DE3877749T2

DE3877749T2 - Verfahren und vorrichtung zum kontrastausgleich von roentgenbildern.

Info

Publication number: DE3877749T2
Application number: DE8888903228T
Authority: DE
Inventors: Hugo Vlasbloem
Original assignee: Optische Industrie de Oude Delft NV
Current assignee: Optische Industrie de Oude Delft NV
Priority date: 1987-04-02
Filing date: 1988-03-28
Publication date: 1993-06-24
Anticipated expiration: 2008-03-29
Also published as: JP2651229B2; DE3877749D1; IL85959A0; IL85959A; CN1032234C; EP0348433A1; EP0348433B1; CN88101717A; WO1988007807A1; JPH02502868A; NL8700781A; IN169731B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kontrastausgleich van Röntgenaufnahmen eines Körpers mit örtlich veränderlicher Durchlässigkeit für Röntgenstrahlen- unter Benutzung einer Vorrichtung für Schlitzradiografie, die eine Schlitzblende aufweist, womit der Körper mit einem flachen, fächerförmigen Röntgenstrahl abgetastet wird, und mit wenigstens einer regelbaren Absorptionseinrichtung, welche mit der Schlitzblende zusammenwirkt und von welcher der fächerförmige Röntgenstrahl je Sektor beeinflußt wird, welche Absorptionseinrichtung in Abhängigkeit von der je Sektor unmittelbar durch den Körper durchgelassenen Menge der Strahlung derart geregelt wird, daß die in einem einzelnen Sektor durch den Körper durchgelassenen Menge der Strahlung durch die Absorptionseinrichtung mit zunehmendem Wert der Durchlässigkeit des Körpers, die von einem Schwellwert ansteigend unmittelbar erfolgt, vermindert wird nach dem Anspruch 1, und ebenso eine Vorrichtung für Schlitzradiografie eingerichtet zur Aufnahme ausgeglichener Röntgenbildern nach dein Stand der Technik (Oberbegriff) von Anspruch 7.
Ein allgemeines Problem bei der Aufnahme von Röntgenbildern besteht darin, daß das dynamische Spektrum der Strahlung, die auf den Strahlungsdetektor wirkt, größer ist als das dynamische Spektrum des erreichbaren bilderzeugenden Mittels, besonders von Röntgenfilmen.
Bei der Aufnahme von Röntgenbildern des Thoraxes, zum Beispiel, ist die Durchlässigkeit des Thoraxes für Röntgenstrahlen größeren Schwankungen ausgesetzt, als dies bei Aufnahmen mit sonst für Röntgenaufnahmen üblichen Röntgenfilmen der Fall ist. Die Folge davon ist, daß in vielen Fällen mehrere Röntgenaufnahmen gemacht werden müssen, damit eine gründliche Untersuchung der verschiedenen Bereiche des Thoraxes gewährleistet ist. Wenn eine Aufnahme so gemacht wird, daß die Lungen deutlich zu erkennen sind, ist es normalerweise fast nicht mehr möglich den abdominalen Bereich zu erkennen. Wenn die Aufnahme jedoch so gemacht wird, daß sowohl Lungen als auch abdominaler Bereich deutlich zu erkennen sind, ist die Kontrasterzeugung unbefriedigend.
All dies ist ebenso abhängig von der Wahl des Films, der Entwicklungsmethode und von der Plazierung der Röntgenröhre.
Wenn mehrere Aufnahmen gemacht werden, ist der Patient natürlich einer höheren Strahlungsbelastung ausgesetzt.
In der Vergangenheit wurden schon Versuche unternommen, um das beschriebene Problem zu überwinden.
So beschreibt zum Beispiel die holländische Patentanmeldung 840 1411 eine Vorrichtung für Schlitzradiografie, mit welcher der Thorax eines Patienten, oder ein anderer Körperteil bzw. ein zu untersuchendes Objekt, mit einem flachen fächerförmigen Röntgenstrahl, der durch eine Schlitzblende hindurch diagonal zur Längsrichtung des Schlitzes der Schlitzblende geschickt wird, durchleuchtet wird. Es steht ferner eine Absorptionsvorrichtung zur Verfügung, die mit der Schlitzblende zusammenwirkt, und die über Absorptionsteile verfügt, die unmittelbar, während die Röntgenaufnahme gemacht wird, kontrolliert werden. Dies geschieht mit Hilfe von elektrischen Signalen, die durch eine Anzeigevorrichtung erzeugt werden, und die die Strahlungsmenge die durch den Patienten in jedem Augenblick an jeder Stelle hindurchgeht, ermittelt, um sie der Strahlungsmenge, die den Patienten an einer bestimmten Stelle erreicht, anzugleichen.
Auf diese Weise kann das dynamische Spektrum der Strahlung, das durch den Patienten (oder das zu untersuchende Objekt) hindurchgeht, an das dynamische Spektrum der verfügbaren bilderzeugenden Mittel angeglichen werden. Diese Technik bezeichnet man in der Tat als Kontrastausgleich.
Nach dem Verfahren, das in der holländischen Patentanmeldung 840 1411 beschrieben ist, werden die Absorptionsteile derart kontrolliert, daß beim überschreiten eines bestimmten Wertes der Menge an durchgestrahlter Strahlung, die beim Patienten oder beim zu untersuchenden Objekt örtlich erreicht wird, die (das) beteiligte(n) Absorptionselement(e) immer ein Stadium erreicht bzw. erreichen, das mit der Belichtung der bilderzeugenden, mit dem vorgegebenen Wert verbundenen Mittel übereinstimmt.
