DE19611451A1 - Digitales Röntgenbilderzeugungsgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft digitale Röntgenbilderzeugungsgeräte zum Erzeugen von linearen oder Panoramatomographiebildern entlang gewünschter Tomographieebenen von Gegenständen, wie des Kopfs, des Rumpfs, der Hände und der Beine eines mensch­ lichen Körpers.

Als einschlägige Technik offenbaren das Dokument JP-A-61- 22841 und das Dokument JP-U-4-48169 Röntgenbilderzeugungs­ geräte zum Ausführen von TDI (zeitlich verzögerte Integra­ tion) eines Bildsignals durch Ändern der Frequenz eines La­ dungsübertragungstakts entsprechend der Bewegung eines Rönt­ genbilds, das durch Bildbewegung auf einem CCD-Sensor er­ zeugt wird.

Da jedoch bei den in den obenangegebenen Dokumenten offen­ barten Geräten der TDI-Vorgang unter Verwendung eines CCD- Sensors ausgeführt wird, wird ein Bildsignal nur für eine spezielle Tomographieebene erhalten. Daher muß, wenn es er­ wünscht ist, ein anderes Tomographiebild anzusehen, erneut eine Röntgenbilderzeugung ausgeführt werden. Dadurch ist es unvermeidlich, daß die Bestrahlungsdosis zunimmt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein digitales Röntgenbilderzeugungsgerät zu schaffen, das Tomographiebilder entlang vorgegebener Tomographieebenen durch einen ein­ zelnen Röntgenbilderzeugungsvorgang aufnehmen kann und das auch lineare oder Panorama-Tomographiebilder mit hoher Emp­ findlichkeit erzeugen kann.

Diese Aufgabe ist durch das Gerät gemäß dem beigefügten An­ spruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestal­ tungen sind Gegenstand abhängiger Ansprüche.

Gemäß der Erfindung wird zum Erzielen einer Bilderzeugung mit hoher Empfindlichkeit ein MOS(Metalloxid-Halbleiter)- Sensor mit mehreren zweidimensional angeordneten Lichtemp­ fangspixeln verwendet. Die Empfindlichkeit des MOS-Sensors ist z. B., ausgedrückt durch den Quantenwirkungsgrad, unge­ fähr das 1,75-fache desjenigen eines herkömmlichen CCD-Sen­ sors. Selbst bei einer Verringerung des Wirkungsgrads auf 80% wegen des Öffnungsverhältnisses der Lichtempfangspixel kann die Empfindlichkeit insgesamt auf ungefähr das 1,4- fache verbessert werden.

Ferner kann durch die Signalverarbeitungseinrichtung nach dem Aufnehmen eines Röntgenbilds, während der Röntgengenera­ tor und die Röntgenbilderzeugungsvorrichtung mit vorgegebe­ ner Auflösung in bezug auf den Gegenstand verstellt werden, ein Tomographiebild entlang einer vorgegebenen Tomographie­ ebene erstellt werden. Daher kann aus den Bilddaten, die durch einen einzelnen Röntgenbilderzeugungsvorgang erhalten werden, eine große Anzahl von Tomographiebildern erzeugt werden.

Ferner sind gemäß der Erfindung mehrere MOS-Sensoren mehr­ stufig miteinander verbunden, und Daten werden parallel von mehreren, für jeden MOS-Sensor vorhandenen Schieberegister übertragen, wodurch die Datenübertragungsgeschwindigkeit insgesamt stark verbessert ist. Selbst wenn ein MOS-Sensor mit großer Fläche wegen geringer Herstellausbeute nicht er­ halten werden kann, kann ein großer Lichtempfangsbereich dadurch erhalten werden, daß mehrere MOS-Sensoren mehrstufig miteinander verbunden werden.

Ferner kann gemäß der Erfindung ein einzelner MOS-Sensor sowohl in einem Panorama- als auch einem linearen Bilderzeu­ gungsmodus dadurch verwendet werden, daß der Bereich von Pixeln, wie sie vom MOS-Sensor zu lesen sind, abhängig vom ausgewählten Modus geändert wird.

Ferner können gemäß der Erfindung Bilderzeugungsbedingungen leicht dadurch eingestellt werden, daß die Öffnungsbereiche einer ersten und einer zweiten Schlitzplatte entsprechend dem Bilderzeugungsmodus wahlweise geändert werden.

Ferner kann, da die Tomographiebreite durch Ändern der Öff­ nungsweite der zweiten Schlitzplatte abhängig von einem Bilderzeugungsbereich im Panorama-Tomographiebild-Erzeu­ gungsmodus geändert werden kann, ein einfach zu diagnosti­ zierendes Panoramabild mit nur wenig überflüssigen Tomogra­ phiebildern erhalten werden.

Wie oben beschrieben, ist es möglich, Tomographiebilderzeu­ gung mit hoher Empfindlichkeit zu erzielen und ein Tomogra­ phiebild entlang einer vorgegebenen Tomographieebene zu er­ zeugen, nachdem die Bilderstellung abgeschlossen ist. Dem­ gemäß kann die Anzahl von Röntgenbilderzeugungsvorgängen verringert werden, wodurch die Bestrahlungsdosis deutlich verringert werden kann.

