DE2317182C3 - Fernsehelektronische Anordnung für die Darstellung von Röntgenbildern und die densitometrische Auswertung einzelner auswählbarer Bildbereiche - Google Patents

Description

Fensters einstellbarer Größe unabhängig voneinander auf einfache und übersichtliche Weise nahezu beliebig verformt werden können. Es hat sich herausgestellt, daß dabei eine für die Routinepraxis vollständig ausreichende Annäherung des Meßfeldes an die Kontur des zu messenden Organs möglich ist

Es ist für die Anwendung in der nuklearmedizinischen Technik in Verbindung mit einer sogenannten Gamm?,-Kamera aus der US-Patentschrift 36 55 974 auch bereits bekannt, mit elektronisch-mathematischen Mitteln ein in seiner Form und Lage einstellbares Meßfeld zu erzeugen, dessen Umriß etwa auf dem Bildschirm eines Oszillographen darstellbar ist und in dessen Bereich Messungen verschiedener Art zum Vergleich mit anderen Bereichen vorgenommen werden können. Dabei werden durch Überlagerung zweier phasenverschobener Sinusschwingungen in Abhängigkeit von der Phasenlage als Lissajous-Figuren bekannte elliptische bis kreisförmige Konturen erzeugt. Zur Nachbildung von Organkonturen ist diese Methode schon deshalb schlecht geeignet, weil nur wenige Körperorgane eine elliptische oder runde Form aufweisen. Dagegen können mit der Anordnung nach der Erfindung die beiden vertikalen Begrenzungslinien des Fenster-Bereiches und damit die Form des Bereiches weitgehend einer gewünschten Begrenzung angepaßt werden.

An Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung im folgenden näher erläutert. In

F i g. 1 ist ein Blockschaltbild der Anordnung dargestellt, während in

F i g. 2 der über dem Steuerteil mit den Einstellgliedern befindliche Fernseh-Monitor mit einer schematischen Darstellung des auf seinem Bildschirm erscheinenden Röntgenbildes und des markierten Meßfeldes gezeigt ist.

Das an einer Eingangsbuchse 1 anliegende Gesamt-Video-Signal wird einem Video-Mischverstärker 2 und gleichzeitig einer Signal-Trennstufe 3 zugeführt. Diese trennt das Synchronsignal vom Bildsignal ab und führt die Horizontal- und Vertikal-Synchronimpulse getrennt einem Rechteck-Fenstergenerator 4 zu. Dieser Generator enthält je zwei aufeinanderfolgende elektronische Schalter in Gestalt von monostabilen Multivibratoren 5, 6 sowie 7, 8. Diese Multivibratoren erzeugen, getriggert vom Vertikal- bzw. Horizontal-Synchronimpuls, mit Hilfe von ihnen zugeordneten Einstellglieder 9, 10 bzw. 11,12 hinsichtlich ihrer Breite und ihres Abstandes von den Vertikal- bzw. Horizontal-Synchronimpulsen wählbare Rechteckimpulse, die dem UND-Gatter 13 zugeführt werden, das während der Koinzidenz der beiden Rechteckimpulse einen Steuerimpuls an einen Impulsverstärker 14 und gleichzeitig an den Video-Mischverstärker 2 abgibt, der die Impulse dem BiId-Signal zumischt, so daß sie als Markierung auf einem Bildschirm 15 eines Fernsehmonitors 16 erscheinen. Gleichzeitig wird der Steuerimpuls vom Impulsverstärker 14 einer noch zu erläuternden Meßwert-Verarbeilungsvorrichtung zugeführt. ^r;o

Wegen der festen Kopplung der Rechteckimpulse mit dem Bildabtastvorgang entspricht die Gesamtheit der Gatteröffnungszeilen einem bestimmten rechteckigen Bildbereich, der durch Einmischen der Rechteckimpulse ins Bild-Signal über den Video-Mischverstärker als aufgehellter Bereich auf dem Bildschirm 15 des Fernsehmonitors 16 sichtbar ist.

Bei dieser bisher beschriebenen Einrichtung wird die Meßfeldbreite für alle gewünschten Zeilen von gleichliegenden und gleichlangen Kechteckimpulsen festgelegt, so daß die vertikalen Meßfeldkanten parallel zur Bildsenkrechten liegen. Um diese senkrechten Kanten in der gewünschten Weise an die Konturen des auszuwertenden Bildbereichs elektronisch angleichen zu können, besitzt die Anordnung zwei Sinusoszillatoren 17 und 18, welche Sinusschwingungen mit etwa zwischen 25 und 500 Hz wählbarer Frequenz und mit gegenüber den Vertikal-Synchronimpulsen einstellbarer Phasenlage erzeugen. Jeder dieser Sinusoszillatoren ist so ausgelegt, daß er durch einen kurzen Triggerimpuls zu einem beliebigen Zeitpunkt während des Bildabtastvorgangs auf eine gegebene Ausgangsspannung zurückgesetzt werden und stets mit gleicher Phasenlage wieder anschwingen kann. Die Triggerimpulse werden von monostabilen Multivibratoren 19, 20 und 21 mit einstellbarer Ansprechdauer erzeugt. Zwei weitere monostabilen Multivibratoren 22 und 23 dienen der impulsbegrenzung auf etwa 2 msec.

