DE10239804A1 - X-ray detector for recording of digital radiographs has an X-ray converter with a dosimeter arrangement integrated in the detector behind the converter to improve the accuracy of incident dose measurement - Google Patents

Abstract

X-ray detector (1) has an X-ray converter (2) for conversion of X-radiation into light or an electric charge and a image recorder (3) for spatially resolved measurement of the converted electric charge or light. Behind the X-ray converter in the direction of the incident radiation is a dosimeter device (4). An Independent claim is made for a method for recording radiographs in which a dosimeter integrated in the X-ray detector is used to measure the received dose so that the dose during imaging can be automatically regulated.

Description

Die Erfindung betrifft einen Röntgendetektor mit einem Röntgenkonverter zur Umwandlung von Röntgenstrahlung in Licht oder elektrische Ladung und einen dahinter angeordneten Bildaufnehmer zur ortsaufgelösten Messung des durch die Röntgenstrahlung im Röntgenkonverter erzeugten Lichts oder der elektrischen Ladung. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Aufnahme von Röntgenbildern, bei dem innerhalb eines Röntgendetektors die bildgebende Röntgenstrahlung zunächst in einem Röntgenkonverter in Licht oder elektrische Ladung umgewandelt wird und das Licht oder die elektrische Ladung in einem Bildaufnehmer ortsaufgelöst gemessen werden und dabei eine auf dem Röntgendetektor auftreffende Röntgendosisleistung mittels einer Dosismesseinrichtung gemessen wird und anhand dieser Messung die Dosiswerte der Röntgenaufnahme reguliert werden.The invention relates to an X-ray detector an x-ray converter for converting x-rays in light or electric charge and one arranged behind it Imager for spatially resolved Measurement of the by X-rays in the X-ray converter generated light or electrical charge. Furthermore The invention relates to a method for taking x-ray images, where the inside of an X-ray detector imaging x-rays first in an x-ray converter is converted into light or electrical charge and the light or the electrical charge is measured in a location-resolved manner in an image recorder and one on the X-ray detector incident X-ray dose rate is measured by means of a dose measuring device and on the basis of this Measurement of the dose values of the x-ray be regulated.

Bei einem Röntgendetektor der eingangs genannten Art handelt es sich um einen typischen Aufbau eines digitalen Röntgendetektors. In einem solchen Detektor wird das von der Röntgenstrahlung erzeugte Bild nicht auf einem Film aufgenommen, sondern es wird direkt ein digitales Bild erzeugt, welches elektronisch ausgelesen und weiterverarbeitet werden kann. Ein Beispiel hierfür sind die seit einigen Jahren bekannten, relativ neuartigen Festkörperdetektoren, die sich derzeit in der Markteinführung befinden. Diese Röntgendetektoren basieren auf sogenannten aktiven Auslesematrizen, z. B. aus amorphem Silizium (a-Si). Bei einer Variante werden die die Bildinformation enthaltenden Röntgenstrahlen zunächst in dem Röntgenkonverter in Licht umgewandelt. Hierzu wird ein Röntgenkonverter aus einem lumineszierenden Material, beispielsweise einem Szintillator wie Cäsium-Jodid (CsI) oder einem Phosphor verwendet. Die einzelnen Matrixelemente der aktiven Auslesematrix, dem eigentlichen Bildaufnehmer, sind bei die ser Variante jeweils als Photodioden ausgebildet, in denen das Licht in elektrische Ladung umgewandelt wird, die in den Matrixelementen gespeichert wird. Bei einer anderen Variante wird ein Röntgenkonverter, beispielsweise auf Basis von Selen, verwendet, der direkt elektrische Ladung, beispielsweise Elektronen und/oder Löcher, aus der Röntgenstrahlung generiert. Die aktive Auslesematrix ist hier ebenfalls auf Basis von amorphem Silizium aufgebaut, jedoch sind die Matrixelemente als Elektroden ausgebildet, auf denen die elektrische Ladung gespeichert wird. Die in der aktiven Auslesematrix gespeicherte Ladung wird anschließend über ein aktives Schaltelement mit einer dezidierten Elektronik ausgelesen und analog/digital behandelt und vom Bildsystem weiterverarbeitet. Andere Technologien, die letztendlich 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.With an X-ray detector at the beginning mentioned type is a typical structure of a digital X-ray detector. The image generated by the X-radiation is in such a detector not recorded on a film, but directly digital Generates an image, which is electronically read out and processed can be. An example of this are the relatively new solid-state detectors that have been known for some years, that are currently being launched. These X-ray detectors are based on so-called active readout matrices, e.g. B. from amorphous Silicon (a-Si). In one variant, this is the image information containing X-rays first in the X-ray converter converted into light. For this purpose, an X-ray converter is made from a luminescent Material, for example a scintillator such as cesium iodide (CsI) or a phosphor used. The individual matrix elements of the active readout matrix, the actual image sensor, are included this water variant each formed as a photodiode, in which the Light is converted into electrical charge in the matrix elements is saved. In another variant, an X-ray converter, for example, based on selenium, which is directly electrical Charge, for example electrons and / or holes, from the X-rays generated. The active readout matrix is also based here built of amorphous silicon, however, are the matrix elements formed as electrodes on which the electrical charge is stored becomes. The charge stored in the active readout matrix becomes then over a active switching element read out with dedicated electronics and treated analog / digital and processed by the image system. Other technologies that ultimately deliver digital X-ray images are based on CCDs (Charge Coupled Devices), APS (Active Pixel Sensor) or CMOS chips, which are also certain forms of Imagers, each behind a suitable X-ray converter are arranged.

