DE3007559C2

DE3007559C2 - Verfahren zur Veränderung der Gradation eines Strahlungsbildes und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE3007559C2
Application number: DE3007559A
Authority: DE
Inventors: Masamitsu Ishida; Hisatoyo Kato; Seiji Minami-ashigara Kanagawa Matsumoto
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1979-02-28
Filing date: 1980-02-28
Publication date: 1985-01-17
Also published as: FR2450471A1; JPS55116340A; JPS6326585B2; DE3007559A1; US4276473A; FR2450471B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Veränderung der Gradation eines Strahlungsbildes, welches mittels einer Bildinformation enthaltenden Strahlung in einem stimulierbaren Leuchtstoff aufgezeichnet wird, bcvdem der stimulierbar Leuchtstoffdurch stimulierende Strahlen abgetastet wird, so daß er Licht proportional zu der darin gespeicherten Strahlungsenergie emittiert, bei dem weiterhin das emittierte Licht in ein elektrisches Signal, das der emittierten Lichtmenge entspricht, umgewandelt wird und bei dem ein dem Strahlungsbild entsprechendes sichtbares Bild mittels eines elektrischen Signals auf einem Aufzeichnungsmaterial wiedergegeben wird.

Die Erfindung bezieht sich außerdem auf eine Hinrichtung zur Veränderung der Gradation eines Strahlungsbildes in einem Aufzeichnungssystem für Strahlungsbilder, das eine Auslcseeinrichtung für die Strahlungsbilder mit einer Abtasteinrichtung zur Abtastung eines anregbaren, ein Strahlungsbild gespeichert enthaltenden Leuchtstoffes mit anregenden Strahlen, eine Leseeinrichtung für das Auslesen des gespeicherten Strahlungsbildes durch Feststellung des von dem anregbaren Leuchtstoff bei der Anregung emittierten Lichtes und zur Umwandlung des Lichtes in ein elektrisches Signal mit einem Pegel, welcher der emittierten Lichtmenge entspricht, eine Signalverarbeitungscinrichtung für die Verarbeitung des elektrischen Signals, einen von dem verarbeiteten elektrischen Signal gesteuerten Modulator und eine von dem Modulator gesteuerte Aufzeichnungs-

einrichtung zur Wiedergabe einer Abbildung, die dem in dem anregbaren Leuchtstoff aufgezeichneten Strahlungsbild entspricht, auf einem Aufzeichnungsmaterial aufweist.

Für die medizinische Diagnose werden im allgemeinen Röntgenstrahlen-Filme für die Herstellung von sogenannten Röntgenaufnahmen bzw. Radiogrammen eingesetzt. Da jedoch Röntgenstrahlen für den menschli- ^ chen Körper schädlich sind, ist es unmöglich oder unter dem Gesichtspunkt der Sicherheit unerwünscht, den menschlichen Körper starken Dosen von Röntgenstrahlen auszusetzen. Es wird deshalb angestrebt, die notwendigen Informationen in dem Radiogramm in der Weise zu erhalten, daO der menschliche Körper nur einmal Röntgenstrahlen mit relativ geringer Dosis ausgesetzt wird. Andererseils sollten Radiogramme sowohl für Betrachtungszwecke als auch für die Zwecke der medizinischen Diagnose einen breiten Belichtungsspielraum

iu haben und qualitativ hochwertig sein, also insbesondere einen starken Kontrast, eine große Schärfe und ein geringes Rauschen haben. Da jedoch die herkömmlichen Röntgengerate so ausgelegt sind, dall sie alle der oben angegebenen Bedingungen nur bis zu einem gewissen Maße erfüllen, sind unglücklicherweise der Bereich der Aufzeichnungsdichte oder die Fähigkeit, verschiedene Informationspegel aufzuzeichnen, sowie die Bildqualität im allgemeinen nicht ausreichend, so daß die oben erwähnten Anforderungen nicht im gewünschten Maße erfüllt werden.

Unter Berücksichtigung dieser Umstände wurde in der US-PS 38 59 527 vorgeschlagen, die durch ein Objekt verlaufende Strahlung durch einen antegbaren Leuchtstoff zu absorbieren und dann den Leuchtstoff durch Lichtenergie anzuregen, so daß der Leuchistoffdie gespeicherte Strahlungsenergie als Licht emittiert; das emittierte Licht kann dann festgestellt und zur Wiederer/cugung einer visuellen Abbildung in ein elektrisches Signal

>u umgewandelt werden. Kin derartiges Verfahren ist auch in der DE-OS 2940454 beschrieben.

Dieses Strahlungsbildsystem, bei dem ein anregbarer Leuchtstoff verwendet wird, bietet im Vergleich mit der herkömmlichen Radiographie, die mit einen photographischen Material aus Silberhalogen-Verbindungen arbeitet, den Vort;i!, daß die Abbildung über einen sehr weiten Bereich von Strahlungsbelichtungen aufgezeichnet werden kann; außerdem kann das elektrische Signal, das zur Wiedergabe der sichtbaren Abbildung verwendet

:5 wird, frei verarbeitet werden, so daß sich die Abbildungsqualität für die Zwecke der Betrachtung und Diagnose verbessert. Im einzelnen werden dabei die folgenden Merkmale ausgenutzt: Da die Lichtmenge, die nach der Speicherung der Strahlungsenergie in dem Leuchtstoff bei der Anregung emittiert wird, sich über einen sehr weiten Bereich proportional zu der gespeicherten Energiemenge ändert, wird es möglich, eine Abbildung mit der gewünschten Dichte zu erhalten, und zwar unabhängig von dem Ausmaß der Belichtung des Leuchtstoffes

•ti durch die Strahlung, indem das emittierte Licht in ein elektrisches Signal umgewandelt und der Pegel des elektrischen Signals auf einen gewünschten Pegel geändert wird, welcher der gewünschten optischen Dichte der auf einem photographischen Film oder einem ähnlichen Aufzeichnungsträger wiedergegebenen Abbildung entspricht. Dies ist für die Praxis sehr vorteilhaft. Wenn beispielsweise Unterschiede in der Belichtung unter mehreren Strahlungsbildern auftreten oder mehrere Strahlungsbilder über- oder unterbelichtet sind, können diese

••5 Abbildungen verarbeitet werden, so daß sich schließlich die gleiche optische Dichte ergibt. Dementsprechend lassen sich Fehler bei der Belichtung leicht korrigieren. Außerdem kann die optische Dichte der schließlich erhaltenen Abbildung auf einfache Weise frei ausgewählt werden, indem der Pegei des elektrischen, für die Wiedergabe der Abbildung verwendeten Signals geändert wird: dementsprechend wird es möglich, für jede beliebige Biidart eine Abbiidung mit der gewünschten Dichte zu erhalten. Mit anderen Worten ist bei einem Strah-

w lungsbild des menschlichen Körpers die gewünschte Dichte unterschiedlich, und zwar in Abhängigkeit von der Art der Abbildung. Bei einer Art oder bei einem Teil des menschlichen Körpers ist eine hohe Dichte erstrebenswert, um für die Diagnose einen hohen Wirkungsgrad und eine hohe Genauigkeit zu erhallen, während bei einer anderen Art oder bei einem anderen Teil des menschlichen Körpers eine geringe Dichte angestrebt wird. Bei der herkömmlichen Radiographie wird die Belichtung gesteuert, um die gewünschte Dichte für verschiedene Abbil dungsarten zu erhalten. In diesem Sinne ist das oben erwähnte System, welches den anregbaren LeuchtstolTund eine Gradations-Verarbeitung verwendet, sehr vorteilhaft. Weiterhin werden bei der herkömmlichen Radiographie mehrere Filme mit unterschiedlicher Empfindlichkeit präpariert, um mehreren Verstärkungsschirmen mil unterschiedlicher Empfindlichkeit angepaßt zu werden. Bei dem obenerwähnten System ist es jedoch nicht notwendig, mehrere Filme mit unterschiedlicher Empfindlichkeit vorzubereiten, da ein bestimmter Filmtyp ver-

5(i schiedenen Belichtungsbedingungen und Empfindlichkeiten des Verstärkerschirms angepaßt werden ' ann, indem später, je nach Bedarf, der Pegel des elektrischen Signals geändert wird.

Wie oben erwähnt wurde, wird bei einem mit einem anregbaren Leuchtstoff arbeitenden Strahlungsbildaufzeichnungssystem die Bildinformation mit einem sehr weiten, dem sehr weiten Belichtungsbereich entsprechenden Pegelbereich einmal in dem anregbaren Leuchtstoff gespeichert, wird dann ausgelesen, in ein elektri- sches Signal umgewandelt und schließlich nach der je nach Bedarf erfolgenden Verarbeitung des elektrischen Signais in ein sichtbares Bild umgewandelt.

