DE3319309A1

DE3319309A1 - Roentgendiagnostikeinrichtung mit einem flachbildverstaerker

Info

Publication number: DE3319309A1
Application number: DE19833319309
Authority: DE
Inventors: Jörg Dipl.-Ing. 8520 Erlangen Haendle
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1983-05-27
Filing date: 1983-05-27
Publication date: 1984-11-29
Also published as: US4606064A; JPS6073505U

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen Berlin und München VPA 83 P 3 1 6 3 DE

Röntgendiagnostikeinrichtung mit einem Flachbildverstärker

Die Erfindung betrifft eine Röntgendiagnostikeinrichtung mit einer Röntgenröhre, einem Flachbildverstärker, einem angekoppelten Fernsehaufnahmesystem, einer Zentraleinheit und einem Monitor. Eine derartige Röntgendiagnostikeinrichtung dient zur Wiedergabe von Röntgenbildern auf dem Monitor.

In der DE-OS 23 41 676 ist eine Röntgendiagnostikeinrichtung beschrieben, bei der im Strahlengang auf den Patienten folgend ein Röntgenbildverstärker mit einer Elektronenoptik angeordnet ist. Dessen verkleinertes Ausgangsbild wird von einer Fernsehkamera aufgenommen und auf einem Monitor wiedergegeben. Durch Umschaltung der an den Elektroden des Röntgenbildverstärkers angelegten Hochspannung läßt sich die Elektronenoptik variieren, so daß ein bestimmter, gegenüber der maximalen Eingangsfläche kleinerer Bereich des Eingangsfeldes auf dem Ausgangsleuchtschirm des Röntgenbildverstärkers abgebildet wird. Dadurch erscheinen die von den Röntgenstrahlen durchdrungenen Teile des Patienten auf dem Monitor vergrößert. Eine derartige Vergrößerung nennt man Zoomen.

In der US-PS 41 04 516 ist eine Röntgendiagnostikeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 beschrieben, bei der ein von einer Röntgenstrahlenquel-Ie ausgehendes Strahlenbündel durch einen Flachbildverstärker, dessen Ausgangsleuchtschirm die gleiche Größe

Gse 2 Ler / 16.05.1983

wie sein Eingangsschirm aufweist, in Licht umgewandelt wirdο Über eine Optik wird das Ausgangsbild des Flachbildverstärkers auf dem Target einer Fernsehkamera abgebildet, das gesteuert von einem Steuergenerator abgetastet wird. Das abgetastete Videosignal wird auf dem Monitor wiedergegeben. Da in dem Flachbildverstärker keine elektronenoptische Verkleinerung stattfindet, läßt sich das auf dem Monitor dargestellte Röntgenbild in seiner Größe durch elektronenoptische Veränderungen nicht beeinflussen»

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, eine Röntgendiagnostikeinrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß eine Veränderung der Abbildungsgröße auch · bei der Verwendung einer Röntgenfernsehkette mit Flachbildverstärker erfolgen kann=

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Bildspeicher an dem Fernsehaufnahmesystem und dem Monitor angeschlossen und mit seinem Takteingang mit der Zentraleinheit verbunden ist, daß an der Zentraleinheit Einstellmittel angeordnet sind, die auf die Zentraleinheit derart einwirken, daß das Verhältnis Vertikal-/Horizontalfrequenz des Fernsehaufnahmesystems um einen Faktor N reduziert, das Verhältnis der Bildpunkttaktfrequenz des Bildspeichers zur Horizontalfrequenz um den gleichen Faktor N erhöht und der Einlesevorgang in den Bildspeicher in Zeilen- und/oder Spal-■ tenrichtung verzögerbar ist, so daß nur ein wählbarer Bildausschnitt auf dem Monitor darstellbar ist. Durch diese Anordnung wird zwar die gesamte Fläche des Targets der Fernsehaufnahmeröhre abgetastet, aber nur ein Teil der Fläche in den Bildspeicher abgespeichert_? dessen Inhalt auf dem gesamten Leuchtschirm des Monitors wiedergegeben wird« Dadurch läßt sich also auch bei einem Flachbildverstärker das Bild zoomen.