Die Röntgenkonverterschicht sowie der Bildaufnehmer sind in der Regel gemeinsam mit einer Steuerplatine (im Folgenden auch Elektronik-Board genannt) in einem Detektorgehäuse untergebracht und bilden so eine Detektoreinheit, die beispielsweise eine Film-Folien-Kassette oder dergl. ersetzt.The x-ray converter layer as well the image recorders are usually shared with a control board (hereinafter also called electronics board) housed in a detector housing and thus form a detector unit, for example a film-film cassette or the like.

Wie bei den herkömmlichen Bildaufnahmesystemen wie Filmen bzw. Film-Folie-Systemen muss auch bei den genannten neueren Röntgendetektoren darauf geachtet werden, dass die gewünschten Aufnahmen jeweils mit einer bestimmten vorgegebenen Dosis gemacht werden, um einerseits die Röntgenbelastung 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 sogenannte Belichtungsautomatik benutzt, welche die ankommende Dosis ermittelt und nach einer bestimmten erreichten Dosis die Röntgenstrahlung abschaltet. Dabei werden Do sismesselemente verwendet, welche die auf dem Röntgendetektor auftreffende Röntgendosisleistung messen. Durch Integration dieser Röntgendosisleistung über die Aufnahmezeit erhält man ein Signal, das der jeweils aufgelaufenen Dosis proportional ist. Als Dosismesseinrichtungen werden bei den eingangs genannten Röntgendetektoren gewöhnlich externe Ionisationskammern verwendet, die vor dem Detektor angeordnet sind. Diese Anordnung entspricht der Messanordnung, die auch in konventionellen Bildaufnahmesystemen, d. h. beispielsweise den Film-Folie-Systemen oder Speicherfoliensystemen, verwendet wird.As with conventional imaging systems such as films or film-foil systems must also be used with the above newer x-ray detectors make sure that the desired recordings with each a certain predetermined dose to be made on the one hand the x-ray exposure for the Patients as minimal as possible to hold and on the other hand using an x-ray optimal medium darkness to obtain. As a rule, a dose regulation device or a so-called automatic exposure control that uses the incoming Dose determined and after a certain dose reached the X-rays off. Thereby measuring elements are used, which the on the x-ray detector incident X-ray dose rate measure up. By integrating this x-ray dose rate over the Receives recording time a signal that is proportional to the accumulated dose is. The x-ray detectors mentioned at the beginning are used as dose measuring devices usually external ionization chambers are used, which are arranged in front of the detector are. This arrangement corresponds to the measurement arrangement, which is also shown in conventional imaging systems, d. H. for example the film-film systems or Image plate systems is used.

In der Regel sind solche Dosismesseinrichtungen strukturiert, um die Dosisleistungen in unterschiedlichen räumlichen Bereichen des Bilds separat zu messen. So werden beispielsweise häufig drei Ionisationskammern verwendet, welche in einer Messebene in einem auf der Spitze stehenden Dreieck zueinander angeordnet sind. Hiermit können exakt die Dosisleistungen in den drei Eckbereichen des Dreiecks getrennt voneinander vermessen werden. Es können so z. B. bei Aufnahmen der Lunge die Dosisleistungen in den oberen Bereichen der beiden Lungenflügel sowie im mittleren unteren Bereich separat bestimmt werden, so dass die Dosis bei einer Aufnahme genau an den Typ bzw. Zweck der jeweiligen Aufnahme angepasst werden kann.As a rule, such dose measuring devices structured to dose rates in different spatial Measure areas of the image separately. For example frequently three ionization chambers are used, which in one measuring plane in a triangle on the top are arranged to each other. With this you can exactly the dose rates in the three corner areas of the triangle can be measured separately. So z. B. for recordings the lung the dose rates in the upper areas of the two lungs as well can be determined separately in the lower middle area so that the Dose when recording exactly the type or purpose of each Recording can be adjusted.

