DE19842474A1 - Strahlungswandler, insbesondere eines Röntgendiagnostikgerätes - Google Patents

Abstract

Gemäß der Erfindung ist einer Leuchtschicht eine steuerbare Schicht und/oder einem Photodetektor eine steuerbare Schicht zugeordnet, die bei einer ersten Ansteuerung im wesentlichen strahlungsdurchlässig und bei einer anderen Ansteuerung im wesentlichen strahlungsundurchlässig ist.

Description

Strahlungswandler werden z. B. bei Röntgendiagnostikgeräten eingesetzt, um den beim Durchstrahlen eines Objektes mit Strahlung auf den Strahlungswandler treffenden Strahlenschat­ ten in elektrische Signale zu wandeln. Diese elektrischen Si­ gnale können in einer nachgeschalteten Signalverarbeitungs­ einrichtung verarbeitet und an einer Anzeigeeinrichtung als Bildsignale dargestellt werden. Als Strahlungswandler sind sowohl Röntgenbildverstärker als auch Festkörperdetektoren bekannt. Röntgenbildverstärker umfassen einen Eingangsschirm aus einem beispielsweise kalottenförmigen Substrat, auf dem eine Leuchtschicht sowie eine nachgeschaltete Photokathode angeordnet sind. Die Leuchtschicht wandelt auftreffende Strahlung in Licht, das von der nachgeschalteten Photokathode in Elektronen gewandelt wird. Durch eine Elektronenoptik wer­ den diese Elektronen auf einen Ausgangsschirm projiziert, der wiederum eine Leuchtschicht umfaßt, die auftreffende Elektro­ nen in Licht wandelt. Dem Ausgangsschirm ist ein Photodetek­ tor nachgeschaltet, der als CCD-Bildwandler oder als Fernseh­ kamera ausgeführt und der das vom Ausgangsschirm ausgehende Licht in elektrische Signale wandelt, die, wie bereits erläu­ tert, verarbeitet und an einer Anzeigeeinrichtung darstellbar sind.

Festkörperdetektoren weisen ebenfalls eine Leuchtschicht auf, die auftreffende Strahlung in Licht wandelt und der zumindest ein Photodetektor nachgeschaltet ist, der das auftreffende Licht in elektrische Signale wandelt. Häufig sind der Leucht­ schicht mehrere Photodetektoren, die in einer Matrix angeord­ net und als Photodioden ausgeführt sind, zugeordnet. Die auf­ grund des auftreffenden Lichtes von den Photodioden ableitba­ ren elektrischen Signale sind von einer dezidierten Elektro­ nik auslesbar, analog-digital wandelbar und von einer Signal­ verarbeitungseinrichtung als Bildsignale an einer Anzeigeein­ richtung darstellbar. Die Geschwindigkeit, mit der die Signa­ le der Detektoren ausgelesen werden können, bestimmt hierbei die maximale "Bildfrequenz", vorausgesetzt, daß die Signal­ verarbeitungseinrichtung ausreichend schnell ist. Der Akqui­ sitionszyklus für ein Bild hängt davon ab, ob der Strahlungs­ wandler gepulste Strahlung erfordert oder kontinuierliche Strahlung verarbeiten kann. Bei gepulster Strahlung läßt sich der Akquisitionszyklus in drei wesentliche Schritte untertei­ len:

• 1. Einen Vorbereitungsschritt,
• 2. ein Zeitfenster, innerhalb dessen der Strahlungsimpuls liegen muß, und
• 3. den Ausleseschritt.

Bei kontinuierlicher Strahlung sind diese Schritte nicht von­ einander unterscheidbar, d. h., die Erzeugung von Strahlung und das Auslesen der Signale der Photodetektoren erfolgt kon­ tinuierlich.

Zur Verdeutlichung des Problems, vom dem die Erfindung aus­ geht, wird nachfolgend beispielhaft auf eine Angiographiean­ lage eingegangen, bei der im Biplan-Betrieb zwei Aufnahmesy­ steme aus Strahlensender und Strahlungswandler um beispiels­ weise 90° zueinander versetzt angeordnet sind, um ein Objekt zu untersuchen. Die Strahlensender werden hierbei wechselwei­ se zum Erzeugen von Strahlung angesteuert und die Signale der Strahlungswandler ausgelesen und verarbeitet. Durch Compton- Streuung kann aber Strahlung eines ersten aktiven Aufnahmesy­ stems auf den Strahlungswandler des zweiten passiven Aufnah­ mesystems treffen, dessen Signale ausgelesen werden. Diese Streustrahlung erzeugt ungewollte elektrische Signale, die sich als Untergrund-Signal und/oder als Rauschen an der An­ zeigeeinrichtung darstellen und somit die eigentlichen Bild­ signale nachteilig beeinflussen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Strahlungswandler insbesondere eines Röntgendiagnostikgerätes derart aus Zuge­ stalten, daß ungewollte Strahlungsanteile, insbesondere Streustrahlung, die Bildsignale nicht nachteilig beeinflus­ sen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand der Pa­ tentansprüche 1 und 2 gelöst.

