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Einrichtung zur automatischen Bestimmung bzw. Begrenzung der Belichtungszeit
von Röntgenaufnahmen Zur automatischen Bestimmung und vorzugsweise auch Begrenzung
der Belichtungszeit von Röntgenaufnahmen sind bereits Einrichtungen mit einer strahlenempfindlichen,
z. B. eine Photozelle oder eine Ionisationskammer enthaltenden Anordnung bekannt,
welche von der durch das aufzunehmende Objekt hindurchgegangenen Strahlung beeinflußt
wird. Bei den mit einer Photozellenanordnung als Meßorgan arbeitenden Belichtungsautomaten
wird als Photozelle meist ein sogenannter Photomultiplier verwendet, der von dem
Licht beeinflußt wird, welches die durch das aufzunehmende Objekt hindurchgegangene
Röntgenstrahlung auf einer Fluoreszenzschicht erzeugt. Diese mit einer Photozellenanordnung
arbeitenden Belichtungsautomaten haben sich insbesondere wegen ihrer Unempfindlichkeit
und Unabhängigkeit von äußeren Einflüssen, wie Temperatur und Feuchtigkeit, sowie
wegen ihrer Anpassungsfähigkeit besonders auf dem Gebiete der Röntgenschirmbildphotographie
eingeführt. Sie sind im Prinzip so aufgebaut, daß die Röntgenstrahlen nach Durchdringen
des aufzunehmenden Objektes und der den Aufnahmefilm enthaltenden Kassette einen
Leuchtschirm erregen, dessen Helligkeit von der Photozellenanordnung gemessen wird.
Der erzeugte Photostrom dient zur Auslösung eines Schaltvorganges, durch den die
Röntgenaufnahme beendet wird. Infolge der strahlenqualitätsabhängigen Absorption
in der Kassette, den Verstärkerfolien und dem Aufnahmefilm erfüllt diese bekannte
Anordnung im gesamten Spannungsbereich der Diagnostik nicht die Forderung nach Unabhängigkeit
der mittleren Schwärzung von Röhrenspannung und Objektstärke. Zur Beseitigung dieses
Nachteiles ist schon eine Art Organautomatik bekanntgeworden, bei welcher jeder
Aufnahmeart ein begrenzter Spannungsbereich und eine bestimmte Empfindlichkeit des
Belichtungsautomaten zugeordnet wird. Die Wahl des betreffenden Organs erfolgt über
ein Drucktastensystem. Diese Anordnung hat jedoch den schwerwiegenden Nachteil,
daß die für den Röntgenologen wichtige Freizügigkeit in der Wahl der Aufnahmebedingungen
beträchtlich eingeschränkt wird.
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Für die Abhängigkeit der Schwärzung von der Objektstärke und von der
Strahlenhärte sind zwei Faktoren entscheidend, nämlich die Streuung, die mit dem
Objektvolumen und der Strahlenhärte steigt, und die Absorption. Allgemein gilt,
daß sich der Einfluß der Streuung mit zunehmendem Abstand des Meßorgans von der
Filmebene sowie mit größer werdendem Volumen der Meßkaminer verstärkt, während der
Absorptionseinfluß um so größer wird, je mehr absorbierendes Material sich zwischen
dem Aufnahmefilm und der aus dem Leuchtschirm und der Photozellenanordnung bestehenden
Abtasteinrichtung befindet. Auf Grund dieser Erkenntnisse ist ein Belichtungsautomat
entwickelt worden, bei dem unmittelbar die auf einem durchscheinenden Träger aufgegossene
Rückfolie der Aufnahmekassette von der Photozellenanordnung abgetastet wird. Diese
Anordnung erfüllt die Forderung nach größter Annäherung des Meßorgans an die Aufnahmefilmebene
und nach kleinstem Meßvolumen in fast idealer Weise. Als Absorptionsmedium zwischen
dem Film und der Abtasteinrichtung bleibt nur noch die Rückfolie übrig, die jedoch
als Absorptionskörper auch nicht voll wirksam ist, da sie ja selbst abgetastet wird.
