DE3717850A1

DE3717850A1 - X-ray diagnostics device with a fluorescent storage screen

Info

Publication number: DE3717850A1
Application number: DE19873717850
Authority: DE
Inventors: Gottfried Dipl Phys Lange; Arnulf Dr Oppelt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1987-05-27
Filing date: 1987-05-27
Publication date: 1988-12-15

Abstract

The invention relates to a X-ray diagnostics (radiodiagnostics) device with a fluorescent storage screen (4) for the latent storage of the respective X-ray image (X-ray radiograph, exograph), having a read-out device (5 to 13) in which for image reproduction the fluorescence storage screen (4) is excited to luminesce by a scanning beam (7) from a beam source (5), having an imaging system (9) and a detector (10) for the light emitted by the fluorescent storage screen (4), and having an image reproduction system (12). A device (6) for multiplying the frequency of the generated scanning beam (7) is arranged upstream of a beam source (5), which may be a laser. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Röntgendiagnostikeinrichtung mit einem Speicherleuchtschirm für die latente Speicherung des je weiligen Röntgenstrahlenbildes, mit einer Auslesevorrichtung, bei der zur Bildwiedergabe der Speicherleuchtschirm durch einen Abtaststrahl einer Strahlenquelle zum Leuchten angeregt wird, mit einem Abbildungssystem und einem Detektor für das von dem Speicherleuchtschirm emittierte Licht und mit einem Bildwieder gabesystem.The invention relates to an X-ray diagnostic device a storage fluorescent screen for the latent storage of each sparse x-ray image, with a readout device, for the display of the storage luminescent screen by a Scanning beam of a radiation source is excited to light up, with an imaging system and a detector for that Storage fluorescent screen emitted light and with an image again system.

In der DE-PS 24 51 978 ist eine derartige Röntgendiagnostikein richtung beschrieben bei der als strahlenempfindlicher Wandler ein Leuchtschirm aus einem Thermolumineszenz-Speicherleucht stoff mit Röntgenstrahlen bestrahlt wird, so daß in ihm Elek tronen erzeugt werden, die in Potentialfallen (Traps) gespei chert werden. In einer Auslesevorrichtung wird dieser Speicher leuchtschirm von einer zusätzlichen Strahlenquelle, beispiels weise einem Laser, bildpunktweise abgetastet, so daß die in den Traps gespeicherten Elektronen angeregt werden und in nied rigere Energieniveaus zurückfallen können, wobei die Energie differenz in Form von Lichtquanten abgestrahlt wird. Dadurch ist es möglich, das derart gespeicherte Röntgenstrahlenbild aus dem Speicherleuchtschirm auszulesen.Such a X-ray diagnosis is in DE-PS 24 51 978 direction described in the case of a radiation-sensitive transducer a fluorescent screen from a thermoluminescent storage light material is irradiated with X-rays, so that Elek trons are generated, which are stored in potential traps be saved. This memory is stored in a readout device fluorescent screen from an additional radiation source, for example as a laser, scanned pixel by pixel, so that the in the Traps stored electrons are excited and in low rigorous energy levels can drop, taking the energy difference is emitted in the form of light quanta. Thereby it is possible to use the x-ray image stored in this way read out from the storage fluorescent screen.

Während der Abtastung einer Zeile durch den Laserstrahl wird das von dem Speicherleuchtschirm emittierte Licht durch einen optischen Kollektor, beispielsweise einen Lichtleiter, erfaßt und auf der lichtempfindlichen Eingangsfläche eines Detektors abgebildet. Das Ausgangssignal des Detektors wird beispiels weise nach Verstärkung und A/D-Wandlung einer normalen Fern sehkette zur Wiedergabe des Röntgenbildes auf einem Monitor zugeführt. Es kann aber auch durch einen Laser-Imager als Hardcopy aufgezeichnet werden.While scanning a line by the laser beam the light emitted by the storage phosphor screen by one optical collector, for example an optical fiber, detected and on the light-sensitive input surface of a detector pictured. The output signal of the detector is used as an example way after amplification and A / D conversion of a normal remote visual chain for displaying the x-ray image on a monitor fed. But it can also be used as a laser imager Hardcopy can be recorded.

