DE3205693A1 - X-ray image converter - Google Patents
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SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen Berlin und München VPA 82 P 3704 DESIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Our reference Berlin and Munich VPA 82 P 3704 DE
RöntgenbildwandlerX-ray imager
Die Erfindung betrifft einen Röntgenbildwandler nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine derartige Vorrichtung ist z.B. beschrieben in der US-PS 39 75 637.The invention relates to an X-ray image converter according to the preamble of patent claim 1. Such a device Apparatus is described, for example, in U.S. Patent 3,975,637.
Röntgenbilder, die unter Anwendung von Leuchtschirmen, etwa solchen, die als Verstärkerfolie an einen Film angelegt sind, hergestellt werden, haben ein deutliches Ortsrauschen und im Vergleich zu einer Filmaufnahme oder einer elektroradiographischen Aufnahme eine relativ geringe Ortsauflösung. Beides wird durch die körnige oder gerasterte Struktur der Leuchtstoffschicht verursacht. Zur Vermeidung dieses Nachteils kann ein System herangezogen werden, wie es in der obengenannten US-PS 39 75 637 beschrieben ist. Dabei werden mit den Röntgenstrahlen zunächst Leuchtelektronen im Schirm gespeichert. Dazu wird in der Regel ein Leuchtschirm verwendet, der phosphoreszierenden Leuchtstoff enthält, der mit Infrarotlicht ausleuchtbar ist. Zur Erzeugung des Bildes wird dann der Speicherschirm mit einem Infrarotr-Laserstrahl ausgelesen. Orts- und Kontrastauflösung sind dabei - bezogen auf "gleiche" Leuchtstoffe, d.h. Leuchtstoffe gleicher effektiver Röntgenabsorption, Verteilung der Korngrößen und optischer Eigenschaften - verbessert:X-rays taken using fluorescent screens, such as those that are applied to a film as intensifying screens, have a distinct effect Local noise and a relatively low level compared to a film recording or an electroradiographic recording Spatial resolution. Both are due to the grainy or rasterized structure of the phosphor layer. A system can be used to avoid this disadvantage as described in the aforementioned US Pat. No. 3,975,637. This will be done with the X-rays initially luminous electrons are stored in the screen. A fluorescent screen is usually used for this, which contains phosphorescent fluorescent material that can be illuminated with infrared light. To generate the The image then becomes the storage screen with an infrared laser beam read out. The spatial and contrast resolution are based on "identical" luminescent materials, i.e. luminescent materials same effective X-ray absorption, distribution of grain sizes and optical properties - improved:
Die Ortsauflösung, weil die Streuung des emittierten Lichtes durch die Leuchtstoffkörner oder sonstige Strukturen keine Rolle mehr spielt, da das vom Laserstrahl ausgelöste, emittierte Licht von einem großflächigen Empfänger registriert, der Ort durch den Laserstrahl, die Auflösung durch dieThe spatial resolution because the dispersion of the emitted Light through the fluorescent grains or other structures no longer plays a role, since the The emitted light triggered by the laser beam is registered by a large-area receiver, the location by the laser beam, the resolution by the
Kn 5 Kof / 01.02.1982Kn 5 Kof / 02/01/1982
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Breite des Laserstrahls bestimmt ist. Die Ortsauflösung wird nur noch bestimmt durch die Reichweite der durch die Röntgenquanten erzeugten schnellen Fotoelektronen sowie die Breite des abtastenden Laserstrahls.Width of the laser beam is determined. The spatial resolution is only determined by the range of the fast photoelectrons generated by the X-ray quanta and the width of the scanning laser beam.
Die Kontrastauflösung, weil das sonst bei Filmen durch ihre Silberkörner bedingte Ortsrauschen
entfällt.
10The contrast resolution, because there is no local noise that is otherwise caused by the silver grains of films.
10
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Röntgenbildwandler nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs das Bild hinsichtlich Ortsrauschen, Kontrastauflösung und Ortsauflösung zu verbessern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.The invention is based on the object of an X-ray image converter according to the preamble of the claim, the image with regard to spatial noise, contrast resolution and to improve spatial resolution. According to the invention, this object is achieved by the features defined in the characterizing part of claim 1 specified measures resolved.
