DE3619863A1

DE3619863A1 - Digitales roentgen-schirmbild- oder durchleuchtungsgeraet

Info

Publication number: DE3619863A1
Application number: DE19863619863
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Nasu Tochigi Asahina
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1985-06-15
Filing date: 1986-06-13
Publication date: 1986-12-18
Also published as: JPS61288586A; JP2647075B2; KR870000845A; KR880002062B1; US4985908A

Description

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Die Erfindung betrifft ein für Röntgenuntersuchung verwendbares Gerät und insbesondere ein digitales (Röntgen-)Schirmbild- oder Durchleuchtungsgerät (fluorography apparatus) zur Gewinnung eines Röntgenbilds und zur Durchführung einer digitalen Bildverarbeitung am gewonnenen Röntgenbild.

V,- Ein digitales Röntgen-Schirmbildgerät besteht aus

^ einem Röntgen-Fernsehapparat und einer digitalen Fernseh- oder Videosignalverarbeitungseinheit. Der Röntgen-Fernsehapparat besteht dabei aus einer als Röntgenstrahlungsquelle oder Röntgenstrahier dienenden Röntgenröhre zum Erzeugen der Röntgenstrahlen, mit denen ein

¹^ Untersuchungs-Objekt bestrahlt werden soll, einem der Röntgenröhre zugewandten und als Röntgen/Photo- oder -Lichtwandler zum Umwandeln der durch das Objekt übertragenen Röntgenstrahlen in ein optisches Bild dienenden Bildverstärker, einer Fernsehkamera zum Aufnehmen eines Ausgangsbilds vom Bildverstärker sowie einem Monitor zur Wiedergabe eines von der Fernsehkamera aufgencmnenen Bilds. Die Betriebsarten des digitalen Bildschirmgeräts umfassen einen Schirmbild- oder Durchleuchtungsmodus zum Betrachten oder Wiedergeben (observing) eines Durchleuchtungsbilds eines zwischen die Röntgenröhre und den Bildverstärker eingebrachten Objekts mittels eines auf dem Monitor wiedergegebenen Fernsehbilds sowie einen Aufnahme- oder Abbildungsmodus zum Aufzeichnen des Durchleuchtungsbilds des Objekts und ggf. zur Durchführung einer digitalen Bildverarbeitung. Beim digitalen Durchleuchtungs- oder Schirmbildgerät kann somit der gewünschte, abzubildende Bereich eines Objekts bei Durchleuchtungsbeobachtung im Durchleuchtungsmodus dargestellt werden, und Abbildungsoperation und Bildverarbeitung werden durchgeführt, wenn die Betriebsart auf den Abbildungsmodus umgeschaltet wird.

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O Q ί *-* w Ο

Neuere digitale Schirmbildgeräte wenden ein digitales Subtraktionsabbildungsverfahren zum Ausziehen eines Bilds (einer Abbildung) eines kontrastierenden Bereichs eines Objekts mittels einer Rechenoperation bei z.B. der Vasographie (Abbildungsverfahren zum Gewinnen eines Röntgenbilds durch Injizieren eines Kontrastmittels in ein Blutgefäß) an. Bei diesem Aufnahme- oder Abbildungsverfahren werden Bilddaten (Maskenbilddaten) eines interessierenden Bereichs vor der Kontrastierung (Injektion eines Kontrastmittels) von den Bilddaten nach der Kontrastierung (nach dem Einspritzen des Kontrastmittels) subtrahiert, um damit als Bild oder Abbildung eine Differenz zwisehen den Röntgenabsorptionsgrößen aufgrund des Vorhandenseins/Fehlens des Kontrastmittels abzuleiten. Wenn die Maskenbild-Subtraktionsverarbeitung bezüglich einer Anzahl aufeinanderfolgender Einzelbilder (frames) eines Videosignals nach dem Injizieren des Kontrastmittels durchgeführt wird, kann eine Anzahl von Teiloder Einzelbildern erhalten werden, welche die fortlaufende Strömung des Kontrastmittels wiedergeben. Wenn mehrere Teil- oder Einzelbilder nacheinander wiedergegeben werden, kann der Kontrastmittelstrom als Bewegungsdarstellung (as an animation) betrachtet werden. Um mit dem genannten Bildverarbeitungsverfahren ein verarbeitetes Bild zu gewinnen, das einen großen diagnostischen Nutzeffekt zu gewährleisten vermag, muß die auf die Fernsehkamera einfallende Lichtmenge, die einem durch den Bildverstärker in ein optisches Bild umgesetzten Röiitgenbild entspricht, so geregelt werden, daß sie innerhalb des Dynamikbereichs der Fernsehkamera liegt.