Die Anordnung ist so getroffen, daß jedem der bei den Sinusoszillatoren 17 und 18 für je eine senkrechte Meßfeldkante ein eigener einstellbarer Multivibrator 20, 21 und beiden gemeinsam der einstellbare Multivibrator 19 zugeordnet ist. Dieser Multivibrator 19 wird von den Vertikal-Synchronimpulsen getriggert. Durch Verstellen der Ansprechverzögerung des gemeinsamen Multivibrators 19 mit Hilfe eines Einstellgliedes 24 kann der Einsatzpunkt der Sinusoszillatoren 17 und 18 gemeinsam verschoben werden, während mit Hilfe eines Einstellgliedes 25 des Multivibrators 20 nur der Einsatzpunkt des Sinusoszillators 17 und mit Hilfe eines Einstellgliedes 26 des Multivibrators 21 nur der Einsatzpunkt des Sinusoszillators 18 verstellt werden kann. Durch diese verschiedenen Möglichkeiten gemeinsamer und individueller Einstellung der Sinusoszillatoren ist ein Höchstmaß an Anpassungsfähigkeit des Meßfeldes an die Konturen des zu messenden Bildbereichs erreicht.

Zwei den Oszillatoren nachgeschalteten Sinusverstärker 27 und 28 mit einstellbarem Verstärkungsgrad dienen zur Einstellung und gegebenenfalls Polaritätsumkehr der Signal-Amplitude der Sinusoszillatoren 17 und 18. Gleichzeitig kann mit Hilfe von Einstellmitteln 29 und 30 ein wählbarer Gleichspannungspegel eingespeist werden. Die Ausgangssignale der beiden Sinusverstärker 27 und 28 werden je einem Komparator 31 und 32 zugeführt. Die zweiten Eingänge dieser Komparatoren sind mit einem Sägezahngenerator 33 verbunden. Dieser erzeugt eine von den Horizontal-Synchronimpulsen synchronisierte Sägezahnspannung, deren Frequenz der Zeilenfrequenz gleich ist. Beide Komparatoren erzeugen zusammen mit einem von ihnen angesteuerten bistabilen Multivibrator 34 die Steuerimpulse für die vertikalen Fensterkanten in jeder Zeile auf folgende Weise: Bei Übereinstimmung der Signalamplituden an beiden Eingängen des Komparators 31 schaltet der bistabile Multivibrator 34 in eine erste Schaltstellung und bestimmt damit über das UND-Gatter 13 die vordere Fensterkante der betreffenden Zeile. In dieser ersten Schaltstellung verbleibt der bistabile Multivibrator 34, bis auch am Eingang des Komparators 32 beide Signalamplituden übereinstimmen und damit die Rückstellung in eine zweite Schalt-Stellung erfolgt. Dabei wird über das UND-Gatter 13 die Hinterkante des Meßfeldes für die betreffende Fernsehzeile bestimmt. Durch die während des Bildabtastvorgangs ständig veränderte Amplitude der Sinusoszillatoren 17

und 18 ergeben sich für die folgenden Zeilen entsprechend geänderte Koinzidenzzeitpunkte für die Komparatoren und damit entsprechend gekrümmte vertikale Fensterkanten. Die obere und die untere Fensterkante werden vom Rechteckgenerator 4 festgelegt. Mit Hilfe von Einstellgliedern 35 bzw. 36 der Sinus-Oszillatoren 17 bzw. 18 besteht die Möglichkeit, die Frequenz der Oszillatoren und damit die Krümmungsradien der vertikalen Kanten zu ändern, während mit Einstellgliedern 37 bzw. 38 der Oszillatoren 17 bzw. 18 die Phasenlage und damit die vertikale Lage der Krümmungen innerhalb des Fensters geändert werden können. Mit Hilfe der einstellbaren Sinusverstärker 27 und 28 kann demgegenüber die Ausdehnung des gekrümmten Bereichs und mit Hilfe der Einstellmittel 29, 30 für den Gleichspannungspegel die horizontale Position der beiden Kanten verändert werden.

