DE2952423A1

DE2952423A1 - Verfahren zur graduationsverarbeitung einer roentgenaufnahme des brustraumes und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2952423A1
Application number: DE19792952423
Authority: DE
Inventors: Masamitsu Ishida; Hisatoyo Kato; Seiji Matsumoto
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1978-12-26
Filing date: 1979-12-27
Publication date: 1980-11-20
Also published as: JPS5588741A; JPS6253178B2; DE2952423C2; FR2445579B1; FR2445579A1; US4306290A

Description

Beschreibung

Die Erfindung "betrifft ein Verfahren zur Verarbeitung eines Röntgenbildes bzw. eines Durchleuchtungsbildes in einem Kopiersystem für Röntgen- bzw. Durchleuchtungsbilder, welche zur medizinischen Diagnose verwendet werden. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Bildgraduations-Verarbeitungsverfahren und eine Vorrichtung für ein Kopier sy st em für Röntgen- bzw. Durchleuchtungsbilder, in dem ein ursprüngliches von vorne aufgenommenes Röntgenbild des Brustkorbes ausgelesen und auf einem Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet wird.

Beim Durchleuchten bzw. Röntgen des Brustkorbes wird ein Röntgenfilm verwendet, um das durch Röntgenstrahlen übertragene Bild der Röntgenaufnahme festzuhalten bzw. aufzuzeichnen, welches zur Diagnose mit dem bloßen Äuge beobachtet wird. Beim Röntgen des Brustkorbes werden die Lungen, das Herz und die Wirbelsäule aufgezeichnet. Die Wirbelsäule hat die geringste Dichte, da ihre Durchlässigkeit für Röntgenstrahlen klein ist. Das Herz hat die zweitniedrigste Dichte, da seine Durchlässigkeit für Röntgenstrahlen relativ gering ist. Die Lungen weisen die größte Dichte auf, da ihre Durchlässigkeit für Röntgenstrahlen groß ist. Ferner, da die Lungen komplexe Trachea/Bronchien und Blutgefäße haben, ist das Bild der Lungen sehr kompliziert. Der Teil außerhalb des wesentlichen Bildes des menschlichen Körpers weist die größte Dichte auf, da dieser Teil des Röntgenfilmes direkt den von der Röntgenquelle ausgehenden Röntgenstrahlen ausgesetzt ist.

Vie vorhergehend erwähnt, enthält das Röntgenbild des Brustkorbes verschiedene Informationen verschiedener Teile des menschlichen Körpers, die mit einer Dichte aufgezeichnet sind, welche einen großen Abstufungsbereich aufweist. Manchmal erstrecken sich die Dichtebereiche von O bis 3»5 hinsichtlich der optischen Dichte.

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Ferner, da die verschiedenen Teile nicht mit dem entsprechenden, erwünschten Kontrast aufgezeichnet werden, ist es sehr schwierig und erfordert viel Geschick, die richtige Diagnose aufgrund der Röntgenaufnahme zu stellen, in der die Krankheit aus einer sehr geringen Dichteänderung in dem Bild herausgefunden werden muß.

Es ist auf diesem Gebiet der Technik allgemein bekannt, daß die Bildeigenschaften durch Verarbeitung des Bildes geändert werden können, indem ein elektrisches Signal- oder Informationsverarbeitungsverfahren verwendet wird. Beispielsweise ist es selbst auf dem Gebiet der Röntgentechnik möglich, das auf dem Röntgenfilm aufgezeichnete Bild mit einer optischen Abtasteinrichtung abzutasten und das Abtastsignal mittels einer Signalverarbeitungseinrichtung zu verarbeiten, um die verschiedenen Bildeigenschaften, wie z.B. Kontrast und Dichtepegel, zu ändern, und dann ein sichtbares Bild auf einem Film oder ähnlichem Medium aufzuzeichnen, welches auf dem verarbeiteten Signal basiert.

Beim Röntgen jedoch wird das aufgzeichnete Bild für den Zweck der Diagnose verwendet und die diagnostische Wirksamkeit und Genauigkeit (die Erleichterung zum Stellen einer Diagnose oder Geeignetheit für eine Diagnose) werden nicht einfach dadurch verbessert, indem einfach ein sogenanntes "gutes" Bild,ausgehend von den Gütefaktoren des ursprünglichen Bildes, wie Schärfe, Körnigkeit und Kontrast,hergestellt wird. Die Leistungsfähigkeit und Genauigkeit für die Diagnose werden vielmehr von anderen komplexen Faktoren als von jenen Faktoren beeinflußt, nämlich wie der Vergleich bzw. der Bezug auf das normale Muster, der Vergleich mit bzw. der Bezug auf die anatomische Struktur und Verwendung von anderen diagnostischen Bildern oder Aufzeichnungen.

