DE1224352B

DE1224352B - X-ray television device with a device for increasing the fine contrasts of fluoroscopic X-ray images using television technology

Info

Publication number: DE1224352B
Application number: DES88759A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Joerg Haendle
Original assignee: Siemens Reiniger Werke AG
Current assignee: Siemens Reiniger Werke AG
Priority date: 1963-12-17
Filing date: 1963-12-17
Publication date: 1966-09-08

Description

Röntgenfernseheinrichtung mit einer Vorrichtung zur Verstärkung der Feinkontraste von Röntgendurchleuchtungsbildem mit fernsehtechnischen Mitteln Die Erfindung betrifft eine Röntgenfernseheinrichtung mit einer im Videokanal zwischen der das Röntgenleuchtschirmbild abtastenden Fernsehkamera und dem mit Mitteln zur Wahl des Kontrastgrades ausgestatteten Bildwiedergabegerät angeordneten Vorrichtung zur Verstärkung der Kontraste kleiner Bilddetails durch Unterdrückung der großflächigen Bildbereiche mit elektrischen Mitteln.X-ray television equipment with a device for amplifying the Fine contrasts of X-ray fluoroscopic images with television technology means The invention relates to an X-ray television device with an in the video channel between the television camera scanning the X-ray fluorescent screen image and the means for Choice of the degree of contrast equipped image display device arranged device to intensify the contrasts of small image details by suppressing the large ones Image areas by electrical means.

Die kleinen Bilddetails (Feinkontraste) von Röntgenleuchtschirmbildern bei gleichzeitiger Unterdrükkung der großflächigen Bildbereiche (Grobkontraste) mit fernsehtechnischen Mitteln zu verstärken, ist an sich bekannt. Man tastet .dazu das Röntgenleuchtschirmbild mit Hilfe zweier Fernsehkameras ab, von denen eine optisch scharf und die andere durch optische Fehlanpassung unscharf auf das aufzunehmende Leuchtschirmbild eingestellt ist. Die von den beiden das Leuchtschirmbild synchron abtastenden Kameras erzeugten Videosignalfolgen werden einer subtraktiven Mischvorrichtung zugeführt. Das dabei entstehende Differenzsignal enthält nur noch diejenigen Details, die von der unscharf eingestellten Kamera nicht erfaßt worden sind. Mit Hilfe dieses Signals wird die Bildwiedergaberöhre in bekannter Weise gesteuert. Dabei entsteht das »harmonisierte« Röntgenbild, das vor einem einheitlich geschwärzten Hintergrund nur noch die für die Diagnose besonders wichtigen feinen Bilddetails enthält, die mit Hilfe der Kontrastregelvorrichtung des Wiedergabegeräts nunmehr in weiten Grenzen eingestellt und dadurch klar herausgeholt werden können. Der Nachteil dieses Verfahrens besteht insbesondere darin, daß der ohnehin durch die Bildverstärker-Fernseheinrichtung sehr beengte Untersuchungsraum des Arztes durch die Anordnung einer zweiten Kamera weiter eingeschränkt wird.The small image details (fine contrasts) of X-ray fluorescent screen images with simultaneous suppression of the large image areas (coarse contrasts) Reinforcing by means of television technology is known per se. You feel for it the fluorescent X-ray image with the help of two television cameras, one of which is optical sharp and the other blurred due to optical mismatch to what is to be recorded Screen is set. The two of them synchronized the screen image Scanning cameras generated video signal sequences are a subtractive mixer fed. The resulting difference signal only contains those details which have not been detected by the disarmed camera. With the help of this Signal, the picture tube is controlled in a known manner. This creates the "harmonized" X-ray image against a uniformly blackened background only contains the fine image details that are particularly important for the diagnosis, the with the help of the contrast control device of the display device now within wide limits can be adjusted and thus clearly extracted. The disadvantage of this procedure is in particular that the anyway through the image intensifier television equipment very cramped examination room of the doctor due to the arrangement of a second camera is further restricted.

