EP3969940A1 - Vorrichtung zur erfassung einer auf eine augenlinse auftreffenden strahlungsdosis - Google Patents

Vorrichtung zur erfassung einer auf eine augenlinse auftreffenden strahlungsdosis

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Publication number
EP3969940A1
EP3969940A1 EP20729962.9A EP20729962A EP3969940A1 EP 3969940 A1 EP3969940 A1 EP 3969940A1 EP 20729962 A EP20729962 A EP 20729962A EP 3969940 A1 EP3969940 A1 EP 3969940A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
radiation
detector
dose
incidence
sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP20729962.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thilo Michel
Sebastian Schmidt
Dennis HAAG
Franziska EBERLE
Pascal Michel
Patrick HUFSCHMIDT
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Friedrich Alexander Universitaet Erlangen Nuernberg
Original Assignee
Friedrich Alexander Universitaet Erlangen Nuernberg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Friedrich Alexander Universitaet Erlangen Nuernberg filed Critical Friedrich Alexander Universitaet Erlangen Nuernberg
Publication of EP3969940A1 publication Critical patent/EP3969940A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/02—Dosimeters
    • G01T1/023—Scintillation dose-rate meters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/02—Dosimeters
    • G01T1/026—Semiconductor dose-rate meters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T7/00—Details of radiation-measuring instruments

Definitions

  • the invention relates to a device for detecting a radiation dose impinging on an eye lens.
  • the invention also relates to a protective device with such a device.
  • the invention also relates to the use of a corresponding device for determining a radiation dose actually hitting the eye lens of a user.
  • the invention also relates to a protective device with such a device for determining a radiation dose impinging on an eye lens.
  • the invention relates to a method for determining a radiation dose striking an eye lens of a user.
  • a device for measuring the eye lens dose is known from DE 20 2014 005 506 Ul.
  • An active dosimeter system is also known from EP 3 220 166 B1.
  • the essence of the invention consists in providing the device for detecting a radiation dose impinging on the eye lens of a user with a means for attenuating the radiation to be detected by means of at least one sensor element.
  • From the attenuating means is assigned in particular to the at least one sensor element. It is arranged in particular adjacent to the at least one sensor element. In particular, it is at a distance of at most 5 cm, in particular at most 3 cm, in particular at most 2 cm, in particular at most 1 cm from the sensor element.
  • the device for detecting the radiation dose impinging on an eye lens is also referred to as an eye lens dosimeter. According to the invention, it was recognized that this allows account to be taken of the fact that a user of the device according to the invention often wears protective equipment, in particular protective goggles, so that only part of the radiation reaches the user's eye.
  • the radiation to be detected is in particular ionizing radiation, in particular special X-rays. It can also be radioactive radiation.
  • the radiation to be detected has in particular photon energies in the range of 1 keV to 20 MeV, in particular in the range of up to 250 keV, in particular in the range of up to 100 keV, in particular in the range of 1 keV to 200 keV.
  • an electronic detector device is designated as the active detector device.
  • the means for attenuating the radiation to be detected by means of the at least one sensor element leads in particular to the attenuation of radiation with photon energies in the range from 1 keV to 100 keV, in particular in the range from 1 keV to 200 keV by at least 10%, in particular at least 20 %, in particular at least 30%.
  • the means for attenuating the radiation to be detected leads, in particular, to a weakening of the radiation in a predetermined range of the expected photon energy, which precisely corresponds to the attenuation of a specific protective device.
  • the means for attenuating the radiation to be detected by means of the at least one sensor element for radiation with a photon energy in the range of up to 150 keV has a transmittance of at most 70%, in particular at most 50%.
  • the means for attenuating the radiation to be detected by means of the at least one sensor element corresponds in particular to a Bl ei equivalent of at least 0.1 mm, in particular at least 0.2 mm, in particular at least 0.35 mm, in particular at least 0.5 mm.
  • the attenuating agent acts as a radiation blocker for a considerable proportion of the radiation to be detected.
  • the means for attenuating the radiation to be detected by means of the at least one sensor element for radiation in the visible range has a transmittance of at least 70%, in particular at least 85%. This information applies in particular to a wavelength of 500 nm.
  • the means for attenuation can in particular be optically transparent. This makes it possible to use the attenuating means not only to attenuate the radiation impinging on the sensor element, but at the same time also to attenuate the radiation actually impinging on the eye lens.
  • the means for weakening has a proportion of lead, tungsten, bismuth, strontium or a compound of these elements, in particular lead oxide.
  • the attenuating means can in particular comprise a lead glass or a lead plate.
  • the means for attenuating the radiation is exchangeable.
  • the attenuating means can be replaced without tools. In particular, it can be manually inserted, for example inserted, into a holder provided for this purpose. This facilitates the replacement of the attenuating agent.
  • the attenuating means from the intended use of the device is arranged rostrally from the at least one sensor element.
  • it is arranged in front of the sensor element, in particular in front of the entry surface of the entirety of the sensor elements.
  • the distance between the attenuating agent and the sensor element is preferably small. It is in particular at most 3 cm, in particular at most 2 cm, in particular at most 1 cm, in particular at most 5 mm, in particular at most 3 mm.
  • the attenuation means protrudes laterally over the entirety of the sensor elements. In particular, it projects up to 0.5 cm, in particular up to 1 cm, over the entirety of the sensor elements.
  • the total extent of the weakening agent in a main direction of extent is in particular in the range from 5 mm to 30 mm, in particular in the range from 10 mm to 20 mm.
  • the smallest possible design of the from weakening means leads to a particularly light design of the device. This leads to greater comfort when the device is worn on the head.
  • radiation protective goggles or a dummy of such radiation protective goggles are used as the attenuating means.
  • the filter can also be made of a different material, but have the same absorption capacity as specified protective goggles.
  • a filter made from the glass of protective goggles or a material corresponding to the absorption capacity can serve as the attenuating means. This can in particular be arranged in front of the detector device, in particular in front of the sensor element.
  • the device has a holding device for arranging the detector device in the vicinity of a user's eyes.
  • the holding device in particular enables the detector device to be arranged at a distance of at most 30 cm, in particular at most 20 cm, in particular at most 10 cm, in particular at most 5 cm, in particular at most 3 cm from the lens of a user.
  • the detector device By arranging the detector device in the vicinity of the eye it can be achieved that the radiation dose impinging on the eye lens is actually detected.
  • the detector device has at least two sensor elements. At least one of the sensor elements is assigned to one eye.
  • the device has in particular at least one sensor element assigned to the left eye and at least one sensor element assigned to the right eye.
  • the sensor elements assigned to the two eyes are designed separately, in particular at a distance from one another. They can have a distance which corresponds to the eye relief.
  • the distance between the two sensor elements is in particular in the range from 4 cm to 8 cm, in particular in the range from 5 cm to 7 cm.
  • the distance between the sensor elements can also be in the range of up to 30 cm. It is preferably at most 20 cm.
  • the sensor element has a plurality of sensor pixels in each case.
  • the sensor element is therefore also referred to as pixelated.
  • a pixelated design of the sensor element enables greater flexibility in the acquisition and / or further processing of the radiation pattern.
  • a plurality of sensor pixels can in particular be used to determine an angle dependency.
  • the sensor pixels can be arranged in an array, in particular in a 1D array or a 2D array.
  • the number of sensor pixels can be at least 2, especially at least 4, especially at least 6, especially 9, especially at least 12, especially at least 16, especially at least 25, especially at least 36, especially at least 64, especially at least 256, especially at least 1024, in particular at least 10,000, in particular at least 100,000, in particular at least 300,000, in particular at least 1,000,000 amounts.
  • the size of the sensor pixels is in the range from 10 ⁇ m to 1 mm, in particular in the range from 25 ⁇ m to 1 mm. It is preferably at most 100 ⁇ m.
  • the size of a pixel is understood here to mean in particular the maximum diameter of the entry area of this pixel.
  • the sensor element can in particular be designed as a semiconductor detector, in particular with a radiation-sensitive sensor layer made of silicon, gallium arsenite, cadmium telluride, cadmium zinc telluride.
  • a monolithic active pixel sensor (MAPS) or a CCD camera can also be used.
  • the sensor element has at least two subsets of sensor pixels of different sizes and / or dimensions.
  • the sensor element can in particular have exactly two, three, four, five or more subsets of sensor pixels of different sizes and / or dimensions.
  • the sensor pixels of different sizes differ in particular by at least a factor of 2. They are designed in particular in such a way that in each case a larger pixel can be replaced by a plurality of smaller pixels. Different pixel sizes enable different dose rates to be recorded. The larger pixels are used to record low dose rates, the smaller pixels are used to record high dose rates.
  • the detector has a plurality of different energy channels.
  • the number of energy channels can in particular be two, in particular at least two, in particular at least four, in particular at least eight, in particular at least sixteen.
  • the sensor unit in particular the sensor element, preferably has overall dimensions, in particular a total entry area, of at most 10 cm 2 , in particular at most 5 cm 2 , in particular at most 2 cm 2 , in particular at most 1 cm 2 , in particular at most 0 .5 cm 2 , in particular at most 0.3 cm 2 , in particular at most 0.15 cm 2 .
  • a small design of the sensor element leads to an advantageous weight saving.
  • the sensor element is designed such that it detects the incident radiation in an energy-resolving manner and / or in an angle-resolving manner. This can be achieved through the design, in particular the size, of the sensor pixels, additionally provided filter and / or obscuration elements and / or the arrangement of the sensor pixels.
  • the entry surface of the detector device is oriented obliquely forward. You can for example have an angle of inclination to the straight direction of 30 ° or 45 °. This makes it possible to better record lateral irradiation, which can lead to a higher dose load.
  • the orientation of a surface is understood here to mean the direction of its normal.
  • the sensor element has an incidence surface which has an orientation that can be adjustably aligned relative to the holding device. This improves the flexibility of the detection of laterally incident radiation.
  • the detector device has at least one filter and / or absorber element.
  • the already mentioned attenuating means can serve as a filter and / or absorber element.
  • a separate filter element can also be provided for adapting the radiation passed through to the sensitivity of the detectors. This makes it possible, in particular with identical sensor pixels, to measure different doses. Different sensor pixels can be provided with different filter elements.
  • An absorber element can in particular be used to determine the direction of incidence of the radiation. This is described in more detail below.
  • the at least one filter and / or absorber element is made from a material with a higher atomic number than tissue.
  • the filter and / or absorber element can in particular be made of aluminum, tin or lead or a connection of these elements or have such a connection. These materials have proven their worth for shielding or attenuating ionizing radiation.
  • the at least one filter and / or absorber element has a greatest thickness of less than 5 mm, in particular less than 3 mm, in particular less than 2 mm, in particular less than 1 mm, in particular less than 0.5 mm, in particular less than 0.3 mm, in particular less than 0.2 mm, in particular less than 0.1 mm.
  • a small thickness enables a particularly light design of the filter and / or absorber element.
  • the absorber element is spherical, kegelför mig, cuboid, in particular cube-shaped, hollow cylinder-shaped, hollow cuboid, with an opening, in particular ring-shaped, toroidal or hemispherical with opening, or as an arrangement of rods.
  • the at least one absorber element has a hollow-spherical-half-shell segment-shaped design, the center points of the inner and outer limiting spheres not coinciding.
  • the at least one filter and / or absorber element is assigned to at least one of the sensor elements. It is in particular at a distance of at most 5 cm, in particular at most 3 cm, in particular at most 2 cm, in particular at most 1 cm, in particular at most 0.5 cm, in particular at most 0.3 cm from the associated sensor element. It can also be arranged directly in front of the sensor element.
  • the holding device is designed in such a way that it enables the detector device to be arranged on the head of a user.
  • the holding device can in particular have a head holder, for example a headband, or a glasses frame.
  • the holding device is preferably adjustable. It can also be designed to be elastic or have elastic elements. This can improve wearing comfort.
  • the at least one sensor element is arranged temporally from an eye of the user when the holding device is worn.
  • the sensor element can in particular be arranged on the inside of a temple piece.
  • the at least one sensor element is at a distance of at most 10 cm, in particular at most 5 cm, in particular at most 3 cm, in particular at most 2 cm, in particular at most 1 cm, in particular when the holding device is to be worn at most 0.5 cm, in particular at most 0.3 cm, in particular at most 0.2 cm, is arranged in relation to a frontal plane running through the eye lenses of the user.
  • the at least one sensor element is closed at a distance of at most 10 cm, in particular at most 5 cm, in particular at most 3 cm, in particular at most 2 cm, in particular at most 1 cm, when the holding device is being worn a transversal plane running through the eye lenses of the user.
  • the sensor element can also be arranged at a distance of at least 1 cm, in particular at least 2 cm, to a transverse plane running through the eye lenses of the user.
  • the sensor element can in particular be arranged on the forehead or behind the glasses of protective goggles.
  • An arrangement on the forehead enables the device to be designed independently of the protective goggles used.
  • the device is preferably integrated into the protective goggles.
  • the filter and / or absorber element has a geometric design such that the radiation incident on the at least one sensor element experiences an attenuation that is dependent on the angle of incidence.
  • the absorber element is therefore also referred to as an angle tracker. It forms an obscuration screen, which is also referred to as an obscuration, which casts a shadow on the sensor element in the relevant photon energy range, in particular in the range of photon energies from 10 keV to 150 keV.
  • One or more spheres, a ring-shaped element, rod-shaped elements or absorber plates / half-shells with one or more openings can serve as the absorber element.
  • the detector device enables continuous detection of the incident radiation. In particular, it enables dead time-free acquisition of the incident radiation. This can be achieved through a sequential evaluation of the sensor pixels or the energy channels.
  • the device has an evaluation unit for evaluating the acquired radiation data.
  • the evaluation unit enables in particular the calculation of an angle-dependent attenuation of the radiation.
  • specific data / properties, in particular transmission characteristics, of different protective devices, in particular different protective goggles, can be taken into account.
  • the evaluation unit is designed electronically.
  • it comprises a printed circuit board.
  • the detector device and the evaluation unit are arranged on a common printed circuit board. They can also be arranged in a common housing.
  • the housing can be encapsulated in a liquid-tight manner. This leads to an advantageous protection of the detector device.
  • the circuit board preferably has a total area of 100 cm 2 , in particular a maximum of 64 cm 2 , in particular a maximum of 36 cm 2 , in particular a maximum of 20 cm 2 , in particular a maximum of 10 cm 2.
  • a transmission device for wireless forwarding of the recorded and / or evaluated data is preferably provided on the circuit board of the detector device and / or the evaluation unit.
  • the evaluation unit is integrated into the holding device.
  • it can be integrated into a temple piece. This leads to a particularly high level of comfort.
  • the evaluation unit has a memory for storing transmission data of different protective goggles.
  • the corresponding transmission characteristics can thus be taken into account computationally in a simple manner when evaluating the recorded data.
  • the device has a memory device for storing the data recorded by the individual sensor elements.
  • the recorded data can be stored pixel by pixel and / or by energy channel. In particular, the results can be histogrammed.
  • the storage device can have a plurality of storage locations. This makes it possible to save the aforementioned data on a user-specific basis. This can be advantageous if several different users share a dosimeter device, that is to say use it alternately one after the other.
  • the detector device is connected to the holding device in a reversibly detachable manner. This is also particularly useful in the event that several users share the device, that is to say use it alternately one after the other. Each user can have their own personal holding device. This leads to improved hygiene.
  • the detector device can be connected to the holding device by means of a bayonet catch, magnetically, by means of a Velcro fastener or by means of a form fit. Combinations are also possible.
  • the detector device can in particular be removed from the holding device without tools. This simplifies the change for different users.
  • the device has a transmission device for wireless forwarding of data.
  • the recorded data can be passed on particularly easily to an external recording point.
  • the at least one sensor element is each wirelessly connected in a signal-transmitted manner to an evaluation unit. This makes it possible to design the evaluation unit separately from the detector device. This allows the weight of the components of the device to be worn on the head to be reduced.
  • the device has a separate energy supply unit, in particular a removable battery unit.
  • a separate energy supply unit in particular a removable battery unit.
  • rechargeable batteries or batteries can be integrated into the device.
  • the energy supply unit can be charged wirelessly.
  • it can have an inductive charging element.
  • it can be charged by simply placing it on a charging pad.
  • lines which transmit energy and / or signals are integrated into the holding device.
  • the holding device can in particular have an interface for connecting the detector device.
  • energy and / or signal-transmitting cables can be arranged in or on a temple or on a headband.
  • the lines can in particular serve to supply energy to the detector device. They can also be used for signal transmission from or to the detector device.
  • the device has an additional detector device.
  • the additional detector device can be designed to be removable. It can be designed in accordance with the first detector device. It can also have other characteristics than the first detector device. It can be used in particular to record a whole-body dose.
  • the second detector device can in particular be arranged on a separate evaluation unit or on a separate energy supply unit.
  • the object of the invention to improve an eye lens dosimeter is also achieved by a device with an active detector device for detecting ionizing radiation with a pixelated sensor device with a plurality of sensor elements and an absorber structure which has a geometric design , in such a way that the Sor device incident radiation experiences an attenuation dependent on the angle of incidence.
  • the absorber structure is here in particular arranged adjacent, in particular adjacent in the sagittal direction, to the sensor device.
  • the absorber structure is in particular arranged in the beam path of the incident radiation in front of the sensor device.
  • At least a subset of the sensor elements is unobscured in a predetermined solid angle range of at least 0.001 sr, in particular at least 0.006 sr, in particular at least 0.02 sr, in particular at least 0.05 sr, in particular at least 0.2 sr .
  • the angle spectrum of the incident radiation can also be determined by calculation. It can in particular be determined from the attenuation, which is dependent on the angle of incidence, of the radiation impinging on the sensor device by means of the absorber structure.
  • the angle-of-incidence-dependent effect of the incident radiation in particular its attenuation by a specific protective device, in particular specific radiation protective goggles, can also be determined by calculation. In this case, there is no need for a dummy lens.
  • the subset of sensor elements which are unobserved in the predetermined solid angle range are in particular not shaded by other components of the device. This is achieved in that all components of the device are arranged outside the specified solid angle range.
  • the invention relates to an active eye lens dosimeter or the use of the device according to the preceding description as an eye lens dosimeter.
  • the eye lens dosimeter in particular has an absorber with which the Winkelab dependence of the eye lens dose, in particular the dose size Hp (3), can be adjusted can.
  • the absorber has, for example, the volume shape of a cylinder, a cone or a sphere.
  • a further object of the invention is to improve the determination of a radiation dose actually striking the eye lens of a user.
  • This object is achieved by using a device according to the preceding description. It is achieved in particular by using a device according to the preceding description for measuring the eye lens dose.
  • the device according to the preceding description is used in interventional radiology, neurosurgery, orthopedics, trauma surgery or cardiac surgery.
  • Another object of the invention is to improve a protective device for protecting the eye lenses of a user from incident radiation.
  • a protective device with a means for attenuating ionizing radiation striking an eye lens and a device in accordance with the preceding description.
  • the attenuating means can in particular be protective goggles, a protective visor or a protective helmet.
  • the device is arranged behind the means for attenuating the radiation in the direction of incidence of the radiation.
  • the sensor element of the dosimeter is arranged in particular behind the lens of the protective goggles.
  • the sensor elements are each arranged on the temples of protective glasses. In particular, they are at a distance from the spectacle lens in the range from 0.1 cm to 5 cm, in particular not more than 3 cm.
  • the protective device has a display for displaying information about the detected radiation to the user.
  • the display can be visual, auditory or haptic. It generally forms a means of transmitting information.
  • the information about the detected radiation can, for example, be displayed in the glass of the protective goggles.
  • a warning light, a sound signal or a haptic signal, in particular a vibration signal, can also serve as information for the user.
  • the display is designed such that it shows the user information about the angle of incidence distribution and / or the intensity of the incident radiation.
  • the display is integrated in the holding device, in particular in the spectacle frame.
  • the display is designed as a separate component. It can be designed, for example, as a monitor, armband or a display on a smartphone or a tablet, in particular in an app.
  • the display is designed as a separate component, in particular more detailed data on the detected radiation dose, for example also its development over time, can be shown.
  • the protective device has a means for generating a warning signal when a predetermined radiation dose is exceeded. It can also generate a warning signal when a certain momentary radiation intensity is exceeded.
  • Another object of the invention is to improve a method for determining a radiation dose impinging on a user's eye lens.
  • This object is achieved by a method in which an actual radiation dose is detected or approximated behind radiation protection goggles.
  • a corresponding dummy protective goggle is provided and arranged in front of a detector device to simulate the effect of a certain radiation protection goggles.
  • the effect of certain protective goggles is taken into account by calculation.
  • the transmission characteristics of different protective goggles can be stored in a memory. This makes it possible to easily select the effect of specific protective goggles.
  • a determination of an angle of incidence of the radiation is carried out.
  • the determination of the angle of incidence is carried out in an energy-dependent manner.
  • the eye lens dose for the left eye and for the right eye is recorded and / or calculated separately from one another.
  • the radiation dose determined is stored in a user-specific manner in a memory unit.
  • a sensor unit for detecting ionizing radiation for the purpose of dosimetry of ionizing radiation consisting of at least one detector and at least one radiation filter, is provided in front of the at least one detector.
  • the sensor unit comprises an angle tracker.
  • the detector has small and large pixels.
  • a dummy of the X-ray protection for example a glass and / or side protection of X-ray protective goggles, is placed in front of and / or next to the detector.
  • the invention relates to a dosimeter for measuring a dose of measured quantity of ionizing radiation with at least one corresponding sensor unit.
  • the dosimeter for measuring the eye lens dose of ionizing radiation can in particular be designed in such a way that the sensor unit is attached in the vicinity of the eye.
  • a dosimeter system with such a dosimeter can display measured values on an external display.
  • the device containing the readout unit or control unit or evaluation unit or transmission unit or a battery or a rechargeable battery can be equipped with a further radiation detector, which means that this device itself can be used as a dosimeter.
  • FIG. 1A and 1B show sketches of a possible positioning of two sensor units over the eyes (Fig. 1A) and the positioning of the readout unit (Fig. 1B) held by a bracket similar to those known from ActionCams,
  • Fig. 2, 3, 10, 11 show sketches of possible configurations of the radiation filter before
  • 9A, 9B, 9C, 11 show sketches of possible configurations of the angle tracker.
  • 12A, 12B illustrate the positioning and dimensioning of the protective glass dummy in front of the radiation detector in comparison to the positioning of the protective glasses lens in front of the eye lens.
  • the angles ABC and DEF are ideally chosen to be the same.
  • the vertices of the angles are ideally in the center of the eye lens (point B) or in the center of the entrance surface of the detector (point E).
  • the thickness of the protective glass dummy corresponds to the thickness of the protective glasses lens if both are made of the same material. If they are not made of the same material, a thickness is selected for the protective glass dummy that ideally causes the same attenuation for X-rays as the protective glasses lens.
  • the dummy protective glass is typically smaller than the protective glasses lens.
  • the distance from the protective glasses lens to the eye lens is greater than the distance of the dummy protective glass from the radiation detector.
  • 13A, 13B show exemplary positions of the radiation sensors for the eye lens dose measurement and an exemplary position of the additional detector or the additional sensor unit for the whole-body dose measurement.
  • 14A, 14B show exemplary further positions (the end of the arrows in FIG. 14A) of the radiation sensors for the eye lens dose measurement and an exemplary position (the end of the arrow in FIG. 14B) of the additional detector or the additional sensor unit for the whole-body dose measurement.
  • lens filters spherical shell segments but no hemispherical shell
  • (c) the positioning and functioning at different angles of incidence of the lens filter in front of the detector is sketched in a side view.
  • the rays hitting the sensor at an angle of incidence of 0 ° and 60 ° are shown as an example.
  • h denotes the height of the lens filter, d its thickness, n the inner radius of the lens and h Ai the height above the aluminum bracket, which is referred to here as aluminum bars.
  • the rays hitting the detector traverse longer distances through the caps on average than with perpendicular incidence. Due to the curved shape of the Ku gelschalensegmente the path difference compared to perpendicular incidence is smaller than with flat plates. In contrast to hemispherical shells, the increasing absorption in the tissue is taken into account.
  • 16 shows a sketch to illustrate the path difference of the rays through the lens at different points of impact on the sensor, which is used to determine the angle and correct the angle dependency of the dose measured variable.
  • the rays impinging on the outer edges of the sensor, which cover the distances si and S2 in the lens filter, are shown as an example.
  • ti and ⁇ 2 denote the intersection of the straight lines of the incident rays with the y-axis and a denotes the angle of incidence.
  • the inner and outer radius of the lens is given by n and r a h denotes the height of the lens and b the edge length of the radiation detector.
  • 17 shows the sketch of the shadow cast by the spherical absorber on the sensor for various distances between the sphere and the sensor.
  • NEN h and h ' denote the distance from the center of the sphere to the sensor and a g and a g ' those angles of incidence up to which the shadow of the sphere center point falls on the sensor.
  • the edge length of the sensor is denoted by d.
  • 19 shows a sketch to illustrate the shadow cast by the annular absorber on the sensor at positive and negative angles of incidence.
  • FIG. 20 shows a sketch of the shadow cast by the annular absorber on the
  • the scaling of the sensor is given in pixels.
  • the outer edge of the first pixel (0 pixels) and the outer edge of the last pixel (16 pixels) are marked.
  • h denotes the distance between the sensor and the ring n n the inner diameter of the ring and d the edge length of the sensor.
  • the position of the shadow of the left and right halves of the ring at normal incidence is denoted by so ⁇ .
  • a ⁇ the position of these shadows is given by s ⁇ .
  • FIG. 21 shows a sketch of the position of the center point of the circular shadow of the annular absorber above the sensor.
  • the scaling of the sensor is given in pixels.
  • the outer edge of the first pixel (0 pixels) and the outer edge of the last pixel (16 pixels) are marked.
  • H denotes the sum of the distance between the sensor and the ring and its cord thickness, and mo and m the position of the center point MP of the circular shadow at perpendicular incidence or at the angle of incidence a.
  • Fig. 22 shows a schematic representation of an embodiment of the device for
  • the detector device can be coupled to the holding device via an interface. In particular, it can be coupled both mechanically and electrically, in particular in a signal-transmitting manner, via the interface.
  • Fig. 22 both a provided in the removable part of the device power supply unit and a separate power supply unit is shown. In principle, one of these two units can be dispensed with.
  • the separate component attached to the holding device can also be a transmission / transmission unit.
  • Fig. 23 shows an exemplary view of the removable component of the Detek gate device according to FIG. 22 from the front.
  • the signal-transmitting connection between the sensor elements and a control / evaluation unit is shown schematically. This can in particular be designed in the form of a microcontroller.
  • a housing of the detector device is also indicated schematically in FIG. 23.
  • 24 and 25 show an example of a protective device in the form of radiation protective goggles with an integrated dosimeter.
  • FIG. 26 shows an alternative embodiment of the protective goggles according to FIG. 24, in which the sensor elements are oriented obliquely forward.
  • the invention disclosed below is to be assigned to the field of personal dosimetry of ionizing radiation, in particular to eye lens dosimetry.
  • the use as an active eye lens dosimeter is particularly to be cited as a potential field of application of the invention. It is advisable to determine the dose of the eye lens Hp (3), for example in interventional radiology, neurosurgery, orthopedics, trauma surgery, cardiac surgery, since in these work areas with increased radiation exposure tion of the eye lens is to be expected. Dosimetry of alpha, beta, proton or gamma radiation is also conceivable in addition to X-rays. Due to new knowledge about the formation of radiation-induced cataracts, the limit value of the eye lens dose in Germany was significantly reduced on 01.01.2019. It is therefore advisable to check the eye lens dose to ensure that this limit value is not exceeded.
  • the invention can be used as a personal dosimeter for determining the depth dose Hp (10) or for determining the surface dose Hp (0.07) Hp (0.07) or the associated direction-dependent variables.
  • the invention disclosed here can also be used to determine the local sockets H * (10) or FF (d, fi).
  • the listed personal doses, the depth dose Hp (10), the surface dose Hp (0.07) and the eye lens dose Hp (3) are given as the equivalent dose in 10 mm, 0.07 mm and 3 mm depth of the human tissue at the location of the dosimeter Are defined.
  • Dosimeters are divided into active and passive dosimeters.
  • the group of passive dosimeters includes, for example, film dosimeters, OSL dosimeters or TLD dosimeters. They are used for official dose measurement in Germany.
  • the disadvantage of passive dosimeters is that, unlike electronic, active dosimeters, they do not display the current dose. These dosimeters are only read out after a longer period of time, usually one month. An immediate response to high doses or dose rates to avoid Radiation damage is therefore not possible.
  • active dosimeters have the disadvantage that they fail at high dose rates or short pulse durations. This problem does not occur with passive dosimeters.
  • the invention disclosed here describes, inter alia, a method that makes it possible to determine and output not only the eye lens dose and the current eye lens dose rate, but also the direction of incidence of the radiation, in real time. This allows the person wearing the dosimeter - based on the dose value determined, the current dose rate and the direction of the radiation source - to take countermeasures if necessary to reduce radiation exposure and thus prevent radiation damage, such as the formation of cataracts.
  • DE 20 2014 005 506 U1 describes a device for measuring the eye lens dose, which consists of an absorber layer, a material or several materials that partially absorbs the incoming ionizing radiation, a subsequent detector layer and an evaluation unit, which the in the detector layer deposited radiation energy determined, composed.
  • the absorber layer is characterized by the fact that its effect on ionizing Generating radiation corresponding to a tissue equivalent layer with a thickness of 2 mm to 4 mm.
  • the absorber proposed in this patent is a layer. According to DUDEN, a layer describes a “uniform mass lying over, below or between others over a large area”. Accordingly, the proposed absorber geometry is, mathematically speaking, a cuboid, as is also shown in the attached drawings, FIGS. 1 and 2, in DE 20 2014 005 506 U1. Other volume shapes, such as, for example, a cylinder, a cone or a sphere, as provided by the invention disclosed here, among other things, are not disclosed by this invention.
  • the problem with such an absorber layer i. a cuboid is that the angle dependency of the eye lens dose Hp (3) and the associated local dose H '(3, 12) cannot be adequately reproduced.
  • the dose measurement parameter H ’(3, ß) is defined in a 3 mm depth of a ball made of tissue-like material.
  • the distance through the absorber increases with an increase in the angle of incidence ⁇ according to l / cos (a). The increase in the distance up to a depth of 3 mm in a sphere with increasing angle of incidence is less.
  • the shape of the head on which an eye lens dosimeter is worn also corresponds more to that of a cylinder than a cuboid.
  • H '(3, ⁇ ) at non-perpendicular incidence is therefore not possible with a simple absorber layer, in particular for high angles of incidence.
  • the absorber geometries proposed here which, as already mentioned, also include other volume shapes besides cuboids, or with the aid of the device proposed here for determining the angle of incidence, however, correct consideration of the angle dependence of the eye lens dose Hp (3) or the H '( 3, i2) and thus a dose reconstruction up to high angles of incidence is possible.
  • the absorber proposed in DE 20 2014 005 506 U1 is also not suitable for analogous reasons.
  • the risk of significant radiation exposure of the eye lens is particularly high in interventional radiology, neurosurgery, orthopedics, trauma surgery and cardiac surgery. This is also very different from the dose for the upper body, as the eye cannot be protected by a lead vest.
  • special protective goggles are worn to protect the eye lens during such operations, with very large angles of incidence, which here and below denote the angle between the negative directional vector of the incident radiation and the perpendicular to the eyeball through the pupil, these do not offer sufficient protection .
  • Even in the case of integrated side protection the lens of the eye is sometimes almost unprotected from radiation that hits "from below".
  • Such large angles of incidence occur with the examiner's head posture in angiography, since the x-ray tube is usually located slightly above head height to the left of the examiner and the examiner looks straight ahead at the screen.