Wenn jedoch beim digitalen Subtraktions-Abbildungsverfahren die Röntgendosis für das Objekt während der Abbildung (Aufnahme) geändert wird, erscheint während

ORiGlNAL IN¹SPECTBD

^y- 3613863

der Subtraktionsverarbeitung ein durch die Dosisänderung hervorgerufenes unnötiges oder unerwünschtes Bild (ein die Dosisänderung wiedergebendes Bild und/ oder ein eine Änderung der Absorptionscharakteristik aufgrund der Dosisänderung wiedergebendes Bild), so daß sich letztlich ein(e) Bild oder Abbildung eines mangelhaften diagnostischen Nutzeffekts ergibt.

ff 10 Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung eines digitalen Durchleuchtungs- oder Schirmbildgeräts, bei dem eine optimale Röntgendosis für ein Untersuchungs-Objekt einstellbar ist, bevor die Abbildung oder Aufnahme stattfindet.
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Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Das erfindungsgemäße digitale (Röntgen-)Schirmbildgerät kennzeichnet sich dadurch, daß die Röntgenstrahlungsbedingungen auf der Grundlage der Beziehung zwischen den Durchleuchtungs- und den Abbildungs- oder Aufnahmebedingungen, die entsprechend der Dicke eines Untersuchungsobjekt vorgegeben sind, eingestellt werden, um die Röntgenabbildung zuzulassen. Ein(e) Röntgenröhrenspannung oder -strom kann mithin entsprechend der Dicke des Objekts eingestellt werden, so daß ein verarbeitetes Bild eines großen diagnostischen Nutzeffekts erzielt werden kann.

Erfindungsgemäß ist die Beziehung zwischen den Röntgenstrahlungsbedingungen in einem Durchleuchtungsmodus (fluorography mode) und den optimalen Röntgenstrahlungsbedingungen in einem Aufnahme- oder Abbildungsmodus (imaging mode) für ein Untersuchungs-Objekt gleicher Dicke vorherbestimmt, und die Röntgenabbildung des Objekts kann unter optimalen Röntgenstrahlungsbedingungen, die nach Maßgabe der Dicke des

o c ι ο ρ ς ο

Objekts bestimmt sind, und auf der Grundlage der durch automatische Einstellung erzielten Röntgenstrahlungsbedingungen im Durchleuchtungsmodus erfolgen. Ein der Subtraktionsverarbeitung unterworfenes Röntgenbild vermag damit einen großen diagnostischen Nutzen zu bieten.

Is Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines digitalen Durchleuchtungs- oder (Röntgen-)Schirmbildgeräts gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 ein detailliertes Blockschaltbild eines Teils des Geräts nach Fig. 1,

Fig. 3 ein detailliertes Blockschaltbild eines

anderen Teils des Geräts nach Fig. 1,

Fig. 4 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen einer Durchleuchtungsröhrenspannung und einer Abbildungsröhrenspannung

beim Gerät nach Fig. 1,

Fig. 5 eine graphische Darstellung zur Erläuterung

einer Kombinationsfunktion einer Röhrenspannung und eines Röhrenstroms, wie sie

bei einem digitalen Schirmbildgerät gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung angewandt werden,

Fig. 6 ein detailliertes Blockschaltbild eines

Teils der zweiten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 7 eine graphische Darstellung von Änderungen der Röntgendosis in Abhängigkeit von der

Kombinationsfunktion gemäß Fig. 5,
5

Fig. 8 eine graphische Darstellung einer Kombinationsfunktion einer Röhrenspannung und
eines Röhrenstroms, wie sie bei einem digitalen Schirmbildgerät gemäß einer dritten
Ausführungsform der Erfindung angewandt
werden, und

Fig. 9 eine graphische Darstellung von Änderungen

der Röntgendosis in Abhängigkeit von der
*5 Kombinationsfunktion gemäß Fig. 8.

Nachstehend ist eine erste Ausführungsform der Erfindung anhand von Fig. 1 erläutert.

²^ Gemäß Fig. 1 umfaßt ein digitales Durchleuchtungsoder (Röntgen-)Schirmbildgerät (im folgenden einfach als Schirmbildgerät bezeichnet) eine Röntgenröhre 1, einen Hochspannungsgenerator 2, einen-Bildverstärker (I.I) 4, ein optisches Dämpfungsglied 5, eine Fern-

sehkamera 6, eine Bildverarbeitungseinheit 7, einen
Fernseh-Monitor 8, eine Bezugsvideosignal-Einstelloder -Vorgabeeinheit 9, eine Videosignal-Vergleichseinheit 10, eine Durchleuchtungsbedingungs-Regelein-

heit 11 und eine Abbildungsbedingungs-Regeleinheit 30

Die Röntgenröhre 1 wird durch eine vom Hochspannungsgenerator 2 gelieferte Hochspannung angesteuert oder aktiviert und strahlt Röntgenstrahlung zu einem Untersuchungs-Objekt 3 hin aus. Die vom Objekt 3 durchgelassenen Röntgenstrahlen werden durch den Bildverstärker (I.I) 4 in ein(e) optisches Bild oder Abbildung umgesetzt, das bzw. die über das optische Dämpfungs-

