DE3211944A1

DE3211944A1 - Strahlungsuntersuchungsgeraet mit filmspeicher

Info

Publication number: DE3211944A1
Application number: DE19823211944
Authority: DE
Inventors: Johan Willem 5621 Eindhoven Haarman
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1981-04-03
Filing date: 1982-03-31
Publication date: 1982-11-11
Also published as: NL8101667A; GB2096440A; JPS57177136A; FR2503397A1

Description

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N.V. Philips'Gloeilampenfabrieken PHN 9989 Strahlungsuntersuchungsgerät mit Filmspeicher

Die Erfindung betrifft ein Strahlungsuntersuchungsgerät, in dem eine bildformende Anordnung und eine Bildaufzeichnungsanordnung mit einem Detektor für die Aufzeichnung der Bildinformationen vorgesehen sind.

Ein derartiges Gerät ist in Form eines Röntgendiagnostikgerätes aus der US-PS 4,220,890 bekannt. Mit dem dort beschriebenen Gerät lassen sich von einem Objekt Bilder erzeugen und auf einem Film festhalten. Diese Filmbilder sind üblicherweise verhältnismäßig großformatig, weil die Bilder darauf für spätere Diagnose kontrastreich sein müssen. Großformatige Filmbilder erfordern viel Filmmaterial und bei ihrer Archivierung hat das große Format einige wesentliche Nachteile. So ist das selektive Aufsuchen für eine spätere Betrachtung schwer und das Aufbewahren erfordert viel Raum. In der US-PS 3,700,329 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem durch die Verwendung stark verbesserten Filmmaterials, insbesondere für die Archivierung, mit Kleinbildfilmformat ausgekommen werden kann. Dabei ist jedoch ein Nachteil, daß der Film zur Erfüllung der gestellten Anforderungen verhältnismäßig teuer ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Strahlungsuntersuchungsgerät zu schaffen, daß die erwähnten Nachteile nicht hat.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Strahlungsuntersuchungsgerät eingangs erwähnter Art dadurch gelöst, daß die Bildaufzeichnungsanordnung mit einer Filmkamera zum Aufzeichnen von Bildern auf einem verhältnismäßig kleinen Filmformat, einer Filmentwickelanordnung, einer Filmabtast-

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anordnung zum Lesen der auf diese Weise aufgezeichneten Bilder, einem Analog-Digital-Wandler und einer Aufzeichnungsanordnung für digitale Signale ausgerüstet ist.

In einem erfindungsgemäßen Gerät sind die zwei Funktionen des Filmbildes, d.h. die Detektion eines Bildes für mögliche spätere Bildverarbeitung (der Pufferspeicher) und die Wiedergabe diagnostischer Bilder voneinander getrennt. Werden die Filmaufnahmen nur als Pufferspeicher verwendet, brauchen sie keine für direkte Diagnose erforderliche hohe Bildgüte, wie einen Gammawert, zu haben. In bekannten Anordnungen ist die Funktion der Detektion und der Bildwiedergabe immer kombiniert, wodurch oft mit einem großen Filmformat und mit Filmmaterial mit hohem Gammawert gearbeitet werden muß.

In einem erfindungsgemäßen Gerät sind diese Funktionen voneinander getrennt, dadurch kann für die Pufferspeicherfunktion mit einem kleinen Filmformat des normalen FiImmaterials mit einer verhältnismäßig niedrigen Qapfindlichkeit gearbeitet werden. Für die Aufzeichnung diagnostischer Bilder z.B. für direkte Diagnose oder für die Archivierung wird das Pufferfilmbild nach dem Entwickeln beispielsmse optisch gelesen und über Digitalisierung beispielsweise an einem Monitor dargestellt oder auch einer digitalen Bildaufzeichnungsanordnung zugeführt, die beispielsweise mit Hilfe einer Hardcopy-Anordnung das Bild wiedergeben kann.

Vorteile der Verwendung von Kleinbildfilm als Pufferspeicher beispielsweise in bezug auf elektronische Pufferspeicher sind die niedrigen Kosten, der hohe dynamische Bereich, die hohe Auflösung und somit die hohe Informationsdichte, die schnelle Aufzeichnung, die einfache Verarbeitung und die guten Langzeitspeichereigenschaften.

