DE3119751C2 - Röntgendiagnostikeinrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Röntgendiagnostikeinrichtung mit einem Röntgengenerator (16), einer Röntgenröhre (1) und einer Röntgenbildverstärker-Fernsehkette, die einen Röntgenbildverstärker (3), ein optisches Kopplungsglied (4), eine Fernsehaufnahmeröhre (5) vom Vidikontyp, einen Videoverstärker (6), eine Regeleinrichtung (15) für die Beleuchtungsstärke der Fernsehaufnahmeröhre (5), eine Steuervorrichtung (13) zur Steuerung der Funktionsabläufe und zum Erzeugen der Synchrontaktfrequenzen, eine Ablenk- und Fokussiereinheit (17) und einen Monitor (12) aufweist. Die Steuervorrichtung (13) ist derart ausgebildet, daß durch sie die Regeleinrichtung (15) auf einen höheren Sollwert, die Ablenk- und Fokussiereinheit (17) auf einen Betrieb zur Abtastung mit erniedrigter Frequenz und der Röntgengenerator (16) auf Impulsbetrieb mit erhöhter Dosisleistung umschaltbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Röntgendiagnostikeinrichtung mit einem Röntgengenerator, einer Röntgenröhre und einer Röntgenbildverstärker-Fernsehkette, die einen Röntgenbildverstärker, ein optisches Kopplungsglied, eine Fernsehaufnahmeröhre vom Vidikontyp, einen Videoverstärker, eine Regeleinrichtung für die Beleuchtungsstärke der Fernsehaufnahmeröhre, eine Steuervorrichtung zur Steuerung der Funktionsabläufe und zum Erzeugen der Synchrontaktfrequenzen, eine Ablenk- und Fokussiereinheit und einen Monitor aufweist Eine derartige Röntgendiagnostikeinrichtung findet in der Angiographie Verwendung, insbesondere bei Schädeluntersuchungen.

In der DE-AS 2010360 ist eine solche Röntgendiagnostikeinrichtung beschrieben. Eine Steueranordnung bewirkt durch Betätigung eines Schalters eine kurzzeitige Erhöhung der Dosisleistung der Röntgenröhre. Gleichzeitig wird eine als Irisblende ausgebildete Blende verändert, so daß die Beleuchtungsstärke der Fernsehaufnahmeröhre konstant gehalten wird. Hierdurch wird im Durchleuchtungsbetrieb bei besonders interessierenden Phasen durch Drücken des Schalters ein Fernsehbild mit einem geringen Anteil des Quantenrauschens erzeugt Als nachteilig zeigt sich, daß gleichzeitig die Strahlenbelastung des Patienten erhöht wird. Außerdem wird nur das Verhältnis Nutz- zu Stör-Signal im Strahlenbild verbessert Der Störeinfluß der Rauschquellen der Fernsehkette bleibt aber erhalten.

Deshalb wurde in der Zeitschrift »Elektromedica«, 1975, Heft 5, Seiten 148 bis 157, vorgeschlagen, zur Verringerung der Strahlenbelastung des Patienten bei Durchleuchtungen eine intermittierende Durchleuchtung anzuwenden, bei der der Patient von Röntgenimpulsen durchstrahlt wird. Während der Pausen zwischen zwei Rftntgenünpulsen kann das jeweils letzte Röntgenbild aus einem Speicher auf einem Sichtgerät wiedergegeben werden. Die auf ein Bild entfallene Dosis ist dabei in geringem Maße erhöht Dadurch wird die Strahlenbelastung des Patienten zwar verringert, das Signal/ Rausch-Verhältnis der Fernsehanlage aber nicht verbessert

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, eine Röntgendiagnostikeinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine Betrachtung mit hoher Bildqualität bei nur geringem Rauschanteil und geringer Strahlenbelastung des Patienten ermöglicht

