DE19849764A1 - Bildgebende Diagnostikeinrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine bildgebende Diagnostikeinrichtung zur Gewinnung von wenigstens einen Bereich eines Untersuchungsobjekts darstellender Bildinformation, welche der gewonnenen Bildinformation entsprechende Bildsignale erzeugt und eine Signalverarbeitungseinrichtung aufweist, der die Bildsignale zugeführt sind. Diese unterzieht die Bildsignale einer Ortsfrequenzfilterung mit Bandpaß-Charakteristik, um hinsichtlich ihrer Abmessungen in dem Durchlaßbereich der Bandpaß-Charakteristik liegende Objekte deutlicher darstellen zu können.

Description

Die Erfindung betrifft eine bildgebende Diagnostikeinrichtung zur Gewinnung von wenigstens einen Bereich eines Untersu­ chungsobjekts darstellender Bildinformation, welches der ge­ wonnene Bildinformation entsprechende Bildsignale erzeugt, aufweisend eine Signalverarbeitungseinrichtung, der die Bild­ signale zugeführt sind, die die Bildsignale einer Ortsfre­ quenzfilterung unterzieht und die so erhaltenen Signale einer Anzeigeeinrichtung zur Bilddarstellung zuführt.

Derartige bildgebende Diagnostikeinrichtungen, beispielsweise mit einer Röntgenstrahlenquelle und einem mit dieser zusam­ menwirkenden Strahlenempfänger, der der empfangenen Röntgen­ strahlung entsprechende Bildsignale liefert, sind bekannt.

Bei manchen Anwendungen solcher bildgebende Diagnostikein­ richtungen, beispielsweise bei der Ortung von Nierensteinen in der Lithotripsie, stellt sich das Problem, eine sichere Unterscheidung der Nierensteine vom Hintergrundrauschen zu ermöglichen. Speziell bei adipösen Patienten werden nämlich im Durchleuchtungsbetrieb die Nierensteine sehr kontrastarm dargestellt, so daß das Nutzsignal, d. h. die den Nierenstein darstellenden Signalanteile, deutlich unter dem Rauschpegel liegt. Verschärfend kommt hinzu, daß die Behandlung bei Rezi­ divfällen immer früher erfolgt, d. h. zu einem Zeitpunkt, zu dem die Größe der Steine noch sehr gering ist.

Ist eine eindeutige Ortung des Nierensteins nicht möglich, kann eine Behandlung sehr schwierig oder unter Umständen un­ möglich sein.

Zur Zeit wird versucht hier durch klassische Verfahren den Signal/Rausch-Abstand zu verbessern, beispielsweise durch Integration mehrerer Bilder und anschließende Fensterung.

Allerdings können aufgrund der durch die Atmung des Patienten bedingten Bewegung des Steines keine hohen Integrationszeiten gewählt werden, da sonst der Nierenstein verschmiert bzw. we­ gen Kontrastarmut überhaupt nicht dargestellt würde. Zudem eignet sich die Fensterung nur für den Fall, daß homogene Strukturen abgebildet werden, was bei der Ortung von Nieren­ steinen normalerweise nicht der Fall ist.

Auch die bekannte Maßnahme der Kantenanhebung, die eine Orts­ frequenzfilterung mit Hochpaß-Charakteristik entspricht, ver­ schlechtert in der Regel nur den Signal/Rausch-Abstand.

Zwar kann im Falle von Röntgendiagnostikeinrichtungen durch Erhöhung der Röntgendosis die Bildqualität verbessert werden, jedoch ist die in Hinblick auf die Strahlenbelastung des Patienten nur begrenzt möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine bildgebende Diagnostikeinrichtung der eingangs genannten Art so auszubil­ den, daß selbst für den Fall, daß die Bildsignale einen ge­ ringen Signal/Rausch-Abstand aufweisen, eine deutliche Dar­ stellung der jeweils darzustellenden Objekte folgt.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch eine bild­ gebende Diagnostikeinrichtung zur Gewinnung von wenigstens einen Bereich eines Untersuchungsobjekts darstellender Bild­ information, welches der gewonnene Bildinformation entspre­ chende Bildsignale erzeugt, aufweisend eine Signalverarbei­ tungseinrichtung, der die Bildsignale zugeführt sind, die die Bildsignale einer Ortsfrequenzfilterung mit Bandpaß-Charakte­ ristik unterzieht und die so erhaltenen Signale einer Anzei­ geeinrichtung zur Bilddarstellung zuführt.

Im Falle der Erfindung erfolgt also eine Ortsfrequenzfilte­ rung mit Bandpaß-Charakteristik, mit der Folge, daß einer­ seits jenseits der oberen Grenzfrequenz der Bandpaß-Charakte­ ristik liegende Rauschanteile unterdrückt werden und anderer­ seits eine Darstellung von Objekten, die eine die untere Grenzfrequenz der Bandpaß-Charakteristik überschreitende Größe aufweisen, unterbleibt oder nur abgeschwächt erfolgt. Es wird im Falle der Erfindung also einerseits eine Verbesse­ rung des Signal/Rausch-Abstandes und andererseits eine Kon­ traststeigerung bei der Darstellung bevorzugter Objekte er­ reicht.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Bandpaß-Charakteristik einstellbar, so daß eine Anpassung an die Gegebenheiten des jeweiligen Untersuchungsfalls möglich ist.