Vorteil der Erfindung gemäß des Gegenstandes des Patentan­ spruchs 1 ist, daß der Leuchtschicht eine steuerbare Schicht zugeordnet ist, die bei einer ersten Ansteuerung im wesentli­ chen strahlungsdurchlässig und bei einer anderen Ansteuerung im wesentlichen strahlungsundurchlässig ist. Ausführungen Vorteil der Erfindung ist, daß die steuerbare Schicht insbe­ sondere lichtdurchlässig geschaltet wird, wenn das von der Leuchtschicht durch auftreffende Strahlung erzeugte Licht auf den Photodetektor zum Erzeugen von elektrischen Signalen treffen soll und daß die steuerbare Schicht im wesentlichen insbesondere lichtundurchlässig geschaltet wird, wenn die Si­ gnale des Photodetektors ausgelesen werden oder der zugeord­ nete Strahlensender keine Strahlung emittiert. Es können so­ mit insbesondere Streustrahleneinflüsse oder von nicht zuge­ ordneten Strahlensendern erzeugte Strahlung von der Signal­ auswertung ausgeschlossen werden, wodurch die Bildqualität erheblich verbessert wird. Der gleiche Vorteil ergibt sich ebenfalls, wenn der Strahlungswandler insbesondere eines Röntgendiagnostikgeräts einen Photodetektor und eine vorge­ ordnete steuerbare Schicht aufweist, wobei die steuerbare Schicht bei einer ersten Ansteuerung im wesentlichen licht­ durchlässig und bei einer anderen Ansteuerung im wesentlichen lichtundurchlässig ist.

Besonders vorteilhaft ist eine solche steuerbare Schicht zwi­ schen der Leuchtschicht und dem Photodetektor angeordnet.

Gemäß der Erfindung kann der Strahlungswandler vorteilhaft als Eingangs- und/oder Ausgangsschirm eines Röntgenbildver­ stärkers oder als Festkörperstrahlungswandler ausgeführt sein und ist mit besonderem Vorteil bei einem Röntgendiagnostikge­ rät, insbesondere einem Angiographiegerät im Biplanbetrieb einsetzbar.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen in Verbindung mit den Unteransprüchen.

Es zeigt:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel und

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Strahlungs­ wandlers nach der Erfindung und

Fig. 3 ein Röntgendiagnostikgerät mit einem Strahlungswand­ ler nach den Fig. 1 oder 2.

In den Fig. 1 bis 3 sind mit dem Bezugszeichen 1 eine Leuchtschicht, mit dem Bezugszeichen 2 eine steuerbare Schicht und mit dem Bezugszeichen 3 ein Photodetektor eines Strahlungswandlers gekennzeichnet. Gemäß einer Variante der Erfindung ist der Leuchtschicht 1 des Strahlungswandlers die steuerbare Schicht 2 zugeordnet, wobei es unerheblich ist, ob diese in Strahlungsrichtung gesehen vor der Leuchtschicht 1 oder hinter der Leuchtschicht 1 angeordnet ist. Ist die steu­ erbare Schicht 2 vor der Leuchtschicht 1 angeordnet, so muß sie so ausgeführt sein, daß sie auftreffende Strahlung bei einer ersten Ansteuerung durchläßt und bei einer anderen An­ steuerung absorbiert. Eine solche steuerbare Schicht 2 kann einzelne beispielsweise Bleilamellen aufweisen, die entweder parallel zur Strahlungsrichtung angesteuert werden, so daß sie strahlendurchlässig sind, oder quer dazu ausgerichtet werden, so daß sie strahlenundurchlässig sind. Ferner ist auch ein mechanischer Shutter geeignet, der als strahlenun­ durchlässige Blende vor die Leuchtschicht bringbar ist. Im Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 1 ist dargestellt, daß die steuerbare Schicht 2 in Strahlungsrichtung gesehen hinter der Leuchtschicht 1 angeordnet ist. Eine solche steuerbare Schicht 2 ist bei einer ersten Ansteuerung im wesentlichen lichtdurchlässig und bei einer anderen Ansteuerung im wesent­ lichen lichtundurchlässig. Als steuerbare Schicht kann auch beispielsweise eine LCD-Schicht Anwendung finden, wobei diese jedoch nur wirksam ist, wenn das von der Leuchtschicht ausge­ hende Licht polarisiert wird, was allerdings mit Verlusten einhergeht. Durch eine mit dem Bezugszeichen 4 gekennzeichne­ te Steuereinrichtung kann somit gesteuert werden, daß das von der Leuchtschicht 1 beim Auftreffen von Strahlung ausgehende Licht auf den Photodetektor 3 gelangen kann oder hiervon ab­ geschirmt wird. Nur der Vollständigkeit halber ist darge­ stellt, daß dem Photodetektor 3 eine Signalverarbeitungsein­ richtung 5 nachgeschaltet ist, deren Signale über eine Bild­ verarbeitungseinrichtung 6 an einer Anzeigeeinrichtung 7 dar­ stellbar sind.

