DE3141041A1

DE3141041A1 - "verfahren zur herstellung von roentgenbildern und roentgenfernsehgeraet zu seiner duchfuehrung"

Info

Publication number: DE3141041A1
Application number: DE19813141041
Authority: DE
Inventors: Jörg Dipl.-Ing. 8520 Erlangen Haendle; Wolfgang Ing.(grad.) 8500 Nürnberg Maaß
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1981-10-15
Filing date: 1981-10-15
Publication date: 1983-04-28
Also published as: US4479231A

Description

SIiMENS AKTIENGESELLSCHAFT . Unser Zeichen Berlin und München VPAgf P 5 0 9 5 DE

Verfahren zur Herstellung von Röntgenbildern und Röntgenfernsehgerät zu seiner Durchführung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Röntgenbildern gemäß dem Oberbegriff des Patentan-Spruches 1 und ein Röntgenfernsehgerät zu seiner Durchführung. Ein derartiges Verfahren und ein Gerät zu seiner Durchführung sind z.B. bekannt aus der US-PS 3 229 089.

Der Kontrastumfang von Röntgenfernsehbildern oder sonstigen auf einem Fernsehwiedergabegerät sichtbar zu machenden elektronischen Röntgenbildern ist geringer als bei Aufnahmen mit Röntgenfilmen. Bei Aufnahmen mit weicher Röntgenstrahlung werden Kontraste von Weichteilen, d.h. wenig Röntgenstrahlen absorbierende Einzelheiten, gut dargestellt. Feinkontraste von Stellen, die für Röntgenstrahlen schwer durchdringbar sind*, z.B. solchen im Bereich von Knochenschatten, gehen daher verloren. Andererseits werden mit harter Röntgenstrahlung Weichteile ohne wesentliche Absorption durchstrahlt und ergeben Flächenelemente, die im Bild strukturlos weiß erscheinen. Hartstahl-Durchleuchtungsbilder von Knochen erscheinen aber deutlich und kontrastreich. Auch sorgfältige Auswahl der Härte der zur Aufnahme verwendeten Strahlen führt daher bei einer heterogen zusammengesetzten Probe, wie sie z.B. ein zu untersuchender menschlicher Körper darstellt, in. der Regel zu keinem in allen Teilen voll befriedigendes Fernsehbild.

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Zur Überwindung des vorgenannten Nachteiles ist aus der US-PS 32 29 089 ein Röntgenstrahlenabbildungssystem bekannt geworden, welches Mittel zur Erzeugung koinzidierender Röntgenstrahlen verschiedener Wellenlängen enthalten, mit denen alternierend und wiederholt eine Probe durchstrahlt wird. Außerdem sind Mittel für die Wandlung der Röntgenstrahlenbilder in ein Lichtbild vorgesehen, wobei die Umwandlung in einer Fernsehaufnahme- und -wiedergabeanordnung erfolgt, die Farbbilder erzeugt. Im Farbbild ist dabei Jeder Röntgen-= strahlenhärte eine bestimmte Farbe zugeordnet. Außerdem ist die Folge der Bilder unterschiedlicher Farbe₉ d.h. Härte, so geregelt, daß keine Auflösung durch das Auge mehr möglich ist. Als Summenbild erscheint daher ein solches, bei dem die Details in verschiedenen Farben erscheinen. Eine derartige Anordnung hat sich aber in der Röntgenuntersuchungstechnik bisher nicht durchsetzen können, weil den unterschiedlichen Farben keine Realität zukommt, überdies ist der Aufwand wegen der erforderlichen Synchronisation sehr groß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und einem Gerät zur Durchführung dieses Verfahrens nach Anspruch 6 die Möglichkeit anzugeben und zu schaffen, in einem Bild die Feinkontraste der Weichteile, die mittels weicher Strahlung erhalten werden, und die Feinkontraste von Teilen, die etwa wie Knochen Röntgenstrahlen stark absorbieren mit harter Strahlung, zusammen« suringen.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich des Verfahrens durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 und hinsichtlich des Röntgenfernsehgerätes durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 6 angegebenen Maßnahmen gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche .

