DE19946743C1 - Röntgendiagnostikeinrichtung mit einem Speicherleuchtschirm - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Röntgendiagnostikeinrichtung mit einem Speicherleuchtschirm (5) für die latente Speicherung des jeweiligen Röntgenstrahlenbildes, mit einer Röntgenaufnahmevorrichtung (1, 2) zur Erzeugung eines Röntgenstrahlenbündels (3), mit einer Auslesevorrichtung (6, 7, 15, 16), bei der zur Bildwiedergabe der Speicherleuchtschirm (5) durch eine Abtastung mittels einer Strahlenquelle (6, 15) zum Leuchten angeregt wird, mit einem Detektor (7, 16) zum Erfassen des von dem Speicherleuchtschirm (5) emittierten Lichtes und mit einem Bildwiedergabesystem (8, 9). Der Speicherleuchtschirm (5) wird zur Abtastung durch eine Öffnung (13) eines rechteckförmigen Trägers (12) geführt und von beidseitig der Öffnung (13) an dem Träger (12) angebrachten Luftlagern (17) im Abtastbereich gehalten. An dem Träger (12) ist eine zeilenförmige Strahlenquelle (15) und ein zeilenförmiger Detektor (16) befestigt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Röntgendiagnostikeinrichtung mit einem Speicherleuchtschirm für die latente Speicherung des jeweiligen Röntgenstrahlenbildes, mit einer Röntgenaufnahme­ vorrichtung zur Erzeugung eines Röntgenstrahlenbündels, mit einer Auslesevorrichtung, bei der zur Bildwiedergabe der Speicherleuchtschirm durch eine Abtastung mittels einer Strahlenquelle zum Leuchten angeregt wird, mit einem Detektor zum Erfassen des von dem Speicherleuchtschirm emittierten Lichtes und mit einem Bildwiedergabesystem.

In der DE-38 03 766 A1 ist eine derartige Röntgendiagnosti­ keinrichtung beschrieben, bei der als strahlenempfindlicher Wandler ein Speicherleuchtstoff mit Röntgenstrahlen bestrahlt wird, so daß in ihm Defektelektronen erzeugt werden, die in Potentialfallen (Traps) gespeichert werden. In einer Auslese­ vorrichtung wird die gesamte Fläche dieses Speicherleucht­ schirmes von einer zusätzlichen Strahlenquelle, beispielswei­ se einem Laser, bildpunktweise abgetastet, so daß die in den Traps gespeicherten Elektronen angeregt werden und in Rekom­ binationszentren zurückfallen können, wobei die Energiediffe­ renz in Form von Lichtquanten abgestrahlt wird. Dadurch ist es möglich, das derart gespeicherte Röntgenstrahlenbild aus dem Speicherleuchtschirm auszulesen.

Zur flächenförmigen Abtastung des Speicherleuchtschirmes wird ein Laserstrahl eines sogenannten "Flying Spot Scanners" durch zwei Spiegel in vertikaler und horizontaler Richtung abgelenkt, so daß alle auf dem Speicherleuchtschirm liegenden Bildpunkte nacheinander abgetastet werden. Das von dem Spei­ cherleuchtschirm emittierte Licht wird durch zwei lichtlei­ tende Platten erfaßt und auf zwei seitlich angebrachte zei­ lenförmige CCD-Lichtwandler geleitet. Das Ausgangssignal des Detektors wird einer normalen Fernsehkette zur Wiedergabe des Röntgenbildes auf einem Monitor zugeführt.

Als Speicherleuchtstoffe können hierbei die aus der DE 33 47 207 A1 bekannten, mit Europium aktivierten Bariumfluor-Brom­ chlorid-Verbindungen Verwendung finden, die sich durch sicht­ bares Licht (Photostimulation) anregen lassen. Zur Anregung dieses Speicherleuchtstoffes läßt sich der üblicherweise ver­ wendete He-Ne-Laser verwenden, der Strahlen von einer Wellen­ länge von 633 nm erzeugt.

