DE2947339A1

DE2947339A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von bildern eines biologischen objektes

Info

Publication number: DE2947339A1
Application number: DE19792947339
Authority: DE
Inventors: Robert Elkan Wernikoff
Original assignee: BRATTLE INSTRUMENT CORP
Current assignee: BRATTLE INSTRUMENT CORP
Priority date: 1978-11-24
Filing date: 1979-11-23
Publication date: 1980-06-19
Also published as: NL7908553A; GB2036520A; CA1144661A; JPS5573243A; US4382184A; FR2442041A1; GB2036520B; FR2442041B1

Description

Beschreibungseinleitung

Die Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf das Gebiet der Betrachtung eines biologischen Objektes mittels Durchstrahlen zur Darstellung der inneren Struktur. Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf die Diagnose von menschlichen Erkrankungen durch Verwendung von Röntgen- oder Nuklearstrahlen unter Anpassung an die Betrachtung von einzelnen Organen und dazugehörigen Gefässen, die sich in wiederkehrender oder nicht wiederkehrender Fluktuation befinden und auf Aufnahmen, die zu ausgewählten Zeiten im Zusammenhang mit einem ausgewählten physiologischen Zustand oder Zuständen des Objektes während der Fluktuation gemacht werden.

Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf die Herstellung einer Röntgenaufnahme zur gleichzeitigen, ruhigen Betrachtung des Herzens und dazugehöriger Gefäße nach durchgeführter Bestrahlung während verschiedener Abschnitte des Herzzyklus, beispielsweise während der Systole bzw. der Diastole.

Schwierigkeiten bei herkömmlichen Verfahren Statische Röntgenaufnahmen

Das z.Zt. von der Radiologie weithin als allgemeines Verfahren für Routineuntersuchungen und Voruntersuchungen anerkannte Vorgehen ist unzureichend, denn

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1. Das Röntgenbild neigt dazu, unklar zu sein, wenn das Bild aufs Geratewohl gemacht wird, d.h. ohne daß es auf den Zeitpunkt der geringsten Bewegung des Herzens abgestellt wird; und

2. Es erfolgt keine Information über die entsprechende Ausdehnung des Herzens während des Herzzyklus.

Nachteile der Angiographie

In ihrer gegenwärtigen Form ist die Angiographie auf die Anwendung bei Indikation von schweren Herzerkrankungen begrenzt, denn

1. Sie ist gefährlich. Das Risiko des Eintretens eines Unglückes betrug 197 6 bei den besten Einrichtungen 1 %, bei einer Sterberate von 0,5 %. In weniger guten Einrichtungen war die Unfallrate wesentlich höher;

2. Es wird ein großes Team von hochtrainierten Spezialisten benötigt;

3. Das Verfahren ist zeitaufwendig, schwierig und teuer;

4. Die Anwendung bei komatösen Patienten ist schwierig und manchmal unmöglich;

5. Der Zeitraum, während dem der Patient der Bestrahlung ausgesetzt ist, ist im Vergleich mit den üblichen 50 - 150 Millisekunden bei einer herkömmlichen Brustdurchleuchtung sehr groß; und

6. Der Patient wird in einem hohen Maß Beschwerden und Entkräftung ausgesetzt.

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Was ist erforderlich?

Allgemein v/ird ein P.öntgendiagnoseverfahren benötigt, das so einfach ist wie das herkömmliche Routineverfahren und genausoviel, oder mehr, Information von diagnostisches. Interesse bietet wie die Angiographie. Gegenwärtig v/äre eine Zwischenlösung, die dem Idealziel so nahe wie möglich kommt, von sehr großer Wichtigkeit für:

1. Die Auswahl von Kandidaten für die ^Angiographie und andere schwierige Verfahren;

2. Die Verbesserung der Gültigkeit von Belastungsuntersuchungen; und

3. Die Verbesserung der Richtigkeit der Diagnose für Routinegesundheitsuntersuchungen und Voruntersuchungen .

Insbesondere besteht ein offenkundiger und gegenwärtiger Bedarf für ein Röntgendiagnoseverfahren, das:

1. Nicht invasiv ist;

2. Die Strahlenaussetzung des Patienten so gering wie möglich hält;

3. Mit der herkömmlichen Praxis für Routine-Röntgenaufnahmen verträglich ist;

4. Nützlichere Diagnoseinformationen bietet, ohne das herkömmliche Röntgenbild zu verschlechtern. So muß z.B. bei Informationen hinsichtlich der Herzbewegung die Struktur des Lungengewebes ungestört bleiben;

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5. Das an leicht rückanschließbare Anlagen angeschlossen werden kann;

6. Geringe Auswirkung auf die Zahl und die Ausbildung des für die Durchführung der Röntgenaufnahme erforderlichen Personals hat;

7. Geringe Auswirkung auf die Zeit, Genauigkeit und Ausrüstung, die erforderlich sind, hat;

8. Verhältnismäßig preisgünstig ist; und

9. Informationen, beispielsweise über die Pulsamplituden eines Organs so bietet, daß sie leicht, deutlich und unzweideutig vom Auge aufgenommen werden können.

Nachteile der Lösungen der bestehenden Schwierigkeiten durch den Stand der Technik
Nachteile der Kymographie

In den U.S.A. ist die Kymographie gegenwärtig im wesentlichen obsolet. Einige ihrer Nachteile sind:

1. Übermäßige Strahlenbelastung;

2. Da sich das Herz in der Diastole während 70 % oder mehr des Herzzyklus und in der Systole für 30 % oder weniger befindet, erscheint das systolische Bild, insbesondere während schneller Bewegung, in der Röntgenaufnahme sehr zusammengedrückt. Das systolische Bild erscheint daher hinsichtlich der Stuktur verschwommen und zweideutig;

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3. Der Kymograph ist nicht mit dem elektrokardiographischen Signal synchronisiert und führt daher zu einer gewissen Unsicherheit hinsichtlich welche Teile des Bildes bekannte Ausdehnungen des Herzens beim Herzzyklus wiedergeben;

4. Da die Schlitzbewegung kontinuierlich ist, sind die Schlitzbreite, Belichtungszeit und Ausmaß der Schlitzbewegung voneinander abhängig und daher begrenzt; und

5. Es ist sehr schwierig, genaue Messungen der Ausdehnungen während des Ilerzzyklus vorzunehmen, insbesondere zwischen den äußersten Stellungen.

Die Verwendung von synchronisierten Röntgenaufnahmen in der Kardiologie ist vorgeschlagen worden. Ein derartiger Vorschlag erfolgte durch Hipone et al. in einem Zeitschriftenartikel unter dem Titel "Intercalative Chest Roentgenography" in Radiology, 3and 82, Seiten 304 - 306, Februar 1964. Er umfaßt die Verwendung eines EKG Signals, das von einem physiologischen Synchrongerät erzeugt wird, zur Herstellung von zwei Röntgenaufnahmen, eine bei der Endsystole und eine bei der Enddiastole, Die entstandenen Röntgenbilder werden dann (1) durch Nebeneinanderlegen oder (2) durch übereinanderlegen miteinander verglichen. Dieser Vorschlag war nicht brauchbar wegen der Schwierigkeiten, eine geänderte Deutlichkeit der beiden

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Röntgenaufnahmen und brauchbare Informationen über die relative Ausdehnung zwischen Systole und Diastole zu erhalten. Darüber hinaus bringt das übereinanderlegen eine nicht brauchbare Verdunkelung der Bildstruktur mit sich.

Ein physiologisches Synchrongerät für die Durchführung des synchronisierten Vergleichsverfahrens für zwei getrennte Röntgenaufnahmen, von denen die eine beispielsweise während der Systole und die andere während der Diastole gemacht wurde, ist in der U.S. PS 3,871,360 für "Timing Biological Imaging, Measuring and Therapeutic Systems", erteilt am 18. März 1975 an Van Horn et al. und auf den gegenwärtigen Rechtsnachfolger übertragen, offenbart.

Ein Versuch, die den getrennten Röntgenaufnahmen innewohnenden Schwierigkeiten zu vermeiden, ist in der U.S. PS 3,626,932 offenbart, die an Hal C. Becker am 14. Dezember 1971 erteilt wurde. In Beckers "EKG Synchronized X-Ray Double Puls Exposure Apparatus und Method" wird ein einziger Röntgenfilm doppelt belichtet, wobei eine Belichtung mit der Endsystole und die andere mit der Enddiastole übereinstimmt. Wegen schlechter Auflösung hat sich dieser Versuch als nicht brauchbar erwiesen. Obwohl die Deutlichkeit verbessert ist, stellt die Gesamtaufnahme nur einen Kompromiss bei der Belichtung dar, der das Bild abwertet. Die Bildeinzelheiten werden weiterhin durch das

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übereinanderlegen der beiden Bilder verschlechtert, d.h. das systolische und diastolische Bild sind nicht unterscheidbare, getrennte Bilder.