Durch Verwendung homogener Speicherschichten wird die gewünschte Verbesserung erreicht. Einmal sind die effektiven Reichweiten schneller Fotoelektronen in homogenen Schichten, d.h. solchen aus kompaktem Material, wesentlich kürzer als in körnigen. Bei Abtastung mit einem etwa 20/um breiten Laserstrahl bestimmt daher diese Reichweite die Ortsauflösung mit. In homogenen Speicherstoffschichten ergibt die niedrigere effektive Reichweite wegen der höheren effektiven Absorption des kompakten Materials verbesserte Auflösung. In gleicher Richtung wirkt außerdem die im homogenen Material praktisch vermiedene Streuung des Laserstrahls selbst.The desired improvement is achieved by using homogeneous storage layers. Once are the effective ones The range of fast photoelectrons in homogeneous layers, i.e. those made of compact material, is essential shorter than in granular. When scanning with a laser beam approximately 20 μm wide, this is therefore determined Range the spatial resolution with. In homogeneous storage material layers gives the lower effective range because of the higher effective absorption of the compact material improved resolution. The one in the homogeneous material also acts in the same direction practically avoided scattering of the laser beam itself.
Ortsrauschen und Kontrastauflösung werden verbessert, weil die pro Pixelelement erzeugte Lichtmenge nur noch bedingt durch die Zahl der absorbierten Röntgenquanten schwankt und die Statistik der Umsetzung der Röntgen-Spatial noise and contrast resolution are improved because the amount of light generated per pixel element is only due to the number of absorbed X-ray quanta fluctuates and the statistics of the implementation of the X-ray
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quanten in Lichtquanten bei den praktisch verwendeten Leuchtstoffen keine Rolle spielt, weil die Zahl der pro Röntgenquant erzeugten Lichtquanten wesentlich größer als 1 ist. Eine völlig homogene Speieherstoffschicht hat daher kein Ortsrauschen mehr, das sonst erzeugt wird durch:quanta in light quanta in the practically used Phosphors play no role because the number of light quanta generated per X-ray quantum is significant is greater than 1. A completely homogeneous layer of nutrients therefore no longer has any local noise that is otherwise generated by:
a) die durch die Körner (Zahl, Größe, Lage der Körner) verursachte schwankende Röntgenabsorption,a) the fluctuating X-ray absorption caused by the grains (number, size, position of the grains),
b) die schwankenden Verluste bei der Absorption des Lichtes bei seiner Wanderung durch die körnige Speieherschicht undb) the fluctuating losses in the absorption of light as it travels through the granular Speech layer and
c) die durch die Körner bedingte schwankende Umsetzung von Röntgenquanten in Licht (Abhängigkeit der Ausbeute von der Korngröße).c) the fluctuating conversion of X-ray quanta into light caused by the grains (dependence the yield on the grain size).
Der Wegfall des Ortsrauschens bedeutet, daß die Kontrast auflösung nur noch von der Absorption der Röntgenquanten abhängt, d.h. von der statistisch schwankenden Zahl der jeweils absorbierten Röntgenquanten, eine nicht zu geringe Lichtausbeute vorausgesetzt. Beispiel für einen Einkristall ist flächenhaft gezogenes Wismut-Germanium-Oxid (Bi^pGeOpr)) · Ei-n Beispiel für einen Auf dampf schirm homogener Struktur ist mit z.B. Thallium (Tl) dotiertes Cäsiumjodid, das auf ein auf wenigstens'2500C erwärmtes Substrat aufgedampft wird. Ein homogener Cäsiumjodidschirm kann auch hergestellt werden durch geschmolzenes Cäsiumjodid, durch Sintern einer vorher körnigen Cäsiumjodidschicht, durch Walzen einer körnigen Cäsiumjodidschicht oder durch Pressen einer ebenso vorbereiteten Schicht aus Cäsiumjodidkristallen. Sprünge in homogenen Schichten aus Cäsiumjodid können durch Polieren praktisch beseitigt werden, weil Cäsiumjodid plastisch ist.The elimination of local noise means that the contrast resolution only depends on the absorption of the X-ray quanta, ie on the statistically fluctuating number of the X-ray quanta absorbed, provided that the light yield is not too low. Example of a single crystal is areally drawn bismuth germanium oxide (Bi ^ pGeOpr)) · e i n example of a screen on steam homogeneous structure is doped with, for example thallium (Tl), cesium iodide, which on a 0 on wenigstens'250 C heated substrate is evaporated. A homogeneous cesium iodide screen can also be produced by molten cesium iodide, by sintering a previously granular layer of cesium iodide, by rolling a granular layer of cesium iodide, or by pressing a layer of cesium iodide crystals prepared in the same way. Cracks in homogeneous layers of cesium iodide can be practically eliminated by polishing, because cesium iodide is plastic.