Eine Variante dem Erfindung sieht vor, daß Mittel zur Ermitt­ lung der spektralen Eigenschaften des den Bildsignalen über­ lagerten Rauschens vorgesehen sind, die die obere Grenzfre­ quenz der Bandpaß-Charakteristik den ermittelten spektralen Eigenschaften des Rauschens entsprechend einstellen. Die obere Grenzfrequenz der Bandpaß-Charakteristik wird dabei derart eingestellt, daß der niederfrequenteste eine bestimmte Amplitude überschreitende Spektralanteil sowie die eine hö­ here Frequenz als dieser aufweisenden Spektralanteile unter­ drückt werden. Um nicht gleichzeitig auch Nutzinformationen zu unterdrücken, sieht eine weitere Variante der Erfindung vor, daß Mittel zur Eingabe der minimalen Abmessungen eines darzustellenden Objektes vorgesehen sind, die die obere Grenzfrequenz der Bandpaß-Charakteristik derart einstellen, daß diese wenigstens den zur Darstellung von Objekten der eingegebenen minimalen Abmessung erforderlichen Wert auf­ weist.

Eine weitere Variante der Erfindung sieht vor, daß Mittel zur Eingabe der maximalen Abmessung eines darzustellenden Objek­ tes vorgesehen sind, die die untere Grenzfrequenz der Band­ paß-Charakteristik derart einstellen, daß diese den zur Dar­ stellung von Objekten der eingegebenen maximalen Abmessung erforderlichen Wert nicht unterschreitet. Hierdurch ist sichergestellt, daß Signalanteile, die nicht zu den darzu­ stellenden Objekt, sondern zu größeren Objekten gehören im Interesse einer Kontraststeigerung unterdrückt oder nach Be­ darf abgeschwächt werden.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfin­ dung ist vorgesehen, daß Mittel zur Eingabe der Kontur eines darzustellenden Objektes und Mittel zur Mustererkennung vor­ gesehen sind, die die Bildsignale auf das Vorhandensein eines Objektes der eingegebenen Kontur hin untersuchen und die Fil­ terparameter der Bandpaß-Charakteristik entsprechend einstel­ len, um eine zusätzliche Kontraststeigerung (Signal/Rausch- Abstand) der erkannten Objekte zu bewirken. Es ist also mög­ lich durch die Anwendung des an sich bekannten Prinzips der Mustererkennung die Erkennbarkeit bestimmter Objekte zu ver­ bessern sowie gegebenenfalls deren Bewegung zu erfassen.

Daher ist es auf Basis der Erfindung möglich, beispielsweise durch die Atemtätigkeit eines Patienten bedingte Bewegungen eines darzustellenden Objektes in der Bilddarstellung zu un­ terdrücken, und zwar indem eine Folge von Bildern des darzu­ stellenden Objektes erzeugt wird und von den erzeugten Bil­ dern jeweils nur ein das darzustellende Objekt umgebender Ausschnitt auf der Anzeigeeinrichtung angezeigt wird, wobei Mittel zur Eingabe der Kontur des darzustellenden Objektes und Mittel zur Mustererkennung vorgesehen sind, die die Bild­ signale anhand der eingegebenen Kontur auf die Position des darzustellenden Objektes in den einzelnen Bildern der Folge hin untersuchen, und wobei die Signalverarbeitungseinrichtung die anzuzeigenden Ausschnitte der einzelnen Bilder der Folge derart wählt, daß das darzustellende Objekt bei der Darstel­ lung der Ausschnitte der Folge von Bildern auf der Anzeige­ einrichtung stets wenigstens im wesentlichen an der gleichen Stelle angezeigt wird. Es wird also sozusagen eine Bildberu­ higung erreicht.

Ebenso ist es auf Basis der Erfindung möglich, durch die bei­ spielsweise durch die Atmung eines Patienten bedingten Un­ schärfen eines darzustellenden Objektes bei Bildern längerer Bilderzeugungszeit, z. B. Belichtungszeit bei Röntgendiagno­ stikeinrichtungen, zu vermeiden, indem eine Folge von Bildern eines darzustellenden Objektes erzeugt und von den erzeugten Bildern jeweils nur das darzustellende Objekt umgebender Aus­ schnitt verwertet wird, wobei Mittel zur Eingabe der Kontur des darzustellenden Objektes und Mittel zur Mustererkennung vorgesehen sind, die die Bildsignale anhand der eingegebenen Kontur auf die Position des darzustellenden Objektes in den einzelnen Bildern der Folge hin untersuchen, und wobei die Signalverarbeitungseinrichtung die zu verwertenden Aus­ schnitte der einzelnen Bilder der Folge derart wählt, daß das darzustellende Objekt sich in den Ausschnitten der einzelnen Bilder der Folge stets wenigstens im wesentlichen an der gleichen Stelle befindet, und die Ausschnitte der einzelnen Bilder der Folge zu einem Gesamtbild integriert. Das Gesamt­ bild entspricht dann einem normalen Bild, das während einer Gesamt-Bilderzeugungszeit erzeugt wurde, die der Summe der Bilderzeugungszeiten der einzelnen Bilder entspricht, und je­ doch das darzustellende Objekt schärfer darstellt, als dies in einem normalen Bild der Fall wäre. Im Falle einer erfin­ dungsgemäßen Röntgendiagnostikeinrichtung bedeutet dies, daß das Gesamtbild einem normalen Bild entspricht, das mit der Summe der Strahlungsdosen der einzelnen Bilder der Folge an­ gefertigt wurde, jedoch schärfer als ein solches normales Bild ist.

