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Die
Erfindung betrifft ein mobiles Röntgendetektorsystem.
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Bei
den meisten Röntgenanlagen
ist der Röntgendetektor
mit anderen Komponenten der Röntgenanlage
gekoppelt. So befindet sich beispielsweise bei Obertischsystemen
der Röntgendetektor innerhalb
eines Patientenlagerungstisches und kann dort in verschiedenen Richtungen
unter der Tischoberfläche
bewegt werden. Bei Einrichtungen, bei denen der Patient im Stehen
geröntgt
wird, befindet sich der Röntgendetektor
in der Regel in oder an einem entsprechenden Wandstativ. Bei Untertischsystemen ist
der Röntgendetektor
an einem über
dem Patientenlagerungstisch befestigten Deckenstativ aufgehängt, so
dass er an einer geeigneten Stelle über dem Patientenlagerungstisch
positioniert werden kann. Die Röntgenquelle
ist bei diesen Systemen ebenfalls an einem geeigneten Stativ angeordnet bzw.
befindet sich bei einem Untertischsystem unter dem Patientenlagerungstisch,
damit die Röntgenquelle
immer passend zum Röntgendetektor
und zum Untersuchungsobjekt positioniert werden kann, so dass sich
der aufzunehmende Bereich des Untersuchungsobjekts im Strahlengang
zwischen Röntgenquelle
und Röntgendetektor
befindet. Darüber
hinaus gibt es beispielsweise so genannte „C-Arm-Geräte", bei denen an einem Ende eines um den
Patienten schwenkbaren C-förmigen
Trägers
eine Röntgenquelle
und gegenüberliegend
am anderen Ende des C-förmigen
Trägers
der Röntgendetektor
angeordnet ist.
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Neben
diesen stationären
Systemen gibt es aber auch mobile Röntgendetektoren. Ein klassisches
Beispiel hierfür
ist ein Film-Foliendetektor bzw. ein Speicherfoliendetektor. Ein
derartiger mobiler Röntgendetektor
hat keinerlei Verbindung zu anderen Komponenten des Röntgensystems
und kann vom Bediener beliebig positioniert werden. Solche Detektoren
werden beispielsweise dann verwendet, wenn es nicht oder nur schwer möglich ist,
den Patienten zum Röntgengerät zu transportieren
bzw. auf einen Patientenlagerungstisch umzulagern, z. B. bei intensivmedizinisch
betreuten Patienten. In diesem Fall wird der mobile Röntgendetektor
ggf. im Bett des Patienten an der passenden Stelle positioniert
und eine an einem beweglichen Stativ befestigte Röntgenquelle
mit Röntgengenerator
passend zum zu untersuchenden Bereich und zum Röntgendetektor angeordnet und
dann vor Ort eine Röntgenaufnahme gefertigt.
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Bei
allen Röntgendetektoren
muss darauf geachtet werden, dass die gewünschten Aufnahmen jeweils mit
einer bestimmten Dosis gemacht werden, um einerseits die Strahlenbelastung
für den
Patienten möglichst
minimal zu halten und andererseits ein Röntgenbild mit optimaler mittlerer
Schwärzung
zu erhalten. In der Regel wird hierzu eine Dosisregulierungseinrichtung
bzw. eine so genannte Belichtungsautomatik (AEC = Automatic Exposure
Control) benutzt, welche die ankommende Dosis ermittelt und nach
einer bestimmten erreichten Dosis die Röntgenstrahlung abschaltet.
Dabei werden Dosismesselemente verwendet, welche die auf dem Röntgendetektor
auftreffende Röntgendosisleistung
messen. Durch Integration dieser Röntgendosisleistung über die
Aufnahmezeit erhält
man ein Signal, das zu der jeweils aufgelaufenen Dosis proportional
ist. Als Dosismesseinrichtung können
verschiedene Sensortypen eingesetzt werden. Üblich ist z. B. die Verwendung
von Ionisationskammern. In einer Ionisationskammer wird durch die
Röntgenstrahlung
in einem mit beispielsweise 300.000 V geladenen Luftkondensator
ein Strom erzeugt, der proportional zu der Dosisleistung ist. Solche
Ionisationskammern werden klassischerweise u. a. vor einem Film-Foliendetektor angeordnet.
Weitere als Dosismesselement geeignete Sensoren sind so genannte
Halbleiterstrahlenempfänger.
Ein solcher Halbleiterstrahlenempfänger ist nicht strahlentransparent
und wird daher hinter dem Detektor eingesetzt. Alternativ können auch Photomultiplier,
Elektronenvervielfacherelemente oder Photodioden eingesetzt werden,
welche indirekt die Dosisleistung über die optische Helligkeit
eines Bildverstärkerausgangsschirms
messen.
