DE3415760A1

DE3415760A1 - X-ray diagnostics device for digital subtraction angiography

Info

Publication number: DE3415760A1
Application number: DE19843415760
Authority: DE
Inventors: Jörg Dipl.-Ing. 8520 Erlangen Haendle; Wolfgang Dipl.-Ing. 8500 Nürnberg Maaß
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 1984-04-27
Filing date: 1984-04-27
Publication date: 1985-10-31

Abstract

This diagnostics device comprises an X-ray image intensifier television chain which exhibits an X-ray image intensifier, a television camera for recording the X-ray image intensifier output images, a control generator (8) for the television chain, a processing circuit and a monitor, the processing circuit containing one branch each for a frame without contrast medium and for a frame with contrast medium, having one frame buffer (14, 15) each and one circuit arrangement each for reducing the picture noise and a subtraction stage (18), connected to these branches, for forming the difference between the frame with contrast medium and the frame without contrast medium, in which a multiplication stage (11) and an addition stage (13) are connected in series into the branch for the frame with contrast medium between television camera and second frame buffer (15), the output of the frame buffer (15) is fed back to the second input of the addition stage, a further multiplication stage (17) is arranged between the second frame buffer (15) and the subtraction stage (18) and the control generator (8) is connected to the further multiplication stage (17) via a counter (20) for setting the multiplier. <IMAGE>

Description

Röntgendiagnostikeinrichtung für Digitale Subtraktions-X-ray diagnostic equipment for digital subtraction

angiographie Die Erfindung betrifft eine Röntgendiagnostikeinrichtung für Digitale Subtraktionsangiographie mit einer Röntgenbildverstärker-Fernsehkette, die einen Röntgenbildverstärker, eine auf den Ausgangsleuchtschirm des Röntgenbildverstärkers ausgerichtete Fernsehkamera zur Aufnahme der Röntgenbildverstärker-Ausgangsbilder, einen Steuergenerator für die Fernsehkette, eine Verarbeitungsschaltung und einen Monitor aufweist, wobei die Verarbeitungsschaltung einen Zweig für ein Leerbild mit einem ersten Bildspeicher und einer ersten Schaltungsanordnung zur Reduzierung des Bildrauschens, einen Zweig für ein Füllungsbild mit einem zweiten Bildspeicher und einer zweiten Schaltungsanordnung zur Reduzierung des Bildrauschens und eine an diese Zweige angeschlossene Subtraktionsstufe zur Differenzbildung des Füllungs- und Leerbildes enthält. Eine derartige Vorrichtung dient zur Darstellung von Blutgefäßen, die im Röntgenbild nur schlecht zu erkennen sind oder von Knochenstrukturen überlagert werden.angiography The invention relates to an X-ray diagnostic device for digital subtraction angiography with an X-ray image intensifier television chain, one on the X-ray image intensifier, one on the luminescent screen of the X-ray image intensifier Aligned television camera for recording the X-ray image intensifier output images, a control generator for the television chain, a processing circuit and a Monitor, wherein the processing circuit has a branch for an empty image with a first image memory and a first circuit arrangement for reduction of the image noise, a branch for a filling image with a second image memory and a second circuit arrangement for reducing the image noise and a Subtraction stage connected to these branches for the formation of the difference in the filling and empty image. Such a device is used to display blood vessels, which are difficult to see in the X-ray or which are overlaid by bone structures will.

In der Zeitschrift "Electromedica" Nr. 51 (1983), Heft 1, Seiten 20 bis 31, ist eine Subtraktionsvorrichtung beschrieben, bei der in Bildspeichern Röntgenbilder eingelesen werden, die durch gleitende gewichtete Mittelwertbildung mehrerer aufeinanderfolgender Röntgenbilder einen verringerten Rauschanteil aufweisen. Hierzu wird das Videosignal der Fernsehkamera in einer ersten Multiplikationsstufe mit einem Faktor l/K multipliziert und in einer Additionsstufe mit einem gespeicherten, vorhergehenden Videosignal addiert, das mit einem Faktor (K-1)/K multipliziert wurde. Da der Faktor K im allgemeinen groß, beispielsweise 32, gewählt wird, wird zu einem großen gespeicherten Anteil (31/32) ein kleiner Anteil (1/32) des aktuellen Videosignales addiert. Dadurch wird eine Integration über eine feste Anzahl von Bildern erreicht, die durch den Faktor K vorgegeben ist.In the magazine "Electromedica" No. 51 (1983), issue 1, pages 20 to 31, a subtraction device is described in which X-ray images are stored in image memories are read in by sliding weighted averaging of several consecutive X-ray images have a reduced noise component. The video signal is used for this the television camera is multiplied by a factor l / K in a first multiplication stage and in an addition stage with a stored, preceding one Video signal added, which was multiplied by a factor (K-1) / K. Because the factor K is chosen to be generally large, e.g. 32, becomes a large stored Part (31/32) a small part (1/32) of the current video signal is added. Through this an integration is achieved over a fixed number of images that are generated by the Factor K is given.