Deshalb kann die optische Dichte der schließlich erhaltenen sichtbaren Abbildung oder der wiedergegebenen Abbildung auf den Wert eingestellt werden, der für die jeweilige Diagnose zweckmäßig ist. Dadurch läßt sich ein Strahlungsbild mit hohem Diagnosewirkungsgrad und mit großer Genauigkeit erhalten.

«ι Um das obenerwähnte Aufzeichnungssystem für Strahlungsbilder in der Praxis einzusetzen, sollte die erwähnte Verarbeitung des elektrischen Signals quantitativ für alle Arten von Strahlungsbildern normiert werden. Die Normierung sollte unter dem Gesichtspunkt durchgeführt werden, den Wirkungsgrad und die Genauigkeit der Diagnose (die Leichtigkeit, mit der eine Diagnose durchgeführt werden kann oder das Anpassungsvermögen an eine Diagnose) zu verbessern. Der Wirkungsgrad und die Genauigkeit der Diagnose lassen

<o sich nicht einfach verbessern, indem nur eine »sogenannte gute Abbildung« unter dem Gesichtspunkt der üblichen Faktoren tür die Bildqualität gemacht wird, wie beispielsweise Schärfe, Körnung und Kontrast. Der Wirkungsgrad und die Genauigkeit der Diagnose werden nämlich weniger durch diese Faktoren als vielmehr durch andere, komplexe Faktoren beeinflußt, wie beispielsweise die Beziehung zu der normalen Schattierung, die

Beziehung zu der anatomischen Struktur und ilie Ausnutzung anderer diagnostischer Ansichten oder Aufzeichnungen. Es gibt also noch keine Möglichkeit, die Verarbeitung des elektrischen Signals, das für die Wiedergabe des Strahlungsb'ldes verwendet wird, quantativ zu normieren, um auf diese Weise den Wirkungsgrad und die Genauigkeit der Diagnose /u verbessern.

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Veränderung der > Gradation eines Strahlungsbildes in einem Aufzeichnungssystem für Strahlungsbilder, das einen anregbaren Leuc^lslolT verwendet, anzugeben, das sich durch eine hohe Bildqualtität auszeichnet, so dall sich aufgrund der besseren Auswertungsmöglichkeil des erhaltenen Bildes bessere und genaue Diagnosen stellen lassen.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das minimale elektrische Signal auf dem Aufzeichnungsmaterial mit einer optischen Dichte in dem Bereich zwischen der Schleier- in dichte und der Schleicrdichte +0,3 und daß das maximale elektrische Signal auf dem Aufzeichnungsmaterial mit einer optischen Dichte zwischen 1,5 und 2,8 wiedergegeben wird und daß das elektrische Signal in dem Bereich zwischen dem minimalen und dem maximalen Pegel so verarbeitet wird, daß die Ableitung

einer Dichlekurve [D -ßS)\, die in einem Koordinatensystem gezeichnet ist, bei dem die Ordinate die optische Achse (D) der auf dem Aufzeichnungsmaterial wiedergeeebcnen Abbildung und die Abszisse den Pegel des elektrischen Signals (S) darstellt, immer positiv (γ > 0) ist.

Mit einer Vorrichtung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Signalverarbci- 3d tungseinrichtung einen Signalwandler, der das elektrische Signal des minimalen Pegels, der der minimalen Menge des von dem anregbaren Leuchtstoff emittierten Lichtes entspricht, auf einen Pegel, der in der optischen Dichte der auf dem Aufzeichnungsmaterial wiedergegebenen Abbildung im Bereich von der Schleierdichte des Aufzeichnungsmaterial zu der Schleierdichle +0,3, ausgedrückt in der optischen Dichte, fuhrt, weiterhin das elektrische Signal mit dem maximalen Pegel, der der maximalen, von dem anregbaren LeuchtstofTemittierten :< Lichtmenge entspricht, auf einen Pegel, der in deroptischen Dichte derauf dem Aufzeichnungsmaterial wiedergegebenen Abbildung im Bereich von 1,5-2,8 ausgedrückt in der optischen Dichte führt, und das elektrische Signal des Pegels zwischen dem minimalen Pegel und dem maximalen Pegel auf einen Pegel umwandelt, der zu einer optischen Dichte der auf dem Aufzeichnungsmaterial wiedergegebenen Abbildung führt, die bei einem Ans*^;eg des Pegels des elektrischen Signals monoton ansteigt. .'(>

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Pegel des elektrischen Signals beim Minimum bzw. Maximum auf die erwähnten Pegel geändert, während der Pegel zwischen diesen beiden Punkten so variiert wird, daß der Gradient der Dichte der wiedergegebenen Abbildung in bezug auf den Pegel des elektrischen Signals immer positiv ist.

Aufgrund der vorliegenden Maßnahmen werden der Wirkungsgrad und die Genauigkeit der Diagnose weiter .'s erhöht, in dem allgemein der Pegel des elektrischen Signals zwischen dem Minimum und dem Maximum verringert wird, wobei die Absenkung an einem vorgegebenen Pegel (wie im folgenden erläutert werden soll) zwischen diesen beiden Bereichen am größter, gemacht wird. Bei diesem speziellen Verfahren wird der Pegel des elektrischen Signals um die optische Dichte der wiedergegebenen Abbildung um 0.5 oder weniger, ausgedrückt in der optischen Dichte, bei dem vorgegebenen Pegel verringert, während die Absenkung weniger stark wird, -to wenn der Pegel von dem vorgegebenen Pegel entfernt ist.

Weiterhin wird gemäß der vorliegenden Erfindung der Wirkungsgrad und die Genauigkeit weiter verbessert, indem die Änderungsgeschwindigkeit (Ableitung) des Gradienten im Bereich des Pegels, der niedriger als der vorgegebene Pegel ist, entsprechend dem Bereich der Dichte, die geringer als die dem vorgegebenen Pegel entsprechende Dichte ist, immer positiv oder 0 gemacht wird. ■»?

Die Einrichtung nach der vorliegenden Erfindung ist gemäß den obengenannten Merkmalen mit einer Signalverarbeitungseinrichtung versehen, die einen Signalwandler umfaßt, so daß das elektrische Signal des dem Minimum und dem Maximum der von dem Leuchtstoff emittierten Lichtmenge entsprechenden Pegels in das elektrische Signal mit den beiden Pegeln und außerdem das elektrische Signal des Pegels zwischen diesen beiden Punkten in eine monoton ansteigende Funktion umgewandelt werden kann. so

In diesem Zusammenhang darf darauf hingewiesen werden, daß der maximale und minimale Pegel des elektrischen Signals oder die maximale und minimale Menge des emittierten Lichtes nicht einfach den maximalen und minimalen Wert der elektrischen Signale oder der emittierten Lichtmengen bedeuten, sondern die maximalen und minimalen Werte der Werte, mit denen der Bildbereich wiedergegeben werden soll. Mit anderen Worten sollte beispielsweise der Untergrund der wiederzugebenden Abbildung von dem Signal ausgeschlossen werden, aus dem der maximale oder minimale Wert bestimmt werden sollen. In diesem Sinne wird beispielsweise bei einem Strahlungsbild des vorderen Brustbereiches der Hintergrund des menschlichen Körpers oder der Bereich außerhalb der Lungen ausgeschlossen.

Der maximale und minimale Wert können auf der Basis verschiedener Signale bestimmt werden, die im Verlaufe des Aufzeichnungssystems für die Strahlungsbilder erhalten werden. Beispielsweise können für die m> Ermittlung der maximalen und minimalen Werte die folgenden Verfahren eingesetzt werden: 1) Die momentane Lichtemission, die dann beobachtet wird, wenn bei der Aufzeichnung der anregbare LeuchtstotTmit einer Strahlung belichtet wird (US-Patentanmeldung No. 81917); 2) die Lichtemission, die dann beobachtet wird, wenn der anregbare Leuchtstoff durch den zum Auslesen dienenden Anregungstrahl stimuliert wird: 3) die Strahlung, die für die Belichtung des Leuchtstoffes bei der Aufzeichnung verwendet wird; 4) die durch den anregbaren Leuchtstoff verlaufende Strahlung, die dann beobachtet wird, wenn der anregbare Leuchtstoff bei der Aufzeichnung durch eine Strahlung belichtet wird; oder 5) das Licht, das von einem als Monitor dienenden, blattförmigen Leuchtstoff, der sich hinter dem anregbaren Leuchtstoffbefindet, emittiert und beobachtet wird.

',i wenn der anregbare Leuchtstoff der Strahlung ausgesel/t wird.

■j Um den gewünschten maximalen und minimalen Wert zu bestimmen, d. h., den maximalen und minimalen

«!'ι Pegel des elektrischen Signals beispielsweise in dem Bereich, der der wiederzugebenden Fläche des Objektes

g entspricht, kunn beispielsweise ein Histogramm eingesetzt werden. Im einzelnen werden dabei alle erhaltenen

■| 5 Signalpegel in einen Speicher eingegeben, so daß ein Histogramm unter Verwendung der gespeicherten Signal-

l| pegel hergestellt werden kann. Das so erhaltene Histogramm weist üblicherweise in einem Koordinatensystem.