Ein kompakter Aufbau der Röntgendiagnostikeinrichtung ergibt sich, wenn der Flachbildverstärker und die Fernsehaufnahmeröhre des Fernsehaufnahmesystems derart kombiniert sind, daß der Ausgangsschirm des Flachbildverstärkers mit dem Eingangsschirm der Fernsehaufnahmeröhre gekoppelt ist. Die üblichen Komponenten einer Röntgenanlage lassen sich verwenden, wenn das Bild des Ausgangsleuchtschirmes des Flachbildverstärkers durch eine Optik auf dem Target der Fernsehaufnahmeröhre des Fernsehaufnahmesystems abgebildet wird.

Der Zoomvorgang läßt sich leichter steuern und einstellen, wenn die Zentraleinheit zwei Taktgeber aufweist, die mit einem Steuergenerator verbunden sind, wenn der erste Taktgeber mit Ablenkspulen der Fernsehaufnahmeröhre verbunden ist, wenn der zweite Taktgeber an dem Bildspeicher angeschlossen ist, und wenn die Einstellmittel einen ersten Einsteller für die Frequenz des ersten Taktgebers und wenigstens einen zweiten Einsteller für die Verzögerung des Taktes des zweiten Taktgebers aufweisen. Ein einfacher Aufbau ergibt sich, wenn der erste Taktgeber aus mit einem Taktgenerator verbundenen Teilern besteht, deren Teilerverhältnis durch den ersten Einsteller wählbar ist.

Der zweite Taktgeber läßt sich auf einfache Weise realisieren, wenn er eine erste Zeitstufe aufweist, der die Vertikalimpulse zugeführt sind, wenn an der ersten Zeitstufe eine zweite Zeitstufe angeschlossen ist, die mit dem ersten Eingang eines ersten UND-Gliedes verbunden ist, dessen zweiter Eingang mit den Horizontalimpulsen beaufschlagt wird, wenn an dem Ausgang des ersten UND-Gliedes eine Reihenschaltung einer dritten und einer vierten Zeitstufe angeschlossen ist, wenn das Ausgangssignal der vierten Zeitstufe dem einen Eingang eines

zweiten UND-Gliedes zugeführt ist, dessen zweiter Eingang ebenfalls mit den Horizontalimpulsen beaufschlagt wird, und wenn die erste Zeitstufe und die dritte Zeitstufe durch den zweiten Einsteller in ihrer Zeitdauer variierbar sind.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:
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Fig. 1 eine Röntgendiagnostikeinrichtung mit einer Röntgenfernsehkette zur Erläuterung des Erfindungsgedankens ,

Fig. 2 den prinzipiellen Aufbau einer speziellen

Bildverstärker-Fernsehaufnahmeröhre und ein Blockschaltbild der in Figur 1 dargestellten Röntgenfernsehkette, und

Fig. 3 ein Blockschaltbild eines der in Figur 2

dargestellten Taktgebers.

In der Figur 1 ist eine von einem Hochspannungsgenerator 1 betriebene Röntgenröhre 2 dargestellt, die ein Strahlenbündel aussendet_? das einen Patienten 3 durchdringt und auf den Eingangsleuchtschirm eines Röntgen-Flachbildverstärkers 4 ein Strahlenbild wirft. Das Ausgangsbild des Flachbildverstärkers 4 wird beispielsweise von einer Optik 5 auf das Target einer Fernsehaufnahmeröhre einer Fernsehkamera 6 abgebildet. Das vom Target der Fernsehaufnahmeröhre der Fernsehkamera 6 abgetastete Videosignal wird in einen Bildspeicher 7 eingelesen und auf dem Monitor 8 dargestellt. Eine Zentraleinheit 9 steuert den synchronen Ablauf der Signalerzeugung und -verarbeitung der Fernsehkamera 6, des Bildspeichers 7 und des Monitors 8.

