DE4100263A1 - Roentgendiagnostikeinrichtung mit ortsfrequenter filterung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Röntgendiagnostikeinrichtung mit einer Röntgenröhre und einer Bildaufnahme- und Wiedergabevor­ richtung, die Speichermittel, ein Ortsfrequenzfilter und einen Monitor aufweist. Derartige Röntgendiagnostikeinrichtungen be­ wirken eine Verstärkung der Feinkontraste von Röntgenbildern.

Aus der DE-C-12 24 352 ist eine Fernseheinrichtung dieser Art für Röntgendurchleuchtung bekannt, bei der eine Harmonisierung, eine Verstärkung der Feinkontraste in Röntgenbildern, beschrie­ ben ist. Hierzu wird, wie in Fig. 1 dargestellt, ein Videohoch­ paßfilter, der eine Bildaufnahmeröhre als Speicher enthält, in den Übertragungskanal geschaltet. Dadurch werden großflächige Kontrastbereiche abgeschwächt, während die hochfrequenten Si­ gnalanteile, die die Feinkontraste darstellen, verstärkt werden. Durch zwei nachgeschaltete Differenzstufen wird jeweils vom ge­ filterten Signal bzw. Differenzsignal das aktuelle Videosignal subtrahiert und durch einen regelbaren Verstärker der Grad der Harmonisierung eingestellt. Eine mit einer derartigen Röntgen­ diagnostikeinrichtung durchgeführte Verstärkung der Feinkontra­ ste während einer Durchleuchtungsszene ist nicht möglich, da das Quantenrauschen zusammen mit dem Detail-Nutz-Signal angeho­ ben wird, so daß es sich bei der Bildbetrachtung negativ aus­ wirkt, obwohl sich das Signal-/Rauschverhältnis nicht verändert. Deswegen wird bei Durchleuchtung das Ortfrequenzfilter, der örtliche Hochpaß, teilweise abgeschaltet oder nur sehr schwach eingestellt.

In der DE-C 30 07 620 ist eine Röntgendiagnostikeinrichtung für Durchleuchtung beschrieben, die einen Bewegungsdetektor aufweist, der in Abhängigkeit von der Bewegung eine Erhöhung der Dosisleistung und eine Verringerung der Integrationszeit bewirkt.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, eine Röntgendiagnostik­ einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der im Durchleuchtungsbetrieb auch während bewegter Szenen der örtli­ che Hochpaß betrieben werden kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Bewe­ gungsdetektor mit den Speichermitteln und der Fernsehkamera verbunden ist, der derart auf ein veränderliches Ortsfrequenz­ filter einwirkt, daß die Filterwirkung bei Durchleuchtungssze­ nen mit geringer Bewegung stärker wirksam wird als in Bereichen mit Objektbewegung. Dadurch wird ermöglicht, daß bei Durchleuch­ tungsszenen mit geringer Bewegung das örtliche Hochpaßfilter nahezu vollständig das Signal filtert, so daß eine maximale De­ tailkontrastanhebung erfolgt. Tritt dagegen in der Durchleuch­ tungsszene eine Bewegung auf, so wird die Wirkung des Ortsfre­ quenzfilters verringert, so daß dadurch das Quantenrauschen ebenfalls verringert wird.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Ortsfrequenzfil­ ter ein ortsfrequenter Hochpaßfilter ist. Das Quantenrauschen wird weiterhin reduziert, wenn dem Ortsfrequenzfilter ein zeit­ licher Tiefpaß nachgeschaltet ist, bei dem zweckmäßigerweise der Bewegungsdetektor die Filterwirkung des Tiefpasses derart steuert, daß sie in Durchleuchtungsszenen ohne Bewegung stärker wirksam ist als in Bereichen mit Objektbewegungen. Ein einfa­ cher Aufbau ergibt sich, wenn dem veränderlichen Ortsfrequenz­ filter eine Mischstufe nachgeschaltet ist, derem zweiten Ein­ gang das aktuelle Videosignal zugeführt wird, und wenn der Be­ wegungsdetektor das Mischungsverhältnis der Mischstufe steuert. Ein alternativer Aufbau ergibt sich, wenn das veränderliche Ortsfrequenzfilter eine Filterschaltung aufweist, die mit einer Verstärkerstufe mit veränderbarem Verstärkungsgrad verbunden ist, der eine Mischstufe nachgeschaltet ist, derem zweiten Ein­ gang das aktuelle Videosignal zugeführt wird, und daß der Be­ wegungsdetektor den Verstärkungsgrad der Verstärkerstufe steu­ ert. Ein einfaches, analoges Ortsfrequenzfilter erhält man, wenn es eine Speicherröhre, beispielsweise ein Transikon, auf­ weist.

Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Röntgendiagnostikeinrichtung nach dem Stand der Technik und

Fig. 2 die erfindungsgemäße Verarbeitungsschaltung nach Fig. 1.

In der Fig. 1 ist eine Röntgendiagnostikeinrichtung mit einer von einem Hochspannungsgenerator 1 gespeisten Röntgenröhre 2 dargestellt, in deren Strahlengang sich ein Patient 3 befin­ det. An einem im Strahlengang nachfolgenden Röntgenbildver­ stärker 4 ist mittels einer Optik eine Fernsehkamera 5 gekop­ pelt, die eine Fernsehaufnahmeröhre enthält. An der Fernseh­ kamera 5 ist eine Verarbeitungsschaltung 6 angeschlossen, die zur Darstellung der auf den Eingangsleuchtschirm des Röntgen­ bildverstärkers 4 fallenden Röntgenstrahlenbilder mit einem Monitor 7 verbunden ist. Eine Zentraleinheit 8 steuert die Syn­ chronisation der zeitlichen Funktionsabläufe der Fernsehkamera 5, der Verarbeitungsschaltung 6 und des Monitors 7.

In der Fig. 2 ist die Verarbeitungsschaltung 6 näher dargestellt. Als Eingangsstufe weist sie einen A/D-Wandler 9 auf, dem das analoge Ausgangssignal der Fernsehkamera 5 zugeführt wird. Das digitalisierte Videosignal wird einmal in einem Bildverstärker 10 abgespeichert, dessen Ausgang mit einem Bewegungsdetektor 11 verbunden ist. Dessen zweitem Eingang wird das digitale Videosi­ gnal der Fernsehkamera 5 zugeführt. Aufgrund des gespeicherten und des aktuellen Videosignals erkennt der Bewegungsdetektor 11 Unterschiede in den Videosignalen, die auf Bewegungen zurück­ zuführen sind. In Abhängigkeit von der Stärke der Bewegung er­ zeugt er entsprechende Ausgangssignale.

Das aktuelle digitale Videosignal wird weiterhin einem verän­ derlichen Ortsfrequenzfilter 12 bis 14 zugeführt, das eine Fil­ terschaltung 12 zur Ortsfrequenzfilterung, eine Schaltung 13 für einen Laufzeitausgleich und eine Mischstufe 14 für die Ausgangssignale beider Schaltungen 12 und 13 aufweist. Die Filterschaltung 12 bewirkt eine ein- oder zweidimensionale Ortsfrequenzfilterung mit entsprechender Zeilen- bzw. Bildspei­ cherung. Soll eine Detailanhebung bewirkt werden, so ist ein ortsfrequenter Hochpaß vorzusehen. Soll dagegen das Quantenrau­ schen unterdrückt werden, so kann das Ortsfrequenzfilter 12 bis 14 ein Tiefpaß sein.

Die Schaltung 13 dient zum Ausgleich der Laufzeiten in der Fil­ terschaltung 12, so daß einander entsprechende Signale, von de­ nen das eine gefiltert ist, der Mischstufe 14 mit veränderli­ chem Mischungsgrad oder Mischungsverhältnis zugeführt wird. Ent­ sprechend dem Ausgangssignal des Bewegungsdetektors 11 wird da­ bei das Mischungsverhältnis der Mischstufe 14 eingestellt. Sind das im Bildspeicher 10 gespeicherte und das aktuelle Videosi­ gnal nahezu gleich, so liefert der Bewegungsdetektor 11 kein Ausgangssignal, so daß ein großer Anteil des durch die Filter­ schaltung 12 gefilterten Videosignales auf dem Monitor 7 wieder­ gegeben wird. Erkennt der Bewegungsdetektor 11 dagegen große Unterschiede in dem gespeicherten und aktuellen Videosignal, so bewirkt das Ausgangssignal des Bewegungsdetektors 11 eine Ver­ ringerung des Anteiles des gefilterten Videosignales.