Gemäß der bevorzugten Form der Erfindung wird eine Röntgenaufnahme der Brust gleichzeitig gemacht, die zwei getrennte Bilder ergibt, von denen jedes im wesentlichen die Hälfte der Darstellungsfläche ausfüllt und das eine der Enddiastole, Erschlaffung oder Erweiterung und das andere der Sndsystole, Zusammenziehung, entspricht. Vorzugsweise erfolgen die Belichtungen innerhalb eines Herzzyklus während des Zeitraumes der geringsten Herzbewegung in der Diastole und Systole. Somit sind die diastolischen und systolischen Bilder in dem Zeitraum durch ein getrenntes Zeitintervall getrennt.

Jedes Bild besteht aus einer Anzahl getrennter Bildelemente, wobei jedes Element einem abwechselnden Streifen oder getrennten Flächensegment entspricht. Somit werden die diastolischen Bilderelemente ineinandergreifend dargestellt mit den systolischen Bildelementen in entsprechend gekennzeichneten Gebietssegmenten. Die diastolischen und systolischen Bilder erscheinen dann in einem verflochtenen Muster, wobei sich jedes diastolische Element neben einem systolischen Element befindet. Auf diese Weise sind die systolischen und diastolischen Bilder sowohl raummäßig als auch zeitmäßig voneinander

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getrennt, obwohl sie gleichzeitig in einer feststehenden Röntgenaufnahme dargestellt v/erden. Bei dem bevorzugten Beispiel gibt jedes Paar nebeneinanderliegender Bildelemente benachbarte Gebiete des durchleuchteten Patienten wieder. Eine ausführlichere Beschreibung folgt unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.

Die Röntgenaufnahme der vorliegenden Erfindung umfaßt eindeutig alle Vorteile der synchronisierten Vergleichsverfahren des Standes der Technik, jedoch keinen der Machteile. Insbesondere findet keine wesentliche Verschlechterung des herkömmlichen Röntgenbildes statt, da jedes Bildelement richtig belichtet wird und getrennt ist. Verlagerungen oder andere Veränderungen der Bedingungen werden vom Radiologen leicht bemerkt, da die Unterschiede, die durch einen Seite an Seite Vergleich der Bildelemente offenbart werden, sehr stark übertrieben werden, und die Bilder von Natur aus sehr deutlich sind. Somit wird die von den Pulsamplituden gebildete Diagnoseinformation derartig dargeboten, daß sie leicht, deutlich und unzweideutig vom Auge aufgenommen werden kann.

Röntgenapparat

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein physiologisches Synchrongerät über Elektroden mit einem Patienten verbunden. Das Synchrongerät erzeugt ein elektro-

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cardiographisches Signal, EKG Signal, als Reaktion auf die Herz-QRS Komplex Signale von dem Patienten. Das Synchrongerät ist an einen Röntgenapparat gekoppelt, UItI die BG-strahlungsdauer des Patienten in Übereinstimmung mit den diastolischen und systolischen Zeitsignalen von dem EKG Signal zu steuern. Ein Abdeckrahmen mit parallelen festen Stangen und Schlitzen von gleicher Breite befindet sich zwischen der Röntgenstrahlenquelle. Der Rahmen wird von einem an das Synchrongerät angekoppeltes Solenoid elektromechanisch in einer Entfernung, die einer Schlitzbreite entspricht, in Stellung gebracht, um den Film wahlweise mit den diastolischen bzw. systolischen Bildern zu belichten. Das Solenoid ist mit dem Synchrongerät verbunden und wird durch die diastolischen und systolischen Zeitsignale in Abstimmung nit der Bestrahlung des Patienten betätigt.

Der Röntgentechniker beginnt das Verfahren, indem er die gewünschte Bestrahlungsdauer vorwählt und das Synchrongerät einschaltet. Als Reaktion auf das diastolische Signal von dem Synchrongerät wird der Patient durchstrahlt. Die Röntgenstrahlen von dem Patienten gehen durch den Abdeckrahmen, der eine Hälfte der dargebotenen Filmfläche in abwechselnden Streifen belichtet und erzeugen das diastolische Bild. Nachdem der Abdeckrahmen derartig verstellt wurde, daß er die vorher belichteten Flächen des Filmes abdeckt, wird die übrige FiIm-

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fläche in abwechselnden Streifen, die dem systolischen Bild entsprechen, belichtet. Der Film wird dann entwickelt und bietet die diastolischen unc? systolischen Bilder in einem verflochtenen Muster von ineinandergreifenden, nebeneinanderliegenden aiastolischen und systolischen Bildelementen. Jeder Streifen oder Gebietssegment ist gekennzeichnet, so daß es als Abbildung der Diastole oder Systole erkannt werden kann.

Die Bilder v/erden elementweise betrachtet, um eine Verlagerung feststellen zu können. So kann man beispielsweise den Umriß der 'iand der linken Kammer betrachten. Die dargestellten Bilder erscheinen gezahnt und die Entfernung zwischen den dargestellten Umrissen bilden ein 'laß für die relative Ausdehnung der 'Wand der linken Kammer während des getrennten Zeitintervalls zwischen Diastole und Systole.

Das Gerät und das Verfahren und eine Erörterung der Ergebnisse eines am Massachusetts General Hospital in Boston, Massachusetts durchgeführten Versuches sind in einem Artikel von Dr. Robert E. Dinsmore, Vorstand der Herzradiologie im Massachusetts General Hospital, beschrieben und dargestellt. Der Artikel ist "The Evaluation of Left Vetricular Free Wall Asynergy due to Coronary Artery Desease: The Use of an Interlaced ECG-Gated Radiographic System" betitelt und wurde im American Journal of Roentgentology veröffentlicht.

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Γ i -ure η b e s c h r e i b u η g

Cs folgt eins genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele und Verfahren der "Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen. ¹Is zeigen:

Fig. 1 eine sche'iatische Darstellung, teilweise als ßlockdiagramn, eines ~'vntaenau^rnah aesystcus, da:; die Erfindung neinnaltet;

Fig. 2 die iaske des ~yste^:ns in -'ig. 1 In der Stellung, in der ein systolisches CiId belichtet wird;

Fig. 3 eine -leihe von Kurven, die ein Klektrokardiagramm in bezug auf eine T':ntgenau "nahnesteuerung und XaTijTiervolumen bei <\ i5etrieb des Systems der Fig. zeigen;

Fig. 4 eine leihe von sehe wt ischen ür\r ißzeichnun.jen, die eine r.Snt jenaufnah v?, die von rle.r; System der Fig. hergestellt wurde, und ih^e Verwendung zeigen;

r'ii. 4 (α) ein menschl iches Herz bei der ilnddiastole, Vij-. 4 (b) das iferz in Pystole;

Fig. 4 (c) das :ierz gleic'.i^eitin 'uei 'Indsystole und .^rJnddiastole ga_;u."ß uer Erfindung;

F \.^r<. 4 (d) systolische und diastolische Umrisse für

(1) ein normales Merz

(2) Hypo.¹'ine se

(3) Akinese

(4) Dyskinese;

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Fig. 5 (a) eine Vorderansicht, teilweise in Bruchstücken, teilweise vergrößert und schematisch eines Abdeckrahmens, der in Fig. 1 verwendet wird, Fig. 5 (b) eine teilweise vergrößerte Endansicht der Maske in

Fig. 5 (a);
Fig. 6 ein schematisches 3lockdiagramm der bevorzugten

A.usführungsbeispiele des Synchrongerätes in Fig. 1, Fig. 6 (a) ein detaillierten Blockdiagramm einer Logikschaltung in Fig. 6 (a);
Fig. 6 (c) und (d) sind Abwandlungen des Synchrongerätes in

Fig. 6 (a) und (b);

Fij. 7 (a) und (b) den Programmablaufplan des Synchrongerätes in Fig. 6;
Fig. 8 ein Diagramm der dem Synchrongerät der Fig. 6 zugeführten Zeitsignale;

Fig. 9 eine Abwandlung des Systems von Fig. 1 unter Darstellung von wahlweisen Abdeck- und Lichtfühlerstellungen;
Fig. 10 eine schematische Ansicht einer kreisförmigen Maske für einen Lichtfühler;

Fig. 11 und 12 Endansichten, die die relative Maskengeschwindigkeit im Verhältnis zur Pilmgeschwindigkeit für die Verwendung in dem System der Fig. 1 darstellen und Fig. 13 eine schematische Draufsicht einer Kontaktabzug-Lichtkammer für die Entwicklung einer zusammengesetzten Aufnahme.

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Beschreibung und Betrieb dos Systems in Fig. 1 bis 4.

In Fij. 1 ist ein Röntgenbostrahlungssystem zur Durchführung des erf indungsiem'ißen Verfahrens dargestellt. Das .'jvotern ist allgemein nit 10 bezeichnet, iiin .'xöntgengerüt umfaßt eine "juelle der "'öntgenstahlen 61, die auf die Brust oi'.v:s "it ion ten 12 gerichtet ist. Das Gerät 11 und der ""Viti-2nt 12 sind durch einen .VxIeckrahmen 13 an einen P.öntgen-¹UlTt in iiner ^iLakassetto 14 strahlungsgekoppelt. Ein phyrioLoiiTChus "ynchronger.'it 15 umfaßt einen Elektrokardioyraph, der oin olaktrokard iogra^hisches Signal erzeugt, das durch Elektroden 16 von äc,\ Patienten 12 abgeleitet wird. Das Synchroniser'it erzeugt ein Elektrokardiogramm 17 und ist, vie gezeigt wird, an das Gerät 11 gekoppelt. Das .Synchrongerät ist auch mit de." Aba eck rahmen 13 und der Filmkassette 14 verbunden. Der Abdeckrahmen 13 und die Filmkassette 14 sind perspektivisch und in der Stellung für eine diastolische Belichtung dargestellt.

