DE2317182C3

DE2317182C3 - Electronic television arrangement for the display of X-ray images and the densitometric evaluation of individual selectable image areas

Info

Publication number: DE2317182C3
Application number: DE19732317182
Authority: DE
Inventors: Carl 2352 Bordesholm Callesen
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Filing date: 1973-04-05
Publication date: 1976-09-23

Description

Fensters einstellbarer Größe unabhängig voneinander auf einfache und übersichtliche Weise nahezu beliebig verformt werden können. Es hat sich herausgestellt, daß dabei eine für die Routinepraxis vollständig ausreichende Annäherung des Meßfeldes an die Kontur des zu messenden Organs möglich istWindow of adjustable size independently of each other in a simple and clear way almost as desired can be deformed. It has been found that this is completely sufficient for routine practice Approach of the measuring field to the contour of the organ to be measured is possible

Es ist für die Anwendung in der nuklearmedizinischen Technik in Verbindung mit einer sogenannten Gamm?,-Kamera aus der US-Patentschrift 36 55 974 auch bereits bekannt, mit elektronisch-mathematischen Mitteln ein in seiner Form und Lage einstellbares Meßfeld zu erzeugen, dessen Umriß etwa auf dem Bildschirm eines Oszillographen darstellbar ist und in dessen Bereich Messungen verschiedener Art zum Vergleich mit anderen Bereichen vorgenommen werden können. Dabei werden durch Überlagerung zweier phasenverschobener Sinusschwingungen in Abhängigkeit von der Phasenlage als Lissajous-Figuren bekannte elliptische bis kreisförmige Konturen erzeugt. Zur Nachbildung von Organkonturen ist diese Methode schon deshalb schlecht geeignet, weil nur wenige Körperorgane eine elliptische oder runde Form aufweisen. Dagegen können mit der Anordnung nach der Erfindung die beiden vertikalen Begrenzungslinien des Fenster-Bereiches und damit die Form des Bereiches weitgehend einer gewünschten Begrenzung angepaßt werden. It is for use in nuclear medicine Technology in connection with a so-called gamma camera from US Pat. No. 3,655,974 also already known, with electronic-mathematical means a measuring field adjustable in its shape and position to generate, the outline of which can be displayed on the screen of an oscilloscope and in its Area measurements of various types can be made for comparison with other areas be able. By superimposing two phase-shifted sinusoidal oscillations, creates elliptical to circular contours known as Lissajous figures from the phase position. To the This method is unsuitable for replicating organ contours because there are only a few organs in the body have an elliptical or round shape. In contrast, with the arrangement according to the invention the two vertical delimitation lines of the window area and thus the shape of the area to a large extent be adapted to a desired limit.

An Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung im folgenden näher erläutert. InThe invention will be described in greater detail below using an exemplary embodiment shown in the drawing explained. In

F i g. 1 ist ein Blockschaltbild der Anordnung dargestellt, während inF i g. 1 shows a block diagram of the arrangement, while in FIG

F i g. 2 der über dem Steuerteil mit den Einstellgliedern befindliche Fernseh-Monitor mit einer schematischen Darstellung des auf seinem Bildschirm erscheinenden Röntgenbildes und des markierten Meßfeldes gezeigt ist.F i g. 2 the television monitor located above the control part with the setting members with a schematic Representation of the X-ray image appearing on its screen and the marked measuring field is shown.