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Steuervorrichtung derart ausgebildet ist, daß durch sie die Regeleinrichtung auf einen höheren Sollwert die Ablenkeinheit auf einen Betrieb zur Abtastung mit erniedrigter Frequenz und der Röntgengenerator auf Impulsbetrieb umschaltbar sind. Dadurch erhöht sich zwar die Dosisleistung; die Strahlenbelastung bleibt aber durch den Pulsbetrieb gleich. Die Fernsehaufnahmeröhre liefert trotz Langsamabtastung wegen der gegenüber normalem Betrieb erhöhten Lichtmenge einen hohen Signalstrom, wodurch das Signal-Rayschverhältnis erheblich verbessert ist

Hochfrequente Rauschanteile lassen sich eliminieren, wenn der Videoverstärker in seiner Bandbreite umschaltbar ausgeführt ist und wenn die Steuervorrichtung die Bandbreite des Videoverstärkers erniedrigt Sehr gute Eigenschaften bezüglich der Lichtübersteuerung werden von einer Ferasehaufnahmeröhre erreicht, die ein Chalkogenid-Vidikon ist Es lassen sich digitale Bausteine mit erhöhter Amplitudenauflösung verwenden, wenn durch die Steuervorrichtung die Taktfrequenzen für den Bildspeicher und die zugeordneten Wandler herabsetzbar sind. Das Bildrauschen läßt sich noch weiter verringern, wenn dem Bildspeicher eine digitale Integrationsstufe vorgeschaltet ist deren Eingänge mit den Ausgängen eines A/D-Wandlers und des Bildspeichers verbunden sind. Die Sichtbarkeit von Einzelheiten im digitalen Bild läßt sich noch weiter erhöhen, wenn der Bildspeicher mit einer Bildverarbeitungseinrichtung verbunden ist, die bildpunktweise eine Subtraktion, eine Mittelwertbildung und/oder eine Logarithmierung von digitalisierten Videosignalen verschiedener Fernsehbil-

der vornimmt Die hochfrequenten Rauschanteile lassen sich durch eine dem Videoverstärker nachgeschaltete Tiefpaßstufe noch weiter verringern.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert

in der Fig. 1 ist eine Röntgenröhre 1 dargestellt, die ein Strahlenbündel aussendet, das einen Patienten 2 durchtritt und auf dem Eingangsschirm des Röntgenbildverstärkers 3 ein Strahlenbild erzeugt Das Strahlenbild wird in dem Röntgenbildverstärker 3 umgewandelt und verstärkt auf dem Ausgangsleuchtschirm wiedergegeben. Ein optisches Kopplungsglied 4 mit einer mechanischen Blende bildet das Röntgenbild auf dem Target einer Fernsehaufnahmeröhre 5 ab. Das am Target der Fernsehaufnahmeröhre 5 abgegriffene Videosignal wird in einem Videoverstärker 6 verstärkt und einer Tiefpaßstufe 7 mit umschaltbarer Grenzfrequenz zugeführt Das Videosignal mit verringertem hochfrequentem Anteil der Tiefpaßstufe 7 wird einem Analog/Digital-Wandler (A/D-Wandler) 8 zugeführt Eine nachgeschaltete Integrationsstufe 9 integriert die digitalen Videosignale bildpunktweise über mehrere Bilder und führt diese einem digitalen Bildspeicher 10 zu, der ein oder mehrere Fernsehbilder speichern und mindestens zwei Fernsehbilder zeitlich parallel und synchron wiedergeben kann. Die gespeicherten Bilder werden in einem Digital/Analog-Wandler (D/A-Wandler) 11 in analoge Videosignale umgesetzt und auf einem Monitor 12 als Fernsehbilder dargestellt