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Eine bevorzugte Ausführungsform nach der Erfindung enthält eine Röntgenbildverstärkerröhre, an die eine Kleinbildfilmkamera angeschlossen ist. Nach Bedarf kann dazu eine Fernsehkamera mit einer Viedeoaufzeichnungsanordnung angeschlossen sein.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine Anordnung zum Kombinieren digitalisierter Bilder aufgenommen, wodurch nur mit einer geringfügigen Ergänzung der Geräte, die ohnehin schon mit digitalisierten Bildern arbeiten, Bildsummierung und Bildsubtraktion durchführbar sind.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform enthält einen Detektor mit einem aus getrennt lesbaren Detektoren bestehenden Feld. Diese Anordnung kann mit einem Röntgenstrahier mit einem Kollimator zur Bildung eines schmalen fächerförmigen Bündels ausgerüstet sein, wobei der Detektor ein Linienfeld aus Detektorzellen bildet. Dieses Gerät kann weiter beispielsweise als Röntgen-, als Emissionsoder als akustischer Abtaster oder als Scanographen oder entsprechend einem in der US-PS 4,179,100 beschriebenen Gerät ausgeführt sein. Die letztgenannte Ausführungsform ist dabei vorzugsweise mit einer Röntgenbildverstärkerröhre als Detektor versehen.

An erfindungsgemäße Geräte kann eine Hardcopy-Anordnung zum selektiven Herstellen zu archivierender oder zu studierender Hardcopybilder angeschlossen sein.

Anhand der Zeichnung werden nachstehend einige bevorzugte Ausführungsbeispiele nach der Erfindung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Röntgen-Bildverstärker-Fernsehgerätes,

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Röntgenuntersuchungsgerätes nach der Erfindung, das mit einem fächerförmigen Bündelstrahl arbeitet,

Das Strahlungsuntersuchungsgerät nach Fig. 1 enthält eine Röntgenröhre 2 zum Erzeugen eines Röntgenstrahles 4, mit dem ein Objekt 6 durchstrahlt werden kann. Ein Bildinformation tragender Teil 8 des Röntgenstrahl wird auf bekannte Weise von einer Röntgenbildverstärkerröhre 10 detektiert.

Dazu enthält die Röhre 10 einen Eingangsschirm 12 mit einer Leuchtstoffschicht - beispielsweise gemäß der Beschreibung in der US-PS 3,825,763 - auf der eine Photokathode angebracht ist.

Mit einer Oberflächenreduzierung in der Größenordnung von 10 wird von der Photokathode ein Elektronenbild an einem Ausgangsschirm 14 geformt, der ebenfalls eine Leuchtstoffschicht enthält. In dieser Schicht wird das Elektronenbild in ein lichtoptisches Bild umgewandelt, das an einer Ausgangsseite 16 der Röhre auslesbar ist.

Mit einem optischen System, von dem nur ein halbdurchlässiger Spiegel 18 dargestellt ist, kann das Ausgangsbild sowohl auf ein Eingangsfenster 20 einer Fernsehaufnahmeröhre 22 als auch auf eine Filmkamera 24 projiziert werden. Beispielsweise ist die Filmkamera 24 hier eine 35-mm-Kamera. Das Gerät enthält weiter eine Filmentwickelanordnung 26 sowie eine Filmabtastanordnung 28, die über einen Filmtransporter 30 miteinander verbunden sind. Die Filmabtast- anordnung ist mit einer Lichtquelle 32, einem Schaltmechanismus 34 zum Einstellen auf unterschiedliches Filmformat, beispielsweise zwischen 35 und 105 mm, mit einem Linsensystem 36 für eine bildpunktweise Projektion auf einen Detektor 38 für weitere punktweise Verarbeitung in einem Computer 40 ausgerüstet. An den Computer kann eine mag-

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netische Speicheranordnung 42 und eine Anordnung 44 für optische Aufzeichnung digitaler Signale angeschlossen sein.

Vom Objekt 4 werden 35 mm Filmbildaufnahmen hergestellt, die entwickelt und im Filmabtaster 28 ausgelesen und dann in digitale Bildinformation umgewandelt werden. Diese Bildinformation kann über den Computer 40 im Magnetspeicher 42 oder im optisch digitalen Speicher 44 gespeichert werden.