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Andererseits ist auf diesem Gebiet der Technik der Bildverarbeitung "bekannt, die Röntgenaufnahme auf einem Mikrofilm mit verringerter Größe aufzuzeichnen. Beispielsweise, wie es in dem offengelegten japanischen Patent Nr. 48 (1973)-25 523 gezeigt ist, ist es bekannt, einen fotografischen Film zu verwenden, der einen veränderten Graduierungskontrast aufweist und bei dem der Kontrast (Gamma) im Bereich hoher Sichte verringert wird, um den Sichtebereich zum Zeitpunkt des Eopierens zu komprimieren und wobei ferner ein unscharfes Maskierungsverfahren durchgeführt wird, um die Schärfeverringerung zu kompensieren, welche durch die Verringerung der Bildgröße und das Kopieren bewirkt wird. Dieses Verfahren ist lediglich dann leistungsfähig, wenn eine Verringerung der Bildqualität bei der Reduzierung der Bildgröße und bei den Kopierschritten verhindert werden soll, und es ist nicht dafür gemacht, die Leistungsfähigkeit und Genauigkeit bei der Diagnose zu verstärken.

Eine wesentliche Zielsetzung der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung für eine Graduationsverarbeitung einer Brustkorb-Röntgenaufnahme zu schaffen.

Eine weitere Zielsetzung der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verarbeitung eines Röntgen- bzw. Durchleuchtungsbildes in einem Röntgenbild-Kopiersystem zu schaffen, mit dem ein Röntgenbild erhalten werden kann, welches eine große Leistungsfähigkeit und Genauigkeit für die Diagnose bzw. für die Diagnosestellung aufweist.

Das Verfahren und die Vorrichtung zur Graduationsverarbeitung eines Röntgenbildes des Brustkorbes nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte an der Grenze zwischen dem Herz und der Lunge des Bildes auf dem Aufzeichnungsmaterial verringert wird, um den Kontrast des Herzens zu verringern und dadurch den Kontrast der Lungen auf dem Röntgenbild zu erhöhen, welches schließlich auf einem Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet

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Gemäß der vorhergehend erwähnten Graduationsverarbeitung wird der Dichtebereich des Herzens klein bzw. eng und die niedrige Dichte der Lungen wird stärker verringert und der Kontrast der Lungen wird erhöht, und infolgedessen wird das auf diese Weise graduationsverarbeitete Bild hinsichtlich der Leistungsfähigkeit und Genauigkeit für die Diagnose verbessert. Es wird darauf hingewiesen, daß, obgleich der Kontrast des Herzens verringert wird, dies nicht die Leistungsfähigkeit und Genauigkeit der Diagnose berührt, da dieser Teil der hellste Teil ist und das menschliche Auge ein großes Graduationsansprechen auf einen solchen Teil aufweist. Da die Wirbelsäule im wesentlichen die gleiche Dichte wie das Herz hat, beeinträchtigt dieser Teil ebenfalls nicht die Leistungsfähigkeit und Genauigkeit der Diagnose. Im allgemeinen werden die meisten Röntgenaufnahmen dee Brustkorbes hergestellt, um die Lungen zu beobachten. Deshalb wird in Übereinstimmung mit der Erfindung, gemäß welcher der Kontrast und die Dichte der Lungen besonders verbessert werden, die Leistungsfähigkeit und die Genauigkeit der Diagnose im Hinblick auf die Lungen ganz beträchtlich erhöht, ohne daß die Leistungsfähigkeit und Genauigkeit der Diagnose im Hinblick auf die Wirbelsäule und das Herz wesentlich verringert werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme aof die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen;

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Röntgenaufnahme eines Brustkorbes, welche gemäß der Erfindung verarbeitet werden soll,

Fig. 2 eine graphische Darstellung, die eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Graduationsverarbeitung zeigt,

Fig. 3 und 4 graphische Darstellungen, welche andere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Graduationsverarbeitung zeigen,

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Fig. 5 und 6 verschiedene Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Graduationsverarbeitung und einige Beispiele von Graduationsverarbeitung, welche nicht in der Erfindung enthalten sind,

Fig. 7 ein Blockdiagramm eines Röntgenbild-Kopiersystems, in dem die erfindungsgemäße Bildverarbeitungsvorrichtung verwendet wird,

Fig. 8 und 9 Histogramme der Dichten des Bildes bzw. Lungen, und

Fig. 1OA bis 1OC die gemessene Dichte und die differentielle Impulsform, welche erhalten wird, wenn der mittlere Teil des Herzens waagerecht abgetastet wird.

