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"Vorrichtung zur Erzeugung von Röntgenschichtaufnallrnen"
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Die Erfindung betrifft eine VorrichtIng zur Erzeugung von Röntgenschichtaufnahmen
gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches. Eine derartige Vorrichtung ist bekannt,
z.B.
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aus der DT-OS 2 318 656 und den darin zitierten Literaturstellen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die mit den bekannten Vorrichtungen erreichbare
Abbildungsqualität zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des
Hauptanspruches angegebenen Maßnahmen gelöst. Die Wirkung der Erfindung wird nachstehend
anhand der Fig. 1a bis 1d erläutert.
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Es sei angenommen, daß im Strahlengang ein hõmogenes Objekt 1 angeordnet
ist, dem ein Detail 2 überlagert sei (Fig. la).
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Fig. Ib zeigt den räumlichen Verlauf der Strahlung hinter dem Objekt
bzw. den zeitlichen Verlauf des Abtastsignals.
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Es sei nun angenommen, daß dasselbe Detail vor einem ebenfalls homogenen,
jedoch stärker als das Objekt 1 absorbierenden Objekt 1' angeordnet sei. Das Abtastsignal
hat dann den in Fig. id dargestellten zeitlichen Verlauf. Der Vergleich zwischen
Fig. 1b und Fig. 1d zeigt, daß die Amplitude bei Fig. id aufgrund der stärkeren
Absorption des Objektes 1' reduziert ist. Jedoch ist in beiden Fällen das Verhältnis
zwischen der dem Objekt 1 zugeordneten Amplitude S1 des Abtastsignals und der dem
Objekt 1 und dem Detail 2 zugeordneten Amplitude S2 des Abtastsignals unverandert.
Dies beruht darauf, daß jedes Detail die Strahlungsintensität multiplikativ beeinflußt,
weil es Jeweils einen bestimmten Bruchteil der Strahlung absorbiert, der unabhängig
von der Absorption des Teils des Objektes ist, der von dem gleichen Strahlenbündel
getroffen wird.
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Die Tatsache, daß das Verhältnis S1/Sz unabhängig von der Absorption
des Objektes 1 bzw. 11 ist, bedeutet aber zwangsläufig, daß die Differenz S1 - S2
von der Absorption des Objektes 1 bzw. 1' abhängt. Bei einer Uberlagerung der beiden
Signale (gegebenenfalls mit geeigneter Verschiebung) bewirkt diese Eigenschaft aber,
daß die durch das Detail 2 auf dem Objekt 1 bewirkte Änderung der Amplitude des
Abtastsignals mit einem größeren Gewicht in das Überlagerungsbild eingeht, als die
durch das gleiche Detail auf dem stärker absorbierenden Objekt 1' bewirkte Änderung.
Das führt zu Fehlern bei der Bildrekonstruktion.
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Bei der Aufnahme der Einzelbilder bei dem bekannten Verfahren liegen
grundsätzlich ähnliche Verhältnisse vor, denn die Absorption des Objektes hängt
dabei stark davon
ab, aus welcher Richtung es durchstrahlt wi-rd.
Das bedeutet, daß ein Detail in einer Einzelaufnahme aus einer Perspektive, in der
das Objekt insgesamt stärker absorbiert, schwächer in das Überlagerungsbild eingeht,
als bei einer anderen Einzelaufnahme aus einer Perspektive, in der das Objekt insgesamt
weniger Strahlung absorbiert. Daraus ergeben sich Abbildungsfehler in dem Überlagerungsbild,
die zu Fehldiagnosen führen können.
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Dadurch, daß erfindungsgemäß das Abtastsignal durch das Glied mit
logarithmischer Kennlinie logarithmiert wird, ergibt sich nun ein Signal, bei dem
zwar auch der Signalmittelwert von der Absorption des Objektes 1 bzw. 1' beeinflußt
wird, bei dem jedoch die Amplitudendifferenz S1 - S2 unabhängig von der Absorption
des Objektes 1 bzw. 1' ist. Die vorstehend erläuterten, bei den bekannten Vorrichtungen
dieser Art auftretenden Abbildungsfehler im Überlagerungsbild werden daher verinieden.
Es kommt hinzu, daß aufgrund der logarithmischen Kennlinie eine Kompression des
Abtastsignals erfolgt, was zur Folge hat, daß Störungen, die bei der Weiterverarbeitung
des Abtastsignals auftreten, sich weniger stark auswirken, so daß die Bildqualität
auch in dieser Hinsicht verbessert wird.
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Die Tatsache, daß die Amplitudendifferenz 9 - S2 nach der Logarithmierung
unabhängig von der Absorption des Objektes 1 bzw. 1' ist, bedeutet zugleich auch,
daß diese Differenz sich nicht ändert, wenn das Objekt bei den verschiedenen Aufnahmen
mit unterschiedlicher Intensität bestrahlt wird.
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Dadurch wird die in Anspruch 2 beschriebene Weiterbildung der Erfindung
ermöglicht. Die Intensität der Röntgenstrahlung bzw. die Verstärkung des Abtastsignals
kann dabei jeweils so eingestellt werden, daß der maximale Wert des Abtastsignals
gerade noch verarbeitet werden kann. Dies erlaubt es, den Dynamikbereich der einzelnen
Komponenten der Vorrichtung optimal auszunutzen, ohne daß dadurch das aber
lagerungsbild
störend beeinflußt wird. Dadurch wird der Einfluß der bei der Weiterverarbeitung
des Abtastsignals auftretenden Störungen weiter reduziert.
