DE19505964C2

DE19505964C2 - Device for generating x-ray images

Info

Publication number: DE19505964C2
Application number: DE1995105964
Authority: DE
Inventors: Dietrich Dipl Ing Hassler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1995-02-21
Filing date: 1995-02-21
Publication date: 1997-08-14
Anticipated expiration: 2015-02-22
Also published as: DE19505964A1

Description

Durch US-5 079 426 ist eine Vorrichtung zur Erzeugung von Röntgenbildern mit einer a-Si : H-Detektormatrix bekannt. Vor dieser Detektormatrix ist eine Szintillatorschicht angeord net, die die Röntgenstrahlung in sichtbares Licht wandelt, welches dann durch die Detektormatrix in entsprechende elek trische Signale gewandelt wird.Through US-5 079 426 a device for the production of X-ray images with an a-Si: H detector matrix are known. In front a scintillator layer is arranged on this detector matrix net, which converts the X-rays into visible light, which is then converted into corresponding elec trical signals is converted.

Mit der bekannten Vorrichtung können Röntgenbilder in elek tronischer, digitaler Form erzeugt werden. Auf Röntgen-Film bilder kann jedoch nicht ganz verzichtet werden. Es ist deshalb erforderlich, solche Röntgen-Filmbilder ebenfalls in elektronische, digitale Bilder umzuwandeln.With the known device, X-ray images in elec tronic, digital form. On x-ray film However, pictures can not be completely omitted. It is therefore required such x-ray film images also in convert electronic to digital images.

In JP-62-264658 A ist eine Vorrichtung zur Digitalisierung von Bildern mit einer a-Si : H-Detektormatrix beschrieben, die sich jedoch nicht für die Anfertigung von Röntgenbildern eignet.JP-62-264658 A describes a device for digitization described by images with an a-Si: H detector matrix which however, not for taking x-rays is suitable.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Erzeugung von Röntgenbildern der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die Detektormatrix in den Zeiten ohne Patientenverkehr zur Digitalisierung von Filmbildern verwen det werden kann.The invention has for its object a device for generating x-ray images of the type mentioned at the beginning to be designed in such a way that the detector matrix in the times without Use patient traffic to digitize film images can be detected.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrich tung gemäß dem Patentanspruch 1.This object is achieved by a Vorrich tion according to claim 1.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von vier in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to four exemplary embodiments shown in FIGS. 1 to 4.

In der Fig. 1 stellen die Pfeile 1 die Röntgenstrahlung dar, die auf einem Szintillator 2 auftrifft, hinter dem eine a-Si : H-Detektormatrix 3 liegt. Die Detektormatrix 3 ist auf ei nem Glassubstrat 4 aufgebracht, das auf einer Glas-Gegen platte 5 aufliegt. Ferner ist eine Glas-Andruckplatte 6 vor gesehen und zwischen der Gegenplatte 5 und der Andruckplatte 6 ist ein Schlitz 7 freigelassen. Auf der der Eintrittsseite für die Röntgenstrahlung abgewandten Seite der Vorrichtung gemäß Fig. 1 ist hinter der Andruckplatte 6 eine Linsenoptik 8 angeordnet, die die Lichtstrahlung von Leuchtdioden 9 auf die Andruckplatte 6 richtet.In FIG. 1, the arrows 1 represent the X-ray radiation that strikes a scintillator 2 , behind which an a-Si: H detector matrix 3 is located. The detector matrix 3 is applied to egg nem glass substrate 4 , which rests on a glass counter plate 5 . Furthermore, a glass pressure plate 6 is seen before and a slot 7 is left between the counter plate 5 and the pressure plate 6 . On the side facing away from the entry for the X-ray radiation side of the apparatus of FIG. 1 is disposed an optical lens 8 behind the pressure plate 6 which directs the light from light-emitting diodes 9 on the pressure plate 6.

Die Anfertigung von Röntgenbildern erfolgt durch Wandlung des Bildes auf dem Szintillator 2 mit Hilfe der Detektormatrix 3, die an einem Bildrechner angeschlossen ist. Die Detektor matrix 3 kann in den Untersuchungspausen zur Digitalisierung von Röntgen-Filmbildern auf einem Film 10 benutzt werden. Hierzu wird der Film 10 in den Schlitz 7 eingeschoben und durch die Andruckplatte 6 gegen die Gegenplatte 5 gedrückt. Er wird vom Licht der Leuchtdioden 9, das von der Optik 8 ausgeht, durchdrungen, welches schließlich auf der Detektor matrix 3 auftrifft und dort ein dem Bild auf dem Film 10 ent sprechendes Bild erzeugt, das mit Hilfe der Detektormatrix 3 gewandelt werden kann.X-ray images are produced by converting the image on the scintillator 2 with the aid of the detector matrix 3 , which is connected to an image computer. The detector matrix 3 can be used in the examination breaks to digitize X-ray film images on a film 10 . For this purpose, the film 10 is inserted into the slot 7 and pressed against the counter plate 5 by the pressure plate 6 . It is the light of the light emitting diodes 9, emanating from the optical system 8, penetrated which finally matrix on the detector 3 is incident and produces a the image on the film 10 ent Talking Picture that can be converted with the aid of the detector array. 3