  • the radiation hitting the eye lens first passes through the protective spectacle lens if it is worn, which is not always the case. Due to the thickness of the glass (in the millimeter range), its attenuation depends on the angle of incidence and the shape and composition of the glass. Here again, as with tissue, the energy dependence of the weakening in the glass is added. A consideration of this angle and energy dependency of the absorb the lead glass in addition to that of the tissue until the radiation has reached 3 mm tissue depth, is therefore inevitable.
  • the present invention describes several ways to take these dependencies into account when determining the dose and thus helps to precisely measure the eye lens endoscopy in individual cases.
  • the first goal to be mentioned is the design of an active eye lens dosimeter, which also has the option of a display or other information option, to transmit the accumulated dose or the dose line to the user, so that he has the opportunity to adequately approach the prevailing radiation exposure react.
  • a device which comprises at least one sensor unit which is attached in the vicinity of the eyes.
  • This sensor unit or sensor units are directly connected to an evaluation unit and / or a control unit that allow the Detect the dose in real time using the measurement data from the sensor unit and make the necessary settings on the sensor unit and supply it with (electrical) energy.
  • the evaluation unit and / or control unit is in wireless or wired signal connection with a display device for displaying the dose, the current dose rate and possibly the angle of incidence of the radiation.
  • the signals can be sent to the corresponding display device with the aid of cables, but preferably wirelessly, for example via Bluetooth.
  • Acoustic or optical warning signals are also used to inform the wearer about the current radiation output.
  • a display can be provided inside the glasses for quick information of the wearer about the direction of the incident radiation and the dose value.
  • a further object of the invention is the correct reconstruction of the dose of the eye lens over a wide angular range from 0 degrees up to high angles of incidence close to 90 degrees in order to also detect that radiation which hits the eye unshielded.
  • it must be possible to reconstruct the dose over a wide energy range.
  • this object is achieved by one or more radiation filters (also sometimes called absorbers) which are located above the radiation-sensitive sensor unit in the direction of the incident radiation above the active surface. These filters can consist of a pure mate rial or a mixture of several materials.
  • filters that have a non-planar shape are also provided in particular.
  • the angle dependency of the absorption must be taken into account, which is why planar filters are to be regarded as disadvantageous, but not excluded.
  • the shape of the filter should, if possible, show an increasing absorption, ie an increase in the path length of the radiation through the filter or the filter combination, with an increasing angle of incidence.
  • These radiation filters also enable a special energy range to be selected. If several detectors with filters of different materials are used, a very broad energy range can be covered, the different detectors being responsible for different energy ranges depending on the material of the radiation filter. If only one detector is used, a desired energy range can be observed with the selection of the filter material.
  • the displayed dose must be very close to that of the eye, which is usually located behind the radiation protection goggles. It is a further object of the invention to take into account the shielding effect of the protective glass. Since the field of vision should not be restricted, it is hardly possible to attach the dosimeter behind the lead glass of protective goggles. To take into account the shielding by the spectacle lens, two possibilities are proposed: On the one hand, according to the invention, a filter made of the corresponding spectacle lens or a material with a corresponding absorption capacity can be attached in front of the detector.
  • protective glass dummy or dummy covers in relation to the detector according to the principle of rays roughly corresponds to the situation between the spectacle lens and the eye lens, and if the dummy is oriented in space in a similar way to the spectacle lens, then the correct consideration of the angle-dependent weakening of the protective glass is approximately given, provided that the effective thickness of the protective glass dummy corresponds approximately to the effective thickness of the spectacle lens worn.
  • the invention disclosed here for determining the angle of incidence and the familiarity of the composition and the shape of the protective glass can be used to calculate this absorption, and thus to take account of this. Since the dosimeter is placed close to the eyes, a good approximation of the actual dose behind the radiation protection goggles is guaranteed.
  • the invention disclosed here solves the problem of determining the angle of incidence of the incident radiation. This enables a targeted reaction of the wearer and a calculation of the weakening effect of the spectacle lens. By determining the angle of incidence, it is possible to correct the reconstructed dose with regard to the angle-dependent absorption, both of the tissue and of the protective glass. If the angle of incidence of the incident radiation is known, the path length of the incident radiation through the tissue to the target depth (3mm for the lens of the eye) and the path length of the radiation through the protective glass can be calculated. If the energy spectrum of the incident ionizing radiation is determined at the same time, this information can be used to draw conclusions about the absorption effect of both materials. For this purpose, ICRU tissue can be assumed in the case of tissue the.
  • the solution to this problem is also a solution to the problem of determining the dose of the eye lens over a wide angle range.
  • an additional absorber or volume with less absorption than the surroundings, e.g. a hole
  • an arrangement of several absorbers is attached above the sensor unit in the direction of the incident radiation or around this sensor unit.
  • This arrangement of absorbers is also referred to below as an angle tracker and can also be attached in addition to the filters described above. They do not cover the entire detector, but only create a shadow (or a more strongly illuminated spot in the case of a recess) on the radiation-sensitive sensor.
  • the position of the shadow of the absorber on the radiation-sensitive sensor depends on the angle of incidence of the radiation. Based on the position of this shadow, ie the area on the detector, preferably a pixel detector, at which a drop (or increase in the case of a recess) in the radiation density is registered, the direction of incidence of the radiation can therefore be easily determined.
  • the material for the absorbers of this angle tracker In order to enable the reconstruction of the angle of incidence in a wide energy range of the impinging ionizing radiation, preferably those with a high absorption in a wide range of radiation energies are recommended as the material for the absorbers of this angle tracker. If this is not the case, if the attenuation (i.e. high energy) of the radiation by the absorber is too low, the shadow can occur in the event that the shadow is no longer clearly visible on the detector, which makes it difficult to determine the direction of incidence.
  • lead, tin or another material with a high atomic number can be used for photon radiation.
  • this invention solves the problem of providing a device for measuring the eye lens dose that the user can also use in a simple manner for measuring Solution of the whole body dose (for example to measure the depth dose) or extremity dose (for example to measure the surface dose) can be used.
  • this object is achieved in that the readout unit or the control unit for eye lens dose measurement is connected to at least one eye lens sensor on the head via cable and / or wirelessly, detects this connection and the eye lens dose is calculated from the measured values of the eye lens sensors in the evaluation unit, but at least one additional radiation detector or a sensor unit in the device with the readout unit or control unit or evaluation unit or transmission unit or battery or accumulator (rechargeable battery) itself is present to measure the whole body (e.g.
  • Hp (10) or extremity dose (e.g. Hp ( 0.07)).
  • the user then wears this device with the additional detector or the additional sensor unit as an independent device on the trunk or on an extremity.
  • an evaluation unit can then calculate the whole body or extremity dose or corresponding dose rates from the data of the additional detector or the sensor unit (for example in the readout unit or control unit or evaluation unit or transmission unit). This can then be displayed on an external monitor or an additional display in the device that contains this additional detector, or the dose values, dose rate values or other data from the additional detector or the additional sensor unit are stored outside or in the readout unit or control unit .
  • the positions of the sensor units are illustrated in drawings 13 and 14 for such a device combined for eye lens dosimetry and whole-body or extremity dosimetry.
  • FIGS. 1 A and 1B show an example of a front view and a rear view of a user with an ocular lens dosimeter attached, which uses some elements of this invention.
  • each dosimeter 1 has a radiation-sensitive sensor unit 3 for detecting the ionizing radiation 9.
  • This sensor unit 3 can be implemented by a radiation-sensitive detector 2, for example.
  • This detector 2 can be a semiconductor pixel detector with a radiation-sensitive semiconductor layer, for example non-pixelated semiconductor detector (e.g. a silicon diode, CdTe, GaAs, CZT (cadmium zinc telluride) crystal) or a scintillation detector (such as Nal coupled to a silicon photomultiplier).
  • non-pixelated semiconductor detector e.g. a silicon diode, CdTe, GaAs, CZT (cadmium zinc telluride) crystal
  • a scintillation detector such as Nal coupled to a silicon photomultiplier.
  • a hybrid pixel detector e.g.
  • the detector 2 can also be an integrating pixel detector with a semiconductor sensor such as the “Jungfrau” detector. This detector 2 has a pixel size between 25 pm and 500 pm, for example. In the case of a hybrid pixel detector with a silicon layer, the pixel size is between 100 ⁇ m and 1000 ⁇ m, for example.
  • the radiation-sensitive layer is as thick as possible, depending on the pixel size, in order to be as sensitive as possible, although it should be noted that a second, small pixel size may then have to be present in the dosimeter 1 for high dose rates.
  • the detector 2 can also be, for example, a Medipix, Timepix, or Dosepix ASIC, which is connected pixel by pixel to a silicon layer for radiation detection.
  • the event measured variable In each pixel 8 of the pixel detector, the energy deposited therein by radiation particles or the charge released is registered by a measured variable, which is referred to below as the event measured variable.
  • This event metric can be used to calculate the dose.
  • the measured variable can, for example, be the time-over threshold (ToT), i.e.
  • This event metric can also be the accumulated charge or the accumulated charge converted to a digital signal.
  • the Dosepix is the one from Chapter 4 in the dissertation “A Hybrid Pixel 8 Detector ASIC with Energy Binning for Real-Time, Spectroscopic Dose Measurements”, Mid Sweden University Doctoral Thesis 128, ISSN 1652-893X, ISBN 978-91- 87103 -20-9 described detector 2 (link to download: https: //www.diva- portal.org/ smash / get / diva2: 524757 / FULLTEXTO 1. pdf).
  • the event measurement variable measured during a reaction such as the ToT
  • the counter is selected according to the value of the event size by the electronics shortly after the event has been registered (channel of the histogram) and then incremented by one, so that in each pixel 8 a histogram of the event measurements is gradually replenished.
  • the data transfer of the counter readings of the histogram from the pixel 8 is necessary, but not the transfer of the event measured variable of each individual event.
  • the data rate between pixel 8 and the periphery is lower in the case of histogramming in each pixel 8, which offers advantages in terms of power consumption and the quality of the signal transmission paths.
  • the detector 2 is therefore a Dosepix with a pixelated silicon sensor.
  • a pixelated CdTe sensor on a Dosepix ASIC is also possible as sensor unit 3. Compared to a silicon sensor, however, this embodiment has the disadvantage that the upper limit of the dose rate measurement range is lower. In addition, a silicon sensor is significantly cheaper than a CdTe sensor.
  • the counters in pixel 8 are connected to the readout area of the ASIC.
  • the Dosepix detector is compact with an edge length of the sensitive silicon sensor of 3.5 mm x 3.5 mm. With it, therefore, a compact sensor unit 3 for dosimetry can be implemented who can also be attached near the eye without impairing the wearer's vision.
  • the detector 2 is placed and fastened on a small electronic circuit board 16 (size approx. 2 cm x 2 cm) and the signal connections between the Dosepix ASIC and the electronic circuit board 16 are established by wire bonds.
  • the wirebond pads on the electronic circuit board 16 are electrically connected, for example, to a multi-pole connector, so that the electronic circuit board 16 with the Dosepix plugged into a corresponding socket via its connector and can be held close to the eyes.
  • each dosimeter 1 In addition to a radiation-sensitive sensor, each dosimeter 1 according to this invention must have a readout and / or a control unit that is connected to the radiation-sensitive sensor.
  • the control unit takes over the control of the sensor unit 3, for example the pixel detectors.
  • the read-out unit receives the radiation data determined by the detectors 2.
  • the readout unit can be implemented together with the control unit on an electronic circuit board 16. This can be done wirelessly if the detector modules have appropriate interfaces, or wired, as with the Dosepix.
  • the control and / or readout unit is preferably attached to the back of the head and held, for example, by a headband, the visor holder or a helmet. However, it can also be attached to or under the radiation protection apron or to the side or on the head.
  • the control unit is in electrical connection with the detector or detectors 2 of the sensor unit 3.
  • the control unit can - but does not have to be - have a wireless signal connection (e.g. Bluetooth) with the detector modules if they have a corresponding interface. Alternatively, it is connected to the detector modules via lines 18.
  • the control unit contains a microcontroller which configures the pixel detector via electrical lines 18. In the case of the Dosepix or Timepix detector, for example, the analog discriminator thresholds, the digital thresholds of the energy channels (bins of the energy histogram) and the sensor voltages are set or defective pixels 8 are switched off.
  • the readout area of the Dosepix is connected to readout electronics and control electronics.
  • the control electronics control the Dosepix ASIC and provide the bias voltage, which, when applied to the silicon sensor, creates an electric field on the Dosepix for the drifting of charge carriers.
  • the control electronics make the necessary settings for the Dosepix. These settings affect, among other things, the gain of the amplifiers in the pixels, the level of the analog discriminator threshold of the pixel 8 and the limits of the bins of the histograms in the pixels.
  • the readout electronics receive the measured data from the Dosepix, such as the time-over threshold (ToT) in the case of the ToT direct readout or the counter readings in the energy histograms in pixel 8.
  • Reading electronics and control electronics can preferably be implemented on a readout board and essentially consist of a single microcontroller with the necessary supply voltages and clocks.
  • the dosimeter 1 has an evaluation unit 15. This is an electrical circuit which can be implemented as part of the control or readout unit.
  • the evaluation unit 15 receives the measurement data of the detectors 2 or of the detector 2 from the readout unit and calculates on the basis of this Information about the accumulated dose. This dose calculation can be carried out separately for each detector 2.
  • An eye lens dose for the left and an eye lens dose for the right eye can thus be calculated separately.
  • the current dose rate in the left eye and separately in the right eye can also be calculated by dividing the eye lens doses by the measurement time that has passed before they were determined.
  • the mean value of the doses or dose rates of all detectors 2 of the system can also be calculated.
  • One possible embodiment of the dose calculation is disclosed in EP 1984753: the dose is determined as a linear combination of numbers of events counted in energy channels in all pixels, each weighted with a factor that depends on the respective energy bin.
  • At least one detector 2 When used as an eye lens dosimeter 1, at least one detector 2, but preferably two, with the respective radiation filters, possibly the protective glass dummy and eventuel len angle trackers, as will be described in more detail below, attached near the eyes. If only one detector 2 is used, it is preferably placed in front of the forehead, centrally between the two eyes, whereby this detector 2 can, however, only provide an estimated value for the doses of the lens of the eye which both eyes have received. This one detector 2 can e.g. be held by a headband.
  • one 3 is preferably attached near the left eye and one near the right eye.
  • Figures 13 and 14 show exemplary positions.
  • a lateral positioning in the vicinity of the transition from the temple arm 22 to the lens frame is advisable.
  • the orientation of the normal of the detector entry surface straight ahead is not optimal insofar as irradiation from the side or obliquely from the front then reach the detector 2 with large angles of incidence. This increases the uncertainties of the dose measurements. Radiation from the side or at an angle from the front often occurs during interventions because the monitor with the X-ray images is usually straight ahead, but the X-ray tube is usually inserted on the left or right side.
  • the sensor unit 3 is located behind the lens of the radiation protection glasses worn.
  • the square root of the pixel matrix area is usually significantly greater than its thickness perpendicular to the pixel matrix. So it often has the shape of a plate.
  • the pixel detector is usually attached to a carrier board so that electrical connections can be made. Usually, some electrical connections are required between the carrier board and the control unit or readout unit to provide supply voltages, sensor voltage, data transmission lines, and clock signals. For example, the Dosepix detector requires around 30 electrical connections. In the case of a direct electrical connection between detector 2 and control unit or readout unit, many lines 18 have to be routed, for example, in a ribbon cable. This flat cable could already disturb the user in their activities.
  • This electronics board 16 is connected to the control or readout unit and distributes the voltages, currents and possibly signals supplied by the control or readout unit to the two sensor units 3 in the vicinity of the eyes or to a sensor unit 3 (if only 1 sensor unit 3 is present) .
  • the electronic circuit board 16 can possibly also receive the signals from the sensor units 3 and transmit them to the control or readout unit.
  • the high-frequency measurement data or clock signals can be used not via cable, but via wireless technology between the control or readout unit and
  • Bluetooth or WLAN are suitable here, with a Bluetooth connection between detector 2 and control unit / read-out unit being preferred due to the spatial proximity, the simple feasibility and the power requirement.
  • the pixel detector thus contains the circuits for radiation detection and has circuits for wireless signal transmission.
  • the control unit or the evaluation unit 15 then also has circuits or modules for wireless signal exchange.
  • Another possibility for connecting the detector 2 to the control or readout unit is not to route the electrical connections via the temple arm 22 but directly from the detector 2 via the forehead so that the cables do not run laterally but over the head.
  • the electrical lines 18 can be integrated in the glasses, for example the radiation protection glasses, in the glasses temples 22.
  • Each detector module (detector 2, possibly radiation filter, possibly angle tracker) can have at least one connector with many pins through which all necessary signals or supply voltages or currents are passed.
  • On the glasses for example on the temple arm 22 on the front or the front side, there is the corresponding counterpart of the connector.
  • the detector module is plugged into this plug and also held by it.
  • the lines 18 in or on the eyeglass temple 22 from the front connector (on which the detector module is plugged) run towards the back of the head.
  • the lines 18 end in a connector further back in the temple arm 22.
  • a short cable for connection to the control or readout unit is plugged into this stretcher or this plug is plugged directly into the control or readout unit.
  • the wearer inserts the detector modules into the plug connections on the front or on the front side. After or before that, a headband 13, helmet or similar device with the control or readout unit attached to it is put on. Then the glasses with the detector modules are put on. Finally, the connector on the back of the head is connected to the control or readout unit.
  • a radiation filter 11 is attached in the sensor unit 3 in front of the detector 2 in the direction of the radiation sources. This has the task of enabling the dose reconstruction over a wide energy range or a certain energy range (high, low energies) and of absorbing the radiation 9 in tissue, in particular its angular deviation. dependency to pursue.
  • the radiation filter 11 can, for example, be mounted on the electronics board 16 which holds the Dosepix.
  • the radiation filter in front of the detector 2 we propose not to place a layer of tissue-equivalent material and a defined thickness (as was proposed in DE 20 2014 005 506 Ul 2014.08.28) in front of the detector 2, but rather an absorber volume from one Material with a higher atomic number than tissue, such as Aluminum or tin. As a result, smaller absorber thicknesses of 1 mm or less, that is less than the 2 mm proposed in DE 20 2014 005 506 U1 2014.08.28, are possible.
  • the absorber 12 should not be shaped as a cuboid or plate, as in this invention.
  • the shape of the absorber 12 can be adapted depending on the measured dose variable (Hp (3), Hp (10), etc.).
  • the absorber volume should be rotationally symmetrical about an axis of symmetry which coincides with the normal to the entrance surface 10 of the detector 2. Since a higher nuclear charge number is used than fabric, the absorber 12 can be thinner than 3 mm for angles of incidence of 0 degrees. The absorber 12 can also be made thinner for larger angles of incidence than if it were made of fabric-equivalent material. For angles of incidence increasing from 0 degrees, the shape of the absorber 12 should ideally be such that the absorber volume effectively becomes thicker (i.e. the radiation particles cover longer distances in the absorber 12 on the way to the detector 2) when the angle of incidence increases. For measured dose quantities that are defined in a spherical phantom, however, the effective thickness at a certain angle of incidence should be smaller than the effective thickness that a cuboid or plate-shaped absorber 12 would cause.
  • a better form of the absorber volume is a hollow spherical half-shell (see FIG. 10) or a segment (section) thereof, whereby the center of the sphere of the inner limiting sphere should not coincide with the center of the outer limiting sphere.
  • the detector 2 is located e.g. behind the hollow spherical half-shell or its segment on the axis of symmetry of the limiting balls.
  • the inner limiting spherical surface (on the detector side) and the outer limiting spherical surface (facing the radiation source) have center points shifted along the axis of symmetry of the absorber 12, so that the effective thickness to the detector center (which lies on the axis of symmetry of the hollow spherical hemisphere or the segment) of the incidence angle depends. This opens up a further degree of freedom in optimizing the Winkelab dependency of a dosimeter 1.
  • the effective thickness of the absorber volume for the direction of incidence perpendicular to the detector 2 is preferably less than for directions of incidence that are more parallel to the detector entrance surface.
  • spherical shell segments 28 which cover the detector 2 in the angular range of the incident radiation 9 to be measured, is possible and offers advantages over the hollow spherical half-shell.
  • the increase in the path length of the radiation 9 through the filter can be varied as the angle of incidence increases.
  • Figures 15 and 16 show such a spherical shell segment 28 - hereinafter also referred to as a lens filter - above the radiation detector, illustrated here for the special case that the centers of the inner and outer bounding spherical surfaces coincide. As described above, these center points can also be shifted to one another along the axis of symmetry of the segment.
  • the number of events detected is roughly homogeneously distributed in all pixels 8. Due to the special shape, the number of counts with the columns or rows in the detector increases at angles of incidence not equal to 0 °. According to the invention, it was recognized that the further away from the highest point of the cap the beam hitting the detector penetrates the lens filter, the shorter the path through the aluminum layer with inclined irradiation 9. As a result, the pixels 8 of the detector 2 that are facing away from the radiation source detect , fewer photons.
  • the angle of incidence can be calculated and the dose corrected accordingly.
  • the material of the spherical shell segment 28 and, or the dimensions such as inner radius, outer radius, shell thickness, position of the detector 2 relative to the center of the segment the dependence of the dose quantity to be measured can be simulated.
  • Another embodiment is a truncated cone in which the detector 2 is located (see FIGS. 2 and 3).
  • the detector 2 is embedded in a truncated cone, the center normal to the entry surface 10 of the detector 2 lying on the axis of symmetry of the cone. It should be at least 90 degrees, better still up to higher angles of incidence, absorber material in the path of the incident radiation 9 to the detector 2 and the effective thickness should be greater with increasing angle of incidence. By suitable choice of the absorber material and the shape of the absorber 12, the best possible response can be achieved at angles.
  • the detector 2 is here for example within a recess 25 in a truncated cone.
  • the radiation filter can have a maximum lateral dimension s in the range between 1 mm and 100 cm.
  • the radiation filter can have a maximum height h in the range from 0.5 mm to 10 cm.
  • a mirror-symmetrical design of the absorber 12 may be appropriate, the above considerations then only apply to the directions in which the cylinder is curved.
  • the truncated cone in the above example can be replaced by a cylinder section with a cut surface parallel to the axis of symmetry of the cylinder. The normal to the detector entry surface is then in the radial direction. The detector 2 is in this case, for example, let into the cylinder section.
  • tissue-equivalent material as absorber 12 in the above-described enclosed forms and to display an approximately correct dose. If non-tissue-equivalent absorber material is used, the attenuation behavior that differs between absorber 12 and tissue and is dependent on the energy and the angle of incidence should be corrected for the purpose of determining the dose. This task is carried out by detector 2 and dose calculator procedure. When using an energy-resolving, particle-counting detector 2, as disclosed in EP 1984753, the dose is calculated as a linear combination between the number of measured particle reactions of all energy channels with calibration factors. The differences in the energy dependence of the attenuation between the absorber 12 and the tissue can be compensated for by a suitable choice of the calibration factors.
  • the optimal calibration factors can be determined by simulation or calibration measurements.
  • a non-tissue equivalent absorber 12 with an energy-resolving, counting detector such as the Dosepix
  • tissue-equivalent absorber 12 of the prior art due to the large lateral expansion of absorber 12 required in this case, we propose non-tissue-equivalent absorber material with a higher core size Use number as tissue (eg aluminum) in the radiation filter 11, with an energy-resolving pixel detector (eg Dosepix) possibly supplemented with an angular tracker for radiation detection being used as detector 2.
  • tissue eg aluminum
  • energy-resolving pixel detector eg Dosepix
  • the accuracy of the dose measurement can be improved by using a pixel detector in combination with a device and method for determining the angle of incidence. This device is referred to as an angle tracker.
  • determining the angle of incidence has a number of other advantages.
  • the concept presented for determining the angle of incidence of the radiation 9 can be carried out as a function of energy, that is to say it can be carried out separately for different energies or energy ranges. This enables the doses to be determined separately by direct radiation 9 and the scattered radiation, that is to say the determination of the dose proportions that result from direct radiation 9 or from scattered radiation 9.
  • Another advantage is the ability to localize the radiation source.
  • An immediate display ge 23 of the angle of incidence or the direction of the radiation source allows the wearer to react promptly (in seconds) and possibly reduce his eye lens dose by taking shielding measures, changing positions or turning his head.
  • the angle tracker can be used both for eye lens dose measurement and for depth dose measurement or surface dose measurement.
  • the angle of incidence in eye lens dose measurement to be the angle between the opposite direction of incidence and the axis of symmetry of the eye lens.
  • the angle of incidence thus roughly denotes the angle at which the radiation 9 hits the face of the person wearing the dosimeter 1.
  • the angle of incidence is the angle between the opposite direction of the incident radiation 9 and the normal on the torso of the wearer of the dosimeter 1.
  • a radiation detector 2 with spatial resolution for example in the form of pixels, is used according to the invention.
  • a counting of the number of particles or the determination of the energy deposited jointly by many particles should preferably take place in each pixel 8.
  • the particles are counted in pixels 8 and in 16 energy channels.
  • the determination of the angle of incidence is made, for example, by placing one or more strongly weakening structures, e.g. a cuboid or a sphere, in front of the De detector 2 allows.
  • Figures 4, 7, 17, 18 show possible arrangements.
  • the attenuation of these structures must differ from the attenuation of the radiation filter 11.
  • These additional structures which we refer to as angle trackers, can be located, for example, on the connecting line between the detector center and the probable direction of the radiation source, or on the center perpendicular of the entry surface 10 of the detector 2.
  • part of the Radiation that falls on the angle tracker at certain angles of incidence, no longer on the detector 2 solely due to the absorption in the angle tracker.
  • a shadow from the angle tracker falls on the detector 2.
  • the position of this shadow can be determined from the data of the Pixel detector e.g. can be determined in the evaluation unit 15 and allows conclusions to be drawn about the angle of incidence, e.g. its calculation.
  • the dose to be displayed can then - but does not necessarily have to - be corrected according to the angle of incidence. With this correction, a high level of accuracy can be achieved in particular if the detector 2 is also able to measure the energy of the incident radiation 9. This determination of the energy is preferably carried out with the data of the pixels on which the shadow does not fall.
  • a weaker absorbed structure can be attached in the radiation filter 11 in front of the detector 2.
  • the angle tracker can then have a recess 25 (for example a hole 27) in an otherwise absorbent hollow spherical half-shell.
  • a recess 25 for example a hole 27
  • more radiation 9 falls through the hole 27 onto the detector 2 at certain angles of incidence.
  • a bright spot, so to speak, is created on the detector 2.
  • the position of this bright spot can be determined from the data of the pixel detector, for example in the evaluation unit 15 and allows conclusions to be drawn about the angle of incidence, such as its Calculation.
  • the dose to be displayed can then - but does not necessarily have to - be corrected according to the angle of incidence. With this correction, a high accuracy can be achieved in particular when the detector 2 is also able to measure the energy of the incident radiation 9. This determination of the energy is preferably carried out with the data of the pixels on which the bright spot does not fall.
  • the position of the shadow or the bright spot is determined by an algorithm in the control unit or evaluation unit 15. On the basis of this, the angle of incidence can easily be calculated with geometric considerations.
  • the angle range for the angle of incidence correction of the dose can be selected when designing the dosimeter 1.
  • the selection of the energy range is based on a suitable choice of the material of the angle tracker and its thickness.
  • the absorption capacity of the angle tracker should be selected in such a way that sufficient absorption of the radiation 9 is ensured so that the position of the shadow, and thus the angle of incidence, can be determined sufficiently well statistically even with small doses.
  • care must be taken at the same time that the dimensions of the angle tracker are not chosen too large, otherwise there is too much area of the detector 2 in the shadow or in the bright spot of the angle tracker, which is then not available for dose measurement.
  • an angle tracker for smaller angles of incidence can, for example, be a more absorbent sphere or a cylinder or a cube made of, for example, tin, gold, lead with a diameter or edge length of 0.5-2 pixels, ie 0.1mm up to 0.4 mm. If angles of incidence are to be measurable at large angles, it makes sense to position the angle tracker very close to the entry surface 10 of the detector 2, for example at a distance of 0.5 mm centrally in front of the pixel matrix.
  • This angle tracker creates a shadow that falls next to detector 2 at large angles.
  • the angle of incidence is preferably determined from the pixel detector data and the dose to be displayed is corrected accordingly.
  • Another example Game is the attachment of a 0.5-2 pixel 8 hole 27 centrally above the pixel matrix (in the vertex) in a hemispherical shell (outer diameter 2 cm) made of aluminum (or tin) with a wall thickness of 2 mm (or 1 mm) above the pixel detector . This results in a bright spot on the pixel matrix if the angles of incidence are not too large.
  • the hole 27 does not necessarily have to be drilled through the hemispherical shell, but can only be a recess so that the full wall thickness of the hemispherical shell is not in the beam path at this point, but only half of it, for example.
  • the hole 27 can also be filled with less absorbent material.
  • angle tracker is suitable for determining large angles of incidence, which range in the vicinity of 85 °.
  • This can also be combined with the example described above for low angles of incidence in order to cover a very wide range of angles of incidence.
  • a structure running around the entry surface 10 of the detector 2 such as a ring (e.g. a round wire or a shape like a washer) or a rectangular frame made of an absorber material (e.g. tin, gold, lead) is used.
  • Figures 8, 19, 20, 21 illustrate examples of such arrangements.
  • the diameter of the ring cross-section i.e. the diameter of the wire
  • the center of this ring or frame is in front of the detector 2.
  • the diameter of the ring structure is e.g. 1.5 cm and it is e.g. 1 mm in front of the detector 2.
  • the ring or the frame then casts a shadow on the detector 2 at larger angles of incidence. With a given opening width, this angle tracker only becomes effective when the distance to detector 2 is reduced at greater angles of incidence.
  • the molds used as a circumferential angle tracker preferably have an opening which is located centrally in front of the detector 2.
  • the combination of the width of the opening (non-absorbent or weakly absorbent) within this ring or frame depends on the desired angular range from which this form of the angle tracker should be effective. In the case of a larger opening, this angle tracker only becomes effective on the detector entrance surface at larger angles of incidence to the perpendicular, given the distance between the plane of this angle tracker and the detector entry surface.
  • the distance and opening can be selected in such a way that the best possible response is achieved with inclined irradiation 9.
  • angle tracker consists of a hollow cylinder of an absorbent material, the main axis of symmetry of which preferably coincides with the center perpendicular of the detector 2.
  • the detector 2 is located, so to speak, in the hollow cylinder.
  • the height of the hollow cylinder is chosen so that from a certain angle of incidence the shadow of this angle stretcher falls on the detector 2 and fewer events are registered there.
  • the thickness and the material is also determined by the photon energy range in which the angle tracker should be effective.
  • This form of the angle tracker can also be designed as a hollow cuboid.
  • FIG. 9a side view
  • 9b, 9c top view
  • FIG. 9a side view
  • FIG. 9b, 9c top view
  • This arrangement can clearly be described as a fence running around the detector 2 without boards between the fence posts.
  • These rods cast a shadow on the detector 2, the position of which can be determined, at angles of incidence that can be selected by the lateral distance and the height of the rods.
  • the angle of incidence can also be determined from the length of the shadows and their position in the pixel matrix.
  • the angle of incidence is also possible to determine the angle of incidence from the data of the pixel detector 2 without an additional angle tracker.
  • the angle is then determined in the evaluation unit 15 during the evaluation of the number of registered particles or the energy deposited in the pixels 8 by determining a trend in the number of registered particles or the deposited energy per pixel 8 along one or two directions the pixel matrix. These directions do not have to be parallel to the rows or columns of the pixel matrix.
  • a rectangular pixel matrix can be used for evaluating the number of registered particles or the deposited energy along the columns.
  • a projection along the lines is also carried out.
  • the radiation-sensitive layer of the detector 2 has a finite thickness - a decrease or an increase in the number of registered particles per pixel 8 occurs with the row or column position if the radiation 9 is not perpendicular to the Detector 2 falls.
