DE68916008T2 - X-ray cassette. - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen Techniken und Apparate zum Erhalt von Bildern und dem darauffolgenden Ablesen durch eine Abtastvorrichtung und insbesondere eine Kassette zum Unterstützen und Einschließen eines strahlungsempfindlichen, photoanregbaren, selbstleuchtenden Substrats, das mit normalen Röntgenstrahlbündeln belichtet und dann, ohne daß die Substratoberfläche berührt und verschlissen wird, abgetastet werden kann.The present invention relates generally to techniques and apparatus for obtaining images and subsequent reading by a scanning device and, more particularly, to a cassette for supporting and enclosing a radiation-sensitive, photostimulable, self-luminous substrate which can be exposed to normal X-ray beams and then scanned without contacting and wearing away the substrate surface.
Die photoanregbare selbstleuchtende (PSL-)Teclinologie wird zum Erzeugen von Röntgenbildern ohne Film benutzt. Eine derartige Technologie wird im allgemeinen in den U.S.-Patentschriften 3 859 527 und RE 31 847 beschneben. Bei der Anwendung dieser Technik wird ein PSL-Substrat zum Erhalt des Röntgenbildes benutzt. Das Substratmaterial hat die Eigenschaft, zeitweilig Röntgenenergie speichern zu können, die später bei der Anregung durch sehr intensives sichtbares Licht oder Infrarotstrahlung freigesetzt wird.Photostimulable self-luminous (PSL) technology is used to produce X-ray images without film. Such technology is generally described in U.S. Patents 3,859,527 and RE 31,847. In applying this technique, a PSL substrate is used to obtain the X-ray image. The substrate material has the property of being able to temporarily store X-ray energy, which is later released when stimulated by very intense visible light or infrared radiation.
Das Material wird zunächst völlig durch sichtbares Flutlicht gelöscht, damit es wieder in seinen Grundzustand zurückkehrt. Danach wird es mit Röntgenstrahlung belichtet, die das Material im Verhältnis zur zweidimensionalen Abweichung bei der Röntgenstrahlintensität in seinen langfristigen Anregungszustand versetzt. Das Bild wird dann dadurch gelesen, daß ein sehr intensives, sichtbares Strahlenbündel es abtastet und ferner die photoangeregte Strahlung des PSL-Materials gemessen wird.The material is first completely erased by visible floodlight to return it to its ground state. It is then exposed to X-rays, which put the material into its long-term excited state in proportion to the two-dimensional variation in X-ray intensity. The image is then read by scanning it with a very intense visible beam of radiation and by measuring the photoexcited radiation from the PSL material.
Beim Erzeugen von Rönenbildern mit PSL-Substraten wird die gleiche Anlage zur Röntgenstrahlerzeugung wie bei den konventionellen Kombinationen von photographischem Film/Verstärkungsschirm benutzt. Bei einer konventionellen Röntgenstrahluntersuchung werden Film und Verstärkungsschirm während der Röntgenstrahbelichtung durch eine Metall- oder Plastikkassette mechanisch unterstützt und vor Umgebungslicht geschützt. Später wird der Film aus der Kassette herausgenommen und zum Erzeugen des Röntgenbildes photographisch entwickelt.When producing X-ray images using PSL substrates, the same X-ray generation equipment is used as for conventional photographic film/intensifying screen combinations. In a conventional X-ray examination, the film and intensifying screen are mechanically supported and protected from ambient light by a metal or plastic cassette during X-ray exposure. Later, the film is removed from the cassette and photographically developed to produce the X-ray image.