Das Licht der Leuchtdioden 9 dient nicht nur zur Digitalisie rung von Filmbildern, sondern auch zum Rücksetzen der Detek tormatrix 3 zwischen aufeinanderfolgenden Bildern.The light of the light emitting diodes 9 is not only used for digitizing film images, but also for resetting the detector matrix 3 between successive images.

Ein Sensor am Eingang des Schlitzes 7 erkennt das Einführen eines Filmes 10, unterbricht den aktuellen Betriebsmodus und sperrt den Röntgengenerator. Ein Lichtblitz zur Rücksetzung wird ausgelöst.A sensor at the entrance of the slot 7 detects the insertion of a film 10 , interrupts the current operating mode and blocks the X-ray generator. A flash of light to reset is triggered.

Wenn ein weiterer Sensor am Ende des Schlitzes 7 die voll ständige Einführung eines Filmes 10 erkennt, wird auf den Mode "Filmlesung" umgeschaltet. Die Andruckplatte 6 wird be tätigt, um den Film 10 plan an die Gegenplatte 5 zu drücken und zu fixieren. Die Pixeldioden der Detektormatrix 3 werden geladen. Es folgt der Belichtungsblitz und die Auslesung der Bildinformation. Nach vollständiger Auslesung gibt die An druckplatte 6 den Film 10 zur Entnahme wieder frei. Nach Ent nahme des Filmes 10 schaltet die Vorrichtung in den Zustand vor Einschieben des Filmes 10. Wie für andere Moden werden Dunkel- und Gainbilder abgespeichert, um die üblichen Korrek turen vornehmen zu können. Bei z. B. thermischen Instabilitä ten der Lichtverteilung, die zu Artefakten führen würden, können in den Zeiten ohne eingelegten Film 10 immer wieder Hellbilder zur Berechnung aktueller Gainbilder gewonnen wer den.If another sensor at the end of the slot 7 detects the full introduction of a film 10 , the mode is switched to "film reading". The pressure plate 6 is actuated to press the film 10 flat against the counter plate 5 and fix it. The pixel diodes of the detector matrix 3 are loaded. The exposure flash follows and the image information is read out. After complete reading, the pressure plate 6 releases the film 10 for removal. After removal of the film 10 , the device switches to the state before inserting the film 10 . As for other fashions, dark and gain images are saved so that the usual corrections can be made. At z. B. thermal instabilities of the light distribution, which would lead to artifacts, can be obtained in the times without inserted film 10 again and again bright images for calculating current gain images who the.

Die optische Übertragung auf die Detektormatrix 3 kann durch Projektion oder Abbildung geschehen. Die Fig. 1 zeigt den einfacheren Fall der Parallelprojektion. Sechseckige Linsen in der Optik 8 bilden ein flächiges "Insektenauge", das die aus dem Linsenfokus divergierenden Lichtstrahlen der Leucht dioden 9 in parallele Strahlen umwandelt. So fällt ein Schat tenbild des Filmes 10 auf die a-Si : H-Schicht. Um Reflexionen von den Grenzschichten der Gläser zu vermeiden, werden optisch gleichartige Materialien eventuell mit Öl in der An koppelschicht oder Anpaßschichten eingesetzt.The optical transmission to the detector matrix 3 can be done by projection or imaging. Fig. 1 shows the simple case of the parallel projection. Hexagonal lenses in the optics 8 form a flat "insect eye", which converts the diverging light rays of the light emitting diodes 9 from the lens focus into parallel rays. Thus, a shadow image of the film 10 falls on the a-Si: H layer. In order to avoid reflections from the boundary layers of the glasses, optically similar materials with oil in the coupling layer or matching layers may be used.

In der Fig. 2 ist eine Flachlichtleiterplatte 11 dargestellt, welche das Filmbild auf der Detektormatrix 3 abbildet. Sie besteht aus vielen nebeneinander stehenden Glasfasern mit ei nem radialen Gradienten des Brechungsindex, so daß eine ab bildende Wirkung entsteht. Die Abstände zum rückseitig be leuchteten Film 10 als Objekt und zur a-Si : H-Schicht sind so gewählt, daß sich eine scharfe Abbildung auf diese Schicht ergibt. FIG. 2 shows a flat light guide plate 11 , which images the film image on the detector matrix 3 . It consists of many juxtaposed glass fibers with egg nem radial gradient of the refractive index, so that there is an imaging effect. The distances to the back-lit film 10 as an object and to the a-Si: H layer are chosen so that there is a sharp image on this layer.