  • the trends along the columns or along the lines can be calculated, for example, by adapting a plane (i.e. a fit with two slopes of the plane as a fit parameter plus additional ones for adapting offsets such as the total intensity over all pixels) to the number of registered particles per pixel 8 (or energy deposited per pixel) can easily be determined in the evaluation unit / control unit / read-out unit 15.
  • the reason for the speed of the registered intensity per pixel 8 on the direction of incidence is the existence of side surfaces of the radiation-sensitive sensor. If, for example, radiation 9 is incident from the right in the direction of the rows of the pixel matrix, the columns located on the right edge of the pixel matrix register more intensity than the columns located in the middle, as some radiation particles pass the pixels 8 of the right edge columns through the right side surface of the radiation-sensitive ones Reach sensor layer. There is therefore a trend in the intensity (i.e. the number of counted particles or the deposited energy) along the lines. The larger the angle of incidence, the stronger this trend is. It disappears with vertical irradiation 9.
  • Another possibility is to attach the lens filter already described above the detector 2 and to calculate the angle of incidence from a trend in the number of counts per pixel 8 with the pixel coordinates (e.g. column and row). Explanations of why this trend occurs can be found above and in the figures.
  • the angle trackers or Winkelbe determination methods described above can be used for different types of dosimeters, such as Ortsd 1 (H * (10)), finger ring dosimeter 1 (Hp (0.07)), eye lens dosimeter 1 (Hp (3)), whole body - Dosimeter 1 (Hp (10)) can be used.
  • dosimeter device presented up to now, it is already possible to determine the eye lens dose in the event that it is not shielded by protective goggles, which is not always the case in reality. The absorption of the radiation 9 through the protective glasses of the glasses must then be taken into account in order to ensure a correct determination of the individual dose of the eye lens.
  • Possibilities and various potential embodiments for determining the individual eye lens dose behind the protective goggles are listed below.
  • the dose for certain energy ranges of the incident radiation 9 is determined separately.
  • the respective partial dose (from a certain energy range) is then multiplied, for example, by the factor l / (exp (-m (E) * d / cos (D))), where m (E) is the energy-dependent linear attenuation coefficient of the protective glass , d is the thickness of the protective glass and ⁇ is the angle of incidence on the protective glass.
  • a deconvolution with the energy-dependent detector response function may have to be carried out.
  • the Dosepix detector registers the particles directly in energy windows. Up to approx.
  • the incident spectrum should first be reconstructed in order to increase the accuracy before the partial doses are calculated and the attenuation of the protective glass, for example by multiplying by l / (exp (- m (E ) * d / cos ())).
  • the protective glass can also be taken into account with empirically determined, angle and energy-dependent factors.
  • the advantage of positioning the detector modules in front of the protective glass is that the statistical accuracy of the dose measurement is much smaller than with a measurement behind the protective glass.
  • many different glasses models and cuts are used in radiological facilities, although the lead equivalent is usually around 0.5 mm. It can be used to determine the correct dose for each individual pair of glasses Key figures of this glass for the exact dose calculation in the evaluation
  • control unit / readout unit 15 are stored.
  • the problem of determining the individual eye lens dose when wearing protective goggles can be solved by placing a representative piece of X-ray protective glass, e.g. lead glass (hereinafter referred to as a dummy), in front of each detector 2 in the sensor unit 3 of the eye lens dosimeter other material whose absorption capacity corresponds to an X-ray protective glasses lens 21 or glasses is attached.
  • the representative piece of glass shows an attenuation for radiation which on average corresponds to that of the spectacle lens 21 of the wearer and has, for example, a thickness which corresponds to the average thickness and consists, for example, of the same material.
  • the distance of the dummy from the detector 2 and the dimensions of the dummy are best chosen so that the angle of incidence range covered by the dummy corresponds approximately to the angle of incidence range that the real lens of the glasses covers with respect to the eye lens.
  • the dummy-detector arrangement is, so to speak, a reduced arrangement of protective glasses lens-eye lens.
  • the angle ranges covered in each case can be easily determined by calculation.
  • the distance between the lens of the eye and the glass of glasses worn is approximately 20 mm and the width of a spectacle lens 21 is approximately 60 mm. From the perspective of the eye lens, an angular range of + - 56 degrees is thus covered by the spectacle lens 21.
  • the dummy In order to cover this angular range with the dummy, the dummy has a lateral extent (i.e. perpendicular to the 0 o direction of radiation) of about 15 mm when the dummy is located at a distance of about 5 mm in front of the entrance surface 10 of the detector 2. If the dummy is 2 mm from the detector 2, its lateral dimensions are only 6 mm. In this example, the radiation 9 first passes the glass in the angle of incidence range up to + -56 ° before it reaches the detector 2. These considerations are illustrated in FIG. 12.
  • Some radiation safety glasses have side protection. This can also be reproduced in a scaled-down form and attached next to the detector 2, with the angle range that the side protection covers from the eye lens should correspond to the angle range that the reduced dummy side protection covers from the detector 2. Since in reality each examiner (user) often has his own radiation protection goggles (possibly with strength), which are different from the glasses of other examiners, it is advisable for a very precise dose measurement to make the dummy in front of the detector 2 easily exchangeable so that the examiner places his individual dummy in front of detector 2 before putting the dosimeter on his head.
  • the dummies are preferably marked or the holder on the detector 2 is designed so that it is not possible to insert the left (left eye) and right (right eye) dummy.
  • the dummies can also be made of a different material than typical protective glasses lens material, but should always significantly weaken the radiation 9.
  • the dosimeter 1 preferably contains a transmission unit 24 which is in signal connection with the evaluation unit / control unit / readout unit 15.
  • the transmission unit 24 transmits the doses determined by the evaluation unit 15 or the measurement data acquired by the reading unit to the display unit, which is connected to the transmission unit 24 in a wireless or wired manner.
  • the transmission unit 24 can also be connected to a storage unit in order to store the doses and to be able to evaluate them later.
  • the data determined by the evaluation unit / control unit / read-out unit 15 are brought to the display 23 on the display unit.
  • the displayed values are for example: accumulated doses (e.g. since the beginning of the procedure) and current dose rates for each current user.
  • the display unit can be a display in the dosimeter 1, electrically connected to the evaluation unit 15. Alternatively, the display unit can be a larger display that is located some distance from the user and that is in wireless signal connection with the evaluation unit 15 (Bluetooth, WLAN, infrared, radio signals).
  • a typical time interval for updating the display 23 is 1 second.
  • the display unit can regulate the brightness of a light source (for example an LED) according to the current dose rate level or the accumulated dose.
  • the light source can be made brighter when additional dose has been accumulated or the current one Dose rate level exceeds certain thresholds. Continuous adjustment of the brightness to the dose rate is also possible.
  • the light from the light source can be coupled into an optical waveguide (eg optical fiber), for example.
  • the optical waveguide can be led from the display unit into the vicinity of the spectacle lens 21 and there - for example through scattering structures - cause a glow in the eye.
  • This display 23 of the dose or the dose rate can take place separately for the left and right eyes. This offers the advantage that the wearer immediately recognizes whether the radiation 9 is coming from the left, from the right, from above, from below or from the front. He can therefore immediately take countermeasures, for example by moving his head away.
  • the current dose rate level or the accumulated dose is not displayed as a brightness but as a color.
  • Traffic light colors are ideal. For example, green shades can mean a low dose load, yellow shades a moderate dose and red shades a high dose load.
  • An optical warning signal for example in the form of a flashing light, can also be switched on if a critical dose rate or dose limit is exceeded.
  • the display unit decides whether the radiation 9 comes mainly from the left, from the right, from above, from below.
  • Light is then preferably coupled into the fiber in the corresponding glass (or signaled by a corresponding color), which releases light there (above, below, left, right) in the vicinity of the glass from which the radiation 9 comes.
  • the display unit decides whether the radiation 9 comes mainly from the left, from the right, from above, from below.
  • Light is then preferably coupled into the fiber in the corresponding glass (or signaled by a corresponding color), which releases light there (above, below, left, right) in the vicinity of the glass from which the radiation 9 comes.
  • the fiber that leads to the left side of the left spectacle lens 21 is illuminated. In this way, the wearer can recognize where the radiation 9 is coming from and can take suitable countermeasures.
  • warning signals are played in behind the ears via headphones or loudspeakers when certain dose rate limits or doses are exceeded. This is preferably done separately for the left and right eyes in the left or right
  • the doses and the current dose rate are preferably transmitted to a display unit as an external device.
  • a commercially available tablet can be such a display unit.
  • This display unit can then - for example on a screen - display the accumulated dose or the current dose rate as numerical values or as a progress bar, as a color bar.
  • the display 23 of the angle or direction of incidence can be shown on a monitor, for example, as an arrow (pointing in the direction of the radiation source or in the direction of the beam), a point or arrow in a coordinate system, as a thickened, colored or flashing circular arc.
  • a mechanical display 23 in the form of an arrow which is automatically rotated in accordance with the direction of incidence and can be viewed, is also conceivable.
  • the angle of incidence encoded as a pitch, with high tones, for example, reflecting a beam incidence from above and low tones from below.
  • Radiation sources that are on the left or right side of the wearer can also be acoustically represented by headphones if a signal in the left ear means a beam incident from the left or a beam incident from the left in the right ear. These signals are preferably only used for dose rates that exceed a certain threshold in order not to distract the wearer.
  • the transmission unit 24 or the display unit can be connected to a memory unit.
  • the transmission unit 24 or display unit transfers doses or dose rates to the storage unit. It also transfers an identification number or identification code of the carrier.
  • the storage unit stores, for example, measured values from detectors 2, left and right eye lens doses and eye lens dose rates, times, and possibly information on the settings of the x-ray system. In this way, it can be analyzed retrospectively at what point in time and during what process the dose was deposited.
  • the user can wear a small electrical device, for example on his arm or on his radiation protection vest, which has at least one button or switch with which a dose measurement can be started and stopped again.
  • This dose deposited in a time window selected by the user can then be displayed on the display unit.
  • This start-stop function can be helpful in self-training to reduce radiation doses.
  • the start-stop functions could also be triggered with a foot switch / button.
  • the memory unit is in signal connection to the control of the X-ray system, so that the properties of the X-ray system associated with the times are stored together with the time-resolved dose rate values (on or off?, KV, tube current, position of the C-arm, ).
  • the system consists of the following components: 2 Dosepix radiation detectors close to the eye (left / right), each with a filter in front of these detectors 2 and possibly at least one angle tracker, one Holding device 7 for the head (e.g. headband) and a device attached to the holding device 7 on the back of the head (see Fig. 1b) with readout unit or control unit or evaluation unit 15 or transmission unit 24 for controlling the detectors 2, calculating the dose and wirelessly transmitting the current dose values .
  • This device with readout unit or control unit or evaluation unit 15 or transmission unit 24 can be mechanically separated from the holding device 7, for example for the (wireless) charging of the battery of this device on a charging pad for wireless charging.
  • a user-friendly way of carrying is made possible by the detector technology we have proposed, the Dosepix detector measuring only approx. 4 x 5 mm.
  • the system also includes, for example, a display unit such as a commercially available tablet (iPad, etc.), which is connected to several dosimeters 1 simultaneously via Bluetooth via a specially developed app and below or next to the monitor on which the X-ray images are displayed , is appropriate. Accumulated doses and dose rates are displayed on the tablet and the direction of incidence of the radiation 9 is shown.
  • the app also stores the dose and dose rate values with time stamps and the current usage of the dosimeter 1 on a PC or a data cloud.
  • the device with readout unit or control unit or evaluation unit 15 or transmission unit 24 can be spontaneously personalized when the user removes the charging pad by means of an RF-ID transponder (“waiter key”) assigned to the user.
  • the system can, for example, consist of 2-4 dosimeters 1 and 1 display unit for the operating theater, so that an entire team of examiners can be monitored at the same time during an intervention. If the device with readout or control or evaluation or transmission unit 24 is connected to the eye sensor units 3 via the holding device 7, this device measures and transmits the eye lens dose Hp (3).
  • the device worn on the back of the head with the reading or control or evaluation or transmission unit 24 or the battery or the accumulator of the eye lens dosimeter system also contains a radiation detector 2. If this device is then not connected to the eye sensor units, it uses this additional radiation sensor (e.g. another Dosepix detector) to measure Hp (10) and Hp (0.07). In this way, a system can be provided in a user-friendly and inexpensive manner that is used for two purposes, namely for eye lens dosimetry and whole-body dosimetry or extremity dosimetry.
  • This device does not necessarily have to contain readout and control and evaluation and transmission unit and battery and accumulator, but can also contain only one or more of these components.
  • this device - when connected to the eye lens sensors - fulfills a function when used as an eye lens dosimeter system. Possible examples for this function are: calculation of doses, control of detectors 2, power supply. A radiation detector is always necessary in this device.
  • This device with the additional detector 2 preferably also has its own display or a display 23 on which dose values are displayed so that the wearer can read the dose directly. For whole-body dosimetry or extremity dosimetry, this device is then generally not connected to the eye lens sensors 2 and worn at a point on the body that is representative of the respective measured dose variable. Some areas for the dimensions of components are mentioned here as examples: a.
  • the sensor unit 3 has a lateral extent between 0.001 mm and 50 cm b.
  • the absorber thicknesses are approximately between 0.001 mm and 50 cm c.
  • the lateral size of the detector 2 is approximately between 0.001 mm and 50 cm d.
  • the object in the angle tracker, which generates the desired shadow or light spot on the detector 2 to determine the angle, has an extension in all directions in about between 0.001 mm and 30 cm
  • the determination of the direction of incidence of the measured ionizing radiation 9 with the Dosepix detector will now be explained in more detail using a ring and a ball as an absorbing structure in front of the detector 2. Since the Dosepix detector records the number of impinging photons in each of its 256 pixels 8 separately, the shadow cast on the detector 2 can be calized based on a break in the measured number of counts in the corresponding pixel 8.
  • Tin for example, is suitable as the absorber material for the ring and the ball. This metal has an absorption coefficient of not less than 1,677 cm 2 / g up to photon energies of 100 keV. Accordingly, a clear shadow cast by the filters is to be expected even with incident radiation 9 of high energies.
  • the absorbers 12 When choosing the dimensions of the absorbers 12, it should be noted that they are significantly smaller than those of the detector 2. Otherwise the shadow extends over almost the entire detector 2 at low angles of incidence, which makes it difficult to localize the shadow. In addition, it may not be possible to determine the dose on the basis of the remaining pixels 8 due to excessive statistical inaccuracy.
  • a spherical absorber 12 with a diameter of 0.4 mm and a ring with an internal diameter of 4 mm and a cord thickness of 0.5 mm are suitable.
  • the absorbers 12 described above are located centrally above the detector 2.
  • the absorber 12 can be glued into the protective caps of the detectors 2, which in turn are mounted on them.
  • the distance between absorber 12 and detector 2 must be selected as small as possible.
  • the absorbers 12 must not damage the wire bonds protruding 375 gm from the sensor of the detector 2.
  • the distance between the sensor surface and the absorbent material can be 1.5 mm for the ring and 1.6 mm in the case of the ball.
  • the position of the shadow of the absorber 12 on the pixel detector which is characterized by a detected number of events close to zero, will change with the angle of incidence. Accordingly, the angle of incidence can be reconstructed using the position of the shadows.
  • Various quantitative methods for determining the angle of incidence of the detected radiation 9 and for determining the shadow position are discussed below.
  • the case where the absorbent structure is a sphere will be discussed in more detail.
  • the angle a g up to which the shadow of the center of the sphere can be recognized on the sensor, is calculated as a function of the distance h of the center of the sphere from the sensor and the side length d of the sensor, as follows:
  • a g 41.35 °. If the distance between the sphere and the sensor is reduced by 1 mm, a g 'is already 49.56 °.
  • the shadow of the sphere on the detector 2 will be at the same distance from the position of the shadow when rotated in positive and negative directions in opposite directions move at perpendicular incidence. The position of the shadow parallel to the axis of rotation will not change for different angles of incidence. In contrast, the position of the shadow in the direction perpendicular to the axis of rotation will increase strictly monotonically with the angle of incidence.
  • h denotes the distance from the center of the sphere to the detector 2, so the column position of the sphere shadow at normal incidence and s the column position of the sphere shadow at the angle of incidence a.
  • a function for determining the angle of incidence a can also be specified as a function of the column position of the shadow s:
  • measurements can be carried out at known angles of incidence and then the function fia) can be fitted to the course of the shadow position with the angle of incidence.
  • the (measured) parameters known from the structure can also be used.
  • the coordinates of the input beam parallel to the detector 2 can be specified on the basis of the shift of the shadow in the row and column direction relative to the shadow with perpendicular irradiation 9.
  • the third component of the vector which describes the incident radiation 9 can thus also be specified.
  • the direction of the radiation source can be clearly reconstructed. Two methods of reconstructing the angle of incidence from the shadows of a ring-shaped filter on the sensor are now discussed.
  • the first method is to determine the angle using Gaussian fits with a ring-shaped filter.
  • One possibility to determine the angle of incidence is to characterize the shift of the shadow based on the break in the total number of events per column.
  • Gaussian functions are fitted to the column projection of the counts. This is possible for the above-mentioned exemplary dimensions for incidence angles between approximately -60 ° and -20 °, and from approximately + 20 ° to + 60 °. At an angle smaller than about 20 ° in terms of amount, no clear shadow can be seen with the selected radius, on whose projection a Gaussian function can be fitted. Since, as sketched in FIG.
  • the parameters of the function f [a) can be determined by appropriate fits on measurements at different angles of incidence or, alternatively, the known, measured dimensions can be used.
  • a function for the angle of incidence ⁇ can also be determined in this case as a function of the position of the shadow by rearranging the equation.
  • This method is suitable for determining the angle of incidence of radiation 9 at which the x (column) or the y (row) component of the descriptive vector disappears. Otherwise it fails.
  • Another method for determining angles, which can also be used for more general directions of incidence, is discussed below.
  • the center of the circle is sensitive to a change in the angle of incidence.
  • the axis of rotation is parallel to the line direction, only the column value of the center point (m x ) changes with the angle, while its row position (m y ) remains the same.
  • the position of the center point in the direction of the column is given by the following function of the angle of incidence a:
  • h again denotes the distance between the ring and detector 2, added to the wire radius, and mo denotes the column coordinate of the center point at normal incidence.
  • This procedure makes it possible to reconstruct the direction of incidence of any directional rays.
  • the displacement of the center of the circle in the column or row direction can be used to determine the entries of the direction vector of the incident rays in the column and row direction.
  • the angle between the detector and plane of incidence can in turn be determined by replacing the counter in equation (5) with the distance between the determined shadow center and that at an angle of incidence of 0 °.
  • the direction of incidence can be reconstructed over a wider range than in the case of the individual filters.
  • the sphere is placed in the center of the ring and the dimensions of both absorbers 12 are selected so that the shadow of the ring falls on the detector 2 as soon as the sphere shadow can no longer be seen on the detector 2.
  • the determination equations (2) and (5) determined can be used to calculate the required dimensions.
  • the filter should be placed as close as possible above detector 2.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Augenlinsendosimeter (1) mit einer aktiven Detektor-Einrichtung (2) und einem Mittel (4) zur Abschwächung der Strahlung.

Description

Vorrichtung zur Erfassung einer auf eine Augenlinse auftreffenden Strahlungsdosis
Die vorliegende Patentanmeldung nimmt die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2019 003 490.2 in Anspruch, deren Inhalt durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung einer auf eine Augenlinse auftreffenden Strahlungsdosis. Die Erfindung betrifft außerdem eine Schutzvorrichtung mit einer derartigen Vorrichtung. Weiter betrifft die Erfindung die Verwendung einer entsprechenden Vorrichtung zur Ermittlung einer tatsächlich auf die Augenlinse eines Nutzers auftreffenden Strahlungsdosis. Außerdem betrifft die Erfindung eine Schutzvorrichtung mit einer derartigen Vorrichtung zur Ermittlung einer auf eine Augenlinse auftreffenden Strahlungsdosis. Schließlich betrifft die Er findung ein Verfahren zur Ermittlung einer auf eine Augenlinse eines Nutzers auftreffenden Strahlungsdosis.
Aus der DE 20 2014 005 506 Ul ist ein Gerät zur Messung der Augenlinsendosis bekannt. Ein aktives Dosimetersystem ist außerdem aus der EP 3 220 166 Bl bekannt.
Es besteht fortwährend Bedarf, entsprechende Dosimeter zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Der Kern der Erfindung besteht darin, die Vorrichtung zur Erfassung einer auf eine Augenlinse eines Nutzers auftreffenden Strahlungsdosis mit einem Mittel zur Ab Schwächung der mittels mindestens eines Sensor-Elements zu erfassenden Strahlung zu versehen.
Das Ab schwächungsmittel ist insbesondere dem mindestens einen Sensor-Element zugeordnet. Es ist insbesondere benachbart zum mindestens einen Sensor-Element angeordnet. Es weist ins besondere einen Abstand von höchstens 5 cm, insbesondere höchstens 3 cm, insbesondere höchstens 2 cm, insbesondere höchstens 1 cm zum Sensor-Element auf.
Die Vorrichtung zur Erfassung der auf eine Augenlinse auftreffenden Strahlungsdosis wird auch als Augenlinsendosimeter bezeichnet. Erfmdungsgemäß wurde erkannt, dass hierdurch der Tatsache Rechnung getragen werden kann, dass ein Nutzer der erfindungsgemäßen Vorrichtung oftmals Schutzausrüstung, insbesondere eine Schutzbrille, trägt, so dass nur ein Teil der Strahlung bis zum Auge des Nutzers gelangt.
Bei der zu erfassenden Strahlung handelt es sich insbesondere um ionisierende Strahlung, insbe sondere Röntgenstrahlung. Es kann sich auch um radioaktive Strahlung handeln. Die zu erfas sende Strahlung weist insbesondere Photonenenergien im Bereich von 1 keV bis 20 MeV, insbe sondere im Bereich von bis zu 250 keV, insbesondere im Bereich bis 100 keV auf, insbesondere im Bereich von 1 keV bis 200 keV.
Als aktive Detektor-Einrichtung wird insbesondere eine elektronische Detektor-Einrichtung be zeichnet.
Das Mittel zur Abschwächung der mittels des mindestens einen Sensor-Elements zu erfassenden Strahlung führt insbesondere zur Abschwächung von Strahlung mit Photonenenergien im Be reich von 1 keV bis 100 keV, insbesondere im Bereich von 1 keV bis 200 keV um mindestens 10 %, insbesondere mindestens 20 %, insbesondere mindestens 30 %.
Das Mittel zur Abschwächung der zu erfassenden Strahlung führt insbesondere zu einer Ab schwächung der Strahlung in einem vorbestimmten Bereich der zu erwartenden Photonenener gie, welche gerade der Abschwächung einer bestimmten Schutzvorrichtung entspricht.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist das Mittel zur Ab Schwächung der mittels des mindes tens einen Sensor-Elements zu erfassenden Strahlung für Strahlung mit einer Photonenenergie im Bereich von bis zu 150 keV einen Transmissionsgrad von höchstens 70 %, insbesondere höchstens 50 % auf.
Das Mittel zur Ab Schwächung der mittels des mindestens einen Sensor-Elements zu erfassenden Strahlung entspricht insbesondere einem Bl ei äquivalent von mindestens 0,1 mm, insbesondere mindestens 0,2 mm, insbesondere mindestens 0,35 mm, insbesondere mindestens 0,5 mm. Das Ab schwächungsmittel wirkt mit anderen Worten für einen erheblichen Anteil der zu erfas senden Strahlung als Strahlungsblocker.
Es wurde erkannt, dass sich hierdurch die tatsächlichen Verhältnisse wesentlich einfacher, zuver lässiger und präziser erfassen lassen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist das Mittel zur Ab Schwächung der mittels des mindestens einen Sensor-Elements zu erfassenden Strahlung für Strahlung im sichtbaren Bereich einen Transmissionsgrad von mindestens 70 %, insbesondere mindestens 85 % auf. Diese Anga be gilt insbesondere für eine Wellenlänge von 500 nm.
Das Mittel zur Abschwächung kann insbesondere optisch transparent sein. Dies ermöglicht es, das Ab schwächungsmittel nicht nur zur Abschwächung der auf das Sensor-Element auftreffen- den Strahlung, sondern zugleich auch zur Abschwächung der tatsächlich auf die Augenlinse auf- treffenden Strahlung zu verwenden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist das Mittel zur Ab Schwächung einen Anteil von Blei, Wolfram, Wismut, Strontium oder einer Verbindung dieser Elemente, insbesondere Bleioxid, auf. Das Ab schwächungsmittel kann insbesondere ein Bleiglas oder ein Bleiplättchen umfassen.
Entsprechende Materialien haben sich als Mittel zum Schutz vor ionisierender Strahlung be währt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das Mittel zur Ab Schwächung der Strahlung austauschbar.
Dies ermöglicht es, das Ab schwächungsmittel auf einfache Weise an unterschiedliche Schutz ausrüstungen, insbesondere unterschiedliche Schutzbrillen, anzupassen. Das Ab schwächungsmit tel kann insbesondere in Abhängigkeit einer tatsächlich verwendeten Schutzbrille ausgewählt werden. Vorzugsweise ist das Ab schwächungsmittel werkzeuglos austauschbar. Es kann insbesondere manuell in eine hierfür vorgesehene Halterung eingesetzt, beispielsweise eingesteckt, werden. Dies erleichtert den Austausch des Abschwächungsmittels.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das Ab schwächungsmittel beim vorgesehenen Gebrauch der Vorrichtung rostral vom mindestens einen Sensor-Element angeordnet. Es ist ins besondere vor dem Sensor-Element, insbesondere vor der Eintrittsfläche der Gesamtheit der Sensor-Elemente, angeordnet.
Hierbei ist der Abstand zwischen dem Ab schwächungsmittel und dem Sensor-Element vorzugs weise gering. Er beträgt insbesondere höchstens 3 cm, insbesondere höchstens 2 cm, insbesonde re höchstens 1 cm, insbesondere höchstens 5 mm, insbesondere höchstens 3 mm.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung steht das Ab schwächungsmittel seitlich über die Gesamtheit der Sensor-Elemente über. Es steht insbesondere um bis zu 0,5 cm, insbesondere bis zu 1 cm über die Gesamtheit der Sensor-Elemente über. Die gesamte Ausdehnung des Abschwä chungsmittels in einer Hauptausdehnungsrichtung liegt insbesondere im Bereich von 5 mm bis 30 mm, insbesondere im Bereich von 10 mm bis 20 mm. Eine möglichst kleine Ausbildung des Ab Schwächungsmittels führt zu einer besonders leichten Ausbildung der Vorrichtung. Dies führt zu einem höheren Tragekomfort, wenn die Vorrichtung am Kopf getragen wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung dient als Ab schwächungsmittel eine Strahlen schutzbrille oder eine Attrappe einer derartigen Strahlenschutzbrille, insbesondere in Form einer skalierten Version derselben.
Als Ab schwächungsmittel kann insbesondere ein Filter aus demselben Material wie eine be stimmte Schutzbrille dienen. Der Filter kann auch aus einem anderen Material sein, jedoch ein entsprechendes Absorptionsvermögen wie eine vorgegebene Schutzbrille aufweisen.
Je besser das dem Sensor-Element zugeordnete Ab schwächungsmittel der tatsächlich vom Nut zer verwendeten Schutzausrüstung entspricht, umso genauer und zuverlässiger kann die tatsäch lich auf die Augenlinse auftreffende Strahlungsdosis erfasst werden. Als Ab schwächungsmittel kann insbesondere ein Filter aus dem Glas einer Schutzbrille oder eines Materials entsprechenden Absorptionsvermögens dienen. Dieser kann insbesondere vor der Detektor-Einrichtung, insbesondere vor dem Sensor-Element, angeordnet sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Vorrichtung eine Halte-Einrichtung zur Anordnung der Detektor-Einrichtung in Augennähe eines Nutzers auf. Die Halte-Einrichtung ermöglicht insbesondere die Anordnung der Detektor-Einrichtung in einem Abstand von höchs tens 30 cm, insbesondere höchstens 20 cm, insbesondere höchstens 10 cm, insbesondere höchs tens 5 cm, insbesondere höchstens 3 cm von der Augenlinse eines Nutzers.
Durch eine Anordnung der Detektor-Einrichtung in Augennähe kann erreicht werden, dass tat sächlich die auf die Augenlinse auftreffende Strahlungsdosis erfasst wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Detektor-Einrichtung mindestens zwei Sensor-Elemente auf. Hierbei ist jeweils mindestens eins der Sensor-Elemente jeweils einem Auge zugeordnet. Die Vorrichtung weist insbesondere mindestens ein dem linken Auge zuge ordnetes Sensor-Element und mindestens ein dem rechten Auge zugeordnetes Sensor-Element auf.
Dies ermöglicht es, getrennte Dosen für die beiden Augen zu messen.
Die den beiden Augen zugeordneten Sensor-Elemente sind separat, insbesondere beabstandet zueinander ausgebildet. Sie können einen Abstand aufweisen, welcher dem Augenabstand ent spricht. Der Abstand zwischen den beiden Sensor-Elementen liegt insbesondere im Bereich von 4 cm bis 8 cm, insbesondere im Bereich von 5 cm bis 7 cm. Im Falle einer Anordnung der Sen sor-Elemente temporal, das heißt seitlich, zu den Augen kann der Abstand zwischen den Sensor- Elementen auch im Bereich von bis zu 30 cm liegen. Er beträgt vorzugsweise höchstens 20 cm.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist das Sensor-Element jeweils eine Mehrzahl von Sensor-Pixeln auf. Das Sensor-Element wird daher auch als pixeliert bezeichnet. Durch eine pixelierte Ausbildung des Sensor-Elements wird eine größere Flexibilität bei der Er fassung und/oder Weiterverarbeitung der Strahlungscharakteristik ermöglicht. Eine Mehrzahl von Sensor-Pixeln kann insbesondere zur Bestimmung einer Winkelabhängigkeit genutzt wer den.
Die Sensor-Pixel können in einem Array, insbesondere in einem 1D-Array oder einem 2D- Array, angeordnet sein.
Die Anzahl der Sensor-Pixel kann jeweils mindestens 2, insbesondere mindestens 4, insbesonde re mindestens 6, insbesondere 9, insbesondere mindestens 12, insbesondere mindestens 16, ins besondere mindestens 25, insbesondere mindestens 36, insbesondere mindestens 64, insbesonde re mindestens 256, insbesondere mindestens 1024, insbesondere mindestens 10000, insbesondere mindestens 100000, insbesondere mindestens 300000, insbesondere mindestens 1000000 betra gen.
Die Größe der Sensor-Pixel liegt im Bereich von 10 gm bis 1 mm, insbesondere im Bereich von 25 gm bis 1 mm. Sie beträgt vorzugsweise höchstens 100 pm. Unter der Größe eines Pixels sei hierbei insbesondere der maximale Durchmesser der Eintrittsfläche dieses Pixels verstanden.
Das Sensor-Element kann insbesondere als Halbleiterdetektor, insbesondere mit einer strah lungssensitiven Sensorschicht aus Silizium, Gallium- Arsenit, Cadmium-Tellurid, Cadmium- Zink-Tellurid ausgebildet sein. Es kann auch ein Monolithic-Active-Pixel-Sensor (MAPS) oder eine CCD-Kamera verwendet werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist das Sensor-Element jeweils mindestens zwei Teilmengen von Sensor-Pixeln unterschiedlicher Größe und/oder Abmessungen auf. Das Sensor- Element kann insbesondere genau zwei, drei, vier, fünf oder mehr Teilmengen von Sensor- Pixeln unterschiedlicher Größe und/oder Abmessungen aufweisen. Die Sensor-Pixel unterschied licher Größe unterscheiden sich insbesondere jeweils um mindestens einen Faktor 2. Sie sind insbesondere derart ausgebildet, dass jeweils ein größerer Pixel gerade durch eine Mehrzahl kleinerer Pixel ersetzt werden kann. Unterschiedliche Pixelgrößen ermöglichen die Erfassung unterschiedlicher Dosisleistungen. Hierbei dienen die größeren Pixel zur Erfassung niedriger Dosisleistungen, die Pixel kleinerer Größe dienen der Erfassung hoher Dosisleistungen.