Als Speicherleuchtstoff kann hierbei das aus der DE-OS 33 47 207 bekannte, mit Europium aktivierte Bariumfluor-Brom chlorid Verwendung finden. Dieses Bariumfluorhalogenid weist eine in Fig. 1 dargestellte relative Stimulationsempfindlich keit Sr in Abhängigkeit von der Wellenlänge λ auf. Wird nun dieser Speicherleuchtstoff mit dem üblicherweise verwendeten He-Ne-Laser angeregt, der eine Wellenlänge von 633 nm aufweist, erfolgt die Anregung des Speicherleuchtstoffes nicht bei ma ximaler Empfindlichkeit, so daß sich das Signal/Rausch-Ver hältnis verschlechtert. Weiterhin weisen die He-Ne-Laser eine relativ große Bauform bei relativ geringer Leistung auf.The storage phosphor known from DE-OS 33 47 207, with Europium activated barium fluorobromine chloride can be used. This barium fluorine halide has a relative stimulation sensitivity Sr shown in FIG. 1 as a function of the wavelength λ . If this storage phosphor is excited with the He-Ne laser that is usually used and has a wavelength of 633 nm, the storage phosphor is not excited at maximum sensitivity, so that the signal / noise ratio deteriorates. Furthermore, the He-Ne lasers have a relatively large design with a relatively low power.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, eine Röntgendiagnostik einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine Abtastvorrichtung enthält, die einen Abtaststrahl hoher Lei stung zu erzeugen vermag, der eine Wellenlänge aufweist, die im Bereich des Maximum der Empfindlichkeit des bekannten Leucht stoffes liegt.The invention is based on the task of X-ray diagnostics to create facility of the type mentioned, the one Scanning device containing a high Lei scanning beam capable of generating power having a wavelength which is in the Range of the maximum sensitivity of the known luminous fabric.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Strahlenquelle eine Vorrichtung zur Vervielfachung der Frequenz des erzeugten Abtaststrahles vorgeordnet ist. Dadurch lassen sich auch Laser verwenden, deren emittierten Strahlen eine we sentlich höhere Wellenlänge aufweisen, so daß sich beispiels weise durch Frequenzverdoppelung Abtaststrahlen erzeugen lassen, deren Wellenlänge zwischen den Wellenlängen der üblichen Laser liegen.The object is achieved in that the Radiation source means for multiplying the frequency is arranged upstream of the generated scanning beam. Let it through use lasers, the emitted rays of which we have significantly higher wavelength, so that for example generate scanning beams by doubling the frequency leave, the wavelength between the wavelengths of the usual lasers.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn als Strahlenquelle ein Laser verwendet wird. Eine optimale Anpassung an den Bari umfluorhalogenid-Speicherleuchtstoff wird erreicht, wenn z.B. der Laser ein Nd:YAG-Laser ist und die Vorrichtung zur Ver vielfachung der Frequenz eine Frequenzverdoppelung des von dem Nd:YAG-Laser ausgestrahlten Lichtes bewirkt. In vorteilhafter Weise wird zur Frequenzverdoppelung ein Kristall verwendet, der beispielsweise aus ADP (Ammoniumdihydrogenphosphat), KDP (Ka liumdihydrogenphosphat) oder LiNbO₃ (Lithiumniobat) besteht.It has proven to be advantageous if a laser is used as the radiation source. An optimal adaptation to the barium fluorofluoride storage phosphor is achieved if, for example, the laser is an Nd: YAG laser and the device for multiplying the frequency causes the frequency of the light emitted by the Nd: YAG laser to be doubled. A crystal is advantageously used for frequency doubling, which consists for example of ADP (ammonium dihydrogen phosphate), KDP (potassium dihydrogen phosphate) or LiNbO ₃ (lithium niobate).

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:The invention is based on one in the drawing illustrated embodiment explained in more detail. Show it:

Fig. 1 die Kurve der spektralen Empfindlichkeit eines bekannten Bariumfluorhalogenid-Speicherleuchtstoffes in Abhängigkeit von der Wellenlänge der stimulierenden Abtaststrahlen, Fig. 1 shows the curve of the spectral sensitivity of a known barium fluorohalide storage phosphor as a function of the wavelength of the stimulating scanning beams,

Fig. 2 den Aufnahmeteil einer Röntgendiagnostikeinrichtung, und Fig. 2 shows the receiving part of an X-ray diagnostic device, and

Fig. 3 den Bild-Wiedergabeteil einer erfindungsgemäßen Röntgendiagnostikeinrichtung mit Speicherleuchtstoffen. Fig. 3 shows the image display part of an X-ray diagnostic device according to the invention with storage phosphors.