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Alle diese Schichten brauchen nicht zu einer einkristallinen Schicht zusammenwachsen. Wichtig ist, daß keine Spalten im Inneren bleiben.All of these layers do not need to grow together to form a single-crystal layer. Important is, that no crevices remain inside.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert.Further details and advantages of the invention are shown below with reference to the figures Embodiments explained.
In der Figur 1 ist schematisch eine RöntgenbildwandieranOrdnung gezeichnet undIn FIG. 1, an X-ray image wandering arrangement is schematically shown drawn and
in der Figur 2 eine in der Aufnahmeanordnung abgewandelte Ausführung.in FIG. 2 a modified version in the receiving arrangement.
In der Figur 1 ist mit 1 eine Röntgenstrahlenquelle bezeichnet, von der aus ein Strahlenbündel 2 einen Patienten 3 durchstrahlt. Das so erzeugte Durchstrahlungsbild gelangt auf eine erfindungsgemäße Aufnahmeanordnung 4. Diese Anordnung 4 besteht aus einer etwa als Träger aus 2 mm starkem Aluminiumblech bestehenden Elektrode 5, einer darauf aufgetragenen Lichthalbleiterschicht 6 und einer auf dieser unter Zwischenschaltung einer Elektrode 7 liegenden Röntgenbildspeicherschicht 8.In FIG. 1, 1 denotes an X-ray source, from which a beam 2 supplies a patient 3 shines through. The radiographic image generated in this way reaches a recording arrangement 4 according to the invention. This arrangement 4 consists of an electrode 5, a carrier made of 2 mm thick aluminum sheet thereon applied light semiconductor layer 6 and one on this with the interposition of an electrode 7 lying X-ray image storage layer 8.
Die beiden Elektroden 5 und 7 liegen über Leitungen 9 und 10 sowie einem Schalter 11 mit den Schaltkontakten 11a und 11b an einer Spannungsquelle 12. Außerdem sind die Leitungen 9 und 10 mit einem Widerstand 13 verbunden und einem Verstärker 14. Letzterer liegt über einen Analog-Digital-Wandler 15 an einem Verarbeitungsgerät für die Bildsignale, die andererseits mit einer Abtastvorrichtung 17 in Verbindung stehen, von welcher ein Laserstrahl 18,die Speicherschicht 8 der Aufnahmeanordnung 4 abtastend, ausgeht.The two electrodes 5 and 7 are connected to lines 9 and 10 and a switch 11 with the switching contacts 11a and 11b at a voltage source 12. In addition, lines 9 and 10 are connected to a resistor 13 and an amplifier 14. The latter is connected to a processing device via an analog-to-digital converter 15 for the image signals associated with a scanner 17 on the other hand, from which a Laser beam 18, scanning the storage layer 8 of the receiving arrangement 4, emanates.
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Beim Aufbau der Anordnung 4 können, wie in Figur 2 als 4' angedeutet, die Schichten 6 und 8 auch vertauscht sein. Dabei ist es aber erforderlich, daß sowohl die Schicht 6 als auch die Elektroden 5'1 und 7 für den Laserstrahl 18 durchlässig sind. Die Elektrode 5 der Ausführung nach Figur 1 ist nur als Träger 5' der Anordnung 4 der Schichtung aus 51 bis 8 benutzt.When constructing the arrangement 4, as indicated in FIG. 2 as 4 ', the layers 6 and 8 can also be interchanged. In this case, however, it is necessary that both the layer 6 and the electrodes 5 ′ 1 and 7 are permeable to the laser beam 18. The electrode 5 of the embodiment according to FIG. 1 is only used as a carrier 5 ′ of the arrangement 4 of the layer from 5 1 to 8.
Das Gerät 16 enthält einen Mikroprozessor 19, in welchen das Signal vom Analog-Digital-Wandler 15 gelangt. Durch den Mikroprozessor 19 wird ein Steuersignal über eine Leitung 20 der Abtastvorrichtung 17 zur Steuerung der Abtastbewegung des Strahls 18 zugeführt. Außerdem wird das Signal über einen Anschluß 21 zu einem Speieher 22 geleitet, von welchem das Signal über eine Leitung 23 einem Rechner 24 zugeführt werden kann. Schließlich gelangt das Signal über eine Leitung 25 zu einem Fernsehmonitor 26, wo es auf einem Bildschirm 27 zu einem sichtbaren Bild umgewandelt und betrachtet werden kann.The device 16 contains a microprocessor 19 in which the signal from the analog-to-digital converter 15 arrives. By the microprocessor 19 is a control signal over a line 20 is fed to the scanning device 17 for controlling the scanning movement of the beam 18. aside from that the signal is passed via a connection 21 to a Speieher 22, from which the signal is transmitted via a line 23 can be fed to a computer 24. Finally, the signal arrives at a line 25 via a line 25 Television monitor 26, where it can be converted to a visible image on a screen 27 and viewed can.