Der Detektor weist insbesondere eine Mehrzahl unterschiedlicher Energiekanäle auf. Die Anzahl der Energiekanäle kann insbesondere zwei, insbesondere mindestens zwei, insbesondere mindes tens vier, insbesondere mindestens acht, insbesondere mindestens sechszehn betragen.
Die Sensor-Einheit, insbesondere das Sensor-Element, weist vorzugsweise Gesamt- Abmessungen, insbesondere eine Gesamt-Eintrittsfläche, von höchstens 10 cm2, insbesondere höchstens 5 cm2, insbesondere höchstens 2 cm2, insbesondere höchstens 1 cm2, insbesondere höchstens 0,5 cm2, insbesondere höchstens 0,3 cm2, insbesondere höchstens 0, 15 cm2 auf. Eine kleine Ausbildung des Sensor-Elements führt zu einer vorteilhaften Gewichtseinsparung.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das Sensor-Element derart ausgebildet, dass es die auftreffende Strahlung energieauflösend und/oder winkelauflösend erfasst. Dies kann durch die Ausbildung, insbesondere die Größe, der Sensor-Pixel, zusätzlich vorgesehene Filter- und/oder Obskurationselemente und/oder die Anordnung der Sensor-Pixel erreicht werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Eintrittsfläche der Detektor-Einrichtung schräg nach vorne ausgerichtet. Sie kann beispielsweise einen Inklinationswinkel zur Geradeaus richtung von 30° oder 45° aufweisen. Dies ermöglicht es, seitliche Einstrahlungen, die zu einer höheren Dosisbelastung führen können, besser zu erfassen. Unter der Ausrichtung einer Fläche sei hierbei die Richtung ihrer Normalen verstanden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist das Sensor-Element eine Einfallsfläche auf, welche eine relativ zur Halte-Einrichtung justierbar ausrichtbare Orientierung aufweist. Hier durch wird die Flexibilität der Erfassung von seitlich einfallender Strahlung verbessert.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Detektor-Einrichtung mindestens ein Filter- und/oder Absorber-Element auf. Als Filter- und/oder Absorber-Element kann das bereits erwähnte Abschwächungs-Mittel dienen.
Auch ein separates Filter-Element zur Anpassung der durchgelassenen Strahlung an die Sensiti- vität der Detektoren kann vorgesehen sein. Dies ermöglicht es, insbesondere mit identischen Sensor-Pixeln, unterschiedliche Dosen zu messen. Unterschiedliche Sensor-Pixel können hierbei mit unterschiedlichen Filter-Elementen versehen werden.
Ein Absorber-Element kann insbesondere zur Bestimmung der Einfallsrichtung der Strahlung genutzt werden. Dies wird nachfolgend noch näher beschrieben.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das mindestens eine Filter- und/oder Absorber- Element aus einem Material mit einer höheren Kernladungszahl als Gewebe. Das Filter- und/oder Absorber-Element kann insbesondere aus Aluminium, Zinn oder Blei oder einer Ver bindung dieser Elemente sein oder eine derartige Verbindung aufweisen. Diese Materialien ha ben sich zur Abschirmung bzw. Abschwächung ionisierender Strahlung bewährt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist das mindestens eine Filter- und/oder Absor ber-Element eine größte Dicke von weniger als 5 mm, insbesondere weniger als 3 mm, insbe sondere weniger als 2 mm, insbesondere weniger als 1 mm, insbesondere weniger als 0,5 mm, insbesondere weniger als 0,3 mm, insbesondere weniger als 0,2 mm, insbesondere weniger als 0, 1 mm auf.
Eine geringe Dicke ermöglicht eine besonders leichte Ausbildung des Filter- und/oder Absorber- Elements.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das Absorber-Element kugelförmig, kegelför mig, quaderförmig, insbesondere würfelförmig, hohlzylinderförmig, hohlquaderförmig, mit einer Öffnung, insbesondere ringförmig, torusförmig oder hohlkugelhalbschalenförmig mit Öffnung, oder als Anordnung von Stäbchen ausgebildet.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass dies für die Bestimmung der Einfallswinkel der zu erfas senden Strahlung besonders günstig ist. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist das mindestens eine Absorber-Element eine hohlkugel-halbschalensegmentförmige Ausbildung auf, wobei die Mittelpunkte der inneren und äußeren Begrenzungskugel nicht zusammenfallen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das mindestens eine Filter- und/oder Absorber- Element mindestens einem der Sensor-Elemente zugeordnet. Es ist insbesondere in einem Ab stand von höchstens 5 cm, insbesondere höchstens 3 cm, insbesondere höchstens 2 cm, insbe sondere höchstens 1 cm, insbesondere höchstens 0,5 cm, insbesondere höchstens 0,3 cm zu dem zugeordneten Sensor-Element angeordnet. Es kann auch direkt vor dem Sensor-Element ange ordnet sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Halte-Einrichtung derart ausgebildet, dass sie eine Anordnung der Detektor-Einrichtung am Kopf eines Nutzers ermöglicht. Die Halte- Einrichtung kann insbesondere eine Kopfhalterung, beispielsweise ein Kopfband, oder ein Bril lengestell aufweisen.
Die Halte-Einrichtung ist vorzugsweise justierbar. Sie kann auch elastisch ausgebildet sein oder elastische Elemente aufweisen. Hierdurch kann der Tragekomfort verbessert werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das mindestens eine Sensor-Element beim vor gesehenen Tragen der Halte-Einrichtung temporal von einem Auge des Nutzers angeordnet. Das Sensor-Element kann insbesondere auf der Innenseite eines Brillenbügels angeordnet sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das mindestens eine Sensor-Element beim vor gesehenen Tragen der Halte-Einrichtung in einem Abstand von höchstens 10 cm, insbesondere höchstens 5 cm, insbesondere höchstens 3 cm, insbesondere höchstens 2 cm, insbesondere höchstens 1 cm, insbesondere höchstens 0,5 cm, insbesondere höchstens 0,3 cm, insbesondere höchstens 0,2 cm, zu einer durch die Augenlinsen des Nutzers verlaufenden Frontalebene ange ordnet. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das mindestens eine Sensor-Element beim vor gesehenen Tragen der Halte-Einrichtung in einem Abstand von höchstens 10 cm, insbesondere höchstens 5 cm, insbesondere höchstens 3 cm, insbesondere höchstens 2 cm, insbesondere höchstens 1 cm, zu einer durch die Augenlinsen des Nutzers verlaufenden Transversalebene an geordnet.
Das Sensor-Element kann bei vorgesehenen Tragen der Halte-Einrichtung auch in einem Ab stand von mindestens 1 cm, insbesondere mindestens 2 cm, zu einer durch die Augenlinsen des Nutzers verlaufenden Transversalebene angeordnet sein.
Das Sensor-Element kann beim vorgesehenen Tragen der Halte-Einrichtung insbesondere auf der Stirn oder hinter den Gläsern einer Schutzbrille angeordnet sein. Eine Anordnung auf der Stirn ermöglicht eine Ausbildung der Vorrichtung unabhängig von der verwendeten Schutzbrille. Bei einer Anordnung hinter den Gläsern der Schutzbrille ist die Vorrichtung vorzugsweise in die Schutzbrille integriert.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist das Filter- und/oder Absorber-Element eine geometrische Ausbildung auf, derart, dass die auf das mindestens eine Sensor-Element auftref fende Strahlung eine Einfallswinkel-abhängige Abschwächung erfährt. Das Absorber-Element wird daher auch als Winkeltracker bezeichnet. Es bildet eine Obskurationsblende, welche auch als Obskuration bezeichnet wird, die im relevanten Photonenenergienbereich, insbesondere im Bereich von Photonenenergien von 10 keV bis 150 keV, einen Schatten auf das Sensor-Element wirft.
Als Absorber-Element können ein oder mehrere Kügelchen, ein ringförmiges Element, stäbchen förmige Elemente oder Absorber-Plättchen /-Halbschalen mit einer oder mehreren Öffnungen dienen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ermöglicht die Detektor-Einrichtung eine kontinu ierliche Erfassung der auftreffenden Strahlung. Sie ermöglicht insbesondere eine totzeitfreie Er fassung der auftreffenden Strahlung. Dies kann durch eine sequenzielle Auswertung der Sensor- Pixel bzw. der Energiekanäle erreicht werden. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Vorrichtung eine Auswerte-Einheit zur Auswertung der erfassten Strahlungsdaten auf.
Die Auswerte-Einheit ermöglicht insbesondere die Berechnung einer winkelabhängigen Ab schwächung der Strahlung. Hierbei können spezifische Daten/Eigenschaften, insbesondere Transmissionscharakteristika, unterschiedlicher Schutz- Vorrichtungen, insbesondere unter schiedlicher Schutzbrillen, berücksichtigt werden.
Die Auswerte-Einheit ist elektronisch ausgebildet. Sie umfasst insbesondere eine Leiterplatte.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind die Detektor-Einrichtung und die Auswerte- Einheit auf einer gemeinsamen Leiterplatte angeordnet. Sie können auch in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein. Das Gehäuse kann flüssigkeitsdicht gekapselt ausgebildet sein. Dies führt zu einem vorteilhaften Schutz der Detektor-Einrichtung. Die Leiterplatte weist vorzugswei se eine Gesamtfläche von 100 cm2, insbesondere höchstens 64 cm2, insbesondere höchstens 36 cm2, insbesondere höchstens 20 cm2, insbesondere höchstens 10 cm2..
Vorzugsweise ist auf der Leiterplatte der Detektor-Einrichtung und/oder der Auswerte-Einheit eine Sende-Einrichtung zur drahtlosen Weiterleitung der erfassten und/oder ausgewerteten Daten vorgesehen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Auswerte-Einheit in die Halte-Einrichtung integriert. Sie kann insbesondere in einen Brillenbügel integriert sein. Dies führt zu einem be sonders hohen Tragekomfort.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Auswerte-Einheit einen Speicher zur Speicherung von Transmissionsdaten unterschiedlicher Schutzbrillen auf. Die entsprechenden Transmissionscharakteristika können somit auf einfache Weise bei der Auswertung der erfassten Daten rechnerisch berücksichtigt werden. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Vorrichtung eine Speichereinrichtung zur Speicherung der von den einzelnen Sensor-Elementen erfassten Daten auf. Die erfassten Daten können pixelweise und/oder energiekanal weise abgespeichert werden. Die Ergebnisse sind ins besondere histogrammierbar.
Es ist auch möglich, die integrierte Strahlungsdosis, d. h. die insgesamt mittels der Vorrichtung erfasste Strahlungsdosis, zu speichern.
Die Speichereinrichtung kann eine Mehrzahl von Speicherplätzen aufweisen. Dies ermöglicht es, die vorgenannten Daten nutzerspezifisch zu speichern. Dies kann vorteilhaft sein, wenn mehrere unterschiedliche Nutzer sich eine Dosimeter-Vorrichtung teilen, das heißt abwechselnd nachei nander benutzen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Detektor-Einrichtung reversibel abnehmbar mit der Halte-Einrichtung verbunden. Auch dies ist insbesondere für den Fall nützlich, dass meh rere Nutzer sich die Vorrichtung teilen, das heißt abwechselnd nacheinander benutzen. Hierbei kann jeder Nutzer eine eigene, persönliche Halte-Einrichtung besitzen. Dies führt zu einer ver besserten Hygiene.
Die Detektor-Einrichtung kann insbesondere mittels eines Bajonettverschlusses, magnetisch, mittels eines Klettverschlusses oder mittels Formschluss mit der Halte-Einrichtung verbunden werden. Kombinationen sind ebenso möglich. Die Detektor-Einrichtung ist insbesondere werk zeuglos von der Halte-Einrichtung abnehmbar. Dies vereinfacht den Wechsel für unterschiedli che Nutzer.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Vorrichtung eine Sende-Einrichtung zur drahtlosen Weiterleitung von Daten auf. Die erfassten Daten können auf diese Weise insbeson dere besonders einfach an eine externe Erfassungsstelle weitergeleitet werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das mindestens eine Sensor-Element jeweils drahtlos in signalübertragener Weise mit einer Auswerte-Einheit verbunden. Dies ermöglicht es, die Auswerte-Einheit separat von der Detektor-Einrichtung auszubilden. Hierdurch kann das Gewicht der am Kopf zu tragenden Bestandteile der Vorrichtung verringert werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Vorrichtung eine separate Energieversor gungs-Einheit, insbesondere eine abnehmbare Akku-Einheit, auf. Alternativ hierzu können Ak kus oder Batterien in die Vorrichtung integriert sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann die Energieversorgungs-Einheit drahtlos ge laden werden. Sie kann insbesondere ein induktives Ladeelement aufweisen. Sie kann beispiels weise durch einfach auflegen auf ein Ladepad aufgeladen werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind in die Halte-Einrichtung energie- und/oder signalübertragende Leitungen integriert. Die Halte-Einrichtung kann insbesondere über eine Schnittstelle zum Anschluss der Detektor-Einrichtung verfügen. Beispielsweise können energie- und/oder signalübertragende Kabel in oder an einem Brillenbügel oder an einem Kopfband an geordnet sein.
Die Leitungen können insbesondere zur Energieversorgung der Detektor-Einrichtung dienen. Sie können auch zur Signalübertragung von oder zu der Detektor-Einrichtung dienen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Vorrichtung eine zusätzliche Detektor- Einrichtung auf. Die zusätzliche Detektor-Einrichtung kann abnehmbar ausgebildet sein. Sie kann entsprechend der ersten Detektor-Einrichtung ausgebildet sein. Sie kann auch andere Cha rakteristika als die erste Detektor-Einrichtung aufweisen. Sie kann insbesondere zur Erfassung einer Ganzkörper-Dosis dienen. Die zweite Detektor-Einrichtung kann insbesondere an einer separaten Auswerteeinheit oder einer separaten Energieversorgungseinheit angeordnet sein.
Die Aufgabe der Erfindung, ein Augenlinsendosimeter zu verbessern, wird außerdem durch eine Vorrichtung mit einer aktiven Detektor-Einrichtung zur Detektion von ionisierender Strahlung mit einer pixelierten Sensor-Einrichtung mit einer Mehrzahl von Sensor-Elementen und einer Absorber- Struktur, welche eine geometrische Ausbildung aufweist, derart, dass die auf die Sen- sor-Einrichtung auftreffende Strahlung eine Einfallswinkel-abhängige Abschwächung erfährt. Die Absorber- Struktur ist hierbei insbesondere benachbart, insbesondere in Sagittalrichtung be nachbart, zur Sensor-Einrichtung angeordnet. Die Absorber- Struktur ist insbesondere im Strah lengang der auftreffenden Strahlung vor der Sensor-Einrichtung angeordnet sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist zumindest eine Teilmenge der Sensor-Elemente in einem vorbestimmten Raumwinkelbereich von mindestens 0,001 sr, insbesondere mindestens 0,006 sr, insbesondere mindestens 0,02 sr, insbesondere mindestens 0,05 sr, insbesondere min destens 0,2 sr unobskuriert.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass das Winkel Spektrum der einfallenden Strahlung auch rechnerisch ermittelt werden kann. Es kann insbesondere aus der Einfallswinkel-abhängigen Ab schwächung der auf die Sensor-Einrichtung auftreffenden Strahlung mittels der Absorber- Struktur ermittelt werden. Entsprechend kann auch die Einfallswinkel-abhängige Wirkung der auftreffenden Strahlung, insbesondere deren Abschwächung durch eine bestimmte Schutzein richtung, insbesondere eine bestimmte Strahlenschutzbrille, rechnerisch ermittelt werden. Auf eine Brillenglasattrappe kann in diesem Fall verzichtet werden.
Die Teilmenge der Sensor-Elemente, welche in dem vorbestimmten Raumwinkelbereich unobs kuriert sind, werden insbesondere nicht durch weitere Bestandteile der Vorrichtung abgeschattet. Dies wird dadurch erreicht, dass sämtliche Bestandteile der Vorrichtung außerhalb des angege benen Raumwinkelbereichs angeordnet sind.
Kombinationen dieser Ausführungsform mit weiteren der vorhergehend beschriebenen Aspekte sind möglich.
Allgemein betrifft die Erfindung ein aktives Augenlinsendosimeter bzw. die Verwendung der Vorrichtung gemäß der vorhergehenden Beschreibung als Augenlinsendosimeter.
Das Augenlinsendosimeter weist insbesondere einen Absorber auf, mit welchem die Winkelab hängigkeit der Augenlinsendosis, insbesondere die Dosierungsgröße Hp(3), nachgestellt werden kann. Der Absorber hat beispielsweise die Volumenform eines Zylinders, eines Kegels oder ei ner Kugel.
Die unterschiedlichen Aspekte gemäß der vorhergehenden Beschreibung können für sich ge nommen oder in Kombination miteinander zu vorteilhaften Ausführungen eines derartigen Au genlinsendosimeters führen und Gegenstand von Schutzansprüchen sein. Sie können insbesonde re unabhängig von dem Ab schwächungsmittel zu vorteilhaften Ausbildungen des Augenlinsen dosimeters führen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Ermittlung einer tatsächlich auf die Au genlinse eines Nutzers auftreffenden Strahlungsdosis zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch Verwendung einer Vorrichtung gemäß der vorhergehenden Beschrei bung gelöst. Sie wird insbesondere durch die Verwendung einer Vorrichtung gemäß der vorher gehenden Beschreibung zur Augenlinsendosis-Messung gelöst.
Die Vorteile ergeben sich aus den bereits beschriebenen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird die Vorrichtung gemäß der vorhergehenden Beschrei bung in der interventioneilen Radiologie, der Neurochirurgie, der Orthopädie, der Unfallchirur gie oder der Herzchirurgie verwendet.
Auf diesen Gebieten ist das Risiko von signifikanten Strahlenexpositionen der Augenlinse be sonders hoch.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Schutzvorrichtung zum Schutz der Au genlinsen eines Nutzers vor auftreffender Strahlung zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch eine Schutzvorrichtung mit einem Mittel zur Abschwächung von auf eine Augenlinse auftreffender ionisierender Strahlung und eine Vorrichtung gemäß der vorher gehenden Beschreibung gelöst. Bei dem Ab schwächungsmittel kann es sich insbesondere um eine Schutzbrille, ein Schutzvisier oder einen Schutzhelm handeln.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Vorrichtung in Auftreffrichtung der Strah lung hinter dem Mittel zur Ab Schwächung der Strahlung angeordnet.
Das Sensor-Element des Dosimeters ist insbesondere hinter dem Brillenglas der Schutzbrille angeordnet.
Dies ermöglicht eine besonders zuverlässige und präzise Erfassung der tatsächlich auf die Au genlinse eines Nutzers auftreffenden Strahlung.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind die Sensor-Elemente jeweils an den Brillen bügeln einer Schutzbrille angeordnet. Sie weisen insbesondere einen Abstand zum Brillenglas im Bereich von 0,1 cm bis 5 cm, insbesondere von höchstens 3 cm, auf.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Schutzvorrichtung eine Anzeige zur An zeige von Informationen über die erfasste Strahlung an den Nutzer auf. Die Anzeige kann visu ell, auditiv oder haptisch sein. Sie bildet allgemein ein Mittel zur Übermittlung von Informatio nen.
Die Informationen über die erfasste Strahlung können beispielsweise in das Glas der Schutzbrille eingeblendet werden. Als Information an den Nutzer kann auch ein Warnlicht, ein Tonsignal oder ein haptisches Signal, insbesondere ein Vibrationssignal, dienen.
Auf diese Weise ist es besonders einfach möglich, den Nutzer über eine Überschreitung einer kritischen Strahlendosis oder über gefährliche Strahlungsquellen, insbesondere deren Relativpo sition zum Nutzer, zu informieren. Hierdurch wird die Schutzwirkung der Schutzvorrichtung erheblich verbessert. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Anzeige derart ausgebildet, dass sie dem Nutzer Informationen über die Einfall swinkelverteilung und/oder Intensität der auftreffenden Strahlung anzeigt.
Hierdurch wird die Information an den Nutzer, insbesondere die Warnfunktion, verbessert.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Anzeige in die Halte-Einrichtung, insbeson dere in das Brillengestell, integriert.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Anzeige als separates Bauelement ausgebil det. Sie kann beispielsweise als Monitor, Armband oder eine Darstellung auf einem Smartphone oder einem Tablet, insbesondere in einer App, ausgebildet sein.
Bei einer Ausbildung der Anzeige als separates Bauelement können insbesondere detailliertere Daten über die erfasste Strahlungsdosis, beispielsweise auch deren zeitliche Entwicklung, darge stellt werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Schutzvorrichtung ein Mittel zur Erzeu gung eines Warnsignals bei Überschreitung einer vorbestimmten Strahlungsdosis auf. Sie kann auch ein Warnsignal bei Überschreitung einer bestimmten momentanen Strahlungsintensität er zeugen.
Hierdurch wird die Schutzwirkung der Schutzvorrichtung verbessert.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Ermittlung einer auf eine Augenlinse eines Nutzers auftreffenden Strahlungsdosis zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, bei welchem eine tatsächliche Strahlungsdosis hinter einer Strahlenschutzbrille erfasst oder approximiert wird.
Hierdurch kann die tatsächliche Belastung der Augenlinse besser erfasst werden. Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird zur Simulation der Wirkung einer bestimmten Strah lenschutzbrille eine entsprechende Schutzbrillenattrappe bereitgestellt und vor einer Detektor- Einrichtung angeordnet. Für weitere Details sei auf die vorhergehende Beschreibung verwiesen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Wirkung einer bestimmten Schutzbrille rechnerisch berücksichtigt. Hierfür können die Transmissionscharakteristika unterschiedlicher Schutzbrillen in einem Speicher hinterlegt sein. Dies ermöglicht es, die Wirkung konkreter Schutzbrillen einfach auszuwählen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Bestimmung eines Einfallswinkels der Strahlung durchgeführt.
Dies ermöglicht es, die tatsächlich auf die Augenlinse auftreffende Strahlungsdosis besser abzu schätzen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Bestimmung des Einfallswinkels energie abhängig durchgeführt.
Hierdurch wird die tatsächliche Belastung der Augenlinse besser abschätzbar.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Augenlinsendosis für das linke Auge und für das rechte Auge getrennt voneinander erfasst und/oder berechnet.
Auch hierdurch wird die tatsächliche Belastung der Augenlinsen besser, insbesondere präziser, ermittelbar. Es kann insbesondere eine unterschiedliche Belastung der beiden Augenlinsen er fasst werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die ermittelte Strahlungsdosis nutzerspezi fisch in einer Speichereinheit abgespeichert.
Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn sich mehrere Nutzer eine gemeinsame Vorrichtung tei len. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Sensoreinheit zur Detektion ionisierender Strahlung zum Zwecke der Dosimetrie ionisierender Strahlung, bestehend aus mindestens einem Detektor und mindestens einem Strahlungsfilter vor dem mindestens einen Detektor vorgesehen.
Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst die Sensoreinheit einen Winkeltracker.
Gemäß einem weiteren Aspekt weist der Detektor kleine und große Pixel auf.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Attrappe des Röntgenschutzes, beispielsweise ein Glas und/oder ein Seitenschutz einer Röntgenschutzbrille, vor und/oder neben dem Detektor ange bracht.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Dosimeter zur Messung einer Dosis messgröße ionisierender Strahlung mit mindestens einer entsprechenden Sensoreinheit.
Das Dosimeter zur Messung der Augenlinsendosis ionisierender Strahlung kann insbesondere derart ausgebildet sein, dass die Sensoreinheit in Augennähe angebracht ist.
Ein Dosimetersystem mit einem derartigen Dosimeter kann Messwerte auf einer externen Anzei ge anzeigen.
Außerdem kann das Gerät, welches die Ausleseeinheit oder Steuereinheit oder Auswerteeinheit oder Übertragungseinheit oder eine Batterie oder einen Akku enthält, mit einem weiteren Strah lungsdetektor ausgestattet sein, wodurch dieses Gerät selbst als Dosimeter verwendet werden kann.
Weitere Details und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren.
Fig. 1A und 1B zeigen Skizzen einer möglichen Positionierung von zwei Sensoreinheiten über den Augen (Fig. 1 A) und der Positionierung der Ausleseeinheit (Fig. 1B) gehalten von einer Halterung ähnlich derer die von ActionCams her bekannt sind,
Fig. 2, 3, 10, 11 zeigen Skizzen möglicher Ausgestaltungen des Strahlungsfilters vor dem
Detektor.
Fig. 4 bis 8, sowie
9A, 9B, 9C, 11 zeigen Skizzen möglicher Ausgestaltungen des Win- keltrackers.
Fig. 12A, 12B illustriert die Positionierung und Dimensionierung der Schutzglasattrappe vor dem Strahlungsdetektor im Vergleich zur Positionierung des Schutz brillenglases vor der Augenlinse. Die Winkel ABC und DEF werden im Idealfall gleich gewählt. Die Scheitelpunkte der Winkel liegen idealer weise in der Mitte von Augenlinse (Punkt B) oder in der Mitte der Ein trittsfläche des Detektors (Punkt E). Die Dicke der Schutzglasattrappe ent spricht im Idealfall der Dicke des Schutzbrillenglases, wenn beide aus dem gleichen Material bestehen. Bestehen sie nicht aus dem gleichen Material, wird eine Dicke für die Schutzglasattrappe gewählt, die idealerweise die gleiche Abschwächung für Röntgenstrahlung wie das Schutzbrillenglas bewirkt. Die Schutzglasattrappe ist typischerweise kleiner als das Schutz brillenglas. Typischerweise ist die Entfernung vom Schutzbrillenglas zur Augenlinse größer als die Entfernung der Schutzglasattrappe vom Strah lungsdetektor. Diese Überlegungen gelten analog für horizontale und ver tikale Dimensionierung der Schutzglasattrappe. Schutzbrillenglas und Schutzglasattrappe sind bei der Verwendung des Dosimeters idealerweise parallel zueinander.
Fig. 13A, 13B zeigt beispielhafte Positionen der Strahlungssensoren für die Augenlinsen dosismessung und eine beispielhafte Position des zusätzlichen Detektors oder der zusätzlichen Sensoreinheit für die Ganzkörperdosismessung. Fig. 14A, 14B zeigt beispielhafte weitere Positionen (das Ende der Pfeile in Fig. 14A) der Strahlungssensoren für die Augenlinsendosismessung und eine beispiel hafte Position (das Ende des Pfeils in Fig. 14B) des zusätzlichen Detektors oder der zusätzlichen Sensoreinheit für die Ganzkörperdosismessung.
Fig. 15A bis 15C zeigt Fotos von sogenannten Linsenfiltem (Kugelschalensegmente jedoch keine Halbkugelschale) aus (a) Aluminium und (b) Zinn. In (c) ist in Sei tenansicht die Positionierung und Funktionsweise bei verschiedenen Ein fallswinkeln der Linsenfilter vor dem Detektor in einer Seitenansicht skiz ziert. Eingezeichnet sind exemplarisch die auf den Sensor treffenden Strahlen unter einem Einfallswinkel von 0° und 60°. Hierbei bezeichnet h die Höhe des Linsenfilters, d dessen Dicke, n den Innenradius der Linse sowie hAi die Höhe über der Halterung aus Aluminium, die hier mit Alu miniumbalken bezeichnet ist. Bei geneigtem Einfall durchlaufen die auf den Detektor treffenden Strahlen im Mittel längere Strecken durch die Kappen, als bei senkrechtem Einfall. Durch die gekrümmte Form der Ku gelschalensegmente ist der Wegunterschied im Vergleich zu senkrechtem Einfall geringer, als bei ebenen Platten. Im Gegensatz zu Halbkugelschalen wird die steigende Absorption im Gewebe berücksichtigt.
Fig. 16 zeigt eine Skizze zur Veranschaulichung des Wegunterschieds der Strahlen durch die Linse bei verschiedenen Auftreffpunkten auf dem Sensor, der zur Winkelbestimmung und Korrektur der Winkelabhängigkeit der Dosis messgröße ausgenutzt wird. Eingezeichnet sind exemplarisch die an den äußeren Rändern des Sensors auftreffenden Strahlen, welche die Strecken si und S2 im Linsenfilter zurücklegen. Hierbei bezeichnen ti bzw. Ϊ2 den Schnittpunkt der Geraden der einfallenden Strahlen mit der y- Achse und a den Einfallswinkel. Der Innen- und Außenradius der Linse ist durch n und ra gegeben h bezeichnet die Höhe der Linse sowie b die Kantenlänge des Strahlungsdetektors . Fig. 17 zeigt die Skizze des Schattenwurfs des kugelförmigen Absorbers auf den Sensor für verschiedene Abstände der Kugel zum Sensor. Hierbei bezeich nen h und h' den Abstand des Kugelmittelpunkts zum Sensor sowie ag und ag' diejenigen Einfallswinkel bis hin zu denen der Schatten des Kugelmit telpunktes auf den Sensor fällt. Die Kantenlänge des Sensors wird mit d bezeichnet.
Fig. 18 zeigt eine Skizze des Schattenwurfs des kugelförmigen Absorbers auf den
Sensor. Hierbei bezeichnen so bzw. s die Lage des Schattens des Kugelmit telpunkts auf dem Sensor bei senkrechter Einstrahlung bzw. unter dem Einfallswinkel a und h den Abstand des Kugelmittelpunkts zum Sensor.
Fig. 19 zeigt eine Skizze zur Veranschaulichung des Schattenwurfs des ringförmi gen Absorbers auf den Sensor bei positiven und negativen Einfallswinkeln.
Fig. 20 zeigt eine Skizze des Schattenwurfs des ringförmigen Absorbers auf den
Sensor. Die Skalierung des Sensors ist in Pixel angegeben. Markiert sind der äußere Rand des ersten Pixels (0 Pixel) sowie der äußere Rand des letzten Pixels (16 Pixel). Hierbei bezeichnet h den Abstand zwischen Sen sor und Ring nn den Ringinnendurchmesser sowie d die Kantenlänge des Sensors. Die Lage des Schattens der linken und der rechten Ringhälfte bei senkrechtem Einfall wird mit so± bezeichnet. Unter einem Einfallswinkel a± ist die Lage dieser Schatten durch s± gegeben.
Fig. 21 zeigt eine Skizze zur Lage des Mittelpunkts des kreisförmigen Schattens des ringförmigen Absorbers über dem Sensor. Die Skalierung des Sensors ist in Pixel angegeben. Markiert sind der äußere Rand des ersten Pixels (0 Pixel) und der äußere Rand des letzten Pixels (16 Pixel). Es bezeichnen h die Summe aus dem Abstand zwischen Sensor und Ring und dessen Schnurstärke sowie mo und m die Lage des Mittelpunkts MP des kreisför migen Schattens bei senkrechtem Einfall bzw. unter dem Einfallswinkel a. Fig. 22 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführung der Vorrichtung zur
Erfassung einer Strahlungsdosis, bei welcher die Detektor-Einrichtung ab nehmbar mit der Halte-Einrichtung verbunden ist. Die Detektor- Einrichtung ist über eine Schnittstelle mit der Halte-Einrichtung koppel bar. Sie ist insbesondere sowohl mechanisch als auch elektrisch, insbeson dere signalübertragend, über die Schnittstelle koppelbar. In der Fig. 22 ist sowohl eine im abnehmbaren Teil der Vorrichtung vorgesehene Energie versorgungs-Einheit als auch eine separate Energieversorgungs-Einheit dargestellt. Prinzipiell kann auf eine dieser beiden Einheiten verzichtet werden. Bei der an der Halte-Einrichtung angebrachten separaten Kompo nente kann es sich auch um eine Sende-/Übertragungseinheit handeln.
