DE102020206247A1 - Vorrichtung zur Erfassung einer auf eine Augenlinse auftreffenden Strahlungsdosis - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Augenlinsendosimeter (1) mit einer aktiven Detektor-Einrichtung (2) und einem Mittel (4) zur Abschwächung der Strahlung.

Description

• Die vorliegende Patentanmeldung nimmt die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2019 003 490.2 in Anspruch, deren Inhalt durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird.
• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung einer auf eine Augenlinse auftreffenden Strahlungsdosis. Die Erfindung betrifft außerdem eine Schutzvorrichtung mit einer derartigen Vorrichtung. Weiter betrifft die Erfindung die Verwendung einer entsprechenden Vorrichtung zur Ermittlung einer tatsächlich auf die Augenlinse eines Nutzers auftreffenden Strahlungsdosis. Außerdem betrifft die Erfindung eine Schutzvorrichtung mit einer derartigen Vorrichtung zur Ermittlung einer auf eine Augenlinse auftreffenden Strahlungsdosis. Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Ermittlung einer auf eine Augenlinse eines Nutzers auftreffenden Strahlungsdosis.
• Aus der DE 20 2014 005 506 U1 ist ein Gerät zur Messung der Augenlinsendosis bekannt. Ein aktives Dosimetersystem ist außerdem aus der EP 3 220 166 B1 bekannt.
• Es besteht fortwährend Bedarf, entsprechende Dosimeter zu verbessern.
• Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
• Der Kern der Erfindung besteht darin, die Vorrichtung zur Erfassung einer auf eine Augenlinse eines Nutzers auftreffenden Strahlungsdosis mit einem Mittel zur Abschwächung der mittels mindestens eines Sensor-Elements zu erfassenden Strahlung zu versehen.
• Das Abschwächungsmittel ist insbesondere dem mindestens einen Sensor-Element zugeordnet. Es ist insbesondere benachbart zum mindestens einen Sensor-Element angeordnet. Es weist insbesondere einen Abstand von höchstens 5 cm, insbesondere höchstens 3 cm, insbesondere höchstens 2 cm, insbesondere höchstens 1 cm zum Sensor-Element auf.
• Die Vorrichtung zur Erfassung der auf eine Augenlinse auftreffenden Strahlungsdosis wird auch als Augenlinsendosimeter bezeichnet.
• Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass hierdurch der Tatsache Rechnung getragen werden kann, dass ein Nutzer der erfindungsgemäßen Vorrichtung oftmals Schutzausrüstung, insbesondere eine Schutzbrille, trägt, so dass nur ein Teil der Strahlung bis zum Auge des Nutzers gelangt.
• Bei der zu erfassenden Strahlung handelt es sich insbesondere um ionisierende Strahlung, insbesondere Röntgenstrahlung. Es kann sich auch um radioaktive Strahlung handeln. Die zu erfassende Strahlung weist insbesondere Photonenenergien im Bereich von 1 keV bis 20 MeV, insbesondere im Bereich von bis zu 250 keV, insbesondere im Bereich bis 100 keV auf, insbesondere im Bereich von 1 keV bis 200 keV.
• Als aktive Detektor-Einrichtung wird insbesondere eine elektronische Detektor-Einrichtung bezeichnet.
• Das Mittel zur Abschwächung der mittels des mindestens einen Sensor-Elements zu erfassenden Strahlung führt insbesondere zur Abschwächung von Strahlung mit Photonenenergien im Bereich von 1 keV bis 100 keV, insbesondere im Bereich von 1 keV bis 200 keV um mindestens 10 %, insbesondere mindestens 20 %, insbesondere mindestens 30 %.
• Das Mittel zur Abschwächung der zu erfassenden Strahlung führt insbesondere zu einer Abschwächung der Strahlung in einem vorbestimmten Bereich der zu erwartenden Photonenenergie, welche gerade der Abschwächung einer bestimmten Schutzvorrichtung entspricht.
• Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist das Mittel zur Abschwächung der mittels des mindestens einen Sensor-Elements zu erfassenden Strahlung für Strahlung mit einer Photonenenergie im Bereich von bis zu 150 keV einen Transmissionsgrad von höchstens 70 %, insbesondere höchstens 50 % auf.
• Das Mittel zur Abschwächung der mittels des mindestens einen Sensor-Elements zu erfassenden Strahlung entspricht insbesondere einem Bleiäquivalent von mindestens 0,1 mm, insbesondere mindestens 0,2 mm, insbesondere mindestens 0,35 mm, insbesondere mindestens 0,5 mm.
• Das Abschwächungsmittel wirkt mit anderen Worten für einen erheblichen Anteil der zu erfassenden Strahlung als Strahlungsblocker.
• Es wurde erkannt, dass sich hierdurch die tatsächlichen Verhältnisse wesentlich einfacher, zuverlässiger und präziser erfassen lassen.
• Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist das Mittel zur Abschwächung der mittels des mindestens einen Sensor-Elements zu erfassenden Strahlung für Strahlung im sichtbaren Bereich einen Transmissionsgrad von mindestens 70 %, insbesondere mindestens 85 % auf. Diese Angabe gilt insbesondere für eine Wellenlänge von 500 nm.
• Das Mittel zur Abschwächung kann insbesondere optisch transparent sein. Dies ermöglicht es, das Abschwächungsmittel nicht nur zur Abschwächung der auf das Sensor-Element auftreffenden Strahlung, sondern zugleich auch zur Abschwächung der tatsächlich auf die Augenlinse auftreffenden Strahlung zu verwenden.
• Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist das Mittel zur Abschwächung einen Anteil von Blei, Wolfram, Wismut, Strontium oder einer Verbindung dieser Elemente, insbesondere Bleioxid, auf. Das Abschwächungsmittel kann insbesondere ein Bleiglas oder ein Bleiplättchen umfassen.
• Entsprechende Materialien haben sich als Mittel zum Schutz vor ionisierender Strahlung bewährt.
• Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das Mittel zur Abschwächung der Strahlung austauschbar.
• Dies ermöglicht es, das Abschwächungsmittel auf einfache Weise an unterschiedliche Schutzausrüstungen, insbesondere unterschiedliche Schutzbrillen, anzupassen. Das Abschwächungsmittel kann insbesondere in Abhängigkeit einer tatsächlich verwendeten Schutzbrille ausgewählt werden.
• Vorzugsweise ist das Abschwächungsmittel werkzeuglos austauschbar. Es kann insbesondere manuell in eine hierfür vorgesehene Halterung eingesetzt, beispielsweise eingesteckt, werden. Dies erleichtert den Austausch des Abschwächungsmittels.
• Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das Abschwächungsmittel beim vorgesehenen Gebrauch der Vorrichtung rostral vom mindestens einen Sensor-Element angeordnet. Es ist insbesondere vor dem Sensor-Element, insbesondere vor der Eintrittsfläche der Gesamtheit der Sensor-Elemente, angeordnet.
• Hierbei ist der Abstand zwischen dem Abschwächungsmittel und dem Sensor-Element vorzugsweise gering. Er beträgt insbesondere höchstens 3 cm, insbesondere höchstens 2 cm, insbesondere höchstens 1 cm, insbesondere höchstens 5 mm, insbesondere höchstens 3 mm.
• Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung steht das Abschwächungsmittel seitlich über die Gesamtheit der Sensor-Elemente über. Es steht insbesondere um bis zu 0,5 cm, insbesondere bis zu 1 cm über die Gesamtheit der Sensor-Elemente über. Die gesamte Ausdehnung des Abschwächungsmittels in einer Hauptausdehnungsrichtung liegt insbesondere im Bereich von 5 mm bis 30 mm, insbesondere im Bereich von 10 mm bis 20 mm. Eine möglichst kleine Ausbildung des Abschwächungsmittels führt zu einer besonders leichten Ausbildung der Vorrichtung. Dies führt zu einem höheren Tragekomfort, wenn die Vorrichtung am Kopf getragen wird.
• Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung dient als Abschwächungsmittel eine Strahlenschutzbrille oder eine Attrappe einer derartigen Strahlenschutzbrille, insbesondere in Form einer skalierten Version derselben.
• Als Abschwächungsmittel kann insbesondere ein Filter aus demselben Material wie eine bestimmte Schutzbrille dienen. Der Filter kann auch aus einem anderen Material sein, jedoch ein entsprechendes Absorptionsvermögen wie eine vorgegebene Schutzbrille aufweisen.
• Je besser das dem Sensor-Element zugeordnete Abschwächungsmittel der tatsächlich vom Nutzer verwendeten Schutzausrüstung entspricht, umso genauer und zuverlässiger kann die tatsächlich auf die Augenlinse auftreffende Strahlungsdosis erfasst werden.
• Als Abschwächungsmittel kann insbesondere ein Filter aus dem Glas einer Schutzbrille oder eines Materials entsprechenden Absorptionsvermögens dienen. Dieser kann insbesondere vor der Detektor-Einrichtung, insbesondere vor dem Sensor-Element, angeordnet sein.
• Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Vorrichtung eine Halte-Einrichtung zur Anordnung der Detektor-Einrichtung in Augennähe eines Nutzers auf. Die Halte-Einrichtung ermöglicht insbesondere die Anordnung der Detektor-Einrichtung in einem Abstand von höchstens 30 cm, insbesondere höchstens 20 cm, insbesondere höchstens 10 cm, insbesondere höchstens 5 cm, insbesondere höchstens 3 cm von der Augenlinse eines Nutzers.
• Durch eine Anordnung der Detektor-Einrichtung in Augennähe kann erreicht werden, dass tatsächlich die auf die Augenlinse auftreffende Strahlungsdosis erfasst wird.
• Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Detektor-Einrichtung mindestens zwei Sensor-Elemente auf. Hierbei ist jeweils mindestens eins der Sensor-Elemente jeweils einem Auge zugeordnet. Die Vorrichtung weist insbesondere mindestens ein dem linken Auge zugeordnetes Sensor-Element und mindestens ein dem rechten Auge zugeordnetes Sensor-Element auf.
• Dies ermöglicht es, getrennte Dosen für die beiden Augen zu messen.
• Die den beiden Augen zugeordneten Sensor-Elemente sind separat, insbesondere beabstandet zueinander ausgebildet. Sie können einen Abstand aufweisen, welcher dem Augenabstand entspricht. Der Abstand zwischen den beiden Sensor-Elementen liegt insbesondere im Bereich von 4 cm bis 8 cm, insbesondere im Bereich von 5 cm bis 7 cm. Im Falle einer Anordnung der Sensor-Elemente temporal, das heißt seitlich, zu den Augen kann der Abstand zwischen den Sensor-Elementen auch im Bereich von bis zu 30 cm liegen. Er beträgt vorzugsweise höchstens 20 cm.
• Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist das Sensor-Element jeweils eine Mehrzahl von Sensor-Pixeln auf. Das Sensor-Element wird daher auch als pixeliert bezeichnet.
• Durch eine pixelierte Ausbildung des Sensor-Elements wird eine größere Flexibilität bei der Erfassung und/oder Weiterverarbeitung der Strahlungscharakteristik ermöglicht. Eine Mehrzahl von Sensor-Pixeln kann insbesondere zur Bestimmung einer Winkelabhängigkeit genutzt werden.
• Die Sensor-Pixel können in einem Array, insbesondere in einem ID-Array oder einem 2D-Array, angeordnet sein.
• Die Anzahl der Sensor-Pixel kann jeweils mindestens 2, insbesondere mindestens 4, insbesondere mindestens 6, insbesondere 9, insbesondere mindestens 12, insbesondere mindestens 16, insbesondere mindestens 25, insbesondere mindestens 36, insbesondere mindestens 64, insbesondere mindestens 256, insbesondere mindestens 1024, insbesondere mindestens 10000, insbesondere mindestens 100000, insbesondere mindestens 300000, insbesondere mindestens 1000000 betragen.
• Die Größe der Sensor-Pixel liegt im Bereich von 10 µm bis 1 mm, insbesondere im Bereich von 25 µm bis 1 mm. Sie beträgt vorzugsweise höchstens 100 µm. Unter der Größe eines Pixels sei hierbei insbesondere der maximale Durchmesser der Eintrittsfläche dieses Pixels verstanden.
• Das Sensor-Element kann insbesondere als Halbleiterdetektor, insbesondere mit einer strahlungssensitiven Sensorschicht aus Silizium, Gallium-Arsenit, Cadmium-Tellurid, Cadmium-Zink-Tellurid ausgebildet sein. Es kann auch ein Monolithic-Active-Pixel-Sensor (MAPS) oder eine CCD-Kamera verwendet werden.
• Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist das Sensor-Element jeweils mindestens zwei Teilmengen von Sensor-Pixeln unterschiedlicher Größe und/oder Abmessungen auf. Das Sensor-Element kann insbesondere genau zwei, drei, vier, fünf oder mehr Teilmengen von Sensor-Pixeln unterschiedlicher Größe und/oder Abmessungen aufweisen. Die Sensor-Pixel unterschiedlicher Größe unterscheiden sich insbesondere jeweils um mindestens einen Faktor 2. Sie sind insbesondere derart ausgebildet, dass jeweils ein größerer Pixel gerade durch eine Mehrzahl kleinerer Pixel ersetzt werden kann.
• Unterschiedliche Pixelgrößen ermöglichen die Erfassung unterschiedlicher Dosisleistungen. Hierbei dienen die größeren Pixel zur Erfassung niedriger Dosisleistungen, die Pixel kleinerer Größe dienen der Erfassung hoher Dosisleistungen.
• Der Detektor weist insbesondere eine Mehrzahl unterschiedlicher Energiekanäle auf. Die Anzahl der Energiekanäle kann insbesondere zwei, insbesondere mindestens zwei, insbesondere mindestens vier, insbesondere mindestens acht, insbesondere mindestens sechszehn betragen.
• Die Sensor-Einheit, insbesondere das Sensor-Element, weist vorzugsweise Gesamt-Abmessungen, insbesondere eine Gesamt-Eintrittsfläche, von höchstens 10 cm², insbesondere höchstens 5 cm², insbesondere höchstens 2 cm², insbesondere höchstens 1 cm², insbesondere höchstens 0,5 cm², insbesondere höchstens 0,3 cm², insbesondere höchstens 0,15 cm² auf. Eine kleine Ausbildung des Sensor-Elements führt zu einer vorteilhaften Gewichtseinsparung.
• Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das Sensor-Element derart ausgebildet, dass es die auftreffende Strahlung energieauflösend und/oder winkelauflösend erfasst. Dies kann durch die Ausbildung, insbesondere die Größe, der Sensor-Pixel, zusätzlich vorgesehene Filter- und/oder Obskurationselemente und/oder die Anordnung der Sensor-Pixel erreicht werden.
• Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Eintrittsfläche der Detektor-Einrichtung schräg nach vorne ausgerichtet. Sie kann beispielsweise einen Inklinationswinkel zur Geradeausrichtung von 30° oder 45° aufweisen. Dies ermöglicht es, seitliche Einstrahlungen, die zu einer höheren Dosisbelastung führen können, besser zu erfassen. Unter der Ausrichtung einer Fläche sei hierbei die Richtung ihrer Normalen verstanden.
• Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist das Sensor-Element eine Einfallsfläche auf, welche eine relativ zur Halte-Einrichtung justierbar ausrichtbare Orientierung aufweist. Hierdurch wird die Flexibilität der Erfassung von seitlich einfallender Strahlung verbessert.
• Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Detektor-Einrichtung mindestens ein Filter- und/oder Absorber-Element auf.
• Als Filter- und/oder Absorber-Element kann das bereits erwähnte Abschwächungs-Mittel dienen.
• Auch ein separates Filter-Element zur Anpassung der durchgelassenen Strahlung an die Sensitivität der Detektoren kann vorgesehen sein. Dies ermöglicht es, insbesondere mit identischen Sensor-Pixeln, unterschiedliche Dosen zu messen. Unterschiedliche Sensor-Pixel können hierbei mit unterschiedlichen FilterElementen versehen werden.
• Ein Absorber-Element kann insbesondere zur Bestimmung der Einfallsrichtung der Strahlung genutzt werden. Dies wird nachfolgend noch näher beschrieben.
• Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das mindestens eine Filter- und/oder Absorber-Element aus einem Material mit einer höheren Kernladungszahl als Gewebe. Das Filter- und/oder Absorber-Element kann insbesondere aus Aluminium, Zinn oder Blei oder einer Verbindung dieser Elemente sein oder eine derartige Verbindung aufweisen. Diese Materialien haben sich zur Abschirmung bzw. Abschwächung ionisierender Strahlung bewährt.
• Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist das mindestens eine Filter- und/oder Absorber-Element eine größte Dicke von weniger als 5 mm, insbesondere weniger als 3 mm, insbesondere weniger als 2 mm, insbesondere weniger als 1 mm, insbesondere weniger als 0,5 mm, insbesondere weniger als 0,3 mm, insbesondere weniger als 0,2 mm, insbesondere weniger als 0,1 mm auf.
• Eine geringe Dicke ermöglicht eine besonders leichte Ausbildung des Filter- und/oder Absorber-Elements.
• Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das Absorber-Element kugelförmig, kegelförmig, quaderförmig, insbesondere würfelförmig, hohlzylinderförmig, hohlquaderförmig, mit einer Öffnung, insbesondere ringförmig, torusförmig oder hohlkugelhalbschalenförmig mit Öffnung, oder als Anordnung von Stäbchen ausgebildet.
• Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass dies für die Bestimmung der Einfallswinkel der zu erfassenden Strahlung besonders günstig ist.
• Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist das mindestens eine Absorber-Element eine hohlkugel-halbschalensegmentförmige Ausbildung auf, wobei die Mittelpunkte der inneren und äußeren Begrenzungskugel nicht zusammenfallen.
• Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das mindestens eine Filter- und/oder Absorber-Element mindestens einem der Sensor-Elemente zugeordnet. Es ist insbesondere in einem Abstand von höchstens 5 cm, insbesondere höchstens 3 cm, insbesondere höchstens 2 cm, insbesondere höchstens 1 cm, insbesondere höchstens 0,5 cm, insbesondere höchstens 0,3 cm zu dem zugeordneten Sensor-Element angeordnet. Es kann auch direkt vor dem Sensor-Element angeordnet sein.
• Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Halte-Einrichtung derart ausgebildet, dass sie eine Anordnung der Detektor-Einrichtung am Kopf eines Nutzers ermöglicht. Die Halte-Einrichtung kann insbesondere eine Kopfhalterung, beispielsweise ein Kopfband, oder ein Brillengestell aufweisen.
• Die Halte-Einrichtung ist vorzugsweise justierbar. Sie kann auch elastisch ausgebildet sein oder elastische Elemente aufweisen. Hierdurch kann der Tragekomfort verbessert werden.
• Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das mindestens eine Sensor-Element beim vorgesehenen Tragen der Halte-Einrichtung temporal von einem Auge des Nutzers angeordnet. Das Sensor-Element kann insbesondere auf der Innenseite eines Brillenbügels angeordnet sein.
• Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das mindestens eine Sensor-Element beim vorgesehenen Tragen der Halte-Einrichtung in einem Abstand von höchstens 10 cm, insbesondere höchstens 5 cm, insbesondere höchstens 3 cm, insbesondere höchstens 2 cm, insbesondere höchstens 1 cm, insbesondere höchstens 0,5 cm, insbesondere höchstens 0,3 cm, insbesondere höchstens 0,2 cm, zu einer durch die Augenlinsen des Nutzers verlaufenden Frontalebene angeordnet.
• Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das mindestens eine Sensor-Element beim vorgesehenen Tragen der Halte-Einrichtung in einem Abstand von höchstens 10 cm, insbesondere höchstens 5 cm, insbesondere höchstens 3 cm, insbesondere höchstens 2 cm, insbesondere höchstens 1 cm, zu einer durch die Augenlinsen des Nutzers verlaufenden Transversalebene angeordnet.
• Das Sensor-Element kann bei vorgesehenen Tragen der Halte-Einrichtung auch in einem Abstand von mindestens 1 cm, insbesondere mindestens 2 cm, zu einer durch die Augenlinsen des Nutzers verlaufenden Transversalebene angeordnet sein.
• Das Sensor-Element kann beim vorgesehenen Tragen der Halte-Einrichtung insbesondere auf der Stirn oder hinter den Gläsern einer Schutzbrille angeordnet sein. Eine Anordnung auf der Stirn ermöglicht eine Ausbildung der Vorrichtung unabhängig von der verwendeten Schutzbrille. Bei einer Anordnung hinter den Gläsern der Schutzbrille ist die Vorrichtung vorzugsweise in die Schutzbrille integriert.
• Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist das Filter- und/oder Absorber-Element eine geometrische Ausbildung auf, derart, dass die auf das mindestens eine Sensor-Element auftreffende Strahlung eine Einfallswinkel-abhängige Abschwächung erfährt. Das Absorber-Element wird daher auch als Winkeltracker bezeichnet. Es bildet eine Obskurationsblende, welche auch als Obskuration bezeichnet wird, die im relevanten Photonenenergienbereich, insbesondere im Bereich von Photonenenergien von 10 keV bis 150 keV, einen Schatten auf das Sensor-Element wirft.
• Als Absorber-Element können ein oder mehrere Kügelchen, ein ringförmiges Element, stäbchenförmige Elemente oder Absorber-Plättchen /-Halbschalen mit einer oder mehreren Öffnungen dienen.
• Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ermöglicht die Detektor-Einrichtung eine kontinuierliche Erfassung der auftreffenden Strahlung. Sie ermöglicht insbesondere eine totzeitfreie Erfassung der auftreffenden Strahlung. Dies kann durch eine sequenzielle Auswertung der Sensor-Pixel bzw. der Energiekanäle erreicht werden.
• Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Vorrichtung eine Auswerte-Einheit zur Auswertung der erfassten Strahlungsdaten auf.
• Die Auswerte-Einheit ermöglicht insbesondere die Berechnung einer winkelabhängigen Abschwächung der Strahlung. Hierbei können spezifische Daten/Eigenschaften, insbesondere Transmissionscharakteristika, unterschiedlicher Schutz-Vorrichtungen, insbesondere unterschiedlicher Schutzbrillen, berücksichtigt werden.
• Die Auswerte-Einheit ist elektronisch ausgebildet. Sie umfasst insbesondere eine Leiterplatte.
• Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind die Detektor-Einrichtung und die Auswerte-Einheit auf einer gemeinsamen Leiterplatte angeordnet. Sie können auch in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein. Das Gehäuse kann flüssigkeitsdicht gekapselt ausgebildet sein. Dies führt zu einem vorteilhaften Schutz der Detektor-Einrichtung. Die Leiterplatte weist vorzugsweise eine Gesamtfläche von 100 cm², insbesondere höchstens 64 cm², insbesondere höchstens 36 cm², insbesondere höchstens 20 cm², insbesondere höchstens 10 cm2..
• Vorzugsweise ist auf der Leiterplatte der Detektor-Einrichtung und/oder der Auswerte-Einheit eine Sende-Einrichtung zur drahtlosen Weiterleitung der erfassten und/oder ausgewerteten Daten vorgesehen.
• Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Auswerte-Einheit in die Halte-Einrichtung integriert. Sie kann insbesondere in einen Brillenbügel integriert sein. Dies führt zu einem besonders hohen Tragekomfort.
• Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Auswerte-Einheit einen Speicher zur Speicherung von Transmissionsdaten unterschiedlicher Schutzbrillen auf. Die entsprechenden Transmissionscharakteristika können somit auf einfache Weise bei der Auswertung der erfassten Daten rechnerisch berücksichtigt werden.
• Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Vorrichtung eine Speichereinrichtung zur Speicherung der von den einzelnen Sensor-Elementen erfassten Daten auf. Die erfassten Daten können pixelweise und/oder energiekanalweise abgespeichert werden. Die Ergebnisse sind insbesondere histogrammierbar.