Ui bei dem die Ordinate die Frequenz und die Abszisse den Pegel des Signals darstellen, mehrere Spitzen auf. Als

•Q maximaler 'And minimaler Pegel können das obere und untere Ende bestimmt werden, wo die Frequenz auf Null

ΪΛ oder ungefähr 5 % der maximalen Frequenz abfallt. Es ist weiterhin möglich, die beiden Extremwerte durch Ver-

B ι» wendung der speziellen Form des Histogramms für verschiedene Objektarten zu bestimmen. Beispielsweise

^ erscheinen bei einem Radiogramm des vorderen Brustbereiches drei Spitzen, wobei die Spitze auf dem hoch-

■' sten Signalpegel üblicherweise die maximale Frequenz zeigt, welche die Lungen darstellt. Der Fuß des höheren

.i Signalpegels dieser Spitze, wo die Frequenz auf 5 % oder Null der maximalen Frequenz abfallt, kann als maxima-

0 ler Wert bestimmt werden. Der Fuß des niedrigeren Signalpegels der Spitze aul'deni niedrigsten Signalpegel, der

L, ι j das Rückgrat darstellt, wo die Frequenz auf 5% oder Null der maximalen Frequenz abfallt, kann als minimaler

if Wert bestimmt werden.

/J Bei einem weiteren Verfahren zur Bestimmung des maximalen und minimalen Wertes wird der Signulpegcl

•^ ausgenutzt, der erhalten wird, wenn ein zentralerTcil der Abbildung linear abgetastet wird. Beispielsweise /eigl

'ft bei einem Mammogramm der Pegel des Signals, das durch lineare Abtastung des Mammogramms über einen

Si :u zentralen Bereich erhalten wird, eine Dichte, die in der angegebenen Reihenfolge dem Untergrund, der Haut.

?f dem subkutanen Gewebe und dem Drüsengewebe entspricht. In diesem Falle ändert sich der Pegel stark, wenn

3|j die Abtastung vom Untergrund zur Haut hin durchgeführt wird. Da die Haut in der wiedergegebenen Abbil-

;| dung die höchste Dichte hat, kann der Pegel unmittelbar nach einer starken Änderung des Pegels als maxima-

|: ler Pegel bestimmt werden. Da außerdem das Drüsengewebe die niedrigste Dichte hat, kann als minimaler Pegel

f?| :5 der niedrigste Pegel bestimmt werden, bei dem sich der Pegel schrittweise von der Haut und dem subkutanen

^; ? (Jewebe zum Drüsengewebe hin ändert. Als Alternative hierzu ist es auch möglich, den Pegel um den minima-

,ΐ· len Pegel herum in einem Speicher zu speichern und den Minimalwert in dem gespeicherten Pegel als minima-

5·.ι len Pegel zu bestimmen.

U Der so erhaltene minimale und maximale Pegel werden in Pegel umgewandelt, deren optische Dichte in der

fs ;u wiedergegebenen Abbildung dem Bereich von der Schleierdichtc - im folgenden Schleiersehwärzung genannt - bis zur Schleierschwärzung plus 0.3, ausgedrückt in der optischen Dichte, bzw. von 1,5 bis 2,8 entsprechen. Die Schleierschwärzung bis zur Schleierschwärzung plus 0,3 ist der Minimalwert, bei dem die Radiologen die Abbildung leicht lesen können. Die optische Dichte von 1,5 bis 2,8 ist der Maximalwert, bei dem Radiologen die Abbildung leicht lesen können. Diese Bereiche der optischen Dichte für den minimalen und maximalen

.<> Pegel sind nach einer bevorzugten Ausfiihrungsform die Schleierschwärzung bis zur Schlcierschwürzung plus 0,2 und 1.8 bis 2,6.

u/i€ OuCn CrWiiitfiiCri i'mnfariOiürigCri ηΟΠΐΐΟΓί uuTCii UiC lOipCriuCfi x_iiCiCiiürt^Cn üürj^CStCii* *iVCru€fi

Schleierschwär/ung S Dmin - f(Smin) S. Schleierschwärzung +0,3

1.5 Ξ Dmax = J (Smax) S 2,8

wobei Dmin und Dmax die minimale und maximale Dichte der wiedergegebenen Abbildung und Smin und Smax der minimale und maximale Pegel des elektrischen Signals oder eines anderen Signals sind, das als mini-4> maler und maximaler Pegel bestimmt wurde, wie es oben erwähnt wurde. D =/(5) bedeutet eine Funktion des Signals, welches die optische Dichte in der wiedergegebenen Abbildung darstellt, wobei wie unten erläutert werden soll. S logS' bedeutet.

Zwischen dem minimalen und dem maximalen Pegel kann der Pegel in eine Funktion umgewandelt werden, die durch die Gleichung/(S) dargestellt werden kann, wobei der Gradient dieser Funktion

positiv ist, und zwar in einem Koordinatensystem, in dem die Ordinate die optische Dichte (D) in dem wiedergegebenen Bild und die Abszisse den Pegel des Signals (S) im logarithmischen Maßstab (logS) darstellen. Nach einer bevorzugten Ausführungsform sollte der Pegel zwischen dem minimalen und dem maximalen Pegel mit dem Pegel gesenkt werden, der bei einem vorgegebenen Pegel (Sp) zwischen diesen beiden Punkten am meisten verringert wird. Dies läßt sich durch die folgende Ungleichung darstellen:

J(SpXf₁ASp)

wobei/,(S) eine lineare Funktion bedeutet, die (Smin. Dmin) und (Smax. Dmax) durchläuft. Wird der Pegel in diesem Sinne verringert, so sinkt der Kontrast der Abbildung im Bereich geringerer Dichte, während der Kontrast bei höheren Dichten erhöht wird, so daß rieh beim Wirkungsgrad und der Genauigkeit der Radiogrammc für medizinische Zwecke eine Verbesserung ergibi.

Im folgenden werden einige Beispiele angegeben. 1) Da bei einer Abbildung des vorderen Brustbereiches die Dichte des Lungenbereiches im allgemeinen sinkt und der Kontrast in diesem Bereich zunimmt, wird die Abbildung klar sichtbar. Obwohl andererseits der Kontrast im Herz- und Rückgratbereich sinkt, ändert sich ihre Sicht-

harkeit praktisch nichl, da das menschliche Auge eine hohe Empfindlichkeit für Bereiche mil niedriger Dichte hat. 2) Bei Abbildungen von Knochen werden die Details des Muskels rund um den Knochen klar sichtbar. 3) Bei Abbildungen des doppelten kontrastierenden Magens wird die Dichte in dem mit Barium gefüllten Bereich verringert, so daß die gesamte Abbildung klar sichtbar wird. 4) Bei einer Abbildung des Unterleibes bzw. Bauches wird die Dichte des Untergrundes allgemein verringert, so dall die Abbildung der inneren Organe klar sichtbar wird.

Weiterhin soüte die Funktion D = J'{S) /wischen dem minimalen und dem maximalen Pegel einen solchen Kurvenverlaurhaben, daß wenigstens in dem Bereich unter einem vorgegebenen Pegel Sp zwischen dem minimalen und dem maximalen Pegel die Anderlingsgeschwindigkeit des Gradienten

der Kurve positiv oder Null ist; dabei handelt es sich um eine Kurve in einem Koordinatensystem, bei dem die Ordinate die optische Dichte (D) in der wiedergegebenen Abbildung und die Abszisse den Pegel des Signals (S. oder exakter den Logarithmus des Signals 5. also logS) darstellen. Im Bereich über dem vorgegebenen Pegel Sp kann die Änderungsgeschwindigkeit des Gradienten nicht positiv oder Null sein, solange der Gradient

positiv ist, da die Sichtbarkeit der Details des Radiogramms in solchen Bereichen hoher Dichte unempfindlich gegenüber der Änderungsgeschwindigkeit des Gradienten ist, wie sich herausgestellt hut. Im Gegensatz hierzu werden im Bereich unterhalb des vorgegebenen Pegels Sp der Wirkungsgrad und die Genauigkeit der Diagnose durch eine Variation der Änderungsgeschw indigkeil des Gradienten merklich beeinflußt. Hs scheint, daß in die- :> sen Bereichen niedriger Dichte die Details des Radiogramms ausreichend vorhanden sind, und daß ihre Sichtbarkeit sich in Abhängigkeil von der vorhandenen Dichte stark ändert.

Mit dem anregbaren Phosphor, wie er bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist ein Leuchtstoff gemeint, der bei der Belichtung mit hochenergetischer Strahlung Strahlungsenergie speiehern kann und bei optischer Anregung Licht in Abhängigkeit von der gespeicherten Energie emittiert. Die hier gemeinte hoch- .-» energetische Strahlung umfaßt Röntgenstrahlen, Gammastrahlen, Betastrahlen, Alphastrahlen, Neutronenstrahlen, ultraviolette Strahlen und ähnliche Strahlen.