Ein PSL-Substrat erfordert ebenfalls eine Kassette, so daß es mit einer normalen Röntgenstrahlanlage benutzt werden kann. In der Vergangenheit wurden Kassetten, die den bei Röntgenfilm verwendeten Kassetten ähnlich sind, zur Benutzung mit PSL- Substraten geändert. Nach der Röntgenbelichtung wurden die Substrate manuell herausgenommen und in die Abtastvornchtung eingesetzt, oder man benötigte einen Sondermechanismus für die Herausnahme des Substrats aus der Kassette. Diese Technik wird in einem Artikel von Sonoda et al. in "Radiology", Band 148, Seiten 833-848 (1983) beschrieben. Nach dem Abtasten und Löschen mußte das PSL-Substrat manuell oder mechanisch wieder in die Kassette geladen werden. Das Verfahren der Herausnahme des Substrats aus der Kassette, das separate Abtasten und das wieder in die Kassette Laden führte zu mechanischem Verschleiß oder Besehädigung der Substratoberfläche. Da das mit dem Abtastverfahren erhaltene Bild keine wesentlichen Bildfehler enthalten kann, sind sogar leichte Versehleißkratzer auf der Oberfläche wichtig und bestimmen in höchstem Maße die nutzbare Lebensdauer des PSL-Substrats.A PSL substrate also requires a cassette so that it can be used with a normal X-ray system. In the past, cassettes that cassettes similar to those used with X-ray film were modified for use with PSL substrates. After X-ray exposure, the substrates were manually removed and placed in the scanning device, or a special mechanism was required to remove the substrate from the cassette. This technique is described in an article by Sonoda et al. in Radiology, Volume 148, pages 833-848 (1983). After scanning and erasing, the PSL substrate had to be manually or mechanically reloaded into the cassette. The process of removing the substrate from the cassette, scanning it separately, and reloading it into the cassette resulted in mechanical wear or damage to the substrate surface. Since the image obtained by the scanning process cannot contain significant image defects, even slight wear scratches on the surface are important and largely determine the useful life of the PSL substrate.
Die reale Größe der das PSL-Substrat einschließenden Kassette wird dadurch beschränkt, daß die Kassette der mit Film benutzten Kassetten physikalisch ähnlich sein muß, um in die Kassettenhalter zu passen, die in einer normalen Vorrichtung für Röntgenstrahlerzeugung und -belichtung eingebaut sind.The actual size of the cassette enclosing the PSL substrate is limited by the fact that the cassette must be physically similar to the cassettes used with film in order to fit into the cassette holders built into a standard X-ray generation and exposure device.
Mechanismen zum autoniatischen Herausnehmen und Laden von PSL-Substraten aus bzw. in Kassetten sind aus verschiedenen Gründen schwieng herzustellen und zu benutzen. Zunächst muß der Mechanismus sorgfältig entworfen werden, um die Substratoberfläche nicht zu beschädigen. Zweitens muß der Mechanismus, da die Kassetten in mehreren Größen vorkommen und während der Abtastung vom Substrat getrennt werden müssen, eine separate Bahn für jede Abmessung haben, so daß das Substrat und die Kassette nach dem Abtasten und Löschen zuverlässig sortiert und wieder zusammengefügt werden können. Falls eine neue Abmessung eingeführt wird, muß der Entwurf des Mechanismus angepaßt werden. Drittens müssen die Mechanismen zum Laden und Entladen der Kassette, da sie sich von den Abtasttransportmechanismen unterscheiden, so entworfen werden, daß sie zusammen funktionieren können, ohne die Substratoberfläche zu beschädigen. Durch diese Voraussetzung wird das Gesamtkonzept der Abtastvorrichtung erheblich kompliziert.Mechanisms for automatically removing and loading PSL substrates from and into cassettes are difficult to manufacture and use for several reasons. First, the mechanism must be carefully designed so as not to damage the substrate surface. Second, since cassettes come in several sizes and must be separated from the substrate during scanning, the mechanism must have a separate track for each dimension so that the substrate and cassette can be reliably sorted and reassembled after scanning and erasing. If a new dimension is introduced, the mechanism design must be adjusted. Third, since the cassette loading and unloading mechanisms are different from the scanning transport mechanisms, they must be designed so that they can function together without damaging the substrate surface. This requirement significantly complicates the overall design of the scanning device.
