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Dokumentenidentifikation DE102004048215A1 13.04.2006
Titel Röntgendetektorsystem
Anmelder Siemens AG, 80333 München, DE
Erfinder Schmitt, Thomas, 91301 Forchheim, DE
DE-Anmeldedatum 30.09.2004
DE-Aktenzeichen 102004048215
Offenlegungstag 13.04.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 13.04.2006
IPC-Hauptklasse G01T 1/29(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse G01T 1/02(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   G03B 42/02(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   A61B 6/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   
Zusammenfassung Es wird ein mobiles Röntgendetektorsystem (1, 10) mit einem mobilen Röntgendetektor (2, 14) und einer zumindest im Betrieb am Röntgendetektor (2, 14) angeordneten mobilen Dosismesseinrichtung (3, 17) beschrieben. Darüber hinaus werden eine Röntgeneinrichtung (41) zum Zusammenwirken mit einem solchen Röntgendetektorsystem (1, 10), ein Röntgensystem, umfassend eine solche Röntgeneinrichtung (41), und ein entsprechendes Röntgendetektorsystem (1, 10) sowie eine mobile Dosismesseinrichtung (3, 17) und ein mobiler Röntgendetektor (2, 14) zum Aufbau eines derartigen Röntgendetektorsystems (1, 10) beschrieben.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein mobiles Röntgendetektorsystem.

Bei den meisten Röntgenanlagen ist der Röntgendetektor mit anderen Komponenten der Röntgenanlage gekoppelt. So befindet sich beispielsweise bei Obertischsystemen der Röntgendetektor innerhalb eines Patientenlagerungstisches und kann dort in verschiedenen Richtungen unter der Tischoberfläche bewegt werden. Bei Einrichtungen, bei denen der Patient im Stehen geröntgt wird, befindet sich der Röntgendetektor in der Regel in oder an einem entsprechenden Wandstativ. Bei Untertischsystemen ist der Röntgendetektor an einem über dem Patientenlagerungstisch befestigten Deckenstativ aufgehängt, so dass er an einer geeigneten Stelle über dem Patientenlagerungstisch positioniert werden kann. Die Röntgenquelle ist bei diesen Systemen ebenfalls an einem geeigneten Stativ angeordnet bzw. befindet sich bei einem Untertischsystem unter dem Patientenlagerungstisch, damit die Röntgenquelle immer passend zum Röntgendetektor und zum Untersuchungsobjekt positioniert werden kann, so dass sich der aufzunehmende Bereich des Untersuchungsobjekts im Strahlengang zwischen Röntgenquelle und Röntgendetektor befindet. Darüber hinaus gibt es beispielsweise so genannte „C-Arm-Geräte", bei denen an einem Ende eines um den Patienten schwenkbaren C-förmigen Trägers eine Röntgenquelle und gegenüberliegend am anderen Ende des C-förmigen Trägers der Röntgendetektor angeordnet ist.

Neben diesen stationären Systemen gibt es aber auch mobile Röntgendetektoren. Ein klassisches Beispiel hierfür ist ein Film-Foliendetektor bzw. ein Speicherfoliendetektor. Ein derartiger mobiler Röntgendetektor hat keinerlei Verbindung zu anderen Komponenten des Röntgensystems und kann vom Bediener beliebig positioniert werden. Solche Detektoren werden beispielsweise dann verwendet, wenn es nicht oder nur schwer möglich ist, den Patienten zum Röntgengerät zu transportieren bzw. auf einen Patientenlagerungstisch umzulagern, z. B. bei intensivmedizinisch betreuten Patienten. In diesem Fall wird der mobile Röntgendetektor ggf. im Bett des Patienten an der passenden Stelle positioniert und eine an einem beweglichen Stativ befestigte Röntgenquelle mit Röntgengenerator passend zum zu untersuchenden Bereich und zum Röntgendetektor angeordnet und dann vor Ort eine Röntgenaufnahme gefertigt.

Bei allen Röntgendetektoren muss darauf geachtet werden, dass die gewünschten Aufnahmen jeweils mit einer bestimmten Dosis gemacht werden, um einerseits die Strahlenbelastung für den Patienten möglichst minimal zu halten und andererseits ein Röntgenbild mit optimaler mittlerer Schwärzung zu erhalten. In der Regel wird hierzu eine Dosisregulierungseinrichtung bzw. eine so genannte Belichtungsautomatik (AEC = Automatic Exposure Control) benutzt, welche die ankommende Dosis ermittelt und nach einer bestimmten erreichten Dosis die Röntgenstrahlung abschaltet. Dabei werden Dosismesselemente verwendet, welche die auf dem Röntgendetektor auftreffende Röntgendosisleistung messen. Durch Integration dieser Röntgendosisleistung über die Aufnahmezeit erhält man ein Signal, das zu der jeweils aufgelaufenen Dosis proportional ist. Als Dosismesseinrichtung können verschiedene Sensortypen eingesetzt werden. Üblich ist z. B. die Verwendung von Ionisationskammern. In einer Ionisationskammer wird durch die Röntgenstrahlung in einem mit beispielsweise 300.000 V geladenen Luftkondensator ein Strom erzeugt, der proportional zu der Dosisleistung ist. Solche Ionisationskammern werden klassischerweise u. a. vor einem Film-Foliendetektor angeordnet. Weitere als Dosismesselement geeignete Sensoren sind so genannte Halbleiterstrahlenempfänger. Ein solcher Halbleiterstrahlenempfänger ist nicht strahlentransparent und wird daher hinter dem Detektor eingesetzt. Alternativ können auch Photomultiplier, Elektronenvervielfacherelemente oder Photodioden eingesetzt werden, welche indirekt die Dosisleistung über die optische Helligkeit eines Bildverstärkerausgangsschirms messen.