Der Abdeckrahrnen 13 in Fig. 2 ist in der für die Systole gültigen Stellung zur Filmkassette 14 gezeigt. Aus Fig. geht hervor, daß die Stärke g und Schlitzbreite h proportional verändert werden können, um ein Gegenstreuen, d.h. ein Zusammenfallen des Röntgenstrahles, zu verhindern. Die Maske in Fig. 1 kann zwischen dem Röntgengerät und dem Patienten

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angebracht werden, wie insbesondere aus Fig. 9 hervorgeht. Sowohl für die systolischen als auch für die diastolischen Bilder wird der Patient nicht mehr als bei einer herkömmlichen Röntgendurchleuchtung der Brust der Strahlung ausgesetzt.

Die Maske 13 besitzt abwechselnd parallele Stangen 24 und Schlitze 25 von gleicher Breite. D.h. die von dem Schlitz dargebotene Belichtungsfläche entspricht der von der Stange 24 gebildeten Abdeckungsfläche. Der Rahmen kann, wie gezeigt ist, vertikal bewegt werden, um im wesentlichen die halbe Darstellungsfläche des Röntgenfilms 21 bei der Enddiastole und, nach entsprechender Verstellung der Maske um die Entfernung h, die andere Hälfte während der Endsystole freizugeben. Die Schlitze der Maske 13 entsprechen und bilden entsprechende parallele Flächensegmente des Röntgenfilms.

In Fig. 3 (a) ist ein Elektrokardiogramm dargestellt, das die Elemente des QRS - Komplexes zeigt. In Fig. 3 (b) sind die entsprechenden Zeitsignale für die Steuerung der Röntgenbestrahlung gezeigt. In Fig. 3 (c) wird ein Schaubild der Kammerausdehnung und -zusammenziehung im Zusammenhang mit Fig. 3(a) und 3(b) gezeigt. Das diastolische Gatter oder Zeitsignal ist mit D bezeichnet; das systolische mit S. Das diastolische Gatter wird durch die R₂ Welle geöffnet und das

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systolische Gatter wird proportional zu T geöffnet: d.h. der Zeit zwischen den vorhergehenden aufeinanderfolgenden zwei R-Wellen, R₁ und R_ .

In Fig. 4(a) wird ein Röntgenbild 18 gezeigt, das ein Organ 19 während der Enddiastole zeigt. In Fig. 4(b) wird das Organ 19 in einem Röntgenbild 20 bei der Endsystole gezeigt.

In einem Röntgenbild 21 der Fig. 4 (c) wird das Organ sowohl in der Enddiastole als auch in der Endsystole gleichzeitig gemäß der Erfindung gezeigt. Hier stimmt jedes zweite getrennte Flächensegment mit einem getrennten Bildelement überein; die diastolischen Elemente 22 und die systolischen Elemente 23 wechseln, wie gezeigt, in parallelen Bändern ab.

Die entstandenen getrennten diastolischen und systolischen Bilder erscheinen in nebeneinanderliegenden Bildelementen, ineinandergreifend in Bändern und übereinstimmend mit den dazugehörigen Flächensagmenten. Somit werden die diastolischen und systolischen Bilder in einem verflochtenen -luster dargestellt. Die Umrisse des Organs sind gezahnt und stellen so deutlich die relative Ausdehnung zwischen Diastole und Systole, wie bei 26 gezeigt wird, dar. Die Umrißzeichnungen in Fig. 4 stammen von Angiographen und stellen die linke

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Kammer und Aorta in Endsystole und Enddiastole dar.

Die schematischen Darstellungen in Fig. 4(d) zeigen die entsprechenden Wandumrisse der linken Kammer in Endsystole und Enddiastole. Die Zeichnungen umfassen (1) die normale Herzausdehnung, (2) das Herz in Hypokinese, d.h. geringerer Bewegung als normal, (3) das Herz in Akinese, d.h. teilweise ohne Bewegung und (4) das Herz in Dyskinese, d.h. einer der normalen Bewegung entgegengesetzten Bewegung, bei der sich die linke Kammerwand teilweise über die Wand in Diastole erstreckt; d.h. die Wandumrisse überkreuzen sich.

3etrieb

Das Bedienungspersonal verbindet den Patienten 12 über die Elektroden 16 mit dem Synchrongerät 15. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich die Maske 13 in der in Fig. 1 gezeigten Stellung für die Enddiastole. Das Bedienungspersonal wählt die Belichtungszeit und setzt das Synchrongerät 15 in Betrieb, das dann die Steuerung des Beginns der Röntgenbestrahlung übernimmt. Der Bandschreiber in dem Synchrongerät 15 erstellt ein Elektrokardiogramm 15a. Das Synchrongerät prüft die R Welle und erhält das QRS -Komplex oder EKG Signal, das in Fig. 3

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als Kurve (a) gezeigt ist, von dem Patienten 12, speichert die Zeit zwischen den R-Wellen des vorhergehenden Herzzyklus und öffnet dann das diastolische Zeitgatter D, wie in Fig. 4, Kurve (b) gezeigt wird. Das Gatter D ist gross genug um eine Belichtung zu ermöglichen, die ausreicht, die brauchbare Breite von beispielsweise 40 - 80 Millisekunden abzudecken. Die Belichtung wird jedesmal bei der geringsten Herzbewegung während der Diastole und Systole durchgeführt. Normalerweise beträgt das Zeitgatter für die Diastole 100-130 Millisekunden, nach denen am Ende des Zeitsignals D, unabhängig von der vom Bedienungspersonal getroffenen Wahl, die Röntgenstrahlenquelle 11 abgeschaltet und die Belichtung beendet wird.

Wie in Kurve (a) gezeigt wird, wird der Zeitraum T₀ von R₁ bbis R_, dem vorhergehenden Herzzyklus, gespeichert. Am Ende dieses Zeitraums, der mit mindestens 80% der Anstiegszeit der R_ -Welle zusammenfällt, wie in Kurve (b) gezeigt wird, beginnt das diastolische Gatter, wie in Kurve (b) gezeigt wird, die Belichtung. Die Röntgenbestrahlung hält so lange an, bis sie intern durch das Röntgengerät oder am Ende des Gatters D und zwar von dem zuerst auftretenden Ereignis beendet wird.

Das systolische Zeitgattersignal S, Fig. 4, Kurve (b) wird intern durch das Synchrongerät 15 erzeugt. Die Mitte des

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Gatters S wird so gewählt, dass sie im wesentlichen mit der Endsystole zusammenfällt, die normalerweise ungefähr zum Zeitpunkt der T-Welle im QRS - Komplex auftritt, wie in der Kurve (c) Fig. 3 gezeigt wird.

Dort erzeugt das Synchrongerät das systolische Gatter bei der Zeit t, die vorzugsweise gemäß der folgenden Gleichung gewählt wird:

Gleichung 1 t = a + bT

wobei a = 140, b = 0.2, T- der Zeitraum des vorhergehenden Zyklus ist und alle Werte in Millisekunden angegeben sind.

Bei einem durchschnittlichen Herzpulsschlag von 60 Schlägen pro Minute beträgt der Zeitraum T eine Sekunde, die Diastole kann 600-800 Millisekunden und die Systole 200-400 Millisekunden betragen.

Das S-Gatter besitzt dieselbe Pulsbreite wie das D-Gatter. Wie beim diastolischen Gatter D setzt das S-Gatter die systolische Belichtung in Gang; die Belichtung wird wiederum intern durch das Röntgengerät oder am Ende des S-Gatters, was immer früher auftritt, beendet.

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Der Patient wird dann während des Zeitraums des diastolischen Gatters D, wie in Fig. 4, Kurve (b) und dann wiederum während des Zeitraums des systolischen Gatters S in Kurve (b) bestrahlt. Die röntgenstrahlung von dem Patienten geht durch den Abdeckrahmen 13 und belichtet eine Hälfte der Darstellungsfläche des Films in abwechselnden Streifen und erzeugt ein diastolisches Bild. Während der Systole wird der Abdeckrahmen derart verstellt, daß die zuvor belichteten Flachen des Films abgedeckt werden und die restliche Hälfte in abwechselnden Streifen, die dem systolischen Bild entsprechen, belichtet wird.

Der Film wird dann entwickelt und enthält die diastolischen und systolischen Bilder in dem verflochtenen Muster von nebeneinanderliegenden, ineinandergreifenden diastolischen und systolischen Bildelementen. Jedes systolische Band oder Flächensegment wird vorzugsweise gekennzeichnet, wie gezeigt ist, um die diastolischen Bildelemente von den systolischen unterscheiden zu können.

