DE3642565A1 - Geraet zur konstanzpruefung von roentgenanlagen und strahlenabsorbierende treppe zur verwendung in einem derartigen geraet - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Überprüfung insbesondere medizinisch genutzter Röntgenanlagen, und ganz besonders zahnmedizinisch genutzter Röntgenanlagen.

Zur Gewährleistung der erforderlichen Bildqualität und zum Schutze der Patienten ist es erforderlich, zahnmedizinisch genutzte Röntgenanlagen in regelmäßigen Abständen zu überprüfen. Bisher bekannte Verfahren beschränken sich entweder auf die Anfertigung von Röntgenaufnahmen von Prüfkörpern, wie strahlenabsorbierenden Treppen, oder es werden von einer Zentralstelle Probeaufnahmen ausgewertet, die diese von den Benutzern anfertigen läßt (RöPack-Verfahren), wobei jedoch für eine vollständige Überprüfung wesentliche Parameter der überprüften Röntgenanlage und der Aufnahmebedingungen nicht erfaßt werden können.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Gerät zu schaffen, das auf einfache und rationelle Weise eine Konstanzprüfung der Funktion einer Röntgenanlage (im Sinne von DIN 6868, Teil 1) ermöglicht, wobei insbesondere durch eine einzige Messung/Aufnahme ein Maximum an Information geliefert wird. Insbesondere soll ein derartiges Gerät so ausgestaltet sein, daß bei der Aufnahme des Prüfkörpers im praktisch wichtigen Röhrenspannungsbereich unabhängig von der verwendeten Röhrenspannung gleiche Grauabstufungen erzeugt werden.

Diese Aufgabe wird durch ein Gerät gemäß Patentanspruch 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen, wobei die Ausbildung des Prüfkörpers gemäß den Unteransprüchen 10 bis 14 bzw. 15 bis 19 für die gewünschte Gleichheit der Grauabstufungen unter verschiedenen Aufnahmebedingungen sorgt.

Die in den Patentansprüchen verwendeten Begriffe werden in ihrer Bedeutung durch die nachfolgende genauere Beschreibung des erfindungsgemäßen Geräts unter Bezugnahme auf zwei Figuren noch näher erläutert, wobei der nachfolgenden Beschreibung für den Fachmann weitere Merkmale und die damit verbundenen Vorteile entnommen werden können.

Es zeigen

Fig. 1 in schematischer Darstellung ein erfindungsgemäßes Gerät mit einem Meßteil und einem Anzeigeteil, wobei das Meßteil in einer schematischen Ansicht von der vorderen Schmalseite, die die wesentlichen Elemente des Meßteils erkennen läßt, dargestellt ist;

Fig. 2 eine der Darstellung des Meßteils in Fig. 1 entsprechende seitliche Darstellung dieses Meßteils aus der Richtung A in Fig. 1.

Ein erfindungsgemäßes Gerät besteht, wie schematisch in Fig. 1 gezeigt, aus einem Meßteil 1 und einem Anzeigeteil 7, die üblicherweise zu einem einzigen Gerät zusammengefaßt sind, das jedoch nicht notwendigerweise sein müssen. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es jedoch wesentlich, daß das Meßteil 1 ein einheitliches Teil bildet, in dem sowohl ein Prüfkörper 2 für die Anfertigung einer Kontrollaufnahme als auch ein Photodetektor 5, der üblicherweise eine Siliziumphotodiode ist, in einer fixierten gegenseitigen Lageanordnung angeordnet sind.

Der Photodetektor 5 erzeugt ein die Strahlendosis während der Aufnahme des Prüfkörpers repräsentierendes Signal, das mittels einer an sich bekannten Schaltung in einem Anzeigeteil ausgewertet wird und dort in einen ablesbaren Wert umgewandelt wird, der festgehalten werden kann. Dieser Wert kann direkt in einer geeigneten physikalischen Einheit ausgedrückt sein (z. B. µGy), oder kann ein Zahlenwert sein, dessen Interpretation mit Hilfe gerätespezifischer Eichkurven oder -tabellen erfolgen kann. In Fig. 1 ist lediglich schematisch die Verbindung der Photodiode 5 mit dem Anzeigeteil 7 dargestellt, ohne daß die bekannten elektrischen Schaltungen oder die Stromversorgung zeichnerisch berücksichtigt sind.

Da die Erfindung in der Gestaltung des Meßteils 1 besteht, wird in der Folge nur noch dessen Aufbau und Funktion erläutert.

