DE4217201A1 - Digital scanner for X=ray images using linear CCD array - employs flicker-free source of visible light placed under transparencies which are scanned from above - Google Patents
Digital scanner for X=ray images using linear CCD array - employs flicker-free source of visible light placed under transparencies which are scanned from aboveInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur digitalen Erfassung von Röntgenbildern, umfas send eine ortsfeste Beleuchtungseinrichtung, eine ebene Aufnahme für das zu erfassende Röntgenbild und einen an eine elektronische Datenverarbeitungsanlage anschließbaren CCD-Bildaufnehmer, wobei die Beleuchtungs einrichtung und der CCD-Bildaufnehmer auf verschiedenen Seiten der Aufnahme für das Röntgenbild vorgesehen sind.The invention relates to a device for digital acquisition of X-ray images, included send a fixed lighting device, a flat recording for what is to be captured X-ray and one on an electronic Data processing system connectable CCD image sensor, the lighting device and the CCD image sensor different sides of the shot for that X-ray image are provided.
Die Digitalisierung von Röntgenbildern ist aus verschiedenen Gründen heraus erwünscht. Insbe sondere gestattet eine solche Digitalisierung von Röntgenbildern deren raumsparende Archi vierung mittels digitaler Bilddatenbanken, einen schnellen Zugriff, ihre Be- und Verarbeitung mittels elektronischen Medien sowie ihre kurzfristige Übermittlung per E-Mail, beispielsweise an einen an einem anderen Ort ansässigen Spezialisten.The digitization of X-ray images is over desired for various reasons. In particular such digitization is particularly permitted X-ray images of their space-saving archi vation by means of digital image databases, quick access, their loading and Processing using electronic media as well as their short-term transmission by Email, for example to someone else Local resident specialists.
Zum Einlesen von Röntgenbildern in elektroni sche Datenverarbeitungsanlagen werden derzeit CCD-Kameras eingesetzt, d. h. Kameras mit einem flächigen CCD-Sensor. Das zu erfassende Bild wird dabei während eines einzigen Belichtungs vorgangs in den CCD-Chip der Kamera einge lesen. Die bekannten gattungsgemäßen Vorrich tungen mit CCD-Kameras weisen dabei drei wesentliche Nachteile auf: Zum einen haben sie einen außerordentlich hohen Preis, der nur Kliniken ihre Anschaffung ermöglicht; Arzt praxen oder Praxisgemeinschaften, die in zunehmendem Maße, insbesondere zur Organisa tion und Abrechnung, über EDV-Anlagen mit Software-Programmen für spezielle Patienten datenbanken verfügen, können sich hingegen mit bekannten, mit CCD-Kameras ausgerüsteten Vorrichtungen zur digitalen Erfassung von Röntgenbildern wegen der schlechten Kosten- Nutzen-Relation nicht ausstatten. Eine wünschenswerte Ergänzung der Patientendaten banken mit digital gespeicherten Röntgen bildern kann deshalb nicht verwirklicht werden. Zum zweiten tritt bei CCD-Kameras eine zu den Randbereichen hin zunehmende optische Verzerrung auf, die dazu führt, daß die digi talen Daten des Bildes, sofern sie nicht einer aufwendigen Korrektur unterzogen werden, nicht den tatsächlichen metrischen Verhältnissen des geröntgen Objekts entsprechen. Zum dritten müssen bekannte, mit CCD-Kameras ausgerüstete Vorrichtungen zur digitalen Erfassung von Röntgenbildern mit einer aufwendigen optischen Bank konstruiert (oder hergestellt) werden, die eine Parallelität der Bildebene mit dem flächigen CCD-Sensor gewährleistet.For reading X-ray images in electronics Data processing systems are currently CCD cameras used, i. H. Cameras with one flat CCD sensor. The image to be captured is doing this during a single exposure process in the CCD chip of the camera read. The known generic Vorrich CCD cameras show three significant disadvantages: firstly, they have an extraordinarily high price that only Enables clinics to purchase them; Doctor practices or communities of practice in increasingly, especially to the Organisa tion and billing, via computer systems with Software programs for special patients databases, on the other hand, can use known, equipped with CCD cameras Devices for the digital acquisition of X-rays because of the poor cost Do not equip the benefit ratio. A desirable addition to patient data banks with digitally stored X-rays pictures can therefore not be realized will. Secondly, there is a CCD camera increasing optical towards the edge areas Distortion, which leads to the digi tal data of the picture, if not one undergo extensive correction, not the actual metric ratios of the correspond to the X-ray object. For the third well-known, equipped with CCD cameras Devices for the digital acquisition of X-ray images with an elaborate optical Bench designed (or manufactured), which is a parallelism of the image plane with the flat CCD sensor guaranteed.
