DE4328783A1 - Röntgendiagnostikeinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Röntgendiagnostikeinrichtung mit einer Röntgenröhre, einer veränderlichen Tiefenblende und einer Röntgenbildverstärker-Fernsehkette, die einen Röntgen­ bildverstärker, eine Fernsehaufnahmeeinrichtung, eine Verar­ beitungsschaltung und eine Wiedergabevorrichtung enthält. Derartige Vorrichtungen dienen zur Wiedergabe abgeschwächter Röntgenstrahlenbilder.

Bei derartigen Röntgendiagnostikeinrichtungen ist üblicher­ weise die Quantenflußdichte über den Querschnitt des Röntgen­ strahlenbündels der Röntgenstrahlenquelle gleich. Sie hängt von der geforderten Bildqualität ab und bestimmt die Strah­ lenbelastung des Patienten. Wenn jedoch nur eine Person den Monitor beobachtet, wird der Quantenfluß jeweils nur an der Stelle ausgenutzt, die der Beobachter gerade mit fovealem Se­ hen betrachtet. Außerhalb dieses kleinen Foveal-Bereiches hat das Auge ein sehr viel geringeres Auflösungsvermögen. In die­ sem Teil des Bildfeldes kann deshalb mit niedrigerem Quanten­ fluß gearbeitet werden, so daß die gesamte Strahlenbelastung sinkt.

Aus diesem Grund wurde in der DE-A-27 40 998 vorgeschlagen, eine Tiefenblende zu verwenden, die im zentralen Bereich in­ tensive Röntgenstrahlen durchläßt, während im äußeren Bereich die Röntgenstrahlen abgeschwächt werden. Damit jedoch der Be­ trachtungsbereich des Beobachters mit dem Intensivbündel übereinstimmt, ist eine Vorrichtung vorgesehen, die die Blickrichtung des Beobachters erfaßt und eine entsprechende Verschiebung der Tiefenblende bewirkt. Die derartige Erfas­ sung der Blickrichtung jedoch ist äußerst schwierig.

Geht man jedoch davon aus, daß die hauptsächliche Blickrich­ tung eines Beobachters in der Mitte des Röntgenbildes liegt, so könnte man zwar die Blende stationär anordnen und wurde dann im Zentralbereich die volle Bildqualität haben. Im Außenbereich dagegen stellt sich eine deutlich schlechtere Bildqualität ein, die lediglich zur Übersicht dienen kann. Ein großer Nachteil dieses Verfahrens ist die Differenz des Bildcharakters zwischen Mittenbereich und Umfeld, in dem ent­ weder ein wesentlich stärkeres Rauschen vorhanden ist oder eine zeitliche Filterung zur Rauschreduktion vorgenommen wurde, die jedoch eine wesentlich verstärkte Verschmierung bewegter Objekte zur Folge hat.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, eine Röntgendiagno­ stikeinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine Reduzierung der Strahlenbelastung bei gleichbleibender Bildqualität ermöglicht.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Tie­ fenblende einen Zentralbereich und einen Außenbereich mit un­ terschiedlichen Röntgenstrahlentranzparenzen aufweist, daß die Tiefenblende in einer ersten Stellung nur den Zentralbe­ reich ungeschwächt freigibt und für jedes n-te Bild in einer zweiten Stellung ganz geöffnet wird, so daß sowohl Zentralbe­ reich als auch Außenbereich ungeschwächt freigegeben sind, und daß in einem an der Fernsehaufnahmeeinrichtung an­ geschlossenen Bildspeicher jedes n-te Bild eingelesen wird. Dadurch wird erreicht, daß der Zentralbereich mit normaler Bildfrequenz wiedergegeben werden kann, während im Außen­ bereich aufgrund verringert er Bildfrequenz die Strahlen­ belastung reduziert wird.

Eine gleichzeitige Darstellung beider Bereiche kann erfolgen wenn eine Mischstufe vorgesehen ist, in der das gespeicherte und ein dem gespeicherten Bild zeitlich nachfolgendes Bild überlagert werden. Eine getrennte Beobachtung dagegen wird ermöglicht, wenn das aktuelle Bild auf einem ersten Monitor und das gespeicherte Bild auf einem zweiten Monitor wiederge­ geben wird.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Röntgenröhre durch die Steuerschaltung gepulst betrieben wird.

