DE2223021C3 - Röntgenfernseheinrichtung für die Aufnahme und Wiedergabe eines von einem Röntgenschichtgerät erzeugten Röntgenschichtbildes - Google Patents

Description

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 Fernseh-Bildwiedergabegerät (Monitor).

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 (linear, 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 Bildschicht eine Relativbewegung ausführen, nicht mehr 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 Mitteln hingegen muß das 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. dgl., verwendet werden.

Der Grad der Verwischung durch eine solche BiIdintegration ist natürlich abhängig von der Größe der Relativbewegung des jeweils zu verwischenden 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 befindlichen Details nur unvollständig verwischt werden und als störender Bilduntergrund in Erscheinung treten. 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. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen störenden Untergrund mit Hilfe der Fernsehelektronik zu kompensieren. Dabei ist von der Erkenntnis ausgegangen, daß es mit fernsehtechnischen Mitteln möglich ist, aus einem elektronisch gespeicherten, noch nicht integrierten Gesamtschichtbild mit einem an beliebiger Stelle des aufzunehmenden Objekts liegenden Drehpunkt integrierte Einzelschichtbilder zti erzeugen, bei denen Schichten in gewünschtem Abstand von der im nichtintegrierten Schichtbild ruhend dargestellten Ebene erzeugt werden können. Dazu wird das etwa in einem Videorekorder aufgezeichnete nichtintegrierte Schichtbild einem Fernseh-Büdwiedergabegerät zugeführt, dessen Bildraster durch eine Wobbelvorrichtung gegenüber dem Wiedergabeleuchtschirm während der Wiedergabedauer des gespeicherten Bildes in eine Relativbewegung versetzt wird, die mit derjenigen Relativbewegung deckungsgleich ist, die die jeweils gewünschte Schicht gegenüber der im aufgenommenen nichtintegrierten Schichtbild ruhend dargestellten Schicht ausführt. Dadurch werden alle Schichten, einschließlich der im aufgenommenen Bild ruhend erscheinenden, gegenüber der gewünschten 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 Anordnung ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 1764414 bekannt. 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 elektro · nischen Bild integrator (Vidikonintegrator) zum integrierenden Einschreiben des Bildes in seiner Bildspeicherschirtit mittels eines durch Strahlablenkmittel rasterförmig abgelenkten, mit dem Bildinhalt modulierten Elektronenstrahls 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, die die jeweils abzubildende, d. h. ruhend darzustellende Bildschicht gegenüber der im aufgenommenen nichtintegrierten Schichtbild ruhend erscheinenden Schicht ausführt;

- die erste Wobbelvorrichtung, die Bandspeichervorrichtung jnd eine elektronische Einzelbildspeichervoi richtung 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 einschreibt, 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 fiir Bild, mit Ausnahme desjenigen der abzubildenden Bildschicht, an den Vidikonintegrator zurückgeführt werden, der sie integrierend 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 Finschreibens eines jeden Zwischenbildes eine 'Relativbewegung ausführt, die der Bewegung, die die Bildpunkte des jeweils eingeschriebenen Zwischenbildes gegenüber demjenigen der abzubildender. Bildschicht bei der Herstellung des Schichtbildes ausführen, deckungsgleich ist, und die schließlich

- nach Beendigung der Zwischenbildeinschreibungden Vidikonintegrator und den Einzelbildspeicher mit einer elektronischen Subtra'ctionsvorrichtung verbindet, die aus dem im Vidikonintegrator gebildeten Summenbild aller Zwischenbilder und dem aus dem Einzelbildspeicher entnommenen Bild der abzubildenden Bildschicht ein Differenzbild bildet und die Subtraktionsvorrichtung zur Wiedergabe des Differenzbildes an den Monitor anschließt.

Auf diese Weise erscheint auf dem Monitor nur das jeweils ausgewählte, vom Untergrund völlig freie Schichtbild.

Einzelheiten der Erfindung sind anhand des folgenden Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Beliebige 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 Röntgenbildverstärker S, der Optik 6 und der Fernsehkamera 7 unterhalb des Aufnahmeobjekts K in der Weise, daß sich der Zentralpunkt der Eingangsbildebene 8 des Röntgenbildverstärkers 5 auf der Kreisbahn 9 bewegt. Die Bewegungen von Röhrenfokus und Zentralpunkt P₀' der Eingangsbildebene 8 sind gegenläufig und durch Ίβπ Fahrstrahl S in ihrer gegenseitigen Abhängigkeit fixiert. Der Drehpunkt des Fahrstrahls 5 entspricht dem Punkt P₀ dei Schichtebene 0. Bei einer Drehung des Röntgenröhre-Bildaufnahmesystems wird dieser Punkt P₀ ruhend im Zentrum der Eingangsbildebene 8 als Punkt P₀' abgebildet. Der Punkt P₁ in der Schichtebene 1 hingegen rotiert beim Bewegungsablauf des Systems als Punkt P₁' der Bewegung des Systems entsprechend kreisförmig um de.i Punkt P₀'. Es is' leicht einzusehen, daß alle in der Schichtebene 0 liegenden Details ruhend in der Eingangsbildebene 8des Rnntgenbildverstärkers Serscheinen, während die Objektpunkte aller übrigen Schichtebenen in der Eingangsbildebenc 8 eine kreisförmige Be-

