DE3814089C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Röntgenabbildungssystem zum Abbilden eines Untersuchungsobjektes durch eine Viel­ zahl von zeitlich aufeinanderfolgend dargestellten Voll­ bildern.

Herkömmliche Röntgenbildaufnahmesysteme sind ausgelegt zum Aufnehmen von Röntgeneinzelbildern und zum auf einer Anzeigeeinrichtung erfolgenden Wiedergeben von bewegten oder dynamischen Bildern z. B. eines Herzens, dessen Form sich periodisch ändert. Bei der Wiedergabe von Bildern mit einer bei der Aufnahme angewandten Ein­ zelbildfrequenz n (Einzelbilder/s) kann die Anzeige­ einrichtung die Wiedergabefrequenz nur in Einheiten von n/i (Einzelbilder/s; i=1, 2, 3, . . .) steuern. Mit anderen Worten: die Anzeigeeinrichtung läßt zur Einstel­ lung der Wiedergabefrequenz einfach unerwünschte Einzel­ bilder aus. Infolgedessen kann ein Betrachter die Bil­ der nicht mit der gewünschten Frequenz betrachten. Wenn beispielsweise die Herzbewegungen zweier Untersuchungs­ objekte verglichen werden, sind die Wiedergabeperioden der beiden Bilder der beiden Untersuchungsobjekte geringfügig voneinander verschieden. Wenn die Anzeigeeinrichtung für die Wiedergabe der beiden Bilder in Synchronismus mit einem Elektrokardiogrammsi­ gnal gestartet wird, sind die beiden Bilder bezüglich der Herzbewegungen nicht in Einklang miteinander, wo­ durch der Vergleich der Bewegungen erschwert wird.

Demzufolge besteht ein Bedarf nach einem System, wel­ ches die während einer vorbestimmten Zeitspanne seriell gewonnenen Bilder mit einer vorbestimmten Frequenz wie­ derzugeben vermag.

Im einzelnen ist aus der GB 20 20 945 A ein Röntgenab­ bildungssystem zum Abbilden eines Untersuchungsobjektes durch eine Vielzahl von zeitlich aufeinanderfolgend dar­ gestellten Vollbildern bekannt, das eine Speicherein­ heit mit mehreren ein Vollbild jeweils speichernden Ein­ zelbildspeicher, einen Adreßgenerator, der periodischen Adreßsignale zum Auslesen der Bilddaten der Vollbilder erzeugt und eine Anzeigeeinrichtung zum Darstellen der ausgelesenen Vollbilder aufweist.

Schließlich sind aus der EP 01 93 712 A1 und der DE 36 44 265 A1 Abbildungssysteme bekannt, bei denen Einzelbildspei­ cher zyklusmäßig ausgelesen werden, nachdem jeweils alle Bilddaten der Pixel ausgelesen worden sind. Die Betriebsweise dieser Abbildungssysteme wird weiter un­ ten an Hand der Fig. 2 näher erläutert.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Röntgen­ abbildungssystem zu schaffen, mit dem während einer be­ stimmten Zeitspanne seriell gewonnene Bilder so verar­ beitet werden können, daß der Bewegungsablauf von sich bewegenden Untersuchungsobjekten in Übereinstimmung ge­ bracht ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Röntgenab­ bildungssystem mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfin­ dung an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Röntgenabbildungs­ systems gemäß der Erfindung,

Fig. 2 ein Zeitsteuerdiagramm für ein bisheriges Abbildungssystem,

Fig. 3 ein Zeitsteuerdiagramm für das Röntgenabbildungs­ system gemäß der Erfindung,

Fig. 4A bis 4C und 5A bis 5C graphische Darstellungen zur Erläuterung eines Zugriffs zu einem Bild­ speicher,

Fig. 6 eine schaubildliche Darstellung von in Ein­ zelbildspeichern gespeicherten Vollbil­ dern eines Herzens,

Fig. 7 ein Ablaufdiagramm für einen Mikrorechner zur Steuerung einer Wiedergabefrequenz in Übereinstimmung mit einer Elektrokardio­ gramm-Wellenform,

Fig. 8 ein Zeitsteuerdiagramm zur Erläuterung der Wahl eines Einzelbildspeichers für die Elektrokardiogranm-Wellen­ formen,

Fig. 9A und 9B graphische Darstellungen der Ände­ rung des Graupegels eines interessierenden Bereichs in Vollbildern und

Fig. 10 ein Ablaufdiagranm für einen Mikrorechner zur Steuerung der Wiedergabefrequenz in Über­ einstimmung mit der zeitlichen Änderung des Graupegels von Vollbildern.