. no- 361S863

glied 5 zur Fernsehkamera 6 übertragen wird. Das optische Dämpfungsglied 5 umfaßt mindestens ein optisches Dämpfungsfilter, das herausnehmbar im Mi ttelbereich des Strahlengangs für das optische Bild vom Bildverstärker 4 zur Fernsehkamera 5 angeordnet ist, und eine optische Apertur (Blende) zum Fokussieren eines sich längs des Strahlengangs ausbreitenden Lichtstrahls. Das Dämpfungsglied 5 vermag somit die Menge des die optischen Bilddaten führenden Lichts schrittweise oder kontinuierlich innerhalb eines vorbestimmten Bereichs mittels manueller Betätigung oder in Abhängigkeit von einem Regel- oder Steuersignal zu variieren. Beispielsweise wird als optisches Dämpfungsfilter ein Neutraldichte- oder ND-FiIter verwendet. Die Bildverarbeitungseinheit 7 führt die erforderliche Bildverarbeitung an einem von der Fernsehkamera 6 erhaltenen Videosignal aus. Auf dem Fernseh-Monitor 8 ist ein der Bildverarbeitung unterworfenes Videosignal von der Einheit 7 oder ein nicht der Bildverarbeitung unterworfenes Videosignal als sichtbares Bild wiedergebbar. Die Bezugsvideosignal-Vorgabeeinheit 9 liefert einen Bezugsvideosignalpegel zur Erzeugung eines Röntgenbilds mit geeignetem Kontrast und geeigneter Dichte auf dem Monitor 8.

Die Videosignal-Vergleichseinheit 10 besteht gemäß Fig. 2 aus einem Höchstwertdetektor 21 und einem Komparator 22. Der Höchstwertdetektor 21 erfaßt den Höchstwert (oder die Maximalgröße) eines über die Einheit 7 von der Fernsehkamera 6 gelieferten Videosignals. Der Komparator 22 vergleicht den vom Detektor 21 erfaßten Höchstwert mit einem Soll- oder Vorgabewert von der Vorgabeeinheit 9 zwecks Lieferung eines einer Differenz zwischen diesen Werten entsprechenden Signals.

Das von der Vergleichseinheit 10 (ihrem Komparator 22) gelieferte Signal, d.h. ein Signal entsprechend der Differenz zwischen dem vom Detektor 21 erfaßten Höchstwert und dem Sollwert von der Vorgabeeinheit 9, wird zur Durchleuchtungsbedingungs-Regeleinheit 11 übertragen.

Die in einem Durchleuchtungsmodus aktivierte Durch-

I^ leuchtungsbedingungs-Regeleinheit 11 regelt bei Empfang des Signals von der Vergleichseinheit 10 die Spannung vom Hochspannungsgenerator 2. Insbesondere umfaßt die Regeleinheit 11 eine Röhrenspannungs-Anderungs- oder -Einstellvorgabeeinheit 25, eine Anfangsspannungs-Vorgabeeinheit 26, eine Spannungsdaten-Speichereinheit 27 und einen Addierer 28. Die Anfangsspannungs-Vorgabeeinheit 26 liefert im Durchleuchtungsmodus Anfangsspannungsdaten zur Speichereinheit 27. Da die durch die Vorgabeeinheit 26 vorgegebene oder eingestellte Anfangsspannung eine Anfangsgröße für die automatische Röhrenspannungsregelung ist, braucht sie nicht genau bestimmt zu werden, vielmehr wird sie durch eine Bedienungsperson im voraus in Übereinstimmung mit Parametern, wie Dicke eines Untersuchungs-Objekts, gewählt. Die Spannungsänderungs-Vorgabeeinheit 2 5 liefert Daten, die eine entsprechende Änderungsgröße der Spannung angeben, in Abhängigkeit vom Ausgangssignal von der Vergleichseinheit 10 zum Addierer 28. Der Addierer 28 addiert die in der Speichereinheit 27 gespeicherten Daten zum Ausgangssignal von der Vorgabeeinheit 25 (falls das Ausgangssignal von der Vorgabeeinheit 25 eine negative Größe besitzt, wird deren Ausgangssignal von den in der Speichereinheit 27 gespeicherten Daten subtrahiert). Die durch den Addierer 28 ermittelte Summe wird zum Hochspannungsgenerator 2 als Durchleuchtungsröhrenspannungs-Vorgabe- oder -Einstellausgangssignal geliefert. Gleichzeitig wird die vom

ο ς -j Q ρ ρ ι * /11·

Addierer 28 erhaltene Summe in der Speichereinheit gespeichert und zum nächsten Ausgangssignal von der

Vorgabeeinheit 25 hinzuaddiert.
5

Die im Abbildungsmodus aktivierte Regeleinheit 12 steuert den Hochspannungsgenerator 2 nach Maßgabe des Speicherinhalts der Speichereinheit 27 in der Regeleinheit 11 an, um damit die Spannung der Röntgenröhre im Abbildungsmodus zu regeln. Gemäß Fig. 3 umfaßt die Regeleinheit 12 speziell eine Abbildungsbedingungs-Vorgabeeinheit 31, eine Dämpfungsverhältnis-Vorgabeeinheit 32, eine Abbildungsröhrenstrom-Vorgabeeinheit 33 und eine Abbildungsspannungs-Vorgabeeinheit 34.

