zur Einstellung der Parallaxe. In starrer Verbindung mit dem Zahnrad 5 befindet sich das an seinem Umfang mit einer Riffelung lu versehene Triebrad d. Beim Verdrehen des Zahnrades 5 wird die Leiste : 3 in der Grundplatte 1 verschoben. Das Triebrad 8 trägt eine Scheibe 6, die mit einer Messskala für die Messung der Tiefe t versehen ist und die auf Grund der die Tiefe t angebenden oben erwähnten Formel berechnet ist.
Letztere entspricht den Photographien der Stereoröntgenaufnahmen oder den üblichen Stereophotographien.
Die Teilung dieser Skala zeigt, wie schon früher erklärt, einen hyperbolischen Zusammenhang. Eine Arretierschraube 7 ermöglicht für die Dauer der Messung die vorübergehende Kupplung der Scheibe 6 mit dem Triebrad 8 und dem Zahnrad 5. Wenn des Zahnrad 5 verdreht wird, verschiebt sich zwangsläufig auch die Leiste 3 (Fig. 1), wodurch der Mefstift 4 der Leiste präzise bewegt werden kann.
Die Anwendung des erfindungsgemässen Messinstrumentes ist die folgende :
Die dem zusammengehörenden und auszuwertenden Stereobildpaar entsprechende, mit einer Skala versehene Scheibe 6 wird auf das Messinstrument aufgesetzt und dieses bei gelöster Arretierschraube 7 parallel zu den stereoskopischen Vergleichsmarken oder Bildrändern eingestellt. Diese Einstellung geschieht derart, dass der Messstift 2 der Grundplatte 1 auf die Vergleichsmarke des linksseitigen Stereobildes eingestellt, sodann unter Drehen des Triebrades 8 die Leiste 3 so verschoben wird, dass der Messstift 4 auf die Vergleichsmarke des rechtsseitigen Stereobildes gelangt. Die Scheibe 6 wird in der jetzt eingenommenen Stellung der Messstifte 2 und 4 in die Null-Stellung gedreht (Fig. 3) und sodann die Arretierschraube 7 angezogen.
Hierauf wird unter parallelem Verschieben des Messinstrumentes die Spitze des Messstiftes 2 (Fig. 1) auf den auf der betreffenden Aufnahme sichtbaren und zu untersuchenden Objektpunkt eingestellt. Während der Messung muss darauf geachtet werden, dass die Grundplatte 1 zu der Achse des stereoskopischen Bildpaares parallel bleibt. Mangels eines stereoskopischen Messinstrumentes wird nun derart gemessen, dass der Messstift 4 der Leiste 3 mittels des Triebrades 8 und des Zahnrades 5 und der Leiste 3 so lange bewegt wird, bis dieser Stift 4 auf den untersuchten Punkt auf dem andern Bild kommt.
Im Falle der Benützung eines stereoskopischen Sichtgerätes wird hingegen der Messstift 4 in der oben angeführten Weise verschoben, bis der räumlich gesehene Messstift sich auf den ebenfalls räumlich gesehenen untersuchten Objektpunkt setzt. Infolge der Verdrehung des Triebrades 8 wurde auch die Scheibe 6
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verdreht, auf welcher jetzt bei der Ablesemarke 9 die räumliche Tiefe t des untersuchten Objektpunktes ohne irgendwelche Kalkulation oder rabellenbenutzung direkt ablesbar ist. Es genügt die Bereithaltung einer kleinen Serie von Skalenscheiben 6, z. B. vier bis fünf, entsprechend den Abmessungen der Stereo- bildpaare, um die Tiefe des untersuchten Punktes eines beliebigen Stereobildpaares üblicher Dimension i unmittelbar abmessen zu können.
Bei der zweiten Ausführungsform (Fig. 4-6) ist auf der Grundplatte 1 der mit Schrauben einstellbare
Messstift 2'und die Ablesemarke 9 befestigt. In der rechenschieberartigen Rinne der Grundplatte ist die mit dem an ihr befestigten Stift 4 versehene Leiste 3 bewegbar angebracht. Am rechten Ende der Leiste ist, senkrecht sich wegerstreckend, ein Ansatz 11 angeordnet, der sich an der drehbaren und in die Grund- platte 1 eingebetteten Kurvenscheibe oder Exzenterscheibe 5'abstützt. Die Kurvenscheibe 5'dient zur
Einstellung der Parallaxe und ist in ihrem peripheren Verlauf entsprechend der die Tiefe t angebendenBe- rechnungsgleichung ausgebildet. Auf der Scheibe 5'sitzt das Triebrad 8, welches zwecks leichterer Ver- drehbarkeit mit einer Riffelung 10 versehen ist.
