Samenvatting radiodiagnostiek
Onderwijsperiode 1.3
het eerste digitale systeem binnen de radiologie was de computed radiography (CR). Het principe
van deze detectoren (fosforplaten) is dat het röntgenbeeld tijdelijk wordt opgeslagen in de vorm van
aangeslagen atomen in een fosforescerende laag, die vervolgens via een uitleesapparaat worden
omgezet in digitale informatie.
Tegenwoordig wordt er steeds meer gebruikgemaakt van een nieuwere techniek, de flat-panel
detector (FPD), waarbij detectie en uitlezing binnen de detector zelf plaatsvinden. Dit systeem heeft
in de praktijk de naam digital radiography (DR) meegekregen
Tussen het CR- en DR-tijdperk werd ‘per ongeluk’ een derde systeem geïntroduceerd in de vorm van
de charged coupled device (CCD), een systeem dat ook veel gebruikt wordt in de huidige digitale
foto-en videocamera’s.
Hoorcollege 1, digitale beelddetectoren
Een fosforplaten systeem bestaat uit verschillende onderdelen:
Cassette is een kunststofdoos waar een fosforplaat inzit. Deze plaat wordt er uitgehaald als deze
belicht is en wordt in de uitlezer gedaan en de opname wordt zo ontwikkeld.
Uitlezer heeft 2 varianten, enkelvoudige en meervoudige uitlezers. Enige verschil is dat je in een
meervoudige uitlezer meerdere platen kunt stoppen. Een voordeel is dat het dus wel sneller gaat
want de platen worden om en om uitgelezen. Er wordt een barcode met patiëntgegevens gekoppeld
aan de plaat. Na het uitlezen worden de gegevens en de barcode gebruik en de plaat kan weer
opnieuw gebruikt worden.
Monitor, als de plaat is uitgelezen krijg je op de monitor het beeld.
De werking van fosforplaten lijken veel op het foto-elektrisch effect. Bij een fosforplaat krijg je geen
ionisatie maar excitatie. De buitenste schil van een atoom heeft 2 sub-schillen, dit noemen we de
geleidingsband en de valentieband. De valentieband is de band het dichtst bij de kern. De elektron zit
het liefst in de valentieband want dan is die het meest gebonden aan de kern. In de geleidingsband
heeft het elektron wat meer energie. Om het elektron van de valentieband naar de geleidingsband te
krijgen moet je er energie aan toevoegen. Andersom, als het elektron van de geleidingsband terug
wilt naar de valentieband, komt er energie vrij.
Als de energie van een foton de fosforplaat raakt, gaan de elektronen van valentieband naar
geleidingsband. Maar omdat een elektron liever in een valentieband zit, valt hij eigenlijk zodra de
straling stopt meteen weer terug. Bij het terugvallen komt energie vrij in de vorm van zichtbaar licht.
Maar als dat meteen gebeurd heb je er niks aan, je kunt niet de plaat tegelijkertijd belichten en
uitlezen.
Er zitten bepaalde chemische stoffen in een fosforplaat en deze kunnen het elektron een tijdje
vasthouden als deze naar de geleidingsband toegaat. Dit wordt de electron-trap genoemd
,Om het elektron vervolgens weer uit de val te krijgen moet je er weer een beetje energie aan
toevoegen, waarna het elektron terugvalt en er energie ontstaat in de vorm van zichtbaar licht. Licht
kun je meten en dat kun je omzetten in een meetbaar signaal.
Bij een fosforplaat wordt het ‘uitwippen’ van het elektron terug naar de valentieband gedaan door
middel van een laserstraal. We laten er een laser op los, het elektron komt omhoog en valt terug in
de valentieband. Zo komt er een lichtfoton vrij.
Hoe meer elektronen op de geleidingsband terecht zijn gekomen, in de electron-trap, hoe meer
elektronen je weer losmaakt met die laserstraal, hoe meer lichtfotonen er vrijkomen. Dus de
hoeveelheid licht die dan vrijkomt is een maat voor de hoeveelheid straling die op een bepaalde plek
gevallen is. daar kunnen we de contrasten mee maken.
Dus alleen als er een laserstraal opkomt, worden die elektronen uit de electron-trap gehaald.
Uitlezen fosforplaten:
Er zijn 2 varianten, fluorescentie en fosforescentie.
Bij fluorescentie vallen de elektronen meteen terug. Er is geen sprake van een electron-trap. Een
voorbeeld hiervan zijn de lichtgevende sterretjes in het donker. Elektronen bevinden zich in een
grondtoestand (valentieband). Door middel van energietoevoer (röntgenstraling) komen elektronen
in een aangeslagen toestand. Zodra de energietoevoer stopt, vallen ze direct terug en komt er licht
vrij. Dit duurt een fractie van een seconde. Fluorescentie gebruiken we niet bij RD.
