DE69121907T2

DE69121907T2 - Dynamische impulssteuerung für röntgendurchleuchtung

Info

Publication number: DE69121907T2
Application number: DE69121907T
Authority: DE
Inventors: Menachem Assa; Morgan Nields; Mark Novak; Pascal Perin
Original assignee: Fischer Imaging Corp
Current assignee: Fischer Imaging Corp
Priority date: 1990-12-28
Filing date: 1991-12-23
Publication date: 1997-01-30
Anticipated expiration: 2011-12-24
Also published as: EP0564551B1; WO1992012613A1; JP3172180B2; DE69121907D1; CA2099369A1; US5119409A; EP0564551A1; JPH06504160A; EP0564551A4

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Erzeugen einer Abbildung einer Masse und auf ein Verfahren zum Einstellen von Abbildungen, die durch eine Impuls- Röntgendurchleutungsvorrichtung erzeugt werden. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zum Steuern der Röntgenimpulsefrequenz während des Röntgendurchleuchtungsabbildens, um Bewegung und Helligkeit der Abbildung auszugleichen, Strahlungsdosen und die Bestrahlung des Betriebspersonals zu reduzieren und um die Abbildungsstabilisierung zu beschleunigen.
Bei einer herkömmlichen Röntgendurchleuchtungsvorrichtung überträgt eine Röntgenquelle einen gleichmäßigen Röntgenstrahl auf eine Masse oder einen Körper, wie z.B. einen Patienten. Ein Abbildungsverstärker ist im Lichtkegel auf entgegegesetzter Seite der Quelle mit Rücksicht auf den Körper untergebracht. Der den Abbildungsverstärker erhält eine erhaltene Strahlungsvorlage des Körpers (die erfaßte Dosis) und wandelt sie in eine kleine, aufgehellte sichtbare Abbildung auf einem Außensichtfeld um. Das Ausgabebild des Abbildungsverstärkers wird durch eine Anzeigekamera gesichtet und erzeugt eine dynamische visuelle Abbildung in Echtzeit, die auf einem CRT abgespielt werden kann zur Interpretation oder zur Ansicht durch den Azt oder durch das Betriebspersonal und/oder die aufgenommen werden kann. Die resultierende zweidimensionale Abbildung kann zur Diagnose von Strukturabnormalitäten innerhalb des Körpers genutzt werden.
Röntgenstrahlen werden bei Regionen im Körper in unterschiedlichem Maße absorbiert, abhängig von der Dicke und der Zusammensetzung der Regionen. Folglich hängt bei der Anwendung des Röntgendurchleuchtens die Fähigkeit Strukturen im Körper zu sehen von dem Röntgenabsorbtionsvermögen der interressierenden Struktur im Körpers ab, relativ zu den Röntgenabsorbtionsvermögen der in der Nähe der interressierenden Strukturen liegenden Strukturen. Wenn zwischen solchen Strukturen der Unterschied in der Absorbtion größer ist, so ist der Kontrast um so größer und um so besser ist die Klarheit der Struktur. Diesbezüglich wurden große Anstrengungen gemacht, um den maximal möglichen Kontrast zu erhalten. In einen technischen Verfahren werden radiographische Kontrastmittel in einen Körper eingeführt, um einen Unterschied im Röntgenabsorptionsvermögen an Stellen zu erhalten, wo kein oder vorrausichtlich wenig Unterschied ist. Beispielsweise kann ein Mittel mit Jod oder mit Barium, das generell zu Blut, Muskel und weichem Gewege unterschliedliche Röntgenabsorbtionscharakteristiken hat, in eine Arterie oder in eine Vene eingeführt werden, um das Gefäßsystem mit stärkerem Kontrast in einem speziellen Gefäßsegment zu erhalten. Digitale Abbildungsverfahrenstechniken werden auch zum Verstärken von Kontrasten verwendet. Zum Beispiel wird beim Abbildungsabzug ein interessierender Bereich in Sequenzen abgebildet, in dem Röntgenstrahlenbündel unterschiedlicher Stralungslevels, oder konstanter Engergielevels in Verbindung mit Kontrastmitteln verwendet werden, um Abbildungen, bevor das Mittel den interessierenden Bereich erreicht hat und dann nachdem das Mittel angekommen ist, zu erhalten. Die übereinstimmenden Abbildungen werden dann digital voneinander abgezogen, um Kontrast zu maximieren.
Zusätzlich zum Kontrast sind die angezeigte Dosis und Bewegung des oder innerhalb des Körpers zwei Faktoren, die die Qualität der Abbildung beeinflussen.
Die Helligkeit einer z.B. durch ein Röntgendurchleuchtungssystem erzeugten Abbildung hängt direkt von der erfaßten Dosis ab. Die erfaßte Dosis hängt im interressierenden Bereich von der Absorbtion der Röntgenstrahlen ab und die Stärke des Röntgenstrahlenbündelausgangs hängt von der Röntgenstralenquelle ab. Faktoren, die die erfaßte Dosis für ein vorgegebenes Diagnoseverfahren beeinflussen, beinhalten die Charakteristiken der Strukturen innerhalb des Sichtbereiches, die Größe und das Gewicht des Patienten und die Stärkte des Röntgenstrahlenbündels. Weil diese Faktoren durch den Patienten stark variieren können, wurden Systeme, die diese Faktoren kompensieren, erstrebenswert.
Erste weiterentwickelte Röntgendurchleuchtungssysteme verwendeten kontinuierliche Röntgenstrahlenbündel. Bei diesen Systemen konnte die Stärke des Röntgenstralenbündels oft auf ein geeignetes Level vorgestellt werden, das beim Bedienungspersonal in Bezug auf den Patienten und das Verfahren als geeignet gehalten wird. Verbesserte Systeme waren geeignet automatisch die Helligkeit der daraus hergestellten Abbildung durch automatisches Einstellen der Stärke des Röntgenstrahlungsbündels einzustellen. Einer dieser Techniken beinhaltet automatisches Einstellen der Kilovoltspannung (kV), die an die Anode der Röntgenröhre angelegt wird, um die optimale Helligkeit der Abbildung zu erhalten. Typischerweise wird, wenn eine Verminderung der Helligkeit erfaßt wird, die kV erhöht, um den Röntgenstrahlenausgang zu erhöhen und dadurch wird die Helligkeit der Ausgabeabbildung zunehmen, und, andererseits wird, wenn eine Zunahme der Helligkeit gemessen wird, die kV, die an die Anode der Röntgenstrahlungsquelle angelegt wird, vermindert um den Röntgenstrahlenausgang zu vermindern und um anschließend die Helligkeit der Ausgabeabbildung zu vermindern. Beispielsweise sind diese Systeme in dem U.S. Patent Nr. 4,703,496 von Meccariello et al. und in 4,910,592 von Shroy, Jr. et al. offenbart und diskutiert.
Vor kürzerem wurden Systeme vorgestellt, die auch die Röntgenröhrenstromstärke in Milliamper (mA) einstellen, um die Helligkeit der Abbildung konstant zu halten. Diese Systeme stellen durch Einstellen des Levels der Stromsstärke (mA), die zum Erhitzen des Glühfadens dient, z.B. den Röntgenröhrenphotonenausgang ein.
Jedoch stabilisieren sich diese Systeme nicht schnell infolge der benötigten Zeit, die während des Einstellens der mA zum Verstärken oder Schwächen der Photonenintensität benötigt wird, wobei sich der Zeitbereich, während der der Patient Strahlung ausgesetzt ist, ausdehnt. Weiterhin wird der Patient beim Verstärken der mA mehr Strahlung ausgesetzt.