Trotz der guten praktischen Erfahrung mit diesem Belichtungsautomaten bei Lungenaufnahmen
bereitet die Übertragung dieses Prinzips auf andere Aufnahmearten, z. B. Magenaufnahmen,
Aufnahmen mit Buckyblende usw., insofern Schwierigkeiten, als eine besondere Rückfolie
und Spezialkassetten benötigt werden; denn die der Röntgenstrahlenquelle abgewandte
Kassettenwand muß einen während der Aufnahme freizugebenden lichtdurchlässigen Teil
aufweisen, damit die Rückfolie die dahinderliegende Photozellenanordnung beeinflussen
kann.
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Um diese besondere Rückfolie und den Durchbruch in der Rückwand der
Kassette zu vermeiden, hat man schon als Strahlenmeßvorrichtung eine Ionisationskammer
zwischen Objekt und Kassette angeordnet. Die Erfindung schlägt dagegen einen Weg
vor, um eine universelle Anwendung eines mit einer Photozellenanordnung arbeitenden
Belichtungsautomaten bei Unabhängigkeit der Schwärzung von Röhrenspannung und Objektivdicke
zu ermöglichen. Die Erfindung
betrifft demgemäß eine Einrichtung
zur automatischen Bestimmung bzw. Begrenzung der Belichtungszeit von Röntgenaufnahmen
mit einer Photozellenanordnung, die von dem Licht beeinflußt wird, das die durch
das aufzunehmende Objekt hindurchgegangene Röntgenstrahlung auf einer Fluoreszenzt'
erzeugt, wobei die die Photozellenanordnung beeinflussende Fluoreszenzschicht im
Strahlengang zwischen dem aufzunehmenden Objekt und der den Aufnahmefilm samt Verstärkungsfolien
enthaltenden Kassette vorzugsweise möglichst nahe an der Kassette angeordnet ist.
Erfindungsgemäß besitzt dabei die Fluoreszenzschicht eine Leuchtmasse vorzugsweise
auf der Basis Bleibariumsulfat oder ähnlicher Schwermetallsalze, deren Lichtausbeute
in anderer Weise von der Strahlenqualität abhängt als die der Vorderfolie, derart,
daß trotz der durch die Kassettenvorderwand und die Vorderfolie bewirkten Aufhärtung
die die Photozelle treffende Helligkeit unter allen Aufnahmebedingungen ausreichend
proportional der auf den Film einwirkenden und die Schwärzung erzeugenden Intensität
ist.
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Da bei der Einrichtung gemäß der Erfindung die Helligkeit der Fluoreszenzschicht
als Meßgröße dient und daher auch hier nicht von einem Meßvolumen gesprochen werden
kann, ist der Einfluß der Streustrahlung auf die Schwärzung ebenso gering wie bei
dem obenerwähnten, mit einer besonderen Rückfolie und mit Spezialkassetten arbeitenden
Belichtungsautomaten. Durch die Einrichtung gemäß der Erfindung werden also die
Nachteile der erwähnten bekannten photoelektrischen Belichtungsautomaten vermieden
und ein von der Qualität der Röntgenstrahlen unabhängiger konstanter Schwärzungswert
erzielt.
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Die Abb. 1 zeigt in rein- schematischer Darstellung ein Beispiel für
den prinzipiellen Aufbau einer Einrichtung gemäß der Erfindung. Mit 11 ist die Röntgenröhre,
mit 12 das aufzunehmende Objekt und mit 13 die Aufnahmekassette bezeichnet, die
in üblicher Weise eine Vorderfolie 14, eine Rückfolie 15 und dazwischen den Aufnahmefilm
16 enthält. Im Röntgenstrahlengang, der durch den gestrichelt eingezeichneten Zentralstrahl
angedeutet ist, ist zwischen dem Objekt 12 und der Kassette 13, vorzugsweise möglichst
nahe an der Kassette, eine die Photozelle 17 beeinflussende Fluoreszenzschicht 18
angeordnet, und zwar in einer flachen Kammer 19 aus möglichst wenig Röntgenstrahlen
absorbierendem Material. Die Fluoreszenzschicht besitzt eine Leuchtmasse auf der
Basis Bleibariumsulfat oder ähnlicher Schwermetallsalze, und ihre Dicke ist gleich
oder annähernd gleich der Schichtdicke einer gebräuchlichen Vorderfolie bemessen.
