NL8801946A - Roentgenbeeldsysteem. - Google Patents

Description

N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te EindhovenRöntgenbeeldsysteem

De uitvinding heeft betrekking op eenröntgenbeeldsysteem bevattende een röntgenbeeldversterkerbuis meteen ingangsscherm en een uitgangsscherm voor omzetting van een op hetingangsscherm te projecteren röntgenbeeld in een van hetuitgangsscherm te detecteren lichtbeeld, een met het uitgangsschermsamenwerkende televisie opneeminrichting voor omzetting van eenlichtbeeld van het uitgangsscherm in een video signaal voor eenperiodieke beeldvorming.

Een dergelijk röntgenbeeldsysteem is bekend uit hetAmerikaanse octrooischrift ÜS 4.220.890.

In dit octrooischrift wordt een röntgenbeeldsysteembeschreven waarin een röntgenbundel na het doorstralen van een teonderzoeken object op een ingangsscherm van eenröntgenbeeldversterkerbuis valt. Het ingangsscherm omvat eenfosforlaag, bij voorkeur uit Csl, en een fotokathode. In de fosforlaagworden röntgenstralen omgezet in lichtquanta die in de fotokathodeelektronen vrijmaken. De elektronen worden in deröntgenbeeldversterkerbuis versneld en gefocussseerd op eenuitgangsscherm, dat een fosforscherm omvat waarmeee het elektronenbeeldwordt omgezet in een beelddragende lichtbundel. Door eensemitransparante spiegel wordt een deel van de lichtbundel op eenfotografische film geprojecteerd terwijl een ander gedeelte op eeningangsscherm van een televisie opneembuis valt, die de lichtbundelomzet in een videosignaal, dat op een televisie monitor kan wordenzichtbaar gemaakt.

Bij een continue beeldopname, de zogenaamdedoorlichtmode van het systeem, wordt het te onderzoeken object met eenrelatief lage röntgen intensiteit, bijvoorbeeld 1 a 2 yuR per halvebeeldperiode, doorstraald. Bij het maken van een enkele opname, dezogenaamde exposure mode, wordt voor een hoge signaal-ruis verhoudingeen relatief hoge stralingsintensiteit toegepast, bijvoorbeeld 50 a 70^uR. Om te voorkomen dat in de exposure mode de televisie opneembuis wordt overbelicht is toepassing van een bestuurbaar diafragma tussen hetuitgangsscherm van de röntgenbeeldversterkerbuis en het ingangsschermvan de telvisie opneembuis noodzakelijk. Doordat in de exposure mode eenbegin en een duur van de opname geen relatie hebben met desynchronisatie van de televisie opneembuis, is een complexe interfacenodig die de uitlezing van op het ingangsscherm van de opneembuisgeaccumuleerde beeldinformatie na beëindiging van de opname regelt. Dooreen niet-synchrone beeldregistratie op het ingangsscherm van de telvisieopneembuis, en een uitlezing van de op het ingangsscherm geaccumuleerdebeeldinformatie (die synchroon is met de weergave van de beeldinformatieop de televisiemonitor) is bijvoorbeeld een Vidicon televisie opneembuismet een onderdrukte scannende beam nodig.

Het is het doel van de uitvinding te voorzien in eenröntgenbeeldsysteem dat Voornoemde problemen met de synchronisatie vanbeeld opname en -weergave ondervangt, en waarin een lichtintensiteit vanhet uitgangsscherm van de röntgenbeeldversterkerbuis zonder toepassingvan een bestuurbaar diafragma binnen een dynamisch bereik van detelevisie opneeminrichting ligt.

Een röntgenbeeldsysteem van de in de aanhef genoemdesoort heeft daartoe volgens de uitvinding tot kenmerk, dat hetuitgangsscherm een vanaf een tijstip tQ dalende impulsresponsie toontwaarvan binnen een tijdsinterval T met een begintijd t^ltQ en meteen tijdsduur van ten minste één beeldperiode van het video signaal,door de televisie opneeminrichting een, door het momentane lichtbeeldvan het uitgangsscherm bepaald, videosignaal kan worden gevormd.

Doordat na beëindiging van een stralingspuls de uitdoorstraling verkregen beeldinformatie relatief langdurig op hetuitgangsscherm van de röntgenbeeldversterkerbuis aanwezig is, is hetniet langer noodzakelijk dat de beeldinformatie op het ingangsscherm vande televisie opneeminrichting tot een begin van een eerstvolgendebeeldperiode wordt vastgehouden. Hierdoor is onderdrukken van uitlezingvan de op het ingangsscherm van de televisie opneeminrichtinggeaccumuleerde beeldinformatie niet langer noodzakelijk. Door deafnemende intensiteit van de door het uitgangsscherm van deröntgenbeeldversterkerbuis uitgezonden lichtbundel, kan de televisieopneeminrichting dat signaalgedeelte weergeven dat binnen zijn dynamischbereik ligt, zonder dat een diafragma of filtering van de lichtbundel nodig is.

