DE19755764C2

DE19755764C2 - Verfahren zum Betrieb einer Röntgendiagnostikeinrichtung mit einer Röntgenbildwandler-Fernsehkette und Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens

Info

Publication number: DE19755764C2
Application number: DE1997155764
Authority: DE
Inventors: Juergen Ziehm
Original assignee: Instrumentarium Imaging Ziehm GmbH
Current assignee: Ziehm Imaging GmbH
Priority date: 1997-12-16
Filing date: 1997-12-16
Publication date: 2003-07-31
Anticipated expiration: 2017-12-17
Also published as: DE19755764A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Röntgendiagnostikeinrichtung mit einer Röntgenbildwandler-Fernsehkette und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Aus der Patentliteratur sind Verfahren und Vorrichtungen zur Primärstrahlenblendensteuerung bei Röntgendiagnostikeinrichtungen bekannt.

Die deutsche Offenlegungsschrift DE 42 24 615 A1 betrifft eine Röntgendiagnostikeinrichtung mit Bildverstärker-Fernsehkette, bei der eine Drehung eines auf einem Monitor dargestellten Röntgenbildes durch motorische Drehung der Bildaufnahmeeinheit am Ausgangsfenster des Röntgenbildverstärkers um dessen Achse bewerkstelligt wird. Es ist vorgesehen, mittels Bedienelementen eines Bedientableaus den Betrag und die Richtung der gewünschten Drehung in eine Steuerung einzugeben. Beim nächsten Einschalten der Röntgenstrahlung wird von der Fernsehkamera ein verdrehtes Röntgenbild aufgenommen und auf dem Monitor dargestellt. Ferner ist eine motorisch einstellbare Primärstrahlenblende am Röntgenstrahler zur Eingrenzung des interessierenden Bereiches des Röntgenbildes auf dem Monitor vorgesehen. Diese Röntgendiagnostikeinrichtung weist den Nachteil auf, daß die Kontrolle der über das Eingabetableau eingegebenen Bilddrehung erst nach einem erneuten Einschalten von Röntgenstrahlung erfolgen kann.

Die deutsche Patentschrift DE 41 06 595 C1 beschreibt eine Steuerung, bei der die Primärstrahlenblenden und die Kamera synchron gedreht werden.

Die deutsche Offenlegungsschrift DE 33 30 552 A1 beschreibt eine Steuerung zur synchronen Drehung von Kamera und Patientenliege.

Das US-Patent US 5 664 000 A beschreibt eine Steuerung für eine Primärstrahlenblende, bei der der interessierende Bildbereich auf dem Monitor aus der Grauwertverteilung ermittelt wird und die Stellung der Primärstrahlenblenden automatisch aus den Bilddaten errechnet wird.

Einstellbare Primärstrahlenblenden sind ferner aus den Patentdokumenten DE 42 39 825 C1, DE 36 21 868 A1, DE 196 08 862 A1, DE 34 36 866 C2 und DE 44 37 969 A1 bekannt.

Die Erzeugung digitaler Röntgenbilder und Bildspeicher für Röntgenbilder sind beispielsweise in den Patentdokumenten DE 41 37 724 C2, DE 44 02 240 A1 und DE 43 40 228 A1 beschrieben.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein weiteres, kostengünstig realisierbares Verfahren zum Betrieb einer Röntgendiagnostikeinrichtung mit einer Röntgenbildverstärker-Fernsehkette zur Verfügung zu stellen, bei der eine gewünschte Drehung des Röntgenbildes auf dem Monitor durch Bearbeitung des mit einer feststehenden Fernsehkamera aufgenommenen Durchleuchtungsbildes in einem Bildbearbeitungsrechner aus einem Röntgenspeicherbild ohne Anwesenheit von Röntgenstrahlung gewonnen wird. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, die Einstellung der Primärstrahlenblende durch eine Steuerung und durch Setzen von entsprechenden Zeigern auf dem Monitorbild vorzunehmen.

Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß eine Röntgendiagnostikeinrichtung mit einer Röntgenbildwandler-Fernsehkette, einer mehrfach verstellbaren Primärstrahlenblende an der Röntgenstrahlenquelle, einer Fernsehkamera am Ausgangsfenster des Röntgenbildwandlers, einem Bildbearbeitungsrechner mit Bildspeicher, einem Monitor, einer Steuerung und einem Bedientableau ausgerüstet ist und daß die Primärstrahlenblende durch Positionieren von Zeigern auf einem Monitorbild mittels einer Steuerung für die Primärstrahlenblende eingestellt wird und die Drehung des Bildes ohne Vorhandensein von Röntgenstrahlung im Bildverarbeitungsrechner vorgenommen wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Abbildung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Röntgendiagnostikeinrichtung mit Röntgenbildwandler-Fernsehkette

Fig. 2 Schematische Darstellung der Primärstrahlenblende.

In Fig. 1 ist eine Röntgendiagnostikeinrichtung mit Röntgenbildwandler-Fernsehkette schematisch dargestellt, wobei das von einer Röntgenstrahlenquelle 40 ausgesandte Röntgenstrahlenbündel von einer mehrfach verstellbaren Primärstrahlenblende 41 abgeblendet wird. Die Röntgenstrahlung durchtritt Teile eines Untersuchungsobjektes 10 und trifft auf das Strahleneintrittsfenster 51 eines Röntgenbildwandlers 50. Der Röntgenbildwandler 50 wandelt das auf das Eingangsfenster projizierte virtuelle Röntgenbild in ein Bild am Ausgangsfenster 53 des Röntgenbildwandlers um, das im sichtbaren Bereich liegt. Eine Fernsehkamera 52 mit Optik nimmt dieses Bild auf und erzeugt an seinem Ausgang ein Videosignal. Die technische Ausführung von Röntgenbildwandler 50 und Fernsehkamera 52 ist für die Erfindung nicht erheblich; wesentlich ist, daß die Einheit Röntgenbildwandler 50 und Fernsehkamera 52 ein virtuelles Röntgenbild am Strahleneintrittsfenster 51 in ein Videosignal wandelt. Die Videosignale der Fernsehkamera 52 werden einem Bildbearbeitungsrechner 60 mit Bildspeicher zugeführt und auf einem Monitor 90 als Videobild dargestellt. Ein Bedientableau 80 mit Bedienelementen, das von dem Operateur oder einer dritten Person bedient wird, wirkt auf eine zentrale Steuerung 70. Diese zentrale Steuerung 70 wirkt wenigstens auf den Bildbearbeitungsrechner 60, die Steuerung 72 für den Röntgenstrahlenquelle und die Steuerung 71 für die Primärstrahlenblende 41.

Zur Erzielung eines für den Operateur hinsichtlich Einblendung und Bilddrehung optimalen Bildes wird zunächst bei weit geöffneter Primärstrahlenblende 41 (Startbedingung der Röntgendiagnostikeinrichtung) ein Röntgenpuls von der Röntgenstrahlenquelle 40 ausgesandt, das gewonnene Videobild im Bildspeicher gespeichert und auf dem Monitor 90 dargestellt. Der Operateur gibt Anweisungen (oder führt diese selbst aus), wie das Bild gedreht und eingeblendet werden soll. Eine Bedienperson (oder der Operateur selbst) wirkt über das Bedientableau 80 auf den Bildbearbeitungsrechner 60 ein, der eine Drehung des Bildes und eine Eingrenzung des dargestellten Bildbereiches 93 erlaubt. Für die Einstellung der Primärstrahlenblende 41 ist im Bildrechner die Form der Primärstrahlenblende 41 (beispielsweise ein Paar von zwei aufeinander senkrecht stehenden Schlitzblenden) gespeichert und die Projektion der Begrenzung des Röntgenstrahlenbündels auf das Strahleneintrittsfenster 51 simuliert. Dabei wird der Abstand der Röntgenstrahlenwuelle 40 von dem Strahleneintrittsfenster 51 entsprechend den Gesetzen der geometrischen Optik berücksichtigt. Ist dieser Abstand bei der Röntgendiagnostikeinrichtung veränderbar, so wird der jeweilige Abstand über das Bedientableau 80 eingegeben oder über eine Wegmesseinrichtung der zentralen Steuerung 70 als Wert übermittelt. Der Wert des Abstandes wird in der zentralen Steuerung 70 oder im Bildbearbeitungsrechner 60 derart gespeichert, daß er von einem aktuellen Wert überschrieben wird. Das durch den Bildbearbeitungsrechner 60 ermittelte gedrehte und eingeblendete Videobild wird auf dem Monitor 90 derart dargestellt, daß lediglich der dargestellte Bereich 93 sichtbar ist, der ausgeblendete Bereich 31 wird entweder nicht dargestellt oder von einer hellen oder dunklen, semitransparenten Maske überlagert.