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Die
Dosismesseinrichtungen sind fest in den Röntgeneinrichtungen installiert
und zwar derart, dass entsprechend des Typs des Röntgendetektors und
des Typs des Dosismesselements der Röntgendetektor hinter oder vor
dem Dosismesselement angeordnet ist. So ist beispielsweise an einem C-Arm-Gerät die Dosismesseinrichtung
an dem betreffenden Ende des C-Trägers direkt im Gehäuse des
Röntgendetektors
integriert. Das gleiche gilt z. B. für an Deckenstativen aufgehängte Röntgendetektoren
oder Röntgenuntertischsysteme.
Bei Obertischsystemen bzw. Systemen mit Wandstativ ist eine entsprechende
Belichtungsautomatik, beispielsweise in Form einer so genannten „Katapultrasterlade", fest im Patientenlagerungstisch
bzw. im Wandstativ eingebaut. Bei Verwendung von Film-Folien-Kassetten können diese
in die Katapultrasterlade so eingeschoben werden, dass sie passend
zur Dosismesseinrichtung, d. h, je nach Typ der Dosismesseinrichtung
im Strahlengang unmittelbar vor oder hinter der Dosismesseinrichtung,
angeordnet sind. Die Dosismesseinrichtung ist innerhalb des Tisches
bzw. Stativs über
Steuer- und Datenkabel mit einer Steuereinheit verbunden, in der
dann das von der Dosismesseinrichtung gemessene Signal entsprechend
aufintegriert wird, um die jeweils aktuell aufgelaufene Dosis zu
erfassen und den Röntgenstrahler
zum richtigen Zeitpunkt auszuschalten.
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Bei
Verwendung von mobilen Detektoren können diese Belichtungsautomatiken
nicht verwendet werden. Daher müssen
solche Aufnahmen in Form einer so genannten „freien Belichtung" durchgeführt werden.
Hierbei muss der Bediener zuvor ausrechnen, nach welcher Bestrahlungszeit
die richtige Dosis in etwa erreicht ist und muss dann dafür sorgen,
dass der Röntgenstrahler
entsprechend zeitgesteuert ausgeschaltet wird. Zur Berechnung bzw. Abschätzung der
korrekten Belichtungszeit ist eine große Erfahrung des Bedieners
erforderlich. Daher kommt es bei solchen freien Belichtungen häufig zu Fehlbelichtun gen,
so dass Aufnahmen wiederholt werden müssen. Dies führt zu einer
höheren
Strahlenbelastung der Patienten und zu unnötigem Materialverbrauch.
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein mobiles Röntgendetektorsystem
zu schaffen, mit dem dieses Problem vermieden wird.
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Diese
Aufgabe wird durch ein mobiles Röntgendetektorsystem
gemäß Patentanspruch
1, eine Röntgeneinrichtung
gemäß Patentanspruch
13 bzw. ein Röntgensystem
gemäß Patentanspruch
14 sowie durch eine mobile Dosismesseinrichtung gemäß Patentanspruch
15 und einen mobilen Röntgendetektor gemäß Patentanspruch
18 gelöst.
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Erfindungsgemäß weist
das mobile Röntgendetektorsystem
neben einem mobilen Röntgendetektor
auch eine zumindest im Betrieb am Röntgendetektor angeordnete mobile
Dosismesseinrichtung auf. Diese Dosismesseinrichtung kann mit dem Röntgendetektor
zu einer festen Einheit verbunden sein, d. h. dass die Dosismesseinrichtung
und der Röntgendetektor
in einem gemeinsamen Gehäuse integriert
sind. Alternativ kann die Dosismesseinrichtung aber auch lösbar mit
dem Röntgendetektor
gekoppelt sein.
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Vorteilhafterweise
weist das Röntgendetektorsystem
eine Schnittstelle zur drahtlosen Datenkommunikation mit einer Steuereinheit
auf. Über
die Datenkommunikationsschnittstelle können dann die Dosisleistungswerte
an die Steuereinheit übertragen werden,
welche die Werte zur Ermittlung der aktuellen Dosis aufintegriert.
Ebenso könnte
aber auch in der mobilen Dosismesseinrichtung bereits eine Kontrolleinheit
integriert sein, welche dort die Integration durchführt, so
dass direkt die Dosiswerte bzw. bei Erreichen eines vorgegebenen
Dosis-Grenzwerts ein entsprechendes Signal an die Steuereinheit
gesendet wird.
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Ebenso
weist das Röntgendetektorsystem vorteilhafterweise
eine integrierte Energieversorgungseinrichtung auf.
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Alternativ
zu einer drahtlosen Schnittstelle und/oder internen Energieversorgungseinrichtung wäre in manchen
Fällen
auch eine relativ flexible Kabelverbindung zur Datenkommunikation
und/oder Energieversorgung praktikabel.