Die Kassette darf nicht mit der Absuchung des Rontgenbildes interferieren. Sie darf die Röntgenstrahlung, die der Patient oder Gegenstand durchgelassen hat, nur in geringem Umfang dämpfen bevor die Strahliing in das PSL-Substrat eindringt. Die Kassette muß ebenfalls so entworten werden, daß sie Röntgenstrahlen, die das PSL- Substrat durchgelassen hat, absorbieren kann, falls Streuungsprobleme mit Umgebungsstrukturen auftreten. Die Kassette kann umgekehrt so entwoffen werden, daß sie diese durchgelassenen Röntgenstrahlen nicht dämpft und folglich in Systemen benutzt werden kann, bei denen die Messung der durchgelassenen Röntgenstrahlung zur Steuerung der Belichtung dient.The cassette must not interfere with the scanning of the X-ray image. It must only attenuate the X-rays transmitted by the patient or object to a small extent before the radiation penetrates the PSL substrate. The cassette must also be designed to attenuate X-rays that penetrate the PSL substrate. substrate, if scattering problems with surrounding structures occur. Conversely, the cassette can be designed not to attenuate these transmitted X-rays and thus can be used in systems where measurement of transmitted X-rays is used to control exposure.
Hauptgegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kassette bereitzustellen, die Röntgenbelichtung und weiterhin das Abtasten und Löschen ermöglicht, ohne daß die PSL-Substrate berührt oder verschlissen werden, wobei die Kassette nach dem Abtasten und Löschen jedoch einfach wieder geladen werden kann oder mittels eines automatischen Mechanismus wieder in einen solchen Zustand gebracht wird, daß die nächste Röntgenbelichtung erfolgen kann.The main object of the present invention is to provide a cassette that allows X-ray exposure and further scanning and erasing without touching or wearing out the PSL substrates, but the cassette can be easily reloaded after scanning and erasing or brought back into a state by an automatic mechanism so that the next X-ray exposure can take place.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kassette des beschriebenen Typs bereitzustellen, die gleiche reale Größe wie normale Filmkassetten hat, so daß sie mit Kassettenhaltern einer konventionellen Röntgenvorrichtung benutzt werden kann.Another object of the present invention is to provide a cassette of the type described which has the same physical size as normal film cassettes so that it can be used with cassette holders of a conventional X-ray device.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kassette des beschnebenen Typs bereitzu stellen, die mit Abtasttransportmechanismen einfach automatisch, ohne manuellen Eingriff, abgetastet werden kann, wobei die Kassette jedoch in verschiedenen Abmessungen vorkommen kann, und somit eine problemlose Einführung in einen Abtasttransportmechanismus ermöglicht wird.Another object of the present invention is to provide a cassette of the type described which can be easily scanned automatically by scanning transport mechanisms without manual intervention, but the cassette can be available in different dimensions, thus enabling easy insertion into a scanning transport mechanism.
Die obengenannten Gegenstände werden mit der Röntgenkassette gemäß der voiliegenden Erfindung erzielt, die lediglich im Anspruch definiert wird.The above objects are achieved with the X-ray cassette according to the present invention, which is only defined in the claim.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen beschrieben, wobei auf die dazugehörigen Zeichnungen verwiesen wird, in denen :The invention is described below by way of examples, with reference to the accompanying drawings, in which:
Abb. 1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Kassette in geschlossenem Zustand gemäß der vorliegenden Erfindung ist;Figure 1 is a perspective view of an embodiment of a cassette in a closed state according to the present invention;
Abb. 2 eine Ansicht ähnlich Abb. 1 ist, wobei jedoch die Kassette in offenem Zustand gezeigt wird;Fig. 2 is a view similar to Fig. 1, but showing the cassette in the open condition;
Abb. 3 eine vergrößerte, fragmentarische Querschnittansicht der offenen Kassette ist; undFig. 3 is an enlarged fragmentary cross-sectional view of the open cassette ; and
Abb. 4 eine vergrößerte, fragmentansche Draufsicht der offenen Kassette ist.Fig. 4 is an enlarged fragmentary plan view of the open cassette.
Die Kassette der vorliegenden Erfindung wird im allgemeinen mit der Ziffer 10 angedeutet und umfaßt eine hohle Hülle 12, die im allgemeinen typisch rechtwinklig ist. Die Kassette ist an einem Ende geschlossen und am anderen Ende offen, um einen starren Platten oder eine starre Platte 14 aufzunehmen, der (die) wie in Abb. 1 und 2 gezeigt zum Einsatz in und zur Herausnahme aus der Hülle befestigt ist.The cassette of the present invention is generally indicated by the numeral 10 and comprises a hollow shell 12 which is generally typically rectangular. The cassette is closed at one end and open at the other end to receive a rigid plate or plates 14 which is mounted for insertion into and removal from the shell as shown in Figures 1 and 2.
