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Deckenstativ Das Deckenstativ ist die Stativform die am häufigsten in der Radiologie anzutreffen ist, da es wenig Platz in Anspruch nimmt und am vielseitigsten einzusetzen ist. Dabei ist die Säule die, die Röhre trägt an einem Schienensystem an der Decke montiert. Diese Bauweise kann als 2D-Stativ o...

Deckenstativ Das Deckenstativ ist die Stativform die am häufigsten in der Radiologie anzutreffen ist, da es wenig Platz in Anspruch nimmt und am vielseitigsten einzusetzen ist. Dabei ist die Säule die, die Röhre trägt an einem Schienensystem an der Decke montiert. Diese Bauweise kann als 2D-Stativ oder 3D-Stativ umgesetzt sein. Beim 2D-Stativ ist die Säule an einer Schiene an der Decke befestigt. Es bietet die gleichen Möglichkeiten wie das Boden-Decken-Stativ, also eine Verschiebung längs vom Tisch und eine Höhenverstellung. Dies Konstruktion ist selten anzutreffen. Beim 3D-Stativ ist die Säule an zwei Schienen montiert an der Decke montiert. Dies ermöglicht ein Fahren der Röhre in Längs- und Querrichtung zum Tisch (x und y) sowie eine Höhenverstellung (z). Dies bedeutet das Röhre frei im Raum beweglich ist. Auch ein Wechsel zwischen den Aufnahmeplätzen ist dadurch möglich. Es können als Aufnahmen am Tisch sowie am Rasterwandstativ mit einer Röhre angefertigt werden. Bei modernen Geräten können verschiedene Positionen automatisch, motorisiert angesteuert werden. Aufnahmetisch oder Buckytisch Der Aufnahmetisch dient Großteils zur Anfertigung von Aufnahme im Liegen. Er besteht aus mehreren Komponenten die speziell für Röntgenaufnahmen beschaffen sind. Die Basis bildet eine fest am Boden montierte Säule mit der, der Tisch motorisch höhenverstellt werden kann. Die kann mittels externen Pedalen oder Tastern an der Basis des Bodens geschehen. (2) Als Liegefläche dient eine Platte aus einem strahlendurchlässigen Material das jedoch auch sehr stabil sein muss. Hierfür findet man in modernen Anlagen Carbon-Tischplatten. Die Platte ist als schwimmende Platte montiert. Das bedeutet, dass sich die Platte auf Kugellagern befindet damit sie einfach in x- und y-Richtung bewegt werden kann auch wenn darauf ein Patient liegt. Dadurch kann jeder Organabschnitt in den Strahlengang geschoben werden während Röhre, Raster, Messkammern und Kassette zentriert bleiben. (1) Unter der Tischplatte befindet sich die Rasterlade. In Rasterlade befindet sich das Streustrahlenraster, die Messkammern der Belichtungsautomatik und die ausziehbare Kassettenlade. Zum Fixieren der Kassette oder des Detektors befinden sich synchron beweglichen Einspannvorrichtung und Markierungen zum Zentrieren in der Kassettenlade. (3) Rasterwandstativ oder Bucky-Wandstativ Das Rasterwandstativ verwendet man für Aufnahmen im Sitzen oder Stehen. Dabei sind eine röntgendurchlässige Platte mit Einstellmarkierungen und Rasterlade senkrecht, höhenverstellbar an einem Bodenstativ montiert. Im Rasterwandstativ findet man alle Raster und Messkammern die man auch im Tisch findet. Zu Positionierung des Patienten können noch zusätzliche Haltegriffe montiert werden. Fahrbare Röntgengeräte Fahrbare Röntgengeräte, so genannte Mobiletts werden dort eingesetzt wo der Patient nicht in die Röntgenabteilung gebracht werden kann z.B. in Ops, Aufwachräumen und Intensivstationen. Im Allgemeinen bestehen Mobiletts aus einem Gehäuse mit Rädern in dem die Akkus (wenn es nicht mit Netzstrom arbeitet), der Generator und sonstige Elektronik untergebracht ist. Die Röntgenröhre ist in einem drehbaren Strahlerkopf, an einem gewichtsentlasteten, frei beweglichen, Tragarm