Die Lichtstärke der Rücksetz-Lichtplatte 12 ist für die Ab bildung anders als für die Rücksetzung. Dies wird durch die Einschaltdauer oder durch geänderten Strom der Leuchtdioden 9 erreicht. Wegen der viel größeren Dynamik der a-Si : H-Schicht im Vergleich zum Film 10 ist die Einstellung einer geeigneten Belichtungshelligkeit nicht sehr kritisch. Es können neben einem Festwert dieselben Methoden wie bei Röntgen-Einzelbelichtungen angewendet werden, wobei das gesamte Film bild, nicht nur die Dominante, bewertet wird. The light intensity of the reset light plate 12 is different for the formation than for the reset. This is achieved by the duty cycle or by changing the current of the light-emitting diodes 9 . Because of the much greater dynamics of the a-Si: H layer compared to film 10 , the setting of a suitable exposure brightness is not very critical. In addition to a fixed value, the same methods can be used as for single X-ray exposures, whereby the entire film image, not just the dominant, is evaluated.

Es kann folgendermaßen vorgegangen werden.The procedure can be as follows.

In einer Probebelichtung mit Standardeinstellung wird das Helligkeitshistogramm des gesamten Filmbildes oder einer Dominante ausgewertet. Mehrere Möglichkeiten bieten sich an:
Mittelwert auf einen vorbestimmten Bruchteil der Maximalaus steuerung (z. B. 1/10) setzen oder Schwellenwerte für Summen häufigkeit zu niedrigen und hohen Helligkeiten optimal zwi schen Null und Maximalaussteuerung positionieren. In jedem Fall ist für die zweite Auslesung eine Rücksetzung nach der unten angegebenen Möglichkeit notwendig.The brightness histogram of the entire film image or a dominant is evaluated in a test exposure with standard setting. There are several options:
Set the mean value to a predetermined fraction of the maximum modulation (e.g. 1/10) or optimally position threshold values for total frequencies of low and high brightness between zero and maximum modulation. In any case, a reset according to the option below is necessary for the second reading.

Um eine Abtastung mit höherer, z. B. doppelter Ortsauflösung zu ermöglichen, kann die vierfache Auslesung nach Verschie bungen um die halbe Rasterweite in vier Positionen erreicht werden. In der Projektionslösung nach Fig. 1 reicht eine Ver schiebung der Leuchtdioden nach Fig. 3, um das Bild auf der a-Si : H-Schicht zu verschieben. Dabei müssen Auslesungen (vier bei Auflösungsverdoppelung) bei eingelegtem Film 10 gemacht werden, die im Normalbetrieb jeweils optische Rücksetzungen erfordern. Für die erste Auslesung kann die Rücksetzung vor dem Einschieben eines Filmes 10 erfolgen. Mindestens für die weiteren wird vorgeschlagen, entweder durch lange Zeit zwi schen den Auslesungen die Selbstentladung der Dioden in der Detektormatrix 3 zu nutzen oder mit einem sehr hellen Licht durch den Film 10 hindurch (Überbelichtung) optisch zu lö schen bzw. die Selbstentladung zu beschleunigen.To make a scan with higher, e.g. B. to enable double spatial resolution, the fourfold reading after displacements by half the grid width can be achieved in four positions. In the projection solution according to FIG. 1, one shift of the light-emitting diodes according to FIG. 3 is sufficient to shift the image on the a-Si: H layer. In this case, readings (four in the case of doubling the resolution) must be made with inserted film 10 , which in each case require optical resets in normal operation. For the first reading, the reset can take place before a film 10 is inserted. At least for the others, it is proposed either to use the self-discharge of the diodes in the detector matrix 3 for a long time between the readings or to optically erase or accelerate the self-discharge with a very bright light through the film 10 (overexposure).

Wenn man wegen der Ahnlichkeit der Bilder mit der Rücksetzung durch den Auslesepuls zufrieden ist, kann in einer weiteren Alternative mit ansteigender Höhe der Auslesepulse gearbeitet werden. Wenn nur vier Belichtungen pro Film für vier Posi tionen der Verschiebung auszulesen sind, reicht eine drei malige Anhebung. If one because of the similarity of the pictures with the reset satisfied with the readout pulse can be in another Alternatively worked with increasing reading pulses will. If only four exposures per film for four posi three readings are sufficient repeated increase.