Eine weitere Variante der Erfindung sieht vor, daß für den Fall, daß die bildgebende Diagnostikeinrichtung eine thera­ peutische Strahlungsquelle zur Erzeugung einer auf einen in demjenigen Bereich, bezüglich dessen Bildinformation gewonnen wird, liegenden Fokus fokussierte Strahlung aufweist, eine Folge von Bildern eines mit der Strahlung zu behandelnden Be­ reichs erzeugt wird, wobei Mittel zur Eingabe der Kontur des zu behandelnden Bereichs sowie Mittel zur Mustererkennung vorgesehen sind, die die Bildsignale anhand der eingegebenen Kontur auf die Position des zu behandelnden Bereichs in den einzelnen Bildern der Folge hin untersuchen, und wobei die therapeutische Strahlungsquelle nur dann zur Abgabe von Strahlung aktivierbar ist, wenn die gedachte Abbildung des Fokus mittels der bildgebenden Diagnostikeinrichtung mit der Position der Abbildung des zu behandelnden Bereichs wenig­ stens im wesentlichen übereinstimmt. Es ist also ausgeschlos­ sen, daß die Strahlungsquelle aktiviert werden kann, obwohl sich der zu behandelnde Bereich nicht im Fokus der Strahlung befindet.

Ebenfalls für den Fall des Vorhandenseins einer Strahlungs­ quelle sieht eine andere Variante der Erfindung vor, daß zur Verlagerung des Fokus der fokussierten Strahlung und des zu behandelnden Bereichs relativ zueinander Stellmittel vorge­ sehen sind und eine Folge von Bildern eines mit der Strahlung zu behandelnden Bereichs erzeugt wird, wobei Mittel zur Ein­ gabe der Kontur des zu behandelnden Bereiches sowie Mittel zur Mustererkennung vorgesehen sind, die die Bildsignale an­ hand der eingegebenen Kontur auf die Position des zu behan­ delnden Bereichs in den einzelnen Bildern der Folge hin un­ tersuchen und die Stellmittel derart betätigen, daß die ge­ dachte Abbildung des Fokus mittels der bildgebenden Diagno­ stikeinrichtung mit der Position der Abbildung des zu behan­ delnden Bereichs wenigstens im wesentlichen übereinstimmt. Im Falle von Bewegungen des zu behandelnden Bereichs wird also der Fokus diesen Bewegungen nachgeführt, so daß ebenfalls ausgeschlossen ist, daß andere Körperbereiche als der zu be­ handelnde Bereich sich im Fokus der Strahlung befinden.

Die Mittel zur Mustererkennung können dabei die obere und die untere Grenzfrequenz der Bandpaß-Charakteristik der kleinsten und der größten Abmessung des erkannten darzustellenden Ob­ jektes bzw. zu behandelnden Bereichs entsprechend einstellen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den beigefügten schematischen Zeichnungen am Beispiel einer bildgebenden Diagnostikeinrichtung dargestellt, bei der es sich um eine eine Stoßwellenquelle aufweisende Röntgendiagnostikeinrich­ tung handelt. Es zeigen:

Fig. 1 die erfindungsgemäße Röntgendiagnostikein­ richtung in perspektivischer Darstellung,

Fig. 2 in grob schematischer Darstellung ein Block­ schaltbildes eines Teils der Röntgendiagnostik­ einrichtung gemäß Fig. 1, und

Fig. 3 beispielhaft einen Teil der Bedienoberfläche der erfindungsgemäßen Röntgendiagno­ stikeinrichtung gemäß den Fig. 1 und 2.

Die erfindungsgemäße Röntgendiagnostikeinrichtung weist gemäß Fig. 1 einen insgesamt mit 1 bezeichneten Lagerungstisch für ein zu untersuchendes bzw. zu behandelndes Objekt, z. B. einen Patienten, auf. Die Lagerungsplatte 2 des Lagerungstisches 1 ist mittels zweier Teleskopsäulen 3, 4 in bezug auf einen Sockel 5 in Richtung des Doppelpfeiles z und damit parallel zur z-Achse eines in Fig. 1 eingetragenen räumlichen Koordi­ natensystems höhenverstellbar.

Auf dem Sockel 5 ist ein Schlitten 7 in Richtung der Längs­ achse der Lagerungsplatte 2, die parallel zur y-Achse des räumlichen Koordinatensystems verläuft, geradlinig verstell­ bar gelagert, was durch einen mit y bezeichneten Doppelpfeil angedeutet ist. Auf dem Schlitten 7 ist ein insgesamt mit 8 bezeichnetes Tragteil in einer quer zur Längsachse der Lage­ rungsplatte 2 und damit parallel zur x-Achse des räumlichen Koordinatensystems verlaufenden Richtung längsverschieblich gelagert. Dies ist durch den Doppelpfeil x angedeutet.

Die Verstellung des Tragteiles 8, des Schlittens 7 und der Lagerungsplatte 2 in Richtung der Doppelpfeile x, y, z er­ folgt in nicht näher dargestellter Weise mittels geeigneter Motore, insbesondere Elektromotore, und erforderlichenfalls geeigneter, insbesondere mechanischer Getriebe.