Die Dosismesseinrichtungen sind fest in den Röntgeneinrichtungen installiert und zwar derart, dass entsprechend des Typs des Röntgendetektors und des Typs des Dosismesselements der Röntgendetektor hinter oder vor dem Dosismesselement angeordnet ist. So ist beispielsweise an einem C-Arm-Gerät die Dosismesseinrichtung an dem betreffenden Ende des C-Trägers direkt im Gehäuse des Röntgendetektors integriert. Das gleiche gilt z. B. für an Deckenstativen aufgehängte Röntgendetektoren oder Röntgenuntertischsysteme. Bei Obertischsystemen bzw. Systemen mit Wandstativ ist eine entsprechende Belichtungsautomatik, beispielsweise in Form einer so genannten „Katapultrasterlade", fest im Patientenlagerungstisch bzw. im Wandstativ eingebaut. Bei Verwendung von Film-Folien-Kassetten können diese in die Katapultrasterlade so eingeschoben werden, dass sie passend zur Dosismesseinrichtung, d. h, je nach Typ der Dosismesseinrichtung im Strahlengang unmittelbar vor oder hinter der Dosismesseinrichtung, angeordnet sind. Die Dosismesseinrichtung ist innerhalb des Tisches bzw. Stativs über Steuer- und Datenkabel mit einer Steuereinheit verbunden, in der dann das von der Dosismesseinrichtung gemessene Signal entsprechend aufintegriert wird, um die jeweils aktuell aufgelaufene Dosis zu erfassen und den Röntgenstrahler zum richtigen Zeitpunkt auszuschalten.

Bei Verwendung von mobilen Detektoren können diese Belichtungsautomatiken nicht verwendet werden. Daher müssen solche Aufnahmen in Form einer so genannten „freien Belichtung" durchgeführt werden. Hierbei muss der Bediener zuvor ausrechnen, nach welcher Bestrahlungszeit die richtige Dosis in etwa erreicht ist und muss dann dafür sorgen, dass der Röntgenstrahler entsprechend zeitgesteuert ausgeschaltet wird. Zur Berechnung bzw. Abschätzung der korrekten Belichtungszeit ist eine große Erfahrung des Bedieners erforderlich. Daher kommt es bei solchen freien Belichtungen häufig zu Fehlbelichtungen, so dass Aufnahmen wiederholt werden müssen. Dies führt zu einer höheren Strahlenbelastung der Patienten und zu unnötigem Materialverbrauch.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein mobiles Röntgendetektorsystem zu schaffen, mit dem dieses Problem vermieden wird.

Diese Aufgabe wird durch ein mobiles Röntgendetektorsystem gemäß Patentanspruch 1, eine Röntgeneinrichtung gemäß Patentanspruch 13 bzw. ein Röntgensystem gemäß Patentanspruch 14 sowie durch eine mobile Dosismesseinrichtung gemäß Patentanspruch 15 und einen mobilen Röntgendetektor gemäß Patentanspruch 18 gelöst.

Erfindungsgemäß weist das mobile Röntgendetektorsystem neben einem mobilen Röntgendetektor auch eine zumindest im Betrieb am Röntgendetektor angeordnete mobile Dosismesseinrichtung auf. Diese Dosismesseinrichtung kann mit dem Röntgendetektor zu einer festen Einheit verbunden sein, d. h. dass die Dosismesseinrichtung und der Röntgendetektor in einem gemeinsamen Gehäuse integriert sind. Alternativ kann die Dosismesseinrichtung aber auch lösbar mit dem Röntgendetektor gekoppelt sein.

Vorteilhafterweise weist das Röntgendetektorsystem eine Schnittstelle zur drahtlosen Datenkommunikation mit einer Steuereinheit auf. Über die Datenkommunikationsschnittstelle können dann die Dosisleistungswerte an die Steuereinheit übertragen werden, welche die Werte zur Ermittlung der aktuellen Dosis aufintegriert. Ebenso könnte aber auch in der mobilen Dosismesseinrichtung bereits eine Kontrolleinheit integriert sein, welche dort die Integration durchführt, so dass direkt die Dosiswerte bzw. bei Erreichen eines vorgegebenen Dosis-Grenzwerts ein entsprechendes Signal an die Steuereinheit gesendet wird.

Ebenso weist das Röntgendetektorsystem vorteilhafterweise eine integrierte Energieversorgungseinrichtung auf.

Alternativ zu einer drahtlosen Schnittstelle und/oder internen Energieversorgungseinrichtung wäre in manchen Fällen auch eine relativ flexible Kabelverbindung zur Datenkommunikation und/oder Energieversorgung praktikabel.

