Die Wahl des richtigen Flachbilddetektors

Flachbilddetektoren haben Röntgenfilmsystemen gegenüber mehrere Vorteile, z. B. eine höhere Empfindlichkeit und bessere Reproduzierbarkeit, aber auch ein paar Nachteile wie höhere Kosten und eine geringere räumliche Auflösung. Im Folgenden werden die wichtigsten Vor- und Nachteile erläutert.

• Vorteile:
  • Empfindlichkeit: Die Empfindlichkeit entspricht der kleinsten messbaren Veränderung der Röntgenabsorption. Ein Flachbilddetektor ist empfindlicher als ein Röntgenfilm, sodass die für die Aufnahme eines Röntgenbildes erforderliche Röntgendosis reduziert werden kann.
  • Geringerer Zeitaufwand für die Aufnahme eines Bildes.
  • Niedrigere Betriebskosten: Verbrauchsmaterialien wie Röntgenfilme und Chemikalien können eingespart werden, was sich spätestens nach 2 bis 3 Jahren auszahlt.
  • Effizienz: Bessere Reproduzierbarkeit des Prozesses.
  • Digitale Bildbearbeitung: Es stehen verschiedene Softwareprogramme zur Verfügung, die eine Bildverbesserung, Konturenerkennung oder Diagnoseunterstützung ermöglichen.
  • Einfaches Abspeichern der Röntgenbilder: Die von den Detektoren erzeugten Bilder sind nur wenige Megabyte groß.
  • Transportierbarkeit: Flachbilddetektoren lassen sich einfach unterwegs verwenden, wodurch sie besonders praktisch für die Veterinärradiographie und allgemein für mobile Radiographien sind.

•  Nachteile:
  • Kosten: Bei geringem Gebrauch sind Flachbilddetektoren teurer als herkömmliche Röntgenfilmsysteme.
  • Veralterung: Einige Technologien sind veraltet und werden nicht mehr unterstützt.
  • Geringere räumliche Auflösung: Die räumliche Auflösung von Röntgenfilmen liegt bei etwa 10 lp/mm (Linienpaare pro Millimeter) und kann bei Mammographien bis zu 20 lp/mm erreichen, während die eines Flachbilddetektors zwischen 2,5 und 3,5 lp/mm liegt.
  • Artefakte bei der Digitalisierung von Signalen.
  • Dose Creep: Im Vergleich zu Filmröntgenbildern sind digitalisierte Bilder bei Überbelichtung von besserer Qualität. Um Bildrauschen zu vermeiden, das vom Detektor verursacht wird und in der Regel mit einer Unterbelichtung zusammenhängt, muss die Strahlendosis unter Umständen erhöht werden. Dies führt zu einem Phänomen, das als „Dose Creep“ (zu dt. etwa: schleichende Zunahme der Strahlendosis) bezeichnet wird.

Tragbarer kabelloser Flachbilddetektor von Canon

Um die bestmögliche Wahl beim Kauf eines Flachbilddetektors zu treffen, sind mehrere Kriterien zu beachten, z. B. die Bildqualität, die vorgesehene Verwendung und die Größe des Gerätes. Im Folgenden werden diese Auswahlkriterien näher erläutert:

• Bildqualität: Das Kontrast-Rausch-Verhältnis sollte so gut wie möglich sein, d. h. das Gerät sollte Aufnahmen mit gutem Kontrast und geringem Rauschen machen können.
• Verwendungszweck: Flachbilddetektoren können für verschiedene Arten radiologischer Untersuchungen verwendet werden. So gibt es Flachbilddetektoren für die Mammographie, für die konventionelle digitale Radiologie, für die interventionelle digitale Radiologie (insbesondere Angiographie) sowie für den Außeneinsatz konzipierte Flachbilddetektoren für mobile Radiologie (z. B. Flachbilddetektoren für die Veterinärradiographie).
• Größe: Die Detektoren sind in verschiedenen Formaten erhältlich, darunter 14×14 Zoll, 17×14, 11×11 u. a.
• Kosten
• Haltbarkeit / Fragilität
• Verfügbare Optionen: Detektoren können mobil/tragbar, kabellos, wasserdicht usw. sein.

Da es sich bei Flachbilddetektoren um relativ neue Geräte handelt, ist es schwierig zu sagen, inwiefern ihre Leistung bei längerem Gebrauch beeinträchtigt wird, obwohl bereits ein paar Studien zu diesem Thema veröffentlicht wurden.

Bekannt ist hingegen, dass die Empfindlichkeit von Flachbilddetektoren mit Szintillator mit der Zeit abnimmt, was hauptsächlich mit der Anzahl der aufgenommenen Röntgenbilder zusammenhängt.
Detektoren von SwissRay beispielsweise haben eine Mindestlebensdauer von fünf Jahren. Detektoren von Canon haben eine Garantie von 210.000 Aufnahmen und eine Lebensdauer von sieben Jahren.

