DE4235527C2 - Einrichtung zur Erfassung medizinischer Röntgenbilder mit automatischer Belichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erfassung von Röntgenbildern in der Mundhöhle gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1; vgl. die US-PS 5 008 547.

Das bekannte Röntgen-Photographier-System zur Aufnahme von Photographien im Mund wird für eine Zahn- oder Kieferbehandlung verwendet. Bei diesem System werden Röntgenstrahlen, die einen Zahnbereich im Mund durchdrungen haben in ein optisches Bild auf der fluoreszierenden Oberfläche in einer kompakten Einrichtung zur Erfassung von Röntgenbildern umgewandelt, die hinter dem entsprechenden Zahnbereich in dem Mund angeordnet ist. Das optische Bild wird auf eine Bilderfassungsfläche einer Festkörper- Bilderfassungseinrichtung, wie z. B. einer CCD-Einrichtung (d. h. eines ladungsgekoppelten Bauelements), mittels eines Glasfaserbündels projiziert und dort in ein elektrisches Signal konvertiert und auf einem Monitor reproduziert.

In der konventionellen intraoralen (innerhalb des Mundes anzuwendenden) Röntgenein­ richtung wird die Position einer Röntgenstrahlungsquelle zur Abstrahlung von Röntgen­ strahlen auf einen Zielzahnbereich eingestellt, und die kompakte Röntgenerfassungsein­ richtung wird hinter diesem Zahnbereich angeordnet. Daraufhin werden die Spannung der Röntgenröhre und der Strom der Röntgenquelle entsprechend den Bedingungen des zu photographierenden Zielbereichs, der Größe und anderer Faktoren des Patienten eingestellt. Nach diesen Einstellungen werden Röntgenstrahlen während einer festgelegten Bestrahlungsdauer abgestrahlt, die durch die Röntgenröhrenspannung und den Strom fest­ gelegt ist.

Die von der Röntgenstrahlungsquelle abgestrahlten Röntgenstrahlen durchdringen den Zahnbereich (das zu photographierende Zielobjekt) und werden danach in ein optisches Bild konvertiert, dessen Helligkeit proportional ist zu der Dosis der auf die Fluores­ zenzoberfläche eines Röntgenfluoreszenzelements durchgedrungenen Röntgenstrahlung. Die Röntgenstrahlen, die das Röntgenfluoreszenzelement verlassen, sind nicht nur unnötig, sondern auch gefährlich für den menschlichen Körper, weil die Bestrahlungsdosis hierdurch ansteigt.

Bei der aus der US-PS 5 008 547 bekannten Einrichtung zur Erfassung von Röntgenbildern in der Mundhöhle sind die parallel zueinander verlaufenden Fasern des Faserbündels senk­ recht zu der Fläche der Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung, die als CCD-Matrix ausgebildet ist, angeordnet und verlaufen unter einem spitzen Winkel zu der Fläche des Röntgenfluoreszenzelements, um eine Verkleinerung des Bilds auf der Festkörper-Bildauf­ nahmeeinrichtung in einer Richtung zu erzielen. Ein über eine Steuervorrichtung an der Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung angeschlossener Bildprozessor rekonstruiert die realen geometrischen Verhältnisse.

Die beschriebene Einrichtung, bei der die Glasfaserbündel Oberflächen haben, die die Glasfasern schräg schneiden, wird verwendet, um das auf die Fluoreszenzoberfläche geworfene Bild eines Zielobjekts zu kontrahieren. Jedoch verringert die Einrichtung die Größe des reproduzierten Röntgenbildes und ist daher nicht sehr geeignet für eine dentale Anwendung.

Weiterhin werden bei der bekannten Röntgenstrahlungserfassungs-Einrichtung die Röntgenstrahlen, die durch das Röntgenfluoreszenzelement hindurchtreten, auf den menschlichen Körper verstrahlt. Diese Röntgenabstrahlung muß verhindert werden.

Aus DE 80 29 528 U1 ist ferner eine Einrichtung zur Erfassung von Röntgenbildern in der Mundhöhle bekannt, bei welcher hinter einem an die Gaumen-Innenseite angedrückten zu belichtenden Film ein Röntgenstrahlen-Intensitätsdetektorelement angeordnet ist, um die Röntgenstrahlungsintensität zwecks optimaler Filmschwärzung zu überwachen.