Aus der EP 859 244 A1 ist eine Röntgendiagnostikeinrichtung bekannt, bei der die Platten der Speicherleuchtschirme mit CCD-Zeilen anstelle der "Flying Spot Scanner" ausgelesen wer­ den. Diese sind sehr empfindlich auf die exakte Einhaltung und Reproduzierbarkeit des Abstandes zwischen der auszulesen­ den Schicht und des zeilenförmigen CCD-Detektors. Je größer die numerische Apertur des Lichtsammlers, beispielsweise eine Faseroptikplatte, ist, desto stärker macht sich der Abstand in einer Verschlechterung der Modulationsübertragungsfunktion (MTF) bemerkbar.

Bei den Flying-Spot-Scannern kann die Speicherleuchtstoffolie problemlos auf einer planen Unterlage durch Ansaugen per Un­ terdruck gehalten werden, da Stimulation und Auslesung von der gleichen Seite durchgeführt, werden. Dies ist aus Apertur­ gründen bei einer CCD-Zeilenauslesung kaum möglich. Wird eine entsprechende große Glasplatte nur an den Kanten unterstützt, so beträgt die gravitatorische Verformung ca. 50 µm. Eine derartige Durchbiegung führt jedoch zu einer unerwünschten Reduzierung der MTF.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, eine Röntgendiagno­ stikeinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die Verbiegungen bei Platten von Speicherleuchtschirmen vermeidet bzw. zumindest stark reduziert, ohne die Bildschicht mit dem Speicherleuchtstoff zu beschädigen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Speicherleuchtschirm zur Abtastung durch eine Öffnung eines im Querschnitt rechteckförmigen Trägers geführt und von beidseitig der Öff­ nung an dem Träger angebrachten Luftlagern im Abtastbereich gehalten wird und daß eine zeilenförmige Strahlenquelle und ein zeilenförmiger Detektor an dem Träger befestigt sind. Durch die Verwendung von Luftlagern mit kleinen Abstandstole­ ranzen entsteht keine Reibung, die den Scanvorgang behindern und die Schichtoberfläche beschädigen könnte, so daß der Speicherleuchtschirm im Abtastbereich gehalten werden kann.

Erfindungsgemäß kann auf der einen Seite der Öffnung die zei­ lenförmige Strahlenquelle und auf der anderen Seite der Öff­ nung der zeilenförmige Detektor an dem Träger befestigt sein.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn jeweils beidseitig der zeilenförmigen Strahlenquelle und des zeilenförmigen De­ tektors zwei Luftlager vorgesehen sind.

In vorteilhafter Weise können die zeilenförmige Strahlenquel­ le ein Photodiodenarray und der zeilenförmige Detektor ein CCD-Lichtwandler sein.

Um die Gewichtskraft des Speicherleuchtschirmes mit minimaler Formabweichung aufnehmen zu können, kann der Träger als bie­ gesteifes Fachwerk ausgeführt sein.

Die Luftlager können erfindungsgemäß bei 5,5 bar Überdruck mit Spaltbreiten von 6 ± 1 µm arbeiten.

Eine Durchbiegung des Speicherleuchtschirmes wird optimal verhindert, wenn die Luftlager derart angeordnet sind, daß sie einen Abstand vom Rand des Speicherleuchtschirmes aufwei­ sen, der einem Viertel der Breite des Speicherleuchtschirmes entspricht, oder daß sie den Abtastbereich in seiner Breite in drei gleich große Bereiche unterteilen.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zei­ gen:

Fig. 1 eine bekannte Röntgendiagnostikeinrichtung,

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Abtastvorrichtung in Aufsicht und

Fig. 3 die Abtastvorrichtung gemäß Fig. 2 im Querschnitt.