Dieser Nachteil wird durch eine andere Vorrichtung vermieden, bei der eine einzige, optisch scharf auf das Röntgendurchleuchtungsbild eingestellte Fernsehkamera vorhanden ist. Die von dieser Kamera erzeugte Videosignalfolge wird mit Hilfe eines Spannungsteilers auf zwei getrennte Kanäle verteilt. Die Signale des einen Kanals werden einer Signalmischeinrichtung direkt zugeführt und die Signale des anderen Kaitals einem Ilfssichtgerät zugeleitet, dessen Bild über eine optisch unscharf eingestellte Hilfsfernsehkamera abgetastet wird. Die Videosignalfolge dieser H%lfsfernsehkamera gelangt ebenfalls an die Signaltnischvorriehtung. Beide Signalfolgen werden in dieser Vorrichtung subtraktiv gemischt und dem Bildwiedergabegerät zugeführt, so ilaß ebenfalls ein »hamonisiertes« Fernsehbild eutsteht. Der technische Aufwand in Form eines zusätzlichen Sichtgeräts und der Hilfsfernsehkamera, den diese Vorrichtung erfordert, ist beträchtlich. Außerdem treten insofern Schwierigkeiten auf, als die Hilfsfernsehkamera optisch sehr genau auf das Schirmbild des Hilfssichtgeräts eingestellt werden muß, da sonst Phasenverschiebungen zwischen den Signalfolgen beider Kanäle auftreten, die den Bildzusammenhang stören.This disadvantage is avoided by using another device the only one that is optically focused on the fluoroscopic image TV camera is present. The video signal sequence generated by this camera becomes distributed over two separate channels with the help of a voltage divider. The signals of the one channel are fed directly to a signal mixing device and the signals of the other Kaital fed to an Ilfssichtgerät, the image of which is optically out of focus auxiliary television camera is scanned. The video signal sequence of this The auxiliary television camera also reaches the signal table device. Both signal sequences are mixed subtractively in this device and fed to the image display device, so that there is also a "harmonized" television picture. The technical effort in the form of an additional viewing device and the auxiliary television camera that this device provides requires is considerable. In addition, there are difficulties in that the Auxiliary television camera optically adjusted very precisely to the screen image of the auxiliary viewing device must be, otherwise phase shifts between the signal sequences of both channels occur that disrupt the context of the picture.

Im folgenden wird ein anderer Weg beschrieben, um das Ziel einer »Harmonisierung« des Röntgenschirmbildes mit einfachen Mitteln zu erreichen. Dazu wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Vorrichtung zu ihrer Ausbildung als sowohl in Zeilenrichtung als auch senkrecht dazu wirkendes Videohochpaßfilter mit einer an sich bekannten Bildaufnahmeröhre. vom Ladungsspeichertyp auszurüsten, an deren Wehneltzylinder bzw. Signalplatte zur Modulation des Elektronenstrahls die Videowechselspannung anliegt, deren Signalplatte durch eine Lichtquelle mit einer solchen konstanten Intensität zu belichten, daß bei jeder mit der Bildabtastung der Fernsehkamera synchron gesteuerten Abtastung der Signalplatte das von der jeweils vorangegangenen Abtastung eingeschriebene Potentialbild gerade noch vollständig vorhanden ist, um deren Elektronenstrahl durch Defokussierung in der Signalplattenebene einen so großen Durchmesser zu geben, daß das auf der Signalplatte eingeschriebene Potentialbild nur die großflächigen Bildbereiche enthält, und die am Arbeitswiderstand der Signalplatte abfallende, nur noch die kleinen Bilddetails enthaltende Videowechselspannung über Verstärker dem Bildwiedergabegerät zuzuführen.Another way of achieving the goal of "harmonization" is described below. of the X-ray screen image can be achieved with simple means. To this end, according to the invention proposed the device for their training as both in the row direction as well as a video high-pass filter that acts perpendicular thereto and has a known one Image pickup tube. to equip the charge storage type on their Wehnelt cylinder or signal plate for modulating the electron beam the video AC voltage is applied, the signal plate by a light source with such a constant To expose intensity that at each synchronous with the image scanning of the television camera controlled scanning of the signal plate that of the previous scanning inscribed potential image is just completely available to their electron beam to give such a large diameter by defocusing in the signal plate plane, that the potential image written on the signal plate is only the large-area Contains image areas, and the dropping at the working resistance of the signal plate, AC video voltage only containing the small image details via amplifier to feed the image display device.