Eine weitere Vorrichtung zur Abtastung u. a. von Röntgenbildern ist in der DE-OS 37 13 009 beschrieben. Bei ihr werden die Beleuchtungs einrichtung und eine Abtasteinrichtung, die einen nicht weiter spezifizierten opto-elek tronischen Wandler umfaßt, synchron zueinander relativ zum zu erfassenden Bild bewegt. Das zu erfassende Bild wird rasterlinienweise abge tastet.Another device for scanning u. a. of X-ray images is in DE-OS 37 13 009 described. With her the lighting device and a scanner, the an opto-elek not specified any further tronic converter includes, synchronous to each other moved relative to the image to be captured. That too capturing image is displayed in grid lines gropes.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung zur digitalen Erfassung von Röntgenbildern zu schaffen, deren geringe Herstellkosten ihre Anschaffung durch Arztpraxen ermöglichen. Dabei sollen die digitalen Daten des erfaßten Röntgenbildes dieses möglichst verzerrungsfrei und hochauflösend wiedergeben.The object of the present invention is to achieve this based on a generic device for digital acquisition of X-ray images create whose low manufacturing costs their Facilitate purchase through medical practices. The digital data of the captured X-ray image of this as distortion-free as possible and play back in high resolution.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Beleuchtungs einrichtung mindestens eine flimmerfreie Lichtquelle umfaßt und eine im wesentlichen zeitlich konstante Beleuchtungsstärke des zu erfassenden Röntgenbildes bereitstellt und daß der CCD-Bildaufnehmer als relativ zum Durch lichtbild bewegbare, eindimensionale CCD-Zeile ausgebildet ist.According to the present invention, this is Task solved in that the lighting set up at least one flicker-free Includes light source and essentially one illuminance constant over time providing X-ray image and that the CCD imager as relative to the through Photo-movable, one-dimensional CCD line is trained.
Durch die Verwendung einer flimmerfreien Lichtquelle in der Beleuchtungseinrichtung, die eine im wesentlichen zeitlich konstante Beleuchtungsstärke des zu erfassenden Röntgen bildes bereitstellt, wird ermöglicht, daß die zeilenweise Abtastung des zu erfassenden Röntgenbildes zu verwertbaren digitalen Daten führt, die die Grautöne des zu erfassenden Röntgenbildes mit einem hohen Maß an Genauig keit wiedergeben. Demgegenüber würde nämlich ein Flimmern der Lichtquelle, die zu einer entsprechend schwankenden Beleuchtungsstärke des zu erfassenden Röntgenbildes führen würde, bei dessen zeilenweiser Abtastung zu unbrauch baren Daten führen, da sich die Helligkeits werte des Röntgenbildes und die Helligkeits schwankungen der Beleuchtungseinrichtung über lagern würden. Bei bekannten Vorrichtungen zur digitalen Erfassung von Röntgenbildern, bei denen der in der CCD-Kamera vorgesehene flächige CCD-Sensor über seinen gesamten Bereich während exakt derselben Zeitspanne belichtet wird, haben Schwankungen der Beleuchtungsstärke des Röntgenbildes dem gegenüber nicht zur Folge, daß die erfaßten Daten unbrauchbar sind. Somit stellt das Merk mal, wonach die Beleuchtungseinrichtung mindestens eine flimmerfreie Lichtquelle umfaßt und eine im wesentlichen zeitlich konstante Beleuchtungsstärke des zu erfas senden Röntgenbildes bereitstellt, eine Voraussetzung dafür dar, daß mit einem relativ zum Röntgenbild bewegten, als CCD-Zeile ausge bildeten eindimensionalen Bildaufnehmer brauchbare Ergebnisse erzielt werden können. Da die für zahlreiche Anwendungsfälle im Handel erhältlichen eindimensionalen CCD-Bild aufnehmer außerordentlich preiswert sind ver glichen mit CCD-Kameras mit guter Optikgüte, ergibt sich ein beträchtlicher Kostenvorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Vergleich mit bekannten Vorrichtungen zur digitalen Erfassung von Röntgenbildern. Zudem ist mit eindimensionalen, als CCD-Zeile ausgebildeten Bildaufnehmern, welche relativ zum Röntgenbild bewegt werden, deren verzerrungsfreies Einle sen in eine elektronische Datenverarbeitungs anlage möglich.By using a flicker-free Light source in the lighting device, which is essentially constant over time Illuminance of the x-ray to be acquired provides picture, the