Fig. 23 zeigt eine exemplarische Ansicht des abnehmbaren Bestandteils der Detek tor-Einrichtung gemäß Fig. 22 von vorne. Schematisch dargestellt ist ins besondere die signalübertragende Verbindung zwischen den Sensor- Elementen und einer Steuer-/ Auswerte-Einheit. Diese kann insbesondere in Form eines Microcontrollers ausgebildet sein. Ebenfalls schematisch angedeutet ist in der Fig. 23 ein Gehäuse der Detektor-Einrichtung.
Fig. 24 und Fig. 25 zeigen exemplarisch eine Schutzvorrichtung in Form einer Strahlungs schutzbrille mit einem integrierten Dosimeter.
Fig. 26 zeigt eine alternative Ausführung der Schutzbrille gemäß Fig. 24, bei wel cher die Sensor-Elemente schräg nach vorne orientiert ausgerichtet sind.
Die im Folgenden offenbarte Erfindung ist dem Bereich der Personendosimetrie ionisierender Strahlung, insbesondere der Augenlinsendosimetrie zuzuordnen.
Als potentielles Anwendungsgebiet der Erfindung ist insbesondere die Verwendung als aktives Augenlinsendosimeter anzuführen. Empfehlenswert ist die Bestimmung der Dosis der Augenlin se Hp(3) beispielsweise in der der interventioneilen Radiologie, Neurochirurgie, Orthopädie, Unfallchirurgie, Herzchirurgie, da in diesen Arbeitsbereichen mit einer erhöhten Strahlenexposi- tion der Augenlinse zu rechnen ist. Auch die Dosimetrie von Alpha-, Beta-, Protonen- oder Gammastrahlung ist neben Röntgenstrahlung denkbar. Aufgrund neuer Erkenntnisse über die Bildung von strahlungsinduzierten Katarakten wurde der Grenzwert der Augenlinsendosis in Deutschland zum 01.01.2019 deutlich gesenkt. Eine Kontrolle der Augenlinsendosis zur Einhal tung dieses Grenzwerts ist daher empfehlenswert.
Neben der Personen- Augenlinsendosis Hp(3) ist auch die Bestimmung der zugehörigen rich tungsabhängigen Ortsdosis FF (3, 12) mit der hier offenbarten Erfindung möglich.
Zusätzlich kann die Erfindung als Personendosimeter zur Ermittlung der Tiefendosis Hp(10) oder zur Bestimmung der Oberflächendosis Hp(0.07) Hp(0,07) oder den zugehörigen richtungs abhängigen Größen verwendet werden. Auch zur Bestimmung der Ortsdosen H*(10) bzw. FF(d,fi) kann die hier offenbarte Erfindung eingesetzt werden.
Die aufgeführten Personendosen, die Tiefendosis Hp(10), die Oberflächendosis Hp(0,07) und die Augenlinsendosis Hp(3) sind als die Äquivalentdosis in 10 mm, 0,07 mm bzw. 3 mm Tiefe des menschlichen Gewebes am Trageort des Dosimeters definiert.
Bei der Messung dieser Dosisgrößen ist deren Abhängigkeit vom Einfallswinkel a der auftref fenden Strahlung zu beachten: Auf dem Weg durch das Gewebe bzw. das gewebeähnliche Mate rial im Fall der Ortsdosen bis hin zu derjenigen Tiefe, in der die Dosisgröße definiert ist, wird die Strahlung abgeschwächt. Diese Abschwächung ist sowohl von der Wegstrecke zwischen dem Auftreffpunkt auf der Oberfläche und dem Erreichen der Zieltiefe und damit dem Einfallswinkel abhängig, als auch von der Energie der ionisierenden Strahlung. Diese Abhängigkeiten muss die Dosismessung berücksichtigen.
Dosimeter werden in aktive und passive Dosimeter unterteilt. Zur Gruppe der passiven Dosime ter gehören beispielsweise Filmdosimeter, OSL-Dosimeter oder TLD-Dosimeter. Sie werden für die amtliche Dosismessung in Deutschland eingesetzt. Der Nachteil der passiven Dosimeter ist, dass sie die aktuelle Dosis im Gegensatz zu elektronischen, aktiven Dosimetern nicht anzeigen. Die Auslese dieser Dosimeter findet erst nach einem längeren Zeitintervall, in der Regel einem Monat, statt. Eine sofortige Reaktion auf hohe Dosen oder Dosisleistungen zur Vermeidung von Strahlenschäden ist daher nicht möglich. Hingegen haben aktuell verwendete, aktive Dosimeter den Nachteil, dass sie bei hohen Dosisraten oder kurzen Pulsdauern versagen. Dieses Problem tritt bei passiven Dosimetern nicht auf. Ein weiterer Nachteil aktuell verwendeter aktiver Perso nendosimeter ist die mangelhafte Dosisrekonstruktion unter hohen Einfallswinkeln der auftref fenden Strahlung über 60 Grad. Diese Probleme werden durch die vorliegende Erfindung beho ben. Stand der Technik in der Ganzkörperdosimetrie (Tiefendosismessung) sind aktive und pas sive Dosimeter. Stand der Technik in der Teilkörperdosimetrie von Händen, Füßen (Oberflä chendosismessung) sind lediglich passive Dosimeter. Stand der Technik in der Augenlinsendo simetrie (Augenlinsendosismessung) sind lediglich passive Dosimeter. Die hier vorgelegte Er findung löst das Problem, dass kein aktives Augenlinsendosimeter existiert dadurch, dass sie ein solches aktives Augenlinsendosimeter offenbart.
Da passive Dosimeter, wie bereits erläutert, erst nach einem längeren Zeitraum (üblicherweise 1 Monat) ausgewertet werden, ist der Zeitverlauf der akkumulierten Dosis sowie die jeweils aktu elle Dosisleistung dem Nutzer eines passiven Dosimeters nicht zeitnah zugänglich. Erst im Nachhinein wird die über einen längeren Zeitraum insgesamt akkumulierte Dosis ermittelt.
Dadurch bleibt beispielsweise einem Operateur oder Eintersucher während eines Eingriffs in der interventioneilen Radiologie die Möglichkeit vorenthalten, seine Kopfstellung zu verändern oder eine Schutzscheibe einzuschieben, sollte die Augenlinse einer Strahlung über einem bestimmten Schwellwert ausgesetzt sein. Die hier offenbarte Erfindung beschreibt unter anderem eine Me thode, die es ermöglicht, nicht nur die Augenlinsendosis und die aktuelle Augenlinsendosisrate, sondern auch die Einfallsrichtung der Strahlung, in Echtzeit zu bestimmen und auszugeben. Dadurch kann der Träger des Dosimeters - basierend auf dem ermittelten Dosiswert, der aktuel len Dosisleistung und der Richtung der Strahlungsquelle- bei Bedarf Gegenmaßnahmen ergrei fen um die Strahlenexposition zu reduzieren und damit Strahlenschäden, beispielsweise der Aus bildung von Katarakten, vorzubeugen.
In DE 20 2014 005 506 Ul wird ein Gerät zur Messung der Augenlinsendosis beschrieben, wel ches sich aus einer Absorber Schicht, aus einem Material oder mehreren Materialien, das die ein treffende ionisierende Strahlung teilweise absorbiert, einer darauffolgenden Detektorschicht und einer Auswerteeinheit, welche die in der Detektorschicht deponierte Strahlungsenergie bestimmt, zusammensetzt. Die Absorber Schicht ist dadurch charakterisiert, dass ihre Wirkung auf ionisie- rende Strahlung der einer gewebeäquivalenten Schicht mit einer Dicke von 2 mm bis 4 mm ent spricht. Dieses Verfahren zur Messung der Augenlinsendosis weißt allerdings mehrere Probleme auf, die im Folgenden kurz erläutert werden und teilweise durch die offenbarte Erfindung gelöst werden.
Als erstes Problem ist anzuführen, dass es sich bei dem in diesem Patent vorgeschlagenen Ab sorber um eine Schicht handelt. Laut DUDEN bezeichnet eine Schicht eine„in flächenhafter Ausdehnung in einer gewissen Höhe über, unter oder zwischen anderem liegende einheitliche Masse“. Demnach handelt es sich bei der vorgeschlagenen Absorbergeometrie mathematisch gesehen um einen Quader, wie es auch in den anhängenden Zeichnungen, Fig. 1 sowie Fig. 2, in DE 20 2014 005 506 Ul dargestellt ist. Andere Volumenformen, wie beispielsweise ein Zylin der, ein Kegel oder eine Kugel, wie sie die hier offenbarte Erfindung unter anderem vorsieht, werden von dieser Erfindung nicht offenbart.
Das Problematische an einer solchen Absorberschicht, d.h. einem Quader, ist, dass damit die Winkelabhängigkeit der Augenlinsendosis Hp(3) sowie der zugehörigen Ortsdosis H’(3, 12) nicht adäquat nachgestellt werden kann. Zur Berücksichtigung der Kopfform ist die Dosismessgröße H’(3, ß) in 3 mm Tiefe einer Kugel aus gewebeähnlichem Material definiert. In einer quader förmigen Absorberschicht nimmt die Wegstrecke durch den Absorber bei Steigerung des Ein fallswinkels a gemäß l/cos(a) zu. Die Zunahme der Wegstrecke bis hin zu einer Tiefe von 3 mm in einer Kugel mit steigendem Einfallswinkel ist hingegen geringer. Mit zunehmend schrägerer Einstrahlung steigt das Verhältnis der Absorption in einem Quader zu der in einem Kugelseg ment an. Mit dem in DE 20 2014 005 506 Ul vorgeschlagenen Aufbau eines Augenlinsendosi meters wird die Dosis folglich für nicht frontal auftreffende Strahlung unterschätzt, wobei dieser Fehler in der rekonstruierten Dosis mit dem Einfallswinkel zunimmt. Das Ausmaß dieser Ab weichung ist dabei zusätzlich von der Energie der ionisierenden Strahlung abhängig.
Auch die Form des Kopfes, an dem ein Augenlinsendosimeter getragen wird, entspricht vielmehr der eines Zylinders als eines Quaders. Eine sehr genaue Bestimmung der Hp(3) sowie der
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H‘(3, Ώ) unter nicht senkrechtem Einfall ist demnach insbesondere für hohe Einfallswinkel mit einer einfachen Absorberschicht nicht möglich. Mit den hier vorgeschlagenen Absorbergeometrien, die wie bereits erwähnt auch andere Volu menformen neben Quadern einschließen, oder mit Hilfe der hier vorgeschlagenen Vorrichtung zur Bestimmung des Einfallswinkels, ist hingegen eine korrekte Berücksichtigung der Win- kelabhängigkeit der Augenlinsendosis Hp(3) oder der H’(3, i2) und damit eine Dosisrekonstruk tion bis hin zu hohen Einfallswinkeln möglich. Für die Rekonstruktion der Oberflächendosis oder der Ortsdosis H‘(3, £3) ist der in DE 20 2014 005 506 Ul vorgeschlagene Absorber aus ana logen Gründen ebenfalls nicht geeignet.
Wie bereits erwähnt ist insbesondere in der interventioneilen Radiologie, Neurochirurgie, Ortho pädie, Unfallchirurgie, Herzchirurgie das Risiko von signifikanten Strahlenexpositionen der Au genlinse hoch. Diese unterscheidet sich außerdem stark von der Dosis des Oberkörpers, da das Auge nicht durch eine Bleiweste geschützt werden kann. Zwar werden bei solchen Eingriffen zum Schutz der Augenlinse spezielle Schutzbrillen getragen, bei sehr großen Einstrahlwinkeln, wobei dieser hier und im Folgenden den Winkel zwischen dem negativen Richtungsvektor der einfallenden Strahlung und dem Lot auf den Augapfel durch die Pupille bezeichnet, bieten diese allerdings keinen ausreichenden Schutz. Selbst im Fall eines integrierten Seitenschutzes ist die Augenlinse manchmal vor Strahlung, die„von unten“ auftrifft nahezu ungeschützt. Solch große Einfallswinkel treten bei üblicher Kopfhaltung des Untersuchers in der Angiographie auf, da sich die Röntgenröhre meist etwas über Kopfhöhe links vom Untersucher befindet und der Untersu cher den Blick geradeaus nach vorne auf den Bildschirm richtet.
Gerade dieser für das Auge gefährliche Bereich von Einfallswinkeln zwischen 60° bis 120° wird von aktuellen Dosimetern, unzureichend erfasst. Die im Folgenden offenbarte Erfindung ermög licht es nicht nur, den Einfallswinkel zu bestimmen und daher zu wissen, woher die Strahlung kommt, sondern auch die Dosis im Bereich hoher Einfallswinkel, insbesondere auch der seitlich von der Röhre oder„von unten“ (Streustrahlung durch Patient) auftreffenden Strahlung, zu be stimmen. Bei der Wahl der Reaktionen des Untersuchers auf den ausgegeben Strahlungswert kann die Richtung der auftreffenden Strahlung ebenfalls eine große Hilfe bieten, weil dieser weiß, woher das Problem (die Strahlung) kommt.
Generell tritt bei radiologischen Untersuchungen, wie in der interventioneilen Radiologie, Strah lung aus verschiedenen Richtungen auf, da hier auch vom Patienten ausgehende Streustrahlung einen wesentlichen Anteil liefert. Einfallswinkel um 90 Grad und„von unten“ auftreffende Strahlung sind nicht unwahrscheinlich, wenn der Blick des Untersuchers während der Aufnahme des Röntgenbildes auf den Bildschirm, der das aufgenommene Röntgenbild anzeigt, nach vorne (0 Grad Richtung) gerichtet ist.
Im Fall von frontal auftreffender Strahlung und bei Einfallswinkeln unter etwa 70 Grad passiert die auf die Augenlinse treffende Strahlung zuvor das schützende Brillenglas, wenn dieses getra gen wird, was nicht immer der Fall ist. Dessen Abschwächung ist aufgrund der Dicke des Glases (im Millimeterbereich) vom Einfallswinkel sowie der Form und der Zusammensetzung des Gla ses abhängig. Hier kommt erneut, wie bei Gewebe, die Energieabhängigkeit der Abschwächung im Glas hinzu. Eine Berücksichtigung dieser Winkel- und Energieabhängigkeit des absorbieren den Bleiglases zusätzlich zu der des Gewebes, bis die Strahlung 3 mm Gewebetiefe erreicht hat, ist daher unumgänglich. Die vorliegende Erfindung beschreibt mehrere Möglichkeiten zur Be rücksichtigung dieser Abhängigkeiten bei der Dosisbestimmung und hilft so die Augenlinsendo sis im Einzelfall genau zu messen.
Im Folgenden werden verschiedene wünschenswerte und notwendige Anforderungen an ein Do simeter zur Messung der Strahlenexposition der Augenlinse und deren Lösung durch die hier offenbarte Erfindung aufgezeigt. Auch wenn diese Aufgaben auf die Verwendung als Auenlin- sendosimeter abgestimmt sind, werden sie auch an ein Dosimeter zur Messung der Hp(10), H*(10), Hp(0,07) oder H‘(0,07, 13) gestellt. Die Lösungen dieser Aufgaben, wie sie hier für ein Augenlinsendosimeter vorgeschlagen werden, können demnach analog auch für die Messung anderer Dosismessgrößen verwendet werden.
Als erstes Ziel ist der Entwurf eines aktiven Augenlinsendosimeters zu nennen, welches darüber hinaus über die Möglichkeit einer Anzeige oder eine andere Informationsmöglichkeit verfügt, die akkumulierte Dosis oder die Dosisleitung an den Nutzer zu übermitteln, damit dieser die Möglichkeit hat, angemessen auf die vorherrschende Strahlungsexposition zu reagieren.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung erzielt, die mindestens eine Sensoreinheit umfasst, welche in der Nähe der Augen angebracht wird. Diese Sensoreinheit oder Sensoreinheiten sind direkt mit einer Auswerteeinheit oder/und einer Steuereinheit verbunden, die es ermöglichen, die Dosis anhand der Messdaten der Sensoreinheit in Echtzeit zu erfassen und die notwendigen Ein stellungen an der Sensoreinheit vorzunehmen und diese mit (elektrischer) Energie zu versorgen. Des Weiteren steht die Auswerteeinheit und/oder Steuereinheit in kabelloser oder kabelgebun- dender Signalverbindung mit einer Anzeigevorrichtung zur Anzeige der Dosis, der aktuellen Dosisrate und gegebenenfalls des Einfallswinkels der Strahlung. Die Sendung der Signale an die entsprechende Anzeigevorrichtung kann dabei mit Hilfe von Kabeln, bevorzugt aber drahtlos, zum Beispiel über Bluetooth, erfolgen. Zur Information des Trägers über die aktuelle Strah lungsleistung werden außerdem akustische oder optische Warnsignale eingesetzt. Weiterhin kann zur schnellen Information des Trägers über die Richtung der auftreffenden Strahlung und des Dosiswerts eine Anzeige innerhalb der Brille vorgesehen werden.
Als weitere Aufgabe der Erfindung wird die korrekte Rekonstruktion der Dosis der Augenlinse über einen breiten Winkelbereich von 0 Grad bis hin zu hohen Einfallswinkeln nahe 90 Grad gestellt, um auch jene Strahlung zu erfassen, welche unabgeschirmt auf das Auge trifft. Darüber hinaus muss die Rekonstruktion der Dosis über einen breiten Energiebereich möglich sein. Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Berücksichtigung der winkel- und energieabhängigen Abschwä chung der Strahlung in Gewebe bis hin zu einer Zieltiefe von 3 mm unerlässlich. Erfmdungsge- mäß wird diese Aufgabe durch einen oder mehrere Strahlungsfilter (auch manchmal Absorber genannt) gelöst, welche sich über der strahlungssensitiven Sensoreinheit in Richtung der auftref fenden Strahlung über der aktiven Fläche befinden. Diese Filter können aus einem reinen Mate rial oder einer Mischung mehrerer Materialien bestehen. Diese Materialien müssen nicht gewe beähnlich sein, sondern können auch Materialien höherer Kernladungszahlen sein. Des Weiteren sind insbesondere auch solche Filter vorgesehen, die eine nicht-planare Form aufweisen. Insbe sondere muss die Winkelabhängigkeit der Absorption berücksichtigt werden, weshalb planare Filter als unvorteilhaft anzusehen sind, jedoch nicht ausgeschlossen, werden. Die Form des Fil ters sollte nach Möglichkeit eine steigende Absorption, d.h. einen Anstieg der Weglänge der Strahlung durch den Filter oder die Filterkombination, mit zunehmendem Einfallswinkel aufwei sen. Diese Strahlungsfilter ermöglichen darüber hinaus die Auswahl eines speziellen Energiebe reichs. Werden mehrere Detektoren mit Filtern unterschiedlicher Materialien verwendet, kann damit ein sehr breiter Energiebereich abgedeckt werden, wobei die verschiedenen Detektoren abhängig vom Material des Strahlungsfilters für verschiedene Energiebereiche zuständig sind. Wird nur ein Detektor verwendet, kann mit der Wahl des Filtermaterials ein gewünschter Ener giebereich betrachtet werden.
Die angezeigte Dosis muss der am Auge, welches sich meist hinter der Strahlenschutzbrille be findet, sehr nahekommen. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, die Ab Schirmwirkung des Schutzglases zu berücksichtigen. Da das Sichtfeld nicht eingeschränkt werden soll, ist eine An bringung des Dosimeters hinter dem Bleiglas einer Schutzbrille allerdings schwerlich möglich. Zur Berücksichtigung der Abschirmung durch das Brillenglas werden 2 Möglichkeiten vorge schlagen: Zum einen kann erfindungsgemäß ein Filter aus dem entsprechenden Brillenglas oder eines Materials entsprechenden Absorptionsvermögens vor dem Detektor angebracht werden. Stimmt der Winkelbereich, den dieser Filter (im Folgenden Schutzglasattrappe oder Attrappe genannt) gemäß Strahlensatz gegenüber dem Detektor überdeckt, mit den Verhältnissen bei der Situation zwischen Brillenglas und Augenlinse in etwa überein, und ist die Attrappe ähnlich wie das Brillenglas im Raum orientiert, ist die korrekte Berücksichtigung der winkelabhängigen Ab schwächung des Schutzglases in etwa gegeben, sofern die effektive Dicke der Schutzglasattrappe mit der effektiven Dicke des getragenen Brillenglases in etwa übereinstimmt. Zusätzlich ist über die hier offenbarte Erfindung zur Bestimmung des Einfallswinkels und der Bekanntheit der Zu sammensetzung sowie der Form des Schutzglases eine Berechnung, und damit eine Berücksich tigung, dieser Absorption möglich. Da das Dosimeter nahe der Augen angebracht wird, ist hier mit eine gute Approximation der tatsächlichen Dosis hinter der Strahlenschutzbrille gewährleis tet.
Zusätzlich löst die hier offenbarte Erfindung die Aufgabe, den Einfallswinkel der auftreffenden Strahlung zu bestimmen. Dies ermöglicht eine zielgerichtete Reaktion des Trägers und eine Be rechnung der Ab schwächwirkung des Brillenglases. Durch die Bestimmung des Einfallswinkels ist eine Korrektur der rekonstruierten Dosis hinsichtlich der winkelabhängigen Absorption, so wohl des Gewebes als auch des Schutzglases, möglich. Bei bekanntem Einfallswinkel der auf treffenden Strahlung, kann die Weglänge der auftreffenden Strahlung durch das Gewebe bis zur Zieltiefe (3mm bei Augenlinse) sowie die Weglänge der Strahlung durch das Schutzglas berech net werden. Wird gleichzeitig das Energiespektrum der auftreffenden, ionisierenden Strahlung bestimmt, kann anhand dieser Informationen auf die Absorptionswirkung beider Materialien zurückgeschlossen werden. Dazu kann im Fall von Gewebe ICRU-Gewebe angenommen wer- den. Im Fall der Schutzgläser muss dazu deren Materialzusammensetzung und Form bekannt sein. Näherungsweise kann man auf den Bleigleichwert zurückgreifen, der bei den Röntgen schutzbrillen meist ca. 0.5 mm Bleigleichwert entspricht. Damit ist eine Korrektur der Dosisbe rechnung, insbesondere hinsichtlich der Winkelabhängigkeit, möglich. Damit ist die Lösung die ser Aufgabe auch eine Lösung der Aufgabe, die Dosis der Augenlinse über einen breiten Win kelbereich zu bestimmen. Um die Einfallsrichtung zu bestimmen, wird erfindungsgemäß über der Sensoreinheit in Richtung der einfallenden Strahlung oder um diese Sensoreinheit ein zusätz licher Absorber (oder Volumen mit geringerer Absorption als die Umgebung, also z.B. ein Loch) oder eine Anordnung aus mehreren Absorbern angebracht. Diese Anordnung an Absorbern wird im Folgenden auch als Winkeltracker bezeichnet werden und kann auch zusätzlich zu den oben beschriebenen Filtern angebracht werden. Sie bedecken nicht den gesamten Detektor, sondern erzeugen lediglich einen Schatten (oder stärker beleuchteten Fleck bei einer Aussparung) auf dem strahlungssensitiven Sensor. Die Lage des Schattens der Absorber auf dem strahlungssensi tiven Sensor ist dabei vom Einfallswinkel der Strahlung abhängig. Anhand der Lage dieses Schattens, d.h. des Bereiches auf dem Detektor, vorzugsweise einem Pixel detektor, an dem ein Einbruch (oder Anstieg bei einer Aussparung) der Strahlungsdichte registriert wird, kann daher die Einfallsrichtung der Strahlung leicht bestimmt werden.
Um die Rekonstruktion des Einfallswinkels in einem breiten Energiebereich der auftreffenden ionisierenden Strahlung zu ermöglichen, werden als Material für die Absorber dieses Winkeltra ckers vorzugsweise solche mit einer hohen Absorption in einem weiten Bereich an Strahlungs energien empfohlen. Ist dies nicht gegeben, kann der Schatten bei zu geringer Abschwächung (also hoher Energie) der Strahlung durch den Absorber der Fall auftreten, dass der Schatten nicht mehr klar auf dem Detektor zu erkennen ist, was die Bestimmung der Einfallsrichtung erschwert. Für Photonenstrahlung kann beispielsweise Blei, Zinn oder ein anderes Material mit einer hohen Kernladungszahl verwendet werden. Es ist aber auch denkbar, eine Aussparung in einem Filter vorzunehmen, sodass kein Schatten auf dem Detektor entsteht, sondern das Bild der Aussparung durch erhöhte einfallende Strahlungsdichte auf dem Detektor gekennzeichnet ist (sozusagen ein heller Fleck).
Des Weiteren löst diese Erfindung die Aufgabe, ein Gerät zur Messung der Augenlinsendosis zur Verfügung zu stellen, dass auf einfache Art und Weise vom Benutzer zusätzlich auch zur Mes- sung der Ganzkörperdosis (also z.B. zur Messung der Tiefendosis) oder Extremitätendosis (also z.B. zur Messung der Oberflächendosis) eingesetzt werden kann. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Ausleseeinheit oder die Steuereinheit zur Augenlinsendosis messung über Kabel und/oder drahtlos mit mindestens einem Augenlinsensensor am Kopf ver bunden wird, diese Verbindung erkennt und die Augenlinsendosis aus den Messwerten der Au genlinsensensoren in der Auswerteeinheit berechnet wird, wobei aber zusätzlich mindestens ein weiterer Strahlungsdetektor oder eine Sensoreinheit in dem Gerät mit der Ausleseeinheit oder Steuereinheit oder Auswerteinheit oder Übertragungseinheit oder Batterie oder Akkumulator (Akku) selbst vorhanden ist, um die Ganzkörper- (z.B. Hp(10)) oder Extremitätendosis (z.B. Hp(0.07)) zu messen. Zur Messung der Ganzkörper- oder Extremitätendosis trägt der Nutzer dann dieses Gerät mit dem zusätzlichen Detektor oder der zusätzlichen Sensoreinheit als eigen ständiges Gerät am Rumpf oder an einer Extremität. Zum Beispiel kann eine Auswerteeinheit dann die Ganzkörper- oder Extremitätendosis oder entsprechende Dosisleistungen aus den Daten des zusätzlichen Detektors oder der Sensoreinheit (z.B. in der Ausleseeinheit oder Steuereinheit oder Auswerteinheit oder Übertragungseinheit) berechnen. Diese kann dann auf einem externen Monitor oder einem zusätzlich vorhandenen Display in dem Gerät, das diesen zusätzlichen De tektor enthält, anzeigt werden oder die Dosiswerte, Dosisleistungswerte oder sonstige Daten des zusätzlichen Detektors oder der zusätzlichen Sensoreinheit werden außerhalb oder in der Ausle seeinheit oder Steuereinheit gespeichert. Die Positionen der Sensoreeinheiten sind für ein sol ches, für Augenlinsendosimetrie und Ganzkörper- oder Extremitätendosimetrie kombiniertes Gerät, in den Zeichnungen 13 und 14 illustriert.
Im Folgenden werden einige vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindungen, näher beschrie ben:
Die Figuren 1 A und 1B zeigen exemplarisch Vorderansicht und Rückansicht eines Nutzers mit aufgesetztem Augenlinsendosimeter, welches einige Elemente dieser Erfindung nutzt.
Wie bereits im Abschnitt zu den Aufgaben an das Dosimeter 1 und deren erfindungsgemäßen Lösungen beschrieben wurde, besitzt jedes Dosimeter 1 eine strahlungssensitive Sensoreinheit 3 zur Detektion der ionisierenden Strahlung 9. Diese Sensoreinheit 3 kann zum Beispiel durch einen strahlungssensitiven Detektor 2 realisiert werden. Bei diesem Detektor 2 kann es sich bei spielsweise um einen Halbleiter-Pixeldetektor mit strahlungssensitiver Halbleiterschicht, einen nicht-pixelierten Halbleiterdetektor (z.B. eine Siliziumdiode, CdTe-, GaAs-, CZT (Kadmium- zinktellurid)-Kristall) oder einen Szintillationsdetektor (wie z.B. Nal gekoppelt an einen Silizi umphotomultiplier) handeln. Im Fall eines Halbleiter-Pixeldetektors als Sensoreinheit 3 kann insbesondere ein hybrider Pixeldetektor (z.B. mit strahlungssensitiver Sensorschicht aus Si, GaAs, CdTe, CZT(Kadmiumzinktellurid)) oder ein Monolithic-Active-Pixel-Sensor (MAPS) oder eine CCD verwendet werden. Darüber hinaus kann der Detektor 2 auch ein integrierender Pixeldetektor mit Halbleitersensor wie der„Jungfrau“ -Detektor sein. Dieser Detektor 2 hat zum Beispiel eine Pixelgröße zwischen 25 pm und 500 pm. Die Pixelgröße beträgt bei einem hybri den Pixeldetektor mit Siliziumschicht zum Beispiel zwischen 100 pm oder 1000 pm. Die strah lungssensitive Schicht ist abhängig von der Pixelgröße so dick wie möglich, um möglichst sensi tiv zu sein, wobei aber zu beachten ist, dass dann für hohe Dosisleistungen unter Umständen eine zweite, kleine Pixelgröße im Dosimeter 1 vorhanden sein muss. Bei dem Detektor 2 kann es sich zum Beispiel auch um einen Medipix-, Timepix-, oder Dosepix- ASIC handeln, der pixelweise mit einer Siliziumschicht zum Strahlungsnachweis verbunden wird. In jedem Pixel 8 des Pixel detektors wird die darin von Strahlungsteilchen deponierte Energie oder freigesetzte Ladung durch eine Messgröße registriert, die im Folgenden als Ereignismessgröße bezeichnet wird. Die se Ereignismessgröße kann für die Berechnung der Dosis genutzt werden. Die Messgröße kann zum Beispiel die Time-Over-Threshold (ToT), also die Zeit, während der sich der Ausgangspuls eines Verstärkers im Pixel 8 (abhängig von der Menge an gesammelter Ladung in der Pixelelekt rode am Eingang des Verstärkers) über einer Diskriminatorschwelle befindet, sein. Bei dieser Ereignismessgröße kann es sich auch um die gesammelte Ladung oder die in ein Digitalsignal umgewandelte gesammelte Ladung handeln. Der Dosepix ist der ab Kapitel 4 in der Dissertation „A Hybrid Pixel 8 Detector ASIC with Energy Binning for Real-Time, Spectroscopic Dose Mea- surements“, Mid Sweden University Doctoral Thesis 128, ISSN 1652-893X, ISBN 978-91- 87103-20-9 beschriebene Detektor 2 (Link zum Download: https://www.diva- portal.org/ smash/get/ diva2 : 524757/FULLTEXTO 1. pdf) .
In einer vorteilhaften Ausführungsform bietet es sich an, die bei einer Reaktion gemessene Er eignismessgröße, wie zum Beispiel die ToT, in der Elektronik des Pixels, der sie gemessen hat, zu histogrammieren. Dabei wird der Zähler gemäß dem Wert der Ereignisgröße von der Elektro nik kurz nach Registrierung des Ereignisses ausgewählt (Kanal des Histogramms) und anschlie ßend um eins inkrementiert, so dass in jedem Pixel 8 ein Histogramm der Ereignismessgrößen sukzessive aufgefüllt wird. Damit ist zur Berechnung der akkumulierten Dosis nur der Daten transfer der Zählerstände des Histogramms aus den Pixel 8 notwendig, nicht aber die Übertra gung der Ereignismessgröße jedes einzelnen Ereignisses. Die Datenrate zwischen Pixel 8 und Peripherie ist im Fall einer Histogrammierung in jedem Pixel 8 geringer, was Vorteile bei dem Stromverbrauch und der Güte der Signalübertragungswege bietet.