Häufig ist die vollständige Unterdrückung der großflächigen Kontrastbereiche insofern ,^unerwü nscht, als dadurch der dem Röntgenologen geläufige Bildzusammenhang gestört wird. Um die großflächigen Kontrastbereiche in einem gewünschten Umfang beizubehalten, wird in einer Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, die am Arbeitswiderstand abfallende Videosignalspannung und die von der Fernsehkamera erzeugte Videosignalspannung einer ersten Schaltungsanordnung für die subtraktive Mischung beider Signalspannungen und die gemischte Signalspannung zur nochmaligen subtraktiven Mischung mit der von der Fernsehkamera erzeugten Signalspannung einer zweiten Schaltungsanordnung für die subtraktive Mischung zuzuführen und mit dem in dieser Weise gemischten, von großflächigen Grobkontrasten befreiten Videosignal die Bildröhre des Bildwiedergabegeräts zu steuern. Dabei besteht die Möglichkeit, durch. die Anordnung eines regelbaren Verstärkers in einem der beiden Videokanäle oder dadurch, daß eine der Schaltungsanordnungen für die subtraktive Mischung der Videosignale einen regelbaren Verstärkungsgrad besitzt, den Grad :der Grobkontrastunterdrückung zu beeinflussen.Often there is complete suppression of the large contrast areas in so far, ^ undesirable, as thereby the one familiar to the radiologist Image context is disturbed. To achieve the large contrast areas in a desired Maintaining the scope is proposed in a development of the invention that video signal voltage dropping across the working resistance and that of the television camera generated video signal voltage of a first circuit arrangement for the subtractive Mixing of both signal voltages and the mixed signal voltage to repeat subtractive mixing with the signal voltage generated by the television camera second circuit arrangement for the subtractive mixing and with the Video signal mixed in this way and freed from large-scale coarse contrasts to control the picture tube of the picture display device. There is the possibility of by. the arrangement of a controllable amplifier in one of the two video channels or in that one of the circuit arrangements for the subtractive mixing of the Video signals have an adjustable gain, the degree: the coarse contrast suppression to influence.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden an Hand eines Ausführungsbeispiels im folgenden näher erläutert.Further details of the invention are given on the basis of an exemplary embodiment explained in more detail below.

Die Röntgenstrahlenquelle 1 erzeugt auf dem Eingangsleuchtschirm des Röntgenbildverstärkers 2 ein Schirmbild des Aufnahmeobjektes 3. Das auf dem Ausgangsleuchtschirm des Bildverstärkers erscheinende verstärkte Schirmbild wird über die Optik 4 von der Fernsehkamera 5 aufgenommen und in elektrische Videosignale verwandelt. Diese Videosignale werden vom Vorverstärker 6- verstärkt und zu einem Teil über den Eingangsverstärker 8 dem Videohochpaßfilter 9 zugeführt. Dieses Videohochpaßfilter besitzt eine an sich bekannte Bildaufnahmeröhre 10 vom Ladungsspeichertyp. Die Kathode dieser Röhre ist über den Kathodenwiderstand 11 mit Masse verbunden. Die Signalplatte ist über den Arbeitswiderstand 13 an den positiven Pol einer nicht dargestellten Spannungsquelle angeschlossen, deren negativer Pol ebenfalls mit Masse verbunden ist. Eine Lampe 12 setzt die Signalplatte einer dauernden gleichmäßigen Beleuchtung aus. Der vom Eingangsverstärker 8 kommende Videowechselstrom erzeugt am Kathodenwiderstand 11 einen entsprechenden Spannungsabfall, der die Spannung zwischen Kathode und Signalplatte moduliert..Wenn nun der Elektronenstrahl durch nicht dargestellte Ablenkmittel über die Signalplatte geführt wird, so nimmt die der Kathode zugewandte Seite der -Signalplatte, die vor der Abtastung das positive Potential der Spannungsquelle besitzt, an jedem abgetasteten Ort etwa dasjenige Potential an, das zu dem betreffenden Zeitpunkt an der Kathode herrscht. Auf diese Weise entsteht auf der Signalplatte ein Potentialbild, das dem von der Fernsehkamera aufgenommenen Schirmbild entspricht. Gleichzeitig findet an jedem Ort der Signal platte eine dem jeweiligen Potential entsprechende Stromverschiebung statt; die am Arbeitswiderstand. 13 einen entsprechenden Spannungsabfall hervorruft. Dieser Spannungsabfall ist dem am Kathoden= widerstand 11 propör-tibnäl. Durch die konstante Beleuchtung der Sighalplätte wird nun bewirkt, daß die Potentiale aller Punkte der Signalplatte um einen bestimmten Beträg,-"dei"vbn der Beleuchtungszieit urid der- Beleüehtüng@stärke abhängig. ist, -zurüekf gehen. Da die Zeit zwischen zwei Abtastungen eines Punktes konstant ist, hängt also der Potentialrückgang nur von der Beleuchtungsstärke ab. Wird die Beleuchtungsstärke nun so gewählt, daß die Signalplatte an keiner Stelle während der Zeit zwischen der Abtastung zweier am gleichen Ort befindlicher Bildpunkte vollständig entladen wird, so findet bei allen weiteren Abtastungen - vorausgesetzt, daß der Bildinhalt gleich bleibt -, an allen Bildpunkten zur Wiederherstellung des bei der jeweils vorangegangenen Abtastung vorhandenen Potentials eine konstante Ladungsverschiebung statt, die im Arbeitswiderstand 13 nur noch einen Gleichstrom erzeugt.The X-ray source 1 generates a screen image of the object 3 on the input luminescent screen of the X-ray image intensifier 2. The intensified screen image appearing on the output luminescent screen of the image intensifier is recorded by the television camera 5 via the optics 4 and converted into electrical video signals. These video signals are amplified by the preamplifier 6 and are partly fed to the video high-pass filter 9 via the input amplifier 8. This video high-pass filter has a known image pickup tube 10 of the charge storage type. The cathode of this tube is connected to ground via the cathode resistor 11. The signal plate is connected via the load resistor 13 to the positive pole of a voltage source, not shown, the negative pole of which is also connected to ground. A lamp 12 exposes the signal plate to constant, uniform lighting. The alternating video current coming from the input amplifier 8 generates a corresponding voltage drop across the cathode resistor 11 , which modulates the voltage between the cathode and the signal plate has the positive potential of the voltage source prior to scanning, at each scanned location approximately the same potential that prevails at the cathode at the relevant point in time. In this way, a potential image is created on the signal plate which corresponds to the screen image recorded by the television camera. At the same time, a current shift corresponding to the respective potential takes place at each location of the signal plate; those at work resistance. 13 causes a corresponding voltage drop. This voltage drop is proportional to that at the cathode resistor 11. The constant lighting of the Sighalplat causes the potentials of all points of the signpost to be dependent on a certain amount - "dei" on the lighting target and the lighting intensity. is to go back. Since the time between two scans of a point is constant, the drop in potential depends only on the illuminance. If the illuminance is now chosen so that the signal plate is not completely discharged at any point during the time between the scanning of two pixels located at the same place, then in all further scans - provided that the image content remains the same - at all pixels for restoration of the potential present in the previous scanning, a constant charge shift takes place, which only generates a direct current in the load resistor 13.

