DE19940345C2 - Verfahren zum Betrieb einer Röntgenbildverstärkereinrichtung - Google Patents

Abstract

Eine solche Einrichtung weist einen Eingangsschirm (2), einen Ausgangsschirm (6) und ein Elektrodensystem derart auf, daß ein Strahlenschattenbild am Eingangsschirm (2) elektronenoptisch auf den Ausgangsschirm (6) projiziert wird. Hierzu weist das Elektrodensystem eine Bildlagenelektrode (7) auf, der die Spannung einer Bildlagenspannungsquelle (8) zuführbar ist. Erfindungsgemäß wird die Spannung so eingestellt oder ist so einstellbar, daß die Bildauflösung im zentralen Bereich des Ausgangsschirmes (8) gegenüber einer optimalen Bildauflösung verschlechtert ist. Es wird somit erreicht, daß die Bildauflösung zugunsten einer verbesserten Auflösung im Randbereich (6) verschoben wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Röntgenbildver­ stärkereinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein solches Verfahren ist aus der JP 2-172148 (A) (englisches Abstract) bekannt. Die dort offenbarte Röntgenbildver­ stärkereinrichtung weist ein Gehäuse auf, an dessen einer Stirnseite ein Eingangsschirm und an dessen anderer Stirn­ seite ein Ausgangsschirm angeordnet sind. Im Gehäuse ist zwi­ schen dem Eingangsschirm und dem Ausgangsschirm ein Elektro­ densystem vorgesehen, so daß die aufgrund der auf den Ein­ gangsschirm auftreffenden Strahlung, insbesondere Röntgen­ strahlung, erzeugten Elektronen elektronenoptisch auf den Ausgangsschirm projiziert werden. Das Elektrodensystem weist eine Bildlagenelektrode zum Steuern der Bildlage auf, wobei die Spannung an der Bildlagenelektrode mittels einer Span­ nungsquelle einstellbar ist.

In der DE 20 49 127 B2 ist ein Röntgenbildverstärker be­ schrieben, dessen Eingangsschirm von kugelkalottenförmiger Gestalt ist, was zur Folge hat, daß die optimale Auflösung wegen der Bildwirkung nur auf einer sehr schmalen, zur Bild­ verstärkerachse konzentrischen Zone erreicht werden kann.

Aus der CH 451 342 ist es bekannt, dass sich bei einem Rönt­ genbildverstärker die Einstellungen von Bildlage und Bild­ größe gegenseitig beeinflussen und deshalb gemeinsam vorzu­ nehmen sind.

Das Elektrodensystem eines Röntgenbildverstärkers weist in bekannter Weise eine Bildlagenelektrode auf, der eine Span­ nung einer Spannungsquelle zuführbar ist, so daß insbesondere im zentralen Bereich des Ausgangsschirmes eine optimale Ab­ bildung erfolgt. Ferner ist es bekannt, den Röntgenbildver­ stärker mit einer Bildgrößenelektrode auszuführen, der eben­ falls eine Spannung einer Spannungsquelle zuführbar ist und über die die Bildgröße am Ausgangsschirm einstellbar ist.

Eine optimale Bildwiedergabe ist jedoch am Ausgangsschirm nicht möglich. Insbesondere im Randbereich des Ausgangsschir­ mes weist die Bildwiedergabe einen Astigmatismus in den von den auftreffenden Elektronen erzeugten Bildkurven auf, da sich die meridionalen (radialen) und sagittalen Bildflächen aufspalten, wodurch eine unscharfe Abbildung erhalten wird. Unscharfe Abbildungen sind jedoch unerwünscht, da sie die Diagnostizierbarkeit von Durchstrahlungsaufnahmen eines Ob­ jektes erschweren. Bei einer deutlichen Verkürzung des Rönt­ genbildverstärkers von beispielsweise 5 bis 15 cm, was heut­ zutage gewünscht ist, nimmt die meridionale und sagittale Aufspaltung dramatisch zu, so daß die Diagnostizierbarkeit eines mit einem verkürzten Röntgenbildverstärker erzeugten Ausgangsbildes erheblich erschwert ist.