In vorteilhafter Weise kann die Tiefenblende eine variable Lochblende aufweisen. Die Tiefenblende kann erfindungsgemäß im Zentralbereich röntgenstrahlentransparent und im Außenbe­ reich teildurchlässig sein und dabei eine zum Außenbereich hin kontinuierlich zunehmende Röntgenstrahlendämpfung aufwei­ sen, bzw. im Zentralbereich röntgenstrahlentransparent und im Außenbereich röntgenstrahlenundurchlässig sein.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Zahl n Werte von 5 bis 20, insbesondere von 10, annimmt.

Eine an eine Bewegung angepaßte Wiedergabe kann erfolgen, wenn ein Bewegungsdetektor vorgesehen ist, der die Zahl n steuert. Die Erkennung der Bewegungen kann dabei im Zentral­ bereich und/oder im Außenbereich erfolgen.

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

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Röntgendiagnostikeinrichtung,

Fig. 2 den Aufbau der erfindungsgemäßen Tiefenblende gemäß Fig. 1,

Fig. 3 die Taktfolge der Steuervorrichtung für die Röntgen­ röhre und

Fig. 4 bis 6 bildliche Darstellung der erfindungsgemäß er­ stellten Röntgenbilder.

In der Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Röntgendiagnostikein­ richtung mit einem Hochspannungsgenerator 1 dargestellt, der mit einer Röntgenröhre 2 verbunden ist. Eine der Röntgenröhre 2 vorgeordnete Tiefenblende 3 bewirkt eine Ausblendung des Röntgenstrahlenbündels 4, das einen Patienten 5 durchdringt. Das durch den Patienten 5 entsprechend seiner Transparenz ge­ schwächte Röntgenstrahlenbündel 4 fällt auf den Eingangs­ leuchtschirm eines Röntgenbildverstärkers 6, der das Röntgen­ strahlenbild in ein verkleinertes, in seiner Helligkeit ver­ stärktes, sichtbares Bild umwandelt, das von einer an dem Röntgenbildverstärker 6 angekoppelten Fernsehaufnahmevorrich­ tung 7 erfaßt und in ein Videosignal umgewandelt wird. Das Videosignal der Fernsehaufnahmevorrichtung 7 wird einem Bild­ speicher 8 und einer Additionsstufe 9 als Mischer zugeführt, in dem, wie noch beschrieben wird, das gespeicherte und das aktuelle Videosignal miteinander überlagert werden. Der Aus­ gang der Additionsstufe 9 ist mit einem ersten Monitor 10 zur Wiedergabe verbunden. An dem Bildspeicher 8 kann weiterhin ein zweiter Monitor 11 zur Wiedergabe des gespeicherten Bil­ des angeschlossen sein. Eine Steuervorrichtung 12 ist mit dem Hochspannungsgenerator 1, der Tiefenblende 3, der Fernsehauf­ nahmeröhre 7, dem Bildspeicher 8 und den Monitoren 10 und 11 zur Steuerung, Synchronisation und Taktung verbunden.

Die veränderliche Tiefenblende 3, deren Aufteilung in Fig. 2 dargestellt ist, weist einen Zentralbereich 14 und einen Außenbereich 15 auf. Der Zentralbereich 14 kann dabei erfin­ dungsgemäß als Lochblende ein kleines aber intensives Rönt­ genstrahlenbündel freigeben, während der Außenbereich 15 ent­ weder vollständig röntgenstrahlenundurchlässig ist oder zu­ mindest eine zum Außenbereich 15 hin zunehmende Röntgenstrah­ lendämpfung aufweist. Dadurch erfolgt eine entsprechende Schwächung des Röntgenstrahlenbündels 4, so daß der Zentral­ bereich 14 mit hoher Bildqualität und der Außenbereich 15 entweder mit geringer Bildqualität oder ohne Bildanteil wie­ dergegeben wird.

Erfindungsgemäß kann nun die Röntgenröhre 2 gepulst betrieben werden, wie dies in Fig. 3 aufgrund des Taktsignales für die Röntgenröhre 2 dargestellt wird.