• Es ist auch möglich, die integrierte Strahlungsdosis, d. h. die insgesamt mittels der Vorrichtung erfasste Strahlungsdosis, zu speichern.
• Die Speichereinrichtung kann eine Mehrzahl von Speicherplätzen aufweisen. Dies ermöglicht es, die vorgenannten Daten nutzerspezifisch zu speichern. Dies kann vorteilhaft sein, wenn mehrere unterschiedliche Nutzer sich eine Dosimeter-Vorrichtung teilen, das heißt abwechselnd nacheinander benutzen.
• Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Detektor-Einrichtung reversibel abnehmbar mit der Halte-Einrichtung verbunden. Auch dies ist insbesondere für den Fall nützlich, dass mehrere Nutzer sich die Vorrichtung teilen, das heißt abwechselnd nacheinander benutzen. Hierbei kann jeder Nutzer eine eigene, persönliche Halte-Einrichtung besitzen. Dies führt zu einer verbesserten Hygiene.
• Die Detektor-Einrichtung kann insbesondere mittels eines Bajonettverschlusses, magnetisch, mittels eines Klettverschlusses oder mittels Formschluss mit der Halte-Einrichtung verbunden werden. Kombinationen sind ebenso möglich. Die Detektor-Einrichtung ist insbesondere werkzeuglos von der Halte-Einrichtung abnehmbar. Dies vereinfacht den Wechsel für unterschiedliche Nutzer.
• Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Vorrichtung eine Sende-Einrichtung zur drahtlosen Weiterleitung von Daten auf. Die erfassten Daten können auf diese Weise insbesondere besonders einfach an eine externe Erfassungsstelle weitergeleitet werden.
• Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das mindestens eine Sensor-Element jeweils drahtlos in signalübertragener Weise mit einer Auswerte-Einheit verbunden.
• Dies ermöglicht es, die Auswerte-Einheit separat von der Detektor-Einrichtung auszubilden. Hierdurch kann das Gewicht der am Kopf zu tragenden Bestandteile der Vorrichtung verringert werden.
• Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Vorrichtung eine separate Energieversorgungs-Einheit, insbesondere eine abnehmbare Akku-Einheit, auf. Alternativ hierzu können Akkus oder Batterien in die Vorrichtung integriert sein.
• Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann die Energieversorgungs-Einheit drahtlos geladen werden. Sie kann insbesondere ein induktives Ladeelement aufweisen. Sie kann beispielsweise durch einfach auflegen auf ein Ladepad aufgeladen werden.
• Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind in die Halte-Einrichtung energie- und/oder signalübertragende Leitungen integriert. Die Halte-Einrichtung kann insbesondere über eine Schnittstelle zum Anschluss der Detektor-Einrichtung verfügen. Beispielsweise können energie- und/oder signalübertragende Kabel in oder an einem Brillenbügel oder an einem Kopfband angeordnet sein.
• Die Leitungen können insbesondere zur Energieversorgung der Detektor-Einrichtung dienen. Sie können auch zur Signalübertragung von oder zu der Detektor-Einrichtung dienen.
• Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Vorrichtung eine zusätzliche Detektor-Einrichtung auf. Die zusätzliche Detektor-Einrichtung kann abnehmbar ausgebildet sein. Sie kann entsprechend der ersten Detektor-Einrichtung ausgebildet sein. Sie kann auch andere Charakteristika als die erste Detektor-Einrichtung aufweisen. Sie kann insbesondere zur Erfassung einer GanzkörperDosis dienen. Die zweite Detektor-Einrichtung kann insbesondere an einer separaten Auswerteeinheit oder einer separaten Energieversorgungseinheit angeordnet sein.
• Die Aufgabe der Erfindung, ein Augenlinsendosimeter zu verbessern, wird außerdem durch eine Vorrichtung mit einer aktiven Detektor-Einrichtung zur Detektion von ionisierender Strahlung mit einer pixelierten Sensor-Einrichtung mit einer Mehrzahl von Sensor-Elementen und einer Absorber-Struktur, welche eine geometrische Ausbildung aufweist, derart, dass die auf die Sensor-Einrichtung auftreffende Strahlung eine Einfallswinkel-abhängige Abschwächung erfährt. Die Absorber-Struktur ist hierbei insbesondere benachbart, insbesondere in Sagittalrichtung benachbart, zur Sensor-Einrichtung angeordnet. Die Absorber-Struktur ist insbesondere im Strahlengang der auftreffenden Strahlung vor der Sensor-Einrichtung angeordnet sein.
• Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist zumindest eine Teilmenge der Sensor-Elemente in einem vorbestimmten Raumwinkelbereich von mindestens 0,001 sr, insbesondere mindestens 0,006 sr, insbesondere mindestens 0,02 sr, insbesondere mindestens 0,05 sr, insbesondere mindestens 0,2 sr unobskuriert.
• Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass das Winkelspektrum der einfallenden Strahlung auch rechnerisch ermittelt werden kann. Es kann insbesondere aus der Einfallswinkel-abhängigen Abschwächung der auf die Sensor-Einrichtung auftreffenden Strahlung mittels der Absorber-Struktur ermittelt werden. Entsprechend kann auch die Einfallswinkel-abhängige Wirkung der auftreffenden Strahlung, insbesondere deren Abschwächung durch eine bestimmte Schutzeinrichtung, insbesondere eine bestimmte Strahlenschutzbrille, rechnerisch ermittelt werden. Auf eine Brillenglasattrappe kann in diesem Fall verzichtet werden.
• Die Teilmenge der Sensor-Elemente, welche in dem vorbestimmten Raumwinkelbereich unobskuriert sind, werden insbesondere nicht durch weitere Bestandteile der Vorrichtung abgeschattet. Dies wird dadurch erreicht, dass sämtliche Bestandteile der Vorrichtung außerhalb des angegebenen Raumwinkelbereichs angeordnet sind.
• Kombinationen dieser Ausführungsform mit weiteren der vorhergehend beschriebenen Aspekte sind möglich.
• Allgemein betrifft die Erfindung ein aktives Augenlinsendosimeter bzw. die Verwendung der Vorrichtung gemäß der vorhergehenden Beschreibung als Augenlinsendosimeter.
• Das Augenlinsendosimeter weist insbesondere einen Absorber auf, mit welchem die Winkelabhängigkeit der Augenlinsendosis, insbesondere die Dosierungsgröße Hp(3), nachgestellt werden kann. Der Absorber hat beispielsweise die Volumenform eines Zylinders, eines Kegels oder einer Kugel.
• Die unterschiedlichen Aspekte gemäß der vorhergehenden Beschreibung können für sich genommen oder in Kombination miteinander zu vorteilhaften Ausführungen eines derartigen Augenlinsendosimeters führen und Gegenstand von Schutzansprüchen sein. Sie können insbesondere unabhängig von dem Abschwächungsmittel zu vorteilhaften Ausbildungen des Augenlinsendosimeters führen.
• Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Ermittlung einer tatsächlich auf die Augenlinse eines Nutzers auftreffenden Strahlungsdosis zu verbessern.
• Diese Aufgabe wird durch Verwendung einer Vorrichtung gemäß der vorhergehenden Beschreibung gelöst. Sie wird insbesondere durch die Verwendung einer Vorrichtung gemäß der vorhergehenden Beschreibung zur AugenlinsendosisMessung gelöst.
• Die Vorteile ergeben sich aus den bereits beschriebenen.
• Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird die Vorrichtung gemäß der vorhergehenden Beschreibung in der interventionellen Radiologie, der Neurochirurgie, der Orthopädie, der Unfallchirurgie oder der Herzchirurgie verwendet.
• Auf diesen Gebieten ist das Risiko von signifikanten Strahlenexpositionen der Augenlinse besonders hoch.
• Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Schutzvorrichtung zum Schutz der Augenlinsen eines Nutzers vor auftreffender Strahlung zu verbessern.
• Diese Aufgabe wird durch eine Schutzvorrichtung mit einem Mittel zur Abschwächung von auf eine Augenlinse auftreffender ionisierender Strahlung und eine Vorrichtung gemäß der vorhergehenden Beschreibung gelöst.
• Bei dem Abschwächungsmittel kann es sich insbesondere um eine Schutzbrille, ein Schutzvisier oder einen Schutzhelm handeln.
• Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Vorrichtung in Auftreffrichtung der Strahlung hinter dem Mittel zur Abschwächung der Strahlung angeordnet.
• Das Sensor-Element des Dosimeters ist insbesondere hinter dem Brillenglas der Schutzbrille angeordnet.
• Dies ermöglicht eine besonders zuverlässige und präzise Erfassung der tatsächlich auf die Augenlinse eines Nutzers auftreffenden Strahlung.
• Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind die Sensor-Elemente jeweils an den Brillenbügeln einer Schutzbrille angeordnet. Sie weisen insbesondere einen Abstand zum Brillenglas im Bereich von 0,1 cm bis 5 cm, insbesondere von höchstens 3 cm, auf.
• Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Schutzvorrichtung eine Anzeige zur Anzeige von Informationen über die erfasste Strahlung an den Nutzer auf. Die Anzeige kann visuell, auditiv oder haptisch sein. Sie bildet allgemein ein Mittel zur Übermittlung von Informationen.
• Die Informationen über die erfasste Strahlung können beispielsweise in das Glas der Schutzbrille eingeblendet werden. Als Information an den Nutzer kann auch ein Warnlicht, ein Tonsignal oder ein haptisches Signal, insbesondere ein Vibrationssignal, dienen.
• Auf diese Weise ist es besonders einfach möglich, den Nutzer über eine Überschreitung einer kritischen Strahlendosis oder über gefährliche Strahlungsquellen, insbesondere deren Relativposition zum Nutzer, zu informieren. Hierdurch wird die Schutzwirkung der Schutzvorrichtung erheblich verbessert.
• Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Anzeige derart ausgebildet, dass sie dem Nutzer Informationen über die Einfallswinkelverteilung und/oder Intensität der auftreffenden Strahlung anzeigt.
• Hierdurch wird die Information an den Nutzer, insbesondere die Warnfunktion, verbessert.
• Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Anzeige in die Halte-Einrichtung, insbesondere in das Brillengestell, integriert.
• Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Anzeige als separates Bauelement ausgebildet. Sie kann beispielsweise als Monitor, Armband oder eine Darstellung auf einem Smartphone oder einem Tablet, insbesondere in einer App, ausgebildet sein.
• Bei einer Ausbildung der Anzeige als separates Bauelement können insbesondere detailliertere Daten über die erfasste Strahlungsdosis, beispielsweise auch deren zeitliche Entwicklung, dargestellt werden.
• Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Schutzvorrichtung ein Mittel zur Erzeugung eines Warnsignals bei Überschreitung einer vorbestimmten Strahlungsdosis auf. Sie kann auch ein Warnsignal bei Überschreitung einer bestimmten momentanen Strahlungsintensität erzeugen.
• Hierdurch wird die Schutzwirkung der Schutzvorrichtung verbessert.
• Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Ermittlung einer auf eine Augenlinse eines Nutzers auftreffenden Strahlungsdosis zu verbessein.
• Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, bei welchem eine tatsächliche Strahlungsdosis hinter einer Strahlenschutzbrille erfasst oder approximiert wird.
• Hierdurch kann die tatsächliche Belastung der Augenlinse besser erfasst werden.
• Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird zur Simulation der Wirkung einer bestimmten Strahlenschutzbrille eine entsprechende Schutzbrillenattrappe bereitgestellt und vor einer Detektor-Einrichtung angeordnet. Für weitere Details sei auf die vorhergehende Beschreibung verwiesen.
• Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Wirkung einer bestimmten Schutzbrille rechnerisch berücksichtigt. Hierfür können die Transmissionscharakteristika unterschiedlicher Schutzbrillen in einem Speicher hinterlegt sein. Dies ermöglicht es, die Wirkung konkreter Schutzbrillen einfach auszuwählen.
• Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Bestimmung eines Einfallswinkels der Strahlung durchgeführt.
• Dies ermöglicht es, die tatsächlich auf die Augenlinse auftreffende Strahlungsdosis besser abzuschätzen.
• Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Bestimmung des Einfallswinkels energieabhängig durchgeführt.
• Hierdurch wird die tatsächliche Belastung der Augenlinse besser abschätzbar.
• Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Augenlinsendosis für das linke Auge und für das rechte Auge getrennt voneinander erfasst und/oder berechnet.
• Auch hierdurch wird die tatsächliche Belastung der Augenlinsen besser, insbesondere präziser, ermittelbar. Es kann insbesondere eine unterschiedliche Belastung der beiden Augenlinsen erfasst werden.
• Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die ermittelte Strahlungsdosis nutzerspezifisch in einer Speichereinheit abgespeichert.
• Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn sich mehrere Nutzer eine gemeinsame Vorrichtung teilen.
• Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Sensoreinheit zur Detektion ionisierender Strahlung zum Zwecke der Dosimetrie ionisierender Strahlung, bestehend aus mindestens einem Detektor und mindestens einem Strahlungsfilter vor dem mindestens einen Detektor vorgesehen.
• Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst die Sensoreinheit einen Winkeltracker.
• Gemäß einem weiteren Aspekt weist der Detektor kleine und große Pixel auf.
• Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Attrappe des Röntgenschutzes, beispielsweise ein Glas und/oder ein Seitenschutz einer Röntgenschutzbrille, vor und/oder neben dem Detektor angebracht.
• Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Dosimeter zur Messung einer Dosismessgröße ionisierender Strahlung mit mindestens einer entsprechenden Sensoreinheit.
• Das Dosimeter zur Messung der Augenlinsendosis ionisierender Strahlung kann insbesondere derart ausgebildet sein, dass die Sensoreinheit in Augennähe angebracht ist.
• Ein Dosimetersystem mit einem derartigen Dosimeter kann Messwerte auf einer externen Anzeige anzeigen.
• Außerdem kann das Gerät, welches die Ausleseeinheit oder Steuereinheit oder Auswerteeinheit oder Übertragungseinheit oder eine Batterie oder einen Akku enthält, mit einem weiteren Strahlungsdetektor ausgestattet sein, wodurch dieses Gerät selbst als Dosimeter verwendet werden kann.
• Weitere Details und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren.
• 1A und 1B zeigen Skizzen einer möglichen Positionierung von zwei Sensoreinheiten über den Augen (1A) und der Positionierung der Ausleseeinheit (1B) gehalten von einer Halterung ähnlich derer die von ActionCams her bekannt sind,
• 2, 3, 10, 11 zeigen Skizzen möglicher Ausgestaltungen des Strahlungsfilters vor dem Detektor.
• 4 bis 8, sowie 9A, 9B, 9C, 11 zeigen Skizzen möglicher Ausgestaltungen des Winkeltrackers.
• 12A, 12B illustriert die Positionierung und Dimensionierung der Schutzglasattrappe vor dem Strahlungsdetektor im Vergleich zur Positionierung des Schutzbrillenglases vor der Augenlinse. Die Winkel ABC und DEF werden im Idealfall gleich gewählt. Die Scheitelpunkte der Winkel liegen idealerweise in der Mitte von Augenlinse (Punkt B) oder in der Mitte der Eintrittsfläche des Detektors (Punkt E). Die Dicke der Schutzglasattrappe entspricht im Idealfall der Dicke des Schutzbrillenglases, wenn beide aus dem gleichen Material bestehen. Bestehen sie nicht aus dem gleichen Material, wird eine Dicke für die Schutzglasattrappe gewählt, die idealerweise die gleiche Abschwächung für Röntgenstrahlung wie das Schutzbrillenglas bewirkt. Die Schutzglasattrappe ist typischerweise kleiner als das Schutzbrillenglas. Typischerweise ist die Entfernung vom Schutzbrillenglas zur Augenlinse größer als die Entfernung der Schutzglasattrappe vom Strahlungsdetektor. Diese Überlegungen gelten analog für horizontale und vertikale Dimensionierung der Schutzglasattrappe. Schutzbrillenglas und Schutzglasattrappe sind bei der Verwendung des Dosimeters idealerweise parallel zueinander.
• 13A, 13B zeigt beispielhafte Positionen der Strahlungssensoren für die Augenlinsendosismessung und eine beispielhafte Position des zusätzlichen Detektors oder der zusätzlichen Sensoreinheit für die Ganzkörperdosismessung.
• 14A, 14B zeigt beispielhafte weitere Positionen (das Ende der Pfeile in 14A) der Strahlungssensoren für die Augenlinsendosismessung und eine beispielhafte Position (das Ende des Pfeils in 14B) des zusätzlichen Detektors oder der zusätzlichen Sensoreinheit für die Ganzkörperdosismessung.
• 15A bis 15C zeigt Fotos von sogenannten Linsenfiltern (Kugelschalensegmente jedoch keine Halbkugelschale) aus (a) Aluminium und (b) Zinn. In (c) ist in Seitenansicht die Positionierung und Funktionsweise bei verschiedenen Einfallswinkeln der Linsenfilter vor dem Detektor in einer Seitenansicht skizziert. Eingezeichnet sind exemplarisch die auf den Sensor treffenden Strahlen unter einem Einfallswinkel von 0° und 60°. Hierbei bezeichnet h die Höhe des Linsenfilters, d dessen Dicke, r_i den Innenradius der Linse sowie h_Al die Höhe über der Halterung aus Aluminium, die hier mit Aluminiumbalken bezeichnet ist. Bei geneigtem Einfall durchlaufen die auf den Detektor treffenden Strahlen im Mittel längere Strecken durch die Kappen, als bei senkrechtem Einfall. Durch die gekrümmte Form der Kugelschalensegmente ist der Wegunterschied im Vergleich zu senkrechtem Einfall geringer, als bei ebenen Platten. Im Gegensatz zu Halbkugelschalen wird die steigende Absorption im Gewebe berücksichtigt.
• 16 zeigt eine Skizze zur Veranschaulichung des Wegunterschieds der Strahlen durch die Linse bei verschiedenen Auftreffpunkten auf dem Sensor, der zur Winkelbestimmung und Korrektur der Winkelabhängigkeit der Dosismessgröße ausgenutzt wird. Eingezeichnet sind exemplarisch die an den äußeren Rändern des Sensors auftreffenden Strahlen, welche die Strecken s₁ und s₂ im Linsenfilter zurücklegen. Hierbei bezeichnen t₁ bzw. t₂ den Schnittpunkt der Geraden der einfallenden Strahlen mit der y-Achse und α den Einfallswinkel. Der Innen- und Außenradius der Linse ist durch r_i und r_a gegeben. h bezeichnet die Höhe der Linse sowie b die Kantenlänge des Strahlungsdetektors.
• 17 zeigt die Skizze des Schattenwurfs des kugelförmigen Absorbers auf den Sensor für verschiedene Abstände der Kugel zum Sensor. Hierbei bezeichnen h und h' den Abstand des Kugelmittelpunkts zum Sensor sowie α_g und α_g' diejenigen Einfallswinkel bis hin zu denen der Schatten des Kugelmittelpunktes auf den Sensor fällt. Die Kantenlänge des Sensors wird mit d bezeichnet.
• 18 zeigt eine Skizze des Schattenwurfs des kugelförmigen Absorbers auf den Sensor. Hierbei bezeichnen so bzw. s die Lage des Schattens des Kugelmittelpunkts auf dem Sensor bei senkrechter Einstrahlung bzw. unter dem Einfallswinkel α und h den Abstand des Kugelmittelpunkts zum Sensor.
• 19 zeigt eine Skizze zur Veranschaulichung des Schattenwurfs des ringförmigen Absorbers auf den Sensor bei positiven und negativen Einfallswinkeln.
• 20 zeigt eine Skizze des Schattenwurfs des ringförmigen Absorbers auf den Sensor. Die Skalierung des Sensors ist in Pixel angegeben. Markiert sind der äußere Rand des ersten Pixels (0 Pixel) sowie der äußere Rand des letzten Pixels (16 Pixel). Hierbei bezeichnet h den Abstand zwischen Sensor und Ring r_in den Ringinnendurchmesser sowie d die Kantenlänge des Sensors. Die Lage des Schattens der linken und der rechten Ringhälfte bei senkrechtem Einfall wird mit s_0± bezeichnet. Unter einem Einfallswinkel α_± ist die Lage dieser Schatten durch s_± gegeben.
• 21 zeigt eine Skizze zur Lage des Mittelpunkts des kreisförmigen Schattens des ringförmigen Absorbers über dem Sensor. Die Skalierung des Sensors ist in Pixel angegeben. Markiert sind der äußere Rand des ersten Pixels (0 Pixel) und der äußere Rand des letzten Pixels (16 Pixel). Es bezeichnen h die Summe aus dem Abstand zwischen Sensor und Ring und dessen Schnurstärke sowie m₀ und m die Lage des Mittelpunkts MP des kreisförmigen Schattens bei senkrechtem Einfall bzw. unter dem Einfallswinkel α.
• 22 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführung der Vorrichtung zur Erfassung einer Strahlungsdosis, bei welcher die Detektor-Einrichtung abnehmbar mit der Halte-Einrichtung verbunden ist. Die Detektor-Einrichtung ist über eine Schnittstelle mit der Halte-Einrichtung koppelbar. Sie ist insbesondere sowohl mechanisch als auch elektrisch, insbesondere signalübertragend, über die Schnittstelle koppelbar. In der 22 ist sowohl eine im abnehmbaren Teil der Vorrichtung vorgesehene Energieversorgungs-Einheit als auch eine separate Energieversorgungs-Einheit dargestellt. Prinzipiell kann auf eine dieser beiden Einheiten verzichtet werden. Bei der an der Halte-Einrichtung angebrachten separaten Komponente kann es sich auch um eine Sende-/Übertragungseinheit handeln.
• 23 zeigt eine exemplarische Ansicht des abnehmbaren Bestandteils der Detektor-Einrichtung gemäß 22 von vorne. Schematisch dargestellt ist insbesondere die signalübertragende Verbindung zwischen den Sensor-Elementen und einer Steuer-/Auswerte-Einheit. Diese kann insbesondere in Form eines Microcontrollers ausgebildet sein. Ebenfalls schematisch angedeutet ist in der 23 ein Gehäuse der Detektor-Einrichtung.
• 24 und 25 zeigen exemplarisch eine Schutzvorrichtung in Form einer Strahlungsschutzbrille mit einem integrierten Dosimeter.
• 26 zeigt eine alternative Ausführung der Schutzbrille gemäß 24, bei welcher die Sensor-Elemente schräg nach vorne orientiert ausgerichtet sind.
• Die im Folgenden offenbarte Erfindung ist dem Bereich der Personendosimetrie ionisierender Strahlung, insbesondere der Augenlinsendosimetrie zuzuordnen.
• Als potentielles Anwendungsgebiet der Erfindung ist insbesondere die Verwendung als aktives Augenlinsendosimeter anzuführen. Empfehlenswert ist die Bestimmung der Dosis der Augenlinse Hp(3) beispielsweise in der der interventionellen Radiologie, Neurochirurgie, Orthopädie, Unfallchirurgie, Herzchirurgie, da in diesen Arbeitsbereichen mit einer erhöhten Strahlenexposition der Augenlinse zu rechnen ist. Auch die Dosimetrie von Alpha-, Beta-, Protonen- oder Gammastrahlung ist neben Röntgenstrahlung denkbar. Aufgrund neuer Erkenntnisse über die Bildung von strahlungsinduzierten Katarakten wurde der Grenzwert der Augenlinsendosis in Deutschland zum 01.01.2019 deutlich gesenkt. Eine Kontrolle der Augenlinsendosis zur Einhaltung dieses Grenzwerts ist daher empfehlenswert.
• Neben der Personen-Augenlinsendosis Hp(3) ist auch die Bestimmung der zugehörigen richtungsabhängigen Ortsdosis $\text{H'}\left(\mathrm{3,}\overrightarrow{\Omega }\right)$

