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Anordnung zum Herstellen von Röntgenbildern durch
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Computer-Radiographie Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung
zum Herstellen von Röntgenbildern durch Computer-Radiographie, bei der ein Laser
zur Abtastung der photostimulierten Lumineszenz einer Speicherplatte vorgesehen
ist, der eine Lesezeile zugeordnet ist und deren Lichtsignale in elektrische Signale
umgewandelt und einem Bildprozessor zugeführt werden.
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Bei der digitalen Computer-Radiographie wird bekanntlich das Bild
einer Röntgendurchstrahlung auf einer sogenannten Speicherplatte gespeichert, von
einem Bildleser in digitale elektrische Signale umgewandelt und auf einem Bildschirm
sichtbar gemacht. In der Speicherplatte werden die Röntgenstrahlen umgewandelt in
elektrische Ladungen. Zu diesem Zweck enthält sie einen Speicherleuchtstoff, insbesondere
Leuchtphosphor, der in einem organischen Binder eingegossen und auf einen durchsichtigen
Träger, im allgemeinen eine Folie, aufgebracht ist. Der Bildleser wandelt das flächenhafte
Muster verschiedener Röntgenintensitäten um in entsprechende elektrische Signale,
die über einen Analog-Digital-Wandler einem Bildaufbaurechner IP (image processor)
zugeführt werden. Nach der Umwandlung in analoge Signale kann das Bild auf dem Bildschirm
sichtbar gemacht werden.
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Angeregt durch energiereiche Strahlen, insbesondere einen Laser, wird
die Speicherplatte abgetastet und die photostimulierte Lumineszenz punktweise nacheinander
jeweils
mit Hilfe eines Lichtleiters einem gemeinsamen Photomultiplier zugeführt, der als
Vorverstärker wirkt.
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Der Laserstrahl wird mit Hilfe einer Linse auf der Speicherplatte
fokussiert und mit Hilfe eines Drehspiegels über die Zeile abgelenkt. Die Speicherplatte
wird stufenweise relativ zum Fächer des Laserstrahls verschoben, so daß das gesamte
Bild zeilenweise vom Laserstrahl abgetastet wird (Radiology, Band 148, Sept. 1983,
Seiten 833 bis 838).
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Zur Aufnahme der photostimulierten Lumineszenz kann auch eine Lesezeile
vorgesehen sein, die beispielsweise aus einem stabförmigen Glasfiber-Array bestehen
kann, das die Lichtsignale über einen gemeinsamen Lichtleiter dem Photomultiplier
zuführt. Der Lichtleiter ist so geformt, daß die Lichtsignale nach mehrfacher Reflexion
an der Oberfläche des Lichtleiters den Eingang des Photomultipliers erreichen (DE-OS
29 51 501).
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Die Verwendung von Lichtleitern zur Uberführung der Lichtsignale von
der Speicherplatte zum Photomultiplier bringt jedoch entsprechende Verluste. Ferner
entsteht ein Problem der Anpassung dadurch, daß der Lesezeile eine lineare Anordnung
von Bildpunkten zugeordnet ist, die nacheinander abgetastet werden. Die in der räumlich
linear langgestreckten Anordnung nacheinander anfallenden Lichtsignale müssen nun
dem Eingang eines Photomultipliers zuführen, der im allgemeinen im wesentlichen
scheibenförmig gestaltet ist. Eine direkte Ankopplung der Lichtsignale an den Photomultiplier
ist somit nicht möglich. Außerdem bestehen im allgemeinen wesentliche Unterschiede
in der Leuchtstärke der gespeicherten Information innerhalb der Speicherplatte,
die bis zu drei oder vier Zehnerpotenzen betragen kann. Diese Spannweite (dynamic
range) in der Leuchtstärke kann ein
Photomultiplier ohne Regelung
im allgemeinen nicht verarbeiten. Die Regelung eines Photomultipliers ist jedoch
verhältnismäßig schwierig und erfordert einen entsprechend großen Aufwand.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die bekannte Anordnung
zum Herstellen von Röntgenbildern durch digitale Computer-Radiographie zu vereinfachen
und zu verbessern, insbesondere soll die Empfindlichkeit der Anordnung durch direkte
Umwandlung des von der Speicherplatte abgegebenen Blaulichtes in elektrische Signale
erhöht werden.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß Materialien verfügbar
sind, die eine direkte Umwandlung der Blaustrahlung ermöglichen und sie besteht
darin, daß die Lesezeile zur direkten Umwandlung der photostimulierten Lumineszenz
der Speicherplatte in entsprechende elektrische Signale vorgesehen und als Photodiode
ausgebildet ist. Sie besteht wenigstens im wesentlichen aus einkristallinem Galliumphosphid
GaP oder Siliziumkarbid SiC. Diese Materialien haben einen sehr geringen Sperrstrom,
insbesondere ist der Sperrstrom von Galliumphosphid etwa drei Zehnerpotenzen niedriger
als beispielsweise derjenige von Silicium. Ferner erhält man damit etwa den doppelten
Quantenwirkungsgrad. In der Photodiode wird das vom Rotlicht des Lasers durch photostimulierte
Lumineszenz ausgelöste Blaulicht umgewandelt in ein entsprechendes elektrisches
Signal, das über einen Vorverstärker und Analog-Digital-Wandler dem Bildprozessor
zugeführt wird und nach der Umwandlung in analoge Signale auf einem Bildschirm sichtbar
gemacht werden kann.
