DE3732634A1 - Roentgendiagnostikeinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Röntgendiagnostikeinrichtung mit einem Röntgengenerator und einer Röntgenbildverstärker-Fern­ sehkette, die einen Röntgenbildverstärker, eine durch eine Optik angekoppelte Fernsehkamera, eine Verarbeitungsschaltung und einen Monitor aufweist.

In der DE-OS 32 25 061 ist eine Röntgendiagnostikeinrichtung beschrieben, bei der ein Teil des Ausgangsbildes des Röntgen­ bildverstärkers durch einen Lichtteiler auf einen Detektor ausgekoppelt wird, der aus einer Matrix von Photosensoren be­ steht. Die parallelen Ausgänge der Photosensoren sind über Schalter an einem Summenverstärker angeschlossen. Die Ausgangs­ signale der einzelnen Photodektoren können durch veränder­ liche Widerstände bewertet werden.

Es hat sich aber als nachteilig erwiesen, daß zum einen ein Lichtverteiler vorgesehen sein muß. Andererseits ist es sehr aufwendig, eine Matrix mit Photosensoren zu verwenden, da jedem Photosensor ein Verstärker zugeordnet ist. Dadurch bedingt er­ gibt sich nur eine geringe Auflösung des Bildes, da nur eine begrenzte Anzahl von Photosensoren aus Platzgründen Verwendung finden kann. Weiterhin kann bedingt durch die Verwendung von einstellbaren Widerständen keine kontinuierliche Veränderung und Anpassung der Bewertung erfolgen.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, eine Röntgendiagnostik­ einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der ohne großen Mehraufwand an teuren Bauteilen eine feinere und somit genauere Unterteilung des Röntgenbildes bei gleich­ zeitiger Anpassung der Bewertung ermöglicht wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Ver­ arbeitungsschaltung eine Bewertungsschaltung aufweist, die un­ terschiedlichen Bildbereichen je einen individuellen Bewertungs­ faktor zuordnet, und daß die Bewertungsschaltung mit einer Aus­ werteschaltung verbunden ist, die die Meßsignale der bewerteten Bildbereiche zu einem Istwertsignal zusammenfaßt. Durch einen derartigen Aufbau ist es möglich, auch während der Erfassung des Istwertsignales, die individuellen Bewertungsfaktoren für jeden Bildbereich neu zu ermitteln und entsprechend zu korrigieren.

Eine schnelle digitale Verarbeitung mit einfachen Schaltungen läßt sich erreichen, wenn die Verarbeitungsschaltung weiterhin eine Reduktionsschaltung zur Datenreduktion des Videosignales der Fernsehkamera aufweist, bei der mehrere Bildpunkte zu den Bildbereichen zusammengefaßt werden, und wenn die Reduktions­ schaltung der Bewertungsschaltung vorgeordnet ist. Bei einer Röntgendiagnostikeinrichtung mit Organprogrammierung lassen sich die Bewertungsfaktoren vorteilhaft verändern, wenn die Or­ ganprogrammierung mit der Bewertungsschaltung zur Steuerung der Bewertungsfaktoren verbunden ist. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn an der Bewertungsschaltung eine Schaltung zur Erstellung von Histogrammen angeschlossen ist, durch die die Bewertungsfaktoren gesteuert werden. Auf gespeicherte Werte kann zurückgegriffen werden, wenn die Schaltung zur Erstellung von Histogrammen mit einer Detektorschaltung zur Mustererken­ nung verbunden ist. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Verarbeitungsschaltung mit dem Röntgengenerator zur Rege­ lung der Dosisleistung, mit Verstellmitteln für eine Irisblen­ de und/oder mit dem in seiner Verstärkung steuerbaren Video­ verstärker der Fernsehkamera verbunden ist.

Im nachfolgenden ist die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Röntgendia­ gnostikeinrichtung,

Fig. 2 eine digitale Ausführung der in Fig. 1 dargestellten Verarbeitungsschaltung, und

Fig. 3 eine analoge Ermittlung des Ist-Wert-Signales durch die in Fig. 1 dargestellte Verarbeitungsschaltung.