Sofern die Dosismesseinrichtung lösbar mit dem Röntgendetektor gekoppelt ist, kann die Schnittstelle bzw. die Energieversorgungseinrichtung sowohl Teil der Dosismesseinrichtung als auch Teil des Röntgendetektors sein, sofern der verwendete Röntgendetektortyp überhaupt eine Datenkommunikationsschnittstelle und eine Energieversorgungseinrichtung benötigt. Die Kupplungseinrichtung zum Verkoppeln der Dosismesseinrichtung mit dem Röntgendetektor kann dann entsprechende Kontakte aufweisen, so dass beide Komponenten auf ein und dieselbe Datenkommunikationsschnittstelle bzw. Energieversorgungseinrichtung zugreifen können. Grundsätzlich ist es auch möglich, dass die Dosismesseinrichtung und der Röntgendetektor – soweit benötigt – eigene Datenkommunikationsschnittstellen und Energieversorgungseinrichtungen aufweisen.

Die Energieversorgungseinrichtung umfasst besonders bevorzugt einen Akkumulator. Vorzugsweise weist das Röntgendetektorsystem dabei eine Schnittstelle zum Anschluss des Akkumulators an eine externe Spannungsversorgung auf. Sofern es sich um ein Röntgendetektorsystem mit einem Röntgendetektor und einer lösbar damit gekoppelten Dosismesseinrichtung handelt, befindet sich diese Schnittstelle vorteilhafterweise in der Komponente, welche auch mit dem Akkumulator bestückt ist. Vorzugsweise ist die Schnittstelle zur Spannungsversorgung außenseitig an einem Gehäuse des Röntgendetektorsystems bzw. der betreffenden Komponente (Dosismesseinrichtung und/oder Röntgendetektor) angeordnet, so dass das Röntgendetektorsystem bzw. die betreffende Komponente einfach in den Zeiten, in denen es (sie) nicht benötigt wird, in eine Ladestation eingesteckt werden kann, um den Akkumulator wieder aufzuladen.

Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die mobile Dosismesseinrichtung ein Gehäuse mit einem Einschubfach für einen Röntgendetektor auf. Das Einschubfach kann beispielsweise so ausgebildet sein, dass eine herkömmliche Detektorkassette mit einem Film-Foliensystem bzw. Speicherfoliensystem eingeschoben werden kann.

Die Dosismesseinrichtung kann auf verschiedene Weise aufgebaut sein. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist sie eine Anzahl von Ionisationskammern auf. Beispielsweise kann eine einzelne Ionisationskammer verwendet werden, welche sich über einen Teil oder über die gesamte Fläche des Detektors erstreckt. Besonders bevorzugt ist die Dosismesseinrichtung aber strukturiert aufgebaut, um die Dosisleistung in unterschiedlichen räumlichen Bereichen separat zu messen. Beispielsweise können drei Ionisationskammern verwendet werden, welche in der Messebene in einem auf der Spitze stehenden Dreieck zueinander angeordnet sind. Hiermit können exakt die Dosisleistungen in den Eckbereichen des Dreiecks getrennt voneinander vermessen werden. So können z. B. bei Aufnahmen. der Lunge die Dosisleistungen in den oberen Bereichen der beiden Lungenflügel sowie im mittleren und unteren Bereich separat bestimmt werden, so dass die Dosis bei einer Aufnahme genau an den Typ bzw. Zweck der jeweiligen Aufnahme angepasst werden kann. Bei Verwendung einer Ionisationskammer befindet sich diese vorzugsweise vor dem Röntgendetektor.

Bei einem alternativen bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Dosismesseinrichtung eine Anzahl von Dosismesselementen mit röntgensensitiven Halbleitersensoren auf. Auch hier reicht es im einfachsten Fall aus, ein Dosismesselement zu verwenden. Bevorzugt werden aber auch hierbei mehrere Dosismesselemente zum Aufbau einer strukturierten Dosismesseinrichtung genutzt.

Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel wird für das Röntgendetektorsystem ein digitaler Röntgendetektor verwendet. In einem solchen Detektor wird das von der Röntgenstrahlung erzeugte Bild nicht auf einem Film oder einer Speicherfolie aufgenommen, sondern es wird direkt ein digitales Bild erzeugt, welches elektronisch ausgelesen und weiterverarbeitet werden kann. Da die digitalen Daten ohnehin über eine Datenkommunikationsschnittstelle an eine Steuereinheit bzw. eine Bilddatenerfassungseinheit übertragen werden müssen, muss ein solcher mobiler Röntgendetektor eine geeignete Datenkommunikationsschnittstelle aufweisen. Ebenso benötigt ein solcher Röntgendetektor eine Spannungsversorgung, so dass bei einem mobilen digitalen Röntgendetektor auch die Energieversorgungseinheit bereits vorhanden ist. Daher bietet es sich an, zur Schaffung eines erfindungsgemäßen mobilen Röntgendetektorsystems die Dosismesseinrichtung unmittelbar mit dem Röntgendetektor in ein Gehäuse fest zu integrieren und die Energieversorgungseinrichtung und die Datenkommunikationsschnittstelle für beide Komponenten zu verwenden.

Ein Beispiel für einen digitalen Röntgendetektor sind die seit einigen Jahren bekannten, relativ neuartigen Festkörperdetektoren, die sich derzeit in der Markteinführung befinden. Diese Röntgendetektoren basieren in der Regel auf so genannten aktiven Auslesematrizen, z. B. aus amorphem Silizium (a-Si).

