DE19506798C2 - Vorrichtung zur Digitalisierung von röntgenologischen Speicherfolienbildern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung von Röntgenbildern und zur Auslesung von Speicherfolienbildern mit einer Detektormatrix, in deren Richtung die Speicherfolie mit Hilfe einer Andruckvorrichtung drückbar ist, und mit ei­ ner Beleuchtungsvorrichtung zur Folienanregung, durch welche das stimulierte Folienbild auf der Detektormatrix abgebildet wird.

In der Röntgentechnik ist es bekannt, Röntgenbilder auf Spei­ cherfolien zu erzeugen. Zum Auslesen eines solchen Röntgen­ bildes kann die Speicherfolie mit Hilfe eines Laserstrahles abgetastet werden, wodurch die Bildinformation in entspre­ chende elektrische Signale gewandelt wird. Derartige Folien­ abtaster sind jedoch relativ aufwendig. Eine Vorrichtung die­ ser Art ist in EP 0 299 813 A1 beschrieben.

In US 4 922 103 ist ein Leser für Speicherleuchtstoffolien beschrieben, bei dem ein zeilenförmiger Sensor das durch An­ regung der Speicherleuchtstoffolie ausgesandte Licht in elek­ trische Signale umwandelt. Hierzu wird er über die Speicher­ leuchtstoffolie bewegt. Der Sensor kann aus a-Si : H-Material bestehen. Hinsichtlich der Anfertigung von Röntgenaufnahmen ist diesem Dokument nichts entnehmbar.

Schließlich ist in US 5 059 794 ein Röntgenbildwandler be­ schrieben, bei dem ein photoelektrischer Wandler aus Halblei­ termaterial vorgesehen ist, der beleuch­ tet wird. Hinsichtlich der Auslesung der Informationen einer Speicherleuchtstoffolie ist diesem Dokument nichts entnehm­ bar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Digitalisierung von Speicherfolienbildern zu schaffen, die einfach aufgebaut ist und weitgehend von den Komponenten eines ohnehin vorhandenen Röntgengerätes Gebrauch macht. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung sollen auch Röntgenbilder mit Hilfe eines lichtelektrischen Wandlers angefertigt werden können.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Patentanspruches 1.

Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprü­ chen.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von vier in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

In der Fig. 1 stellen die Pfeile 1 die Röntgenstrahlung dar, die auf einem Szintillator 2 auftrifft, hinter dem eine a-Si : H-Detektormatrix 3 liegt. Die Detektormatrix 3 ist auf einem Glassubstrat 4 aufgebracht, das mit Hilfe einer Faser­ optik 5 an einer Glas-Gegenplatte 6 optisch angekoppelt ist. Zwischen der Gegenplatte 6 und einer Glas-Andruckplatte 7 ist ein Schlitz 8 freigelassen, in den eine Speicherfolie 9 ein­ geschoben werden kann. Zur Auslesung der Information der Speicherfolie 9 sind Laser-Leuchtdioden 10 vorgesehen.

Ein ohnehin vorhandenes Röntgengerät mit der a-Si : H-Detektor­ matrix ist so gestaltet, daß der Bildwandler/Bildrechner in den Zeiten ohne Patientenverkehr zur Auslesung von Speicher­ folienaufnahmen mit verwendet werden kann.

Dazu dient der Schlitz 8, in den man eine Kassette mit der Speicherfolie 9 einstecken kann oder in den die Speicherfolie 9 aus der Kassette übernommen wird, so daß die Speicherfolie 9 zwischen der Andruckplatte 7 und der Detektormatrix 3 zu liegen kommt. Die Andruckplatte 7 wird nicht nur zum Rückset­ zen, sondern auch zur optischen Anregung (Rot, Infrarot) der Speicherfolie 9 während eines Belichtungsfensters benutzt, auf die hin das latente Speicherbild (UV, Blaulicht) abge­ rufen wird.

Die Fig. 1 setzt eine Speicherfolie 9 mit transparentem Trä­ germaterial voraus. Streuung des Anregungslichtes beeinflußt die Ortsauflösung nicht, weil sie bei homogener Lichtanregung über der ganzen Speicherfolie 9 vom Aufbau der a-Si : H-Detek­ tormatrix 3 bestimmt wird.