In der Praxis bedeutet dies, daß die Belichtung eines bilderzeugenden Mittels, z.B. ein Röntgenfilm, im Verhältnis zum Strahlungsdurchgang beim Patienten ansteigt, ausgehend von einem unteren Wert, bis ein festgelegter Wert des Strahlungsdurchgangs beim Patienten erreicht ist, um dann bei weiterem Ansteigen das Strahlungsdurchgangs beim Patienten konstant zu bleiben. Dadurch werden Röntgenbilder erzeugt, auf denen das Durchschnittshalbtonbild eines jeden Bereiches, der einem Absorptionselement entspricht, grundlegend dem eines jeden anderen Bereiches, der einem Absorptionselement entspricht, gleicht. Auf einem solchen Bild, sind Details, die in einen Bereich fallen, der unmittelbar von den Absorptionsmittel verdeckt wird, deutlich zu erkennen, jedoch sind Kontrastunterschiede, die auf größeren Bereichen auftreten, wie man sie zum Beispiel beim Pneumothorax und bei größeren Tumoren vorfindet, schwer zu unterscheiden.
Solche Bilder sind gewissermaßen unnatürlich, weil die örtliche Schwärzung nicht mehr proportional zum örtlichen Strahlungsdurchgang beim Patienten ist.
Es besteht daher ein Bedarf für ein Ausgleichsverfahren, mit Hilfe dessen sowohl natürliche Bilder hergestellt werden können, als auch Bilder, auf denen es möglich ist, Kontrastunterschiede auf relativ großen Bereichen zufriedenstellend zu erkennen.
Ziel der Erfindung ist es, dem oben angeführten Bedarf gerecht zu werden und allgemein ein zuverlässiges und zweckdienliches Verfahren zum Kontrastausgleich von Röntgenbildern zu bieten. Nach der Erfindung ist zu diesem Zwecke ein Verfahren dieser Art nach Anspruch 1 gekennzeichnet.
Eine Vorrichtung für Schlitzradiografie eingerichtet zur Aufnahme ausgeglichener Röntgenaufnahmen und bestehend aus einer Röntgen-Strahlungsguelle und einer Schlitzblende zur Erzeugung eines flachen fächerförmigen Röntgenstrahls, mit dessen Hilfe ein Körper abgetastet werden kann, aus einem Röntgendetektor zur Erfassung der durch den Körper hindurchgehenden Strahlung, aus wenigstens einer Absorptionseinrichtung, welche nahe der Schlitzblende angeordnet ist und welche die durch die Schlitzblende durchgegangene Strahlungsmenge unter der Einwirkung eines geeigneten Regelsignals unmittelbar je Sektor des fächerförmigen Strahls beeinflussen kann, sowie mit Nachweismitteln, welche die Menge der unmittelbar durch den Körper hindurchgegangene Röntgenstrahlung für jeden Sektor des fächerförmigen Strahls erfassen und ein Signal an eine Regelungsvorrichtung aussenden, welche Ausgangssignale bildet, die als Regelungssignal für die Absorptionseinrichtung dienen, welche Regelungsvorrichtung zur Erzeugung eines Regelungssignals eingerichtet ist, das ausgehend von einem ersten Schwellenwert, der in einem einzelnen Sektor durch den Körper durchgelassenen Menge an Strahlung, zur Regelung der Absorptionsvorrichtung dient, derart, daß die Menge an aufgetretener Strahlung in dem fraglichen Sektor teilweise absorbiert wird, ist gekennzeichnet in Anspruch 7.
Die Erfindung wird nachstehend genauer erklärt unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.
Fig. 1 zeigt die graphische Darstellung einer Vorrichtung für Schlitzradiografie in Seitenansicht;
Fig. 2 zeigt ein Beispiel eines geeigneten Kontrollkreises zur Kontrolle der Absorptionselemente, wie in Abb. 1 gezeigt, nach der Erfindung;
Fig. 3 zeigt eine Kurve, die eine Aussage macht über das Verhältnis von Bildschirmdosis und Strahlendurchgang beim Patienten oder Filmschwärzung, um die Erfindung zu illustrieren;
Fig. 4 und 5 zeigen Details einer Veränderung einer Vorrichtung nach der Erfindung.
Fig. 1 zeigt die graphische Darstellung einer Vorrichtung für Schlitzradiografie in Seitenansicht. Die dargestellte Vorrichtung besteht aus einer Röntgenguelle 1 mit einem Röntgenbrennpunkt F. Vor der Röntgenquelle 1 befindet sich eine Schlitzblende 2, womit ein ziemlich flacher, fächerförmiger Röntgenstrahl 3, der auf einen Röntgendetektor 4 gerichtet ist, gebildet wird. Wie in Fig. 1 dargestellt ist, obwohl der Röntgenstrahl 3 in der Seitenansicht etwas keilförmig wirkt, ist seine Höhe an der Stelle des Röntgendetektors niedrig, ungefähr 3 cm, während die Breite des Strahls, quer zur Blattebene der Zeichnung verlaufend, zum Beispiel 40 cm sein kann, so daß allgemein Bezug auf einen flachen Röntgenstrahl genommen werden kann.
Die Röntgenguelle und die Schlitzblende können sich aufeinander zubewegen, in einer Weise, daß der Röntgenstrahl eine abtastende, quer zur Breite des Strahls laufende, das bedeutet eine zur Blattebene der Zeichnung vertikal laufende, Bewegung macht, wie durch einen Doppelpfeil 5 gezeigt wird. Solch eine Suchbewegung kann auf einfache Weise erreicht werden, indem die Röntgenguelle und die Schlitzblende in eine um eine Achse, die quer zur Blattebene der Zeichnung durch den Röntgenbrennpunkt F hindurch, dargestellt durch einen Pfeil 6, verläuft, kreisende Bewegung gebracht wird. Ein flacher, fächerförmiger Strahl, der eine Suchbewegung durchführt, kann jedoch auch auf andere Weise erzeugt werden, wie zum Beispiel in der holländischen Patentanmeldung 840 1411 spezifiziert ist.
