DE2552346A1

DE2552346A1 - Roentgenbildcodierung

Info

Publication number: DE2552346A1
Application number: DE19752552346
Authority: DE
Inventors: Ronald Jan Geluk
Original assignee: Optische Industrie de Oude Delft NV
Current assignee: Optische Industrie de Oude Delft NV
Priority date: 1974-11-26
Filing date: 1975-11-21
Publication date: 1976-08-12
Also published as: GB1492480A; CA1048169A; JPS5175318A; IT1059841B; DE2552346C2; NL183160B; FR2293116B1; NL7415409A; FR2293116A1; US4087837A; JPS5912071B2; NL183160C

Description

PATENTANWÄLTE

SR. -,'NG. H. FiNCKt

DIFL-[MG. H. BOHR 2552346

DiPL-ING. S. STAEGER

MÜNCHEN 5
MÜLLERSTRASSE 31

1\ NOV. 1975

N.V. Optische Industrie "De Oude DeIft"
Van Miereveltlaan 9 - Delft - Niederlande

Röntgenbildcodierung

Die Erfindung bezieht sich auf ein System zur Bildung einer Videowiedergabe eines Röntgenschattenbildes eines Körpers, mit einer Röntgenquelle, einem Röntgenschirm und einer Videokette mit Abtastorganen und Wiedergabe Organen.

Ein solches System ist bekannt und kann dazu angewendet werden, Röntgenschattenbilder für ein direktes Studium zugänglich zu machen. Die bekannten Systeme haben jedoch den Nachteil, dass das erhaltene fernsehbild unter Einfluss von in dem durchstrahlten Körper erzeugter Streustrahlung beträchtlich gestört sein kann, wodurch die Auskünfte, die das Fernsehbild erteilt, reduziert werden, und der Kontrast wenigstens stellenweise abnimmt.

Die Erfindung bezweckt die Beseitigung des Nachteiles dieser stellenweisen Kontrastabnahme. Dazu wird gemäss der Erfindung ein System der eingangs erwähnten Art gekennzeichnet durch eine zwischen der Röntgenquelle und dem Körper angeordnete Platte, die eine über ihre Oberfläche variierende Röntgenstrahlungsdurchlässigkeit zur räumlichen Codierung der Röntgenstrahlung aufweist, und durch zu der Videokette gehörende

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Organe zu einer solchen Decodierung des von den Abtastorganen gegebenen Signals, dass in dem durch die Wiedergabeorgane erzeugten Bild der Einfluss von in dem Körper erzeugter Streustrahlung im wesentlichen eliminiert ist.

Gemäss einer näheren Ausarbeitung nach der Erfindung wird das System der eingangs erwähnten Art dadurch gekennzeichnet, dass die Platte aus parallelen streifenförmigen Teilen besteht, wobei die Streifen jeweils abwechseld einen hohen und einen niedrigen Durchlässigkeitskoeffizienten aufweisen; und dass der Röntgenschirm durch die Abtastorgane in einer dichtung, im wesentlichen senkrecht, zu den Streifen der Platte abgetastet werden kann.

Weiter wird gemäss der Erfindung ein solches System dadurch gekennzeichnet, dass die Organe zum Decodieren des von den Abtastorganen gegebenen Signals eine mit einer durch die Platte bestimmten Periodizität gesteuerte Integrier- und Halteschaltung umfassen zur periodischen Mittelwertbildung des Signals; erste Klemmungsmittel zum mit derselben Periodizität Klemmen des Signals auf das Referenzpotential; eine Halteschaltung, die mit derselben Periodizität wirksam sein kann; zweite Klemmungsmittel zum mit derselben Periodizität Klemmen des von den Abtastorganen gegebenen Signals mit dem Ausgangssignal der Halteschaltung; und gesteuerte Verstärkungsorgane zum mit derselben Periodizität abwechselend mit einem ersten und einem zweiten Verstärkungsfaktor Verstärken des von den zweiten Klemmungsmitteln gegebenen Signals zur Ausgleichung der von den Streifen verursachten Abschwächungen. V