In der Fig. 1 ist eine Röntgendiagnostikeinrichtung mit ei­ ner von einem Röntgengenerator 1 mit Hoch- und Heizspannung versorgte Röntgenröhre 2 wiedergegeben, die ein kegelförmiges Röntgenstrahlenbündel 3 erzeugt, das einen Patienten 4 durch­ dringt. Die durch den Patienten 4 entsprechend seiner Tran­ sparenz geschwächten Röntgenstrahlen fallen auf einen Lumi­ neszenz-Speicherleuchtschirm 5. Dieses auffallende Strahlen­ bild erzeugt in dem Speicherleuchtschirm 5, wie bereits be­ schrieben, Defektelektronen, die in Potentialfallen des Spei­ cherleuchtstoffes gespeichert werden, so daß in dem Speicher­ leuchtschirm 5 ein latentes Bild gespeichert ist.

Zur Wiedergabe des latenten, gespeicherten Bildes wird der Speicherleuchtschirm 5 durch eine Abtastvorrichtung 6 zeilen­ weise angeregt. Ein Detektor 7 erfaßt das von dem Speicher­ leuchtschirm 5 emittierte Licht und wandelt das der Hellig­ keit der abgetasten Bildpunkte entsprechende Licht in ein elektrisches Signal um, das einer Wiedergabeschaltung 8 zuge­ führt wird, die aus einem einzelnen analogen Ausgangssignal des Detektors 7 ein Videosignal zur Darstellung auf einem Mo­ nitor 9 erzeugt. Die Wiedergabeschaltung 8 kann ein Bildsy­ stem mit Wandlern, Bildspeichern und Verarbeitungsschaltungen aufweisen. Bedienelemente 10 sind über eine Systemsteuerung und -kommunikation 11 mit den übrigen Komponenten der Rönt­ gendiagnostikeinrichtung verbunden. Die Systemsteuerung 11 bewirkt die Steuerung und Synchronisation des Röntgengenera­ tors 1, der Relativbewegung des Speicherleuchtschirmes 5, der Abtastvorrichtung 6, der Wiedergabeschaltung 8 und des Moni­ tors 9.

In der Fig. 2 ist die erfindungsgemäße Abtastvorrichtung 6 für den plattenförmigen Speicherleuchtschirm 5 in Aufsicht dargestellt, der beispielsweise eine Trägerplatte 14 aus Glas aufweist. Ein im Querschnitt rechteckförmiger Träger 12 mit einer aus Fig. 3 ersichtlichen Öffnung 13 umgreift die Trägerplatte 14 des Speicherleuchtschirmes 5. An der unterhalb der Trägerplatte 14 liegenden Seite ist ein Photodiodenarray 15 als zeilenför­ mige Strahlenquelle 6 und oberhalb der Trägerplatte 14 ist ein CCD-Lichtwandler 16 als zeilenförmiger Detektor 7 an dem Träger 12 angebracht. Sowohl seitlich des zeilenförmigen Pho­ todiodenarrays 15 als auch des zeilenförmigen CCD-Lichtwand­ lers 16 sind jeweils zwei Luftlager 17 pro Seite an dem Trä­ ger 12 angebracht. Sie sind dabei so angeordnet, daß sie ei­ nen Abstand vom Rand des Speicherleuchtschirmes 5 aufweisen, der etwa einem Viertel der Breite des Speicherleuchtschirmes 5 entspricht. Dadurch können die vier auf jeder Seite des Trägers 12 angeordneten Luftlager 17 in einem Rechteck ange­ ordnet sein, dessen Länge der Hälfte der Breite des Spei­ cherleuchtschirmes 5 und dessen Breite beispielsweise der doppelten Breite des zeilenförmigen Photodiodenarrays 15 bzw. des zeilenförmigen CCD-Lichtwandlers 16 entspricht.

Die Luftlager 17 können aber auch derart angeordnet sein, daß sie den Abtastbereich in seiner Breite in drei gleich große Bereiche unterteilen. Auch können mehr als acht Luftlager 17 vorgesehen sein.