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Sofern
die Dosismesseinrichtung lösbar
mit dem Röntgendetektor
gekoppelt ist, kann die Schnittstelle bzw. die Energieversorgungseinrichtung
sowohl Teil der Dosismesseinrichtung als auch Teil des Röntgendetektors
sein, sofern der verwendete Röntgendetektortyp überhaupt
eine Datenkommunikationsschnittstelle und eine Energieversorgungseinrichtung
benötigt.
Die Kupplungseinrichtung zum Verkoppeln der Dosismesseinrichtung
mit dem Röntgendetektor
kann dann entsprechende Kontakte aufweisen, so dass beide Komponenten
auf ein und dieselbe Datenkommunikationsschnittstelle bzw. Energieversorgungseinrichtung
zugreifen können.
Grundsätzlich
ist es auch möglich,
dass die Dosismesseinrichtung und der Röntgendetektor – soweit
benötigt – eigene
Datenkommunikationsschnittstellen und Energieversorgungseinrichtungen
aufweisen.
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Die
Energieversorgungseinrichtung umfasst besonders bevorzugt einen
Akkumulator. Vorzugsweise weist das Röntgendetektorsystem dabei eine Schnittstelle
zum Anschluss des Akkumulators an eine externe Spannungsversorgung
auf. Sofern es sich um ein Röntgendetektorsystem
mit einem Röntgendetektor
und einer lösbar
damit gekoppelten Dosismesseinrichtung handelt, befindet sich diese Schnittstelle
vorteilhafterweise in der Komponente, welche auch mit dem Akkumulator
bestückt
ist. Vorzugsweise ist die Schnittstelle zur Spannungsversorgung
außenseitig
an einem Gehäuse
des Röntgendetektorsystems
bzw. der betreffenden Komponente (Dosismesseinrichtung und/oder
Röntgendetektor) angeordnet,
so dass das Röntgendetektorsystem bzw.
die betreffende Komponente einfach in den Zeiten, in de nen es (sie)
nicht benötigt
wird, in eine Ladestation eingesteckt werden kann, um den Akkumulator
wieder aufzuladen.
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Bei
einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel
weist die mobile Dosismesseinrichtung ein Gehäuse mit einem Einschubfach
für einen
Röntgendetektor
auf. Das Einschubfach kann beispielsweise so ausgebildet sein, dass
eine herkömmliche Detektorkassette
mit einem Film-Foliensystem bzw. Speicherfoliensystem eingeschoben
werden kann.
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Die
Dosismesseinrichtung kann auf verschiedene Weise aufgebaut sein.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
weist sie eine Anzahl von Ionisationskammern auf. Beispielsweise
kann eine einzelne Ionisationskammer verwendet werden, welche sich über einen
Teil oder über
die gesamte Fläche
des Detektors erstreckt. Besonders bevorzugt ist die Dosismesseinrichtung
aber strukturiert aufgebaut, um die Dosisleistung in unterschiedlichen räumlichen
Bereichen separat zu messen. Beispielsweise können drei Ionisationskammern
verwendet werden, welche in der Messebene in einem auf der Spitze
stehenden Dreieck zueinander angeordnet sind. Hiermit können exakt
die Dosisleistungen in den Eckbereichen des Dreiecks getrennt voneinander vermessen
werden. So können
z. B. bei Aufnahmen. der Lunge die Dosisleistungen in den oberen
Bereichen der beiden Lungenflügel
sowie im mittleren und unteren Bereich separat bestimmt werden,
so dass die Dosis bei einer Aufnahme genau an den Typ bzw. Zweck
der jeweiligen Aufnahme angepasst werden kann. Bei Verwendung einer
Ionisationskammer befindet sich diese vorzugsweise vor dem Röntgendetektor.
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Bei
einem alternativen bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Dosismesseinrichtung
eine Anzahl von Dosismesselementen mit röntgensensitiven Halbleitersensoren
auf. Auch hier reicht es im einfachsten Fall aus, ein Dosismesselement
zu verwenden. Bevorzugt werden aber auch hierbei mehrere Dosismesselemente
zum Aufbau einer strukturierten Dosismesseinrichtung genutzt.
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Bei
einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel
wird für
das Röntgendetektorsystem ein
digitaler Röntgendetektor
verwendet. In einem solchen Detektor wird das von der Röntgenstrahlung erzeugte
Bild nicht auf einem Film oder einer Speicherfolie aufgenommen,
sondern es wird direkt ein digitales Bild erzeugt, welches elektronisch
ausgelesen und weiterverarbeitet werden kann. Da die digitalen Daten
ohnehin über
eine Datenkommunikationsschnittstelle an eine Steuereinheit bzw.
eine Bilddatenerfassungseinheit übertragen
werden müssen, muss
ein solcher mobiler Röntgendetektor
eine geeignete Datenkommunikationsschnittstelle aufweisen. Ebenso
benötigt
ein solcher Röntgendetektor eine
Spannungsversorgung, so dass bei einem mobilen digitalen Röntgendetektor
auch die Energieversorgungseinheit bereits vorhanden ist. Daher
bietet es sich an, zur Schaffung eines erfindungsgemäßen mobilen
Röntgendetektorsystems
die Dosismesseinrichtung unmittelbar mit dem Röntgendetektor in ein Gehäuse fest
zu integrieren und die Energieversorgungseinrichtung und die Datenkommunikationsschnittstelle
für beide
Komponenten zu verwenden.