In Fig. 1 ist das Synchrongerät an die Filmkassette gekoppelt. Bei den üblichen modernen Anlagen wechselt die Filmkassette selbständig den Film nach jeder Belichtung. Das Synchrongerät verhindert den Filmwechsel, damit eine zv/eite Belichtung auf demselben Film vorgenommen werden kann. Nach der zweiten Be-

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lichtung kann der selbständige Filmwechsel erfolgen.

Das in der Röntgenaufnahme von Fig. 4(c) gezeigte Organ kann beispielsweise der Herzumriss, insbesondere die Wand der linken Kammer sein. Da die Umrisse wie oben erwähnt wurde, gezahnt erscheinen, kann der Radiologe leicht mit einem Blick das Ausmaß der Wandausdehnung feststellen.

In einem gemäß der Erfindung hergestellten 11 (x 2,54) χ (χ 2,54) cm großen Röntgenbild bei dem die Ausdehnungen des linken Kammerumrisses zwischen 3-5 Millimeter betrugen, waren die Auszackungen deutlich aus einer Entfernung von 10 Metern sichtbar. Die in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel verwendeten Bänder sind normalerweise 3 Millimeter breit und Kennzeichen an den Enden der Ränder kennzeichnen die Systole als S und ermöglichen es dem Radiologen die diastolischen Bildelemente und Umrisse leicht von den systolischen zu unterscheiden.

Beschreibung der Maske in Fig. 5

In Fig. 5 (a) und 5 (b) ist ein Abdeckrahmen und -gehäuse dargestellt. Die Maske besitzt eine Vielzahl von zylinderförmigen Stangen, die in einem festen Kunststoffrahmen parallel voneinander entfernt angeordnet sind. In Fig. 5(b) wird eine Endansicht der Maske gezeigt.

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Der Durchmesser jeder Stange ist genauso groß wie der durch den Zwischenraum zwischen jedem Stangenpaar gebildete Schlitz. Die Maske ist mittels an ihr befestigten Endträgern in reibungsloser, biegsamer Befestigung an dem Gehäuse angebracht, so daß dia Maske getragen wird und ihre Bewegung auf die vertikale Achse beschränkt wird. Ein Paar Federn, die zwischen dem Gehäuse und den Endträgern angebracht sind, halten die laske normalerweise in einer äußersten, nach oben gerichteten Stellung für die diastolische Belichtung.

Ein an dem Gehäuse befestigtes Solenoid ist elektrisch mit dem Synchrongerät und mechanisch mit der Maske verbunden, um die Maske gegen die Federwirkung in die systolische Stellung vertikal nach unten zu bewegen. Ein Maskenstellungsschalter, der an das Synchrongerät angeschlossen ist, fühlt die vertikale Stellung der Maske. Ein Paar Kennzeichnungsmasken sind in dem Gehäuse in fester Stellung neben der Maske angebracht, so daß gleichzeitig mit der systolischen Belichtung entsprechende Kennzeichen belichtet werden.

Die Stangen 22 sind fest voneinander entfernt in die Kunststoffplatte 51 eingelagert. Die Platte wird in in den Endteilen 45 gebildete Kanäle eingeführt und steht mit diesen in fester Verbindung. Jede Stange 22 besitzt denselben Durchmesser d wie die Breite jedes Schlitzes 23. Die gesamte

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Entfernung von der Kante einer Stange zu der Kante der nächsten Stange beträgt somit, wie gezeigt wird, 2 d. Es v/urden zylinderförmige Stangen gewählt, damit der Kanteneffekt zwischen den Bildelementen verringert wird.

Die Maske ist mittels vier federnden Aufhängeelementen 46 verstellbar an dem Gehäuse 40 befestigt. Jedes Element 46 ist fest an seinen einen Ende an einem Befestigungsteil 54 befestigt, das an dem Gehäuse angebracht ist. Das andere Ende jedes Elementes 46 ist mittels einer Klammer 55 an dem Endteil 45 befestigt.

Jedes Paar der Haltefedern 42 ist am einen Ende an einer Befestigungsstange 43, die an dem Gehäuse 40 an den oberen Kanten befestigt ist, wie gezeigt wird, angebracht. Das andere Ende jeder Feder 42 ist an einer an jedem Teil 45· angebrachten Befestigungsstange 41 befestigt.

Ein Solenoid 27 besitzt eine mit Gewinde versehene Welle 29, die in einen Träger 30 eingeschraubt ist, der an dem Gehäuse unterhalb der Maske befestigt ist. Ein Anker 31 des Solenoid ist über einen L-förmigen Kipphebel 34 mit einem mittleren Verlängerungsstück 58, das an der Maske befestigt ist, verbunden. Der Betätigungsstift 33 erstreckt sich von dem Hebel 34 in einen Schlitz 32 in dem Anker 31. Die Ecke des Hebels

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besitzt einen Lagerpunkt um einen Drehstift 35, der sich von dem Träger 30 erstreckt. An dem oberen linken Arm des Hebels 34 ist, wie gezeigt wird, ein Betätigungsstift 33 angebracht, der sich in einem in dein unteren Teil 58 der .'laske gebildeten Schlitz 39 bewegt. L'in U-förmiger Traner 59, der an dem Teil 58 befestigt ist, erstreckt sich unter dieses. Eine Begrenzungsstangc 37, die quer zu dem Träger 30 angebracht ist, beschränkt die vertikale Bewegung iier '-laske, Die -iaske befindet sich normalerweise in der Stellung für ;ae Ciastoic. Hier wird die "-^;aske in der Stellung für die Systole und das betätigte Solenoid 27 mit eingezogenen Anker 31 gezeigt.

Das Solenoid wird aufgrund eines Signals von de:;; Synchrongerät betätigt, nachdem die diastolisc'.vo 3eiichtunj beendet wurde, und zieht den Rahmen gegen die Federl-zr j';;; der Federn 42 durch die Wirkung des Kipphebels 31 in die Stellung, in der es, wie gezeigt, auf die Stange 37 stößt. -.Venn das Solenoid 27 nach Belichtung der Systole entregt ist, wird der Anker, wie gezeigt, nach rechts gebracht, was es den Federn 42 ermöglicht, die ?^Taske nach oben zu bewegen bis zur Begrenzung durch die Begrenzungsstange 37 und den Träger 59. Ein einpoliger Maskenstellung-Umschalter 28, der zwischen den Deckplatten 52 und 53 angebracht ist, besitzt einen Hebelarm 50, der die Maske berührt. Der Schalter 23 erzeugt ein Signal an seinen Ausgängen 47 und 43, das angibt, ob die Maske in ihrer

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oberen oder diastolischen Stellung ist. Demgegenüber zeigt ein Signal von den Ausgängen 48 und 49 an, wenn die Maske unten ist, daß sie sich in der Stellung für die Systole befindet. Das Signal von dem Stellungsschalter 28 ist, wie im folgenden beschrieben wird, an das Synchrongerät gekoppelt.

Beschreibung und 3etrieb des Synchrongerätes in Fig. 6-8

In Fig. 6 (a) ist ein schematisches Blockdiagramm des in der Erfindung verwendeten physiologischen Synchrongerätes dargestellt. Das in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel verwendete Grundsynchrongerät ist eine Abwandlung des Synchrongerätes, das in der obigen U.S. Patentschrift 3,871,360 offenbar ist und hier verwendet ist.

Das abgewandelte Synchrongerät hat zwei Hauptarbeitsweisen. Bei beiden wird der Befehl zur Durchführung der Bestrahlung von dem Röntgenapparat genommen und von dem Synchrongerät übernommen. Bei einer Arbeitsweise befindet sich die riauptsteuerung für das Bestrahlungsende in dem Röntgengerät. Das Synchrongerät beginnt die Bestrahlung, die für einen von dem Bedienungspersonal bestimmten Zeitraum andauert. Falls die Bestrahlung innerhalb der Freigabezeit liegt, die von den Synchrongerätzeitgattern gegeben wird, findet die Beendigung der Bestrahlung auf Befehl des Röntgengerätes statt.

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Falls die Bestrahlungszeit die Freigabezeit überschreitet, erfolgt die Beendigung durch das Synchrongerät.

Bei der anderen Arbeitsweise des Synchrongerätes in Verbindung mit einer Fühlvorrichtung bestimmt ein Teil des Röntgengeräts oder eine getrennte Vorrichtung die Photonenzahl für die erste oder diastolische Belichtung und speichert diese Zahl. Darauf wird die systolische Belichtung so gesteuert, daß sie bei der zweiten Belichtung der diastolischen Photonenzahl gleicht; sobald die Zahl der zweiten Belichtung genauso groß ist wie die erste, wird die Bestrahlung beendet. Bei einer anderen Abwandlung der Arbeitsweise wird die verstrichene Zeit für die erste Photonenzahl gespeichert. Die tatsächliche Länge der systolischen Bestrahlungszeit wird dann so gesteuert, daß sie derverstrichenen Zeit der ersten Bestrahlung gleicht. Bei einer Abwandlung dieser Arbeitsweise zählt und speichert das Synchrongerät die tatsächliche Länge der ersten oder diastolischen Bestrahlungszeit. Die tatsächliche Länge der systolischen Bestrahlungszeit wird dann so gesteuert, daß sie der diastolischen Bestrahlungszeit gleicht.