In der Figur 2 ist die Röntgenfernsehkette 4 bis 9 dargestellt. Als Röntgenbildwandler und Fernsehaufnahmesystem dient eine kombinierte Anordnung mit einem Flachbildverstäkerteil 4 und einem Fernsehaufnahmeröhrenteil 6. Sie weist ein Gehäuse 10 mit einem Vakuumfenster 11 auf, das aus Aluminium gebildet sein kann. In Strahlenrichtung hinter dem Vakuumfenster 11 ist eine Trägerplatte 12, beispielsweise auch aus Aluminium, angeordnet, auf der ein Röntgenleuchtschirm 13 (z.B.

Cäsium-Jodid) aufgedampft ist, auf dem sich eine Fotokathode 14 befindet. Nach einem Zwischenraum ist ein weiteres Schichtsystem angeordnet, das aus einer Trägerschicht 17 besteht, auf der auf der Bildverstärkerseite ein Leuchtschirm 16 aufgedampft ist. Vor diesem Leuchtschirm 16 befindet sich eine elektronendurchlässige, leitende, lichtreflektierende Schicht 15, die beispielsweise aus Aluminium bestehen kann. Diese Schicht 15 dient in bekannter Weise zur Reflexion des in dem Leuchtschirm 16 erzeugten Lichtes. Auf der Trägerschicht 17, die beispielsweise aus einer Glasfaserplatte bestehen kann, ist auf der Seite des Fernsehaufnahmeröhrenteiles 6 eine lichtdurchlässige Leitschicht 18 aufgebracht, die beispielsweise aus SnOp besteht. Als nächstes ist auf der Leitschicht 18 ein Fotohalbleiter 19, beispielsweise CdSe, aufgetragen.

An der anderen Seite des Gehäuses sind eine Kathode 20 und Elektroden 21 angeordnet. Von der Kathode 20 geht ein Elektronenstrahl 22 aus, der von Ablenkspulen 23 abgelenkt wird. Der Elektronenstrahl 22 tastet den Fotohalbleiter 19 ab. Wird zur Abtastung mit langsamen Elektronen gearbeitet, so ist vor dem Fotohalbleiter ein gitterförmiges Feldnetz 24 angeordnet.

Das Videosignal wird von der Leitschicht 18 durch einen

auf Masse gelegten Widerstand 25 abgeleitet, an dem ein Videoverstärker 26 angeschlossen ist. Das Ausgangssignal des Videoverstärkers 26 wird in einem Analog/Digital-Wandler (A/D-Wandler 27) digitalisiert und dem BiIdspeicher 7 zugeführt. Der Ausgang des Bildspeichers 7 ist mit einem Digital/Analog-Wandler (D/A-Wandler 28) verbunden, der das gespeicherte digitale Signal in ein analoges Videosignal umwandelt und auf dem Monitor 8 darstellt.

Die Zentraleinheit 9 weist einen Steuergenerator 29 mit einem Taktgenerator 36 auf, an dem der Monitor 8 und zwei Taktgeber 30 und 31 angeschlossen sind. Der erste Taktgeber 30 besteht beispielsweise aus Teilern, deren Teilerverhältnis durch einen an dem Steuergenerator 29 angeordneten ersten Einsteller 33 und damit die von der Frequenz des Taktgenerators 36 abgeleiteten Frequenzen des ersten Taktgebers 30 für die Ablenkung des Elektronenstrahles 22 der Fernsehaufnahmeröhre 6 verändert werden kann. An dem ersten Taktgeber 30 ist ein Ablenkverstärker 32 angeschlossen, der mit den Ablenkspulen 23 verbunden ist. Der zweite Taktgeber 31 ist mit dem Bildspeicher 7 verbunden. Zwei weitere Einsteller 34 und 35, die ebenfalls an dem Steuergenerator 29 angeordnet sind₉ ermöglichen eine Beeinflussung des zweiten Taktgebers 31·

