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Rontgenfernseheinrichtung für die Aufnahme und Wiedergabe eines von
einem Röntgenschichtgerät erzeugten ontgenschichtbildes Die Erfindung betrifft eine
Röntgenfernseheinrichtung für die Aufnahme und Wiedergabe eines von einem Röntgenschichtgerät
erzeugten Röntgenschichtbildes, bestehend aus einer Bildaufnahmevorrichtung (Fernsehkamera),
einem elektronischen Bildintegrator zur Summierung der bewegten Anteile des Schichtbildes
während des Schichtablaufs sowie einem FernsehnBildwiedergabegerät (Monitor).
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Die Röntgenschichtaufnahmetechnik hat die Darstellung der Strukturen
innerhalb einer begrenzten Schicht des Aufnahmeobjekts zum Ziel. Dies wird durch
eine gegenläufige Bewegung von Röntgenröhre und Bildfängerebene um einen in der
Schichtebene liegenden Drehpunkt erreicht. Um eine ebene Schicht zu erhalten, bewegen
sich Jedoch die Bildfängerebene, meist aber auch
die Röntgenröhre
nicht auf Kreisbögen, sondern auf den zugehörigen Sehnen parallel zu der gewünschten
Schichtebene. Aufgrund der so geschaffenen geometrischen Verhältnisse wird nur eine
einzige Körperschicht bestimmter, insbesondere vom Schichtwinkel abhängiger Dicke
ruhend, d.h. scharf dargestellt, während alle anderen Körperschichten eine von der
Bewegungsfigur des Systems (iiear, kreisförmig, elliptisch usw.) abhängige Relativbewegung
gegenüber der im Drehpunkt liegenden Schicht ausführen, die um so grösser wird,
je weiter die betreffende Schicht von'der ruhend dargestellten entfernt ist. Um
nun zu erreichen, dass die ausserhalb der Schichtebene liegenden Objektdetails,
die gegenüber denjenigen der Bildschlcht eine Relativbewegung ausführen, nicht mebr
in Erscheinung treten, muss durch eine Bildintegration über die Schichtablaufzeit
eine Verwischung vorgenommen werden. Im einfachsten Falle geschieht dies durch einen
Röntgenfilm. Bei einer Bildwiedergabe mit fernsehtechnischen MUteSn hingegen muss
dag Bild, beispielsweise auf der Signalplatte einer Bildaufnahmeröhre vom Vidikontyp,
während des Schichtablaufs gespeichert werden, d.h. die Abtastung muss während der
Schichtablaufdauer unterbrochen werden. Es können natürlich auch andere bekannte
Speichermittel, beispielsweise Magnetbandspeicher od.dg er-wendet werden.
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ber Grad der Verwischung durch eine solche Bildintegration ist natürlich
abhängig von der Grss der Relativbewegung des jeweils zu verwischenczen Objektdetails
zur Bildebene. Je weiter das Detail von der Bildebene entfernt ist, um so besser
ist die Verwischung. Daraus folgt, dass die in der Nähe der Bildschicht befindliohen
Details nur unvollständig verwischt werden und als störender Bilduntergrund in Erscheinung
treten.
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Insgesamt bilden die Wischschatten einen sehr inhomogenen Untergrund,
der sich der gewünschten Bildinformation ausserordentlich stÖrend überlagert. Dadurch
wird die diagnostische
Auswertung eines solchen Schichtbildes sehr
erschwert und Fehlinterpretationen sind nicht auszuschliessen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen störenden Untergrund
mit Hilfe der Fernsehelektronik zu kompensieren. Dabei ist von der Erkenntnis ausgegangen,
dass es mit fernsehteclinischen Mitteln möglich ist, aus einem elektronisch gespeicherten,
noch nicht integrierten Gesamtschichtbild mit einem an be liebiger Stelle des aufzunehmenden
Objekts liegenden Drehpunkt integrierte Einzelschichtbilder zu erzeugen, bei denen
Schichten in gewünschtem Abstand von der im nichtintegrierten Schicht bild ruhend
dargestellten Ebene erzeugt werden können. Dazu wird das etwa in einem Videorekorder
aufgezeichnete nichtintegrierte Schichtbild einem Fernseh-Bildwiedergabegerät zugefuhrts