Im dargestellten Beispiel besteht der Röntgendetektor 4 aus einer herkömmlichen Großbildkassette, die streifenweise in der vertikalen Richtung während der Suchbewegung des Strahls belichtet wird. Anstelle einer solchen Großbildkassette, besteht auch die Möglichkeit einen Streifen-Röntgendetektor zu benutzen, der die auftreffende Röntgenstrahlung in ein Lichtstreifenbild umwandelt, welches wiederum zur Belichtung von Photofilm benutzt wird. Ein Beispiel einer Anwendung eines solchen Streifen-Röntgendetektors ist in der holländischen Patentanmeldung 840 1411 beschrieben.
Um die Möglichkeit zu haben, die Strahlungsmenge, die durch einen Patienten oder durch ein zu untersuchendes Objekt 7 zu einem bestimmten Zeitpunkt und an einem bestimmten Sektor des Röntgenstrahls hindurchgeht, zu regulieren, infolge dessen die Belichtung des entsprechenden Bereiches des Röntgendetektors ebenfalls reguliert wird, installiert man eine Absorptionsvorrichtung 8 in die Nähe der Schlitzblende 2 im Röntgenstrahl. Die Absorptionsvorrichtung ist derart ausgestattet, daß die Menge an durchstrahlter Strahlung pro Sektor des Röntgenstrahls und in jedem Augenblick unter dem Einfluß von geeigneten Regelungssignalen reguliert werden kann.
Einige Beispiele von geeigneten Absorptionsvorrichtungen wurden in der holländischen Patentanmeldung 840 0845 beschrieben. Um ein Beispiel zu geben, wird eine Absorptionsvorrichtung, bestehend aus einer Anzahl von Zungen 9, die nebeneinander installiert sind, wovon eine zu sehen ist, in Fig. 1 gezeigt. Die Zungen haben jeweils ein freies Ende, das unter dem Einfluß von Regelungssignalen in den Röntgenstrahl in größerem oder kleinerem Ausmaß eingeführt werden kann, um einen Teil der Röntgenstrahlung zu absorbieren.
Die Regelungssignale für die Absorptionsvorrichtung werden durch einen Regelungskreis 10 erzeugt. Der Regelungskreis 10 erhält Input-Signale von einer Detektorvorrichtung 11, die unmittelbar die Menge an durchstrahlter Strahlung beim Patienten oder beim zu untersuchenden Objekt 7 pro Sektor des fächerförmigen Röntgenstrahls ermittelt und entsprechende Output-Signale weitergibt.
Die Detektorvorrichtung kann zwischen dem Patienten bzw. dem zu untersuchenden Objekt und dem Röntgendetektor 4 installiert werden, wie in Fig. 1 dargestellt, aber prinzipiell kann sie auch hinter dem Röntgendetektor installiert werden. In beiden Fällen kann die Detektorvorrichtung entweder direkt auf die auftreffende Röntgenstrahlung antworten oder auf die Lichtstrahlung, die vom Röntgendetektor als Antwort auf die auftref fende Röntgenstrahlung erzeugt wird.
Falls die Detektorvorrichtung zwischen dem Patienten bzw. dem zu untersuchenden Objekt 7 und dem Röntgendetektor 4 installiert ist, sollte die Detektorvorrichtung so transparent wie möglich für die Röntgenstrahlung sein, damit das endgültige Röntgenbild so wenig wie möglich von der Detektorvorrichtung beeinflußt wird. Geeignete Detektorvorrichtungen sind zum Beispiel in der holländischen Patentanmeldung 850 3152 und in der holländischen Patentanmeldung 850 3153 beschrieben.
Fig. 2 zeigt einen geeigneten Regelungskreis 10 für die Anwendung der Erfindung. Der Regelungskreis 10 stellt eine Verbindung zwischen der Detektorvorrichtung und der Absorptionvorrichtung her und besteht im Prinzip aus einem zugehörigen Unterkreis für jeden Teil des entsprechenden Bereichs der Detektorvorrichtung und der Absorptionsvorrichtung. Von den betreffenden Unterkreisen ist nur einer dargestellt und dieser wird der Einfachheit halber, unterer Regelungskreis genannt. Aufmerksamkeit sollte der Tatsache geschenkt werden, daß in der Praxis einige Teile der Regelungskreise zusammen mit allen Unterkreisen mit Hilfe vielfacher Techniken genutzt werden können.
Mit Ausnahme der Kontrollvorrichtung 28, ist der Regelungskreis, der in Fig. 2 gezeigt ist, im wesentlichen identisch mit dem Regelungskreis, der in der holländischen Patentanmeldung 840 1411 beschrieben ist. Der Regelungskreis 10 erhält einerseits Input-Signale von einem Bereich der Detektorvorrichtung über den Leiter 20, und gibt andererseits Output-Signale an den entsprechenden Bereich der Absorptionsvorrichtung über den Leiter 21 weiter. Zum Regelungskreis gehört ein Komparatorkreis, der in diesem Beispiel aus einem Referenzverstärker 23 besteht. Ein zum Input-Signal des Regelungskreises proportionales Signal wird dem Input des Referenzverstärkers über einen Leiter 24 weitergegeben, und ein Referenzsignal, das im gezeigten Beispiel von einem Potentiometer erzeugt wird, wird an den anderen Input weitergeleitet. Das Output-Signal des Verstärkers 24 entspricht, zumindest entgegengesetzt, dem Unterschied zwischen den Signalen, die den beiden Inputstellen zugeleitet werden. Der Output des Verstärkers 23 ist verbunden mit dem Input eines Verstärkers 26, bei dem es sich sowohl um einen Spannungsverstärker als auch um einen Stromverstärker, je nach Art der verwendeten Absorptionsvorrichtung, handeln kann, und der ein geeignetes Output-Signal zur Kontrolle des entsprechenden Bereiches der Absorptionsvorrichtung erzeugen kann. Dieses Output-Signal kontrolliert die Absorptionsvorrichtung derart, daß der Unterschied zwischen den Input-Signalen der Referenzverstärker auf Null reduziert wird. Im gezeigten Beispiel, enthält der Regelungskreis 10 zusätzlich einen Input-Verstärker 27, dessen Output-Signal an den Referenzverstärker 23 weitergeleitet wird.