Gemäß Fig. 1 erzeugt eine Röntgenstrahlungsquelle 1 Röntgenstrahlung. Die ein Untersu­ chungsobjekt P durchdringende Röntgenstrahlung wird durch eine Röntgendetektoreinheit 2 erfaßt und in elektri­ sche Signale umgewandelt. Die elektrischen Signale werden einem A/D-Wandler 3 eingespeist, um durch diesen von Analogsignalen in Digitalsignale umge­ setzt zu werden. Die Digitalsignale werden als Bildda­ ten in Bildspeichern Fa und Fb mit Einzelbildspeichern Fa-1 bis Fa-n bzw. Fb-1 bis Fb-n ge­ speichert.

Ein nicht dargestelltes elektrokardiographisches Gerät weist eine am Untersuchungsobjekt P angebrachte Elektrode 4 zum Abnehmen eines Elektrokardiogramm- oder EKG-Signals auf, das einem Phasendetektor 5 eingespeist wird, wel­ cher Synchronsignale, z. B. R-Wellen entsprechend den Herzbewegungen des Untersu­ chungsobjekts P, erfaßt und die Synchronsignale zu einem Mikrorechner 6 ausgibt.

Der Mikrorechner 6 enthält einen Adreßgenerator 6a, der Ausleseadreßsignale zu jedem der Einzelbildspeicher in den Bildspeichern Fa und Fb liefert. Der Mikrorechner 6 gewinnt Bilddaten für einen interessierenden Bereich aus jedem Voll- bzw. Einzelbild. Der interessierende Be­ reich wird mittels eines von einem Pult 7 gelieferten Signals vorgegeben.

In jedem Einzelbildspeicher ist z. B. ein digitales Bild aus 60 waagerechten Pixels (Bildpunkten) und 100 lot­ rechten Pixels (60×100-Matrix) gespeichert. Der im Mikrorechner 6 enthaltene Adreßgenerator 6a erzeugt gemäß den Fig. 2 und 3 periodisch Vertikaladressen 0-99 und Horizontaladressen 0-59 für jede der lot­ rechten Adressen, wobei diese Adressen jedem Einzelbild­ speicher als Adreßsignale zugeliefert werden.

Gemäß den Fig. 4A bis 4C bewirkt der Mikrorechner 6 die Wahl der Vertikaladressen 0-97 für den ersten Ein­ zelbildspeicher (Fig. 4A), der Vertikaladressen 98, 99, 0-95 für den zweiten Einzelbildspeicher (Fig. 4B) und der Vertikaladressen 96-99, 0-93 für den drit­ ten Einzelbildspeicher (Fig. 4C).

Mittels der Adreßbezeichnung und der Einzelbildspeicher­ ansteuerung werden 60×98 Pixel-Bilddaten entsprechend den in den Fig. 4A bis 4C schraffierten Bereichen sequentiell ausgelesen. Die aus den Bildspei­ chern Fa und Fb ausgelesenen Bilddaten werden zu Syn­ chronsignal-Zusammensetzkreisen 13a und 13b übertragen, so daß zu ihnen Fernseh-Vertikal- und -Horizontalsyn­ chronsignale addiert werden. Die Ausgangssignale dieser Zusammensetzkreise 13a und 13b werden durch D/A- Wandler 12a bzw. 12b in Fernseh- Analogsignale umgewandelt und dann auf Fernseh-Monitoren 11a bzw. 11b wiedergegeben.

Im folgenden ist die Arbeitsweise des Röntgenabbildungssystems beschrieben.

