NL8902309A - Roentgenbeeldsysteem. - Google Patents

Description

N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven. Röntgenbeeldsysteem.

De uitvinding heeft betrekking op een röntgenbeeldsysteem omvattende een röntgenbron voor doorstraling van een object met een röntgenbundel, een röntgenbeeldversterkerbuis voorzien van een ingangsscherm en een uitgangsscherm voor conversie van een op het ingangsscherm vallende röntgenbundel in een lichtbeeld in het uitgangsscherm, een opneeminrichting met een tegenover het uitgangsscherm gelegen beeldopneemvlak voor het omzetten van het lichtbeeld in een elektrisch signaal, een met de opneeminrichting verbonden monitor voor een rastergewijze weergave van het signaal als een monitorbeeld en een tussen het uitgangsscherm en het beeldopneemvlak geplaatst optiek voor afbeelding van een cirkelvormig lichtbeeld op het uitgangsscherm als een ellipsvormig lichtbeeld op het beeldopneemvlak.

Een dergelijk röntgenbeeldsysteem is bekend uit het Duitse Offenlegungsschrift DE 36 26 532.

In dit Offenlegungsschrift is een röntgenbeeldsysteem beschreven, waarbij de opneeminrichting wordt gevormd door een matrix, van opto-elektronische transducenten, bijvoorbeeld een CCD-matrix. Een probleem dat bij toepassing van een dergelijke, opneeminrichting optreedt, is dat. het uitgangsscherm, dat vaak rond is, een andere vorm heeft dan de gewoonlijk rechthoekige CCD-matrix. Om geen beeldinformatie van het uitgangsscherm verloren te laten gaan, is het beeld van het uitgangsscherm de ingeschreven cirkel op het rechthoekige .ingangsscherm van de opneeminrichting. Hierdoor worden de lichtgevoelige elementen aan de zijkanten van de CCD-matrix niet benut. Door vervorming van het cirkel vormige lichtbeeld van het uitgangsscherm van de röntgenbeeld versterkerbuis tot een ellipsvormig lichtbeeld, met behulp van bijvoorbeeld een anamorfotisch stelsel, wordt een groter oppervlak van het ingangsscherm van de opneeminrichting als beeldopneemvlak benut, en neemt de resolutie in een richting van een lengte-as van het ellipsvonnige Lichtbeeld toe. Bij toepassing van een uitgangsscherm van de röntgenbeeldversterkerbuis en een ingangsscherm van de opneeminrichting net dezelfde vorm, doet zich bovengenoemd probleem niet voor, en is vanuit het oogpunt van resolutieverbetering geen aanpassing van het lichtbeeld aan het ingangsscherm van de opneeminrichting nodig. Een opneeminrichting uitgevoerd als televisie opneembuis is vanwege de vorm van het ingangangsscherm goed geschikt om, bijvoorbeeld door middel van een vezeloptiek, met het uitgangsvenster van de rflntgenbeeldversterkerbuis te worden gekoppeld, omdat het lichtbeeld van het ronde uitgangsscherm in dekking kan worden gebracht met het ingangsscherm van de televisie opneembuis. Voor bijvoorbeeld een weergave van het lichtbeeld op een rechthoekige televisiemonitor met een verhouding van zijden van 3:4, kan als beeldopneemvlak een ingeschreven rechthoek op het ingangsscherm van de televisie opneembuis worden genomen met een zelfde verhouding van zijden. Hierbij wordt informatie in het lichtbeeld die op het ingangsscherm buiten het beeldopneemvlak is gelegen, niet op de televisiemonitor weergegeven. Bij medische beeldvorming is het echter van belang dat alle in het lichtbeeld bevatte informatie op de televisiemonitor wordt weergegeven, hetgeen wordt bewerkstelligd door het gehele ingangsscherm van de televisie opneembuis als beeldopneemvlak te gebruiken. In de televisie opneembuis wordt, op bet beeldopneemvlak, dat bijvoorbeeld een fotogeleidende laag omvat, een positief ladingsbeeld opgebouwd, dat overeenstemt met het lichtbeeld op het. uitgangsscherm van de rftntgenbeeldversterkerbuis.