Hülle 12 hat ein Paar Seiwnwände 16 und 18 (Abb. 3). Seite 16 ist aus einem Material mit hohem Röntgendämpfungsgrad hergestellt, Seite 18 weist einen niedrigen Röntgendämpfungsgrad auf. Röntgenstrahlen können folglich einfach durch Seitenwand 18 in Hülle 12 eindringen, können die Hülle jedoch nicht problemlos durch Wand 18 verlassen.Envelope 12 has a pair of side walls 16 and 18 (Fig. 3). Side 16 is made of a material with a high X-ray attenuation factor, while side 18 has a low X-ray attenuation factor. X-rays can therefore easily enter envelope 12 through side wall 18, but cannot easily exit the envelope through wall 18.
Hülle 12 hat ein Paar Endwände 20 (Abb. 3), wobei jede Endwand 20 die Träger 22 aufweist, die durch einen entsprechenden Mechanismus auf einer Abtasttransportvorrichtung ergriffen werden können, falls die Kasseite im Abtastverfahren benutzt wird.Casing 12 has a pair of end walls 20 (Fig. 3), each end wall 20 having the supports 22 which can be engaged by an appropriate mechanism on a scanning transport device if the casing side is used in the scanning process.
Platten 14 hat ein Ende 24 innerhalb von Hülle 12. Dieses Ende verfügt über die Sperrmittel 26, die in die Walzen 28 und 29 greifen. welche mit Stiften auf den Seitenwänden 20 nahe des offenen Endes 15 (Abb. 3) drehend befestigt sind. Die Walzen dienen auch als Führung für den Platten 14, wenn er in Hülle 12 eingesetzt oder aus ihr herausgenommen wird, weil die Walzen rollend mit den ihnen zugekehrten Rändern von Platten 14 in Verbindung stehen.Plates 14 have an end 24 within casing 12. This end has locking means 26 which engage rollers 28 and 29 which are pivotally mounted by pins on side walls 20 near open end 15 (Fig. 3). The rollers also serve as guides for plates 14 when inserted into or removed from casing 12 because the rollers are in rolling engagement with the facing edges of plates 14.
Platten 14 hat einen Sperriegel 30 am äußeren Ende, wie in Abb. 2 und 4 gezeigt wird. Riegel 30 hat eine Einschnappklinke 32, auf der eine Schulter 34 befestigt ist, die auf einen Stift 36 in Hülle 12 greift. Eine Schraubenfeder 31 ist in einer Aussparung 40 in Sperriegel 30 befestigt, mit der an der Einschnappklinke 32 linksdrehend eine Vorspannung in Richtung von Stift 42 angelegt wird, wie in Abb. 4 gezeigt wird. In eine weitere Aussparung 44 kann ein Stift 45 eingesetzt werden, um die Klinke zu entriegeln, den Sperriegel 30 greifen zu lassen und den Platten 14 nach außen in seinen offenen Zustand zu pressen, wie in Abb. 2 gezeigt wird.Plate 14 has a locking latch 30 at the outer end as shown in Figs. 2 and 4. Latch 30 has a latch 32 on which is mounted a shoulder 34 which engages a pin 36 in shell 12. A coil spring 31 is mounted in a recess 40 in latch 30 which applies anti-clockwise bias to latch 32 in the direction of pin 42 as shown in Fig. 4. A pin 45 can be inserted into a further recess 44 to unlock the latch, to engage the locking latch 30 and press the plate 14 outward into its open state, as shown in Fig. 2.
Ein photoanregbares, selbstleuchtendes Substrat 46 wird auf jede geeignete Art und Weise befestigt, z.B. indem man eine Haftschicht 48 auf die Oberseitenfläche von Platten 14 aufträgt, wie in Abb. 2 und 3 gezeigt wird. Die Abmessung des Substrats ist typischerweise etwas kleiner als diejenige des Plattens 14, so daß das Substrat die Plattenränder nicht bedeckt.A photostimulable, self-luminous substrate 46 is attached in any suitable manner, e.g., by applying an adhesive layer 48 to the top surface of plates 14, as shown in Figures 2 and 3. The dimension of the substrate is typically slightly smaller than that of plate 14 so that the substrate does not cover the plate edges.