Nach der Erfindung ist es möglich, ein Röntgenbild in einem Röntgenfernsehgerät aus Teilen zusammenzusetzen, bei welchen die Feinkontraste, die von Weichteilen herrühren, mittels weicher Röntgenstrahlen und Kontraste, die von stark absorbierenden Teilen herrühren, mittels harter Röntgenstrahlen hergestellt sind. Dazu werden mittels Speichertechnik zwei Röntgenfernsehaufnahmen erzeugt, von denen eine mit harter und eine mit weicher Strahlung gemacht ist. Diese Aufnahmen werden in zwei elektronischen Speichern eingespeichert. Zur Trennung der Details in den Bildern und zur Erzeugung aneinandersetzbarer Bildteile erfolgt eine Kennlinienbegrenzung bzw. eine Begrenzung der weiter zu übertragenden Amplituden der Bildsignale. Schließlich werden die Bildbereiche optimalen Detailkontrastes addiert, so daß ein Bild optimaler Erkennbarkeit erhalten wird.

In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird z.B. zur Herstellung eines Durchleuchtungsbildes ein elektronisches Röntgenbild mit' hoher Röhrenspannung, d.h. insbesondere mehr als 100 kV, aufgenommen und elektronisch abgespeichert. Danach wird die Röntgenspannung auf niedrigere Werte, etwa solche von weniger als 6o kV, umgeschaltet und eine Aufnahme gemacht, die ebenfalls

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als elektronisches Bild in einen weiteren Speicher eingeschrieben wird. Die beiden Aufnahmen können unmittelbar hintereinander, etwa in einer Zeit von 80 bis 150 ms, durchgeführt werden, so daß praktisch gleiche Verhältnisse wiedergegeben werden. Von den in den beiden Speichern vorhandenen Bildern wird das ^eweilige Ausgangssignal mittels Schwellwertschaltungen bei entsprechenden Amplitudenwerten begrenzt und die danach übrig bleibenden Signale in einem Additions-= Verstärker zusammengeführt. Auf dem Wiedergabegerät, eisern Fernsehmonitor, erscheint dann ein Röntgenbild, das sowohl in den Weichteilen (hellen Bildstellen) als auch in den dunklen Bildstellen gute Feinkontraste aufweist. Die Umschalt stellen, die durch die Schwell·=· wertschaltungen entstehen, müssen evtl. durch eine ent·=· sprechende Tiefpaßfilterung verschliffen werden. Würde nicht verschilffen werden, dann könnte der Nachteil auftreten, daß das erhaltene Bild unregelmäßige Übergänge aufweist. In zweckmäßiger Weise erfolgt die Schaltungstechnik (Speicher etc.) in Digitaltechnik.

In einer anderen Ausführung der Erfindung können die Signale jeweils vor oder nach dem Speicher mit ent» sprechend geänderter Kennlinie versehen werden» Durch die Addition der Bilder wird eine resultierende Kennlinie erhalten, die zwischen denjenigen mit weicher ( /U 1) und harter Strahlung (/u 2) liegt. Der Signaldynamikbereich einer Hartstrahl-/Weichstrahlaufnähme kann z.B, mit dem Faktor 2 erweitert, also verdoppelt werden.

Durch die Verwendung von Schwellwertstufen wird z.B. ein bei der Weichstrahlaufnahme komprimierter Signalanteil (flacher Kennlinienteil bzw. dunkler Bildbereich) abgetrennt, bevor die Einspeicherung erfolgt. Dann kann mit dem verbleibenden Signalanteil der Speicher voll ausgesteuert werden. Bei der HartStrahlaufnahme wird vom Signal durch die Schwellwertstufe derjenige Anteil abgetrennt, der oberhalb einer bestimmten Intensität oder Amplitude liegt. Mit dem restlichen Signalanteil wird der zweite Speicher voll ausgesteuert.

Über eine Zwischenverstärkung werden die Speichersignale analog oder digital addiert. Das sich ergebende Signal führt zu einer Amplitudenauflösung von 9 bit. über eine an sich bekannte Fensterschaltung mit wählbarem Amplitudenbereich kann z.B. das Bild auf einem Monitor wiedergegeben werden oder direkt auf einer Hardcopy-Aufnahmeeinheit in vollem Umfang wiedergegeben werden.

Weitere Einzelheiten und Vorteile werden nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert.

In der Fig. 1 ist in einem schematischen Blockschaltbild ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, bei dem Schwellwert

stufen verwendet sind,

in der Fig. 2 in einem Diagramm die Umschaltung einer Kennlinie bei einem bestimmten Schwel-1-wert,

in der Fig. 3 der zur Ableitung der Darstellung nach Fig. 2 verwendete durchstrahle Körper im Schnitt,

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in der Fig. 4 das Blockschaltbild einer Abwandlung

des Bildwiedergabeteiles von Fig. 1,

in der Fig. 5 in einem Diagramm die durch Umschaltung der Kennlinie mit einer Vorrichtung nach

Fig. 4 erreichbare resultierende Kennlinie und

in der Fig. 6 das schematische Blockschaltbild einer weiteren Abwandlung des Bildwiedergabe

teiles.

