DE1764414B2 - Roentgenschichtbildgeraet mit einem antriebsmittel zur erzeugung einer schichtbewegung und mit einer fernseheinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Röntgenschichtbildgerat mit einem Antriebsmittel zur Erzeugung einer Schiehtbewegung und mit einer Fernseheinrichtung, die eine elektronische Bildaufnahmevorrichtung für die Umwandlung des vom Riintgenschichi bildgerät erzeugten Röntgenbiides in Videosignale, eine elektrische Bildspeichervorrichtung zum Einspeichern der während des Schichtablaufs von der Bildaufnahmevorrichtung entsprechend dem aufgenommenen Röntgenbild erzeugten Videosignale sowie ein Ablenkmittel zur Erzeugung eines Bildrasters umfassendes Bildwiedergabegerät, dem die gespeicherten

ίο Videosignale zur Umwandlung in ein sichtbares Bild zuführbar sind, aufweist.

Bei den bekannten Schichtaufnahmeverfahren muß für jede darzustellende Schicht ein Röntgenbild angefertigt werden. Entweder geschieht dies zeitlich nacheinander oder, beim sogenannten Simultanschichten, gleichzeitig. Das erstgenannte Verfahren nat den Nachteil, daß sich, insbesondere bei der Darstellung kontrastmittelgefüllter Organe, das Erscheinungsbild des dazustellenden Organs während der für mehrere Aufnahmen erforderlichen Zeit ändern kann, was zu Schwierigkeiten bei der Auswertung der Schichtserie führt. Außerdem ist die Strahlenbelastung des Patienten bei der Anfertigung einer Schichtserie sehr hoch. Beim zuletzt genannten Verfahren, bei dem meist 5 bis 7 Film-Folien-Kombinationen in einer Spezialkassette deckungsgleich übereinandergelegt sind, bestimmt die Höhe des jeweiligen Films innerhalb des Film-Folien-Pakets die Lage des zugehörigen virtuellen Drehpunktes als Schnittpunkt der Zentralstrahlen aus den verschiedenen Projektionsrichtungen mit der Mittelsenkrechten und damit die Schichtebene. Dieses Verfahren hat die beiden folgenden Nachteile. Erstens muß di= Strahlung, die den, in Strahlenrichtung gesehen, htzten Film belichtet, die darüberliegenden Film-Folien-Kombinationen durchdrungen haben. Dies führt dazu, daß die erforderKjhe den Patienten belastende Dosis das vier- bis sechsfache derjenigen einer Einzelaufnnhme beträgt, also immer noch sehr hoch ist. Darüber hinaus ist es nicht möglich, die Fo lien-Kombinationen hinsichtlich ihrer Empfindlich keit derart abzustimmen, daß die mittlere Schwärzung jedes einzelnen Films der Kombination unabhängig von der Strahlenhärte gleich groß ist. Zweitens ist durch die Lage der Filme und ihre Anzahl die Lage und Anzahl der abgebildeten Schichtebenen bestimmt und kann nach der Belichtung nicht mehr geändert werden. Stellt sich nach der Auswertung heraus, daß die Lage der Schichten für eine sichere Diagnose nicht optimal ist, so muß die Aufnahme wiederholt werden, so daß der Patient abermals mit der relativ hohen Dosis belastet wird und außerdem die Filme der vorhergehenden Aufnahme wertlos sind.

Bei der Erfindung ist von der Erkenntnis ausgegangen, daß in einem einzigen Bewegungsablauf des Schichtgerätes die Information für eine praktisch unbegrenzte Anzahl von Schichten potentiell enthalten ist und daß die bisherige Schichttechnik mit ihrer wegen der Vielzahl der Abläufe bzw. der gleichzeitig zu durchstrahlenden Film-Folien-Kombinationen ge genüber normalen Röntgenaufnahmen hohen Strah lenbelastung für den Patienten nur dazu dient, die Technik des Verwischens, d. h. des Eliminierens von Überschußinformation, zu ermöglichen. Die hohe Strahlenbelastung ist dabei also ausschließlich zur Durchführung einer bisher für unerläßlich gehaltenen bestimmten Art der Verwischungstechnik erforderlich.