Gemäß der Fig. 2 ist der Strahlungswandler als Bildverstär­ ker 8 ausgeführt. Solche Bildverstärker 8 weisen in bekannter Weise einen Eingangsschirm 9 mit einem Substrat 10 auf, auf dem eine Leuchtschicht 11 angeordnet ist, der eine Photoka­ thode 12 nachgeschaltet ist. Erfindungsgemäß ist zwischen der Leuchtschicht 11 und der Photokathode 12 die steuerbare Schicht 2 angeordnet, die von der Steuereinrichtung 4 steuer­ bar ist. Im Rahmen der Erfindung kann die steuerbare Schicht aber auch am Ausgangsschirm 13 zwischen der Ausgangsleucht­ schicht 14 und einem Photodetektor 15 angeordnet sein, der als CCD-Kamera oder als Fernsehkamera ausgeführt ist. Die Si­ gnale des Photodetektors 15 werden über eine Signalverarbei­ tungseinrichtung 5 einer Bildverarbeitungseinrichtung 6 zuge­ führt und sind auf einer Anzeigeeinrichtung 7 darstellbar. Im Rahmen der Erfindung kann die steuerbare Schicht 2 entweder am Eingangsschirm 9 oder am Ausgangsschirm 13 des Bildver­ stärkers 8 angeordnet sein. Es ist aber auch möglich, eine steuerbare Schicht 2 entweder nur am Eingangs- oder nur am Ausgangsschirm 9, 13 vorzusehen. Im Rahmen der Erfindung kann der Leuchtschicht 11 aber auch eine steuerbare Schicht 2 vor­ geordnet werden, die bei einer ersten Ansteuerung Strahlung durchläßt und bei einer anderen Ansteuerung Strahlung absor­ biert.