Das Prinzip eines Flachbilddetektors besteht darin, Röntgenstrahlung mit einer Energie von 20 bis 120 KeV in ein elektrisches Signal umzuwandeln, das anschließend digitalisiert wird. Es gibt drei wesentliche Funktionsweisen für direkte und indirekte Flachbilddetektoren, d. h. für Flachbilddetektoren mit direkter Umwandlung und mit indirekter Umwandlung. Diese drei Technologien unterscheiden sich in der Anzahl der Schritte, die zur Umwandlung eines Röntgenphotonenstrahls in ein elektrisches Signal erforderlich sind.

• Direkte Flachbilddetektoren mit amorphem Selen und TFT-Array:
  • Schritt 1 (Erfassung): Eine amorphe Selenschicht, die als Fotoleiter fungiert, wandelt die Röntgenphotonen direkt in elektrische Ladungen um.
  • Schritt 2 (Auslesung): Die elektrischen Ladungen werden ohne weitere Umwandlung an eine TFT-Transistoranordnung übertragen. Die analogen elektrischen Werte werden anschließend digitalisiert, um ein digitales Bild zu erstellen.

• Indirekte Flachbilddetektoren mit CsI und Fotodioden (1. Typ):
  • Schritt 1 (Erfassung): Die Szintillatorschicht aus Cäsiumjodid wandelt die Röntgenphotonen in Lichtphotonen um.
  • Schritt 2 (Umwandlung): Eine amorphe Siliziumschicht (Fotodiode) wandelt die Lichtphotonen in einen Elektronenstrahl um.
  • Schritt 3 (Auslesung): Die erzeugten elektrischen Ladungen werden ohne weitere Umwandlung durch eine TFT-Transistoranordnung ausgelesen.

• Indirekte Flachbilddetektoren mit CsI und CCD-Sensor (2. Typ):
  • Schritt 1 (Erfassung): Die Szintillatorschicht aus Cäsiumjodid wandelt die Röntgenphotonen in Lichtphotonen um.
  • Schritt 2 (Umwandlung und Auslesung): Die Lichtphotonen werden von den CCD-Sensoren in elektrische Ladungen umgewandelt.

Achtung: Folgende Geräte werden in diesem Einkaufsführer nicht behandelt:

• CR-Systeme: Hierbei erfolgt die Umwandlung von Röntgenstrahlen in ein elektrisches Signal nicht unmittelbar. Die Röntgenphotonen erzeugen im Szintillatormaterial eingeschlossene Ladungen, die sodann durch Anregung per Laserstrahl freigesetzt werden.
• Fotovervielfacher: Diese werden zur Bildverstärkung eingesetzt, weshalb sie häufig in Bildverstärker integriert sind.

Jede der drei oben genannten Technologien hat ihre Vor- und Nachteile, die im Folgenden erläutert werden:

• Direkte Flachbilddetektoren mit amorphem Selen und TFT-Array:
  • Vorteile: Ausgezeichnete räumliche Auflösung.
  • Nachteile: Geringe Röntgenabsorption durch Selen (außer bei Mammographien, wo die Absorption über 90 % beträgt); nicht für dynamische Untersuchungen geeignet (denn Selen ist remanent, muss also zwischen zwei Belichtungen abgebaut werden); Gefahr, die TFT-Transistoranordnung zu beschädigen, wenn versucht wird, die Dosis zu erhöhen, um die geringe Röntgenabsorption durch Selen zu kompensieren.

• Flachbilddetektoren mit CsI-Szintillator und Fotodioden:
  • Vorteile: Gute Röntgenabsorption durch den Szintillator in der konventionellen Radiologie; nicht remanenter Detektor; niedrige Kosten und geringer Stromverbrauch im Vergleich zu CCDs (die mit den Photodioden gekoppelte Transistormatrix besteht in der Regel aus CMOS, was billiger als CCDs ist und zehnmal weniger Energie verbraucht).
  • Nachteile: Starke Erwärmung des Detektors, was eine Kühlung erfordert (aufgrund der sehr schnellen Lesefrequenz).

• Flachbilddetektoren mit CsI-Szintillator und CCD-Sensor:
  • Vorteile: Sehr schnelle Detektoren (nützlich für dynamische Anwendungen wie die Angiographie); gute Empfindlichkeit (geringere Strahlendosis erforderlich); gute Linearität zwischen Reaktion und Intensität; CCDs können das von Szintillatoren emittierte Licht gut erfassen und sind weniger rauschempfindlich (verglichen mit CMOS).
  • Nachteile: Geringe Größe der CCDs im Vergleich zu CMOS und somit Verlust einiger Röntgenphotonen, wenn ein größeres Sichtfeld erforderlich ist.