Röntgendetektor

Die von der Röntgenröhre erzeugten Röntgenstrahlen durchdringen den Körper und werden, abhängig vom Gewebe, unterschiedlich absorbiert und somit abgeschwächt. Die überbleibende Strahlung nimmt der Röntgendetektor auf und erstellt unter Zuhilfenahme eines Computers oder eines Röntgenfilms ein Bild.

Film-Foliensysteme

Film-Foliensysteme sind die analoge Methode, Röntgenstrahlen in ein Röntgenbild umzuwandeln. Das Aufnahmemedium ist hierbei ein Röntgenfilm. Der Röntgenfilm besteht aus einer Emulsionsschicht aus Gelatine und Silberbromidkristallen. Sie ist oben oder beidseitig mit einer Leuchtstoffschicht überzogen, welche die Absorption der Strahlung durch die Emulsionsschicht verbessert.

Die Röntgenstrahlen treffen auf die Kristalle und führen zur Freisetzung eines Bindungselektrons der Bromionen. Das Elektron lagert sich am sogenannten Reifekeim an und führt zur Anziehung mehrerer Silberionen. Hierbei entsteht zunächst ein noch nicht sichtbarer Entwicklungskeim. Im anschließenden Entwicklungs- und Fixierbad werden weitere Silberatome an den Entwicklungskeim angelagert und reaktionslose Silberbromidkristalle abgewaschen. Die Ansammlungen von Silber sind als schwarzer Niederschlag auf dem Röntgenbild sichtbar.

Ein Leuchtkasten hilft bei der Betrachtung der Röntgenbilder.

Digitale Detektoren

Bei digitalen Geräten induzieren die Röntgenstrahlen im Detektor ein elektrisches Signal. Die Intensität des Signals hängt mit dem später sichtbaren Grauwert zusammen. Eine hohe Strahlenintensität bei geringer Absorption durch das Gewebe erscheint auf dem digitalen Bild dunkel.

Es wird zwischen direkten und indirekten Digitaldetektoren unterschieden:

• Direkte Digitaldetektoren erzeugen durch Auftreffen der Röntgenstrahlung auf den Detektor sofort ein elektrisches Signal
• Bei indirekten Digitaldetektoren wird die Röntgenstrahlung zuerst in Licht umgewandelt. Dieses Licht erzeugt in einem weiteren Schritt das elektrische Signal.

Als Detektoren kommen in Frage:

• Gasgefüllte Detektoren, die aus einer mit Inertgas gefüllten Kammer zwischen zwei Elektroden (z.B. einem Geiger-Müller-Rohr) bestehen. Wenn ein Röntgenstrahl auf die Kammer trifft, wird das Gas ionisiert und die resultierenden geladenen Teilchen werden von den Elektroden gesammelt. Das elektrische Signal wird aufgezeichnet und digitalisiert. Gasgefüllte Detektoren werden hauptsächlich zur Messung der Strahlendosis verwendet und spielen für die diagnostische Bildgebung keine Rolle
• Festkörper-Szintillatoren, die nach der Wechselwirkung mit ionisierender Strahlung sichtbares oder ultraviolettes Licht emittieren. Wenn ein Röntgenphoton auf den Szintillator trifft, kommt es zum photoelektrischen Effekt. Das resultierende Photoelektron gibt seine Energie an die umgebenden Elektronen ab. Die angeregten Elektronen kehren schließlich auf ihr jeweiliges Grundenergieniveau zurück und emittieren charakteristische Strahlung in Form von sichtbarem oder ultraviolettem Licht. Diese sekundären Lichtphotonen werden von einer Fotodiode gesammelt, die dann ein elektrisches Signal erzeugt, dessen Größe proportional zur Gesamtenergie der Lichtphotonen ist. Verwendet werden meist Cadmiumwolframat und Gadoliniumoxysulfid.
• Halbleiter wie Cadmiumzinktellurid (CZT), Cadmiumtellurid (CdTe) und Silikon befinden sich in Erprobung für den Einsatz in Photon-Counting-CTs.

Direkte digitale Detektoren

Bei direkten Detektoren erzeugt die Röntgenstrahlung im Detektormaterial unmittelbar ein elektrisches Signal.

Photonenzählende Detektoren

Photonenzählende Detektoren sind eine spezielle Form direkter digitaler Detektoren. Sie detektieren einzelne Röntgenphotonen und wandeln deren Energie unmittelbar in elektrische Signale um. Im Gegensatz zu integrierenden Detektoren ermöglichen sie eine Energieauflösung der registrierten Photonen, was eine verbesserte Bildqualität, ein höheres Signal-Rausch-Verhältnis sowie eine potenzielle Reduktion der Patientendosis erlaubt. Photonenzählende Detektoren kommen insbesondere in der modernen CT-Diagnostik zum Einsatz (Photon-counting CT).

Indirekte digitale Detektoren

Indirekte Detektoren wandeln die Röntgenstrahlung zunächst in sichtbares Licht um, das anschließend zur Erzeugung des elektrischen Signals genutzt wird.

Speicherfoliensysteme

Eine Sonderform digitaler Detektoren sind Speicherfolien. Hier wird die Energie der auftreffenden Röntgenstrahlung zunächst im Detektormaterial gespeichert und nicht sofort ausgelesen.

Zur Bildgewinnung wird die Speicherfolie in ein Auslesegerät eingelegt und dort mittels Laserstimulation ausgelesen. Die dabei entstehenden Lichtemissionen werden detektiert und in digitale Bildinformationen umgewandelt. Anschließend wird die Speicherfolie gelöscht und kann erneut verwendet werden.

• Technische Hochschule Mittelhessen: Röntgendetektoren, abgerufen am 1.12.2022