An dem Tragteil 8 sind als Röntgenstrahlenquelle ein Röntgen­ strahler 14 und als Strahlenempfänger ein diesem gegenüber­ liegenden Röntgenbildverstärker 15, der Bestandteil einer eine Röntgenbildverstärker-Fernsehkette ist, angebracht, und zwar an den Enden eines kreisbogenförmig gekrümmten C-Bogens 16. Der C-Bogen 16 ist an dem Tragteil 8 in Richtung des ge­ krümmten Doppelpfeiles α längs seines Umfanges verstellbar angebracht. Genauer gesagt ist der C-Bogen 16 um seine Mit­ telachse M schwenkbar, wobei der Zentralstrahl ZS des von dem Röntgenstrahler 14 ausgehenden Röntgenstrahlenbündels im Falle des beschriebenen Ausführungsbeispiels die Mittelachse M des C-Bogens 16 rechtwinklig schneidet.

Der C-Bogen 16 ist an dem Tragteil 8 außerdem derart ange­ bracht, daß die Mittelachse M des C-Bogens 16 und der Zen­ tralstrahl ZS durch ein Isozentrum IZ verlaufen. Der Zentral­ strahl ZS der Röntgendiagnostikeinrichtung verläuft also für beliebige Schwenkstellungen des C-Bogens 16 durch das Iso­ zentrum IZ.

Im Falle des beschriebenen Ausführungsbeispiels weist die Röntgendiagnostikeinrichtung außerdem eine Quelle 9 fokus­ sierter akustischer Wellen auf, bei der es sich beispiels­ weise um eine elektromagnetische Druckimpulsquelle der in der EP-A-0 372 119 beschriebenen Art handelt. Die Quelle 9 weist eine akustische Achse A auf, auf der die Fokuszone F der von der Quelle 9 erzeugten akustischen Druckimpulse liegt. Wegen näherer Einzelheiten bezüglich elektromagnetischer Druckim­ pulsquellen wird außerdem auf die US-PS 4 647 505 und die EP-A-0 188 750 verwiesen, deren Offenbarung Bestandteil der vor liegenden Anmeldung sein soll.

Die Quelle 9 ist an einem zwei Arme 11a und 11b aufweisenden Quellenträger 11 angebracht, der seinerseits derart längsver­ schieblich an dem Tragteil 8 angebracht ist. Dabei ist die Anordnung derart getroffen, daß sich der Fokus F in dem Iso­ zentrum IZ oberhalb der Auflagefläche 6 der Lagerungsplatte 2 befindet. Durch das Isozentrum IZ erstreckt sich dann auch die akustische Achse A der Quelle 9. Die Quelle 9 ragt üb­ rigens mit einem balgartig ausgebildeten flexiblen Koppelkis­ sen 13, das der akustischen Ankoppelung an einen zu behan­ delnden Patienten dient, durch eine Öffnung 12 der Lagerungs­ platte 2.

Infolge der beschriebenen Gerätebewegungen ist es möglich, eine Ausrichtung des Patienten einerseits und des Röntgen­ strahlers 14 und des Röntgenbildverstärkers 15 andererseits relativ zueinander einzustellen, in der sich ein darzustel­ lendes Objekt des Patienten im Strahlengang der Röntgenstrah­ lung befindet. Insbesondere ist es bei Bedarf möglich, den Patienten und die Quelle 9 so relativ zueinander auszurich­ ten, daß sich ein mit der von der Quelle 9 erzeugten Druck­ impulsen zu behandelnder Bereich des Patienten im Fokus F der Druckimpulse befindet.

Gemäß Fig. 2 weist die erfindungsgemäße Röntgendiagnostik­ einrichtung eine Signalverarbeitungseinrichtung 17 auf, der die Ausgangssignale der Röntgenbildverstärker 15 aufweisenden Röntgenbildverstärker-Fernsehkette zugeführt sind. Diese Bildsignale gelangen nach Digitalisierung mittels eines Ana­ log/Digital-Wandlers 18 (dieser kann auch entfallen, wenn die Röntgenbildverstärker-Fernsehkette bereits digitale Bild­ signale liefert) zu einem in einer Bildverarbeitungseinrich­ tung 19 enthaltenen Digitalfilter 20, das die Bildsignale einer Ortsfrequenzfilterung mit Bandpaß-Charakteristik unter­ zieht. Die so erhaltenen Signale gelangen über einen Digi­ tal/Analog-Wandler zu einem Monitor 22, der die entsprechen­ den Bilder darstellt.

Die obere Grenzfrequenz der Bandpaß-Charakteristik wird zum einen unter Berücksichtigung der spektralen Eigenschaften des den Bildsignalen überlagerten Rauschens ermittelt. Hierzu sind Mittel zur Ermittlung der spektralen Eigenschaften des den Bildsignalen überlagerten Rauschens, nämlich ein Analysa­ tor 23, vorgesehen, dem die digitalen Bildsignale zugeführt sind und der die spektralen Eigenschaften des Rauschens er­ mittelt und einen Wert für die obere Grenzfrequenz der Band­ paß-Charakteristik an das Digitalfilter 20 gibt, der so ge­ wählt ist, daß die hinsichtlich ihrer Amplitude stärksten Rauschanteile bei Realisierung dieser oberen Grenzfrequenz ausgefiltert würden.