Bei einer Variante werden die die Bildinformationen enthaltenen Röntgenstrahlen zunächst in einem Röntgenkonverter in Licht umgewandelt. Hierzu wird beispielsweise ein Röntgenkonverter aus einem lumineszierenden Material, z. B. einem Szintillator wie Cäsiumjodid (CsI) oder einem Phosphor verwendet. Alternativ kann ein Röntgenkonverter – beispielsweise auf der Basis von Selen – eingesetzt werden, der aus der Röntgenstrahlung direkt elektrische Ladung, beispielsweise Elektronen und/oder Löcher, generiert. Hinter dem Röntgenkonverter befindet sich ein Bildaufnehmer zur ortsaufgelösten Messung des durch die Röntgenstrahlung im Röntgenkonverter erzeugten Lichts oder der elektrischen Ladung. Dieser Bildaufnehmer besteht vorteilhafterweise aus einer Auslesematrix mit einzelnen Matrixelementen. Sofern der Röntgenkonverter die Röntgenstrahlen in Licht umwandelt, können die einzelnen Matrixelemente beispielsweise als Photodioden ausgebildet sein, in denen das Licht in elektrische Ladung umgewandelt und in den Matrixelementen gespeichert wird. Sofern der Röntgenkonverter die Röntgenstrahlung direkt in elektrische Ladung umwandelt, können die Matrixelemente z. B. auf Basis von amorphem Silizium aufgebaut sein, wobei die Matrixelemente als Elektroden ausgebildet sind, auf denen elektrische Ladung gespeichert wird. Die in der aktiven Auslesematrix gespeicherte Ladung kann anschließend über ein aktives Schaltelement mit einer dezidierten Elektronik ausgelesen analog/digital behandelt und vom Bildsystem weiterverarbeitet werden. Andere hier einsetzbare Technologien, die letztlich digitale Röntgenbilder liefern, basieren auf CCDs (Charge Coupled Devices), APS (Active Pixel Sensor) oder CMOS-Chips, bei denen es sich ebenfalls um bestimmte Formen von Bildaufnehmern handelt, die jeweils hinter einem passenden Röntgenkonverter angeordnet sind.

Die Dosismesseinrichtung kann dabei im Röntgendetektor bevorzugt derart integriert sein, dass sie in Röntgenstrahhrichtung hinter dem Röntgenkonverter angeordnet ist. Ein genaueres Ausführungsbeispiel hierzu wird später erläutert.

Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist dafür gesorgt, dass die Dosismesseinrichtung in Röntgenstrahlrichtung hinter dem Röntgendetektor angeordnet ist, sofern dies der Typ der Dosismesseinrichtung zulässt. Dies hat den Vorteil, dass die Dosismesseinrichtung nicht das Röntgenbild beeinflusst bzw. zu Artefakten führt. Bei einem Aufbau eines Röntgendetektorsystems wie oben beschrieben, mit einem Röntgenkonverter und einem dahinter angeordneten Bildaufnehmer und einer in diesen Röntgendetektor integrierten Dosismesseinrichtung, bedeutet dies, dass die Dosismesseinrichtung nicht nur in Röntgenstrahlrichtung hinter dem Röntgenkonverter, sondern auch hinter dem Bildaufnehmer angeordnet ist.

Ein erfindungsgemäßes Röntgendetektorsystem ist in Verbindung mit verschiedensten Röntgenanlagen verwendbar. Hierzu muss die Röntgeneinrichtung lediglich neben einer Röntgenquelle, einem Röntgengenerator und den anderen üblichen Komponenten eine zum Röntgendetektorsystem passende Datenkommunikationsschnittstelle zum Empfang von Dosisdaten bzw. Dosisleistungsdaten von dem betreffenden Röntgendetektorsystem aufweisen, um so gemeinsam mit dem erfindungsgemäßen Röntgendetektorsystem ein leistungsfähiges, sehr flexibles Röntgensystem zu bilden. Sofern zur Datenübertragung normierte Schnittstellen verwendet werden, können auch mehrere Röntgendetektorsysteme mit einer Röntgeneinrichtung genutzt werden. Ebenso können dann die Röntgendetektorsysteme verschiedener Röntgeneinrichtungen untereinander getauscht werden.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Hinweis auf die beigefügten Figuren noch einmal näher erläutert. Es zeigen:

1 einen schematischen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen mobilen Röntgendetektorsystems,

2 einen perspektivischen Teilschnitt durch eine auf einer aktiven Matrix angeordnete Röntgenkonverterschicht mit vergrößerter Darstellung eines Photodioden-Matrixelements mit einem zugehörigen Schaltelement,

3 einen schematischen Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen mobilen Röntgendetektorsystems mit einem gemäß 2 aufgebauten Röntgendetektor und

4 eine schematische Anordnung der Komponenten einer Röntgeneinrichtung mit einem mobilen Röntgendetektorsystem gemäß 3.

Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um ein mobiles Röntgendetektorsystem 1, bestehend aus einer mobilen Dosismesseinrichtung 3 mit einem Gehäuse 4, in das im Betrieb ein mobiler Röntgendetektor 2 eingesetzt wird.