Zu jeder Zeit kann aus der Bildinformation mit einer Hardcopy- Anordnung 46 ein visuell zu stundierendes Bild mit einem geeigneten Bildformat erzeugt werden. Das Gerät kann weiter mit einem Fernsehmonitor 48 für die Darstellung sowohl direkter Bilder der Fernsehaufnahmeröhre 22 ggf. aus einem Mehrspurenvideoplattenspeicher 50 als auch von Bildern aus einem der Digitalspeicher, in diesem Fall über einen Digital-Analog- Wandler 52, ausgerüstet sein. Der Videospeicher 50 kann auch für die Kontrolle zur direkten Prüfung der Güte des Bildes nach einer Bildaufnahme oder zur Prüfung der Güte des Bildes hinsichtlich der Beleuchtung usw. benutzt werden. Die Bilder brauchen dabei an sich nicht eine diagnostisch hohe Güte zu besitzen, können aber schon darüber Aufschluß geben, ob weitere Bildaufnahmen erforderlich sind oder nicht und dadurch, ob der Patient das Gerät verlassen darf. Es sei dabei bemerkt, daß diese Prüfung sich nur auf die Bilder erstreckt, die über einen Fernsehkreis direkt erhalten worden sind. Über die Filmbehandlung mit der Kleinbildkamera kann daraus keine Information erhalten werden. Es kann daher vorteilhaft sein, beim Verfahren der Filmbehandlung eine Vergleichsnorm, beispielsweise in Form eines ©nsitometrisehen Teils für eine automatische Verfahrensteuerung in der Filmentwickelanordnung zu verwenden. Übrigens ist die Schwärzung für diese Bilder weniger kritisch, da sie nur als Pufferspeicher dienen und in dieser Hinsicht nach der Digitali-

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sierung immer noch optimiert werden können.

Aus einer großen Reihe von Kleinbildfilmaufnahmen, ggf. einem Cinefilm, kann daher nach Abruf einer auszuwählenden geringen Anzahl ein Hardcopybild hergestellt werden. Bereits dadurch kann eine wesentliche Einsparung an Filmmaterial erreicht werden, sogar dann, wenn die Hardcopy-Bilder noch großformatige Filmbilder sind. Für die Kennung der Filmbilder kann d?r Bildaufzeichnungsanordnung eine Informationsanordnung 54 zugegeben sein, die von einer Steuereinheit 56 steuerbar ist, beispielsweise mittels einer Magnetkarte, die Patfentendaten, Bildnumerierung, aber auch Bearbeitungsaufträge für die Kamera und den Filmentwickler tragen kann.

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Diese Informationen können beispielsweise jeweils zwischen zwei Bildern oder am Rande der Bilder auf dem Film angebracht werden. In einem derartigen Gerät ist durch die bereits vorhandenen digitalisierten Bilder nur eine geringe technische Erweiterung zum Verwenden digitaler Bildkombination erforderlich. Dazu kann dem Gerät eine Bildkombinationsanordnung 58 zugeordnet sein. Eine derartige Bildkombinationsanordnung ist an sich aus der US-PS 4,204,225 bekannt, in der diese Anordnung insbesondere für Bildw ²⁵ integrierung und Bildsubtraktion ausgerüstet ist. Ein jedes in den Speicher des Computers eingeschriebene Bild kann dabei mit jedem anderen Bild kombiniert werden. Auch kann eine Reihe von Bildern summiert und zusammen mit anderen Bildern kombiniert werden. Für die Wiedergabe der auf diese Weise geformten Bilder kann ein zweiter Fernsehmonitor 59 aufgenommen sein.

Beispielsweise kann für die Subtraktion zwischen einem laufenden Bild und einem bereits früher geformten Bild das laufende Bild aus dem Analog-Digital-Wandler der Anordnung 58 direkt zugeführt werden. Auch kombinierte Bilder

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wie Subtraktionsbilder können als Hardcopy-Bilder festgehalten werden.

Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform enthält einen Röntgenstrahier 60 mit einer schlitzförmigen Blende 62 zum Erzeugen eines fächerförmigen Röntgenstrahlenbündels 64, mit dem ein auf einem Untersuchungstisch 66 liegender Patient 68 durchstrahlt werden kann. An der Unterseite des Untersuchungstisches befindet sich eine Röntgenbildverstärkerröhre 70 mit einem Eingangsschirm 72, wodurch das Röntgenstrahlungsbündel 64 nach dem Durchsetzen des Patienten in Form eines Schlitzes 74 eingefangen wird. Die Röntgenbildverstärkerröhre ist vorzugsweise eine 14-Zoll-Röhre gemäß der US-PS 4,213,055. Durch translatorische Bewegung oder Rotation, beispielsweise durch Schwenkbewegungen der Röntgenstrahlungsquelle mit der Blende um einen Fokuspunkt 76, läßt sich das Röntgenstrahlungsbündel in einer Richtung quer zur Ebene des Fächers bewegen. Hierdurch kann ein einem Feld 78 entsprechender Teil des Patienten zeilenweise abgetastet werden.

