DE3028149A1

DE3028149A1 - Roentgendiagnostikeinrichtung zur geometrischen auswertung von roentgenbildern

Info

Publication number: DE3028149A1
Application number: DE19803028149
Authority: DE
Inventors: Jörg Dipl.-Ing. 8520 Erlangen Haendle; Wolfgang Ing.(grad.) 8500 Nürnberg Maaß
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 1980-07-24
Filing date: 1980-07-24
Publication date: 1982-02-25
Also published as: FR2487187A1

Description

Röntgendiagnostikeinrichtung zur geometrischen Auswertung von Röntgenbildern

Die Erfindung betrifft eine Röntgendiagnostikeinrichtung zur geometrischen Auswertung von Röntgenbildern mit einer Röntgenröhre, einem Röntgenbildverstärker, einer Fernsehkamera, einem Bildspeicher, einem Monitor und einem Koordinatengeber für die elektronische Erfassung der Abmessungen einer Kontur auf dem Monitor. Derartige Diagnostikeinrichtungen dienen beispielsweise zur Bestimmung des Herzvolumens.

Im Prospekt "VOLUMAT compact", Best.-Nr.: MR 57/1259, der Siemens AG ist eine Vorrichtung beschrieben, die eine Bestimmung des Herzvolumens ermöglicht. Anhand eines gespeicherten, auf dem Monitor abgebildeten Röntgenbildes werden durch Umfahren der Kontur des zu erfassenden Organs, beispielsweise des Herzens, die Fläche und das Volumen rechnerisch ermittelt. Mit Hilfe eines Kontaktgriffels wird durch Berührung einer Widerstandsplatte die Kontur erfaßt und auf dem Bildschirm des Monitors zur Kontrolle als eine helle Punktkette eingeblendet. Zur rechnerischen Ermittlung des Volumens wird das Bild nach der Flächen-Längen-Methode ausgewertet. Hierzu werden über den Kontaktgriffel die Endpunkte der Längsachse der Fläche der erfaßten Kontur eingegeben. Nach einer bekannten Näherungsformel ist das Volumen V proportional dem Quadrat der Fläche A dividiert durch die Länge L der Längsachse (V ~ A /L).

Da das Röntgenstrahlenbündel divergiert, muß zur Berücksichtigung der Strahlengeometrie der Vergrößerungs-

Gse 5 Ler / 10.7.1980

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faktor ermittelt werden. Zu dessen Berechnung kann ein strahlendurchlässiges Meßband am Patienten mit äquidistanten Bleimarken angebracht sein. Die unterschiedlichen Abstände der ventralen und dorsalen Marken im Röntgenfernsehbild sowie das bekannte Abstandsverhältnis des Ventrikels zur Brustwand stellen dann die Bezugsgrößen dar, aus denen sich der Vergrößerungsfaktor bestimmen läßt. Bei diesem Verfahren wird der Abstand des Organs als bekannt vorausgesetzt. Da dieses nicht der Fall ist und der Abstand von Patient zu Patient unterschiedlich ist, ergeben sich Ungenauigkeiten.

Bei einem weiteren in dem genannten Prospekt beschriebenen Verfahren wird zwischen zwei Aufnahmen der Patient mit Hilfe einer "schwimmenden" Tischplatte verschoben. Der entsprechende Versatz der Röntgenfernsehbilder zueinander dient dann als Meßstrecke, aus der man den Vergrößerungsfaktor bestimmen kann. Als nachteilig erweist sich hierbei, daß eine direkte automatische Auswertung nicht erfolgen kann. Die Tischplatte muß von Hand um eine zu messende Strecke verschoben werden. Anschließend muß die Verschiebung auf dem Monitor bestimmt werden. Aus diesen beiden Werten kann dann der Vergrößerungsfaktor rechnerisch ermittelt werden. Durch diese zusätzlichen Manipulationen erhöht sich der Zeitaufwand für die Röntgenuntersuchung. Ausserdem werden die Bilder nacheinander dargestellt; das bedeutet, daß man nicht sofort eine korrigierte Volumenberechnung erstellen kann.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, eine Röntgendiagnostikeinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine einfache, direkte, automatische Berechnung eines Organvolumens aus einer Kontur auf dem Monitor ermöglicht.