Die Erfindung wird nun im einzelnen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.

In Fig. 1 ist eine von vorne durchgeführte Röntgenaufnahme eines Brustkorbes dargestellt, wobei die Lungen 1, das Herz 2 und die Wirbelsäule 3 angedeutet sind. Da die herkömmliche Röntgenaufnahme des Brustkorbes nicht die erwünschte Dichte und Kontrast aufweisen, ist ausgehend von einer solchen Röntgenaufnahme eine genaue Diagnose nicht leicht. Erfindungsgemäß wird deshalb die Röntgenstrahlen-Bildinformation von dem Bild der ursprünglichen Röntgenaufnahme (im folgenden als ursprüngliches Bild bezeichnet) ausgelesen bzw. abgetastet und die abgetastete Information wird mittels eines Signalumwandlungssystems verarbeitet, um die Graduation (gradation) bzw. Abstufung zu verändern, wenn das Bild schließlich auf einem Aufzeichnungsmedium, wie z.B. ein fotografischer Film, aufgezeichnet wird.

Tinter den Dichten des ursprünglichen Bildes weist die Dichte der Lungen 1 den höchsten Pegel unter Ausschluß des Bereiches außerhalb des Gegenstandes, d.h. des menschlichen Körpers, auf, und die Dichten der Wirbelsäule 3 und des Herzens 2 haben den

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niedrigsten Pegel. Der Unterschied zwischen der Dichte der Wirbelsäule 3 und der Dichte des Herzens 2, wobei letztere etwas größer als erstere ist, ist sehr klein und entsprechend können beide Dichten praktisch von einem der Signale wiedergegeben werden. Diese Dichten werden im folgenden durch die Dichte des Herzens 2 wiedergegeben. Deshalb, indem der kleinste Wert Dmin der Dichte der Wirbelsäule und des Herzens und der größte Wert Dmax der Dichte der Lungen erhalten wird, und indem die Dichteumwandlung nur bei den Dichten erfolgt, welche einen Pegel bzw. Wert zwischen diesen Werten haben, ist es möglich, die Graduationsverarbeitung an dem erforderlichen Bild durchzuführen, um ein Röntgenbild mit großer Leistungsfähigkeit und Genauigkeit in bezug auf die Diagnose zu erhalten.

Nach der Erfindung wird die Dichte an der Grenze der Lungen 1 und des Herzens 2 erniedrigt, um den Kontrast des Herzens 2 zu verringern und den Kontrast der Lungen 1 zu erhöhen. Indem die Dichte an der Grenze der Lungen 1 und des Herzens 2 verringert wird, wird die Leistungsfähigkeit und Genauigkeit hinsichtlich einer Diagnose erhöht.

Hg. 2 zeigt eine graphische Darstellung der Graduationsverarbeitung, wobei die unterbrochene Linie 4 eine lineare Signalumwandlung darstellt, welche durch eine gerade Linie gezeigt ist, die sich zwischen dem Punkt maximaler Dichte bei dem Maximalwert der ursprünglichen Dichte Dmax und dem Punkt minimaler Dichter bei dem kleinsten Wert der ursprünglichen Dichte Dmin erstreckt. Es wird darauf hingewiesen, daß die durch die Linie 4 gezeigte Verarbeitung bzw. Behandlung bedeutet, daß keine Verarbeitung bzw. Behandlung vorgenommen worden ist. D.h., daß das behandelte Bild die gleiche Graduation wie das ursprüngliche Bild aufweist.

Es wird darauf hingewiesen, daß der fotografische Film, welcher für das abschließende Aufzeichnen des Röntgenbildes verwendet wird, normalerweise keine solche lineare Charakteristik aufweist,

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und es ist deshalb erforderlich, um eine solche lineare Signalumwandlung auf dem fotografischen PiIm zu erzielen bzw. hervorzurufen, eine allgemein bekannte "Gamma-Korrektur¹¹ durchzuführen· Es wird deshalb darauf hingewiesen, daß die Gamma-Korrektur zusammen mit der Graduationsverarbeitung durchgeführt werden sollte. In der folgenden Beschreibung erfolgt diese lediglich in bezug auf die Graduationsverarbeitung unter der Annahme, daß die Signale, wenn dieses erforderlich ist, der Gamma-Korrektur unterworfen werden.