Jedoch existieren mit diesen Systemen Probleme. Die maximal zulässige Röntgenstrahlendosis auf Patienten wird durch Gesundheitsorganisationen und Regierung vorgeschrieben. Infolge dieser Dosierungsbeschränkung, können die Stabilisierungstechniken der Helligkeit dieser Systeme nicht immer durch eine Schwächung der Abbildungshelligkeit kompensiert werden. Weiterhin ist, wenn die Helligkeit eingestellt wird, die Abbildung Gegenstand starken Flimmerns, und die Abbildungsstabilisierzeit ist relativ lang. Weiterhin ist infolge einer in diesem System zugehörigen Trägheit, ein Unklarwerden der Abbildung in dem Sichtbereich bei auftretender Bewegung üblich. Das Unklarwerden der Abbildung macht Bereiche der Abbildung undeutlich und kann dazu führen, daß ein Arzt oder Bedienungspersonal wichtige Informationen der Abbildung vermissen.
Beide Patente, das Meccariello und das Shroy, Jr. Patent, versuchen das Helligkeitsproblem, zumindest teilweise durch eine Art von Steuerung einer Anzeigekameraverstärkung zu lösen. Jedoch verstärken sich, wenn die Verstärkung vergrößert wird, Geräusche so stark wie Bildinformation, und keine zusätzlichen Informationen resultieren, da die Bildinformation durch die Stärke des in den Körper eindringenden Röntgenstrahlenbündels begrenzt ist. Wenn die Verstärkung vergrößert oder verkleinert wird, ist der Übergang noch nicht gleichmäßig, da wahrnehmbares Flimmern verursacht wird, wenn, zum Stabilisieren der Abbildung, Helligkeit und die benötigte Zeit vergrößert oder vermindert wird.
Obwohl die Röntgenstrahlendosis innerhalb von Grenzen liegen mag, ist ein anderes Problem mit all diesen früheren Systemen, daß sie dazu neigen, Helligkeitsprobleme teilweise durch Verstärken der verwendeten Röntgenstrahlenmenge zu lösen. Außerdem scheinen lange Stabilisierungszeiten in Hinsicht auf Bewegung oder ein Bedarf an Helligkeit einzustellen zu den frühreren Systemen zu gehören. Während diese Systeme normalerweise nicht das Maximum der vorgeschriebenen Patientendosis überschreiten, sind Patienten während Zeitbeireichen des Steuerns dennoch verstärkten Strahlenlevels ausgesetzt. In Hinblick auf die sich in letzter Zeit gebildeten Konzerne, die genau beobachten wie viel, wenn irgendwelches Aussetzen an Strahlung "sicher" ist, hat das Beschränken des Aussetzlevels in der Industrie an Bedeutung gewonnen. Möglicherweise hat die Röntgenstrahlenmenge, der Betriebspersonal ausgesetzt ist, eine größere Bedeutung. Jedoch, ist das Reduzieren der ausgesetzten Strahlung auf Patienten und Bedienungspersonal einfach nicht ordnungsgemäß durch die früheren Systeme gerichtet.
Ein relativ neue Entwicklung, die das Aussetzen der Strahlung vermindert, ist progressive Impuls- Röntgendurchleuchtung. Bei progressiver Impuls- Röntgendurchleuchtung mit Impulsen werden bei einer normalerweise vorbestimmten Frequenz einzelne Röntgenimpulse erzeugt und jeder Impuls wird in eine Abbildung zur Ansicht bis der nächste Impuls erhalten wird, umgewandelt. Während der Patient weniger Strahlung ausgesetzt ist, sind Probleme, die verbunden sind mit Bewegung und Veränderungen in der erfaßten Dosis, schlimmer. Stabilisierungszeiten sind extrem lang, wenn Bewegung auftritt oder die erfaßte Dosis sich verändert.
Durch die gegebenen langen Stabilisierungszeiten der Systeme aus dem Stand der Technik, wird kostbare Zeit des Arztes verschwendet und Engergiebedarf der Systeme wird hoch. Und in diese Zeit von eskalierenden Gesundheitsfürsorgekosten, kann diese Überlegungen nicht leicht genommen werden.
Die vorstehend erkannten Probleme sind hinsichtlich Bewegung, die entweder beim Patienten oder beim interressierenden Bereich innerhalb des Patienten, wie z.B. beim Herz, auftreten, verstärkt. Trotz des Aufwands dieser vorstehend erkannten Probleme und Mißstände, erkennen einige der früheren Systeme dieses Problem und haben einige Abbildungsverbesserungen hinsichtlich der Bewegung.
Eindeutig existiert, wenn Einstellungen hinsichtlich einer Veränderung in der erfaßten Dosis und/oder Bewegung innerhalb oder des interessierenden Feldes vorgenommen werden, ein Bedarf an Druchleuchtungsabbildungssystemen, die schnelle Stabilisierung erzielen, geringere Dosen auf den Patienten abgeben, und verringertes Aussetzen des Bedienungspersonals mit Strahlung ermöglichen.
In der Patentschrift US-A-3567940 wird eine Vorrichtung gemäß des Oberbegriffs nach Anspruch 1 offenbart.
Ziel der der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Stabilisieren der Abbildungshelligkeit bei der Röntgendurchleuchtung mit reduziertem Aussetzen des Patienten und des Bedienungspersonals mit Röntgenstrahlung, zu schaffen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Verkürzen der benötigten Zeit für stabile Abbildungsbedingungen zu schaffen.
Noch eine andere Aufgabe der Erfindung in seinem bevorzugtem Ausführungsbeispiel ist es, eine automatische Helligkeitssteuerung und im wesentlichen ein Abbilden in Echtzeit in Zeitbereichen erwarteter oder unerwarteter Bewegung zu erzielen.
Ein noch weitere Aufgabe der Erfindung ist es, den Energiebedarf bei einem Röntgendurchleuchtungsapparat zu reduzieren.
Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfinudung werden teilweise aus der Beschreibung und aus folgenden Zeichnungen in Kraft treten, und werden teilweise durch die Beschreibung deutlich, oder können durch das Ausüben der Erfindung erlernt werden.
Gemäß eines Aspektes der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Erzeugen einer Abbildung einer Masse geschaffen mit
einem Mittel zum Übertragen von Strahlungsimpulsen in die Masse mit einer Impulsrate,
einem Mittel zum Aufnehmen von Strahlung jedes übertragenen Strahlungsimpulses, der durch die Masse gelangt ist und zum Umwandeln der aufgenommenen Strahlung jedes Impulses in eine Abbildung,
einem Mittel zum Umwandeln von zumindest einem Bereich der Abbildung in zumindest ein Signal,