An der Mischstufe 14 ist ein zeitlicher rekursiver Tiefpaß 15 angeschlossen, der in seinem Filterungsgrad durch den Bewe­ gungsdetektor 11 ebenfalls gesteuert werden kann. Auch für den zeitlichen Tiefpaß 15 gilt, daß bei geringer Bewegung in den Durchleuchtungsszenen eine große Filterwirkung und bei großer Bewegung nur eine geringe Filterwirkung eingestellt wird.

Das Ausgangssignal des Tiefpasses 15 wird über einen D/A-Wand­ ler 16 in ein analoges Videosignal gewandelt, das auf dem Moni­ tor 7 wiedergegeben wird.

Durch die Kombination der zeitlichen und örtlichen Filterung und deren Steuerung durch den Bewegungsdetektor 11 wird in den Bildbereichen ohne Bewegung oder auch den Bildern mit Ruhepha­ sen, z. B. während der Herzperiode in der Kardiographie, eine sehr wesentliche Bildqualitätssteigerung erreicht.

Anstelle einer digitalen Filterschaltung 12 läßt sich auch eine analoge Filterschaltung, beispielsweise ein Transikon, verwen­ den. Die rekursive zeitliche Filterung kann auch mit dem Bild­ speicher 10 verknüpft werden.

Die örtliche Filterung kann durch den Bewegungsdetektor 11 nicht nur durch den Zumischungsgrad, sondern eventuell auch in den Frequenzparametern beeinflußt werden. So kann beispielswei­ se bei Bildstellen mit Objektbewegung mit einer tieferen Orts­ frequenz als in dem Bildbereich ohne Bewegung gefiltert werden, wo eventuell eine höhere Ortsfrequenz günstiger ist.

Die Filterwirkung kann derart gesteuert werden, daß beim Auftre­ ten einer Bewegung die Filterwirkung für das ganze Bild verän­ dert wird. Eine Steuerung der beiden Filter 12 bis 15 kann aber auch nur in einzelnen Bildbereichen erfolgen, so daß Bildberei­ che mit großer Bewegung eine geringe Filterwirkung aufweisen, während in den umliegenden Bereichen mit geringer Bewegung eine maximale Filterung erfolgt.

Durch diese erfindungsgemäß Ausführung erhält man eine Röntgen­ diagnostikeinrichtung, bei der auch während der Durchleuchtung immer eine optimale örtliche Filterung erfolgt.

Claims (7)

1. Röntgendiagnostikeinrichtung mit einer Röntgenröhre (2) und einer Bildaufnahme- und Wiedergabevorrichtung (4 bis 8), die Speichermittel (10), ein Ortsfrequenzfilter (12 bis 14) und einen Monitor (7) aufweist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Bewegungsdetektor (11) mit den Spei­ chermitteln (10) und der Fernsehkamera (5) verbunden ist, der derart auf ein veränderliches Ortsfrequenzfilter (12 bis 14) einwirkt, daß die Filterwirkung bei Durchleuchtungsszenzen mit geringer Bewegung stärker wirksam wird als in Bereichen mit Ob­ jektbewegung.

2. Röntgendiagnostikeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ortsfrequenzfilter (12 bis 14) ein ortsfrequentes Hochpaßfilter (12) aufweist.

3. Röntgendiagnostikeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß dem Ortsfre­ quenzfilter (12 bis 14) ein zeitlicher Tiefpaß (15) nachgeschal­ tet ist.

4. Röntgendiagnostikeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewegungsdetektor (11) die Filterwirkung des Tiefpasses (15) derart steuert, daß sie in Durchleuchtungsszenen ohne Bewegung stärker wirksam ist als in Bereichen mit Objektbewegungen.

5. Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das veränderliche Ortsfrequenzfilter (12 bis 14) eine Filterschal­ tung (12) aufweist, der eine Mischstufe (14) nachgeschaltet ist, derem zweiten Eingang das aktuelle Videosignal zugeführt wird, und daß der Bewegungsdetektor (11) das Mischungsverhält­ nis der Mischstufe (14) steuert.

6. Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das veränderliche Ortsfrequenzfilter (12 bis 14) eine Filterschal­ tung (12) aufweist, die mit einer Verstärkerstufe mit veränder­ barem Verstärkungsgrad verbunden ist, der eine Mischstufe (14) nachgeschaltet ist, derem zweiten Eingang das aktuelle Video­ signal zugeführt wird, und daß der Bewegungsdetektor (11) den Verstärkungsgrad der Verstärkerstufe steuert.

7. Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ortsfrequenzfilter (12 bis 14) eine Speicherröhre aufweist.