Es wird wieder auf die Pig. 2 bezug genommen, in der die durchgezogene Linie 5 ein Beispiel einer Signalverarbeitung zeigt, die nach der Erfindung durchgeführt worden ist. Der der Dichte an der Grenze zwischen den Lungen 1 und dem Herz 2 entsprechende Signalpegel ist mit dem Bezugszeichen Do bezeichnet, und die verringerte Dichte von dem ursprünglichen Pegel bei dem Pegel So an der Grenze ist mit Λ D bezeichnet. Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ist die Größe der Verringerung der Dichte maximal bei dem Pegel Do an der Grenze gemacht. Deshalb ist der Kontrast zwischen dem Herzen 2 und der Wirbelsäule 3 innerhalb des Dichtebereiches zwischen Dmin und Do verringert, und der Kontrast der Lungen 1 innerhalb des Dichtebereiches zwischen Do und Dmax ist vergrößert, wie es durch den Gradienten der Kurve 5 in Pig. 3 gezeigt ist.

Ferner, wenn die maximale Dichte Dmax der Lungen 1 nicht so groß ist, beispielsweise 1,5 oder weniger, kann die Dichte so umgewandelt werden, daß die maximale Dichte des abschließenden Höntgenbildes auf dem Film größer werden kann als diejenige der ursprünglichen Röntgenaufnahme, um den Kontrast bei den Lungen 1 noch weiter zu erhöhen. Die unterbrochene Linie 6 in Fig. 2 zeigt ein Beispiel einer solchen Graduationsverarbeitung.

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Die minimale Dichte Dmin bei dem Herz 2 und der Wirbelsäule 3 befindet sich häufig auf dem gleichen Pegel bzw. Niveau wie die Schleierdichte des Ulmes. In einem solchen Fall wird es häufig bevorzugt, die minimale Dichte Dmin um 0,01 bis 0,1 anzuheben.

Der bevorzugte Wert der Dichteverringerung bei dem Grenzwert Do hängt von dem Beobachter ab, der die Diagnose aufgrund des Röntgenbildes vornimmt, welches auf dem Ulm aufgezeichnet wurde, und auch von den Eigenschaften bzw. Charakteristiken der Röntgenaufnahme selbst, wie der Dichteunterschied zwischen dem Herzen und der Lunge. Im allgemeinen, wenn der Wert der Dichteverringerung ^D klein ist, ist die Graduationsänderung klein und deshalb ist die Verbesserung der Leistungsfähigkeit und Genauigkeit im Hinblick auf die Diagnose zu klein. Wenn 4 D zu groß ist, ist der Kontrast des Herzens zu sehr verringert und die Leistungsfähigkeit und Genauigkeit im Hinblick auf die Diagnose beim Herzen sind verringert. Aus Untersuchungen hat es sich ergeben, daß die Leistungsfähigkeit und Genauigkeit im Hinblick auf die Diagnose verbessert wurden, wenn £ D innerhalb des Bereiches von 0,1 bis 0,5 lag.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist die Graduationsänderung beim Grenzwert Do nicht kontinuierlich vorgenommen. Deshalb ist die Dichteänderung an der Grenze ebenfalls nicht kontinuierlich und das Bild erscheint wegen der TJnstetigkeit unnatürlich. Es ist wünschenswert, daß die Dichteänderung kontinuierlich oder glatt bei dem Grenzwert Do vorgenommen wird, wie es in den KLg. 3 "und 4 gezeigt ist. In Fig. 4- ist die Unstetigkeitsstelle beim Grenzwert Do abgerundet. In Fig. 5 ändert sich die gesamte Kurve kontinuierlich. Bei diesen Ausführungsformen, wie sie in den Fig. 4- und 5 dargestellt sind, erfolgt die Graduationsänderung glatt und natürlich.

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Die Ergebnisse wurden von vier Röntgenologen ausgewertet, da es nicht möglich war, die Leistungsfähigkeit und Genauigkeit im Hinblick auf eine Diagnose mittels einer objektiven, physikalischen Auswertung unter Verwendung der Schärfe, des Kontrastes und der Körnigkeit festzustellen.

Die Standardauswertung war wie folgt:

+2: Die Leistungsfähigkeit und Genauigkeit im Hinblick auf eine Diagnose waren stark erhöht und verbessert. Beispielsweise wurden die Krankheitsbereiche, welche auf dem ursprünglichen Röntgenbild kaum erkennbar waren, nunmehr klar erkennbar.