Aus der Zeitschrift »Fortschritte auf dem Gebiete

der Röntgenstrahlen«. Bd. 106, 1967. Nr. 2. S. 2S3 bis 287, Ist bereits ein Röntgensehichthildgerat der eingangs beschriebenen Art m"it einem Antriebsmittel zur Erzeugung einer Schichtbewegung und mit einer Fernseheinrichtung für die Aufnahme, Wiedersähe lind gegebenenfalls Zwischenspeicher-ins des Schichtbildes bekannt. Mit der dort besehrfebenen Einrichtung ist es jedoch nur möglich, das in der Bildebene des Röntgenschichthildgcrätes erscheinende Rontgenbild mit fernsehtechnischen Mitteln aufzunehmen und, gegebenenfalls unter Zwischenspeicherung, auf einem Bildmonitor wiederzusehen. Dabei vertritt die Fernseneinrichlunggewissermaßen den bei Schichtgeraten der bisherigen Bauart häufig vorsesehenen. an Stelle des Röntgenfilms in die Bildebene einführ'oaren Röntgendurchleuchtungsschirm zur Kontrolle des Schichtablaufs unter Durchleuchumgsbedingungen. Selbst wenn man, wie es in der Zeitschrift »Röntgenpraxis«, Jahrg. 17,1964, Nr. 6, S. 127 bis 139, auf Seite 136 besehrieben ist, in Verbindung mit einer solchen Fernseheinrichiung das auf dem Fernseh-Bildwiedergabegerät erscheinende Schirmbild mittels einer Foto-Kamera aufnehmen und dadurch zu einem Summenbild integrieren würde, käme es dabei lediglich zu einem Röntgenschichtbild der bekannten Art mit dem einzigen Unterschied, daß die Technik der direkten Aufnahme durch Einführen eines Röntgenfilms in die Aufnahmeebene zu einer Indirektaufnahme über die Fernschkette ersetzt wäre. An den beschriebenen Nachteilen bezüg'ich der Strahlenbelastung des Patienten würde sich durch diese Einrichtung im Prinzip nichts ändern. Lediglich dann, wenn man eine deutliche Verminderung der Aufnahmequalität in Kauf nehmen will, führt die Indirekt-Aufnahmetechnik über die Fernseheinrichtung zu einer etwas verminderten Strahlenbelastung. Dafür steigt aber der Zeitaufwand für die Herstellung einer Viekahl von Schichtaufnahmen gegenüber derjenigen der Simultan-Schichttechnik, weil diese hierbei weg^n der Notwendigkeit zur Anordnung des nur eine einzige Aufnahmeebene besitzenden Röntgenbildverstärkers nicht anwendbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Röntgenschichtbildgerät mit einer Fernseheinrichtung für die Umwandlung des vom Röntgenschichtbildgerät erzeugten Röntgenbildes in ein sichtbares Bild so auszub<;j<Mi, daß aus den bei einem einzigen Bewegungsablauf unter Strahlenbelastung des Patieiten aufgenommenen Bildinformationen das einer beliebigen Schicht des durchstrahlten Körpers entsprechende Röntgenbild ohne weitere Strahlenbela·· stung des Patienten und ohne zusätzliche Bewegungsablaufe des Röntgenschichtbildgerates gewonnen werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einem Schichtbildgerät der eingangs genannten Art erfindungsgerpäß dadurch gelöst, daß dem Antriebsmittel zur Erzeugung der Schichtbewegung des Röntgenschichtbildgerates ein elektrischer Signalgeber zugeordnet ist, der ein der jeweiligen Verschiebung der Röntgenröhre aus ihrer Mittellage infolge der Schichtbewegung proportionales elektricches Lagesignal erzeugt und der mit der Bildspeichervorrichtung so verbunden ist, daß das Lagesignal in ihr gespeichert wird, daß ferner eine Steuervorrichtung vorhanden ist, die das Lagesignal während der Übertragung des gespeicherten Bildes von der Bildspeichervorrichtung übernimmt und die auf die Ablenkmittel des Bildwiedergabegerätes derart einwirkt, daß diese das Bildra>ter wahrend der jeweiligen Wiedereahedauer des jingespeicherten Ronigenbildes in eine der Relativ verschiebung der jeweils darzustellenden Schicht de- Aufnahmeobjektes gegenüber dem ruhenden Anteil des Bildinhaltes gleiche Bewegung versetzen, so daß die darzustellende Schicht auf dem Wiedergabeschirm des Biluwiedcrgabegerates gegenüber den restlichen Bikianieilett ruhend dargestellt wird, und daß weitere Bildspeichermittel vorhanden sind, die das auf dem Bildschirm des Bildwiedergabegerates erscheinende l-er.isehhild zu einem Summenbild integrieren.