Die Wirkungsweise der Kassette ist folgende:The cassette works as follows:
Hülle 12 sperrt Umgebungslicht aus tind schützt und unterstützt das auf dem Platten 14 befestigte Substrat 46. Platten 14 paßt in Hülle 12, unterstützt während der Röntgenbelichtung das in der Hülle befindliche Substrat erheblich und ermöglicht, daß das Substrat während des Abtastverfahrens aus der Hülle befördert werden kann.Enclosure 12 blocks out ambient light and protects and supports the substrate 46 mounted on the platen 14. Platen 14 fits within enclosure 12, provides substantial support to the substrate contained within the enclosure during X-ray exposure, and allows the substrate to be transported out of the enclosure during the scanning process.
Hülle 12 enthält die Träger 22, die durch einen entsprechenden Abtastmechanismus auf dem Abtasttransportteil ergriffen werden können, um Sperriegel 30 von der Hülle zu entnegeln und eine sichere Unterstützung für eine präzise, zitterfreie Bewegung während des Abtastverfahrens zu erhalten.Envelope 12 includes supports 22 which can be gripped by a corresponding scanning mechanism on the scanning transport to disengage locking latches 30 from the envelope and provide secure support for precise, jitter-free movement during the scanning process.
Platten 14 läßt sich in Hülle 12 einführen und verriegelt sich zur Vorbereitung der Röntgenbelichtung mit Klinke 32 von Riegel 30, der Stift 36 greift (Abb. 4). Die Walzen 28 und 29 (Abb. 3) innerhalb von Hülle 12 gewährleisten, daß Platten 14 in der Hülle festgehalten wird, während die Kassette herausgenommen und in den Halter auf der Röntgenuntersuchungsvorrichtung gelegt wird. Nachdem die Kassette mit Röntgenstrahlen belichtet worden ist, wird sie in die Abtastvorritung eingeführt. Der Abtasttransportteil greift automatisch Sperriegel 30 von Platten 14, so daß Klinke 32, wenn ein Stift 45 in Aussparung 44 eingeführt wird, sich so bewegt, daß sie Stift 36 entriegelt. Somit werden Sperriegel 30 und Platten 14 ausgeklinkt, und der Platten kann mittels Riegel 30 aus der Hülle herausgenommen werden, bis er mit den Sperrmitteln 26 gestoppt wird und Substrat 44 Hülle 12 verlassen hat. Die Walzen 28 berühren das belichtete Substrat 46 nicht, so daß das Substrat nicht beschädigt werden kann.Plates 14 are inserted into sleeve 12 and lock with latch 32 of lock 30 in preparation for X-ray exposure, engaging pin 36 (Fig. 4). Rollers 28 and 29 (Fig. 3) within sleeve 12 ensure that plates 14 are held in the sleeve while the cassette is removed and placed in the holder on the X-ray examination device. After the cassette has been exposed to X-rays, it is inserted into the scanning device. The scanning transport automatically engages locking latch 30 of plates 14 so that when a pin 45 is inserted into recess 44, latch 32 moves to unlock pin 36. Thus, the locking bar 30 and plates 14 are released and the plate can be removed from the casing by means of the bar 30 until it is stopped by the locking means 26 and the substrate 44 has left the casing 12. The rollers 28 do not touch the exposed substrate 46 so that the substrate cannot be damaged.
Der Transportteil befördert die ganz offene Kassette weiter, so daß sich das PSL- Substrat in einer ersten Richtung über die Abtastfläche bewegt. Das Abtastfokuslichtbündel kann dann senkrecht dazu gedreht werden, so daß die Abtastung des Lichtbündels auf der Substratoberfläche in einem Raster erfolgt.The transport part advances the fully open cassette so that the PSL substrate moves in a first direction over the scanning surface. The scanning focus light beam can then be rotated perpendicular to this so that the scanning of the light beam on the substrate surface takes place in a grid.