Ferner kann durch die mehrstufige Verbindung der MOS-Senso­ ren der Bilderzeugungsbereich leicht vergrößert werden, und die Datenübertragungsgeschwindigkeit kann insgesamt stark verbessert werden.

Ferner können wahlweise Bilderzeugungsbedingungen schnell und sicher entsprechend der Auswahl des Panorama- oder li­ nearen Tomographiebilderzeugungsmodus eingestellt werden, wodurch ein Tomographiebild hoher Qualität abhängig vom aus­ gewählten Bilderzeugungsmodus erhalten werden kann.

Andere und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Er­ findung werden durch die folgende detaillierte Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen deutlicher.

Fig. 1 ist eine perspektivische Gesamtansicht eines Ausfüh­ rungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 2 ist eine Gesamtansicht für die Konfiguration eines Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 3A ist ein Schaltbild, das das Funktionsprinzip eines MOS-Bildsensors veranschaulicht; Fig. 3B ist ein zeitbezoge­ nes Diagramm für den Betrieb des Sensors und Fig. 3C ist ein Schaltbild eines anderen Ausführungsbeispiels der Schaltung;

Fig. 4 ist eine Schnittansicht, die den Aufbau eines Rönt­ genbildsensors zeigt;

Fig. 5 zeigt eine Treiberschaltung für einen MOS-Bildsensor 30;

Fig. 6 ist ein zeitbezogenes Diagramm, das den Betrieb der in Fig. 5 dargestellten Treiberschaltung zeigt;

Fig. 7 ist ein Schaltbild, gemäß dem MOS-Sensoren mehrstufig miteinander verbunden sind;

Fig. 8 ist ein Flußdiagramm, das einen linearen Tomographie­ bilderzeugungsablauf zeigt;

Fig. 9 ist eine erläuternde Ansicht, die lineare Tomogra­ phiebilderzeugung zeigt;

Fig. 10-12 sind erläuternde Ansichten, die Panorama-Tomo­ graphiebilderzeugung zeigen;

Fig. 13 ist eine Konstruktionsansicht, die ein Ausführungs­ beispiel einer ersten Schlitzplatte 6b und einer zweiten Schlitzplatte 7a zeigt;

Fig. 14 ist eine Konstruktionsansicht, die ein anderes Aus­ führungsbeispiel der ersten Schlitzplatte 6b und der zweiten Schlitzplatte 7a zeigt;

Fig. 15 ist eine- Konstruktionsansicht, die noch ein anderes Ausführungsbeispiel der ersten Schlitzplatte 6b und der zweiten Schlitzplatte 7a zeigt; und

Fig. 16 ist eine erläuternde Ansicht, die die Drehung einer zentralen Umlaufbahn und einer Tomographieebene im Panorama- Tomographiebilderzeugungsmodus zeigt.

Unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen werden nun bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung im einzelnen beschrieben.

Fig. 1 ist eine perspektivische Gesamtansicht eines Ausfüh­ rungsbeispiels der Erfindung. Ein Patientenstuhl 8 und eine Säule 1a sind auf einem Sockel 1 vorhanden. Ein Hubrahmen 1b ist so auf der Säule 1a angebracht, daß er in bezug auf die­ se angehoben und abgesenkt werden kann. Der Hubrahmen 1b ist mit einem Positionierelement 5 zum Positionieren des Kopfs eines Patienten versehen. Ein horizontaler Arm 2 erstreckt sich vom oberen Ende des Hubrahmens 1b aus. Ein Horizontal­ verstellmechanismus 3 mit einem XY-Tisch und einem Drehtisch ist in der Nähe des freien Endes des horizontalen Arms 2 an­ gebracht. Ein Schwenkelement 4 (wie ein drehbarer Arm) ist im Verstellabschnitt des Horizontalverstellmechanismus 3 so angebracht, daß es sich in einer horizontalen Ebene um eine vorgegebene Position drehen kann. An einem Ende des Schwenk­ elements 4 ist eine Röntgenquelle 6 vorhanden, und am ande­ ren Ende ist eine Röntgenbilderzeugungsvorrichtung 7 vorhan­ den. Die Röntgenquelle 6 kann durch einen Schwenkmotor 6a um einen gewünschten Winkel geschwenkt werden. Ferner ist eine erste Schlitzplatte 6b zum Begrenzen des Röntgenbestrah­ lungsfelds vor der Röntgenquelle 6 vorhanden, und ein An­ triebsmotor 6c ist so angebracht, daß er den Öffnungsbereich der ersten Schlitzplatte 6b einstellt.