montiert der es erlaubt die Röhre in die gewünschte Position zu bringen. An einem Display kann man kV und mAs frei einstellen. Die Bildqualität ist dabei abhängig von der Generatorleistung des Mobiletts. Heute erzeugt man Aufnahmen Großteiles mit Mobiletts in Kombination mit digitalen Speicherfolien (Kassetten). Moderne Geräte besitzen kabellose, hochauflösende Detektoren die mit dem Mobilett verbunden sind. Dabei können an eingebauten Workstations direkt die Bilder begutachtet werden und über WLan in das Pacs-System der Klinik eingespielt werden. Mammographie Röhrenposition Neben der der speziellen Röhre (besprochen in Part I) ist auch die Anordnung von Detektor und Röhre bei der Mammographie anders. Anders als beim konventionellem Röntgen wo die Röhre auf den Detektor zentriert wird, steht bei der Mammographie der Brennfleck direkt über der Filmkante die der Patientin zugewandt ist. Dadurch können thoraxwandnahen Mammaanteile gut abgebildet werden. Der Fokus bei Mammographieröhren ist sehr klein da eine möglichst hohe Detailauflösung gewünscht wird. Die Röhre ist im Mammographiegerät mit der Anode von der Patientin weg weisend eingebaut. Dadurch kann man sich den Heel- Effekt positiv zu nutzen machen indem er das Dosisgefälle, das durch die dezentrierte Montage der Röhre vorgegeben ist unterstützt. Die Abnahme der Gewebedicke der Brust wird somit ausgeglichen und eine gleichmäßige Belichtung erreicht. Kompression Eine weite Spezialität der Mammographie ist die starke Kompression der Brust. Die weiche Strahlung bei der Mammographie hat durch ihre niedrige Energie eine geringe Durchdringungsfähigkeit. Deshalb muss das Gewebe mit einem Kompressionstubus komprimiert werden. Dadurch lässt sich eine bessere Detailschärfe und Kontrast bei einer geringeren Strahlenbelastung erzielen. Ein Zentimeter Kompression ergibt eine Reduzierung der Dosis um etwa die Hälfte ihres Ausgangswertes. Außerdem erfolgt durch die Kompression auch eine Fixierung der Brust, die Bewegungsunschärfe minimiert. Messkammern Die Messkammer ist bei der Mammographie im Gegensatz zu normalen Röntgengeräten hinter dem Film gelegen. Der Grund dafür ist, dass bei der weichen Strahlung jede Messkammer auf dem Film abgebildet werden würde. Die Position der Messkammer ist im Allgemeinen in 3 Stufen am Rastertisch einstellbar. Ein Lichtvisier erleichtert die Einstellung. Damit die Belichtungsautomatik optimal arbeiten kann, ist die Messkammer im vorderen Brustdrittel zu positionieren. Dabei sollte ein Sicherheitsabstand von 2 cm eingehalten werden, damit die Messkammer keine Luft misst. Ansonsten kann es zu Fehlbelichtungen kommen. Digitale Brust Tomo- synthese DBT Bei der DBT wird die Brust der Patientin fixiert. Danach schwenkt der Strahlerkopf im Bogen um die fixierte Brust und erzeugt 2D-Aufnahmen aus verschiedenen Winkeln. Aus den so erzeugten verschiedenen Schichtbildern der Brust wird ein 3D-Volumsdatensatz erzeugt. So können in der herkömmlichen Mammographie überlagernde Strukturen separat dargestellt werden. Röntgentomographie Mit Hilfe der Tomographie ist es möglich, einzelne Körperschichten hervorzuheben und überlagerungsfrei darzustellen. Prinzip der Tomographie Bei der Tomographie müssen sich Röhre und Film nach bestimmten Gesetzen gegeneinander bewegen. Die Struktur die sich im Drehmittelpunkt dieser gegenläufigen Bewegung befindet wird scharf dargestellt. Strukturen außerhalb des Drehpunktes werden in Abhängigkeit zu dessen Distanz mehr oder weniger scharf abgebildet. Dazu bedarf es eines Rastertisches mit einem speziellen Tomographie-Aufsatz. Bei solch