dessen Bildraster durch eine Wobbelvorrichtung gegenüber dem Wiedergabeleuchtschirm
während der Wiedergabedauer des gespei cherten Bildes in eine Relativbewegung ersetzt
wird, die mit derjenigen Relativbewegung deckungsgleich ist, die die jeweils gewünschte
Schicht gegenüber der im aufgenommenen nichtintegrierten Schichtbild ruhend dargestellten
Schicht aus-zuhrb , Dadurch werden alle Schichten, einschliesslich der im aufgenommenen
Bild ruhend erscheinenden, gegenüber der gea m schten Schicht in eine Relativbewegung
versetzt, so dass nach der erforderlichen Bildintegration, beispielsweise durch
eine das Monitorbild aufnehmende Kamera ein integriertes Schichtbild der gewünschten
Schicht entsteht. Eine solche klordnung ist aus der deutschen Offenlegungsschrift
1 764 414 bekamatO Davon ausgehend wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, bei einer
Röntgenfernseheinrichtung der eingangs genannten Art eine Steuervorrichtung vorzusehen,
die die Fernsehkamera während der Dauer der Aufnahme des nichtintegrierten Schichtbildes
zu seiner Einspeicherung mit einer elektronischen Bandspeichervorrichtung und diese
nach
Beendigung der Schichtaufnahme mit einem elektronischen Bildintegrator
(Vidikon.ntegrator) zum integrierenden Einschreiben des Bildes in seine mittels
eines durch Strahlablenkmittel rasterförmig abgelenkten, mit dem Bildinhalt modulierten
Elektrcnenstrahls verbindet; eine auf die Strahlablenkmittel des Vidikonintegrators
einwirkende erste elektronische Wobbelvorrichtung derart beeinflusst, dass das Bildraster
gegenüber der Bildspeicherschicht während der Dauer des Einschreibens eines Bildes
eine Relativbewegung ausführt, die mit derjenigen deckungsgleich ist, Aie die jeweils
abzubildende, d.h. ruhend darzustellende Bildschicht gegenüber der im aufgenommenen
nicht-Integrierten Schichtbild ruhend erscheinenden Schicht ausführt; die erste
Wobbelvorrichtung, die Bandspeichervorrichtung und eine elektronische Einzelbildspeichervorrichtung
in gegenseitiger Abhängigkeit derart steuert, dass der Vidikonintegrator das aufgenommene
nichtintegrierte Schichtbild in eine Anzahl paralleler Schichten mit gewünschtem
Schichtabstand zerlegt und gleichzeitig jedes einzelne der so erzeugten Zwischenbilder
in seine Speicherschicht einschreibit, jedes getrennt in den Einzelbildspeicher
eingibt und dabei die Speicherschicht löscht; den Einzelbildspeicher und den Vidikonintegrator
derart steuert, dass die im Einzelbildspeicher gespeicherten Zwischenbilder nach
Abschluss des Einschreibvorganges Bild für Bild, mit Ausnahme desjenigen der abzubildenden
Bildschicht, an den Vidikonintegrator zunickgeführt werden, der sie intergrierand
in seine Speicherplatte einschreibt;
eine auf die Strahlablenkmittel
des Vidikonintegrators einwirkende zweite elektronische Wobbelvorrichtung derart
beeinflusst, dass der vom Schreibstrahl erzeugte Bildpunkt gegenüber der Speicherplatte
während des Einschreibens eines Jeden Zwischenbildes eine Relativbewegung ausführt,
die der Bewegung, die die Bildpunkte des jeweils eingeschriebenen Zwischenbildes
gegenüber demjenigen der abzubildenden Bildsdicht bei der Herstelluxlg des Schichtbildes
ausführen, deckungsgleich ist, und die schliesslich nach Beendigung der Zwischenbildeinschreibung
den Vidikonintegrator und den Einzelbildspeicher mit einer elektronischen Subtraktionsvorrichtung
verbindet, die aus dem im Vidikonintegrator gebildeten Summenbild aller Zschenbilder
und dem aus dem Einzelbildspeicher entnommenen Bild der abzubildenden Bildschicht
ein Differenzbild bildet und die Subtraktionsvorrichtung zur Wiedergabe des Differenz
bildes an den Monitor anschliessbe Auf diese Weise erscheint auf dem Monitor nur
das jeweils aus gewählte, vom Untergrund völlig freie Schichtbild.
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Einzelheiten der Erfindung sind anhand des folgenden Ausführungsbeispiels
näher erläutert.