Gemäss einer noch weiteren Ausarbeitung des Erfindungsgedankens wird ein solches System dadurch gekennzeichnet, dass für- die periodische Steuerung der Integrier- und Halteschaltung, der ersten Klemmungsmittel, der Halteschaltung, der zweiten Klemmungsmittel und der Verstärkungsorgane ein von dem von den Abtastorganen gegebenen Signal hergeleitetes Referenzschaltsignal angewendet werden kann, wozu das System weiter gekennzeichnet wird durch eine Kette zum Bilden des Referenzschaltsignals aus dem von den Abtastorganen gegebenen Signal, umfassend

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einen ersten Verstärker, der mittels einer Verzögerungslinie gegengekoppelt ist mit einer Verzögerungszeit, die der halben Periode der von den Streifen bestimmten Periodizität gleich ist; einen mit dem Ausgang des ersten Verstärkers gekoppelten zweiten Verstärker, der mitgekoppelt ist mittels einer Verzögerungslinie mit einer Verzögerungszeit einer einzigen Linienzeit der Abtastorgane; und eine mit dem Ausgang des zweiten Verstärkers gekoppelte Trigger-Schaltung zur Bildung eines endgültigen blockförmigen Referenzschaltsignals.

Im Nachstehenden wird die Erfindung unter Hinweis auf die beigelegten Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben.

Es zeigen?

Fig. 1 schematisch ein System gemäss der Erfindung;

Fig. 2 einige Signalformeh, die in dem erfindungsgemässen System vorkommen können;

Fig. 3 schematisch eine Vorrichtung zum Decodieren des von den Abtastorganen gegebenen Signals; und

Fig.' 4 schematische eine Vorrichtung zum Bilden eines Referenzschaltsignals zur Anwendung für die Steuerung der Vorrichtung nach Fig. J.

Fig. 1 zeigt eine Röntgenquelle 1, die Röntgenstrahlen 2 aussenden kann, die auf einem Schirm 3 eines Röntgenbildverstärkers 4 abgefangen werden können.

Zwischen die Quelle 1 und den Schirm 3 kann ein zu durchstrahlender Körper 5, z.B. ein Patient aufgestellt werden. Zwischen dem Körper und dem Schirm 3 kann sich ein kollimierendes Bleilamellengitter 6 befinden, wie nach der bekannten Technik oft angewendet wird zum Reduzieren des Effektes der Streustrahlung. In der Figur ist die in dem Körper 5 erzeugte Streustrahlung bei ¹J schematisch dargestellt.

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Die Wirkung des kollimierenden Bleilamellengitters 6 beruht auf der Tatsache, dass die Streustrahlung 7 im wesentlichen unter einem schärferen Winkel auf den Schirm einfallen wird als die primäre Strahlung 2. Die Bleilamellen verlaufen mit der langen schmalen Seite parallel zu dem Schirm 3 und können dadurch mit der breiten Seite die Streustrahlung teilweise abfangen, während die primäre Strahlung zwischen die Bleilamellen hindurch den Schirm 3 erreichen kann. Zur Vergrösserung des Prozentsatzes der von den Bleilamellen abgefangenen Streustrahlung wären die Lamellen zu verbreitern. Dann wäre jedoch aus konstruktiven Gründen auch die Dicke der Lamellen zu vergrössern, wodurch die Lamellen auch wieder mehr primäre Strahlung abfangen würden.