+1: Die Leistungsfähigkeit und Genauigkeit im Hinblick auf eine Diagnose wurden verbessert. Beispielsweise wurden die Krankheitsbereiche, welche schwierig zu erkennen waren, nunmehr erkennbar.

0: Die Leistungsfähigkeit und Genauigkeit im Hinblick auf eine Diagnose waren nicht so sehr verbessert, obgleich das Bild etwas klarer geworden ist.

-1: Die Leistungsfähigkeit und Genauigkeit im Hinblick auf eine Diagnose wurden in einzelnen Bereichen verschlechtert bzw. verringert, obgleich sie in anderen Teilen etwas verbessert worden sind.

-2: Die Leistungsfähigkeit und Genauigkeit im Hinblick auf eine Diagnose wurden verschlechtert, wobei sie in keinen Bereichen verbessert wurden.

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Mit dieser Norm als Ausgangspunkt wurden ursprüngliche Bilder von zehn Proben von Röntgenaufnahmen des Brustkorbes, welche
normale Küster, Krebsmuster, Lungenentzündungsmuster u.s.w.
umfaßten und welche einer Graduationsverarbeitung verschiedener Arten unterworfen worden waren, wie es in Fig. 5 gezeigt
ist, vier Eöntgenologen vorgelegt, und die Leistungsfähigkeit und Genauigkeit im Hinblick auf eine Diagnose wurden für diese Proben bestimmt. In Hg. 5 sind die Kurven 7 und 10 Beispiele der Graduationsverarbeitung, bei der die Dichte an der Grenze zwischen dem Herzen und der Lunge um 0,3 verringert worden war. Die Kurve 8 stellt die Dichteänderung ohne irgendeine"Graduationsverarbeitung dar, und die Kurven 9, 11 und 12 zeigen Beispiele einer Graduationsverarbeitung, der die vorliegende Erfindung nicht zugrundeliegt.

Die Ergebnisse dieser Untersuchungen sind in Tabelle 1 dargestellt.

	Tabelle 1	Allgemeine Auswertung
Graduations verarbeitung	Auswertung (Mittelwert)	verbessert
Kurve 7	+1,5	keine Änderung
Kurve 8	+0,1	verschlechtert
Kurve 9	-2,0	verbessert
Kurve 10	+1,9	keine Änderung oder eine geringfügige Verschlechterung
Kurve 11	-0,5	verschlechtert
Kurve 12	-1.2

Daraufhin wurden, um den effektiven Bereich des Wertes der
Dichteverringerung ^D an dem Grenzwert Do herauszufinden,
zehn Proben bzw. Muster von vier Röntgenologen ausgewertet.

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Die durchgeführten Graduationsverarbeitungen sind in Big. 6 dargestellt. Der Wert der Dichte verringerung ^ D wurde auf 0,05, 0,2 und 0,6 "bei den durch die Kurven 13, 14 und 15 gezeigten Beispielen festgelegt. Die Kurve 12 zeigt ein Beispiel ohne irgendwelche Graduationsverarbeitung.

Die Ergebnisse der Auswertung sind in Tabelle 2 dargestellt·

Tabelle 2

Graduations-	Auswertung	Allgemeine Auswertun
verarbeitung	(Mittelwert)
Kurve 12	+0,1	keine änderung
Kurve 13	+0,3	keine besondere
		Änderung
Kurve 14	+1,6	verbessert
Kurve 15	-2,0	verschlechtert, das
		Herz verschwand

Gemäß den von den Erfindern durchgeführten Untersuchungen war der Wert der Dichteverringerung Δ D bei dem Grenzpegel bzw. Grenzwert Do innerhalb des Bereiches von 0,1 bis 0,5» um wirkungsvoll die Leistungsfähigkeit und Genauigkeit im Hinblick auf eine Diagnose zu erhöhen.

Hg. 7 stellt ein Blockdiagramm dar, welches den Aufbau des Eöntgenbild-Kopiersystems zeigt, in dem das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung eingesetzt sind. Ein ursprüngliches Höntgenbild 20, auf dem das Bild eines Brustkorbes aufgezeichnet ist, ist auf einer durchsichtigen Trommel 21 festgelegt. Die durchsichtige Trommel 21 wird sowohl in axialer Richtung bewegt als auch um ihre Achse gedreht, so daß die Röntgenaufnahme 20 einem Lichtstrahl von einer Lichtquelle 22 zum Abtasten bzw. Auslesen ausgesetzt wird, welche innerhalb der transparenten Trommel 21 angeordnet ist. So tastet der Lichtstrahl die Röntgenaufnahme 20 zweidimensional ab. Hin-

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sichtlich der Lichtstrahl-Abtasteinrichtung kann eine Kathodenstrahlröhre oder eine Abtasteinrichtung mit einem fliegenden Lichtfleck verwendet werden.