Das Meßteil 1 enthält gemäß der vorliegenden Erfindung einen Prüfkörper 2 in Form einer strahlenabsorbierenden Treppe, den Photodetektor 5 sowie eine Aussparung 6 in Form einer Vertiefung oder eines Einschubfachs für die Anordnung des Röntgenfilms während der Probeaufnahme.

Der Prüfkörper 2 ist eine strahlenabsorbierende Treppe. Er kann eine an sich bekannte strahlenabsorbierende Treppe aus Aluminium sein, bei der eine bestimmte Treppenstufe in ihrer Absorption der oberen Molaren entspricht. Eine dreistufige Aluminiumtreppe mit einer stufenweise zunehmenden Dicke von 8 mm, 10 mm und 12 mm erfüllt diese Forderungen. Vorzugsweise ist die strahlenabsorbierende Treppe gemäß der vorliegenden Erfindung jedoch eine mit ihrer Basis der Röntgenstrahlenquelle zugekehrte Treppe, deren Basis aus einer relativ dünnen Schicht eines stark absorbierenden Materials, insbesondere eines Metalls wie Chrom, Eisen, Nickel oder vorzugsweise Kupfer, besteht, die mit einem Treppenkörper aus einem schwach absorbierenden Material verbunden, z. B. verklebt, ist. Unter einem schwach absorbierenden Material wird dabei ein Material verstanden, das eine effektive Ordnungszahl von weniger als 14 aufweist. Ein derartiges Material ist vorzugsweise ein homogenes Kunststoffmaterial, wobei Teflon besonders bevorzugt ist. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform weist der erfindungsgemäße Prüfkörper drei Stufen auf, wobei seine Basis von einer Kupferfolie einer Dicke von 0,2 bis 1,5 mm, vorzugsweise 0,3 mm, gebildet wird und die Teflontreppe wenigstens zwei Stufen mit einer Stufenhöhe von 1,5 bis 5 mm, vorzugsweise 3 mm, aufweist.

Dieser Aufbau des Treppenkörpers ermöglicht es, das primäre Strahlenspektrum durch die Metallfolie (Kupferfolie) zuerst energieabhängig zu konditionieren und anschließend von der Energieverteilung unabhängig durch den Treppenkörper (aus Teflon) zu schwächen. Dadurch ist sichergestellt, daß unabhängig von der verwendeten Röhrenspannung gleiche Grauabstufungen auf Röntgenaufnahmen des Prüfkörpers erzeugt werden. Die oben geschilderte besonders bevorzugte strahlenabsorbierende Treppe gewährleistet die Erzeugung gleicher Grauabstufungen im für zahnmedizinische Zwecke praktisch wichtigen Röhrenspannungsbereich von etwa 45 bis 80 kV. Eine der Stufen des Prüfkörpers entspricht dabei in ihrer Absorption der oberen Molaren (effektive Ordnungszahl 13; Prüfkörper: 0,3 mm Kupferfolie, 3 mm Teflonschicht). Die Stufenhöhe der strahlenabsorbierenden Treppe ist dabei so ausgelegt, daß der Unterschied der optischen Dichten zwischen den Stufen den Toleranzwerten nach DIN 6868 entspricht.

Auf der Basis des in der vorliegenden Erfindung beschriebenen Grundaufbaus einer strahlenabsorbierenden Treppe ist es jedoch möglich, unter Veränderung der Materialien bzw. der Materialdicken Prüfkörper herzustellen, die anderen Anwendungen (Aufnahmeobjekten, Röhrenspannungsbereichen, Auswertverfahren, Vorschriften) angepaßt sind.

Filmseitig hinter der strahlenabsorbierenden Treppe, und zwar hinter der niedrigsten Treppenstufe, ist der Photodetektor in Form einer Photodiode 5 angeordnet. Die Anordnung ist dabei eine solche, daß der Photodetektor 5 und der Film von der gleichen Röntgendosis getroffen werden, ohne sich zu stören. Das kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß der Photodetektor 5 neben der Aussparung 6 für den Film im Bereich unter der niedrigsten Treppenstufe angeordnet ist, so daß die von dem Photodetektor 5 gemessene Strahlendosis der Strahlendosis entspricht, die den Film im entsprechenden Bereich schwärzt.

Wenn zur Überprüfunf der Röntgenanlage eine Probeaufnahme des Prüfkörpers angefertigt wird, wird somit gleichzeitig die Dosisleistung festgehalten.