Es ist Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung zur Erfassung medizinischer Röntgenstrahlungsbilder mit einer automatischen Belichtungseinstellung zu schaffen, die Röntgenstrahlungsbilder mit guter Schärfe und Auflösung ermöglicht, wobei der menschliche Körper möglichst weitgehend vor den Röntgenbildsensor durchdringenden Röntgenstrahlen geschützt werden soll.

Das oben genannte Ziel der vorliegenden Erfindung kann dadurch erreicht werden, daß die Fasern des Faserbündels ungefähr senkrecht zu den Flächen der optisch verbundenen Bau­ teile stehen, daß der Röntgenbildsensor gemeinsam mit einem Röntgenstrahlen-Intensitäts­ detektorelement an einem Befestigungsträger befestigt ist, daß der Befestigungsträger mit den an ihm befestigten Bauteilen in einem geschlossenen Gehäuse aus Aluminium oder Kunststoff angeordnet ist und daß die den einfallenden Röntgenstrahlen abgewandte Seite des Gehäuses eine die Röntgenstrahlen abschirmende Bleiplatte enthält.

Der von dem Detektor für die Intensität der Röntgenstrahlung gelieferte Wert wird integriert und mit einem voreingestellten Dosiswert verglichen. Wenn der Wert des Röntgenstrahlungsdosissignals gleich dem Wert der voreingestellten Röntgenstrahlungsdosis wird, wird die Versorgungsspannung für die Röntgenröhre der Röntgenstrahlungsquelle abgeschaltet.

Weil die den Röntgenstrahlen zugewandte Fläche des äußeren Gehäuses der erfindungsge­ mäßen Einrichtung aus Aluminium oder Kunststoff besteht, wobei diese Materialien Röntgenstrahlung schwach absorbieren, durchdringen die bildgebenden Röntgenstrahlen, welche den Zahnbereich und das umgebende Gewebe durchdrungen haben, auch das Ge­ häuse und treffen auf die fluoreszierende Oberfläche auf.

Da die Oberflächen an einer Seite des Glasfaserbündels als glatte Oberflächen ausgebildet sind, die ungefähr senkrecht zu den Glasfasern des Faserbündels ausgerichtet und mit der fluoreszierenden Oberfläche verbunden sind, ist die Größe des optischen Bildes nicht redu­ ziert, wenn das optische Bild auf der Fluoreszenzoberfläche zur Bildaufnahmefläche der CCD-Vorrichtung übermittelt wird.

Darüberhinaus werden Röntgenstrahlen, die das Fluoreszenzelement durchdringen, abge­ schirmt und die Röntgenbestrahlung des menschlichen Körpers wird während der Behand­ lung reduziert, da die Rückseite des Gehäuses, die in Richtung der Röntgenstrahlung von dem Röntgenstrahlungsfluoreszenzelement abgewandt ist, einen Bereich aufweist, der aus einer Röntgenstrahlung abschirmenden Bleiplatte besteht.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1(A) zeigt einen Teilquerschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels einer Einrich­ tung zur Erfassung dentaler Röntgenbilder mit einem Röntgenintensitätsdetekor;

Fig. 1(B) zeigt einen vertikalen Teilschnitt entlang der Linie I-I aus Fig. 1 (A);

Fig. 2(A) u. 2(B) zeigen einen querverlaufenden und einen vertikalen Schnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels ähnlich den Fig. 1(A) und 1(B);

Fig. 3(A) u. 3(B) zeigen einen querverlaufenden und einen vertikalen Schnitt ähnlich den Fign. 1(A) und 1(B) eines dritten Ausführungsbeispiels, und

Fig. 4 zeigt ein Röntgenphotographiersystem unter Verwendung der Einrichtung zur Erfassung dentaler Röntgenbilder.