Die Erfindung bietet gegenüber den bisherigen Schichtverfahren, insbesondere gegenüber dem Simulian-Schichtvert'ahren. die folgenden Vorteile: Er-'■tens ist die Dosiseinsparung beträchtlich, denn die Information de- durch einen einzigen Bewegungsab- laui gewonnenen Rontg<_nbildes ist zur Herstellung beliebig vieler SchichtbiMer ohne weitere Sirnhlenbelasiungdes Patienten von lusnutzbar. Darüber hinaus ist für ein mit fernsehtechnischen Mitteln aufgenommenes Schichtbild und damit für den gesamten Bewegungsablauf nur etwa der zehnte Teil der für eine Einzeischichtaufnahme bisheriger Art mit einer FiIm-Folien-Kombination erforderlichen Dosis ausreichend. Zweitens kann man mit einer niedrigeren Röhrenspannung arbeiten, da die Strahlung keinen relativ stark absorbierenden Foliensatz zu durchdringen hat. Dabei kann man die Höhe der Röhrenspannung im Gegensatz zum Simultan-Schiehtverfahren, bei dem der Foliensatz auf eine bestimmte Strahlenqualität abgestimmt ist, frei wählen. Drittens entfällt der bildverschlechternde Streustrahlenanteil des Foliensatzes. Viertens sind die Fernsehschichtbilder fernübertragbar und es lassen sich bei ihnen die bekannten Fernsehmethoden zur Kontraststeigerung und Kontrastharmonisierung anwenden. Fünftens ist der Filmverbrauch bei einer evtl. erforderlichen Filmdokumentation gering, wenn das erfindungsgemäß ausgebildete elektronische Schichtbildgerät zum Aufsuchen der diagnostisch relevanten Schichtebene benutzt wird.

In einer Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, der elektrischen Steuervorrichtung ein Einstellmittel für die freie Wahl der Höhendifferenz zweier aufeinanderfolgender Schichten sowie Mittel zur Steuerung einer automatischen Schichtfolge entsprechend der eingestellten Schichthöhendifferenz zuzuordnen. Dadurch ist es ohne jede an sich nach jedem Schi-htablauf erforderliche Einstellung bzw. Auslösung möglich, das gesamte Aufnahmeobjekt oder Teile davon automatisch durchzuschichten und bei Erreichen der diagnostisch interessanten Schichttiefe den Ablauf zu unterbrechen. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgerchlagen, Steuermittel für die Eingrenzung des Bildformats am Bildwiedergabegerät in Abhängigkeit von der Größe der gewählten Rasterversetzung vorzusehen. Damit ist erreicht, daß auch ein an der Peripherie eines voluminösen Körpers liegendes Schichtbild bei relativ großem maximalen Schichtwinkel noch innerhalb des durch den Bildschirm des Bildwiedergabegerates bestimmten Formates bleibt.