einem, so genannten Schichtarbeitsplatz sind die Röhre und die Kassettenlade über ein Gestänge verbunden und werden motorisch bewegt. Bei der Tomographie sind die beiden Parameter Schichtwinkel und Schichtdicke zu beachten. Diese sind eng miteinander verbunden. Je größer der Schichtwinkel umso dünner ist die scharf dargestellte Schicht. Die Verwischung muss bei der Röntgentomographie nicht unbedingt linear verlaufen. Geräte für Pädiatrie Bei radiologischen Untersuchungen von Kindern legt man besonderes Augenmerk auf den Strahlenschutz. Ein wichtiger Punkt neben der korrekten Einstellung der Parameter und genaues Einblenden ist, die Aufnahme nicht wiederholen zu müssen. Bei Kleinkindern oder Säuglingen besteht ein hohes Risiko das Bild durch Bewegungsunschärfe unbrauchbar zu machen und die Aufnahme wiederholen zu müssen. Die bekannteste Hilfseinrichtung für die Röntgenuntersuchungen an Säuglingen und Kleinstkindern ist die Babixhülle. Während der Untersuchung sind die Patienten in den Hüllen gut fixiert, ohne dass sich eine oder mehrere Personen zum Festhalten im unmittelbaren Strahlungsbereich aufhalten müssen. Panoramaaufnahmen – Pantomographie Panoramaaufnahmen in der Zahnmedizin werden durch das Prinzip der oben erwähnten Röntgentomographie erstellt. Auch hier bewegen sich Film und Röntgenröhre gegengleich. Ein 10cmx24xm großer Film wird auf eine abgedunkelte Rolle gespannt. Wie beim C-Bogen sind die Filmtrommel und die Röntgenröhre gegenüberliegend an einem gemeinsamen Arm montiert. Bei der Aufnahme bewegt sich der Arm in einem Kreisbogen um den Kopf des Patienten. Der Film in der Rolle dreht sich gleichzeitig in die entgegengesetzte Richtung. Schmale Schlitzblenden vor der Rolle bewirken dass immer nur ein kleiner Bereich belichtet wird. Bei dieser Aufnahme kann das komplette Ober- und Unterkiefer gleichzeitig auf einer Aufnahme, in für eine Übersicht, ausreichender Qualität dargestellt werden. Einzelaufnahmen können einzelne Zähne besser darstellen, dafür sind keine Übersichtsaufnahmen möglich. DXA-/DEXA-Messung Die DXA-Methode oder auch Dual-energy X-ray absorptiometry ist das am häufigsten eingesetzte Verfahren zur Knochendichtemessung und findet zur Diagnose und Therapiekontrolle Anwendung. Hüfte und Lendenwirbelsäule werden dazu mit Röntgenstrahlung in zwei unterschiedlichen Intensitäten beschossen. Dazu verwendet man zwei verschieden Röntgenquellen mit 40keV und 70keV. Je nach Strahlenstärke wird die Strahlung von unterschiedlich dichtem Gewebe verschieden stark absorbiert. Aus den gemessenen Absorptionsanteilen errechnet man nun die Dichte des Knochens. DEXA ist vielseitig einsetzbar. Es eignet sich auch zur Bestimmung der Körperzusammensetzung aus Knochen-, Fett- und Muskelmasse. Das DEXA-Verfahren ist ein zweidimensionales Verfahren. Es liefert daher keine Informationen über die dreidimensionale Geometrie des Körpers und darum auch keine Dichtewerte in kg/m³ wie man sie im herkömmlichen Sinne kennt. Die DEXA-Messung liefert eine auf die Fläche projizierte Masse in kg/m². Um aus dem der gemessenen flächenprojezierten Masse einen Befund ableiten zu können muss man sich zwei weiteren errechneten Werten, T- und Z-Wert, bedienen. Bildverstärker In der heutigen Durchleuchtungstechnik werden hauptsächlich Bildverstärker eingesetzt. Diese erzeugen ein 1000-5000mal helleres Bild als Leuchtschirme. Der Bildverstärker besteht aus einem Hochvakuumgefäße aus Glas oder Metall an dessen gewölbter Stirnseite, auch Eingangsschirm genannt, eine Cäsium-Iodid- Schicht aufgedampft ist. Treffen Röntgenstrahlen auf den Eingangsschirm wird die