Eine Steuervorrichtung 13 steuert die Funktioniabläufe der Einheiten. Ein zu ihr gehöriger Taktgenerator 14 erzeugt die Taktfrequenz für den A/D-Wandler 8, den D/A-Wandler U und den Bildspeicher 10, die mit ihm verbunden sind. Eine Regeleinrichtung 15 ist mit dem Ausgang der Fernsehaufnahmeröbre 5 verbunden und liefert ein Regelsignal an die Steuervorrichtung 13. Diese ist mit einem Röntgengenerator 16 und der mechanischen Blende des optischen Kopplungsgliedes 4 verbunden und steuert beide derart, daß die Beleuchtungsstärke der Fernsehaufnahmeröhre dem in der Regeleinrichtung 15 eingestellten Sollwert entspricht An der Steuervorrichtung ist eine Ablenk- und Fokussiereinheit 17 angeschlossen, die mit den nicht dargestellten Ablenk- und Fokussierspulen der Fernsehaufnahmeröhre 5 verbunden ist Eine Bildverarbeitungseinrichtung 18 ist mit dem digitalen Bildspeicher 10 verbunden. Sie kann beispielsweise eine Subtraktion von den digitalen Signalen von zwei gespeicherten Fernsehbildern oder zwischen den gespeicherten und neu ankommenden digitalisierten Videosignalen vornehmen. Auch kann sie einen zeitlichen Mittelwert bilden oder die Videosignale logarithmieren.

Ein an der Steuervorrichtung 13 angebrachter Schalter 19 schaltet die Röntgendiagnostikeinrichtung von dem normalen Durchleuchtungsbetrieb auf einen Betrieb mit verringerter Bildfolgefrequenz um. Hierzu wird der Röntgengenerator 16 von Dauerbetrieb auf Impulsbetrieb mit erhöhter Dosisleistung umgeschaltet Gleichzeitig wird die Ablenk- und Fokussiereinheit 17 eo auf eine Abtastung mit erniedrigter Frequenz geschaltet. Ebenfalls werden die Bandbreite des Videoverstärkers 6 und die Grenzfrequenz des Tiefpaßfilters 7 erniedrigt

Der Sollwert der Regeleinrichtung 15 wird erhöht, so daß die auf das Target der Fernsehaufnahmeröhre 5 fallende Lichtmenge, die abhängig von der Dosisleistung der Röntgenröhre 1 sowie der öffnung der mechanischen Blende des optischen Kopplungsgliedes 4 ist, erhöht wird. Die Synchrontaktfrequenzen des Taktgenerators 14 werden ebenfalls erniedrigt, so daß die Wandler 8 und 11 mit erniedrigter Taktfrequenz und erhöhter Amplitudenauflösung arbeiten. Anstelle de<umschaltbaren Wandler 8 und 11 können auch jeweils zwei verschiedene Wandler mit unterschiedlicher Amplitudenauflösung und unterschiedlichen Taktfrequenzen verwendet werden, die jeweils in den Videozweig geschaltetwerden.

Werden die Röntgenbilder mit geringer Bildfolgefrequenz abgetastet, dann muß, wenn im Durchleuchtungsbetrieb gearbeitet wird, eine spezielle Normwandlung im digitalen Bildspeicher 10 vorgesehen sein, die eine kontinuierliche Wiedergabe der gespeicherten Fernsehbilder auf wenigstens einem Monitor ermöglicht So kann der jeweilige Zustand wie bei den üblichen Angiographieanlagen kontrolliert werden. Allerdings weisen die Fernsehszenen eine größere Trägheit auf, die aber in vielen Fällen nicht stört Werden nun zusätzlich nur die Adressen der Bildpunkte gespeichert, bei denen eine Änderung infolge Kontrastmittelflusses erfolgt ist, dann kann man den optimalen Füllungszustand bei einer Untersuchung ohne zusätzliche periphere Speicher darstellen.

Es sollen jedoch im digitalen Bildspeicher auch Subtraktionsbilder mit geringer digitaler Amplitudenauflösung gespeichert werden können. In diesem Fall braucht man ebenfalls weniger Speicherplatz, um z. B. mehrere Subtraktionsbilder, d. h. einen zeitlichen Abschnitt des Kontrastmittelfüllvorgangs abzuspeichern.