Von dem in dem einen Bildspeicher enthaltenen Videosignal, das gemäß der Digitalen Subtraktionsangiographie einem Leerbild entspricht, wird in einer nachgeschalteten Subtraktionsstufe das in einem anderen Bildspeicher eingelesene aktuelle, den Kontrastmittelfluß darstellende Videosignal subtrahiert.From the video signal contained in the one frame memory, which according to the digital subtraction angiography corresponds to a blank image, is in a downstream subtraction stage reads into another image memory current video signal representing the contrast medium flow is subtracted.

Anstelle dieser gleitenden gewichteten Mittelwertbildung kann in vielen Fällen der Angiographie die ebenfalls in dem obengenannten Artikel beschriebene reine Addition der Videosignale zweckmäßiger sein, beispielsweise wenn ein gleichmäßiger Kontrastmittelfluß über einen längeren Zeitabschnitt zu erfassen ist. Dabei ist aber eine Mitbeobachtung der Subtraktionsszene am Monitor nicht mehr möglich, da die Anfangssignale nur sehr klein sind. Erst bei einer Addition einer großen Anzahl von Videosignalen wird auf dem Monitor langsam das Leerbild in ein Subtraktionsbild übergehen, das erst nach Beendigung der Aufnahme nur die vollständigen Differenzsignale wiedergibt.Instead of this sliding weighted averaging, many Cases of angiography also described in the above article pure addition of the video signals may be more useful, for example if a more uniform Contrast medium flow is to be recorded over a longer period of time. It is but it is no longer possible to watch the subtraction scene on the monitor, because the initial signals are only very small. Only when adding a large number of video signals slowly turns the empty image into a subtraction image on the monitor pass over, that only the complete difference signals after the end of the recording reproduces.

Die Erfindung geht von der Aufgabe, eine Röntgendiagnostikeinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine Mitbeobachtung der vollständigen Subtraktionsszene bei reiner Addition ermöglicht.The invention is based on the object of an X-ray diagnostic device of the type mentioned at the outset to create a co-observation of the complete Subtraction scene enabled with pure addition.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in den Zweig für das Füllungsbild zwischen Fernsehkamera und zweitem Bildspeicher eine Multiplikationsstufe und eine Additionsstufe in Reihe geschaltet sind, daß der Ausgang des Bildspeichers auf den zweiten Eingang der Additionsstufe zurückgekoppelt ist, daß zwischen dem zweiten Bildspeicher und der Subtraktionsstufe eine weitere Multiplikationsstufe angeordnet ist und daß der Steuergenerator mit der weiteren Multiplikationsstufe über einen Zähler zur Einstellung des Multiplikators verbunden ist. Dadurch wird erreicht, daß zu Beginn der Szene das aktuelle Videosignal mit einem großen Faktor multipliziert wird, der nach Ablauf der Szene auf eins herabsinkt, so daß während der gesamten Beobachtungszeit das aktuelle Videosignal auf dem gleichen Pegel wie das gespeicherte, dem Leerbild entsprechende Videosignal bleibt und auf dem Monitor ein Subtraktionsbild zu sehen ist.The object is achieved in that in the branch a multiplication stage for the filling image between the television camera and the second image memory and an addition stage are connected in series that the output of the image memory is fed back to the second input of the addition stage that between the second image memory and the subtraction stage a further multiplication stage is arranged and that the control generator with the further multiplication stage connected via a counter for setting the multiplier. This will achieves that at the beginning of the scene the current video signal with a large factor is multiplied, which drops to one after the end of the scene, so that during the entire observation time the current video signal at the same level as the stored video signal corresponding to the blank remains and remains on the monitor a subtraction image can be seen.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Röntgendiagnostikeinrichtung, und Fig. 2 ein Blockschaltbild der Verarbeitungsschaltung der Röntgendiagnostikeinrichtung gemäß Figur 1.The invention is based on an embodiment shown in the drawing explained in more detail. 1 shows a block diagram of an X-ray diagnostic device according to the invention, and FIG. 2 shows a block diagram of the processing circuit of the X-ray diagnostic device according to Figure 1.