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Ein
Beispiel für
einen digitalen Röntgendetektor
sind die seit einigen Jahren bekannten, relativ neuartigen Festkörperdetektoren,
die sich derzeit in der Markteinführung befinden. Diese Röntgendetektoren
basieren in der Regel auf so genannten aktiven Auslesematrizen,
z. B. aus amorphem Silizium (a-Si).
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Bei
einer Variante werden die die Bildinformationen enthaltenen Röntgenstrahlen
zunächst
in einem Röntgenkonverter
in Licht umgewandelt. Hierzu wird beispielsweise ein Röntgenkonverter
aus einem lumineszierenden Material, z. B. einem Szintillator wie
Cäsiumjodid
(CsI) oder einem Phosphor verwendet. Alternativ kann ein Röntgenkonverter – beispielsweise
auf der Basis von Selen – eingesetzt
werden, der aus der Röntgenstrahlung
direkt elektrische Ladung, beispielsweise Elektronen und/oder Löcher, generiert.
Hinter dem Röntgenkonverter befindet
sich ein Bildaufnehmer zur ortsaufgelösten Messung des durch die
Röntgenstrahlung
im Röntgenkonverter
erzeugten Lichts oder der elektrischen Ladung. Dieser Bildaufnehmer
besteht vorteilhafterweise aus einer Auslesematrix mit einzelnen
Matrixelementen. Sofern der Röntgenkonverter
die Röntgenstrahlen
in Licht umwandelt, können
die einzelnen Matrixelemente beispielsweise als Photodioden ausgebildet sein,
in denen das Licht in elektrische Ladung umgewandelt und in den
Matrixelementen gespeichert wird. Sofern der Röntgenkonverter die Röntgenstrahlung
direkt in elektrische Ladung umwandelt, können die Matrixelemente z.
B. auf Basis von amorphem Silizium aufgebaut sein, wobei die Matrixelemente
als Elektroden ausgebildet sind, auf denen elektrische Ladung gespeichert
wird. Die in der aktiven Auslesematrix gespeicherte Ladung kann
anschließend über ein
aktives Schaltelement mit einer dezidierten Elektronik ausgelesen
analog/digital behandelt und vom Bildsystem weiterverarbeitet werden.
Andere hier einsetzbare Technologien, die letztlich digitale Röntgenbilder
liefern, basieren auf CCDs (Charge Coupled Devices), APS (Active
Pixel Sensor) oder CMOS-Chips, bei denen es sich ebenfalls um bestimmte
Formen von Bildaufnehmern handelt, die jeweils hinter einem passenden
Röntgenkonverter
angeordnet sind.
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Die
Dosismesseinrichtung kann dabei im Röntgendetektor bevorzugt derart
integriert sein, dass sie in Röntgenstrahhrichtung
hinter dem Röntgenkonverter
angeordnet ist. Ein genaueres Ausführungsbeispiel hierzu wird
später
erläutert.
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Bei
einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist dafür
gesorgt, dass die Dosismesseinrichtung in Röntgenstrahlrichtung hinter
dem Röntgendetektor
angeordnet ist, sofern dies der Typ der Dosismesseinrichtung zulässt. Dies
hat den Vorteil, dass die Dosismesseinrichtung nicht das Röntgenbild
beeinflusst bzw. zu Artefakten führt.
Bei einem Aufbau eines Röntgendetektorsystems
wie oben beschrieben, mit einem Röntgenkonverter und einem dahinter
angeordneten Bildaufnehmer und einer in diesen Röntgendetektor integrierten
Dosismesseinrichtung, bedeutet dies, dass die Dosismesseinrichtung
nicht nur in Röntgenstrahlrichtung
hinter dem Röntgenkonverter,
sondern auch hinter dem Bildaufnehmer angeordnet ist.
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Ein
erfindungsgemäßes Röntgendetektorsystem
ist in Verbindung mit verschiedensten Röntgenanlagen verwendbar. Hierzu
muss die Röntgeneinrichtung
lediglich neben einer Röntgenquelle,
einem Röntgengenerator
und den anderen üblichen Komponenten
eine zum Röntgendetektorsystem passende
Datenkommunikationsschnittstelle zum Empfang von Dosisdaten bzw.