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Wird genügend hochohmiges Material verwendet, so kann die Lesezeile
aus einem gemeinsamen Kristall bestehen.
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In einer besonderen Ausführungsform kann die Lesezeile mehrere Teilzeilen
enthalten, die mit sehr geringem Abstand gegeneinander, der vorzugsweise nur wenige
pm betragen kann und 100 um nicht wesentlich überschreitet, in ihrer Längsrichtung
hintereinander angeordnet sind.
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Durch diese Aufteilung wird die Kapazität der Anordnung entsprechend
vermindert.
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Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug
genommen, in deren Figur 1 ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung nach der Erfindung
schematisch veranschaulicht ist. Figur 2 zeigt die Zuordnung der Lesezeile zur Speicherplatte
in einer Draufsicht.
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In der Ausführungsform eines Computer-Radiographen nach Figur 1 besteht
die Anordnung im wesentlichen aus einer Aufnahmeeinrichtung 2 und einer Wiedergabeeinrichtung
12. Die Aufnahmeeinrichtung 2 enthält eine Röntgenstrahlungsquelle 4, deren Röntgenstrahlen
6 einen als Untersuchungsobjekt vorgesehenen menschlichen Körper 8 durchsetzen,
und eine sogenannte Speicherplatte 10. Sie besteht im wesentlichen aus einer durchsichtigen
Folie, die wenigstens auf einer Flachseite mit einem photostimulierbaren Leuchtstoff
bedeckt ist, der im allgemeinen aus Leuchtphosphor, der in einen organischen Binder
eingekleidet ist, besteht. Die Speicherplatte 10 erhält das Durchstrahlungsbild
des Körpers 8, das auf einem Bildschirm 52 sichtbar gemacht oder auch von einem
in der Figur nicht dargestellten Drucker ausgedruckt werden kann.
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Zur Auslese des gespeicherten Bildes wird die Speicher-
platte
10 in die Wiedergabeeinrichtung 12 eingesetzt, die eine Abtasteinrichtung 14 mit
einer Laser-Strahlungsquelle 15 und einer Ablenkeinrichtung, beispielsweise einen
Drehspiegel 17 mit einem Antrieb 18, für den Laserstrahl 16 enthält. Der Laserstrahl
16 kann mit Hilfe des Drehspiegels 17 jeweils über die Breite der Speicherplatte
10 abgelenkt werden. Er wird im allgemeinen mit Hilfe einer in der Figur zur Vereinfachung
nicht dargestellten Optik, beispielsweise eine Fokussierungslinse, auf eine Zeile
der Speicherplatte 10 fokussiert und punktweise über die Länge der Zeile abgelenkt.
Die Zuordnung der einzelnen elektrischen Signale zu den Bildpunkten der Lesezeile
20 erhält man durch eine entsprechende Kopplung eines Bildaufbaurechners 50 sowohl
mit dem Antrieb 18 des Drehspiegels 17 als auch mit einem Antrieb 11 für die Bewegung
der Speicherplatte 10, die durch einen Doppelpf-eil angedeutet ist.
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Der Speicherplatte 2 ist eine Lesezeile 20 zugeordnet, die sich wenigstens
annähernd über die gesamte Breite der Speicherplatte 10 erstreckt und die vorzugsweise
aus einkristallinem Galliumphosphid GaP oder auch aus Siliziumkarbid SiC besteht.