Der Nachteil solcher extern vor dem Röntgendetektor angeordneten Dosismesseinrichtungen besteht darin, dass die eintreffende Röntgenstrahlung noch vor dem Detektor – aufgrund der Struktur der Dosismesseinrichtung abhängig vom Ort unterschiedlich stark – absorbiert wird. Bei konventionellen Film-Folie-Systemen führt dies dazu, dass beispielsweise die Ionisationskammern der Dosismesseinrichtung auf dem Film mit abgebildet werden. Innerhalb der großen Dynamik eines Film-Folie-Aufnahmesystems sind diese Strukturen jedoch nur wenig oder gar nicht sichtbar. Bei Verwendung der genannten digitalen Röntgendetektoren ist es aber innerhalb einer Bildverarbeitung möglich, den dynamischen Bereich beispielsweise durch Veränderung des „Center-Werts" oder des „Windows-Werts" zu reduzieren. Mit einer solche Reduzierung des dynamischen Bereichs wird eine bessere Kontrastauflösung erreicht. Somit können mit den digitalen Systemen prinzipiell auch feinere Unterschiede im Röntgenbild sichtbar gemacht werden, die mit einem konventionellen System nicht erkannt werden können. Dies hat zwar einerseits erhebliche Vorteile für die Diagnostik. Andererseits führt eine Reduzierung des dynamischen Bereichs zwangsläufig auch dazu, dass die durch die Dosismesseinrichtung auf dem Röntgenbild erzeugte Struktur als Artefakt erkennbar wird.The disadvantage of such dose measuring devices arranged externally in front of the x-ray detector is that the incoming x-ray radiation is absorbed before the detector — depending on the location, to a different extent due to the structure of the dose measuring device. In conventional film-film systems, this means that, for example, the ionization chambers of the dose measuring device are also imaged on the film. However, within the great dynamics of a film-film recording system, these structures are only we little or not visible. When using the digital X-ray detectors mentioned, however, it is possible within an image processing to reduce the dynamic range, for example by changing the “center value” or the “Windows value”. With such a reduction in the dynamic range, a better contrast resolution is achieved. In principle, with the digital systems, even finer differences in the X-ray image can be made visible that cannot be recognized with a conventional system. On the one hand, this has considerable advantages for diagnostics. On the other hand, a reduction in the dynamic range inevitably also means that the structure generated by the dose measuring device on the x-ray image can be recognized as an artifact.

Eine Möglichkeit, diese Artefakte zu reduzieren, besteht bei digitalen Bildaufnehmern darin, dass eine Kalibrierung durchgeführt wird. Mit Hilfe dieser Kalibrierung können die durch die Dosismesseinrichtung vor dem Detektor erzeugten Artefakte innerhalb der ohnehin notwendigen Bildvorbearbeitung, z. B innerhalb von Offset- und Gainkorrekturen, in erster Ordnung korrigiert werden. Üblicherweise stimmen jedoch die Strahlenqualitäten, die bei der Kalibrierung verwendet werden, mit den bei der eigentlichen Röntgenaufnahme verwendeten Strahlenqualitäten nicht überein. In diesem Fall treten die durch die Dosismesseinrichtung erzeugten Artefakte wieder auf. Auch in den Fällen, in denen die Kalibrierung mit einer vorgelagerten Dosismesseinrichtung und die Aufnahme dann ohne die vorgelagerte Dosismesseinrichtung vorgenommen werden, wie dies beispielsweise bei einem aus einem Tisch herausziehbaren Detektor möglich ist, oder in denen beispielsweise bei der Kalibrierung und bei der späteren Aufnahme die Anordnungen der Dosismesskammern nicht genau übereinstimmen, wird der Artefakt selbst bei gleicher Strahlenqualität in voller Höhe auftreten.One way of seeing these artifacts to reduce, with digital image recorders is that a Calibration done becomes. With the help of this calibration, the through the dose measuring device Artifacts generated in front of the detector within the already necessary Image preparation, e.g. B within offset and gain corrections, be corrected in the first order. Usually, however, are correct the radiation qualities, which are used in the calibration with those in the actual X-ray exposure used radiation qualities do not match. In this case, those generated by the dose measuring device occur Artifacts on again. Even in cases where calibration with an upstream dose measuring device and the recording then can be made without the upstream dose measuring device, such as this is the case, for example, with a detector that can be pulled out of a table possible is, or in which, for example, in the calibration and in the later The arrangement of the dose measuring chambers does not exactly match, the artifact becomes full even with the same radiation quality Height occur.

Um die Artefaktbildung einigermaßen sicher zu verringern, besteht daher nur die Möglichkeit, möglichst gering absorbierende Materialien zu verwenden, die über die gesamte Fläche der Dosismesskammer und das gesamte verwendete Röntgenspektrum hinweg möglichst homogen absorbieren. Eine andere Alter native ist der Verzicht auf die Reduzierung des dynamischen Bereichs und somit der Verzicht auf eine prinzipiell mögliche bessere Kontrastauflösung.To be reasonably sure about the artifact formation reduce, there is only the possibility, if possible to use low-absorbent materials that have the the whole area the dose measuring chamber and the entire X-ray spectrum used as far as possible absorb homogeneously. Another alternative is to do without the reduction of the dynamic range and thus the waiver in principle possible better contrast resolution.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Alternative zu diesem Stand der Technik zu schaffen, die eine einfache und sichere Messung der Dosis bzw. Dosisleistung erlaubt und dabei die vorgenannten Nachteile vermeidet.It is an object of the present invention An alternative to this prior art is to create a simple one and safe measurement of the dose or dose rate allowed while doing so avoids the aforementioned disadvantages.