Door middel van een elektronenbundel, die in de televisie opneembuis volgens een rastervormig aft.astpatroon over het beeldopneemvlak wordt afgebogen, wordt het ladingsbeeld ontladen, en wordt in de televisie opneembuis een elektrisch signaal opgewekt. Voor het verkrijgen van een hoge resolutie, is het ingangsscherm van de televisie opneembuis bij medische beeldvorming veelal relatief groot., waarbij een diameter van het ingangsscherm bijvoorbeeld 2 inch bedraagt. Door het relatief grote oppervlak van het beeldopneemvlak, zijn de beeldlijnen van het rastervormig aftastpatroon in het beeldopneemvlak relatief ver uiteen gelegen, zodat tussen de lijnen positieve lading achterblijft. Wanneer, bijvoorbeeld door trillingen, opeenvolgende aftastpatronen ten opzichte van elkaar zijn verschoven, geeft de extra lading aanleiding tot hinderlijke beeldflikkeringen van het monitorbeeld. Doordat de elektronenbundel niet op het gehele beeldopneemvlak een evengrote doorsnijding met het beeldopneemvlak heeft, treden in het monitorbeeld door de achterblijvende lading plaatselijke variaties in intensiteit op, die niet representatief zijn voor het lichtbeeld op het uitgangssrberm van de rftntgenbeeldverst.erkerbuis.

De uitvinding heeft onder meer tot doe] te voorzien in een röntgenbeeldsysteem waarin bovengenoemde beeldverstoringen worden tegengegaan. Hiertoe heeft een röntgenbeeldsysteem volgens de uitvinding tot kenmerk, dat de opneeminrichting een televisjeopneembuis omvat voor rastergewijze aftasting van het beeldopneemvlak langs beeldlijnen met een elektronenbundel, waarbij het röntgenbeeldsysteem een inrichting omvat voor het tegengaan van helderheidsvariaties van een monitorbeeld van een uniform lichtbeeld, welke inrichting het optiek omvat, alsmede een verdere inrichting voor het verkleinen van het beeldopneemvlak in een richting van de korte ellipsas van het e11ipsvorm i ge lichtbeeld.

Door verkleining van een afstand tussen naburige bee]dl.i.jnen in het rastervormig af testpatroon, blijft een ladingsophouw tussen de beeldlijnen beperkt, zodat flikkering van het monitorbeeld afneemt. Wanneer naburige beeldlijnen aan elkaar grenzen of elkaar overlappen, wordt het ladingsbeeld op het beeldopneemvlak geheel afgebroken, en neemt de beeldflikker verder af. Door gelijktijdig het lichtbeeld in een richting loodrecht op de beeldlijnrichting van het aftastpatroon te comprimeren, totdat het lichtbeeld weer binnen het beeldopneemvlak 3igt, kan zonder verlies van resolutie zowel in een beeld]ijnrichting als in een richting loodrecht daarop, alsmede zonder verlies van beeldinformatie, een flikkering van het monitorbeeld worden voorkomen.

Een uitvoeringsvorm van een röntgenbeeldsysteem volgens de uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van bijgevoegde tekening. In de tekening toont.: figuur 1 een schematische voorstelling van een röntgenbeeldsysteem volgens de uitvinding, figuren 2a, 2b, 2c en 2d het ingangsscherm van de televisie opneembuis bij verschillende beeldopneemvlakken, respectievelijk een monitorbeeld van het ingangsscherm volgens 2c, en figuur 3 een schematische weergave van een beeldlijn in het beeldopneemvlak.

Figuur 1 toont een objekt 1 dat wordt doorstraald met een door een röntgenbron 3 uitgezonden rönt.genbunde] 5. Door gebieden met verschillende röntgenabsorptiecoëfficiënten in het object 1, wordt de röntgenbundel 5 gemoduleerd tot een beelddragende röntgenbundel 5' die op een ingangsscherm 7 van een röntgenbeeldversterkerbuis 9 valt. Het ingangsscherm 7 omvat een fosforlaag, waarin de beelddragende röntgenbundel 5' onder uitzending van fotonen wordt geabsorbeerd. Deze fotonen maken in een tegen de fosforlaag aanliggende fotokathode elektronen vrij die in een elektrisch veld van de röntgenbeeldversterkerbuis tot een energie van bijvoorbeeld 25 keV worden versneld naar het uitgangsscherm 11. Het uitgangsscherm 11 omvat een fosfor waarin de elektronen onder uitzending van licht worden geabsorbeerd. Een lichtbeeld op het uitgangsscherm 11 heeft door het versnellen van de elektronen en door de relatief kleine afmetingen van het uitgangsscherm ten opzichte van het ingangsscherm 7, een relatief hoge helderheid. Het lichtbeeld wordt met. een televisie opneembuis 15, voorzien van een ingangsscherm 16, omgezet in een elektrisch signaal. Hiertoe tast. een elektronenbundel in de televisie opneembuis, afgebogen door een, in de figuur niet getoonde, afbuigspoel, het ingangsscherm 16 volgens een rastervormig aftastpatroon af. Hierbij wordt een op het ingangsscherm 16, dat bijvoorbeeld een fotogeleidende laag PbO omvat, geaccumuleerd positief ladingsbeeld afgebroken. Het aftasten van het ingangsscherm 16 gebeurt, gestuurd door een inrichting 17, synchroon met een aftastcvclus van een televisie monitor 19, waarin roet. een elektronenbundel volgens een rastervormig aftastpatroon, dat bij niet-medische toepassingen gelijkvormig is aan het aftastpatroon op hef ingangsscherm van de televisie opneembuis, een fosforescerend scherm wordt afgetast. Bij aftasting licht het fosforescerende scherm op. Bij niet-medische toepassingen heeft bij weergave van het beeld op het ingangsscherm 16 van de televisie opneembuis op de monitor 19, het door de elektronenbundel afgetaste deel van de fotogeleidende laag van het ingangsscherm van de televisie opneembuis, het. zogenaamde beeldopneemvlak, dezelfde verhoudingen als het rechthoekige monitorbeeld van de monitor 19.