Bilddaten D11, D12 und D13 entsprechend 60×98 Pixel ge­ mäß den Fig. 4A bis 4C werden sequentiell in einer Auslese­ zeit T×(98/100) Sekunden ausgelesen, weil zwei Horizontalzeilenkomponenten G1, G2 und G3 nicht ausge­ lesen werden. Mit T ist eine Zeitspanne (Periode) bezeich­ net, die für das Einschreiben von 60×100 Pixel-Bild­ daten in einen Einzelbildspeicher erforderlich ist. Im vorstehend beschriebenen Fall ist ersichtlich, daß die Bilddatenauslesezeit verkürzt werden kann. Die Einstel­ lung der Anzeige- oder Wiedergabefrequenz kann daher im Vergleich zur herkömmlichen Wiedergabefre­ quenz-Einstelltechnik auf der Grundlage der Beseitigung unerwünschter Einzelbilder genau er­ folgen.

Im einzelnen erfolgt gemäß Fig. 2 die herkömmliche Einzel­ bildspeicherwahl (A) durch Wahl des Einzelbildspeichers, nachdem alle Bilddaten der 60×100 Pixel ausgelesen wor­ den sind. Weiterhin erfolgt bei der herkömmlichen Einzel­ bildspeicherwahl (B) die Wahl des Einzelbildspeichers in einem Zyklus bzw. einer Periode, der bzw. die ein ganz­ zahliges Vielfaches der Periode bei der Einzelbildspei­ cherwahl (A) darstellt. Obgleich mit einer solchen Spei­ cherwahl die Wiedergabefrequenz ge­ steuert werden kann, ist dabei eine genaue Steuerung bzw. Einstellung einer vorbestimmten Wiedergabefrequenz unmöglich.

Bei der beschriebenen Ausführungsform wird andererseits der nächste Einzelbildspeicher gewählt, bevor die Aus­ leseadresse vom ersten Einzelbildspeicher die Vertikal­ adresse 99 erreicht (Speicherwahl (I)). Wenn beispiels­ weise vorbestimmte Wiedergabefrequenzdaten vom Pult 7 zum Mikrorechner 6 ausgegeben werden, liefert letzterer sequentiell Auslesesignale zum ersten Speicher in Über­ einstimmung mit den vom Pult 7 gelieferten Wiedergabefre­ quenzdaten. Wenn ein in jedem Einzelbildspeicher gespei­ chertes Bild mit 30 Einzelbildern/s photographisch auf­ genommen wird, kann das Bild mit einer Frequenz von über 30 Einzelbilder/s wiedergegeben werden. Im oben beschrie­ benen Fall werden die in den betreffenden Einzelbild­ speichern abgespeicherten Bilder D11, D12, D13 usw. auf dem Fernseh-Monitor mit einer Frequenz von 30×100/98=30,6 Einzelbilder/s wieder­ gegeben. Die Bildwiedergabe kann mithin schneller bzw. mit höherer Frequenz erfolgen als die Bildaufnahme.

Wie erwähnt, erzeugt der im Mikrorechner 6 enthaltene Adreßgenerator 6a periodisch Vertikaladressen 0-99 und Horizontaladressen 0-59 für jede der Vertikaladres­ sen, und er liefert diese Adressen zu den einzelnen Ein­ zelbildspeichern als Ausleseadreßsignale (vgl. Fig. 3). In diesem Fall unterscheidet sich allerdings die Spei­ cherwahl durch den Mikrorechner 6 vom oben beschriebenen Fall. Genauer gesagt: gemäß den Fig. 5A bis 5C wählt der Mikrorechner 6 den ersten Einzelbildspeicher für Verti­ kaladressen 0-99, 0 und 1, den zweiten Einzelbild­ speicher für Vertikaladressen 2-99 und 0-3 sowie den dritten Einzelbildspeicher für Vertikaladressen 4-99 und 0-5 (Speicherwahl (II)).