Anhand der Figur 3 wird nun die Funktionsweise dieses zweiten Taktgebers 31 näher erläutert, der eine Verzögerung der dem Bildspeicher 7 zugeführten Bildpunkttakt-

31) frequenz bewirkt, die von der Frequenz des Taktgenerators 36 abgeleitet wird. Die unveränderten Vertikalimpulse V der Fernsehanlage werden von dem Taktgenerator 36 des Steuergenerators 29 erzeugt und einer ersten Zeitstufe 37 zugeführt, deren Ausgang an einer zweiten Zeitstufe 38 angeschlossen ist. Der Ausgang der zweiten

Zeitstufe 38 ist mit dem ersten Eingang eines UND-Gliedes 39 verbunden, dessen zweitem Eingang die ebenfalls unveränderten Horizontalimpulse H des Taktgenerators 36 zugeführt werden. An dem Ausgang des UND-Gliedes 39 ist eine Reihenschaltung einer dritten und einer vierten Zeitstufe 40 und 41 angeschlossen. Der Ausgang der vierten Zeitstufe 41 ist mit dem einen Eingang eines zweiten UND-Gliedes 42 verbunden, dessen zweitem Eingang ebenfalls die Horizontalimpulse H des Taktgenerators 36 zugeführt werden.

Die Ablaufzeit der ersten Zeitstufe 37 bestimmt die vertikale Lage des gewünschten Bildausschnittes. Die erste Zeitstufe 37 löst die zweite Zeitstufe 38 aus, die bestimmt, wieviele Zeilen des Bildes in den Bildspeicher 7 eingelesen werden. Die zweite Zeitstufe 38 öffnet das UND-Glied 39 und schaltet somit die Horizontalimpulse des Taktgenerators 36 auf die dritte Zeitstufe 40 durch, die die horizontale Lage des gewünschten Bildausschnittes bestimmt. Die von der dritten Zeitstufe 40 ausgelöste vierte Zeitstufe 41 schaltet den Bildpunkttakt T auf den Bildspeicher 7 durch und bestimmt die Anzahl der in den Bildspeicher 7 einzulesenden Bildpunkte.

Der zweite Einsteller 34 verändert die Ablaufzeit der ersten Zeitstufe 37, so daß dadurch die vertikale Lage des Anfanges des Bildausschnittes verändert wird. Durch den dritten Einsteller 35 wird die Ablaufzeit der.dritten Zeitstufe 40 ausgewählt, so daß die horizontale Lage des Anfanges des Bildausschnittes eingestellt werden kann. Die Ablaufzeiten der zweiten und der vierten Zeitstufe 38 und 41 sind fest und entsprechen dem Speicherumfang des Bildspeichers 7. Wird also beispielsweise ein Bildspeicher mit 512 χ 512 Bildpunkten verwendet,

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so weist die zweite Zeitstufe 38 eine Ablaufzeit von 512 Zeilen (512 Vertikalimpulsen) und die vierte Zeitstufe 41 eine Ablaufzeit von 512 Bildpunkten (entsprechend 512 Horizontalimpulsen) auf. Die Zeitstufen können aus monostabilen Kippstufen oder auch aus Zählstufen bestehen.

Anhand eines Beispieles soll nun der Speichervorgang näher erläutert werden. Bei einer gebräuchlichen Fern™ sehanlage mit beispielsweise 625 Zeilen werden bei der Verwendung beispielsweise eines oben beschriebenen digi talen Bildspeichers 512 Zeilen eingelesen, die in je 512 Bildpunkte aufgeteilt sind. Dadurch wird fast das vollständige Fernsehbild abgespeichert. Sollen nun einzelne Details vergrößert werden, so ermöglicht der Flachbildverstärker 4 kein elektronenoptisches Zoomen. Um aber trotzdem eine Vergrößerung zu erreichen, wird nun durch den Einsteller 33 bei beispielsweise gleichbleibender Bildpunkttaktfrequenz für die Einspeicherung die Horizontalfrequenz um beispielsweise einen Faktor N = 2 verringert und die Vertikalfrequenz um etwa den Faktor N χ Ν = 4 reduziert. Dadurch ergibt sich zum einen eine Verdopplung der Zeilenzahl und eine Halbierung der Abtastgeschwindigkeit in Zeilenrichtung.