line by line scanning of the data to be recorded X-ray image of usable digital data which leads to the grays of the subject to be captured X-ray image with a high degree of accuracy play back. In contrast, would a flickering light source leading to a correspondingly fluctuating illuminance of the x-ray image to be acquired, too useless when scanning it line by line data, since the brightness X-ray image values and brightness fluctuations in the lighting device would store. In known devices for digital acquisition of x-rays, at those of the one provided in the CCD camera flat CCD sensor over its entire Area during exactly the same period exposed, fluctuations in the Illuminance of the X-ray image not to the consequence that the recorded Data is unusable. Thus, the Merk times after which the lighting device at least one flicker-free light source includes and one essentially in time constant illuminance of the to be detected provide an x-ray image Prerequisite for that with a relative moved to the X-ray image, out as a CCD line formed one-dimensional image recorders useful results can be achieved. Since the for numerous applications in Commercially available one-dimensional CCD image transducers are extremely inexpensive compared with CCD cameras with good optical quality, there is a considerable cost advantage the device according to the invention in comparison with known devices for digital Acquisition of X-ray images. Is also with one-dimensional, designed as a CCD line Image recorders, which are relative to the X-ray image be moved, their distortion-free Einle electronic data processing plant possible.
Die Schwankungsbreite der Beleuchtungsstärke der Beleuchtungseinrichtung beträgt zweck mäßigerweise nicht mehr als ± 2% des Mittel wertes. Wenn sich die Beleuchtungsstärke lediglich innerhalb dieses Bandes während des Einlesevorgangs ändert, bleibt dies ohne spür bare nachteilige Auswirkungen auf die Qualität und die Verwertbarkeit der in die elektro nische Datenverarbeitungsanlage eingelesenen digitalen Daten des Röntgenbildes.The fluctuation range of illuminance the lighting device is purpose moderately not more than ± 2% of the mean worth it. If the illuminance only within this band during the Reading process changes, this remains unnoticed any adverse effects on quality and the usability of the in the electro African data processing system digital data of the x-ray image.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der erfin dungsgemäßen Vorrichtung umfaßt die Beleuch tungseinrichtung mindestens eine mit Gleich strom betriebene Lichtquelle, denn in diesem Falle ist die Schwankungsbreite der Intensität des abgestrahlten Lichtes naturgemäß geringer als bei Betrieb der Lichtquelle mit Wechsel strom. Als besonders zweckmäßig auch im Hinblick auf die Kosten der erfindungsgemäßen Vorrichtung hat sich die Verwendung einer oder mehrerer Gleichstrom-Halogenlampen als Licht quelle der Beleuchtungseinrichtung heraus gestellt.In a preferred embodiment of the inventions device according to the invention comprises the lighting device at least one with equals current operated light source, because in this Trap is the fluctuation range of intensity of the emitted light is naturally lower than when operating the light source with change electricity. As particularly useful in With regard to the cost of the invention The device has been made using a or several DC halogen lamps as light source of the lighting device posed.
Um eine örtlich gleichmäßige, diffuse Ausleuchtung des zu erfassenden Röntgenbildes sicherzustellen, sind bei der Beleuchtungs einrichtung der erfindungsmäßen Vorrichtung zweckmäßigerweise eine oder mehrere der folgenden Maßnahmen vorgesehen: Die Beleuch tungseinrichtung umfaßt eine Mehrzahl von Lichtquellen, die möglichst gleichmäßig unter dem zu erfassenden Röntgenbild verteilt sind. To ensure a spatially uniform, diffuse Illumination of the x-ray image to be acquired ensure are in the lighting device of the device according to the invention expediently one or more of the provided the following measures: The lighting processing device comprises a plurality of Light sources that are as evenly as possible the X-ray image to be acquired are distributed.