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Bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art bestimmt die Zeit,
die für das Abtasten des durch die Röntgenstrahlung erzeugten Strahlenreliefs erforderlich
ist, zugleich auch die Belichtungszeit, so daß der Dynamikbereich nur durch Ändern
der Intensität des Röntgenstrahlers und/oder der Verstärkung des Abtastsignals ausgenutzt
werden kann. Da die erforderliche Intensität bzw. Verstärkung vor der Aufnahme jedoch
noch nicht bekannt ist, sieht die in Anspruch 3 beschriebene Weiterbildung der Erfindung
vor, daß die Intensität des Röntgenstrahlers bzw. die Verstärkung für eine Einzelaufnahme
in Abhängigkeit von der Amplitude des Abtastsignals bei einer vorhergehenden Aufnahme
aus einer benachbarten Position eingestellt wird, wobei davon ausgegangen wird,
daß die Absorptionsverhältnisse bei Aufnahmen aus benachbarten Positionen. sich
nur relativ wenig unterscheiden.
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Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Ein Objekt 3, das auf der Tischplatte 4 gelagert ist, wird von einem
Röntgenstrahler 5 durchstrahlt. Das Strahlenrelief hinter dem Objekt wird von einem
Bildverstärker 6 in sichtbares Licht umgewandelt und der Ausgangsleuchtschirm des
Bildverstärkers wird von einer Fernsehkamera 7 abgetastet.
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Wie in gestrichelten Linien angedeutet, werden die einzelnen Röntgenaufnahmen
aus unterschiedlichen Perspektiven aufgenommen. Röntgenstrahler 5 und Bildverstärker
6 sind dabei gegensinnig zueinander in einer Ebene verschoben, wobei die Verschiebung
um einen (gegebenenfalls idei en) Drehpunkt erfolgt, der zweckmäßigerweise in einer
das Objekt schneidenden (zur Verschiebungsebene parallelen) Ebene liegt.
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Wenn die Einzelaufnahmen anschließend ohne gegenseitige Verschiebung
einander überlagert werden, stellt das aber lagerungsbild gerade diese Ebene des
Objektes als Schichtaufnahme dar Das Videosignal der Fernsehkamera 7 wird dem Eingang
eines Logarithmierverstärkers 8 zugeführt, der ein Ausgangssignal liefert, dessen
Momentanwert dem Logarithmus des Momentanwertes an seinem Eingang proportional ist.
Das Ausgangssignal des logarithmischen Verstärkers 8 wird in einem Magnetband- oder
Magnetplattenspeicher 9 gespeichert. Sämtliche Einzelaufnahmen aus den verschiedenen
Positionen des Röntgenstrahlers 5 und des Bildverstärkers 6 (die z.B.
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auf einem Kreis oder eine Ellipse liegen können) werden so nacheinander
im Speicher 9 gespeichert. Das Ausgangssignal des logarithmischen Verstärkers 8
wird außerdem einer Schaltung 13 zur automatischen Vers tärkwtgsre ge lung zugeführt,
die die Verstärkung der Fernsehkamera 7 in Abhangigw keit von dem Maximalwert (oder
dem Mittelwert) des Abtastsignals bei einer vorhergehenden Aufnahme steuert. Anstelle
der Verstärkung der Fernsehkamera 7 kann grundsätzlich auch die Intensität des Röntgenstrahlers
5 von der Schaltung 13 entsprechend geändert werden, wie durch die gestrichelte
Linie zwischen 5 und 13 angedeutet. Diese Möglichkeit ist günstiger als die erstgenannte,
weil sie erlaubt, die Helligkeit des von der Fernsehkamera aufgenommenen Bildes
in einem für die Fernsehkamera optimalen Bereich zu halten.
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Danach werden die gespeicherten Einzelaufnahmen nacheinander in die
Bildspeicherröhre 10 eingeschrieben, wobei sie in Abhängigkeit von dem Abstand der
gewünschten Ebene von der Ebene, in der sich der Drehpunkt befindet, verschoben
werden Größe und Richtung der Verschiebung werden durch ein Steuerwerk bzw. einen
Rechner 11 in Abhängigkeit von diesem Abstand, der Schichttiefe, bestimmt. Die Verschiebung
erfolgt
dadurch, daß den Ablenkspannungen der Bildspeicherröhre
10 ein von der Schichttiefe abhängiger Gleichanteil überlagert wird, oder dadurch,
daß die Ablenkspannungen und das zugehörige Videosignal gegeneinander verzöert werden.
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Das Uberlagerungsbild kann dann aus der Bildspeicherröhre 10 ausgelesen
und auf einem Wiedergabegerät 12 dargestellt werden.
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Das ausgelesene, dem Überlagerungsbild entsprechende Videosignal kann
darüber hinaus in dem Speicher 9 gespeichert werden, wonach die Überlagerungsbilder
für andere Schichttiefen hergestellt und ebenfalls in den Speicher 9 gespeichert
werden können. Anschließend können die den verschiedenen Uberlagerungsbildern zugeordneten
Video signale aus dem Speicher 9 direkt auf dem Wiedergabegerät 12 dargestellt werden.
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Der logarithmische Verstärker könnte grundsätzlich auch zwischen dem
Speicher 9 und der Bildspeicherröhre 10 angeordnet werden; wesentlich ist nur, daß
ihm das Abtastsignal der Einzelaufnahmenund nicht dasjenige des Überlagerungsbildes,
d.h. der Schichtaufnahme) zugeführt wird.
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PATENTANSPRÜCHE:
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