Als Anregungsstrahlen für die Stimulierung des Leuchtstoffes, nachdem der Leuchtstoff durch die Strahlungsenergie in einem Bildmuster erregt worden ist, wird ein Lichtstrahl mit hoher Richtungswirkung, wie beispielsweise ein Laserstrahl, eingesetzt. Als Lichtstrahl wird nach einer bevorzugten Ausführungsform ein Licht- « strahl mit einer Wellenlänge im Bereich von 500 bis 800 nm, insbesondere von 600 bis 700 nm. eingesetzt. Wenn ein Farbfilter, das Licht mit einer Wellenlänge jenseits des obenerwähnten Bereiches abtrennt, zusammen mit einer Lichtquelle eingesetzt wird, kann eine Lichtquelle mit einer Lichtwellenlängenverteilung verwendet wer- f den, die über diesen Bereich hinausgeht.

Als Strahlungsquelle für die Anregungsstrahlen, die Licht mit dem obenangegebenen Wcllenlängcnbereich emittieren, können ein Kr-Laser (647 nm), ein He-Ne-Lascr (633 nm), verschiedene Arten von lichtemittierenden Dioden, ein Rhodamin-B-Laser und ähnlicht· Strahlungsquellen verwendet werden. In Kombination mit einem Sperrfilter, das nur Licht der Wellenlänge im Bereich von 500 bis 800 nm oder 600 bis 700 nm durchlaßt, kann außerdem eine Wolfram-Jod-Lampe mit einer breiten Weilenlängenverteilung eingesetzt werden, weiche die Strahlen im nahen ultravioletten, das sichtbare Licht und die Infrarotstrahlen überstreicht.

Da das Verhältnis der Anregungsenergie zur emittierten Lichtenergie im allgemeinen 10⁴:1 bis 10*: 1 ist, läßt sich das Verhältnis Signal/Rauschen merklich verringern, wenn die Anregungsstrahlen in einen Photodetektor fallen. Um die Verringerung des Verhältnisses Signal/Rauschen zu vermeiden, sollte die Welienlängenvertei- ; lung der Anregungsstrahlen anders und möglichst verschieden von der Weilenlängenverteilung des Lichtes

■ä_; sein, das von dem anregbaren Leuchtstoff emittiert wird. so

-" Um diese Anforderung zu erfüllen, sollte der anregbare Leuchtstoff Licht mit einer Wellenlänge emittieren.

·■- die im Bereich von 300 bis 500 nm liegt. Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird beispielsweise ein

!■-; Leuchtstoff verwendet, der durch seltene Erden aktivierte, fluoreszierende Halogene der Erdalkalimetalle ent-

% hält.

f: Ein Beispiel eines solchen Phosphors wird in der japanischen Patentanmeldung No. 53( 1978)—84 742

U beschrieben und kann durch die Gleichung (Ba, , ,'Mg₁₁Ca₁)FXIaEu²⁺ dargestellt werden, wobei X wenig-

'! stens eins der Elemente Cl und Br bedeuten, χ und.v positive Zahlung sind, welche die Ungleichungen 0<.v +.v

~ S0,6 und xy T⁴O erfüllen und α eine Zahl ist, welche die Ungleichung 10"⁶SeSS x 10 ^: erfüllen. Ein weiteres

|! Beispiel eines solchen Leuchtstoffes wird in der japanischen Patentanmeldung No. 53( 1978)—84 744 beschrie-

Jij ben, und kann durch die Gleichung (Ba, ,, M".v) FX:.vA dargestellt werden, wobei M" wenigstens eins der

SI Elemente Mg, Ca, Sr, Zn und Cd, X wenigstens eins der Elemente Cl, Br und I, A wenigstens eins der Elemente

I! Eu₁Tb, Ce, Tm, Dy, Pr, Ho. Nd, Yb, und Er, χ eine Zahl, weiche die Ungleichung 0S.vS0.6 und y eine Zahl sind, ö weiche die Ungleichung 0 Sy S 0,2 erfüllt. Weiterhin kann gemäß der vorliegenden Erfindung ein anregbarer

Leuchtstoff verwendet werden, der durch die Gleichung ZnS: Cu, Pb; BaO-.vAljO-, :Eu beschrieben wird,

y wobei 0,8 S.vS 10 ist: ein weiterer verwendbarer Leuchtstoffhat die Formel M¹¹O :.vSiQ_;: A, wobei M" eins der {-.5

la Elemente Mg, Ca, Sr, Zn, Cd oder Ba, A eins der Elemente Ce, Tb, Eu, Tm, Pb, Ti, Bi oder Mn und χ eine Zahl ist,

g welche die Gleichung 0,5 Sx S2,5 erfüllt; nähere Einzelheiten werden inderjapanischen Patentanmeldung No.

§5 53(1978)-84 740 erläutert. Weiterhin kann als anregbarer Leuchtstoff ein Material verwendet werden, das

durch die Gleichung LnOX :xA beschrieben wird, wobei Ln wenigstens eins der Element La, Y, Gl und Lu, X wenigstens eins der Element Cl und Br, A wenigstens eins der Elemente Ce und Tb, und χ eine Zahl sind, welche die Gleichung O < χ < 0,1 erfüllt; ein solcher Leuchtstoff wird im Detail in dar japanischen Patentanmeldung No. 53(1978)-84 743 beschrieben. Van den obenangegebenen Leuchtstoffen wird besonders der LeuchtstolT bevorzugt, der auf den Ruorhalogeniden der Erdalkalimetalle aufbaut, die durch seltene Erden aktiviert worden sind; in Anbetracht der hohen Intensität der Lichtemission werden Barium-Fluorhalogene besonders bevorzugt.

Weiterhin sollte die LeuchtsiofFschicht der Platte aus anregbarem Leuchtstoff, die aus dem obenangegebenen Leuchtstoff besteht, durch Pigmente oder Farbstoffe gefärbt werden, um die Schärfe der erhaltenen Abbildung

tu zu verbessern, wie es in der japanischen Patentanmeldung No. 54(1979)—71 604 vorgeschlagen wird.

Die Erfindung schafft also ein Aufzeichnungssyslem für Strahlungsbilder, bei dem ein Strahlungsbild einmal in einem anregbaren Leuchtstoff aufgezeichnet und dann ausgelesen und auf einem Aufzeichnungsmaterial wiedergegeben wird; die Gradation des Strahlungsbildes wird verarbeitet, um den Wirkungsgrad und die Genauigkeit der Abbildung für Diagnosezwecke zu verbessern. Das Strahlungsbild wird durch Abtastung des anregbaren Leuchtstoffes mittels Anregungsstrahlen ausgelesen, so daß der Leuchtstoff Licht emittiert, dessen Menge der in dem Leuchtstoffgespeicherten Strahlungsenergie entspricht. Das emittierte Licht wird festgestellt und in ein elektrisches Signal umgewandelt. Der Pegel des elektrischen Signals wird in der Weise umgewandelt, daß der maximale Pegel des Signals, das der maximalen Dichte des Strahlungsbildes entspricht, in einen Pegel umgewandelt wird, der in der wiedergegebenen Abbildung auf einem Aufzeichnungsmaterial zu einer opti-

2υ sehen Dichte von 1,5 bis 2.8 führt, während der minimale Pegel, welcher der minimalen Dichte entspricht, in einen Pegel umgewandelt wird, der zur optischen Dichte der Schleierschwärzung des Aufzeichnungsmaterial bis 7ur Schieierschwärzung +0,3 führt. Die Dichte-Kurve in einem Koordinatensystem, bei dem die Ordinate die optische Dichte und die Abszisse den Pegel des elektrischen Signals darstellen, hat von dem minimalen Wert bis zum maximalen Wert einen positiven Gradienten.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden, schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine graphische Darstellung der Kurve Dichte/Signal, welche die nach der vorliegenden Erfindung durchgefiihrte Verarbeitung der Gradation darstellt,
Fig. 2eine graphische Darstellung der Beziehung '.wischen der Auswertung des Wirkungsgrades und der

3u Genauigkeit der Diagnose und der Verringerung der Dichte, die bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird, um den bevorzugten Bereich der maximalen Verringerung der Dichte zu zeigen, Fig. 3 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Auswertung des Wirkungsgrades und der

Genauigkeit der Diagnose und der Erhöhung des Pegels des Signales von dem minimalen Pegel Smin, bei dem zweckmäßigerweise der Pegel am meisten verringert wird,

Fig. 4 ein Diagramm des Gesamtaufbaus des Aufzeichnungssystems für Strahlcnbilder, bei dem eine Ausführungsform der Einrichtung nach der vorliegenden Erfindung verwendet wird.