Dosisleistungsdaten von dem betreffenden Röntgendetektorsystem aufweisen,
um so gemeinsam mit dem erfindungsgemäßen Röntgendetektorsystem ein leistungsfähiges, sehr
flexibles Röntgensystem
zu bilden. Sofern zur Datenübertragung
normierte Schnittstellen verwendet werden, können auch mehrere Röntgendetektorsysteme
mit einer Röntgeneinrichtung
genutzt werden. Ebenso können
dann die Röntgendetektorsysteme
verschiedener Röntgeneinrichtungen
untereinander getauscht werden.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Hinweis
auf die beigefügten
Figuren noch einmal näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 einen
schematischen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen mobilen
Röntgendetektorsystems,
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2 einen
perspektivischen Teilschnitt durch eine auf einer aktiven Matrix
angeordnete Röntgenkonverterschicht
mit vergrößerter Darstellung
eines Photodioden-Matrixelements mit einem zugehörigen Schaltelement,
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3 einen
schematischen Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen mobilen Röntgendetektorsystems
mit einem gemäß 2 aufgebauten
Röntgendetektor
und
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4 eine
schematische Anordnung der Komponenten einer Röntgeneinrichtung mit einem mobilen
Röntgendetektorsystem
gemäß 3.
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Bei
dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich
um ein mobiles Röntgendetektorsystem 1,
bestehend aus einer mobilen Dosismesseinrichtung 3 mit
einem Gehäuse 4,
in das im Betrieb ein mobiler Röntgendetektor 2 eingesetzt wird.
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Hierzu
weist die Dosismesseinrichtung 3 ein Gehäuse 4 mit
einem Einschubfach 9 auf, in welches als Röntgendetektor 2 beispielsweise
eine übliche Film-Folien-Kassette
in einer Einschubrichtung E eingeschoben und in einer Auszugsrichtung
A wieder herausgezogen werden kann. An einer Seite parallel zum
Einschubfach 9 sind in einer Ebene mehrere Ionisationskammern 3i angeordnet,
welche als Dosismesselemente dienen. Diese Ionisationskammern 3i können beispielsweise
in der bereits oben beschriebenen Dreiecksform zueinander angeordnet
sein. Im Betrieb wird das durch die Dosismesseinrichtung 3 und
den darin eingeschobenen Röntgendetektor 2 gebildete
mobile Röntgendetektorsystem 1 so
positioniert, dass sich die Ionisationskammern 3i in Röntgenstrahlrichtung
R vor dem Röntgendetektor 2 befinden.
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Die
Ionisationskammern 3i sind über eine Schnittstelle 8 mit
einer Energieversorgungseinrichtung 5 mit einem Akkumulator 5a verbunden
und werden hierüber
mit der notwendigen Spannung versorgt. Die Energieversorgungseinrichtung 5 weist eine
außen
am Gehäuse 4 der
Dosismesseinrichtung 3 angeordnete Lade-Schnittstelle 6 auf, über welche der
Akkumulator 5a aufgeladen wird, wenn die Dosismesseinrichtung 3 in
Pausenzeiten in eine Ladestation (nicht dargestellt) eingesteckt
wird.
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Außerdem ist
die Schnittstelle 8 der Ionisationskammern 3i mit
einer Datenkommunikationsschnittstelle 7 verbunden, welche
die von den Ionisationskammern 3i gemessenen Dosisleistungs-Signale
in geeigneter Form drahtlos an eine Steuereinheit der Röntgenanlage überträgt. Diese
Datenkommunikationsschnittstelle 7 kann beispielsweise
geeignete Verstärker
zur Verstärkung
der von den Ionisationskammern 3i gemessenen Signale und/oder
gegebenenfalls auch einen Analog/Digitalwandler aufweisen, um die
Daten in digitaler Form zu übertragen. Diese
Komponenten können
aber auch bereits in der Schnittstelle 8 der Ionisationskammer 3i vorhanden sein.
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Vorzugsweise
handelt es sich bei der Datenkommunikationsschnittstelle um eine
Funkschnittstelle. Es kann hierbei ein bereits bekannter Standard wie
Bluetooth, W-LAN, DECT oder dergleichen verwendet werden. Ebenso
kann es sich bei dieser drahtlosen Kommunikationsschnittstelle aber
auch um eine Infrarotschnittstelle oder Ultraschallschnittstelle
handeln. Jedoch ist eine Funkschnittstelle wegen der nicht benötigten Sichtverbindung
und der in der Regel besseren Übertragungsqualität sowie
größeren Reichweite
bevorzugt.
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Optional
kann die Dosismesseinrichtung 3, beispielsweise innerhalb
des Einschubfachs 9, eine Schnittstelle 9s zur
Ankoppelung eines mobilen Röntgendetektors 2 aufweisen,
falls dieser ebenfalls eine Spannungsversorgung und/oder eine Datenkommunikationsschnittstelle
benötigt.
Es kann dann eine Ankoppelung des Detektors 2 über diese Schnittstelle 9s an
die Energieversorgungseinrichtung 5 und die Datenkommunikationsschnittstelle 7 der
Dosismesseinrichtung 3 erfolgen und so eine gemeinsame
Nutzung dieser Komponenten 5, 7 realisiert werden.