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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Vorrichtung vorgesehen ist, die eine seitliche Relativverschiebung zwischen dem Fokus der Röntgenröhre und dem Röntgenbildverstärker bewirkt, wobei jeweils vor und nach der Verschiebung ein Röntgenbild aufgenommen wird, daß beide Röntgenbilder als Superpositionsbild überlagert und auf dem Monitor angezeigt werden, und daß eine Recheneinheit mit dem Koordinatengeber und dem Monitor verbunden ist, die aus dem Superpositionsbild anhand der Werte der Verschiebung und den erfaßten Koordinaten die Lage und damit die Abmessungen bzw. das wirkliche Volumen des Organs, dessen Kontur erfaßt wurde, rechnerisch ermittelt. Durch diese Anordnung können durch direkte Eingabe der Kontur, der Längsachse der Kontur und ihrer Verschiebung der Vergrößerungsfaktor und somit das korrigierte Volumen sofort berechnet werden.

Bei einer beliebigen Relativverschiebung kann eine automatische Berechnung dann erfolgen, wenn Geber mit der Recheneinheit verbunden sind, die das Maß dieser Relatiwerschiebung erfassen. Als zweckmäßig hat sich erwiesen, wenn die Vorrichtung die Röntgenröhre verschiebt. Eine Relatiwerschiebung kann auch erfolgen, wenn die Vorrichtung den Röntgenbildverstärker verschiebt. Eine besonders einfache und problemlose Relativverschiebung mit geringem Aufwand wird erreicht, wenn eine Verschiebung durch eine Steuerung der Lage des Fokus der Röntgenröhre erreicht wird. Eine direkte Überlagerung des Röntgenbildes als Superpositonsbild erhält man, wenn zwei seitlich versetzte Röntgenröhren vorhanden sind. Als vorteilhaft hat sich gezeigt, wenn die Recheneinheit mit dem Monitor verbunden ist, so daß die von ihr ermittelten Werte als Dateneinblendung dem Fernsehbild zugeführt werden. Zusätzlich läßt sich

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ein einfaches, nicht überlagertes Bild speichern, wenn ein weiterer Bildspeicher vorgesehen ist, in dem eines der beiden das Superpositionsbild erzeugenden Bilder eingespeichert wird. Eine Archivierung der Aufnahme läßt sich ermöglichen, wenn eine Hardcopy-Einheit zum dauerhaften Speichern der Röntgenbilder vorhanden ist.

Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemässen Röntgendiagnostikeinrichtung, und

Fig. 2 ein Blockschaltbild der Recheneinheit der

Röntgendiagnostikeinrichtung gemäß Figur 1.

In der Figur 1 ist eine Röntgenröhre 1 dargestellt, die ein hier durch drei Linien symbolisch dargestelltes Röntgenstrahlenbündel 2 aussendet, das einen Patienten 3 mit einem Organ 4, beispielsweise dem Herzen, durchtritt und auf einem Röntgenbildverstärker 5 ein Röntgenbild erzeugt. Eine Fernsehkamera 6 setzt das im Röntgenbildverstärker 5 in ein optisches Bild umgewandelte Röntgenbild in Videosignale um. Die Fernsehkamera 6 ist mit einem Umschalter 7 verbunden, der an zwei Bildspeichern 8, 9 angeschlossen ist, in die die Videosignale der Fernsehkamera 6 eingelesen werden. Die Ausgänge der Bildspeicher 8 und 9 sind mit einer Mischstufe 10 verbunden, die aus zwei gespeicherten Röntgenbildern ein Superpositionsbild erzeugt, das auf einem Monitor 11 dargestellt wird. An dem Monitor 11 kann eine Hardcopy-Einheit 12 zur dauerhaften Speicherung der Bilder angeschlossen sein. Diese Hardcopy-Einheit 12 kann beispielsweise aus einem Laserdrucker, einem Plotter oder einer Filmkamera bestehen.

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Über einen Lichtgriffel 13 j der mit einem Koordinatengeber 14 verbunden ist, können in einer Recheneinheit 15 die Lage und Kontur einer Abbildung 16 des Organs im Fernsehbild eingegeben werden. Eine Vorrichtung 17 verschiebt die Röntgenröhre 1 in die gestrichelt dargestellte Stellung der Röntgenröhre 1' und betätigt den Umschalter 7. Die Röntgenröhre 1 ist mit einem Geber 18 verbunden, der ihre seitliche Verschiebung erfaßt und dieses Maß der Recheneinheit 15 zuleitet. Aus diesen Werten wird das Volumen berechnet und als Dateneinblendung 19 im Fernsehbild angezeigt.