In der Fig. 1 ist eine durch einen Hochspannungsgenerator 1 be­ triebene Röntgenröhre 2 dargestellt, die ein Röntgenstrahlen­ bündel aussendet, das einen Patienten 3 durchdringt. Das durch den Patienten 3 abgeschwächte Röntgenstrahlenbündel fällt auf den Eingangsleuchtschirm eines Röntgenbildverstärkers 4, der das Strahlenbild in ein sichtbares Bild umwandelt. An den Rönt­ genbildverstärker 4 ist über eine Optik 5 eine Fernsehkamera 6 angekoppelt, die das Ausgangsbild des Röntgenbildverstärkers 4 in ein elektrisches BA-Signal umwandelt, das einer Verarbei­ tungsschaltung 7 und einem Monitor 8 zugeführt wird, der das Strahlenbild wiedergibt. Die Verarbeitungsschaltung 7 ist mit dem Hochspannungsgenerator 1 zu dessen Steuerung, mit einer in der Optik 5 angeordneten Irisblende 9 zugeordneten Verstellmit­ teln 10 und/oder mit der Fernsehkamera 6 zur Steuerung des in seiner Verstärkung steuerbaren Videoverstärkers verbunden.

In der Fig. 2 ist eine digitale Ausführung der Verarbeitungs­ schaltung 7 dargestellt. Das BA-Signal der Fernsehkamera 6 wird einem Tiefpaß 11 zugeführt, dessen Ausgang mit einem A/D- Wandler 12 verbunden ist. Das digitale Ausgangssignal des A/D- Wandlers 12 wird einer Recheneinheit 13 zugeführt, die mit einem Speicher 14 verbunden ist. An dem Speicher 14 ist ein Multiplizierer 16 angeschlossen, in dem das Ausgangssignal des Speichers 14 mit den von einem Koeffizientenspeicher 17 gelie­ ferten Werten multipliziert wird. Die mit den unterschiedlichen Koeffizienten multiplizierten Ausgangswerte werden in einem Re­ gisterspeicher 18 zwischengespeichert. Die an dem Registerspei­ cher 18 angeschlossene Auswerteschaltung 19, beispielsweise ein Mikroprozessor (CPU), bildet aus den gespeicherten Werten das Histogramm, d.h. die Helligkeitsverteilung des Bildes. Diese Histogramme werden in einem ersten Datenspeicher 20, beispiels­ weise einem RAM, abgespeichert. Weiterhin ist mit der Auswer­ teschaltung 19 ein Programmspeicher 21, beispielsweise ein PROM, verbunden.

Mit dem A/D-Wandler 12, der Recheneinheit 13 und dem Koeffi­ zientenspeicher 17 ist eine Austastschaltung 15 verbunden, die diese Schaltungen steuert. Über einen Zwischenspeicher 35 ist eine Detektorschaltung 22, beispielsweise eine Zentraleinheit (CPU), mit dem Speicher 14 verbunden, an der ein zweiter Daten­ speicher 34 für ein von der Detektorschaltung ermitteltes unbe­ wertetes Histogramm angeschlossen ist. Die Detektorschaltung 22 ist weiterhin mit einer Organprogrammierung 23 verbunden, die ein Tastenfeld 24 aufweist, durch das in bekannter Weise die für ein bestimmtes Organ programmierten Werte abgerufen werden können. Diese werden dem Koeffizientenspeicher 17 zugeführt, wobei entsprechend dem angewählten Organ die Koeffizienten ver­ ändert werden, so daß eine vom Organ abhängige Bewertung der Meßwerte erfolgt.

Durch die Recheneinheit 13 und den Speicher 14, die einer Re­ duktionsschaltung zur Datenreduktion des Videosignales der Fernsehkamera 6 entsprechen, werden mehrere Bildpunkte der Fernsehkamera zu einem Bildbereich zusammengefaßt, so daß man eine reduzierte Matrix von Meßwerten erhält. Hierbei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, eine 32×32 Matrix zu verwen­ den. Das bedeutet, daß man das digitale Bild, das beispiels­ weise 512×512 Bildpunkte enthält, zu einer neuen Matrix aus Bildbereichen von einer Fläche von 256 Bildpunkten zusammenfaßt. Damit ist die Geschwindigkeit heute gängiger CPU′s für die Weiterverarbeitung der angefallenen Daten ausreichend. Die Werte der Matrix werden nun mit den Koeffizienten des Koeffi­ zientenspeichers 17 multipliziert, wobei jedem Feld der Matrix, jedem Bildbereich, ein beliebiger Bewertungsfaktor zugeordnet sein kann, der beispielsweise Werte von Null bis Eins annehmen kann. Dadurch sind unterschiedliche Meßzonen realisierbar, in denen das Bild unterschiedlich bewertet wird, so daß das gesam­ te Bild ausgewertet wird. Die bewerteten Meßwerte werden in dem Registerspeicher 18 abgelegt, aus dem sie von der Auswerteschal­ tung 19 abgerufen werden. Aus diesen Meßwerten wird dann ein Histogramm ermittelt und in dem ersten Datenspeicher 20 abge­ legt. Die Auswerteschaltung 19 ermittelt daraus den Istwert S für die Helligkeit und steuert aufgrund dieses Wertes zuerst die Dosisleistung des Hochspannungsgenerators 1. Weiterhin wird sequentiell aufgrund dieses Istwertsignales der Auswerteschal­ tung 19 die Irisblende 9 sowie die Verstärkung des Videover­ stärkers der Fernsehkamera 6 entsprechend verstellt.