In der Abbildungslösung nach Fig. 2 wird eine mechanische Verschiebung des Filmes mit seiner Halterung nach Fig. 4 vor geschlagen.In the imaging solution of FIG. 2 is a mechanical displacement of the film with its holder according to FIG. 4 is beaten before.

Mit einer motorischen Einführung des Filmes 10 in den Schlitz 7 besteht auch die Möglichkeit einer zeilenweisen Auslesung. Man kann dann die Flachlichtleiterplatte 11 einsparen und kommt mit linearen Elementen und normaler Rücksetz-Licht platte 12 zur Rücksetzung aus.With a motorized insertion of the film 10 into the slot 7, there is also the possibility of a line-by-line reading. You can then save the flat light guide plate 11 and comes with linear elements and normal reset light plate 12 to reset.

Um eine vollflächige Flachlichtleiterplatte 11 zu vermeiden, können auch streifenförmig mehrere Zeilen ausgelesen werden. Es genügt eine streifenförmige Flachlichtleiterplatte, die bei eingeführtem Film 10 mechanisch verschoben wird. Die Zu ordnung Film-Detektormatrix bleibt dabei erhalten.In order to avoid a full-surface flat light guide plate 11 , several lines can also be read out in strips. A strip-shaped flat light guide plate, which is mechanically displaced when the film 10 is inserted, is sufficient. The assignment of the film detector matrix is retained.

Als Alternative zur bisher vorgeschlagenen multifunktionalen Anwendung kann auch eine separate Detektormatrix an die vor handene Rechnerarchitektur angeschlossen werden, die nur der Filmdigitalisierung dient, einen zusätzlichen Rechner aber einspart. Eine Vereinfachung ergibt sich, wenn die a-Si : H-Schicht mit einer sehr dünnen Schutzschicht, die z. B. aus amorphem Kohlenstoff besteht, passiviert wird, so daß eine gute optische Kontaktkopie des Filmes 10 ohne Artefakte durch Streuung gemacht werden kann. Paralleles Licht oder eine Flachlichtleiterplatte können dann entfallen.As an alternative to the previously proposed multifunctional application, a separate detector matrix can also be connected to the existing computer architecture, which only serves for film digitization, but saves an additional computer. A simplification results if the a-Si: H layer with a very thin protective layer, the z. B. consists of amorphous carbon, is passivated so that a good optical contact copy of the film 10 can be made without artifacts by scattering. Parallel light or a flat light guide plate can then be omitted.

Die Funktion der Andruckplatte 6 kann z. B. durch elektrosta tische Aufladung des Filmes 10 und/oder der Gegenplatte 5 während der Einführung in den Schlitz 7 ersetzt werden. Der Film 10 haftet dann wie durch Reibungselektrizität aufgelade nes Papier.The function of the pressure plate 6 can, for. B. be replaced by electrostatic charging of the film 10 and / or the counter plate 5 during insertion into the slot 7 . The film 10 then adheres like paper charged by frictional electricity.

Claims

1. Device for generating X-ray images on an a-Si: H detector matrix ( 3 ), which for digitizing film images a positioning device ( 6 ) for positioning the respective film ( 10 ) on the entry side for the X-rays ( 1 ) facing away Has an illumination device ( 8 , 9 ) is provided on this side, which images the film image on the detector matrix ( 3 ), and wherein the positioning device ( 6 ) is designed to be translucent.

2. Device according to claim 1, which has a pressure plate ( 6 ) for pressing the film ( 10 ) against the detector matrix ( 3 ).

3. Device according to one of claims 1 to 2, in which a flat light guide plate ( 11 ) for imaging the film image on the detector matrix ( 3 ) is present.

4. The device according to claim 3, wherein the flat light guide plate ( 11 ) is formed so that parallel light is emitted to enable projection.

5. Device according to one of claims 1 to 4, in which a light plate ( 12 ) with a row of light diodes ( 9 ) and of lenses ( 8 ) for imaging the film image on the detector matrix ( 3 ) is present.

6. Device according to one of claims 1 to 5, wherein the light intensity of the lighting device ( 8 , 9 ) is adjustable.

7. Device according to one of claims 1 to 6, wherein a relative movement between film ( 10 ) or the projection of the film image and the detector matrix ( 3 ) is provided.

8. The device according to claim 7, wherein a reading in the shifted positions and creating an image in a computer with increased spatial resolution.

9. Device according to one of claims 1 to 8, wherein the Amount of voltage of the readout pulses from exposure to loading clearing increases.

10. The device according to one of claims 1 to 9, in which a strip-shaped reading of the film image and the structure the overall picture is done in a computer.

11. The device according to one of claims 1 to 10, in which exposure control is provided.