Die Lichtplatte 11 enthält ein Flächenarray von LED- oder Laserdioden 10. Laserdioden haben die spektrale Reinheit, die zur Unterscheidung von Anregungslicht und stimuliertem Nutz­ licht notwendig ist und haben eine Bündelung, die eine etwa homogene Beleuchtung einer Fläche nach Fig. 1 erlaubt. Alter­ nativ kann mit LEDs und einem UV- oder Blaulicht-Sperrfilter 12 vor der Speicherfolie 9 nach Fig. 2 gearbeitet werden. Das divergente Lichtbündel der Dioden 10 wird durch ein Linsen­ array 13 in ein Parallel-Lichtstrahlbündel zur Anregung der Speicherschicht umgewandelt.

Vom Licht der Dioden 10 wird UV- oder Blaulicht aus der Spei­ cherfolie 9 angeregt, das auf die a-Si : H-Schicht abgebildet wird.

Zwischen der Speicherfolie 9 und der a-Si : H-Detektormatrix 3 kann ein UV- oder Blaulicht-Durchlaßfilter eingesetzt werden, um das Anregungslicht der Dioden 10 zu unterdrücken. Dieses Filter muß für den normalen Röntgenbetrieb unwirksam sein, um die optische Rücksetzung der Detektormatrix 3 zwischen auf­ einanderfolgenden Bildern zu gewährleisten. Dies kann auf folgende Weise realisiert werden:

• a) Wenn die Kassette bei Folienauslesung eingeschoben bleibt, ist das Filter Bestandteil der Kassette und wird mit der Entnahme der Kassette entfernt.
• b) Wenn nur die Speicherfolie 9 eingeschoben wird, kann die Trägerschicht der Folie als Filter ausgebildet sein. Die Folie wird dann mit dem Träger auf der Seite der Detek­ tormatrix 3 eingeschoben.
• c) Eine aufrollbare Filterfolie kann wie ein Fensterrollo ein- und ausgeschoben werden.
• d) Bei blauem Nutzlicht können neben den Rotlicht-Dioden 10 Blaulicht-Dioden angeordnet sein, die zur Rücksetzung eingeschaltet werden. Dies ist besonders gut in einer Verbindung mit der Ausführung nach Fig. 5 realisierbar. Hier wird das Anregungslicht (rot) schräg auf die Spei­ cherfolie 9 gerichtet, so daß der Platz für senkrechtes Blaulicht erzeugende Dioden 10 frei ist. Das UV- bzw. Blaulicht-Sperrfilter muß in dieser Kombination vermieden werden. Blaulicht wird aber nur schwach von der Rotlicht- Diode abgestrahlt und trifft nicht im Auslesebereich auf (nur Streuanteile). Entweder kann ein Filter dann ganz entfallen oder es werden Rotlicht-Laserdioden eingesetzt.

Ein Sensor am Eingang des Schlitzes 8 erkennt das Einführen einer Kassette und unterbricht den normalen Betriebsmodus und sperrt den Röntgengenerator. Ein Lichtblitz zur Rücksetzung wird ausgelöst.

Wenn ein weiterer Sensor am Ende des Schlitzes 8 die voll­ ständige Einführung der Kassette erkennt, wird auf den Mode "Folienlesung" umgeschaltet. Die Andruckplatte 7 wird be­ tätigt, um die Speicherfolie 9 plan an die Gegenplatte 6 zu drücken und zu fixieren. Die a-Si:H-Pixeldioden werden ge­ laden. Es folgt der Belichtungsblitz so wie sonst der Rönt­ genpuls und die Auslesung der Bildinformation. Nach vollstän­ diger Auslesung wird die Lichtplatte 11 nochmals so lange eingeschaltet, bis Restinformation von der Speicherfolie 9 sicher gelöscht ist und anschließend gibt die Andruckplatte 7 die Kassette zur Entnahme wieder frei. Nach Entnahme schaltet das Gerät in den Zustand vor Einschieben der Kassette.

Wie für andere Moden werden Dunkel- und Gainbilder abgespei­ chert, um die üblichen Korrekturen vornehmen zu können. Das Gainbild entsteht aus einem Folienbild mit Röntgenstrahlung ohne Objekt und Dunkelbildern. Bei z. B. thermischen Instabi­ litäten der Lichtverteilung auf der Lichtplatte 11 können in den Zeiten ohne eingelegte Speicherfolie 9 immer wieder Hell­ bilder von der Lichtplatte 11 gemacht werden, wenn eine der Lösungen a, b, c mit entfernbarem Blau-Durchlaßfilter (Rotsperre) gewählt wurde. Der Quotient zum Hellbild von einer homogen belichteten Speicherfolie liefert ein aktuelles Korrekturmaß für das Gainbild.

Die Bildqualität hängt von der optischen Übertragung auf das a-Si:H und der Auflösung des a-Si:H selbst ab. Es kommt also in erster Linie ein Radiographie-Panel mit geeigneter Grenz­ auflösung in Frage.