Fig. 2 ist eine Ansicht für die Gesamtkonfiguration eines Ausführungsbeispiels der Erfindung. Die Röntgenquelle 6 emittiert Röntgenstrahlen auf das Objekt, und das Röntgen­ bestrahlungsfeld wird durch die erste Schlitzplatte 6b ein­ gestellt. Eine (nicht dargestellte) Röntgenröhre ist in der Röntgenquelle 6 enthalten. Die Röntgenbestrahlungsdosis für den Patienten wird dadurch eingestellt, daß die Bilderzeu­ gungsbedingungen wie der Röhrenstrom, die Röhrenspannung, die Zeit, in der die Spannung angelegt wird, usw. kontrol­ liert werden.

Die Röntgenbilderzeugungsvorrichtung 7 enthält einen MOS- Bildsensor mit mehreren Lichtempfangspixeln, die zweidimen­ sional angeordnet sind, um ein Bild von Röntgenstrahlen auf­ zunehmen, die durch das Objekt gelaufen sind. Eine zweite Schlitzplatte 7a zum Eingrenzen des Röntgeneintrittsbereichs ist vor der Röntgenbilderzeugungsvorrichtung 7 vorhanden.

Die Rückseite des MOS-Bildsensors 30 und das Innere der Röntgenbilderzeugungsvorrichtung 7 mit dem MOS-Bildsensor 30 sind gegen Röntgenstrahlen abgeschirmt, um nachteilige Ef­ fekte aufgrund einer Streuung von Röntgenstrahlen zu verhin­ dern.

Das Schwenkelement 4 hält die Röntgenquelle 6 und die Rönt­ genbilderzeugungsvorrichtung 7 so, daß sie einander gegen­ überstehen, und sie dreht sich im Panorama-Tomographiebild­ erzeugungsmodus um das Objekt. Ferner ist für den linearen Tomographiebilderzeugungsmodus ein Gleitmechanismus 13 vor­ handen, um die Röntgenbilderzeugungsvorrichtung 7 linear in bezug auf das Objekt zu verstellen. Das Schwenkelement 4 wird durch einen Motor 10 angetrieben, der den Drehtisch bildet, und der Drehwinkel des Schwenkelements 4 wird durch einen Winkelsensor 12 erfaßt. Der Motor 10 ist im bewegli­ chen Abschnitt eines XY-Tischs 14 angebracht, und sein Rota­ tionszentrum wird nach Wunsch in eine horizontale Ebene ein­ gestellt.

Das von der Röntgenbilderzeugungsvorrichtung 7 ausgegebene Bildsignal wird durch einen A/D-Umsetzer 20 in digitale 10-Bit-Daten (= 1024 Pegel) umgesetzt, von einer CPU (zen­ trale Verarbeitungseinheit) 21 aufgenommen und dann in Rah­ menspeicher 22 eingespeichert. Ein Tomographiebild, das ent­ lang einer vorgegebenen Tomographieebene aufgenommen wird, kann durch einen vorgegebenen Prozeß mit arithmetischen Ope­ rationen aus den in den Rahmenspeichern 22 abgespeicherten Bilddaten wiedergegeben werden. Das wiedergegebene Tomogra­ phiebild wird an einen Videospeicher 24 geliefert, durch einen D/A-Umsetzer 25 in ein analoges Signal umgesetzt und dann durch eine Bildanzeigeeinheit 26 wie eine CRT(Kathoden­ strahlröhre)-Anzeige angezeigt, um für verschiedene Diagno­ sen zur Verfügung zu stehen.

Ein Arbeitsspeicher 23, wie er zur Signalverarbeitung erfor­ derlich ist, ist mit der CPU 21 verbunden, und mit dieser ist auch eine Bedienkonsole 19 verbunden, die einen Konso­ lenschalter, einen Röntgenbestrahlungsschalter usw. enthält. Ferner ist die CPU 21 mit einer Motortreiberschaltung 11 zum Ansteuern des Armmotors 10 und mit Schlitzsteuerschaltungen 15, 16 zum Kontrollieren der Öffnungsbereiche der ersten Schlitzplatte 6b bzw. der zweiten Schlitzeplatte 7a verbun­ den. Zusätzlich gibt die CPU 21 ein Taktsignal zum Ansteuern der MOS-Bildsensoren der Röntgenbilderzeugungsvorrichtung 7 aus.

Eine Röntgensteuerschaltung 18 kann abhängig von dem durch den MOS-Bildsensor der Röntgenbilderzeugungsvorrichtung 7 aufgenommenen Signal eine Regelung der Röntgenbestrahlungs­ dosis hinsichtlich des Objekts ausführen.

Fig. 3A ist ein Schaltbild, das das Betriebsprinzip des MOS- Bildsensors veranschaulicht, und Fig. 3B ist ein zeitbezoge­ nes Diagramm für den Betrieb des Sensors. Eine ein lichtemp­ findliches Pixel bildende Photodiode PD setzt eintreffendes Licht in ein elektrisches Signal um. Die Photodiode PD ist in Reihe zu einem Schalter SW mit einem MOSFET verbunden, und der Schalter SW ist ferner mit dem invertierenden Ein­ gangsanschluß eines Operationsverstärkers Q1 verbunden. Ein Rückkopplungswiderstand R1 ist so mit dem Operationsverstärker Q1 verbunden, daß eine Strom/Spannung-Umsetzschaltung gebildet ist, wodurch ein Eingangsstrom als Spannungssignal ausgegeben wird. Zwischen den nichtinvertierenden Eingangs­ anschluß des Operationsverstärkers Q1 und Masse (GND) ist eine Spannung V1 gelegt.