Cäsium-Iodid-Schicht zum Aufleuchten gebracht. Je nach Anwendungsgebiet hat der Eingangsschirm einen Durchmesser zwischen 5 und 22 Zoll. Knapp dahinter befindet sich eine Photokathode die zum Licht proportionale Menge an Elektronen aussendet. Auf der anderen Seite des Vakuumgefäßes befinden sich eine Ringanode und der Ausgangsschirm. Zwischen der Anode und der Kathode liegt eine Hochspannung zwischen 20-35kV, dadurch werden die Elektronen stark beschleunigt und erzeugen auf dem Ausgangsschirm, nachdem sie ein elektrostatisches Linsensystem (Elektronen-Optik) passiert haben, ein stark verkleinertes, verkehrtes, aber wesentlich helleres Bild. Ursachen für die Bildverstärkung sind die starke Beschleunigung der Elektronen und die optische Verkleinerung des Bildes. Die aus der Photokathode ausgelösten Elektronen erzeugen am Ausgangsschirm durch die hohe Beschleunigungsenergie 50 - 75-mal so viele Photonen, wie für die Auslösung erforderlich waren. Die Bildverkleinerung bringt eine erhöhte Flächendichte der Photonen am Ausgangsschirm mit sich, der dem Flächenverhältnis von Eingangs- zu Ausgangsschirm entspricht. Bildverstärkerbetrachtung Der Bildverstärkerausgang hat üblicherweise einen Durchmesser von 2,5cm. Dies ist für eine Betrachtung mit menschlichen Auge sehr klein, daher ist eine Optik notwendig. Durch diese wird das Bild vergrößert und zusätzlich umgedreht. Die komplette BV-Einheit bestehend aus BV und Fernsehkette ist relativ schwer. Deshalb gibt es je nach Anwendung verschieden Aufhängevorrichtungen die das Handling erleichtern. Röntgenfernsehkette Die Röntgenfernsehkette ist heute die Standardmethode zu Betrachtung bei der Durchleuchtung da diese vielen Vorteile mit sich bringt. Der Untersucher muss nicht im Strahlenbereich stehen. mehrere Personen können gleichzeitig zusehen große Helligkeit (Tageslichtbetrachtung) Dosiseinsparung durch hohe Systemempfindlichkeit Möglichkeit der elektronischen Bildverarbeitung Das Prinzip der Fernsehkette beruht drauf, dass der BV-Ausgangsbild mit einer Fernsehkamera aufgenommen, in einer Zentraleinheit verstärkt und auf einem Monitor sichtbar gemacht wird. Die Kopplung zwischen dem BV-Ausgang und der Kamera wird durch eine Faseroptik oder eine Tandemoptik aus optischen Linsen erzielt. Die Grafik zeigt die Koppelung mittels Tandemoptik. Tandemoptik Bei der Tandemoptik werden zwei Objektive werden gegengleich aneinandergekoppelt. Es liegen also zwei Objektive gegenüber. Dabei lässt sich eine größere Lichtstärke erzielen. Außerdem besteht die Möglichkeit einer Lichtteilung, da halbdurchlässige Umlenkspiegel zwischen den Objektiven montiert werden können. Damit lassen sich weitere Kameras oder Messgeräte anschließen und es können diverse (Patienten-)Daten ins Bild eingeblendet werden. Nachteilig bei dieser Methode sind die große Bauweise (15cm) und das hohe Gewicht (2,5kg). Flimmerfreie Bilddarstellung Zeilensprungverfahren Hier wird zur Erzielung der Flimmerfreiheit nicht das komplette Bild auf einmal übertragen, sondern zuerst nur alle ungeraden Zeilen (1,3, 5,...) und danach alle geraden Zeilen. Da die Zeilen sehr eng aneinander liegen, entsteht der Eindruck eines vollständigen Bildes. Progressive Abtastung Hierbei wird das BV-Ausgangsbild ebenfalls in Zeilen zerlegt, die aber jetzt nacheinander, in ihrer richtigen Reihenfolge (1,2,3,4,...), abgetastet werden. In schnellen Halbleiterspeichern werden die Bilder zwischengespeichert, analog dem Zeilensprungverfahren wieder ausgelesen und für die Darstellung auf dem Monitor aufbereitet (konvertiert). Diesen Vorgang kann man mit dem Puffern beim