In einer vorteilhaften Ausgestaltungsform, die im Folgenden näher beschrieben wird, ist der De tektor 2 daher ein Dosepix mit pixeliertem Siliziumsensor. Auch ein pixelierter CdTe-Sensor auf einem Dosepix- ASIC ist als Sensoreinheit 3 möglich. Diese Ausgestaltungsform hat gegenüber einem Siliziumsensor allerdings den Nachteil, dass die obere Grenze des Dosisleistungsmessbe reichs geringer ist. Außerdem ist ein Siliziumsensor deutlich günstiger als ein CdTe-Sensor. Im Dosepix-ASIC sind die Zähler im Pixel 8 mit dem Auslesebereich des ASIC verbunden.
Der Dosepix-Detektor ist mit einer Kantenlänge des sensitiven Siliziumsensors von 3.5 mm x 3.5 mm kompakt. Mit ihm kann daher eine kompakte Sensoreinheit 3 zur Dosimetrie realisiert wer den, die auch in der Nähe des Auges angebracht werden kann, ohne die Sicht des Trägers zu be einträchtigen. Der Detektor 2 wird hierbei auf einer kleinen Elektronikplatine 16 (Größe ca. 2 cm x 2 cm) platziert und befestigt und die Signalverbindungen zwischen dem Dosepix-ASIC und der Elektronikplatine 16 werden durch Wire-Bonds hergestellt. Die Wirebond-Pads auf der Elektro nikplatine 16 sind beispielsweise mit einem vielpoligen Stecker elektrisch verbunden, sodass die Elektronikplatine 16 mit dem Dosepix über ihren Stecker in eine entsprechende Buchse einge steckt und in Augennähe gehalten werden kann.
Neben einem strahlungssensitiven Sensor muss jedes Dosimeter 1 nach dieser Erfindung eine Auslese- und / oder eine Steuereinheit aufweisen, die mit dem strahlungssensitiven Sensor ver bunden ist.
Die Steuereinheit übernimmt die Steuerung der Sensoreinheit 3, beispielsweise der Pixeldetekto ren. Die Ausleseeinheit nimmt die von den Detektoren 2 ermittelten Strahlungsdaten entgegen. Die Ausleseeinheit kann zusammen mit der Steuereinheit auf einer Elektronikplatine 16 realisiert werden. Dies kann drahtlos erfolgen, wenn die Detektormodule über entsprechende Schnittstel len verfügen, oder leitungsgebunden, wie beim Dosepix. Die Steuer- und / oder Ausleseeinheit wird beim Augenlinsendosimetersystem vorzugsweise am Hinterkopf befestigt und zum Beispiel von einem Stirnband, der Visierhalterung oder einem Helm gehalten. Sie kann aber auch an oder unter der Strahlenschutzschürze oder seitlich am oder auf dem Kopf angebracht werden.
Die Steuereinheit steht in elektrischer Verbindung zu dem oder den Detektoren 2 der Sensorein heit 3. Die Steuereinheit kann - muss aber nicht zwingend - in drahtloser Signalverbindung (z.B. Bluetooth) mit den Detektormodulen stehen, wenn diese eine entsprechende Schnittstelle besit zen. Alternativ steht sie über Leitungen 18 in Verbindung mit den Detektormodulen. Die Steuer einheit enthält einen Mikrocontroller, welcher den Pixeldetektor über elektrische Leitungen 18 konfiguriert. Im Fall des Dosepix- oder des Timepix-Detektors werden zum Beispiel die analo gen Diskriminatorschwellen, die digitalen Schwellen der Energiekanäle (Bins des Energiehisto gramms) und die Sensorspannungen eingestellt oder fehlerhafte Pixel 8 ausgeschaltet.
Nachstehend wird als Ausführungsbeispiel kurz die Funktion sowie die Realisierung der Steuer- und Auswerteeinheit 15 im Fall des bereits erwähnten Dosepix-Detektors näher erläutert. Der Auslesebereich des Dosepix wird für die hier beschriebene Erfindung mit einer Ausleseelektro nik und einer Steuerelektronik verbunden. Die Steuerelektronik steuert den Dosepix- ASIC und stellt die Biasspannung zur Verfügung, durch deren Anlegen am Siliziumsensor sich auf dem Dosepix ein elektrisches Feld zum Driften von Ladungsträgern ausbildet. Die Steuerelektronik nimmt die notwendigen Einstellungen des Dosepix vor. Diese Einstellungen betreffen unter an derem den Gain der Verstärker in den Pixeln, die Höhe der analogen Diskriminatorschwelle der Pixel 8 und die Grenzen der Bins der Histogramme in den Pixeln. Die Ausleseelektronik nimmt die Messdaten des Dosepix, wie zum Beispiel die Time-Over-Threshold (ToT) im Fall der ToT- Direktauslese oder die Zählerstände in den Energiehistogrammen in den Pixel 8 entgegen. Aus leseelektronik und Steuerelektronik können vorzugsweise auf einer Ausleseplatine realisiert sein und im Wesentlichen aus einem einzigen Mikrocontroller mit den notwendigen Versorgungs spannungen und Taktgebern bestehen.
Zur Berechnung der Dosis aus den Messdaten der Sensoreinheit 3 verfügt das Dosimeter 1 über eine Auswerteeinheit 15. Dabei handelt sich um einen elektrischen Schaltkreis, der als Teil der Steuerungs- oder Ausleseeinheit realisiert werden kann. Die Auswerteeinheit 15 erhält die Mess daten der Detektoren 2 bzw. des Detektors 2 von der Ausleseeinheit und berechnet anhand dieser Information die akkumulierte Dosis. Diese Dosisberechnung kann für jeden Detektor 2 getrennt erfolgen. So kann getrennt eine Augenlinsendosis für das linke und eine Augenlinsendosis für das rechte Auge berechnet werden. Es kann auch die aktuelle Dosisleistung im linken und sepa rat im rechten Auge errechnet werden, indem die Augenlinsendosen durch die Messzeit, die bis zu deren Ermittlung vergangen ist, dividiert werden. Ferner kann auch der Mittelwert der Dosen oder Dosisleistungen aller Detektoren 2 des Systems berechnet werden. Eine mögliche Ausge staltungform der Dosisberechnung ist in EP 1984753 offenbart: die Dosis wird bestimmt als Li nearkombination von in Energiekanälen gezählten Anzahlen von Ereignissen in allen Pixeln, jeweils gewichtet mit einem Faktor, der vom jeweiligen Energiebin abhängt.
Bei der Anwendung als Augenlinsendosimeter 1 wird mindestens ein Detektor 2, vorzugsweise aber zwei, mit den jeweiligen Strahlungsfiltern, eventuell der Schutzglas- Attrappe und eventuel len Winkeltrackem, wie sie im weiteren Verlauf noch näher beschrieben werden, in Augennähe angebracht. Wird nur ein Detektor 2 eingesetzt, wird dieser vorzugsweise vor der Stirn, mittig zwischen beiden Augen angebracht, wodurch dieser Detektor 2 allerdings nur einen Schätzwert für die Augenlinsendosen, welche beide Augen empfangen haben, liefern kann. Dieser eine De tektor 2 kann z.B. von einem Stirnband gehalten werden.
Im Fall von zwei verwendeten Sensoreinheiten 3 wird vorzugsweise eine 3in der Nähe des lin ken und eine in der Nähe des rechten Auges angebracht. Die Figuren 13 und 14 zeigen beispiel hafte Positionen. Um die Sicht des Trägers oder der Trägerin nicht zu beeinträchtigen, bietet sich eine seitliche Positionierung in der Nähe des Übergangs von Brillenbügel 22 zu Glasrahmen an. Die Orientierung der Normale der Detektoreintrittsfläche geradeaus nach vorne ist insofern nicht optimal, als dass dann Einstrahlungen von der Seite oder von schräg vorne mit großen Einfalls winkeln auf den Detektor 2 gelangen. Dadurch werden die Unsicherheiten der Dosismessungen größer. Einstrahlungen von der Seite oder von schräg vorne kommen bei Eingriffen oft vor, weil sich der Monitor mit den Röntgenbildern meist geradeaus vorne befindet, die Röntgenröhre aber meist links oder rechts seitlich eingesetzt wird. Es sind aber gerade diese seitlichen Einstrahlun gen, die zu einer höheren Dosisbelastung führen, weil die Ab Schirmwirkung vieler Röntgen schutzbrillen zur Seite hin nicht so gut ist, wie bei einer Strahlung 9 von vorne. Insbesondere diese sollten daher genau gemessen werden. Daher bietet es sich an, die Normale der Eintrittsflä che 10 des Detektors 2 nicht vom Nutzer aus nach vorne zu richten, sondern in der horizontalen Ebene schräg nach vorne (z.B. mit 30 oder 45 Grad Inklinationswinkel zur Geradeausrichtung). Auch Inklinationswinkel von 0 oder 90 Grad sind möglich. Für den vertikalen Neigungswinkel bietet sich ein Winkel von 0 Grad zur Horizontale an, da Strahlung 9 von der Röntgenröhre kommen kann (z.B. von oben), aber gleichzeitig auch Streustrahlung vom Patienten her kommt (d.h. von unten). Auf diese Weise ist es möglich, in Kombination mit einer passenden Wahl des Strahlungsfilters und eventuell dem Einsatz eines Winkeltrackers, eine genaue Messung der Au genlinsendosis zu erhalten. Mögliche Ausführungsformen der Strahlungsfilter 11 und des Win keltrackers werden als Nächstes erläutert.
Bei der Positionierung der Sensoreinheit 3 (sowohl bei Verwendung einer Attrappe für das Bril lenglas 21 als auch bei Nicht- Verwendung der Attrappe) ist darauf zu achten, dass die Schutz brille bei schrägem Einfall der Strahlung 9 nicht die Sensoreinheit 3 abschirmt, da sonst unter Umständen zu geringe Dosen gemessen werden. Es empfiehlt sich daher, die Sensoreinheiten 3 nicht im gleichen Abstand vor dem Kopf anzubringen wie der Abstand den das eventuell getra gene Schutzbrillenglas 21 hat, sondern weiter vom Kopf weg in Blickrichtung oder, bei eher seitlicher Positionierung der Sensoreinheiten 3, weiter seitlich abstehend. Je näher sich die Sen soreinheiten 3 am Schutzbrillenglas 21 befinden, desto größer muss der Abstand der Sensorein heiten 3 vom Kopf sein. Wir sprechen hier von Abständen im Bereich weniger Zentimeter.
Idealerweise befindet sich die Sensoreinheit 3 hinter dem Glas der getragenen Strahlenschutz brille.
Bei einem Pixeldetektor (z.B. Dosepix) ist üblicherweise die Wurzel aus der Pixelmatrixfläche deutlich größer als seine Dicke senkrecht zur Pixelmatrix. Er hat also oft die Form eines Plätt chens. Der Pixeldetektor ist üblicherweise auf einer Trägerplatine befestigt, sodass elektrische Anschlüsse realisiert werden können. Üblicherweise bedarf es einiger elektrischer Verbindungen zwischen der Trägerplatine und der Steuereinheit oder Ausleseeinheit zur Bereitstellung von Versorgungsspannungen, Sensorspannung, Datenübertragungsleitungen, Clocksignalen. Der Dosepix-Detektor zum Beispiel benötigt etwa 30 elektrische Verbindungen. Es müssen also bei direkter elektrischer Verbindung zwischen Detektor 2 und Steuereinheit bzw. Ausleseeinheit viele Leitungen 18 zum Beispiel in einem Flachbandkabel geführt werden. Dieses Flachbandka bel könnte den Nutzer bereits bei ihren Tätigkeiten stören. Zudem macht es das Anbringen des Systems am Kopf nicht gerade einfach. Da es sich zum Teil (Clock, Datenleitungen) um hoch frequente Signale handelt, ist auf hohe Güte der Kabel, Wellenwiderstand, Leitungslänge, Impe danzanpassung und guten Ausgleich der (elektrischen) Masse zu achten, was die Möglichkeiten einschränkt und eventuell zusätzliche elektronische Komponenten notwendig macht. Sollen zwei Sensoreinheiten 3 an die Steuer- bzw. Ausleseeinheit angeschlossen werden, bietet es sich an, eine weitere (vorzugsweise kleine) Elektronikplatine 16 in Nähe zu den Sensoreinheiten 3 (z.B. zentral im Stirnbereich) anzubringen. Diese Elektronikplatine 16 ist mit der Steuer- bzw. Ausle seeinheit verbunden und verteilt die von Steuer- bzw. Ausleseeinheit zugeführten Spannungen, Ströme und eventuell Signale zu den beiden Sensoreinheiten 3 in Augennähe oder einer Sen soreinheit 3 (wenn nur 1 Sensoreinheit 3 vorhanden ist). Damit kann die Anzahl der notwendigen elektrischen Verbindungen zwischen Steuer- bzw. Ausleseeinheit am Hinterkopf und den Sen soreinheiten 3 in Augennähe verringert werden, was den gesamten Aufbau einfacher, kosten günstiger und kompakter macht. Die Elektronikplatine 16 kann eventuell auch die Signale von den Sensoreinheiten 3 empfangen und zur Steuer- bzw. Ausleseeinheit leiten. Alternativ oder zusätzlich kann es sich anbieten die hochfrequenten Messdaten oder Clocksignale nicht über Kabel, sondern über drahtlose Techniken zwischen Steuer- bzw. Ausleseeinheit und
3 auszutauschen. Hier bietet sich Bluetooth oder WLAN an, wobei eine Bluetooth- Verbindung zwischen Detektor 2 und Steuereinheit/ Ausleseeinheit aufgrund der räumlichen Nähe, der einfa chen Realisierbarkeit und dem Strombedarf zu bevorzugen ist. Es wurde erfindungsgemäß er kannt, dass es sich anbietet, bei der Herstellung des ASIC des Pixel detektors direkt Schaltkreise zur drahtlosen Signalübertragung (z.B. über Bluetooth) in den gleichen Chip zu integrieren. Der Pixeldetektor enthält also die Schaltkreise zum Strahlungsnachweis und besitzt Schaltkreise zur drahtlosen Signalübertragung. Es besteht auch die Möglichkeit ein separates Modul zur drahtlo sen Signalübertragung in der Nähe des Pixel detektors (also in der Nähe eines oder beider Augen wie zum Beispiel auf der Verteilerplatine) anzubringen und mit dem Pixeldetektor-ASIC elektrisch zu verbinden. Die Steuereinheit oder die Auswerteeinheit 15 besitzt dann ebenfalls Schaltkreise oder Module zum drahtlosen Signalaustausch. Sie steht in diesem Fall bei Betrieb in drahtloser Signal- Verbindung mit der drahtlosen Schnittstelle im oder in der räumlichen Nähe des Detektors 2 (Verteilerplatine). Dies hat den Vorteil, dass keine hochfrequenten elektrischen Signale zwischen der Detektoreinheit des Dosimeters 1 und der Steuerungs- oder Ausleseeinheit des Dosimeters 1 ausgetauscht werden müssen. Dadurch sinken die Anforderungen an die not wendigen Kabel zwischen Steuerungs- und Ausleseeinheit. Es ist auch möglich, alle notwendigen elektrischen Verbindungen innerhalb des Materials des Brillengestells 14, insbesondere im Brillenbügel 22 selbst, von der Position des Detektors 2 in Augennähe am Ohr entlang vorbei zu führen.
Eine andere Möglichkeit zur Verbindung des Detektors 2 mit der Steuer- oder Ausleseeinheit ist, die elektrischen Verbindungen nicht über den Brillenbügel 22, sondern direkt vom Detektor 2 über das Stirnbein zu führen, sodass die Kabel nicht seitlich, sondern über den Kopf verlaufen.
Eine weitere, technisch komplizierte, aber für den Anwender sehr einfache Art der Befestigung und Verbindung des Detektors 2 mit der Steuer- oder Ausleseeinheit sei nun beschrieben. Die elektrischen Leitungen 18 können in der Brille, zum Beispiel die Strahlenschutzbrille, in die Brillenbügel 22 integriert sein. Jedes Detektormodul (Detektor 2, eventuell Strahlungsfilter, eventuell Winkeltracker) kann mindestens einen Stecker mit vielen Pins besitzen, über den oder die alle notwendigen Signale oder Versorgungsspannungen oder -ströme geleitet werden. An der Brille, zum Beispiel am Brillenbügel 22 frontseitig oder vorne seitlich, befindet sich das entspre chende Gegenstück des Steckers. Das Detektormodul wird in diesen Stecker eingesteckt und auch von diesem gehalten. Die Leitungen 18 im oder auf dem Brillenbügel 22 vom frontseitigen Stecker (auf dem das Detektormodul steckt) laufen in Richtung Hinterkopf. Weiter hinten im Brillenbügel 22 enden die Leitungen 18 in einem Stecker. Auf diesen Strecker wird ein kurzes Kabel zur Verbindung mit der Steuer- oder Ausleseeinheit gesteckt oder dieser Stecker wird di rekt in die Steuer- oder Ausleseeinheit eigesteckt. Zum Anziehen des Augenlinsendosimetersys tems steckt der Träger oder die Trägerin die Detektormodule frontseitig oder seitlich vorne in die Steckverbindungen. Danach oder davor wird ein Kopfband 13, Helm oder ähnliche Vorrichtung mit der daran befestigten Steuer- oder Ausleseeinheit angezogen. Dann wird die Brille mit den Detektormodulen aufgesetzt. Zuletzt wird der hinterkopfseitige Stecker mit der Steuer- oder Ausleseeinheit verbunden.
Erfindungsgemäß wird in der Sensoreinheit 3 vor dem Detektor 2 in Richtung der Strahlungs quellen ein Strahlungsfilter 11 angebracht. Dieser hat die Aufgabe, die Dosisrekonstruktion über einen weiten Energiebereich bzw. einen bestimmten Energiebereich (hohe, niedrige Energien), zu ermöglichen und die Absorption der Strahlung 9 in Gewebe, insbesondere deren Winkelab- hängigkeit, nachzustellen. Der Strahlungsfilter 11 kann zum Beispiel auf die Elektronikplatine 16, die den Dosepix hält, montiert werden.
Als einfache und vorteilhafte Ausgestaltung des Strahlungsfilters vor dem Detektor 2 schlagen wir vor, nicht eine Schicht gewebeäquivalenten Materials und definierter Dicke (wie in DE 20 2014 005 506 Ul 2014.08.28 vorgeschlagen wurde) vor dem Detektor 2 zu platzieren, sondern ein Absorbervolumen aus einem Material höherer Kernladungszahl als Gewebe, wie z.B. Alumi nium oder Zinn, zu verwenden. Dadurch sind auch geringere Absorber dicken von 1 mm oder weniger, also weniger als die in DE 20 2014 005 506 Ul 2014.08.28 vorgeschlagene 2 mm, möglich.
Des Weiteren soll der Absorber 12 nicht, wie in dieser Erfindung, als Quader oder Platte geformt sein. Je nach zu messender Dosismessgröße (Hp(3), Hp(10), etc.) kann die Form des Absorbers 12 angepasst werden.
Für Dosismessgrößen wie die Augenlinsendosis, welche in einem Kugelphantom definiert sind, sollte das Absorbervolumen rotationssymmetrisch um eine Symmetrieachse sein, welche mit der Normalen auf die Eintrittsfläche 10 des Detektors 2 zusammenfällt. Da eine höhere Kernla dungszahl als Gewebe verwendet wird, kann der Absorber 12 für Einstrahlwinkel von 0 Grad dünner als 3 mm sein. Auch für größere Einstrahlwinkel kann der Absorber 12 dünner gemacht werden, als wenn er aus gewebeäquivalentem Material wäre. Für von 0 Grad an größer werdende Einstrahlwinkel soll die Form des Absorbers 12 idealerweise so sein, dass das Absorbervolumen effektiv dicker wird (d.h. die Strahlungsteilchen legen längere Wegstrecken im Absorber 12 auf dem Weg zum Detektor 2 zurück), wenn der Einstrahlwinkel zunimmt. Für Dosismessgrößen, welche in einem Kugelphantom definiert sind, sollte aber die effektive Dicke bei einem be stimmten Einstrahlwinkel kleiner sein, als die effektive Dicke, die ein quader- oder plattenförmi ger Absorber 12 hervorrufen würden.
Hohlkugelhalbschalen mit konzentrischen Kugelschalen für die innere und die äußere Begren zung (also in alle Richtungen gleiche Dicke) sind aus der Dissertation„Evaluierung und Ent wicklung von Röntgendetektoren für die Dosimetrie“ an der Friedrich- Alexander- Universität Erlangen-Nürnberg (um:nbn:de:bvb:29-opus-32354) bekannt. Sie haben hinsichtlich der strah- lenmesstechnischen Eigenschaften nicht die optimale Form, da in alle Richtungen des überdeck ten Halbraums die gleiche Dicke vorherrscht.
Eine bessere Form des Absorbervolumens ist eine Hohlkugelhalb schale (siehe Figur 10) oder ein Segment (Abschnitt) daraus, wobei der Kugelmittelpunkt der inneren Begrenzungskugel nicht mit dem Zentrum der äußeren Begrenzungskugel zusammenfallen soll. Der Detektor 2 befindet dabei z.B. hinter der Hohlkugelhalbschale oder dessen Segment auf der Symmetrieachse der Begrenzungskugeln. Die innere begrenzende Kugeloberfläche (detektorseitig) und die äußere begrenzende Kugel Oberfläche (der Strahlungsquelle zugewandt) haben entlang der Symmetrie achse des Absorbers 12 verschobene Mittelpunkte, sodass die effektive Dicke zur Detektormitte (die auf der Symmetrieachse der Hohlkugelhalb schale oder des Segments liegt) vom Einfalls winkel abhängt. Dies eröffnet einen weiteren Freiheitsgrad bei der Optimierung der Winkelab hängigkeit eines Dosimeters 1. Vorzugsweise ist die effektive Dicke des Absorbervolumens für die auf den Detektor 2 senkrechte Einstrahlrichtung geringer als für Einstrahlrichtungen die eher parallel zur Detektoreintrittsfläche sind.
Die Verwendung von Kugelschalensegmenten 28, welche den Detektor 2 im zu vermessenden Winkelbereich der auftreffenden Strahlung 9 bedecken, ist möglich und bietet Vorteile gegen über der Hohlkugelhalbschale. Anhand der Lage des Detektors 2 relativ zur Symmetrieachse des Kugelschalensegments 28 kann die Zunahme der Weglänge der Strahlung 9 durch den Filter mit ansteigendem Einstrahlwinkel variiert werden. Die Figuren 15 und 16 zeigen ein solches Kugel schalensegment 28 - im Folgenden auch als Linsenfilter bezeichnet - über dem Strahlungsdetek tor, hier illustriert für den Spezialfall, dass die Mittelpunkte der inneren und äußeren begrenzen den Kugelfläche zusammenfallen. Wie oben beschrieben, können diese Mittelpunkte aber auch entlang der Symmetrieachse des Segments zueinander verschoben sein. Unter senkrechtem Ein fall der Strahlung 9 ist dann die Anzahl der detektierten Ereignisse in allen Pixel 8 in etwa ho mogen verteilt. Durch die spezielle Form tritt bei Einfallswinkeln ungleich 0° ein ansteigender Verlauf der Anzahl an Counts mit den Spalten oder Zeilen im Detektor auf. Erfindungsgemäß wurde erkannt: Je weiter entfernt vom höchsten Punkt der Kappe der auf den Detektor treffende Strahl den Linsenfilter durchsetzt, desto kürzer ist der Weg durch die Aluminiumschicht bei ge neigter Einstrahlung 9. Folglich detektieren die Pixel 8 des Detektors 2, die der Strahlungsquelle abgewandt sind, weniger Photonen. Aus der Berechnung eines Trends entlang der Zeilen oder der Spalten oder eines Fits von zum Beispiel einer Ebenengleichung an die Counts in den Pixel 8 als Funktion der Koordinaten (z.B. Spaltennummer und Zeilennummer) kann der Einfallswinkel berechnet und die Dosis entsprechend korrigiert werden. Andererseits kann durch passende Wahl des Materials des Kugelschalensegments 28 und, oder der Dimensionen wie Innenradius, Außen radius, Schalendicke, Position des Detektors 2 relativ zum Zentrum des Segments die Winkelab hängigkeit der zu messenden Dosismessgröße nachgebildet werden.
Eine andere Ausgestaltungsform ist ein Kegelstumpf, in dem sich der Detektor 2 befindet (siehe Figuren 2 und 3). Der Detektor 2 ist in diesem Beispiel in einen Kegelstumpf eingelassen, wobei die Mittennormale auf die Eintrittsfläche 10 des Detektors 2 auf der Symmetrieachse des Kegels liegt. Es sollte bis möglichst mindestens 90 Grad, besser noch bis hin zu höheren Einfallswin keln, Absorbermaterial im Weg der einfallenden Strahlung 9 zum Detektor 2 sein und die effek tive Dicke sollte mit steigendem Einfallswinkel größer werden. Durch passende Wahl des Ab sorbermaterials und der Form des Absorbers 12 kann so ein möglichst optimales Ansprechver mögen unter Winkeln erreicht werden. Der Detektor 2 befindet sich hierbei zum Beispiel inner halb einer Aussparung 25 in einem Kegelstumpf. Der Strahlungsfilter kann eine maximale latera le Abmessung s im Bereich zwischen 1 mm und 100 cm aufweisen. Der Strahlungsfilter kann eine maximale Höhe h im Bereich von 0,5 mm bis 10 cm aufweisen.
Für Dosismessgrößen, die in einem zylindrischen Phantom definiert sind, kann sich eine spiegel symmetrische Ausgestaltung des Absorbers 12 anbieten, wobei obige Überlegungen dann nur für die Richtungen gelten, in die der Zylinder gekrümmt ist. In diesem Fall kann der Kegelstumpf im obigen Beispiel durch einen Zylinderabschnitt, mit einer Schnittfläche parallel zur Symmetrie achse des Zylinders, ersetzt werden. Die Normale auf die Detektor-Eintrittsfläche steht dann in radialer Richtung. Der Detektor 2 ist in diesem Fall zum Beispiel in den Zylinderabschnitt einge lassen.
Technisch ist es auch möglich, gewebeäquivalentes Material als Absorber 12 in oben beschrie benen Formen zu verwenden und eine annähernd korrekte Dosis anzuzeigen. Verwendet man nicht-gewebeäquivalentes Absorbermaterial, so sollte das zwischen Absorber 12 und Gewebe differierende, von der Energie und dem Einstrahl winkel abhängige Ab schwächverhalten zur Do sisbestimmung korrigiert werden. Diese Aufgabe übernehmen Detektor 2 und Dosisberech- nungsverfahren. Die Dosis wird bei Verwendung eines energieauflösenden, Teil chen-zähl enden Detektors 2 so wie in EP 1984753 offenbart als Linearkombination zwischen der Anzahl an ge messenen Teilchenreaktionen aller Energiekanäle mit Kalibrationsfaktoren berechnet. Die Unter schiede in der Energieabhängigkeit der Abschwächung zwischen Absorber 12 und Gewebe kön nen durch passende Wahl der Kalibrationsfaktoren ausgeglichen werden. Die optimalen Kalibra tionsfaktoren sind durch Simulation oder Kalibrationsmessungen bestimmbar. Die Kombination eines nicht-gewebeäquivalenten Absorbers 12 mit einem energieauflösenden, zählenden- Detektor (wie z.B. dem Dosepix) ermöglicht eine sehr kompakte Ausgestaltung der Sensorein heit 3, sodass sie das Sichtfeld des Trägers nicht stört.
Als Vorteil der Verwendung von Strahlungsfiltern aus nicht-gewebeäquivalentem Material ist die„Fokussierung“ auf bestimmte Energiebereiche zu nennen. Im Fall von Photonen als ionisie rende Strahlung 9 nimmt die Absorption zwischen den Absorptionskanten mit zunehmender Energie ab. Weiterhin ist die Absorption solcher Materialien mit einer höheren Kernladungszahl höher als jene von Materialien einer niedrigen Kernladungszahl. Dies führt dazu, dass Filter ho her Kernladungszahlen Strahlung 9 niedriger Energien nahezu vollständig absorbieren. Die De tektoren 2 hinter diesen Hoch-Z-Material-Filtern sind demnach sensitiv auf hohe Strahlungs energien. Umgekehrt kann bereits ein Großteil nieder energetischer Strahlung 9 dünne Filter aus Materialien niedriger und mittlerer Kernladungszahl passieren. Die Strahlungssensoren unter diesen Filtern geringerer Kernladungszahl sind demnach auch auf nieder energetische Photonen- Strahlung 9 sensitiv.
Wir schlagen zur Lösung des Problems der korrekten Augenlinsendosimetrie bei großen Ein strahlwinkeln, welches sich bei der offensichtlichen Verwendung gewebeäquivalenter Absorber 12 des Stands der Technik durch die in diesem Fall notwendige große laterale Ausdehnung des Absorbers 12 ergibt, vor, nicht-gewebeäquivalentes Absorbermaterials mit höherer Kernla dungszahl als Gewebe (z.B. Aluminium) im Strahlungsfilter 11 zu verwenden, wobei als Detek tor 2 ein energieauflösender Pixeldetektor (z.B. Dosepix) eventuell ergänzt mit einem Winkeltra cker zum Strahlungsnachweis eingesetzt wird.
Es wurde erkannt, dass ein Dosimeter- Ansprechvermögen von 1.0 für alle Photonenenergien und Einstrahlwinkel mit einer praktikablen Anordnung, Form oder Bestandteilen von Absorbern 12 nicht zu erreichen ist. Dies ist zwar nicht zwangsläufig notwendig, weil die messtechnischen Anforderungen an Dosimeter 1 relativ große Fehler zulassen, jedoch ist dies natürlich erstre benswert. Erfindungsgemäß lässt sich die Genauigkeit der Dosismessung durch Verwendung eines Pixel detektors in Kombination mit einer Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung des Einstrahl winkeis verbessern. Diese Vorrichtung sei als Winkeltracker bezeichnet.
Neben der Korrektur der rekonstruierten Dosis anhand des Einfallswinkels hat die Einfallswin kelbestimmung eine Reihe von weiteren Vorteilen. Als ein erster Vorteil ist anzuführen, dass das vorgestellte Konzept zur Bestimmung des Einfallswinkels der Strahlung 9 energieabhängig durchgeführt werden kann, also getrennt für unterschiedliche Energien oder Energiebereiche, durchgeführt werden kann. Dies ermöglicht die separate Ermittlung der Dosen durch Direkt- Strahlung 9 und der Streustrahlung, also die Bestimmung der Dosisanteile, die durch Direkt- Strahlung 9 bzw. durch Streu Strahlung 9 entstehen.
Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit, die Strahlenquelle zu lokalisieren. Eine sofortige Anzei ge 23 des Einstrahl winkeis oder der Richtung der Strahlungsquelle erlaubt es dem Träger zeitnah (in Sekunden) zu reagieren und seine Augenlinsendosis eventuell durch das Ergreifen von Ab schirmmaßnahmen, Positionsänderungen oder Kopfdrehung zu reduzieren.