Durch die Zusammenfassung der Steuerimpulse des Rechteckgenerators 4 und des Anteils der Oszillatoren am gemeinsamen UND-Gatter 13 ist auch eine Beschneidung der gekrümmten Fensterkanten durch den Rechteckgenerator 4 möglich.

Die densitometrische Auswertung des am Meßverstärker 14 entstehenden Fenstersignals geschieht mit Hilfe einer Meßanordnung, bestehend aus einem Logarithmierglied 39, einem Integrator 40, einem Rechner 41 und einem Ausgabegerät 42. Der Integrator 40 bildet aus dem ihm nach Maßgabe des Fenstersignals in nicht näher dargestellter Weise zugeführten Videosignal einen Mittelwert, der ein Maß ist für die im Meßfeld vorhandene Menge eines strahlenschwächenden Kontrastmittels. Die Logarithmierung des Videosignals mit Hilfe des Logarithmiergliedes 39 ist deshalb erforderlich, weil sich die zu messenden Kor.trastmittelmengen proportional zu den Logarithmen der meßbaren

ίο Leuchtdichten verhalten. Die vom Integrator ermittelten Schwärzungswerte werden vom Rechner 41 in gewünschter Weise etwa auf die Kontrastmittelmenge umgerechnet und vom Ausgabegerät 42 ausgedruckt.
In F i g. 2 ist schematisch ein auf dem Bildschirm 15 des Fernsehmonitors 16 erscheinendes Röntgenbild eines Herzventrikels dargestellt. Dieser entspricht einem zu messenden schraffierten Bereich 43. Die Kurve 44 umschreibt das mit Hilfe der auf einem unterhalb des Fernseh-Monitors 16 angeordneten Steuerteil 45 befindlichen, bereits beschriebenen Einstellglieder erzeugte Meßfeld.

Mit Hilfe dieser Anordnung ist es also möglich, das in den Kreislauf eingebrachte Kontrastmittel hinsichtlich seiner räumlichen Verteilung und seiner Menge sowie

deren zeitlicher Änderungen zu erfassen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Fernsehelektronische Anordnung für die Darstellung von Röntgenbildern und die densitometrische Auswertung einzelner Bildbereiche mit Hilfe eines Videointegrators, bei der für die Wahl der Größe und zur Markierung des jeweils zu messenden Fenster-Bildbereichs auf einem Fernseh-Monitor für die vertikale und die horizontale Begrenzung des Fenster-Bildbereichs je ein vom Horizontal- bzw. Vertikal-Synchronimpuls des Fernsehrasters auslösbarer elektronischer Schalter vorhanden ist, wobei jeder dieser Schalter in wählbarem Abstand zum zugeordneten Vertikal- bzw. Horizontal-Synci\ronimpuls je einen Rechteckimpuls erzeugt und einem UND-Gatter zuleitet, das während einer Koinzidenz der ihm zugeführten Rechteckimpulse die Zuführung des Videosignals zum Videointegrator und eines Markierungssignals zum Fernseh-Monitor be- to wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß zum Modulieren der Dauer eines jeden Horizontal-Rechteckimpulses und des Abstandes seines Einsatzzeitpunktes vom zugehörigen Horizontal-Synchronimpuls mit je einer nach Frequenz, Betrag, Phase, Polarität und Gleichspannungsanteil veränderbaren Wechselspannung je ein nach Frequenz, Phase und Polarität getrennt einstellbarer Sinusgenerator (17, 18) vorhanden ist, daß beide Sinusgeneratoren (17,18) über einen gemeinsamen Multivibrator (19) mit einstellbarer Verzögerung und je einen eigenen Univibrator (20, 21) vom Vertikal-Synchronimpuls auslösbar sind, daß die Schwingungen jedes Sinusgenerators (17, 18) über je einen nach Betrag und Gleichspannungsanteil einstellbaren Verstärker (27, 28) je einem Romparator (31, 32) zugeführt werden, derart, daß die Ausgangssignale dieser Komparatoren (31, 32) bei Koinzidenz der Sägezahnschwingung der Horizontalablenkspannung mit der Amplitude der Schwingung des einen Sinusgenerators (17) einen von den Ausgängen der Komparatoren (31,32) angesteuerten bistabilen Multivibrator (34) in einen ersten Schaltzustand und bei Koinzidenz mit der Amplitude der Generatorschwingung des anderen Generators (18) in einen zweiten Schaltzustand schalten und daß der Ausgang des Multivibrators (34) mit einem Eingang des UND-Tores (13) so verbunden ist, daß während der Dauer des ersten Schaltzustandes des bistabilen Multivibrators (34) dem Videointegrator (40) das Videosignal zugeführt wird.