Streamen von Videos vergleichen. Diese Methode unterdrückt weitgehend das Quantenrauschen. Quantenrauschen Die Röntgenstrahlen treffen in winzig kleinen Portionen bzw. Energiebündeln auf den Detektor. Aus diesem Grund ist das Röntgenbild nicht homogen, sondern besteht aus vielen kleinen Punkten unterschiedlicher Graustufen. Ähnlich wie bunte Tropfen die auf eine Leinwand tropfen und so ein Bild formen. Je geringer die Strahlendosis, desto weniger Quanten fallen pro Zeiteinheit auf das Bildmedium. Bei sehr geringer Dosis und hoher Verstärkung des Fernsehbildes kann dieser Effekt auf dem Bildschirm sichtbar werden. Die Strukturen erscheinen grobkörnig und flimmern stark. Kontrasthaltung Bei der Durchleuchtung von verschiedenen strahlentransparenten Objekten würde sich die Helligkeit des Bildes ständig ändern. Verschieden Organe haben unterschiedliche Abschwächungswerte der Röntgenstrahlung. Da das sichtbare Licht proportional zur am BV-Eingang auftreffenden Röntgenenergie ist ändert sich auch die Helligkeit des Bildes. Um dies zu vermeiden müssen die Unterschiede laufend angepasst werden. Die kann zum ein durch eine Regelung der Fernsehkette oder durch die Regelung der Röntgenstrahlung geschehen. Untertischgeräte Dem Namen Entsprechend befindet sich die Röntgenröhre bei diesen Geräten unter dem Tisch. Das Zielgerät, also die BV-Einheit und ein etwaiger Kassettenhalter sind mit der Röhre gekoppelt. Dadurch können sie gemeinsam über den Untersuchungstisch bewegt werden. Der Untersucher steht bei diesen Anlagen direkt neben dem Zielgerät. Rund um die BV-Einheit sind Bleigummistreifen angebracht um den Untersucher vor Streustrahlung zu schützen. Bei dieser Art der Durchleuchtung herrscht enger Kontakt mit dem Patienten da sich der Untersucher im Raum befindet. Das kann bei ängstlichen oder älteren Patienten von Vorteil sein. Außerdem kann das Gerät per Hand schnell gesteuert werden. Der große Nachteil dieser Technik liegt im Strahlenschutz, da der Untersucher durch die Gerätenähe eine größere Strahlenbelastung erfährt. Bei Untertischgeräten sind außerdem keine Schrägaufnahmen möglich. Obertischgeräte Bei Obertischgeräten ist die Röntgenröhre über einem „schwimmenden Tisch“ angebracht. Der Tisch ist wie bei Röntgenanlagen auf Kugellagern gelagert und kann so fast widerstandslos in alle Richtungen bewegt werden. Bei dieser Gerätetype sitzt der Untersucher abseits des Gerätes hinter einer Strahlenschutzwand. Das Gerät inklusive Untersuchungstische wird extern von dort aus gesteuert. Was die Bedienung für den Untersucher komfortabler macht. Durch die Entfernung sing auch die Strahlenbelastung des Personals. Bei dieser Bauform sind Schrägaufnahmen und Röntgentomographien möglich. Durch die Bauweise ist auch genug Platz für Eingriffe wie Angiographien. Impulsbetrieb Beim Impulsbetrieb strahlt die Röhre nicht kontinuierlich, sondern erzeugt kurze Röntgenblitze, die genau der gewählten Bildfrequenz entsprechen. Diese Pulse werden mithilfe von elektrischen Schaltröhren und einer Gittersteuerung an der Röhre montiert. (für Gittersteuerung siehe Wehneltzylinder in Part I) Die Energiezufuhr muss über einen HF- Generator erfolgen. Die sehr kurzen Blitzzeiten im Millisekunden-Bereich erzeugen scharfe, ruckelfreie Aufnahmen. Durch strahlungsfreien Intervall zwischen den Pulsen wird eine Dosisreduktion erreicht ohne die Betrachtung zu beeinträchtigen. Bei sehr kurzen Beobachtungen kann es im Impulsbetrieb passieren, dass man sie verpasst oder falsch darstellt. Angiographieanlagen Prinzipiell benötigt man für die Durchführung einer Angiographie eine