Die Kammer 19 ist in ihren Abmessungen etwa ebenso groß gestaltet wie die Kassette
13. An ihrem unteren Rand ist die Photozelle 17 angeordnet. Zur Vergrößerung der
Lichtausbeute ist die Fluoreszenzschicht 18 in der Kammer 19 schräg gestellt. Auf
diese Schrägstellung kann man verzichten und die die Photozelle 17 treffende Lichtintensität
durch nachstehend beschriebene Anordnung erhöhen.
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Die Fluoreszenzschicht wird auf der Innenseite der der Röntgenröhre
zugekehrten Wand der Kammer 19 angeklebt und wird mit einer eine Totalreflexion
der von der Fluoreszenzschicht ausgehenden Lichtstrahlen zur Photozelle ermöglichenden
Schicht, z. B. einer Platte aus unter dem Warenzeichen »Plexiglas« bekanntem Werkstoff,
bedeckt. Diese kann dann noch auf ihrer Rückseite mit einer dünnen Metallfolie,
z. B. Aluminiumfolie, versehen sein, um auch deren Reflexion zur Beeinflussung der
Photozelle auszunutzen. Statt einer Metallfolie kann man eine entsprechende Metallaufdampfung
auf der Plexiglasplatte vorsehen.
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Bei der Einrichtung gemäß der Erfindung ist es ebenso wie bei den
obenerwähnten bekannten Delichtungsautomaten nicht erforderlich, daß die Helligkeit
der gesamten Fläche der Fluoreszenzschicht zur Beeinflussung derPhotozellenanordnungherangezogenwird.
Es empfiehlt sich vielmehr, nur ein oder mehrere, vorzugsweise zwei oder drei Felder
der Fluoreszenzschicht zur Beeinflussung der Photozellenanordnung heranzuziehen,
wobei die übrige Fläche der Fluoreszenzschicht gegenüber der Photozellenanordnung
lichtundurchlässig abgedeckt wird. Dieses Prinzip beruht auf der bekannten Erkenntnis,
daß jede Röntgenaufnahme ein Feld oder eine Zone besitzt, die für die Qualität der
Aufnahme bestimmend ist. Dieses Feld bezeichnet man als Dominante. Vorzugsweise
werden bei der Einrichtung gemäß der Erfindung drei derartige Felder vorgesehen;
zwei seitlich angeordnete Meßfelder sind z. B. für Lungenaufnahmen a. p., Beckenaufnahmen
und Serienaufnahmen bestimmt, während ein zentral angeordnetes Meßfeld für Wirbelsäulenaufnahmen,
seitliche Lungenaufnahmen, Gallen- und Schädelaufnahmen bestimmt ist. Bei einer
Einrichtung gemäß der Erfindung ist die Herstellung dieser Dominanten verhältnismäßig
einfach, indem zur lichtundurchlässigen Abdeckung der nicht benutzten Leuchtfläche
ein auf die Fluoreszenzschicht aufgelegtes dünnes lichtundurchlässiges Blatt, z.
B. aus schwarzem Papier, verwendet wird, welches nur an den gewünschten Stellen
(Dominanten) z. B. durch Ausschneiden oder Ausstanzen entstandene Fenster aufweist.
Durch Auswechseln dieses Papierblattes gegen ein anderes, die Fenster an anderen
Stellen aufweisendes Papierblatt kann man sehr einfach die Lage der Felder oder
Dominanten auf der Gesamtfläche der Fluoreszenzschicht verändern.