Gemäß Fig. 3B öffnet, wenn ein positiver Leseimpuls RD am Gate des Schalters SW eingegeben wird, dieser Schalter SW, und die Photodiode PD wird in Sperrichtung vorgespannt, und ein Sperrschichtkondensator C1 wird mit einer bestimmten Ladungsmenge geladen. Danach werden, wenn der Schalter SW schließt und Licht eintritt, während Ladungen angesammelt sind, die angesammelten Ladungen durch Ladungen entladen, die vom eintreffenden Licht herrühren, und das Potential an der Kathode der Photodiode PD nähert sich dem Massepoten­ tial. Das Ausmaß von Entladungsladungen steigt proportional zur Menge eintreffenden Lichts an. Danach wird, wenn der Leseimpuls RD am Gate des Schalters SW eingegeben wird und dieser öffnet, die Ladungsmenge, die den Ladungen ent­ spricht, die während der Ansammlungsperiode entladen wurden, über den Rückkopplungswiderstand R1 geliefert, und die Pho­ todiode RD wird erneut in Sperrichtung vorgespannt und ini­ tialisiert. Dabei wird zwischen den beiden Enden des Rück­ kopplungswiderstands R1 wegen des Ladestroms eine Potential­ differenz erzeugt, und vom Operationsverstärker Q1 wird ein entsprechendes Spannungssignal ausgegeben. Da dieser Lade­ strom dem Entladestrom während des Eintreffens von Licht entspricht, wird die Menge des eintreffenden Lichts durch Messen der Ausgangsspannung erfaßt.

Fig. 3C zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel für die Si­ gnalleseschaltung. In dieser Schaltung sind ein Integra­ tionskondensator C2 und ein Schalter SWa zwischen den inver­ tierenden Eingangsanschluß und den Ausgangsanschluß eines Operationsverstärkers Q1 geschaltet, wodurch insgesamt eine Stromintegrierschaltung gebildet ist. Unmittelbar bevor ein Leseschalter SW öffnet, wird der Integrationskondensator C2 der Integrierschaltung durch einen externen Rücksetzimpuls entladen. Danach wird, wenn der Schalter SW öffnet, ein Sperrschichtkondensator C1 einer Photodiode PD von der Span­ nungsquelle durch Ladungen entladen, die der Lichtausgangs­ menge während der Ansammlungsperiode entsprechen, das Poten­ tial der Photodiode PD wird auf eine positive Spannung V1 initialisiert, und der Integrationskondensator C2 wird durch den Ladestrom geladen. Demgemäß wird am Ausgangsanschluß der Integrierschaltung ein rechteckiger Integriersignalverlauf erhalten. Daher sind keinerlei spezielle Schaltungen, wie eine Abtast-Halte-Schaltung, erforderlich, und die Signal­ verarbeitung in einer späteren Stufe kann vereinfacht wer­ den.

Fig. 4 ist eine Schnittansicht, die den Aufbau des Röntgen­ bildsensors zeigt. Ein faseroptisches Element (FOP) 31 zum Übertragen eines optischen Bilds ist am MOS-Bildsensor 30 vorhanden, der zweidimensionale Photodioden PD aufweist, die Lichtempfangspixel bilden. Ferner ist auf dem faseroptischen Element 31 eine Szintillatorschicht 32 zum Umsetzen von Röntgenstrahlen in sichtbares Licht ausgebildet. Durch die Scintillatorschicht 32 wird das Bild von Röntgenstrahlen, die durch das Objekt gelaufen sind, in ein Bild aus sicht­ barem Licht umgesetzt, dieses wird durch das faseroptische Element 31 übertragen, und es wird durch den MOS-Bildsensor 30 unmittelbar einer photoelektrischen Umsetzung unterzogen.

Fig. 5 zeigt eine Treiberschaltung für den MOS-Bildsensor 30. Als Lichtempfangspixel verwendete Photodioden PD sind in einer Matrix aus m Zeilen × n Spalten angeordnet. Ein Sperr­ schichtkondensator C1 ist parallel zu jeder Photodiode PD geschaltet, und ein Leseschalter SW ist in Reihe zu jeder Photodiode PD geschaltet. Eine Adressenauswahlschaltung SL ist mit den Gates der Schalter SW verbunden, um zu lesende Photodioden PD abhängig von einem Signal von der CPU 21 aus­ zuwählen.

Die Ausgangsseiten der Schalter SW in jeder Zeile sind ge­ meinsam geschaltet, und sie sind mit einem Operationsver­ stärker Q1 verbunden, der eine Strom/Spannung-Umsetzschal­ tung bildet. Das Ausgangssignal des Operationsverstärkers Q1 wird durch eine Abtast-Halte(S/H)-Schaltung abgetastet. Jede Abtast-Halte-Schaltung ist mit einem Schalter SWb verbunden, der durch m-stufige Schieberegister geöffnet/geschlossen wird. Da jeder Schalter SWb in Folge geöffnet/geschlossen wird, wird ein abgetastetes Signal als zeitserielles Signal an eine Videoleitung übertragen und an einen externen Puffer BF geliefert.