Wird nun weiterhin in den obengenannten Bildspeicher mit gleicher Bildpunkttaktfrequenz wie im Normalfall eingelesen, so wird mit 512 Bildpunkten jeweils nur die Hälfte der Zeile eingelesen. Da sich gleichzeitig auch die Zeilenzahl erhöht hat, wird auch nur die Hälfte der Zeilen eingespeichert. Das bedeutet, daß ein Bildausschnitt in den Bildspeicher 7 eingelesen und bei Wiedergabebetrieb auf dem Monitor 8 dargestellt wird, der einem Viertel des gesamten Bildes entspricht.

Damit die Lage des Bildausschnittes innerhalb des

Bildes frei wählbar ist, sind die Einsteller 34 und vorgesehen, die eine Verzögerung des Bildpunkttaktes bewirken. Soll beispielsweise der Bildausschnitt genau in der Mitte des Monitorbildes liegen, so wird der Bildpunkttakt durch den Taktgeber 31 für 256 Zeilen unterdrückt. Dies erfolgt durch die erste Zeitstufe 37· Danach gibt die zweite Zeitstufe 38 durch das erste UND-Glied die Horizontalimpulse H frei. Bei der 257-Zeile werden die ersten 256 Taktimpulse durch die dritte Zeitstufe 40 ebenfalls unterdrückt. Die folgenden 512 Impulse werden durch die vierte Zeitstufe 41 vom zweiten UND-Glied 42 freigegeben und dem Bildspeicher 7 zugeführt. Die restlichen 256 Impulse, die zu einer vollständigen Gesamtzeile gehören würden, werden von dem UND-Glied 42 und der vierten Zeitstufe 41 des Taktgebers 31 unterdrückt. Die weiteren 511 Zeilen werden gleichermaßen abgetastet. Anschließend sperrt die zweite Zeitstufe 38 die Taktimpulse für die letzten 256 Zeilen des vollständigen Bildes. Dadurch belegen die in der Mitte des Gesamtbildes liegenden Zeilen und Bildpunkte den gesamten Speicherplatz des Bildspeichers 7. Bei der anschließenden Wiedergabe wird nunmehr das eingespeicherte Teilbild auf dem gesamten Fernsehbild des Monitors 8 wiedergegeben, so daß der Ausschnitt vergrößert erscheint.

Zur Kennzeichnung während der vor der Aufnahme erfolgten Durchleuchtung des ausgewählten Bildausschnittes kann in bekannter Weise eine den Bildausschnitt begrenzende helle Umrandung vorgesehen sein, die durch den Steuergenerator 29 erzeugt und in das Durchleuchtungsbild eingeblendet wird. So kann im Durchleuchtungsbetrieb der gewünschte Bildausschnitt durch die Einsteller 33 und 34 ausgewählt werden und nach erfolgter Umschaltung auf Aufnahme oder auch auf vergrößernden

Durchleuchtungsbetrieb auf dem Monitor 8 wiedergegeben werden.

Anstelle einer Verringerung der Horizontal- und Vertikalfrequenz läßt sich aber auch die Bildpunkttaktfrequenz um den Faktor N bei gleichbleibender Horizontalfrequenz erhöhen, während die Vertikalfrequenz dann nur um den Faktor N reduziert werden muß. Es kommt also nur auf das Verhältnis Vertikal-/Horizontalfrequenz, das um den Faktor N reduziert werden muß, und das Verhältnis Bildpunkttakt-/Horizontalfrequenz an, das um den Faktor N erhöht wird.