In der Fig. 1 ist, wie bereits erläutert, die Empfindlichkeit eines mit Europium aktivierten Bariumfluorhalogenid-Speicher leuchtstoffes in Abhängigkeit von der Wellenlänge aufgetragen, wobei die Höhe der Kurve die relative Empfindlichkeit Sr an gibt., As already explained in Fig. 1, the sensitivity of a europium-activated barium fluorohalide storage phosphor plotted as a function of wavelength, wherein the height of the curve represents the relative sensitivity of Sr.

In der Fig. 2 ist ein Hochspannungsgenerator 1 dargestellt, der eine Röntgenröhre 2 speist, die Röntgenstrahlen aussendet, die einen Patienten 3 durchdringen. Die durch den Patienten 3 ent sprechend seiner Transparenz geschwächten Röntgenstrahlen fallen auf einen Lumineszenz-Speicherleuchtschirm 4. Dieses auffallende Strahlenbild erzeugt in dem Speicherleuchtschirm 4, wie bereits beschrieben, Elektronen, die in Potentialfallen des Leuchtstoffes gespeichert werden, so daß nach der Bestrahlung durch die Röntgenstrahlen in dem Speicherleuchtschirm 4 ein latentes Bild gespeichert ist. FIG. 2 shows a high-voltage generator 1 that feeds an X-ray tube 2 that emits X-rays that penetrate a patient 3 . The X-rays weakened by the patient 3 accordingly to his transparency fall on a luminescence storage fluorescent screen 4 . , Electrons of the phosphor are stored in potential traps, so that after the irradiation by the X-rays in the luminescent storage screen 4, a latent image is saved This striking image rays generated in the luminescent storage screen 4, as already described.

Zur Wiedergabe des latenten, gespeicherten Bildes wird, wie in Fig. 3 dargestellt, der Speicherleuchtschirm durch eine Strah lenquelle, beispielsweise einen Laser 5, angeregt. Dies kann beispielsweise ein Nd:YAG-Laser sein, der eine Wellenlänge von etwa 1000 nm aufweist. Dem Laser 5 ist eine Vorrichtung 6 zur Vervielfachung der Frequenz des Laserstrahles 7 vorgeordnet, die also die Wellenlänge des Nd:YAG-Lasers 5 auf etwa 500 nm reduziert, so daß sie im Maximum der Empfindlichkeit des Ba riumfluorhalogenid-Speicherleuchtstoffes liegt. Der Vorrichtung 6 ist eine Ablenkvorrichtung 8 nachgeschaltet, die den von dem Laser 5 ausgehenden Abtaststrahl 7 zeilenweise über den Spei cherleuchtschirm 4 ablenkt. Die Ablenkvorrichtung 8 für den La ser 5 kann beispielsweise aus einem Ablenkspiegel für die ver tikale und einem elektrooptischen Strahlenablenker für die ho rizontale Ablenkung bestehen. Es kann aber auch durch die Ab lenkvorrichtung 8 eine zeilenweise Ablenkung erfolgen, wenn gleichzeitig der Speicherleuchtschirm 4 senkrecht zur Zeile schrittweise weiterbewegt wird.To display the latent, stored image, as shown in FIG. 3, the storage fluorescent screen is excited by a radiation source, for example a laser 5 . This can be an Nd: YAG laser, for example, which has a wavelength of approximately 1000 nm. The laser 5 is preceded by a device 6 for multiplying the frequency of the laser beam 7 , which thus reduces the wavelength of the Nd: YAG laser 5 to approximately 500 nm, so that it is at the maximum sensitivity of the storage fluorine halide phosphor. The device 6 is followed by a deflecting device 8 , which deflects the scanning beam 7 emanating from the laser 5 line by line over the storage lamp 4 . The deflection device 8 for the laser 5 can, for example, consist of a deflecting mirror for the vertical and an electro-optical radiation deflector for the horizontal deflection. But it can also be done by the steering device 8 from a line-by-line deflection if at the same time the storage phosphor screen 4 is gradually moved perpendicular to the line.