Mit dem Verdrehen des Triebrades 8 dreht sich auch die
Kurvenscheibe 5', wodurch unter Mitwirkung des Ansatzes 11 die in der Rinne der Grundplatte 1 ange- brachte Leiste 3 gegen eine Feder verschoben wird. Das Triebrad 8 trägt die mit einer Skala versehene
Scheibe 6' (Fig. 6), deren Teilstriche voneinader einen gleichen Abstand haben. Die Arretierschraube 7 des Messinstrumentes ermöglicht für die Dauer der Messung das Kuppeln der Scheibe 6'mit dem Trieb- rad 8 und der Kurvenscheibe 5'.
Die Ermittlung der Konturlinie der Exzenterscheibe 5'kann folgendermassen geschehen : Die Skalen- scheibe 6'wird, den erwünschten Messgrenzen entsprechend, mit Teilstrichen versehen, die eine gleich- mässige Teilung haben. Vom kleinsten gewählten Radius der Kurvenscheibe 5'ausgehend, wird, entspre- chend den Winkelwerten der Skalenteilung, der Radius der Formscheibe vergrössert. Dieses Vergrössern des
Radius ist mit dem Anwachsen derjenigen Parallaxe, die der auf der Skalenscheibe 6'schon angegebenen
Zunahme der Entfernung-entspricht, identisch, was auf Grund der angegebenen Gleichungen für t zu be- rechnen ist. Auf diese Weise können, z. B. im Abstand von je 50. jene Radien festgestellt werden, die der Teilung der Skalenscheibe 6'entsprechen.
Nachdem diese Radien ermittelt und ihre Fndpunkte mit einer Linie verbunden sind, erhält man die Konturlinie der Kurvenscheibe 5', welche Linie gemäss der entsprechenden Berechnungsformel für t hyperbolisch verläuft.
Die Funktion des Messgerätes gemäss der zweiter Ausführungsform ist folgende :
Zunächst wird das Messgerät zusammengestellt, u. zw. so, dass die Kurvenscheibe 5', welche dem zusammengehörenden, auszuwertenden Stereobildpaar entspricht, derart auf die in die Grundplatte 1 ein- gebettete Achse zu liegen kommt, dass der Ansatz 11 der Leiste 3 sich an der Stelle mit kleinstem Radius der Kurvenscheibe abstützt. Anschliessend wird das Triebrad 8 auf die Scheibe 5'gesetzt, sodann auf das
Triebrad die Skalenscheibe 6'und letztere in Null-Stellung gebracht. Endlich werden die Scheibe 6', das
Triebrad 8 und die Kurvenscheibe 5 mit der Arretierschraube 7 unter Reibungsschluss gekuppelt.
Das Messgerät wird parallel zu den Stereobildern auf Grund der stereoskopischen Vergleichsmarkenund
Bildränder eingestellt, was derart geschieht, dass der Messstift 4 des Messgerätes auf die Vergleichsmarke des rechtsseitigen Stereobildes gesetzt, dann der. Messstift 2'bei Relo'ckerten Einstellungsschrauben auf der Grundplatte so lange verschoben wird, bis der Stift 2'auf die Vergleichsmarke des linksseitigen Bildes gelangt ; nachdem der Stift 2'auf den an der entsprechenden Aufnahme sichtbaren untersuchten Punkt anlangt. Es sei betont, dass während der Messung streng darauf geachtet werden muss, dass die Grundplatte 1 parallel zur Achse des stereoskopischen Bildpaares bleibt.
Wenn kein stereoskopisches Sichtgerät zur Verfügung steht, wird die Messung derart vorgenommen, dass der Stift 4 der Leiste 3 mittels des Triebrades 8 und der Kurvenscheibe 5'so lange verdreht wird, bis dieser Messstift auf das andere Bild des unter- suchten Punktes kommt. Bei Benutzung eines stereoskopischen Sichtapparates wird der Stift 4 dagegen nach der oben beschriebenen Methode so weit verschoben, bis der räumlich gesehene Stift auf den ebenfalls räumlich gesehenen untersuchten Punkt zeigt. Infolge der Verdrehung des Triebrades 8 verschiebt sich auch die Skalenscheibe 6', auf welcher nunmehr bei der Ablesemarke 9 die räumliche Tiefe t des untersuchten Objektpunktes ohne Kalkulation oder Tabellenbenützung unmittelbar abgelesen werden kann.
Es genügt auch hier, eine kleine Serie von Kurvenscheiben entsprechend den Abmessungen der Stereobildpaare. auf Vorrat zu halten, um die Tiefe des untersuchten Punktes eines beliebigen üblichen Stereobildpaares unmittelbar messen zu können.
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