Dieser Effekt kann im Sinne der Erfindung auf folgende Weise zur Unterdrückung nur derjenigen Videosignalfrequenzen herangezogen werden, die den großflächigen Bildbereichen entsprechen. Der Durchmesser des Elektronenstrahls in der Signalplattenebene wird mit Hilfe der bekannten, nicht dargestellten Fokussierungsmittel so groß gewählt, daß auf der Signalplatte nur diejenigen großflächigen Bilddetails als Potentialbild eingeschrieben werden, die unterdrückt werden sollen. Die Unterdrückung geschieht auf die bereits beschriebene Weise. Der nicht aufgezeichnete hochfrequente Anteil des Videosignals führt zu keiner Potentialverschiebung auf der Signalplatte. Sie wirkt daher nur als Kopplungsglied für diesen Signalanteil, der unmittelbar als Wechselspannung am Arbeitswiderstand auftritt. Die beschriebene Methode führt natürlich nur bei konstantem bzw. langsam wechselndem Bildinhalt zum Erfolg, denn das auf der Signalplatte aufgezeichnete Potentialbild tritt ja nur dann am Arbeitswiderstand nicht in Erscheinurig, wenn das jeweils folgende Bild wenigstens annähernd deckungsgleich auf die Signalplatte aufgezeichnet wird. Diese Voraussetzung ist aber bei medizinischen Objekten meist erfüllt.This effect can be suppressed in the following manner within the meaning of the invention only those video signal frequencies are used which correspond to the large area Correspond to image areas. The diameter of the electron beam in the plane of the signal plate is chosen so large with the help of the known, not shown focusing means, that on the signal plate only those large-scale image details as a potential image that are to be suppressed. The oppression is happening in the manner already described. The unrecorded high-frequency portion of the video signal does not lead to a potential shift on the signal plate. she therefore acts only as a coupling element for this signal component, which is directly as AC voltage occurs at the work resistor. The method described leads naturally only with constant or slowly changing image content to success, because that on The potential image recorded on the signal plate only occurs at the working resistance not appear if the following picture is at least approximately congruent is recorded on the signal plate. However, this requirement applies to medical Objects mostly fulfilled.