In diesem Fall weist der Detektor 2 eine zur Schnittstelle 9s passende
Schnittstelle 2s auf, so dass vorzugsweise automatisch
eine Kontaktierung zwischen diesen Schnittstellen sichergestellt
ist, sobald der Detektor 2 in Einschubrichtung E in das
Einschubfach 9 eingeschoben wird. Ein Beispiel für einen
Röntgendetektor,
welcher in dieser Weise ausgebildet sein kann, ist ein digitaler
Röntgendetektor, z.
B. ein Festkörperdetektor.
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2 zeigt
schematisch einen typischen Aufbau eines Festkörperdetektors 14.
Dieser Festkörperdetektor 14 weist
zunächst
in Röntgenstrahlrichtung
R an vorderster Position eine bildwirksame Röntgenkonversionsschicht, beispielsweise
aus Cäsiumjodid,
auf. In diesem Röntgenkonverter 12 wird die
ankommende Röntgenstrahlung
in Licht umgewandelt. Dieses Licht wird von einer sich unmittelbar hinter
dem Röntgenkonverter 12 befindenden,
beispielsweise auf Basis von amorphem Silizium aufgebauten aktiven
Auslesematrix 13, dem eigentlichen Bildaufnehmer 13,
detektiert und in elektrische Ladung umgewandelt. Hierzu weist die
Matrix 13 mehrere Fotodiodenelemente 27 auf, die
jeweils über
ein aktives Schaltelement 28, beispielsweise einen integrierten
Transistor oder eine Diode, ausgelesen werden können. Die Ansteuerung erfolgt
hierbei i. d. R. über
einen Zeilentreiber, welcher hier durch den Pfeil 29 dargestellt
wird. Das Auslesen erfolgt spaltenweise in Pfeilrichtung 30,
wobei die ausgehenden Signale geeigneten Verstärkern, Multiplexern und ADCs zugeführt werden.
Es handelt sich hierbei um einen üblichen Festkörperdetektoraufbau,
so dass die Einzelheiten bezüglich
des Aufbaus sowie der Ansteuerung und des Auslösemechanismus dem Fachmann bekannt
sind und nicht weiter erläutert
werden müssen.
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Bei
Verwendung eines beispielsweise in der vorbeschriebenen Form aufgebauten
digitalen Detektors, der eine Spannungsversorgungseinheit und eine
Datenkommunikationsschnittstelle zur Übergabe der digitalen Daten
benötigt,
kann das in 1 dargestellte Konstruktionsprinzip
auch umgekehrt realisiert sein. D. h. es kann beispielsweise der
Festkörperdetektor
in einem Gehäuse
mit einer Spannungsversorgungseinheit und einer Datenkommunikationsschnittstelle
integriert sein und dieses Gehäuse
weist beispielsweise Einschub- oder Einlegefächer oder sonstige Kupplungseinrichtungen
auf, um die Dosismesseinrichtung mit dem Detektor zu verkoppeln.
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3 zeigt
ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel,
bei dem ein digitaler Röntgendetektor 14 unmittelbar
mit einer Dosismesseinrichtung 17 sehr kompakt in einem
gemeinsamen Gehäuse 11 unter
Bildung eines mobilen Röntgendetektorsystems 10 aufgebaut
ist.
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Die
Röntgenkonverterschicht 12 sowie
die aktive Auslesematrix 13 (vgl. 2) befinden
sich hier in einem Gehäuse 11,
in dem rückseitig
ein Elektronik-Board 16 untergebracht ist, welches die
notwendige Elektronik wie Verstärker,
Multiplexer, ADCs etc. zum Auslesen der aktiven Matrix 13 enthält. Das Elektronik-Board 16 und
die aktive Matrix 13 sind durch Signalleitungen 15 miteinander
verbunden. Die Spannungsversorgung erfolgt über eine Spannungsversorgungsleitung 19 zu
einer in dem Gehäuse 11 integrierten
Energieversorgungseinrichtung 25, welche einen Akkumulator 25a aufweist. Über eine
Lade-Schnittstelle 26 kann dieser Akkumulator 25a in einer
Ladestation (nicht dargestellt) aufgeladen werden. Die Auslesung
der Bilddaten und die Übermittlung
von Steuerbefehlen erfolgt über
eine Steuer- und Bilddatenleitung 21 zu einer Datenkommunikationsschnittstelle 24,
hier einer Funkschnittstelle 24, welche die Daten und Steuerbefehle
drahtlos zu einer entsprechenden Datenkommunikationsschnittstelle
einer Steuereinheit der Röntgenanlage übermittelt
bzw. von dort entsprechende Steuerbefehle empfängt.