Um Reflexionen von den Grenzschichten der Gläser zu vermei­ den, werden optisch gleichartige Materialien (optische Anpas­ sung) eventuell mit Öl in der Ankoppelschicht oder Anpaß­ schichten eingesetzt.

Um eine Abtastung mit höherer (vorzugsweise doppelter) Orts­ auflösung zu ermöglichen, kann die vierfache Auslesung nach Verschiebungen (um die halbe Rasterweite) in vier Positionen und Zusammensetzung des Bildes im Rechner erreicht werden. In der Lösung nach Fig. 3 wird eine mechanische Verschiebung der Speicherfolie 9 mit deren Halterung vorgeschlagen (Ölkopplung zwischen den Scheiben). Dabei müssen Auslesungen (vier bei Auflösungsverdoppelung) bei eingelegter Speicherfolie 9 ge­ macht werden, die im Normalbetrieb jeweils optische Rückset­ zungen der a-Si:H-Dioden erfordern. Für die erste Auslesung kann die Rücksetzung vor dem Einschieben einer Speicherfolie 9 erfolgen. Für die weiteren wird als erste Möglichkeit vor­ geschlagen, durch lange Zeit zwischen den Auslesungen die Selbstentladung der Dioden zu nutzen.

Eine zweite Möglichkeit zur schnelleren Rücksetzung besteht in einer kapazitiven Rücksetzung. Das z. B. anfänglich bei 0 V liegende Potential der Sensorelektroden oder der Abschirmung auf dem Szintillator 2 wird in wenigen µs z. B. auf 500 V an­ gehoben/abgesenkt. Bei einem Verhältnis der Koppelkapazität Sensor/a-Si : H-Diode zur Diodenkapazität selbst von ca. 500 V bedeutet dieser Spannungssprung eine Spannungsänderung von 1 V an der a-Si : H-Diode und damit zumindest eine Möglichkeit einer erneuten Auslesung und bei höheren Spannungen eine Rücksetzung durch Erreichen der leitenden Phase der Diode. Eine Rücknahme des Potentials auf 0 V ist erst nach der vier­ ten Auslesung möglich, um eine Rückladung zu vermeiden. Für die nächste Auslesung ist das Potential also abermals um 500 V aufzustocken. Da dies nur drei Bilder betrifft, bleibt man bei ca. 1500 V maximaler Spannung an der Elektrode.

Wird wegen der Ähnlichkeit der Bilder die Rücksetzung durch einen Auslesepuls ausreicht, kann in einer weiteren, dritten Alternative mit ansteigender Höhe der Auslesepulse bearbeitet werden. Wenn nur vier Bilder zu lesen sind, reicht eine drei­ malige Anhebung.

Teilauslesungen der Speicherfolie sind möglich bei entspre­ chender Dosierung des Anregungslichtes. Wenn bekannt ist, mit welcher Systemdosis die Röntgenbelichtung gemacht wurde (Ko­ dierung auf Folie), kann eine geregelte Einstellung z. B. mit­ tels elektrischer Sensoren realisiert werden, die es erlau­ ben, die Anregungsbelichtung nach Erreichen eines Sollwertes der Auslesung (z. B. 25%) abzuschalten. Dabei wird vorzugswei­ se das ganze Bild, nicht nur die Dominante bewertet. Die Lichtstärke der Lichtplatte 11 wird durch die Einschaltdauer und durch geänderten Diodenstrom eingestellt.

Der Schlitz 8 für die Kassette erfordert eine Seite des Pa­ nels ohne Zuleitungs-Flachbänder (mit ICs). Dies kann bei vier aneinandergesetzten Teilpanels erreicht werden, wenn die Auswahlleitungen für die Ansteuerung der Zeilen von einem Pa­ nel zum Nachbarn durch Bonddrähte miteinander verbunden wer­ den, so daß die Ansteuerung von einer Seite aus ausreicht. Wenn etwas mehr Platz als auf der Zuführungsseite des Filmes zur Verfügung steht, könnten alternativ die Ansteuer-ICs ho­ rizontal auf der Höhe der a-Si:H-Schicht gehalten werden und es müßten nur noch wenige Steuerleitungen seitlich um den Schlitz 8 nach unten geführt werden. Letztere Möglichkeit be­ steht wegen der Parallel-Serienwandlung auch auf der Seite der Auslesung.

Die Funktion der Andruckplatte kann z. B. durch elektrostati­ sche Aufladung der Speicherfolie 9 und/oder Gegenplatte 6 er­ setzt werden. Die Speicherfolie 9 haftet dann wie durch Rei­ bungselektrizität aufgeladenes Papier.