  

  mit der hier offenbarten Erfindung möglich.
• Zusätzlich kann die Erfindung als Personendosimeter zur Ermittlung der Tiefendosis Hp(10) oder zur Bestimmung der Oberflächendosis Hp(0,07) oder den zugehörigen richtungsabhängigen Größen verwendet werden. Auch zur Bestimmung der Ortsdosen H*(10) bzw. $\text{H'}\left(\text{d},\overrightarrow{\Omega }\right)$

  

  kann die hier offenbarte Erfindung eingesetzt werden.
• Die aufgeführten Personendosen, die Tiefendosis Hp(10), die Oberflächendosis Hp(0,07) und die Augenlinsendosis Hp(3) sind als die Äquivalentdosis in 10 mm, 0,07 mm bzw. 3 mm Tiefe des menschlichen Gewebes am Trageort des Dosimeters definiert.
• Bei der Messung dieser Dosisgrößen ist deren Abhängigkeit vom Einfallswinkel α der auftreffenden Strahlung zu beachten: Auf dem Weg durch das Gewebe bzw. das gewebeähnliche Material im Fall der Ortsdosen bis hin zu derjenigen Tiefe, in der die Dosisgröße definiert ist, wird die Strahlung abgeschwächt. Diese Abschwächung ist sowohl von der Wegstrecke zwischen dem Auftreffpunkt auf der Oberfläche und dem Erreichen der Zieltiefe und damit dem Einfallswinkel abhängig, als auch von der Energie der ionisierenden Strahlung. Diese Abhängigkeiten muss die Dosismessung berücksichtigen.
• Dosimeter werden in aktive und passive Dosimeter unterteilt. Zur Gruppe der passiven Dosimeter gehören beispielsweise Filmdosimeter, OSL-Dosimeter oder TLD-Dosimeter. Sie werden für die amtliche Dosismessung in Deutschland eingesetzt. Der Nachteil der passiven Dosimeter ist, dass sie die aktuelle Dosis im Gegensatz zu elektronischen, aktiven Dosimetern nicht anzeigen. Die Auslese dieser Dosimeter findet erst nach einem längeren Zeitintervall, in der Regel einem Monat, statt. Eine sofortige Reaktion auf hohe Dosen oder Dosisleistungen zur Vermeidung von Strahlenschäden ist daher nicht möglich. Hingegen haben aktuell verwendete, aktive Dosimeter den Nachteil, dass sie bei hohen Dosisraten oder kurzen Pulsdauern versagen. Dieses Problem tritt bei passiven Dosimetern nicht auf. Ein weiterer Nachteil aktuell verwendeter aktiver Personendosimeter ist die mangelhafte Dosisrekonstruktion unter hohen Einfallswinkeln der auftreffenden Strahlung über 60 Grad. Diese Probleme werden durch die vorliegende Erfindung behoben. Stand der Technik in der Ganzkörperdosimetrie (Tiefendosismessung) sind aktive und passive Dosimeter. Stand der Technik in der Teilkörperdosimetrie von Händen, Füßen (Oberflächendosismessung) sind lediglich passive Dosimeter. Stand der Technik in der Augenlinsendosimetrie (Augenlinsendosismessung) sind lediglich passive Dosimeter. Die hier vorgelegte Erfindung löst das Problem, dass kein aktives Augenlinsendosimeter existiert dadurch, dass sie ein solches aktives Augenlinsendosimeter offenbart.
• Da passive Dosimeter, wie bereits erläutert, erst nach einem längeren Zeitraum (üblicherweise 1 Monat) ausgewertet werden, ist der Zeitverlauf der akkumulierten Dosis sowie die jeweils aktuelle Dosisleistung dem Nutzer eines passiven Dosimeters nicht zeitnah zugänglich. Erst im Nachhinein wird die über einen längeren Zeitraum insgesamt akkumulierte Dosis ermittelt. Dadurch bleibt beispielsweise einem Operateur oder Untersucher während eines Eingriffs in der interventionellen Radiologie die Möglichkeit vorenthalten, seine Kopfstellung zu verändern oder eine Schutzscheibe einzuschieben, sollte die Augenlinse einer Strahlung über einem bestimmten Schwellwert ausgesetzt sein. Die hier offenbarte Erfindung beschreibt unter anderem eine Methode, die es ermöglicht, nicht nur die Augenlinsendosis und die aktuelle Augenlinsendosisrate, sondern auch die Einfallsrichtung der Strahlung, in Echtzeit zu bestimmen und auszugeben. Dadurch kann der Träger des Dosimeters - basierend auf dem ermittelten Dosiswert, der aktuellen Dosisleistung und der Richtung der Strahlungsquelle- bei Bedarf Gegenmaßnahmen ergreifen um die Strahlenexposition zu reduzieren und damit Strahlenschäden, beispielsweise der Ausbildung von Katarakten, vorzubeugen.
• In DE 20 2014 005 506 U1 wird ein Gerät zur Messung der Augenlinsendosis beschrieben, welches sich aus einer Absorberschicht, aus einem Material oder mehreren Materialien, das die eintreffende ionisierende Strahlung teilweise absorbiert, einer darauffolgenden Detektorschicht und einer Auswerteeinheit, welche die in der Detektorschicht deponierte Strahlungsenergie bestimmt, zusammensetzt. Die Absorberschicht ist dadurch charakterisiert, dass ihre Wirkung auf ionisierende Strahlung der einer gewebeäquivalenten Schicht mit einer Dicke von 2 mm bis 4 mm entspricht. Dieses Verfahren zur Messung der Augenlinsendosis weißt allerdings mehrere Probleme auf, die im Folgenden kurz erläutert werden und teilweise durch die offenbarte Erfindung gelöst werden.
• Als erstes Problem ist anzuführen, dass es sich bei dem in diesem Patent vorgeschlagenen Absorber um eine Schicht handelt. Laut DUDEN bezeichnet eine Schicht eine „in flächenhafter Ausdehnung in einer gewissen Höhe über, unter oder zwischen anderem liegende einheitliche Masse“. Demnach handelt es sich bei der vorgeschlagenen Absorbergeometrie mathematisch gesehen um einen Quader, wie es auch in den anhängenden Zeichnungen, 1 sowie 2, in DE 20 2014 005 506 U1 dargestellt ist. Andere Volumenformen, wie beispielsweise ein Zylinder, ein Kegel oder eine Kugel, wie sie die hier offenbarte Erfindung unter anderem vorsieht, werden von dieser Erfindung nicht offenbart.
• Das Problematische an einer solchen Absorberschicht, d.h. einem Quader, ist, dass damit die Winkelabhängigkeit der Augenlinsendosis Hp(3) sowie der zugehörigen Ortsdosis $\text{H'}\left(\mathrm{3,}\overrightarrow{\Omega }\right)$

  

  nicht adäquat nachgestellt werden kann. Zur Berücksichtigung der Kopfform ist die Dosismessgröße $\text{H'}\left(\mathrm{3,}\overrightarrow{\Omega }\right)$

  

  in 3 mm Tiefe einer Kugel aus gewebeähnlichem Material definiert. In einer quaderförmigen Absorberschicht nimmt die Wegstrecke durch den Absorber bei Steigerung des Einfallswinkels α gemäß 1/cos(α) zu. Die Zunahme der Wegstrecke bis hin zu einer Tiefe von 3 mm in einer Kugel mit steigendem Einfallswinkel ist hingegen geringer. Mit zunehmend schrägerer Einstrahlung steigt das Verhältnis der Absorption in einem Quader zu der in einem Kugelsegment an. Mit dem in DE 20 2014 005 506 U1 vorgeschlagenen Aufbau eines Augenlinsendosimeters wird die Dosis folglich für nicht frontal auftreffende Strahlung unterschätzt, wobei dieser Fehler in der rekonstruierten Dosis mit dem Einfallswinkel zunimmt. Das Ausmaß dieser Abweichung ist dabei zusätzlich von der Energie der ionisierenden Strahlung abhängig.
• Auch die Form des Kopfes, an dem ein Augenlinsendosimeter getragen wird, entspricht vielmehr der eines Zylinders als eines Quaders. Eine sehr genaue Bestimmung der Hp(3) sowie der $\text{H'}\left(\mathrm{3,}\overrightarrow{\Omega }\right)$

  

  unter nicht senkrechtem Einfall ist demnach insbesondere für hohe Einfallswinkel mit einer einfachen Absorberschicht nicht möglich.
• Mit den hier vorgeschlagenen Absorbergeometrien, die wie bereits erwähnt auch andere Volumenformen neben Quadern einschließen, oder mit Hilfe der hier vorgeschlagenen Vorrichtung zur Bestimmung des Einfallswinkels, ist hingegen eine korrekte Berücksichtigung der Winkelabhängigkeit der Augenlinsendosis Hp(3) oder der $\text{H'}\left(\mathrm{3,}\overrightarrow{\Omega }\right)$

  

  und damit eine Dosisrekonstruktion bis hin zu hohen Einfallswinkeln möglich. Für die Rekonstruktion der Oberflächendosis oder der Ortsdo- sis $\text{H'}\left(\mathrm{3,}\overrightarrow{\Omega }\right)$

  

  ist der in DE 20 2014 005 506 U1 vorgeschlagene Absorber aus analogen Gründen ebenfalls nicht geeignet.
• Wie bereits erwähnt ist insbesondere in der interventionellen Radiologie, Neurochirurgie, Orthopädie, Unfallchirurgie, Herzchirurgie das Risiko von signifikanten Strahlenexpositionen der Augenlinse hoch. Diese unterscheidet sich außerdem stark von der Dosis des Oberkörpers, da das Auge nicht durch eine Bleiweste geschützt werden kann. Zwar werden bei solchen Eingriffen zum Schutz der Augenlinse spezielle Schutzbrillen getragen, bei sehr großen Einstrahlwinkeln, wobei dieser hier und im Folgenden den Winkel zwischen dem negativen Richtungsvektor der einfallenden Strahlung und dem Lot auf den Augapfel durch die Pupille bezeichnet, bieten diese allerdings keinen ausreichenden Schutz. Selbst im Fall eines integrierten Seitenschutzes ist die Augenlinse manchmal vor Strahlung, die „von unten“ auftrifft nahezu ungeschützt. Solch große Einfallswinkel treten bei üblicher Kopfhaltung des Untersuchers in der Angiographie auf, da sich die Röntgenröhre meist etwas über Kopfhöhe links vom Untersucher befindet und der Untersucher den Blick geradeaus nach vorne auf den Bildschirm richtet.
• Gerade dieser für das Auge gefährliche Bereich von Einfallswinkeln zwischen 60° bis 120° wird von aktuellen Dosimetern, unzureichend erfasst. Die im Folgenden offenbarte Erfindung ermöglicht es nicht nur, den Einfallswinkel zu bestimmen und daher zu wissen, woher die Strahlung kommt, sondern auch die Dosis im Bereich hoher Einfallswinkel, insbesondere auch der seitlich von der Röhre oder „von unten“ (Streustrahlung durch Patient) auftreffenden Strahlung, zu bestimmen. Bei der Wahl der Reaktionen des Untersuchers auf den ausgegeben Strahlungswert kann die Richtung der auftreffenden Strahlung ebenfalls eine große Hilfe bieten, weil dieser weiß, woher das Problem (die Strahlung) kommt.
• Generell tritt bei radiologischen Untersuchungen, wie in der interventionellen Radiologie, Strahlung aus verschiedenen Richtungen auf, da hier auch vom Patienten ausgehende Streustrahlung einen wesentlichen Anteil liefert. Einfallswinkel um 90 Grad und „von unten“ auftreffende Strahlung sind nicht unwahrscheinlich, wenn der Blick des Untersuchers während der Aufnahme des Röntgenbildes auf den Bildschirm, der das aufgenommene Röntgenbild anzeigt, nach vorne (0 Grad Richtung) gerichtet ist.
• Im Fall von frontal auftreffender Strahlung und bei Einfallswinkeln unter etwa 70 Grad passiert die auf die Augenlinse treffende Strahlung zuvor das schützende Brillenglas, wenn dieses getragen wird, was nicht immer der Fall ist. Dessen Abschwächung ist aufgrund der Dicke des Glases (im Millimeterbereich) vom Einfallswinkel sowie der Form und der Zusammensetzung des Glases abhängig. Hier kommt erneut, wie bei Gewebe, die Energieabhängigkeit der Abschwächung im Glas hinzu. Eine Berücksichtigung dieser Winkel- und Energieabhängigkeit des absorbierenden Bleiglases zusätzlich zu der des Gewebes, bis die Strahlung 3 mm Gewebetiefe erreicht hat, ist daher unumgänglich. Die vorliegende Erfindung beschreibt mehrere Möglichkeiten zur Berücksichtigung dieser Abhängigkeiten bei der Dosisbestimmung und hilft so die Augenlinsendosis im Einzelfall genau zu messen.
• Im Folgenden werden verschiedene wünschenswerte und notwendige Anforderungen an ein Dosimeter zur Messung der Strahlenexposition der Augenlinse und deren Lösung durch die hier offenbarte Erfindung aufgezeigt. Auch wenn diese Aufgaben auf die Verwendung als Auenlinsendosimeter abgestimmt sind, werden sie auch an ein Dosimeter zur Messung der Hp(10), H*(10), Hp(0,07) oder $\text{H'}\left(\mathrm{0,07,}\overrightarrow{\Omega }\right)$