Zur Beseitigung dieses Problems ist weiter zwischen der Röntgenquelle T und dem Körper 5 eine Platte 8 angeordnet. Diese Platte 8 dient zur räumlichen Codierung der primären Röntgenstrahlung 2. Dazu besitzt die Platte 8 einen räumlich variierenden Transmissionsfaktor. Die Platte 8 kann z.B. in regelmässigem Abstand voneinander liegende streifenförmige Bereiche mit einem niedrigeren Transmissionsfaktor als die übrigen Bereiche enthalten. Die Platte kann jedoch auch ein Gitter aus parallelen mit einem Zwischenraum angeordneten Streifen _ sein. Die Streifen ergeben nach einer Vorzugsausführungsform für Röntgenstrahlung eine Transmission von 50*/ο.

Durch das Vorhandensein der Platte 8 wird, wie schon bemerkt, die primäre Röntgenstrahlung räumlich codiert, aber die Streustrahlung nicht. Dadurch ist es im Prinzip möglich, in einer auf den Bildverstärker 4 folgenden Videokette 9 zwischen dem durch die primäre Strahlung verursachten Signal und dem Streustrahlungsanteil zu diskriminieren. Auch kann dabei die durch die Platte 8 verursachte visuell störende Rasterstruktur aus dem Bild eliminiert werden.

Zur Erläuterung ist in Fig. 2 ein Beispiel einer einzigen Linie eines durch Abtastung des Schirms 3 erhaltenen Videosignals gezeichnet. Die Abtastung erfolgt' senkrecht zu den Streifen des Gitters 8. Figur 2a zeigt den Verlauf der Transmission eines möglichen Körpers. Dies ist die Form, die das Videosignal haben sollte. Figur 2b zeigt

einen möglichen Amplitudenverlauf der Streustrahlung. Wenn die primäre Strahlung durch die Platte 8 (Modulationstiefe z.B. 5O',&) räumlich codiert ist, entsteht ein gesamtes Videosignal nach Fig. 2c.

Das in Fig. 2d wiedergegebene Signal kann durch phasensynchrone Mittelwertbildung der schräg verlaufenden Teile des Signals nach Fig. 2c mit der räumlichen Codierung erhalten werden. Das in dieser Weise erhaltene Signal kann synchron geklemmt werden und auch einem Haltevorgang unterzogen werden, wodurch das Signal nach Fig. 2e erhalten wird. Durch Klemmung des Signals nach Fig. 2c auf das Signal nach Fig. 2e entsteht das Signal nach Fig. 2f. Dieses Signal ist schon befreit von dem Streustrahlungsanteil, während das Signal noch wohl die räumliche Codierung enthält. Wenn nun das Signal nach Fig. 2f synchron mit der periodischen Abschwächung der Platte verstärkt wird, entsteht das gewünschte Signal, das frei von Streustrahlung ist, und das in Fig. 2g wiedergegeben wird. Nur an den Stellen, wo sich das Streustrahlenniveau ändert, verbleibt eine geringe Kräuselung. Diese Kräuselung wird jedoch im allgemeinen minimal bleiben, weil der Wert der Streustrahlung sich nach der Regel nur äusserst allmählich ändert.

Einige Vorteile des beschriebenen Decodierprinzips sind, dass in hohem Masse eine Unterdrückung der Linienstruktur der Platte 8 erhalten wird, so dass öine verhältnismässig niedrige Codierfrequenz angewendet werden kann, so dass ein zuverlässiges phasensynchrones Referenzsignal in einer noch zu beschreibenden Weise hergeleitet werden kann. Figur 3 zeigt schematisch eine Vorrichtung zum Bilden des endgültigen Videosignals aus dem von den Abtastorganenen gegebenen Signal. Das Eingangssignal nach Fig. 2c wird zunächst einer Integrier- und Halteschaltung 30 zugeführt, welche durch ein einer Klemme 31 zugeführtes phasensynchrones Referenzsignal gesteuert wird, so dass alle hochfrequenten Komponenten in den Teilen des Signals, die den Streifen bzw. den zwischen den Streifen liegenden Bereichen der Platte entsprechen, 8 entfernt werden. Dadurch entsteht das Signal nach Fig. 2d. Dieses Signal wird sodann von einer wieder durch das phasensynchrone Referenz-Signal gesteuerten Klemmungsvorrichtung 32 geklemmt, wobei die niedrigen Horizontal teile des Signals nach Fig. 2d jeweils auf das Efullniveau gebracht werden. Die Klemmungsvorrichtung 32 ist mit einer Halteschaltung

