DE4300829C2 - Röntgendiagnostikeinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Röntgendiagnostikeinrichtung, die einen Röntgenbildverstärker, eine an dem Röntgenbild­ verstärker über eine Optik angekoppelte Fernsehaufnahme­ vorrichtung, die eine Vielzahl von in einer Matrix ange­ ordneten Pixeln eines Halbleiterdetektors aufweist, welche von einer ersten Ausleseschaltung im Takt der Bildfrequenz ausgelesen werden, und einen Helligkeitsdetektor für die mittlere Bildhelligkeit des Ausgangsleuchtschirms des Röntgenbildverstärkers in einem vorbestimmten Bereich enthält; vgl. die DE 38 42 649 A1. Derartige Einrichtungen dienen bei der Aufnahme zur Steuerung eines Röntgengenerators einer Röntgendiagno­ stikeinrichtung.

Aus der US-A-4,517,594 und der EP-A-0 362 427 sind auch Röntgendiagnostikeinrichtungen bekannt, bei denen im parallelen Strahlengang eines Lichtverteilers ein Teil des Lichts aus­ gekoppelt und über eine Optik auf einem matrixförmig angeordneten Detektorarray, das als Helligkeitsdetektor dient, abgebildet wird. Durch Einstell­ mittel einer Meßvorrichtung wird der für die Belichtungs­ steuerung gewünschte Teil, die Dominante, ausgewählt, wobei die Ausgangssignale der derart angewählten Detektorelemente einem Vergleicher zugeführt werden, der das Ausgangssignal mit einem einstellbaren Sollwert vergleicht. Der Verglei­ cher steuert den Röntgengenerator der Röntgendiagnostikein­ richtung entsprechend. Als Fernsehaufnahmevorrichtung fin­ det hierbei eine übliche Videokamera mit Fernsehaufnahmeröhre Verwendung. Als nachteilig hat sich bei allen vorgenannten Lösungen erwie­ sen, daß ein Lichtverteiler und ein zusätzlicher Detektor vorgesehen sein müssen.

In der US-A-5,012,504 ist zwar eine Röntgendiagnostikeinrichtung beschrieben, bei der das Ausgangssignal einer Videokamera einer Fernsehkette und einer Steuervorrichtung für die Bildhelligkeit zugeführt wird. Nachteilig hierbei ist, daß das Steuersignal lediglich synchron mit dem Fernsehtakt zur Verfügung steht. Eine schnelle Steuerung und beliebige Ab­ schaltung beispielsweise der Röntgendiagnostikeinrichtung ist damit nicht möglich.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, eine Röntgendiagno­ stikeinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine schnelle Steuerung bei einer geringen Anzahl von Bauteilen ermöglicht.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein einziger Halbleiterdetektor als Nachweiselement für beide Detektoren dient, daß die eine erste Gruppe bildende Mehr­ zahl der Pixel mit der ersten Ausleseschaltung in Verbin­ dung steht und daß die eine zweite Gruppe bildenden übrigen verbleibenden Pixel in einer bestimmten Verteilung über der Fläche des Halbleiterdetektors angeordnet sind und mit einer zweiten Ausleseschaltung in Verbindung stehen, die mit einer höheren Frequenz als der Bildfrequenz betrieben wird. Durch die Verwendung von sog. Belichtungspixeln innerhalb eines als Fernsehaufnahmevorrichtung verwendeten Halbleiterdetektors können der Lichtverteiler sowie ein getrennter Detektor für die Belichtung eingespart werden.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Pixel der zweiten Gruppe auf einem Rechteck oder einem Kreis in der Mitte der Fläche des Halbleiterdetektors angeordnet sind. Die Ergänzung der Ausgangssignale der bei der ersten Gruppe von Pixeln fehlenden, für die Belichtung verwendeten Pixel kann erreicht werden, wenn an der ersten Gruppe von Pixeln eine Interpolationsschaltung angeschlossen ist, die im Vi­ deosignal die fehlenden Ausgangssignale der zur Belichtung verwendeten Pixel der zweiten Gruppe ersetzt. Eine sichere und schnelle Abschaltung der Röntgendiagnostikeinrichtung kann erreicht werden, wenn an der zweiten Ausleseschaltung eine Integrationsstufe angeschlossen ist, die mit einer Schwellwertstufe verbunden ist, deren Ausgangssignal die Röntgendiagnostikeinrichtung steuert.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Röntgendiagnostikeinrichtung gemäß dem Stand der Technik und

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Ausführungsform.