Das an einer Eingangsbuchse 1 anliegende Gesamt-Video-Signal wird einem Video-Mischverstärker 2 und gleichzeitig einer Signal-Trennstufe 3 zugeführt. Diese trennt das Synchronsignal vom Bildsignal ab und führt die Horizontal- und Vertikal-Synchronimpulse getrennt einem Rechteck-Fenstergenerator 4 zu. Dieser Generator enthält je zwei aufeinanderfolgende elektronische Schalter in Gestalt von monostabilen Multivibratoren 5, 6 sowie 7, 8. Diese Multivibratoren erzeugen, getriggert vom Vertikal- bzw. Horizontal-Synchronimpuls, mit Hilfe von ihnen zugeordneten Einstellglieder 9, 10 bzw. 11,12 hinsichtlich ihrer Breite und ihres Abstandes von den Vertikal- bzw. Horizontal-Synchronimpulsen wählbare Rechteckimpulse, die dem UND-Gatter 13 zugeführt werden, das während der Koinzidenz der beiden Rechteckimpulse einen Steuerimpuls an einen Impulsverstärker 14 und gleichzeitig an den Video-Mischverstärker 2 abgibt, der die Impulse dem BiId-Signal zumischt, so daß sie als Markierung auf einem Bildschirm 15 eines Fernsehmonitors 16 erscheinen. Gleichzeitig wird der Steuerimpuls vom Impulsverstärker 14 einer noch zu erläuternden Meßwert-Verarbeilungsvorrichtung zugeführt. ^r;o The overall video signal present at an input socket 1 is fed to a video mixer amplifier 2 and, at the same time, to a signal separator 3. This separates the synchronizing signal from the image signal and feeds the horizontal and vertical synchronizing pulses separately to a rectangular window generator 4. This generator contains two consecutive electronic switches in the form of monostable multivibrators 5, 6 and 7, 8. These multivibrators generate, triggered by the vertical or horizontal sync pulse, with the aid of their associated setting members 9, 10 and 11, 12 with respect to their width and their distance from the vertical or horizontal sync pulses selectable square-wave pulses, which are fed to the AND gate 13, which emits a control pulse to a pulse amplifier 14 and at the same time to the video mixer 2 during the coincidence of the two square-wave pulses mixes the pulses with the image signal so that they appear as a marker on a screen 15 of a television monitor 16. At the same time, the control pulse from the pulse amplifier 14 is fed to a measured value processing device to be explained. ^r ; o

Wegen der festen Kopplung der Rechteckimpulse mit dem Bildabtastvorgang entspricht die Gesamtheit der Gatteröffnungszeilen einem bestimmten rechteckigen Bildbereich, der durch Einmischen der Rechteckimpulse ins Bild-Signal über den Video-Mischverstärker als aufgehellter Bereich auf dem Bildschirm 15 des Fernsehmonitors 16 sichtbar ist.Because of the fixed coupling of the square-wave pulses with the image scanning process, the entirety corresponds of the gate opening lines a certain rectangular image area, which is created by mixing in the rectangular pulses into the image signal via the video mixer as a brightened area on the screen 15 of the TV monitor 16 is visible.

Bei dieser bisher beschriebenen Einrichtung wird die Meßfeldbreite für alle gewünschten Zeilen von gleichliegenden und gleichlangen Kechteckimpulsen festgelegt, so daß die vertikalen Meßfeldkanten parallel zur Bildsenkrechten liegen. Um diese senkrechten Kanten in der gewünschten Weise an die Konturen des auszuwertenden Bildbereichs elektronisch angleichen zu können, besitzt die Anordnung zwei Sinusoszillatoren 17 und 18, welche Sinusschwingungen mit etwa zwischen 25 und 500 Hz wählbarer Frequenz und mit gegenüber den Vertikal-Synchronimpulsen einstellbarer Phasenlage erzeugen. Jeder dieser Sinusoszillatoren ist so ausgelegt, daß er durch einen kurzen Triggerimpuls zu einem beliebigen Zeitpunkt während des Bildabtastvorgangs auf eine gegebene Ausgangsspannung zurückgesetzt werden und stets mit gleicher Phasenlage wieder anschwingen kann. Die Triggerimpulse werden von monostabilen Multivibratoren 19, 20 und 21 mit einstellbarer Ansprechdauer erzeugt. Zwei weitere monostabilen Multivibratoren 22 und 23 dienen der impulsbegrenzung auf etwa 2 msec.In the device described so far, the measuring field width for all desired lines is the same and Kechteck pulses of the same length are set so that the vertical measuring field edges are parallel to the Lie perpendicular to the image. In order to match these vertical edges in the desired way to the contours of the to be evaluated To be able to adjust the image area electronically, the arrangement has two sine oscillators 17 and 18, which sinusoidal oscillations with approximately between 25 and 500 Hz selectable frequency and with opposite generate the vertical sync pulses with adjustable phase position. Each of these sine wave oscillators is designed to be triggered by a short trigger pulse at any time during the image scanning process be reset to a given output voltage and always with the same phase position can swing again. The trigger pulses are provided by monostable multivibrators 19, 20 and 21 adjustable response time generated. Two further monostable multivibrators 22 and 23 are used to limit the pulse to about 2 msec.