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53 verbunden, die durch das phasensynchrone Referenzsignal gesteuert wird,-wodurch die Offnungen in dem geklemmten Signal ausgefüllt werden und am Ausgang der Halteschaltung 33 das Signal nach Fig. 2e erhalten wird.

Das jetzt erhaltene Signal wird dann einer zweiten synchronen Klemmungsvorrichtung 34 zugeführt, die hinwieder durch das phasensynchrone Referenzsignal gesteuert wird. Die Elemmungsvorrichtung 34 kann das über eine Leitung 35 einkommende Videosignal Fig. 2c) synchron auf das Signal nach Fig. 2e klemmen, wodurch ein von Streustrahlung befreites, jedoch wohl durch die Platte codiertes Signal entsteht (Fig. 2f). Das Signal Fig. 2f kann jetzt einem Verstärker 36 zugeführt werden, dessen Verstärkung durch das phasensynchrone Referenzsignal gesteuert wird, wodurch die von der Platte gegebene Codierung behoben wird. Diese Steuerung der Verstärkung kann z.B. mittels eines Schaltorgans 37 erfolgen, das jeweil in eine solche Stellung gebracht wird, dass durch die zugehörige Verstärkung die durch die Platte 8 verursachte periodische Abschwächung behoben wird.

Fig. 4 zeigt eine Vorrichtung zur Bildung des phasensynchronen Referenzsignals. Dieses Signal kann vorteilhafterweise aus dem Videosignal selbst hergeleitet werden. Dies ist also das in Fig. 2c wiedergegebene Signal. Dieses Videosignal wird einer Eingangsklemme 4O eines mittels einer Verzögerungslinie 4I gegengekuppelten ersten Verstärkers 42 zugeführt. Die Verzögerungslinie 4I ⁿat eine Verzögerungszeit, die der halben Periode der angewendeten Platte 8 gleich ist. Dadurch wird in Horizontalrichtung eine Mittelwertbestimmung erhalten. Dies ist notwendig, damit man auch in sehr "dunkelen" Partien und inmitten einer Bildinformation oder eines Rausches über ein brauchbares Signal verfügen kann.

Es ist gegebenenfalls auch möglich, den Verstärker 42 mittels einer Verzögerungslinie mitzukoppeln, die eine Verzögerung einer ganzen Anzahl ganzer Perioden erteilt.

TJm auch in Vertikalrichtung eine Mittelwertbildung zu erhalten, ist ein mi-t dem Ausgang des ersten Verstärkers 42 verbundener zweiter Verstärker 43 vorgesehen. Der Verstärker 43 ist mittels einer

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Verzögerungslinie 44 mitgekoppelt.

.Die Verzögerungslinie 44 hat eine Verzögerungszeit, die einer Linienzeit gleich ist.

Schliesslich wird das Ausgangssignal des zweiten Verstärkers einer Triggerschaltung 45 zugeführt zur Bildung eines blockförraigen Schaltsignals 46, das der Klemme 3I nach Fig. 3 zugeführt wird.

Die Zuverlässigkeit des erhaltenen Referenzsignals 46 ist u.a. von der räumlichen Codierreferenz der Platte 8 abhängig. Je nachdem die Codierfrequenz niederiger ist, nimmt die Zuverlässigkeit des Referenzsignals zu, aber die Amplitude der Kräuselung in dem Signal nach Fig. 2g nimmt dann auch zu.

In der Praxis ist ein Kompromiss zu machen, wobei die Frequenz a.B. zwischen 100 kHz und 3 MHz liegt, ausgehend von üblichen Video-Abtastnormen.