Im Abbildungsmodus liefert die Vorgabeeinheit 3 3 im voraus durch manuelle Betätigung eingestellte Vorgabeoder Solldaten für einen Abbildungsstrom zum Hochspannungsgenerator 2. Die Abbildungsbedingungs-Vorgabeeinheit 31 liefert Parameterdaten entsprechend der Dicke des Objekts 3 auf der Grundlage der in der Speichereinheit 27 der Regeleinheit 11 gespeicherten Durchleuchtungsspannungsdaten. Die Dämpfungsverhältnis-Vorgabeeinheit 32 speichert eine Tabelle zur Lieferung oder Gewinnung optimaler Dämpfungsverhältnisdaten für das optische Dämpfungsglied 5 entsprechend den Parameterdaten im Abbildungsmodus, und sie bestimmt die Dämpfungsverhältnisdaten für das Dämpfungsglied 5 nach Maßgabe der Ausgangsdaten von der Abbildungsbedingungs-Vorgabeeinheit 31. Die Abbildungsspannungs-Vorgabeeinheit 34 speichert eine Tabelle zur Gewinnung oder Erzielung einer optimalen Abbildungsspannung entsprechend den Parameterdaten und den AbbildungsStromdaten, und sie bestimmt optimale Röhrenspannungsdaten des Hochspannungsgenerators 2 nach Maßgabe der von der Vorgabeeinheit 31 gelieferten

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ι * nt>-

Parameterdaten und der von der Vorgabeeinheit 33 gelieferten Abbxldungsrohrenstromdaten. Die von der

Vorgabeeinheit 32 ausgegebenen Dämpfungsverhältnis-5

daten werden zum Dämpfungsglied 5 übertragen, dessen Dämpfungsverhältnis entsprechend geregelt wird. Die Abbildungsröhrenspannungsdaten von der Vorgabeeinheit 34 werden zusammen mit den Abbildungsstromdaten von der Vorgabeeinheit 33 zum Hochspannungsgenerator 2 übertragen, wobei nach Maßgabe dieser Daten Röntgenstrahlung zur Durchführung einer Aufnahme- oder Abbildungsoperation ausgestrahlt wird.

Das digitale Schirmbildgerät mit dem beschriebenen Aufbau arbeitet wie folgt:

Der folgende Regelvorgang im Durchleuchtungsmodus erfolgt mittels der durch die Vorgabeeinheit 2 6 der Regeleinheit 11 eingestellten oder vorgegebenen an-

"⁶^ fänglichen Durchleuchtungsröhrenspannung. Unter der vom Hochspannungsgenerator 2 gelieferten Hochspannung strahlt die Röntgenröhre 1 Röntgenstrahlung aus. Die von der Röntgenröhre 1 ausgestrahlte Röntgenstrahlung durchdringt das Untersuchungs-Objekt 3, wobei ein den durchgelassenen Röntgenstrahlen entsprechendes Bild durch den Bildverstärker 4 in ein optisches Bild umgewandelt wird. Das vom Bildverstärker 4 ausgegebene optische Bild wird mit einem im voraus im optischen Dämpfungsglied 5 manuell eingestellten Dämpfungsverhältnis gedämpft oder abgeschwächt und dann zur Fernsehkamera 6 übertragen. Letztere wandelt das optische Bild in ein Videosignal um, das durch die Bildverarbeitungseinheit 7 zur Wiedergabe auf dem Monitor 8 einer entsprechenden Bildverarbeitung unterworfen wird. Im Durchleuchtungsmodus wird das von der Einheit 7 gelieferte Videosignal zur Vergleichseinheit

3 6 1 b ö 6 J

übertragen, in welcher der Detektor 21 zunächst einen maximalen Leuchtdichtepegel im Eingangsbild (Einzelbild) vom Videosignal erfaßt. Der maximale Leucht-5

dichtepegel wird zum Komparator 22 übertragen, der

außerdem einen in der Vorgabeeinheit 9 eingestellten optimalen Leuchtdichtepegel abnimmt und diesen mit der erfaßten Größe vergleicht. Nach Maßgabe des Vergleichsergebnisses liefert der Komparator 22 zur ^ Regeleinheit 11 ein Signal entsprechend einer Differenz zwischen dem Höchstwert des Videosignals und dem in der Vorgabeeinheit 9 eingestellten optimalen Leuchtdichtepegel. In der Regeleinheit 11 beschickt die Vorgabeeinheit 25 den Addierer 28 nach Maßgabe des *-° vom Komparator 22 gelieferten Signals mit einem Regelsignal entsprechend einer Änderungsgröße der Spannung, um den maximalen Pegel (Höchstwert) des Videosignals dem in der Vorgabeeinheit 9 eingestellten optimalen Leuchtdichtepegel anzugleichen. Der Addierer 28 addiert

^AKi die Anderungsgröße zu der in der Speichereinheit 27 gespeicherten Spannung (eine durch die Vorgabeeinheit 26 eingestellte oder vorgegebene Anfangsgröße), wobei die Summe als Spannungsvorgabesignal zum Hochspannungsgenerator 2 übertragen wird. Das Spannungs-

^° Vorgabesignal wird auch zur Speichereinheit 27 geliefert, um deren Speicherinhalt zu aktualisieren. Auf diese Weise erfolgt die automatische Regelung der Durchleuchtungsröhrenspannung durch die Regeleinheit 11. Wenn das System auf den Abbildungsmodus um-

^Q geschaltet ist, wird der Speicherinhalt der Speichereinheit 27 zur Regeleinheit 12 übertragen und zur Regelung oder Einstellung der Abbildungsbedingungen benutzt.