Zum anderen besteht die Möglichkeit, eine obere Grenzfrequenz der Bandpaß-Charakteristik über Mittel zur Eingabe, nämlich mittels einer Tastatur 24 oder mittels einer Mouse 25 und des Monitors 22 vorzugeben, die an eine mit der Signalverarbei­ tungseinrichtung 17 verbundene Steuereinrichtung 26 ange­ schlossen sind, einzugeben. Im einzelnen erfolgt die Eingabe der oberen Grenzfrequenz dahingehend, daß die kleinste Abmes­ sung der in den auf dem Monitor 22 angezeigten Bildern darzu­ stellenden Objektes eingegeben wird.

Das Digitalfilter 20 stellt nun die obere Grenzfrequenz der Bandpaß-Charakteristik entsprechend dem von dem Analysator 23 gelieferten Wert ein, wenn die der eingegebenen kleinsten Ab­ messung eines darzustellenden Objektes entsprechende obere Grenzfrequenz niedriger als die von dem Analysator 23 gelie­ ferte ist. Umgekehrt stellt das Digitalfilter 20 die obere Grenzfrequenz der Bandpaß-Charakteristik entsprechend der eingegebenen kleinsten Abmessung des darzustellender Objektes ein, wenn dieser oberhalb des von dem Analysator 23 geliefer­ ten Wertes liegt. Auf dieser Weise ist sichergestellt, daß nicht im Interesse der Rauschminderung diagnostisch relevante Signalanteile unterdrückt werden.

Die untere Grenzfrequenz der Bandpaß-Charakteristik stellt das Digitalfilter 20 entsprechend einer über die Tastatur bzw. die Mouse 25 und den Monitor 22 eingegebenen Wert für die größte Abmessung des jeweils darzustellenden Objektes ein.

Es wird also deutlich, daß in einer vorstehend beschriebenen ersten Betriebsart der erfindungsgemäßen Röntgendiagnostik­ einrichtung die auf dem Monitor 22 dargestellten Bilder hin­ sichtlich ihrer Bildqualität dahingehend optimiert sind, daß einerseits Rauschanteile, soweit dies diagnostisch verant­ wortbar ist, unterdrückt sind, und daß andererseits die Dar­ stellung größerer Objekte, die die Bildinformation bezüglich des darzustellenden diagnostisch relevanten Objektes über­ decken könnten, unterbleibt oder den jeweiligen Erfordernis­ sen entsprechend nur abgeschwächt erfolgt.

Da die Signalverarbeitungseinrichtung 17 auch Mittel zur Mustererkennung, nämlich eine Mustererkennungseinrichtung 27, aufweist, der die digitalen Bildsignale ebenfalls zugeführt sind, besteht in einer zweiten Betriebsart der erfindungsge­ mäßen Röntgendiagnostikeinrichtung die Möglichkeit, mittels der Tastatur 24 oder mittels der Mouse 25 und des Monitors 22 die Kontur eines darzustellenden Objektes einzugeben, auf Basis welcher Kontur die Mustererkennungseinrichtung 27 dann die Bildsignale daraufhin untersucht, ob diese Signalanteile bezüglich eines Objektes der eingegebenen Kontur enthalten. Ist dies der Fall, gibt die Mustererkennungseinrichtung 27 entsprechend Daten an das Digitalfilter 20, das daraufhin die obere und die untere Grenzfrequenz der Bandpaß-Charakteri­ stik, erforderlichenfalls unter Berücksichtigung der Aus­ gangsdaten des Analysators 23, derart einstellt, daß die obere Grenzfrequenz der kleinsten Abmessung und die untere Grenzfrequenz der größten Abmessung des erkannten Objektes der eingegeben Kontur entspricht.

Die Eingabe der kleinsten bzw. größten Abmessung eines darzu­ stellenden Objektes kann im Falle des beschriebenen Ausfüh­ rungsbeispiels wie erwähnt mittels der Tastatur 24 erfolgen. Vorzugsweise erfolgt die Eingabe aber mittels der Mouse 25 und des Monitors 22, nämlich indem in Fig. 3 veranschaulichten Weise auf dem Bildschirm des Monitors 22 mittels des Mouse­ zeigers 28 auf die größte und die kleinste Abmessung L_max be­ ziehungsweise L_min veranschaulichenden Skalen 29 und 30 Schie­ ber 31 und 32 zur Eingabe des jeweiligen Wertes verschoben werden.

Die Eingabe der Kontur des darzustellenden Objektes erfolgt mittels des Mousezeigers 28 durch Anklicken einer exakt oder wenigstens annähernd der zu erkennenden Kontur entsprechenden in einer Tabelle 33 vorgegebenen Kontur.

Wahlweise besteht in nicht dargestellter Weise auch die Mög­ lichkeit, zur Eingabe der Kontur des darzustellenden Objektes zunächst ein Bild mit hoher Röntgendosis und entsprechend gutem Signal/Rausch-Abstand anzufertigen und dann mittels des Mousezeigers 28 die entsprechende Kontur in diesem Bild zu umfahren.

Schließlich besteht noch die Möglichkeit, die Eingabe der Kontur dadurch zu bewirken, daß der Mousezeiger 28 entspre­ chend dieser Kontur auf der Oberfläche des Bildschirms des Monitors 22 bewegt wird.

Eine dritte Betriebsart der erfindungsgemäßen Röntgendiagno­ stikeinrichtung dient der Anfertigung von besonders rausch­ armen Bildern eines darzustellenden Objektes, das sich, bei­ spielsweise infolge der Atemtätigkeit eines Patienten, wäh­ rend der Dauer der Anfertigung des Bildes bewegt.