einem Mittel zum Vergleichen des zumindest einen Signals mit gespeicherten Daten, gekennzeichent durch, ein Mittel zum Steuern des übertragenen Mittels, um die Impulsrate und den Energielevel von nachfolgenden Impulsen basierend auf Vergleichsergebnissen vom vergleichenden Mittel einzustellen. Vorzugsweise stellen die vergleichenden Mittel durch Vergleichen eines digitalen Wertes, Vertreter des ersten Signals, mit einem vorbestimmten Wertebereich fest, ob ein Helligkeitlevel der Abbildung innerhalb eines vorbestimmten Bereichs ist. Ferner wird nach der Übertragung jedes Strahlungsimpulses der Vergleich ausgeführt, um festzustellen, ob der Helligkeitslevel der Abbildung, vertreten durch das Signal jedes Impulses, innerhalb des vorbestimmten akzeptablen Bereichs ist. Wenn dem nicht so ist, befehlt das steuernde Mittel dem übertragenden Mittel den Energielevel einzustellen, bei dem der nächste Impuls übertragen wird und die Impulsrate auf eine vorbestimmte Impulsrate zurückzustellen, um schnell den Helligkeitslevel einzustellen. Die Einstellung des Energielevels kann für den ersten Impuls vor dem Beginn des Abbildens ausgeführt werden, um eine Abbildung zu erhalten, die ein Helligkeitslevel innerhalb eines vorbestimmten Bereiches hat, und/oder kann während des Abbildens ausgeführt werden, um Helligkeitsveränderungen zu erfassen oder einzustellen, die durch Bewegung verursacht werden, und um im wesentlichen Abbildungen in Echtzeit während der Bewegung zu erzielen. Vorzugsweise wird die vorbestimmte Impulsrate fortgesetzt bis das vergleichende Mittel feststellt, daß der Helligkeitslevel der druch den letzten Impuls erzeugten Abbildung akzeptabel ist. Ferner kann das vergleichende Mittel durch den Gebrauch von Abbildungsanalysen Bewegung anzeigen. Vorzugsweise wird ein Pixel für Pixel Vergleich der Abbildungsinformation des digitalisierten ersten Signals mit der Abbildungsinformation des vorherigen digitalisierten Signals eines vorausgehenden Impulses ausgeführt, um festzustellen ob Bewegung auftritt. Wenn schließlich eine vorbestimmte Anzahl von Pixel eine signifikante Veränderung von Impuls zu Impuls durchgemacht haben, dann veranlaßt das Steuermittel das übertragende Mittel den Impuls auf eine vorbestimmte Impulsrate einzustellen, um im wesentlichen ein Abbilden in Echtzeit zu bewirken, bis das vergleichende Mittel feststellt, daß die Bewegung aufghört hat.
Ein Verfahren gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung zum Einstellen der Abbildungen, die durch eine Impuls- Röntgendurchleuchtungsvorrichtung erzeugt wird, enthält die Schritte, die zumindest einen Bereich einer durch einen Strahlungsimpuls erzeugten Abbildung in zumindest ein representatives Signal umwandeln, die zumindest das eine Signal mit gespeicherten Daten vergleichen, um festzustellen, ob Bewegung zwischen einem abbzubildenden Objekt und der Vorrichtung aufgetreten ist und um festzustellen, ob ein Helligkeitslevel des Bereiches der Abbildung akzeptabel ist, die die Impulsrate auf eine vorbestimmte Impulsrate zurückstellen, wenn aus dem Vergleich festgestellt wird, daß Bewegung aufgetreten ist oder daß der Helligkeitslevel nicht akzeptabel ist, und die den Energielevel einstellen bei der ein nachfolgender Impuls übertragen wird, wenn durch den Vergleich festgestellt wird, daß der Helligkeitlevel nicht akzeptabel ist. Der umwandelnde Schritt kann die Unterschritte umfassen, die zumindest einen Bereich der Abbildung in einen Strom, der die Helligkeit des Bereiches der Abbildung representiert, umwandeln, die den Strom in eine entsprechende Spannung umwandeln und die die Spannung in einen entspechenden digitalen Wert umwandeln, wobei der vergleichende Schritt weiter einen Vergleich des digitalen Wertes mit einem vorbestimmten Wertebereich umfaßt, um festzusetzen, ob der Helligkeitslevel innerhalb des vorbestimmten akzeptablen Bereiches ist. Ferner kann der umwandelnde Schritt folgendes beinhalten; umwandeln der Abbildung in ein Videosignal, umwandeln des Videosignals in ein entsprechendes digitales Signal, wobei der vergleichende Schritt einen Pixel auf Pixel Vergleich zumindest eines Bereichs der Abbildung, der durch das digitale Signal repesentiert wird, mit einem entspechenden Bereich der Abbildung, der durch gespeicherte digitale Signale eines vorangegangenen Impulses representiert wird umfaßt, um festzustellen, ob Bewegung zwischen dem Objekt und der Vorrichtung zwischen den Impulsen aufgetreten ist. Wenn eine signifikante Veränderung in zumindest einer vorbestimmten Anzahl von Pixeln aufgetreten ist, wird die Impulsrate eingestellt, um im wesentlichen ein Abbilden in Echtzeit zu erzeugen.
Die Erfindung wird nun in Bezug auf die folgenden Zeichnungen beschrieben, in denen ähnlich Bezugszeichen durchgehend gleiche Elemente gekennzeichnen.
Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm eines Röntgendurchleuchtungs-Abbildungssystems, das ein dynamische Impuls- und kVp-Steuerung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung umfaßt,
Fig. 2 zeigt ein Flußdiagramm eines erfindungsgemäßen Steuerungsprozesses für das erste Ausführungsbeispiel.
Fig. 3 zeigt ein Blockdiagramm eines Röntgendurchleuchtungs-Abbildungssystems, das gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung dynamische Impulssteuerung und kVp Steuerung hat,
Fig. 4 zeigt ein Blockdiagramm eines Röntgendurchleuchtungs-Abbildungssystems gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 5 zeigt ein Flußdiagramm eines Steuerungsprozesses für das Ausführungsbeispiel der Erfindung nach Fig. 4.
Ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun in Bezug auf Fig. 1 und in Bezug auf das Flußdiagramm nach Fig. 2 beschrieben. Bei einem herkömmlichen Röntgendurchleuchtungssystem wird eine erwünschte Impulsfrequenz (Bilder pro Sekunde) und Kilovoltspannung (kV) , basierend auf dem auszuführenden Verfahren, den Eigenschaften der der Röntgenstrahlung ausgesetzten Masse etc, ausgewählt oder gesetzt.
Typischerweise befindet sich der kV Bereich zwischen 40 und 100 Peaks Kilovoltspannung pro Impuls (kVp). Wenn das Verfahren gestartet wird, wird ein erster Röntgenimpuls mit vorgeschriebener kV durch eine Röntgenröhre (10) (Schritt 100) erzeugt. Vorzugsweise ist die Röntgendauer sehr kurz, in der Größenordnung von drei oder vier Millisekunden (msec), und die Dauer sollte vorzugsweise konstand bleiben, auch wenn Impulsraten und kV-Werte variiert werden. Ein Vorteil bei dem Gebrauch von kurzen Impulsen ist, daß Dosen begrenzt werden können und das Aussetzen des Patienten und des Bedienungspersonals mit Röntgenstrahlung bei einem Minimum gehalten wird. Weiterhin verursachen kurze Impulse ein exzellentes Erstarren der Abbildung, im wesentlichen wird im Beisein von Bewegung ein Flimmern der Abbildung beseitigt.
