DE4413458A1 - Röntgendiagnostikeinrichtung für Subtraktionsangiographie - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Röntgendiagnostikeinrichtung mit einem Röntgenstrahler und einer Röntgenbildverstärker-Fern­ sehkette, die eine Röntgenstrahlenquelle, einen Röntgenbild­ verstärker, eine Fernsehkamera, eine Steuervorrichtung, die Steuerimpulse für die Erzeugung von Bildern aus Bedingungen ableitet, und eine Subtraktionsvorrichtung zur Bildung der Differenz von gespeicherten Videosignalen und fort laufenden aktuellen Videosignalen bei gleichen Aufnahmebedingungen auf­ weist. Derartige Röntgendiagnostikeinrichtungen dienen in der sogenannten Pfadfindertechnik der Markierung von Gefäßen im Durchleuchtungsbild.

In der EP-A 0 193 712 ist eine derartige Röntgendiagnostik­ einrichtung beschrieben, bei der in einen Bildspeicher Bilder eines vollständigen Herzzyklus EKG-gesteuert als Maskenszene eingelesen wird. Dadurch lassen sich im Durchleuchtungsbe­ trieb zum aktuellen Videosignal das zu gleicher Herzphase gehörende, gespeicherte Videosignal des Gefäßsystemes überla­ gern. Eine solche Vorrichtung wird in der Pfadfindertechnik (Road Map) eingesetzt.

Diese Pfadfindertechnik wird in der Herz-Angiographie ange­ wandt, damit die Untersuchungsperson bei der Einführung eines Katheters in die Gefäßbahnen deren Verlauf auch ohne Kon­ trastmittel erkennen kann. Dazu wird das laufende dynamische Durchleuchtungsbild, das den Katheter zeigt, mit der aus einer Subtraktionsangiographie erzeugten Gefäßdarstellung überlagert. Dadurch erkennt die Untersuchungsperson den Ver­ lauf der Gefäße und kann den Katheter entsprechend steuern. Eine räumliche Erkennbarkeit von Subtraktionsbildern im Durchleuchtungsmodus ist jedoch nicht möglich.

Eine derartige Röntgendiagnostikeinrichtung mit verbesserter Tiefensichtbarkeit kann durch einen Zwei-Ebenen-Betrieb oder eine Stereodurchleuchtung erzielt werden. Jedoch ergibt sich hierbei ein unerwünscht hoher Aufwand, da beispielsweise zwei Röntgenanlagen verwendet werden müssen.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, eine Röntgendiagno­ stikeinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der eine Verbesserung insbesondere der räumlichen Sichtbar­ keit in der Pfadfindertechnik auch bei Untersuchungen im Bereich des Schädels ohne apparativen Mehraufwand gegeben ist.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß während der Erzeugung mehrerer aufeinanderfolgender Bilder die Rönt­ genstrahlenquelle zyklisch bewegt wird, daß die Steuervor­ richtung die Steuerimpulse für die Erzeugung von Bildern aus Gerätestellungen ableitet und daß die Subtraktionsvorrichtung derart ausgebildet ist, daß sie die Differenz von vorbestimm­ ten, zu unterschiedlichen Gerätestellungen gespeicherten Videosignalen und fort laufenden aktuellen Videosignalen bei gleichen Gerätestellungen bildet. Dadurch wird erreicht, daß im Durchleuchtungsbetrieb (beispielsweise in der allgemeinen Angio- oder Neuroradiologie) bei einer beliebigen Gerätestel­ lung dem aktuellen Videosignal das zu gleicher Gerätestellung gehörende, gespeicherte Videosignal des Gefäßsystemes überla­ gert wird, wobei durch die Bewegung ein Pseudo-3D-Eindruck entsteht, so daß die räumliche Sichtbarkeit insbesondere bei Untersuchungen im Bereich des Schädels verbessert wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich auch vorteilhaft in der Cardangiographie einsetzen, wenn die Steuervorrichtung die Steuerimpulse für die Erzeugung von Bildern weiterhin aus dem EKG eines Patienten ableitet und die Subtraktionsvorrich­ tung zur Bildung der Differenz von bei vorbestimmten, zu unterschiedlichen Gerätestellungen und Herzphasen eines Herz­ zyklus gespeicherten Videosignalen und fort laufenden aktuel­ len Videosignalen der gleichen Gerätestellungen und zusätz­ lich gleicher Herzphase aufweist.