Das korrekte Aufsetzen des Tubus 8 des verwendeten Röntgenapparats wird dadurch gewährleistet, daß vorzugsweise auf der Deckeplatte (über der Basis des Prüfkörpers) eine Zentrierhilfe vorgesehen ist. Diese kann aufgedruckt oder in Form einer mit einem Muster versehenen Folie aufgeklebt sein. Die Zentrierhilfe weist vorzugsweise Kreise oder Rechtecke auf, die in ihren Abmessungen den gängigen Tubusabmessungen angepaßt sind, so daß diese korrekt aufgesetzt werden können. Für Spitztubusse kann eine Mittenmarkierung vorgesehen sein.

Wenn die Tubusse somit korrekt aufgesetzt sind, ist auch das in seiner Form durch die gewählte Blende und den Gerätetyp bestimmte Strahlenfeld bezüglich des Meßteils so festgelegt, daß der Film und der Photodetektor belichtet werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind nunmehr bei dem erfindungsgemäßen Gerät die Aussparung 6 für den Film und das Strahlenfeld etwas gegeneinander versetzt angeordnet. Dadurch ist es möglich, den Rand des Strahlenfeldes auf dem Film abzubilden. Dabei ist vorzugsweise im Bereich des durchstrahlten Strahlenfeldrandes ferner noch eine Skalierung vorgesehen, die aus einem strahlenabsorbierenden Material besteht und auf dem Röntgenfilm abgebildet wird. Die Abbildung der Skala im Bereich des Strahlenfeldrandes ermöglicht es, direkt die Größe des Strahlenfeldes während der Aufnahme zu ermitteln. Damit kann festgestellt werden, welche Blende während der Aufnahme verwendet wurde oder ob beispielsweise die Blende beim Tubuswechsel ganz vergessen wurde, so daß Fehlinterpretationen der Messung vermieden werden können.

Indem der Film gegen das Strahlenfeld versetzt ist, bleibt am Rand ein Teil des Films unbelichtet, was eine zusätzliche Aussage über die Qualität des für die Messung verwendeten Films (z. B. sein Alter, sein Lagerungszustand) ermöglicht, da sich dieser Zustand am entwickelten Film erkennen läßt. Auch dadurch wird eine mögliche Fehlerquelle vermieden.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Geräts wird somit bei einer einzigen Röntgenaufnahme des Prüfkörpers folgendes Ergebnis erhalten: Der Photodetektor liefert einen Wert für die Dosis der Strahlungsquelle, die der größten Schwärzung des Röntgenfilms entspricht. Unter Berücksichtigung der üblichen Gerätedaten und in Kenntnis der Absorptionseigenschaften der verwendeten strahlenabsorbierenden Treppe ist bereits aufgrund der gemessenen Dosisleistung ein Rückschluß auf den Zustand der verwendeten Röntgenanlage möglich.

Gleichzeitig mit der Messung der Dosisleistung wird eine Röntgenaufnahme des Prüfkörpers erhalten. Diese Aufnahme zeigt einmal den Prüfkörper, der in Form von z. B. drei Grauzonen mit unterschiedlichen Schwärzungen erscheint. Die Qualität der erhaltenen Aufnahme und die gleichzeitige Kenntnis der verwendeten Dosisleistung ermöglichen eine Überprüfung der dem Röntgengerät zugeordneten Filmverarbeitungseinrichtungen (Entwicklung). Dabei ist es ein großer Vorteil der erfindungsgemäß bevorzugt verwendeten strahlenabsorbierenden Treppe mit einer Metallbasis, daß die erhaltenen Grauabstufungen von der verwendeten Röhrenspannung im praktisch wichtigen Spannungsbereich unabhängig sind. Das ermöglicht einen einfachen, beispielsweise densitometrischen, Vergleich mit Absorptionsmustern, die einen festzulegenden Ausgangszustand repräsentieren.

Durch die Abbildung der Skala auf dem Film und die Abbildung des Randes des Strahlenfeldes ist eine Überprüfung der Aufnahmebedingungen (Blende) möglich, und dadurch, daß ein unbelichteter Randstreifen auf dem Film verbleibt, der ebenfalls die Entwicklung durchläuft, sind Rückschlüsse auf das verwendete Filmmaterial möglich, die einer Fehlinterpretation der Aufnahme des Prüfkörpers vorbeugen.