Ein Lichtleiter 9 erfaßt das von dem Speicherleuchtschirm 4 emittierte Licht und leitet es auf einen Detektor 10, der die Helligkeit der abgetasteten Bildpunkte erfaßt und in ein elek trisches Signal umwandelt, das einer Wiedergabeschaltung 11 zu geführt wird, die aus den einzelnen analogen Ausgangssignalen des Detektors 10 ein Videosignal zur Darstellung auf einem Mo nitor 12 erzeugt. Eine Steuereinrichtung 13 bewirkt bei der Wiedergabe die Synchronisation der Ablenkvorrichtung 8, der Wiedergabeschaltung 11 und des Monitors 12. Die Wiedergabe schaltung 11 kann in bekannter Weise Bildspeicher, Verarbei tungsschaltungen und Wandler enthalten.A light guide 9 detects the light emitted by the storage luminescent screen 4 and passes it to a detector 10 , which detects the brightness of the scanned pixels and converts it into an electrical signal, which is fed to a reproduction circuit 11 , which consists of the individual analog output signals of the detector 10 generates a video signal for display on a monitor 12 . A control device 13 effects the synchronization of the deflection device 8 , the playback circuit 11 and the monitor 12 during playback. The playback circuit 11 may contain image memories, processing circuits and converters in a known manner.

Infolge der höheren Laserleistung von Nd:YAG-Lasern, die 0,1 bis 1 kW betragen können, kann leicht eine aus der DE-OS 32 36 155 bekannte Aufsplittung des Laserabtaststrahles erfol gen, so daß mehrere Flächenbereiche des Speicherleuchtschirmes 4 parallel ausgelesen und verarbeitet werden können. Dadurch verkürzt sich die Auslesezeit wesentlich. Außerdem weist der Nd:YAG-Laser eine wesentlich kleinere Baugröße auf als z.B. Ar- oder He-Ne-Laser.As a result of the higher laser power of Nd: YAG lasers, which can be 0.1 to 1 kW, a splitting of the laser scanning beam known from DE-OS 32 36 155 can be carried out easily, so that several surface areas of the storage phosphor screen 4 are read out and processed in parallel can be. This significantly shortens the readout time. In addition, the Nd: YAG laser has a much smaller size than, for example, Ar or He-Ne lasers.

Durch diese erfindungsgemäße Vorrichtung erhält man eine Ab tastvorrichtung für den aus der DE-OS 33 47 207 bekannten Bariumfluorhalogenid-Speicherleuchtstoff, die diesen im Bereich seiner maximalen Empfindlichkeit abtastet und anregt, so daß das von dem Detektor 10 erhaltene Signal einen besonders gerin gen Rauschanteil aufweist, da die Signalanteile größer sind.This device according to the invention provides a scanning device for the barium fluorine halide storage phosphor known from DE-OS 33 47 207, which scans and excites it in the region of its maximum sensitivity, so that the signal obtained from the detector 10 has a particularly low noise component , because the signal components are larger.

Claims

1. X-ray diagnostic device with a storage fluorescent screen ( 4 ) for the latent storage of the respective X-ray image, with a read-out device ( 5 to 13 ), in which to reproduce the image of the storage fluorescent screen ( 4 ) by a scanning beam ( 7 ) from a radiation source ( 5 ) for lighting is excited with an imaging system ( 9 ) and a detector ( 10 ) for the light emitted by the storage fluorescent screen ( 4 ) and with an image display system ( 12 ), characterized in that the radiation source ( 5 ) has a device ( 6 ) for multiplying the Frequency of the generated scanning beam ( 7 ) is upstream.

2. X-ray diagnostic device according to claim 1, characterized in that a laser is used as the radiation source ( 5 ).

3. X-ray diagnostic device according to claim 2, characterized in that the laser ( 5 ) is an Nd: YAG laser.

4. X-ray diagnostic device according to claim 3, characterized in that the Vorrich device ( 6 ) for frequency multiplication causes a frequency doubling of the light emitted by the Nd: YAG laser ( 5 ).

5. X-ray diagnostic device according to claim 4, there characterized by that to frequency doubling a crystal, for example from ADP, KDP or LiNbO₃, consisting, is used.