Diese Aufgabe wird durch einen Röntgendetektor gemäß Patentanspruch 1 und durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 10 gelöst.This task is done by an X-ray detector according to claim 1 and by a method according to claim 10 solved.

Erfindungsgemäß wird hierbei nicht mehr eine separate Dosismesseinrichtung verwendet, welche sich vor dem Röntgendetektor innerhalb der Röntgeneinrichtung befindet, sondern im Röntgendetektor ist in Röntgenstrahlrichtung hinter dem Röntgenkonverter eine Dosismesseinrichtung integriert, die die Dosisleistung für eine Dosisregulierungseinrichtung misst. Hierbei wird ausgenutzt, dass die Röntgenstrahlung nicht vollständig in der Röntgenkonversionsschicht absorbiert wird, sondern auch noch ein signifikanter Anteil hinter dem Röntgenkonverter zur Verfügung steht. Beispielsweise liegt die Absorption bei einer Strahlenqualität von 70 kV und 21 mm Aluminiumfilterung bei etwa 70% in CsI-basierten Schichten und bei etwa 45% in Selen-basierten Konversionsschichten. Zugrundegelegt werden bei diesen Beispielswerten jeweils typische Schichtdicken der betreffenden Materialien. Bei höheren Röhrenspannungen wie beispielsweise 120 kV für Thoraxuntersuchungen ist die Absorptionswahrscheinlichkeit noch geringer. Ein erheblicher Teil der Röntgenstrahlung kann somit auch hinter dem Röntgenkonverter detektiert werden, so dass die Dosismesseinrichtung erfindungsgemäß hinter dem bildrelevanten Röntgenkonverter platziert werden kann. Auf diese Weise ist der Eingangsbereich, d. h. der Bereich zwischen dem Untersuchungsobjekt, beispielsweise dem Patienten, und dem Detektor homogen und es können keine Artefakte durch die Do sismesseinrichtung hervorgerufen werden. Es ist lediglich bei der Berechnung der Dosis aus den Messwerten der Dosismesseinrichtung die abschirmende Wirkung der bildgebenden Einheit zu berücksichtigen.According to the invention, this is no longer one separate dose measuring device is used, which is in front of the X-ray detector inside the x-ray facility but in the X-ray detector is in the x-ray direction behind the x-ray converter a dose measuring device that integrates the dose rate for a dose regulating device measures. This takes advantage of the fact that the X-rays are not completely in the x-ray conversion layer is absorbed, but also a significant portion behind the X-ray converter to disposal stands. For example, the absorption is at a radiation quality of 70 kV and 21 mm aluminum filtering at about 70% in CsI-based layers and about 45% in selenium-based conversion layers. Based on are typical layer thicknesses for these example values of the materials in question. With higher tube voltages such as 120 kV for chest examinations the probability of absorption is even lower. A considerable one Part of x-rays can also behind the X-ray converter are detected, so that the dose measuring device according to the invention the image-relevant X-ray converter can be placed. In this way, the entrance area, d. H. the area between the examination object, for example the patient and the detector homogeneous and no artifacts can pass through the dose measuring device are caused. It is just when calculating the dose from the measured values of the dose measuring device to take into account the shielding effect of the imaging unit.

Vorzugsweise ist die Dosismesseinrichtung dabei in Röntgenstrahlrichtung hinter dem Bildaufnehmer angeordnet, d. h. dass sich der Bildaufnehmer – wie bei den bekannten Röntgendetektoren der eingangs genannten Art – unmittelbar hinter dem Röntgenkonverter befindet. Auch der Bildaufnehmer ist, insbesondere bei einer Verwendung einer aktiven Matrix, für die Röntgenstrahlung noch durchlässig genug, so dass eine Detektion der Dosisleistung auch an dieser Position möglich ist.The dose measuring device is preferably included in the x-ray direction located behind the imager, d. H. that the image sensor - as with the known X-ray detectors of the type mentioned - immediately behind the x-ray converter located. The image sensor is also, especially when used an active matrix, for the x-rays still permeable enough so that dose rate detection also at this position possible is.

Die weiteren unabhängigen Ansprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung.Contain the further independent claims advantageous refinements and developments of the invention.

Vorteilhafterweise weist die Dosismesseinrichtung eine Mehrzahl von Dosismesselementen auf, die an unterschiedlichen Messorten angeordnet sind. Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Dosismesselemente matrixförmig, schachbrettartig oder wabenförmig in einer Messebene, vorzugsweise flächendeckend, nebeneinander angeordnet.The dose measuring device advantageously has a plurality of dose measuring elements, which at different Measuring locations are arranged. In a particularly preferred embodiment are the dose measuring elements matrix-like, checkerboard-like or honeycombed in a measuring plane, preferably covering the entire area, side by side arranged.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Dosismesselemente dabei einzeln oder gruppenweise auslesbar, beispielsweise gezielt aktivierbar sind. Es können dann für eine bestimmte Aufnahme je nach Notwendigkeit bestimmte Dosismesselemente einzeln bzw. gruppenweise in beliebiger Anordnung zur Messung der Dosis für die Dosisregulierung herangezogen werden. Somit ist eine ideale Abstimmung auf das mit der betreffenden Aufnahme zu untersuchende Organ möglich.It is particularly advantageous if the dose measuring elements can be read out individually or in groups, for example, can be specifically activated. Certain dose measuring elements can then be used individually or in groups in any arrangement for measuring the dose for dose regulation for a specific exposure, as required. Thus, an ideal match to that with the relevant recording must be examined appropriate organ possible.