Es ist bei dem erfindungsgemäßen Gerät ferner möglich, zwei weitere Kontrollen vorzusehen.

Der Prüfkörper 2 ist innerhalb des Meßteils fest angeordnet. Wenn man für diese Anordnung Befestigungselemente aus einem stark absorbierenden Material verwendet, beispielsweise Metallstifte, werden diese auf der Aufnahme mit abgebildet. Wenn man als Befestigungselement einen Mittenstift verwendet, der die Mitte des Strahlenkegels in Strahlungsrichtung verkörpert, erscheint bei einer nicht senkrechten Aufnahme der strahlungsabsorbierenden Treppe ein solcher Stift nicht als Kreis, sondern als länglicher Streifen auf dem Röntgenfilm. Ein Fehler bei der Aufnahme kann somit sofort erkannt werden, was entweder bei der Filmauswertung berücksichtigt werde kann oder erkennen läßt, daß die Aufnahme wiederholt werden sollte.

Die Photodiode 5 ist eine Halbleiterphotodiode, die beispielsweise auf einem Kupferblättchen angeordnet sein kann, das die Verbindung zu der Auswertschaltung/einem Digitalvoltmeter herstellt. Es ist jedoch bevorzugt, die Photodiode in reiner Halbleiterbautechnik, als "Chip", auszuführen, wobei sie nicht auf einer Metallbasis liegt, sondern nur über feine seitliche Golddrähte in die Schaltung integriert ist. Bei einer solchen Ausgestaltung der Photodiode ist es möglich, diese in zweifacher Weise für die Messung der Dosis zu verwenden: einmal während der Aufnahme des Prüfkörpers, bei der sie die durch die erste Stufe des Prüfkörpers geschwächte Dosis aufnimmt, und zum anderen, durch einfaches Umdrehen des Meßteils, ohne eine derartige Schwächung. Da dabei unter gleichen Aufnahmebedingungen die gleiche Röntgenstrahlung einmal geschwächt und zum anderen ungeschwächt bzw. in konstanter Weise weniger geschwächt auf die Photodiode trifft, werden zwei unterschiedliche Signale erhalten, aus deren Verhältnis unter Verwendung entsprechender Eichkurven direkt auf die Röhrenspannung zurückgeschlossen werden kann. Somit läßt sich durch das erfindungsgemäße Gerät auch zusätzlich die Röntgenspannung des Strahlers ermitteln. Die Absorption, die sich bei umgekehrter Einstrahlung (d. h. auf den Boden des Geräts) in Bezug auf den Strahlungsdetektor ergibt, unterscheidet sich wesentlich von der Absorption bei normaler Einstrahlung (auf die Deckplatte des Geräts). Aus dem Verhältnis der sich ergebenden Dosiswerte läßt sich die Röhrenspannung bestimmen.

Obwohl in der obigen Beschreibung vorzugsweise von den Vorteilen des Prüfkörpers aus Metall/Kunststoff gesprochen wird, können wesentliche Vorteile des einheitlichen Baus des erfindungsgemäßen Meßteils auch ausgenützt werden, wenn ein üblicherer Prüfkörper in Form z. B. einer dreistufigen Aluminiumtreppe (8 mm, 10 mm, 12 mm) verwendet wird. Auch dabei ist die Dosis, die Filmschwärzung, die Größe des Strahlungsfeldes und die Filmqualität bestimmbar.

Der bevorzugte Prüfkörper in Form einer strahlenabsorbierenden Treppe mit Metallbasis kann aufgrund seiner inhärenten Vorteile auch unabhängig von dem erfindungsgemäßen Gerät für ähnliche Zwecke verwendet werden, beispielsweise als einfacher Prüfkörper für eine Prüfaufnahme.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß in Fig. 2 der aufgesetzte Tubus 8 schematisch gezeigt ist. Das Strahlenfeld ist ebenfalls schematisch als Bündel paralleler einfallender Strahlen dargestellt. Diese Darstellung des Strahlenfeldes erfolgte rein aus Gründen der Vereinfachung der Darstellung. In Wirklichkeit hat das Strahlenfeld die Form eines Strahlenkegels.