Durchleuchtungseinrichtung, einen schrittweise längsverschiebbaren Patiententisch und ein digitales Aufnahmengerät welches Digitale-Subtraktions- Angiographien (DSA) ermöglicht. Das in der Angiographie am häufigsten verwendete Gerät ist der C- Bogen. Für Schädel- und Koronarangiographien werden biplanare Anlagen, also 2 kombinierte C-Bögen, benötigt damit die Schädel- und Herzkranzgefäße ohne Umlagerungen aus allen Ebenen beurteilt werden können. Durch die zweite Röhre und Aufnahmeeinheit, kann dies simultan in einem Arbeitsgang erledigt werden. Beide C- Bögen sind bis zu einem gewissen Grad unabhängig voneinander steuerbar. (siehe Skizze) DAS – Digatale Subtraktions Angiographie Die DSA ist das wichtigste Tool zur Darstellung von Gefäßen. Dabei handelt es sich um eine elektronische Subtraktion des Röntgenbildes ohne KM von dem Röntgenbild mit KM, übrig bleiben die KM-gefüllten Areale wie Gefäße und Parenchym. Im ersten Schritt wird eine Maske erstellt. Diese entspricht einer nativen Aufnahme des Untersuchungsbereichs (ohne KM). Im zweiten Schritt erfolgen die Applikation des Kontrastmittels und eine Aufnahme des gleichen, jedoch diesmal angereicherten Bereichs. Beide Bilder werden digital fusioniert und subtrahiert. Übrig bleibt dann eine Darstellung des mit KM angereicherten Areals. Arten von Signalen Signale können in Wert und Zeit entweder kontinuierlich (=nicht abzählbar) oder diskret (=abzählbar) sein. Wert-kontinuierlich vs. Wert-diskret In einem definierten Bereich kann entweder jeder möglichen Wert auftreten (wertkontinuierlich) oder es sind z.B. nur zwei Werte möglich z.B. zwei (0 und 1) bei einem Binärsignal (wertdiskret). Zeit-kontinuierlich vs. Zeit-diskret Ein Signal ist Zeit-kontinuierlich, wenn die Kenntnis seines Wertes zu jeder Zeit erforderlich ist. Bei Zeit-diskreten Signalen ist die Kenntnis des Wertes nur zu einem Bestimmten Zeitpunkt notwendig. Zusätzlich gibt es noch Mischformen. Wertdiskrete und zeitdiskrete Signale Dieses Signal entsteht durch die zeitdiskrete Abtastung mit gleichzeitiger Amplitudenquantisierung eines Analogsignals. Das Wertdiskrete und zeitdiskrete Signale ist das klassische Digitalsignal. In dieser Form kommt das Signal aus dem Ausgang eines Digital- Analog-Umsetzers. Am Diagramm kann sowohl die zeitliche Taktung der Abtastung und die Quantifizierungsschritte der Amplitude erkennen. Abtastung Die Abtastdauer hat ebenfalls Einfluss auf die richtige Darstellung der Signale. Im Idealfall ist die Abtastungsdauer unendlich kurz, ein so genannter Nadelimpuls. Technisch ist eine unendlich kurze Dauer jedoch nicht erreichbar, da jedes System eine sehr kleine aber trotzdem vorhandene Trägheit besitzt. Ist das Signal schnell und die Abtastdauer lang, kann es bei der Amplitude während der Abtastung zu großen Veränderung kommen und das Signal wird falsch dargestellt. Arten von ADUS Grundsätzlich werden ADUs in direkte und indirekte Messverfahren unterteil. Zu den direkten Verfahren zählen das  Parallelverfahren,  Wägeverfahren,  Zählverfahren. Zu den indirekten Verfahren zählen der  Spannungs-Frequenz-Wandler,  Single-Slope-Verfahren und das  Dual-Slope-Verfahren. Kennzahlen von ADUs Um analoge in digitale Signale richtig umwandeln zu können müssen ADUs mit den dementsprechend passenden Charakteristiken ausgewählt werden. Folgende Eigenschaften müssen berücksichtigt werden:  Auflösung  Linearität  Monotonie der Umsetzung  Skalierungsfehler  Offsetfehler  Informationslücken  Umsetzzeit und Durchsatzrate  Ein nicht beachten der Charakteristiken führt zu Fehlern bei der Abtastung. Auflösung Die Auflösung gibt