Der bis jetzt beschriebene Regelungskreis entspricht dem Kreis, der in der holländischen Patentanmeldung 840 1411 beschrieben ist. Ungeachtet der Durchleuchtung, erhält man durch die Anwendung eines solchen Kreises einen konstanten Durchschnittshalbton (optische Dichte) der endgültigen Röntgenaufnahme über jeden Bereich hinweg, der von einem bestimmten Bereich der Absorptionsvorrichtung beeinflußt wird. Das betreffende Halbtonbild ist abhängig davon, wie und wo das Potentiometer 25 installiert ist. Wenn das Potentiometer 25 aller Unterkreise einheitlich installiert ist, hat folglich das endgültige Röntgenbild den über die gesamte Bildfläche hinweg gleichen Durchschnittshalbton.
Wie oben schon betont wurde, besteht in bestimmten Situationen die Notwendigkeit, Kontrastunterschiede zwischen relativ großen Bereichen der Röntgenaufnahme zufriedenstellend zu erkennen. Nach der Erfindung kann diese Anforderung ausreichend erfüllt werden, wenn die Absorptionsteile der Absorptionsvorrichtung derart kontrolliert werden, daß der Unterschied zwischen den Input-Signalen des Referenzverstärkers nicht vollständig ausgeglichen wird, sondern daß eine gewisse Proportionalität zwischen dem örtlichen Strahlendurchgang beim Patienten und dem örtlichen Halbton des Röntgenbildes aufrechterhalten wird.
Zur genaueren Erklärung wird auf Fig. 3 Bezug genommen. In Fig. 3 wird auf der rechten Seite das Verhältnis des Strahlendurchgangs beim Patienten (bzw. beim zu untersuchenden Objekt) T, der auf der Horizontalachse graphisch dargestellt ist, zur Röntgenschirmdosis S, die vertikal dargestellt ist, gezeigt. Die Bildschirmdosierung ist die Menge an Röntgenstrahlung, die den Röntgendetektor erreicht.
Auf der linken Seite der Fig. 3 wird das Verhältnis von Röntgenschirmdosis zum daraus entstehenden Halbton (optische Dichte D) eines Bildes auf einem Röntgenfilm gezeigt. Die dargestellte Kurve ist bezogen auf einen sogenannten Umkehrfilm, der sowohl ein blasses Bild für eine niedrige Belichtungszeit (nachdem der Film entwickelt ist), als auch ein dunkles Bild für eine hohe Belichtungszeit, und folglich für eine hohe Röntgenstrahlendosis, bildet. Die Erfindung ist jedoch gleichermaßen anwendbar für andere Arten von Filmen oder bilderzeugende Mittel.
Auf der rechten Seite von Fig. 3 ist zur Veranschaulichung auch ein Thorax graphisch dargestellt. Der Lungenbereich ist mit I, und der Abdominalbereich mit II gekennzeichnet. Die Lungen zeigen für Röntgenstrahlen die höchste, das Abdomen die niedrigste Durchlässigkeit auf. Zur Veranschaulichung sind die zugehörigen Strahlendurchgangsbereiche beim Patienten bzw. der optische Dichtebereich auch mit I und II auf der Kurve dargestellt.
Auf der rechten Seite von Fig. 3 sind eine Reihe von charakteristischen Kurven 30, 31, 32 und 33 dargestellt. Die charakteristische Kurve 30 läßt das Verhältnis zwischen dem Strahlendurchgang beim Patienten und der Röntgenschirmdosis erkennen wenn jede Art von Einwirkung durch den abtastenden Röntgenstrahl während der Aufnahme fehlt. Die charakteristische Kurve 30 ist deshalb im wesentlichen eine gerade Linie. Man kann sehen, daß der Strahlendurchgang im Abdominalbereich des Patienten (gestrichelter Bereich II) der Röntgenschirmdosis S 1 entspricht, die wiederum einem Dichtebereich D 1 des benutzen Filmes entspricht. Obwohl der Bereich D 1 nicht vollständig in den optimalen Arbeitsbereich, durch W gekennzeichnet, des Filmes in dem die für den Film charakteristische Kurve 34 im wesentlichen linear ist, fällt, wird es deutlich, daß der Bereich S 1 einem relativ großen Bereich D 1 entspricht, so daß die Kontrastwiedergabe in diesem Bereich gut ist.
Der Strahlendurchgang im Lungenbereich des Patienten (gestrichelter Bereich I) ist, andererseits, bei gleicher Einstellung der Röntgenquelle, viel größer und entspricht einer Röntgenschirmdosis im Bereich S 2, die wiederum einer Dichte im Bereich D 2 entspricht. Die Röntgenschirmdosis im Bereich S 2 befindet sich jedoch weit außerhalb des optimalen Arbeitsbereichs des Films, so daß es, mit einer Röntgenschirmdosis in diesem Bereich, leicht zu einer Überbelichtung kommen kann. Das Ergebnis ist dann ein sehr dunkles Bild, mit einer schlechten Kontrastwiedergabe, wie aus der relativ geringen Breite des Bereichs D 2 ersichtlich ist.
Aus der gezeigten Kurve sollte ersichtlich sein, daß infolge der großen Transparenzunterschiede von Lungen und Abdomen, es nicht ohne weiteres möglich ist, sowohl die Lungen als auch das Abdomen ausreichend klar und mit ausreichendem Kontrast auf ein und demselben Bild darzustellen.
Die Lösung dieses Problems, die in der holländischen Patentanmeldung 840 1411 beschrieben ist, wird von der Kurve 31 dargestellt, die aus einem Abschnitt 31 a, annähernd deckungsgleich mit der Geraden 30, und aus einem Abschnitt 31 b, über dem Knickpunkt 31 c liegend und im wesentlichen horizontal verlaufend, besteht.