Der erste Impuls wird durch eine abzubildende Masse 12 übertragen und mit einem Abbildungsverstärker 14 aufgenommen, wo er in eine sichtbare Abbildung umgewandelt wird. Die Masse 12 kann ein Patient sein, auf den die Röntgenstrahlung durch den abbzubildenden Bereich des Patienten übertragen wird. Die Ausgabeabbildung des Abbildungsverstärkers 14 ist zur Ansicht verfügbar. Vorzugsweise wird die Abbildung in ein Vidiosignal umgewandelt. Beispielsweise sichtet eine progressive Abtast- Anzeigekamera die Ausgabeabbildung über ein optisches Kopplungssystem 18, das ein Tandemlinsensystem 14 und einen Spiegel beinhaltet. Beispielsweise durchdringt die Abbildung aus dem Abbildungsverstärker 14, die durch die Anzeigekamera 16 gesichtet wird, eine Kopplungslinse des Tandemlinsensystems und wird durch den Spiegel auf eine angepaßte Linse des mit der Anzeigekamera 16 verbundene Tandemlinsensystems reflektiert. Die angepaßte Linse fokussiert die Abbildung auf der Kameraröhre (nicht gezeigt) der Anzeigekamera 16, wo sie zu dem Videosignal umgewandelt wird. Der Spiegel wird wie üblich zwischen den Linsen verwendet, um die Gesamthöhe des Systems zu reduzieren.
Das Videosignal, das eine durch einen Röntgenimpuls erzeugte Abbildung representiert, wird dann zu einem Analog- Digital Wandler 20 geschickt, wo das Signal digitalisiert wird. Das digitalisierte Signal wird zu einem Abtast- Umwandlungsspeicher 22 geschickt, wo es für das erste Ergänzen gespeichert wird und dann wird die Abbildung auf einem Anzeigebildschirm 24 erneuert bis die Abbildung des nächsten Röntgenimpulses verfügbar ist. Das Abbilden wird durch progessives Abtasten mittels der Kameraröhre dargestellt, die das Problem des Flimmerns verbunden mit Abbildungen, die mit herkömmlichen gepufferten Abtasten beim Gebrauch von impulsartigen Röntgenabbildungstechniken eingefangen wurden, verhindert. Der Abtastumwandlungsspeicher 22 herlaubt ein konventionelles vertikales 60 hz Abtasten der herkömmlichen zu verwendenden Schaubildschirme und ermöglicht den Anzeigebildschirmen 24 zwischen Impulsen erneuert zu werden. Die angezeigte Abbildung wird durch eine neue Abbildung erneuert, wenn der Abtast-Umwandlungsspeicher 22 Daten des nächsten Röntgenimpulses erhält und speichert.
Vorzugsweise ist eine Fotozelle 28 auch nahe der Frontseite des Abbildungsverstärkers 14 angelegt, um den Ausgabebild des Abbildungsverstärkers 14 zu sichten. Die Fotozelle 28 erzeugt ein elektrisches Signal in Form eines Stroms, der eine Funktion der durchschnittlichen Helligkeit zumindest eines Bereiches des Ausgabebilds des Abbildungsverstärkers 14 (Schritt 102) ist. Wie vorausgehend erwähnt wurde, ist die Helligkeit der Abbildung eine Funktion der erfaßte Dosis. Üblicherweise wird die Fotozelle 28 angeordnet, um die Helligkeit des Mittelpunktes, 30% der Abbildung, zu erfassen, die dann in einen vergleichbaren Strom umbewandelt wird. Der Strom, der durch die Fotozelle 28 erzeugt wird, wird in eine Spannung, die die Helligkeit representiert, umgewandelt und wird in einen Strom- Spannungswandler 30 verstärkt. Die representative Spannung wird dann einer Abtast-Halteschaltung 32 zugeführt, die durch ein CPU 34 gesteuert wird, um die Spannung entsprechend des Peaks oder Mittelwerts des Röntgenimpulses (Schritt 104) abzutasten. Die die Helligkeit representierende Spannung wird durch die Abtast- Halteschaltung 32 herausgebracht hin zu einem Analog- Digitalwandler 36.
Vorzugsweise wandelt der A/D-Wandler 36 die Spannung in einen zwölf bit Digitalwert V (Schritt 106) um, obwohl andere Bitgrößen möglich sind. Der digitale Helligkeitswert V wird sofort an den CPU 34 weitergegeben, der vorzugsweise ein 8 Bit Mikropozessor ist, wie z.B. ein Z-80 Mikropozessor von Zilog. Der digitale Helligkeitswert V wird dann durch den CPU 34 mit einem vorbestimmten akzeptablen Wertebereich verglichen, um festzustellen, ob V innerhalb des vorbestimmten akzeptablen Bereichs (Schritt 108) ist. Wenn die Spannung in eine zwölf Bit Dualzahl umgewandelt ist, kann die Helligkeit durch jede der 4096 verschiedenen Werte vertreten werden. Dies erzeugt eine sehr empflindliche Abstimmung der Helligkeit. Der vorbestimmte Bereich akzeptabler Werte wird im Speicher 38 gespeichert und representiert eine akzeptable Helligkeit (z.B. größer als der vorbestimmte Wert A und weniger als der vorbestimmte Wert B).Wie durch einen Fachmann, gewürdigt wird, wird ein Wertebereich an der Basis der Systemempfindlichkeit vorgesehen, um Geräusche zu berücksichtigen, und um ausartendes und unnötiges Einstellen des kVp Wertes zu verhindern.
Wenn festgestellt wird, daß der Wert V innerhalb des akzeptablen Bereichs ist, kann das Unterprogramm (Schritte 100- 108) beginnen bis die nächsten Diagnoseverfahren eingeleitet werden, oder eine neue Bildfrequenz durch Betriebspersonal über ein Betriebspersonalinterface, das eine Schalttafel oder einen Computeranschluß in Verbindung mit der CPU 34 sein kann, ausgesucht oder zurückgelegt wird. Alternativ kann das System warten bis zum nächsten Synchronisierimpuls, der das abfeuern des nächsten Strahlungsimpulses bewirkt, und der das Unterprogramm relativ zum nächsten Impuls wiederholt, und/oder in ein Wartemodus zum Aktivieren geht, wenn geplante Bewegung zwischen dem System und der Masse eingeleitet wird oder wenn Bewegung innerhalb des Sichtfeldes angezeigt ist, wie im weiteren erklärt wird.
Wenn der Wert V, der nicht innerhalb des vorbestimmten akzeptablen Bereichs in Schritt 108 fällt, gefunden wird, werden zwei Schritte aufeinmal genommen. Zuerst sendet der CPU 34, abhängig davon, ob der Wert V größer oder kleiner als der akzeptable Bereich und die Menge ist, die den Unterschied zwischen dem Wert V und dem akzeptablen Bereich representiert, ein geeignetes Befehlssignal an ein kV Steuerung 40, sodaß der kVp für den nächsten Impuls hoch- bzw runtergestellt wird (Schritt 112). Beispielsweise befehlt der CPU 34, wenn der Unterschied zwischen dem Wert V und dem Bereich mehr als eine vorbestimmte Menge über oder unter dem Bereich liegt, die kV Steuerung 40 den kVp für den nächsten Impuls hoch oder runterzustellen um zwei (bzw. mehr) kV. Wenn der Unterschied weniger als die vorbestimmte Menge ist, wird der kVp ein kV für den nachfolgenden Impuls hoch oder runtergestellt.
Weiterhin sendet, um den kVp für den zweiten Impuls einzustellen, die CPU 34 ein geeignetes Signal zu einer Impulsfrequenzsteuerung 42, so daß die Bildfrequenz zurückgesetzt wird, um die Helligkeit schnell einzustellen (Schritt 114). Vorzugsweise wird die Anzahl der Impulse (Bilder) pro Sekunde auf den höstmöglichen Wert in dem System gesetzt. Bei heute verfügbaren Röntgendurchleuchtungssystemen ist die Maximalfrequenz normalerweise dreizig Bilder pro Sekunde. Durch den Gebrauch der höchstmöglichen Frequenz, die beim Verändern des kVp die kurze Ansprechzeit des Systems bestimmt, wird die Helligkeitseinstellung weniger als eine Sekunde beanspruchen. Vorausgesetzt, daß der kVp eingestellt wird, folgt jeder Impuls für die nachfolgenden Impulse bis der geeignete kVp Level erreicht ist, wobei die Patientendosis und die Bestrahlungsaussetzung des Betriebspersonals im Vergleich zu Systemen, die bei der Helligkeitseinstellung viel länger brauchen, reduziert werden, da die ganze Einstellung nur einige schnelle Impulsen braucht, um typisch vollständig zu sein.