Hierzu weist die Dosismesseinrichtung 3 ein Gehäuse 4 mit einem Einschubfach 9 auf, in welches als Röntgendetektor 2 beispielsweise eine übliche Film-Folien-Kassette in einer Einschubrichtung E eingeschoben und in einer Auszugsrichtung A wieder herausgezogen werden kann. An einer Seite parallel zum Einschubfach 9 sind in einer Ebene mehrere Ionisationskammern 3i angeordnet, welche als Dosismesselemente dienen. Diese Ionisationskammern 3i können beispielsweise in der bereits oben beschriebenen Dreiecksform zueinander angeordnet sein. Im Betrieb wird das durch die Dosismesseinrichtung 3 und den darin eingeschobenen Röntgendetektor 2 gebildete mobile Röntgendetektorsystem 1 so positioniert, dass sich die Ionisationskammern 3i in Röntgenstrahlrichtung R vor dem Röntgendetektor 2 befinden.

Die Ionisationskammern 3i sind über eine Schnittstelle 8 mit einer Energieversorgungseinrichtung 5 mit einem Akkumulator 5a verbunden und werden hierüber mit der notwendigen Spannung versorgt. Die Energieversorgungseinrichtung 5 weist eine außen am Gehäuse 4 der Dosismesseinrichtung 3 angeordnete Lade-Schnittstelle 6 auf, über welche der Akkumulator 5a aufgeladen wird, wenn die Dosismesseinrichtung 3 in Pausenzeiten in eine Ladestation (nicht dargestellt) eingesteckt wird.

Außerdem ist die Schnittstelle 8 der Ionisationskammern 3i mit einer Datenkommunikationsschnittstelle 7 verbunden, welche die von den Ionisationskammern 3i gemessenen Dosisleistungs-Signale in geeigneter Form drahtlos an eine Steuereinheit der Röntgenanlage überträgt. Diese Datenkommunikationsschnittstelle 7 kann beispielsweise geeignete Verstärker zur Verstärkung der von den Ionisationskammern 3i gemessenen Signale und/oder gegebenenfalls auch einen Analog/Digitalwandler aufweisen, um die Daten in digitaler Form zu übertragen. Diese Komponenten können aber auch bereits in der Schnittstelle 8 der Ionisationskammer 3i vorhanden sein.

Vorzugsweise handelt es sich bei der Datenkommunikationsschnittstelle um eine Funkschnittstelle. Es kann hierbei ein bereits bekannter Standard wie Bluetooth, W-LAN, DECT oder dergleichen verwendet werden. Ebenso kann es sich bei dieser drahtlosen Kommunikationsschnittstelle aber auch um eine Infrarotschnittstelle oder Ultraschallschnittstelle handeln. Jedoch ist eine Funkschnittstelle wegen der nicht benötigten Sichtverbindung und der in der Regel besseren Übertragungsqualität sowie größeren Reichweite bevorzugt.

Optional kann die Dosismesseinrichtung 3, beispielsweise innerhalb des Einschubfachs 9, eine Schnittstelle 9s zur Ankoppelung eines mobilen Röntgendetektors 2 aufweisen, falls dieser ebenfalls eine Spannungsversorgung und/oder eine Datenkommunikationsschnittstelle benötigt. Es kann dann eine Ankoppelung des Detektors 2 über diese Schnittstelle 9s an die Energieversorgungseinrichtung 5 und die Datenkommunikationsschnittstelle 7 der Dosismesseinrichtung 3 erfolgen und so eine gemeinsame Nutzung dieser Komponenten 5, 7 realisiert werden. In diesem Fall weist der Detektor 2 eine zur Schnittstelle 9s passende Schnittstelle 2s auf, so dass vorzugsweise automatisch eine Kontaktierung zwischen diesen Schnittstellen sichergestellt ist, sobald der Detektor 2 in Einschubrichtung E in das Einschubfach 9 eingeschoben wird. Ein Beispiel für einen Röntgendetektor, welcher in dieser Weise ausgebildet sein kann, ist ein digitaler Röntgendetektor, z. B. ein Festkörperdetektor.

2 zeigt schematisch einen typischen Aufbau eines Festkörperdetektors 14. Dieser Festkörperdetektor 14 weist zunächst in Röntgenstrahlrichtung R an vorderster Position eine bildwirksame Röntgenkonversionsschicht, beispielsweise aus Cäsiumjodid, auf. In diesem Röntgenkonverter 12 wird die ankommende Röntgenstrahlung in Licht umgewandelt. Dieses Licht wird von einer sich unmittelbar hinter dem Röntgenkonverter 12 befindenden, beispielsweise auf Basis von amorphem Silizium aufgebauten aktiven Auslesematrix 13, dem eigentlichen Bildaufnehmer 13, detektiert und in elektrische Ladung umgewandelt. Hierzu weist die Matrix 13 mehrere Fotodiodenelemente 27 auf, die jeweils über ein aktives Schaltelement 28, beispielsweise einen integrierten Transistor oder eine Diode, ausgelesen werden können. Die Ansteuerung erfolgt hierbei i. d. R. über einen Zeilentreiber, welcher hier durch den Pfeil 29 dargestellt wird. Das Auslesen erfolgt spaltenweise in Pfeilrichtung 30, wobei die ausgehenden Signale geeigneten Verstärkern, Multiplexern und ADCs zugeführt werden. Es handelt sich hierbei um einen üblichen Festkörperdetektoraufbau, so dass die Einzelheiten bezüglich des Aufbaus sowie der Ansteuerung und des Auslösemechanismus dem Fachmann bekannt sind und nicht weiter erläutert werden müssen.