an wie fein unterteilt die analoge Größe am Eingang digital dargestellt werden kann. Hierbei spielt die Speichertiefe bzw. maximale Wortbreite eine entscheidende Rolle. Bei einem 8Bit ADU wäre die Unterteilung 1/28 also 1/256. Ein quantisierungsschritt der Amplitude würde ca. 0,4% des Quantisierungsbereiches erfassen z.B. 256 verschiedene Grauwerte eines Bildes. Umwandlung von Strahlung in elektrische Signale Zur digitalen Bildaufnahme muss die Intensität der Röntgenstrahlung als zeitlich veränderbarer Spannungsverlauf vorliegen. Um dies zu realisieren kann die Umwandlung der Intensität direkt oder indirekt erfolgen. Bei indirekten Methoden wird die Röntgenintensität zuerst vom Röntgenbildverstärker in Licht umgewandelt und im zweiten Schritt in ein elektrisches Signal transformiert. Indirekte Methoden: Fernsehaufnahmeröhre, CCD-Chip, Speicherfolie Direkte Methoden: Festkörper-Detektor CCD-Chip CCD-Chips oder Charged-Coupled- Device- Chips zählen ebenfalls zu den indirekten Methoden. Sie bestehen aus Silizium welches die besondere Eigenschaft hat unter Einfall von Licht bewegliche Ladungsträger zu generieren. Es fließt also ein Strom der direkt proportional zur einfallenden Lichtstärke ist. CCD-Chips bilden die Basis der heute genutzten digitalen Fotografie. Bei der Durchleuchtung sind die CCD-Chips direkt am BV-Ausgang angebracht und nutzen das an der Ausgangsoptik eines Röntgenbildverstärkers austretende sichtbare Licht um ein elektrisches Signal zu generieren. Größere Chips besitzen durch ihre größere Fläche die Fähigkeit mehr Licht aufzufangen. Die Bildqualität, speziell das Rauschen aber auch Auflösung und ist abhängig von der Sensorgröße. Bei Röntgenkameras wird dies durch die Koppelung mehrerer kleiner CCD- Chips erreicht. Standard in der modernen Durchleuchtung sind Matrixgrößen von 1024x1024. Vollformat-Sensoren bieten sogar eine 4096x4096 Matrix. CCD-Chip Auslesemechanismen Während die Ladungen im CCD-Chip verschoben werden soll es zu keiner weiteren Belichtung kommen, da diese zusätzlichen Ladungen das Bild verfälschen würden. Dazu gibt es verschiedene Konzepte der Auslesemechanismen, die dies verhindern sollen. Dazu gibt es abgedunkelte Bereiche (Register) in die, die Ladung überführt und weiterverarbeitet werden. Die häufigsten Anordnungen sind FT, IT und FIT. Speicherfolien Die Speicherfolie ist das älteste Verfahren zur Digitalisierung in der Radiologie. Sie war das erste Verfahren, das den Röntgenfilm abgelöst hat. Funktionsprinzip der Speicherfolie Speicherfolien bestehen aus den radiolumineszenten Materialien Bariumfluorobromid (BaFBr) oder Rhobidiumbromid (RbBr). Man dotiert diese Materialien mit Atomen, die weniger Elektronen haben und erzeugt so Gitterfehler. Dadurch schafft man sog. „Traps“, die die angeregten Elektronen daran hindern, auf die niedrigere Schale zurückzuspringen und das Licht abzugeben. Trifft ein Röntgenstrahl das Material der Speicherfolie beginnen die angeregten Elektronen zu wandern und sammeln sich in den Traps. Betrachtet man das Energieniveau des Punktes, an dem die Röntgenstrahlen auftreffen, so fallen die Elektronen von dem Leitungsband auf das Valenzband. So entsteht ein latentes Bild. Auslesen des Bildes Um dieses latente Bild sichtbar zu machen, muss Energie in Form von Laserlicht, im grünen oder roten Spektrum, auf die Folie übertragen werden. Dabei wird die Speicherfolie in der Ausleseeinheit automatisch aus der Kassette entnommen und dabei von dem Laserstrahl Punkt für Punkt (flying Spot) oder Zeilenweise abgetastet. Das Elektron aus dem Trap entkommen und fällt unter Abgabe von