Um die Trennung von anregendem (rotem) und angeregtem (blau­ en) Licht nicht nur durch ein Filter zu machen, kann man einen schrägen Einfall des Anregungslichtes 16 nach Fig. 4 wählen. Dazu sind die Dioden 10a (rot) neben der optischen Achse der Linsen 13 angeordnet. Nur eine Zeile von Dioden 10b (blau) mit rechteckigen Linsen ist eingeschaltet, so daß aus­ zulesendes Nutzlicht 17 (blau) an anderer Stelle auf die a-Si : H-Schicht trifft, als das restlich durchgelassene An­ regungslicht der Dioden 10a (rot). Die Anordnung läßt sich nun so betreiben, daß nur die Zeilen ausgelesen werden, die vom Nutzlicht bereits voll beleuchtet sind. Anschließend wird die nächste Zeile der Dioden 10b kurz eingeschaltet und es werden wieder nur einige Zeilen des a-Si : H ausgelesen. Unge­ wollt durchgehendes Stimulationslicht trifft nur auf bereits ausgelesene Zeilen des a-Si : H, wo Rücksetzung erlaubt und er­ wünscht ist.

In der Kombination mit kapazitiver Dosismessung wird in die­ sem Zusammenhang vorgeschlagen, die Sensorelektroden entspre­ chend den Auslesestreifen zeilenförmig abgreifbar zu gestal­ ten. Damit kann vermieden werden, daß restliches Anregungs­ licht zum Dosis-Meßsignal beiträgt.

Die Fig. 4 zeigt unten die Kombination mit Blaulicht-Dioden 10b zur Rücksetzung des a-Si : H bei dauernd vorhandenem Tren­ nungsfilter (UV-Durchlaßfilter), aber ohne UV- oder Blau­ licht-Sperrfilter. Wie oben bereits gesagt: Das UV- bzw. Blaulicht-Sperrfilter muß in dieser Kombination vermieden werden. Blaulicht wird aber nur schwach von den Rotlicht- Dioden 10a abgestrahlt und trifft nicht im Auslesebereich auf (nur Streuanteile). Entweder kann ein Filter dann ganz ent­ fallen, oder es werden Rotlicht-Laserdioden eingesetzt.

Um eine vollflächige Lichtleiterplatte zu vermeiden, kann die streifenförmige Auslesung auch mit einer streifenförmigen Lichtleiteroptik verbunden werden, die bei eingeführter Spei­ cherfolie mechanisch verschoben wird. Die Zuordnung Folie a- Si : H bleibt dabei erhalten.

Claims (10)

1. Vorrichtung zur Erzeugung von Röntgenbildern und zur Aus­ lesung von Speicherfolienbildern mit einer a-Si : H-Detektor­ matrix (3), in deren Richtung die Speicherfolie (9) mit Hilfe einer Andruckvorrichtung (7) drückbar ist, und mit einer Be­ leuchtungsvorrichtung (10, 13) zur Folienanregung, durch wel­ che das stimulierte Folienbild auf der Detektormatrix (3) ab­ gebildet wird, wobei Röntgenbilder auf der Detektormatrix (3) erzeugbar sind und die Andruckvorrichtung (7) auf der der Eintrittsseite für die Röntgenstrahlung (1) abgewandten Seite der Detektormatrix (3) angeordnet und lichtdurchlässig ausge­ bildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der eine Lichtleiter­ platte (5) zur Abbildung des Folienbildes auf der Detektor­ matrix (3) vorhanden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der eine Relativ­ bewegung zwischen der Speicherfolie (9) und der Detektorma­ trix (3) vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Auslesung in verschobenen Positionen der Detektormatrix (3) erfolgt und ein Bild in einem Rechner erzeugt wird.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der das Anregungslicht (16) unter einem von 90° abweichenden Winkel auf die Speicherfolie (9) gerichtet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der eine Lichtplatte (11) zur Beleuchtung der Detektormatrix (3) vor­ gesehen ist, wobei die Lichtplatte (11) ein Flächenarray von Leuchtdioden (10) enthält.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der zwi­ schen dem Raum für die Speicherfolie (9) und der Detektor­ matrix (3) ein Filter zur Unterdrückung des Anregungslichtes eingesetzt ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der die Rücksetzung der Detektormatrix (3) kapazitiv erfolgt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der die Rücksetzung der Detektormatrix (3) durch Auslesepulse er­ folgt, deren Potential in wenigen µs angehoben wird.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der die Auslesung mit einer streifenförmigen Lichtleiteroptik er­ folgt, die mechanisch verschoben wird.