Der QRS-Komplex wird von dem Synchrongerät empfangen und an einen isolierten Vorverstärker gekoppelt. Der Ausgang des Verstärkers ist an eine R-Wellen Feststellvorrichtung und Bestätigungskreis und an einen Bandschreiber eines Elektro-

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kardiographen gekoppelt. Die '^:"t-^T-7ellen Feststellvorrichtung wird, falls eine R-Welle vorhanden ist, an einen diastolischen oder D-Gatter Generator und einen systolischen oder S-Gatter Generator gekoppelt. Die diastolischen und systolischen Gatter Generatoren sind an eine Folgeschaltung, eine Bestrahlungsschaltung und von da an eine Anzeigeschaltung gekoppelt. Ein Eingang der Folgeschaltung stammt von einem von dem Bedienungspersonal betätigten Fernstartschalter in dem röntgengerät. Ein weiterer Eingang an die Folgeschaltung stammt von den bei dem Synchrongerät befindlichen Befehlsschaltern, die den Befehl nur für die Diastole und/oder nur die Systole geben. Ein Ausgang der Folgeschaltung ist an den 'Taskenantriebskreis gekoppelt, der an die -4aske gekoppelt ist. Ein Ausgang des Maskenkreises ist an die Folgeschaltung rückgekoppelt. Ein weiterer Ausgang der Folgeschaltung ist an isolierte Antriebsmittel gekoppelt, die die Hemmung der Filmbeförderung, Anoden-Spinup und Bestrahlungsbefehlssignale an das Röntgengerät koppeln. Ein Ausgang des Bestrahlungskreises ist an den Trennungs-Treiberkreis gekoppelt. Das die Durchführung der Bestrahlung anzeigende Signal stammt von dem Röntgengerät und ist an den Bandschreiber durch einen isolierten Empfänger gekoppelt. Das die Durchführung der Bestrahlung anzeigende Signal ist auch von dem Empfänger an den Anzeigekreis gekoppelt, der die Durchführung der Bestrahlung anzeigt. Der Anzeigekreis ist mit Anzeigemitteln für die diastolischen und systolischen Gatter versehen.

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!■.οπή das .lynchronaerät di>_· verstrichene ßostrahlungszeit zählt und dies:: Zahl speichert, vird ein die i)auer der bestrahlung ;:"h lenzer Creis cingoschlo3se:i, der an einen Prnnn-'.-.ΛοΓ .-in-"'er-"-en(.".or- 'rc is angekoppelt ist. eeide diener ■■"reise erhalten ' m-'an^ssinnale vor. der ' ol/ioschil tun j . Has ~igml ;":cr !i·'· ''urc'i^f "'hrun-.τ c-er bestrahlung von de^;ii Ctvo fänger ist direkt an .'en die :>auer der i3estrahlunr: zählenden Zähler gekoppelt. Dieser ''"^;;iler ist ebenfalls in den 3estrahlungskreis ■;e':opoe It. >:r L'r en'iunnn-.Sen:ler-y^r. fan er ist in beiden lichtunjcn an ein üestrahlungsbeTehl-üherv/achungögerät in de.·;; "icntgengerät gexoppelt.

Wenn die Bestrahlungen gemäß dem integrierten liöntgenstrahlenfluß vereinheitlicht werden sollen, werden die ⁿontgenPhotonen für die erste Bestrahlung in elektrische Signale gewandelt und durch einen Photonwanaler durch einen Vorverstärker an einen Integrator gekoppelt, um ein Signal zu erzeugen, das die Zahl angibt. Ein Eingang an den Integrator stammt von einem optisch isolierten Sender-Empfänger, der in beiden Pachtungen an die Befehl/überwachungsvorrichtung in dem .Röntgengerät gekoppelt ist. Der Ausgang des Integrators ist an einen Spitzenmesskreis gekoppelt, der einen Eingang von der Folgeschaltung erhält. Die Ausgänge der Spitzenme3vorrichtung und des Integrators werden dann an einen Vergleicher geführt, der an die Folgeschaltung gekoppelt ist und ein Signal

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erzeugt, das an den Bestrahlungskreis gekoppelt ist. L;in weiterer Ausgang des Vergleichers ist an den Trennungs-Sende-Empfangs-Kreis gekoppelt, der einen weiteren Lingang von der Folgaschaltung erhält.

boc'inc'ung I - Steuerung der Beendigung der Bestrahlung in dem ^T 'öntgenger'.it

In Fig. 6 (a) ist allgemein das abgewandelte Synchrongcrät, das mit 100 bezeichnet ist,- für die Verwendung in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dargestellt.

Ein Paar Elektroden 16 sind von dem Patienten an einen Vorverstärker 101 gekoppelt. Ein .Ausgang des Verstärkers ist an einen R-Wellen-Veststellkreis 102 und der andere ausgang an einen Bandschreiber in einem Elektrokardiograph 1O3 gekoppelt. Der Feststeller 102 ist an einen diastolischen Gattergenerator 104 und durch einen systolischen Intervall-Verarbeitungs-Kreis 105 (a) an einen systolischen Gattergenerator 105 gokoppslt. Das O-Oatter ist an einen D-Bestrah- , J lungs-Freigabe-Kreis 106 (a) in einer Folgeschaltung 106, einen Bestrahlungskreis 107 und sinen ^.nzeigekreis 108 mit einem die Diastole anzeigenden Licht 109 gekoppelt.

Die Folgeschaltung 106 wird in ihren Einzelheiten in Fig. 6 (b) dargestellt. Sie umfaßt einen Freigabekreis für die diastolische

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bestrahlung 1OG (c.) , einen Vnfang-Verzögerungskreis 106 (b) , einen die systolisehe Bestrahlung freigebenden Kreis 106 (c), einen ^nd-v'erz jgerungs-Krcis 106 (d) , einen Freigabe-Fli^flop :\reis 1OS (e) und einen laskensteucrkreis 106 (f).

Di c: Preise 106 (a) - 106 (f) innerhalb der Folgeschaltung 106 sint.i, ^T''ie in Fig. G (b) gazeigt wird, vie folgt zusarnmen-

^r;ia ,\usjang des Vorzögerungskreises 106 (b) ist an den Freigabekreis 106 (a) gekoppelt. Der Freigabekreis 106 (a) ist zweiseitig an den systolischen Freigabekreis 106 (c) gekoppelt. Ein Ausgang des diastolischen Kreises 106 (a) ist an den Eingang des Masken-Gteuerungskreises 106 (f) gekoppelt. Der systolische oder S-Bestrahlungs-Freigabekreis 106 (c), der diastolische Kreis 106 (a) und der iaskensteuerungskreis 106 (f) sind jeweils an den Ausgang des Freigabe-Flipflop-Kreises 106 (e) gekoppelt. Der Verzögerungskreis 106 (d) ist an den Eingang des Flipflop-Kreises 106 (c) gekoppelt und erhält einen Eingang von dem systolischen Bestrahlungsfreigabe-Kreis 106 (c).

Das S-Gatter ist an den S-Bestrahlungsfreigabe-Kreis 106 (c), der Bestrahlungs-Kreis 107 und der Anzeige-Kreis 108 an eine Systole-Anzeigelampe 110 gekoppelt. Ein Ausgang des Maskensteuer-Kreises 106 (f) ist an einen ^rIaskenantriebs-Kreis 111 gekoppelt und erregt das in der Maskenanordnung der

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Fig. 5 (a) befindliche Solenoid 27, so daß es die "'aske 13 in Stellung bringt. Ausgänge von dem Maskenstellungsschalter 28, der in Fig. 5 gezeigt ist, sind an den D-Bestrahlungs-Freigabe-Kreis 106 (a) und den S-Freigabekreis 106 (c) gekoppelt und zeigen die '!askenstellung an.

Ein von Hand bedienbarer Nur-Diastole-Befehlsschalter 112 auf der Vorderseite des Synchrongerätes ist an den D-Freigabekreis 106 (a) und den Maskensteuer-Kreis 106 (f) gekoppelt. Ein von Hand bedienbarer üur-Systole-Befehlsschalter 113 ist an den Freigabekreis 106 (c) und den Maskensteuerkreis 106 (f) gekoppelt. Ein Bestrahlungsanzeige-Signal stammt von dem Röntgengerät und ist an den Trennungs-Empfängerkreis 114 gekoppelt, der wiederum an den Bandschreiben 103 gekoppelt ist, um im Zusammenhang mit dem Elektrokardiogramm Bestrahlungsmarkierungen zu schaffen. Das Bestrahlungsanzeige-Signal von dem Empfänger 114 ist ebenfalls an den Anzeigekreis 108 zu einer Bestrahlungsanzeige-Lampe 115 gekoppelt.