Diese Lesezeile ist als Photodiode ausgebildet und an ihrer der Speicherplatte 10
zugewandten Flachseite mit einem gleichrichtenden Übergang versehen und dient zur
Umwandlung der vom Laserstrahl 16 durch photostimulierende Lumineszenz aus der Speicherplatte
10 ausgelösten Strahlung von Blaulicht in entsprechende elektrische Signale.
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In der dargestellten besonderen Ausführungsform besteht die Lesezeile
20 aus mehreren, beispielsweise vier in ihrer Längsrichtung hintereinander angeordneten
Teilzeilen 21 bis 24, die an ihren Enden jeweils mit einer
Elektrode
versehen sind. Diese Teilzeilen sind mit einer Elektrode über einen gemeinsamen
elektrischen Anschlußleiter 36 an Masse gelegt. Die von Ihnen gebildeten elektrischen
Signale werden jeweils über einen Vorverstärker 44 bis 47 sowie einen Multiplexer
48 und einen Analog-Digital-Wandler 49 einem Computer zugeführt, der als Bildprozessor
(image processor, IP) 50 ausgeführt ist und den Bildaufbau übernimmt. Das Bild kann
nach Umwandlung der Signale in einem Digital-Analog-Wandler 51 auf dem Bildschirm
52 sichtbar gemacht werden.
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In einer nicht dargestellten Ausführungsform einer Lesezeile mit einem
gemeinsamen Halbleiterkörper kann die Serie von elektrischen Signalen über einen
gemeinsamen Vorverstärker direkt einem Analog-Digital-Wandler zugeführt werden.
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In einer als Draufsicht verdeutlichten Darstellung der Lesezeile 20
nach Figur 2 wird das Rotlicht des Laserstrahls 16 der Laserstrahlungsquelle 15
über die als Prisma 17 dargestellte Ablenkeinrichtung sowie eine als Fokussierungslinse
19 dargestellte Optik der Speicherplatte 10 zugeführt, deren Breite B beispielsweise
400 mm betragen kann. Der Laserstrahl 16 löst in dem nicht näher bezeichneten Leuchtstoff
der Speicherplatte 10 ein photostimuliertes Blaulicht aus, das auf der gegenüberliegenden
Flachseite der Speicherplatte 10 auf die Lesezeile 20 auftrifft und in den Teilzeilen
21 bis 25 in entsprechende elektrische Signale umgewandelt wird. In einem geringen
Abstand a, der vorzugsweise weniger als 100 m beträgt, ist hinter der Speicherplatte
10 jeweils eine der Teilzeilen 21 bis 24 angeordnet, die vorzugsweise aus Galliumphosphid
GaP bestehen. Die Teilzeilen 21 bis 24 sind an ihrer der Speicherplatte
10
zugewandten Oberfläche jeweils mit einem pn-(ibergang versehen, die in bekannter
Weise durch Eindiffundieren eines geeigneten Dotierungsstoffes oder auch durch Ionenimplantation
hergestellt werden und jeweils eine aktive Zone bilden, deren Dicke im allgemeinen
1 um nicht wesentlich überschreitet und die in der Figur mit 26 bis 29 bezeichnet
sind. Die Teilzeilen 21 bis 24 sind an ihrer der Speicherplatte 10 zuge wandten
Oberfläche jeweils mit einer metallischen Elektrode 32 bis 35 versehen, die vorzugsweise
aus Gold Au bestehen können, das aufgedampft oder auch aufgesputtert wird. Über
einen gemeinsamen Anschlußleiter 36 sind sie auf ein gemeinsames Potential gelegt,
das beispielsweise Erdpotential sein kann. An ihrer gegenüberliegenden Oberfläche
sind die Teilzeilen 21 bis 24 ebenfalls jeweils mit einer metallischen Elektrode
38 bis 41 versehen, die vorzugsweise aus Aluminium bestehen können. Das an den Teilzeilen
21 bis 24 abgenommene Signal wird jeweils über einen der Vorverstärker 44 bis 47
sowie den Multiplexer 48 dem Bildauffbaurechner 50 zugeführt.
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Die Teilzeilen 21 bis 24 sind jeweils in einem sehr geringen Abstand
b, der vorzugsweise nur wenige um betragen kann und im allgemeinen 100 um nicht
wesentlich überschreitet, in ihrer Längsrichtung hintereinander angeordnet.
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2 Patentansprüche 2 Figuren