Die Erfindung wird am folgenden Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 das geometrische Prinzip eines Röntgenschichtbildgerätes, von dem die Erfindung ausgeht, Fig. 2 eine einfache Einrichtung mit fotografischer

Bildintegration und

Fig. 3 eine Einrichtung mit automatisch gesteuertem Ablauf und Bildintegration durch Magnctplattenspeicherung. ^^

In F i g. 1 ist ein Aufnahmeobjekt 1 auf einer Tischplatte 2 eines bekannten und daher im einzelnen nicht dargestellten Röntgenschichtbildgerätes gelagert. Oberhalb der Tischplatte ist eine Röntgenröhre 3, unterhalb der Tischplatte ein Kassettenbehälter 4 angeordnet. Röntgenröhre und Kassettenbehälter sind durch eine Stange 5, die gleichzeitig die Richtung des Zentralstrahls der Röntgenröhre 3 bestimmt, gekoppelt. Die Stange 5 ist im Drehpunkt 6 gehaltert und bewegt mit Hilfe nicht dargestellter Antriebsmittel einerseits die Röntgenröhre derart, daß sich ihr Fokus 7 stets auf der horizontalen Linie 8 befindet und andereiseits den Kassettenbehälter gegenläufig zur Röntgenröhre in der Weise, daß der Angriffspunkt 9 der Stange eine zur Linie 8 parallele Linie 10 beschreibt. Im Kassettenbehälter befinden sich in Bildebenen 11 bzw. 12 zwei Filme 13 bzw. 14, die bei einer Auslenkung der Röntgenröhre gleich lange Wege zurücklegen. Die auf diesen Filmen in den Bildebenen 11 bzw. 12 abgebildeten Objektebenen 15 bzw. 16 ergeben sich bei der Schichtbewegung aus der Lage der virtuellen Drehpunkte 17 bzw. 18 als Schnittpunkte der Zentralstrahlen 19 bzw. 20 mit der Mittelsenkrechten. Wolle man mit dem Film 13 in der Bildebene 11 ein Schichtbiid von der Objckicbcite 16 herstellen, so dürfte der Film 13 beim gezeichneten Schichtwinke] des Zentralstrahls der Röntgenröhre sich nicht um die Strecke Y verschieben, sondern nur um die Strecke X = Y- dX.

Der Erfindung liegt nun folgender Gedankengang zugrunde. Ersetzt man den Kassettenbehälter durch eine elektronische Bildaufnahmevorrichtung, so bewegt sich diese Vorrichtung in der gleichen Weise, wie sich vorher der Kassettenbehälter bewegt hat, also um die Strecke Y. Zeichnet man nun die während des Bewegungsablaufs des Schichtgerätes entstandene Bildfolge etwa magnetisch auf und führt sie einem Bildwiedergabegerät zu, so kann man z. B. durch Abfotografieren der auf dem Schirmbild des Bildwiedergabegerätes erscheinenden Bildfolge ein Schichtbild etwa von der Objektebene 15 erhalten, wenn der Eingangsbildschirm der elektronischen Bildaufnahmevorrichtung in der Bildebene 11 liegt. Lenkt man nun den Eingangsleuchtschirm der Bildaufnahmevorrichtung in der gezeichneten Stellung um den Betrag dX weniger aus, so erhält man ein Schichtbiid von der Objektebene 16. Der Wert von dX ist dabei, entsprechend dem Strahlensatz, proportional dem Abstand der Röntgenröhre von der Mitteüage. Je nach Größe und Vorzeichen von dX erhält man Schichtbilder für Objektebenen, die mehr oder weniger über bzw. unter der durch den Angriffspunkt 9 gehenden Ebene des Schichtgerätes liegen. Durch eine relative Verschiebung der Bildebene gegenüber der durch den Angriffspunkt gegebenen Lage ist also die abgebildete Objektebene veränderbar.