Fig. 6 ist ein zeitbezogenes Diagramm, das den Betrieb der in Fig. 5 dargestellten Treiberschaltung veranschaulicht. Der zeitliche Ablauf wird wie folgt erläutert, wobei als Beispiel ein Fall verwendet wird, bei dem ein Schieberegi­ ster als Auswahlschaltung SL verwendet ist. Die Adressenaus­ wahlschaltung SL wird durch einen Startimpuls von der CPU 21 und einen Leseimpuls RD1 für die erste Spalte, einen Lese­ impuls RD2 für die zweite Spalte, . . . und einen Leseimpuls RDn für die n-te Spalte in Folge aktiviert.

Wenn der Leseimpuls RD1 für die erste Spalte an das Gate je­ des Schalters SW in der ersten Spalte gegeben wird, wird die Ladungsmenge, die der Menge eintreffenden Lichts, wie es in jede Photodiode PD in der ersten Spalte eintritt, gelesen, und vom Operationsverstärker Q1 wird ein Spannungssignal ausgegeben. Danach wird jeder Abtast-Halte-Schaltung ein Ab­ tastimpuls SP zugeführt, um ein Abtasten beim Spitzenwert des Ausgangssignals des Operationsverstärkers Q1 vorzuneh­ men. Die abgetasteten Signale werden an das Schieberegister SR geliefert, und sie werden durch einen aus m Impulsen be­ stehenden Verschiebetakt CK übertragen, bevor der nächste Abtastimpuls SP geliefert wird, und dann werden sie als Bildsignal an eine einzelne Abrasterzeile nach außen ausge­ geben. Derselbe Vorgang wird für die zweite und die folgen­ den Spalten ausgeführt. D. h., daß die Signale für m Zeilen parallel durch einen einzelnen Leseimpuls gelesen werden und durch die Schieberegister SR ein zeitserielles Signal für eine einzelne Abrasterzeile erzeugt wird.

Fig. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Schaltung, bei der MOS-Bildsensoren mehrstufig verbunden sind. Zwei MOS- Bildsensoren 30a, 30b, von denen Lichtempfangspixel in einer Matrix von m Zeilen × n Spalten aufweist. Sind benachbart zueinander in der Zeilenrichtung angeordnet, und sie sind so miteinander verbunden, daß jede Spalte unter Verwendung eines der Leseimpulse (RD1 bis RDn, die der jeweiligen Spal­ te entsprechen), wie sie vom Schieberegister SLa ausgegeben werden, das eine Adreßauswahlschaltung SL darstellt, ange­ steuert wird. Durch einen einzelnen Leseimpuls werden Signa­ le parallel aus 2m Photodioden ausgegeben und an 2m Opera­ tionsverstärker Q1 und 2m Abtast-Halte-Schaltungen, wie sie jeder Zeile entsprechen, geliefert. Zwei Schieberegister SRa, SRb sind so angeordnet, daß sie den zwei MOS-Bildsenso­ ren 30a bzw. 30b entsprechen. Die Ausgangssignale der Ab­ tast-Halte-Schaltungen werden als zeitserielle Signale da­ durch an die Videosignale übertragen, daß 2m Schalter SWb sequentiell geöffnet/geschlossen werden. Die Ausgangssignale auf den Videoleitungen werden an zwei A/D-Umsetzer 20a, 20b geliefert, in digitale Daten umgesetzt und an die CPU 21 ge­ liefert. Auf diese Weise wird der Bilderzeugungsbereich des Geräts erweitert, und Daten können insgesamt schnell über­ tragen werden. Obwohl vorstehend zwei mehrstufig miteinander verbundene MOS-Bildsensoren erläutert sind, können auch zwei oder mehr MOS-Bildsensoren verwendet werden.

Fig. 8 ist ein Flußdiagramm, das einen linearen Tomographie­ bilderzeugungsablauf zeigt, und Fig. 9 ist eine erläuternde Ansicht, die lineare Tomographiebilderzeugung zeigt. Als er­ stes wird nachfolgend das Betriebsprinzip bei linearer Tomo­ graphiebilderzeugung beschrieben. Wie es in Fig. 1 darge­ stellt ist, sitzt ein Patient, also ein Objekt, auf dem Stuhl 8, und der Kopf des Patienten wird durch Positionier­ elemente 5 fixiert. Dann wird der Horizontalverstellmecha­ nismus 3 so angesteuert, daß er die Längsrichtung des Schwenkelements 4 mit der in Fig. 9 dargestellten Mittel­ linie A-A ausrichtet. Während die Röntgenbilderzeugungsvor­ richtung 7 in der Zeichnung nach unten verstellt wird, wird die Röntgenquelle 6 in der Zeichnung nach oben verstellt. Entsprechend dieser Verstellung wird die Röntgenquelle 6 so gedreht, daß das Zentrum der von ihr emittierten Röntgen­ strahlen durch das Zentrum einer horizontalen Tomographie­ ebene L läuft und dauernd an derselben Position in die Rönt­ genbilderzeugungsvorrichtung 7 eintritt.