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Bei der in Abb. 2 schematisch in einer Schnittzeichnung dargestellten
Ausführungsform für die Kammer 19 ist die Fluoreszenzschicht 18 auf der Innenseite
der der Röntgenstrahlenquelle zugekehrten Wand 20 der Kammer; 19 angeklebt.
Auf die Fluoreszenzschicht 18 ist ein dünnes Blatt schwarzes Papier 21 aufgelegt,
welches, wie oben beschrieben, an den beispielsweise drei Dominanten Fenster aufweist.
Statt des Papierblattes 21 kann man auch eine dünne Metallfolie mit entsprechend
angeordneten Fenstern auf die Fluoreszenzschicht 18 auflegen oder auf der Fluoreszenzschicht
eine entsprechende Metallaufdampfung vorsehen, in welcher die Dominanten ausgespart
sind. Die Rückwand 22 der Kammer 19 ist auf ihrer Innenseite mit einer dünnen Metallfolie
23 belegt, oder es ist auf sie ein entsprechender dünner Belag, z. B. Silberbelag,
aufgedampft. Es entsteht auf diese Weise in der Kammer 19 ein beidseitig reflektierender
Lichtschacht, wodurch die die Photozelle 17 beeinflussende Lichtintensität beträchtlich
erhöht wird. Wenn die Kammer 19 nur mit einer Dominante versehen wird, kann man
den Raum zwischen den Metallfolien oder Meallaufdampfungen 21 und 23 mit einer »Plexiglas«-Platte
ausfüllen, um die Tatalreflexion ausnutzen und damit die Lichtausbeute vergrößern
zu können. Werden dagegen zwei oder drei Dominanten vorgesehen, so müssen in der
Kammer 19 lichtundurchlässige Trennwände 24 aus Röntgenstrahlen nicht absorbierendem
Material derart angeordnet werden, daß die Photozelle 17 jeweils nur von einem Feld
(Dominante) der Fluoreszenzschicht 18 beeinflußt werden kann. Wie die Trennwände
24 ausgebildet und angeordnet werden können,
ist aus den Abb. 3
und 4 ersichtlich. Die Abb. 3 zeigt eine Aufsicht auf die Kammer 19, wobei angenommen
ist, daß die Rückwand 22 mit der Metallfolie bzw. Metallaufdampfung 23 entfernt
worden ist. Man sieht also in Abb. 3 eine Aufsicht auf die Metallfolie 21 (bzw.
die auf die Fluoreszenzschicht 18 aufgebrachte Metallaufdampfung) mit den drei lichtdurchlässigen
Feldern oder Dominanten 25, 26 und 27 und die vier Trennwände 24a bis 24d, durch
welche drei Lichtschächte für die drei Dominanten 25 bis 27 entstehen. Die beiden
außenliegenden Trennwände 24a und 24d können gegebenenfalls fortgelassen werden.