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Zwischen
der aktiven Auslesematrix 13 und dem Elektronik-Board 16 befindet
sich die Röntgendosismesseinrichtung 17 mit
mehreren, ebenfalls matrixförmig
angeordneten Dosismesselementen 18 aus einem röntgensensitiven
Material. Im vorliegenden Fall handelt es sich beispielsweise um
eine matrixförmige
Anordnung von 20 × 20
aktiven Dosiselementen 18.
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Der
durch das bildgebende System, d. h. den durch den Röntgenkonverter 12 und
den Bildaufnehmer 13 gebildeten Röntgendetektor 14 hindurchgehende
Röntgenstrahlenanteil
gelangt auf diese Röntgendosismesseinrichtung 17.
Bei Verwendung von üblichen
Materialien für
die Röntgenkonversionsschicht
und den Bildaufnehmer ist der durch den Röntgendetektor 14 hindurchtretende
Röntgenstrahlenanteil
ausreichend groß für eine Dosismessung. Beispielsweise
liegt die Absorption in CsI-basierten Konversionsschichten bei einer
Strahlenqualität
von 70 KV und 21 mm Aluminiumfilterung bei etwa 70%. Bei selenbasierten
Konversionsschichten liegt bei den gleichen Daten die Absorption
bei nur 45%. Zugrunde gelegt werden bei diesen Beispielswerten jeweils
typische Schichten der betreffenden Materialien. Bei höheren Röhrenspannungen
wie beispielsweise 120 KV für
Thoraxuntersuchungen ist die Absorptionswahrscheinlichkeit noch
geringer. Ein erheblicher Teil der Röntgenstrahlung kann folglich auch
hinter dem Röntgenkonverter
detektiert werden. Das gleiche gilt für die üblichen Bildaufnehmermaterialien,
d. h. auch der Bildaufnehmer ist – insbesondere bei einer Verwendung
einer aktiven Matrix – für die Röntgenstrahlung
noch durchlässig
genug. Es ist lediglich bei der Berechnung der Dosis aus den Messwerten
der Dosismesseinrichtung die abschirmende Wirkung des Röntgendetektors 14 zu
berücksichtigen.
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In
den einzelnen Dosismesseelementen 18 wird jeweils die ankommende
Röntgendosisleistung gemessen.
Die einzelnen Dosiselemente 18 können hierbei beliebig angeordnet
sein. Beispielsweise ist außer
einer matrixförmigen
Anordnung auch eine schachbrettartige oder wabenförmige Anordnung möglich. Vorzugsweise
ist diese Anordnung flächendeckend.
Je nach Notwendigkeit können
die einzelnen Dosismesselemente 18 auch in beliebiger Anordnung
aktiviert, d. h. für
eine Dosismessung herangezogen werden. Somit kann die Dosismesseinrichtung 12 auf
das in der jeweiligen Messung zu untersuchende Organ ideal abgestimmt
werden.
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Die
Spannungsversorgung der Dosismesselemente 18 erfolgt über eine
Spannungsversorgungsleitung 20, welche ebenfalls zu der
in dem gemeinsamen Gehäuse 11 angeordneten
Spannungsversor gungseinheit 25 führt. Die Ausleseelektronik für die Dosismesselemente 18 befindet
sich wiederum auf dem Elektronik-Board 16,
welches über
eine Datenleitung 23 mit der Dosismesseinrichtung 17 verbunden
ist. Alternativ kann die Ausleseelektronik für die Dosismesselemente 18 aber
auch auf einem separaten Board im Gehäuse 11 integriert
sein. Die Ansteuerung der Dosismesselemente 18 kann beispielsweise über eine
Steuerleitung 22 erfolgen, die wiederum zu der Datenkommunikationsschnittstelle 24 führt, welche
die Steuerbefehle über
Funk von einer Systemsteuereinheit der Röntgenanlage empfängt. Die
ausgelesenen Dosisleistungsdaten können wiederum über die
Steuerleitung 21 zur drahtlosen Kommunikationsschnittstelle 24 und
von dort über
Funk an die Steuerungseinheit der Röntgenanlage übertragen
werden.
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4 zeigt
die Verwendung dieses mobilen Röntgendetektorsystems 10 mit
einer üblichen
Röntgeneinrichtung 41.
Die Röntgeneinrichtung 41 weist einen
an einem (nicht dargestellten) Strahlerstativ befestigten Röntgenstrahler 31 und
einen Röntgengenerator 32 auf.
Der Röntgendetektor 10 ist
erfindungsgemäß mobil
und frei positionierbar. Die Positionierung des Röntgendetektors 10 erfolgt
so, dass sich das Untersuchungsobjekt O, beispielsweise ein bestimmter
Körperteil
eines Patienten, zwischen den Röntgendetektor 10 und
dem Röntgenstrahler 31 befindet.
Zur Reduzierung von Streustrahlen kann vor den Röntgendetektor, d. h. zwischen
dem Untersuchungsobjekt O und dem Röntgendetektorsystem 10,
noch ein Streustrahlenraster (nicht dargestellt) angeordnet sein.