Bei der Dosismesseinrichtung bzw. den einzelnen Dosiselementen kann es sich um übliche Ionisationskammern handeln. Ebenso können aber auch Si-basierte oder GaAs-basierte röntgen sensitive Halbleitersensoren als Dosismesseinrichtung bzw. als einzelne Dosismesselemente verwendet werden.At the dose measuring device or the individual dose elements can be conventional ionization chambers. You can also but also Si-based or GaAs-based X-ray sensitive semiconductor sensors used as a dose measuring device or as individual dose measuring elements become.

Bei einer anderen Alternative besteht die Dosismesseinrichtung aus einem weiteren Röntgenkonverter zur Umwandlung der Röntgenstrahlung in Licht oder elektrische Ladung sowie einem dahinter angeordneten weiteren Bildaufnehmer sowie einer Ausleseeinrichtung, um den zusätzlichen Bildaufnehmer während einer Bildaufnahmephase, d. h. in der Integrationsphase, zur Dosisermittlung auszulesen. Es wird hier als Dosismesseinrichtung also einfach ein zweites bildaufnehmendes System genutzt, welches beispielsweise lediglich eine gröbere Ortsauflösung aufweisen kann und so beschaltet ist, dass eine Auslesung in der Integrationsphase möglich ist.Another alternative exists the dose measuring device from another X-ray converter for conversion the x-rays in light or electrical charge and one arranged behind it further image recorders and a readout device to the additional Imager during an image acquisition phase, d. H. in the integration phase, for dose determination read. It is simply used here as a dose measuring device second image recording system used, which for example just a coarser one spatial resolution can have and is wired so that a reading in the Integration phase possible is.

Als Dosismesselemente können auch organische Materialien, beispielsweise organische Photodioden Verwendung finden.Can also be used as dose measuring elements organic materials, for example organic photodiodes use Find.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Hinweis auf die beigefügten Figuren noch einmal näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained below of an embodiment referring to the attached Figures closer again explained. Show it:

1 einen schematischen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Röntgendetektor, 1 2 shows a schematic section through an X-ray detector according to the invention,

2 einen perspektivischen Teilschnitt durch eine auf einer aktiven Matrix angeordneten Röntgenkonverterschicht mit vergrößerter Darstellung eines Photodioden-Matrixelements mit einem zugehörigen Schaltelement, 2 3 shows a perspective partial section through an X-ray converter layer arranged on an active matrix with an enlarged representation of a photodiode matrix element with an associated switching element,

3 eine schematische Anordnung der Komponenten eines Röntgensystem mit einem Röntgendetektor gemäß 1. 3 a schematic arrangement of the components of an X-ray system with an X-ray detector according to 1 ,

Der Röntgendetektor 1 gemäß 1 weist zunächst in Röntgenstrahlrichtung R an vorderster Position eine bildwirksame Röntgenkonversionsschicht, hier aus Cäsiumjodid, auf. In diesem Röntgenkonverter 2 wird die ankommende Röntgenstrahlung in Licht umgewandelt. Dieses Licht wird dann von einer sich unmittelbar hinter der Röntgenkonverter 2 befindenden, auf Basis von amorphem Silizium aufgebauten aktiven Auslesematrix 3, dem eigentlichen Bildaufnehmer 3, detektiert und in elektrische Ladung umgewandelt. Hierzu weist die Matrix mehrere Photodiodenelemente 26 auf, die jeweils über ein aktives Schaltelement 27, beispielsweise einen integrierten Transistor oder eine Diode, ausgelesen werden können. Die Ansteuerung erfolgt hierbei beispielsweise über einen Zeilentreiber, welcher hier durch den Pfeil 28 dargestellt wird. Das Auslesen erfolgt spaltenweise in Pfeilrichtung 29, 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 Auslesemechanismus dem Fachmann bekannt sind und nicht weiter erläutert werden müssen.The X-ray detector 1 according to 1 initially has an image-effective x-ray conversion layer, here made of cesium iodide, in the foremost position in the x-ray direction R. In this x-ray converter 2 the incoming X-rays are converted into light. This light is then from one immediately behind the X-ray converter 2 active readout matrix based on amorphous silicon 3 , the actual image sensor 3 , detected and converted into electrical charge. For this purpose, the matrix has several photodiode elements 26 on, each via an active switching element 27 , for example an integrated transistor or a diode, can be read out. The control takes place here, for example, via a line driver, which is indicated here by the arrow 28 is pictured. Reading is carried out column by column in the direction of the arrow 29 , the outgoing signals being fed to suitable amplifiers, multiplexers and ADCs. This is a conventional solid-state detector design, so that the details relating to the design and the control and the readout mechanism are known to the person skilled in the art and need not be explained further.