Ein Fernbedienungsstartschalter 116, der sich in dem Röntgengerät befindet, ist an den Verzögerungskreis 106 (b) und Freigabekreis 106 (e) gekoppelt. Die Kreise 106 (e) und 107 sind an Antriebskreise 117 gekoppelt. Der Antriebskreis 117 erzeugt die Hemmung der Filmbeförderung, das Anoden-Spinup und die Bestrahlungsbefehlssignale zur Koppelung an das Röntgengerät

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i'.o.-'tra'nlung;

Tn Γ.Ι./. ^ (c) "iri I-!¹" '^ al I ;iazoint, daß das ^ynchronyerat dia 333trahlunc'3zoi t dor ersten bestrahlung bestimmt und dann di.e Bo 53 trahlung~zei t icr zweiten Bestrahlung ge.ufiß de.n ges sicherten Zahlenwart steuert. Oort ist ein Bestrahlungsdnuor-oüiilrois 120 an einen oondor- ,""ipi: "nger-^reis 121 7G¹IOp-JsIt. Der <rois 12 1 ist an die r^strahlungsanzeige- und Steu3r!:reise in de-', "!!intjongardt jokopoalt. ')er Äreis erhalt einen Eingang von de.n S-3.istrahlungs-Freigabekreis 106 (c) und dem Zähler 120. Oar Znhler 120 erhält einen Eingang von de/.i Bestrahlungs-'.'reis 107 und von den Trennungsn-ipf anger 121.

In ^iJ. ζ (d) wird der tatsachliche Zahlwert der Rentgenphotonen für die erste Bestrahlung mit der ?cntgenphotonenzahl für die zweite Bestrahlung verglichen, bis sie gleich sind und das Synchrongerat die zv/eite [bestrahlung vollständig steuert. In diesera Fall ist ein ⁿ.öntgenstrahlenu;nwandler 122 an einen Vorverstärker 123 und Integrator 124 gekoppelt. Der eine Eingang des Integrators ist an eine Spitzeninessvorrichtung und einen Vergleicher 126 gekoppelt. Die Messvorrichtung 125 und der Vergleicher 126 erhalten jeweils einen eingang von dem Bestrahlungskreis 1O7. Ein Ausgang des Vergleichers 126

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ist an den Bestrahlungskreis 107 gekoppelt. Ein Sende-EiiOfänqer-Kreis 127 erhält einen Eingang von der Folgeschaltung 106. Ein zweiseitiges Signal ist von dem Kreis 127 an den Bestrahlungsanzeige- und Steuerkreis des Pöntyengerätes gekopoelt. Ein Ausgang des Kreises 127 ist an den Integrator 124 gekoppelt.

In ''"ig. 6 (e) ist ^in Bastrahlungsanzeige-Fignalkreis zur internen Entwicklung eines öestrahlungsanzeige-Signals dargestellt. Wenn ein derartiges Signal nicht in dem Röntgengerät vorhanden ist, wird dieser Kreis als Abwandlung den Synchrongeräten hinzugefügt.

Daher ist ein Röntgenstrahlenumwandler 152, beispielsweise eine Photovervielfacherröhre, an einen Vorverstärker 153 und Schwellenwertvergleicher 154 gekoppelt. Das Ausgangs-Bestrahlungsanzeigesignal kann dann anstelle des Ausganges der Empfänger 114 in Fig. 6 (a) oder des Empfängers 127 in Fig. 6 (d) verwendet werden.

Betrieb - Bedingung I

Nachdem der Strom angeschaltet wurde, befindet sich das System von Fig. 1, einschließlich der Maske von Fig. 5 und des Synchrongerätes von Fig. 6 (a) und (b) in Wartestellung.

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Cas 'jcdionunaspersonal bringt die ■ ■ le;ctroden 1 6 an dem Patienten an. Zu diesem Zeitpunkt ist ein T'KG Signal an den Vorverstärker 1O1 und R-ⁱ⁷ellen-Feststeller 102 gekoppelt.

■'alls tatsächlich eine ^ⁿS-T'omole::welle am eingang des Feststellers 1·~>2 vorhanden ist, überschreitet die ^p-i\'elle einen vorgewählten Schwellonvprt. Dar festgestellte iert der ersten '*- 'eile stei^-5.rt den Schwellenwert auf ungefähr 80 % der i\"!rlituae der ersten ''.-i/olle. Her Schwellenwert neigt dazu ?.Όζυη2'ι·.Λ3η, da er, beispielsweise, die Spannung von einem :C-.;iied wiedergibt. Oie nächste auftretende "-"felle muß den neuen Schwellenwert übersteigen, Ui;i die diastolischen und systolischen Gattcirgencratoren 104 und 105 freizugeben. Sobald daher die Elektroden an dem Patienten angebracht sind, ■■ird das ORS-Signal an den Elektrokardiographen 103 und den "-/'eilen Peststellkreis 102 herangeführt. Das bewirkt, daß kontinuierlich J und S Zeitsignale von den Generatoren 104 und 1 ~)5 und QRS-Signale an das KJCG 103 erzeugt v/erden. Zu diesem Zeitpunkt geschieht jedoch weiter nichts, bis der Fernbedienungsschalter 116 von dem Bedienungspersonal gepreßt wird. Insbesondere ist die laske in der oberen Stellung, d.h. bereit für eine diastolische Bestrahlung, der Bandschreiber des Elektrokardiographen 130 abgeschaltet, die Filmbeförderung gehemmt, Anoden-Spinup und Bestrahlungsbefehlskreise abgeschaltet.

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Nachdem das Bedienungspersonal den Fernbedienungsschalter gepreßt hat, läuft die in Fig. 7 (a) und (b) dargestellte Folge für Bedingung I an. Der Freigabe-Flinflop 106 (e) und Anfangsverzögerungskreis 106 (b) verändern dann ihren logischen Zustand. Der Freigabekreis 106 (e) signalisiert eine Veränderung an den Treiberkreis 117, u.m das Signal für die Hemmung der Filmbeförderung und Anoden-Spinup an das Röntgengerät zu erzeugen. Gleichzeitig betätigt der ausgang des Freigabe-Kreises 106 (e) den Bandschreiber des EKG 103. Zu diesen Zeitpunkt wird die Bestrahlungsfolge durch einen Ausgang von dem Verzögerungskreis 106 (b) gehemmt, der den D-Freigabekreis 106 (a) hemmt und dadurch den 3-Freigabekreis 106 (c) henunt.

Am Ende des anfänglichen Verzögerungssignals, Kurve (j) in Fig. 8, betätigt der Freigabe-Flipflop 106 (e) die D-Freigabe 106 (a), S-Bestrahlungsfreigabe 106 (c) und Maskensteuerung 106 (f). Wenn das Verzögerungssignal 106 (b) beendet ist, wird die Hemmung der D-Bestrahlungsfreigabe 106 (a) entfernt, so daß die Steuerung der S-Freigabe 106 (c) zur D-Freigabe 106 (b) zurückkehrt. Wenn der D-Schalter 112 gewählt wird und die Maske oben ist, ermöglicht es das nächste diastolische Signal das kommt, die Vorderflanke des nächsten D-Gatters, Kurve (c) in Fig. 8, der Bestrahlungslogik 107 ein D-Bestrahlungssignal an die Antriebsmittel 117

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zu senden und das röntgengerät ^rür -Jen U ca in η der D-3estrahlung freizugeben. .Oer Freigabekreis 106 (α) ermöglicht es dem sys toiisehen Bestrahlungnfreigabekreis 106 (c) ein systolisches .S-latter anzunehmen, ;urvc (d) in Tig. 8. Sobald die diastolische iestniilu:"!' zu .'ndc ist, Kurve (L) in --'ig. 8, wird • j λ ? > e :71 r a h L u η g s a nxciie-Simal e η t Γ ο r η t u nd α e r D - \ rein 106 (a) erzoU'it ein '^:i.-inil f'ir -Jen !ask^ns teuerkrei s 106 (f) , (!on ns/.ennntrioh 111 zu bot!"ti<on und ciir, Solenoid 27 in -'ig. 5 (a) zu orragcn, so :ia:? 35 -i; .a^lie für oi.ie "-bestrahlung herunterbringt, .'in \bv/Irtssignal von de.vi Iaskenstsllunjs-Schal cer 28 in ;" i j. 5 (b) er·:!':)·-, licht es der S-Frcigabe 1OG (a) auf das nächste 3-^atter anzusprechen, falls der S-3ch.ilt'"!r 113 von don 3ec'ienungspc?rsonal gev/ahlt v.'urde. 3io Vorderülanke ('es n'icl-.sten ^-.laLters ontiernt die fie..unung von der 3-Freigabi. ')ies '-:i !aeruiu ernöglicht es den Bestrahlungskreis 107 ein 3-eestrahlungs-natter, ^;'urve (h) in ^¹Ig. 0, ζ-λ den ' ntri-3bs-1.it taln 117 weiterzugeben und einen ßestrahlungsbefehl an das ''entgongorät zu senden. .Venn die S- jestrnhlung beDndet ist, ''ird diG :iestrahlungsanzeige-Signal entfernt, di3 n-^reigabs MG (fc) und die Freigabe 106 (c) "-.bgoschaltet. Oas "ndverzögerungssignal 105 (d) v:ird gegeben, w.\ die ?il nbe f-'irc.erun jshenuaung aufzuheben und die '\noden-S:?inug-'^:.cfelils-Signale und die steuerung der rilmbeförderung de.ii cntgenjerlit zu überlassen und die Anoden-Spinup zu beenden, "as Jnde des TJncivorzöjerungssignals,

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Kurve (k) in Fij. 8, bewirkt die Rückkehr tier Ό- und S-Freir;abe-:'rcise 106 (b) und 106 (c) zur !Jartestellun-j und entregt das Solenoid 27, so daß die 'aske in ihre Auf-.-'ärtsstelLung für eine 0-3estrahlunr' zurückkehren kann.