Unter Bezug auf die Fign. 1(A) und 1(B) ist ein keramisches Substrat 5, auf dem ein Satz von Röntgenbildsensorkomponenten angeordnet ist, in einem Gehäuse 1 am inneren Bodenbereich des Gehäuses (der inneren Oberfläche an der Seite, die der Röntgen­ strahlungs-Einfallrichtung abgewandt ist) mittels eines Röntgenabschirmmaterials, beste­ hend aus einer Bleiplatte 13, befestigt.

Auf dem keramischen Substrat 5 ist eine chipförmige CCD-Einrichtung 4 montiert. Mit der Bildaufnahmefläche der CCD-Einrichtung 4 sind die Oberflächen am einen Ende eines Glasfaserbündels 3 verbunden. Die Oberflächen am anderen Ende des Glasfaserbündels 3 sind mit der fluoreszierenden Oberfläche eines Röntgenfluoreszenzelements 2 verbunden. Dieses Ausführungsbeispiel hat drei Lagen, umfassend die CCD-Einrich­ tung 4, das Glasfaserbündel 3 und das Röntgenfluoreszenzelement 2. Beide optische End­ flächen des Glasfaserbündels 3 sind als glatte oder flache Oberflächen ausgebildet, die un­ gefähr senkrecht zu den Glasfasern des Glasfaserbündels 3 angeordnet sind, und sie sind mit der Fluoreszenzoberfläche und der Bildaufnahmefläche der CCD-Einrichtung 4 verbunden. Das Röntgenfluoreszenzelement 2 wird von den Röntgenstrahlen X bestrahlt, die den vor­ deren Abschnitt 11 des Gehäuses 1 durchdrungen haben, und erzeugt ein Fluoreszenzbild. Das Bild wird über das Glasfaserbündel 3 übertragen und auf der Bildaufnahmefläche der CCD-Einrichtung 4 in ein elektrisches Signal umgewandelt. Die CCD-Einrichtung 4 ist mit einer außerhalb der Erfassungseinrichtung 10 angeordneten Steuereinheit 8, wie in den Fign. 3 und 4 dargestellt ist, mittels eines Kabels 7 verbunden, das elektrische Leitungen 71 enthält.

Ein Röntgenstrahlungs-Intensitätsdetektorelement 6 ist an dem keramischen Substrat 5 in der Nähe des Fluoreszenzelements 2 des Röntgenbildsensors und neben der CCD-Einrich­ tung 4 befestigt. Das Röntgenstrahlungs-Intensitätsdetektorelement 6 umfaßt eine optische Detektoreinrichtung 62 (Phototransistor) und ein Röntgenfluoreszenzelement 61, das als Schicht auf der Licht aufnehmenden Oberfläche der optischen Detektoreinrichtung 62 ange­ ordnet ist. Die obere Fläche des Röntgenfluoreszenzelements 61 ist rechteckig und parallel zur oberen Fläche des Fluoreszenzelements 2 angeordnet. Die Röntgenstrahlen, die die Umgebung eines Zielzahnes durchdrungen haben, durchdringen weiterhin das Röntgenfluoreszenzelement 61 und regen dieses an, so daß das Fluoreszenzelement 61 Licht emittiert. Unter Verwendung des emittierten Lichtes generiert die Lichtdetektorein­ richtung 62 ein elektrisches Signal, dessen Pegel proportional zur Intensität des Lichtes ist. Das Signal wird dann zur Steuereinheit 8 außerhalb der Detektoreinrichtung über das Kabel 7 mit den elektrischen Leitungen 71 übertragen.

Um ein Signal zu generieren, das den Durchschnittswert der auf das Fluoreszenzelement 2 auftreffenden Röntgenstrahlungsintensität repräsentiert, ist das Röntgenstrahlungs- Intensitätsdetektorelement 6 neben dem Fluoreszenzelement 2 des Röntgenbildsensors angeordnet.