Der Abschnitt 31 a entspricht einem Bereich von geringem Strahlendurchgang beim Patienten, wobei die Absorptionsvorrichtung nicht, oder so gut wie nicht, wirksam ist. Über dem Knickpunkt 31 c sind jedoch die Regelungsbewegung, die von der Detektorvorrichtung gemacht wird, der Regelungskreis, die Absorptionvorrichtung und der Röntgenstrahl derart ausgerichtet, daß ein Durchschnittshalbtonbild erzeugt wird, abhängig von der Einstellung des Referenzsignalerzeugers 25 (Fig. 1). Würden die Abschnitte der Absorptionsvorrichtung (und die Abschnitte der Detektorvorrichtung) unendlich klein gehalten werden, so würde eine solche Regelung zu einem einheitlich grauen Bild führe. Die Abschnitte der Absorptionsvorrichtung beeinflussen jedoch in jedem Augenblick einen Bereich auf dem Röntgenstrahlendetektor, dessen Ausmaße nicht geringfügig sind, zum Beispiel 4 x 4 cm, infolgedessen Kontrastunterschiede innerhalb solcher Bereiche, und folglich auch Konturen, auf dem endgültigen Bild deutlich sichtbar bleiben. Kontraste zwischen größeren Bereichen, wie zum Beispiel ein Unterschied in der Dichte zwischen linker und rechter Lunge, wie er beim Pneumothorax vorkommen kann, sind jedoch nicht sichtbar. Es geht nun darum, einen vollständigen Kontrastausgleich zu erreichen. In diesem Zusammenhang ist überdies der Teil der endgültigen Röntgenaufnahme, auf der die Lungen zu sehen sind nicht sehr natürlich, und dies könnte man als einen Nachteil betrachten. Andererseits ist durch diese Regelungsmethode eine Überbelichtung ausgeschlossen.
Nach der Erfindung, findet deshalb eine Regelungskurve, wie mit 32 dargestellt, Anwendung, deren Abschnitt über einem Knickpunkt, der wiederum Knickpunkt 31 c sein kann, eine Neigung hat, die sich zwischen der Geraden 30 und dem horizontalen Teil 31 b der Kurve 31 befindet. Findet eine solche Regelungskurve Anwendung, so bleibt der natürliche Charakter des endgültigen Röntgenbildes erhalten, denn ein höherer Strahlendurchgang beim Patienten führt zu einer tieferen Filmschwärzung, und eine Überbelichtung ist dennoch ausgeschlossen. Der dem Lungenbereich I entsprechende Strahlendurchgangsbereich beim Patienten entspricht deshalb, im Falle der Kurve 32, einem Röntgenschirmdosisbereich S 3, der in den Arbeitsbereich W des Filmes fällt und zu einer Filmschwärzung von einem Dichtebereich D 3 führt.
Eine solche Regelungskurve erhält man, indem man den Unterschied zwischen den Input-Signalen des Referenzverstärkers im Regelungskreis von Fig. 2 nicht vollständig ausgleicht. All dies kann in der Praxis erreicht werden, indem man einen Verstärker 26 mit einer Verstärkungskontrolleinrichtung 28 versieht. Die eingestellte Verstärkung bestimmt die Neigung der Regelungskurve 32 über dem Knickpunkt. Allgemeiner ausgedrückt, die Neigung der Regelungskurve 32 kann durch eine geeignete Angleichung der Schleifenverstärkung im Kreis, der vom Röntgenstrahl, der Detektorvorrichtung, dem Regelungskreis und der Absorptionsvorrichtung gebildet wird, reguliert werden. Weiterhin sollte die Röntgenquelle natürlich derart reguliert werden, daß sogar in dem am geringsten durchleuchteten Bereich des Patienten oder des zu untersuchenden Objektes eine Röntgenschirmdosis auftritt, die ausreicht, daß dieser Bereich und der darin entstehende Kontrast vom Film noch zufriedenstellend reproduzierbar ist. In der Praxis bedeutet dies, daß für eine ausgeglichene Thoraxaufnahme eine höhere Röntgenröhrenspannung notwendig ist als normalerweise üblich. Zum Beispiel 125 mA anstatt 30 mA.
Es soll betont werden, daß die Wirkung des beschriebenen Regelungskreises auch mit einem geeignet programmierten Mikroprozessor erzielt werden kann.
Das hier beschriebene Regelungsverfahren kann auch derart verändert werden, daß der dem Lungenbereich I des Patienten entsprechende Strahlendurchgangsbereich des Patienten mit einer besseren Kontrastwiedergabe, als es bei der Regelungskurve 32 der Fall ist, innerhalb des Arbeitsbereiches W des Filmes reproduziert wird.
In Fig. 3 ist deutlich zu erkennen, daß die Kontrastwiedergabe des Lungenbereiches I besser wird, in dem Maße wie die Regelungskurve 32 steiler wird. Der zugehörige Röntgenschirmdosisbereich S 3 ist dann größer und folglich auch der zugehörige Dichtebereich D 3. Wenn man jedoch, um diesen Effekt zu erzielen, einen größeren Neigungswinkel der Kurve 32 durch geeignete Anpassung der Verstärkungsregulierung des Verstärkers 26 wählt, wird der entsprechende Bereich der Röntgenschirmdosis S 3 aus dem Arbeitsbereich W des Filmes hinaus verlagert. Deshalb muß eine größere Neigung der Regelungskurve innerhalb des dem Lungenbereich I entsprechenden Strahlendurchgangsbereiches des Patienten auf eine andere Art erreicht werden.