Über elektronenoptische Simulationsrechnungen kann die Krüm­ mung des Eingangsschirmes des Bildverstärkers berechnet wer­ den. Es hat sich hierbei gezeigt, daß zur Optimierung die Mittenkrümmung stärker ausgebildet werden muß als die Rand­ krümmung der Eingangskalotte. Hierdurch ergibt sich eine ver­ besserte Bildwiedergabe am Ausgangsschirm. Am Ausgangsschirm können zudem sphärische Fiberoptiken verwendet werden. Durch diese Fiberoptiken läßt sich ein Ausgangsschirm herstellen, dessen zumindest eine Oberfläche nicht plan parallel, sondern so ausgebildet ist, daß sie den entsprechenden Bildlagen, d. h. der jeweiligen Schärfenebene, derart angepaßt ist, daß das elektronenoptische Bild im wesentlichen scharf auf dieser Oberfläche abgebildet wird. Diese Fiberoptiken sind also vor­ zugsweise so auszugestalten, daß sie dem Verlauf der Bildkur­ venkrümmung/Bildschärfenebene nachgebildet ist. Diese Fiber­ optiken sind jedoch teuer und problematisch hinsichtlich ih­ rer Spannungsfestigkeit.

Durch eine Erhöhung der Scheitelhöhe der Eingangskalotte (starke Mittenkrümmung) des Eingangsschirmes wird zwar die meridionale und sagittale Aufspaltung der Bildwiedergabe am Ausgangsschirm verringert, jedoch führt diese Maßnahme zu einem Kontrastverlust durch Streuung von Escape-Quanten vom Rand des Eingangsleuchtschirmes zu dessen Zentrum und dem sich hierdurch verstärkenden Übersprechen vom Licht zur Pho­ tokathode.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betrieb einer Röntgenbildverstärkereinrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, das eine gute Diagnostizierbarkeit, d. h. eine gute Bildwiedergabe, aufgrund der Strahlenabtastung eines Untersu­ chungsobjektes mit einem Röntgenbildverstärker ermöglicht. Insbesondere soll dies auch bei einem verkürzten Röntgenbild­ verstärker möglich sein.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Vorteil der Erfindung ist, daß insbesondere die Spannung an der Bildlagenelektrode so eingestellt wird, daß die Bildauf­ lösung im zentralen Bereich des Ausgangsschirmes gegenüber einer optimalen Bildauflösung verschlechtert ist. Hierdurch wird eine bessere Bildauflösung im Randbereich des Ausgangs­ schirmes durch eine Reduzierung der meridionalen und sagit­ talen Aufspaltung der Bildwiedergabe ermöglicht, so daß die Diagnostizierbarkeit der Bildinformationen im Randbereich auch bei verkürzten Röntgenbildverstärkern ermöglicht ist.

Es ist vorteilhaft, wenn insbesondere auch die Spannung an einer zusätzlich vorhandenen Bildgrößenelektrode so einge­ stellt wird, daß die Bildgröße, die auch von der Bildlagen­ spannung abhängig ist, insgesamt unbeeinflußt bleibt. Auch hierdurch wird insbesondere in Verbindung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 die Bildauflösung zugunsten einer bes­ seren Bildwiedergabe im Randbereich des Ausgangsschirmes ver­ schoben und die Bildgröße bleibt unverändert.

Eine weitere Verbesserung ergibt sich, wenn die Spannung der Bildlagen- und der Bildgrößenelektrode gemeinsam oder unab­ hängig voneinander verändert wird.

Außerdem ist es vorteilhaft, wenn die Spannung an der Bildla­ gen- und/oder der Bildgrößenelektrode vorzugsweise über eine Fernbedienung verändert wird. Es läßt sich somit die Bild­ schärfewiedergabe in gewünschter Weise einstellen, wodurch die Diagnostizierbarkeit weiter verbessert wird.

Eine für den Betrachter praktisch nicht erkennbare Bildwie­ dergabeverschlechterung im zentralen Bereich des Ausgangs­ schirmes zugunsten einer verbesserten Bildwiedergabe im Rand­ bereich des Ausgangsschirmes ergibt sich, wenn die Bildauflö­ sung im zentralen Bereich um 8 bis 17% gegenüber einer opti­ malen Bildwiedergabe verschlechtert ist. Es wird somit eine am Ausgangsschirm für den Betrachter insgesamt verbesserte Bildwiedergabe und damit Diagnostizierbarkeit gewährleistet.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispie­ les anhand der Zeichnung.