Die Anordnung ist so getroffen, daß jedem der bei den Sinusoszillatoren 17 und 18 für je eine senkrechte Meßfeldkante ein eigener einstellbarer Multivibrator 20, 21 und beiden gemeinsam der einstellbare Multivibrator 19 zugeordnet ist. Dieser Multivibrator 19 wird von den Vertikal-Synchronimpulsen getriggert. Durch Verstellen der Ansprechverzögerung des gemeinsamen Multivibrators 19 mit Hilfe eines Einstellgliedes 24 kann der Einsatzpunkt der Sinusoszillatoren 17 und 18 gemeinsam verschoben werden, während mit Hilfe eines Einstellgliedes 25 des Multivibrators 20 nur der Einsatzpunkt des Sinusoszillators 17 und mit Hilfe eines Einstellgliedes 26 des Multivibrators 21 nur der Einsatzpunkt des Sinusoszillators 18 verstellt werden kann. Durch diese verschiedenen Möglichkeiten gemeinsamer und individueller Einstellung der Sinusoszillatoren ist ein Höchstmaß an Anpassungsfähigkeit des Meßfeldes an die Konturen des zu messenden Bildbereichs erreicht. The arrangement is made so that each of the sine oscillators 17 and 18 for one vertical The edge of the measuring field has its own adjustable multivibrator 20, 21 and both of them share the adjustable multivibrator 19 is assigned. This multivibrator 19 is triggered by the vertical sync pulses. Through Adjustment of the response delay of the common multivibrator 19 with the aid of an adjusting element 24 the starting point of the sine oscillators 17 and 18 can be moved together while using an adjusting member 25 of the multivibrator 20 only the point of use of the sinusoidal oscillator 17 and with the help of a Adjustment member 26 of the multivibrator 21, only the point of use of the sine oscillator 18 can be adjusted. Through these different possibilities of common and individual setting of the sine oscillators a maximum of adaptability of the measuring field to the contours of the image area to be measured is achieved.