Die Beleuchtungseinrichtung umfaßt eine oder mehrere Mattscheiben, welche im Falle von mehreren nacheinander durchstrahlt sind, d. h. bevorzugt parallel zueinander zwischen den Lichtquellen und dem zu erfassenden Röntgen bild angeordnet sind. Jeder Lichtquelle der Beleuchtungseinrichtung ist ein das abge strahlte Licht diffus streuender Reflektor zugeordnet.The lighting device comprises one or several focusing screens, which in the case of several are irradiated in succession, d. H. preferably parallel to each other between the Light sources and the X-ray to be acquired picture are arranged. Any light source Lighting device is one of the abge shone light diffusely scattering reflector assigned.
Je nach Hitzeentwicklung der verwendeten Lichtquellen kann es zweckmäßig sein, eine Kühleinrichtung, insbesondere in Form eines Kühlgebläses vorzusehen.Depending on the heat development of the used Light sources can be useful Cooling device, in particular in the form of a Cooling fan.
Wird als CCD-Bildaufnehmer ein handelsüblicher Auflicht-Handscanner eingesetzt, d. h. ein Scanner, der von Hand über die abzutastende Vorlage geführt wird und der gemäß seiner Bestimmung zur Erfassung von undurchsichtigen Vorlagen vorgesehen ist, läßt sich die erfin dungsgemäße Vorrichtung infolge der relativ geringen Kosten für einen derartigen CCD-Bildaufnehmer besonders preiswert herstellen. Dabei ist jedoch darauf zu achten, daß die Wellenlänge des Auflicht-Handscanners nicht dem Hauptanteil des Wellenspektrums oder der Wellenlänge der Lichtquelle(n) der Beleuch tungseinrichtung entspricht; vielmehr sollte ein möglichst großer Abstand zwischen den genannten Wellenlängen eingehalten werden. An der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind dabei zweckmäßigerweise Führungselemente vorgesehen, an denen der Handscanner entlanggeführt wird.Becomes a commercially available CCD image sensor Reflected light hand scanner used, d. H. a Scanner that is scanned by hand Submission is carried out and according to his Provision for the detection of opaque Templates is provided, can be invented device according to the invention due to the relative low cost of such Manufacture CCD image recorders particularly inexpensively. However, it must be ensured that the The wavelength of the reflected light hand-held scanner is not the main part of the wave spectrum or the Wavelength of the light source (s) the lighting device corresponds; rather should the greatest possible distance between the specified wavelengths are observed. At of the device according to the invention expediently provided guide elements, along which the hand scanner is guided.
Im Rahmen der Erfindung können jedoch anstelle von handelsüblichen Auflicht-Handscannern auch handelsübliche Flachbett-Scanner mit einem Schrittmotor zur Bewegung des CCD-Bildauf nehmers eingesetzt werden.In the context of the invention, however, instead from commercially available incident light hand scanners too commercial flatbed scanner with a Stepper motor for moving the CCD image be used.
Für übliche Anwendungen hat sich ein 256-Grauwert-Handscanner mit einer Auflösung von 400 dpi als besonders zweckmäßig herausge stellt. Ein derartiger Bildaufnehmer verfügt bei relativ geringen Anschaffungskosten über ausreichende Eigenschaften bei der digitalen Erfassung üblicher Röntgenbilder im Hinblick auf die Auflösung und Grauwerterfassung. Ist ein solcher Handscanner mit einer Rotlicht- Leuchtdiode als interne Auflicht-Lichtquelle ausgerüstet, so kann die Beleuchtung des zu erfassenden Röntgenbildes mittels gebräuch licher Weißlicht-Halogenlampen zu guten Ergeb nissen führen.For common applications, a 256 grayscale handheld scanner with a resolution of 400 dpi as particularly expedient poses. Such an image sensor has at a relatively low acquisition cost adequate properties in digital Acquisition of usual X-ray images with regard on the resolution and gray value acquisition. Is such a handheld scanner with a red light LED as an internal incident light source equipped, so the lighting of the capturing x-ray image using custom white light halogen lamps for good results nits.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt schema tisch eine perspektivische Ansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der erfin dungsgemäßen Vorrichtung.In the following the invention based on the Drawing explained in more detail. This shows the scheme table is a perspective view of a preferred embodiment of the inventions device according to the invention.