Bei Verwendung eines beispielsweise in der vorbeschriebenen Form aufgebauten digitalen Detektors, der eine Spannungsversorgungseinheit und eine Datenkommunikationsschnittstelle zur Übergabe der digitalen Daten benötigt, kann das in 1 dargestellte Konstruktionsprinzip auch umgekehrt realisiert sein. D. h. es kann beispielsweise der Festkörperdetektor in einem Gehäuse mit einer Spannungsversorgungseinheit und einer Datenkommunikationsschnittstelle integriert sein und dieses Gehäuse weist beispielsweise Einschub- oder Einlegefächer oder sonstige Kupplungseinrichtungen auf, um die Dosismesseinrichtung mit dem Detektor zu verkoppeln.

3 zeigt ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel, bei dem ein digitaler Röntgendetektor 14 unmittelbar mit einer Dosismesseinrichtung 17 sehr kompakt in einem gemeinsamen Gehäuse 11 unter Bildung eines mobilen Röntgendetektorsystems 10 aufgebaut ist.

Die Röntgenkonverterschicht 12 sowie die aktive Auslesematrix 13 (vgl. 2) befinden sich hier in einem Gehäuse 11, in dem rückseitig ein Elektronik-Board 16 untergebracht ist, welches die notwendige Elektronik wie Verstärker, Multiplexer, ADCs etc. zum Auslesen der aktiven Matrix 13 enthält. Das Elektronik-Board 16 und die aktive Matrix 13 sind durch Signalleitungen 15 miteinander verbunden. Die Spannungsversorgung erfolgt über eine Spannungsversorgungsleitung 19 zu einer in dem Gehäuse 11 integrierten Energieversorgungseinrichtung 25, welche einen Akkumulator 25a aufweist. Über eine Lade-Schnittstelle 26 kann dieser Akkumulator 25a in einer Ladestation (nicht dargestellt) aufgeladen werden. Die Auslesung der Bilddaten und die Übermittlung von Steuerbefehlen erfolgt über eine Steuer- und Bilddatenleitung 21 zu einer Datenkommunikationsschnittstelle 24, hier einer Funkschnittstelle 24, welche die Daten und Steuerbefehle drahtlos zu einer entsprechenden Datenkommunikationsschnittstelle einer Steuereinheit der Röntgenanlage übermittelt bzw. von dort entsprechende Steuerbefehle empfängt.

Zwischen der aktiven Auslesematrix 13 und dem Elektronik-Board 16 befindet sich die Röntgendosismesseinrichtung 17 mit mehreren, ebenfalls matrixförmig angeordneten Dosismesselementen 18 aus einem röntgensensitiven Material. Im vorliegenden Fall handelt es sich beispielsweise um eine matrixförmige Anordnung von 20 × 20 aktiven Dosiselementen 18.

Der durch das bildgebende System, d. h. den durch den Röntgenkonverter 12 und den Bildaufnehmer 13 gebildeten Röntgendetektor 14 hindurchgehende Röntgenstrahlenanteil gelangt auf diese Röntgendosismesseinrichtung 17. Bei Verwendung von üblichen Materialien für die Röntgenkonversionsschicht und den Bildaufnehmer ist der durch den Röntgendetektor 14 hindurchtretende Röntgenstrahlenanteil ausreichend groß für eine Dosismessung. Beispielsweise liegt die Absorption in CsI-basierten Konversionsschichten bei einer Strahlenqualität von 70 KV und 21 mm Aluminiumfilterung bei etwa 70%. Bei selenbasierten Konversionsschichten liegt bei den gleichen Daten die Absorption bei nur 45%. Zugrunde gelegt werden bei diesen Beispielswerten jeweils typische Schichten der betreffenden Materialien. Bei höheren Röhrenspannungen wie beispielsweise 120 KV für Thoraxuntersuchungen ist die Absorptionswahrscheinlichkeit noch geringer. Ein erheblicher Teil der Röntgenstrahlung kann folglich auch hinter dem Röntgenkonverter detektiert werden. Das gleiche gilt für die üblichen Bildaufnehmermaterialien, d. h. auch der Bildaufnehmer ist – insbesondere bei einer Verwendung einer aktiven Matrix – für die Röntgenstrahlung noch durchlässig genug. Es ist lediglich bei der Berechnung der Dosis aus den Messwerten der Dosismesseinrichtung die abschirmende Wirkung des Röntgendetektors 14 zu berücksichtigen.

In den einzelnen Dosismesseelementen 18 wird jeweils die ankommende Röntgendosisleistung gemessen. Die einzelnen Dosiselemente 18 können hierbei beliebig angeordnet sein. Beispielsweise ist außer einer matrixförmigen Anordnung auch eine schachbrettartige oder wabenförmige Anordnung möglich. Vorzugsweise ist diese Anordnung flächendeckend. Je nach Notwendigkeit können die einzelnen Dosismesselemente 18 auch in beliebiger Anordnung aktiviert, d. h. für eine Dosismessung herangezogen werden. Somit kann die Dosismesseinrichtung 12 auf das in der jeweiligen Messung zu untersuchende Organ ideal abgestimmt werden.