wegung ausführen, deren Radius vom Abstand der dem jeweiligen Objektpunkt zugeordneten Ebene und der durch den Drehpunkt des Systems gehenden Ebene 0 abhängt und diesem Abstand proportional ist. Dieses von der Fernsehkamera 7 aufgenommene Bild wird nun, ohne es zu integrieren, in den Bandspeicher 10 eingegeben und dort gespeichert. Damit ist die eigentliche Schichtaufnahme und damit auch die Strahlenbelastung des Aufnahmeobjekts 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 sog. Vidikonintegrator 12, mit einer Vidikonröhre 13, deren Strahlablenkmittel 14, 15

schreibender Weise steuerbar sind, einem Einzelbildspeicher 18 sowie einer Video-Subtraktionsvorrichtung 21.

Die Funktion der Fernseheinrichtung wird nun im folgenden näher 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 verwischt 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 Signalplatte 20 ein integriertes Schichtbild, das nach Abschluß des Einschreibvorgangs, von der Steuervorrichtung 11 ausgelöst, dem Einzelbildspeicher 18 zugeführt und von ihm gespeichert wird.

Anschließend werden im Vorgang B aus der Aufzeichnung des Bandspeichers 10 weitere Schichtbilder gewonnen, bei denen aber nunmehr die über bzw. unter der Schichtebene 0 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. Dies geschieht in der Weise, daß den Ablenkplatten 15 für 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. gegenüber der ruhenden Schicht 0 deckungsgleich ist. Dadurch erscheint die betreffende, scharf abzubildende Schicht nunmehr ruhend auf der Signalplatte, während die bisher ruhend dargestellte 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 Schichten 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.

Im Vorgang C wird nun jedes einzelne dieser gespeicherten Zwischenbüder, mit Ausnahme des zur Ebene 0 gehörigen, das ja letzten Endes scharf um untergrundfrei im Monitor 3 erscheinen soll, nachein ander Bild für Bild an den Vidikonintegrator 12 zu rückgegeben, der alle diese Bilder integrierend auf de Signalplattc 20 einschreibt. Dies geschieht in de Form, daß die Wobbelvorrichtung 16, von der Steuer vorrichtung 11 ausgelöst, mit Hilfe der Ablenkplatti 14 den Elektronenstrahl 19 nunmehr Bildpunkt fü Bildpunkt derart ablenkt, daß der Schreibstrahl ge genüber der Signalplatte 20 während des Einschrei bens eines jeden Zwischenbildes eine Relativbewe gung ausführt, die der Bewegung, die die Bildpunku des jeweils eingeschriebenen Zwischenbildes gegen über denjenigen der abzubildenden Bildschicht be der Schichtaufnahme ausführen, deckungsgleich ist Die Bewegung, die der Elektronenstrahl beispiels weise Beim Einschreiben einem der Lage der Schicht ebene 1 entsprechenden Zwischenbild erfährt, is demzufolge gerade so groß wie diejenige, die etw; ,l„- Di!,!„..„I,. D

jpuiint

ebene 1 entspricht, gegenüber dem Punkt P₍₎',derderr Punkt P₁₁ der scharf abzubildenden Schicht O ent spricht, beim Schichtbildablauf auf der Eingangsbild ebene 8 des Röntgenbildverstärkers 5 ausführt. Dii Integration aller dieser so verwischten Schichtbildei auf der Signalpiatte 20 der Vidikonröhre 13 führt zi einem Speicherbild, das alle Verwischungsfigurer enthält, die aus den Schichtebenen über und unter dei scharf r'irzustellenden Körperebene 0 stammen. Stat der sog. Schnell-Wobbelung durch die Wobbelvor richtung 16, bei der die Verwischungsfigur währenc des Einschreiben? eines jeden Bildpunktes erfolgt kann auch eine sog. Langsam-Wobbelung benutz werden, bei der die Verwischungsfigur nicht währenc jedes Bildpunktes, sondern während jedes. Halbbildei durch entsprechende Rasterablenkung erfolgt, vor genommen werden. Dazu muß jedes der Bilder it von Halbbild zu Halbbild verschiedenen aufeinander folgenden, der Verwischungsfigur entsprechender Lagen in die Signalplatte 20 eingeschrieben wer den.