-o^triob - 3edin'funq II

Ro i Bedingung II ist die n-scstrahlungsbeendigungs-^teuerunc,· in dorn ^:?.cntgengerü t entfernt, .!urve (e) Pi-c· 3. Dns Synchrongerät steuert die Reendi^ur: j der o-Bestrahluno gemäß der D-Bestrahlung.

In der Abwandlung in Fic/. 6 (c) erhrlilt der Zähler 120 ein ßestraolungsanzaige-Signal von den ^mpfanger 121 und überwacht, in 'Vntwort auf ein Signal von dara Bestrahlungskreis 107, Kurve (m) in Fig. 8, den Zeitraum der D-ßestrahlung. Falls die D-Bestrahlung durch ein Signal von dem Pöntgengerät an den Kreis 107 beendet ist, Kurve (n) in Fig. 8, setzt die Bestrahlungsandesteuerung in dem Röntgengerät ein 3nde. Der Zähler speichert die verstrichene Zeit der D-Bestrahlung und signalisiert auf ein Bestrahlungsanzeige-Signal von dem Empfänger 114 dem Bestrahlungskreis 107, die S-Bestrahlung dann zu beenden, wenn die S-Bestrahlung der D-Bestrahlung gleicht.

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Oio in Vig. 6 (el) gezeigte Abwandlung überwacht und speichert die Photonenzahl während r>or D-Bestrahlung und beendet die S-llestrahlung, sobald sich die D- und S-Zahlen gleichen. Oer \ analer 122, Vorverstärker 123 und Integrator 124 überwachen und summieren die D-Photonzahl, die in der Spitzen- :>/;(',vorrichtung 125 gespeichert wird. '.Jährend der S-Bestrahlung wiri das S-Photonzählsignal von dern Integrator 124 aufgrund .lines 3e3trahlungsanzeige-Signals von dem röntgengerät an den Vergleicher 124 nekoonelt. Ein Signal von deia Bestrahlungsl'rijis 107 setzt die 'Teststellvorrichtung 125 und den Vergleicher 126 in die Lage, ein die Π-Bestrahlung wiedergebendes Signal an den Vergleicher 126 zu koppeln. Ein Ausgang von dem Vergleicher 126 an den Sender 127 und das Röntgengerät beendet die S-Bestrahlung. Die S-Freigabe 106 (c) koppelt aufgrund der Beendigung des D-Bestrahlungsgatters ein Signal an den Sender 127, um die Bestrahlungsbeendigungssteuerung des nöntgangerätes während der Systole abzuschalten.

Beschreibung und Betrieb des Systems in Fig. 9 und 10

In Fig. 9 wird eine Abwandlung des Systems in Fig. 7 dargestellt. Ein Synchrongerät 160 ist an ein Röntgengerät 161 und ein Paar Abdeckrahmen 162 und 163 gekoppelt. Ein Patient 164 befindet sich zwischen den Abdeckrahmen und einer Filmkassette 165, die sich, wie dargestellt ist, neben der Maske 162

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befindet. Ein Photonfühlgerät 166 ist an das Synchrongerät 160 gekoppelt. Das Photonfühlgerät 166 stellt Röntgenstrahlen direkt von der Quelle 161 fest. Ein vreiteres Photonfühlgerät 167 befindet sich hinter der Filmkassette 165, wie gezeigt ist, und ist an das Gerät 161 gekoppelt, bei einer Betriebsweise ist das Fühlgerät 167, wie durch eine gestrichelte Linie 168 gezeigt wird, an das Synchrongerät 160 gekoppelt.

Die Fläche des Photonfühlgerätes ist durch eine :'aske 169 mit einer kreisförmic;en öffnung 170 hinter den iaskenstangen 22, wie in Fig. 10 gezeigt wird, abgedeckt. Aufgrund der kreisförmigen Öffnung in der "laske 169, findet die Bev.'egung der '!askenstangen von der Diastole zur Systole im wesentlichen ohne Veränderung des Blickfeldes des Photonfühlgerätes 167 statt.

^T.'7ie oben erläutert wurde, steuert das Synchrongerät die Stellung der Maske 162 derart, daß sie mit der diastolischen bzw. systolischen Bestrahlung übereinstimmt. Die Anordnung einer Maske zwischen der Röntgenstrahlenquelle und dem Patienten bewirkt, daß die Bestrahlung des Patienten auf die Flächen begrenzt wird, dia den diastolischen bzw. systolischen Bildern entsprechen.

Das Photonfühlgerät 166 ist so angeordnet, daß es die Strahlung direkt von dem Gerät 161 erhält. Bei einer Betriebsart ist der

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Ausgang des Photonf ählgeri'tes 167 an das Röntgengerät 161 gekoppelt und integriert, um einen Photonzchlwert v/ährend einer ersten, beispielsweise diastolischen, Bestrahlung zu schaffen. Das .lcrMt 161 ist an das Synchrongerät gekoppelt, das Jen Zühlwert speichert, ,.'ie oben beschrieben wurde, steuert das Synchrongerüt normalerweise den ßeginn der Bestrahlung und das '.löntgengerät die Beendigung der bestrahlung, vorausgesetzt natürlich, daß es nicht die von den diastolischen bz'·.¹. systolischtm Gattern des Synchrongerätes gesteuerte Freigabezeit überschreitet.

'■/ο jedoch keine Vorkehrung für die Koppelung an das Photonfiihlger'it 167 in de. η Her'it getroffen wurde, wird das Fühlgerät 167 über die gestrichelte Linie an das Synchrongerüt 160 gekoppelt, wo der Photonzählwert für die erste bestrahlung abgeleitet wird, u:n die erste Bestrahlung in Jbereinmit der i>⁷ahl des Bedienungspersonals zu beenden.

Das Photonfähigerat 166 ist an das Synchrongerat gekoppelt, Uni einen Photonzählwert für das erste Intervall zu schaffen. Der an das Gerät 161 gekoppelte Ausgang des Photonfühlgerätes 167 steuert die Beendigung der ersten Bestrahlung. Das Synchrongerät speichert den direkt von der Röntgenstrahlenquelle 161 abgeleiteten Photonz^:Jhlwe.rt für die erste Bestrahlung und steuert dann dia zweite bestrahlung derartig, daß sie im

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wesentlichen dem gespeicherten Photonzählwert von dam Fühlgerät 166 für die erste Bestrahlung entspricht.

Bei einer anderen Betriebsweise steuert ein Zeitmechanismus in dem Gerät 161 die erste Bestrahlung so, daß sie innerhalb der von dem Fraigabegatter von dem Synchrongerät freigegebenen Zeitraun beendet ist. V.'ährend dieses Zeitraumes überwacht das Synchrongerät durch das Fühlgerät 166 und den Zählkreis in dem Synchrongerät die Strahlung direkt von dem Gerät und speichert ein Photonzählsignal für die erste Bestrahlung. Wenn die zweite Bestrahlung stattfindet, überwacht das Synchronger'it weiterhin die Photonzahl mit dem Fühlgerät und einem Zählkreis in dem Synchrongerät. Henn die zweite Photonzahl im wesentlichen der ersten Photonzahl gleicht, wird die zweite Bestrahlung durch das Synchrongerät beendet.

Relative Maskenbewegung - Fig. 11 und 12

Unter Bezugnahme auf die in Fig. 11 und 12 dargestellte "iaske 13 und Filmkassette 14 wird eine andere Betriebsweise des Systems von Fig. 1 dargestellt. Hisr befindet sich die Maske in einer festen Stellung und bewegt sich die Filmkassette. Das bewirkt, daß dieselben Gebiete des Patienten den Film zu verschiedenen Zeiten ausgesetzt werden. Demgegenüber bewegt sich die ".aske in dem System gemäß Fig. 1

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und legt benachbarte ^;<:biete des Patienten frei. Bei de.a in '^?i'. 1 dargestellten "yntei.i unterscheidet sich das

iastolisci.2 jil-i von rl-.i.; systolischen Bild, da nebeneinander liegende Bildele-.ente tatsächlich Bilder von verschiedenen, benachbarten Flüchen des Patienten sind, die zu verschiedenen Zeiten aufgenommen worden sind.

'ij.er dagegen wire? dasselbe lebiet zweimal aufgenommen, jedoch zu verschiedenen Zeiten. Tatsächlich wird so die Hälfte des 'ⁿerkö:n-'.lich aufgenommenen Gesamtbildes beseitigt, um identische -7.ebiete zu verschiedenen Zeiten vergleichen zu können.