In der Fig. 1 ist mit 1 ein Röntgengerät bezeichnet und mit 2 eine RÖntgenfernsehaufnahmeeinrichtung,, Zum Röntgengerät 1 gehört eine Stromversorgungsvorrichtung 3j> mit der eine Röntgenröhre 4 versorgt wird, die sich in einem Strahlergehäuse 5 befindet, an dessen Ausgang sich ein Blendentubus 6 befindet, der den gewünschten Querschnitt eines Strahlenbündels 7 begrenzt, mit welchem ein Körper 8 durchstrahlt wird.

Das mittels des Bündels 7 vom Körper 8 erzeugte Schattenbild trifft dann auf einen Bildverstärker 9 auf ₉ in welchem zuerst in einem Eingangsschirm 10 die Umwandlung der Röntgenstrahlen in Elektronen erfolgt, die dann mittels einer Elektronenoptik 11 auf einem Ausgangsschirm 12 abgebildet werden. Das dort erscheinende Lichtbild wird dann über eine erste Optik 13 und eine zweite Optik 14, zwischen denen eine Blende 15 liegt, auf dem Eingangsschirm 16 einer Fernsehaufnähmeröhre 17 abgebildet, die sich in einer Fernsehkamera befindet.

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Das erzeugte Fernsehsignal ist dann über eine Leitung abnehmbar und bei der dargestellten Stellung eines Schalters 20 einem Speicher 21 über eine Leitung 22 zuführbar. Wird durch eine Steuerelektronik 23 im Stromversorgungsteil 3 des Röntgengerätes 1 eine Veränderung der von der Röhre 4 ausgestrahlten Strahlenhärte bewirkt, so wird gleichzeitig über eine Leitung der Schalter 20 umgeschaltet, so daß eine Verbindung mit einer Leitung 25 und damit mit einem Speicher 26 erfolgt. Außerdem wird, wie durch Pfeile 27 und 28 angedeutet, von der Steuerelektronik aus auch eine Veränderung der Blende 15 und der Aufnahmewerte der Kamera 18 bewirkt.

Nach der Aufnahme eines Bildes mit harter Strahlung im Speicher 1 und eines Bildes mit weicher Strahlung im Speicher 2 erfolgt mittels der Steuerelektronik 23 über eine Schaltleitung 29 die Ausgabe des in dem Speicher 21 vorhandenen Bildes über eine Leitung 30, die über eine Schwellwertstufe 31 und einen verstellbaren Widerstand 32 zu einer Additionsstufe 33 führt. Andererseits kann dann die Steuerelektronik über eine Leitung 34 auch das Bild aus dem anderen Speicher 26 abrufen, so daß über eine Leitung 35 und eine Schwellwertstufe 36 sowie einen variablen Widerstand 37 ebenfalls eine Verbindung zur Additionsstufe erhalten wird. Das Signal der Additionsstufe 33 wird dann über eine Leitung 38 an einen Monitor 39 abgegeben, auf dem das Röntgenbild sichtbar gemacht wird.

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In der Figur 2 ist in einem Diagramm die durch den Körper 8» der Figur 3 vom Bündel 7 der Intensität J_Q durchkommenden Strahlenintensitäten J an der Ordinate gegenüber der zunehmenden Dicke χ des Körpers 8' an der Abszisse aufgetragen. Dabei müßte sich bei Verwendung weicher Strahlen, wenn man von den Stufen absieht,, die Kurve 40 ergeben und für die Verwendung harter Strahlen die Kurve 41, wovon die erstere schneller "abfällt als die zweite. Hinsichtlich einer Umschaltung von der einen Kennlinie 40 auf die Kennlinie 41 ist die untere Begrenzung 42 vorgesehen und in der Gegenrichtung von der Kurve 41 auf die Kurve 42 die Intensität, die durch die gestrichelte Linie 43 angedeutet ist. Die Um-schaltpunkte entsprechend den Linien 42 und 43 sind durch die Schwellwertstufen 31 und 36 gegeben.

Zur Verarbeitung der aus den Speichern 21 und 26 entnehmbaren Signale können auch Kennlinien-Änderungsvorrichtungen 44 und 45 vorgesehen sein, die über Widerstände 32· und 37· mit der Additionsstufe 33 verbunden sind. Wie in Figur 5 dargestellt, können die beiden Kennlinien 46 und 47 eingestellt werden, die dann an der Additionsstufe 33 zu der resultierenden Kennlinie 48 zusammengefaßt werden, die zwischen den beiden Kenn» linien 46 und 47 liegt.