Die Röntgenkonverterschicht 2 sowie die aktive Auslesematrix 3 befinden sich in einem Gehäuse 10 des Detektors, in dem rückseitig ein Elektronik-Board 6 untergebracht ist, welches die notwendige Elektronik wie Verstärker, Multiplexer, ADCs etc. zum Auslesen der aktiven Matrix 3 enthält. Das Elektronik-Board 6 und die aktive Matrix 3 sind durch Signalleitungen 7 miteinander verbunden. Die Spannungsversorgung erfolgt über ein Spannungsversorgungsleitung 8s. Die Auslesung der Bilddaten und die Übermittlung von Steuerbefehlen erfolgt über eine Steuer- und Bilddatenleitung 8d.The X-ray converter layer 2 as well as the active readout matrix 3 are in a housing 10 of the detector, in the back of an electronics board 6 which contains the necessary electronics such as amplifiers, multiplexers, ADCs etc. for reading out the active matrix 3 contains. The electronics board 6 and the active matrix 3 are through signal lines 7 connected with each other. Power is supplied via a power supply line 8s , The reading of the image data and the transmission of control commands takes place via a control and image data line 8d ,

Erfindungsgemäß befindet sich hinter der aktiven Auslesematrix 3 eine Röntgendosismesseinrichtung 4 mit mehreren ebenfalls matrixförmig angeordneten Dosismesselementen 5 aus einem röntgensensitiven Material. Im vorliegenden Fall handelt es sich um eine matrixförmige Anordnung von 20 x 20 aktiven Dosismesselementen 5.According to the invention is located behind the active readout matrix 3 an X-ray dose measuring device 4 with several dose measuring elements also arranged in a matrix 5 made of an X-ray sensitive material. In the present case, it is a matrix-like arrangement of 20 x 20 active dose measuring elements 5 ,

Der durch das bildgebende System, d. h. durch den Röntgenkonverter 2 sowie durch den Bildaufnehmer 3, hindurchgehende Röntgenstrahlenanteil gelangt auf diese Röntgendosismesseinrichtung 4. In den einzelnen Dosismesselementen 5 wird jeweils die ankommende Röntgendosisleistung gemessen. Die einzelnen Dosismesselemente können hierbei je nach Notwendigkeit in beliebiger Anordnung aktiviert, d. h. für die Dosismessung herangezogen werden und somit auf das in der jeweiligen Messung zu untersuchende Organ ideal abgestimmt werden.That through the imaging system, ie through the X-ray converter 2 as well as by the image sensor 3 X-ray component passing through reaches this X-ray dose measuring device 4 , In the individual dose measuring elements 5 the incoming x-ray dose rate is measured in each case. The individual dose measuring elements can be activated in any arrangement as required, that is to say they can be used for dose measurement and can thus be ideally matched to the organ to be examined in the respective measurement.

Die Spannungsversorgung erfolgt über eine Spannungsversorgungsleitung 9s und die Ansteuerung der Dosismesselemente 5 über eine Steuerleitung 9d. Die Ausleseelektronik für die Dosismesselemente 5 befindet sich hier ebenfalls auf dem Elektronik-Board 6, welches über eine Datenleitung 11 mit der Dosismesseinrichtung 4 verbunden ist. Alternativ kann die Ausleseelektronik für die Dosismesselemente 5 aber auch auf einem separaten Board in dem Detektor integriert oder sogar außerhalb des Detektors sein.Power is supplied via a power supply line 9s and the control of the dose measuring elements 5 via a control line 9d , The readout electronics for the dose measuring elements 5 is also located on the electronics board here 6 which via a data line 11 with the dose measuring device 4 connected is. Alternatively, the readout electronics for the dose measuring elements 5 but can also be integrated on a separate board in the detector or even outside the detector.

3 zeigt die Integration eines solchen erfindungsgemäßen Röntgendetektors 1 innerhalb eines üblichen Röntgensystems 25. Dieses Röntgensystem weist einen an einem Strahlerstativ 14 befestigten Röntgenstrahler 13 und einen Röntgengenerator 16 auf. Außerdem umfasst das Röntgensystem 25 einen an einem Aufnahmestativ 15 befestigten, erfindungsgemäßen Röntgendetektor 1. Zwischen dem Untersuchungsobjekt O, hier einem Patienten 0, und dem Röntgendetektor 1 ist ein Streustrahlenraster 12 zur Reduzierung von Streustrahlen angeordnet. 3 shows the integration of such an X-ray detector according to the invention 1 within a common x-ray system 25 , This x-ray system has one on a radiator stand 14 attached x-ray tube 13 and an x-ray generator 16 on. The X-ray system also includes 25 one on a tripod 15 attached X-ray detector according to the invention 1 , Between the object under examination O , here a patient 0 , and the X-ray detector 1 is an anti-scatter grid 12 arranged to reduce stray radiation.