Die durch die schraffierten Bereiche angedeuteten Bild­ daten für 60×102 Pixel, die mittels der beschriebenen Adreßbezeichnung und Speicherwahl sequentiell ausgelesen werden, werden in den Synchronsignal-Zusammensetzkreisen 13a und 13b mit den Horizontal- und Vertikalsynchronsi­ gnalen beschickt bzw. überlagert und dann durch die D/A- Wandler 12a und 12b in Analogsignale für die anschließen­ de Wiedergabe auf den Fernseh-Monitoren 11a bzw. 11b umgewandelt.

Nach den vorstehend beschriebenen Vorgängen werden die Bilder D21, D22 und D23 aus 60×102 Pixel auf den Moni­ toren 11a und 11b in einer Auslesezeit von T×(102/100) Sekunden wiedergegeben, indem zwei horizontale Zei­ len im Einzelbildspeicher von 60×100 Pixeln zweimal ausgelesen werden. Wie erwähnt, ist T eine Zeitspanne, die für das Einschreiben von 60×100 Pixeln in einen Ein­ zelbildspeicher nötig ist. Ersichtlicherweise kann das Bild mit einer niedrigeren Frequenz als die Aufnahme­ frequenz wiedergegeben werden, weil sich die Auslesezeit verlängert. Auf diese Weise kann die Wiedergabefrequenz im Gegensatz zur bisherigen, auf der Verringerung der Ein­ zelbildzahl beruhenden Einstellung genau eingestellt werden. Bei der beschriebenen Ausführungsform besteht eine Möglichkeit für das Auftreten von Störsignalen ("Rau­ schen") im wiedergegebenen Bild im Augenblick des Umschal­ tens zwischen den Bildspeichern für das Auslesen. Die Ent­ stehung von Störsignalen wird durch Umschalten zwischen den Bildspeichern während einer Austastperiode der Hori­ zontalsynchronsignale verhindert.

Wie vorstehend beschrieben, können durch Steuerung der Wahl der Einzelbildspeicher die in den betreffenden Einzel­ bildspeichern gespeicherten Bilder seriell bzw. reihen­ weise mit einer vorbestimmten Frequenz wiedergegeben wer­ den.

Bei einem in z. B. einer Klinik für die Untersuchung der Bewegungen des Herzens eines Patienten oder der Herzen von mehreren Patienten benutzten Übertragungsnetzsystem werden zeitweilig zwei Arten von zwi­ schen je einem Herzschlag gewonnenen Bildern zu Ver­ gleichszwecken gleichzeitig wiedergegeben. Gemäß derzei­ tiger Diagnosepraxis wird das Herz eines Patienten durch Einführung eines Katheters für Schrittmacherzwecke untersucht. Auch wenn sich bei der beschrie­ benen Ausführungsform die beiden Arten von Reihenbildern in ihrer Abtastperiode unterscheiden, können sie zur Ein­ stellung der gleichen Wiedergabefrequenz gesteuert werden. Für die Wiedergabe von mehreren, z. B. zwei Arten von Rei­ henbildern unterschiedlicher Abtastperiode ist die Arbeits­ weise des erfindungsgemäßen Systems nachstehend beschrie­ ben.

Bei dem erfindungsgemäßen System werden die Reihenbilder eines Herzens gemäß Fig. 6 für jedes der Einzelbilder gewonnen. Wenn verschiedene Arten von Reihen­ bildern des Herzens in der Abtastperiode geringfügig von­ einander verschieden sind, steuert der Mikrorechner 6 die Bildwiedergabegeschwindigkeit in Übereinstimmung mit dem Ablaufdiagramm nach Fig. 7.

Gemäß Fig. 8 werden R-Wellen-Impulssignale vom Phasendetek­ tor 5 dem Mikrorechner 6 mittels durch die Elektrode 4 abgenommener EKG-Wellenformen eingespeist. Im Schritt F1 gemäß Fig. 7 werden die Intervalle, z. B. T0, T1, T2, zwi­ schen den R-Wellen-Impulssignalen erfaßt. Im Schritt F2 werden Einzelbildspeicher-Wählsignale nach Maßgabe der im Schritt F1 erfaßten Intervalle an die Einzelbildspei­ cher angelegt. Wenn N Einzelbilder des Bilds im Einzelbildspeicher gespeichert sind, werden die Einzel­ bildspeicher-Wählsignale in Intervallen Ti/N (T0/N, T1/N, T2/N) angelegt, die durch gleichmäßiges Teilen des Intervalls der R-Wellen-Impulssignale durch N erhalten werden.