Bei der Anordnung nach Figur 6 sind die Schwellwertstufen mit 31' und 36' bezeichnet und den Speichern und 26 vorgeschaltet. Einen weiteren Unterschied zur

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Figur 1 stellt eine Fensterschaltung 49 dar, die zwischen dem Addierer 33 und dem Monitur 39 liegt. Die Wirkungsweise dieser Anordnung stimmt mit derjenigen überein, die am Ende der allgemeinen Beschreibung angegeben ist.

10 Patentansprüche
6 Figuren

Leerseite

Claims

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Patentansprüche

Verfahren zur Herstellung von Röntgenbildern, bei dem eine Probe mittels eines Röntgenfernsehaufnahmegerätes abwechselnd mit Röntgenstrahlen verschiedener Wellenlänge (Härte) durchstrahlt wird und bei dem die entstehenden Bildsignale in einer Fernsehwiedergabevorrichtung zu einem Bild zusammengesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß aus den jeweiligen Aufnahmen die günstig dargestellten Flächenelemente zum Bild aneinandergefügt werden, indem die Bildsignale der verschiedenen Röntgenwellenlängen (Härte) eingespeichert und aus dem Hartstrahlenbild sowie aus dem Weichstrahlenbild die Flächenelemente mit den jeweils besseren Kontrasten genommen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Aufnahmen eingespeichert werden, dh. eine, die mit Strahlen hoher Röhrenspannung (harten Strahlen, etwa über 100 kV), und eine, die mit Strahlen niederer Röhrenspannung (weichen Strahlen, etwa unter 60 kV) hergestellt ist, und daß dabei zur Einspeicherung nur Signale gelangen, deren Amplitude bei der Weichstrahlenaufnahme oberhalb und bei der Hartstrahlenaufnahme unterhalb einer Schwelle liegt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwelle durch ei- ne Vorrichtung zur Veränderung der Kennlinie ersetzt ist, wobei die Kennlinien so gewählt werden, daß sich eine resultierende Kennlinie ergibt, die zwischen denjenigen für weiche und harte Strahlung liegt.

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4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Wiedergabevorrichtung eine Hardcopy-Aufnahmeeinheit ist.
5. Röntgenfernsehgerät mit einer Durchleuchtungsvorrichtung mit einer Strahlenquelle, die abwechselnd Röntgenstrahlung hoher und tiefer Röhrenspannung abgeben kann, und einer Fernsehaufnahme- und -wiedergabevorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Je einen Bildspeicher für die Bilder, die mit unterschiedlicher Spannung hergestellt sind, wobei zwischen der Aufnahmevorrichtung und der Wiedergabevorrichtung Schaltmittel liegen, welche bei der Umschaltung der Röhrenspannung jeweils den Speicher wechseln, sowie Schaltmittel, welche nach der Einspeicherung der Bildsignale gleichzeitig eine Verbindung beider Speicher mit der Wiedergabevorrichtung bewirken, und daß der Schaltweg eine Schwellwertschaltung enthält.
6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Schwellwertschaltung durch elektrische Schaltmittel zur Veränderung der Kennlinie ersetzt ist.
7. Gerät nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch eine Tiefpaßverschleifung der Umschaltstellen.

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8. Röntgenfernsehgerät mit einer Durchleuchtungsvorrichtung, die eine Strahlenquelle enthält, die abwechseln Röntgenstrahlung hoher und tiefer Röhrenspannung abgeben kann, und einer Fernsehaufnahme- und -Wiedergabeeinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet d ti r c h Je einen Bildspeicher für die Bilder hoher bzw. tiefer Spannung, die über einen Hochpaß und einen Tiefpaß sowie eine Additionsstufe mit einem Wiedergabegerät verbunden sind, wobei zwischen der Aufnahmekopf richtung und der Wiedergabevorrichtung liegend© Schaltmittel vorgesehen sind, welche bei der Umschaltung ü.er fadenspannung den Speicher wechseln, sowie Schalt» mittel, welche nach der Einspeicherung der Bildsignale gleichzeitig eine Verbindung der Speicher mit der Wiedergabevorrichtung bewirken.
9° Gerät nach Anspruch 8, dadurch, ge.kennzeichnet , daß der Signalweg eine Schwell" wertschaltung enthält.
10. Gerät nach Anspruch 8, gekenn zeichne durch eine Tiefpaßverschleifung der Umsehalt= stellen.