Bij omzetting van een röntgenbundel in eenbeelddragende lichtbundel, ontstaat een ruissignaal dat het contrast ineen röntgenbeeld reduceert. Het invangen van elektronen in het fosforvan het uitgangsscherm van de röntgenbeeldversterkerbuis onder emissievan licht, gaat gepaard met guantenruis. Door toepassing van eenrelatief traag fosfor of een relatief snelle televisie opneeminrichting, kan met name in de doorlichtmode bij een constanteröntgeninhoud van het uitgangsscherm, meer malen een uitlezing van eenbeeldraster plaatsvinden, en kan door combinatie van de beelden eenintegratie van de quanten ruis plaats vinden. Hierdoor wordt een signaal-ruis verhouding verbeterd.

Uit het Amerikaanse octrooischrift US 4,017,679 is eenröntgenbeeldsysteem bekend met een doorlicht mode en een exposuremode. In dit octrooischrift wordt een synchronisatieinrichtingbeschreven die in de exposure mode beeldopname, beeldopslag in eengeheugeninrichting en beeldweergave zodanig synchroniseert, dat debeeldweergave geen bewegingsonscherpte en flikkereffecten toont. In hetoctrooischrift worden echter geen details gegeven over de constructievan de beeldversterker, en de aard van de televisie opneembuis.

Een voorkeursuitvoering van een röntgenbeeldsysteemheeft volgens de uitvinding tot kenmerk dat de opneem inrichting een CCD-kamera omvat.

Op het ingangsscherm van de televisie opneeminrichtingblijft een beeld van het uitgangsscherm van de röntgenbeeldversterkerbuis aanwezig in bijvoorbeeld de vorm van eenladingsverdeling. De ladingsverdeling kan in een televisie opneembuis ineen lijnvormig patroon, dat bestaat uit twee beeldrasters die in eenvertikale beeldrichting een halve rasterperiode ten opzichte van elkaarzijn verschoven, worden uitgelezen met een elektronen bundel. In eenhalve beeldperiode wordt één beeldraster aftast. Bij het uitlezenvan de beeldrasters wordt de ladingsverdeling gewist en kan een bij eenvolgend beeld behorende ladingsverdeling worden opgebouwd. Bij een CCD-kaaera kan op het ingangsscherm slechts één beeldraster aanbeeldinformatie worden geaccumuleerd. Dit beeldraster kan wordenjitgelezen, waarna een tweede beeldraster aan beeldinformatie kan wordenjeaccumuleerd. Voor een goede beeldvorming van één televisie beeld zijn twee beeldrasters nodig. Als echter een ladingsopbouwtijd van eenCCD-kamera lang is ten opzichte van een nalichttijd van hetuitgangsscherm van de röntgenbeeldversterkerbuis, kan een tweedeladingsverdeling van hetzelfde beeld voor de vorming Van het tweedebeeldraster niet worden opgebouwd (omdat de intensiteit van hetlichtbeeld dan al te veel is gedaald), zodat een goede beeldweergave meteen goede resolutie wordt bemoeilijkt. Door toepassing van een traagfosfor in het uitgangsscherm van de röntgenbeeldversterkerbuis incombinatie met een CCD-kamera, kunnen binnen een nalichttijd van hetuitgangsscherm meer beeldrasters worden weergegeven, zodat een goedebeeldweergave mogelijk is. Hierdoor is het niet noodzakelijk om, tenbehoeve van een goede beeldvorming met een CCD-kamera, bijvoorbeeld tweestralingspulsen te geven, en kan de stralingsdosis beperkt blijven.

Een uitvoeringsvorm van een röntgenbeeldsysteem heeftvolgens de uitvinding tot kenmerk dat het röntgenbeeldsysteem isvoorzien van een vermenigvuldiger die op een binnen het tijdsinterval Tgelegen tijdstip t het videosignaal vermenigvuldigt met een inverse vande impulsresponsie van het uitgangsscherm op het tijdstip t.