In der Fig. 1 ist eine Röntgenröhre 1 dargestellt, die von einem Hochspannungsgenerator 2 betrieben wird und ein Strahlenbündel aussendet, das einen Patienten 3 durchdringt und auf den Eingangsleuchtschirm eines Röntgenbildverstär­ kers 4 ein Strahlenbild wirft. Der Röntgenbildverstärker 4 setzt das Strahlenbild in ein sichtbares Bild auf dem Aus­ gangsleuchtschirm um. An den Röntgenbildverstärker 4 ist eine Optik 5 angekoppelt, die ein Basisobjektiv 6 und ein Kameraobjektiv 7 enthält. Durch diese Objektive 6 und 7 wird das Ausgangsbild des Röntgenbildverstärkers 4 auf eine Fernsehkamera 8 geworfen. Das Ausgangssignal der Fernsehka­ mera 8 wird in einem Videoverstärker 9 verstärkt und auf einem Monitor 10 wiedergegeben.

In dem parallelen Strahlengang der Optik 5 ist ein teil­ durchlässiger Spiegel 11 als Lichtverteiler angeordnet, der einen Teil des Lichtes aus dem parallelen Strahlengang zwi­ schen den Objektiven 6 und 7 auskoppelt. Ein weiteres Ob­ jektiv 12 erzeugt auf einem Lichtdetektor 13 ein Bild. Der Lichtdetektor 13 kann aus einer Anzahl von matrixförmig ange­ ordneten Photosensoren gebildet sein. Er ist mit einer Meß­ schaltung 14 verbunden, die einen Einsteller 15 für den Sollwert der Dosis aufweist.

Die Meßschaltung 14 ist an dem Hochspannungsgenerator 2 an­ geschlossen und bewirkt bei Erreichen des Sollwertes eine Abschaltung der Röntgenröhre 1.

In der Fig. 2 ist die erfindungsgemäße Fernsehkamera 8 dar­ gestellt, die einen einzigen Halbleiterdetektor 16 als Fernsehaufnahmevorrichtung und Helligkeitsdetektor enthält. Dieser Halbleiterdetektor 16 weist eine Vielzahl matrix­ förmig angeordneter, eine erste Gruppe bildender Pixel 17 auf, die zur bildpunktweisen Erfassung des Röntgenstrahlen­ bildes dienen und durch eine erste Ausleseschaltung, gebil­ det aus den Schieberegistern 18 und 19, abgetastet wird. Die Ausgangssignale dieser Pixel 17 werden über den Video­ verstärker 9 einem Analog/Digital-Wandler (A/D-Wandler 20) zugeführt. Das digitale Ausgangssignal des A/D-Wandlers 20 wird, wie noch beschrieben wird, in einer Verarbeitungs­ schaltung 21 beeinflußt, in einem Digital/Analog-Wandler (D/A-Wandler 22) in ein analoges Signal umgewandelt und auf dem Monitor 10 wiedergegeben.

Einige der in einer bestimmten Verteilung über der Fläche des Halbleiterdetektors 16 angeordneter Pixel bilden den Helligkeitsdetektor und sind als zweite Gruppe von Pixeln 23 mit einer zweiten Ausleseschaltung, bestehend aus den Schieberegistern 24 und 25, verbunden, die eine Auslesung der Pixel 23 bewirken. Das ausgelesene Signal wird einer Integrationsstufe 26 zugeführt, die eine Summation der aus­ gewählten Pixel 23 bewirkt. Das Ausgangssignal der Integra­ tionsstufe 26 ist einer Schwellwertschaltung 27 zugeführt, in der das Signal mit einer durch Stellmittel 28 einstell­ baren Schwelle verglichen wird. Wird diese Schwelle über­ schritten, liefert die Schwellwertschaltung 27 ein Aus­ gangssignal, das dem Hochspannungsgenerator 2 zugeführt wird, der dadurch abgeschaltet wird.

Die erste Ausleseschaltung 18 und 19 tastet die einzelnen Pixel 17 der ersten Gruppe mit einer ersten Frequenz ab und liefert das Ausgangssignal an die Verarbeitungsschaltung 21. Dort kann es zwischengespeichert und eventuell weiter verarbeitet, beispielsweise gefiltert werden. Die Verar­ beitungsschaltung 21 weist jedoch auch eine Interpolations­ schaltung 29 auf, die eine Interpolation zwischen den ein­ zelnen Pixeln 17 bewirkt, die an die Pixel 23 angrenzen, damit die durch die Pixel 23 der zweiten Gruppen ausgefal­ lenen Bildpunkte rechnerisch ermittelt und eingesetzt wer­ den können.