Dabei tritt im Bilderzeugungsbereich der Röntgenbilderzeu­ gungsvorrichtung 7 das Bild desselben Abschnitts der hori­ zontalen Tomographieebene L immer an derselben Position ein. Jedoch verschieben sich die Bilder anderer Abschnitte als solcher in der horizontalen Tomographieebene L und sind ver­ schmiert. Im Ergebnis wird nur der Abschnitt der horizonta­ len Tomographieebene L deutlich abgebildet. Eine in Fig. 9 dargestellte zweite Schlitzplatte 7a wird durch einen Motor 7b angetrieben, und die Röntgenbilderzeugungsvorrichtung 7 wird durch einen Motor 13a verstellt, der den Verschiebe­ machanismus 13 bildet.

Gemäß der obigen Erläuterung werden die Röntgenquelle 6 und die Röntgenbilderzeugungsvorrichtung 7 linear in bezug auf das Zentrum C der horizontalen Tomographieebene L verstellt.

Jedoch kann ein ähnliches lineares Tomographiebild auch da­ durch erhalten werden, daß die Röntgenquelle 6 und die Rönt­ genbilderzeugungsvorrichtung 7 um das Zentrum C gedreht werden.

Wenn lineare Tomographiebilderzeugung unter Verwendung des erfindungsgemäßen digitalen Röntgenbilderzeugungsgeräts aus­ geführt wird, werden die Röntgenquelle 6 und die Röntgen­ bilderzeugungsvorrichtung 7 mit konstanter Geschwindigkeit verstellt, und ein Röntgenbild des Objekts wird vom MOS- Bildsensor jedesmal dann aufgenommen, wenn ein vorgegebenes Verstellausmaß erreicht ist, um Bilder mit Intervallen zu erzeugen, die einer kleinen Verstellung des Bildwinkels ent­ sprechen. Nachdem die Bilddaten erhalten und in mehreren Rahmenspeichern 22 abgespeichert sind, werden Tomographie­ bilder mittels arithmetischer Verarbeitung wiedergegeben.

Gemäß Fig. 8 wird ein Parameter k in einem Schritt s1 auf 1 initialisiert. In einem Schritt s2 beginnt die Bilderzeu­ gung, und die Bilddaten für einen einzelnen Rahmen werden gelesen, wenn sich die Röntgenquelle 6 und die Röntgenbild­ erzeugungsvorrichtung 7 an jeweils vorgegebenen Positionen befinden. In einem Schritt s3 werden die Daten in den k-ten Rahmenspeicher abgespeichert. Danach wird der Parameter k um 1 inkrementiert. In einem Schritt s5 wird ermittelt, ob der k-te Bilderzeugungsvorgang abgeschlossen ist oder nicht. Auf diese Weise wird der Ablauf der Schritte s2 bis s5 wieder­ holt. Demgemäß werden K Einzelbilddaten, die mit Interval­ len, die einer kleinen Verstellung des Bildwinkels entspre­ chen, aufgenommen wurden, in die Rahmenspeicher 22 einge­ speichert.

Nach dem Abschließen der Bilderzeugung werden in einem Schritt s6 die in jedem Rahmenspeicher abgespeicherten Bild­ daten einer Berechnung unterzogen, um den arithmetischen Mittelwert für jeden Bildpunkt zu erhalten. Auf diese Weise wird das Bild in der horizontalen Tomographieebene L durch einen Additionsvorgang deutlich. Andere Abschnitte als sol­ che in der horizontalen Tomographieebene L gehen im Hinter­ grund unter. Danach werden in einem Schritt s7 die wiederge­ gebenen Tomographiebilddaten an den Videospeicher 24 über­ tragen und durch die Bildanzeigeeinheit 26 angezeigt.

Die Fig. 10 bis 12 sind erläuternde Ansichten, die Panorama- Tomographiebilderzeugung veranschaulichen. Gemäß Fig. 10 wird die Öffnung der zweiten Schlitzplatte 7a eingeengt, und der Bilderzeugungsbereich des MOS-Bildsensors 30 wird z. B. auf ungefähr eine Breite von 6 mm × eine Länge von 150 mm teilweise eingeengt. Ferner wird der Lesepixelbereich des MOS-Bildsensors selektiv durch die in Fig. 5 dargestellte Adressenauswahlschaltung SL verändert. Darüber hinaus kann, wenn die zweite Schlitzplatte 7a für lineare Bilderzeugung weit offengehalten und nicht angesteuert wird, nur der Lichtempfangsbereich für den MOS-Sensor 30 sowohl für Pano­ rama- als auch lineare Bilderzeugung angesteuert werden.