Damit jedoch auf dem Monitor 10 ein Gesamtbild mit hoher Bildqualität wiedergegeben werden kann, wird bei jedem n-ten Röntgenimpuls die Tiefenblende 3 vollständig geöffnet, so daß ein gesamtes Bild mit gleichbleibender Bildqualität erstellt wird. Dieses Bild wird, gesteuert durch die Steuervorrichtung 12 in dem Bildspeicher 8 eingelesen und steht damit bis zum nächsten Impuls, der ein Vielfaches der Zahl n ist, am Aus­ gang des Bildspeichers 8 an. In der Additionsstufe 9 können das gespeicherte Bild und die dem gespeicherten Bild nachfol­ genden aktuellen Bilder des durch die Tiefenblende 3 ge­ schwächten Röntgenstrahlenbündels 4 gemischt werden.

Dabei wird das mit der niedrigen Frequenz erzeugte Bild im Außenbereich 15 zur Wiedergabe in dem digitalen Bildspeicher 8 festgehalten und so lange wiederholt ausgelesen, bis es aufgefrischt wird. Das Bild jedoch im Zentralbereich 14 wird stetig erneuert. Das bedeutet jedoch, daß der Zentralbereich 14 des Bildfeldes mit üblicher Bildfrequenz von beispielswei­ se 25 B/s oder 30 B/s betrieben wird, während der Außenbe­ reich 15 als Orientierungsbereich mit deutlich reduzierter Bildfrequenz von beispielsweise 2,5 B/s oder 3 B/s auskommt.

Durch die Speicherung und Überlagerung des Bildanteiles im Außenbereich 15 jedoch ist die Bildqualität und damit der Bildcharakter bezüglich Rauschen und Schärfe über das ganze Bildfeld homogen. Sind keinerlei Bewegungen des Gesamtobjek­ tes vorhanden, so ist zwischen Außenbereich und Zentralbe­ reich kein Unterschied zu erkennen. Dadurch ergibt sich je­ doch eine Dosiseinsparung auf etwa ein Drittel der normalen Dosisleistung.

Die Verhältnisse bei der Einblendung sind in den Fig. 4 bis 6 symbolhaft dargestellt. In Fig. 4 ist die Größe des durch die Tiefenblende 3 eingeblendeten Röntgenstrahlenbün­ dels 4 und damit des Bildfeldes wiedergegeben. Das erste Bild weist die volle Größe auf, während die folgenden Bilder bis zum Bild mit der Zahl n lediglich den durch die Tiefenblende eingeblendeten Zentralbereich 14 beinhalten. In Fig. 5 ist nun das Speicherbild dargestellt, das die volle Größe auf­ weist und beispielsweise am zweiten Monitor 11 zu sehen ist. In Fig. 6 ist die Überlagerung bildlich dargestellt. Das er­ ste Bild wird gleichzeitig eingespeichert und auf dem Monitor 10 wiedergegeben. Bereits beim zweiten Bild wird eine Überla­ gerung des Randbereiches des ersten Bildes mit dem ausgeblen­ deten Bildbereich des Bildes 2 in der Mitte wiedergegeben. Dies wird bis zum Bild mit der Zahl n-1 fortgesetzt. Nun wird in den Bildspeicher 8 das Bild n eingelesen und anschließend mit dem Bild n+1 im Zentrum gemischt.

Die Zahl n kann jeden beliebigen Wert annehmen. Je größer n ist, desto mehr Strahlenreduktion erhält man bei gleichzeiti­ ger Erhöhung der Trägheit im Außenbereich 15. Bei kleinem n dagegen folgt das Bild zwar schnell den Bewegungen, obwohl jedoch die Strahlenbelastung unter der Belastung ohne erfin­ dungsgemäße Ausführung liegt, ist sie doch noch relativ hoch. Die Zahl n kann Werte zwischen 5 bis 20, jedoch vorteilhaft den Wert 10 annehmen. Weiterhin kann die Zahl n mittels nicht dargestellter Stellmittel einstellbar oder, wie nachfolgend noch beschrieben wird, durch einen Bewegungsdetektor verän­ derlich sein.

Bestehen die Folgebilder lediglich aus dem Anteil des Zen­ tralbereiches 14, so kann die Mischung derart erfolgen, daß der Zentralbereich 14 des zusammengesetzten Bildes nur von dem aktuellen Bild und der Außenbereich 15 des zusammenge­ setzten Bildes nur von dem gespeicherten Bild gebildet wird.

Es ist aber auch möglich, den Zentralbereich 14 aus dem aktu­ ellen und dem gespeicherten Bild zusammenzusetzen.