Die Fig. 2(A) und 2(B) zeigen Schnitte eines zweiten Ausführungsbeispiels der Röntgen­ bilderfassungseinrichtung. In diesem Beispiel sind vier Röntgenstrahlungs-Intensitätsde­ tektorelemente 6a, 6b, 6c und 6d an den vier äußeren Ecken des Röntgenbildsensors ange­ ordnet. Durch Unterteilen des Röntgenstrahlungs-Intensitätsdetektorelementes 6 in vier Elemente in der oben beschriebenen Weise, kann die durchschnittliche Intensität der auf das Fluoreszenzelement 2 des Röntgenbildsensors auftreffenden Röntgenstrahlung erhalten werden. Die elektrischen Ausgangssignale von den Röntgenstrahlungs- Intensitätsdetektorelementen 6a, 6b, 6c und 6d werden z. B. addiert und danach einer Inte­ grationsschaltung zugeführt, um durchschnittliche Röntgenstrahlungsdosisdaten zu erhalten.

Die Fig. 3(A) und 3(B) sind Schnitte eines dritten Ausführungsbeispiels der Röntgen­ bilderfassungseinrichtung, bei der das Röntgenstrahlungs-Intensitätsdetektorelement 6 neben einer Öffnung 51 angeordnet ist, die in einem ungefähr zentralen Bereich des Ke­ ramiksubstrats 5 für den Röntgenbildsensor und direkt unter der CCD-Einrichtung 4 ange­ ordnet ist. Weil die Röntgenstrahlen, die auf das Röntgenstrahlungs-Intensitätsde­ tektorelement 6 auftreffen, das Fluoreszenzelement 2 des Röntgenbildsensors und die CCD- Einrichtung 4 durchdrungen haben, kann die nach der Durchdringung verbleibende Röntgenstrahlungsdosis an dem nahezu zentralen Abschnitt des Röntgenbildes gemessen werden, wodurch die Zuverlässigkeit der Belichtungszeiteinstellung erhöht wird.

Für das Röntgenstrahlungs-Intensitätsdetektorelement 6 kann außer den in den Fig. 1 bis 3 veranschaulichten Anordnungen auch eine Anordnung verwendet werden, bei welcher zwischen dem Fluoreszenzelement 61 und der optischen Detektoreinrichtung 62, beispiels­ weise einem Phototransistor, eine optische Glasfasereinrichtung sitzt. Wenn die Werkstoffe der Glasfasereinrichtung die gleichen sind wie diejenigen für die CCD-Einrichtung, kann die Korrelation zwischen dem Röntgenstrahlungs-Intensitätsdetektorelement 6 und der CCD- Einrichtung 4 verbessert werden. Für das Röntgenstrahlen-Intensitätsdetektorelement 6 kann aber auch ein Halbleiter-Röntgenstrahlungsdetektorelement ohne optische Wandlung verwendet werden.

In der Röntgenbilddetektoreinrichtung ist der Röntgenbildsensor mit dem Röntgen­ strahlungs-Intensitätsdetektorelement 6 in dem äußeren Gehäuse 1 angeordnet. Der vordere Abschitt 11, das ist die dem Röntgenstrahl zugewandte Seite, und die Seitenbereiche des Gehäuses 1 bestehen aus einer Aluminiumplatte von 0,5 bis 5 mm Dicke. Diese Aluminium­ platte ist hermetisch mit dem Bodenbereich 12 des oben genannten Behälters 1 verbunden.

Fig. 4 zeigt ein Anwendungsbeispiel der Einrichtung 10 zur Erfassung dentaler Rönt­ genbilder. Ein Bildsignal wird als Bild auf dem Monitor 81 dargestellt, der über die Steuer­ einheit 8 mit dem Gehäuse 1 der Erfassungseinrichtung 10 über das Kabel 7 verbunden ist. Das Bild wird dann im Bedarfsfall durch einen Drucker 82 auf Papier 83 ausgedruckt.

Wenn die Röntgenstrahlen von einem kompakten Röntgenstrahlengenerator 9 auf den Zielzahn 92 abgestrahlt werden, während die Erfassungseinrichtung 10 hinter dem Zielzahn 92 in dem zu photographierenden Mund angeordnet ist, wird das Röntgendurchdringungs­ bild des Zahnbereichs 93 inklusive des Zahns 92 auf dem Monitor 81 angezeigt.