Die Recheneinheit 15, die in diesem Falle als Mikrocomputer (MCU) aufgebaut ist, ist in der Figur 2 dargestellt. Sie weist einen Eingangswandler 20 auf, der die anliegenden Eingangssignale vom Koordinatengeber 14 und dem Geber 18 an die Sammelleitung (Bus 21) anpaßt. Er kann beispielsweise aus einem A/D-Wandler und aus Registern bestehen. Der Bus 21 ist mit einem Mikroprozessor 22 (MPU) verbunden, der den Programmlauf der Recheneinheit 15 steuert und die Eingangsdaten verarbeitet. Ein Programmspeicher 23 ist ebenfalls mit dem Bus 21 verbunden. In ihm können beispielsweise das Rechenprogramm zur Berechnung des Vergrößerungsfaktors, das Programm zur Einblendung in das Fernsehbild der von dem Koordinatengeber 14 erfaßten Konturen und das Programm zur Einblendung der errechneten Zahlenwerte eingespeichert sein. In einem Datenspeicher 24, der auch an dem Bus 21 angeschlossen ist, können die Abmessungen der Röntgendiagnostikeinrichtung, beispielsweise der Abstand b der Röntgenröhre 1 und des Röntgenbildverstärkers 5 und das Format des aufgenommenen Eingangsfeldes des Röntgenbildverstärkers 5 gespeichert sein. Die Ausgangssignale des Bus 21 werden in dem Ausgangswandler 25 der Recheneinheit 15 in analoge Videosignale umgesetzt, die in der Mischstufe 10 in das Fernsehbild eingeblendet werden.

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Zur Aufnahme des ersten Bildes eines Superpositions-"bildes wird von der Röntgenröhre 1 ein Strahlenbündel 2 ausgesendet, das hier durch drei durchgezogene Linien angedeutet ist, die die seitliche Begrenzung des Strahlenbündels 2 und den durch die Mitte des Organs 4 gehenden Strahl kennzeichnen. Dieses erste Röntgenbild wird in den Bildspeicher 8 eingelesen. Nach erfolgter Aufnahme werden durch die Vorrichtung 17 die Röntgenröhre 1 um einen Weg a verschoben und der Umschalter 7 betätigt. Die Röntgenröhre 1 sendet in der Stellung 1' ein gestrichelt dargestelltes Strahlenbündel 2' aus, das ein zweites, gegenüber dem ersten Bild versetztes Röntgenbild auf dem Röntgenbildverstärker 5 erzeugt. Dieses Röntgenbild wird in den Bildspeicher 9 eingeschrieben. Anschließend werden beide gespeicherten Fernsehbilder in der Mischstufe 10 überlagert und auf dem Monitor 11 gemeinsam dargestellt. Dabei erscheinen die Konturen des Organs 4 des ersten Bildes als Abbildung 16 und die des zweiten Bildes als gestrichelte Abbildung 16' seitlich um eine Strecke c versetzt. Die Endpunkte dieser Strecke c werden über die Koordinateneinheit, bestehend aus dem Lichtgriffel 13 und dem Koordinatengeber 14, in die Recheneinheit 15 eingegeben.

In der Recheneinheit 15 werden die Werte der Strecke c von der Koordinateneinheit und die des Weges a vom Geber 18 von dem Eingangswandler 20 digitalisiert und über den Bus 21 dem Mikroprozessor 22'zugeführt. Dieser blendet anhand des in dem Programmspeicher 23 gespeicherten Koordinatenprogrammes die Strecke c in das Fernsehbild ein und berechnet gleichzeitig mit den in dem Datenspeicher 24 gespeicherten Werten, dem Röntgenbildverstärker-Format und der Abmessung b, unter Zuhilfenahme des in dem Programmspeicher 23 enthaltenen

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Rechenprogrammes den Abstand d des Organs 4 vom Röntgenbildverstärker 5 und daraus den Vergrößerungsfaktor.

Zur Erfassung der Kontur der Abbildung 16 des Organs 4 wird diese mit dem Lichtgriffel 13 umfahren und von dem Koordinatengeber 14 erfaßt. Diese Konturwerte werden der Recheneinheit 15 zugeführt. Der Mikroprozessor 22 bestimmt mit dem Koordinatenprogramm die Einblendung der umfahrenen Kontur und berechnet mit dem Rechenprogramm deren Fläche. Durch die Eingabe der Endpunkte der Längsachse des Organs 4 mit Hilfe der Koordinateneinheit kann nach der eingangs genannten Formel das Volumen des Organs 4 berechnet werden.