Das erfindungsgemäße Gerät ermöglicht somit eine Überprüfung der Funktionsfähigkeit zahnmedizinisch genutzter Röntgenanlagen, einschließlich des Röntgenfilmverarbeitungsprozesses, im Rahmen einer einzigen Röntgenaufnahme, wobei auch die Strahlenqualität des Röntgenstrahlers bestimmt werden kann. Das Gerät ist einfach zu handhaben, liefert eine umfassende Information über den Zustand der Röntgenanlage und die Röntgenfilmentwicklung und vermindert durch die einfache regelmäßige Kontrolle der Röntgenröhre und der Filmverarbeitung die Strahlenbelastung der Patienten. Die wesentlichen Schritte der Prüfung können dabei vom Benutzer selbst durchgeführt werden.

Claims (19)

1. Gerät zur Konstanzprüfung von Röntgenanlagen, insbesondere von zahnmedizinischen Röntgenanlagen, durch Messung der Dosis einer Röntgen-Strahlenquelle und Aufnahme eines Prüfkörpers auf einem Kontroll-Röntgenfilm, dadurch gekennzeichnet, daß ein Photodetektor (5) zur Messung der Dosis und der Prüfkörper (2) ein einheitliches Meßteil (1) bilden.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Prüfkörper (2) eine strahlenabsorbierende Treppe ist.

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Prüfkörper (2) eine dreistufige Treppe aus Aluminium ist.

4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Photodetektor (5) eine Siliziumphotodiode ist.

5. Gerät zur Konstanzprüfung von Röntgenanlagen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontroll- Röntgenfilm zur Aufnahme des Prüfkörpers in einer Aussparung (6) des Meßteils angeordnet ist.

6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung (6) zur Anordnung des Kontroll-Röntgenfilms so exzentrisch zum Strahlenfeld der zu überprüfenden Röntgen- Strahlenquelle angeordnet ist, daß der Strahlenfeldrand auf dem belichteten Film abgebildet wird.

7. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Prüfkörper durch Befestigungsmittel in dem Meßteil fixiert ist und diese Befestigungsmittel (9) gleichzeitig als Feldmittenmarkierung und Strahlungsrichtungsanzeiger wirken.

8. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsmittel (9) ein Metallstift sind.

9. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Photodiode (5) als Chip aufgebaut ist.

10. Gerät nach einem der Ansprüche 2 und 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die strahlenabsorbierende Treppe eine Basis (3) aus einem stark absorbierenden Material und einen weitere Treppenstufen aufweisenden Treppenkörper (4) aus einem schwach absorbierenden Material aufweist.

11. Gerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das stark absorbierende Material eine Metallfolie oder ein Metallblech ist und das schwach absorbierende Material eine effektive Ordnungszahl kleiner als 14 aufweist.

12. Gerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall Chrom, Eisen, Nickel oder Kupfer ist und der Treppenkörper aus einem Kunststoffmaterial, insbesondere Teflon, besteht, wobei das Metall mit dem Treppenkörper verklebt ist.

13. Gerät nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis (3) aus dem stark absorbierenden Material eine Kupferfolie einer Dicke von 0,2 bis 1,5 mm, vorzugsweise 0,3 mm, ist.

14. Gerät nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Treppenkörper (4) eine Teflontreppe mit einer Stufenhöhe von 1,5 bis 5 mm, vorzugsweise 3 mm, ist.

15. Strahlenabsorbierende Treppe zur Verwendung als Prüfkörper für die Konstanzprüfung einer Röntgenanlage, insbesondere einer zahnmedizinischen Röntgenanlage, dadurch gekennzeichnet, daß die strahlenabsorbierende Treppe eine Basis (3) aus einem stark absorbierenden Material und einen weitere Treppenstufen aufweisenden Treppenkörper (4) aus einem schwach absorbierenden Material aufweist.

16. Strahlenabsorbierende Treppe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das stark absorbierende Material ein Metall ist und das schwach absorbierende Material ein homogenes Material mit einer effektiven Ordnungszahl von weniger als 14 ist.

17. Strahlenabsorbierende Treppe nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall Chrom, Eisen, Nickel oder vorzugsweise Kupfer ist und der Treppenkörper aus einem Kunststoff, vorzugsweise Teflon, besteht.

18. Strahlenabsorbierende Treppe nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis (3) aus dem stark absorbierenden Material eine Kupferfolie einer Dicke von 0,2 bis 1,5 mm, vorzugsweise 0,3 mm, ist.

19. Strahlenabsorbierende Treppe nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Treppenkörper aus Teflon besteht und eine Stufenhöhe von 1,5 bis 5 mm, vorzugsweise 3 mm, besitzt.