Die Beleuchtungseinrichtung ist in einem Gehäuse 1 untergebracht und umfaßt eine Mehr zahl von an eine - nicht dargestellte - Gleichspannungsquelle angeschlossenen Halogen lampen 2 sowie zwei parallel zueinander ange ordnete Mattscheiben 3 und 4. Der Boden des Gehäuses 1 ist mit einer diffus reflektie renden Folie 5 ausgekleidet. In einer Seiten wand des Gehäuses 1 ist ein Kühlventilator 6 angeordnet, in der gegenüberliegenden Seiten wand eine mit einem Gitter 7 versehene Kühl luftabströmöffnung.The lighting device is housed in a housing 1 and comprises a more number of halogen lamps 2, which are connected to a DC voltage source (not shown ), and two parallel screens 3 and 4 . The bottom of the housing 1 is lined with a diffusely reflecting film 5 . In a side wall of the housing 1 , a cooling fan 6 is arranged, in the opposite side wall with a grille 7 provided cooling air discharge opening.
In der Oberfläche der oberen Mattscheibe 4 sind drei rechteckige Vertiefungen 8, 9 und 10 eingearbeitet, deren Abmessungen üblichen Röntgenbild-Formaten entsprechen. Die zum Handscanner zeigende Oberseite des eingelegten Röntgenbildes schließt dabei exakt mit der Oberfläche außerhalb der Vertiefungen bündig ab, damit kein örtlicher Abstand zwischen der ggf. größeren CCD-Zeile und einem kleinforma tigen Röntgenbild-Format entsteht. In diese Vertiefungen eingelegte Röntgenbilder können daher mittels der gezeigten Vorrichtung erfaßt werden, ohne daß die Gefahr besteht, daß sie während des Einlesens ihre Position ändern.In the surface of the upper focusing screen 4 , three rectangular recesses 8 , 9 and 10 are incorporated, the dimensions of which correspond to the usual X-ray image formats. The top of the inserted x-ray image facing the hand scanner is flush with the surface outside the recesses, so that there is no local distance between the possibly larger CCD line and a small format x-ray image format. X-ray images inserted into these depressions can therefore be acquired by means of the device shown, without the risk that they will change their position during the reading.
Die Oberfläche der oberen Mattscheibe ist in den außerhalb der Vertiefungen liegenden Bereichen nicht-transparent gestaltet, insbe sondere durch Schwärzung. Hierdurch kann das einzulesende Röntgenbild mit einer hohen eingestellten Empfindlichkeit abgetastet werden, weil das von der Beleuchtungs einrichtung abgestrahlte Licht nirgends auf die CCD-Zeile trifft, ohne zuvor durch das Röntgenbild abgeschwächt zu werden. Alternativ können auch variable lichtundurchlässige Abschirmstreifen vorgesehen sein, die auf die obere Mattscheibe 4 aufgelegt werden, so daß die Größe des durchleuchteten Bereiches einstellbar ist.The surface of the upper focusing screen is designed to be non-transparent in the areas outside the depressions, in particular due to blackening. As a result, the x-ray image to be read in can be scanned with a high set sensitivity because the light emitted by the lighting device does not strike the CCD line anywhere without being first attenuated by the x-ray image. Alternatively, it is also possible to provide variable, opaque shielding strips which are placed on the upper focusing screen 4 , so that the size of the illuminated area can be adjusted.
Auf der Oberfläche der oberen Mattscheibe 4 kann der über eine Datenübertragungsleitung 11 mit einer - nicht dargestellten - elektro nischen Datenverarbeitungsanlage verbundene handelsübliche Auflicht-Handscanner 12 hori zontal verschoben werden. Zu seiner Führung sind auf der oberen Mattscheibe 4 zwei paral lele Führungsleisten 13 vorgesehen.On the surface of the upper focusing screen 4 , the commercially available incident light hand scanner 12 connected via a data transmission line 11 to a — not shown — electronic data processing system can be moved horizontally. To guide it, two parallel guide rails 13 are provided on the upper focusing screen 4 .
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