  

  gestellt. Die Lösungen dieser Aufgaben, wie sie hier für ein Augenlinsendosimeter vorgeschlagen werden, können demnach analog auch für die Messung anderer Dosismessgrößen verwendet werden.
• Als erstes Ziel ist der Entwurf eines aktiven Augenlinsendosimeters zu nennen, welches darüber hinaus über die Möglichkeit einer Anzeige oder eine andere Informationsmöglichkeit verfügt, die akkumulierte Dosis oder die Dosisleitung an den Nutzer zu übermitteln, damit dieser die Möglichkeit hat, angemessen auf die vorherrschende Strahlungsexposition zu reagieren.
• Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung erzielt, die mindestens eine Sensoreinheit umfasst, welche in der Nähe der Augen angebracht wird. Diese Sensoreinheit oder Sensoreinheiten sind direkt mit einer Auswerteeinheit oder/und einer Steuereinheit verbunden, die es ermöglichen, die Dosis anhand der Messdaten der Sensoreinheit in Echtzeit zu erfassen und die notwendigen Einstellungen an der Sensoreinheit vorzunehmen und diese mit (elektrischer) Energie zu versorgen. Des Weiteren steht die Auswerteeinheit und/oder Steuereinheit in kabelloser oder kabelgebundender Signalverbindung mit einer Anzeigevorrichtung zur Anzeige der Dosis, der aktuellen Dosisrate und gegebenenfalls des Einfallswinkels der Strahlung. Die Sendung der Signale an die entsprechende Anzeigevorrichtung kann dabei mit Hilfe von Kabeln, bevorzugt aber drahtlos, zum Beispiel über Bluetooth, erfolgen. Zur Information des Trägers über die aktuelle Strahlungsleistung werden außerdem akustische oder optische Warnsignale eingesetzt. Weiterhin kann zur schnellen Information des Trägers über die Richtung der auftreffenden Strahlung und des Dosiswerts eine Anzeige innerhalb der Brille vorgesehen werden.
• Als weitere Aufgabe der Erfindung wird die korrekte Rekonstruktion der Dosis der Augenlinse über einen breiten Winkelbereich von 0 Grad bis hin zu hohen Einfallswinkeln nahe 90 Grad gestellt, um auch jene Strahlung zu erfassen, welche unabgeschirmt auf das Auge trifft. Darüber hinaus muss die Rekonstruktion der Dosis über einen breiten Energiebereich möglich sein. Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Berücksichtigung der winkel- und energieabhängigen Abschwächung der Strahlung in Gewebe bis hin zu einer Zieltiefe von 3 mm unerlässlich. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen oder mehrere Strahlungsfilter (auch manchmal Absorber genannt) gelöst, welche sich über der strahlungssensitiven Sensoreinheit in Richtung der auftreffenden Strahlung über der aktiven Fläche befinden. Diese Filter können aus einem reinen Material oder einer Mischung mehrerer Materialien bestehen. Diese Materialien müssen nicht gewebeähnlich sein, sondern können auch Materialien höherer Kernladungszahlen sein. Des Weiteren sind insbesondere auch solche Filter vorgesehen, die eine nicht-planare Form aufweisen. Insbesondere muss die Winkelabhängigkeit der Absorption berücksichtigt werden, weshalb planare Filter als unvorteilhaft anzusehen sind, jedoch nicht ausgeschlossen, werden. Die Form des Filters sollte nach Möglichkeit eine steigende Absorption, d.h. einen Anstieg der Weglänge der Strahlung durch den Filter oder die Filterkombination, mit zunehmendem Einfallswinkel aufweisen. Diese Strahlungsfilter ermöglichen darüber hinaus die Auswahl eines speziellen Energiebereichs. Werden mehrere Detektoren mit Filtern unterschiedlicher Materialien verwendet, kann damit ein sehr breiter Energiebereich abgedeckt werden, wobei die verschiedenen Detektoren abhängig vom Material des Strahlungsfilters für verschiedene Energiebereiche zuständig sind. Wird nur ein Detektor verwendet, kann mit der Wahl des Filtermaterials ein gewünschter Energiebereich betrachtet werden.
• Die angezeigte Dosis muss der am Auge, welches sich meist hinter der Strahlenschutzbrille befindet, sehr nahekommen. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, die Abschirmwirkung des Schutzglases zu berücksichtigen. Da das Sichtfeld nicht eingeschränkt werden soll, ist eine Anbringung des Dosimeters hinter dem Bleiglas einer Schutzbrille allerdings schwerlich möglich. Zur Berücksichtigung der Abschirmung durch das Brillenglas werden 2 Möglichkeiten vorgeschlagen: Zum einen kann erfindungsgemäß ein Filter aus dem entsprechenden Brillenglas oder eines Materials entsprechenden Absorptionsvermögens vor dem Detektor angebracht werden. Stimmt der Winkelbereich, den dieser Filter (im Folgenden Schutzglasattrappe oder Attrappe genannt) gemäß Strahlensatz gegenüber dem Detektor überdeckt, mit den Verhältnissen bei der Situation zwischen Brillenglas und Augenlinse in etwa überein, und ist die Attrappe ähnlich wie das Brillenglas im Raum orientiert, ist die korrekte Berücksichtigung der winkelabhängigen Abschwächung des Schutzglases in etwa gegeben, sofern die effektive Dicke der Schutzglasattrappe mit der effektiven Dicke des getragenen Brillenglases in etwa übereinstimmt. Zusätzlich ist über die hier offenbarte Erfindung zur Bestimmung des Einfallswinkels und der Bekanntheit der Zusammensetzung sowie der Form des Schutzglases eine Berechnung, und damit eine Berücksichtigung, dieser Absorption möglich. Da das Dosimeter nahe der Augen angebracht wird, ist hiermit eine gute Approximation der tatsächlichen Dosis hinter der Strahlenschutzbrille gewährleistet.
• Zusätzlich löst die hier offenbarte Erfindung die Aufgabe, den Einfallswinkel der auftreffenden Strahlung zu bestimmen. Dies ermöglicht eine zielgerichtete Reaktion des Trägers und eine Berechnung der Abschwächwirkung des Brillenglases. Durch die Bestimmung des Einfallswinkels ist eine Korrektur der rekonstruierten Dosis hinsichtlich der winkelabhängigen Absorption, sowohl des Gewebes als auch des Schutzglases, möglich. Bei bekanntem Einfallswinkel der auftreffenden Strahlung, kann die Weglänge der auftreffenden Strahlung durch das Gewebe bis zur Zieltiefe (3mm bei Augenlinse) sowie die Weglänge der Strahlung durch das Schutzglas berechnet werden. Wird gleichzeitig das Energiespektrum der auftreffenden, ionisierenden Strahlung bestimmt, kann anhand dieser Informationen auf die Absorptionswirkung beider Materialien zurückgeschlossen werden. Dazu kann im Fall von Gewebe ICRU-Gewebe angenommen werden. Im Fall der Schutzgläser muss dazu deren Materialzusammensetzung und Form bekannt sein. Näherungsweise kann man auf den Bleigleichwert zurückgreifen, der bei den Röntgenschutzbrillen meist ca. 0.5 mm Bleigleichwert entspricht. Damit ist eine Korrektur der Dosisberechnung, insbesondere hinsichtlich der Winkelabhängigkeit, möglich. Damit ist die Lösung dieser Aufgabe auch eine Lösung der Aufgabe, die Dosis der Augenlinse über einen breiten Winkelbereich zu bestimmen. Um die Einfallsrichtung zu bestimmen, wird erfindungsgemäß über der Sensoreinheit in Richtung der einfallenden Strahlung oder um diese Sensoreinheit ein zusätzlicher Absorber (oder Volumen mit geringerer Absorption als die Umgebung, also z.B. ein Loch) oder eine Anordnung aus mehreren Absorbern angebracht. Diese Anordnung an Absorbern wird im Folgenden auch als Winkeltracker bezeichnet werden und kann auch zusätzlich zu den oben beschriebenen Filtern angebracht werden. Sie bedecken nicht den gesamten Detektor, sondern erzeugen lediglich einen Schatten (oder stärker beleuchteten Fleck bei einer Aussparung) auf dem strahlungssensitiven Sensor. Die Lage des Schattens der Absorber auf dem strahlungssensitiven Sensor ist dabei vom Einfallswinkel der Strahlung abhängig. Anhand der Lage dieses Schattens, d.h. des Bereiches auf dem Detektor, vorzugsweise einem Pixeldetektor, an dem ein Einbruch (oder Anstieg bei einer Aussparung) der Strahlungsdichte registriert wird, kann daher die Einfallsrichtung der Strahlung leicht bestimmt werden.
• Um die Rekonstruktion des Einfallswinkels in einem breiten Energiebereich der auftreffenden ionisierenden Strahlung zu ermöglichen, werden als Material für die Absorber dieses Winkeltrackers vorzugsweise solche mit einer hohen Absorption in einem weiten Bereich an Strahlungsenergien empfohlen. Ist dies nicht gegeben, kann der Schatten bei zu geringer Abschwächung (also hoher Energie) der Strahlung durch den Absorber der Fall auftreten, dass der Schatten nicht mehr klar auf dem Detektor zu erkennen ist, was die Bestimmung der Einfallsrichtung erschwert. Für Photonenstrahlung kann beispielsweise Blei, Zinn oder ein anderes Material mit einer hohen Kernladungszahl verwendet werden. Es ist aber auch denkbar, eine Aussparung in einem Filter vorzunehmen, sodass kein Schatten auf dem Detektor entsteht, sondern das Bild der Aussparung durch erhöhte einfallende Strahlungsdichte auf dem Detektor gekennzeichnet ist (sozusagen ein heller Fleck).
• Des Weiteren löst diese Erfindung die Aufgabe, ein Gerät zur Messung der Augenlinsendosis zur Verfügung zu stellen, dass auf einfache Art und Weise vom Benutzer zusätzlich auch zur Messung der Ganzkörperdosis (also z.B. zur Messung der Tiefendosis) oder Extremitätendosis (also z.B. zur Messung der Oberflächendosis) eingesetzt werden kann. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Ausleseeinheit oder die Steuereinheit zur Augenlinsendosismessung über Kabel und/oder drahtlos mit mindestens einem Augenlinsensensor am Kopf verbunden wird, diese Verbindung erkennt und die Augenlinsendosis aus den Messwerten der Augenlinsensensoren in der Auswerteeinheit berechnet wird, wobei aber zusätzlich mindestens ein weiterer Strahlungsdetektor oder eine Sensoreinheit in dem Gerät mit der Ausleseeinheit oder Steuereinheit oder Auswerteinheit oder Übertragungseinheit oder Batterie oder Akkumulator (Akku) selbst vorhanden ist, um die Ganzkörper- (z.B. Hp(10)) oder Extremitätendosis (z.B. Hp(0.07)) zu messen. Zur Messung der Ganzkörper- oder Extremitätendosis trägt der Nutzer dann dieses Gerät mit dem zusätzlichen Detektor oder der zusätzlichen Sensoreinheit als eigenständiges Gerät am Rumpf oder an einer Extremität. Zum Beispiel kann eine Auswerteeinheit dann die Ganzkörper- oder Extremitätendosis oder entsprechende Dosisleistungen aus den Daten des zusätzlichen Detektors oder der Sensoreinheit (z.B. in der Ausleseeinheit oder Steuereinheit oder Auswerteinheit oder Übertragungseinheit) berechnen. Diese kann dann auf einem externen Monitor oder einem zusätzlich vorhandenen Display in dem Gerät, das diesen zusätzlichen Detektor enthält, anzeigt werden oder die Dosiswerte, Dosisleistungswerte oder sonstige Daten des zusätzlichen Detektors oder der zusätzlichen Sensoreinheit werden außerhalb oder in der Ausleseeinheit oder Steuereinheit gespeichert. Die Positionen der Sensoreeinheiten sind für ein solches, für Augenlinsendosimetrie und Ganzkörper- oder Extremitätendosimetrie kombiniertes Gerät, in den Zeichnungen 13 und 14 illustriert.
• Im Folgenden werden einige vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindungen, näher beschrieben:
• Die 1A und 1B zeigen exemplarisch Vorderansicht und Rückansicht eines Nutzers mit aufgesetztem Augenlinsendosimeter, welches einige Elemente dieser Erfindung nutzt.
• Wie bereits im Abschnitt zu den Aufgaben an das Dosimeter 1 und deren erfindungsgemäßen Lösungen beschrieben wurde, besitzt jedes Dosimeter 1 eine strahlungssensitive Sensoreinheit 3 zur Detektion der ionisierenden Strahlung 9. Diese Sensoreinheit 3 kann zum Beispiel durch einen strahlungssensitiven Detektor 2 realisiert werden. Bei diesem Detektor 2 kann es sich beispielsweise um einen Halbleiter-Pixeldetektor mit strahlungssensitiver Halbleiterschicht, einen nicht-pixelierten Halbleiterdetektor (z.B. eine Siliziumdiode, CdTe-, GaAs-, CZT (Kadmiumzinktellurid)-Kristall) oder einen Szintillationsdetektor (wie z.B. NaI gekoppelt an einen Siliziumphotomultiplier) handeln. Im Fall eines Halbleiter-Pixeldetektors als Sensoreinheit 3 kann insbesondere ein hybrider Pixeldetektor (z.B. mit strahlungssensitiver Sensorschicht aus Si, GaAs, CdTe, CZT(Kadmiumzinktellurid)) oder ein Monolithic-Active-Pixel-Sensor (MAPS) oder eine CCD verwendet werden. Darüber hinaus kann der Detektor 2 auch ein integrierender Pixeldetektor mit Halbleitersensor wie der „Jungfrau“-Detektor sein. Dieser Detektor 2 hat zum Beispiel eine Pixelgröße zwischen 25 µm und 500 µm. Die Pixelgröße beträgt bei einem hybriden Pixeldetektor mit Siliziumschicht zum Beispiel zwischen 100 µm oder 1000 µm. Die strahlungssensitive Schicht ist abhängig von der Pixelgröße so dick wie möglich, um möglichst sensitiv zu sein, wobei aber zu beachten ist, dass dann für hohe Dosisleistungen unter Umständen eine zweite, kleine Pixelgröße im Dosimeter 1 vorhanden sein muss. Bei dem Detektor 2 kann es sich zum Beispiel auch um einen Medipix-, Timepix-, oder Dosepix-ASIC handeln, der pixelweise mit einer Siliziumschicht zum Strahlungsnachweis verbunden wird. In jedem Pixel 8 des Pixeldetektors wird die darin von Strahlungsteilchen deponierte Energie oder freigesetzte Ladung durch eine Messgröße registriert, die im Folgenden als Ereignismessgröße bezeichnet wird. Diese Ereignismessgröße kann für die Berechnung der Dosis genutzt werden. Die Messgröße kann zum Beispiel die Time-Over-Threshold (ToT), also die Zeit, während der sich der Ausgangspuls eines Verstärkers im Pixel 8 (abhängig von der Menge an gesammelter Ladung in der Pixelelektrode am Eingang des Verstärkers) über einer Diskriminatorschwelle befindet, sein. Bei dieser Ereignismessgröße kann es sich auch um die gesammelte Ladung oder die in ein Digitalsignal umgewandelte gesammelte Ladung handeln. Der Dosepix ist der ab Kapitel 4 in der Dissertation „A Hybrid Pixel 8 Detector ASIC with Energy Binning for Real-Time, Spectroscopic Dose Measurements‟, Mid Sweden University Doctoral Thesis 128, ISSN 1652-893X, ISBN 978-91-87103-20-9 beschriebene Detektor 2 (Link zum Download: https://www.divaportal.org/smash/get/diva2:524757/FULLTEXT01.pdf).
• In einer vorteilhaften Ausführungsform bietet es sich an, die bei einer Reaktion gemessene Ereignismessgröße, wie zum Beispiel die ToT, in der Elektronik des Pixels, der sie gemessen hat, zu histogrammieren. Dabei wird der Zähler gemäß dem Wert der Ereignisgröße von der Elektronik kurz nach Registrierung des Ereignisses ausgewählt (Kanal des Histogramms) und anschließend um eins inkrementiert, so dass in jedem Pixel 8 ein Histogramm der Ereignismessgrößen sukzessive aufgefüllt wird. Damit ist zur Berechnung der akkumulierten Dosis nur der Datentransfer der Zählerstände des Histogramms aus den Pixel 8 notwendig, nicht aber die Übertragung der Ereignismessgröße jedes einzelnen Ereignisses. Die Datenrate zwischen Pixel 8 und Peripherie ist im Fall einer Histogrammierung in jedem Pixel 8 geringer, was Vorteile bei dem Stromverbrauch und der Güte der Signalübertragungswege bietet.
  In einer vorteilhaften Ausgestaltungsform, die im Folgenden näher beschrieben wird, ist der Detektor 2 daher ein Dosepix mit pixeliertem Siliziumsensor. Auch ein pixelierter CdTe-Sensor auf einem Dosepix-ASIC ist als Sensoreinheit 3 möglich. Diese Ausgestaltungsform hat gegenüber einem Siliziumsensor allerdings den Nachteil, dass die obere Grenze des Dosisleistungsmessbereichs geringer ist. Außerdem ist ein Siliziumsensor deutlich günstiger als ein CdTe-Sensor. Im Dosepix-ASIC sind die Zähler im Pixel 8 mit dem Auslesebereich des ASIC verbunden.
• Der Dosepix-Detektor ist mit einer Kantenlänge des sensitiven Siliziumsensors von 3.5 mm x 3.5 mm kompakt. Mit ihm kann daher eine kompakte Sensoreinheit 3 zur Dosimetrie realisiert werden, die auch in der Nähe des Auges angebracht werden kann, ohne die Sicht des Trägers zu beeinträchtigen. Der Detektor 2 wird hierbei auf einer kleinen Elektronikplatine 16 (Größe ca. 2 cm x 2 cm) platziert und befestigt und die Signalverbindungen zwischen dem Dosepix-ASIC und der Elektronikplatine 16 werden durch Wire-Bonds hergestellt. Die Wirebond-Pads auf der Elektronikplatine 16 sind beispielsweise mit einem vielpoligen Stecker elektrisch verbunden, sodass die Elektronikplatine 16 mit dem Dosepix über ihren Stecker in eine entsprechende Buchse eingesteckt und in Augennähe gehalten werden kann.
• Neben einem strahlungssensitiven Sensor muss jedes Dosimeter 1 nach dieser Erfindung eine Auslese- und / oder eine Steuereinheit aufweisen, die mit dem strahlungssensitiven Sensor verbunden ist.
  Die Steuereinheit übernimmt die Steuerung der Sensoreinheit 3, beispielsweise der Pixeldetektoren. Die Ausleseeinheit nimmt die von den Detektoren 2 ermittelten Strahlungsdaten entgegen. Die Ausleseeinheit kann zusammen mit der Steuereinheit auf einer Elektronikplatine 16 realisiert werden. Dies kann drahtlos erfolgen, wenn die Detektormodule über entsprechende Schnittstellen verfügen, oder leitungsgebunden, wie beim Dosepix.
• Die Steuer- und / oder Ausleseeinheit wird beim Augenlinsendosimetersystem vorzugsweise am Hinterkopf befestigt und zum Beispiel von einem Stirnband, der Visierhalterung oder einem Helm gehalten. Sie kann aber auch an oder unter der Strahlenschutzschürze oder seitlich am oder auf dem Kopf angebracht werden.
• Die Steuereinheit steht in elektrischer Verbindung zu dem oder den Detektoren 2 der Sensoreinheit 3. Die Steuereinheit kann - muss aber nicht zwingend - in drahtloser Signalverbindung (z.B. Bluetooth) mit den Detektormodulen stehen, wenn diese eine entsprechende Schnittstelle besitzen. Alternativ steht sie über Leitungen 18 in Verbindung mit den Detektormodulen. Die Steuereinheit enthält einen Mikrocontroller, welcher den Pixeldetektor über elektrische Leitungen 18 konfiguriert. Im Fall des Dosepix- oder des Timepix-Detektors werden zum Beispiel die analogen Diskriminatorschwellen, die digitalen Schwellen der Energiekanäle (Bins des Energiehistogramms) und die Sensorspannungen eingestellt oder fehlerhafte Pixel 8 ausgeschaltet.
• Nachstehend wird als Ausführungsbeispiel kurz die Funktion sowie die Realisierung der Steuer- und Auswerteeinheit 15 im Fall des bereits erwähnten Dosepix-Detektors näher erläutert. Der Auslesebereich des Dosepix wird für die hier beschriebene Erfindung mit einer Ausleseelektronik und einer Steuerelektronik verbunden. Die Steuerelektronik steuert den Dosepix-ASIC und stellt die Biasspannung zur Verfügung, durch deren Anlegen am Siliziumsensor sich auf dem Dosepix ein elektrisches Feld zum Driften von Ladungsträgern ausbildet. Die Steuerelektronik nimmt die notwendigen Einstellungen des Dosepix vor. Diese Einstellungen betreffen unter anderem den Gain der Verstärker in den Pixeln, die Höhe der analogen Diskriminatorschwelle der Pixel 8 und die Grenzen der Bins der Histogramme in den Pixeln. Die Ausleseelektronik nimmt die Messdaten des Dosepix, wie zum Beispiel die Time-Over-Threshold (ToT) im Fall der ToT-Direktauslese oder die Zählerstände in den Energiehistogrammen in den Pixel 8 entgegen. Ausleseelektronik und Steuerelektronik können vorzugsweise auf einer Ausleseplatine realisiert sein und im Wesentlichen aus einem einzigen Mikrocontroller mit den notwendigen Versorgungsspannungen und Taktgebern bestehen.
  Zur Berechnung der Dosis aus den Messdaten der Sensoreinheit 3 verfügt das Dosimeter 1 über eine Auswerteeinheit 15. Dabei handelt sich um einen elektrischen Schaltkreis, der als Teil der Steuerungs- oder Ausleseeinheit realisiert werden kann. Die Auswerteeinheit 15 erhält die Messdaten der Detektoren 2 bzw. des Detektors 2 von der Ausleseeinheit und berechnet anhand dieser Information die akkumulierte Dosis. Diese Dosisberechnung kann für jeden Detektor 2 getrennt erfolgen. So kann getrennt eine Augenlinsendosis für das linke und eine Augenlinsendosis für das rechte Auge berechnet werden. Es kann auch die aktuelle Dosisleistung im linken und separat im rechten Auge errechnet werden, indem die Augenlinsendosen durch die Messzeit, die bis zu deren Ermittlung vergangen ist, dividiert werden. Ferner kann auch der Mittelwert der Dosen oder Dosisleistungen aller Detektoren 2 des Systems berechnet werden. Eine mögliche Ausgestaltungform der Dosisberechnung ist in EP 1984753 offenbart: die Dosis wird bestimmt als Linearkombination von in Energiekanälen gezählten Anzahlen von Ereignissen in allen Pixeln, jeweils gewichtet mit einem Faktor, der vom jeweiligen Energiebin abhängt.
• Bei der Anwendung als Augenlinsendosimeter 1 wird mindestens ein Detektor 2, vorzugsweise aber zwei, mit den jeweiligen Strahlungsfiltern, eventuell der Schutzglas-Attrappe und eventuellen Winkeltrackern, wie sie im weiteren Verlauf noch näher beschrieben werden, in Augennähe angebracht. Wird nur ein Detektor 2 eingesetzt, wird dieser vorzugsweise vor der Stirn, mittig zwischen beiden Augen angebracht, wodurch dieser Detektor 2 allerdings nur einen Schätzwert für die Augenlinsendosen, welche beide Augen empfangen haben, liefern kann. Dieser eine Detektor 2 kann z.B. von einem Stirnband gehalten werden.
• Im Fall von zwei verwendeten Sensoreinheiten 3 wird vorzugsweise eine 3in der Nähe des linken und eine in der Nähe des rechten Auges angebracht. Die 13 und 14 zeigen beispielhafte Positionen. Um die Sicht des Trägers oder der Trägerin nicht zu beeinträchtigen, bietet sich eine seitliche Positionierung in der Nähe des Übergangs von Brillenbügel 22 zu Glasrahmen an. Die Orientierung der Normale der Detektoreintrittsfläche geradeaus nach vorne ist insofern nicht optimal, als dass dann Einstrahlungen von der Seite oder von schräg vorne mit großen Einfallswinkeln auf den Detektor 2 gelangen. Dadurch werden die Unsicherheiten der Dosismessungen größer. Einstrahlungen von der Seite oder von schräg vorne kommen bei Eingriffen oft vor, weil sich der Monitor mit den Röntgenbildem meist geradeaus vorne befindet, die Röntgenröhre aber meist links oder rechts seitlich eingesetzt wird. Es sind aber gerade diese seitlichen Einstrahlungen, die zu einer höheren Dosisbelastung führen, weil die Abschirmwirkung vieler Röntgenschutzbrillen zur Seite hin nicht so gut ist, wie bei einer Strahlung 9 von vorne. Insbesondere diese sollten daher genau gemessen werden. Daher bietet es sich an, die Normale der Eintrittsfläche 10 des Detektors 2 nicht vom Nutzer aus nach vorne zu richten, sondern in der horizontalen Ebene schräg nach vorne (z.B. mit 30 oder 45 Grad Inklinationswinkel zur Geradeausrichtung). Auch Inklinationswinkel von 0 oder 90 Grad sind möglich. Für den vertikalen Neigungswinkel bietet sich ein Winkel von 0 Grad zur Horizontale an, da Strahlung 9 von der Röntgenröhre kommen kann (z.B. von oben), aber gleichzeitig auch Streustrahlung vom Patienten her kommt (d.h. von unten). Auf diese Weise ist es möglich, in Kombination mit einer passenden Wahl des Strahlungsfilters und eventuell dem Einsatz eines Winkeltrackers, eine genaue Messung der Augenlinsendosis zu erhalten. Mögliche Ausführungsformen der Strahlungsfilter 11 und des Winkeltrackers werden als Nächstes erläutert.
• Bei der Positionierung der Sensoreinheit 3 (sowohl bei Verwendung einer Attrappe für das Brillenglas 21 als auch bei Nicht-Verwendung der Attrappe) ist darauf zu achten, dass die Schutzbrille bei schrägem Einfall der Strahlung 9 nicht die Sensoreinheit 3 abschirmt, da sonst unter Umständen zu geringe Dosen gemessen werden. Es empfiehlt sich daher, die Sensoreinheiten 3 nicht im gleichen Abstand vor dem Kopf anzubringen wie der Abstand den das eventuell getragene Schutzbrillenglas 21 hat, sondern weiter vom Kopf weg in Blickrichtung oder, bei eher seitlicher Positionierung der Sensoreinheiten 3, weiter seitlich abstehend. Je näher sich die Sensoreinheiten 3 am Schutzbrillenglas 21 befinden, desto größer muss der Abstand der Sensoreinheiten 3 vom Kopf sein. Wir sprechen hier von Abständen im Bereich weniger Zentimeter.
• Idealerweise befindet sich die Sensoreinheit 3 hinter dem Glas der getragenen Strahlenschutzbrille.
• Bei einem Pixeldetektor (z.B. Dosepix) ist üblicherweise die Wurzel aus der Pixelmatrixfläche deutlich größer als seine Dicke senkrecht zur Pixelmatrix. Er hat also oft die Form eines Plättchens. Der Pixeldetektor ist üblicherweise auf einer Trägerplatine befestigt, sodass elektrische Anschlüsse realisiert werden können. Üblicherweise bedarf es einiger elektrischer Verbindungen zwischen der Trägerplatine und der Steuereinheit oder Ausleseeinheit zur Bereitstellung von Versorgungsspannungen, Sensorspannung, Datenübertragungsleitungen, Clocksignalen. Der Dosepix-Detektor zum Beispiel benötigt etwa 30 elektrische Verbindungen.