Die Abtastung des je Abtastbewegung zu untersuchenden Gebietes wird somit durch die Größe des Eintrittsfensters der Röntgenbildverstärkerröhre sowie durch die Lage bestimmt, die er in bezug auf die Quelle und den Patienten einnimmt. Auch in diesem Hinblick ist die Röhre möglichst nahe unter dem Untersuchungstisch montiert. Für die unterschiedlichen Methoden der Abtastung und weiteren Signalverarbeitung mit einem derartigen Gerät sei auf die US-PS 4,179,100 und auf PHN 9820 verwiesen. An einer Austrittsseite 80 der Röhre 70 ist über eine Verteilungsoptik 82 wieder eine 35-mm-Kamera 84 angeschlossen, der ein jedes der Schlitzbilder festlegen kann. Durch Anpassung der Filmvorschubgeschwindigkeit an die Bewegungsgeschwindigkeit des Schlitzes 74 über den Eingangs sdtirm können die

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Schlitze auch bei mitbewegender Röntgenbildverstärkerröhre oder mitbewegendem Zeilendetektor nebeneinanderliegend ptotographiert werden. Auch kann bei synchronisierter Filmbewegung in einem Hub eine Großbildaufnahme festgelegt werden. Nach dem Entwickeln, Lesen usw. können daraus über den Computer wieder Hardcopys hergestellt werden.

Die Kamera 84 ist wiederum, gegebenenfalls über eine Filmspeicheranordnung, an eine Filmentwickelanordnung mit einem Filmabtaster, einem Analog-Digital-Wandler usw. angeschlossen, entsprechend der anhand der Fig. 1 beschriebenen Ausführungsform und hier als eine einfache Filmbearbeitungseinheit 86 angegeben, an die auch hier eine Aufzeichnungsanordnung 88 für digitale Signale und eine Harcopy-Einheit 89 anschließbar sind. An die Röntgenbildverstärkerröhre ist hier weiter eine Fernsehaufnahmeröhre 90 angeschlossen, die ein Teil eines Röntgenfernsehbildverstärkerkreises 92 beispielsweise gemäß der Beschreibung in der GB-PS 1 278 944 ist. Mit Hilfe einer Signalverarbeitungsanordnung 94 kann eine "on-line"-Signalverarbeitung erfolgen und können mit dem Computer mittels bekannter Fenstertechniken Bilder mit an sich nur geringen Kontrastunterschieden für die Wiedergabe an einem Monitor mit diesen Kontrastunterschieden gebildet werden.

Weitere Anwendungen können beispielsweise in Videofluorographie in der Ausrüstung mit einer 35-mm-Kamera zur Bildung kleiner Bilder mit einem Filmprozessor, einer FiImabtastanordnung, einem Analog-Digital-Speicher und einer Hardcopy-Anordnung gefunden werden. Auch hier läßt eich eine wesentliche Filmersparnis erreichen, indem anhand von Kleinbildfilmbildern die für die weitere Betrachtung oder Speicherung zu verwendenden Bilder ausgewählt werden.

Erfindungsgemäße Systeme sind mit einem Analog-Bjg.tal-Wandler

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und einem Computer versehen, der in der Praxis eine Mikroprozessoreinheit ist, an die eine Aufzeichnungsanordnung zum Aufzeichnen digitaler Signale angeschlossen ist.

An eine erfindungsgemäße Anordnung beispielsweise in der Ausrüstung mit einem Gerät für die optische Aufzeichnung digitaler Signale läßt sich auf einfache Weise ein Archivierungssystem anschließen. Denn die für die Archivierung ausgewählten Bilder können "on-line" auf einer optischer Platte festgelegt und dabei mit Patientenkennung und mit Informationen zum späteren Aufrufen der Bilder versehen werden.