3 Figuren

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Claims

Patentansprüche

. (1ΛRöntgendiagnostikeinrichtung mit einer Röntgenröhre Xz), einem Flachbildverstärker (4), einem angekoppelten Fernsehaufnahmesystem (5, 6), einer Zentraleinheit (9) und einem Monitor (8), dadurch gekennzeichnet , daß ein Bildspeicher (7) an dem Fernsehaufnahmesystem (5,6) und dem Monitor (8) angeschlossen und mit seinem Takteingang mit der Zentraleinheit (9) verbunden ist, daß an der Zentraleinheit

(9) Einstellmittel (33 bis 35) angeordnet sind, die auf die Zentraleinheit (9) derart einwirken, daß das Verhältnis Vertikal-/Horizontalfrequenz des Fernsehaufnahmesystems (5, 6) um einen Faktor N reduziert, das Verhältnis der Bildpunkttaktfrequenz des Bildspeichers zur Horizontalfrequenz um den gleichen Faktor N erhöht und der Einlesevorgang in den Bildspeicher (7) in Zeilen- und/oder Spaltenrichtung verzögerbar ist, so daß nur ein wählbarer Bildausschnitt auf dem Monitor darstellbar ist.

2= Röntgendiagnostikeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flachbildverstärker (4) und die Fernsehaufnahmeröhre (6) des Fernsehaufnahmesystems (5, 6) derart kombinierbar sind, daß der Ausgangsieuchtschirm des Flachbildverstärkers (4) mit dem Eingangsschirm der Fernsehaufnahmeröhre (6) gekoppelt ist.

3. Röntgendiagnostikeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bild des Ausgangsleuchtschirmes des Flachbildverstärkers (4) durch eine Optik (5) auf dem Target der Fernsehaufnahmeröhre (6) des Fernsehaufnahmesystems (5, 6) abgebildet wird.

4. Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daf3 die Vertikal- und Horizontalfrequenz gegenüber der normalen Vertikal- und Horizontalfrequenz reduziert wird.

5. Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentraleinheit (9) zwei Taktgeber (30,

31) aufweist, die mit einem Steuergenerator (29) verbunden sind, daß der erste Taktgeber (30) mit Ablenkspulen (23) der Fernsehaufnahmeröhre (6) verbunden ist, daß der zweite Taktgeber (31) an dem Bildspeicher (7) angeschlossen ist, und daß die Einstellmittel (33 bis 35) einen ersten Einsteller (33) für die Frequenz des ersten Taktgebers (30) und wenigstens einen zweiten Einsteller (34, 35) für die Verzögerung des Taktes des zweiten Taktgebers (31) aufweisen.

6. Röntgendiagnostikeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Taktgeber (30) aus mit einem Taktgenerator (36) verbundenen Teilern besteht, deren Teilerverhältnis durch den ersten Einsteller (33) wählbar ist.

7. Röntgendiagnostikeinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Taktgeber (31) eine erste Zeitstufe (37) aufweist, der die Vertikalimpulse (V) zugeführt sind, daß an der ersten Zeitstufe (37) eine zweite Zeitstufe (38) angeschlossen ist, die mit dem ersten Eingang eines ersten UND-Gliedes (39) verbunden ist, dessen zweiter Eingang mit den Horizontalimpulsen (H) beaufschlagt wird, daß an dem Ausgang des ersten UND-Gliedes (39) eine Reihenschaltung einer dritten und einer vierten

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Zeltstufe (40, 41) angeschlossen ist, daß das Ausgangssignal der vierten Zeitstufe (41) dem einen Eingang eines zweiten UND-Gliedes (42) zugeführt ist, dessen zweiter Eingang ebenfalls mit den Horizontalimpulsen (H) beaufschlagt wird, und daß die erste Zeitstufe (37) und die dritte Zeitstufe (40) durch den zweiten Einsteller (34, 35) in ihrer Zeitdauer variierbar sind.