• Es müssen also bei direkter elektrischer Verbindung zwischen Detektor 2 und Steuereinheit bzw. Ausleseeinheit viele Leitungen 18 zum Beispiel in einem Flachbandkabel geführt werden. Dieses Flachbandkabel könnte den Nutzer bereits bei ihren Tätigkeiten stören. Zudem macht es das Anbringen des Systems am Kopf nicht gerade einfach. Da es sich zum Teil (Clock, Datenleitungen) um hochfrequente Signale handelt, ist auf hohe Güte der Kabel, Wellenwiderstand, Leitungslänge, Impedanzanpassung und guten Ausgleich der (elektrischen) Masse zu achten, was die Möglichkeiten einschränkt und eventuell zusätzliche elektronische Komponenten notwendig macht. Sollen zwei Sensoreinheiten 3 an die Steuer- bzw. Ausleseeinheit angeschlossen werden, bietet es sich an, eine weitere (vorzugsweise kleine) Elektronikplatine 16 in Nähe zu den Sensoreinheiten 3 (z.B. zentral im Stirnbereich) anzubringen. Diese Elektronikplatine 16 ist mit der Steuer- bzw. Ausleseeinheit verbunden und verteilt die von Steuer- bzw. Ausleseeinheit zugeführten Spannungen, Ströme und eventuell Signale zu den beiden Sensoreinheiten 3 in Augennähe oder einer Sensoreinheit 3 (wenn nur 1 Sensoreinheit 3 vorhanden ist). Damit kann die Anzahl der notwendigen elektrischen Verbindungen zwischen Steuer- bzw. Ausleseeinheit am Hinterkopf und den Sensoreinheiten 3 in Augennähe verringert werden, was den gesamten Aufbau einfacher, kostengünstiger und kompakter macht. Die Elektronikplatine 16 kann eventuell auch die Signale von den Sensoreinheiten 3 empfangen und zur Steuer- bzw. Ausleseeinheit leiten. Alternativ oder zusätzlich kann es sich anbieten die hochfrequenten Messdaten oder Clocksignale nicht über Kabel, sondern über drahtlose Techniken zwischen Steuer- bzw. Ausleseeinheit und 3auszutauschen. Hier bietet sich Bluetooth oder WLAN an, wobei eine Bluetooth-Verbindung zwischen Detektor 2 und Steuereinheit/Ausleseeinheit aufgrund der räumlichen Nähe, der einfachen Realisierbarkeit und dem Strombedarf zu bevorzugen ist. Es wurde erfindungsgemäß erkannt, dass es sich anbietet, bei der Herstellung des ASIC des Pixeldetektors direkt Schaltkreise zur drahtlosen Signalübertragung (z.B. über Bluetooth) in den gleichen Chip zu integrieren. Der Pixeldetektor enthält also die Schaltkreise zum Strahlungsnachweis und besitzt Schaltkreise zur drahtlosen Signalübertragung. Es besteht auch die Möglichkeit ein separates Modul zur drahtlosen Signalübertragung in der Nähe des Pixeldetektors (also in der Nähe eines oder beider Augen wie zum Beispiel auf der Verteilerplatine) anzubringen und mit dem Pixeldetektor-ASIC elektrisch zu verbinden. Die Steuereinheit oder die Auswerteeinheit 15 besitzt dann ebenfalls Schaltkreise oder Module zum drahtlosen Signalaustausch. Sie steht in diesem Fall bei Betrieb in drahtloser Signal-Verbindung mit der drahtlosen Schnittstelle im oder in der räumlichen Nähe des Detektors 2 (Verteilerplatine). Dies hat den Vorteil, dass keine hochfrequenten elektrischen Signale zwischen der Detektoreinheit des Dosimeters 1 und der Steuerungs- oder Ausleseeinheit des Dosimeters 1 ausgetauscht werden müssen. Dadurch sinken die Anforderungen an die notwendigen Kabel zwischen Steuerungs- und Ausleseeinheit.
• Es ist auch möglich, alle notwendigen elektrischen Verbindungen innerhalb des Materials des Brillengestells 14, insbesondere im Brillenbügel 22 selbst, von der Position des Detektors 2 in Augennähe am Ohr entlang vorbei zu führen.
• Eine andere Möglichkeit zur Verbindung des Detektors 2 mit der Steuer- oder Ausleseeinheit ist, die elektrischen Verbindungen nicht über den Brillenbügel 22, sondern direkt vom Detektor 2 über das Stirnbein zu führen, sodass die Kabel nicht seitlich, sondern über den Kopf verlaufen.
• Eine weitere, technisch komplizierte, aber für den Anwender sehr einfache Art der Befestigung und Verbindung des Detektors 2 mit der Steuer- oder Ausleseeinheit sei nun beschrieben. Die elektrischen Leitungen 18 können in der Brille, zum Beispiel die Strahlenschutzbrille, in die Brillenbügel 22 integriert sein. Jedes Detektormodul (Detektor 2, eventuell Strahlungsfilter, eventuell Winkeltracker) kann mindestens einen Stecker mit vielen Pins besitzen, über den oder die alle notwendigen Signale oder Versorgungsspannungen oder -ströme geleitet werden. An der Brille, zum Beispiel am Brillenbügel 22 frontseitig oder vorne seitlich, befindet sich das entsprechende Gegenstück des Steckers. Das Detektormodul wird in diesen Stecker eingesteckt und auch von diesem gehalten. Die Leitungen 18 im oder auf dem Brillenbügel 22 vom frontseitigen Stecker (auf dem das Detektormodul steckt) laufen in Richtung Hinterkopf. Weiter hinten im Brillenbügel 22 enden die Leitungen 18 in einem Stecker. Auf diesen Strecker wird ein kurzes Kabel zur Verbindung mit der Steuer- oder Ausleseeinheit gesteckt oder dieser Stecker wird direkt in die Steuer- oder Ausleseeinheit eigesteckt. Zum Anziehen des Augenlinsendosimetersystems steckt der Träger oder die Trägerin die Detektormodule frontseitig oder seitlich vorne in die Steckverbindungen. Danach oder davor wird ein Kopfband 13, Helm oder ähnliche Vorrichtung mit der daran befestigten Steuer- oder Ausleseeinheit angezogen. Dann wird die Brille mit den Detektormodulen aufgesetzt. Zuletzt wird der hinterkopfseitige Stecker mit der Steuer- oder Ausleseeinheit verbunden.
• Erfindungsgemäß wird in der Sensoreinheit 3 vor dem Detektor 2 in Richtung der Strahlungsquellen ein Strahlungsfilter 11 angebracht. Dieser hat die Aufgabe, die Dosisrekonstruktion über einen weiten Energiebereich bzw. einen bestimmten Energiebereich (hohe, niedrige Energien), zu ermöglichen und die Absorption der Strahlung 9 in Gewebe, insbesondere deren Winkelabhängigkeit, nachzustellen. Der Strahlungsfilter 11 kann zum Beispiel auf die Elektronikplatine 16, die den Dosepix hält, montiert werden.
• Als einfache und vorteilhafte Ausgestaltung des Strahlungsfilters vor dem Detektor 2 schlagen wir vor, nicht eine Schicht gewebeäquivalenten Materials und definierter Dicke (wie in DE 20 2014 005 506 U1 2014.08.28 vorgeschlagen wurde) vor dem Detektor 2 zu platzieren, sondern ein Absorbervolumen aus einem Material höherer Kernladungszahl als Gewebe, wie z.B. Aluminium oder Zinn, zu verwenden. Dadurch sind auch geringere Absorberdicken von 1 mm oder weniger, also weniger als die in DE 20 2014 005 506 U1 2014.08.28 vorgeschlagene 2 mm, möglich.
• Des Weiteren soll der Absorber 12 nicht, wie in dieser Erfindung, als Quader oder Platte geformt sein. Je nach zu messender Dosismessgröße (Hp(3), Hp(10), etc.) kann die Form des Absorbers 12 angepasst werden.
• Für Dosismessgrößen wie die Augenlinsendosis, welche in einem Kugelphantom definiert sind, sollte das Absorbervolumen rotationssymmetrisch um eine Symmetrieachse sein, welche mit der Normalen auf die Eintrittsfläche 10 des Detektors 2 zusammenfällt. Da eine höhere Kernladungszahl als Gewebe verwendet wird, kann der Absorber 12 für Einstrahlwinkel von 0 Grad dünner als 3 mm sein. Auch für größere Einstrahlwinkel kann der Absorber 12 dünner gemacht werden, als wenn er aus gewebeäquivalentem Material wäre. Für von 0 Grad an größer werdende Einstrahlwinkel soll die Form des Absorbers 12 idealerweise so sein, dass das Absorbervolumen effektiv dicker wird (d.h. die Strahlungsteilchen legen längere Wegstrecken im Absorber 12 auf dem Weg zum Detektor 2 zurück), wenn der Einstrahlwinkel zunimmt. Für Dosismessgrößen, welche in einem Kugelphantom definiert sind, sollte aber die effektive Dicke bei einem bestimmten Einstrahlwinkel kleiner sein, als die effektive Dicke, die ein quader- oder plattenförmiger Absorber 12 hervorrufen würden.
• Hohlkugelhalbschalen mit konzentrischen Kugelschalen für die innere und die äußere Begrenzung (also in alle Richtungen gleiche Dicke) sind aus der Dissertation „Evaluierung und Entwicklung von Röntgendetektoren für die Dosimetrie“ an der Friedrich-Alexander- Universität Erlangen-Nürnberg (um:nbn:de:bvb:29-opus-32354) bekannt. Sie haben hinsichtlich der strahlenmesstechnischen Eigenschaften nicht die optimale Form, da in alle Richtungen des überdeckten Halbraums die gleiche Dicke vorherrscht.
• Eine bessere Form des Absorbervolumens ist eine Hohlkugelhalbschale (siehe 10) oder ein Segment (Abschnitt) daraus, wobei der Kugelmittelpunkt der inneren Begrenzungskugel nicht mit dem Zentrum der äußeren Begrenzungskugel zusammenfallen soll. Der Detektor 2 befindet dabei z.B. hinter der Hohlkugelhalbschale oder dessen Segment auf der Symmetrieachse der Begrenzungskugeln. Die innere begrenzende Kugeloberfläche (detektorseitig) und die äußere begrenzende Kugeloberfläche (der Strahlungsquelle zugewandt) haben entlang der Symmetrieachse des Absorbers 12 verschobene Mittelpunkte, sodass die effektive Dicke zur Detektormitte (die auf der Symmetrieachse der Hohlkugelhalbschale oder des Segments liegt) vom Einfallswinkel abhängt. Dies eröffnet einen weiteren Freiheitsgrad bei der Optimierung der Winkelabhängigkeit eines Dosimeters 1. Vorzugsweise ist die effektive Dicke des Absorbervolumens für die auf den Detektor 2 senkrechte Einstrahlrichtung geringer als für Einstrahlrichtungen die eher parallel zur Detektoreintrittsfläche sind.
• Die Verwendung von Kugelschalensegmenten 28, welche den Detektor 2 im zu vermessenden Winkelbereich der auftreffenden Strahlung 9 bedecken, ist möglich und bietet Vorteile gegenüber der Hohlkugelhalbschale. Anhand der Lage des Detektors 2 relativ zur Symmetrieachse des Kugelschalensegments 28 kann die Zunahme der Weglänge der Strahlung 9 durch den Filter mit ansteigendem Einstrahlwinkel variiert werden. Die 15 und 16 zeigen ein solches Kugelschalensegment 28 - im Folgenden auch als Linsenfilter bezeichnet - über dem Strahlungsdetektor, hier illustriert für den Spezialfall, dass die Mittelpunkte der inneren und äußeren begrenzenden Kugelfläche zusammenfallen. Wie oben beschrieben, können diese Mittelpunkte aber auch entlang der Symmetrieachse des Segments zueinander verschoben sein. Unter senkrechtem Einfall der Strahlung 9 ist dann die Anzahl der detektierten Ereignisse in allen Pixel 8 in etwa homogen verteilt. Durch die spezielle Form tritt bei Einfallswinkeln ungleich 0° ein ansteigender Verlauf der Anzahl an Counts mit den Spalten oder Zeilen im Detektor auf. Erfindungsgemäß wurde erkannt: Je weiter entfernt vom höchsten Punkt der Kappe der auf den Detektor treffende Strahl den Linsenfilter durchsetzt, desto kürzer ist der Weg durch die Aluminiumschicht bei geneigter Einstrahlung 9. Folglich detektieren die Pixel 8 des Detektors 2, die der Strahlungsquelle abgewandt sind, weniger Photonen. Aus der Berechnung eines Trends entlang der Zeilen oder der Spalten oder eines Fits von zum Beispiel einer Ebenengleichung an die Counts in den Pixel 8 als Funktion der Koordinaten (z.B. Spaltennummer und Zeilennummer) kann der Einfallswinkel berechnet und die Dosis entsprechend korrigiert werden. Andererseits kann durch passende Wahl des Materials des Kugelschalensegments 28 und, oder der Dimensionen wie Innenradius, Außenradius, Schalendicke, Position des Detektors 2 relativ zum Zentrum des Segments die Winkelabhängigkeit der zu messenden Dosismessgröße nachgebildet werden.
• Eine andere Ausgestaltungsform ist ein Kegelstumpf, in dem sich der Detektor 2 befindet (siehe 2 und 3). Der Detektor 2 ist in diesem Beispiel in einen Kegelstumpf eingelassen, wobei die Mittennormale auf die Eintrittsfläche 10 des Detektors 2 auf der Symmetrieachse des Kegels liegt. Es sollte bis möglichst mindestens 90 Grad, besser noch bis hin zu höheren Einfallswinkeln, Absorbermaterial im Weg der einfallenden Strahlung 9 zum Detektor 2 sein und die effektive Dicke sollte mit steigendem Einfallswinkel größer werden. Durch passende Wahl des Absorbermaterials und der Form des Absorbers 12 kann so ein möglichst optimales Ansprechvermögen unter Winkeln erreicht werden. Der Detektor 2 befindet sich hierbei zum Beispiel innerhalb einer Aussparung 25 in einem Kegelstumpf. Der Strahlungsfilter kann eine maximale laterale Abmessung s im Bereich zwischen 1 mm und 100 cm aufweisen. Der Strahlungsfilter kann eine maximale Höhe h im Bereich von 0,5 mm bis 10 cm aufweisen.
• Für Dosismessgrößen, die in einem zylindrischen Phantom definiert sind, kann sich eine spiegelsymmetrische Ausgestaltung des Absorbers 12 anbieten, wobei obige Überlegungen dann nur für die Richtungen gelten, in die der Zylinder gekrümmt ist. In diesem Fall kann der Kegelstumpf im obigen Beispiel durch einen Zylinderabschnitt, mit einer Schnittfläche parallel zur Symmetrieachse des Zylinders, ersetzt werden. Die Normale auf die Detektor-Eintrittsfläche steht dann in radialer Richtung. Der Detektor 2 ist in diesem Fall zum Beispiel in den Zylinderabschnitt eingelassen.
• Technisch ist es auch möglich, gewebeäquivalentes Material als Absorber 12 in oben beschriebenen Formen zu verwenden und eine annähernd korrekte Dosis anzuzeigen. Verwendet man nicht-gewebeäquivalentes Absorbermaterial, so sollte das zwischen Absorber 12 und Gewebe differierende, von der Energie und dem Einstrahlwinkel abhängige Abschwächverhalten zur Dosisbestimmung korrigiert werden. Diese Aufgabe übernehmen Detektor 2 und Dosisberechnungsverfahren. Die Dosis wird bei Verwendung eines energieauflösenden, Teilchen-zählenden Detektors 2 so wie in EP 1984753 offenbart als Linearkombination zwischen der Anzahl an gemessenen Teilchenreaktionen aller Energiekanäle mit Kalibrationsfaktoren berechnet. Die Unterschiede in der Energieabhängigkeit der Abschwächung zwischen Absorber 12 und Gewebe können durch passende Wahl der Kalibrationsfaktoren ausgeglichen werden. Die optimalen Kalibrationsfaktoren sind durch Simulation oder Kalibrationsmessungen bestimmbar. Die Kombination eines nicht-gewebeäquivalenten Absorbers 12 mit einem energieauflösenden, zählenden-Detektor (wie z.B. dem Dosepix) ermöglicht eine sehr kompakte Ausgestaltung der Sensoreinheit 3, sodass sie das Sichtfeld des Trägers nicht stört.
• Als Vorteil der Verwendung von Strahlungsfiltern aus nicht-gewebeäquivalentem Material ist die „Fokussierung“ auf bestimmte Energiebereiche zu nennen. Im Fall von Photonen als ionisierende Strahlung 9 nimmt die Absorption zwischen den Absorptionskanten mit zunehmender Energie ab. Weiterhin ist die Absorption solcher Materialien mit einer höheren Kernladungszahl höher als jene von Materialien einer niedrigen Kernladungszahl. Dies führt dazu, dass Filter hoher Kernladungszahlen Strahlung 9 niedriger Energien nahezu vollständig absorbieren. Die Detektoren 2 hinter diesen Hoch-Z-Material-Filtern sind demnach sensitiv auf hohe Strahlungsenergien. Umgekehrt kann bereits ein Großteil niederenergetischer Strahlung 9 dünne Filter aus Materialien niedriger und mittlerer Kernladungszahl passieren. Die Strahlungssensoren unter diesen Filtern geringerer Kernladungszahl sind demnach auch auf niederenergetische PhotonenStrahlung 9 sensitiv.
• Wir schlagen zur Lösung des Problems der korrekten Augenlinsendosimetrie bei großen Einstrahlwinkeln, welches sich bei der offensichtlichen Verwendung gewebeäquivalenter Absorber 12 des Stands der Technik durch die in diesem Fall notwendige große laterale Ausdehnung des Absorbers 12 ergibt, vor, nicht-gewebeäquivalentes Absorbermaterials mit höherer Kernladungszahl als Gewebe (z.B. Aluminium) im Strahlungsfilter 11 zu verwenden, wobei als Detektor 2 ein energieauflösender Pixeldetektor (z.B. Dosepix) eventuell ergänzt mit einem Winkeltracker zum Strahlungsnachweis eingesetzt wird.
• Es wurde erkannt, dass ein Dosimeter-Ansprechvermögen von 1.0 für alle Photonenenergien und Einstrahlwinkel mit einer praktikablen Anordnung, Form oder Bestandteilen von Absorbern 12 nicht zu erreichen ist. Dies ist zwar nicht zwangsläufig notwendig, weil die messtechnischen Anforderungen an Dosimeter 1 relativ große Fehler zulassen, jedoch ist dies natürlich erstrebenswert. Erfindungsgemäß lässt sich die Genauigkeit der Dosismessung durch Verwendung eines Pixeldetektors in Kombination mit einer Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung des Einstrahlwinkels verbessern. Diese Vorrichtung sei als Winkeltracker bezeichnet.
• Neben der Korrektur der rekonstruierten Dosis anhand des Einfallswinkels hat die Einfallswinkelbestimmung eine Reihe von weiteren Vorteilen. Als ein erster Vorteil ist anzuführen, dass das vorgestellte Konzept zur Bestimmung des Einfallswinkels der Strahlung 9 energieabhängig durchgeführt werden kann, also getrennt für unterschiedliche Energien oder Energiebereiche, durchgeführt werden kann. Dies ermöglicht die separate Ermittlung der Dosen durch DirektStrahlung 9 und der Streustrahlung, also die Bestimmung der Dosisanteile, die durch DirektStrahlung 9 bzw. durch StreuStrahlung 9 entstehen.
• Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit, die Strahlenquelle zu lokalisieren. Eine sofortige Anzeige 23 des Einstrahlwinkels oder der Richtung der Strahlungsquelle erlaubt es dem Träger zeitnah (in Sekunden) zu reagieren und seine Augenlinsendosis eventuell durch das Ergreifen von Abschirmmaßnahmen, Positionsänderungen oder Kopfdrehung zu reduzieren.
• Es sei hier betont, dass der Winkeltracker sowohl bei der Augenlinsendosismessung, als auch bei der Tiefendosismessung oder Oberflächendosismessung verwendet werden kann. Bei den folgenden Erklärungen argumentieren wir ohne Beschränkung der Allgemeinheit für die Messung der Augenlinsendosis. Wir verstehen unter dem Einstrahlwinkel bei Augenlinsendosismessung den Winkel zwischen der umgekehrten Einstrahlrichtung und der Symmetrieachse der Augenlinse. Der Einstrahlwinkel bezeichnet also in etwa den Winkel, mit dem die Strahlung 9 auf das Gesicht des Trägers des Dosimeters 1 einfällt. Bei Messung der Tiefendosis ist der Einfallswinkel der Winkel zwischen der umgekehrten Richtung der einfallenden Strahlung 9 und der Normale auf den Rumpf des Trägers des Dosimeters 1.
• Um die Bestimmung des Einfallswinkels zu ermöglichen, wird erfindungsgemäß ein Strahlungsdetektor 2 mit Ortsauflösung, z.B. in Form von Pixeln, verwendet. Darüber hinaus soll vorzugsweise in jedem Pixel 8 eine Zählung der Anzahl von Teilchen oder die Ermittlung der von vielen Teilchen gemeinsam deponierten Energie erfolgen. In der besonderen Ausgestaltungsform mit dem Dosepix-Detektor 2 werden die Teilchen in Pixel 8 und in 16 Energiekanälen gezählt.
• Die Bestimmung des Einstrahlwinkels wird zum Beispiel durch die Platzierung einer oder mehrerer stärker abschwächender Strukturen, wie z.B. einem Quader oder einer Kugel, vor dem Detektor 2 ermöglicht. Die 4, 7, 17, 18 zeigen mögliche Anordnungen. Die Abschwächung dieser Strukturen muss sich dabei von der Abschwächung der Strahlungsfilter 11 unterscheiden. Diese zusätzlichen Strukturen, die von uns als Winkeltracker bezeichnet werden, können sich beispielsweise auf der Verbindungslinie zwischen der Detektormitte und der wahrscheinlichen Richtung der Strahlungsquelle befinden, oder auf der Mittelsenkrechten der Eintrittsfläche 10 des Detektors 2. Je nach Position und Ausgestaltung gelangt ein Teil der Strahlung, die auf den Winkeltracker fällt, bei bestimmten Einstrahlwinkeln alleine aufgrund der Absorption im Winkeltracker nicht mehr auf den Detektor 2. Es fällt also bei bestimmten Einstrahlwinkeln ein Schatten des Winkeltrackers auf den Detektor 2. Die Position dieses Schattens kann aus den Daten des Pixeldetektors z.B. in der Auswerteeinheit 15 bestimmt werden und erlaubt Rückschlüsse auf den Einstrahlwinkel, wie z.B. dessen Berechnung. Die anzuzeigende Dosis kann dann - muss aber nicht zwingend - entsprechend des Einstrahlwinkels korrigiert werden. Mit dieser Korrektur kann insbesondere dann eine hohe Genauigkeit erreicht werden, wenn der Detektor 2 zusätzlich in der Lage ist, die Energie der einfallenden Strahlung 9 zu messen. Diese Bestimmung der Energie erfolgt vorzugsweise mit den Daten der Pixel, auf die der Schatten nicht fällt.
• In einer anderen möglichen Ausgestaltungsform des Winkeltrackers kann eine schwächer absorbierende Struktur in dem Strahlungsfilter 11 vor dem Detektor 2 angebracht sein. Die 5, 6 und 11 zeigen beispielhafte Anordnungen. Zum Beispiel kann dann der Winkeltracker eine Aussparung 25 (z.B. ein Loch 27) in einer ansonsten absorbierenden Hohlkugelhalbschale haben. In dieser Ausgestaltungsform fällt dann bei bestimmten Einstrahlwinkeln mehr Strahlung 9 durch das Loch 27 auf den Detektor 2. Es entsteht sozusagen ein heller Fleck auf dem Detektor 2. Die Position dieses hellen Flecks kann aus den Daten des Pixeldetektors z.B. in der Auswerteeinheit 15 bestimmt werden und erlaubt Rückschlüsse auf den Einstrahlwinkel, wie z.B. dessen Berechnung. Die anzuzeigende Dosis kann dann - muss aber nicht zwingend - entsprechend des Einstrahlwinkels korrigiert werden. Mit dieser Korrektur kann insbesondere dann eine hohe Genauigkeit erreicht werden, wenn der Detektor 2 zusätzlich in der Lage ist, die Energie der einfallenden Strahlung 9 zu messen. Diese Bestimmung der Energie erfolgt vorzugsweise mit den Daten der Pixel, auf die der helle Fleck nicht fällt.
• Zur Bestimmung des Winkels wird durch einen Algorithmus in der Steuerungseinheit oder Auswerteeinheit 15 die Position des Schattens oder des hellen Flecks ermittelt. Anhand dessen kann der Einstrahlwinkel mit geometrischen Überlegungen leicht errechnet werden.
• Bei passender Wahl von Größe und Position des Winkeltrackers, sowie dessen Abstand von der Detektoreintrittsfläche kann der Winkelbereich für die Einstrahlwinkelkorrektur der Dosis bei der Konstruktion des Dosimeters 1 ausgewählt werden. Die Selektion des Energiebereichs erfolgt durch passende Wahl des Materials des Winkeltrackers und dessen Dicke. Das Absorptionsvermögen des Winkeltrackers sollte so gewählt werden, dass eine ausreichende Absorption der Strahlung 9 gewährleistet ist, sodass auch bei kleinen Dosen die Position des Schattens, und damit der Einfallswinkel, statistisch ausreichend gut bestimmt werden kann. Andererseits ist gleichzeitig darauf zu achten, dass die Abmessungen des Winkeltrackers nicht zu groß gewählt werden, da sich sonst zu viel Fläche des Detektors 2 im Schatten oder im hellen Fleck des Winkeltrackers befindet, die dann zur Dosismessung nicht zur Verfügung steht.
• Es seien beispielhafte konkrete Ausgestaltungen bei Verwendung eines Pixeldetektors mit 16×16 Pixel 8 mit 200 Mikrometer Pixelkantenlänge erläutert. Die Konzeption des Winkeltrackers ist immer im Zusammenhang mit dem verwendeten Detektor 2 durchzuführen. Ein Winkeltracker für kleinere Einstrahlwinkel (< ca. 70°) kann bei diesem Detektor 2 z.B. eine stärker absorbierende Kugel oder ein Zylinder oder ein Würfel aus z.B. Zinn, Gold, Blei mit Durchmesser bzw. Kantenlänge von 0.5 - 2 Pixeln, d.h. 0.1mm bis 0.4 mm, sein. Wenn Einstrahlwinkel unter großen Winkeln messbar sein sollen, ist es sinnvoll, den Winkeltracker sehr nahe an der Eintrittsfläche 10 des Detektors 2 zu positionieren, z.B. im Abstand von 0.5 mm zentral vor der Pixelmatrix. Dieser Winkeltracker erzeugt einen Schatten, der bei großen Winkeln neben den Detektor 2 fällt. Hierbei erfolgt also vorzugsweise eine Bestimmung des Einstrahlwinkels aus den Pixeldetektordaten und eine entsprechende Korrektur der anzuzeigenden Dosis. Ein anderes Beispiel ist die Anbringung eines 0.5-2 Pixel 8 großen Lochs 27 zentral über der Pixelmatrix (im Scheitelpunkt) in einer Halbkugelschale (äußerer Durchmesser 2 cm) aus Aluminium (oder Zinn) mit einer Wandstärke von 2 mm (oder 1 mm) über dem Pixeldetektor. Dadurch entsteht bei nicht zu großen Einfallswinkeln ein heller Fleck auf der Pixelmatrix. Das Loch 27 muss nicht unbedingt durch die Halbkugelschale durchgebohrt sein, sondern kann lediglich eine Vertiefung sein, sodass an dieser Stelle nicht die volle Wandstärke der Halbkugelschale im Strahlengang ist, sondern z.B. nur die Hälfte. Das Loch 27 kann auch mit schwächer absorbierendem Material gefüllt sein.
• Zur Bestimmung von großen Einstrahlwinkeln, die in die Nähe von 85° reichen, bietet sich eine andere, vorteilhafte Ausgestaltung des Winkeltrackers an. Diese kann auch mit dem oben beschriebenen Beispiel für geringe Einfallswinkel kombiniert werden, um einen sehr weiten Bereich an Einfallswinkeln abzudecken. Hierbei wird zum Beispiel eine um die Eintrittsfläche 10 des Detektors 2 laufende Struktur wie zum Beispiel ein Ring (z.B. ein runder Draht oder eine Form wie ein Unterlegscheibchen) oder ein rechteckiger Rahmen aus einem Absorbermaterial (z.B. Zinn, Gold, Blei) verwendet. Die 8, 19, 20, 21 illustrieren beispielhaft solche Anordnungen. Der Durchmesser des Ringquerschnitts (also der Durchmesser des Drahts) beträgt zum Beispiel 2 Pixelkantenlängen. Die Mitte dieses Rings oder Rahmens befindet sich vor dem Detektor 2. Der Durchmesser der Ringstruktur beträgt z.B. 1.5 cm und er befindet sich z.B. 1 mm vor dem Detektor 2. Der Ring oder der Rahmen wirft dann bei größeren Einstrahlwinkeln einen Schatten auf den Detektor 2. Bei vorgegebener Öffnungsweite wird dieser Winkeltracker bei Erniedrigung des Abstands zum Detektor 2 erst bei größeren Einstrahlwinkeln wirksam. Auch andere Formen als Ring oder Rahmen, die hier nicht erwähnt sind, sind denkbar. Vorzugsweise besitzen die als umlaufende Winkeltracker eingesetzten Formen eine Öffnung, die sich zentral vor dem Detektor 2 befindet. Die Kombination aus der Weite der Öffnung (nicht oder schwach absorbierend) innerhalb dieses Rings oder Rahmens richtet sich nach dem gewünschten Winkelbereich, ab dem diese Form des Winkeltrackers wirksam sein soll. Bei einer größeren Öffnung wird dieser Winkeltracker - bei vorgegebenem Abstand der Ebene dieses Winkeltrackers zur Detektoreintrittsflächeerst bei größeren Einstrahlwinkeln zum Lot auf die Detektoreintrittsfläche wirksam. Abstand und Öffnung können so gewählt werden, dass das bestmögliche Ansprechvermögen bei schräger Einstrahlung 9 entsteht.
• Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Winkeltrackers besteht aus einem Hohlzylinder eines absorbierenden Materials, dessen Haupt-Symmetrieachse vorzugsweise mit der Mittelsenkrechten des Detektors 2 zusammenfällt. Der Detektor 2 befindet sich sozusagen im Hohlzylinder. Die Höhe des Hohlzylinders wird so gewählt, dass ab einem bestimmten Einstrahlwinkel der Schatten dieses Winkelstrackers auf den Detektor 2 fällt und dort weniger Ereignisse registriert werden. Die Dicke und das Material wird durch den Photonenenergie-Bereich mitbestimmt, in dem der Winkeltracker wirksam sein soll. Diese Form des Winkeltrackers kann auch als Hohlquader ausgestaltet sein.
• Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung besteht in der Positionierung einer kreisförmigen oder rechteckigen Anordnung von Stäbchen um den Detektor 2 herum. Die 9a (seitliche Ansicht) sowie 9b, 9c (Draufsicht) illustrieren eine beispielhafte Anordnung. Anschaulich lässt sich diese Anordnung als ein um den Detektor 2 laufender Zaun ohne Bretter zwischen den Zaunpfählen beschreiben. Diese Stäbchen werfen - bei durch den seitlichen Abstand und die Höhe der Stäbchen wählbaren Einfallswinkeln - einen Schatten auf dem Detektor 2, dessen Position bestimmt werden kann. Aus der Länge der Schatten und deren Position in der Pixelmatrix kann weiterhin der Einstrahlwinkel bestimmt werden. Bei dieser Ausgestaltung des Winkeltrackers ist die Bestimmung der Einfallswinkel durch mehrere Strahlungsquellen besonders einfach.
• Neben der oben aufgezeigten Möglichkeit, den Einstrahlwinkel mit einem Winkeltracker zu bestimmen, ist es auch möglich, den Einstrahlwinkel aus den Daten des Pixeldetektors 2 ohne zusätzlich angebrachten Winkeltracker zu bestimmen. Hierbei erfolgt dann die Winkelbestimmung in der Auswerteeinheit 15 während der Auswertung der Anzahl der registrierten Teilchen bzw. der in den Pixel 8 deponierten Energie durch Ermittlung eines Trends in der Anzahl der registrierten Teilchen bzw. der deponierten Energie je Pixel 8 entlang einer oder zwei Richtungen der Pixelmatrix. Diese Richtungen müssen nicht parallel zu den Zeilen oder Spalten der Pixelmatrix sein. In der einfachsten Form kann man für eine rechteckige Pixelmatrix bei der Auswertung eine Projektion der Anzahl der registrierten Teilchen oder der deponierten Energie entlang der Spalten durchführen. Ebenso wird eine Projektion entlang der Zeilen durchgeführt. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass - weil die strahlungssensitive Schicht des Detektors 2 eine endliche Dicke hat - ein Abfall oder ein Anstieg der Anzahl der registrierten Teilchen pro Pixel 8 mit der Zeilen- oder der Spaltenposition eintritt, wenn die Strahlung 9 nicht senkrecht auf den Detektor 2 fällt. Die Trends entlang der Spalten oder entlang der Zeilen können z.B. durch rechnerische Anpassung einer Ebene (also ein Fit mit zwei Steigungen der Ebene als Fitparameter zuzüglich weiterer zur Anpassung von Offsets wie z.B. die Gesamtintenstität über alle Pixel) an die Anzahl der registrierten Teilchen je Pixel 8 (bzw. deponierte Energie je Pixel) leicht in der Auswerteeinheit/Steuereinheit/Ausleseeinheit 15 ermittelt werden. Der Grund für die Abhängigkeit der registrierten Intensität pro Pixel 8 von der Einfallsrichtung ist die Existenz von Seitenflächen des strahlungssensitiven Sensors. Fällt z.B. Strahlung 9 von rechts in Richtung der Zeilen der Pixelmatrix ein, registrieren die rechts am Rand der Pixelmatrix befindlichen Spalten mehr Intensität, als die in der Mitte befindlichen Spalten, da einige Strahlungsteilchen die Pixel 8 der rechten Randspalten durch die rechte Seitenfläche der strahlungssensitiven Sensorschicht erreichen. Es tritt also ein Trend in der Intensität (also die Anzahl der gezählten Teilchen bzw. der deponierten Energie) entlang der Zeilen auf. Je größer der Einstrahlwinkel, desto stärker ist dieser Trend. Er schwindet bei senkrechter Einstrahlung 9. Aufgrund der energieabhängigen Schwächung der seitlich eintretenden Strahlung 9 im Verlauf ihres Durchgangs durch die Pixelmatrix bietet es sich an, die Bestimmung des Trends separat für einzelne Energiefenster durchzuführen und während des Fitverfahrens je Energiefenster diese energieabhängige Schwächung gemäß dem Lambert-Beerschen Schwächungsgesetzes zu korrigieren, um die Genauigkeit der Winkelbestimmung zu erhöhen. Es ist auf diese Art sogar möglich für unterschiedliche Energien unterschiedliche Einstrahlwinkel zu bestimmen (wenn z.B. mehrere Quellen vorhanden sind) und bei der Dosisberechnung den Dosisbeitrag aus jedem einzelnen Energiefenster gemäß seinem individuellen Einstrahlwinkel zu korrigieren.
• Eine weitere Möglichkeit besteht darin, den bereits beschriebenen Linsenfilter über dem Detektor 2 anzubringen und den Einstrahlwinkel aus einem Trend in der Anzahl der Counts je Pixel 8 mit den Pixelkoordinaten (z.B. Spalte und Zeile) zu berechnen. Erklärungen, warum dieser Trend eintritt, finden sich oben und in den Figuren.
• Es sei noch darauf hingewiesen, dass die oben beschriebenen Winkeltracker oder Winkelbestimmungsverfahren bei unterschiedlichen Dosimeterarten, wie zum Beispiel Ortsd 1 (H*(10)), Fingerringdosimeter 1 (Hp(0.07)), Augenlinsendosimeter 1 (Hp(3)), Ganzkörper-Dosimeter 1 (Hp(10)) eingesetzt werden können.
• Mit der bis hier vorgestellten Dosimetervorrichtung ist bereits eine Bestimmung der Augenlinsendosis für den Fall möglich, dass diese nicht durch eine Schutzbrille abgeschirmt wird, was in der Realität nicht immer der Fall ist. Dann muss die Absorption der Strahlung 9 durch die Schutzgläser der Brille berücksichtigt werden, um eine korrekte Bestimmung der individuellen Dosis der Augenlinse zu gewährleisten. Nachstehend werden Möglichkeiten und verschiedene potentielle Ausführungsformen zur Bestimmung der individuellen Augenlinsendosis hinter der Schutzbrille aufgeführt.
• Zum einen ist eine rechnerische Berücksichtigung der Abschwächung durch die Schutzbrille mit den Daten einer Sensoreinheit 3 ohne vorgeschaltetes Schutzglas leicht möglich, wenn Dicke und Zusammensetzung (oder der Bleigleichwert) des Schutzbrillenglases 21 bekannt sind und das Energiespektrum der einfallenden Strahlung 9 und dessen Einstrahlwinkel vom Dosimeter 1 gemessen wird. Zur rechnerischen Berücksichtigung wird hierzu in der Auswerteeinheit/Steuereinheit/Ausleseeinheit 15 zum Beispiel die Dosis für bestimmte Energiebereiche der einfallenden Strahlung 9 getrennt ermittelt. Die jeweilige Partialdosis (aus einem bestimmten Energiebereich) wird dann zum Beispiel mit dem Faktor 1/(exp(-m(E)*d/cos(⊔))) multipliziert, wobei m(E) der energieabhängige lineare Schwächungs-koeffizient des Schutzglases, d die Dicke des Schutzglases und ⊔ der Einfallswinkel auf das Schutzglas ist. Eventuell muss vor Ausführung dieser Multiplikation noch eine Entfaltung mit der energieabhängigen Detektorantwortfunktion ausgeführt werden. Der Dosepix-Detektor registriert zum Beispiel die Teilchen direkt in Energiefenstern. Bis ca. 60 keV ist er energietreu, ab 60 keV sollte zur Steigerung der Genauigkeit zunächst das einfallende Spektrum rekonstruiert werden, bevor die Partialdosen errechnet werden und die Abschwächung des Schutzglases, zum Beispiel durch Multiplikation mit 1/(exp(-m(E)*d/cos(⊔))), erfolgt. Es sei betont, dass die Berücksichtigung des Schutzglases auch mit empirisch ermittelten, winkel- und energiebinabhängigen Faktoren geschehen kann. Der Vorteil der Positionierung der Detektormodule vor dem Schutzglas besteht darin, dass die statistischen Ungenauigkeiten der Dosismessung viel kleiner sind als bei einer Messung hinter dem Schutzglas. Es besteht aber die Gefahr, dass die tatsächlich applizierte Augenlinsendosis systematisch nicht genau ermittelt werden kann. Zudem werden in radiologischen Einrichtungen viele unterschiedliche Brillenmodelle und Schliffe verwendet, wobei aber der Bleigleichwert meist bei ca. 0.5 mm liegt. Es können zur korrekten Dosisbestimmung für jede einzelne Brille individuell Kennzahlen dieses Glases zur exakten Dosisberechnung in der Auswerteeinheit/Steuereinheit/Ausleseeinheit 15 hinterlegt werden.
• Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass das Problem der Bestimmung der individuellen Augenlinsendosis bei Tragen einer Schutzbrille dadurch gelöst werden kann, dass vor jedem Detektor 2 in der Sensoreinheit 3 des Augenlinsendosimeters ein repräsentatives Stück Röntgenbrillenschutzglas, z.B. Bleiglas, (im Folgenden Attrappe genannt) oder eines anderen Materials, dessen Absorptionsvermögen einem Röntgenschutzbrillenglas 21 oder einer Brille entspricht, angebracht wird. Das repräsentative Stück Glas zeigt hierfür eine Abschwächung für Strahlung, welche im Mittel jener des Brillenglases 21 des Trägers entspricht und hat zum Beispiel eine Dicke, die der mittleren Dicke entspricht und besteht z.B. aus dem gleichen Material. Der Abstand der Attrappe vom Detektor 2 und die Abmessungen der Attrappe werden am besten so gewählt, dass der von der Attrappe überdeckte Einstrahlwinkelbereich in etwa dem Einstrahlwinkelbereich entspricht, den das echte Glas der Brille gegenüber der Augenlinse abdeckt. Die Anordnung Attrappe-Detektor ist sozusagen eine verkleinerte Anordnung Schutzbrillenglas-Augenlinse. Die jeweils abgedeckten Winkelbereiche sind leicht rechnerisch zu ermitteln. Typischerweise beträgt der Abstand der Augenlinse vom Glas einer getragenen Brille ca. 20 mm und die Breite eines Brillenglases 21 ca. 60 mm. Damit wird aus Sicht der Augenlinse ein Winkelbereich von +-56 Grad vom Brillenglas 21 abgedeckt. Um diesen Winkelbereich mit der Attrappe abzudecken, hat diese eine seitliche Ausdehnung (also senkrecht zur 0°-Einstrahlrichtung) von etwa 15 mm, wenn die Attrappe sich in einem Abstand von etwa 5 mm vor der Eintrittsfläche 10 des Detektors 2 befindet. Befindet sich die Attrappe in 2 mm Abstand zum Detektor 2, betragen ihre seitlichen Abmessungen nur 6 mm. Die Strahlung 9 passiert in diesem Beispiel im Einfallswinkelbereich bis +-56° zuerst das Glas, bevor sie auf den Detektor 2 gelangt. Diese Überlegungen sind in der 12 illustriert.
• Manche Strahlenschutzbrillen besitzen einen Seitenschutz. Auch dieser kann in einer verkleinerten Form nachgebildet und neben dem Detektor 2 angebracht werden, wobei wiederum der Winkelbereich, den der Brillenseitenschutz gegenüber der Augenlinse abdeckt, dem Winkelbereich entsprechen sollte, den die verkleinerte Seitenschutz-Attrappe gegenüber dem Detektor 2 abdeckt.
• Da in der Realität oft jeder Untersucher (Nutzer) seine eigene Strahlenschutzbrille besitzt (unter Umständen mit Stärke), die von den Brillen anderer Untersucher verschieden ist, bietet es sich für eine sehr genaue Dosismessung an, die Attrappen vor dem Detektor 2 leicht austauschbar zu machen, sodass der Untersucher, vor dem Aufsetzen des Dosismeters auf den Kopf, seine individuelle Attrappe vor dem Detektor 2 einsetzt. Vorzugsweise sind die Attrappen markiert oder die Halterung am Detektor 2 ist so gestaltet, dass das vertauschte Einsetzen von linker (linkes Auge) und rechter (rechtes Auge) Attrappe nicht möglich ist.
• Die Attrappen können auch aus anderem Material als typisches Schutzbrillenglasmaterial sein, sollen aber immer die Strahlung 9 signifikant schwächen.
• Das Dosimeter 1 enthält vorzugsweise eine Übertragungseinheit 24, die mit der Auswerteeinheit/Steuereinheit/Ausleseeinheit 15 in Signalverbindung steht. Die Übertragungseinheit 24 überträgt die von der Auswerteeinheit 15 bestimmten Dosen oder die von der Ausleseeinheit erfassten Messdaten an die Anzeigeeinheit, die mit der Übertragungseinheit 24 drahtlos oder kabelgebunden in Verbindung steht. Die Übertragungseinheit 24 kann auch mit einer Speichereinheit in Verbindung stehen, um die Dosen zu speichern und später auswerten zu können.
• Auf der Anzeigeeinheit werden die von der Auswerteeinheit/Steuereinheit/Ausleseeinheit 15 ermittelten Daten zur Anzeige 23 gebracht. Die angezeigten Werte sind zum Beispiel: akkumulierte Dosen (z.B. seit Beginn des Eingriffs) und aktuelle Dosisleistungen für jeden aktuellen Nutzer. Die Anzeigeeinheit kann ein Display im Dosimeter 1, elektrisch verbunden mit der Auswerteeinheit 15, sein. Alternativ kann die Anzeigeeinheit ein größeres Display sein, dass sich in einiger Entfernung vom Nutzer befindet und welche mit der Auswerteeinheit 15 in drahtloser Signalverbindung steht (Bluetooth, WLAN, Infrarot, Radiosignale). Ein typisches Zeitintervall zur Aktualisierung der Anzeige 23 ist 1 Sekunde.
• Eine denkbare Anzeigeform kann auch nicht in Form von alphanumerischen Zeichen stattfinden. Zum Beispiel kann die Anzeigeeinheit die Helligkeit einer Lichtquelle (z.B. einer LED) gemäß dem aktuellen Dosisleistungsniveau oder der akkumulierten Dosis regeln. Zum Beispiel kann die Lichtquelle heller gemacht werden, wenn zusätzliche Dosis akkumuliert wurde oder das aktuelle Dosisleistungsniveau bestimmte Schwellen überschreitet. Auch eine kontinuierliche Anpassung der Helligkeit an die Dosisleistung ist möglich. Das Licht der Lichtquelle kann z.B. in einen Lichtwellenleiter (z.B. optische Faser) eingekoppelt werden. Der Lichtwellenleiter kann von der Anzeigeeinheit in die Nähe des Brillenglases 21 geführt sein und dort - zum Beispiel durch streuende Strukturen - einen Lichtschein im Auge verursachen. Diese Anzeige 23 der Dosis oder der Dosisleistung kann für das linke und das rechte Auge getrennt erfolgen. Dies bietet den Vorteil, dass der Träger sofort erkennt, ob die Strahlung 9 eher von links, von rechts, von oben, von unten oder von vorne kommt. Er kann daher sofort Gegenmaßnahmen ergreifen, indem er zum Beispiel seinen Kopf wegbewegt.
• Es ist auch denkbar, dass das aktuelle Dosisleistungsniveau oder die akkumulierte Dosis nicht als Helligkeit, sondern als Farbe dargestellt wird. Es bieten sich Ampelfarben an. Zum Beispiel können grüne Farbtöne eine geringe Dosisbelastung, gelbe Farbtöne eine mäßige und rote Farbtöne eine hohe Dosisbelastung bedeuten. Es kann auch bei Überschreiten einer kritischen Dosisleistungs- oder Dosisgrenze ein optisches Warnsignal, zum Beispiel in der Form eines blinkenden Lichts, eingeschaltet werden.
• Es können für jedes Auge auch 4 Fasern in die Nähe des entsprechenden Auges geführt werden. Bei Verwendung eines Winkeltrackers, der es erlaubt den Einstrahlwinkel oder Haupteinstrahlwinkel zu bestimmen, wird dann von der Anzeigeeinheit entschieden, ob die Strahlung 9 hauptsächlich von links, von rechts, von oben, von unten kommt. Vorzugsweise wird dann im entsprechenden Glas in die Faser Licht eingekoppelt (oder durch eine entsprechende Farbe signalisiert), die Licht dort (oben, unten, links, rechts) in der Nähe des Glases freisetzt, aus der die Strahlung 9 kommt. Kommt die Strahlung 9 also zum Beispiel von links aus Sicht des Trägers, wird die Faser, die zur linken Seite des linken Brillenglases 21 führt, illuminiert. So kann der Träger erkennen, woher die Strahlung 9 kommt und kann geeignete Gegenmaßnahmen ergreifen.
• Es ist auch denkbar, dass über einen Kopfhörer oder Lautsprecher hinter den Ohren Warnsignale eingespielt werden, wenn bestimmte Dosisleistungsgrenzen oder Dosen überschritten werden. Dies geschieht vorzugsweise für das linke und rechte Auge getrennt in das linke oder rechte Ohr.
• Vorzugsweise werden jedoch die Dosen und die aktuelle Dosisleistung an eine Anzeigeeinheit als externes Gerät übertragen. Ein handelsübliches Tablet kann eine solche Anzeigeeinheit sein. Diese Anzeigeeinheit kann dann - zum Beispiel auf einem Bildschirm - die akkumulierte Dosis oder die aktuelle Dosisleistung als Zahlenwerte anzeigen oder als Fortschrittsbalken, als Farbbalken darstellen. Es bietet sich auch an, eine Art Wetterfahne, allerdings hier nicht für die Windrichtung, sondern für die Strahlungsrichtung, auf der externen Anzeige 23 ausgegeben. So kann der Nutzer durch Blick auf die Anzeige 23 erkennen, woher die Strahlung 9 kommt. Die Anzeige 23 des Einstrahlwinkels oder der -richtung kann auf einem Monitor zum Beispiel als Pfeil (in die Richtung der Strahlungsquelle oder in Strahlrichtung zeigend), einem Punkt oder Pfeil in einem Koordinatensystem, als ein verdickt, farbig oder blinkend dargestellter Kreisbogen dargestellt werden. Es gibt viele weitere Arten der Darstellung von Einstrahlwinkeln. Auch eine mechanische Anzeige 23 in Form eines Pfeils, der entsprechend der Einfallsrichtung automatisch gedreht wird und angeschaut werde kann, ist denkbar. Ebenso ist es denkbar, den Einfallswinkel kodiert als Tonhöhe darzustellen, wobei zum Beispiel hohe Töne einen Strahleinfall von oben widerspiegeln und tiefe Töne von unten. Auch Strahlungsquellen, die sich auf der linken oder rechten Seite des Trägers befinden, können durch Kopfhörer akustisch dargestellt werden, wenn ein Signal in das linke Ohr einen Strahleinfall von links oder in das rechte Ohr einen Strahleinfall von links bedeutet. Diese Signale werden vorzugsweise nur für Dosisleistungen eingesetzt, die eine bestimmte Schwelle überschreiten, um den Träger nicht abzulenken.
• Die Übertragungseinheit 24 oder die Anzeigeeinheit kann mit einer Speichereinheit in Verbindung stehen. Die Übertragungseinheit 24 oder Anzeigeeinheit übergibt Dosen oder Dosisleistungen an die Speichereinheit. Weiterhin übergibt sie eine Identifikationsnummer oder Identifikationskürzel des Trägers. Die Speichereinheit speichert zum Beispiel Messwerte der Detektoren 2, linke und rechte Augenlinsendosen und Augenlinsendosisleistungen, Uhrzeiten, eventuell Einstellungsinformationen des Röntgensystems. So kann retrospektiv analysiert werden, zu welchen Zeitpunkt und bei welchem Vorgang Dosis deponiert wurde.
• Weiterhin kann der Nutzer ein kleines elektrisches Gerät zum Beispiel am Arm oder an der Strahlenschutzweste tragen, das mindestens einen Taster oder Schalter besitzt, mit dem eine Dosismessung gestartet und wieder angehalten werden kann. Diese, in einem vom Nutzer gewählten Zeitfenster (zwischen Drücken des Start- und Stopptasters), deponierte Dosis kann dann auf der Anzeigeeinheit angezeigt werden. Diese Start-Stopp-Funktion kann beim Selbst-Training zur Reduktion von Strahlendosen hilfreich sein. Die Start-Stopp-Funktionen könnten auch mit einem Fußschalter/-taster ausgelöst werden.
• Idealerweise steht die Speichereinheit in Signalverbindung zur Steuerung des Röntgensystems, sodass zusammen mit den zeitaufgelösten Dosisleistungswerten auch die zu den Zeitpunkten gehörenden Eigenschaften des Röntgensystems gespeichert werden (An oder aus?, kV, Röhrenstrom, Stellung C-Bogen,...).
• Ein mögliches Dosimetersystem zur Messung der Augenlinsendosis in der interventionellen Radiographie sei nun kurz skizziert: Das System besteht aus folgenden Komponenten: 2 Dosepix-Strahlungsdetektoren in Augennähe (links/rechts) mit jeweils einem Filter vor diesen Detektoren 2 und eventuell mindestens einem Winkeltracker, einer Haltevorrichtung 7 für den Kopf (z.B. Stirnband) und einem an der Haltevorrichtung 7 am Hinterkopf angebrachten Gerät (siehe mit Ausleseeinheit oder Steuereinheit oder Auswerteeinheit 15 oder Übertragungseinheit 24 zur Steuerung der Detektoren 2, Berechnung der Dosis und drahtlosen Übertragung der aktuellen Dosiswerte. Dieses Gerät mit Ausleseeinheit oder Steuereinheit oder Auswerteeinheit 15 oder Übertragungseinheit 24 kann mechanisch von der Haltevorrichtung 7 getrennt werden, zum Beispiel für den (drahtlosen) Ladevorgang des Akkus dieses Geräts auf einem Ladepad für drahtloses Laden. Eine nutzerfreundliche Trageweise wird durch die von uns vorgeschlagene Detektortechnologie, dem nur ca. 4 × 5 mm messenden Dosepix-Detektor, ermöglicht. Weiterhin beinhaltet das System z.B. eine Anzeigeeinheit, wie zum Beispiel ein handelsübliches Tablet (iPad, etc.), welches über eine speziell entwickelte App mit mehreren Dosimetern 1 gleichzeitig über Bluetooth in Verbindung steht und unter oder neben dem Monitor auf dem die Röntgenbilder dargestellt werden, angebracht ist. Auf dem Tablet werden akkumulierte Dosen, Dosisleistungen und die Einfallrichtung der Strahlung 9 dargestellt. Die App sorgt auch für die Speicherung der Dosis- und Dosisleistungswerte mit Zeitstempel und den aktuellen Nutzern der Dosimeter 1 auf einem PC oder einer Datencloud. Das Gerät mit Ausleseeinheit oder Steuereinheit oder Auswerteeinheit 15 oder Übertragungseinheit 24 ist bei Entnahme von dem Ladepad vom Benutzer mittels eines dem Nutzer zugeordneten RF-ID-Transponders („Kellnerschlüssel“) spontan individuell personalisierbar. Das System kann z.B. aus 2-4 Dosimetern 1 und 1 Anzeigeeinheit für den OP bestehen, sodass ein ganzes Untersucherteam gleichzeitig bei einem Eingriff überwacht werden kann. Wird das Gerät mit Auslese- oder Steuer- oder Auswerte- oder Übertragungseinheit 24 über die Haltevorrichtung 7 mit den Augensensoreinheiten 3 verbunden, misst und überträgt dieses Gerät die Augenlinsendosis Hp(3).
• In einer speziellen Ausgestaltungsform enthält das am Hinterkopf getragene Gerät mit der Auslese- oder Steuer- oder Auswerte- oder Übertragungseinheit 24 oder der Batterie oder des Akkumulators des Augenlinsendosimetersystems zusätzlich einen Strahlungsdetektor 2. Wenn dieses Gerät dann nicht mit den Augensensoreinheiten verbunden wird, benutzt es zur Messung von Hp(10) und Hp(0.07) diesen zusätzlichen Strahlungssensor (z.B. ein weiterer Dosepix-Detektor). Damit kann auf eine nutzerfreundliche und kostengünstige Art ein System bereitgestellt werden, dass für zwei Zwecke, nämlich für die Augenlinsendosimetrie und Ganzkörperdosimetrie oder Extremitätendosimetrie, verwendet werden. Dieses Gerät muss nicht zwingend Auslese- und Steuer- und Auswerte- und Übertragungseinheit und Batterie und Akkumulator enthalten, sondern kann auch nur eine oder mehrere dieser Komponenten enthalten. Wichtig ist aber, dass dieses Gerät - wenn es mit den Augenlinsensensoren verbunden wird - eine Funktion bei der Verwendung als Augenlinsendosimetersystem erfüllt. Als mögliche Beispiele für diese Funktion seien genannt: Berechnung von Dosen, Steuerung der Detektoren 2, Stromversorgung. Notwendig ist aber immer ein Strahlungsdetektor in diesem Gerät. Vorzugsweise besitzt dieses Gerät mit dem zusätzlichen Detektor 2 auch noch ein eigenes Display oder eine Anzeige 23 auf dem Dosiswerte angezeigt werden, sodass der Träger die Dosis direkt ablesen kann. Zur Ganzkörperdosimetrie oder Extremitätendosimetrie wird dieses Gerät im Allgemeinen dann mit den Augenlinsendetektoren 2 nicht verbunden und an einer für die jeweilige zu messende Dosismessgröße repräsentativen Stelle des Körpers getragen.
• Beispielhaft seien hier einige Bereiche für die Abmessungen von Komponenten genannt:
1. a. Die Sensoreinheit 3 hat in etwa eine seitliche Ausdehnung zwischen 0.001 mm und 50 cm
2. b. Die Absorberdicken liegen in etwa zwischen 0.001 mm und 50 cm
3. c. Die laterale Größe des Detektors 2 liegt in etwa zwischen 0.001 mm und 50 cm
4. d. Das Objekt im Winkeltracker, das den gewollten Schatten oder hellen Fleck auf dem Detektor 2 zur Winkelbestimmung erzeugt, hat in allen Richtungen eine Ausdehnung in etwa zwischen 0.001 mm und 30 cm
• Nun wird die Bestimmung der Einfallsrichtung der gemessenen ionisierenden Strahlung 9 mit dem Dosepix-Detektor anhand eines Rings sowie einer Kugel als absorbierende Struktur vor dem Detektor 2 näher erläutert. Da der Dosepix-Detektor die Anzahl der auftreffenden Photonen in jedem seiner 256 Pixel 8 separat aufzeichnet, kann der auf den Detektor 2 geworfene Schatten anhand eines Einbruchs in der gemessenen Anzahl an Counts in den entsprechenden Pixel 8 lokalisiert werden. Als Absorbermaterial für den Ring und die Kugel eignet sich beispielsweise Zinn. Dieses Metall weißt bis hin zu Photonenenergien von 100 keV einen Absorptionskoeffizienten nicht unter 1.677 cm²/g auf. Demnach ist auch bei einfallender Strahlung 9 hoher Energien ein deutlicher Schattenwurf der Filter zu erwarten.
• Bei der Wahl der Abmessungen der Absorber 12 ist zu beachten, dass sie wesentlich kleiner als die des Detektors 2 sind. Andernfalls erstreckt sich der Schatten bei niedrigen Einfallswinkeln über nahezu den ganzen Detektor 2, was die Lokalisation des Schattens erschwert. Darüber hinaus ist die Bestimmung der Dosis anhand der übrigen Pixel 8 aufgrund zu hoher statistischer Ungenauigkeit unter Umständen nicht möglich. Geeignet ist zum Beispiel ein kugelförmiger Absorber 12 mit einem Durchmesser von 0.4 mm sowie ein Ring, dessen Innendurchmesser 4 mm beträgt, und der eine Schnurstärke von 0.5 mm besitzt.
• Zuerst sei davon ausgegangen, dass sich die oben beschriebenen Absorber 12 mittig über dem Detektor 2 befinden. Dazu können die Absorber 12 in die Schutzkappen der Detektoren 2 geklebt werden, die wiederum auf diese montiert werden. Um den Schatten in einem breiten Winkelbereich auf dem Detektor 2 zu sehen, muss der Abstand zwischen Absorber 12 und Detektor 2 möglichst klein gewählt werden. Andererseits ist zu beachten, dass die Absorber 12 die 375 µm vom Sensor des Detektors 2 abstehenden Wirebonds nicht beschädigen dürfen. Der Abstand zwischen Sensoroberfläche und absorbierendem Material kann für den Ring zum Beispiel 1.5 mm und im Fall der Kugel 1.6 mm betragen. Die Position des Schattens der Absorber 12 auf dem Pixeldetektor, der sich durch eine detektierte Anzahl an Ereignissen nahe Null auszeichnet, wird sich mit dem Einfallswinkel ändern. Demnach ist eine Rekonstruktion des Einfallswinkels anhand der Position der Schatten möglich. Verschiedene quantitative Methoden zur Bestimmung des Einfallswinkels der detektierten Strahlung 9 sowie zur Bestimmung der Schattenposition werden im Folgenden diskutiert. Zunächst wird näher auf den Fall eingegangen, dass es sich bei der absorbierenden Struktur um eine Kugel handelt. Wie 1 zu entnehmen ist, berechnet sich der Winkel α_g, bis hin zu dem der Schatten des Kugelmittelpunkts auf dem Sensor zu erkennen ist, in Abhängigkeit des Abstands h des Kugelmittelpunkts vom Sensor und der Seitenlänge d des Sensors, wie folgt: $${\mathrm{\alpha }}_{\text{g}}=\text{arctan}\left(\frac{d}{2h}\right)$$