Bestehen die Folgebilder dagegen aus dem Zentralbereich 14 und dem abgeschwächten Außenbereich 15, so kann die Mischung derart erfolgen, daß sowohl der Zentralbereich 14 als auch der Außenbereich 15 des zusammengesetzten Bildes von dem ak­ tuellen und dem gespeicherten Bild gebildet werden. In diesem Fall ist der Außenbereich 15 nicht vollständig für Röntgen­ strahlen undurchlässig, sondern schwächt lediglich die Rönt­ genstrahlen ab. Die Abschwächung kann gleichförmig sein oder aber auch kontinuierlich von innen nach außen zunehmen.

Erfindungsgemäß kann die Röntgendiagnostikeinrichtung bei starken zeitlichen Veränderungen im Videosignal aufgrund von Bewegungen des Objektes einen Bewegungsdetektor 13 aufweisen, dem das Videosignal der Fernsehaufnahmeröhre 7 zugeführt wird. Dieser kann entweder im Zentralbereich 14 oder im Außenbereich 15 Bewegungsmessungen durchführen, die dann eine Steuerung der Zahl n bewirken. Dies kann dadurch erreicht werden, daß bei Bewegung sofort eine Neueinspeicherung in den Bildspeicher 8 ausgelöst wird. Dadurch läßt sich erreichen, daß beispielsweise bei Tischverschiebungen oder Gantry-Bewe­ gungen kein Ruckeln des Bildes auftritt. Weiterhin ist eine EKG-Triggerung der Bildfrequenzen denkbar.

Durch die erfindungsgemäße Ausführungsform erhält man eine Röntgendiagnostikeinrichtung, bei der im lediglich der Orien­ tierung dienenden Außenbereich 15 des Röntgenbildes eine Strahlenreduktion bei gleichbleibender Bildqualität erzielt wird.

Claims (12)

1. Röntgendiagnostikeinrichtung mit einer Röntgenröhre (1), einer veränderlichen Tiefenblende (3) und einer Röntgenbild­ verstärker-Fernsehkette (6 bis 11), die einen Röntgenbildver­ stärker (6), eine Fernsehaufnahmeeinrichtung (7), eine Verar­ beitungsschaltung (8, 9) und eine Wiedergabevorrichtung (10, 11) enthält, dadurch gekennzeich­ net, daß die Tiefenblende (3) einen Zentralbereich (14) und einen Außenbereich (15) mit unterschiedlichen Röntgenstrahlentranzparenzen aufweist, daß die Tiefenblende (3) in einer ersten Stellung nur den Zentralbereich (14) ungeschwächt freigibt und für jedes n-te Bild in einer zweiten Stellung ganz geöffnet wird, so daß sowohl Zentralbe­ reich (14) als auch Außenbereich (15) ungeschwächt freigegeben sind, und daß in einem an der Fernseh­ aufnahmeeinrichtung (7) angeschlossenen Bildspeicher (8) jedes n-te Bild eingelesen wird.

2. Röntgendiagnostikeinrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Mischstufe (9) vorgesehen ist, in der das gespeicherte und ein dem gespeicherten Bild zeitlich nachfolgendes Bild über­ lagert wird.

3. Röntgendiagnostikeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das aktuelle Bild auf einem ersten Monitor (10) und das ge­ speicherte Bild auf einem zweiten Monitor (11) wiedergegeben wird.

4. Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Röntgenröhre (1) durch die Steuerschaltung gepulst betrieben wird.

5. Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefenblende (3) eine variable Lochblende aufweist.

6. Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefenblende (3) im Zentralbereich (14) röntgenstrahlentransparent und im Außenbereich (15) teil­ durchlässig ist.

7. Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefenblende (3) eine zum Außenbereich (15) hin kontinuierlich zunehmende Röntgenstrahlendämpfung aufweist.

8. Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefenblende (3) im Zentralbereich rönt­ genstrahlentransparent und im Außenbereich röntgenstrahlenun­ durchlässig ist.

9. Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl n Werte von 5 bis 20, insbesondere von 10, annimmt.

10. Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bewegungsdetektor (13) vorgesehen ist, der die Zahl n steuert.

11. Röntgendiagnostikeinrichtung nach Anspruch 7, da­ durch gekennzeichnet, daß der Bewegungsdetektor (13) Bewegungen im Zentralbereich (14) er­ kennt.

12. Röntgendiagnostikeinrichtung nach Anspruch 7, da­ durch gekennzeichnet, daß der Bewegungsdetektor (13) Bewegungen im Außenbereich (15) er­ kennt.