Bei einer Röntgendiagnostikeinrichtung mit einem Tragarm für die Halterung des Röntgenstrahlers und des Röntgenbildver­ stärkers hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Tragarm mit dem Röntgenstrahler und dem Röntgenbildverstärker bewegt wird. Eine weitere erfindungsgemäße Ausführung einer Röntgen­ diagnostikeinrichtung erhält man, wenn die Röntgenstrahlen­ quelle verschoben oder um ein Zentrum gedreht wird.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn als gespeichertes Videosignal eine Folge mehrerer Röntgenbilder aufgenommen wird, während deren Aufnahme wenigstens ein Bewegungszyklus durchgeführt wird. Erfindungsgemäß können die Aufnahmen auch nur in zwei Positionen erfolgen.

Bei zu wenig Positionen auftretende springende Röntgenbilder können vermieden werden, wenn die Subtraktionsvorrichtung derart ausgebildet ist, daß sie aufeinanderfolgende Bilder zur Erzeugung von Zwischenbildern interpoliert.

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

Fig. 1 eine Schaltungsanordnung einer erfindungsgemäßen Rönt­ gendiagnostikeinrichtung,

Fig. 2 den mechanischen Aufbau der in Fig. 1 dargestellten erfindungsgemäßen Röntgendiagnostikeinrichtung und

Fig. 3 bis 7 Durchleuchtungsbilder aus unterschiedlichen Strahlungswinkeln.

In der Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Röntgendiagnostik­ einrichtung mit einem Hochspannungsgenerator 1 dargestellt, der eine Röntgenröhre 2 speist, in derem Strahlengang 3 sich ein Patient 4 befindet. Ein im Strahlengang 3 nachfolgender Röntgenbildverstärker 5 ist mit einer Fernsehkamera 6 gekop­ pelt, deren Ausgangssignal einem Analog/Digital-Wandler (A/D- Wandler 7) zugeführt ist. Das digitalisierte Videosignal wird über eine Vorverarbeitungsstufe 8, die eine Bestimmung des maximalen Kontrastmittelflusses mit oder ohne Integration bewirken kann, in einen Bildspeicher 9 eingelesen, der eine Speicherkapazität von mehreren Einzelbildern aufweist. Der Ausgang des Bildspeichers 9 ist mit dem einen Eingang einer Subtraktionsstufe 10 verbunden, an deren zweitem Eingang der A/D-Wandler 7 angeschlossen ist. Das Ausgangssignal der Sub­ traktionsstufe 10 wird einem Digital/Analog-Wandler (D/A- Wandler 11) zugeführt, dessen analoges Ausgangssignal auf einem Monitor 12 dargestellt wird.

An dem Patienten 4 sind EKG-Elektroden 13 angebracht, die mit einer EKG-Schaltung 14 verbunden sind. Das EKG-Signal der EKG-Schaltung 14 wird einem Diskriminator 15 für die Ampli­ tude und Phase des EKG-Signales zugeführt. Der Diskriminator 15 ist mit einer Steuervorrichtung 16 verbunden, die den Speichervorgang in den Bildspeicher 9 steuert. Die EKG-Schal­ tung 14, der Diskriminator 15 und die Steuervorrichtung 16 bilden die Aufnahmesteuervorrichtung, die beispielsweise den in der DE-A 31 24 583 beschriebenen Aufbau aufweisen kann.

Nach Einschaltung der Durchleuchtung werden die am Ausgang des A/D-Wandlers 7 anliegenden digitalen Videosignale über wenigstens einen Herzzyklus als Hilfsmaske in einen Speicher­ platz des Bildspeichers 9 eingelesen. Anschließend wird dem Patienten 4 ein Kontrastmittel injiziert. Die Einspeicherung der Durchleuchtungsbilder in den Bildspeicher 9 wird im Maxi­ mum der Kontrastmittelkonzentration ausgelöst, wobei der Speicherplatz für die Hilfsmaske überschrieben werden kann, da diese nicht mehr benötigt wird. Nach Auftreten eines Erkennungsmerkmales des EKG′s, beispielsweise der R-Zacke, werden nacheinander, zu unterschiedlichen Herzphasen eines Herzzyklus gehörende Aufnahmen als Maskenzyklus eingespei­ chert. Nach Beendigung der Einspeicherung werden die in dem Bildspeicher 9 enthaltenen Einzelbilder herzphasensynchron mit dem aktuellen Videosignal ausgelesen. Dadurch erscheint am Monitor 12 das Gefäßsystem als helle, dem übrigen Bildin­ halt überlagerte Abbildung. In den derart sichtbar gemachten Gefäßen kann nun der Katheter eingeführt und richtig geleitet werden. Durch das Auslesen des Bildspeichers 9 herzphasensyn­ chron mit dem aktuellen Videosignal werden einander entspre­ chende Einzelbilder subtrahiert, so daß in jedem Fall gewähr­ leistet ist, daß die aus dem gespeicherten Bild abgeleiteten Gefäße den wirklichen Konturen entsprechen.