Die Spannungsversorgung der Dosismesselemente 18 erfolgt über eine Spannungsversorgungsleitung 20, welche ebenfalls zu der in dem gemeinsamen Gehäuse 11 angeordneten Spannungsversorgungseinheit 25 führt. Die Ausleseelektronik für die Dosismesselemente 18 befindet sich wiederum auf dem Elektronik-Board 16, welches über eine Datenleitung 23 mit der Dosismesseinrichtung 17 verbunden ist. Alternativ kann die Ausleseelektronik für die Dosismesselemente 18 aber auch auf einem separaten Board im Gehäuse 11 integriert sein. Die Ansteuerung der Dosismesselemente 18 kann beispielsweise über eine Steuerleitung 22 erfolgen, die wiederum zu der Datenkommunikationsschnittstelle 24 führt, welche die Steuerbefehle über Funk von einer Systemsteuereinheit der Röntgenanlage empfängt. Die ausgelesenen Dosisleistungsdaten können wiederum über die Steuerleitung 21 zur drahtlosen Kommunikationsschnittstelle 24 und von dort über Funk an die Steuerungseinheit der Röntgenanlage übertragen werden.

4 zeigt die Verwendung dieses mobilen Röntgendetektorsystems 10 mit einer üblichen Röntgeneinrichtung 41. Die Röntgeneinrichtung 41 weist einen an einem (nicht dargestellten) Strahlerstativ befestigten Röntgenstrahler 31 und einen Röntgengenerator 32 auf. Der Röntgendetektor 10 ist erfindungsgemäß mobil und frei positionierbar. Die Positionierung des Röntgendetektors 10 erfolgt so, dass sich das Untersuchungsobjekt O, beispielsweise ein bestimmter Körperteil eines Patienten, zwischen den Röntgendetektor 10 und dem Röntgenstrahler 31 befindet. Zur Reduzierung von Streustrahlen kann vor den Röntgendetektor, d. h. zwischen dem Untersuchungsobjekt O und dem Röntgendetektorsystem 10, noch ein Streustrahlenraster (nicht dargestellt) angeordnet sein. Ein solches Streustrahlenraster kann auch in dem mobilen Röntgendetektor bzw. dem mobilen Röntgendetektorsystem 10 integriert sein.

Angesteuert wird das gesamte Röntgensystem von einer Systemsteuereinheit 35, welche hier im Röntgengenerator 32 integriert ist und über einen Bildrechner 37 mit Monitor 40, Tastatur 38 und Maus 39 in üblicher Weise bedient wird. Von dem Röntgengenerator 32 aus wird der Röntgenstrahler 31 über eine Spannungsversorgungsleitung mit der nötigen Hochspannung versorgt. Die Ansteuerung des Röntgenstrahlers 31 durch die Systemsteuereinheit 35 erfolgt über eine Steuerleitung. Die Steuerleitung und die Hochspannungsversorgungsleitung sind hier nur schematisch in Form einer gemeinsamen Spannungsversorgungs- und Steuerleitung 33 dargestellt.

Innerhalb der Systemsteuereinheit 35 befindet sich eine Dosisregulierungseinheit 34, welche in Form von Software auf eine Rechnereinheit der Systemsteuereinheit 35 implementiert sein kann. Dieser Dosisregulierungseinheit 34 werden die in der Dosismesseinrichtung 17 des Röntgendetektorsystems 10 gemessenen Dosisleistungswerte zugeführt. Die Dosisregulierungseinheit 34 kann dann anhand der gemessenen Dosisleistung die aktuelle Dosis ermitteln und bei Erreichen der gewünschten Dosis den Röntgenstrahler 31 abschalten.

Die Übermittlung der von der Dosismesseinrichtung 17 gemessenen Dosisleistungswerte erfolgt dabei über die drahtlose Schnittstelle 24 des mobilen Röntgendetektorsystems 10 zu einer passenden drahtlosen Schnittstelle 36, welche in der Systemsteuereinheit 35 integriert ist. Alternativ kann diese drahtlose Schnittstelle 36 auch als separates Gerät vorhanden sein, welches über ein Kabel an die Systemsteuereinheit 35 angeschlossen ist.

Über diese drahtlose Schnittstelle 36 wird auch die Dosismesseinrichtung 17 angesteuert. Ebenso können über diese drahtlose Schnittstelle 36 auch die Bilddaten an den Bildrechner 37 übermittelt werden. Mithilfe dieses Bildrechners 37 können dann die Bilder beispielsweise auf dem Monitor in gewünschter Weise dargestellt, weiterbearbeitet oder gespeichert bzw. an andere Rechner des Bildinformationssystems weitergeleitet werden.

Wie 4 zeigt, ist ein solches erfindungsgemäßes Röntgendetektorsystem auch mit herkömmlichen Röntgeneinrichtungen verwendbar. Es ist lediglich erforderlich, dass eine entsprechende drahtlose Schnittstelle 36 nachgerüstet wird, um mit der drahtlosen Datenkommunikationsschnittstelle 24 in dem mobilen Röntgendetektorsystem 10 kommunizieren zu können.