Wenn die Impulsfrequenzsteuerung 42 zurückgesetzt wurde und die kV Steuerung 40 eingestellt ist, wird ein Generator 44 durch die kV Steuerung 40 und die Impulsfrequenzsteuerung 42 gesteuert, um die Röntgenröhre 10 zu veranlassen einen zweiten Impuls (Schritt 100) zu erzeugen. Der zweite Impuls hat vorzugsweise die gleiche Impulsdauer wie der erste Impuls aber er hat einen eingestellten kVp. Die Impulsfrequenzsteuerung 42 löst aufgrund der Veränderung der Impulsfrequenz das fast sofortige Übertragen des zweiten Impulses aus, eher als bei der vorher eingestellten Frequenz. Bevor der nächste Impuls für die nachfolgenden Impulse erzeugt werden kann, wird das gleiche Verfahren hinsichtlich der Helligkeit und der kVp Steuerung (Schritte 102-112) wiederholt bis der abgetastete Helligkeitswert V akzeptabel ist, wobei die Impulsfrequenz bei dem neuen Level bleibt bis die Helligkeit akzeptabel ist. Wie im Flußdiagramm gezeigt ist, wird die Helligkeit der zweiten Abbildung, die mittels des Abbildungsverstärkers 14 gemäß des zweiten Impulses erzeugt wird, durch die Fotozelle 28 (Schritt 102) erfaßt. Der durch die Fotozelle 28 erzeugte Strom, der in Übereinstimmung mit der Helligkeit der durch den zweiten Impuls erzeugten Abbildung ist, wird in eine entspechende Spannung umgewandelt und im Strom-Spannungswandler 30 verstärkt. Der Bereich des Spannungsausgangs des Strom-Spannungswandlers 30, der das Zentrum des zweiten Impulses representiert, wird dann durch den Abtast-Halteschalter 32 (Schritt 104) abgetastet und gehalten, von dem er dann einem A/D Wandler 36 zugeführt wird (Schritt 106). Die digitale Darstellung V der Helligkeit wird dann zu dem CPU 34 gesendet, welcher feststellt, ob der Wert V innerhalb des vorbestimmten Bereiches (größer als eine erster Wert A aber kleiner als ein zweiter Wert B) auf eine akzeptable Helligkeit (Schritt 108) fällt. Wenn der Wert V innerhalb des akzeptablen Bereiches fällt, veranlaßt der CPU 34 die Impulsfrequenzsteuerung 44 die Bildfrequenz auf die ursprünglich eingestellte Bildfrequenz (Schritt 116) umzukehren. Das Röntgenverfahren wird dann bei der ursprünglichen Bildfrequenz aber bei dem zuletzt eingestellten kVp fortgesetzt, mit der Möglichkeit, daß das kVp Einstellverfahren wieder eingeleitet werden kann, wenn es durch eine Veränderung der Bedingungen erforderlich ist.
Wenn der Wert V nicht innerhalb des vorbestimmten akzeptablen Helligkeitbereichs in Schritt 108 erkannt wird, veranlaßt der CPU 34 die kV Steuerung 40 den kVp des nächsten Impulses (Schritt 112) einzustellen, und Schritte 102 bis 112 werden für den dritten Impuls und die nachfolgenden Impulse wiederholt, bis die Helligkeit in einem akzeptablen Bereich befunden wird. Vorausgesetzt, daß Impulse bei einer Frequenz von 30 Impulsen pro Sekunde abgefeuert werden, ist die Einstellung der kVp ziemlich schnell, was typischerweise in der kVp resultiert, die auf eine geeignete Helligkeit hinsichtlich einiger Impulse eingestellt wird, was in abgelaufener Zeit ein Bruchteil einer Sekunde ausmacht.
Alternativ kann der Bedarf an einer Einstellung der Helligkeit erkannt werden, in dem der Signalausgang der Anzeigekamera 16 verwendet wird. Gemäß neuer Techniken, wird der Synchronisationsimpuls des Videoabbildungssignalausgangs der Anzeigekamera 16 fortbewegt, und die Helligkeit des gebliebenen Videoabbilungssignals wird aufgeteilt, um einen representativen Strom zu erzielen, der einem Strom-Spannungswandler 30 zugeführt wird. Der Spannungsausgang des Stromspannungswandlers 30 wird auf gleiche Weise wie durch die Fotozelle 28 erhaltene Spannung behandelt.
Zusätzlich zu dieser grundlegenden Einstellmöglichkeit der Helligkeit während des Verfahrensbeginns ermöglicht die Erfindung Abbildungseinstellungen, die zu jeder Zeit während des Verfahrens ausgeführt werden können. Gründe, die Einstellungen notwendig machen können, beinhalten Bewegung des Patienten, Bewegung des interessierenden Objektes innerhalb des Patienten, Einleiten eines Bolus in den zu interressierenden Bereich innerhalb des Patienten, oder geplante Bewegung des Patienten relativ zu der Röntgenröhre 10 während des Diagnoseverfahrens. Diese Möglichkeiten können in zwei oder drei Kategorien für die Entscheidung ein Verfahren zu machen gruppiert werden, und werden durch die Erfindung in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel in folgender Weise betrachtet.
Wie vorstehend besprochen ist, können die Schritte 100 bis 108 für jeden während des Diagnoseverfahrens erzeugten Impuls wiederholt werden, um sicherzustellen, daß die Helligkeit akzeptabel bleibt. Durch den fortlaufenden Betrieb dieses Verfahrens, ist es möglich, Helligkeitveränderungen, die durch irgendeine Anzahl unterschiedlicher Gründe verursacht wurden, zu erfassen und einzustellen, so wie viele Arten der Bewegung innerhalb des Körpers 12 oder des Körpers 12 relativ zur Röntgenröhre 10. Beispielsweise wird Bewegung, die eine Veränderung in der durchschnittlichen von der Fotozelle 28 erfaßten Helligkeit verursacht, eine Veränderung in dem Wert V verursachen. Wenn in Schritt 108 der neue Wert V, der nicht innerhalb des vorbestimmten Bereichs fällt, gefunden wird, wird der kVp Einstellung/Bildfrequenzverstärkerprozess der Schritte 112 und 114 geschaltet, wodurch die Impulsfrequenz verstärkt und der kVp eingestellt wird. Zusätzlich und möglicherweise von höherer Wichtigkeit wird ein Bedienungspersonal oder ein Arzt in der Lage sein, die Bewegung in oder des Bereiches auf dem Anzeigebildschirm 24 weitgehend in Echtzeit zu sehen. Das Sichten der Bewegung in Echtzeit wird realisiert, da die Abbildung des Anzeigebildschirms 24 30 mal pro Sekunde während der kVp Einstellung in Abhängigkeit der Helligkeitsveränderung erneuert wird.