In der Figur 1 ist eine Röntgendiagnostikeinrichtung mit einer von einem Hochspannungsgenerator 1 gespeisten Röntgenröhre 2 dargestellt, in derem Strahlengang sich ein Patient 3 befindet. Ein im Strahlengang nachfolgen- der Röntgenbildverstärker 4 wandelt das Strahlenbild in ein sichtbares Bild um, das von einer mit dem Röntgenbildverstärker 4 verbundenen Fernsehkamera 5 abgetastet und in ein Videosignal umgewandelt wird. Der Ausgang der Fernsehkamera 5 ist mit einer Verarbeitungsschaltung 6 verbunden, deren Ausgangssignal auf einem Monitor 7 dargestellt wird. Ein Steuergenerator 8 steuert die Synchronisation und die zeitlichen Funktionsabläufe der Fernsehkamera 5, der Verarbeitungsschaltung 6 und des Monitors 7.In the figure 1 is an X-ray diagnostic device with one of an X-ray tube 2 fed to a high-voltage generator 1, in whose beam path there is a patient 3. A following in the beam path the X-ray image intensifier 4 converts the radiation image into a visible image, the scanned by a television camera 5 connected to the X-ray image intensifier 4 and converted into a video signal. The output of the television camera 5 is with a processing circuit 6 connected, the output signal on a monitor 7 is shown. A control generator 8 controls the synchronization and the timing Operations of the television camera 5, the processing circuit 6 and the monitor 7th

Der in Figur 2 dargestellten Verarbeitungsschaltung 6 wird das Videosignal der Fernsehkamera 5 zugeführt, das in einem die Eingangsstufe bildenden Analog/Digital-Wandler (A/D-Wandler 9) digitalisiert wird. Der Ausgang des A/D-Wandlers 9 ist mit zwei Multiplikationsstufen 10 und 11 verbunden, an deren Ausgänge je eine Additionsstufe 12 und 13 angeschlossen ist. Die Ausgänge der Additionsstufen 12 und 13 sind mit je einem Bildspeicher 14 und 15 verbunden. Der Ausgang des ersten Bildspeichers 14 ist über eine dritte Multiplikationsstufe 16 mit dem zweiten Eingang der zweiten Additionsstufe 12 verbunden. Der Ausgang des zweiten Bildspeichers 15 ist direkt an dem zweiten Eingang der zweiten Additionsstufe 13 und einer vierten Multiplikationsstufe 17 angeschlossen. Die Ausgangssignale des ersten Bildspeichers 14 und der vierten Multiplikationsstufe 17 werden in einer Subtraktionsstufe 18 voneinander subtrahiert, die mit einem Digital/Analog-Wandler (D/A-Wandler 19) verbunden ist.The processing circuit 6 shown in Fig. 2 receives the video signal the television camera 5 supplied, which in an analog / digital converter forming the input stage (A / D converter 9) is digitized. The output of the A / D converter 9 is two Multiplication stages 10 and 11 connected, each with an addition stage at their outputs 12 and 13 is connected. The outputs of the addition stages 12 and 13 are with one image memory 14 and 15 each connected. The output of the first image memory 14 is via a third multiplication stage 16 with the second input of the second Addition stage 12 connected. The output of the second image memory 15 is direct at the second input of the second addition stage 13 and a fourth multiplication stage 17 connected. The output signals of the first image memory 14 and the fourth Multiplication stage 17 are subtracted from each other in a subtraction stage 18, which is connected to a digital / analog converter (D / A converter 19).

Auf dem daran angeschlossenen Monitor 7 wird das Differenzbild dargestellt. Die beiden Bildspeicher 14 und 15 sind mit ihrem Takteingang an dem Steuergenerator 8 angeschlossen. Weiterhin ist ein Zähler 20 mit dem Steuergenerator 8 verbunden, dessen Ausgang an der vierten Multiplikationsstufe 17 angeschlossen ist.The difference image is displayed on the monitor 7 connected to it. The two image memories 14 and 15 are connected to the control generator with their clock input 8 connected. Furthermore, a counter 20 is connected to the control generator 8, the output of which is connected to the fourth multiplication stage 17.

Zu Beginn der Untersuchung wird in dem ersten Bildspeicher 14 ein über mehrere Bilder, die vor der Injektion eines Kontrastmittels aufgenommen wurden, integriertes Videosignal eingespeichert, das einem Leerbild oder einer Maske entspricht. Hierbei werden, wie bereits beschrieben, das aktuelle Videosignal in der Multiplikationsstufe 10 mit dem Faktor l/K1 und das in dem Bildspeicher 14 enthaltene Videosignal in der Multiplikationsstufe 16 mit dem Faktor (K1-l)/K1 multipliziert.At the beginning of the examination, a is in the first image memory 14 over several images that were taken before the injection of a contrast agent, stored integrated video signal, which corresponds to a blank image or a mask. As already described, the current video signal is used in the multiplication stage 10 with the factor l / K1 and the video signal contained in the image memory 14 in the multiplication stage 16 multiplied by the factor (K1-l) / K1.