  
• Durch Einsetzen des vorgeschlagenen Werts von h=1.6mm und der Länge des Sensors, erhält man α_g = 41.35°. Wird der Abstand der Kugel zum Sensor um 1 mm verringert, beträgt α_g' bereits 49.56°. Für den Fall, dass die Drehachse durch die horizontalen oder die vertikale Symmetrieachse des rechteckigen Sensors gegeben ist, wird sich der Schatten der Kugel auf dem Detektor 2 bei Drehungen in positive und negative Richtung in entgegengesetzte Richtungen mit demselben Abstand zur Position des Schattens bei senkrechtem Einfall verschieben. Die Position des Schattens parallel zur Drehachse wird sich für verschiedene Einfallswinkel nicht ändern. Hingegen wird die Position des Schattens in der Richtung senkrecht zur Drehachse streng monoton mit dem Einfallswinkel ansteigen. Zur Rekonstruktion des Einfallswinkels genügt es daher, die Verschiebung des Schattens in die Richtung senkrecht zur Drehachse zu betrachten. Gelingt es, die Lage des Schattens anhand der Messergebnisse zu bestimmen, kann ein eindeutiger, funktionaler Zusammenhang zum Winkel sowie der Drehrichtung hergestellt werden. Zur Bestimmung der Lage des Kugelschattens kann beispielsweise eine Gaußfunktion an die Projektion der gezählten Counts der Spalten und Zeilen gefittet werden. Der Mittelwert der erhaltenen Gaußfunktion charakterisiert den Mittelwert des Kugelschattens in der jeweiligen Richtung.
• Anhand geometrischer Überlegungen, und unter der Annahme parallel einfallender Strahlen, kann eine Funktion hergeleitet werden, welche die Position des Schattenmittelpunkts in Spaltenrichtung in Abhängigkeit des Drehwinkels α beschreibt. Gemäß trigonometrischer Formeln gilt nach 2 die folgende Gleichung: $\text{tan}\alpha =\frac{s-s_0}{h}$