Das durch die Röntgenaufnahme hindurchgehende Licht wird von einem fotoelektrischen Wandler 23 empfangen und in ein elektrisches Signal umgewandelt, welches mittels eines Verstärkers 24 verstärkt und durch einen A/D-Umwandler 25 in. ein digitales Signal umgewandelt wird. Bas so erhaltene digitale Signal wird in einem Magnetbandspeicher 26 gespeichert. Die in dem Magnetbandspeicher 26 gespeicherten Daten werden einer arithmetischen und logischen Einheit oder einem Prozessor 27, wie z.B. einer elektronischen Datenverarbeitungseinrichtung, zugeführt, in welcher Dmax,Do und Dmin des ursprünglichen Bildsignals analysiert werden.

Bei einer normalen Röntgenaufnahme für den Brustraum kann ein Histogramm, wie es in Fig. 8 gezeigt ist, für das gesamte Bild des Brustraumes erhalten werden. Bei dem in Fig. 8 gezeigten Histogramm ist die Dichte für den Bereich außerhalb des Gegenstandes nicht eingeschlossen. Dieses Histogramm hat zwei Spitzen "bzw. Maxima, deren kleinere die Häufigkeitsverteilung für das Herz und eueren größere diejenige der Lungen darstellt. Die Höhe der beiden Spitzen und deren Breite sind unterschiedlich, was von dem Bereich des Teils des menschlichen Körpers abhängt, für den das Histogramm angefertigt worden ist, der Form des Brustkorbes usw. Die kleinsten und größten Verte Dmin und Dmax werden als die Punkte gerechnet, wo die Häufigkeit in dem Histogramm auf O oder auf einen vorbestimmten kleinen Wert, beispielsweise 5 % der maximalen Häufigkeit, abfällt. Der Grenzwert bzw. Grenzpegel Do der Dichte an der Grenze des Herzens und der Lunge kann als der Dichtewert am Talboden des Histogramms zwischen den zwei Spitzen, wie es in Fig. 8 gezeigt ist, bestimmt werden oder als der Durchschnittswert der zwei Dichten Dh und Df, die den zwei Spitzen entsprechen, d.h. ■.

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Venn zwei Histogramme 28 und 29 für das Herz und die Lungen unabhängig voneinander angefertigt werden, wie es in Hg. 9 gezeigt ist, kann der Grenzwert Do als der Durchschnittswert der beiden Spitzen, d.h.-==i2— bestimmt werden oder als der Wert des Signals am Schnittpunkt der zwei Histogramme. Im folgenden wird angegeben, wie das Herz und die Lungen in das Bild eingezeichnet werden können.

Im Hinblick auf die einfache Rechnung sind die vorhergehend angegebenen Verfahren zur Bestimmung des Grenzwertes Do in der Praxis von Vorteil, obgleich andere Verfahren möglich sind, um den Grenzwert Do zu bestimmen. Obgleich es im praktischen Fall äußerst schwierig ist, den wahren Grenzwert Do aus dem Histogramm zu erhalten, hat es sich herausgestellt, daß gute Ergebnisse selbst mit dem vorhergehenden, angenäherten Wert des Grenzwertes Do erhalten wurden.

Die Bezeichnung des Herzens und der Lungen kann auf folgende Weise vorgenommen werden.

Das erste Verfahren ist ein statistisches Verfahren, in dem der Grenzwert statistisch aus einer Anzahl von Röntgenaufnahmen angenommen wird. Hit diesem Verfahren kann ein fur die praktische Anwendung ausreichend genauer Grenzwert erhalten werden, indem ein geeigneter Ausgleich bzw. eine geeignete · Kompensation der Eigenschaften des menschlichen Körpers vorgenommen wird, welcher der Gegenstand des Röntgenbildes wie erwünscht sein soll.

Das zweite Verfahren geschieht in einem direkten Suchverfahren, bei dem die zu der Zeit des Abtastens der ursprünglichen Röntgenaufnahme festgestellte Dichte verwendet wird, um die Lage der Grenze zwischen dem Herzen und den Lungen zu finden. Andere ausgedrückt, die Dichte der Röntgenaufnahme wird festgestellt, um die Lage der Grenze festzulegen, indem das in Fig. 9 gezeigte

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Histogramm aufgestellt wird. Indem ein Histogramm, wie es in Hg· 9 gezeigt ist, gebildet wird, ist es möglich, den Grenzwert Do als den Wert bzw. Pegel beim Schnittpunkt der zwei Histogramme 28 und 29 zu bestimmen oder den Grenzwert Do als

den Mittelwert der zwei Spitzen des Histogramms zu

errechnen, wie es vorhergehend erwähnt worden ist.