Zwei den Oszillatoren nachgeschalteten Sinusverstärker 27 und 28 mit einstellbarem Verstärkungsgrad dienen zur Einstellung und gegebenenfalls Polaritätsumkehr der Signal-Amplitude der Sinusoszillatoren 17 und 18. Gleichzeitig kann mit Hilfe von Einstellmitteln 29 und 30 ein wählbarer Gleichspannungspegel eingespeist werden. Die Ausgangssignale der beiden Sinusverstärker 27 und 28 werden je einem Komparator 31 und 32 zugeführt. Die zweiten Eingänge dieser Komparatoren sind mit einem Sägezahngenerator 33 verbunden. Dieser erzeugt eine von den Horizontal-Synchronimpulsen synchronisierte Sägezahnspannung, deren Frequenz der Zeilenfrequenz gleich ist. Beide Komparatoren erzeugen zusammen mit einem von ihnen angesteuerten bistabilen Multivibrator 34 die Steuerimpulse für die vertikalen Fensterkanten in jeder Zeile auf folgende Weise: Bei Übereinstimmung der Signalamplituden an beiden Eingängen des Komparators 31 schaltet der bistabile Multivibrator 34 in eine erste Schaltstellung und bestimmt damit über das UND-Gatter 13 die vordere Fensterkante der betreffenden Zeile. In dieser ersten Schaltstellung verbleibt der bistabile Multivibrator 34, bis auch am Eingang des Komparators 32 beide Signalamplituden übereinstimmen und damit die Rückstellung in eine zweite Schalt-Stellung erfolgt. Dabei wird über das UND-Gatter 13 die Hinterkante des Meßfeldes für die betreffende Fernsehzeile bestimmt. Durch die während des Bildabtastvorgangs ständig veränderte Amplitude der Sinusoszillatoren 17Two sine amplifiers connected downstream of the oscillators 27 and 28 with an adjustable gain are used to set and, if necessary, to reverse the polarity of the signal amplitude of the sinusoidal oscillators 17 and 18. At the same time, with the aid of setting means 29 and 30, a selectable DC voltage level can be fed in will. The output signals of the two sinusoidal amplifiers 27 and 28 are each sent to a comparator 31 and 32 supplied. The second inputs of these comparators are connected to a sawtooth generator 33. This generates a sawtooth voltage that is synchronized by the horizontal sync pulses Frequency is the same as the line frequency. Both comparators generate together with one of them controlled bistable multivibrator 34 on the control pulses for the vertical window edges in each line as follows: If the signal amplitudes at both inputs of the comparator 31 match the bistable multivibrator 34 switches to a first switch position and thus determines via the AND gate 13 the front window edge of the row in question. The bistable remains in this first switch position Multivibrator 34 until both signal amplitudes also match at the input of the comparator 32 and thus it is reset to a second switching position. The trailing edge is thereby via the AND gate 13 of the measuring field for the television line in question. Through the during the image scanning process constantly changing amplitude of the sinusoidal oscillators 17

und 18 ergeben sich für die folgenden Zeilen entsprechend geänderte Koinzidenzzeitpunkte für die Komparatoren und damit entsprechend gekrümmte vertikale Fensterkanten. Die obere und die untere Fensterkante werden vom Rechteckgenerator 4 festgelegt. Mit Hilfe von Einstellgliedern 35 bzw. 36 der Sinus-Oszillatoren 17 bzw. 18 besteht die Möglichkeit, die Frequenz der Oszillatoren und damit die Krümmungsradien der vertikalen Kanten zu ändern, während mit Einstellgliedern 37 bzw. 38 der Oszillatoren 17 bzw. 18 die Phasenlage und damit die vertikale Lage der Krümmungen innerhalb des Fensters geändert werden können. Mit Hilfe der einstellbaren Sinusverstärker 27 und 28 kann demgegenüber die Ausdehnung des gekrümmten Bereichs und mit Hilfe der Einstellmittel 29, 30 für den Gleichspannungspegel die horizontale Position der beiden Kanten verändert werden.and 18 result for the following lines correspondingly changed coincidence times for the comparators and thus correspondingly curved vertical window edges. The top and bottom edge of the window are determined by the square wave generator 4. With the help of adjusting members 35 and 36 of the sine oscillators 17 or 18 there is the possibility of setting the frequency of the oscillators and thus the radii of curvature of the vertical To change edges, while with adjusting members 37 and 38 of the oscillators 17 and 18, the phase position and thus the vertical position of the curvatures within the window can be changed. With help the adjustable sine amplifiers 27 and 28, on the other hand, can control the extension of the curved area and with the aid of the setting means 29, 30 for the DC voltage level the horizontal position of the two edges can be changed.

Durch die Zusammenfassung der Steuerimpulse des Rechteckgenerators 4 und des Anteils der Oszillatoren am gemeinsamen UND-Gatter 13 ist auch eine Beschneidung der gekrümmten Fensterkanten durch den Rechteckgenerator 4 möglich.By combining the control pulses of the square wave generator 4 and the portion of the oscillators at the common AND gate 13 is also a trimming of the curved window edges by the Square wave generator 4 possible.