Von dieser grundsätzlichen Erkenntnis ausgehend ist in Fi g. 2 eine Anordnung zur Realisierung der an Hand von Fig. 1 beschriebenen Überlegungen mit fernsehtechnischen Mitteln dargestellt. EHe Einrichtung besitzt einen Magnetbandspeicher 21 für die Aufzeichnung der von einer Bildaufnahmevorrichtung 22 erzeugten Videosignale, die nach Beendigung der Aufzeichnung einem Fernsehsichtgerät 23 zugeführt und von einer Kamera 24 als Schichtbild aufgezeichnet werden. Um die Schichttiefe verändern zu können, wird nun an Stelle der Bildaufnahmevorrichtung das Raster des Fernsehsichtgerätes während der Bildübertragung um den jeweils erforderlichen Betrag dX versetzt. Diese Rasterversetzung wird durch nicht dargestellte, bekannte Ablenkmittel kontinuierlich oder in diskreten Sprüngen periodisch mit der Bildablenkung vorgenommen, beispielsweise bei jedem

ίο Halbbildwechsel. Die Verschiebung der auf dem Wiedergabeleuchtschirm 25 des Fernsehsichtgeräts erscheinenden Bilder ist als Versetzung k dX bei zwei kreisförmig ausgeblendeten Bildern dargestellt. Die Größe der Versetzung ist natürlich begrenzt durch die Größe des Aufnahmeobjekts, das von dem schraffiert dargestellten Restbild überdeckt werden muß. Um die Größe der Versetzung und damit die Schichthöhe auswählen zu können, besitzt das Fernsehsichtgerät eine Steuervorrichtung 26. Um die Schichthöhe einstellen

ao zu können, muß, da die Größe der Versetzung des Fernsehrasters der Röhrenbewegung, d. h. dem Abstand des Brennflecks der Röntgenröhre von der Mittelsenkrechten, proportional ist, eine entsprechende Steuergröße in das Steuergerät eingegeben werden, die den Schnjhtmaßstab bestimmt. Um diese Steuergröße zu erzeugen, ist ein Einstellabgriff 27 eines einstellbaren Widerstandes 28 mit der Stange 5 verbunden, dessen Abgriffswert in eine Signalerzeugerstufe 29 eingegeben wird, die ein entsprechendes Pnsitionssignal erzeugt und beispielsweise auf die Tonspur des Videobandes aufzeichnet. Beim Ablauf der gespeicherten Szene wird das Positionssignal in die Steuervorrichtung 26 für die Rasterversetzung eingegeben, die den Betrag der Versetzung entsprechend dem eingegebenen Positionssignal derart bestimmt und anzeigt, daß eine der eingestellten Schichthöhe entsprechende Rasterversetzung bewirkt wird.

In Fig. 3 ist eine weitgehend automatisierte Einrichtung dargestellt. Zum Aufzeichnen des von der Bildaufnahmevorrichtung kommenden Fernsehsignals sowie des vom Signalgeber erzeugten Positionssignals ist ein Magnetplattenspeicher 30 vorhanden, der das aufgezeichnete Fernsehsignal einem Hilfssichlgerät 31 zuführt, dessen Leuchtschirmbild von einer Fernsehkamera 32 mit Bildspeicherröhre aufgenommen wird, die das während des Schichtablaufs integrierte Bild dem Magnetplattenspeicher 30 zuführt, der das gespeicherte Bild dem Fernsehsichtgerät 33 zuleitet, auf dem es beliebig lange sichtbar gemacht und gegebenenfalls auch fotografiert werden kann. Zur Steuerung des Programmablaufs dient eine Programmsteuervorrichtung 34, die folgende Funktionen erfüllt. Für die Dauer des Bewegungsablaufs des Schichtgerätes schallet sie den Magnetplattenspeicher

_5S in die Eingabepositicn und nach beendeter Aufzeichnung in die Wiedergabeposition, so daß der Plattenspeicher das aufgezeichnete Signal dem Hilfssichigerüt 31 zuführt. Nai-Ί beendetem Bewegungsablauf steuert sie die Größe der Rasterversetzung des Hilfs-