Ein solches Streustrahlenraster kann auch in dem mobilen Röntgendetektor
bzw. dem mobilen Röntgendetektorsystem 10 integriert sein.
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Angesteuert
wird das gesamte Röntgensystem
von einer Systemsteuereinheit 35, welche hier im Röntgengenerator 32 integriert
ist und über
einen Bildrechner 37 mit Monitor 40, Tastatur 38 und
Maus 39 in üblicher
Weise bedient wird. Von dem Röntgengenerator 32 aus
wird der Röntgenstrahler 31 über eine
Spannungsversorgungsleitung mit der nötigen Hochspannung versorgt.
Die Ansteuerung des Röntgenstrahlers 31 durch
die Systemsteuereinheit 35 erfolgt über eine Steuerleitung. Die
Steuerleitung und die Hochspannungsversorgungsleitung sind hier
nur schematisch in Form einer gemeinsamen Spannungsversorgungs-
und Steuerleitung 33 dargestellt.
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Innerhalb
der Systemsteuereinheit 35 befindet sich eine Dosisregulierungseinheit 34,
welche in Form von Software auf eine Rechnereinheit der Systemsteuereinheit 35 implementiert
sein kann. Dieser Dosisregulierungseinheit 34 werden die
in der Dosismesseinrichtung 17 des Röntgendetektorsystems 10 gemessenen
Dosisleistungswerte zugeführt.
Die Dosisregulierungseinheit 34 kann dann anhand der gemessenen
Dosisleistung die aktuelle Dosis ermitteln und bei Erreichen der
gewünschten
Dosis den Röntgenstrahler 31 abschalten.
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Die Übermittlung
der von der Dosismesseinrichtung 17 gemessenen Dosisleistungswerte
erfolgt dabei über
die drahtlose Schnittstelle 24 des mobilen Röntgendetektorsystems 10 zu
einer passenden drahtlosen Schnittstelle 36, welche in
der Systemsteuereinheit 35 integriert ist. Alternativ kann
diese drahtlose Schnittstelle 36 auch als separates Gerät vorhanden
sein, welches über
ein Kabel an die Systemsteuereinheit 35 angeschlossen ist.
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Über diese
drahtlose Schnittstelle 36 wird auch die Dosismesseinrichtung 17 angesteuert. Ebenso
können über diese
drahtlose Schnittstelle 36 auch die Bilddaten an den Bildrechner 37 übermittelt werden.
Mithilfe dieses Bildrechners 37 können dann die Bilder beispielsweise
auf dem Monitor in gewünschter
Weise dargestellt, weiterbearbeitet oder gespeichert bzw. an andere
Rechner des Bildinformationssystems weitergeleitet werden.
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Wie 4 zeigt,
ist ein solches erfindungsgemäßes Röntgendetektorsystem
auch mit herkömmlichen
Röntgeneinrichtungen verwendbar.
Es ist lediglich erforderlich, dass eine entsprechende drahtlose
Schnittstelle 36 nachgerüstet wird, um mit der drahtlosen
Datenkommunikationsschnittstelle 24 in dem mobilen Röntgendetektorsystem 10 kommunizieren
zu können.
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In 4 wurde
das mobile Röntgendetektorsystem 10 gemäß 3 lediglich
als ein Beispiel verwendet. Grundsätzlich kann das Röntgendetektorsystem 10 aber
auch durch ein beliebiges anderes erfindungsgemäßes Röntgendetektorsystem, insbesondere
durch ein Röntgendetektorsystem 1 gemäß 1,
ersetzt werden.
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Sofern
ein solches mobiles Röntgendetektorsystem 1 mit
einem klassischen Film-Folien-Detektor oder Speicherfolien-Detektor
verwendet wird, ist es jedoch nicht erforderlich, Bilddaten über die drahtlose
Schnittstelle zu übertragen.
In diesem Fall wird die drahtlose Datenkommunikationsschnittstelle lediglich
zur Ansteuerung der Dosismesseinrichtung 3 genutzt. Nach
Fertigung der Röntgenaufnahme wird
dann die Detektor-Kassette 2,
beispielsweise wie in 1 dargestellt, aus der mobilen
Dosismesseinrichtung 3 entnommen und in üblicher
Weise der Film entwickelt bzw. die Speicherfolie ausgelesen und
die Bilddaten weiterverarbeitet.
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Es
wird noch einmal ausdrücklich
darauf hingewiesen, dass es sich bei dem in den Figuren dargestellten
Aufbau nur um ein Ausführungsbeispiel handelt
und dass es im Ermessen des Fachmanns steht, einzelne Merkmale zu
variieren und insbesondere auch unterschiedliche Kombinationen der
genannten Merkmale zu nutzen, um den erfindungsgemäßen Röntgendetektor
genau an den jeweiligen Einsatzzweck anzupassen.