In dieser Betriebsart wird zunächst auf eine der zuvor be­ schriebenen Weise die Kontur des darzustellenden Objektes eingegeben. Dann wird eine Folge von Bildern aufgenommen, wo­ bei die Belichtungszeit der einzelnen Bilder den jeweiligen Gegebenheiten entsprechend derart gewählt ist, daß sich wäh­ rend der Belichtungszeit keine nennenswerte Bewegungsun­ schärfe einstellen kann. Die Anzahl der Bilder der Folge ist derart gewählt, daß die Gesamtdosis der zur Aufnahme der Folge von Bildern applizierten Röntgenstrahlung wenigstens annähernd der Dosis entspricht, die erforderlich wäre, um ein ähnlich rauscharmes Bild mit einer einzigen Aufnahme zu ge­ winnen.

Bezüglich der einzelnen Bilder der Folge von Bildern analy­ siert die Mustererkennungseinrichtung 27, welche Position das darzustellende Objekt in dem jeweiligen Bild einnimmt und gibt entsprechende Daten an die Bildverarbeitungseinheit 19. Diese wählt aus den einzelnen Bildern der Folge einen jeweils gleich großen Ausschnitt derart aus, daß in allen Bildern der Folge das darzustellende Objekt innerhalb des Ausschnittes die gleiche Position einnimmt. Die so erhaltenen Ausschnitte integriert die Bildverarbeitungseinheit 19 auf und bringt das entsprechende Bild auf dem Monitor 22 zur Darstellung.

Ein derart gewonnenes Bild entspricht hinsichtlich deines Signal/Rausch-Abstandes einem mit einer der Gesamtbelich­ tungszeit der Folge von Bildern entsprechenden Belichtungs­ zeit aufgenommenen Einzelbild, ohne jedoch das an Bewegungs­ unschärfe zu enthalten.

In einer vierten Betriebsart der erfindungsgemäßen Röntgen­ diagnostikeinrichtung wird entsprechend der zuvor beschriebe­ nen Betriebsweise verfahren, mit dem einzigen Unterschied, daß eine Aufintegration der Einzelbilder der Folge unter­ bleibt. Auf diese Weise sind Kinosequenzen möglich, in denen der diagnostisch relevante Bereich ortsfest erscheint, obwohl er in Wirklichkeit eine Bewegung ausführt.

Wie bereits eingangs erwähnt besteht die Möglichkeit mittels der Quelle 9 einen Patienten, beispielsweise zum Zwecke der Lithotripsie, mit fokussierten akustischen Wellen, nämlich Druckimpulsen, zu behandeln.

Um sicherzustellen, daß sich der zu behandelnde Bereich des Patienten, also der zu zertrümmernde Stein, bei der Behand­ lung tatsächlich im Fokus F befindet, werden zwei Bilder des zu behandelnden Bereichs des Patienten mit unterschiedlicher Richtung des Zentralstrahls ZS angefertigt, wozu der C-Bogen 15 in α-Richtung verstellt wird. Anhand dieser beiden Bilder kann dann durch Gerätebewegungen in x-, y- und z-Richtung eine Ausrichtung des Patienten und der Quelle 9 relativ zu­ einander derart erfolgen, daß sich der zu behandelnde Bereich im Fokus F befindet. Dies geschieht im Falle der erfindungs­ gemäßen Röntgendiagnostikeinrichtung dadurch, daß auf eine der zuvor beschriebenen Weisen die Kontur des zu behandelnden Bereichs eingegeben wird, worauf die Mustererkennungseinrich­ tung 27 die den Bildern unterschiedlicher durch Strahlungs­ richtung entsprechende Bildsignale daraufhin analysiert, wel­ che Position der zu behandelnde Bereich in diesen Bildern einnimmt. Entsprechende Daten gibt die Mustererkennungsein­ richtung 27 an die Steuereinrichtung 26, die über eine geeig­ net aufgebaute Schnittstelle 34 die der x-, y- und z-Richtung zugeordneten Motore derart ansteuert, daß der zu behandelnden Bereich in dem Fokus F zu liegen kommt.

Da insbesondere im Falle der Behandlung von Nierensteinen eine nicht unerhebliche Bewegung der Nierensteine infolge der Atemtätigkeit des Patienten auftritt, ist in einer ersten von der Quelle 9 Gebrauch machenden Betriebsart sichergestellt, daß die Abgabe von Stoßwellen nur dann erfolgt, wenn sich der zu behandelnde Bereich tatsächlich in dem Fokus F befindet. Dies geschieht dadurch, daß im Anschluß an die auf die zuvor beschriebene Weise erfolgte erste Ausrichtung während der Be­ handlung kontinuierlich und vorzugsweise mit verminderter Röntgendosis eine Folge von Bildern des zu behandelnden Be­ reichs erzeugt wird, die die Mustererkennungseinrichtung 27 jeweils daraufhin untersucht, wo sich in diesen Bildern der zu behandelnde Bereich befindet. Entsprechende Daten gelangen über die Bildverarbeitungseinheit 19 zu der Steuereinrichtung 26, die eine die Quelle 9 antreibende elektrische Genera­ toreinrichtung 25 nur dann freigibt, wenn sich der zu behan­ delnde Bereich tatsächlich im Fokus F befindet. Dies erkennt die Bildverarbeitungseinrichtung daran, daß die Projektion des Fokus F auf dem Eingangsleuchtschirm des Röntgenbildver­ stärkers 15 innerhalb der Abbildung des zu behandelnden Be­ reichs auf dem Eingangsleuchtschirm des Röntgenbildverstär­ kers 15 liegt bzw. der Zentralstrahl ZS durch die Abbildung des zu behandelnden Bereichs auf dem Eingangsleuchtschirm des Röntgenbildverstärkers 15 verläuft. Die einzelnen Bilder der Folge können mit sehr geringer Dosis angefertigt werden, da infolge der Ortsfrequenzfilterung ein gute Signal/Rausch-Ver­ hältnis erzielt wird.