Voor een niet-flikkerende beeldweergave op een telvisiemonitor in de opname mode is het gewenst dat twee beeldrasters die samenéén beeld vormen, van hetzelfe helderheidsniveau zijn. Indienmeerdere beeldrasters gesommeerd Worden, ten behoeve van integratie vanquanten ruis, is het gunstig indien deze eveneens hetzelfdehelderheidsniveau te hebben. Door gebruik te maken van kennis van denalichtcurve van het fosfor in het uitgangsscherm van deröntgenbeeldversterkerbuis, kan door een vermenigvuldiging van debeeldrasters met de inverse van de nalichtcurve het verschil in dehelderheidsniveaus worden gecompenseerd. Indien het deel van deimpulsresponsie van het uitgangsscherm dat overeenkomt met denalichtcurve wordt beschreven door de functie g(t), en een eerstebeeldraster op een tijdstip t^ wordt uitgelezen, dan wordt dehelderheid van een beeldraster dat op een tijdstip t wordt uitgelezendoor vermenigvuldiging met g(t3)/g(t) gelijk aan de helderheid van hetbeeldraster, uitgelezen op tijdstip tj.

Een verdere uitvoeringsvorm van eenröntgenbeeldsysteem heeft volgens de uitvinding tot kenmerk, dat hetröntgenbeeldsysteem tevens is voorzien van een synchronisatie inrichting, een videopoort, een referentie schakeling voor het genererenvan een van de systeemmode afhankelijk referentie signaal en eencomparator met uitgangssignalen van de referentieschakeling en detelevisie opneeminrichting als ingangssignalen, dat de comparator bijgelijke ingangssignalen de synchronisatie inrichting activeert, diegedurende ten minste één beeldperiode de videopoort en het opslaanvan het videosignaal in het beeldgeheugen synchroniseert met een periodegelijk aan de halve beeldperiode, waarbij het referentiesignaal tenhoogste gelijk is aan het videosignaal dat wordt bepaald door een doorde televisie opneeminrichting maximaal weergeefbare beeldintensiteit vanhet uitgangsscherm.

Een verdere uitvoering van een röntgenbeeldsysteemheeft volgens de uitvinding tot kenmerk dat het uitgangsscherm eenfosforlaag bevat met een mengfosfor bevattende Z^SiO^iMnAs) enZ^SiO^tMn) in een mengverhouding van ongeveer 2 op 1.

Een CCD-kamera is een realtief snelle televisieopneeminrichting, zodat de traagheid van het uitgangsscherm van deröntgenbeeldversterkerbuis bepalend is voor de traagheid van decombinatie bv-tv. De traagheid van het mengfosfor is zodanig dat detraagheid van de bv-tv combinatie bij benadering overeenkomt met detraagheid van een röntgenbeeldversterkerbuis met een relatief snelfosfor, in combinatie met een conventionele televisie opneembuis.

Enkele uitvoeringsvoorbeelden volgens de uitvindingzullen worden duidelijk gemaakt aan de hand van bijgevoegde tekening» Inde tekening toont

Figuur 1 een schematische weergave van eenröntgenbeeldsysteem,

Figuur 2 een nadere uitwerking van eenbeeldverwerkingsinrichting, en

Figuur 3 een de impulsresponsie van een conventioneletelevisie opneembuis en van enkele fosforen.

Figuur 1 toont een röntgenbron 1 die een teonderzoeken object 3 met een röntgenbundel 5 doorstraalt. Eenbeelddragende röntgenbundel 6 valt bij voorkeur via eenstrooistralenrooster 7 op een ingangsscherm 8 van eenröntgenbeeldversterkerbuis 10. In een laag scintillatie materiaal vanhet ingangsscherm worden röntgenquanten omgezet in lichtquanten, die in een fotokathode elektronen vrij maken. Een beelddragendeelektronenbundel 12 wordt door een elektronenoptisch systeem 14afgebeeld op een uitgangsscherm 15 met een fosforlaag 16. In defosforlaag 16 wordt een ektronenbeeld omgezet in een beelddragendelichtbundel 18. De lichtbundel 18 wordt hier door middel van een optiek20 en een halfdoorlatende spiegel 22 op een kamera 24 en op eeningangsscherm 25 van een televisie opneembuis 26 afgebeeld. De televisieopneembuis 26 zet het lichtbeeld om in een videosignaal dat via eenbeeldverwerkingseenheid 29 aan een beeldgeheugen 30 of aan een monitor28 kan worden aangeboden.