Es ist ferner auch möglich, den Grenzwert Do dadurch zu bestimmen, -daß ein Dichtesignal verwendet wird, welches beim Abtasten des ursprünglichen Bildes erhalten wurde, wie es in den Pig. 1OA bis 1OC gezeigt ist. Gemäß ilg. 1OA wird der mittlere Teil der Brustraum-Röntgenaufnahme mittels eines Abtastlichtstrahls abgetastet und die hierbei längs der Abtastlinie erhaltene Dichte-Signalform wird in Kombination mit einer differentierten Wellenform des Dichtesignals verwendet, wie es in den Hg. 1OB und 1OC gezeigt ist. Gemäß den Pig. 1OA bis 1OC werden, wenn die Brustraum-Röntgenaufnahme waagerecht in ihrer Mitte abgetastet wird, vier Impulse an den Grenzen zwischen den Lungen 1 und anderen Bereichen erhalten, wie es in Hg. 1OC gezeigt ist. Der Bereich zwischen dem ersten Impuls und dem vierten Impuls entspricht der Brust bzw. dem Brustkorb selbst. Deshalb können aus dem größten Wert und dem kleinsten Wert innerhalb dieses Bereiches Dmax und Dmin erhalten werden. Der zweite Impuls und der dritte Impuls entsprechen den Grenzen zwischen den Lungen 1 und dem Herzen 2. Deshalb ist der Wert der ursprünglichen Bilddichte Do an diesen Stellen bzw. Punkten der Grenzwert. Wenn die Werte an diesen Punkten voneinander unterschiedlich sind, kann der Mittelwert dieser zwei Werte als der Grenzwert Do verwendet werden.

Nachdem diese Werte 17min, Do und Dmax erhalten worden sind, werden die auf dem Magnetbandspeicher 26 aufgezeichneten Daten verarbeitet, um die Dichteumwandlung der Graduationsverarbeitung, wie es in den Fig. 2 bis 6 gezeigt ist, durchzuführen, so daß die Röntgenaufnahme auf dem abschließenden Aufzeichnungs-

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medium mit der erwünschten Graduation wiedergegeben werden kann. Die verarbeiteten Daten werden dem Magnetbandspeicher 26 zum Speichern der Daten nach der Verarbeitung wieder zugeführt. Die Verarbeitung der Dichte kann auch in der Form von Analogsignalen durchgeführt werden. Ferner kann die Signalverarbeitung die Kompensationsverarbeitung für die Graduation des abschließenden Aufzeichnungsmediums, wie z.B. einen fotografischen Film, einschließen. Ferner kann ein unscharfes Maskierungsverfahren und/oder eine Frequenzfilterung durchgeführt werden, um die Bildschärfe zu steuern.

Die graduationsverarbeiteten Daten werden von dem Hagnetbandspeicher 26 ausgelesen, mittels eines D/A-Umwandlers 30 in ein Analogsignal umgewandelt und einer Aufzeichnungslichtquelle 32 zugeführt, nachdem sie durch einen Verstärker 31 verstärkt worden sind.

Das von der Lichtquelle 32 ausgesandte Licht wird auf einen Kopiefilm 34· mittels einer Linse 33 scharf abgebildet, um ein Bild dort aufzuzeichnen. Der Kopiefilm 34 ist auf einer Aufzeichnungstrommel 35 gehaltert, welche sich dreht und in Axialrichtung bewegt wird, damit der auf ihr befestigte Kopiefilm dem von der Lichtquelle 32 ausgehenden Licht in einem zweidimensionalen Abtastmodus ausgesetzt wird, so daß ein Böntgenbild auf dem Kopiefilm 34 nach erfolgter Graduationsverarbeitung aufgezeichnet wird.

Als Kopiefilm 34 kann ein lichtempfindliches Material, wie ein Silberhalogen-Fotofilm, ein Diazofilm, elektrofotografisches Material usw. verwendet werden. Ferner ist es möglich, das Bild auf einem Monitor, wie einer Kathodenstrahlröhre, wiederzugeben, statt es auf einem fotoempfindlichen Material aufzuzeichnen.