Alternativ oder zusätzlich kann in einer zweiten von der Quelle 9 Gebrauch machenden Betriebsart vorgesehen sein, daß die von der Mustererkennungseinrichtung 27 hinsichtlich der Position des zu behandelnden Bereichs gewonnenen Daten von der Steuereinrichtung 26 dazu verwendet werden, über die Schnittstelle 34 die für die x-, y- und z-Richtung maßgebli­ chen Motore derart anzusteuern, daß der zu behandelnde Be­ reich stets im Fokus verbleibt, das heißt die Abbildung des zu behandelnden Bereichs auf dem Eingangsleuchtschirm des Röntgenbildverstärkers auf dem Zentralstrahl ZS liegt.

Bezüglich der Funktion der im Falle der erfindungsgemäßen Röntgendiagnostikeinrichtung eingesetzten Ortsfrequenzfilte­ rung wird auf das Buch "Bildgebende Systeme für die medizini­ sche Diagnostik", Herausgeber: Heinz Morneburg, 3. Auflage, 1995, Publicis MCD Verlag, insbesondere Seiten 341 bis 347, verwiesen, dessen Inhalt Bestandteil der Offenbarung der vor­ liegenden Anmeldung sein soll.

Im Falle des beschriebenen Ausführungsbeispiels weist die Röntgendiagnostikeinrichtung eine ganze Reihe verschiedener Betriebsarten auf. Erfindungsgemäße Röntgendiagnostikeinrich­ tungen müssen nicht notwendigerweise alle diese Betriebsarten aufweisen.

Die Erfindung wurde vorstehend am Beispiel einer eine Quelle fokussierter akustischer Wellen aufweisenden Röntgendiagno­ stikeinrichtung beschrieben. Sie kann aber auch bei Röntgen­ diagnostikeinrichtungen eingesetzt werden, die keine solche Quelle aufweisen.

Die Erfindung kann außerdem in der Röntgen-CT(Computertomo­ graphie)-Geräten sowie bei anderen, nicht auf Röntgenbasis arbeitenden Bildsystemen, z. B. US (Ultraschall)-Geräten oder MR(Magnetresonanz)-Geräten eingesetzt werden.

In US-Geräten kann die zuvor im Zusammenhang mit dem Ausfüh­ rungsbeispiel beschriebene, auf der Aufnahme einer Folge von Bildern basierende Betriebsart mit besonderem Vorteil reali­ siert werden, da im Falle von US-Geräten im Gegensatz zu Röntgendiagnostikeinrichtungen nicht die Gefahr einer uner­ wünschten Strahlenbelastung des Patienten besteht.

Die Erfindung wurde vorstehend am Beispiel des Einsatzes in der Medizin beschrieben. Die Erfindung umfaßt jedoch auch den Einsatz erfindungsgemäßer Diagnostikeinrichtungen im nicht medizinischen Bereich.

Claims (12)

1. Bildgebende Diagnostikeinrichtung zur Gewinnung von wenig­ stens einen Bereich eines Untersuchungsobjekts darstellender Bildinformation, welches der gewonnene Bildinformation ent­ sprechende Bildsignale erzeugt, aufweisend eine Signalverar­ beitungseinrichtung, der die Bildsignale zugeführt sind, die die Bildsignale einer Ortsfrequenzfilterung mit Bandpaß-Cha­ rakteristik unterzieht und die so erhaltenen Signale einer Anzeigeeinrichtung zur Bilddarstellung zuführt.

2. Bildgebende Diagnostikeinrichtung nach Anspruch 1, bei der die Bandpaß-Charakteristik einstellbar ist.

3. Bildgebende Diagnostikeinrichtung nach Anspruch 2, bei der Mittel zur Ermittlung der spektralen Eigenschaften des den Bildsignalen überlagerten Rauschens vorgesehen sind, die die obere Grenzfrequenz der Bandpaß-Charakteristik den ermittel­ ten spektralen Eigenschaften des Rauschens entsprechend ein­ stellen.

4. Bildgebende Diagnostikeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, welche Mittel zur Eingabe der minimalen Abmessung eines dar­ zustellenden Objektes aufweist, die die obere Grenzfrequenz der Bandpaß-Charakteristik derart einstellen, daß diese wenigstens den zur Darstellung von Objekten der eingegebenen minimalen Abmessung erforderlichen Wert aufweist.

5. Bildgebende Diagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, welche Mittel zur Eingabe der maximalen Abmessung eines darzustellenden Objektes aufweist, die die unter Grenz­ frequenz der Bandpaß-Charakteristik derart einstellen, daß diese den zur Darstellung von Objekten der eingegebenen maxi­ malen Abmessung erforderlichen Wert nicht unterschreitet.