In der Fig. 2 ist eine erfindungsgemäße Röntgendiagnostik­ einrichtung dargestellt, die den obengenannten elektrischen Aufbau aufweisen kann. Die Röntgendiagnostikeinrichtung weist weiterhin eine beispielsweise an der Decke 17 angebrachte verfahrbare Halterung 18 auf, die einen sogenannten C-Bogen 19 verschieb- und drehbar hält. An den Enden des C-Bogens 19 ist ein eine Röntgenröhre 2 aufweisender Röntgenstrahler 20 und gegenüberliegend der Röntgenbildverstärker 5 mit angekop­ pelter Fernsehkamera 6 oder ein anderer Röntgenstrahlendetek­ tor angebracht. In den Strahlengang 3 des Röntgenstrahlers 20 ist eine Patientenliege 21 mit Patient 4 einfahrbar. Der C- Bogen 19 läßt sich beispielsweise um einen Drehpunkt ver­ schwenken, so daß sowohl Bildverstärker-Kameraeinheit 5, 6 und der Röntgenstrahler 20 um einen gemeinsamen Drehpunkt in Richtung der Pfeile 22 und 23 geschwenkt werden können. Die­ ses Drehen erfolgt zyklisch mit einer Geschwindigkeit von beispielsweise 2 Sekunden pro Zyklus, so daß keine zu große Unruhe der Bilder eintritt. Parallelverschiebungen des Bildes werden durch eine Verschiebungskorrektur wie bei einem Ste­ reobetrieb ganz oder teilweise ausgeglichen.

Anstelle der Drehung des C-Bogens 19 kann die Bewegung der Röntgenstrahlenquelle 2, 20 durch alle anderen Bewegungsfrei­ heiten der gesamten Röntgendiagnostikeinrichtung erreicht werden. So können auch beispielsweise Patientenliege 21 mit Patient 4 oder die an der Decke 17 angebrachte verfahrbare Halterung 18 mit C-Bogen 19 bewegt werden. Auch eine Verlage­ rung lediglich des Fokus Röntgenstrahlenquelle 2, 20 ist denkbar.

Erfindungsgemäß ist nun an der Steuervorrichtung 16 ein in Fig. 1 dargestellter Positionsdetektor 26 angeschlossen, der eine Bewegung des Röntgengerätes bzw. eine Gerätestellung erkennt und der Steuervorrichtung 16 zuleitet, so daß Aufnah­ men eines Maskenzyklus zu jeder Position abgespeichert wer­ den.

Es entstehen also Bilder, bei denen eine Drehung erfolgt, bei der beispielsweise die Kathederspitze im Drehpunkt, dem Zen­ trum, liegt. Derartige Durchleuchtungsbilder sind in den Fig. 3 bis 7 dargestellt. In der Fig. 3 sind die Gefäße 24 und 25 in ihrer Ausgangsposition bei 0° wiedergegeben. Durch Schwenken des C-Bogens 19 in Richtung der Pfeile 22 und 23 beispielsweise in eine Stellung von 2,50 erhält man die in Fig. 4 wiedergegebenen Positionen der Gefäße 24 und 25. Die Fig. 5 bis 7 geben die jeweiligen Durchleuchtungsbilder mit Pfadfindertechnik für Positionen von beispielsweise 5°, 7,5° und 10° wieder. Durch diese zyklische Bewegung des C- Bogens 18 mit Röntgenstrahler 20 und Bildverstärker 5 sowie Fernsehkamera 6 wird ein Pseudo-3D-Bild erzeugt, das ein eingeschränktes räumliches Sehen ermöglicht. Bei der Pfadfindertechnik eingesetzt bedeutet das, daß für die Erzeu­ gung einer Subtraktionsmaske zwei Bewegungszyklen notwendig sind, um danach die Durchleuchtung mit weiteren Bewegungszy­ klen synchron mit den Maskenbildern durchzuführen.

Der Maskenzyklus kann auch eingespart werden, wenn eine vor­ ausgegangene passende Aquisition, beispielsweise einer Szene einer digitalen Subtraktionsangiographie (DSA), mit Gerätebe­ wegung, beispielsweise eine Rotationsangiographie, und ohne Gerätebewegung vorausgegangen ist.