Angesteuert wird das gesamte System 25 von einer Systemsteuereinheit 19, welche hier im Röntgengenerator 16 integriert ist und über einen Bildrechner 24 mit Monitor 21, Tastatur 23 und Maus 22 in üblicher Weise bedient wird. Von dem Röntgengenerator 16 aus wird der Röntgenstrahler 13 über eine Spannungsversorgungsleitung 17 mit der nötigen Hochspannung ver sorgt. Die Ansteuerung des Röntgenstrahlers 13 durch die Systemsteuereinheit 19 erfolgt über eine Steuerleitung 18.The entire system is controlled 25 from a system control unit 19 which here in the X-ray generator 16 is integrated and via an image calculator 24 with monitor 21 , Keyboard 23 and mouse 22 is operated in the usual way. From the x-ray generator 16 the X-ray tube becomes 13 via a power supply line 17 with the necessary high voltage. The control of the x-ray emitter 13 by the system control unit 19 takes place via a control line 18 ,

Innerhalb der Systemsteuereinheit 19 befindet sich eine Dosisregulierungseinheit 20, welche in Form von Software auf einer Rechnereinheit der Systemsteuereinheit 19 implementiert ist. Dieser Dosisregulierungseinheit 20 werden die von den Dosismesselementen 5 der im Röntgendetektor 1 angeordneten Dosismesseinrichtung 4 gemessenen Dosisleistungswerte über die Datenleitungen 9d zugeführt. Die Dosisregulierungseinheit 20 kann dann anhand der gemessenen Dosisleistungen die aktuelle Dosis ermitteln und bei Erreichen der gewünschten Dosis den Strahler 13 abschalten.Inside the system control unit 19 there is a dose regulation unit 20 which in the form of software on a computer unit of the system control unit 19 is implemented. This dose regulation unit 20 are those of the dose measuring elements 5 the one in the x-ray detector 1 arranged dose measuring device 4 measured dose rate values via the data lines 9d fed. The dose regulation unit 20 can then determine the current dose based on the measured dose rates and, when the desired dose is reached, the emitter 13 switch off.

Über die Steuer- und Bilddatenleitungen 8d wird die aktive Matrix 3 des Röntgendetektors 1 ausgelesen und somit die relevanten Bilddaten an den Bildrechner 24 übermittelt. Mit Hilfe dieses Bildrechners 24 können die Bilder beispielsweise auf dem Monitor 21 in gewünschter Weise dargestellt, weiterbearbeitet oder gespeichert bzw. an andere Rechner eines Bildinformationssystems weitergeleitet werden.Via the control and image data lines 8d becomes the active matrix 3 of the X-ray detector 1 read out and thus the relevant image data to the image computer 24 transmitted. With the help of this image calculator 24 can see the images on the monitor, for example 21 displayed, processed or saved in the desired manner or forwarded to other computers of an image information system.

Wie 3 zeigt, ist der erfindungsgemäße Röntgendetektor 1 in jeder herkömmlichen Röntgeneinrichtung verwendbar, die mit digitalen Detektoren arbeitet und eine Belichtungsautomatik aufweist. Es ist lediglich erforderlich, dass die entsprechenden Anschlüsse, die bisher zu einer externen Dosismesseinrichtung führen, nun zu dem Röntgendetektor 1 geführt werden, um die Dosismesseinrichtung 4 innerhalb des Detektors 1 anzusteuern und auszulesen. Insofern sind auch ohne weiteres Nachrüstungen bereits bestehender Röntgensysteme möglich.How 3 shows the X-ray detector according to the invention 1 usable in any conventional X-ray device that works with digital detectors and has an automatic exposure control. It is only necessary that the corresponding connections, which previously led to an external dose measuring device, now go to the X-ray detector 1 be guided to the dose measuring device 4 inside the detector 1 to control and read. In this respect, existing X-ray systems can also be retrofitted without further ado.

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.It is explicitly stated once again noted that it is in the structure shown in the figures is only one embodiment and that it is at the discretion of the person skilled in the art to assign individual features vary and in particular also different combinations of to use the features mentioned to the X-ray detector according to the invention adapt exactly to the respective application.