^5 Die Vorgabeeinheiten 32 und 34 der Regeleinheit 12 speichern die Beziehung (Fig. 4) zwischen der Durchleuchtungsröhrenspannung und der Abbildungsspannung,

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die wie folgt abgeleitet werden oder wird.

Für das dickste Untersuchungs-Objekt 3 wird die Verstärkung (gain) eines Fernsehkamerasystems aus dem Bildverstärker 4, dem Dämpfungsglied 5, der Fernsehkamera 6, der Bildverarbeitungseinheit 7 und dem Fernseh-Monitor 8 so eingestellt, daß die optimale Abbildungsspannung der Röntgenröhre 1 mit der Obergrenze (z.B. 80 kV) eines effektiven Abbildungsspannungsbereichs koinzidiert. In diesem Zustand werden unterschiedliche Objekte 3 verschiedener Dicken sequentiell abgetastet, um die Beziehung zwischen den jeweiligen Dicken der Objekte 3 und der optimalen

Spannung der Röntgenröhre 1 zu messen oder zu bestimmen, wobei die Meßdaten als Tabelle entsprechend einer Linie A in Fig. 4 gespeichert werden. Sodann wird die Dicke ρ des Objekts 3, bei welcher die optimale Spannung der Röntgenröhre 1 unterhalb des unteren ^ Grenzwerts P des effektiven Abbildungsspannungsbereiches (z.B. 60 kV) liegt, unter Bezugnahme auf die Linie A ermittelt (obtained). Das Dämpfungsverhältnis des Dämpfungsglieds 5 zwischen dem Ausgangsabschnitt des Bildverstärkers 4 und dem Eingangsabschnitt der Fernsehkamera 6 wird zur Dämpfung der auf die Fernsehkamera 6 fallenden Lichtmenge so eingestellt, daß die optimale Spannung für ein Objekt 3 der Dicke ρ mit dem oberen Grenzwert P¹ des effektiven Abbildungsspannungsbereichs koinzidiert. In diesem

^ Zustand wird die Beziehung zwischen der Dicke ρ des Objekts 3 und der optimalen Röhrenspannung der Röntgenröhre 1 gemessen, und die Meßdaten werden als Tabelle entsprechend einer Linie B (Fig. 4) abgespeichert. Außerdem wird unter Bezugnahme auf die Linie B die Dicke q des Objekts 3, bei welcher die optimale Spannung der Röntgenröhre 1 unterhalb des unteren Grenzwerts Q des effektiven Abbildungsspannungsbereichs

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liegt, ermittelt. Hierbei wird wiederum das Dämpfungsverhältnis des Dämpfungsglieds 5 zum Dämpfen oder Abschwächen der auf die Fernsehkamera 6 fallenden Lichtmenge so eingestellt, daß die optimale Spannung der Röntgenröhre 1 für ein Objekt 3 der Dicke q mit dem oberen Grenzwert Q¹ des effektiven Abbildungsspannungsbereichs koinzidiert. In dieser Stufe wird die Beziehung zwischen der Dicke q des Objekts 3 und der optimalen Abbildungsspannung gemessen, und die Meßdaten werden als Tabelle entsprechend einer Linie C (Fig. 4) abgespeichert. Diese Beziehungen werden sequentiell ermittelt, bis die optimale Abbildungsröhrenspannung der Röntgenröhre 1 für den dünnsten Bereich des Objekts 3 den unteren Grenzwert des effektiven Abbildungsspannungsbereichs überschreitet (bzw. übersteigt). Die in Fig. 4 gezeigten Beziehungen werden sodann in den Vorgabeeinheiten 32 und 34 der Regeleinheit 12 als Tabellen für das optische Dämpfungs^zu verhältnis und die Spannung unter Zugrundelegung der Dicke des Objekts 3 als Parameter abgespeichert.