Fig. 5 eine Ansicht eines Teils des Systems, bei dem eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird, und
Fig. 6 ein Diagramm des Gesamtaufbaus eines Aufzeichnungssystem für Strahlenbilder, bei dem eine weilere Ausführungsform der Hinrichtung nach der vorliegenden Erfindung verwendet wird.

Die Erfindung wird im folgenden im Detail unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Kurvendarstellung Tür die Signalumwandlung, wobei aufder Ordinate die optische Dichte (D) und aufder Abs/isse der Pegel des elektrischen Signals (S) im logarithmischen Maßstab, also logSaufgelra-

■J5 gen sind. Bei der optischen Dichte (D) handelt es sich um die optische Dichte der schließlich wiedergegebenen Abbildung auf einem Aufzeichnungsmaterial, während der Pegel (.V) des elektrischen Signals auf einem elektrischen Signal beruht, das von einer Auslcsccinrichtung für die Abbildung erhalten wird, welche die Bildinlbrmalionen aus dem anregbaren Leuchtstoff ausliest. Die graphische Darstellung von Fig. 1 zeigt also eine Kurve für die Funktion der Signalumwandlung. Der maximale Pegel des elektrischen Signals (S) ist durch Sntax angcdeutet, während sein minimaler Pegel durch Smin angedeutet ist. Die maximale Dichte ist durch Dma.x angedeutet und liegt im Bereich von 1.5 bis 2.8. nach einer bevorzugten Ausfuhrungsform von 1,8 bis 2,6; die minimale Dichte ist durch Dmin angedeutet und liegt im Bereich von der Schlcierschwärzung bis zur Schleierschwärzung plus 0.3. nach einer bevorzugten Ausführungsform im Bereich von der Schlcierschwärzung bis zur Schlcierschwärzung plus 0.2.

DaserfindungsgemäUe Verfahren zeichnet sich im Grunde dadurch aus.das&na.v unu Smin so ausgelegt werden, daß sie jeweils Dmax bzw. Dmin entsprechen; der Pegel zwischen diesen Werten wird in eine Funktion / (.V) bzw. die lineare Funktion/,(.V) umgewandelt, wie es in Fig. I durch die gcr.ide Linie Λ angedcutcl isl.d. h..daß dieser Bereich durch die Gleichung

dargestellt werden kann, wie noch näher erläutert wird. Obwohl die Ahszi.vse exakt log.V zeigt, wird dieser Pegel einfach durch .Vgekennzcichncl. Die vorliegende Hrfindung zeichnet sich weiterhin dadurch aus. dall die Funktion /(S) einen positiven Gradienten

hat.

In einer bevorzugten Ausführungsform, wie sie insbesondere für Röntgenaufnahmen bzw. Radiogramme für die medizinische Diagnose geeignet ist, wird die Dichte allgemein verringert, wobei das Ausmaß der Verringerung bei einem vorgegebenen Pegel Sp am größten ist, wie es durch die Linien B1 und Bl angedeutet wird. Das Ausmaß der Verringerung ist durch Δ D eingetragen und wird bei dem vorgegebenen Pegel Sp am größten und wird bei der Entfernung von dem vorgegebenen Pegel 5p allmählich kleiner. Die stärkste Verringerung der Dichte an dem vorgegebenen Pegel Sp ist durch Δ Dmax angedeutet.

Durch dieses Verfahren wird der Gradient oder der Kontrast (y) im Bereich niedriger Dichte gesenkt, wie durch die Linie B1 angedeutet ist, während der Gradient oder Kontrast (y) im Bereich hoher Dichte erhöht wird, wie durch die Linie Bl angedeutet ist, wodurch sich der Wirkungsgrad und die Exaktheit der Diagnose verbessern lassen. Die größte Verringerung der Dichte Δ Dmax sollte zwischen 0 und 0,5 liegen. Wenn A Dmax Null ist, ergibt sich die durch die Linie A angedeutete Kurve. Wenn A Dmax positiv ist, ergibt sich die durch die Linie B angedeutete Kurve. Die größte Verringerung der Dichte sollte nach einer bevorzugten Ausführungsform zwischen 0,1 und 0,45 liegen. In der Praxis sollte die Kurve B einen kontinuierlichen Verlauf (mathematisch: die

Ableitung—-/(,S) ist eine kontinuierliche Funktion) haben, so daß sich die Dichte kontinuierlich bzw. stetig

PS

und allmählich über den gesamten Bereich zwischen dem maximalen und minimalen Pegel ändert.

Der vorgegebene Pegel 5p, bei dem die Dichte am stärksten verringert wird, sollte nach einer bevorzugten Ausführungsform so gewählt werden, daß seine Höhe ρ von dem minimalen Pegel Smin. d. h.,

_ Sp - Smin jo

Smax — Smin

in dem Bereich von 0,1 bis 0,7 liegt, um den Wirkungsgrad und die Genauigkeit der Diagnose zu verbessern. Wenn die Höhe ρ kleiner als 0,1 ist, liegt der Pege! Sp, bei dem die Dichte am meisten verringert wird, zu nahe bei dem minimalen Pegel Smin, und der Gradient y liegt zu nahe bei 0 oder wird negativ, während der Kontrast zu gering oder umgekehrt wird, wodurch sich eine Verschlechterung des Wirkungsgrades und der Genauigkeit der Diagnose ergeben. Wenn die Höhe ρ mehr als 0,7 beträgt, liegt der Pegel Sp zu nahe bei Smax, der Gradient >· wird über den größten Teil des Pegels gesenkt, und die Gradation wird ähnlich zu der Gradation, wie sie erhalten wird, wenn Dmax einfach verringert wird; dadurch ergibt sich jedoch keine Verbesserung der Genauigkeit oder des Wirkungsgrades der Diagnose. Als Beispiel für einen Pegel Sp, der die oben erwähnten Beschränkung von ρ jo evfüllt, kann ein mittlerer Signalpegel (5) oder der Pegel (s/n) des Signals mit maximaler Frequenz verwendet werden. Hierzu kann das einfache arithmetische Mittel von Smax und Smin, d. h.,

Smax + Smin

2 '

eingesetzt werden.

Die obenerwähnte Bedingung, daß der Gradient y immer positiv sein sollte, ist erforderlich, damit der Kontrast nicht umgekehrt wird; die andere Bedingung, daß die Änderungsgeschwindigkeit des Gradienten -^-~-

immer positiv oder Ü sein sollte, wird zur Verbesserung des Wirkungsgrades und der Genauigkeit der Diagnose bei Radiogrammen für die medizinische Diagnose bevorzugt. Gemäß Fig. 1 bedeutet die zuletzt erwähnte Bedingung, daß die Kurve einen ansteigenden Gradienten wie die Kurve B hat, bei der der Kontrast zunimmt, wenn die Dichte der Abbildung zunimmt. Dadurch läßt sich der Wirkungsgrad und die Genauigkeit der Diagnose verbessern. Die Änderungsgeschwindigkeit kann teilweise positiv und teilweise 0 sein. Wenn die Ände- rungsgcschwindigkeit immer 0 ist, wird die Kurve zur geraden Linie A.

Für die Pegel außerhalb des Bereiches zwischen Smax und Smin sollte die Kurve kontinuierlich und stetig von den beiden Enden der Kurve A oder B verlaufen, wie es durch die Kurven C und D in F i g. I angedeutet ist. da es unmöglich ist, die Kurve so weit nach oben und nach unten zu verlängern; dies ist auf die begrenzte Dichte des Aufzeichnungsmaterial zurückzuführen.

Die Gründe für die oben erwähnten, verschiedenen Anforderungen sollen im folgenden im einzelnen unter Bezugnahme auf Daten erläutert werden, die bei verschiedenen Tests erhalten wurden.

Die mit dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung erhaltenen Ergebnisse können nicht einfach durch normale Faktoren für die Auswertung von photographischen Abbildungen bewertet werden, wie beispielsweise Schärfe, Körnigkeit und Kontrast, sondern sollten subjektiv ausgewertet werden. Um die Auswertung der Ergeh- <> nissc zu ermöglichen, wurden deshalb die Strahlungsbilder, die gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten wurden, durch sechs Radiologen ausgewertet, und zwar zusammen mit Strahlungsbildern, die mit herkömmlichen Verfahren oder Verfahren erhalten wurden, bei denen die Bedingungen der vorliegenden Erfindung nicht vollständig erfüllt wurden.

Dabei wurden die folgenden Bewertungsmaßstäbe angelegt:

+2: Der Wirkungsgrad und die Genauigkeit der Diagnose wurden im Vergleich mit herkömmlichen Radiogrammen stark verbessert;

+1: der Wirkungsgrad und die Genauigkeit der Diagnose wurden im Vergleich mit herkömmlichen Radiogrammen verbessert; (,5 0: Der Wirkungsgrad und die Genauigkeit der Diagnose wurden kaum verbessert;

-1: der Wirkungsgrad und die Genauigkeit der Diagnose wurden im Vergleich mit den herkömmlichen Radiogriimmen verringert;

-2: der Wirkungsgrad und die Genauigkeit wurden im Vergleich milden herkömmlichen Radiogrammen stark verringert.