   55

   Die Erfindung betrifft eine fernsehelektronische Anordnung für die Darstellung von Röntgenbildern und die densitometrische Auswertung einzelner Bereiche mit Hilfe eines Videointegrators, bei der für die Wahl der Größe und zur Markierung des jeweils zu messenden Fenster-Bildbereichs auf einem Fernseh-Monitor für die vertikale und die horizontale Begrenzung des Fenster-Bildbereichs je ein vom Horizontal- bzw. Vertikal-Synchronimpuls des Fernsehrasters auslösbarer elektronischer Schalter vorhanden ist, wobei jeder dieser Schalter in wählbarem Abstand zum zugeordneten Vertikal- bzw. Horizontal-Synchronimpuls je einen Rechteckimpuls erzeugt und einem UND-Gatter zuleitet, das während einer Koinzidenz der ihm zugeführten Rechteckimpulse die Zuführung des Videosignals zum Video-Integrator und eines Markierungssignals zum Feniseh-Monitor bewirkt.

   Eine derartige Anordnung ist aus »Fortschriue auf dem Gebiet der Röntgenstrahlen«, Bd. 108, 1968, Nr. 1, S. 79 bis 84, bekannt Dabei ist der Fenster-Bildbereich jedoch auf rechteckig begrenzte Fenster beschränkt

   Die densitometrische Auswertung bestimmter auswählbarer Bildbereiche von Röntgenbildern mit fernsehtechnischen Mitteln zeichnet sich gegenüber anderen bekannten densitometrischen Methoden dadurch aus, daß ein beliebig geformter Bildbereich eines auf dem Fernseh-Monitor dargestellten Röntgenbildes durch einfaches Umfahren dieses Bereiches etwa mit Hilfe eines Lichtgriffels, der eine verhältnismäßig einfache elektronische Anordnung steuert, als Meßfeld für die densitometrische Messung ausgewählt und auf dem Fernseh-Monitor markiert werden kann. Dadurch ist eine Kontrollmöglichkeit gegeben, durch die ein hoher Grad von Zuverlässigkeit und Meßgenauigkeit erreicht ist

   Die mit einer solchen, etwa in »Fortschritte auf dem Gebiet der Röntgenstrahlen«, Bd. 117, 1972, Nr. 5, S. 587 bis 593, sowie in der DT-OS 21 43 776 bereits beschriebenen Meßanordnung für die sogenannte Video-Densitometrie erreichte Exaktheit ist jedoch für manche Anwendungsfälle, insbesondere im Routinebetrieb, nicht erforderlich. Es reicht dazu vielfach aus, an Stelle der im Idealfall vorhandenen Deckungsgleichheit zwischen Meßfeld und zu messendem Bildbereich eine mehr oder weniger exakte Annäherung zu erreichen.

   Der Erfindung liegt demzufolge die Aufgabe zugrunde, die Form des Meßfeldes mit rein elektronischen Mitteln so bestimmen und verändern zu können, daß die seitlichen Organkonturen hinsichtlich Form, Größe und Lage innerhalb des Bildes und gegeneinander völlig frei und unabhängig voneinander erfaßbar sind.

   Diese Aufgabe wird bei einer Anordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zum Modulieren der Dauer eines jeden Horizontal-Rechteckimpulses und des A; andes seines Einsatzzeitpunktes vom zugehörigen Horizontal-Synchronimpuls mit je einer nach Frequenz, Betrag, Phase, Polarität und Gleichspannungsanteil veränderbaren Wechselspannung je ein nach Frequenz, Phase und Polarität getrennt einstellbarer Sinusgenerator vorhanden ist, daß beide Sinusgeneratoren über einen gemeinsamen Multivibrator mit einstellbarer Verzögerung und je einem eigenen Univibrator vom Vertikal-Synchronimpuls auslösbar sind, daß die Schwingungen jedes Sinusgenerators über je einen nach Betrag und Gleichspannungsanteil einstellbaren Verstärker je einem Komparator zugeführt werden, derart, daß die Ausgangssignale dieser Komparatoren bei Koinzidenz der Sägezahnschwingung der Horizontalablenkspannung mit der Amplitude der Schwingung des einen Sinusgenerators einen von den Ausgängen der Komparatoren angesteuerten bistabilen Multivibrator in einen ersten Schaltzustand und bei Koinzidenz mit der Amplitude der Generatorschwingung des anderen Generators in einen zweiten Schaltzustand schalten und daß der Ausgang des Multivibrators mit einem Eingang des UND-Tores so verbunden ist, daß während der Dauer des ersten Schaltzustandes des bistabilen Multivibrators dem Videointegrator das Videosignal zugeführt wird. Dadurch ist erreicht, daß jede der beiden vertikalen Kanten des zunächst rechteckigen elektronischen