Nach der Erfindung kann zu diesem Zwecke die Absorptionsvorrichtung derart konstruiert werden, daß die Absorptionsvorrichtung derart konstruiert werden, daß die Absorptionsteile den Schlitz der Schlitzblende nur über ein vorbestimmtes Teil, das die Höhe des Schlitzes hat, beeinflussen können. Dies kann zum Beispiel unter Benutzung einer mechanischen Stoppvorrichtung, die verhindert, daß die Schlitzblende durch die Absorptionsteile völlig abgesperrt wird, erreicht werden. Ein ähnlicher Effekt kann auch auf elektronische Art oder mit Hilfe eines geeigneten Programmes eines Mikroprozessors, der die Absorptionselemente kontrolliert, erreicht werden.
Eine geeignete mechanische Stoppvorrichtung kann je nach verwendeten Absorptionsteilen auf vielerlei Arten hergestellt werden. Wenn drehende, zungenartige Absorptionsteile oder gleitende Teile benutzt werden, kann man eine Leine oder etwas ähnliches an den Absorptionsteilen befestigen, wodurch deren Abweichung begrenzt wird. Dies ist alles in Fig. 4 dargestellt. Die Leine wird in gestrafftem Zustand durch 40 und in gelockertem Zustand durch 40' dargestellt. In Fig. 4 kann man sehen, daß der Schlitz S der Schlitzblende 2 über einem Teil der Gesamthöhe immer frei bleibt.
Ein ähnlicher Effekt kann mit Hilfe einer Stoppvorrichtung 50, wie sie in Fig. 5 dargestellt ist, erzielt werden. Da die Stoppvorrichtung vor den Schlitz S installiert wurde, muß sie für Röntgenstrahlen transparent sein. Die Stoppvorrichtung kann zum Beispiel aus Plexiglas bestehen.
Unter Benutzung einer solchen mechanischen Stoppvorrichtung oder eines elektrischen Äquivalents hierzu, entsteht eine solche Regelungskurve, wie sie durch 33 in Fig. 3 dargestellt ist. Diese Kurve besteht aus einem ersten Abschnitt 31 a, der mit dem Abschnitt der Kurve 31, in dem die Absorptionsvorrichtung nicht, oder nur teilweise, in Funktion ist, und in dem die Röntgenschirmdosis proportional zum Strahlendurchgang beim Patienten zunimmt, zusammenfällt. Über dem Knickpunkt folgt ein Neigungsbereich 33 a, in dem die Absorptionsvorrichtung in Funktion ist. Der Neigungswinkel des Bereiches 33 a kann in der schon beschriebenen Weise verändert werden.
Nach dem Stoppunkt 33 b folgt ein Bereich 33 c, in dem die Absorptionsvorrichtung immer die höchste Wirkung erzeugt und die Röntgenschirmdosis wieder proportional zum steigenden Strahlendurchgang beim Patienten, als Folge des freien Teiles der Schlitzblende, ansteigt. Der Bereich 33 c verläuft deshalb im Prinzip parallel zu Geraden 30. Wenn der Stoppunkt 33 b, wie in Fig. 3 dargestellt, passend gewählt wird, das heißt, mit einem Strahlendurchgangswert beim Patienten, der unter dem Strahlendurchgangswert des Lungenbereiches I liegt, steigt der Strahlendurchgang beim Patienten proportional zum Strahlendurchgang des gesamten Lungenbereiches. Das Röntgenbild hat deshalb einen natürlichen Charakter, sowohl was die Strahlendurchgangswerte, die im Abdomenbereich II, als auch die Strahlendurchgangswerte, die im Lunqenbereich I erreicht werden, betrifft, zumindest, wenn der verwendete Röntgenfilm die zugehörigen Röntgenschirmdosiswerte zufriedenstellend entwickelt.
Die letztere ist tatsächlich der Fall. Der Röntgenschirmdosisbereich S 1 wurde an anderer Stelle schon diskutiert und der Röntgenschirmdosisbereich S 3', der dem Schnittpunkt der Kurve 33 mit dem der Lungenregion I zugehörige Bereich der Strahlendurchgangswerte, entspricht, fällt im wesentlichen in den Arbeitsbereich W des Filmes. Dadurch ist eine gute Kontrastwiedergabe sichergestellt.
Es muß betont werden, daß die Position des Bereiches S 3, durch die Wahl des Knickpunktes 31 c und durch Wahl des Stoppunktes 31 b (Angleichung der Stoppvorrichtung 40 und 50) reguliert werden kann.
Weiterhin soll betont werden, daß der Neigungswinkel des Abschnittes 33 a derart angeglichen werden kann, daß der Abschnitt 33 a mit dem Abschnitt 31 b auf der Kurve 31 zusammenfällt. Tatsächlich kommt hiermit ein Verfahren zur Anwendung, wie es in der holländischen Patentanmeldung 840 1411 beschrieben wird, wobei das System mit einer mechanisch oder elektrisch hergestellten Stoppvorrichtung ausgestattet ist.
In Fig. 3 ist der Abschnitt 33 c der Kurve 33 parallel zur Geraden 30 gezeichnet. Theoretisch ist es möglich, dem Abschnitt 33 c einen anderen Neigungswinkel zu geben. Eine geringere Steigung kann erreicht werden, indem ein gewisser Anstieg der Wirkungsweise der Absorptionsvorrichtung über den Stoppunkt 33 b veranlaßt wird. Wenn eine mechanische Stoppvorrichtung benutzt wird, kann dies erreicht werden, indem man die mechanische Stoppvorrichtung in Abschnitte einteilt, die verschiedenen Absorptionselementen entspricht und indem man die Stoppabschnitte mit Federn ausstattet, damit sie unter dem Einfluß einer aus den Absorptionselementen wirkenden Kraft beweglich werden. All dies kann in der in Fig. 4 gezeigten Anordnung erreicht werden, indem man eine (Spannung) Feder in der Verbindung 40 einbaut. IN ÄHNLICHER Weise, kann zum Beispiel eine (Kompression) Feder 51 in der Anordnung von Fig. 5 benutzt werden.