Es sei hier betont, dass der Winkeltracker sowohl bei der Augenlinsendosismessung, als auch bei der Tiefendosismessung oder Oberflächendosismessung verwendet werden kann. Bei den fol genden Erklärungen argumentieren wir ohne Beschränkung der Allgemeinheit für die Messung der Augenlinsendosis. Wir verstehen unter dem Einstrahlwinkel bei Augenlinsendosismessung den Winkel zwischen der umgekehrten Einstrahlrichtung und der Symmetrieachse der Augenlin se. Der Einstrahlwinkel bezeichnet also in etwa den Winkel, mit dem die Strahlung 9 auf das Gesicht des Trägers des Dosimeters 1 einfällt. Bei Messung der Tiefendosis ist der Einfallswin kel der Winkel zwischen der umgekehrten Richtung der einfallenden Strahlung 9 und der Nor male auf den Rumpf des Trägers des Dosimeters 1. Um die Bestimmung des Einfallswinkels zu ermöglichen, wird erfindungsgemäß ein Strahlungs detektor 2 mit Ortsauflösung, z.B. in Form von Pixeln, verwendet. Darüber hinaus soll vorzugs weise in jedem Pixel 8 eine Zählung der Anzahl von Teilchen oder die Ermittlung der von vielen Teilchen gemeinsam deponierten Energie erfolgen. In der besonderen Ausgestaltungsform mit dem Dosepix-Detektor 2 werden die Teilchen in Pixel 8 und in 16 Energiekanälen gezählt.
Die Bestimmung des Einstrahlwinkels wird zum Beispiel durch die Platzierung einer oder meh rerer stärker ab schwächender Strukturen, wie z.B. einem Quader oder einer Kugel, vor dem De tektor 2 ermöglicht. Die Figuren 4, 7, 17, 18 zeigen mögliche Anordnungen. Die Abschwächung dieser Strukturen muss sich dabei von der Abschwächung der Strahlungsfilter 11 unterscheiden. Diese zusätzlichen Strukturen, die von uns als Winkeltracker bezeichnet werden, können sich beispielsweise auf der Verbindungslinie zwischen der Detektormitte und der wahrscheinlichen Richtung der Strahlungsquelle befinden, oder auf der Mittel senkrechten der Eintrittsfläche 10 des Detektors 2. Je nach Position und Ausgestaltung gelangt ein Teil der Strahlung, die auf den Winkeltracker fällt, bei bestimmten Einstrahlwinkeln alleine aufgrund der Absorption im Win keltracker nicht mehr auf den Detektor 2. Es fällt also bei bestimmten Einstrahlwinkeln ein Schatten des Winkeltrackers auf den Detektor 2. Die Position dieses Schattens kann aus den Da ten des Pixel detektors z.B. in der Auswerteeinheit 15 bestimmt werden und erlaubt Rückschlüsse auf den Einstrahlwinkel, wie z.B. dessen Berechnung. Die anzuzeigende Dosis kann dann - muss aber nicht zwingend - entsprechend des Einstrahl winkeis korrigiert werden. Mit dieser Korrektur kann insbesondere dann eine hohe Genauigkeit erreicht werden, wenn der Detektor 2 zusätzlich in der Lage ist, die Energie der einfallenden Strahlung 9 zu messen. Diese Bestimmung der Energie erfolgt vorzugsweise mit den Daten der Pixel, auf die der Schatten nicht fällt.
In einer anderen möglichen Ausgestaltungsform des Winkeltrackers kann eine schwächer absor bierende Struktur in dem Strahlungsfilter 11 vor dem Detektor 2 angebracht sein. Die Figuren 5,
6 und 11 zeigen beispielhafte Anordnungen. Zum Beispiel kann dann der Winkeltracker eine Aussparung 25 (z.B. ein Loch 27) in einer ansonsten absorbierenden Hohlkugelhalbschale ha ben. In dieser Ausgestaltungsform fällt dann bei bestimmten Einstrahlwinkeln mehr Strahlung 9 durch das Loch 27 auf den Detektor 2. Es entsteht sozusagen ein heller Fleck auf dem Detektor 2. Die Position dieses hellen Flecks kann aus den Daten des Pixel detektors z.B. in der Auswer teeinheit 15 bestimmt werden und erlaubt Rückschlüsse auf den Einstrahlwinkel, wie z.B. dessen Berechnung. Die anzuzeigende Dosis kann dann - muss aber nicht zwingend - entsprechend des Einstrahl winkeis korrigiert werden. Mit dieser Korrektur kann insbesondere dann eine hohe Ge nauigkeit erreicht werden, wenn der Detektor 2 zusätzlich in der Lage ist, die Energie der einfal lenden Strahlung 9 zu messen. Diese Bestimmung der Energie erfolgt vorzugsweise mit den Da ten der Pixel, auf die der helle Fleck nicht fällt.
Zur Bestimmung des Winkels wird durch einen Algorithmus in der Steuerungseinheit oder Aus werteeinheit 15 die Position des Schattens oder des hellen Flecks ermittelt. Anhand dessen kann der Einstrahlwinkel mit geometrischen Überlegungen leicht errechnet werden.
Bei passender Wahl von Größe und Position des Winkeltrackers, sowie dessen Abstand von der Detektoreintrittsfläche kann der Winkelbereich für die Einstrahlwinkelkorrektur der Dosis bei der Konstruktion des Dosimeters 1 ausgewählt werden. Die Selektion des Energiebereichs er folgt durch passende Wahl des Materials des Winkeltrackers und dessen Dicke. Das Absorpti onsvermögen des Winkeltrackers sollte so gewählt werden, dass eine ausreichende Absorption der Strahlung 9 gewährleistet ist, sodass auch bei kleinen Dosen die Position des Schattens, und damit der Einfallswinkel, statistisch ausreichend gut bestimmt werden kann. Andererseits ist gleichzeitig darauf zu achten, dass die Abmessungen des Winkeltrackers nicht zu groß gewählt werden, da sich sonst zu viel Fläche des Detektors 2 im Schatten oder im hellen Fleck des Win keltrackers befindet, die dann zur Dosismessung nicht zur Verfügung steht.
Es seien beispielhafte konkrete Ausgestaltungen bei Verwendung eines Pixel detektors mit 16x16 Pixel 8 mit 200 Mikrometer Pixelkantenlänge erläutert. Die Konzeption des Winkeltrackers ist immer im Zusammenhang mit dem verwendeten Detektor 2 durchzuführen. Ein Winkeltracker für kleinere Einstrahlwinkel (< ca. 70°) kann bei diesem Detektor 2 z.B. eine stärker absorbie rende Kugel oder ein Zylinder oder ein Würfel aus z.B. Zinn, Gold, Blei mit Durchmesser bzw. Kantenlänge von 0.5 - 2 Pixeln, d.h. 0.1mm bis 0.4 mm, sein. Wenn Einstrahlwinkel unter gro ßen Winkeln messbar sein sollen, ist es sinnvoll, den Winkeltracker sehr nahe an der Eintrittsflä che 10 des Detektors 2 zu positionieren, z.B. im Abstand von 0.5 mm zentral vor der Pixel matrix. Dieser Winkeltracker erzeugt einen Schatten, der bei großen Winkeln neben den Detek tor 2 fällt. Hierbei erfolgt also vorzugsweise eine Bestimmung des Einstrahlwinkels aus den Pi xeldetektordaten und eine entsprechende Korrektur der anzuzeigenden Dosis. Ein anderes Bei- spiel ist die Anbringung eines 0.5-2 Pixel 8 großen Lochs 27 zentral über der Pixelmatrix (im Scheitelpunkt) in einer Halbkugelschale (äußerer Durchmesser 2 cm) aus Aluminium (oder Zinn) mit einer Wandstärke von 2 mm (oder 1 mm) über dem Pixeldetektor. Dadurch entsteht bei nicht zu großen Einfallswinkeln ein heller Fleck auf der Pixelmatrix. Das Loch 27 muss nicht unbe dingt durch die Halbkugelschale durchgebohrt sein, sondern kann lediglich eine Vertiefung sein, sodass an dieser Stelle nicht die volle Wandstärke der Halbkugel schale im Strahlengang ist, son dern z.B. nur die Hälfte. Das Loch 27 kann auch mit schwächer absorbierendem Material gefüllt sein.
Zur Bestimmung von großen Einstrahlwinkeln, die in die Nähe von 85° reichen, bietet sich eine andere, vorteilhafte Ausgestaltung des Winkeltrackers an. Diese kann auch mit dem oben be schriebenen Beispiel für geringe Einfallswinkel kombiniert werden, um einen sehr weiten Be reich an Einfallswinkeln abzudecken. Hierbei wird zum Beispiel eine um die Eintrittsfläche 10 des Detektors 2 laufende Struktur wie zum Beispiel ein Ring (z.B. ein runder Draht oder eine Form wie ein Unterlegscheibchen) oder ein rechteckiger Rahmen aus einem Absorbermaterial (z.B. Zinn, Gold, Blei) verwendet. Die Figuren 8, 19, 20, 21 illustrieren beispielhaft solche An ordnungen. Der Durchmesser des Ringquerschnitts (also der Durchmesser des Drahts) beträgt zum Beispiel 2 Pixelkantenlängen. Die Mitte dieses Rings oder Rahmens befindet sich vor dem Detektor 2. Der Durchmesser der Ringstruktur beträgt z.B. 1.5 cm und er befindet sich z.B. 1 mm vor dem Detektor 2. Der Ring oder der Rahmen wirft dann bei größeren Einstrahlwinkeln einen Schatten auf den Detektor 2. Bei vorgegebener Öffnungsweite wird dieser Winkeltracker bei Erniedrigung des Abstands zum Detektor 2 erst bei größeren Einstrahlwinkeln wirksam.
Auch andere Formen als Ring oder Rahmen, die hier nicht erwähnt sind, sind denkbar. Vor zugsweise besitzen die als umlaufende Winkeltracker eingesetzten Formen eine Öffnung, die sich zentral vor dem Detektor 2 befindet. Die Kombination aus der Weite der Öffnung (nicht oder schwach absorbierend) innerhalb dieses Rings oder Rahmens richtet sich nach dem ge wünschten Winkelbereich, ab dem diese Form des Winkeltrackers wirksam sein soll. Bei einer größeren Öffnung wird dieser Winkeltracker - bei vorgegebenem Abstand der Ebene dieses Winkeltrackers zur Detektoreintrittsfläche- erst bei größeren Einstrahlwinkeln zum Lot auf die Detektoreintrittsfläche wirksam. Abstand und Öffnung können so gewählt werden, dass das bestmögliche Ansprechvermögen bei schräger Einstrahlung 9 entsteht. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Winkeltrackers besteht aus einem Hohlzylinder ei nes absorbierenden Materials, dessen Haupt-Symmetrieachse vorzugsweise mit der Mittelsenk rechten des Detektors 2 zusammenfällt. Der Detektor 2 befindet sich sozusagen im Hohlzylinder. Die Höhe des Hohlzylinders wird so gewählt, dass ab einem bestimmten Einstrahlwinkel der Schatten dieses Winkel strackers auf den Detektor 2 fällt und dort weniger Ereignisse registriert werden. Die Dicke und das Material wird durch den Photonenenergie-Bereich mitbestimmt, in dem der Winkeltracker wirksam sein soll. Diese Form des Winkeltrackers kann auch als Hohl quader ausgestaltet sein.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung besteht in der Positionierung einer kreisförmigen oder rechteckigen Anordnung von Stäbchen um den Detektor 2 herum. Die Figuren 9a (seitliche An sicht) sowie 9b, 9c (Draufsicht) illustrieren eine beispielhafte Anordnung. Anschaulich lässt sich diese Anordnung als ein um den Detektor 2 laufender Zaun ohne Bretter zwischen den Zaun pfählen beschreiben. Diese Stäbchen werfen - bei durch den seitlichen Abstand und die Höhe der Stäbchen wählbaren Einfallswinkeln - einen Schatten auf dem Detektor 2, dessen Position bestimmt werden kann. Aus der Länge der Schatten und deren Position in der Pixelmatrix kann weiterhin der Einstrahlwinkel bestimmt werden. Bei dieser Ausgestaltung des Winkeltrackers ist die Bestimmung der Einfallswinkel durch mehrere Strahlungsquellen besonders einfach.
Neben der oben aufgezeigten Möglichkeit, den Einstrahlwinkel mit einem Winkeltracker zu be stimmen, ist es auch möglich, den Einstrahlwinkel aus den Daten des Pixel detektors 2 ohne zu sätzlich angebrachten Winkeltracker zu bestimmen. Hierbei erfolgt dann die Winkelbestimmung in der Auswerteeinheit 15 während der Auswertung der Anzahl der registrierten Teilchen bzw. der in den Pixel 8 deponierten Energie durch Ermittlung eines Trends in der Anzahl der re gistrierten Teilchen bzw. der deponierten Energie je Pixel 8 entlang einer oder zwei Richtungen der Pixelmatrix. Diese Richtungen müssen nicht parallel zu den Zeilen oder Spalten der Pixel matrix sein. In der einfachsten Form kann man für eine rechteckige Pixelmatrix bei der Auswer tung eine Projektion der Anzahl der registrierten Teilchen oder der deponierten Energie entlang der Spalten durchführen. Ebenso wird eine Projektion entlang der Zeilen durchgeführt. Erfin- dungsgemäß wurde erkannt, dass - weil die strahlungssensitive Schicht des Detektors 2 eine endliche Dicke hat - ein Abfall oder ein Anstieg der Anzahl der registrierten Teilchen pro Pixel 8 mit der Zeilen- oder der Spaltenposition eintritt, wenn die Strahlung 9 nicht senkrecht auf den Detektor 2 fällt. Die Trends entlang der Spalten oder entlang der Zeilen können z.B. durch rech nerische Anpassung einer Ebene (also ein Fit mit zwei Steigungen der Ebene als Fitparameter zuzüglich weiterer zur Anpassung von Offsets wie z.B. die Gesamtintenstität über alle Pixel) an die Anzahl der registrierten Teilchen je Pixel 8 (bzw. deponierte Energie je Pixel) leicht in der Auswerteeinheit/Steuereinheit/ Ausleseeinheit 15 ermittelt werden. Der Grund für die Abhängig keit der registrierten Intensität pro Pixel 8 von der Einfallsrichtung ist die Existenz von Seiten flächen des strahlungssensitiven Sensors. Fällt z.B. Strahlung 9 von rechts in Richtung der Zei len der Pixelmatrix ein, registrieren die rechts am Rand der Pixelmatrix befindlichen Spalten mehr Intensität, als die in der Mitte befindlichen Spalten, da einige Strahlungsteilchen die Pixel 8 der rechten Randspalten durch die rechte Seitenfläche der strahlungssensitiven Sensorschicht erreichen. Es tritt also ein Trend in der Intensität (also die Anzahl der gezählten Teilchen bzw. der deponierten Energie) entlang der Zeilen auf. Je größer der Einstrahlwinkel, desto stärker ist dieser Trend. Er schwindet bei senkrechter Einstrahlung 9. Aufgrund der energieabhängigen Schwächung der seitlich eintretenden Strahlung 9 im Verlauf ihres Durchgangs durch die Pixel matrix bietet es sich an, die Bestimmung des Trends separat für einzelne Energiefenster durchzu führen und während des Fitverfahrens je Energiefenster diese energieabhängige Schwächung gemäß dem Lambert-Beerschen Schwächungsgesetzes zu korrigieren, um die Genauigkeit der Winkelbestimmung zu erhöhen. Es ist auf diese Art sogar möglich für unterschiedliche Energien unterschiedliche Einstrahlwinkel zu bestimmen (wenn z.B. mehrere Quellen vorhanden sind) und bei der Dosisberechnung den Dosisbeitrag aus jedem einzelnen Energiefenster gemäß sei nem individuellen Einstrahlwinkel zu korrigieren.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, den bereits beschriebenen Linsenfilter über dem Detek tor 2 anzubringen und den Einstrahlwinkel aus einem Trend in der Anzahl der Counts je Pixel 8 mit den Pixelkoordinaten (z.B. Spalte und Zeile) zu berechnen. Erklärungen, warum dieser Trend eintritt, finden sich oben und in den Figuren.
Es sei noch darauf hingewiesen, dass die oben beschriebenen Winkeltracker oder Winkelbe stimmungsverfahren bei unterschiedlichen Dosimeterarten, wie zum Beispiel Ortsd 1 (H*(10)), Fingerringdosimeter 1 (Hp(0.07)), Augenlinsendosimeter 1 (Hp(3)), Ganzkörper-Dosimeter 1 (Hp(10)) eingesetzt werden können. Mit der bis hier vorgestellten Dosimetervorrichtung ist bereits eine Bestimmung der Augenlin sendosis für den Fall möglich, dass diese nicht durch eine Schutzbrille abgeschirmt wird, was in der Realität nicht immer der Fall ist. Dann muss die Absorption der Strahlung 9 durch die Schutzgläser der Brille berücksichtigt werden, um eine korrekte Bestimmung der individuellen Dosis der Augenlinse zu gewährleisten. Nachstehend werden Möglichkeiten und verschiedene potentielle Ausführungsformen zur Bestimmung der individuellen Augenlinsendosis hinter der Schutzbrille aufgeführt.
Zum einen ist eine rechnerische Berücksichtigung der Abschwächung durch die Schutzbrille mit den Daten einer Sensoreinheit 3 ohne vorgeschaltetes Schutzglas leicht möglich, wenn Dicke und Zusammensetzung (oder der Blei gl eichwert) des Schutzbrillenglases 21 bekannt sind und das Energiespektrum der einfallenden Strahlung 9 und dessen Einstrahlwinkel vom Dosimeter 1 gemessen wird. Zur rechnerischen Berücksichtigung wird hierzu in der Auswerteein
heit/Steuereinheit/Ausleseeinheit 15 zum Beispiel die Dosis für bestimmte Energiebereiche der einfallenden Strahlung 9 getrennt ermittelt. Die jeweilige Partialdosis (aus einem bestimmten Energiebereich) wird dann zum Beispiel mit dem Faktor l/(exp(-m(E)*d/cos(D))) multipliziert, wobei m(E) der energieabhängige lineare Schwächungs-koeffizient des Schutzglases, d die Di cke des Schutzglases und□ der Einfallswinkel auf das Schutzglas ist. Eventuell muss vor Aus führung dieser Multiplikation noch eine Entfaltung mit der energieabhängigen Detektorantwort funktion ausgeführt werden. Der Dosepix-Detektor registriert zum Beispiel die Teilchen direkt in Energiefenstern. Bis ca. 60 keV ist er energietreu, ab 60 keV sollte zur Steigerung der Genauig keit zunächst das einfallende Spektrum rekonstruiert werden, bevor die Partialdosen errechnet werden und die Abschwächung des Schutzglases, zum Beispiel durch Multiplikation mit l/(exp(- m(E)*d/cos( ))), erfolgt. Es sei betont, dass die Berücksichtigung des Schutzglases auch mit empirisch ermittelten, winkel- und energiebinabhängigen Faktoren geschehen kann. Der Vorteil der Positionierung der Detektormodule vor dem Schutzglas besteht darin, dass die statistischen Eingenauigkeiten der Dosismessung viel kleiner sind als bei einer Messung hinter dem Schutz glas. Es besteht aber die Gefahr, dass die tatsächlich applizierte Augenlinsendosis systematisch nicht genau ermittelt werden kann. Zudem werden in radiologischen Einrichtungen viele unter schiedliche Brillenmodelle und Schliffe verwendet, wobei aber der Bleigleichwert meist bei ca. 0.5 mm liegt. Es können zur korrekten Dosisbestimmung für jede einzelne Brille individuell Kennzahlen dieses Glases zur exakten Dosisberechnung in der Auswerteein
heit/Steuereinheit/Ausleseeinheit 15 hinterlegt werden.
Erfmdungsgemäß wurde erkannt, dass das Problem der Bestimmung der individuellen Augenlin sendosis bei Tragen einer Schutzbrille dadurch gelöst werden kann, dass vor jedem Detektor 2 in der Sensoreinheit 3 des Augenlinsendosimeters ein repräsentatives Stück Röntgenbrillenschutz glas, z.B. Bleiglas, (im Folgenden Attrappe genannt) oder eines anderen Materials, dessen Ab sorptionsvermögen einem Röntgenschutzbrillenglas 21 oder einer Brille entspricht, angebracht wird. Das repräsentative Stück Glas zeigt hierfür eine Abschwächung für Strahlung, welche im Mittel jener des Brillenglases 21 des Trägers entspricht und hat zum Beispiel eine Dicke, die der mittleren Dicke entspricht und besteht z.B. aus dem gleichen Material. Der Abstand der Attrappe vom Detektor 2 und die Abmessungen der Attrappe werden am besten so gewählt, dass der von der Attrappe überdeckte Einstrahlwinkelbereich in etwa dem Einstrahlwinkelbereich entspricht, den das echte Glas der Brille gegenüber der Augenlinse abdeckt. Die Anordnung Attrappe- Detektor ist sozusagen eine verkleinerte Anordnung Schutzbrillenglas- Augenlinse. Die jeweils abgedeckten Winkelbereiche sind leicht rechnerisch zu ermitteln. Typischerweise beträgt der Abstand der Augenlinse vom Glas einer getragenen Brille ca. 20 mm und die Breite eines Bril lenglases 21 ca. 60 mm. Damit wird aus Sicht der Augenlinse ein Winkelbereich von +- 56 Grad vom Brillenglas 21 abgedeckt. Elm diesen Winkelbereich mit der Attrappe abzudecken, hat diese eine seitliche Ausdehnung (also senkrecht zur 0o-Einstrahlrichtung) von etwa 15 mm, wenn die Attrappe sich in einem Abstand von etwa 5 mm vor der Eintrittsfläche 10 des Detektors 2 befin det. Befindet sich die Attrappe in 2 mm Abstand zum Detektor 2, betragen ihre seitlichen Ab messungen nur 6 mm. Die Strahlung 9 passiert in diesem Beispiel im Einfallswinkelbereich bis +-56° zuerst das Glas, bevor sie auf den Detektor 2 gelangt. Diese Überlegungen sind in der Fi gur 12 illustriert.
Manche Strahlenschutzbrillen besitzen einen Seitenschutz. Auch dieser kann in einer verkleiner ten Form nachgebildet und neben dem Detektor 2 angebracht werden, wobei wiederum der Win kelbereich, den der Brillenseitenschutz gegenüber der Augenlinse abdeckt, dem Winkelbereich entsprechen sollte, den die verkleinerte Seitenschutz- Attrappe gegenüber dem Detektor 2 ab deckt. Da in der Realität oft jeder Untersucher (Nutzer) seine eigene Strahlenschutzbrille besitzt (unter Umständen mit Stärke), die von den Brillen anderer Untersucher verschieden ist, bietet es sich für eine sehr genaue Dosismessung an, die Attrappen vor dem Detektor 2 leicht austauschbar zu machen, sodass der Untersucher, vor dem Aufsetzen des Dosismeters auf den Kopf, seine indivi duelle Attrappe vor dem Detektor 2 einsetzt. Vorzugsweise sind die Attrappen markiert oder die Halterung am Detektor 2 ist so gestaltet, dass das vertauschte Einsetzen von linker (linkes Auge) und rechter (rechtes Auge) Attrappe nicht möglich ist.
Die Attrappen können auch aus anderem Material als typisches Schutzbrillenglasmaterial sein, sollen aber immer die Strahlung 9 signifikant schwächen.
Das Dosimeter 1 enthält vorzugsweise eine Übertragungseinheit 24, die mit der Auswerteein heit/Steuereinheit/Ausleseeinheit 15 in Signalverbindung steht. Die Übertragungseinheit 24 über trägt die von der Auswerteeinheit 15 bestimmten Dosen oder die von der Ausleseeinheit erfass ten Messdaten an die Anzeigeeinheit, die mit der Übertragungseinheit 24 drahtlos oder kabelge bunden in Verbindung steht. Die Übertragungseinheit 24 kann auch mit einer Speichereinheit in Verbindung stehen, um die Dosen zu speichern und später auswerten zu können.
Auf der Anzeigeeinheit werden die von der Auswerteeinheit/Steuereinheit/ Ausleseeinheit 15 ermittelten Daten zur Anzeige 23 gebracht. Die angezeigten Werte sind zum Beispiel: akkumu lierte Dosen (z.B. seit Beginn des Eingriffs) und aktuelle Dosisleistungen für jeden aktuellen Nutzer. Die Anzeigeeinheit kann ein Display im Dosimeter 1, elektrisch verbunden mit der Auswerteeinheit 15, sein. Alternativ kann die Anzeigeeinheit ein größeres Display sein, dass sich in einiger Entfernung vom Nutzer befindet und welche mit der Auswerteeinheit 15 in drahtloser Signalverbindung steht (Bluetooth, WLAN, Infrarot, Radiosignale). Ein typisches Zeitintervall zur Aktualisierung der Anzeige 23 ist 1 Sekunde.
Eine denkbare Anzeigeform kann auch nicht in Form von alphanumerischen Zeichen stattfinden. Zum Beispiel kann die Anzeigeeinheit die Helligkeit einer Lichtquelle (z.B. einer LED) gemäß dem aktuellen Dosisleistungsniveau oder der akkumulierten Dosis regeln. Zum Beispiel kann die Lichtquelle heller gemacht werden, wenn zusätzliche Dosis akkumuliert wurde oder das aktuelle Dosisleistungsniveau bestimmte Schwellen überschreitet. Auch eine kontinuierliche Anpassung der Helligkeit an die Dosisleistung ist möglich. Das Licht der Lichtquelle kann z.B. in einen Lichtwellenleiter (z.B. optische Faser) eingekoppelt werden. Der Lichtwellenleiter kann von der Anzeigeeinheit in die Nähe des Brillenglases 21 geführt sein und dort - zum Beispiel durch streuende Strukturen - einen Lichtschein im Auge verursachen. Diese Anzeige 23 der Dosis oder der Dosisleistung kann für das linke und das rechte Auge getrennt erfolgen. Dies bietet den Vor teil, dass der Träger sofort erkennt, ob die Strahlung 9 eher von links, von rechts, von oben, von unten oder von vorne kommt. Er kann daher sofort Gegenmaßnahmen ergreifen, indem er zum Beispiel seinen Kopf wegbewegt.
Es ist auch denkbar, dass das aktuelle Dosisleistungsniveau oder die akkumulierte Dosis nicht als Helligkeit, sondern als Farbe dargestellt wird. Es bieten sich Ampelfarben an. Zum Beispiel können grüne Farbtöne eine geringe Dosisbelastung, gelbe Farbtöne eine mäßige und rote Farb töne eine hohe Dosisbelastung bedeuten. Es kann auch bei Überschreiten einer kritischen Dosis- leistungs- oder Dosisgrenze ein optisches Warnsignal, zum Beispiel in der Form eines blinken den Lichts, eingeschaltet werden.
Es können für jedes Auge auch 4 Fasern in die Nähe des entsprechenden Auges geführt werden. Bei Verwendung eines Winkeltrackers, der es erlaubt den Einstrahlwinkel oder Haupteinstrahl winkel zu bestimmen, wird dann von der Anzeigeeinheit entschieden, ob die Strahlung 9 haupt sächlich von links, von rechts, von oben, von unten kommt. Vorzugsweise wird dann im entspre chenden Glas in die Faser Licht eingekoppelt (oder durch eine entsprechende Farbe signalisiert), die Licht dort (oben, unten, links, rechts) in der Nähe des Glases freisetzt, aus der die Strahlung 9 kommt. Kommt die Strahlung 9 also zum Beispiel von links aus Sicht des Trägers, wird die Fa ser, die zur linken Seite des linken Brillenglases 21 führt, illuminiert. So kann der Träger erken nen, woher die Strahlung 9 kommt und kann geeignete Gegenmaßnahmen ergreifen. Es ist auch denkbar, dass über einen Kopfhörer oder Lautsprecher hinter den Ohren Warnsignale eingespielt werden, wenn bestimmte Dosisleistungsgrenzen oder Dosen überschritten werden. Dies geschieht vorzugsweise für das linke und rechte Auge getrennt in das linke oder rechte Ohr.
Vorzugsweise werden jedoch die Dosen und die aktuelle Dosisleistung an eine Anzeigeeinheit als externes Gerät übertragen. Ein handelsübliches Tablet kann eine solche Anzeigeeinheit sein. Diese Anzeigeeinheit kann dann - zum Beispiel auf einem Bildschirm - die akkumulierte Dosis oder die aktuelle Dosisleistung als Zahlenwerte anzeigen oder als Fortschrittsbalken, als Farb balken darstellen. Es bietet sich auch an, eine Art Wetterfahne, allerdings hier nicht für die Windrichtung, sondern für die Strahlungsrichtung, auf der externen Anzeige 23 ausgegeben. So kann der Nutzer durch Blick auf die Anzeige 23 erkennen, woher die Strahlung 9 kommt. Die Anzeige 23 des Einstrahlwinkels oder der -richtung kann auf einem Monitor zum Beispiel als Pfeil (in die Richtung der Strahlungsquelle oder in Strahlrichtung zeigend), einem Punkt oder Pfeil in einem Koordinatensystem, als ein verdickt, farbig oder blinkend dargestellter Kreisbogen dargestellt werden. Es gibt viele weitere Arten der Darstellung von Einstrahlwinkeln. Auch eine mechanische Anzeige 23 in Form eines Pfeils, der entsprechend der Einfallsrichtung automatisch gedreht wird und angeschaut werde kann, ist denkbar. Ebenso ist es denkbar, den Einfallswinkel kodiert als Tonhöhe darzustellen, wobei zum Beispiel hohe Töne einen Strahleinfall von oben widerspiegeln und tiefe Töne von unten. Auch Strahlungsquellen, die sich auf der linken oder rechten Seite des Trägers befinden, können durch Kopfhörer akustisch dargestellt werden, wenn ein Signal in das linke Ohr einen Strahleinfall von links oder in das rechte Ohr einen Strahlein fall von links bedeutet. Diese Signale werden vorzugsweise nur für Dosisleistungen eingesetzt, die eine bestimmte Schwelle überschreiten, um den Träger nicht abzulenken.
Die Übertragungseinheit 24 oder die Anzeigeeinheit kann mit einer Speichereinheit in Verbin dung stehen. Die Übertragungseinheit 24 oder Anzeigeeinheit übergibt Dosen oder Dosisleistun gen an die Speichereinheit. Weiterhin übergibt sie eine Identifikationsnummer oder Identifikati onskürzel des Trägers. Die Speichereinheit speichert zum Beispiel Messwerte der Detektoren 2, linke und rechte Augenlinsendosen und Augenlinsendosisleistungen, Uhrzeiten, eventuell Ein stellungsinformationen des Röntgensystems. So kann retrospektiv analysiert werden, zu welchen Zeitpunkt und bei welchem Vorgang Dosis deponiert wurde. Weiterhin kann der Nutzer ein kleines elektrisches Gerät zum Beispiel am Arm oder an der Strahlenschutzweste tragen, das mindestens einen Taster oder Schalter besitzt, mit dem eine Do sismessung gestartet und wieder angehalten werden kann. Diese, in einem vom Nutzer gewähl ten Zeitfenster (zwischen Drücken des Start- und Stopptasters), deponierte Dosis kann dann auf der Anzeigeeinheit angezeigt werden. Diese Start-Stopp-Funktion kann beim Selbst-Training zur Reduktion von Strahlendosen hilfreich sein. Die Start-Stopp-Funktionen könnten auch mit einem Fußschalter/-taster ausgelöst werden.
Idealerweise steht die Speichereinheit in Signalverbindung zur Steuerung des Röntgensystems, sodass zusammen mit den zeitaufgelösten Dosisleistungswerten auch die zu den Zeitpunkten gehörenden Eigenschaften des Röntgensystems gespeichert werden (An oder aus?, kV, Röhren strom, Stellung C-Bogen,...).