In 4 wurde das mobile Röntgendetektorsystem 10 gemäß 3 lediglich als ein Beispiel verwendet. Grundsätzlich kann das Röntgendetektorsystem 10 aber auch durch ein beliebiges anderes erfindungsgemäßes Röntgendetektorsystem, insbesondere durch ein Röntgendetektorsystem 1 gemäß 1, ersetzt werden.

Sofern ein solches mobiles Röntgendetektorsystem 1 mit einem klassischen Film-Folien-Detektor oder Speicherfolien-Detektor verwendet wird, ist es jedoch nicht erforderlich, Bilddaten über die drahtlose Schnittstelle zu übertragen. In diesem Fall wird die drahtlose Datenkommunikationsschnittstelle lediglich zur Ansteuerung der Dosismesseinrichtung 3 genutzt. Nach Fertigung der Röntgenaufnahme wird dann die Detektor-Kassette 2, beispielsweise wie in 1 dargestellt, aus der mobilen Dosismesseinrichtung 3 entnommen und in üblicher Weise der Film entwickelt bzw. die Speicherfolie ausgelesen und die Bilddaten weiterverarbeitet.

Es wird noch einmal ausdrücklich darauf hingewiesen, dass es sich bei dem in den Figuren dargestellten Aufbau nur um ein Ausführungsbeispiel handelt und dass es im Ermessen des Fachmanns steht, einzelne Merkmale zu variieren und insbesondere auch unterschiedliche Kombinationen der genannten Merkmale zu nutzen, um den erfindungsgemäßen Röntgendetektor genau an den jeweiligen Einsatzzweck anzupassen.


Anspruch[de]
  1. Mobiles Röntgendetektorsystem (1, 10) umfassend einen mobilen Röntgendetektor (2, 14) und eine zumindest im Betrieb am Röntgendetektor (2, 14) angeordnete mobile Dosismesseinrichtung (3, 17).
  2. Röntgendetektorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosismesseinrichtung (17) mit dem Röntgendetektor (14) zu einer festen Einheit verbunden ist.
  3. Röntgendetektorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosismesseinrichtung (3) lösbar mit dem Röntgendetektor (2) gekoppelt ist.
  4. Röntgendetektorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Schnittstelle (7, 24) zur drahtlosen Datenkommunikation mit einer Steuereinheit (35).
  5. Röntgendetektorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine integrierte Energieversorgungseinheit (5, 25).
  6. Röntgendetektorsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgungseinheit (5, 25) einen Akkumulator (5a, 25a) umfasst und dass das Röntgendetektorsystem (2, 14) eine Lade-Schnittstelle (6, 26) zum Anschluss des Akkumulators (5a, 25a) an eine externe Spannungsversorgung aufweist.
  7. Röntgendetektorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosismesseinrichtung (3) ein Gehäuse (4) mit einem Einschubfach (9) für einen Röntgendetektor (2) aufweist.
  8. Röntgendetektorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch einen digitalen Röntgendetektor (14).
  9. Röntgendetektorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Röntgendetektor (14) einen Röntgenkonverter (12) zur Umwandlung der Röntgenstrahlung in Licht oder elektrische Ladung und einen dahinter angeordneten Bildaufnehmer (13) zur ortsaufgelösten Messung des durch die Röntgenstrahlung im Röntgenkonverter (12) erzeugten Lichts oder der elektrischen Ladung aufweist und dass die Dosismesseinrichtung (17) im Röntgendetektor (10) integriert ist und in Röntgenstrahlrichtung (R) hinter dem Röntgenkonverter (12) angeordnet ist.
  10. Röntgendetektorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosismesseinrichtung (17) in Röntgenstrahlrichtung (R) hinter dem Röntgendetektor (14) angeordnet ist.
  11. Röntgendetektorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosismesseinrichtung (3) eine Anzahl von Ionisationskammern (3i) umfasst.
  12. Röntgendetektorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosismesseinrichtung (17) eine Anzahl von Dosismesselementen (18) mit röntgensensitiven Halbleitersensoren aufweist.
  13. Röntgeneinrichtung (41) mit einer Röntgenquelle (31), einem Röntgengenerator (32), und einer Schnittstelle (36) zum Empfang von Dosisdaten bzw. Dosisleistungsdaten von einem Röntgendetektorsystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
  14. Röntgensystem (41) mit einer Röntgeneinrichtung (41) nach Anspruch 13 und mit einem Röntgendetektorsystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
  15. Mobile Dosismesseinrichtung (4) für ein Röntgendetektorsystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, mit einer Kupplungseinrichtung (9) zur Verbindung mit einem Röntgendetektor (2).
  16. Dosismesseinrichtung nach Anspruch 15, geknn– zeichnet durch eine Schnittstelle (7) zur drahtlosen Datenkommunikation mit einer Steuereinheit (35).
  17. Dosismesseinrichtung nach Anspruch 15 oder 16, gekennzeichnet durch eine integrierte Energieversorgungseinrichtung (5).
  18. Mobiler Röntgendetektor (2) für ein Röntgendetektorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, mit einer Kupplungseinrichtung zur Verbindung mit einer mobilen Dosismesseinrichtung (4) nach Anspruch 15.
  19. Röntgendetektor nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch eine Schnittstelle zur drahtlosen Datenkommunikation mit einer Steuereinheit.
  20. Röntgendetektor nach Anspruch 18 oder 19, gekennzeichnet durch eine integrierte Energieversorgungseinheit.
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen






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