Die Detektorschaltung 22 führt mit Hilfe des in dem zweiten Datenspeicher 34 enthaltenen unbewerteten Histogrammes eine Mustererkennung durch und steuert entsprechend die Organpro­ grammierung 23. Weiterhin werden von der Detektorschaltung 22 die Bereiche ermittelt, die beispielsweise seitlich von Extre­ mitäten eine Überstrahlung im Bild bewirken und somit ebenfalls nicht zur Bewertung beitragen sollen. Durch die Steuerung der Organprogrammierung 23, die entsprechend der Mustererkennung korrigiert wird, werden auch die Koeffizienten im Koeffizien­ tenspeicher 17 variiert, so daß aufgrund dieser Meßwerte die Bewertung der folgenden Bilder durchgeführt wird.

Die Austastschaltung 15 bewirkt zum einen die Kreisaustastung, d.h. die Austastung des nicht zum Strahlenbild gehörenden Vi­ deosignales. Sie bewirkt dies dadurch, daß sie die entsprechen­ den Werte auf Null setzt, so daß sie nicht zur Ermittlung des Meßwertes beitragen.

In der Fig. 3 ist eine analoge Ausführungsform der Verarbei­ tungsschaltung 7 dargestellt. Das BA-Signal der Fernsehkamera 6 wird einem Videoschalter 25 zugeführt, der mit einem steuer­ baren Verstärker 26 verbunden ist. Dem steuerbaren Verstärker 26 werden die Verstärkungsfaktoren von einem Koeffizienten­ speicher 29 über einen D/A-Wandler 28 und einer Anpaßstufe 27 zugeführt. An dem Koeffizientenspeicher 29 ist eine Aus­ tastschaltung 30 angeschlossen, die die Steuerung des Koeffi­ zientenspeichers 29 übernimmt. Die Austastschaltung 30 ist weiterhin zur Kreisaustastung mit dem Videoschalter 25 verbunden.

An den steuerbaren Verstärker 26 ist eine Bewertungsschaltung 31 angeschlossen, die, steuerbar durch ein nicht dargestelltes Bedienteil, als Integrator oder Spitzenwertdetektor arbeiten kann. Sie kann somit entweder den Mittelwert, den Spitzenwert oder aber auch den Schwarzwert des Ausgangssignales des steuer­ baren Verstärkers 26 ermitteln.

Bei der Verwendung der Bewertungsschaltung 31 als Spitzen­ wertdetektor erfolgt zusätzlich eine Abfrage, ob dieser Spit­ zenwert mit einer bestimmten Fläche vorhanden ist. Dadurch wird erreicht, daß Spitzenwerte, die beispielsweise von flä­ chenmäßig kleinen Durchstrahlungen hervorgerufen werden, nicht als Meßwert erfaßt werden. Durch diese Anordnung erfolgt somit eine steuerbare Flächenbewertung des BAS-Signals der Fernsehkamera 6.

An dem D/A-Wandler 28 ist ein Nulldetektor 32 angeschlossen, der mit einem weiteren Eingang der Bewertungsschaltung 31 ver­ bunden ist und beispielsweise den Integrator abschaltet, wenn der Bewertungsfaktor Null beträgt, d.h. wenn keine Bewertung durchgeführt werden soll.

Das Ausgangssignal der Bewertungsschaltung 31 kann in einem Halteglied 33 gespeichert sein, dem als Taktimpulse die verti­ kalen Impulse V der Fernsehanlage zugeführt werden. Das Aus­ gangssignal des Haltegliedes 33 bildet den Istwert S, der, wie bereits beschrieben, zur Steuerung des Hochspannungsgenerators 1, der Irisblende 9 bzw. des Videoverstärkers verwendet werden kann.