Diese gleitende gewichtete Mittelwertbildung stört bei der Leerbildaufnahme nicht, da hier im wesentlichen nur stationäre Zustände auftreten.This sliding weighted averaging interferes with the recording of empty images not, since essentially only stationary states occur here.

Nach der Injektion des Kontrastmittels wird der Speichervorgang in dem zweiten Bildspeicher 15 durch Betätigung einer an dem Steuergenerator 8 angebrachten Taste 21 gestartet. Weist der zweite Bildspeicher 15 die gleiche Speicherkapazität wie der erste Bildspeicher 14 auf, so wird das aktuelle Videosignal in der zweiten Multiplikationsstufe 11 mit einem Faktor 1/K2 multipliziert, für den K2 » K1 gilt. Durch den Druck der Taste 21 wird gleichzeitig der Zähler 20 auf seinen maximal möglichen, durch einen Einsteller 22 wählbaren Stand gebracht, so daß der Multiplikator der vierten Multiplikationsstufe 17 seinen höchsten Wert (K2) aufweist und in der Subtraktionsstufe 18 gleich große Signale subtrahiert werden können. Mit jeder weiteren Einspeicherung eines Bildes in den zweiten Bildspeicher 15 wird der Zählerstand des Zählers 20 entsprechend der in den zweiten Bildspeicher 15 eingelesenen Anzahl von Röntgenbildern verringert, so daß das in dem Bildspeicher 15 anwachsende Videosignal mit einem immer kleiner werdenden Faktor multipliziert wird. Dadurch bleiben auch weiterhin die der Subtraktionsstufe 18 zugeführten Videosignale in den sich nicht ändernden Bereichen gleich. Der Differenzan- teil der nicht gleichbleibenden Bereiche wird durch die Multiplikation in der vierten Multiplikationsstufe 17 derart verstärkt, daß während der gesamten Beobachtungszeit auf dem Monitor 7 ein deutlich sichtbares Subtraktionsbild dargestellt und der Verlauf und das zeitliche Anwachsen des Kontrastmittels verfolgt werden können.After the injection of the contrast medium, the storage process is carried out in the second image memory 15 by actuation of an attached to the control generator 8 Button 21 started. The second image memory 15 has the same storage capacity like the first image memory 14, the current video signal is in the second Multiplication level 11 multiplied by a factor of 1 / K2, for which K2 »K1 applies. By pressing the button 21, the counter 20 is at its maximum at the same time possible, brought by an adjuster 22 selectable level, so that the multiplier the fourth multiplication stage 17 has its highest value (K2) and in the Subtraction stage 18 signals of the same size can be subtracted. With each other Storing an image in the second image memory 15 is the counter reading of the counter 20 according to the number read into the second image memory 15 of X-ray images is reduced, so that the video signal growing in the image memory 15 is multiplied by an ever decreasing factor. This will also stay continue to the subtraction stage 18 supplied video signals in the not changing areas the same. The difference part of the inconsistent Ranges become such by the multiplication in the fourth multiplication stage 17 reinforced that during the entire observation time on the monitor 7 a clearly visible subtraction image and the course and the temporal increase the contrast agent can be tracked.

Hat nun der Stand des Zählers 20 den Wert eins erreicht, wird der Speichervorgang automatisch gestoppt. Er kann aber auch bereits vorher manuell durch Betätigung einer weiterer Taste 23 angehalten werden, wenn der Beobachter erkannt hat, daß das Kontrastmittel bereits das Fernsehbild verlassen hat.If the status of the counter 20 has now reached the value one, the Saving process stopped automatically. But he can also do this manually beforehand Pressing another key 23 can be stopped when the observer is recognized has that the contrast agent has already left the television picture.

1 Patenanspruch 2 Figuren - Leerseite -1 patent claim 2 figures - blank page -

Claims

X-ray diagnostic device for digital subtraction angiography with an X-ray image intensifier television chain that includes an X-ray image intensifier (4), a television camera aligned with the output fluorescent screen of the X-ray image intensifier (4) (5) a control generator for recording the X-ray image intensifier output images (8) for the television chain, a processing circuit (6) and a monitor (7) having, the processing circuit (6) having a branch for a blank image with a first image memory (14) and a first circuit arrangement for reduction of the image noise, a branch for a filling image with a second image memory (15) and a second circuit arrangement for reducing the image noise and a subtraction stage (18) connected to these branches for forming the difference of the filling and empty image, which is d u r c h e -k e n n n z e i c h n e t that in the branch for the filling image between the television camera (5) and the second image memory (15) a multiplication stage (11) and an addition stage (13) connected in series are that the output of the image memory (15) to the second input of the addition stage is fed back that between the second image memory (15) and the subtraction stage (18) a further multiplication stage (17) is arranged and that the control generator (8) with the further multiplication stage (17) via a counter (20) for setting of the multiplier is connected.