Figuur 2a toont het ingangsscherm 16 met een rechthoekig beeldopneemvlak 21, dat kleiner is dan het ingangsscherm 16. Een horizontale looptijd van de elektronenbundel over het ingangsscherm 16 is bijvoorbeeld 52 ps en een vertikale looptijd bijvoorbeeld 20 ms. Een optimale benutting van op het ingangsscherm 16 afgebeelde details vindt plaat wanneer het beeldopneemvlak samenvalt met het ingangsscherm 16, zoals getoond in figuur 2b. De elektronenbundel loopt bijvoorbeeld van rechts naar links over het beeldopneemvlak en springt, in de uiterst rechter positie weer terug naar een lager gelegen linkerpositie, om opnieuw via een beeldlijn het beeldopneemvlak af te tasten. Een maximale horizontale looptijd van de elektronenbundel bedraagt bijvoorbeeld 37 ps, door het. centrum van het. beeldopneemvlak. In de gebieden 18, die geen deel uit maken van het ingangscherm 16, wordt de elektronenbundel onderdrukt. Bij dezelfde verhoudingen van zijden van het monitorbeeld als in figuur 2a , blijkt dat in figuur 2b een onderlinge lijnafstand groter is. In combinatie met het feit dat het ingangsscherm bij medische diagnostische toepassingen, voor een goede waarneembaarheid van details, relatief groot, van diameter is in verhouding tot ingangsscherreen van voor studiotoepassingen gebruikte televisie opneembuizen, blijft er tussen de beeldlijnen in figuur 2b na het aftasten een positieve restlading achter op het beeldopneemvlak 21. Dit heeft tot gevolg dat bij een relatieve verschuiving, in een richting loodrecht, op de beeldlijnrichting, van het rastervormig aftestpatroon, ten opzichte van een aan het aftastpatroon voorafgaand aftastpatroon, beeldflikker van het monitorbeeld kan optreden. Dit wordt, geïllustreerd in figuur 3.Een positeve lading op een beeldlijn 30, wordt door de daarop vallende elektronenbundel ontladen. De fotogeleidende laag kan worden voorgesteld door een lichtgevoelige stroombron i, parallel aan een condensator C, die tijdens belichting van het beeldopneemvlak 21 door het uitgangsscherm 11, positief geladen wordt. De elektronenbundel is voorgesteld als een schakelaar die de condensator C verbindt met aarde. Door de ontlading van de condensator C, ontstaat er een spanningsval in punt D en een signaalstroom Ig loopt door een weerstand De spanning op het punt A wordt toegevoerd aan de televisiemonitor 19. Doordat de positieve lading aan weerskanten van de beeldlijn 30 niet wordt geneutraliseerd, wordt door een elektronenbundel in een volgend aftastpatroon, bewegend langs een lijn 31, meer positieve lading geneutraliseerd, en loopt dientengevolge een hogere signaalstroom I .

Een elektronenbundel in een navolgend aftastpatroon die weer langs de beeldlijn 30 loopt, zal weer aanleiding geven tot een lagere stroom T,.. Verschuiving van het rastervormig aftastpatroon ten opzichte van het beeldopneemvlak 21 ontstaat bijvoorbeeld door variatie in de afbuiging in de richting loodrecht op de beeldlijnrichting, alsmede door beweging van de afbuigspoel van de televisie opneerabuis ten gevolge van mechanische, schokken of trillingen.