Durch die in dem Koeffizientenspeicher 29 enthaltenen Verstär­ kungsfaktoren erfolgt eine über die gesamte Fläche des Strah­ lenbildes durchgeführte unterschiedliche Bewertung, wobei aber das gesamte Signal und nicht nur dominante Bereiche zur Messung beitragen können. Eine Änderung der Bewertungsfaktoren erfolgt durch Korrektur der in dem Koeffizientenspeicher 29 enthaltenen Koeffizienten bzw. durch Anwahl eines anderen Satzes von Ko­ effizienten durch den zentralen Rechner oder das Bedienpult. So können beispielsweise auch wie bei der digitalen Ausführung die Bewertungsfaktoren durch eine Organprogrammierung ausge­ wählt werden. Hier könnte die gleiche Schaltung wie bei der in Fig. 2 dargestellten digitalen Ausführung eingesetzt werden.

Durch eine derartige Vorrichtung erhält man eine ortsabhängige Bewertung des gesamten Bildinhaltes, wobei zum Teil automatisch oder durch entsprechende Auswahl von Programmtasten eine Aus­ blendung nicht relevanter Bildbereiche erfolgen kann. Durch die Ermittlung des Histogrammes ist weiterhin eine flexible flä­ chenabhängige Bewertung möglich, die sich von selbst an das zu durchleuchtende Objekt anpassen kann. Eine Beeinflussung kann hierbei ebenfalls durch Organtasten erreicht werden. Aus dem Histogramm lassen sich durch eine Mustererkennung, bei der das ermittelte Histogramm mit gespeicherten, beispielsweise den einzelnen Organen zugeordneten Histogrammen verglichen wird, die Organprogrammierung bzw. die Bewertungsfaktoren entspre­ chend automatisch einstellen.

Claims (8)

1. Röntgendiagnostikeinrichtung mit einem Röntgengenerator (1) und einer Röntgenbildverstärker-Fernsehkette (4 bis 10), die einen Röntgenbildverstärker (4), eine durch eine Optik (5) angekoppelte Fernsehkamera (6), eine Verarbeitungsschaltung (7) und einen Monitor (8) aufweist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verarbeitungsschaltung (7) eine Be­ wertungsschaltung (16, 17, 26 bis 29) aufweist, die unter­ schiedlichen Bildbereichen je einen individuellen Bewertungs­ faktor zuordnet, und daß die Bewertungsschaltung (16, 17, 26 bis 29) mit einer Auswerteschaltung (18 bis 21, 31) verbunden ist, die die Meßsignale der bewerteten Bildbereiche zu einem Istwertsignal (S) zusammenfaßt.

2. Röntgendiagnostikeinrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Verarbei­ tungsschaltung (7) weiterhin eine Reduktionsschaltung (13, 14) zur Datenreduktion des Videosignales der Fernsehkamera (6) auf­ weist, bei der mehrere Bildpunkte zu den Bildbereichen zusam­ mengefaßt werden, und daß die Reduktionsschaltung (13, 14) der Bewertungsschaltung (16, 17, 26 bis 29) vorgeordnet ist.

3. Röntgendiagnostikeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, mit ei­ ner Organprogrammierung (23), dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Organprogrammierung (23) mit der Bewertungsschaltung (16, 17, 26 bis 29) zur Steuerung der Bewertungsfaktoren verbunden ist.

4. Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Bewertungsschaltung (16, 17, 23 bis 26) eine Schaltung (19, 20, 22, 34, 35) zur Erstellung von Histogrammen angeschlossen ist, durch die die Bewertungsfaktoren gesteuert werden.

5. Röntgendiagnostikeinrichtung nach Anspruch 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Schaltung (22, 34, 35) zur Erstellung von Histogrammen mit einer Detek­ torschaltung (22) zur Mustererkennung verbunden ist.

6. Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungsschaltung (7) mit dem Röntgengenerator (1) zur Regelung der Dosisleistung verbunden ist.

7. Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die Röntgenbildverstärker-Fernsehkette (4 bis 10) mit einer durch Verstellmittel (10) einstellbaren Irisblende (9) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungsschaltung (7) mit den Verstellmitteln (10) für die Irisblende (9) verbunden ist.

8. Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Fernsehkamera (6) einen in seiner Verstärkung steuerbaren Videoverstärker aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungsschaltung (7) mit dem Videoverstärker der Fernsehkamera (6) verbunden ist.