Auch ist durch die Verwendung von Kleinbildfilm als Pufferspeicher die Verbindung zwischen einem Röntgengerät und dem Archivierungssystem gelöst. Hierbei ist weiter eine größere Freiheit zum Koppeln bestimmter Röntgengeräte mit Archivierungssystemen entstanden. VäHig analog dem Umwandeln der vom Röntgengerät zu formenden Bilder in optisch registrierte digitale Bildinformationen können auch bereits bestehende Großbildfilmbilder, beispielsweise aus einem bereits aufgebauten Archiv, in optisch registrierte digitale Bildinformationen umgewandelt werden. Gleiches gilt selbstverständlich für Bilder, die mit Hilfe anderer als Röntgengeräte erzeugt sind, beispielsweise in Ultraschallgeräten oder in Geräten, wie sie für Nuklearheilkunde-Untersuchungen verwendet werden.

Statt einer Kleinbildphotokamera kann auch mit Cinefilm gearbeitet werden. Die Cinebilder werden über eine Fernsehkamera beispielsweise auf einer 500-Spuren-Videoplatte festgelegt. Nach einem Aufnahmezyklus werden die Bilder abgespielt und der Arzt kann ein jedes der Bilder identifizieren, von dem er eine Hardcopy haben möchte oder die er auf-

bewahren möchte. Diese Informationen werden dem Computer

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zugeführt. Der Cinefilm kann dabei entwickelt werden, wonach der Filmabtaster bzw. der Analog-Digital-Wandler nur die identifizierten Bilder verarbeitet.

An den Stellen, an denen in den beschriebenen Ausführungsbeispielen eine 35-mm-Kamera benutzt ist, kann auch beispielsweise mit einer anderen Filmformatkamera wie einer 70-105 mm Kamera gearbeitet werden. Die Bilder verbessern sich mit der Größe des Filmformates, aber die Kostener-

¹Q sparnis wird geringer. Für jede Anwendung kann eine optimale Wahl getroffen werden.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE:

1 \ Strahlungsuntersuchungsgerät, in dem eine bildformende Anordnung und eine Bildaufzeichnungsanordnung mit einem Detektor für die Aufzeichnung von Bildinformationen vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildaufzelchnungsanordnung mit einer Filmkamera (24; 84) zum Aufzeichnen von Bildern auf einem relativ kleinen Filmformat, einer Filmentwickelanordnung (26) mit einer Filmabtastanordnung (28) zum Lesen der auf diese Weise aufgezeichneten Bilder, mit einem Analog-Digital-Wandler und einer Auf-Zeichnungsanordnung (42, 44) für digitale Signale ausgerüstet.
2. Strahlungsuntersuchungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildaufzeichnungsanordnung eine Röntgenbildverstärkerröhre (10) und eine auf ein Austrittsfenster (16) dieser Röhre ausgerichtete Kleinbildkamera (24) enthält,
3. Strahlungsuntersuchungsgerät nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß neben der Kleinbildfilmkamera (24) eine Fernsehkamera (22) mit einer Videoaufzeichnungsanordnung (50)Aas Austrittsfenster (16) der Röntgenbildverstärkerröhre (10) ausgerichtet ist.
4. Strahlungsuntersuchungsgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Anordnung für digitale Bildbearbeitung (94) enthält.
5. Strahlungsuntersuchungsgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet. daß die bildformende Anordnung

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ein Tomographiesystem ist und die Bildbearbeitungsanordnung für eine genaue Überlagerung der zu kombinierenden Bilder ausgerüstet ist.
6. Strahlungsuntersuchungsgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Bildauswahlanordnung sowie eine Hardeopy-Anordnung (46) für eine selektive Erzeugung von Hardcopys enthält.
7. Strahlungsuntersuchungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die BiIdaufzeichnungsanordnung mit einer Anzahl getrennt lesbarer Röntgendetektoren ausgerüstet ist.
8. Strahlungsuntersuchungsgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die bildformende Anordnung mit einer Röntgenabtastanordnung ausgerüstet ist, in der ein Röntgenstrahier (60) mit einem Kollimator (62) zum Erzeugen eines schlitzförmigen Röntgenstrahlenbündels (64) versehen ist.
9. Strahlungsuntersuchungsgerät nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildaufzeichnungsanordnung eine Fernsehaufnahmeröhre enthält, die zum Aufzeichnen

^2Γ) von Videosignalen mit einer hohen Auflösung und einem hohen dynamischen Bereich angepaßt und ausgerüstet ist.
10. Strahlungsuntersuchungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennz ei chnet, daß die Filmabtastanordnung mit einer Grundabtastanordnung und einem für die Anpassung an verschiedene Filmformate einstellbaren optischen System ausgerüstet ist.