Wie aus Abb. 3 ersichtlich ist, verjüngen sich die drei Lichtschächte zweckmäßig
derart, daß die Lichtaustrittsöftnung jedes Schachtes den räumlichen Abmessungen
der Photozelle bzw. des Photomultipliers 17 entspricht. In dein dargestellten Ausführungsbeispiel
ist angenommen, daß nur eine Photozelle vorgesehen ist, die in der Kammer 19 derart
verschiebbar befestigt ist, daß sie wahlweise vor die Lichtaustrittsöfnung des einen
oder anderen bzw. dritten Lichtschachtes, also wahlweise in den Bereich der einen
oder anderen bzw. dritten Dominante gebracht werden kann. In der Abb. 3 steht die
Photozelle 17 im Bereich der Dominante 26; ihre beiden anderen möglichen Stellungen
im Bereiche der Dominanten 25 und 27 sind gestrichelt angedeutet. Zur Verschiebung
der Photozelle kann ein elektromotorischer oder hydraulischer oder auch ein Handantrieb
vorgesehen sein. Es ist aber auch möglich, im Bereich jeder der drei Dominanten
eine besondere Photozelle (oder Photomultiplier) anzuordnen und wahlweise immer
nur eine von ihnen zur Bestimmung bzw. Begrenzung der Belichtungszeit.heranzuziehen,
d. h. also, jeweils nur eine von. ihnen in den Steuerstromkreis einzuschalten. Eine
zweckmäßige Ausführungsform für die Trennwände 24 ist aus der Abb. 4 ersichtlich,
die einen Schnitt gemäß der strichpunktierten Linie A-B der Abb. 3 zeigt. Die Trennwände
24 haben im Querschnitt die Gestalt eines überall abgerundeten V und verjüngen sich
an den beiden Enden des V. Diese Ausbildung hat den Vorteil, daß sich die Trennwände
24 bei der Röntgenaufnahme auf dem Aufnahmefilm nicht irgendwie bemerkbar abbilden.
Die Trennwände 24 dienen gleichzeitig als Abstandshalter zwischen der mit der Metallfolie
23 versehenen Rückwand 22 und der auf der Vorderwand 20 der Kammer 19 aufliegenden
Fluorenszenzschicht 18 mit der die Dominanten 25 bis 27 aufweisenden Metallfolie
21.
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Wenn man wahlweise mit mehreren Dominanten, die an verschiedenen Stellen
der Fluoreszenzschicht liegen, arbeiten will, so kann dies auch ohne Anordnung von
Trennwänden 24 verwirklicht werden, indem man ein entsprechend langes lichtundurchlässiges
Band von der Breite der Fluoreszenzschicht verwendet, das oben und unten auf je
eine Rolle aufgewickelt ist und durch Drehen der Rollen an der Fluoreszenzschicht
- an deren Oberfläche (wie das Papierblatt 21 in Abb. 2) anliegend - vorbeigezogen
werden kann. In diesem Band sind an den verschiedensten Stellen Fenster ausgeschnitten,
die in der Laufrichtung des Bandes voneinander mindestens so weit (also mindestens
um die Höhe der Fluoreszenzschicht) entfernt sind, daß immer nur ein Fenster vor
der Fluoreszenzschicht liegt, die anderen Fenster sich in dem auf der oberen oder
bzw. und unteren Rolle aufgerollten Teil des Bandes befinden. Quer zur Laufrichtung
des Bandes werden die Fenster beliebig, je nach der gewünschten Lage der Dominanten,
angeordnet. Man benötigt bei dieser Ausführungsform nur eine Photozelle, die unverschiebbar
angeordnet ist. Die beiden Aufwickelrollen werden oberhalb bzw. unterhalb des oberen
bzw. unteren Randes der Fluoreszenzschicht 18 in der Kammer 19 befestigt und von
außen her gemeinsam in geeigneter Weise entsprechend drehbar gemacht. Der vor der
Fluoreszenzschicht befindliche Teil des Bandes liegt an der Stelle, an der das Blatt
21 in Abb. 2 liegt. Der Raum zwischen diesem Teil des Bandes und der Metallfolie
23 in Abb. 2 kann zur Ausnutzung der Totalreflexion mit einer »Plexiglas»-Platte
ausgefüllt werden, da sich ja jeweils nur ein Fenster (Dominante) vor der Fluoreszenzschicht
befindet. Es ist zweckmäßig, das Band nach Einstellung des gewünschten Fensters
an die Fluoreszenzschicht anzudrücken, was z. B. durch eine entsprechend bewegliche
Anordnung der Plexiglas«-Platte geschehen kann. Beim Bewegen des Bandes wird die
»Plexiglas«-Platte etwas von der Fluoreszenzschicht entfernt, so daß das Band bequem
durch den Zwischenraum zwischen Fluoreszenzschicht und »Plexiglas«-Platte hindurchgezogen
werden kann.