Figuur 2 toont een schematische weergave van eenröntgenbeeldsysteem waarin een beeldverwerkingseenheid 29 nader isuitgewerkt. Het ingangsscherm van de televisie opneeminrichting 26 wordtgevormd door een CCD-matrix 27. Aan de ingang van een referentieschakeling 32 worden stuursignalen toegevoerd, die afhankelijk zijn vande systeemmode. De referentie schakeling 32 geeft een referentie signaalaf dat wordt vergeleken met een door een versterker 33 vermenigvuldigdvideosignaal. In de exposure mode zal een vermenigvuldiger, met een prom35, die is geprogrammeerd met de nalichtcurve van het fosfor van hetuitgangsscherm 15 van de röntgenbeeldversterkerbuis, en met eenversterker 39, het video signaal vanaf een tijdstip t3vermenigvuldigen met g(t3)/g(t). Het door de referentieschakelingafgegeven referentie signaal komt in de exposure of opname mode overeenmet een bovengrens van het dynamisch bereik van de CCD-kamera 26. Alsbeide ingangssignalen van de comparator 34 hoog zijn, activeert deze eensynchronisatie inrichting 36. Vanaf het begin van een eerstvolgendehalve beeldperiode, synchroniseert de synchronisatie inrichting, met eenperiode die gelijk is aan de halve beeldperiode, de videopoort en hetopslaan van het videosignaal in het beeldgeheugen. Vanuit hetbeeldgeheugen 38 kan op een monitor 28 het röntgenbeeld worden bekeken.

In figuur 3 toont curve a de impulsresponsie van eenconventionele televisie opneembuis, in dit geval een 'Newvicon buis'. Decurve a valt in 2 beeldperioden (40 ms) af tot ongeveer 27 % van dewaarde op het tijdstip t=0. Curve b en c geven de impulsresponsie vaneen uitgangsscherm van een röntgenbeeldversterker buis dierespectievelijk een fosforscherm met Zn2Si04(MnAs) enZn^iO^iMn) bevat. Door het mengen van de fosforen Zn^iO^fMnAs) en Zn2SiO^(Mn) in een verhouding van 2 op 1, wordt een mengfosforverkregen met een impulsresponsie die voor de tijdsduur van tenminsteéén beeldperiode nagenoeg verloopt als curve a.

Claims (6)

1. Röntgenbeeldsysteem bevattende een röntgenbeeldversterkerbuis met een ingangsscherm en een uitgangsschermvoor omzetting van een op het ingangsscherm te projecterenröntgenbeeld in een van het uitgangsscherm te detecteren lichtbeeld,een met het uitgangsscherm samenwerkende televisie opneeminrichting vooromzetting van een lichtbeeld van het uitgangsscherm in een video signaalvoor een periodieke beeldvorming, met het kenmerk, dat hetuitgangsscherm een vanaf een tijstip tQ dalende impulsresponsie toontwaarvan binnen een tijdsinterval T met een begintijd t^ltQ en met .een tijdsduur van ten minste één beeldperiode van het video signaal,door de televisie opneeminrichting een, door het momentane lichtbeeldvan het uitgangsscherm bepaald, videosignaal kan worden gevormd.

2. Röntgenbeeldsysteem volgens conclusie 1, met hetkenmerk, dat de televisie opneeminrichting een CCD-kamera omvat.

3. Röntgenbeeldsysteem volgens conclusie 1 of 2, met hetkenmerk, dat het röntgenbeeldsysteem is voorzien van eenvermenigvuldiger die op een binnen het tijdsinterval T gelegen tijdstipt het videosignaal vermenigvuldigt met een inverse van deimpulsresponsie van het uitgangsscherm op het tijdstip t.

4. Röntgenbeeldsysteem volgens conclusie 1,2 of 3, dat isvoorzien van een eerste systeemmode voor een continue beeldopname, eentweede systeemmode voor een niet-continue beeldopname, een televisiemonitor en een beeldgeheugen, met het kenmerk, dat hetröntgenbeeldsysteem tevens is voorzien van een synchronisatieinrichting, een videopoort, een referentie schakeling voor het genererenvan een van de systeemmode afhankelijk referentie signaal en eencomparator met uitgangssignalen van de referentieschakeling en detelevisie opneeminrichting als ingangssignalen, dat de comparator bijgelijke ingangssignalen de synchronisatie inrichting activeert, diegedurende ten minste één beeldperiode de videopoort en het opslaan van het videosignaal in het beeldgeheugen synchroniseert met een periodegelijk aan de halve beeldperiode, waarbij het referentiesignaal tenhoogste gelijk is aan het videosignaal dat wordt bepaald door een doorde televisie opneeminrichting maximaal weergeefbare beeldintensiteit vanhet uitgangsscherm.

5. Röntgenbeeldsysteem volgens conclusie 2, met het kenmerk dat het uitgangsscherm een relatief traag fosfor bevat met een impulsresponsie die na twee video beeldperioden een waarde heeft dieniet beduidend lager is dan ongenveer 25% van een waarde op Ïq.

6. Röntgenbeeldsysteem volgens conclusie 5, met het kenmerk dat het uitgangsscherm een fosforlaag bevat met een mengfosforbevattende Z^SiO^MnAs) en Zn2Si04(Mn) in een mengverhoudingvan ongeveer 2 op 1.