Mit den obenangegebenen Auswertungsbedingungen wurden 20 Beispiele fürSlrahlungsbilder wie folgt ausgeweitet:

Normales Bild

Vordere Brust 6 Proben

Bauch, b/w. Unterleib 2 Proben

'^ü kontrastbild

Magen 3 Proben

Unterleib bzw. Bauch 4 Proben

Angiogramm 3 Proben

Tomogramm

Brust 2 Proben

Für die vergleichende Auswertung wurden als herkömmliche Radiogramme verschiedene Röntgenstrahlen-Filmbilder verwendet, die durch Film/Schirm-Systeme erhalten wurden.

Die Ergebnisse der Auswertung sind in Fig. 2 und 3 dargestellt. Fig. 2 zeigt die Beziehung zwischen dem M ittelwea der bei der Auswertung erhaltenen Werte, die längs der Ordinate dargestellt sind, und der maximalen Verringerung Λ Dmax bei dein vorgegebenen Pegel Sp, wobei die ! lohe ρ = 0,35 iangs der Abszisse aufgetragen ist. Wie man Fig. 2 entnehmen kann, wird der bei der Auswertung erhaltene Wert im Bereich von 0 bis 0,5 Δ Dmax nicht kleiner als +1. Außerhalb dieses Bereichs fiillt die Auswertung merklich unter +1 ab. In dem

:? Bereich zwischen 0,1 und 0,45 wird die Auswertung nicht geringer als +1,5. Außerdem wurde bestätigt, daß der gleiche Bereich /weekmäüigerweise dann verwendet wird, wenn der Wert für Sp auf eine Höhe von 0,2 und 0.6 ausgewählt wird.

F i g. 3 zeigt die Beziehung zwischen der mittleren Auswertung, die aufdcr Ordinate aufgetragen ist, und der Höhe ρ des Pegels Sp von Sniin, wie sie oben definiert wurde, und zwar in Fig. 3 in Prozenten dargestellt, die auf

"•ο der Abszisse aufgetragen wurden. Wie man in Fig. 3 erkennen kann, wird die Auswertung im Bereich von 10% bis 70% nicht kleiner als +1. Außerhalb dieses Bereiches lallt die Auswertung merklich unter + 1. Im Bereich zwischen 2C % und 60% wird die Auswertung nicht kleiner als +-1,5. Die maximale Verringerung Λ Dmax wurde in diesem Fall auf 0.3 eingeteilt. Außerdem wurde bestätigt, daß /weckmäßigcrweisc der gleiche Bereich verwendet wird, wenn A Dmas als 0.1 und 0,45 ausgewählt wird.

.'<> Die vorliegende Erfindung ·τΙΙ im folgenden im Detail unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben werden, wie sie in den Figuren dargestellt sind.

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform eines Aufzeichnungssyslcms für Strahlungsbilder, bei dem die vorliegende Erfindung verwendet wird; dabei wird die augenblicklich bzw. momentan von einem anregbaren LeuchlstolTemittierte Lichlmengc zum Zeitpunkt der Belichtung durch eine Aufzeichniingsstrahlung festgestellt und dazu verwendet, die maximalen und minimalen Werte des Signals S zu bestimmen, das für ui·.¹ Wiedergabe der Abbildung eingesetzt wird. Die Lichtmenge, die von dem anregbaren Leuchistoffzum Zeitpunkt der Auf/eichnung momentan bzw. augenblicklich emittiert wird, ist durch V angedeutet, während die Lichtmenge, die von dem anregbaren Leuchtstoff bei der Anregung erHitiert wird, durch .V angedeutet ist. Der maximale und minimale Wert Vnwx bzw. Vmin werden als der maximale bzw. minimale Wert Smax bzw. Sniin des Signals verwcn-

Wie man in F i g. 4 erkennen kann, wird in einem Abbiidungseingabebcreich 1 eine Rönlgenslrahlenqucllc 10 zur 1 lerstellung eines Strahlungsbildes eines Objektes 11 auf einem Flächcngcbilde, beispielsweise einem Blatt. 12 aus einem anregbaren Leuchtstoff verwendel. Die auf dem anregbaren Leuchtstoff bzw. Phosphor 12 aulgezeichnete Abbildung wird in einem Auslcsebereich 3 ausgelesen und in fincm Auf/eichnungsbcrcich 4 aul-

5c gezeichnet. Um die notwendigen Informationen, wie beispielsweise Snwx und Smin /u erhalten, ist ein Informalionseingabebereieh 2 vorgesehen, der mit dem Auslcscbcreich 2 verbunden ist.

Wenn das Bbitt 12 aus dem Leuchtstoff in dem Abbiklungscingabcbereich 1 durch die Röntgenstrahlen belichtet wird, emittiert das Blatt 12 aus dem Leuchtstoff momentan bzw. augenblicklich Licht. Das emulierte Licht wird durch eine Matrix von Pholodclcklorcn 20 festgestellt, die sich hinter dem Blatt 12 aus dem Lcuehlstolfbefinden und es in ein elektrisches Signal mit einem Pegel umwandeln, der der emittierten Lichtmenge V entspricht. Als Photodetcktorcn 20, d. h. als lichtempfindliche Hlemcnlc, können Photodioden eingesetzt werden, die in einer Matrix von 6X6 = 36 angeordnet sind und das Blatt 12 überstreichen, das beispielsweise eine Flache von 30 cm x30cm hat. Das Ausgangssignal der Photodetektoren 20 wird durch integrierende Verstärker 21 integriert: das Ausgangssignal wird durch Halle- b/w. Speicherschaltungcn 22gehalten bzw. gespeichert. Die

«ι Ausgangssignale Kl. Vl. . . Vn der I lalteschaltungen 22 werden in einem Multiplexer 23 für die Durchführung der Umschaltung eingegeben. Das durch die Umschaltung erhaltene Au.sgangssipn.il wird auf eine Maximum/ Mininuim-Diskriminatorschaltung 24 geführt, wie beispielsweise eine Spil/cnhalteschaltung. um die Maximalb/w. Minimalw'crlc Vmax bzw. Vmin /u bestimmen. Der minimale Wert Vmin wird in eine llochspnmuingsi|uellc 25 eines l'holonuiltipliers bzw. Phnloelcktroncnvcrviclfachcr.s 32 des Ausleseabsehniltcs gegeben, um

(>^; dessen Verstärkungsfaktor einzustellen; der Minimalwcrt Vmin wird /ur Änderung der Spannung der llochspannungsvollen mittels eines Servomotors oder einer ähnlichen lünriehlung verwendel. Als Alternative kann der minimale Wert 1 min auch da/u eingesetzt werden, den Verstärkungsfaktor des l'hotoclcklroncnvcrviclfachers 32 /ur Änderung von dessen Ableilungs- b/w. Nebenschluß- b/w. Vorbelaslungs-Widcrstand /u steuern.

H)

fi Der maximale Wert Vmax wird zusammen mit dem minimalen Wert Vmin aufeine Teilerschaltung 26 gege-

H bcn, um Gamma, d. h. den Gradienten y, einzustellen. Die Teilerschaltung 26 gibt als das Verhältnis Vmax/Vmin ■* aus, das gleich Gamma {Vmax/Vmin = Δ V - γ) ist. Das Ausgangssignal A V wird zur Änderung des Verstärü kungsfaktors des Verstärkers eingesetzt, um dadurch y im Ausleseabschnitt /u variieren.

~'<φ Im Auslescabschnitl3 wird der anregbare LuuchtstuH'12, aufden ein Rönlgenstrahlenbild des Objekts 11 ant- ^

v> gezeichnet worden ist, durch einen Laserstrahl 30 α von einer Laserstrahlquelle 30 abgelastet; dieser Laserstrahl • 30a trifft über einen Abtastspiegel 31 aufden Leuchtstoff 12 auf. Das mit dem Bezugs/eichen 12o versehene ;" Licht, das hei der Abtastung durch den Laserstrahl 3Oe emittiert wird, wird durch einen Photomultiplier bzw. ii Pholoelektronenvervieifacher 32 ausgelesen. Das Ausgangssignal des Photoelektronenvervielfachers 32 wird '-ι durch einen Verstärker 33 verstärkt, durch eine log-Umwandlungssehaltung 34 logarithmisch umgewandelt und in ti« dann sein Gradient durch cine Gamma (y)-Umwandlungsschaltung 35 geändert. Dadurch wird die gerade Linie ' A von Fig. 1 erhalten. Die gerade Linie wird dann durch eine nicht lineare Umwandlungsschaltung 36 einer 'Ά nicht linearen Verarbeitung untervjorfen, wodurch die Kurve B in Fig. I erhalten wird. Anschließend wird die ■* durch diese Kurve dargestellte Funktion in einen Lichtmodulator41 eingegeben, der sich in dem Aufzeichungs- Vi abschnitt 4 befindet.