Die Steuereinheit 8 enthält eine Integrationsschaltung, die das Ausgangssignal von dem Röntgenstrahlungs-Intensitätsdetektorelement 6 über die Zeit integriert, einen Vergleichs­ schaltkreis, der den integrierten Wert mit einem vorgegebenen Wert vergleicht, und einen Steuerschaltkreis, der den Anodenstrom der Röntgenröhre abstellt. Sobald eine geeignete Röntgendurchdringungsdosis für die Analyse des Röntgenbildes des Zahnbereichs 93 in dem Vergleichsschaltkreis eingestellt worden ist, schaltet der Steuerschaltkreis den Anodenstrom der Röntgenröhre ab, sobald die Dosis der durchdringenden Röntgenstrahlen, die von dem Röntgenstrahlungs-Intensitätsdetektorelement 6 während der Röntgenphotographie gemessen und einer Integration bezüglich der Bestrahlungszeit ausgesetzt worden ist, gleich der voreingestellten Röntgendosis wird. Bei dieser Abschaltzeit wird das in der CCD- Einrichtung 4 oder in einer Speichereinrichtung der Steuereinheit 8 gespeicherte Bild als Röntgenbild auf dem Monitor 81 dargestellt.

Es können die Verstärkungs- und Integrationsschaltungen für die Weiterbehandlung des Ausgangssignals des Röntgenstrahlungs-Intensitätsdetektorelements 6 zusammen mit dem Röntgenstrahlungs-Intensitätsdetektorelement 6 auf dem keramischen Substrat 5 des Röntgenbildsensors angeordnet werden.

In der Röntgenbilderfassungseinrichtung der vorliegenden Erfindung ist das Röntgen­ strahlungs-Intensitätsdetektorelement zum Erfassen der Röntgenstrahlungsintensität und zum Einstellen der Röntgenbelichtungszeit nahe dem Röntgenfluoreszenzelement für die Röntgenbilderfassung angeordnet. Aufgrund dieser Anordnung kann die Röntgendosis, die durch Integration des Intensitätssignals des Röntgenstrahlungs-Intensitätsdetektorelements über die Bestrahlungszeit errechnet wurde, verwendet werden, um die Röntgenbestrahlungszeit während der Röntgenaufnahme, d. h. die Belichtungszeit, zu steuern. Daher entsteht auf dem Monitor ein klares Röntgenbild mit einer konstanten Helligkeit auch bei verschiedensten Aufnahmebedingungen, und das Bild kann somit wirkungsvoll für die medizinische Diagnose eingesetzt werden. Weiterhin können Fehler aufgrund einer unzureichenden Belichtung während der Röntgenaufnahme eliminiert wer­ den, wobei die Häufigkeit einer erneuten Photographie beträchtlich verringert werden kann, was wiederum die dem Patienten zugeführte Röntgenstrahlungsdosis auf einen er­ forderlichen Minimalwert reduzieren kann. Weiterhin können die nicht erfaßten Röntgen­ strahlen abgeschirmt werden, da die Rückseite des Behälters eine Röntgenstrahlen abschir­ mende Bleiplatte enthält. Hierdurch wird die Röntgenbestrahlung während einer Behandlung reduziert.

Claims (1)

1. Einrichtung zur Erfassung von Röntgenbildern in der Mundhöhle, enthaltend einen Röntgenbildsensor mit einem Röntgenfluoreszenzelement (2), einer Festkörper- Bildaufnahmeeinrichtung (4) und einem Faserbündel (3) zum optischen Verbinden der Fluoreszenzfläche des Röntgenfluoreszenzelements (2) mit der Bildaufnahmefläche der Bildaufnahmeeinrichtung (4), dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern des Faserbündels (3) ungefähr senkrecht zu den Flächen der optisch verbundenen Bauteile stehen, daß der Röntgenbildsensor gemeinsam mit einem Röntgenstrahlen- Intensitätsdetektorelement (6) an einem Befestigungsträger (5) befestigt ist, daß der Befestigungsträger (5) mit den an ihm befestigten Bauteilen in einem geschlossenen Gehäuse (1) aus Aluminium oder Kunststoff angeordnet ist und daß die den einfallenden Röntgenstrahlen abgewandte Seite des Gehäuses (1) eine die Röntgenstrahlen abschirmende Bleiplatte (13) enthält.