  
• Hierbei bezeichnet h den Abstand des Kugelmittelpunkts zum Detektor 2, s₀ die Spaltenposition des Kugelschattens bei senkrechtem Einfall und s die Spaltenposition des Kugelschattens unter dem Einfallswinkel α. Durch Umstellen der Gleichung erhält man eine Funktion, welche die Position des Schattenmittelpunkts in Spaltenrichtung in Abhängigkeit des Einfallswinkels α beschreibt: $$f\left(\alpha \right)-\text{tan}\alpha \cdot h+s_0$$

  
• Durch entsprechendes Umstellen der Gleichung kann ebenfalls eine Funktion zur Bestimmung des Einfallswinkels α in Abhängigkeit der Spaltenposition des Schattens s angegeben werden: $$\mathrm{\alpha }=\text{arctan}\left(\frac{s-s_0}{h}\right)$$

  
• Zur Bestimmung der Parameter s₀ und h können zum Beispiel Messungen bei bekannten Einfallswinkeln durchgeführt und anschließend die Funktion f(α) an den Verlauf der Schattenposition mit dem Einfallswinkel gefittet werden. Alternativ können auch die aus dem Aufbau bekannten (vermessenen) Parameter verwendet werden. Diese Ausführungen beziehen sich auf den Spezialfall, dass die Drehachse mit der vertikalen oder der horizontalen Symmetrieachse der Detektoren 2 übereinstimmt. Für den allgemeinen Fall können anhand der Verschiebung des Schattens in Zeilen- und Spaltenrichtung relativ zum Schatten bei senkrechter Einstrahlung 9 die Koordinaten des Eingangsstrahls parallel zum Detektor 2 angegeben werden. Der Winkel zwischen Einfalls- und Detektorebene kann mit der folgenden Gleichung ermittelt werden, wenn für Δs der Abstand des Schattens zu der Position des Schattens bei senkrechtem Einfall eingesetzt wird: $\alpha -\frac{\mathrm{\Delta }s}{h}$

  
• Damit kann auch die dritte Komponente des Vektors, der die einfallende Strahlung 9 beschreibt, angegeben werden. Die Richtung der Strahlungsquelle kann eindeutig rekonstruiert werden.
• Nun werden zwei Methoden zur Rekonstruktion des Einfallswinkels anhand der Schatten eines ringförmigen Filters auf dem Sensor diskutiert.
• Die erste Methode ist die Winkelbestimmung anhand von Gaußfits mit ringförmigem Filter.
• Eine Möglichkeit, den Einfallswinkel, für den Spezialfall, dass die Drehachse mit der vertikalen Symmetrieachse des Detektors 2 zusammenfällt, zu bestimmen, besteht darin, die Verschiebung des Schattens anhand des Einbruchs in der Gesamtanzahl an Ereignissen pro Spalte zu charakterisieren. Dazu werden, wie bereits im Fall der Zinn-Kugel, Gaußfunktionen an die Spaltenprojektion der Counts gefittet. Dies ist für die oben genannten, beispielhaften Abmessungen für Einfallswinkel zwischen ca. -60° und -20°, sowie von ca. +20° bis +60° möglich. Unter einem betragsmäßig kleineren Winkel als etwa 20° ist bei dem gewählten Radius kein klarer Schatten erkennbar, an dessen Projektion eine Gaußfunktion gefittet werden kann. Da sich, wie in 3 skizziert, für zunehmend negative Winkel der Schatten der rechten Hälfte des Rings über den Detektor 2 schiebt, und für positive der Schatten der linken Hälfte des Rings, muss zwischen positiven und negativen Einfallswinkeln unterschieden werden, um eine eindeutige Aussage treffen zu können.
• Unter zu Hilfenahme trigonometrischer Formeln und im Fall paralleler Strahlen kann ein Zusammenhang zwischen der Summe h aus Drahtradius und Abstand zwischen Ring und Sensor, der Lage des Schattens bei senkrechtem Einfall s₀ und der Position s des Schattens für Strahleinfall unter dem Winkel α angegeben werden (siehe 4). Wie auch bei dem kugelförmigen Absorber 12 wird die Verschiebung des Schattens des Zinn-Rings durch die Funktion (1) des Einfallswinkels α beschrieben.
• Im Fall negativer und positiver Einfallswinkel beträgt h= 1.75 mm =7.95 Pixel 8 im genannten Beispiel. Da sich die Punkte auf dem Zinn-Ring, von denen die Schatten auf den Detektor 2 geworfen werden, für positive und negative Einfallswinkel ändern, ist die Variable s₀ von der Drehrichtung abhängig (siehe 4). Im Fall negativer Einfallswinkel entspricht s₀ der Summe aus dem Drahtradius r_dr, dem Ringinnenradius r_in und der halben Detektorlänge d, was im Beispiel 18.22 Pixel 8 ergibt. Für Drehungen in positive Richtung ist s₀ um die Summe aus dem Innendurchmesser des Rings und dem Drahtdurchmesser, also 4.5 mm=20.45 Pixel 8, kleiner und beträgt -2.23 Pixel 8. Auch in diesem Fall können die Parameter der Funktion f(α) durch entsprechende Fits an Messungen bei unterschiedlichen Einfallswinkeln bestimmt werden oder alternativ die bekannten, vermessenen Abmessungen verwendet werden. Analog zum Fall des kugelförmigen Absorbers 12 kann auch in diesem Fall durch Umstellen der Gleichung eine Funktion für den Einfallswinkel α in Abhängigkeit der Lage des Schattens bestimmt werden. In diesem Fall ergeben sich aufgrund der unterschiedlichen Lage des Schattens bei senkrechtem Einfall zwei verschiedene Bestimmungsgleichungen, jeweils eine für positive sowie eine für negative Einfallswinkel. Dieses Verfahren ist zur Bestimmung des Einfallswinkels von Strahlung 9 geeignet, bei der die x- (Spalten) oder die y- (Zeilen) Komponente des beschreibenden Vektors verschwindet. Anderenfalls versagt es. Eine weitere Methode zur Winkelbestimmung, die auch für allgemeinere Einfallsrichtungen angewendet werden kann, wird im Folgenden diskutiert.
• Zur Winkelbestimmung anhand der Verschiebung des Schattenmittelpunkt ist Folgendes zu sagen: Unter der Annahme, dass es sich bei der auf den Detektor 2 treffenden Strahlung, aufgrund des großen Abstands zur Quelle, um Parallelstrahlen handelt, ist der Schatten des Zinn-Rings auf dem Sensor ein Kreis. Mithilfe der Ausschnitte des Schattens auf dem Sensor, den der Ring wirft, kann der gesamte kreisförmige Schatten des Absorbers 12 rekonstruiert werden. Hierzu kann beispielsweise die folgende Funktion an das Schattenfragment gefittet werden: $$\begin{array}{l}f\left(A,m_x,m_y,r_D,r_G\right)\\ =-A\cdot \text{exp}\left(-\frac{{\left(\sqrt{{\left(x-m_x\right)}^2+{\left(y-m_y\right)}^2-|r_D}\right)}^2}{2r_G^2}\right)\end{array}$$

  
• Sie beinhaltet die Amplitude A des Einbruchs der Anzahl an Counts im Kernschattenbereich, die Lage des Mittelpunkts des kreisförmigen Schattens mit den Koordinaten m_x (in Spaltenrichtung) und m_y (in Zeilenrichtung), den Radius r₀ des Kreises durch den schattenintensivsten Bereich und die Breite des Schattens r_σ. Anstatt einen Offset an die Funktion zu addieren, wird vor dem Fit der Median der Matrix von den Daten abgezogen.
• Der Kreismittelpunkt ist, analog zum Schattenmittelpunkt des Kugelschattens, sensitiv gegenüber einer Änderung des Einfallswinkels. Für den Fall, dass die Drehachse parallel zur Zeilenrichtung verläuft, ändert sich nur der Spaltenwert des Mittelpunkts (m_x) mit dem Winkel, dessen Zeilenposition (m_y) bleibt hingegen gleich. Die Lage des Mittelpunkts in Spaltenrichtung ist (siehe 5) durch die folgende Funktion des Einfallswinkels α gegeben: h(α) - tan(α) · h + m_o
• Hierbei bezeichnet h erneut den Abstand zwischen Ring und Detektor 2, addiert mit dem Drahtradius, und mo die Spaltenkoordinate des Mittelpunkts bei senkrechtem Einfall.
• Die Gleichung zur Berechnung des Einfallswinkels bei bekannter Spaltenposition des Schattenmittelpunkts m_x lautet dementsprechend: $\mathrm{\alpha =}\text{arctan}\left(\frac{m_x-m_D}{h}\right)$

  
• Dieses Vorgehen ermöglicht es, die Einfallsrichtung beliebig gerichteter Strahlen zu rekonstruieren. Analog zur Verschiebung des Kugelschattens kann die Verschiebung des Kreismittelpunkts in Spalten- bzw. Zeilenrichtung herangezogen werden, um die Einträge des Richtungsvektors der einfallenden Strahlen in Spalten- und Zeilenrichtung zu bestimmen. Der Winkel zwischen Detektor- und Einfallsebene kann wiederum durch Ersetzen des Zählers in Gleichung (5) mit dem Abstand des ermittelten Schattenmittelpunkts zu jenem bei einem Einfallswinkel von 0° bestimmt werden.
• Durch Kombination eines ringförmigen und eines kugelförmigen Filters kann eine Rekonstruktion der Einfallsrichtung über einen weiteren Bereich als im Fall der einzelnen Filter gelingen. Dazu wird die Kugel im Mittelpunkt des Rings platziert und die Abmessungen beider Absorber 12 so gewählt, dass der Schatten des Rings auf den Detektor 2 fällt, sobald der Kugelschatten nicht mehr auf dem Detektor 2 zu erkennen ist. Zur Berechnung der benötigten Maße können die ermittelten Bestimmungsgleichungen (2) und (5) herangezogen werden. Außerdem ist der Filter möglichst nahe über dem Detektor 2 zu platzieren.
• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Patentliteratur
• DE 102019003490 [0001]
• DE 202014005506 U1 [0003, 0151, 0152, 0153, 0155, 0186]
• EP 3220166 B1 [0003]
• EP 1984753 [0175, 0194]
• Zitierte Nicht-Patentliteratur
• „A Hybrid Pixel 8 Detector ASIC with Energy Binning for Real-Time, Spectroscopic Dose Measurements‟, Mid Sweden University Doctoral Thesis 128, ISSN 1652-893X, ISBN 978-91-87103-20-9 [0169]

Claims (13)

1. Vorrichtung (1) zur Erfassung einer auf eine Augenlinse auftreffenden Strahlungsdosis in Echtzeit aufweisend eine aktive Detektor-Einrichtung (2) zur Detektion von ionisierender Strahlung mit mindestens einem Sensor-Element (3).
2. Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Abschwächung der mittels des mindestens einen Sensor-Elements (3) zu erfassenden Strahlung für Strahlung mit Photonenenergien im Bereich von 5 keV bis 150 keV einen Transmissionsgrad von höchstens 70%, insbesondere höchstens 50% aufweist.
3. Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (4) zur Abschwächung der mittels des mindestens einen Sensor-Elements (3) zu erfassenden Strahlung für Strahlung im sichtbaren Bereich einen Transmissionsgrad von mindestens 70%, insbesondere mindestens 85%, aufweist.
4. Vorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (4) zur Abschwächung der mittels des mindestens einen Sensor-Elements (3) zu erfassenden Strahlung austauschbar ist.
5. Vorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektor-Einrichtung (2) mindestens zwei Sensor-Elemente (3) aufweist.
6. Vorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensor-Element (3) jeweils eine Mehrzahl von Sensor-Pixeln (8) aufweist, wobei es insbesondere jeweils mindestens zwei Teilmengen von Sensor-Pixeln (8) unterschiedlicher Größe und/oder Abmessungen aufweist.
7. Vorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektor-Einrichtung (2) mindestens ein Filter- (11) und/oder Absorber-Element (12) aufweist, wobei das Absorber-Element (12) kugelförmig, kegelförmig, quaderförmig, insbesondere würfelförmig, hohlzylinderförmig, hohlquaderförmig, mit einer Öffnung, insbesondere torusförmig, ringförmig oder hohlkugelhalbschalenförmig mit Öffnung, oder als Anordnung von Stäbchen ausgebildet ist.
8. Vorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Auswerte-Einheit (15) zur Auswertung der erfassten Strahlungsdaten, insbesondere wobei die Detektor-Einrichtung (2) und die Auswerte-Einheit (15) auf einer gemeinsamen Leiterplatte (16) angeordnet sind, oder wobei die Auswerte-Einheit (15) in die Halte-Einrichtung (7) integriert ist.
9. Vorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektor-Einrichtung (2) reversibel abnehmbar mit einer Halte-Einrichtung (7) verbunden ist.
10. Verwendung einer Vorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche zur Ermittlung einer tatsächlich auf die Augenlinse eines Nutzers auftreffenden Strahlungsdosis, insbesondere in der interventionellen Radiologie, Neurochirurgie, Orthopädie, Unfallchirurgie oder Herzchirurgie.
11. Schutzvorrichtung (20), insbesondere Schutzbrille (5), zum Schutz der Augenlinse eines Nutzers vor auftreffender Strahlung aufweisend 11.1. ein Mittel (4; 21) zur Abschwächung von in einer bestimmten Auftreffrichtung auf eine Augenlinse auftreffender Strahlung (9) in einem vorbestimmten Wellenlängenbereich und 11.2. eine Vorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9.
12. Verfahren zur Ermittlung einer auf eine Augenlinse eines Nutzers auftreffenden Strahlungsdosis dadurch gekennzeichnet, dass eine tatsächliche Strahlungsdosis hinter einer Strahlenschutzbrille erfasst oder approximiert wird, wobei zur Simulation der Wirkung einer bestimmten Strahlenschutzbrille (5) eine entsprechende Schutzbrillenattrappe (6) bereitgestellt und vor einer Detektor-Einrichtung (2) angeordnet wird, oder. wobei die Wirkung einer bestimmten Schutzbrille (5) rechnerisch berücksichtigt wird.
13. Verfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelte Strahlungsdosis nutzerspezifisch in einer Speichereinheit gespeichert wird.

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