Jedoch können während des Diagnoseverfahrens im Sichtbereich mehrere Vorfälle passieren, die von Interesse sein können und die die auf dem Anzeigebildschirm 24 erzeugte Abbildung verändern werden, die aber nicht notwendigerweise beim Gebrauch der Fotozelle 28 erfaßt werden. Wie vorstehend erklärt wird, überwacht die Fotozelle 28 die druchschnittliche Helligkeit in zumindest einem Bereich der Abbildung. Wenn die Veränderung der Helligkeit nicht schwerwiegend genug ist, um dem Wert V im wesentlichen zu verändern, so wie den kVp Einstellbereich des Unterprogramms auszulösen, oder wenn die Veränderung der Helligkeit nicht innerhalb des Bereichs der Abbildung auftritt, der durch die Fotozelle 28 überwacht wird, oder wenn die durchschnittliche Helligkeit sich nicht innerhalb des überwachten Bereichs verändert ( z.B. hinsichtlich der Bewegung innerhalb des überwachten Bereiches), wird der kVp Einstellbereich des Unterprogramms nicht ausgelöst und die Bildfrequenz wird sich nicht verstärken, um im wesentlichen ein Abbilden in Echtzeit zu erzielen. Ferner enthält in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel die Vorrichtung gemäß der Erfindung Merkmale, die für diese Möglichkeiten vorgesehen sind, und die in einem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 gezeigt und folgend beschrieben ist.
Während des Verlaufs eines Diagnoseverfahrens kann das vorstehend beschriebene Unterprogamm bei jedem Impuls laufen. In diesem Fall wird jede Veränderung der Abbildungshelligkeit, die den Wert V veranlaßt, vom Inneren des akzeptablen Wertebereichs abzuweichen, den kVp Einstellungsbereich des Unterprogrammes auslösen (Schritt 112). Wie bereits erwähnt, muß eine Anzahl von Veränderungen innerhalb des interressierenden Bereiches oder des Sichtfeldes nicht den Wert V ausreichend verändern, um die kVp Einstellung und schnellere Bildfrequenz auszulösen. Jedoch können diese Veränderungen die Abbildung und/oder die Fähigkeit des Bedienungspersonals oder des Arztes beeinflussen, wodurch genau gesehen wird, was innerhalb des interressierenden Bereiches/Sichtfeldes passiert. Die Veränderungen mit Bedeutung sind in erster Linie auf Bewegung zurückzuführen. Folglich können zusätzliche entscheidungstreffende Schritte innerhalb des vorstehend erklärten Unterprogramms beigefügt sein und/oder zusätzliche Elemente zu dem System, das funktioniert, um den kVp Einstell/Bildfrequenzverstärkerbereich des Unterprogrammes auszulösen, zugefügt werden.
Während spezieller Diagnoseverfahren, mag es erwünschenswert sein, den Patienten 12 relativ zu der Röntgenröhre 10 und dem Abbildungsverstärker 14 zu bewegen. Dies kann entweder durch Bewegen eines Tisches 46 (Fig. 3), auf dem der Patient 12 positioniert ist, durch Bewegen der Röntgenröhre 10 und des Abbildungsverstärkers 14, durch Bewegen des Patienten 12, oder durch einige Kombinationen dieser Bewegungen ausgeführt werden. Typischerweise werden solche Bewegungen durch einen Positionierer 48 bewirkt werden, der unter Steuerung der CPU 34 oder manueller Steuerung, Motoren (nicht gezeigt) steuert, die die Röntgenröhre 10 veranlassen den Abbildungsverstärker 14 und/oder den Tisch 46 wie erwünscht zu bewegen.
Wenn die Impulsfrequenz einen Impuls pro Sekunde hat, was üblich ist, wenn die interressierende Struktur Knochen ist, wird die Abbildung auf dem Anzeigebildschirm 24 nur einmal in jeder Senkunde aktualisiert (obgleich sie bei einer Frequenz von 30 Bildern/Senkunde zwischen den Impulsen mit der in dem Abtastumwandlungsspeicher 22 gespeicherten Abbildung erneuert). Während Bewegung sind für den Arzt oder für das Bedienungspersonal interressierende Gegenstände, die nur zwischen Impulsen sichtbar werden, nicht zur Ansicht auf dem Anzeigebildschirm 24 verfügbar und sind verloren. Um diese Bewegung zu kompensieren, kann das System gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel so programmiert werden, daß die Impulsfrequenz im Falle geplanter Bewegung automatisch verstärkt wird. Durch das Verstärken der Impulsfrequenz (und folglich der Aktualisiereungsfrequenz der Abbildung) auf 30 Impulsen pro Sekunde, erhält der Arzt oder das Bedienungspersonal eine Abbildung im wesentlichen in Echtzeit des interressierenden Objektes während der Zeitspanne von Relativbewegung. Ferner wird, wenn sich die Helligkeit während der Bewegung verändert, die kVp Steuerung wie erforderlich ausgeführt, wobei die Abbildungen auf dem Anzeigebildschirm 24 im wesentlichen mit optimaler Helligkeit während der Zeitspanne von Relativbewegung gehalten wird.
Eine erzwungene Erhöhung der Impulsfrequenz während geplanter Bewegung kann entweder mit einem unabhängigen Unterprogramm oder mit logischen Schritten, die in das ursprüngliche Unterprogramm eingebaut sind, durchgeführt werden. Wenn Schritte vor dem Vergleich des Wertes V mit dem erwünschten Bereich in Schritt 110 in das ursprüngliche Unterprogramm eingefügt werden sollten, kann das System angefragt werden, ob geplante Relativbewegung zwischen dem System und der Masse 12 beginnt oder passiert (Schritt 140). Wenn die Bewegung programmiert ist, wird der CPU 34 diese Information haben und automatisch die Impulsfrequenzerhöhung einstellen. Wenn die Bewegung durch eine manuelle Steuerung des Positionierers 48 verursacht wird, wird diese Information zu dem CPU 34 gesendet, und die Impulsfrequnenzerhöhung eingestellt (Schritt 114).
Zuzüglich geplanter Relativbewegung kann Bewegung innerhalb des Körpers 12 oder des Körpers 12 in einer Veränderung der Helligkeit, die durch die Fotozelle 28 erfaßbar ist, resultieren oder nicht. Folglich können Zusatzmittel benutzt werden diese Bewegung zu erfassen. Die Erfindung in ihrem bevorzugten Ausführungsbeispiel hat auf folgende Weise eine Detektion bei Zusatzbewegung. Der Analogbilddatenausgang des Anzeigebildschirm 16 wird erst in Digitaldaten durch den A/D Wandler 20 umgewandelt. Ein Abbildungsveränderdetektor 50 erhält dann die digitalen Bilddaten. Der Abbildungsveränderdetektor 50 hat einen Bildspeicher, der Daten von jedem Pixel der Abbildung speichert. Typischerweise werden Daten für jeden Pixel in der Form eines 8 Bitgraubereichs gespeichert, obwohl der Graubereich andere Bitzahlen haben kann, wie z.B. 10 oder 12 Bits, und das folgende Verfahren kann mit dem Gebrauch dieser oder anderer Bitzahlen ausgeführt werden. Wenn Digitalbilddaten des folgenden Röntgenimpulses durch den A/D Wandler erhalten werden, findet ein Pixel nach Pixel Vergleich statt. Eine arthimetische Logigeinheit vergleicht den Graubereich für jeden übereinstimmenden Pixel in den zwei Abbildungen. Vorzugsweise wird der Graubereichwert jedes Pixel in der zweiten Abbildung von dem Graubereichwert jedes übereinstimmenden Pixels in der ersten Abbildung abgezogen. Der Werteunterschied jedes Pixels wird dann zu einem Schwellenwertdetektor gesendet, der feststellt, ob der Unterschied größer als ein vorbestimmter Betrag ist,-typischerweise sind es die zwei oder drei Bits, die dem Geräusch zurgeschrieben werden können-. Wenn der Unterschied größer ist als der Schwellenwert, nimmt ein Zähler um einen zu. Um den Vergleich zu vervollständigen wird dann der Impulsfrequenzerhöhungsbereich des Unterprogrammes eingestellt, wenn der Wert des Zählers größer als ein vorbestimmter Betrag ist, der anzeigt, daß eine wesentliche Veränderung in zumindest einer für wesentlich erachteten Pixelzahl stattgefunden hat (Schritt 114). Diese Bewegungserfassung wird in dem Flußdiagramm der Fig. 2 als Schritt 142 angezeigt.