Wenn weiterhin die Graupegeländerung in den interessie­ renden Bereichen in den beiden Bildern gemäß den Fig. 9A und 9B verschieden ist, steuert der Mikrorechner 6 die Bildwiedergabegeschwindigkeit entsprechend dem Ablauf­ diagramm nach Fig. 10.

Im Schritt S1 wird dabei der interessierende Bereich auf dem Bild mittels eines vom Pult 7 ausgegebenen Signals eingestellt oder vorgegeben. Im Schritt S2 werden in je­ dem der vom A/D-Wandler 3 ausgegebenen Einzelbilder nur die Bilddaten für den im Schritt S1 vorgegebenen interes­ sierenden Bereich verriegelt. Im Schritt S3 werden die Perioden T_A und T_B der Graupegeländerung der im Schritt S2 verriegelten Bilddaten erfaßt. Im Schritt S4 wird der Wählzeittakt für jeden Einzelbildspeicher ent­ sprechend den Perioden T_Aund T_B gesteuert.

Mittels der beschriebenen Operationen können die Wiederga­ beperioden für zwei Arten von Reihenbildern in Überein­ stinmung miteinander gebracht werden.

Claims (3)

1. Röntgenabbildungssystem zum Abbilden eines Unter­ suchungsobjektes durch eine Vielzahl von zeitlich aufeinanderfolgend dargestellten Vollbildern, das folgende Merkmale aufweist:

• a) eine Speichereinheit (Fa, Fb) enthält eine Viel­ zahl von Einzelbildspeichern,
• b) in jedem der Einzelbildspeicher werden innerhalb einer Zeitspanne T jeweils die digitalen Bildda­ ten eines das Untersuchungsobjekt abbil­ denden Vollbildes gespeichert, das jeweils k Zei­ len von Bilddaten aufweist,
• c) ein Adreßgenerator (6a) erzeugt periodisch Adreß­ signale, die den einzelnen aufeinanderfolgenden Zeilen und Spalten der Vollbilder zugeordnet sind,
• d) eine Steuereinrichtung (6) greift über ausgewählte Adreßsignale auf die Zeilen der Vollbilder derart zu, daß die Bilddaten jedes der Vollbilder jeweils innerhalb einer wählbaren Zeitspanne T′ aus der Speichereinheit (Fa, Fb) ausgelesen wer­ den, wobei
  • - wenn T′ kleiner ist als T, jeweils weniger als die k Zeilen des jeweils auszulesenden Vollbil­ des ausgelesen werden, so daß die Auslesefre­ quenz der Vollbilder bezüglich deren Bildauf­ nahmefrequenz erhöht wird, und
  • - wenn T′ größer ist als T, ein Teil der k Zeilen des jeweils auszulesenden Vollbildes wiederholt ausgelesen wird, so daß die Auslesefrequenz der Vollbilder bezüglich deren Bildaufnahmefrequenz vermindert wird, und
• e) eine Anzeigeeinrichtung (11a, 11b) zeigt aufeinan­ derfolgend die ausgelesenen Vollbilder an.

2. Abbildungssystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Detektoreinrichtung (4, 5) zum Erfassen eines Intervalls zwischen R-Wellen, die durch Elek­ trokardiogrammsignale erhalten sind, die eine Herz­ schlagperiode eines Untersuchungsobjektes darstel­ len, und zum Einstellen der Zeitdauer T′ als Funk­ tion des erfaßten Intervalles.

3. Abbildungssystem nach Anspruch 1 oder 2, gekenn­ zeichnet durch eine Einrichtung zum Erfassen einer Periode der Änderung eines Graupegels innerhalb eines interessierenden Bereiches des Untersuchungs­ objektes und zum Einstellen der Zeitdauer T′ als Funktion der erfaßten Periode der Änderung des Grau­ pegels.