De opbouw van positieve lading tussen twee naburige beeldlijnen heeft verder tot gevolg, dat., indien in de televisie opneembuis geen dynamische focussering van de elektronenbundel plaatsvindt, een uniform lichtbeeld op het uitgangsscherm 11, wordt weergegeven als een monitorbeeld met een centraal gelegen donkere vlek. Het oppervlak waarvoor de elektronenbundel is gefocusseerd, is bolvormig met als middelpunt een cross-over punt van de elektronenbundel. Bij aftasting van het beeldopneemvlak 16, dat vlak is, is de elektronenbundel aan de randen van het beeldopneemvlak niet gefocusseerd, en heeft een doorsnijding van de elektronenbundel met het beeldopneemvlak een grootste afmeting. Hierdoor wordt bij aftasting van het beeldopneemvlak aan de randen van het beeldopneemvlak een grotere singaalstroom Is opgewekt dan in het. midden, waar de elektronenbundel minder positieve lading van het op het. beeldopneemvlak opgebouwde ladingsbeeld neutraliseert.

Door het toepassen van een optiek 13, dat. bijvoorbeeld een anamorfotisch stelsel omvat, bijvoorbeeld een lens met een cilindrisch oppervlak, of een prismastelsel, wordt het ronde uitgangsscherm 11 van de rftntgenbeeldversterkerbuis 9 als een ellips op het ingangsscherm 16 afgebeeld, zoals getoond in figuur 2c. Door een verticale verkleining van het beeldopneemvlak, met behulp van inrichting 17, waardoor alle beeldlijnen dichter bij elkaar liggen, kan minder, ladingsaccumulatie tussen de beeldlijnen plaatsvinden, en worden bovengenoemde storende effekten in het monitorbeeld tegengegaan. De inrichting 17 omvat, bijvoorbeeld een op zich bekende zaagtandgenerator die is aangesloten op een afbuigspoel in de televisie-opneembuis 15, en daarmee een integraal geheel kan vormen. De verticale looptijd van de elektronenbundel bedraagt bijvoorbeeld 20 ms, terwijl de horizontale looptijd van de elekt.ronenbundel over de hoofdas van de ellips 37 ps bedraagt. Bij voorkeur wordt het beeldopneemvlak 21 in een richting van de korte as van het ellipsvormig lichtbeeld verkleind, zodat het ellipsvormige lichtbeeld raakt aan de lange zijden van het beeldopneemvlak 21. Bij weergave het. afgetaste beeldopneemvlak, wordt het ellipsvormige lichtbeeld op de monitor 19 als een cirkel weergegeven, zonder verlies van resolutie in een richting van de beeldlijnen, alsmede loodrecht daarop, zoals weergegeven in figuur 2d.

Claims (4)

1. Röntgenbeeldsysteem omvattende een röntgenbron voor doorstraling van een object, met. een röntgenbundel, een röntgenbeeldverst.erkerbuis voorzien van een ingangsscherm en een uitgangsscherm voor conversie van een op het ingangsscherm vallende röntgenbundel in een lichtbeeld in het uitgangsscherm, een opneeminrichting met een tegenover het uitgangsscherm gelegen beeldopneemvlak voor het omzetten van het lichtbeeld in een elektrisch signaal, een met de opneeminrichting verbonden monitor voor een rastergewi jze weergave van het. signaal als een monitorbeeld en een tussen het uitgangsscherm en het beeldopneemvlak geplaatst optiek voor afbeelding van een cirkelvormig lichtbeeld op het uitgangsscherm als een ellipsvormig lichtbeeld op het beeldopneemvlak, met het kenmerk, dat de opneeminrichting een televisieopneembuis omvat voor rastergewijze aftasting van het beeldopneemvlak langs beeldlijnen met een elektronenbundel, waarbij het röntgenbeeldsysteem een inrichting omvat voor het tegengaan van helderheidsvariaties van een monitorbeeld van een uniform lichtbeeld, welke inrichting het optiek omvat, alsmede een verdere inrichting voor het verkleinen van het beeldopneemvlak in een richting van de korte ellipsas van het. ellipsvormige lichtbeeld.

2. Röntgenbeeldsysteem volgens conclusie 1, met. het kenmerk, dat na het verkleinen van het beeldopneemvlak naburige beeldlijnen ten minste aan elkaar grenzen.

1. Röntgenbeeldsysteem volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de korte zijde van het beeldopneemvlak ten minste gelijk i: aan de korte ellipsas.

4. Röntgenbeeldsysteem volgens conclusie 1, 2 of 3, met. het kenmerk, dat de optiek een anamorfotisch stelsel omvat.