Wenn das erfindungsgemäße digitale Röntgenbilderzeugungsge­ rät für Panorama-Tomographiebilderzeugung verwendet wird, dreht sich das Schwenkelement 4 um das Objekt, während die Röntgenquelle 6 und die Röntgenbilderzeugungsvorrichtung 7 einander gegenüberstehen, und Röntgenbilder des Objekts wer­ den mit Intervallen, die einem vorgegebenen Drehwinkel ent­ sprechen, durch den MOS-Bildsensor 30 aufgenommen. Nachdem Bilddaten, die mit Intervallen jeweils einer kleinen Ver­ stellung des Bilderzeugungswinkels aufgenommen wurden, in mehrere Rahmenspeicher 22 eingespeichert sind, werden durch arithmetische Operationen Tomographiebilder wiedergegeben.

Gemäß Fig. 11 sind Objekte A, B, C, D und E in einer Tomo­ graphieebene V angeordnet, und Objekte a, b, c und d sind in einer Tomographieebene W angeordnet. Bildinformation J1 un­ ter einem bestimmten Bilderzeugungswinkel wird als Überlap­ pung der Bilder der Objekte A und a, als Überlappung der Bilder der Objekte B und b und als Überlappung der Bilder der Objekte C und c erhalten. Wenn der Bilderzeugungswinkel um einen Winkel e geändert wird, wird Bildinformation J2 als Überlappung der Bilder der Objekte C und b, als Überlap­ pung der Bilder der Objekte D und c und als Überlappung der Bilder der Objekte E und d erhalten.

In Fig. 12a sind die Bildinformation J1 und die Bildinforma­ tion J2, die auf diese Weise erhalten wurden, direkt ad­ diert. Die Objektbilder in der Tomographieebene V, die den­ selben Pegel aufweisen, werden Einheit für Einheit zu den Objektbildern in Tomographieebene W, die denselben Pegel aufweisen, addiert. In Fig. 12b ist der Inhalt der Bildin­ formation J1 um einen Schritt verschoben, um verschobene Bildinformation J1s zu erzeugen. In Fig. 12c ist die ver­ schobene Bildinformation J1s zur Bildinformation J2 addiert. Im Ergebnis verfügt jedes der Bilder der Objekte b, c, und d in jeder Stufe über zwei Einheiten, und jedes der Bilder der Objekte B, C, D und E verbleibt als eine Einheit. Daher wer­ den durch vielfaches Wiederholen dieser Art von Verschiebe­ verarbeitung und Additionsverarbeitung die Bilder der Objek­ te a, b, c und d in der gewünschten Tomographieebene W nach­ einander addiert, und die Bilder anderer Objekte als solcher in der Tomographieebene W gehen im Hintergrund unter. Demge­ mäß können Panorama-Tomographiebilder entlang der gewünsch­ ten Tomographieebene wiedergegeben werden.

Die Fig. 13 bis 15 sind Konstruktionsansichten, die Ausfüh­ rungsbeispiele für die erste Schlitzplatte 6b und die zweite Schlitzplatte 7a zeigen. In Fig. 13 steht ein Paar Röntgen­ abschirmungsplatten 51 gewindemäßig mit einer Schraube 53 mit zwei Außengewinden in entgegengesetzter Richtung in Ein­ griff. Wenn die Schraube 53 durch einen Motor 52 angetrieben wird, wird die Öffnungsweite der Röntgenabschirmungsplatte 51 in vertikaler Richtung verstellt. Auf dieselbe Weise ist eine Schraube 55 mit zwei Außengewinden mit entgegengesetz­ ter Richtung rechtwinklig zur Schraube 53 angeordnet, die in Schraubeingriff mit dem Paar Röntgenabschirmungsplatten 51 steht. Wenn die Schraube 55 von einem Motor 54 angetrieben wird, wird die Öffnungsweite der Röntgenabschirmungsplatte 51 in horizontaler Richtung eingestellt. Demgemäß kann die Abmessung einer Öffnung XA nach Wunsch eingestellt werden.

In Fig. 14 wird eine rechteckige Röntgenabschirmungsplatte 51 von Rollen 56 getragen, und sie ist an einer Schraube 53 montiert. Wenn die Schraube 53 durch einen Motor 52 gedreht wird, wird die Röntgenabschirmungsplatte 51 in horizontaler Richtung linear verstellt. Die Röntgenabschirmungsplatte 51 ist mit mehreren Öffnungen XA bis XE mit verschiedenen Ab­ messungen versehen, und diese Öffnungen können wahlweise ab­ hängig von der Verstellposition genutzt werden.

In Fig. 15 wird eine plattenförmige Röntgenabschirmungsplat­ te 51 von einer Achse 57 gehalten und ein Gewindeabschnitt, der um den Umfang der Abschirmungsplatte 51 ausgebildet ist, steht in Gewindeeingriff mit einer Schneckenschraube 53. Wenn die Schraube 53 durch einen Motor 52 gedreht wird, wird die Röntgenabschirmungsplatte 51 gedreht. Diese Röntgenab­ schirmungsplatte 51 ist mit mehreren Öffnungen XA bis XE mit verschiedenen Abmessungen versehen, und diese Öffnungen kön­ nen wahlweise abhängig von der Drehposition genutzt werden.