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Belibige Schichten 0, 1, 2 bzw. -1, " -2 eines Körpers K sollen auf
dem Fernseh-Monitor 3 dargestellt werden. Dazu bewegt sich der Fokus-einer nicht
dargestellten Röntgenröhre auf einer Kreisbahn 4 oberhalb des Aufnahmeobjekts K
und eine Fernseh-Bildaufnahmevorrichtung mit dem Röntgenbiliverstärker 5, der Optik
6 und der Fernsehkamera 7 unerhalb des Aufnahmeobjekts K in der Weise, dass sich
der Zentralpunkt der Eingangsbildebene 8 des Röntgenbildverstärkers 5 auf der ICreisbihn
9 bewegt0 Die
Bewegungen von Röhrenfokus und Zentralpunkt P0' der
Eingangsbildebene 8 sind gegenläufig und durch den Fahrstrahl S in ihrer gegenseitigen
Abhängigkeit fixiert. Der Drehpunkt ). des Fahrstrahls S entspricht dem Punkt PO
der Schichtebene 0. Bei einer Drehung des Röntgenröhre-Bildaufnahmesystems wird
dieser Punkt PO ruhend im Zentrum der Eingangsbildebene 8 als Punkt Pol abgebildet.
Der Punkt P1 in der Schichtebene 1 hingegen rotiert beim Bewegungsablauf des Systems
als Punkt P1' der Bewegung des Systems entsprechend kreisförmig um den Punkt P0'.
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Es ist leicht einzusehen, dass ile in der Schichtebene O liegenden
Details ruhend in der Eingangsbildebene 8 des Röntgenbildverstärkers 5 erscheinen,
während die Objektpunkte aller übrigen Schichtebenen in der Eingangsbildebene 8
eine kreisförmige Bewegung ausführen, deren Radius vom Abstand der dem jeweiligen
Objektpunkt zugeordneten Ebene und der durch den Drehpunkt des Systems jehern@@@
Abene 0 abhängt und diesem Abstand proportoinal ist. Dieses von der Fernsehkamera
7 aufgenommene Bild wird nun, ohne es zu integrieren, in den Bandspeicher 10 eingegeben
d dort gespeichert. Damit ist die eigentliche Schichtaufnahme und damit auch die
Strahlenbelastung des Aufnahmeobjeckts K beendet. Die weitere Bildbehandlung ist
rein elektronisch und belastet das Aufnahmeobjekt nicht mehr. Die Röntgenfernseheinrichtung,
mit der die im folgenden beschriebenen Manipulationen an dem gespeicherten Bild
vorgenommen werden, besteht aus einer Steuervorrichtung 11, die die einzelnen zum
besseren Verständnis mit den Buchstaben A bis D an den entsprechenden Strompfaden
bezeichneten Vorgänge auslöst, einem sogs Vidikonintegrator 12, mit einer Vidikonröhre
13, deren Strahlablenkmittel 14, 15 durch Wobbelvorrichtungen 16, 17 in noch zu
beschreibender Weise steuerbar sind, einem Einzelbildspeicher 18 sowie einer Video-Subtraktionsvorrichtung
21.
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Die Funktion der Fernseheinrichtung wird nun im folgenden naher beschrieben.
Zunächst wird das im Bandspeicher 10 aufgezeichnete nicht integrierte Schichtbild
durch den Vorgang A in ein normales, d.h. integriertes Schichtbild verwandelt, bei
dem die Schicht 0 scharf und die übrigen Schichten vescht erscheinen. Dazu wird
dieses im Bandspeicher 10 aufgezeichnete Bild dem Vidikonintegrator 12 in der Weise
zugeführt, dass der Abtaststrahl 19 der Vidikonröhre 13 mit dem Bildinhalt moduliert
wird, so dass er die Bildinformation In die Signalplatte 20 integrierend einschreibt.
So entsteht auf der Sil-p1atte 20 ein integriertes Schichtbild, das nach Abschluss
des Einschreibvorgangs, von der Steuervorrichtung 11 ausgelöst, dem Einzelbildspeicher
18 zugeführt und vonihm gespeichert wird.
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Anschliessend werden im Vorgang B aus der Aufzeichnung des 3andspeichers
10 weitere Schichtbilder gewonnen, bei denen aber nun mehr die über bzw. unter der
Schichtebene O gelegenen Schichtebenen 1, 2 bzw. -1, -2 scharf dargestellt sind
Um dies zu erreichen, bedarf es einer entsprechenden Steuerung des Ablenkrasters
der Vidikonröhre 13 mit Hilfe der Wobbelvorrichtung 17.
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Dies geschieht in der Weise, dass den Ablenkplatten 15 ür die Steuerung
des Elektronenstrahls 19 eine Ablenkspannung überlagert wird, die das Ablenkraster
in eine Relativbewegung solcher Grösse zur Signalplatte 20 versetzt, die der Relativbewegung
der jeweils scharf darzustellenden Schicht 1 2 bzw. -1, -2 usw.