Claims (11)

Röntgendetektor (1) mit einem Röntgenkonverter (2) zur Umwandlung der Röntgenstrahlung (1) in Licht oder elektrische Ladung und einem dahinter angeordneten Bildaufnehmer (3) zur ortsaufgelösten Messung des durch die Röntgenstrahlung (11) im Röntgenkonverter (2) erzeugten Lichts oder der elektrischenLadung, gekennzeichnet durch eine im Röntgendetektor (1) integrierte, in Röntgenstrahlrichtung (R) hinter dem Röntgenkonverter (2) angeordnete Dosismesseinrichtung (4).X-ray detector ( 1 ) with an X-ray converter ( 2 ) to convert X-rays ( 1 ) in light or electrical charge and an image sensor arranged behind it ( 3 ) for the spatially resolved measurement of the X-rays ( 11 ) in the X-ray converter ( 2 ) generated light or the electrical charge, characterized by an in the X-ray detector ( 1 ) integrated in the X-ray direction (R) behind the X-ray converter ( 2 ) arranged dose measuring device ( 4 ). Röntgendetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosismesseinrichtung in Röntgenstrahlrichtung (R) hinter dem Bildaufnehmer (3) angeordnet ist.X-ray detector according to claim 1, characterized in that the dose measuring device in the X-ray direction (R) behind the image sensor ( 3 ) is arranged. Röntgendetektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosismesseinrichtung (4) eine Mehrzahl von Dosismesselementen (5) aufweist, welche an unterschiedlichen Messorten angeordnet sind.X-ray detector according to claim 1 or 2, characterized in that the dose measuring device ( 4 ) a plurality of dose measuring elements ( 5 ), which are arranged at different measuring locations. Röntgendetektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosismesselemente (5) matrixförmig oder schachbrettartig oder wabenförmig in einer Messebene nebeneinander angeordnet sind.X-ray detector according to claim 3, characterized in that the dose measuring elements ( 5 ) are arranged side by side in a matrix or checkerboard or honeycomb shape in a measurement plane. Röntgendetektor nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosismesselemente (5) einzeln oder gruppenweise auslesbar sind.X-ray detector according to claim 3 or 4, characterized in that the dose measuring elements ( 5 ) can be read out individually or in groups. Röntgendetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosismesseinrichtung bzw. jedes der Dosismesselemente eine Ionisationskammer umfasst.X-ray detector according to one of the claims 1 to 5, characterized in that the dose measuring device or each of the dose measuring elements comprises an ionization chamber. Röntgendetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosismesseinrichtung (4) bzw. jedes der Dosismesselemente (5) einen röntgensensitiven Halbleitersensor umfasst.X-ray detector according to one of claims 1 to 5, characterized in that the dose measuring device ( 4 ) or each of the dose measuring elements ( 5 ) comprises an X-ray sensitive semiconductor sensor. Röntgendetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosismesseinrichtung einen weiteren Röntgenkonverter zur Umwandlung der Röntgenstrahlung in Licht oder elektrische Ladung, einen dahinter angeordneten weiteren Bildaufnehmer und eine Ausleseeinrichtung umfasst, um den weiteren Bildaufnehmer während einer Bildaufnahmephase zur Dosisermittlung auszulesen.X-ray detector according to one of the claims 1 to 5, characterized in that the dose measuring device another x-ray converter to convert x-rays in light or electric charge, another one arranged behind Image sensor and a readout device includes the other Imager during a Read out the image acquisition phase for dose determination. Röntgeneinrichtung mit einem Röntgendetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 8.X-ray equipment with an x-ray detector according to one of the claims 1 to 8. Verfahren zur Aufnahme von Röntgenbildern, bei dem innerhalb eines Röntgendetektors (1) die bildgebende Röntgenstrahlung (11) zunächst in einem Röntgenkonverter (2) in Licht oder elektrische Ladung umgewandelt wird und das Licht oder die elektrische Ladung in einem Bildaufnehmer (3) ortsaufgelöst gemessen werden, und dabei eine auf dem Röntgendetektor (1) auftreffende Röntgendosisleistung mittels einer Dosismesseinrichtung (4) gemessen wird und anhand dieser Messung die Dosis während der Röntgenaufnahme reguliert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosisleistung mit einer im Röntgendetektor (1) integrierten, in Röntgenstrahlrichtung (R) hinter dem Röntgenkonverter (2) angeordneten Dosismesseinrichtung (4) gemessen wird.Method for taking x-ray images, in which an x-ray detector ( 1 ) the imaging X-rays ( 11 ) first in an X-ray converter ( 2 ) is converted into light or electrical charge and the light or electrical charge in an image recorder ( 3 ) be measured in a spatially resolved manner, and one on the X-ray detector ( 1 ) incident x-ray dose rate by means of a dose measuring device ( 4 ) is measured and the dose during the X-ray recording is regulated on the basis of this measurement, characterized in that the dose rate is compared with that in the X-ray detector ( 1 ) integrated in the X-ray direction (R) behind the X-ray converter ( 2 ) arranged dose measuring device ( 4 ) is measured. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosismesseinrichtung (4) eine Mehrzahl von Dosismesselementen (5) aufweist, welche an unterschiedlichen Messorten in einer Messebene angeordnet sind und dass für eine bestimmte Aufnahme bestimmte Dosismesselemente (5) einzeln und/oder gruppenweise zur Messung der Dosisleistung für die Dosisregulierung herangezogen werden.A method according to claim 9, characterized records that the dose measuring device ( 4 ) a plurality of dose measuring elements ( 5 ), which are arranged at different measuring locations in one measuring plane and that certain dose measuring elements ( 5 ) can be used individually and / or in groups to measure the dose rate for dose regulation.