Der vorstehend beschriebene Abbildungsveränderdetektor 50 verwendet jedoch eine von vielen heutzutage verfügbaren Techniken zum Erfassen von Bewegung. Da die beschriebene Technik gegenwärtig bevorzugt wird, kann Bewegung durch Verwendung irgendeiner dieser Techniken digital erfaßt werden.
Um die Bewegungserfassung zu verwenden, können anstatt Fotozellen digitale Techniken verwendet werden, um Hellikeitlevel, und Veränderungen in der Helligkeit zu erfassen. So ein System ist in einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfingung vorgesehen, was in Fig. 4 gezeigt ist. Zusätzlich zur Bewegung können Veränderungen in der Helligkeit natürlich während eines Pixel auf Pixel Vergleiches innerhalb des interessierenden Bereiches durch den Abbildungsveränderdetektor 50 untergeracht werden. Ferner können die gesamte Helligkeit der ganzen Abbildung digital kalkuliert werden und Veränderungen in der kVp hinsichtlich des kalkulierten Wert gemacht wurden. Dieses Verfahren ist im Flußdiagramm aus Fig. 5 gezeigt.
Wie bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren über das Feuern des Röntgenimpulses durch einen Körper (Schritt 200) hinsichtlich des Flußdiagramms aus Fig. 2, wird eine Abbildung durch den Abbildungsverstärker 14 herausgegeben. Die Abbildung wird durch die Anzeigekamera 18 gesichtet und die gesichtete Abbildung wird zu Analogbilddaten durch die Anzeigekamera 16 umgewandelt (Schritt 202). Die Analogbilddaten werden im A/D Wandler 20 zu Digitalbilddaten umgewandelt (Schritt 204). Die Digitalbilddaten werden nicht nur zu dem Abbildungveränderdetektor 50, jedoch auch zu der CPU 34 gesendet. Basierend auf dem Graubereichwert jedes Pixels, wird eine druchschnittliche Helligkeit für den Ausgabebild des Abbildungsverstärkers 14 durch den CPU 34 kalkuliert (Schritt 206). Der kalkulierte Wert wird mit einem akzeptablen Wertebereich, der im Steicher 18 gespeichert werden kann, um festzustellen, ob die Helligkeit der Abbildung akzeptabel ist (Schritt 208), verglichen. Wenn der Wert nicht akzeptabel ist, dann wird eine/ein kVp Einstellung/Impulsfrequenzverstärkerbereich des Unterprogrammes eintreten, die/der im wesentlichen identisch zu dem übereinstimmenden Bereich des hinsichtlich Fig. 2 vorgesehenen Unterprogrammes ist. Dies sind; der kVp wird abhängig des Unterschieds zwischen dem kalkulierten Helligkeitswertes und dem akzeptablen Helligkeitsbereichs (Schritt 210) eingestellt, die Bildfrequenz wird auf einen relativ schnelle Frequenz gesetzt, wie z.B. 30 Bilder pro Sekunde (Schritt 212), und der nächste Röntgenimpuls wird abgeschickt und eine Festellung wird gemacht, ob die kVp Einstellung die durchschnittliche Helligkeit der Abbildung akzeptabel gemacht hat.
Wie bei dem vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel kann, selbst wenn in Schritt 208 die Gesamthelligkeit als akzeptabel befunden wird, eine Feststellung getroffen werden, ob sich das System relativ zum Körper bewegt hat (Schritt 214), und wenn dem so ist, die Bildfrequenz erhöht werden kann (Schritt 212), um im wesentlichen ein Abbilden in Echtzeit zu erhalten, wobei das System die Fächigkeit behält, den kVp wie nötig einzustellen. Wie vorstehend auch beschrieben wird, auch wenn das System sich nicht relativ zu Körper bewegt, wenn der Abbildungsveränderdetektor 50 eine Helligkeitveränderung in ausreichender Zahl der Pixel von Impuls zu Impuls erfaßt (Schritt 216), dann kann die relativ schnelle Bildfrequenz eingesetzt werden (Schritt 212).
Die beschriebenen Schritte können dann für jeden nachfolgenden Impuls wiederholt werden. Wenn die Bildfrequenz verstärkt worden ist, wird die Bildfrequenz zu der ursprünglich gesetzten Frequenz zurückkehren, wenn der kVp akzeptabel ist und/oder wenn die Bewegung aufgehört hat (Schritt 218). Wenn der kVp für den ersten Impuls als akzeptabel befunden wurde, kann die Helligkeit und Bewegung für jeden Bedarf überwacht werden, um den kVp (Schritt 210) einzustellen und/oder die Bildfrequenz (Schritt 212) zu erhöhen, bis für jeden nachfolgenden Impuls die Bedingungen gewährleistet sind.
In all diesen Ausführungsbeispielen werden, durch das Erhöhen der Bildfrequenz, wenn Bewegung erfaßt wurde, einige Ziele erfüllt. Erstens wird die Abbildung während die Bewegung stattfindet auf dem Anzeigbildschirm 24 im wesentlichen auf einer Echtzeitgrundlage erneuert, wobei dadurch dem Arzt oder dem Bedienungspersonal ermöglicht wird, Veränderungen innerhalb des Sichtfeldes, so wie sie erscheint, zu sehen. Zweitens werden die Helligkeitveränderungen, die durch Bewegung oder Veränderungen innerhalb des Sichtfeldes verursacht werden, auch auf einer im wesentlichen Echtzeitbasis sichtbar. Während all dem wird die Helligkeit bei oder in der Nähe des optimalen Levels erhalten. Ferner wird, wenn die Bewegung entgültig hält, die Impulsfrequenz automatisch auf die ursprünglich gesetzte Impulsfrequenz zurückgesetzt, dadurch wird die Patientendosis verringert und das Aussetzen des Bedienungspersonals oder des Arztes mit Strahlung wird minimiert.
Wie vorstehend beschrieben wird, steuert die Impulsfrequenzsteuerung 42 die Impulsfrequenz für die Röntgestrahlung, die durch die Röntgenröhre 10 erzeugt wird. Bei jedem hierrin beschriebenen Ausführungsbeispiel werden die Impulsfrequenzdaten auch zu dem Abtastumwandlungsspeicher 22 geschickt, der basierend auf seinen Daten seine gespeicherten Bilddaten mit Daten des nächsten Impulses ersetzt und die Abbildung des Anzeigebildschirms 24 erneuert, bis die Abbildung jedes Impulses durch den Abtastumwandlungsspeicher erhalten wird.
Während einige Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben wurden, wird durch einen Fachmann gewürdigt, daß eine Vielzahl von Neuerungen und Variationen möglich sind ohne von der Lehre der Erfindung, wie sie in den Ansprüchen definiert sind, abzuweichen.