·>; In dem Aufzeichnungsabschnitt 4 wird ein Laserstrahl 40a von einer Laserstrahlquelle 40 für die Aufzeich-

f-; nung durch den Lichtmodulator 41 moduliert und durch einen Abtastspiegel 42 auf ein lichtempfindliches f; Material 43 abgelastet, wie beispielsweise einem photographischen Film; dadurch wird ein sichtbares Strahfc' lungsbild erzeugt.

l§ Als Laserstrahlquelle 30 für das Auslesen der Abbildung in dem Auslesebereich 3 und Laserstrahlquelle 40 Jn

ti für die Aufzeichnung der Abbildung in dem Aufzeichnungsabschnitt 4 kann beispielsweise ein Ke-Ne-Laser ψ eingesetzt werden.

fs Das Blatt 12 aus dem anregbaren LeuchtstoTin dem Auslesebereich 3 und das lichtempfindliche Material 43

it, in dem Aulzeichnungsabschnitt 4 werden synchron zueinander in einer Richtung senkrecht zur Abtastrichtung ■\i durch die Spiegel 31 und 42 bewegt. :5

Yi Es wird daraufhingewiesen, daß die Aufzeichnung von dem Auslesen gelrennt werden kann, indem beispiels-

I; weise das ausgelesene Signal einmal auf ein Band oder einen ähnlichen Aufzeichnungsträger aufgezeichnet und fi das aufgezeichnete Signal bei der Aufzeichnung in den Aufzeichnungsabschnitt 4 eingegeben wird. Außerdem ':\ muli das Aufzeichnungssystem in dem Aufzeichnungsabschnitl 4 nicht direkt unter Verwendung eines Laser-■ Strahls aufzeichnen, sondern es kann sich auch um eine indirekt arbeitende Ausführungsform handeln, bei der

das ausgelesene Signal einmal aufeiner Kathodenstrahlröhre dargestellt und die Abbildung auf der Kathoden- ^ strahlröhre photographiert und damit auf einen photographischen Film aufgezeichnet wird. Es isi selbstverständlich auch möglich, die Abbildung mittels Wärmestrahlen auf ein wärmeempfindliehes Material aufzuzeichnen. Auch andere, zur Verfügung stehende Aufzeichnungsverfahren können eingesetzt werden.

Bei derobenbeschriebenen Ausluhrungsform werden der maximale und der minimale Wert Vmax bzw. Vmin "-5 mittels der Maximum/Minimum-Diskriminalorsehaltung 24 erhalten. Es ist jedoch auch möglich, diese Werte Vmax, Vmin mittels einer digitalen Schaltung zu berechnen, nachdem durch Schalten des Multiplexers 23 die Werte V1, Vl. . . Vn einer Analog/Digilal-Umwandlung unterworfen worden sind; die Analog/Digital umgewandelten Werte können in einem digitalen Speicher gespeichert werden. Bei dieser Berechnung werden also der maximale und der minimale Wert durch Vergleich der Werte V \, Vl. .. Vn erhalten; bei einem anderen -to Herechnungsveriahren werden die Werte für Vmax und Vmin durch die folgenden Gleichungen berechnet:

Vmax = ~V + 7 η Vmin = V - 2 a
wobei eine Dispersion α verwendet wird, die durch

! n(V - ViY 1 / /1 · a max²

I.

η - I Γ η - 1

dargestellt wird; diihei isl η die Zahl der Photodctektoren und V der Mittelwert für Vi. >u

Weiterhin kann bei der obigen Ausführungslbrm die Einstellung des Verstärkungsfaktors des Photoelektronenvervielfachers 32 sowie die Einstellung von Gamma durch Umschaltung bzw. Umänderung der Kanäle durchgeführt werden. Wenn in diesem Fall Vmax und Vmin analoge Werte sind, wird ein Analogschaltcr verwendet. Wenn diese Werte digitale Werte sind, wird ein Digitalschalfr verwendet, um die Kanüle umzuschalten. Weiterhin wird die Einstellung des Verstärkungsfaktors durch Änderung der Spannung der ilochspannungs- >< quelle des Photoclcklroncnvcrviclfachcrs 32 bei der obigen Ausführungsform durchgeführt. Dies kann durch eine Ausluhrungsform ersct/t werden, bei der der Verstärkungsfaktor des Verstärkers 33 für die Verstärkung des Ausgangssignals des Photoelektronenvervielfachers 32 geändert werden kann. Da jedoch das Rauschen des Verstärkers 33 bei dieser Erhöhung des Verstärkungsfaktors ebenfalls verstärkt wird, sollte die Einstellung des Verstärkungsfaktors nach einer bevorzugten Ausluhrungsform durch Änderung des Verstärkungsfaktors des Pho- λ» toelcktroncnvervielfachers 32 erfolgen.

Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform. bei der Röntgenstrahlen50a von einer Rönigenstrahlenqueile ^O durch ein Hiichcngcbildc, insbesondere ein Blatt 52 aus einem anregbaren Leuchtstoff und von einem Monilor-BIaIl 53 aus einem LeuchlstolTempfangen werden, das sich hinter dem Blatt 52 befindcl. Die durch ein Objekt 51 verlaufenden Röntgenstrahlen 50a enthalten also Strahlungsbild-Informationcn und können durch mehrere <>.< Photodetektoren 54, '.lic sich hinter dem Monitor-Blatt 53 aus dem Leuchtstoff befinden, gleichzeitig mit der Aufzeichnung der Abbildung in dem anregbaren Leuchtstoff 53 festgestellt werden. Als Monitor-Blatt :ui> einem Leuchtstoff 53 karui beispielsweise cine Zn(Cd)S: Ag-Platte eingesetzt werden. Als Photodctektoren 54

kann eine Matrix aus Stift-Photodioden von 5x5- 25 Exemplaren verwendet werden. Ua angenommen wird daß die von dem Monitorblatt 53 aus dem Leuchtstoff emittierte Lichtmenge proportional zudervondcmanreg baren Leuchtstoff 22 bei der Anregung zum Zeitpunkt des Auslesens emittierten Lichtmenge ist, kann das Aus gangssignal der Photodetektoren 54 auf die gleiche Weise wie das Ausgangssignal der Photodetcktcrcn 20 bei de obigen Ausführungsform behandelt werden, um eine ähnliche Verarbeitung der Gradation durchzurühren.

Fig. 6 zeigt eine weitere Ausfuhrungsform der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausführungsform werdet

Smax und Smin durch das Auslesen des Signals von einem Blatt 62 aus einem slimulierbaren Leuchtstoff durd einen Photoelektronenvervielfacher 63 bei der Anregung des Blattes 62 mit einem Laserstrahl von einer Laser strahlquelle 40 erhalten. Die Lascrstrahlquellc 60 emittiert einen Laserstrahl, der auf dem Blatt 62 aus anregba

lu rem Leuchtstoff mittels eines Spiegels 61 abgetastet wird. Das Ausgangssignal des Photoelektronenvervielfa chers 43 wird durch einen Verstärker64 verstärkt, dann durch eine log-Umwandlungsschaltung 65 einer logarith mischen Umwandlung unterworfen und schließlich durch einen Analog/Digital-Wandler 66 in einen digitaler Wert umgesetzt. Die gesamten, in den digitalen Wert umgewandelten Informationen werden in einem Speichel

67 gespeichert, wie beispielsweise einer magnetischen Scheibe oder einem ähnlichen Aufzeichnungsträger i.i Andererseits werden die Werte tür Smax bzw. Smin mittels einer Maximum/Minimum-Diskriminatorschaltunt

68 erhalten und dann in einen weiteren Speicher 69 gespeichert.

Dann werden alle Bildinformationen von dem Speicher 67 und die Werte für Smax und Smin von dem Spei eher 69 in eine digitale, arithmetische Einheit 70, beispielsweise einen Rechner, gegeben, wobei der Wert Iu ι Smin in Dmin und der Wert für Smax in Dmax umgewandelt und der Pegel zwischen diesen Werten entspre

CIIcHu ucF gC'W'üriäiuicii <./ΠΤ«ναΠυίϋΓΐ£&πΐΠλίιΟΟ gcdfiucri wifu. i/üS AüägärigSÄigriäi uCT uigitSiCi! äriiiiiTiCiiSCitCr

Einheit 7Oo wird mittels eines Digital/Analog-Wandlers 71 einer Umsetzung in ein analoges Signal D unter worfen; mittels dieses analogen Signals D wird ein Lichtmodulator 72 moduliert. Durch das Ausgangssignal de; Lichtmodulators 72 wird die Aufzcichnungslichtquelle 73 moduliert. Das modulierte Licht wird mittels einei Kondensorlinse 74 auf ein lichtempfindliches Material 75 konvergiert, wie beispielsweise einen photograph!