In der Figur ist ein Gehäuse einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren betriebenen Röntgenbildverstärkereinrichtung mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnet. An einer ersten großen Stirnseite dieses Gehäuses ist ein Eingangsschirm 2 ausgebil­ det, der im wesentlichen eine Leuchtschicht aufweist, die auftreffende Strahlung in Lichtphotonen wandelt. Dem Ein­ gangsschirm 2 ist eine Photokathode 3 nachgeordnet, die auf­ grund dieser Lichtphotonen Elektronen emittiert. Diese Elekt­ ronen werden durch ein von einer ersten und einer zweiten Elektrode 4, 5 ausgehendes elektrisches Feld zum Ausgangs­ schirm 6 beschleunigt. Der Ausgangsschirm ist in einer Anode 14 angeordnet, welche typischerweise mit 20-50 kV betrieben wird. Die auf den Ausgangsschirm 6 auftreffenden Elektronen erzeugen dort Lichtphotonen, die beispielsweise über eine nachgeschaltete Fernsehkamera oder einen CCD-Wandler in e­ lektrische Signale gewandelt werden und über eine Auswerte­ elektronik als beispielsweise Bildsignale an einer Anzeige­ vorrichtung dargestellt werden. Zwischen dem Eingangsschirm 2 und dem Ausgangsschirm 6 sind im Gehäuse 1 noch weitere E­ lektroden vorgesehen, so daß ein am Eingangsschirm 2 aufgrund eines Röntgenschattens erzeugte Strahlenschattenbild elektro­ nenoptisch auf den Ausgangsschirm 6 abgebildet wird. Dieses Elektrodensystem weist insbesondere eine Bildlagenelektrode 7 auf, an die eine Spannung einer Bildlagenspannungsquelle 8 angelegt wird. Die Spannung an der Bildlagenelektrode 7 wird so eingestellt, daß die Bildauflösung im zentralen Bereich des Ausgangsschirmes 6 gegenüber einer optimalen Bildauflö­ sung verschlechtert ist.

Wie bereits erläutert, führt die Verschlechterung der Bild­ auflösung im zentralen Bereich des Ausgangsschirmes 6 zu ei­ ner Verschiebung hinsichtlich einer verbesserten Auflösung im Randbereich des Ausgangsschirmes 6, so daß insgesamt besser diagnostizierbare Bildsignale erhalten werden können. Die Spannung der Bildlagenspannungsquelle 8 sollte jedoch nur in­ soweit verändert werden, als die Auflösung im zentralen Be­ reich des Ausgangsschirmes 6 für den Betrachter an der Anzei­ geeinrichtung nicht auffällig wird. Es hat sich als günstig erwiesen, wenn die Bildauflösung im zentralen Bereich des Ausgangsschirmes 6 im Bereich von 8 bis 17%, vorzugsweise im Bereich zwischen 10 und 15%, verschlechtert wird.

Da eine Veränderung der Spannung an der Bildlagenelektrode 7 auch zu einer Veränderung der Bildgröße am Ausgangsschirm 6 führt, ist es zweckmäßig, wenn auch die Spannung einer Bild­ größenelektrode 9 zur Aufhebung dieser Größenänderung einge­ stellt wird. Hierzu steht die Bildgrößenelektrode 9 mit einer Bildgrößenspannungsquelle 10 in Verbindung.

Im Rahmen der Erfindung kann die Spannung der Bildlagenspan­ nungsquelle 8 sowie der Bildgrößenspannungsquelle 10 fest eingestellt werden. Es ist aber auch möglich, diese Span­ nungsquellen 8, 10 hinsichtlich deren Spannung veränderbar auszuführen, wodurch sich vorteilhaft die Möglichkeit ergibt, die Auflösung am Ausgangsschirm 6 veränderbar auszuführen. Es kann somit eine Verschiebung der Auflösung von einer optima­ len Auflösung im zentrumsnahen Bereich zum Randbereich hin durchgeführt werden. Eine Spannungsveränderung kann bei­ spielsweise über eine Fernbedienung 11 bewirkt werden, die einen ersten Steller 12 zur Spannungsveränderung der Bild­ lagenspannungsquelle 8 und einen zweiten Steller 13 aufweist, über den die Spannung der Bildgrößenspannungsquelle 10 ver­ ändert wird. Im Rahmen der Erfindung kann aber auch nur ein Steller vorgesehen sein, über den gekoppelt die Spannung an der Bildlagenspannungsquelle 8 und der Bildgrößenspannungs­ quelle 10 eingestellt wird. Dies vereinfacht die Bedienung, begrenzt aber die individuelle Steuerung. Von Vorteil ist je­ doch, daß sich die Wirkung einer Veränderung der Spannung der Bildlagenspannungsquelle 8 hinsichtlich der Abbildung linear zu einer Veränderung der Spannung der Bildgrößenspannungs­ quelle 10 verhält. Eine Bildlagenkorrektur durch Veränderung der Spannung der Bildlagenspannungsquelle 8 wirkt also linear auf die Bildgröße am Ausgangsschirm 8 ein und kann durch eine entsprechende Veränderung der Spannung der Bildgrößenspan­ nungsquelle 10 korrigiert werden. Die Abhängigkeit beider Spannungsgrößen zueinander kann beispielsweise über eine Pro­ grammierung bewirkt werden. Eine Bildlagenkorrektur und somit eine Bildschärfeverschiebung zum Rand des Ausgangsschirmes 6 von z. B. 2,5 mm kann beispielsweise durch eine Korrektur der Spannung an der Bildlagenspannungsquelle 8 von ca. 20 V und eine somit erforderliche Bildgrößenkorrektur durch eine Kor­ rektur von ca. 7 V der Spannung der Bildgrößenspannungsquelle 10 erreicht werden. Hieraus ergibt sich im zentralen Bereich des Ausgangsschirmes 6 eine Auflösungsverschlechterung von ca. 10 bis 15%.