Die am Arbeitswiderstand entstehende, nur noch Feinkontraste enthaltende »harmonisierte« Videowechselspannung wird nun einem ersten Mischverstärker 14 für die subtraktive Mischung zweier Signalspannungen zugeführt. Die andere diesem Mischverstärker übermittelte Videowechselspannung ist unmittelbar dem Vorverstärker 6 entnommen und enthält demgemäß alle Signalfrequenzen. Durch die subtraktive Mischung der beiden Spannungen entsteht am Ausgang dieses Mischverstärkers eine nur noch großflächige Bilddetails enthaltende Wechselspannung, die einem zweiten entsprechenden Mischverstärker 15 zugeführt und abermals mit der vom Vorverstärker6 entnommenen Wechselspannung subtraktiv gemischt wird. Die am Ausgang dieser Schaltungsanordnung entstehende Wechselspannung enthält wiederum nur noch die für die Diagnose besonders wesentlichen kleinen Bilddetails geringen Durchmessers, die über den Hauptverstärker 16 dem Bildwiedergabegesät 17 zugeführt sind. Die Schaltungsanordnung 7 mit den beiden Mischverstärkern 14, 15 hat die Aufgabe, den Grad der Unterdrückung dei# großflächigen Bilddetails zu beeinflussen. Diese Beeinflussurig kann dadurch geschehen, daß zwischen dem Ausgang der ersten Mischstufe und dem Eingang der zweiten Mischstufe ein regelbarer Verstärker 18 eingefügt ist. Mit Hilfe eines an sich bekannten und nicht dargestellten Kontrastreglers am Bildwie,: dergabegerät -17 kann nun der Kontrast des »harmo=. nisierteri« Signals sehr viel stärker angehoben werr. den, als es der: Fa11 sein würde,: wenn- die -kleiMil. Bilddetails - wie es bei Röntgenschirmbildern häufig vorkommt - großflächigen, unter Umständen stark geschwärzten Bereichen überlagert sind. In diesem Fall bleibt für die Kontrastverstärkung der feinen Bilddetails nur noch ein geringer Teil der Gradationskurve übrig, während sie nach erfolgter »Harmonisierung« vollständig ausgenutzt werden kann.The one that arises at the working resistance and contains only fine contrasts "Harmonized" AC video voltage is now a first mixer amplifier 14 for the subtractive mixture of two signal voltages is supplied. The other one this mixer amplifier The transmitted AC video voltage is taken directly from the preamplifier 6 and accordingly contains all signal frequencies. By subtractive mixing of the two The voltage that arises at the output of this mixer amplifier is only over a large area AC voltage containing image details, which is sent to a second corresponding mixer amplifier 15 and again with the AC voltage taken from the preamplifier6 is mixed subtractively. The resulting at the output of this circuit arrangement Alternating voltage, in turn, only contains those that are particularly important for diagnosis small image details of small diameter, which are transmitted to the image display device via the main amplifier 16 17 are supplied. The circuit arrangement 7 with the two mixer amplifiers 14, 15 has the task of controlling the degree of suppression of large-area image details influence. This influencing can happen that between the output the first mixer stage and the input of the second mixer stage a controllable amplifier 18 is inserted. With the help of a contrast regulator known per se and not shown on the image like: dergabgerät -17 the contrast of the »harmo =. nized signal raised a lot more. as it would be: Fa11: if- the -kleiMil. Image details - as is often the case with X-ray screens - large areas, possibly under certain circumstances heavily blackened areas are superimposed. In this case remains for contrast enhancement of the fine image details only a small part of the gradation curve remains while it can be fully utilized once it has been »harmonized«.

Claims

Claims: 1. X-ray television equipment with one in the video channel between the television camera scanning the fluorescent X-ray image and the one with Means for selecting the degree of contrast equipped image display device arranged Device for enhancing the contrasts of small image details by suppressing them the large-area image areas with electrical means, d a -characterized by, that the device for their training as both in the line direction and perpendicular a video high-pass filter acting for this purpose is a known image pick-up tube of the charge storage type (10) contains, on the Wehnelt cylinder or signal plate for modulating the electron beam the video AC voltage is applied, the signal plate of which is provided by a light source (12) is exposed at such a constant intensity that each with the image scan the television camera (2) synchronously controlled scanning of the signal plate from the The potential image written in the previous scan is still just complete is present, and its electron beam by defocusing in the signal plate plane has such a large diameter that the inscribed on the signal plate Potential image contains only the large areas of the image, and that the work resistance (13) the video AC voltage falling from the signal plate, only containing the small image details is fed to the image display device (17) via an amplifier.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the diameter of the scanning beam of the image storage tube (10) can be regulated with the aid of focusing means known per se.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the working resistor (13) falling AC video voltage and the AC video voltage generated by the television camera a first mixer amplifier (14) for the subtractive mixing of the two voltages and the resulting voltage for subtractive mixing again with that of the television camera generated voltage to a second mixer amplifier (15) for the subtractive mixing are supplied, with at least one of the mixer amplifiers has an adjustable gain.