Ein mögliches Dosimetersystem zur Messung der Augenlinsendosis in der interventioneilen Ra diographie sei nun kurz skizziert: Das System besteht aus folgenden Komponenten: 2 Dosepix- Strahlungsdetektoren in Augennähe (links/rechts) mit jeweils einem Filter vor diesen Detektoren 2 und eventuell mindestens einem Winkeltracker, einer Haltevorrichtung 7 für den Kopf (z.B. Stirnband) und einem an der Haltevorrichtung 7 am Hinterkopf angebrachten Gerät (siehe Abb. lb) mit Ausleseeinheit oder Steuereinheit oder Auswerteeinheit 15 oder Übertragungseinheit 24 zur Steuerung der Detektoren 2, Berechnung der Dosis und drahtlosen Übertragung der aktuellen Dosiswerte. Dieses Gerät mit Ausleseeinheit oder Steuereinheit oder Auswerteeinheit 15 oder Übertragungseinheit 24 kann mechanisch von der Halte Vorrichtung 7 getrennt werden, zum Bei spiel für den (drahtlosen) Ladevorgang des Akkus dieses Geräts auf einem Ladepad für drahtlo ses Laden. Eine nutzerfreundliche Trageweise wird durch die von uns vorgeschlagene Detektor technologie, dem nur ca. 4 x 5 mm messenden Dosepix-Detektor, ermöglicht. Weiterhin beinhal tet das System z.B. eine Anzeigeeinheit, wie zum Beispiel ein handelsübliches Tablet (iPad, etc.), welches über eine speziell entwickelte App mit mehreren Dosimetern 1 gleichzeitig über Bluetooth in Verbindung steht und unter oder neben dem Monitor auf dem die Röntgenbilder dargestellt werden, angebracht ist. Auf dem Tablet werden akkumulierte Dosen, Dosisleistungen und die Einfallrichtung der Strahlung 9 dargestellt. Die App sorgt auch für die Speicherung der Dosis- und Dosisleistungswerte mit Zeitstempel und den aktuellen Nutzem der Dosimeter 1 auf einem PC oder einer Datencloud. Das Gerät mit Ausleseeinheit oder Steuereinheit oder Auswer teeinheit 15 oder Übertragungseinheit 24 ist bei Entnahme von dem Ladepad vom Benutzer mit tels eines dem Nutzer zugeordneten RF-ID-Transponders („Kellnerschlüssel“) spontan individu ell personalisierbar. Das System kann z.B. aus 2-4 Dosimetern 1 und 1 Anzeigeeinheit für den OP bestehen, sodass ein ganzes Untersucherteam gleichzeitig bei einem Eingriff überwacht wer den kann. Wird das Gerät mit Auslese- oder Steuer- oder Auswerte- oder Übertragungseinheit 24 über die Haltevorrichtung 7 mit den Augensensoreinheiten 3 verbunden, misst und überträgt die ses Gerät die Augenlinsendosis Hp(3).
In einer speziellen Ausgestaltungsform enthält das am Hinterkopf getragene Gerät mit der Aus lese- oder Steuer- oder Auswerte- oder Übertragungseinheit 24 oder der Batterie oder des Ak kumulators des Augenlinsendosimetersystems zusätzlich einen Strahlungsdetektor 2. Wenn die ses Gerät dann nicht mit den Augensensoreinheiten verbunden wird, benutzt es zur Messung von Hp(10) und Hp(0.07) diesen zusätzlichen Strahlungssensor (z.B. ein weiterer Dosepix-Detektor). Damit kann auf eine nutzerfreundliche und kostengünstige Art ein System bereitgestellt werden, dass für zwei Zwecke, nämlich für die Augenlinsendosimetrie und Ganzkörperdosimetrie oder Extremitätendosimetrie, verwendet werden. Dieses Gerät muss nicht zwingend Auslese- und Steuer- und Auswerte- und Übertragungseinheit und Batterie und Akkumulator enthalten, son dern kann auch nur eine oder mehrere dieser Komponenten enthalten. Wichtig ist aber, dass die ses Gerät - wenn es mit den Augenlinsensensoren verbunden wird - eine Funktion bei der Ver wendung als Augenlinsendosimetersystem erfüllt. Als mögliche Beispiele für diese Funktion seien genannt: Berechnung von Dosen, Steuerung der Detektoren 2, Stromversorgung. Notwen dig ist aber immer ein Strahlungsdetektor in diesem Gerät. Vorzugsweise besitzt dieses Gerät mit dem zusätzlichen Detektor 2 auch noch ein eigenes Display oder eine Anzeige 23 auf dem Do siswerte angezeigt werden, sodass der Träger die Dosis direkt ablesen kann. Zur Ganzkörperdo simetrie oder Extremitätendosimetrie wird dieses Gerät im Allgemeinen dann mit den Augenlin sendetektoren 2 nicht verbunden und an einer für die jeweilige zu messende Dosismessgröße repräsentativen Stelle des Körpers getragen. Beispielhaft seien hier einige Bereiche für die Abmessungen von Komponenten genannt: a. Die Sensoreinheit 3 hat in etwa eine seitliche Ausdehnung zwischen 0.001 mm und 50 cm b. Die Absorber dicken liegen in etwa zwischen 0.001 mm und 50 cm c. Die laterale Größe des Detektors 2 liegt in etwa zwischen 0.001 mm und 50 cm d. Das Objekt im Winkeltracker, das den gewollten Schatten oder hellen Fleck auf dem De tektor 2 zur Winkelbestimmung erzeugt, hat in allen Richtungen eine Ausdehnung in et wa zwischen 0.001 mm und 30 cm
Nun wird die Bestimmung der Einfallsrichtung der gemessenen ionisierenden Strahlung 9 mit dem Dosepix-Detektor anhand eines Rings sowie einer Kugel als absorbierende Struktur vor dem Detektor 2 näher erläutert. Da der Dosepix-Detektor die Anzahl der auftreffenden Photonen in jedem seiner 256 Pixel 8 separat aufzeichnet, kann der auf den Detektor 2 geworfene Schatten anhand eines Einbruchs in der gemessenen Anzahl an Counts in den entsprechenden Pixel 8 lo kalisiert werden. Als Absorbermaterial für den Ring und die Kugel eignet sich beispielsweise Zinn. Dieses Metall weißt bis hin zu Photonenenergien von 100 keV einen Absorptionskoeffi zienten nicht unter 1.677 cm2/g auf. Demnach ist auch bei einfallender Strahlung 9 hoher Ener gien ein deutlicher Schattenwurf der Filter zu erwarten.
Bei der Wahl der Abmessungen der Absorber 12 ist zu beachten, dass sie wesentlich kleiner als die des Detektors 2 sind. Andernfalls erstreckt sich der Schatten bei niedrigen Einfallswinkeln über nahezu den ganzen Detektor 2, was die Lokalisation des Schattens erschwert. Darüber hin aus ist die Bestimmung der Dosis anhand der übrigen Pixel 8 aufgrund zu hoher statistischer Ungenauigkeit unter Umständen nicht möglich. Geeignet ist zum Beispiel ein kugelförmiger Absorber 12 mit einem Durchmesser von 0.4 mm sowie ein Ring, dessen Innendurchmesser 4 mm beträgt, und der eine Schnurstärke von 0.5 mm besitzt.
Zuerst sei davon ausgegangen, dass sich die oben beschriebenen Absorber 12 mittig über dem Detektor 2 befinden. Dazu können die Absorber 12 in die Schutzkappen der Detektoren 2 ge klebt werden, die wiederum auf diese montiert werden. Um den Schatten in einem breiten Win- kelbereich auf dem Detektor 2 zu sehen, muss der Abstand zwischen Absorber 12 und Detektor 2 möglichst klein gewählt werden. Andererseits ist zu beachten, dass die Absorber 12 die 375 gm vom Sensor des Detektors 2 abstehenden Wirebonds nicht beschädigen dürfen. Der Abstand zwischen Sensoroberfläche und absorbierendem Material kann für den Ring zum Beispiel 1.5 mm und im Fall der Kugel 1.6 mm betragen. Die Position des Schattens der Absorber 12 auf dem Pixel detektor, der sich durch eine detektierte Anzahl an Ereignissen nahe Null auszeichnet, wird sich mit dem Einfallswinkel ändern. Demnach ist eine Rekonstruktion des Einfallswinkels anhand der Position der Schatten möglich. Verschiedene quantitative Methoden zur Bestimmung des Einfallswinkels der detektierten Strahlung 9 sowie zur Bestimmung der Schattenposition werden im Folgenden diskutiert. Zunächst wird näher auf den Fall eingegangen, dass es sich bei der absorbierenden Struktur um eine Kugel handelt. Wie Figur 1 zu entnehmen ist, berechnet sich der Winkel ag, bis hin zu dem der Schatten des Kugelmittelpunkts auf dem Sensor zu erken nen ist, in Abhängigkeit des Abstands h des Kugelmittelpunkts vom Sensor und der Seitenlänge d des Sensors, wie folgt:
ag—
s arctan(-2hJ)
Durch Einsetzen des vorgeschlagenen Werts von h=1.6mm und der Länge des Sensors, erhält man ag = 41.35°. Wird der Abstand der Kugel zum Sensor um 1 mm verringert, beträgt ag ' be reits 49.56°. Für den Fall, dass die Drehachse durch die horizontalen oder die vertikale Symmet rieachse des rechteckigen Sensors gegeben ist, wird sich der Schatten der Kugel auf dem Detek tor 2 bei Drehungen in positive und negative Richtung in entgegengesetzte Richtungen mit dem selben Abstand zur Position des Schattens bei senkrechtem Einfall verschieben. Die Position des Schattens parallel zur Drehachse wird sich für verschiedene Einfallswinkel nicht ändern. Hinge gen wird die Position des Schattens in der Richtung senkrecht zur Drehachse streng monoton mit dem Einfallswinkel ansteigen. Zur Rekonstruktion des Einfallswinkels genügt es daher, die Ver schiebung des Schattens in die Richtung senkrecht zur Drehachse zu betrachten. Gelingt es, die Lage des Schattens anhand der Messergebnisse zu bestimmen, kann ein eindeutiger, funktionaler Zusammenhang zum Winkel sowie der Drehrichtung hergestellt werden. Zur Bestimmung der Lage des Kugel Schattens kann beispielsweise eine Gaußfunktion an die Projektion der gezählten Counts der Spalten und Zeilen gefittet werden. Der Mittelwert der erhaltenen Gaußfunktion cha rakterisiert den Mittelwert des Kugel Schattens in der jeweiligen Richtung. Anhand geometrischer Überlegungen, und unter der Annahme parallel einfallender Strahlen, kann eine Funktion hergeleitet werden, welche die Position des Schattenmittelpunkts in Spalten richtung in Abhängigkeit des Drehwinkels a beschreibt. Gemäß trigonometrischer Formeln gilt nach Figur 2 die folgende Gleichung: tan a = -
Hierbei bezeichnet h den Abstand des Kugelmittelpunkts zum Detektor 2, so die Spaltenposition des Kugel Schattens bei senkrechtem Einfall und s die Spaltenposition des Kugel Schattens unter dem Einfallswinkel a. Durch Elmstellen der Gleichung erhält man eine Funktion, welche die Po sition des Schattenmittelpunkts in Spaltenrichtung in Abhängigkeit des Einfallswinkels a be schreibt:
f(a)— tan « k + sa (1)
Durch entsprechendes Elmstellen der Gleichung kann ebenfalls eine Funktion zur Bestimmung des Einfallswinkels a in Abhängigkeit der Spaltenposition des Schattens s angegeben werden:
Zur Bestimmung der Parameter so und h können zum Beispiel Messungen bei bekannten Ein fallswinkeln durchgeführt und anschließend die Funktion fia) an den Verlauf der Schattenposi tion mit dem Einfallswinkel gefittet werden. Alternativ können auch die aus dem Aufbau be kannten (vermessenen) Parameter verwendet werden. Diese Ausführungen beziehen sich auf den Spezialfall, dass die Drehachse mit der vertikalen oder der horizontalen Symmetrieachse der Detektoren 2 übereinstimmt. Für den allgemeinen Fall können anhand der Verschiebung des Schattens in Zeilen- und Spaltenrichtung relativ zum Schatten bei senkrechter Einstrahlung 9 die Koordinaten des Eingangsstrahls parallel zum Detektor 2 angegeben werden. Der Winkel zwi schen Einfalls- und Detektorebene kann mit der folgenden Gleichung ermittelt werden, wenn für As der Abstand des Schattens zu der Position des Schattens bei senkrechtem Einfall eingesetzt wird: a =—
h
Damit kann auch die dritte Komponente des Vektors, der die einfallende Strahlung 9 beschreibt, angegeben werden. Die Richtung der Strahlungsquelle kann eindeutig rekonstruiert werden. Nun werden zwei Methoden zur Rekonstruktion des Einfallswinkels anhand der Schatten eines ringförmigen Filters auf dem Sensor diskutiert.
Die erste Methode ist die Winkelbestimmung anhand von Gaußfits mit ringförmigem Filter.
Eine Möglichkeit, den Einfallswinkel, für den Spezialfall, dass die Drehachse mit der vertikalen Symmetrieachse des Detektors 2 zusammenfällt, zu bestimmen, besteht darin, die Verschiebung des Schattens anhand des Einbruchs in der Gesamtanzahl an Ereignissen pro Spalte zu charakte risieren. Dazu werden, wie bereits im Fall der Zinn -Kugel, Gaußfunktionen an die Spaltenpro jektion der Counts gefittet. Dies ist für die oben genannten, beispielhaften Abmessungen für Ein fallswinkel zwischen ca. -60° und -20°, sowie von ca. +20° bis +60° möglich. Einter einem be tragsmäßig kleineren Winkel als etwa 20° ist bei dem gewählten Radius kein klarer Schatten erkennbar, an dessen Projektion eine Gaußfünktion gefittet werden kann. Da sich, wie in Figur 3 skizziert, für zunehmend negative Winkel der Schatten der rechten Hälfte des Rings über den Detektor 2 schiebt, und für positive der Schatten der linken Hälfte des Rings, muss zwischen positiven und negativen Einfallswinkeln unterschieden werden, um eine eindeutige Aussage tref fen zu können.
Unter zu Hilfenahme trigonometrischer Formeln und im Fall paralleler Strahlen kann ein Zu sammenhang zwischen der Summe h aus Drahtradius und Abstand zwischen Ring und Sensor, der Lage des Schattens bei senkrechtem Einfall so und der Position s des Schattens für Strahlein fall unter dem Winkel a angegeben werden (siehe Figur 4). Wie auch bei dem kugelförmigen Absorber 12 wird die Verschiebung des Schattens des Zinn-Rings durch die Funktion (1) des Einfallswinkels a beschrieben.
Im Fall negativer und positiver Einfallswinkel beträgt h= 1.75 mm =7.95 Pixel 8 im genannten Beispiel. Da sich die Punkte auf dem Zinn-Ring, von denen die Schatten auf den Detektor 2 ge worfen werden, für positive und negative Einfallswinkel ändern, ist die Variable so von der Drehrichtung abhängig (siehe Figur 4). Im Fall negativer Einfallswinkel entspricht so der Summe aus dem Drahtradius rdr, dem Ringinnenradius rm und der halben Detektorlänge d, was im Bei spiel 18.22 Pixel 8 ergibt. Für Drehungen in positive Richtung ist so um die Summe aus dem Innendurchmesser des Rings und dem Drahtdurchmesser, also 4.5 mm=20.45 Pixel 8, kleiner und beträgt -2.23 Pixel 8. Auch in diesem Fall können die Parameter der Funktion f[a) durch entsprechende Fits an Messungen bei unterschiedlichen Einfallswinkeln bestimmt werden oder alternativ die bekannten, vermessenen Abmessungen verwendet werden. Analog zum Fall des kugelförmigen Absorbers 12 kann auch in diesem Fall durch Umstellen der Gleichung eine Funktion für den Einfallswinkel a in Abhängigkeit der Lage des Schattens bestimmt werden. In diesem Fall ergeben sich aufgrund der unterschiedlichen Lage des Schattens bei senkrechtem Einfall zwei verschiedene Bestimmungsgleichungen, jeweils eine für positive sowie eine für negative Einfallswinkel. Dieses Verfahren ist zur Bestimmung des Einfallswinkels von Strahlung 9 geeignet, bei der die x- (Spalten) oder die y- (Zeilen) Komponente des beschreibenden Vektors verschwindet. Anderenfalls versagt es. Eine weitere Methode zur Winkelbestimmung, die auch für allgemeinere Einfallsrichtungen angewendet werden kann, wird im Folgenden diskutiert.
Zur Winkelbestimmung anhand der Verschiebung des Schattenmittelpunkt ist Folgendes zu sa gen: Unter der Annahme, dass es sich bei der auf den Detektor 2 treffenden Strahlung, aufgrund des großen Abstands zur Quelle, um Parallelstrahlen handelt, ist der Schatten des Zinn-Rings auf dem Sensor ein Kreis. Mithilfe der Ausschnitte des Schattens auf dem Sensor, den der Ring wirft, kann der gesamte kreisförmige Schatten des Absorbers 12 rekonstruiert werden. Hierzu kann beispielsweise die folgende Funktion an das Schattenfragment gefittet werden:
Sie beinhaltet die Amplitude A des Einbruchs der Anzahl an Counts im Kemschattenbereich, die Lage des Mittelpunkts des kreisförmigen Schattens mit den Koordinaten mx (in Spaltenrichtung) und my (in Zeilenrichtung), den Radius ro des Kreises durch den schattenintensivsten Bereich und die Breite des Schattens rG. Anstatt einen Offset an die Funktion zu addieren, wird vor dem Fit der Median der Matrix von den Daten abgezogen.
Der Kreismittelpunkt ist, analog zum Schattenmittelpunkt des Kugel Schattens, sensitiv gegen über einer Änderung des Einfallswinkels. Für den Fall, dass die Drehachse parallel zur Zeilen- richtung verläuft, ändert sich nur der Spaltenwert des Mittelpunkts (mx) mit dem Winkel, dessen Zeilenposition (my) bleibt hingegen gleich. Die Lage des Mittelpunkts in Spaltenrichtung ist (siehe Figur 5) durch die folgende Funktion des Einfallswinkels a gegeben:
Hierbei bezeichnet h erneut den Abstand zwischen Ring und Detektor 2, addiert mit dem Draht radius, und mo die Spaltenkoordinate des Mittelpunkts bei senkrechtem Einfall.
Die Gleichung zur Berechnung des Einfallswinkels bei bekannter Spaltenposition des Schatten- mittelpunkts mx lautet dementsprechend: a ~ arctan
Dieses Vorgehen ermöglicht es, die Einfallsrichtung beliebig gerichteter Strahlen zu rekonstruie ren. Analog zur Verschiebung des Kugelschattens kann die Verschiebung des Kreismittelpunkts in Spalten- bzw. Zeilenrichtung herangezogen werden, um die Einträge des Richtungsvektors der einfallenden Strahlen in Spalten- und Zeilenrichtung zu bestimmen. Der Winkel zwischen De tektor- und Einfallsebene kann wiederum durch Ersetzen des Zählers in Gleichung (5) mit dem Abstand des ermittelten Schattenmittelpunkts zu jenem bei einem Einfallswinkel von 0° be stimmt werden.
Durch Kombination eines ringförmigen und eines kugelförmigen Filters kann eine Rekonstrukti on der Einfallsrichtung über einen weiteren Bereich als im Fall der einzelnen Filter gelingen. Dazu wird die Kugel im Mittelpunkt des Rings platziert und die Abmessungen beider Absorber 12 so gewählt, dass der Schatten des Rings auf den Detektor 2 fällt, sobald der Kugelschatten nicht mehr auf dem Detektor 2 zu erkennen ist. Zur Berechnung der benötigten Maße können die ermittelten Bestimmungsgleichungen (2) und (5) herangezogen werden. Außerdem ist der Filter möglichst nahe über dem Detektor 2 zu platzieren.

Claims

Patentansprüche:
1. Vorrichtung (1) zur Erfassung einer auf eine Augenlinse auftreffenden Strahlungsdosis in Echtzeit aufweisend
1.1. eine aktive Detektor-Einrichtung (1) zur Detektion von ionisierender Strahlung mit min destens einem Sensor-Element (3) und
1.2. ein Mittel (4) zur Ab Schwächung der mittels des mindestens einen Sensor-Elements (3) zu erfassenden Strahlung mit Photonenenergien im Bereich von 1 keV bis 100 keV um mindestens 10%.
2. Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Ab
schwächung der mittels des mindestens einen Sensor-Elements (3) zu erfassenden Strahlung für Strahlung mit Photonenenergien im Bereich von 5 keV bis 150 keV einen Transmissions grad von höchstens 70%, insbesondere höchstens 50% aufweist.
3. Vorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (4) zur Abschwächung der mittels des mindestens einen Sensor-Elements (3) zu erfassenden Strahlung für Strahlung im sichtbaren Bereich einen Transmissionsgrad von mindestens 70%, insbesondere mindestens 85%, aufweist.
4. Vorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (4) zur Abschwächung der mittels des mindestens einen Sensor-Elements (3) zu erfassenden Strahlung einen Anteil von Blei, Wolfram, Wismut, Strontium oder einer Verbindung dieser Elemente, insbesondere Bleioxid (PbO), aufweist.
5. Vorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (4) zur Ab Schwächung der mittels des mindestens einen Sensor-Elements (3) zu erfassenden Strahlung austauschbar ist.
6. Vorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (4) zur Abschwächung der mittels des mindestens einen Sensor-Elements (3) zu erfassenden Strahlung beim vorgesehenen Gebrauch der Vorrichtung rostral vom mindes tens einen Sensor-Element (3) angeordnet ist.
7. Vorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (4) zur Abschwächung der mittels des mindestens einen Sensor-Elements (3) zu erfassenden Strahlung seitlich über die Gesamtheit der Sensor-Elemente (3) übersteht.
8. Vorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Mittel (4) zur Abschwächung der mittels des mindestens einen Sensor-Elements (3) zu erfassenden Strahlung eine Strahlenschutzbrille (5) oder eine Attrappe (6) einer Strahlen schutzbrille (5) dient.
9. Vorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche gekennzeichnet durch eine Halte-Einrichtung (7) zur Anordnung der Detektor-Einrichtung (2) in einem Abstand von höchstens 30 cm zu einer Augenlinse eines Nutzers.
10. Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektor- Einrichtung (2) mindestens zwei Sensor-Elemente (3) aufweist.
11. Vorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensor-Element (3) jeweils eine Mehrzahl von Sensor-Pixeln (8) aufweist.
12. Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensor-Element (3) jeweils mindestens zwei Teilmengen von Sensor-Pixeln (8) unterschiedlicher Größe und/oder Abmessungen aufweist.
13. Vorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Sensor-Element (3) derart ausgebildet ist, dass es die auftreffende Strahlung (9) energieauflösend und/oder winkelauflösend erfasst.
14. Vorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Eintrittsfläche der Detektor-Einrichtung (2) schräg nach vorne ausgerichtet ist.
15. Vorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensor-Element (3) eine Einfallsfläche (10) mit einer relativ zur Halte-Einrichtung (7) justierbar ausrichtbaren Orientierung aufweist.
16. Vorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektor-Einrichtung (2) mindestens ein Filter- (11) und/oder Absorber-Element (12) aufweist.
17. Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Filter- (11) und/oder Absorber-Element (12) aus einem Material mit einer höheren Kernla dungszahl als Gewebe ist.
18. Vorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 16 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Filter- (11) und/oder Absorber-Element (12) eine größte Dicke von weniger als 5 mm aufweist.
19. Vorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Absorber-Element (12) kugelförmig, kegelförmig, quaderförmig, insbesondere würfelförmig, hohlzylinderförmig, hohlquaderförmig, mit einer Öffnung, insbesondere torusförmig, ring förmig oder hohlkugelhalbschalenförmig mit Öffnung, oder als Anordnung von Stäbchen ausgebildet ist.
20. Vorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Absorber-Element (12) eine hohlkugel-halbschalensegmentförmige Ausbil dung aufweist, wobei die Mittelpunkte der inneren und äußeren Begrenzungskugel nicht zu sammenfallen.
21. Vorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Filter- (11) und/oder Absorber-Element (12) jeweils einem der Sensor- Elemente (3) zugeordnet ist und in einem Abstand von höchstens 5 cm zu diesem angeordnet ist.
22. Vorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halte-Einrichtung (7) derart ausgebildet ist, dass sie eine Anordnung der Detektor- Einrichtung (2) am Kopf eines Nutzers ermöglicht.
23. Vorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halte-Einrichtung (7) eine Kopfhalterung, beispielsweise ein Kopfband (13) oder ein Brillengestell (14) aufweist.
24. Vorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Sensor-Element (3) beim vorgesehenen Tragen der Halte-Einrichtung (7) temporal von einem Auge des Nutzers angeordnet ist.
25. Vorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Sensor-Element (3) beim vorgesehenen Tragen der Halte-Einrichtung (7) in einem Abstand von höchstens 10 cm zu einer durch die Augenlinsen des Nutzers verlaufen den Frontalebene und/oder zu einer durch die Augenlinsen des Nutzers verlaufenden Tans- versalebene angeordnet ist.
26. Vorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Sensor-Element (3) beim vorgesehenen Tragen der Halte-Einrichtung (7) in einem Abstand von mindestens 1 cm zu einer durch die Augenlinsen des Nutzers verlaufen den Tansversalebene angeordnet ist.
27. Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter- (11) und/oder Absorber-Element (12) eine geometrische Ausbildung aufweist, derart, dass die auf das mindestens eine Sensor-Element (3) auftreffende Strahlung (9) eine einfallswinkel abhängige Ab Schwächung erfährt.
28. Vorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektor-Einrichtung (2) eine kontinuierliche Erfassung der auftreffenden Strahlung (9) ermöglicht.
29. Vorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Auswerte-Einheit (15) zur Auswertung der erfassten Strahlungsdaten.
30. Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektor- Einrichtung (2) und die Auswerte-Einheit (15) auf einer gemeinsamen Leiterplatte (16) an geordnet sind.
31. Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte-Einheit (15) in die Halte-Einrichtung (7) integriert ist.
32. Vorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 29 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte-Einheit (15) einen Speicher zur Speicherung von Transmissionsdaten unterschied licher Schutzbrillen aufweist.
33. Vorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche gekennzeichnet durch eine Speichereinrichtung zur Speicherung der von den einzelnen Sensor-Elementen (3) erfassten Daten.
34. Vorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektor-Einrichtung (2) reversibel abnehmbar mit der Halte-Einrichtung (7) ver bunden ist.
35. Vorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Sende-Einrichtung zur drahtlosen Weiterleitung der erfassten Strahlungsdaten.
36. Vorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Sensor-Element (3) jeweils drahtlos in signalübertragender Weise mit einer Auswerte-Einheit (15) verbunden ist.
37. Vorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine separate Energieversorgungs-Einheit (17).
38. Vorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in die Halte-Einrichtung (7) Energie- und/oder Signal-übertragende Leitungen (18) in tegriert sind.
39. Vorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine zusätzliche Detektor-Einrichtung (19).
40. Vorrichtung (1) zur Erfassung einer auf eine Augenlinse auftreffenden Strahlungsdosis in Echtzeit aufweisend
40.1. eine aktive Detektor-Einrichtung (2) zur Detektion von ionisierender Strahlung mit einem pixelierten Sensor-Element (3) mit einer Mehrzahl von Sensor-Pixeln (8) und
40.2. eine Absorber-Struktur (12), welche eine geometrische Ausbildung aufweist, der art, dass die auf das Sensor-Element (3) auftreffende Strahlung (9) eine einfallswinkel abhängige Ab Schwächung erfährt.
41. Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Teil menge der Sensor-Pixel (8) in einem vorbestimmten Raumwinkelbereich von mindestens 0,001 sr unobskuriert ist.
42. Verwendung einer Vorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche zur Ermitt lung einer tatsächlich auf die Augenlinse eines Nutzers auftreffenden Strahlungsdosis.
43. Verwendung einer Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 42 in der interventioneilen Radiologie, Neurochirurgie, Orthopädie, Unfallchirurgie oder Herzchirurgie.
44. Schutzvorrichtung (20) zum Schutz der Augenlinse eines Nutzers vor auftreffender Strahlung aufweisend
44.1. ein Mittel (4; 21) zur Abschwächung von in einer bestimmten Auftreffrichtung auf eine Augenlinse auftreffender Strahlung (9) in einem vorbestimmten Wellenlängen bereich und
44.2. eine Vorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 41.
45. Schutzvorrichtung (20) gemäß Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) in Auftreffrichtung hinter dem Mittel (4; 21) zur Abschwächung der Strahlung (9) ange ordnet ist.
46. Schutzvorrichtung (20) gemäß einem der Ansprüche 44 bis 45 in Form einer Schutzbrille (5).
47. Schutzvorrichtung (20) gemäß Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensor- Elemente (3) jeweils an den Brillenbügeln (22) angeordnet sind.
48. Schutzvorrichtung (20) gemäß einem der Ansprüche 44 bis 47, gekennzeichnet durch eine Anzeige (23) zur Anzeige von Informationen über die erfasste Strahlung an den Nutzer.
49. Schutzvorrichtung (20) gemäß Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeige (23) derart ausgebildet ist, dass sie dem Nutzer Informationen über die Einfallswinkelvertei lung und/oder Intensität der auftreffenden Strahlung (9) anzeigt.
50. Schutzvorrichtung (20) gemäß einem der Ansprüche 48 bis 49, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeige (23) in die Halte-Einrichtung (7) integriert ist.
51. Schutzvorrichtung (20) gemäß einem der Ansprüche 48 bis 49, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeige (23) als separates Bauelement ausgebildet ist.
52. Schutzvorrichtung (20) gemäß einem der Ansprüche 44 bis 51, gekennzeichnet durch ein Mittel zur Erzeugung eines Warnsignals bei Überschreitung einer vorbestimmten Strah lungsdosis.
53. Verfahren zur Ermittlung einer auf eine Augenlinse eines Nutzers auftreffenden Strahlungs dosis dadurch gekennzeichnet, dass eine tatsächliche Strahlungsdosis hinter einer Strahlen schutzbrille erfasst oder approximiert wird.
54. Verfahren gemäß Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet, dass zur Simulation der Wirkung einer bestimmten Strahlenschutzbrille (5) eine entsprechende Schutzbrillenattrappe (6) be reitgestellt und vor einer Detektor-Einrichtung (2) angeordnet wird.
55. Verfahren gemäß Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkung einer bestimm ten Schutzbrille (5) rechnerisch berücksichtigt wird.
56. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 53 bis 55, dadurch gekennzeichnet, dass eine Be stimmung eines Einfallswinkels der Strahlung (9) durchgeführt wird.
57. Verfahren gemäß Anspruch 56, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung des Ein fallswinkels energieabhängig durchgeführt wird.
58. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 53 bis 57, dadurch gekennzeichnet, dass getrennt eine Augenlinsendosis für das linke Auge und eine Augenlinsendosis für das rechte Auge er fasst und/oder berechnet werden.
59. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 53 bis 58, dadurch gekennzeichnet, dass die ermit telte Strahlungsdosis nutzerspezifisch in einer Speichereinheit gespeichert wird.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118091730A (zh) * 2023-07-25 2024-05-28 中国测试技术研究院辐射研究所 一种具有核辐射检测功能的穿戴设备
FR3156922A1 (fr) * 2023-12-14 2025-06-20 Institut De Radioprotection Et De Surete Nucleaire Dosimètre cristallin
FR3161760A1 (fr) * 2024-04-24 2025-10-31 Noixx Monture pour lunettes de protection contre les rayonnements ionisants

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006006411A1 (de) 2006-02-09 2007-08-16 Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Anordnungen und Verfahren zur Bestimmung von Dosismessgrößen und zur Ermittlung von Energieinformation einfallender Strahlung aus Photonen oder geladenen Teilchen mit zählenden Detektoreinheiten
DE202014005506U1 (de) 2014-07-01 2014-07-21 Berthold Technologies Gmbh & Co. Kg Dosismessgerät zur Messung der Augenlinsendosis
GB201507060D0 (en) * 2015-04-24 2015-06-10 Sck Cen Personal dosimeter
US10365378B2 (en) 2016-02-29 2019-07-30 Thermo Eberline Llc Active dosimeter systems for real-time radiation dose measurements
WO2017162612A1 (en) * 2016-03-20 2017-09-28 Dosevue Nv A scanner and method for measuring a dose of ionizing radiation

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