Es hat verschiedene Vorteile, wenn während der Abtastung eine Verbindung zwischen Hülle 12 und Platten 14 beibehalten wird. Zunächst brauchen nach der Abtastung Kassetten und Substrate nicht sortiert zu werden, um die Kassette wieder zu laden. Zweitens kann man mit zwei Klammern, von denen eine fest ist und die andere sich auf die verschiedenen Breiten einstellen kann, nacheinander Kassetten mit verschiedenen Abmessungen benutzen.There are several advantages to maintaining a connection between the sleeve 12 and the plates 14 during scanning. First, after scanning, cassettes and substrates do not need to be sorted in order to reload the cassette. Second, by using two clamps, one fixed and the other adjustable to the different widths, cassettes of different dimensions can be used one after the other.
Nachdem Substrat 46 vollständig abgetastet worden ist, befördert der Transportmechanismus die Kassette in einen Abtasterbereich, in dem das Substrat mit sichtbarem Flutlicht belichtet wird und dadurch das PSL-Material zur Vorbereitung der nächsten Röntgenbelichtung wieder in seinen Grundzustand zurückkehrt. Nach diesem Verfahren befördert der Transportmechanismus Hülle 12 im Verhältnis zum Platten 14 so, daß das Substrat in Hülle 12 eingeschlossen wird, und er entriegelt Sperriegel 30, um ihn im Verhältnis zu Hülle 12 zu verriegeln. Die Kassette ist dann für die nächste Röntgenbelichtung fertig.After substrate 46 has been completely scanned, the transport mechanism advances the cassette to a scanning area where the substrate is exposed to visible floodlight, thereby returning the PSL material to its ground state in preparation for the next x-ray exposure. After this process, the transport mechanism advances sleeve 12 relative to platen 14 so that the substrate is enclosed in sleeve 12 and unlocks locking latch 30 to lock it relative to sleeve 12. The cassette is then ready for the next x-ray exposure.
Wand 16 von Hülle 12 kann ein Material wie Blei enthalten, das Röntgenstrahlen in hohem Maße dämpft und dadurch die Wirkung der durch Kassettenhaltermatenalien zerstreuten Röntgenstrahlen auf der durch das PSL-Material abgesuchten Strahlung minimiert. Da Wand 18 aus Material mit einem niedngen Röntgendämpfungsgrad besteht wie einem dünnen Aluminium- oder Kohlenstoffaserblatt, minimiert sich die Interferenz mit der Röntgenstrahlung, die das PSL-Substrat absucht.Wall 16 of enclosure 12 may contain a material such as lead which has a high X-ray attenuation factor, thereby minimizing the effect of X-rays scattered by cassette holder materials on the radiation scanned by the PSL material. Since wall 18 is made of a material with a low X-ray attenuation factor, such as a thin sheet of aluminum or carbon fiber, interference with the X-rays scanning the PSL substrate is minimized.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die beschriebene Ausführungsform.The invention is not limited to the embodiment described.
Die Walzen 28, die eigentlich kurze Walzteile sind, die rollend in Kontakt zu den ihnen zugekehrten Rändern von Platten 14 stehen, können durch eine lange Walze ersetzt werden, die den Platten über seiner ganzen Breite bedeckt und einen Mittelteil mit einem etwas kleineren Durchmesser aufweist, so daß kein Kontakt zu Substrat 46 besteht. Statt der Walzen 29 kann man eine eingebaute Walze benutzen, die den Platten 14 auf seiner Breite bedeckt.The rollers 28, which are actually short rolling parts that are in rolling contact with the edges of the plates 14 facing them, can be replaced by a long roller that covers the plate over its entire width and has a middle part with a slightly smaller diameter so that there is no contact with the substrate 46. Instead of the rollers 29, a built-in roller can be used that covers the plate 14 over its width.
Sperriegel 30 und/oder die offene Maul von Hülle 12 können mit lichtdichten Anordnungen wie Samtstreifen versehen werden oder labyrinthartige Wandungen aufweisen, die geschlossene Kassette lichtdicht machen.Locking bolt 30 and/or the open mouth of cover 12 can be provided with light-tight arrangements such as velvet strips or have labyrinth-like walls that make the closed cassette light-tight.
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