6. Bildgebende Diagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, welche Mittel zur Eingabe der Kontur eines darzu­ stellenden Objektes und Mittel zur Mustererkennung aufweist, die die Bildsignale auf das Vorhandensein eines Objektes der eingegebenen Kontur hin untersuchen und bei Vorhandensein eines solchen Objektes die obere und die untere Grenzfrequenz der kleinsten und der größten Abmessung des erkannten Objek­ tes entsprechend einstellen.

7. Bildgebende Diagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, welche eine Folge von Bildern eines darzustellenden Objektes erzeugt und von den erzeugten Bildern jeweils nur einen das darzustellende Objekt umgebenden Ausschnitt auf der Anzeigeeinrichtung anzeigt und welche Mittel zur Eingabe der Kontur des darzustellenden Objektes und Mittel zur Muster­ erkennung aufweist, die die Bildsignale anhand der eingegebe­ nen Kontur auf die Position des darzustellenden Objektes in den einzelnen Bildern der Folge hin untersuchen, wobei die Signalverarbeitungseinrichtung die anzuzeigenden Ausschnitte der einzelnen Bilder der Folge derart wählt, daß das darzu­ stellende Objekt bei der Darstellung der Ausschnitte der Folge von Bildern auf der Anzeigeeinrichtung stets wenigstens im wesentlichen an der gleichen Stelle angezeigt wird.

8. Bildgebende Diagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, welche eine Folge von Bildern eines darzustellenden Objektes erzeugt und von den erzeugten Bildern jeweils nur einen das darzustellende Objekt umgebenden Ausschnitt verwer­ tet und welche Mittel zur Eingabe der Kontur des darzustel­ lenden Objektes und Mittel zur Mustererkennung aufweist, die die Bildsignale anhand der eingegebenen Kontur auf die Posi­ tion des darzustellenden Objektes in den einzelnen Bildern der Folge hin untersuchen, wobei die Signalverarbeitungsein­ richtung die zu verwertenden Ausschnitte der einzelnen Bilder der Folge derart wählt, daß das darzustellende Objekt sich in den Ausschnitten der einzelnen Bildern der Folge stets wenig­ stens im wesentlichen an der gleichen Stelle befindet, und die Ausschnitte der einzelnen Bilder der Folge zu einem Ge­ samtbild integriert.

9. Bildgebende Diagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, welche eine therapeutische Strahlungsquelle zur Er­ zeugung einer auf einen in demjenigen Bereich, bezüglich des­ sen Bildinformation gewonnen wird, liegenden Fokus fokus­ sierte Strahlung aufweist und eine Folge von Bildern eines mit der Strahlung zu behandelnden Bereichs als darzustellen­ dem Objekt erzeugt, und welche außerdem Mittel zur Eingabe der Kontur des zu behandelnden Bereichs und sowie Mittel zur Mustererkennung aufweist, die die Bildsignale anhand der ein­ gegebenen Kontur auf die Position des zu behandelnden Be­ reichs in den einzelnen Bildern der Folge hin untersuchen, wobei die therapeutische Strahlungsquelle nur dann zur Abgabe von Strahlung aktivierbar ist, wenn die gedachte Abbildung des Fokus mittels der bildgebenden Diagnostikeinrichtung mit der Position der Abbildung des zu behandelnden Bereichs wenigstens im wesentlichen übereinstimmt.

10. Bildgebende Diagnostikeinrichtung nach einem der Ansprü­ che 1 bis 5, welche eine therapeutische Strahlungsquelle zur Erzeugung einer auf einen in demjenigen Bereich, bezüglich dessen Bildinformation gewonnen wird, liegenden Fokus fokus­ sierte Strahlung aufweist, wobei der Fokus und der zu behan­ delnde Bereich durch Stellmittel relativ zueinander verlager­ bar sind, und eine Folge von Bildern eines mit der Strahlung zu behandelnden Bereichs als darzustellendem Objekt erzeugt, und welche bildgebende Diagnostikeinrichtung außerdem Mittel zur Eingabe der Kontur des zu behandelnden Bereichs und sowie Mittel zur Mustererkennung aufweist, die die Bildsignale an­ hand der eingegebenen Kontur auf die Position des zu behan­ delnden Bereichs in den einzelnen Bildern der Folge hin un­ tersuchen und die Stellmittel derart betätigen, daß die ge­ dachte Abbildung des Fokus mittels der bildgebenden Diagno­ stikeinrichtung mit der Position der Abbildung des zu behan­ delnden Bereichs stets wenigstens im wesentlichen überein­ stimmt.

11. Bildgebende Diagnostikeinrichtung nach einem der Ansprü­ che 7 bis 10, bei der die Mittel zur Mustererkennung die obere und die untere Grenzfrequenz der kleinsten und der größten Abmessung des erkannten darzustellenden Objektes bzw. zu behandelnden Bereichs entsprechend einstellen.

12. Bildgebende Diagnostikeinrichtung nach einem der Ansprü­ che 1 bis 10, welche als Röntgendiagnostikeinrichtung ausge­ bildet ist und eine Röntgenstrahlenquelle und einem mit die­ ser zusammenwirkenden Strahlenempfänger aufweist, der der empfangenen Röntgenstrahlung entsprechende Bildsignale lie­ fert.