Getrennte Röntgenaufnahmen - Fig. 13

In Fig. 13 wird schematisch ein Lichtkasten eines Kontaktabzuggerüts, das irr. allgemeinen mit 187 bezeichnet ist, dargestellt. Fig. 13 stellt eine Draufsicht eines Lichtkastens ohne Deckel, des lichtempfindlichen Filmes, zweier Zugmasken und zweier teilweise im Schnitt dargestellter Röntgenaufnahmen dar, die auf Ebenen senkrecht zur jCbene der Zeichnung ausgerichtet sind. Eine Röntgenaufnahme trägt entsprechend der Kennzeichnung ein systolisches Bild eines Organs, die andere das diastolische Bild.

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Der Kasten 175 besitzt ein Gehäuse 186, in dem eine Vielzahl von Lichtquellen 181 angebracht ist. Das systolische Bild wird durch den Radiographen 176 und die systolische Maske auf die linke Seite eines freiliegenden lichtempfindlichen Diapositivfilms 180 projiziert. Das diastolische Bild wird durch den Radiograph 177 und die Maske 178 auf die rechte Seite, wie gezeigt wird, auf den Film 180 projiziert.

Eine Vielzahl von Lichtquellen 181 befindet sich, wie dargestellt ist, auf beiden Seiten des Kontaktabzuggerätes oder des Lichtkastens.

Der nicht lichtempfindlich gemachte Film wird im Querschnitt gezeigt, um ihn von den Masken und den Röntgenbildern auf dem systolischen Radiograph 166 und diastolischen Radiograph 167 zu unterscheiden. Man beachte, daß jede der Masken 178 und 179 feststehende parallele Stangen 182 und Schlitze von gleicher Breite besitzen. Die Stangen 182 und Schlitze der Maske 178 sind genau nicht in Phase mit den Stangen und Schlitzen 185 der Maske 179. Nach durchgeführter Bestrahlung erhält die Hälfte des belichteten Filmes 180 ein diastolisches Bild und die andere Hälfte ein diastolisches Bild, wobei die Bildelemente ineinandergreifend nebeneinanderliegen, um nach Entwicklung des Filmes die systolischen und diastolischen Bilder in einem verflochtenen Muster gemäß der Lehre dieser Erfindung zu schaffen.

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Claims

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Anmelder: BRATTLE iMSTRtnsNT CORPORATION, 243 Vassar Street, Cambridge, lassachusetts, U.S.A.

Titel: Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Bildern eines biologischen Objektes

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Bildern eines durchleuchteten, fluktuierenden biologischen Objektes, wobei jedes Bild von einem bestimmten Zeitpunkt während der Fluktuation stammt, zur gleichzeitigen, unabhängigen Darstellung der Bilder auf getrennten Flächen innerhalb einer gemeinsamen Bilderebene, dadurch gekennzeichnet, daß

A) die Strahlung von einem Teil des Gegenstandes auf eine erste getrennte vorbestimmte Fläche der Bildebene in Übereinstimmung mit dem Auftreten eines bestimmten physiologischen Zustandes des Gegenstandes gerichtet wird, um ein erstes getrenntes Bild des Gegenstandteiles zu schaffen;

B) die Strahlung von einem Teil des Gegenstandes auf eine zweite getrennte vorbestimmte Fläche, die an die erste Fläche angrenzt und von ihr getrennt ist, gerichtet wird, um ein zweites Bild des zweiten Gegenstandteiles in Übereinstimmung mit dem Auftreten eines bestimmten physiologischen Zustandes des Gegenstandes zu schaffen, wobei das Auftreten durch einen getrennten Zeitraum voneinander getrennt ist; und

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ü 3 Q O 2 5 / O B 7 ß

C) eine relative Veränderung des Zustandes des Objektes während des Zeitraumes festgestellt wird, indem die getrennten Bilder entlang eines angrenzenden Teiles miteinander verglichen werden.

Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlung von dem Gegenstand, die dem ersten Ereignis entspricht, zu einer ersten Vielzahl von abwechselnden, voneinander entfernten, parallelen Flächensegmenten gerichtet wird, wobei die Entfernung und die Segmente dieselbe Breite besitzen und daß die Strahlung von dem Gegenstand, die dem zweiten Ereignis entspricht, zu einer zweiten Vielzahl von abwechselnden, voneinander entfernten, parallelen Flächensegmenten gerichtet wird, die in die ersten Segmente ineinandergreifend neben diesen liegen.

\ 3.) Bestrahlungsgerät, das das Verfahren des Anspruches 1 zur Herstellung von getrennten Bildern eines menschlichen Organs in Fluktuation umfaßt, wobei jedes Bild in bezug auf die Systole bzw. Diastole zu einer bestimmten Zeit gemacht wird, zur gleichzeitigen, unabhängigen Darstellung der Bilder auf entsprechenden getrennten Flächen innerhalb einer gemeinsamen Bildebene, dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden Mittel umfaßt:

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A) Mittel zur Herstellung eines diastolischen Zeitsignals zur Steuerung des Zeitraumes der Bestrahlung von dem Organ zu der Bildebene während der Diastole;

3) Mittel zur Erzeugung eines systolischen Zeitsignals zur Steuerung der Bestrahlungsdauer VOiI dßffl OrQ¹SIl während der Systole;

C) Mittel, um die Strahlung von dem Organ während des einen Zeitraumes auf bestimmte getrennte Flächensegmente der Bildebene zu richten, wobei jedes Segment einem getrennten Bildelement des getrennten Bildes entspricht; und

D) Mittel, um die Röntgenstrahlen von dem Organ während des anderen Zeitraumes zu bestimmten getrennten Flächensegmenten der Bildebene zu richten, wobei jedes Segment einem getrennten Bildelement des anderen getrennten Bildes entspricht und die Flächensegmente und Bildelemente ineinandergreifen, um die Bilder gleichzeitig in einem verflochtenen Muster zu schaffen, wobei relative Ausdehnungen des Organs während der Systole und Diastole aufgrund der nebeneinanderliegenden Bildelemente festgestellt werden können.

4. Gerät gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlung Röntgenstrahlung ist, das Organ das Herz ist und das Herz in Übereinstimmung mit den Zeitsignalen röntgendurchleuchtet wird.

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5. Gerät gemäß Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtungsmittel einen Abdeckrahmen mit abwechselnden parallelen Schlitzen und Stangen von gleichen Abständen zur Freilegung von im wesentlichen der Hälfte der Fläche des Röntgenfilmes in abwechselnden Streifen und Mittel umfassen, die auf das Zeitsignal ansprechen und den Rahmen in bezug auf den Film derartig verstellen, daß die Stangen die belichteten Flächen des Filmes abdecken und im wesentlichen die restliche Hälfte des Filmes freilegen, um die verflochtenen Bilder für die gleichzeitige Darstellung zu erzeugen.

6. Gerät gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bilder innerhalb eines Herzzyklus gemacht werden.

7. Gerät gemäß einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitsignal das diastolische Zeitsignal ist.

8. Abdeckmittel zur Verwendung in dem Gerät gemäß einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß es einen planaren rechtwinkeligen Rahmen und eine Vielzahl von parallelen, voneinander entfernten, die Strahlung aufnehmenden Abdeckstangen, die an dem Rahmen befestigt sind, besitzt, wobei die voneinander entfernten Stangen

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derartige Belichtungsschlitze bilden, daß die Breite der Stangen und Schlitze gleich ist, wodurch die Abdeckmittel wahlweise getrennte Flächen der Bildebene freilegen können, die zwei getrennten Röntgenbildern des fluktuierenden Organs entsprechen.

9. Röntgenaufnahme des fluktuierenden Organs, die von dem Gerät gemäß einem der Ansprüche 3 bis 7 hergestellt wurde, zur gleichzeitigen Darstellung von mindestens zv/ei getrennten Bildern des Organs auf der Bildebene, gekennzeichnet durch Mittel, die einen Darstellungsträger für die Bilder umfassen; durch ein diastolisches getrenntes Bild des Organs, das während der Diastole erstellt wurde und einer ersten Fläche des Trägers entspricht, wobei das diastolische Bild eine Vielzahl von voneinander entfernten, getrennten diastolischen Bildelementen besitzt, von denen jedes einer Vielzahl von vorbestimmten voneinander entfernten diastolischen Segmenten der ersten Fläche entspricht; und durch ein systolisches getrenntes Bild des Organs, das während der Systole erstellt wurde und einer zweiten Fläche des Trägers entspricht, wobei das systolische Bild eine Vielzahl von voneinander entfernten, getrennten, systolischen Bildelementen besitzt, von denen jedes einer Vielzahl von vorbestimmten, voneinander entfernten

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systolischen Segmenten der zweiten Fläche entspricht und wobei die Elemente und Segmente mit jedem diastolischen Element und Segment vermischt sind, die neben einem systolischen Element und Segment liegen, um die Bilder gleichzeitig in einem verflochteten Muster darzustellen, wobei eine Veränderung der Ausdehnung des Organs zwischen Diastole und Systole durch einen Vergleich jedes Paares der nebeneinanderliegenden Elemente festgestellt werden kann.

10. Röntgenaufnahme gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Darstellungsträger ein Röntgenfilm ist, die Segmente und Elemente in parallelen Streifen verlaufen und die diastolischen und systolischen Streifen ineinandergreifen.

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