Licht wieder in das Leitungsband zurück. Die Intensität der entstehenden Lichtwellen (350nm) wird mit einem Photodetektor gemessen, in elektrische Signale umgewandelt und gespeichert. Nach dem Auslesen wird die Folie mit natürlichem Licht beleuchtet, damit alle Elektronen in das Valenzband zurückkehren. Das Elektron kann sich aus der Trap entkommen und fällt unter Abgabe von Licht wieder in das Leitungsband zurück. Die Intensität der entstehenden Lichtwellen wird mit einem Photodetektor gemessen, in elektrische Signale umgewandelt und gespeichert. Nach dem Auslesen wird die Folie mit natürlichem Licht beleuchtet, damit alle Elektronen in das Valenzband zurückkehren. Festkörperdetektor Mittlerweile lösen die Festkörperdetektoren die Speicherfolien immer mehr ab. Bei der Einrichtung neuer radiologischer Untersuchungsplätzen gilt die Verwendung von Festkörperdetektoren mittlerweile als Standard. Der Vorteil dieser Systeme ist, dass das Bild ohne weitere Zwischenschritte sofort zur Verfügung steht. Funktionsprinzip Festkörperdetektor Szintillationskristalle emittieren Licht, sobald ionisierende Strahlen auf sie treffen. Die Anzahl produzierter Lichtphotonen ist proportional zur Energie der einfallenden Röntgenquanten. Einige der Lichtphotonen werden unmittelbar emittiert, andere werden verzögert produziert, dies bezeichnet man als ,,Nachleuchten". Die Röntgenstrahlung wird im Szintillator in optische Photonen umgewandelt. Das Licht trifft anschließend auf eine Matrix aus Photodioden aus aSi. Die Photonen entladen die Photodioden, die zuvor durch einen Spannungsimpuls aufgeladen wurden. Es entsteht ein Ladungsbild, welches der Differenz aus Ladung und Entladung entspricht. Dieses Ladungsbild entspricht der Bildinformation. Bilddarstellung - Auflösung Die Größe, nach Anzahl der Felder, einer Matrix wird als Auflösung bezeichnet. In diesem Zusammenhang bedeutet 1024x1024, dass die Matrix 1024 Spalten bzw. 1024 Zeilen besitzt, also aus 1.048.576 einzelnen Pixeln besteht. (1,05 Mpixel) Gebräuchliche Einheiten dieser Matrix sind dpi (dots per inch), ppi (Pixel per inch) oder LP/mm (Linienpaare/mm). Die Angabe der Pixel pro Längenmaß ist ebenfalls wichtig für die Darstellung, da sie Aufschluss über die tatsächliche Größe eines Pixels gibt. Die Größe des BV-Eingangs steht in Zusammenhang mit der Matrixgröße und der Auflösung. Bei einem BV mit 250mm Durchmesser und einer 1024x1024 Matrix, erreicht man eine Pixelgröße 0,24mm in Länge und Breite. Dies entspricht einer Auflösung von 2,1LP/mm. Bei einem BV mit 400mm Durchmesser und 1024x1024 Matrix ist die Pixellänge 0,39mm und somit 1,28LP/mm. Für gleiche Auflösung muss also die Matrix vergrößert werden. Mit steigender Auflösung steigt die Bildqualität, jedoch auch der Speicherbedarf. Exposure Index – Belichtungsindex Der Belichtungsindex (EI) ist das Maß für die Belichtungsmenge, die der Bildrezeptor (IR) empfängt. Es ist abhängig von mAs, der gesamten bestrahlten Detektorfläche und der Strahlenschwächung. Der Belichtungsindex gibt objektiv Aufschluss über die Bildqualität der erzeugten Aufnahme. Dafür bieten Gerätehersteller Tabellen mit empfohlenen EI-Bereichen für eine optimale Bildqualität. Eine ausreichende Belichtung kann nur durch Bildrauschen beurteilt werden. Workstations, wie sie von RTs zur Bildüberprüfung verwendet werden, haben häufig eine geringere Auflösung und Helligkeit als die für die Diagnose verwendeten. Aus diesem Grund ist es oft schwierig zu beurteilen, ob ein Bild verrauscht ist oder nicht. Der Expositionsindex soll ein Hinweis darauf sein, ob das Rauschen akzeptabel ist.