Ein mittels des Röntgenstrahlenbündels 2 vom Patienten in der Speicherschicht 8 erzeugtes Speicherbild kann mittels des Strahles 18 zu einem Leuchtbild umgewandelt werden, das in der Form eines das Bildsignal enthaltenden Lichtpunktes umgewandelt wird. Dieser Lichtpunkt wirkt dann auf die Halbleiterschicht 6 ein, die zwischen den auf 100 V liegenden Elektroden 5 und 7 liegt. Durch die Einwirkung des Lichtpunktes wird in Abhängigkeit von der Lichtintensität im Fotohalbleiter 6 ein Fotostrom erzeugt, so daß über die Leitungen 9 und 10 sowie den Schalter 11 und den Widerstand 13 ein Bildsignal auf den Verstärker 14 gelangen kann. Nach Passieren des Wandlers 15 und an sich bekannte Verarbeitung im Gerät 16 kann dann auf dem Bildschirm 27 des Monitors das Durchleuchtungsbild des Patienten 3 erscheinen. DieOne by means of the X-ray beam 2 from the patient memory image generated in the memory layer 8 can be converted by means of the beam 18 to a luminous image in the form of a containing the image signal Light point is converted. This point of light then acts on the semiconductor layer 6, which is between the electrodes 5 and 7, which are at 100 V, lie. The effect of the point of light is dependent on the light intensity in the photo semiconductor 6 generates a photo current, so that over the lines 9 and 10 and the Switch 11 and resistor 13 an image signal can reach amplifier 14. After passing the Converter 15 and processing known per se in device 16 can then be displayed on screen 27 of the monitor the fluoroscopic image of patient 3 will appear. the
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im Gerät 16 angedeutete Bildverarbeitungs- und Fernseheinrichtung kann in an sich bekannter Weise, wie etwa in "Röntgenpraxis" 6 (1981), Seiten 239 bis 246 beschrieben, in digitaler Röntgentechnik ausgebildet sein. Damit können zusätzlich Veränderungen von Helligkeit, Kontrast etc. des Röntgenbildes erhalten werden.in the device 16 indicated image processing and television equipment can in a manner known per se, such as described in "Röntgenpraxis" 6 (1981), pages 239 to 246, be trained in digital X-ray technology. This means that changes in brightness, Contrast etc. of the X-ray image can be obtained.
Außer der oben beschriebenen direkten Übertragung des mittels des Abtaststrahls 18 erzeugten Lichtbildes auf die Halbleiterschicht 6 kann auch eine etwa durch optische Kopplungsvorrichtungen vermittelte Übertragung erfolgen. Zur Erzeugung einer auf dem Bildschirm des Monitors 26 sichtbar machbaren Signalfolge kann das Abtastlichtbild etwa mit einer Fernsehaufnahmekamera aufgenommen bzw. mit einem optisch mit der Schicht 8 gekoppelten Elektronenvervielfacher umgesetzt werden. Solche Anordnungen sind etwa beschrieben in der eingangs angeführten US-PS 39 75 637.Except for the above-described direct transmission of the light image generated by means of the scanning beam 18 on the semiconductor layer 6 can also be approximately through optical coupling devices mediated transmission take place. To generate an on-screen of the monitor 26 can be made visible signal sequence, the scanning light image for example with a television camera recorded or implemented with an electron multiplier optically coupled to the layer 8. Such arrangements are described, for example, in US Pat. No. 3,975,637 cited at the beginning.
Beim Aufbau der Schichtung der Aufnahmeanordnung 4 bzw. 4' ist es zweckmäßig, einen Träger 5 bzw. 5' zu verwenden, der an der Seite, an welcher die Schichtung anliegt, rauh ist. Die Rauhigkeit sollte dabei kleiner als 5/um sein, damit keine Störung der Abbildungsqualität eintritt.When building up the layering of the receiving arrangement 4 or 4 ', it is advisable to use a carrier 5 or 5', which is rough on the side on which the stratification rests. The roughness should be smaller than 5 / µm, so that there is no disturbance of the image quality entry.
2 Figuren2 figures
5 Patentansprüche5 claims
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Also Published As
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