Wenn das System vom Durchleuchtungsmodus auf den Abbildungsmodus umgeschaltet wird, wird die von der

automatischen Regelung durch die Regeleinheit 11 erhaltene Durchleuchtungsröhrenspannung in der Speichereinheit 27 gespeichert. Die Dicke eines vorgegebenen Untersuchungs-Objekts 3 kann anhand der Durchleuchtungsspannung abgeschätzt werden, wenn ein Objekt 3

einer unbekannten Dicke einer Durchleuchtung unterworfen und die Durchleuchtungsspannung automatisch geregelt wird, um die Helligkeit oder Leuchtdichte des Ausgangsbilds konstant einzustellen. Unter Bezugnahme auf die Beziehung gemäß Fig. 4 kann somit

"° die optimale Spannung anhand der abgeschätzten Dicke des Objekts 3 abgeleitet oder ermittelt werden. Wenn

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das System vom Durchleuchtungsmodus auf den Abbildungsmodus umgeschaltet wird, wird daher die in der Speichereinheit 27 gespeicherte Spannung durch die Vorgabeeinheit 31 der Regeleinheit 12 in Parameterdaten entsprechend der Dicke des Objekts 3 umgewandelt. In der Vorgabeeinheit 33 wird ein Abbildungsstrom im voraus durch manuelle Betätigung eingestellt. Die Parameterdaten werden zur Vorgabeeinheit 32 über-

*·® tragen, um ein optisches Dämpfungsverhältnis entsprechend der Dicke des Objekts 3 zu bestimmen. Die Parameterdaten und die Abbildungsstromdaten werden zur Bestimmung einer Abbildungsspannung zur Vorgabeeinheit 34 übertragen. Das Dämpfungsglied 5 empfängt

*5 die von der Vorgabeeinheit 32 ermittelten oder bestimmten (obtained) Dämpfungsverhältnisdaten, während der Hochspannungsgenerator 2 die durch die Vorgabeeinheit 33 vorgegebenen Abbildungsröhrenstromdaten und die durch die Vorgabeeinheit 34 vorgegebenen Abbildungsspannungsdaten abnimmt. Das Dämpfungsverhältnis des Dämpfungsglieds 5 im Fernsehkamerasystem wird somit nach Maßgabe der Dämpfungsverhältnisdaten eingestellt, während gleichzeitig die Röntgenröhre 1 durch den Hochspannungsgenerator 2 mit der Spannung und dem Strom nach Maßgabe der Abbildungsspannungs- und -stroradaten angesteuert wird. Bei Ausstrahlung von Röntgenstrahlung unter diesen Bedingungen erfolgen die Röntgen abbildung oder -aufnahme und die Bildverarbeitung unter Lieferung eines Bilds mit dem größten diagnostischen Nutzeffekt.

Im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform ist beispielhaft ein Fall beschrieben, in welchem hauptsächlich die Spannung geregelt wird. Im folgenden ist eine zweite Ausführungsform beschrieben, bei welcher Spannung und Strom gleichzeitig geregelt werden.

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ι · /1«·

Bei der zweiten Ausführungsform ist eine Kombination von Spannung und Strom vorherbestimmt, und die Regelung erfolgt nach Maßgabe dieser Kombinationsfunktion (combinatorial function} in einem automatischen Bedingungsvorgabe- oder -einstellmodus. Gemäß Fig. 5 wird bei der Kombinationsfunktion die Spannung allmählich in minimalen Regeleinheiten erhöht, während der Strom auf einen unteren Grenzwert (Mindestwert) für tatsächliche oder praktische Anwendung eingestellt wird, bis er den unteren Grenzwert des effektiven Spannungsbereichs erreicht. Nachdem der Strom innerhalb des effektiven Spannungsbereichs in minimalen Regeleinheiten (einem oder mehreren Schritten) erhöht

¹^ (worden) ist, wird die Spannung um eine minimale Regeleinheit (ein Schritt) erhöht. Die Zahl der einem Schritt der Spannung (Spannungserhöhung) entsprechenden Stromschritte ist eine Größe, die durch Dividieren der Zahl der Stromschritte vom oberen zum unteren Grenzwert des Röhrenstroms durch die Zahl der Spannungsschritte vom oberen zum unteren Grenzwert der effektiven Spannung erhalten wird. Über dem oberen Grenzwert des effektiven Spannungsbereichs wird die Spannung erhöht, während der Strom auf den Hochstwert gesetzt ist.

Die Regelung der Abbildungsspannung und des -Stroms, die der (jeweiligen) Dicke eines Objekts zugeordnet sind, erfolgt nach Maßgabe der genannten Kombinationsfunktion zwecks Aufstellung von Tabellen für das optische Dämpfungsverhältnis, die Abbildungsspannung und den Abbildungsstrom in bezug auf Parameterdaten entsprechend der Dicke des Objekts, wie vorher beschrieben. Wenn sowohl Spannung als auch Strom geregelt werden, kann ein Dickenbereich des Objekts 3, innerhalb welchem eine optimale Durchleuchtung stattfinden kann, erweitert werden.

GRiQIWAL INSPECTED

In diesem Fall werden in einer Abbildungsbedingungs-Regeleinheit 12' gemäß Fig. 6 von der Abbildungsbedingungs-Vorgabeeinheit 41 ausgegebene Parameterdaten gemeinsam (commonly) zur Dämpfungsverhältnis-Vorgabeeinheit 42, Abbildungsstrom-Vorgabeeinheit 43 und Abbildungsspannungs-Vorgabeeinheit 44 übertragen, während das Dämpfungsverhältnis des optischen Dämpfungsglieds 5 durch die Vorgabeeinheit 42 eingestellt und der Hochspannungsgenerator 2 durch die Vorgabeeinheiten 43 und 44 angesteuert wird.