:.■> sehen Film; das lichtempfindliche Material 75 wird in einer zweidimensionalen Ebene bewegt, um ein Strah lungsbild wiederzugeben. Das Blatt 62 aus dem Leuchtstoff wird in der Richtung senkrecht zu der Abtastrieh· tung durch den Abtastspiegel 61 bewegt, so daß es als Ergebnis hiervon zweidimensional abgelastet wird.

Abschließend wird noch daraufhingewiesen, daß das Ausgangssignal des Digital/Analog-Wandlers 61 au einen Lichlmodulator eines Aufzeichnungssyslems mit Lasen.{.tastung gegeben werden kann, wie es in Fig. I

.Ui dargestellt ist.

llicr/u 4 BIaIi Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Veränderung der Gradation eines Strahlungsbildes, welches mittels einer Bildinformation enthaltenden Strahlung in einem stimulierbaren Leuchtstoff aufgezeichnet wird, bei dem der stimulierbare Leuchtstoff durch stimulierende Strahlen abgetastet wird, so daß er Licht proportional zu der darin gespeicherten Strahlungsenergie emittiert, bei dem weiterhin das emittierte Licht in ein elektrisches Signal, das der emittierten Lichtmenge entspricht, umgewandelt wird und bei dem ein dem Strahlungsbild entsprechendes sichtbares Bild mittels eines elektrischen Signals auf einem Aufzeichnungsmaterial wiedergegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß das minimale elektrische Signal auf dem Aufzeichnungsmaterial mit einer optischen Dichte in dem Bereich zwischen der Schleierdichte und der Schieterdichte plus 0,3 und daß das maximale elektrische Signal auf dem Aufzeichnungsmaterial mit einer optischen Dichte zwischen 1,5 und 2,8 wiedergegeben wird und daß das elektrische Signal in dem Bereich zwischen dem minimalen und dem maximalen Pegel so verarbeitet wird, daß die Ableitung

rs J

einer Dichtekurve [D = JXS)], die in einem Koordinatensystem gezeichnet ist. bei dem die Ordinate die optische Dichte (D) deraufdem Aufzeichnungsmaterial wiedergegebenen Abbildung und die Abszisse den Pegel UiS elektrischen Signals (S) darstellt, immer positiv (y > 0) ist.

2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtekurve die folgenden Bedingungen erfüllt:

Df ZfiSmin) Z Df+ 0,3
1,5 ZJISmax) Z 2,8, und

ßSp) <f_oiSp)

wobei Smin und Smax der minimale und maximale Pegel des elektrischen Signals. Sp ein vorgegebener Pegel des elektrischen Signais zwischen Smin und Smax (Smin <Sp <Smax),J\Smin),J\Smax) unaJISp) die opti-

JO sehen Dichten der wiedergegebenen Abbildung, die dem elektrischen Signal mit den Pegel Smin. Smax bzw.

Sp entsp.echen. Df dit Schleierschwärzung, ausgedrückt in der optischen Dichte, und f_o(Sp) eine lineare Funktion sind, die durch »ine gerade Linie in der Koordinate dargestellt wird, die durch die beiden Punkte verläuft, bei denen der Pegel css elektrischen Signals den minimalen bzw. maximalen Wert hat \f„(Smin) -JlSmin). f_u(Smax) = fiSmc )).

J5

3. Verfahren nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Bedingung

JJSp) - 0.5 ZJlSp) <f_n(Sp)

erfüllt wird.
■to

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bedingung

USp) - 0.45 ZßSp) Zf_n(Sp) - 0.1

erfüllt wird.

■15

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis4, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Pegel Sp die

Gleichung

Oj < < _QJ Smax - Smin

erfüllt.

to. Verfahren nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichung

O_-2 < ^SP " ^Smin Z 0,6
Smax - Smin

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Ableitung der Dichtekurve positiv oder Null

wenigstens im Bereich unter dem vorgegebenen Pegel (S < Sp) ist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ableitung der Dichtekurve wenigstens in dem Bereich unter dem vorgegebenen Pege! (S < Sp) kontinuierlich bzw. stetig ist.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Ableitung der Dichtekurve über den gesamten Bereich von dem minimalen Pegel zu dem maximalen Pegel (Smin <S<Smax) positiv oder Null

(τ,

ο¹ „„ _ ty _>0^

as* ^Jy ' is

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ableitung der Dichtekurve über den gesamten Bereich von dem minimalen Pegel zu dem maximalen Pegel (Sinin < S < Smax) kontinuierlich bzw. stetig ist.

11. Einrichtung zur Veränderung der Gradation eines Strahlungsbildes in einem Aufzeichnungssystem für Strahlungsbilder, das eine Ausleseeinrichtung für die Strahlungsbilder mit einer Abtasteinrichtung zur Abtastung iines anregbaren, ein Strahlungsbild gespeichert enthaltenden Leuchtstoffes mit anregenden Strahlen, eine Leseeinrichtung für das Auslesen des gespeicherten Strahlungsbildes durch Feststellung des von dem anregbaren Leuchtstoff bei der Anregung emittierten Lichtes und zur Umwandlung des Lichtes in ein elektrisches Signal mit einem Pegel, welcher der emittierten Lichtmenge entspricht, eine Signal verarbeitungseinrichtung für die Verarbeitung des elektrischen Signals, einen von dem verarbeiteten elektrischen Signal gesteuerten Modulator und eine von dem Modulator gesteuerte Aufzeichnungseinrichtung zur Wiedergabe einer Abbildung, die dem in dem anregbaren Leuchtstoff aufgezeichneten Strahlungsbild ent- is spricht, auf einem Aufzeichnungsmaterial aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitungseinrichtung einen Signalwandler, der das elektrische Signal des minimalen Pegels, der der minimalen Menge des von dem anregbaren Leuchtstoff emittierten Lichtes entspricht, auf einen Pegel, der in der optischen Dichte der auf dem Aufzeichnungsmaterial wiedergegebenen Abbildung im Bereich von der Schleierschwärzung des Aufzeichnungsmaterials zu der Schleierschwärzung plus 0,3, ausgedrückt ir. ier optischen 2u Dichte, führt, weiterhin das elektrische Signal mit dem maximalen Pegel, der der maximalen von dem anregbaren Leuchtstoff emittierten Lichtmenge entspricht, auf einen Pegel, der in der optischen Dichte der auf dem Aufzeichnungsmaterial wiedergegebenen Abbildung im Bereich von 1,5 bis 2,8 ausgedrückt in der optischen Dichte, führt, und das elektrische Signal des Pegels zwischen dem minimalen Pegel und dem maximalen Pegel auf einen Pegel umwandelt, der zu einer optischen Dichte der auf dem Aufzeichnungsmaterial wiedergegebenen Abbildung führt, die bei einem Anstieg des Pegels des elektrischen Signais monoton ansteigt.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Leseeinrichtung einen Verstärker (21) aufweist, der das von dem photoelektrischen Wandler (32) erhaltene elektrische Signai verstärkt, und daß die Signalverarbeitungseinrichtung eine Einrichtung (34) zur Durchführung einer logarithmischen Umwandlung und einer nichtlinearen Umwandlung des Ausgangssignals des Verstärkers aufweist.

13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalwandler eine Anordung zur Steuerung des Verstärkungsfaktors des photoclektrischen Wandlers (32) ist.

14. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalwandler eine Anordung zur Steuerung des Verstärkungsfaktors des Verstärkers (21) ist.

15. Einrichtung nach einem der Ansprüche II bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalwandler eine Anordnung zur Feststellung des Lichtes, das von dem anregbaren Leuchtstoff (12) zu dem Zeitpunkt emittiert wird, bei dem Strahlungsbilder durch Belichtung mit einer durch ein Objekt verlaufenden Strahlung „n dem anregbaren Leuchstoff aufgezeichnet werden und eine Anordnung (24) zur Feststellung des Minimums und des Maximums des emittierten Lichtes aufweist.

16. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalwandler eine Einrichtung (54) zur Feststellung des Lichtes, das von einem hinter dem anregbaren Leuchstoff angeordneten blattförmigen Monitor (53) aus einem Leuchtstoff zu dem Zeitpunkt emittiert wird, zu dem das Strahlungsbild durch Belichtung mit einer durch ein Objekt verlaufenden Strahlung in dem anregbaren Leuchtstoff aufgezeichnet wird, und eine Anordnung (68) ?ur Feststellung des Minimums und des Maximums der emittierten Lichtmenge aufweist.

17. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalwandler eine Anordnung (68) zur Feststellung des minimalen und des maximalen Pegels des elektrischen, von der Leseeinrichtung abgegebenen Signals aufweist.