Sichtgerätes entsprechend dem an einem Schichthöhenwähler 35 eingestellten Wert bzw. entsprechend der an einem Schichtzahlwähler 36 eingestellten Anzahl von Schichten pro Objekt bei automatischem Schichtdurchlauf, d. h. bei der Wiedergabe des gesam-

6g ten in Einzelschichten aufgeteilten Aufnahmeobjekts. Gleichzeitig schaltet sie die Fernsehkamera in die Aufnahmepositicn. Nach beendeter Aufzeichnung eines jeden Schichrhildes verbindet sie die Fernsehka-

mera mit dem Plattenspeicher, schaltet die Kamera in Wiedergabeposition und den Plattenspeicher in Aufnahmeposition, so daß das auf der Kamera aufgezeichnete Schichtbild vom Plattenspeicher aufgenommen v/rd. Das aufgenommene Bild wird dann vom

Fernsehsichtgerät 33 in beliebiger Häufigkeit wiedergegeben. Dieser Vorgang ist so oft wiederholbar, bis alle gewünschten Schichten aus dem vom Plattenspeicher aufgenommenen Röntgenbild am Fernsehsichtgerät wiedergegeben sind.

Hierzu I Bl.itt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Röntgenschichtbiidgerät mit einem Antriebsmittel zur Erzeugung einer Schiehtbewegung und mit einer Fernseheinrichtung, die eine elektronische Bildaufnahmevorrichtung für die Umwandlung des vom Röntgenschichtbildgerat erzeugten Röntgenbiides in Videosignale, eine elektrische Bildspeichervorrichtiing zum Einspeichern der während des Schichtablaufs ,on der Bildaufnahmevorrichtung entsprechend dem aufgenommenen Röntgenbild erzeugten Videosignale sowie ein Ablenkmittel zur Erzeugung eines Bildrasters umfassendes Bildwiedergabegerät, dem die gespeicherten Videosignale zur Um wandlung in ein sichtbares Bild zuführbar sind, aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß dem Antriebsmittel ein elektrischer Signalgeber (27, 28, 29) zugeordnet ist, der ein der jeweiligen Verschiebung der Röntgenröhre (3) aus ihrer Mittellage infolge der Schiehtbewegung proportionales elektrisches Lagesignal erzeugt und der mit der Bildspeichervorrichtung (21:30) so verbunden ist, daß das Lagesignal in ihr gespeichert wird, daß ferner eine Steuervorrichtung (26: 34) vorhanden ist, die das Lagesignal während der Übertragung des gespeicherte" Bildes von der Bildspeichervorrichtung (21: 30) übernimmt und die auf die Ablenkmittel des Bildwiedergabegerätes (23: 31) derart einwirkt, daß diese aas Bildraster während der jeweiligen Wiedergabedauer des eingespeicherten Röntgcnschichtbildes in eine der Relativverschiebung der jeweils darzustellenden Schicht des Aufnahmeobjektes (1) gegenüber dem ruhenden Anteil des Bildinhaltes gleiche Bewegung versetzen, so daß die darzustellende Schicht auf dem Wiedergabeschirm des Bildwiedergabegerätes (23; 31) gegenüber den restlichen Bildanteilen ruhend dargestellt wird, und daß weitere Bildspeichermittel (24; 32) vorhanden sind, die das auf dem Bildschirm (25) des Bildwiedergabegeiätes (23; 31) erscheinende Fernsehbild zu einem Summenbild integrieren.

2. Röntgenschichtbildgerat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Steuervorrichtung (34) ein Einstellmittel (36) für die freie Wahl der Höhendifferenz zweier aufeinanderfolgender Schichten sowie Mittel zur Steuerung einer automatischen Schichtfolge entsprechend der eingestellten Schichthöhendifferenz besitzt.

3. Röntgenschichtbildgerat nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Steuermittel für die Eingrenzung des Bildformats am Bildwiedergabegerät (23; 31) in Abhängigkeit von der Größe der gewählten Rasterversetzung.