Bij fosforescentie vallen de elektronen niet meteen terug. Het elektron bevindt zich in de
grondtoestand (valentieband), er wordt energie toegevoerd waardoor ze in een aangeslagen
toestand komen. Het elektron wordt vastgehouden en komt in de intermediaire toestand (eletron-
trap). Er moet vervolgens weer een klein beetje energie toegevoerd worden om het elektron uit de
electron-trap te halen. Het elektron valt terug en er komt licht vrij. Dit kan enkele seconde tot vele
minuten duren.
,De naam van een fosforplaat heeft niets te maken met het element fosfor, dit zit er ook niet in. Maar
de naam komt door ‘fosforescentie’
Het moment dat je de elektronen terug laat vallen kun je zelf bepalen. Dit gebeurt wanneer je de
plaat in het apparaat stopt en er met een laser overheen gaat. De informatie blijft dus behouden
maar dit is niet oneindig, door natuurlijk verval zullen de elektronen uiteindelijk zelf terugvallen. Dus
als je te lang wacht met uitlezen, ga je op je verlichtte plaat informatie verliezen en dan komt er ruis
op het beeld. Binnen een kwartier tot een uur moet je het toch uitgelezen hebben.
Bij het uitlezen stop je de cassette in het apparaat, haalt de fosforplaat eruit en die komt tussen een
rollensysteem terecht, een soort lopende band. De laser zit in het apparaat en schijnt snel zijn straal
op en neer, die via een spiegel op de fosforplaat terecht komt. En het puntje op de plaat wat geraakt
wordt, wordt dan uitgelezen. De plaat schuift zich met een constante snelheid eronderdoor. Het licht
dat vrijkomt wordt opgevangen door een PMT, die versterkt het licht. Er komt uiteindelijk een signaal
vrij (nog steeds analoog), deze wordt in een AD (analoge-digitaal) converter omgezet in ruwe digitale
data. Dit gaat dan de computer in en wordt het verder verwerkt. Pas op het laatst hier wordt het
digitaal, hiervoor was het anoloog.
Van die fosforplaten zijn er verschillende soorten met ieder zijn eigen eigenschappen.
a. Een enkelzijdige fosforplaat en reflecterend. In het midden vind je de ‘drager’, een kunststof
basisplaat waar de rest tegenaan geplakt is. bovenop zit de fosforescerende laag waar alles
op gebeurt en onder de dragerplaat zit een folie om het te beschermen. Als het een witte
folie is wil dat zeggen dat het reflecterend is. het licht wat uitgezonden wordt, wordt weer
teruggekaatst. Meer elektronen worden dan teruggekaatst en opgevangen door de PMT’s.
normaal vangen ze alleen het licht op dat naar boven gaat maar nu worden ook de
teruggekaatste elektronen opgevangen en is er meer opbrengst. Deze platen zijn dus
gevoeliger. Bij dezelfde hoeveelheid straling komt er dus meer licht en meer informatie uit.
Dit is een voordeel. Het nadeel is dat je intrinsieke onscherpte krijgt omdat het in het
apparaat zit. De plaat maakt onderdeel uit van het apparaat. Deze onscherpte kun je niet
beïnvloeden.
, b. Een enkelzijdige fosforplaat en licht absorberend. Deze plaat is ook enkelzijdig, je hebt weer
de ‘drager’ en daarboven de fosforescerende laag. Alleen is nu de witte reflecterende folie
vervangen voor zwarte folie. Deze folie kaatst het licht niet terug maar absorbeert het. Je
hebt dus minder opbrengst van zo een plaat, ze zijn minder gevoelig maar de intrinsieke
onscherpte is ook kleiner. Als je dus meer detail op je opname wil moet je deze plaat
gebruiken en niet de reflecterende plaat. Het kan dan wel zijn dat je meer dosis moet
gebruiken
c. Een dubbelzijdige fosforplaat en licht absorberend. Deze heeft in het midden de dragerlaag,
dan aan beide kanten absorberende folie (zwart) en aan beide kanten een fosforescerende
laag. Röntgenstralen gaan natuurlijk dwars door heel die plaat heen en bereiken ook de
onderste fosforescerende laag ook al wordt de plaat maar vanuit 1 kant belicht. je hebt dus 2
keer informatie op 1 plaat zitten. als je die uit gaat lezen kun je ze bij elkaar op tellen en
wordt de plaat een stuk gevoeliger. Er is ook geen terugkaatsing en daarom is de intrinsieke
onscherpte ook kleiner. Een nadeel hiervan is, is dat het technisch complexer is en daarmee
automatisch een stuk duurder. Deze laatste plaat wordt bijvoorbeeld gebruikt voor
mammografie, een lage dosis waar je veel details op kunt zien.
Tegenwoordig zie je de fosforplaten niet
veel meer terug. In oude röntgensystemen bijvoorbeeld.
CCD is de tweede digitale beelddetector.