Mit der Bearbeitung des Bildes im Bildbearbeitungsrechner 60 werden von der zentralen Steuerung 70 der Bilddrehwinkel, die Drehrichtung und die lichte Weite der Primärstrahlenblende 41 (bzw. die lichten Weiten der üblicherweise aufeinander senkrecht stehenden Blendenpaare 43, 44 und 45, 46, aus denen die Primärstrahlenblende 41 zusammengesetzt sein kann) festgelegt. Es ist für die Erfindung unerheblich, ob die Nachführung (Drehung, Öffnung) der Primärstrahlenblende 41 stets zeitgleich mit der Manipulation des Bildes auf dem Monitor 90 erfolgt oder ob die aktuellen Daten von Blendenweite und Drehwinkel von der zentralen Steuerung 70 an die Steuerung 71 für die Primärstrahlenblende übermittelt werden, nachdem von dem Bedientableau 80 oder einem in Fig. 1 nicht dargestellten Fußschalter ein Signal an die Steuerung 72 für die Röntgenstrahlenquelle zum Einschalten der Röntgenstrahlung gegeben wurde. In der Praxis kann eine verstellbare Primärstrahlenblende 41 derart ausgeführt werden, daß die Zeit, die zum Einstellen der gewünschten Blendenposition und -weite erforderlich ist, die Zeit zwischen der Abgabe eines Signals zum Einschalten der Röntgenstrahlung und dem Erscheinen des Bildes auf dem Monitor 90 nicht oder nur unwesentlich verlängert.