Es ist auch möglich, eine zweite Absorptionsvorrichtung mit zugehörigem Regelungskreis für den Teil "a" des Schlitzes S zu benutzen.
Unter Verwendung eines elektrischen Stoppunktes, kann all dies erreicht werden, indem die Verstärkung des Verstärkers 26e für eine Röntgenschirmdosis, die höher ist als die Röntgenschirmdosis, die zum Stoppunkt 33 b gehört, oder die Wirkungsweise des Mikroprozessors geändert wird.
Allgemein ist es jedoch wichtiger, den Teil 33 c steiler als die Gerade 30 verlaufen zu lassen, denn der Bereich S 3 ist dann vergrößert, was zu einer Vergrößerung des zugehörigen Dichtebereiches, und folglich zu einer Verbesserung der Kontrastwiedergabe führt.
Eine größere Steigung des Teils 33 c kann erreicht werden, indem der Einfluß der Absorptionsvorrichtung, der an Punkt 33 b seinen Höchstwert erreicht hat, ein Sinken der Röntgenschirmdosis, die höher sind als die zum Stoppunkt 33 b gehörigen, veranlaßt. Die Wirkung kann, zum Beispiel mit Hilfe eines geeignet programmierten Mikroprozessors oder auf elektronische Weise erzielt werden.
Bei Verwendung eines Mikroprozessors zur Regelung der Absorptionsvorrichtung, ist es auch möglich, eine Regelungskurve mit mehr als einem Knickpunkt und mehr als einem Stoppunkt zu erhalten. Ein ähnlicher Effekt kann erzielt werden, indem ein oder mehrere zusätzliche Absorptionsvorrichtungen, die mit Hilfe von getrennten Regelungssignalen kontrolliert werden benutzt werden. Eine zweite Absorptionsvorrichtung kann, zum Beispiel auf der anderen Seite des Schlitzes installiert werden und könnte einen Knickpunkt über dem Stoppunkt 33 b aufweisen. Über solch einem Knickpunkt könnte dann auch wieder ein Stoppunkt entstehen.

Claims

1. Verfahren zum Kontrastausgleich von Röntgenaufnahmen eines Körpers (7) mit örtlich veränderlicher Durchlässigkeit für Röntgenstrahlen, unter Benutzung einer Vorrichtung für Schlitz-Radiografie, die eine Schlitzblende (2) aufweist, womit der Körper (7) mit einem flachen, fächerförmigen Röntgenstrahl (3) abgetastet wird, und mit wenigstens einer regelbaren Absorptionseinrichtung (8), welche mit der Schlitzblende (2) zusammenwirkt und von welcher der fächerförmige Röntgenstrahl (3) je Sektor beeinf lußt wird, welche Absorptionseinrichtung (8) in Abhängigkeit von der je Sektor unmittelbar durch den Körper (7) durchgestrahlten Menge der Strahlung derart geregelt wird, daß die Menge der Strahlung, die in einem einzelnen Sektor durch einen Körper (7) hindurchgestrahlt wird, durch die Absorptionseinrichtung (8) mit zunehmendem Wert der von einem Schwellwert ansteigend unmittelbar einsetzenden Durchlässigkeit des Körpers (7) vermindert wird, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des Schwellwertes die Menge der Strahlung, die in einem einzelnen Sektor durch einen Körper (7) hindurchgestrahlt wird, in solcher Weise vermindert wird, daß ein höherer Wert der Durchlässigkeit des Körpers in einem einzelnen Sektor in einem vorbestimmten Ausmaß zu einer wesentlich größeren Menge an in dem besagten Sektor durch den Körper durchgestrahlter Strahlung führt, zumindest in Bereichen mit Bedeutung für die Röntgenaufnahme.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorptionseinrichtung derart geregelt ist, daß oberhalb eines zweiten Schwellwertes der örtlichen Durchlässigkeit, der höher ist als der erste Wert, die entsprechenden Sektoren des fächerförmigen Strahls von der Absorptionseinrichtung nicht mehr als bis zu einem vorbestimmten Maß beeinflußt werden, wobei ein vorbestimmter Teil des fächerförmigen Strahls in jedem Sektor noch frei übertragen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorptionseinrichtung derart geregelt ist, daß bei einer örtlichen Durchlässigkeit, die von dem zweiten Grenzwert ausgehend zunimmt, die Beeinflussung durch die entsprechenden Sektoren des fächerförmigen Strahls von dem genannten höchsten Maß ausgehend abnimmt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorptionseinrichtung derart geregelt ist, daß bei einer örtlichen Durchlässigkeit, die von einem zweiten Schwellwert ausgehend, der höher liegt als der erste Wert, die Beeinflussung durch die entsprechenden Sektoren des fächerförmigen Strahls bis zu einem anderen Maß zunimmt als für Durchlässigkeitswerte unterhalb des zweiten Schwellwertes.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das vorbestimmte Maß, zu welchem ein höherer Durchlässigkeitswert führt, auf eine wesentlich höhere Menge an Strahlung, die durch einen Körper (7) hindurchgestrahlt wird, einstellbar ist.