Im folgenden werden nun einige Zahlenwerte als Beispiel angegeben, die die Vorteile der Erfindung zeigen sollen. Der von dem Target des Vidikons abgeleitete Signalstrom /ist von der Ladung Q auf dem Target der Fernsehaufnahmeröhre 5 und deren Abtastzeit f abhängig·

Bei üblicher Langsamabtastung nimmt also der Signalstrom ab, wodurch sich der Störabstand nicht verbessert Durch eine erhöhte Belichtung bildet sich auf dem Target eine größere Ladung, so daß der Signalstrom bei gleichzeitiger Langsamabtastung annähernd konstant bleibt Durch eine Verringerung der Bandbreite des Systems wird der Störabstand erheblich verbessert Durch die Langsamabtastung wird die erhöhte Ladung, die bei normaler Abtastung zu einer Begrenzung des Strahlstroms und somit nicht zu vollständiger Entladung führen könnte, völlig abgebaut

Beträgt die Bildabtastdauer beispielsweise 100 bis 500 ms und wird die auf das Target fallende Lichtmenge beispielsweise um den Faktor 10 bis 20 erhöht, ergibt sich gegenüber der üblichen Langsamabtastung ein um 10- bis 20fach größerer Signalstrom. Wird nun zusätzlich die Videobandbreite von 20 MHz auf 1 MHz verringert ergibt sich daraus ein etwa um den Faktor 30 bis 40 verbessertes Signal-Rauschverhältnis.

Die heute üblichen schnellen A/D-Wandler, die für das Fernsehsystem normalerweise erforderlich sind, weisen eine Amplitudenauflösung von 8 bit auf. Aufgrund der Langsamabtastung kann die Abtastfrequenz verringert werden, so daß langsamere Wandler mit einer Amplitudenauflösung von 12 bit verwendet werden können. Dadurch erhöht sich die Empfindlichkeit des Systems, so daß schon geringe Kontrastmittelmengen

genügen, um ein Angiographiebild mit guter Sichtbarkeit der durchflossenen Gefäße zu erhalten.

Mit einer erfindungsgemäßen Röntgendiagnostikeinrichtung lassen sich also Bilder mit hoher Auflösung bei
gleichzeitig geringem Rauschanteil erzielen. 5

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (7)

Patentansprüche:

1. Röntgendiagnostikeinrichtung mit einem Röntgengenerator (16), einer Röntgenröhre (1) und einer s Röntgenbildverstarker-Fernsehkette, die einen Röntgenbildverstärker (3), ein optisches Kopplungsglied (4), eine Ferasehaufnahmeröhre (5) vom Vidikontyp, einen Videoverstärker (6), eine Regeleinrichtung (15) für die Beleuchtungsstärke der Fernsehaufnahmeröhre (S), eine Steuervorrichtung (13) zur Steuerung der Funktionsabläufe und zum Erzeugen der Synchrontaktfrequenzen, eine Ablenk- und Fokussiereinheit (17) und einen Monitor (12) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (13) derart ausgebildet ist, daß durch sie die Regeleinrichtung (15) auf einen höheren Sollweit, die Ablenk- und Fokussiereinheit (17) auf eben Betrieb zur Abtastung mit erniedrigter Frequenz und der Röntgengenerator (16) auf Impulsbetrieb mit erhöter Dosisleistung umschaltbar sind.

2. Röntgendiagnostikeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Videoverstärker (6) in seiner Bandbreite umschaltbar ausgeführt ist und daß die Steuervorrichtung (13) die Bandbreite des Videoverstärkers (6) erniedrigt

3. Röntgendiagnostikeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fernsehaufnahmeröhre (5) ein Chalkogenid-Vidikon ist

4. Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einem dem Videoverstärker nachgeschalteten digitalen Bildspeicher (10), dadurch gekennzeichnet, daß durch die Steuervorrichtung (13) die Taktfrequenzen für den Bildspeicher (10) und die zugeordneten Wandler (8, 11) herabsetzbar sind.

5. Röntgendiagnostikeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, duß dem Bildspeicher (10) eine digitale Integrationsstufe (9) vorgeschaltet ist, deren Eingänge mit den Ausgängen eines A/D-Wandlers (8) und des Bildspeichers (10) verbunden sind.

6. Röntgendiagnostikeinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildspeieher (10) mit einer Bildverarbeitungseinrichtung (18) verbunden ist, die bildpunktweise eine Subtraktion, eine Mittelwertbildung und/oder eine Logarithmierung von digitalisierten Videosignalen verschiedener Fernsehbilder vornimmt

7. Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Videoverstärker (6) eine Tiefpaßstufe (7) nachgeschaltet ist

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