Aus der Fig. 3 geht ein Ausführungsbeispiel eines Röntgen­ diagnostikgerätes 3 mit einem Strahlungswandler nach der Er­ findung hervor, wobei das Röntgendiagnostikgerät beispiels­ weise als Biplan-Angiographiegerät ausgeführt ist. In der Fig. 3 ist ein erster Strahlensender mit dem Bezugszeichen 16, und der zugeordnete Strahlungswandler mit dem Bezugszeichen 17 gekennzeichnet. Ein zweiter Strahlensender ist mit dem Be­ zugszeichen 18 und ein zugeordneter Strahlungswandler mit dem Bezugszeichen 19 gekennzeichnet. Die vom ersten Strahlensen­ der 16 und vom ersten Strahlungswandler 17 gebildete erste Aufnahmeeinheit ist geeignet, ein Objekt 20 aus einer ersten Richtung und die vom zweiten Strahlensender 18 und vom zwei­ ten Strahlungswandler 19 gebildete zweite Aufnahmeeinheit ge­ eignet, das Objekt 20 aus einer zweiten Richtung zu durch­ strahlen. Es ist hierbei unerheblich, ob die Strahlungswand­ ler 17, 19 als Festkörperstrahlungswandler oder als Bildver­ stärker ausgeführt sind. Wesentlich ist eine Ansteuerung der Strahlensender 16, 18 und der steuerbaren Schichten 2 der Strahlungswandler 17, 19 derart, daß bei einer Ansteuerung des ersten Strahlensenders 16 zur Emission von Strahlung die steuerbare Schicht 2 des zweiten Strahlungswandlers 19 licht­ undurchlässig geschaltet ist und beispielsweise die Auslesung der Signale des zweiten Strahlungswandlers 19 erfolgt. Wird der zweite Strahlensender 18 zur Emission von Strahlung ange­ steuert, so ist die steuerbare Schicht 2 des zweiten Strah­ lungswandlers 19 lichtdurchlässig geschaltet, während die steuerbare Schicht 2 des ersten Strahlungswandlers 17 licht­ undurchlässig geschaltet ist, während die Signalauslesung des ersten Strahlungswandlers 17 erfolgt. Es ist somit sicherge­ stellt, daß die bei der Ansteuerung des ersten Strahlensen­ ders 16 erzeugte Streustrahlung nicht die Signale des zweiten Strahlungswandlers 19 oder die bei Ansteuerung des zweiten Strahlensenders 18 erzeugte Streustrahlung nicht die Signale des ersten Strahlungswandlers 17 nachteilig beeinflußt. Im Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 3 ist in prinzipieller Weise dargestellt, daß die Ansteuerung der Strahlensender 16, 17, der steuerbaren Schichten 2 der Strahlungswandler 17, 19 und die Signalverarbeitung der Signale der Strahlungswandler 17, 19 über eine Steuer- und Recheneinheit 21 erfolgt, der die Anzeigeeinrichtung 7 nachgeschaltet ist.

Claims (10)

1. Strahlungswandler insbesondere eines Röntgendiagnostikge­ rätes mit einer Leuchtschicht (1), die beim Auftreffen von Strahlung Licht emittiert, wobei der Leuchtschicht (1) eine steuerbare Schicht (2) zuge­ ordnet ist, die bei einer ersten Ansteuerung im wesentlichen strahlungsdurchlässig und bei einer anderen Ansteuerung im wesentlichen strahlungsundurchlässig ist.

2. Strahlungswandler insbesondere eine Röntgendiagnostikgerä­ tes mit einem Photodetektor (3) und mit einer vorgeschalteten steuerbaren Schicht (2), wobei die steuerbare Schicht (2) bei einer ersten Ansteuerung im wesentlichen lichtdurchlässig und bei einer anderen An­ steuerung im wesentlichen lichtundurchlässig ist.

3. Strahlungswandler nach Anspruch 1 und 2, wobei die steuerbare Schicht zwischen der Leuchtschicht (1) und dem Photodetektor (3) angeordnet ist.

4. Strahlungswandler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Strahlungswandler als Eingangsschirm (9) eines Rönt­ genbildverstärkers (8) ausgeführt ist.

5. Strahlungswandler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Strahlungswandler als Ausgangsschirm (13) eines Röntgenbildverstärkers (8) ausgeführt ist.

6. Strahlungswandler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Strahlungswandler als Festkörperstrahlungswandler ausgeführt ist.

7. Strahlungswandler nach einem der Ansprüche 2, 3 oder 6, wobei der Photodetektor (3, 14) als Matrixdetektor ausgebildet ist.

8. Strahlungswandler nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
wobei das Röntgendiagnostikgerät eine Ansteuerschaltung (4, 21) zum Steuern der steuerbaren Schicht (2) aufweist,
wobei die steuerbare Schicht (2) während der Strahlenemission eines Strahlensenders (16, 18) des Röntgendiagnostikgerätes lichtdurchlässig und bei keiner Strahlenemission lichtun­ durchlässig geschaltet ist.

9. Strahlungswandler nach Anspruch 8,
wobei das Röntgendiagnostikgerät eine erste und eine zweite Aufnahmeeinheit aus jeweils einem Strahlensender (16, 18) und einem Strahlungswandler (17, 19) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweist,
wobei die steuerbare Schicht (2) des ersten Strahlungswand­ lers (17) während der Strahlenemission des ersten Strahlen­ senders (16) lichtdurchlässig ist, während die steuerbare Schicht (2) des zweiten Strahlungswandlers (19) lichtundurch­ lässig ist.

10. Strahlungswandler nach Anspruch 9,
wobei die erste und zweite Aufnahmeeinheit wechselweise im­ pulsförmig zur Emission von Strahlung ansteuerbar sind und
wobei die steuerbaren Schichten (2) jeweils wechselweise lichtdurchlässig und lichtundurchlässig geschaltet werden.