6. Verfahren nach einem der AnsPrüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schwellwert einstellbar ist.

7. Vorrichtung für Schlitz-Radiografie eingerichtet zur Aufnahme von abgeglichenen Röntgenaufnahmen und bestehend aus einer Röntgen- Strahlungsquelle (1) und einer Schlitzblende (2) zur Erzeugung eines flachen fächerförmigen Röntgenstrahls (3), mit dessen Hilfe ein Körper (7) durchleuchtet werden kann, aus einem Röntgendetektor (4) zur Erfassung der Strahlung, die durch einen Körper (7) hindurchgestrahlt wird, aus wenigstens einer Absorptionseinrichtung (8), welche nahe der Schlitzblende (2) angeordnet ist und welche die durch die Schlitzblende durchgelassene Strahlungsmenge unter der Einwirkung eines geeigneten Steuersignals unmittelbar je Sektor des fächerförmigen Strahls beeinflussen kann, Nachweismittel (11), welche die Menge der unmittelbar durch den Körper (7) durchgestrahlten Röntgenstrahlung für jeden Sektor des fächerförmigen Strahls (3) erfassen und ein Signal an eine Regelungsvorrichtung aussenden, welche Ausgangssignale bildet, die als Regelungssignal für die Absorptionseinrichtung (8) dienen, welche Regelungsvorrichtung (10) zur Erzeugung eines Regelungssignals eingerichtet ist, das von einem ersten Schwellwert der in einem einzelnen Sektor durch den Körper (7) durchgestrahlten Menge an Strahlung ausgehend zur Regelung der Absorptionseinrichtung (8) derart dient, daß die Menge an aufgetretener Strahlung in dem besagten Sektor teilweise absorbiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Regelungsvorrichtung (10) die Menge an Strahlung, die in jedem einzelnen Sektor durch den Körper (7) gestrahlt wurde, oberhalb des Schwellwertes vermindert, so daß für den Körper (7) bei einer wesentlich höheren Menge an durch den Körper (7) in dem besagten einzelnen Sektor durchgestrahlter Strahlung bis zu einem vorbestimmten Maß ein höherer Durchlässigkeitswert resultiert, wenigstens in den für die Röntgenaufnahme bedeutsamen Bereichen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelungsvorrichtung (10) einen sachgemäß programmierten Mikroprozessor aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Einstellung der Kreisverstärkung des von dem Röntgenstrahl (3), den Nachweismitteln (11), der Regelungsvorrichtung (10) und der Absorptionseinrichtung (8) gebildeten Kreises vorgesehen sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelungsvorrichtung (10) einen Komparatorkreis aufweist, der ein Eingangssignal mit einem vorbestimmten Referenzsignal vergleichen kann, welches den genannten ersten Schwellwert darstellt, und daß der Ausgang des Komparatorkreises mit einem Verstärker verbunden ist, dessen Verstärkungsfaktor das genannte vorbestimmte Maß der Absorption vorbestimmt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärkungsfaktor einstellbar ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11 einschließlich, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelungsvorrichtung eingerichtet ist für die Regelung der Absorptionseinrichtung, wobei ausgehend von einem zweiten Schwellwert, der höher liegt als der erste Schwellwert, von der Menge an Röntgenstrahlung, die in einem einzelnen Sektor durch einen Körper (7) hindurchgestrahlt wird, jenem Sektor nicht mehr als ein fester Maximalanteil der Röntgenstrahlung absorbiert wird und daß der Rest der Strahlung in dem besagten Sektor frei durchgelassen wird.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12 mit einer Absorptionseinrichtung, die Absorberelemente aufweist, welche mit einem Schlitz der Schlitzblende zusammenwirken, wobei die Absorberelemente infolge des von der Regelungsvorrichtung herrührenden Signals mehr oder weniger weit in einer Richtung quer zur Längsrichtung des Schlitzes vor den Schlitz bewegt werden können, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schwellwert mit einer Endstellung eines Absorberelements korrespondiert, wobei der Schlitz bis zu einer vorbestimmten Höhe freibleibt.

14. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 7 bis 13 einschließlich, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, welche zumindest in einzelnen Bereichen des Wertes der Strahlungsmenge, die in einem einzelnen Sektor durch einen Körper (7) hindurchgestrahlt wird, das Verhältnis zwischen den Regelungssignalen und der Beeinflussung des Röntgenstrahls, die durch die Absorptionseinrichtung als Antwort auf die Regelungssignale hervorgerufen wird, veränderbar ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorptionseinrichtung mit wenigstens einem Stopelement ausgestattet ist, welches die Endstellung eines Absorberelements festlegt.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11 einschließlich oder 14, 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelungsvorrichtung zur Regelung der Absorptionseinrichtung derart eingerichtet ist, daß ausgehend von einem zweiten Schwellwert für die Menge an Röntgenstrahlung, die durch einen Körper hindurchgestrahlt wird, der höher liegt als der erste Schwellwert, von der in dem besagten Sektor vorkommenden Strahlungsmenge der Teil, der mit dem zweiten Schwellwert korrespondiert, bis zu einem vorbestimmten Maß absorbiert wird.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Stopelement für jedes Absorberelement einen separaten Anschlag aufweist, der mit einem vorbestiminten Widerstand durch das Absorberelement verschoben werden kann.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Stopelement für jedes Absorberelement ein Bauteil aufweist, das durchlässig ist für Röntgenstrahlung und unter der Einwirkung der Kraft einer Feder in einer vorbestimmten Ruhestellung gehalten wird, die einer spezifischen Ablenkung des Absorberelements entspricht, und das aus der Ruhestellung von dem Absorberelement gegen die Federkraft bewegt werden kann.

19. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Stopelement für jedes Absorberelement ein abgefedertes Bauteil mit einer elastischen Verbindung zwischen einem Festpunkt und dem Absorberelement aufweist.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15 einschließlich, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelungsvorrichtung zur Regelung der Absorptionseinrichtung derart eingerichtet ist, daß bei einem Wert der in einem Sektor durch einen Körper hindurchgestrahlten Röntgenstrahlung, die ausgehend vom zweiten Schwellwert sich verstärkt, die Absorption ausgehend von dein zweiten Schwellwert, der dem Maximum entspricht, proportional abnimmt.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 20 einschließlich, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine zweite Absorptionseinrichtung vorgesehen ist, die durch die Regelungsvorrichtung angesteuert ist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelungsvorrichtung so ausgestattet ist, daß die zweite Absorptionseinrichtung aus der Ruhestellung in Betrieb gesetzt wird, wenn die Menge der in einem Sektor durch einen Körper hindurchgestrahlten Röntgenstrahlung größer ist als ein vorbestimmter Schwellwert.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Schwellwert mit dem zweiten Schwellwert identisch übereinstimmt.