Bei einer dritten Ausführungsform der Erfindung ist eine Kombinationsfunktion einer Röhrenspannung und

¹^ eines -Stroms so bestimmt, daß eine Ausgangs-Röntgendosis linear ansteigt. Im allgemeinen ändert sich eine Röntgendosis exponentiell nach Maßgabe einer Spannung und linear nach Maßgabe eines Stroms. Aus diesem Grund kann mit der Kombinationsfunktion gemäß der zweiten

^O Ausführungsform eine Dosisänderung allgemein auf die in Fig. 7 gezeigte Weise ausgedrückt werden (in der Praxis wird diese Änderung jedoch nicht durch eine glatte Kurve, sondern durch komplizierte polygonale Linien oder Kurven wiedergegeben). Wenn dagegen gemäß

*® Fig. 8 der Strom mit jeder Erhöhung der Spannung um einen Schritt oder eine Stufe um eine vorbestimmte Größe verkleinert wird, kann gemäß Fig. 9 eine Kombinationsfunktion gebildet werden, die lineare Inkremente oder Erhöhungen der Ausgangsdosis erlaubt. Wenn die Kombinationsfunktionen gemäß Fig. 8 und 9 für die Regelung im Abbildungsmodus herangezogen werden, kann die Ausgangsdosis durch gleichzeitige Regelung von Spannung und Strom stufenlos eingestellt werden. Auf diese Weise kann ein Dickenbereich eines Objekts, der eine Durchleuchtung zuläßt, erweitert werden, und es kann eine optimale Abbildung für eine Vielfalt von Objekten unterschiedlicher Dicken realisiert werden.

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Die Erfindung ist keineswegs auf die vorstehend dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern verschiedenen Änderungen und Abwandlungen zugänglich.

Wenn beispielsweise, wie bei zweiter und dritter Ausführungsform, eine Kombinationsfunktion einer Röhrenspannung und eines -Stroms angewandt wird, kann die *-Q Röntgenstrahlungsdosis über einen weiten Bereich hinweg geregelt oder eingestellt werden. In diesem Fall läßt sich auch dann ein praktisch brauchbares Gerät realisieren, wenn auf die Regelung des optischen

Dämpfungsglieds 5 im Abbildungsmodus verzichtet wird. 15

Bei den beschriebenen Ausführungsformen erfolgt im Durchleuchtungsmodus eine automatische Regelung mittels eines konstanten Stroms unter Änderung nur einer Spannung. Für die Einstellung der Durchleuchtungsbedingungen kann jedoch auch eine Regelung mittels der Kombinationsfunktion von Röhrenspannung und -strom gemäß Fig. 5 oder 8 durchgeführt werden. Da in diesem Fall eine durch die Kombination aus Spannung und Strom im Durchleuchtungsmodus bestimmte Röntgenstrahlungsdosis der Dicke eines Untersuchungs-Objekts entspricht, können Parameterdaten aus dieser Röntgenstrahlungsdosis abgeleitet (obtained) werden. Wenn die Durchleuchtungsbedingungsregelung mittels der Kombinationsfunktion von Spannung und Strom vorgenommen wird, lassen sich Parameterdaten entsprechend der Dicke des Untersuchungs-Objekts genauer als nur von der sich schritt- oder stufenweise ändernden Spannung ableiten. Auf diese Weise kann somit eine Regelung mit hoher

Genauigkeit realisiert werden.
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Darüber hinaus ist die Erfindung auch nicht auf ein kontinuierlich Röntgenstrahlung ausstrahlendes Gerät

ORiQINAL INSPECTgD

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beschränkt, sondern auch auf ein Gerät des intermittierenden Strahlungstyps, das Rontgenstrahlimpulse ausstrahlt, anwendbar. Bei einem derartigen Gerät kann die Ausstrahlungszeit, d.h. eine Impulsbreite, anstelle eines Stroms oder in Kombination mit diesem geregelt werden.