Um springende bzw. ruckelnde Bilder zu vermeiden, kann eine Interpolation von Zwischenbildern erfolgen, so daß auf elek­ trischem Wege Röntgenbilder mit Aufnahmewinkeln erzeugt wer­ den, die zwischen den eigentlichen Aufnahmewinkeln liegen.

Auch läßt sich das Gantry verschieben, wobei als Vorausset­ zung eine weiche bzw. gleitende Bewegung erforderlich ist, und eine Triggerung der Aufnahmen von der Geräteposition aus erfolgt.

Zur Korrektur von Deckungsfehlern wird eine Vorrichtung ein­ gesetzt, die einen automatischen Pixelshift durchführt, so daß kleine Positionsdifferenzen ausgeglichen werden bzw. über Referenzobjekte im Bild eine exakte Drehung erzielt wird.

Als weitere Alternative ist es möglich, nur bei der Erstel­ lung der Füllungsbilder die Röntgenanlage zu bewegen.

Während der Pfadfinder-Durchleuchtung kann noch während der Manipulation die Stellung der Röntgenanlage verstellt werden, so daß der Betrachtungswinkel nach Bedarf manuell verändert wird.

Eine Steuerung der Röntgenanlage kann durch eine automatische Nachführung erfolgen, indem Kopf- oder Augenbewegungen erfaßt und zur Steuerung herangezogen werden.

Die Bewegung des Fokus kann aber auch auf andere Art und Weise erreicht werden. Beispielsweise kann das Röntgengerät 18 bis 20 verschoben werden oder eine Fokusumschaltung der Röntgenröhre 2 erfolgen.

Claims (10)

1. Röntgendiagnostikeinrichtung mit einem Röntgenstrahler (20) und einer Röntgenbildverstärker-Fernsehkette (5, 6), die eine Röntgenstrahlenquelle (2, 20), einen Röntgenbildverstär­ ker (5), eine Fernsehkamera (6), eine Steuervorrichtung (13 bis 16), die Steuerimpulse für die Erzeugung von Bildern aus Bedingungen ableitet, und eine Subtraktionsvorrichtung (8 bis 10) zur Bildung der Differenz von gespeicherten Videosignalen und fort laufenden aktuellen Videosignalen bei gleichen Auf­ nahmebedingungen aufweist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß während der Erzeugung mehre­ rer aufeinanderfolgender Bilder die Röntgenstrahlenquelle (2, 20) zyklisch bewegt wird, daß die Steuervorrichtung (13 bis 16) die Steuerimpulse für die Erzeugung von Bildern aus Gerä­ testellungen ableitet und daß die Subtraktionsvorrichtung (8 bis 10) derart ausgebildet ist, daß sie die Differenz von vorbestimmten, zu unterschiedlichen Gerätestellungen gespei­ cherten Videosignalen und fort laufenden aktuellen Videosigna­ len bei gleichen Gerätestellungen bildet.

2. Röntgendiagnostikeinrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Steu­ ervorrichtung (13 bis 16) die Steuerimpulse für die Erzeugung von Bildern weiterhin aus dem EKG eines Patienten ableitet und die Subtraktionsvorrichtung (8 bis 10) zur Bildung der Differenz von bei vorbestimmten, zu unterschiedlichen Gerä­ testellungen und Herzphasen eines Herzzyklus gespeicherten Videosignalen und fort laufenden aktuellen Videosignalen der gleichen Gerätestellungen und gleicher Herzphase aufweist.

3. Röntgendiagnostikeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Röntgenröhre (2) bewegt wird.

4. Röntgendiagnostikeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Fokus der Röntgenstrahlenquelle (2, 20) bewegt wird.

5. Röntgendiagnostikeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2 mit einem Tragarm (18) für die Halterung des Röntgenstrahlers (20) und des Röntgenbildverstärkers (5), dadurch gekennzeichnet, daß der Tragarm (18) mit dem Röntgenstrahler (20) und dem Röntgenbildverstärker (5) bewegt wird.

6. Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Röntgenstrahlenquelle (2, 20) verschoben wird.

7. Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Röntgenstrahlenquelle (2, 20) um ein Zentrum gedreht wird.

8. Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß als gespeichertes Videosignal eine Folge mehrerer Rönt­ genbilder aufgenommen wird, während deren Aufnahme wenigstens ein Bewegungszyklus durchgeführt wird.

9. Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmen in zwei Positionen erfolgen.

10. Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Subtraktionsvorrichtung (8 bis 10) derart ausgebildet ist, daß sie aufeinanderfolgende Bilder zur Erzeugung von Zwischenbildern interpoliert.