Da bei der CCD-Zeilenauslese im Durchlicht stimuliert wird, wird auf beiden Seiten der beispielsweise aus Glas bestehen­ den transparenten Trägerplatte 14 ein Kopf über die gesamte Breite der Bildplatte des Speicherleuchtschirmes 5 geführt. Auf der Unterseite des Glasträgers 14 wird die zeilenförmige Stimulationslichtquelle, das Photodiodenarray 15 und auf der Oberseite die CCD-Zeile 16 geführt. Der CCD- und Lichtquel­ lenträger ist jeweils als biegesteifes Fachwerk ausgeführt, um die Gewichtskraft des Glasträgers 14 mit minimaler Formab­ weichung aufnehmen zu können. Die Kraftübertragung erfolgt über die beidseitig angebrachten Luftlager 17. Diese arbeiten beispielsweise bei 5,5 bar Überdruck mit Spaltbreiten von 6 ± 1 µm. Die Abstandstoleranzen sind dadurch sehr klein und es entsteht keine Reibung, die den Scanvorgang behindern und die Schichtoberfläche beschädigen könnte. Außerdem wird die Form­ treue des Schichtträgers und damit die Auflösung des Detek­ tors weitestgehend lageunabhängig. Eine Eigenschaft, die für Anwendungen in der medizinischen Röntgentechnik äußerst wich­ tig ist.

Anstelle der beschriebenen Abtastung mit Durchlicht können die Luftlager 17 auch bei einer Anordnung Verwendung finden, bei der Stimulation und Auslesung des Speicherleuchtschirmes 5 von der gleichen Seite erfolgen.

Claims (9)

1. Röntgendiagnostikeinrichtung mit einem Speicherleucht­ schirm (5) für die latente Speicherung des jeweiligen Rönt­ genstrahlenbildes, mit einer Röntgenaufnahmevorrichtung (1, 2) zur Erzeugung eines Röntgenstrahlenbündels (3), mit einer Auslesevorrichtung (15, 16), bei der zur Bildwiedergabe der Speicherleuchtschirm (5) durch eine Abtastung mittels ei­ ner Strahlenquelle (15) zum Leuchten angeregt wird, mit einem Detektor (16) zum Erfassen des von dem Speicher­ leuchtschirm (5) emittierten Lichtes und mit einem Bildwie­ dergabesystem (8, 9), dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Speicherleuchtschirm (5) zur Ab­ tastung durch eine Öffnung (13) eines im Querschnitt rechteckförmigen Trä­ gers (12) geführt und von beidseitig der Öffnung (13) an dem Träger (12) angebrachten Luftlagern (17) im Abtastbereich ge­ halten wird und daß die Strahlenquelle (15) und der Detektor (16) zeilenförmig ausgebildet und an dem Träger (12) befe­ stigt sind.

2. Röntgendiagnostikeinrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß auf der ei­ nen Seite der Öffnung (13) die zeilenförmige Strahlenquelle (15) und auf der anderen Seite der Öffnung (13) der zeilen­ förmige Detektor (16) an dem Träger (12) befestigt sind.

3. Röntgendiagnostikeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils beidseitig der zeilenförmigen Strahlenquelle (15) und des zeilenförmigen Detektors (16) zwei der Luftlager (17) vorgesehen sind.

4. Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zeilenförmige Strahlenquelle (15) ein Photodiodenarray ist.

5. Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zeilenförmiger Detektor (16) ein CCD-Lichtwandler ist.

6. Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (12) als biegesteifes Fachwerk ausgeführt ist.

7. Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftlager (17) bei 5,5 bar Überdruck mit Spaltbreiten von 6 ± 1 µm arbeiten.

8. Röntgendiagnostikeinrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftlager (17) derart angeordnet sind, daß sie einen Abstand vom Rand des Speicherleuchtschirmes (5) aufweisen, der einem Viertel der Breite des Speicherleuchtschirmes (5) entspricht.

9. Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftlager (17) derart angeordnet sind, daß sie den Ab­ tastbereich in seiner Breite in drei gleich große Bereiche unterteilen.