Die densitometrische Auswertung des am Meßverstärker 14 entstehenden Fenstersignals geschieht mit Hilfe einer Meßanordnung, bestehend aus einem Logarithmierglied 39, einem Integrator 40, einem Rechner 41 und einem Ausgabegerät 42. Der Integrator 40 bildet aus dem ihm nach Maßgabe des Fenstersignals in nicht näher dargestellter Weise zugeführten Videosignal einen Mittelwert, der ein Maß ist für die im Meßfeld vorhandene Menge eines strahlenschwächenden Kontrastmittels. Die Logarithmierung des Videosignals mit Hilfe des Logarithmiergliedes 39 ist deshalb erforderlich, weil sich die zu messenden Kor.trastmittelmengen proportional zu den Logarithmen der meßbarenThe densitometric evaluation of the window signal produced at the measuring amplifier 14 is also carried out Using a measuring arrangement, consisting of a logarithmic term 39, an integrator 40, a computer 41 and an output device 42. The integrator 40 forms from the video signal supplied to him in accordance with the window signal in a manner not shown a mean value which is a measure of the amount of a radiation-attenuating agent present in the measuring field Contrast agent. The logarithm of the video signal with the aid of the logarithmic element 39 is therefore necessary, because the correction mean quantities to be measured are proportional to the logarithms of the measurable

ίο Leuchtdichten verhalten. Die vom Integrator ermittelten Schwärzungswerte werden vom Rechner 41 in gewünschter Weise etwa auf die Kontrastmittelmenge umgerechnet und vom Ausgabegerät 42 ausgedruckt.
In F i g. 2 ist schematisch ein auf dem Bildschirm 15 des Fernsehmonitors 16 erscheinendes Röntgenbild eines Herzventrikels dargestellt. Dieser entspricht einem zu messenden schraffierten Bereich 43. Die Kurve 44 umschreibt das mit Hilfe der auf einem unterhalb des Fernseh-Monitors 16 angeordneten Steuerteil 45 befindlichen, bereits beschriebenen Einstellglieder erzeugte Meßfeld.ίο Behave luminance levels. The blackening values determined by the integrator are converted by the computer 41 in the desired manner to the amount of contrast agent, for example, and are printed out by the output device 42.
In Fig. FIG. 2 schematically shows an X-ray image of a heart ventricle appearing on the screen 15 of the television monitor 16. This corresponds to a hatched area 43 to be measured. The curve 44 describes the measuring field generated with the aid of the already described setting elements located on a control part 45 located below the television monitor 16.

Mit Hilfe dieser Anordnung ist es also möglich, das in den Kreislauf eingebrachte Kontrastmittel hinsichtlich seiner räumlichen Verteilung und seiner Menge sowieWith the help of this arrangement it is possible to determine the contrast medium introduced into the circuit its spatial distribution and its amount as well

deren zeitlicher Änderungen zu erfassen.to record changes over time.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Claim:

Electronic television arrangement for the display of X-ray images and the densitometric evaluation of individual image areas with the aid of a video integrator, in which for the selection of the size and for the marking of the respective window image area to be measured on a television monitor for the vertical and horizontal delimitation of the window Image area there is an electronic switch that can be triggered by the horizontal or vertical sync pulse of the television raster, each of these switches generating a square pulse at a selectable distance from the assigned vertical or horizontal sync pulse and feeding it to an AND gate, which during a coincidence of the square-wave pulses fed to it causes the video signal to be fed to the video integrator and a marker signal to the television monitor, characterized in that for modulating the duration of each square-wave pulse and the distance between its time of use and the associated horizontal synch ron pulse with an alternating voltage that can be changed according to frequency, magnitude, phase, polarity and direct voltage component, depending on a sine wave generator (17, 18) that can be set separately according to frequency, phase and polarity, so that both sine wave generators (17, 18) via a common multivibrator (19) with adjustable delay and each with its own univibrator (20, 21) can be triggered by the vertical sync pulse so that the oscillations of each sine wave generator (17, 18) via an amplifier (27, 28), each adjustable in terms of magnitude and DC voltage component, each have a comparator (31, 32) are supplied in such a way that the output signals of these comparators (31, 32) when the sawtooth oscillation of the horizontal deflection voltage coincides with the amplitude of the oscillation of a sinusoidal generator (17) a bistable multivibrator (34) controlled by the outputs of the comparators (31, 32) ) into a first switching state and when it coincides with the amplitude of the generator oscillation of the other generator (18) switch to a second switching state and that the output of the multivibrator (34) is connected to an input of the AND gate (13) so that during the first switching state of the bistable multivibrator (34) the video integrator (40) Video signal is supplied.

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The invention relates to an electronic television arrangement for the display of X-ray images and the densitometric evaluation of individual areas with the help of a video integrator for the choice the size and marking of the respective window image area to be measured on a television monitor for the vertical and horizontal delimitation of the window image area, one each from the horizontal or vertical sync pulse of the television grid triggerable electronic switch is present, each of these One switch each at a selectable distance from the assigned vertical or horizontal sync pulse Generated rectangular pulse and fed to an AND gate, which during a coincidence of the Square pulses feed the video signal to the video integrator and a marker signal to the Feniseh monitor effects.

Such an arrangement is from "Progress in the field of X-rays", Vol. 108, 1968, No. 1, P. 79 to 84, known The window image area is limited to rectangular windows

The densitometric evaluation of certain selectable image areas of X-ray images with television technology is distinguished from others known densitometric methods characterized in that an arbitrarily shaped image area on one X-ray image displayed on the television monitor by simply driving around this area, for example Using a light pen, which controls a relatively simple electronic arrangement, as a measuring field for the densitometric measurement can be selected and marked on the television monitor. This is a control possibility is given through which a high degree of reliability and measurement accuracy is achieved is

Those with such, for example in "Advances in the field of X-rays", Vol. 117, 1972, No. 5, P. 587 to 593, as well as in DT-OS 21 43 776 already described measuring arrangement for the so-called video densitometry However, for some applications, especially in routine operation, achieved accuracy is not mandatory. In many cases, it is sufficient instead of the ideally existing congruence to achieve a more or less exact approximation between the measuring field and the image area to be measured.

The invention is therefore based on the object of the shape of the measuring field with purely electronic To be able to determine and change means in such a way that the lateral organ contours in terms of shape, size and position within the image and against each other can be captured completely freely and independently of each other.

In an arrangement of the type mentioned at the outset, this object is achieved according to the invention in that that for modulating the duration of each horizontal square pulse and des A; andes of its time of use from the associated horizontal sync pulse with one changeable according to frequency, amount, phase, polarity and direct voltage component Alternating voltage, a sine wave generator that can be set separately according to frequency, phase and polarity is available is that both sine wave generators have a common multivibrator with adjustable delay and each its own univibrator can be triggered by the vertical sync pulse that the oscillations of each sinusoidal generator each via an amplifier that can be adjusted according to the amount and DC voltage component Comparator are supplied in such a way that the output signals of these comparators when the coincidence of Sawtooth oscillation of the horizontal deflection voltage with the amplitude of the oscillation of a sinusoidal generator a bistable multivibrator controlled by the outputs of the comparators into a first Switching state and in the event of coincidence with the amplitude of the generator oscillation of the other generator switch to a second switching state and that the output of the multivibrator with an input of the AND gate is connected so that during the duration of the first switching state of the bistable multivibrator the video signal is fed to the video integrator. This ensures that each of the two vertical Edges of the initially rectangular electronic