Nach Beendigung der Einschreibung wird im Vorgang D mit Hilfe der Subtraktionsvorrichtung 21 eine Subtraktion des Signals des noch im binzelbildspeieher 18 befindlichen integrierten Schichtbildes dei Ebene 0 und des nunmehr auf der Signalplatte 20 de; Vidikonintegrators 12 befindlichen Summenbildes al ler Störschatten vorgenommen'. Durch diese Subtraktion ist der Störuntergrund des auf dem Monitor 3 erscheinenden Schichtbildes der Ebene 0 vollständig eliminiert.

Nachdem die Untergrundstruktur eines Schi >tbildes im wesentlichen von den der darzustellender Schicit nahen Objektbereichen herrühren, ist es niehl erforderlich, zur Herstellung des integrierten Untergrundbildes das Aufnahmeobjekt vollständig »durchzuschichten«. Es genügt vielmehr, einige wenige drehpunktnahe 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 bestimmen 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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Röntgenfernseheinrichtung für die Aufnahme und Wiedergabe eines von einem Röntgenschichtgerät erzeugten Röntgenschichibildes, bestehend aus einer Bildaufnahmevorrichtung (Fernsehkamera), einem elektronischen Bildintegrator zur Summierung der bewegten Anteile des Schichtbildes während des Schichtablaufs sowie einem ι Fernseh-Bildwiedergabegerät (Monitor), dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuervorrichtung (11) vorhanden ist, die

   - die Fernsehkamera (7) während der Dauer der Aufnahme des nichtintegrierten Schicht- ι bildes zu seiner Einspeicherung mit einer ele ktronische η B andspeichervorrichtung (10) und diese nach Beendigung der Schichtaufnahme mit einem elektronischen Bildintegrator (12) (Vidikonintegrator) zum inte- ■ grienenden Einschreiben des Bildes in seine Bildspeicherschicht (20) mittels eines durch Strahlablenkmittel rasterförmig abgelenkten, mit dem Bildinhalt modulierten Elektronenstrahls (19) verbindet;

   - eine auf die Strahlablenkmittel (14, IS) des Vidikonintegrators (12) einwirkende erste elektronische Wobbelvorrichtung (17) derart beeinflußt, daß das Bildraster gegenüber der Bildspeicherschicht (20) während der Dauer des Einschreibens eines Bildes eine Relativbewegung ausführt, die mit derjenigen dekkungsgleich ist, die die jeweils abzubildende, d. h. ruhend darzustel.ende Bildschicht gegenüber der im aufgenommenen nichtintegrierten Schichtbild ru: end erscheinenden Bildschicht ausführt;

   - die erste Wobbelvorrichtung (17), die Bandspeichervorrichtung (10) und eine elektronische Einzelbildspeichervorrichtung (18) in gegenseitiger Abhängigkeit derart steuert, daß der Vidikonintegrator (12) das aufgenommene nichtintegrierte Schichtbild in eine Anzahl paralleler Schichten mit gewünschtem Schichtabstand zerlegt und gleichzeitig jedes einzelne der so erzeugten Zwischenbilder in seine Speicherschicht (20) einschreibt, jedes getrennt in den Einzelbildspeicher (18) eingibt und dabei die Speicherschicht (20) löscht;

   - den Einzelbildspeicher (18) und den Vidikonintegrator (12) derart steuert, daß die im Einzelbildspeicher (18) gespeicherten Zwischenbilder nach Abschluß des Einschreibvorganges Bild für Bild, mit Ausnahme desjenigen der abzubildenden Bildschicht, an den Vidikonintegrator (12) zurückgeführt werden, der sie integrierend in seine Speicherplatte (20) einschreibt;

   - eine auf die Strahlablenkmittel (14, 15) des Vidikonintegrators (12) einwirkende zweite elektronische Wobbelvorrichtung (16) derart beeinflußt, daß der vom Schreibstrahl (19) erzeugte Bildpunkt gegenüber der Speicherplatte (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 Herstellung des Schichtbildes ausführen, deckungsgleich ist und die schließlich

   nach Beendigung der Zwischenbildeinschreibung den Vidikonintegrator (12) und den Einzelbildspeicher (18) mit einer elektronischen Subtraktionsvorrichtung (21) verbindet, die aus dem im Vidikonintegrator (12) gebildeten Summenbild aller Zwischenbilder und dem aus dem Einzelbildspeicher (18) entnommenen Bild der abzubildenden Bildschicht ein Differenzbild bildet und die Subtraktionsvorrichtung (21) zur Wiedergabe des Differenzbildes an den Monitor (37 anschließt.