Claims

1. Vorrichtung zum Erzeugen einer Abbildung einer Masse, mit

einem Mittel zum Übertragen von Strahlungsimpulsen in die Masse (12) mit einer Impulsrate,

einem Mittel zum Aufnehmen (14) von Strahlung jedes übertragenen Strahlungsimpulses, der durch die Masse gelangt ist und zum Umwandeln der aufgenommene Strahlung jedes Impulses in eine Abbildung,

einem Mittel zum Umwandeln (28, 30, 36) von zumindest einem Bereich der Abbildung in zumindest ein Signal,

einem Mittel zum Vergleichen (34) des zumindest einen Signals mit gespeicherten Daten, gekennzeichnet durch, ein Mittel zum Steuern (40, 42) des übertragenden Mittels, um die Impulsrate und den Energielevel von nachfolgenden Impulsen basierend auf Vergleichsergebnissen vom vergleichenden Mittel einzustellen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vergleichende Mittel feststellt, ob ein Helligkeitslevel zumindest des Bereichs der durch das zumindest eine Signal dargestellten Abbildung akzeptabel ist.

3. Eine Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nachfolgend auf eine Strahlungsimpulsleistung des übertragenden Mittels das vergleichende Mittel feststellt, ob ein Helligkeitslevel zumindest des Bereichs der durch das Signal dargestellten Abbildung entsprechend dem Impuls, akzeptabel ist, und falls nicht, das steuernde Mittel das übertragende Mittel steuert, um die Impulsrate und den Energielevel, mit dem der nächste Strahlungsimpuls übertragen wird, automatisch einzustellen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das übertragende Mittel automatisch eingestellt wird, bis das vergleichende Mittel feststellt, daß der Helligkeitslevel für die Abbildung entspechend einem nachfolgenden Impuls akzeptabel ist.

5. Vorrichtung nach Anpruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Vergleichen versehen sind, mit Mitteln zum Vergleichen (50) von zumindest durch das eine Signal dargestellten Abbildungsdaten mit Abbildungsdaten eines vorausgegangenen Impulses, um zu entscheiden, ob in einem Sichtfeld Bewegung auftritt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das steuernde Mittel, im Falle, daß das vergleichende Mittel auftetende Bewegung feststellt, veranlaßt, daß das übertragende Mittel Impulse bei einer vorbestimmten Rate überträgt, die höher ist als die Impulsrate, bis das vergleichende Mittel ein Beenden der Bewegung feststellt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, mit Mitteln zum Feststellen (50), ob Relativbewegung zwischen der Masse und der Vorrichtung auftritt, wobei in diesem Fall, das steuernde Mittel das übertragende Mittel veranlaßt, Strahlungsimpulse bei einer vorbestimmten Impulsrate zu übertragen, um im wesentlichen das Abbilden in Echtzeit zu bewirken, bis das feststellende Mittel ein Beenden der Relativbewegung feststellt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Röntgendurchleuchtungs-Vorrichtung hat, und wobei das Mittel zum Übertragen folgende Elemente hat:

eine Röntgenröhre (10) zum Übertragen von Röntgenimpulsen in ein Versuchsobjekt,

das Mittel zum Aufnehmen von Strahlung, das einen Abbildungsverstärker (14) hat, um jeden Röntgenimpuls, der durch das Objekt übertragen wird, in eine optische Abbildung umzuwandeln,

das Mittel zum Umwandeln, das eine Fotozelle (28) hat, die in der Nähe des Abbildungsverstärkers angeordnet ist, um zumindest einen Bereich der optischen Abbildung für jeden Impuls in einen entsprechenden Strom, der der Helligkeit des Bereichs der optischen Abbildung entspricht, umzuwandeln,

Mittel zum Umwandeln (30) des Stroms in eine entsprechende Spannung, und Mittel zum Umwandeln (36) der Spannung in einen entsprechenden digitalen Wert,

die Mittel zum Vergleichen, die Mittel zum Vergleichen (34) des digitalen Werts mit einem vorbestimmten akzeptablen Wertebereich haben, der dem akzeptablen Helligkeitslevel für die Abbildung entpricht, und

die Mittel zum Steuern, die Mittel zum Verändern (40) der Kilovoltspannung haben, bei der der nächste Impuls durch die Röntgenröhre übertragen wird, wenn der digitale Wert nicht innerhalb des vorbestimmten Wertebereichs liegt, und Mittel zum Einstellen (42) der Rate haben, bei der der nächste Impuls durch die Röntgenröhre übertragen wird, wenn der digitale Wert nicht innerhalb des vorbestimmten Wertebereichs liegt.

9. Eine Röntgendurchleuchtungs-Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Verändern der Kilovoltspannung die Kilovoltspannung automatisch erhöhen, bei der der nächste Impuls übertragen wird, wenn der digitale Wert kleiner als der vorbestimmte Wertebereich ist, und die Kilovoltspannung automatisch senken, bei der der nächste Impuls übertragen wird, wenn der digitale Wert größer als der vorbestimmte Wertebereich ist.

10. Eine Röntgendurchleuchtungs-Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Einstellen der Rate die Rate auf eine vorbestimmte Impulsrate automatisch einstellen, bis der digitale Wert eines nachfolgenden Impulses innerhalb des vorbestimmten akzeptablen Wertebereichs fällt.

11. Röntgendurchleuchtungs-Vorrichtung nach Anspruch 8, ferner gekennzeichnet durch,

Mittel zum Umwandeln (16) der optischen Abbildungsleistung jedes Impulses in ein Videosignal,

Mittel zum Umwandeln (20) des Videosignals in ein digitales Signal, und

Mittel zum Vergleichen (50) der digitalen Signale, die durch aufeinanderfolgende Impulse erzeugt werden, um festzustellen ob Bewegung zwischen dem Objekt und der Vorrichtung zwischen den Impulsen aufgetreten ist, wobei das Mittel zum Einstellen der Impulsrate die Rate bei der der nächste Impuls mit der Röntgenröhre übertragen wird, auf eine Rate, die im wesentlichen Echtzeit-Abbildungen zuläßt, festsetzt, bis das Mittel zum Vergleichen der digitalen Signale feststellt, daß keine Bewegung zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen auftritt.

12. Verfahren zum Einstellen von Abbildungen, die durch eine impulsartige Röntgendurchleuchtungs-Vorrichtung erzeugt werden, mit den Schritten:

(a) Umwandeln (102, 104, 106) von zumindest einem Bereich einer Abbildung, die mit einem Strahlungsimpuls erzeugt wird in zumindest ein zugehöriges Signal,

(b) Vergleichen (108) von zumindest einem Signal mit gespeicherten Daten, um festzustellen, ob Bewegung zwischen einem abzubildenden Objekt und der Vorrichtung aufgetreten ist, und um festzustellen, ob ein Helligkeitslevel des Bereichs der Abbildung akzeptabel ist,

(c) Zurücksetzen (114) der Impulsrate auf eine vorbestimmte Impulsrate, wenn in diesem Schritt (b) festgestellt wird, daß Bewegung auftritt oder daß der Helligkeitslevel nicht akzeptabel ist, und

(d) Einstellen (112) des Energielevels, bei dem ein nachträglicher Impuls übertragen wird, wenn bei diesem Schritt (6) festgestellt wird, daß der Helligkeitslevel nicht akzeptabel ist.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (a) die Unterschritte hat:

(i) Umwandeln zumindest eines Bereichs der Abbildung in einen Strom, der die Helligkeit des Bereichs der Abbildung darstellt,

(ii) Umwandeln des Stroms in eine entprechende Spannung, und

(iii) Umwandeln der Spannung in einen entsprechenden digitalen Wert, und

wobei der Schritt (b) weiterhin umfaßt: Vergleichen des digitalen Werts mit einem vorbestimmten akzeptablen Wertebereich.

14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (a) weiter die Unterschritte hat:

(i) Umwandeln der Abbildung von einem Strahlungsimpuls in ein Videosignal,

(ii) Umwandeln des Videosignals in ein digitales Signal, und wobei dieser Schritt weiterhin umfaßt: Ausführen eines Pixel für Pixel- Vergleichs des digitalen Signals mit Abbildungsdaten des vorhergenden Impulses, um festzustellen, ob Bewegung zwischen dem Objekt und der Vorrichtung zwischen den Impulsen aufgetreten ist.

15. Verfahren nach Anspruch 12, weiterhin gekennzeichnet durch den Schritt (e): Wiederholen der Schritte (a) bis (d) bei jedem folgenden Impuls.

16. Verfahren nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch den Schritt (f): Zurückführen der Impulsrate zu einer ursprünglichen Impulsrate, wenn in dem Schritt (b) festgestellt wird, daß die Bewegung aufgehört hat und der Helligkeitslevel akzeptabel ist.