Wird während einer Strahlenaufnahme eines Untersuchungsobjek­ tes oder der Durchleuchtung des Untersuchungsobjektes das Bild aus einem ersten und einem zweiten Teilbild mit unterschiedlichen Schärfeebenen zentral zusammengesetzt, so hat der diagnosti­ zierende Arzt oder Betrachter über die volle Bildgröße eine hinreichend gute Bildauflösung. Lediglich im Bereich der Zu­ sammensetzung zweier Bilder wird eine gewisse Unschärfe exis­ tieren, die jedoch akzeptabel ist.

Claims (6)

1. Verfahren zum Betrieb einer Röntgenbildverstärkereinrich­ tung mit einem Eingangsschirm (2),
mit einem Ausgangsschirm (6),
mit einem Elektrodensystem, mit dem ein Strahlenschattenbild am Eingangsschirm (2) elektronenoptisch auf den Aus­ gangsschirm (6) projiziert wird, und
mit einer dem Elektrodensystem zugeordneten Spannungsquelle, wobei das Elektrodensystem eine Bildlagenelektrode (7) zum Steuern der Bildlage aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung an der Bildlagenelektrode (7) so eingestellt wird, daß die Bildauflösung im zentralen Bereich des Ausgangs­ schirms (6) gegenüber einer optimalen Bildauflösung ver­ schlechtert ist.

2. Verfahren zum Betrieb einer Röntgenbildverstärkereinrich­ tung nach Anspruch 1,
wobei das Elektrodensystem zusätzlich eine Bildgrößenelektro­ de (9) aufweist und
wobei die Spannung an der Bildgrößenelektrode (9) so einge­ stellt wird, daß die auch von der Bildlagenspannung abhängige Bildgröße insgesamt unbeeinflußt bleibt.

3. Verfahren zum Betrieb einer Röntgenbildverstärkereinrich­ tung nach Anspruch 2, wobei die Spannung der Bildlagen- und der Bildgrößenelektrode (7, 9) gemeinsam oder unabhängig voneinander verändert wird.

4. Verfahren zum Betrieb einer Röntgenbildverstärkereinrich­ tung nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Spannung über eine Fernbedienung (11) verändert wird.

5. Verfahren zum Betrieb einer Röntgenbildverstärkereinrich­ tung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Bildauflösung um 8% bis 17% verschlechtert ist.

6. Verfahren zum Betrieb einer Röntgenbildverstärkereinrich­ tung mit einer nachgeschalteten Fernseheinrichtung, aufwei­ send eine CCD- oder Fernsehkamera zum Aufnehmen eines Bildes des Ausgangsschirmes, nach einem der Ansprüche 1 bis 5, auf­ weisend die Verfahrensschritte:

• - Aufnahme eines ersten Teilbildes, wobei die Spannung der Bildlagenelektrode (7) so eingestellt wird, daß die Bild­ auflösung im zentralen Bereich des Ausgangsschirmes (6) größer als im Randbereich ist,
• - Aufnahme eines zweiten Teilbildes, wobei die Spannung der Bildlagenelektrode (7) so eingestellt wird, daß die Bild­ auflösung im zentralen Bereich des Ausgangsschirmes (6) gegenüber einer optimalen Bildauflösung verschlechtert ist und
• - Kombination des ersten und zweiten Teilbildes mittels eines Rechners.