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Durch die Erfindung werden also ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verarbeiten eines von vorne aufgenommenen Röntgenbildes des Brustraumes in einem Röngtenbild-Kopiersystem geschaffen, indem ein ursprüngliches Röntgenbild mit einem Abtast licht strahl abgetastet und das durch die Röntgenaufnahme hi ndurchgehende lacht von einem fotoelektrischen Wandler festgestellt wird, welcher ein Ausgangssignal erzeugt, welches verarbeitet werden soll und zum Aufzeichnen eines sichtbaren Bildes auf einem Aufzeichnungsmedium verwendet wird. An der Röntgenaufnahme der Vorderansicht des Brustraums wird eine Graduationsverarbeitung vorgenommen. Die Graduationsverarbeitung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte an der Grenze zwischen dem Herzen und der Lunge des Bildes auf dem Aufzeichnungsmedium verringert wird, um den Kontrast des Herzens zu verringern und den Kontrast der Lungen zu vergrößern.

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Claims

PATENTANWÄLTE A. GSÜNECKER

DWL-Vi

H. KINKEUDEY

oil-ma

W. STOCKMAIR

K. SCHUMANN

CMPfItNAT ΟΛ,-PWS

P. H. JAKOB

DVLMO

G. BEZOLD

8 MÜNCHEN 22 maximilianstrassc «s

27. Dez. 1979 P

Fuji Photo Ulm Co., Ltd.

Nakanuma, Minami, ashigara-shi,

Kanagawa-ken, Japan.

Verfahren zur Graduationsverarbeitung einer Röntgenaufnahme des Brustraumes und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Patentansprüche

\1 J Verfahren zur Graduationsverarbeitung einer Bontgenaufnahme des Brustraumes in einem Kopiersystem, in dem eine Röntgenaufnahme mit einem Lichtstrahl abgetastet und die in ihm enthaltene Information des durchleuchteten Brustraumes ausgelesen und in ein elektrisches Signal umgewandelt und unter Verwendung dieses elektrischen Signals ein Bild auf einem Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Pegel des elektrischen Signals, welches auf der Brustraumaufnahme der Grenze zwischen der Lunge und dem Herzen entspricht, verringert wird, um die Bilddichte an der Grenze zu verringern, wodurch der Kontrast des Herzens verringert und der-

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ρ»·) aaaaaa tclbx os-aaaao tilismmmi monapat tslbkopibrbr

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jenige der Lunge auf dem Bild erhöht wird, welches auf dem Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Pegel des der Grenze entsprechenden

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elektrischen Signals/einen Pegel von 0,1 bis 0,5 hinsichtlich der optischen Dichte des Endaufzeichnungsmediums verringert wird.

3· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Pegel des elektrischen Signals im allgemeinen innerhalb des Dichtebereiches zwischen der kleinsten Dichte des Herzens und der größten Dichte der Lunge verringert wird, und daß der Pegel des elektrischen Signals, das der Grenze entspricht, am stärksten innerhalb dieses Dichtebereiches verringert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Pegel des elektrischen Signals in diesem Dichtebereich kontinuierlich verringert wird, wobei der Pegel an der Grenze am stärksten erniedrigt wird.

5. Vorrichtung zum Durchführen einer Graduations verarbeitung einer Röntgenaufnahme des Brustraumes in einem Röntgenaufnahmen-Kopiersystem, in dem eine Röntgenaufnahme mittels eines Lichtstrahles abtastbar und die auf ihr aufgezeichnete Röntgeninformation des Brustraumes auslesbar und in ein elektrisches Signal umformbar ist und in dem unter Verwendung des elektrischen Signals ein Bild auf einem Aufzeichnungsmaterial auf zeichenbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Durchführung der Graduationsverarbeitung e;Lne Einrichtung (26,27) umfaßt, mit der ein Signalpegel bestimmbar ist, welcher der Grenze zwischen dem Herzen und der Lunge der Brustraum-Röntgenaufnahme entspricht, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, um die im wesentlichen größten und kleinsten Verte des

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elektrischen Signals festzustellen, und daß eine Einrichtung vorgesehen ist, um den Pegel des Signalpegels, welcher der Grenze entspricht, umzuformen und den Pegel der größten und kleinsten Werte festzustellen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet , daß eine Einrichtung vorgesehen ist, um den ~ Pegel des Signals zwischen dem Signalpegel, welcher der Grenze entspricht, und den Pegeln umzuwandeln, die den größten und kleinsten Werten entsprechen, um den Pegel des Signals dazwischen kontinuierlich umzuwandeln.

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