Claims

P atentansprüche

Digitales Röntgen-Schirmbild- oder Durchleuchtungsgerät, umfassend eine Röntgenröhre (1), eine Röntgenstrahlung/Lichtwandlereinheit (4), die der Röntgenröhre (1) über ein dazwischen eingebrachtes Üntersuchungs-Objekt gegenübersteht und einfallende Röntgenstrahlung in Licht umwandelt, eine Abbildungseinrichtung (5, 6) zum Abbilden (oder Aufnehmen) eines durch die Röntgenstrahlung/Lichtwandlereinheit erzeugten Röntgen(strahlen)bilds, eine Bildverarbeitungseinheit (7) mit zwei Betriebsarten, nämlich einem Durchleuchtungsmodus, in welchem sie durch die Abbildungseinrichtung (5, 6) abgegriffene Bilddaten unmittelbar ausgibt, und einem Abbildungsmodus, in welchem sie eine vorbestimmte digitale Bildverarbeitung an dem durch die Abbildungseinrichtung (5, 6) abgegriffenen Röntgenbild vornimmt und resultierende Bilddaten ausgibt, eine Anzeigeeinheit (8) zum Wiedergeben der Bilddaten von der Bildverarbeitungseinheit (7), eine Vergleichseinheit (10) zum Vergleichen der im Durchleuchtungsmodus von der Bildverarbeitungseinheit (7) ausgegebenen Bilddaten mit Bezugsdaten, eine Durchleuchtungs-Regeleinheit (11) zur Lieferung eines dem Vergleichsergebnis der Vergleichseinheit (10) entsprechenden Regelsignals, eine Ab- bildungs-Regeleinheit (12; 12') zur Lieferung eines Regelsignals im Abbildungsmodus und eine Röntgenröhren-Steuereinheit (2) zum Ansteuern der Röntgenröhre (1) unter Röntgenstrahlungsbedingungen entsprechend den Regelsignalen von der Durchleuchtungs-Regeleinheit (11) und der Abbildungs-Regeleinheit (12; 12'), dadurch gekennzeichnet, daß die

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Abbildungs-Regeleinheit (12; 12') das Regelsignal auf der Grundlage der Regeldaten von der Durch-

leuchtungs-Regeleinheit (11) erzeugt. 5
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildungs-Regeleinrichtung (12) zur Regelung einer Röntgenröhrenspannung dient.

^
3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildungseinrichtung eine Aufnahme- oder Abbildungsvorrichtung (6) zum Abgreifen eines durch die Röntgenstrahlung/Lichtwandlereinheit (4) erzeugten optischen Bilds und eine Lichtmengen-Ein-

*5 Stelleinheit (5) zum Leiten des optischen Bilds von der Röntgenstrahlung/Lichtwandlereinheit (4) zur Abbildungsvorrichtung (6) und zum Einstellen seiner Lichtmenge aufweist und daß die Abbildungs-Regeleinheit (12) zur Regelung einer Röntgenröhren-

™ spannung und zur Steuerung der Lichtmengen-Einstelleinheit dient.
4. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildungs-Regeleinheit (12¹) zur Regelung einer Röntgenröhrenspannung und eines Röntgenröhrenstroms dient.
5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildungs-Regeleinheit (12') zur schrittweisen Regelung der Röntgenröhrenspannung und des -Stroms dient.
6. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildungseinrichtung eine Aufnahme- oder Abbildungsvorrichtung (6) zum Abgreifen eines durch die Röntgenstrahlung/Lichtwandlereinheit (4) erzeugten optischen Bilds und eine Lichtmenqen-Ein~

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Stelleinheit (5) zum Leiten des optischen Bilds von der Röntgenstrahlung/Lichtwandlereinheit (4) zur Abbildungsvorrichtung (6) und zum Einstellen seiner Lichtmenge aufweist und daß die Abbildungs-Regeleinheit (12¹) zum Regeln einer Röntgenröhrenspannung und eines Röntgenröhrenstroms sowie zum Steuern der Lichtmengen-Einstelleinheit dient.
7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildungs-Regeleinheit (12') zur schrittweisen Regelung der Röntgenröhrenspannung und des -Stroms dient.
8. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Röntgenstrahlung/Lichtwandlereinheit ein Bildverstärker (4) ist.
9. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichseinheit (10) einen Höchstwert eines vorbestimmten Teils von Bilddaten mit den Bezugsdaten vergleicht.
10. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchleuchtungs-Regeleinheit (11) zum Regeln einer Röntgenröhrenspannung dient.
11. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildungseinrichtung eine Aufnahme- oder Abbildungsvorrichtung (6) zum Abgreifen eines durch die Röntgenstrahlung/Lichtwandlereinheit (4) erzeugten optischen Bilds und eine Lichtmengen-Einstelleinheit (5) zum Leiten des optischen Bilds von der Röntgenstrahlung/Lichtwandlereinheit (4) zur Abbildungsvorrichtung (6) und zum Einstellen seiner Lichtmenge aufweist und daß die Durchleuch-

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tungs-Regeleinheit (11) zum Regeln einer Röntgenröhrenspannung und zum Steuern der Lichtmengen-Einstelleinheit dient.
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12. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchleuchtungs-Regeleinheit (11) zum Regeln einer Röntgenröhrenspannung und eines Röntgenröhrenstroms dient.
13. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildungseinrichtung eine Aufnahme- oder Abbildungsvorrichtung (6) zum Abgreifen eines durch die Röntgenstrahlung/Lichtwandlereinheit (4) erzeugten optischen Bilds und eine Lichtmengen-Einstelleinheit (5) zum Leiten des optischen Bilds von der Röntgenstrahlung/Lichtwandlereinheit (4) zur Abbildungsvorrichtung (6) und zum Einstellen seiner Lichtmenge aufweist und daß die Durchleuchtungs-Regeleinheit (11) zum Regeln von Röntgenröhrenspannung und -strom und zum Steuern der Lichtmengen-Einstelleinheit (5) dient.