In Fig. 2 ist eine Primärstrahlenblende 41 schematisch dargestellt, wie sie für das erfindungsgemäße Verfahren erforderlich ist. Die von der Röntgenstrahlenquelle 40 emittierte Röntgenstrahlung trifft auf eine drehbare Trägerplatte 42 mit vorzugsweise kreisförmigem Querschnitt, wobei die Achse 54 des Zentralstrahles des Strahlungsbündels im Mittelpunkt des durch die Begrenzung 55 gebildeten Strahlenaustrittsfensters liegt. Die Trägerplatte 42 ist gegenüber der Röntgenstrahlenquelle 40 um die Achse 54 drehbar ausgeführt, wobei die Drehung vorzugsweise durch einen (nicht dargestellten) elektromotorischen Antrieb erfolgt, der von der Steuerung 71 gesteuert wird. Auf der Trägerplatte 42 sind verstellbare Blendenplatten 43, 44, 45, 46 derart angeordnet, daß jeweils zwei Blendenplatten in einer Ebene liegen. Die Paare von Blendenplatten 43, 44, 45, 46 sind in Richtung des Zentralstrahles 54 gesehen in einem kleinen Abstand hintereinander angeordnet, so daß am Strahleneintrittsfenster 51 des Bildwandlers 50 ein scharf begrenztes Schattenbild des strahlungsdurchlässigen Bereiches 94 von der Röntgenstrahlenquelle 40 projiziert wird. Die Blendenplatten 43, 44, 45, 45 bestehen aus strahlungsabsorbierendem Material und sind einzeln oder paarweise in Richtung senkrecht zu der Achse 54 des Zentralstrahles verschiebbar. Die hierfür notwendigen Antriebe sind in Fig. 2 nicht dargestellt; vorzugsweise erfolgt die Verschiebung der Blendenplatten 43, 44, 45, 46 mittels elektromotorischer Antriebe, wobei die Blenden einzeln oder paarweise 43 und 44 sowie 45 und 46 symmetrisch zur Achse des Zentralstrahles 54 verschiebbar sind. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 sind die Paare der Blendenplatten 43, 44 und 45, 46 aufeinander senkrecht stehend angeordnet und begrenzen den strahlungsdurchlässigen Bereich 94 mit geraden Begrenzungskanten. Es sind aber auch kreisbogenförmige oder anders geformte Begrenzungen denkbar; auch können die Blendenplatten in mehrere einzeln verschiebbare Blendenplatten unterteilt sein, um einen beliebig geformten strahlungsdurchlässigen Bereich 94 zu erzeugen. Jeder verstellbaren Blendenplatte ist in einer solchen Anordnung ein motorischer Antrieb zugeordnet, der von der Steuerung 71 gesteuert wird. Die Stellung der Blendenplatten wird dabei vom Bildbearbeitungsrechner 60 aus dem vom Operateur gewählten und auf dem Monitor 90 dargestellten Bildbereich 93 berechnet und über die zentrale Steuerung 70 an die Steuerung 71 für die Primärstrahlenblende in Form eines Datenprotokolles übermittelt.

Die Blendenplatten 43, 44, 45, 46 werden vorzugsweise durch Elektromotoren verstellt, wobei Istwertgeber für die Stellung der Blendenplatten bezüglich der drehbaren Trägerplatte 42 vorgesehen sind. Ferner sind Istwertgeber für die Stellung der Trägerplatte 42 gegenüber der Röntgenstrahlenquelle 40 vorgesehen. Alle Istwertgeber können in den Elektromotoren integriert sein oder direkt an den Blendenplatten 43, 44, 45, 46 oder der drehbaren Trägerplatte 42 angebracht sein. Die Meßwerte der Istwertgeber werden mittels eines Datenprotokolls an die zentrale Steuerung übermittelt. Stimmen die vom Bildbearbeitungsrechner 60 an die Steuerung für die Primärstrahlenblende 41 übermittelten Sollwerte für die Stellung der Blendenplatten beim Einschalten der Röntgenstrahlung nicht mit den Istwerten der Istwertgeber überein, so ist vorgesehen, daß ein akustischer oder/und optischer Alarm ausgelöst wird.