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gegenüber der ruhenden Schicht 0 deckungsgleich ist. Dadurch erscheint
die betreffende, scharf abzubildende Schicht nunmehr ruhend auf der Signalplatte,
während die bisher ruhend darsestellte Schicht 0 eine Bewegung erfährt und dadurch
im Integrationsprozess verwischt wird. Auf diese Weise lässt sich die im Bandspeicher
10 gespeicherte nichtintegrierte Schichtaufnahme '|durchschichten", d.h. in eine
gewünschte Anzahl von Schicht ten mit Jeweils integriertem Untergrund zerlegen.
Jede einzelne
dieser so gewonnenen Schichten wird in den Plattenspeicher
18 eingegeben und von ihm als jeweils getrenntes Schichtbild gespeichert.
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Im Vorgang-C wird nun jedes einzelne dieser gespeicherten Zwischenbilder,
mit Ausnahme des zur Ebene 0 gehörigen, das ja letzten Endes scharf und untergrundfrei
im Monitor 3 erscheinen soll, nacheinander Bild für Bild an den Vidikonintegrator
12 zurückgegeben, der alle diese Bilder integrierend auf der Signalplatte 20 einschreibt.
Dies geschieht in der Form, dass die Wobbelvorrichtung 16, von der Steuervorrichtung
11 ausgelöst, mit Hilfe der Ablenkplatte 14 den Elektronenstrahl 19 nunmehr Bildpunkt
für Bildpunkt derart ablenkt, dass der Schreibstrahl gegenüber der Signalplatte
20 während des Einschreibens eines jeden Zwischenbildes eine Relativbewegung ausführt,
die der Bewegung, die die Bildpunkte des jeweils eingeschriebenen Zwischenbildes
gegenüber denjenigen der abzubildenden Bildschicht bei der Schichtaufnahme ausführen,
deckungsgleich ist. Die Bewegung, die der Elektronenstrahl beispielsweise beim Einschreiben
einem der Lage der Schichbbene 1 entsprechenden Zwischenbild erfährt, ist demzufolge
gerade so gross wie diejenige, die etwa der Bildpunkt Pol', der dem Bildpunkt P1
der Schichtebene 1 entspricht, gegenüber dem Punkt Pol, der dem Punkt P0 der scharf
abzubildenden Schicht 0 entspricht, beim Schichtbildablauf auf der Eingangsbildebene
8 des Röntgenbildverstärkers 5 ausführt. Die Integration aller dieser so verwischten
Schichtbilder auf der Signalplatte 20 der Vidikonröhre 13 führt zu einem Speicherbild,
das alle Verwischungsfiguren enthält, die aus den Schichtebenen über und unter der
scharf darzustellenden Körpertbne 0 stammen. Statt der sog. Schnell-Wobbelung durch
die Wobbelvorrichtung 16, bei der die Verwischungsfigur während des Einschreibens
eines jeden
Bildpunktes erfolgt, kann auch eine sog. Langsam-Wobbelung
benutzt werden, bei-der die Verwischungsfigur nicht während jedes Bildpunktes, sondern
während jedes Halbbildes durch entsprechende Rasterablenkung erfolgt, vorgenommen
werden. Dazu muss jedes der Bilder in von Halbbild zu Halbbild verschiedenen aufeinanderfolgenden,
der Verwchungsfigur entsprechenden Lagen in die Signalplatte 20 eingeschrieben werden.
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Nach Beendigung der Einschreibung wird im Vorgang D mit Hilfe der
Subtraktionsvorrichtung 21 eine Subtraktion des Signals des noch im Einzelbildspeicher
18 befindlichen integrierten Schichtbildes der Ebene 0 und des nunmehr auf der Signalplatte
20 des Vidikonintegrators 12 befindlichen Summenbildes aller Störschatten vorgenommen.
Durch diese Subtraktion ist der Störuntergrund des auf dem Monitor 3 erscheinenden
Schichtbildes der Ebene 0 vollständig eliminiert.
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Nachdem die Untergrundstruktur eines Schichtbildes im wesentlichen
von den der darzustellenden Schicht nahen Objektbereichen herrühren, ist es nicht
erforderlich, zur Herstellung des integrierten Untergrundbildes das Aufnahmeobjekt
vollständig "durchzuschichten". Es genügt vielmehr, einige wenige drehpdnktnahe
Schichten dazu zu benutzen. Wie gross die Anzahl der zur Kompensation heranzuziehenden
Schichten sein muss, hängt auch von der Struktur des aufzunehmenden Körpers ab.
Um die Anzahl dieser Schichten individuell bestimme. n zu können, besitzt die Steuervorrichtung
einen Einstellknopf 21, mit dem es möglich ist, denJenigen Abstand von der darzustellenden
Schicht und damit den Bereich zu wählen, aus dem die Kompensationsschichten gewonnen
werden sollen.