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Claims

ANSPRUECHE.

1.)System zur Bildung einer Videowiedergabe eines Röntgenschattenbildes eines Körpers, mit einer Röntgenquelle, einem Röntgenschirm und einer Videokette mit Abtastorganen und Wiedergabeorganen, gekennzelehnet durch eine zwischen der Röntgenquelle und dem Körper angeordnete Platte, die eine über ihre Oberfläche variierende Röntgenstrahlungsdurchlässigkeit zur räumlichen Codierung der Röntgenstrahlung aufweist, und durch zu der Videokette gehörende Organe zu einer solchen Decodierungdes von den Abtastorganen gegebenen Signals, dass in dem durch die Wiedergabeorgane erzeugten Bild der Einfluss von in dem Körper erzeugter Streustrahlung im wesentlichen eliminiert ist.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte aus parallelen streifenförmigen Teilen besteht, wobei die Streifen jeweils abwechseld einen hohen und einen niedrigen Durchlässigkeitskoeffizienten aufweisen; und dass der Röntgenschirm durch die Abtastorgane in einer Richtung, im wesentlichen senkrecht, zu den Streifen der Platte abgetastet werden kann.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Organe zum Decodieren des von den Abtastorganen gegebenen Signals eine mit einer durch die Platte bestimmten Periodizität gesteuerte Integrier- und Halteschaltung umfassen zur periodischen Mittelwertbildung des Signals; erste Klemmungsmitte]. zum mit derselben Periodizität Klemmen des Signals auf das Referenzpotential; eine Halte-

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schaltung, die mit derselben Periodizität wirksam sein kann; zweite Klemmungsmittel zxun. mit derselben Periodizität Klemmen des von den Abtastorganen gegebenen Signals mit dem Ausgangssignal der Halteschaltung; und gesteuerte Verstärkungsorgane zum mit derselben Periodizität abwechselend mit einem ersten und einem zweiten Verstärkungsfaktor Verstärken des von den zweiten Klemmungsmitteln gegebenen Signals zur Ausgleichung der von den Streifen verursachten Abschwächungen.

4. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte ein Gitter, bestehend aus in regelmässigem Abstand voneinander angeordneten-Streifen, die für Röntgenstrahlung eine Transmission ^I haben, umfasst.

5. System nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass für die periodische Steuerung der Integrier- und Halteschaltung, der ersten Klemmungsmittel, der Halteschaltung, der zweiten Klennnungsri.ittel und der Verstärkungsorgane ein von dem von den Abtastorganen gegebenen Signal hergeleitetes Referenzschaltsignal angewendet werden kann,

6. System nach Anspruch 5» gekennzeichnet durch eine Kette zum Bilden des Referenzachaltsignals aus dem von den Abtastorgar.en gegebenen Signal, umfassend einen ersten Verstärker, der mittels einer Varzögerungslinie gegengekoppelt ist rrit einer Verzögerungszeit, die der halben Periode der von den Streifen bestiriEten Periodizität gleich ist; einen mit dem Ausgang des ersten Verstärkers gekoppelten zweiten Verstärker, der mitgekoppelt ist mittels einer Verzögerunrslinie nit einer Verzogerungszeit einer einzigen Linienzeit der Abtastorgane; und eine mit dem Ausgang des zweiten Verstärkers gekoppelte Trigger-Schaltung zur Bildung eines endgültigen blockförmigem Referenzschaltsignals.

7» System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, djss iie Verzögerungslinie des ersten Verstärkers eine Verzögerun-rszeit 'η?Λ. die eine ganze Anzahl ganzer Perioden der vor. den Streifer, bestinr-.-en Fericdizität gleich ist, wobei der Verstärker mittels der Verzöirerungslinie ir.itgekoppelt ist.

PATENTANWÄLTE

OR -IMG. H. FINCKE, DIPi..-IN5·

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