Die errechneten Werte werden von dem Mikroprozessor 22 mit Hilfe des im Programmspeicher 23 enthaltenen Zahlenprogrammes in digitale Signale umgeformt, die in dem Ausgangswandler 25 in analoge Videosignale umgesetzt und als Dateneinblendung 19 dem Videosignal in der Mischstufe 10 zugeführt werden.

Ist die Hardcopy-Einheit 12 an dem Monitor 11 oder der Mischstufe 10 angeschlossen, so kann das Superpositions MId zur Archivierung aufgenommen werden. Soll aber nur ein Bild mit den eventuellen Dateneinblendungen dauerhaft gespeichert werden, so muß die Hardcopy-Einheit entweder an einem der Bildspeicher 8 und 9 angeschlossen werden oder es darf nur einer der Bildspeicher 8 und 9 ausgelesen werden.

Anstelle von zwei Bildspeichern 8 und 9 läßt sich auch nur ein einziger verwenden, wenn beim Speichervorgang des zweiten Bildes der Speicherinhalt des ersten gleichzeitig ausgelesen wird und beide überlagert werden.

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Zur Eingabe der Konturen kann der Lichtgriffel 13 durch den eingangs beschriebenen Kontaktgriffel ersetzt werden, der eine Widerstandsfolie abtastet.

Eine weitere Möglichkeit der Auswertung ist die Aufnahme nur eines oder beider Röntgenbilder von einer Filmkamera auf einem Film. Zur elektronischen Auswertung werden die Röntgenbilder dann von Fernsehkameras aufgenommen und zu einem Superpositionsbild in einer Mischstufe überlagert.

Durch die erfindungsgemäße Ausführung einer Röntgendiagnostikeinrichtung kann mit geringem Zeitaufwand eine automatische quantitative Auswertung eines Organs erfolgen.

2 Figuren

10 Patentansprüche

Claims

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Patentansprüche

/i/ Röntgendiagnostikeinrichtung zur geometrischen Auswertung von Röntgenbildern mit einer Röntgenröhre, einem Röntgenbildverstärker, einer Fernsehkamera, einem Bildspeicher, einem Monitor und einem Koordinatengeber für die elektronische Erfassung der Abmessungen einer Kontur auf dem Monitor, dadurch gekennzeichnet , daß eine Vorrichtung (17) vorgesehen ist, die eine seitliche Relativverschiebung zwischen dem Fokus der Röntgenröhre (1) und dem Röntgenbildverstärker (5) bewirkt, wobei jeweils vor und nach der Verschiebung ein Röntgenbild aufgenommen wird, daß beide Röntgenbilder als Superpositionsbild überlagert und auf dem Monitor (11) angezeigt werden, und daß eine Recheneinheit (15) mit dem Koordinatengeber (14) und dem Monitor (11) verbunden ist, die aus dem Superpositionsbild anhand der Werte der Verschiebung und den erfaßten Koordinaten die Lage und damit die Abmessungen bzw. das wirkliche Volumen des Organs (4), dessen Kontur erfaßt wurde, rechnerisch ermittelt.
2. Röntgendiagnostikeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Geber (18) mit der Recheneinheit (15) verbunden sind, die das Maß dieser Relativverschiebung erfassen.
3. Röntgendiagnostikeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (17) die Röntgenröhre (1) verschiebt.
4. Röntgendiagnostikeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (17) den Röntgenbildverstärker (5) verschiebt.

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5. Röntgendiagnostikeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verschiebung durch eine Steuerung der Lage des Fokus der Röntgenröhre (1) erreicht wird.
6. Röntgendiagnostikeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei seitlich versetzte Röntgenröhren vorhanden sind.
7. Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 "bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Recheneinheit (15) mit dem Monitor (11) verbunden ist, so daß die von ihr ermittelten Werte als Dateneinblendung (19) dem Fernsehbild zugeführt werden.
8. Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Bildspeicher (9) vorgesehen ist, in dem eines der beiden das Superpositionsbild erzeugenden Bilder eingespeichert wird.
9. Röntgendiagnostikeinrichtung nach Anspruch'8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mischstufe (10) zwischen den Bildspeichern (8 und 9) und dem Monitor (11) vorgesehen ist, in der die in den Bildspeichern (8 und 9) enthaltenen beiden Röntgenbilder zu dem Superpositionsbild überlagert werden.
10. Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hardcopy-Einheit (12) zum dauerhaften Speichern der Röntgenbilder vorhanden ist.