Bezugszeichenliste

10

Untersuchungsobjekt

40

Röntgenstrahlenquelle

41

mehrfach verstellbare Primärstrahlenblende

42

drehbare Trägerplatte

43

Blendenplatte

44

Blendenplatte

45

Blendenplatte

46

Blendenplatte

50

Röntgenbildwandler

51

Strahleneintrittsfenster

52

Fernsehkamera mit Optik

53

Ausgangsfenster des Röntgenbildwandlers

54

Achse des Zentralstrahles

55

Begrenzung des Strahlenaustrittsfensters

60

Bildbearbeitungsrechner mit Bildspeicher

70

zentrale Steuerung

71

Steuerung für die Primärstrahlenblende

72

Steuerung für die Röntgenstrahlenquelle

80

Bedientableau

90

Monitor

91

ausgeblendeter Bildbereich

92

Zeiger für Bilddrehung

93

dargestellter Bildbereich

94

strahlungsdurchlässiger Bereich der Primärstrahlenblende

Claims

1. Verfahren zum Betrieb einer Röntgendiagnostikeinrichtung zur Durchleuchtung eines Untersuchungsobjektes mittels Röntgenstrahlung, welche folgende Teile aufweist:
eine Röntgenstrahlungsquelle (40),
eine verstellbare Primärstrahlenblende (41), die zwischen der Röntgenstrahlenquelle (40) und dem Untersuchungsobjekt (10) angeordnet ist und die Blendenplatten (43, 44, 45, 46) enthält, die einen strahlungsdurchlässigen Bereich (94) begrenzen,
einen Röntgenbildwandler (50),
eine Fernsehkamera (52),
einen Monitor (90),
einen Bildbearbeitungsrechner (60) mit Bildspeicher,
eine zentrale Steuerung (70) mit einem Bedientableau (80),
eine Steuerung (71) für die Primärstrahlenblende und
eine Steuerung (72) für die Röntgenstrahlenquelle
mit folgenden Verfahrensschritten:

- ein im Bildspeicher gespeichertes Durchleuchtungsbild wird auf dem Monitor (90) dargestellt,
- mittels Bedienelemente auf dem Bedientableau (80) wird derart auf den Bildbearbeitungsrechner (60) eingewirkt, dass ohne Anwesenheit von Röntgenstrahlung eine Drehung des Bildes und eine Eingrenzung des dargestellten Bildbereichs (93) erfolgt,
- im Bildbearbeitungsrechner (60) wird zu dem dargestellten Bereich (93) unter Verwendung der bekannten Abbildungsgeometrie der Röntgendiagnostikeinrichtung ein korrespondierender strahlungsdurchlässiger Bereich (93) der Primärstrahlenblende berechnet,
- die Daten werden an die zentrale Steuerung (70) und von dieser an die Steuerung (71) der Primärstrahlenblende geleitet, und
- die Steuerung (71) steuert Antriebselemente zur Drehung der Primärstrahlenblende (41) und zur Verschiebung der Blendenplatten (43, 44, 45, 46) senkrecht zu der Achse (54) des Zentralstrahles.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Monitor (90) nur der aus der Stellung der Blendenplatten (43, 44, 45, 46) errechnete Bildbereich dargestellt wird und der ausgeblendete Bildbereich einen einheitlichen Helligkeitswert aufweist.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Blendenplatten (43, 44, 45, 46) und eine drehbare Trägerplatte (42) durch elektromotorische Antriebe stets gleichzeitig mit der Änderung der Begrenzung des dargestellten Bildbereichs (93) auf dem Monitor (90) mittels der Steuerung (71) eingestellt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Blendenplatten (43, 44, 45, 46) und eine drehbare Trägerplatte (42) durch elektromotorische Antriebe mittels der Steuerung (71) jeweils unmittelbar vor dem Einschalten der Röntgenstrahlung in die Stellung gebracht werden, die dem letzten Stand der Änderung der Begrenzung des dargestellten Bildbereichs (93) auf dem Monitor (90) entspricht.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Blendenplatten (43, 44, 45, 46) der Primärstrahlenblende (41) mittels Schrittmotoren verstellbar sind und dass die Schrittmotoren von der Steuerung (71) gesteuert werden.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fernsehkamera (52) ein Halbleiterbildaufnehmer ist.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Röntgenbildwandler (50) eine Röntgenstrahlenverstärkerfolie ist.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Röntgenbildwandler (50) und die Fernsehkamera (52) aus einem bildgebenden Röntgendetektor mit Videoausgang besteht.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Bedientableau (80) ein Bedienelement zur Bilddrehung und zwei Bedienelemente zur unabhängigen Einstellung des Abstandes der Blendenplatten vorhanden sind.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Monitor (90) mit einer berührungssensitiven Oberfläche ausgerüstet ist und dass die Bilddrehung und die Blendenstellung durch Berühren der Monitoroberfläche einstellbar sind.

11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Bedientableau (80) eine Spracheingabeeinheit zur Aufnahme von Sprachsignalen enthält.