Wie vorstehend beschrieben, können die Öffnungsbereiche der ersten Schlitzplatte 6b und der zweiten Schlitzplatte 7a leicht abhängig von Bilderzeugungsbedingungen verändert wer­ den.

Fig. 16 ist eine erläuternde Ansicht, die eine Bahn des Ro­ tationszentrums und eine Tomographieebene im Panorama-Tomo­ graphiebilderzeugungsmodus zeigt. Das Schwenkteil 4 wird so verstellt, daß Röntgenstrahlung von der Röntgenquelle 6 na­ hezu senkrecht in die Tomographieebene W eingetreten kann, und der Abstand zwischen dem Rotationszentrum und der Tomo­ graphieebene, d. h. der effektive Drehradius ändert sich abhängig vom Krümmungsradius der abzubildenden Tomographie­ ebene W. Demgemäß bewegt sich das Rotationszentrum des Schwenkelements 4 entlang einer Bahn Z, die durch eine gleichmäßige Kurve mit einem gebogenen Abschnitt in der Mit­ te repräsentiert ist.

Wenn der Vorderzahnbereich G abgebildet wird, wird der ef­ fektive Rotationsradius klein. Daher besteht die Gefahr, daß die Tomographiebreite im Vorderzahnbereich G, entsprechend dem Wiedergabebereich eines Tomographiebilds, kleiner ist als die Tomographiebreite im Backenzahnbereich H. Um diese Schwierigkeit zu überwinden, wird der Bereich der Lesepixel des MOS-Sensors durch Einstellen eingeengt, wodurch die To­ mographiebreite im Vorderzahnbereich G größer gemacht wird. Dies wirkt sich dahingehend aus, daß der Patient leicht po­ sitioniert werden kann. Demgemäß kann die Breite des Tomo­ graphiebilds dadurch eingestellt werden, daß mindestens der Bereich der Lesepixel des MOS-Sensors eingestellt wird. Jedoch kann die Breite des Tomographiebilds auch dadurch eingestellt werden, daß der Bereich der Lesepixel des MOS- Sensors und/oder die Öffnungsweite der zweiten Schlitzplatte 7a während der Röntgenbilderzeugung eingestellt werden.

Claims (6)

1. Digitales Röntgenbilderzeugungsgerät mit

• - einem Röntgengenerator (6) zum Emittieren von Röntgen­ strahlen auf ein Objekt;
• - einer Röntgenbilderzeugungsvorrichtung (7) zum Erfassen eines Bilds von Röntgenstrahlen, die durch das Objekt gelau­ fen sind;
• - einer Einrichtung (3, 4) zum Verstellen des Röntgengenera­ tors und der Röntgenbilderzeugungsvorrichtung, die einander gegenüberstehend angeordnet sind, relativ zum Objekt;
• - einer Einrichtung (20, 21, 22, 23, 24, 25) zur Signalver­ arbeitung, um ein Tomographiebild entsprechend einem Bild­ erzeugungssignal von der Röntgenbilderzeugungsvorrichtung zu erzeugen; und
• - einer Einrichtung (26) zum Anzeigen des durch die Signal­ verarbeitungseinrichtung erzeugten Tomographiebilds;

dadurch gekennzeichnet, daß die Röntgenbilderzeugungsvor­ richtung einen MOS-Sensor (30) mit einer Anzahl von zwei­ dimensional angeordneten Lichtempfangspixeln enthält.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Röntgenbilderzeugungsvorrichtung (7) ferner folgendes auf­ weist:

• - mehrere mehrstufig miteinander verbundene MOS-Sensoren (30);
• - eine Pixelauswahlschaltung zum Auswählen von Lesepixeln für jeden MOS-Sensor und
• - mehrere Schieberegister zum Empfangen eines Bildsignals von jedem Lichtempfangspixel, die für jeden MOS-Sensor ange­ ordnet sind und ausgewählt werden, und zum Übertragen des Bildsignals auf zeitserieller Basis.

3. Gerät nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Auswählen eines Panorama- oder linearen Tomographiebilderzeugungsmodus, wobei die Bereiche von Pixeln, die durch den MOS-Sensor (30) zu lesen sind, ab­ hängig vom ausgewählten Bilderzeugungsmodus ausgewählt wer­ den.

4. Gerät nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine erste Schlitzplatte (6b) zum Begrenzen des Röntgenstrahlungsfelds am Objekt, und eine zweite Schlitzplatte (7a) zum Begrenzen des Röntgeneintrittsbereichs an der Röntgenbilderzeugungs­ vorrichtung (7), wobei die Öffnungsbereiche der ersten und zweiten Schlitzplatte wahlweise entsprechend dem ausgewähl­ ten Panorama- oder linearen Bilderzeugungsmodus geändert werden.

5. Gerät nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Öffnungsweite der zweiten Schlitzplat­ te (7a) während eines Bilderzeugungsvorgangs im Panorama- Tomographiebilderzeugungsmodus eingestellt wird.