Die erste Ausleseschaltung 18 und 19 arbeitet dabei mit der Bildfrequenz beispielsweise im üblichen Fernsehtakt. Die zweite Ausleseschaltung 24 und 25 jedoch arbeitet mit einer zweiten Taktfrequenz, die höher liegt als die übliche Fern­ sehtaktfrequenz. Dadurch wird erreicht, daß während eines normalen Zyklus durch die Fernsehnorm von 20 ms bei 50 Hz die zur Steuerung der Röntgendiagnostikeinrichtung erfor­ derlichen Pixel 23 mehrfach ausgelesen werden, so daß kür­ zere Schaltzeiten erreicht werden können. Dadurch erhöht sich die Genauigkeit des Abschaltzeitpunktes der Röntgen­ einrichtung.

Durch die Einstellung der Ausleseschaltung 24 und 25 kann die Anzahl und Verteilung der Pixel 23 ausgewählt werden. Es können entweder alle, einzelne oder eine Gruppe der Bildpunkte 23 für die Belichtungssteuerung herangezogen werden, so daß die Dominante frei wählbar ist.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Röntgendiagnosti­ keinrichtung erhält man einen einfachen Aufbau, da sowohl ein Lichtverteiler für die Auskopplung des Meßlichtes, als auch ein gesonderter Meßdetektor entfallen können. Durch die einfache Beschaltung des einen Halbleiterdetektors 16 erhält man so­ wohl das Videosignal mit normaler Frequenz und Zeitkon­ stante, als auch das Meßsignal für die Regelung der Rönt­ gendiagnostikeinrichtung mit höherer Frequenz und damit er­ heblich kleinerer Zeitkonstante. Aufgrund dieser in der Ab­ tastfrequenz unterschiedlichen Ansteuerung erhält man eine schnelle Steuerung der Röntgendiagnostikeinrichtung.

Claims (6)

1. Röntgendiagnostikeinrichtung enthaltend,

• - einen Röntgenbildverstärker (4),
• - eine an dem Röntgenbildverstärker (4) über eine Optik (5) angekoppelte Fernsehaufnahmevorrichtung (8, 16), die eine Vielzahl von in einer Matrix angeordneten Pixeln eines Halbleiterdetektors (16) aufweist, welche von einer ersten Ausleseschaltung (18, 19) im Takt der Bildfrequenz ausgelesen werden, und
• - einen Helligkeitsdetektor (13, 23) für die mittlere Bildhelligkeit des Ausgangsleuchtschirms des Röntgenbildverstärkers (4) in einem vorbestimmten Bereich,

dadurch gekennzeichnet, daß ein einziger Halbleiterdetektor (16) als Nachweiselement für beide Detektoren dient, daß die eine erste Gruppe bil­ dende Mehrzahl dieser Pixel (17) mit der ersten Ausleseschal­ tung (18, 19) in Verbindung steht und daß die eine zweite Gruppe bildenden übrigen verbleibenden Pixel (23) in einer bestimmten Verteilung über der Fläche des Halbleiterdetektors (16) angeordnet sind und mit einer zweiten Ausleseschaltung (24, 25) in Verbindung stehen, die mit einer höheren Frequenz als der Bildfrequenz betrieben wird.

2. Röntgendiagnostikeinrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Pixel (23) der zweiten Gruppe auf einem Rechteck in der Mitte der Fläche des Halbleiterdetektors (16) verteilt sind.

3. Röntgendiagnostikeinrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Pixel (23) der zweiten Gruppe auf einem Kreis in der Mitte der Fläche des Halbleiterdetektors (16) angeordnet sind.

4. Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der ersten Gruppe von Pixeln (17) eine Interpolations­ schaltung (29) angeschlossen ist, die im Videosignal die fehlenden Ausgangssignale der zur Belichtung verwendeten Pixel (23) der zweiten Gruppe ersetzt.

5. Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an der zweiten Ausleseschaltung (24, 25) eine Integra­ tionsstufe (26) angeschlossen ist, die mit einer Schwellwert­ stufe (27) verbunden ist, deren Ausgangssignale die Röntgen­ diagnostikeinrichtung (1, 2) steuern.