Was ist Computerradiographie (CR)?

Die digitale Radiographie mithilfe von Phosphor-Speicherfolien wird als „Computerradiographie“
, kurz CR, bezeichnet. Diese „filmlose“ Technik ist einer Alternative zur Verwendung von mittel- bis grobkörnigen Röntgenfilmen. Die CR-Technik hat nicht nur einen extrem großen dynamischen Bereich im Vergleich zum herkömmlichen Film, sondern ist auch viel empfindlicher gegenüber Strahlung, sodass eine niedrigere Dosis erforderlich ist, siehe Abbildungen 6-16 und 13-16. Dies führt zu kürzeren Belichtungszeiten und einem kleineren Sicherheitsbereich.
CR ist ein zweistufiges Verfahren. Das Bild wird nicht direkt erzeugt, sondern in einer
Zwischenphase, wie bei herkömmlichen Röntgenfilmen. Anstatt das latente Bild in
Silberhalogenidkristallen zu lagern und chemisch zu entwickeln, wird es mit CR in einer strahlungsempfindlichen Phosphorschicht gelagert (die
Zwischenphase).
Die Bildinformationen werden an anderer Stelle und später durch
Laserstimulation im CR-Scanner in Licht umgewandelt und erst dann in ein digitales Bild umgewandelt.
Die feinkörnige Phosphorschicht wurde auf einen flexiblen, transparenten
Träger aufgebracht und mit einer Schutzschicht überzogen.
Eine zusätzliche Laminatschicht bestimmt im Wesentlichen die mechanischen Eigenschaften wie die Flexibilität, die jedoch nicht so groß ist wie die eines Röntgenfilms.
In Abbildung 2-16 ist die Schichtstruktur dieser Folie dargestellt, die allgemein als
Speicherfolie oder manchmal fälschlicherweise als Bildgebungsschirm bezeichnet wird.
Hinweis: Im Bereich der ZfP werden Schirme aus Blei oder anderen Metallen verwendet, um
die Wirkung der einfallenden Strahlung zu intensivieren oder die Wirkung der (Streu-)Strahlung zu reduzieren.

Infolge des Einfalls der Röntgen- oder Gammastrahlung auf die Phosphor-Speicherfolie wird ein Teil ihrer
Elektronen angeregt und in einem halbstabilen, energiereicheren Zustand gefangen. Dadurch entsteht das
latente Bild. Diese gefangenen Elektronen können durch die Energie des Laserstrahls wieder freigesetzt werden, wodurch
sichtbares Licht emittiert wird, das dann mit einem Photomultiplier eingefangen werden kann.
Die Wellenlänge des Laserstrahls und des erzeugten sichtbaren Lichts sind natürlich
unterschiedlich, um die beiden voneinander zu trennen.

Das Scannen (Entwickeln) des latenten Bildes erfolgt mit einem Laserscan-Gerät, das den Photomultiplier und die zugehörige Elektronik enthält. Dieser digitalisiert das erzeugte analoge Lichtsignal. Dieser Vorgang erfolgt im Phosphor-Scanner oder auch „CR-Scanner“. Es gibt verschiedene Arten von Scannern. Bei den meisten professionellen Scannern muss lediglich eine Kassette in das Einlegefach eingelegt werden und das Gerät führt den Verarbeitungszyklus automatisch durch. Nach Abschluss dieses Vorgangs und Löschung des latenten Bildes wird die Kassette aus dem CR-Scanner entnommen und kann wiederverwendet werden. In Abbildung 3-16 ist ein typischer mannshoher automatischer Scanner in Tower-Ausführung.

Bei kleineren und tragbaren Tischscannern
für den Einsatz an abgelegenen Orten, zum Beispiel auf Offshore-Plattformen, wird die CR-Speicherfolie manuell aus der Kassette entfernt und in den
Scanner eingelegt, was das Risiko einer
Beschädigung der Folie minimal erhöht.
Hierfür kann die Kassette geöffnet werden, siehe
Abbildung 4-16.

CR-Folien können einige Minuten lang
gedämpftem Licht ausgesetzt werden, ohne dass sich dies auf die
Bildqualität auswirkt. Das gescannte Bild wird schließlich
auf einem hochauflösenden Monitor (Computerbildschirm
) der Workstation sichtbar gemacht, siehe Abbildung 18-16.

Die Folie wird in einem linearen Muster gescannt, wie bei der Entstehung eines TV-Bildes.
Je nach gewähltem Linienabstand, in der Regel 50 oder 100 Mikrometer, beträgt die Scangeschwindigkeit
5 bis 10 mm pro Sekunde. Dies ist vergleichbar mit der Geschwindigkeit bei der Digitalisierung eines Röntgenbildes.
Im Scanner wird das latente Bild nicht nur gelesen, sondern anschließend auch gelöscht (zurückgesetzt), deshalb
ist die CR-Speicherfolie sofort wieder für die nächste Belichtung bereit.

Die leicht flexible CR-Kassette kann oft ( > 1000 mal) wiederverwendet werden, sofern
sie vorsichtig behandelt wird. Die Kassetten sind mit oder ohne Bleischirm verfügbar.

Speziell für den ZfP-Markt entwickelte Kassetten verfügen über integrierte verstärkende Bleischirme auf der
Quellseite und einen zweiten Bleischirm auf der Rückseite, um die durch
Rückstreuung verursachte Strahlung zu absorbieren. Diese mehrschichtigen Kassetten sind nicht mehr flexibel, aber können
häufiger wiederverwendet werden als die flexiblen Kassetten (mehrere 1000 Mal).

In Abbildung 5-16 ist der Querschnitt der CR-Speicherfolie in einer Kassette dargestellt. Die Stahl- und
Magnetplatten sorgen dafür, dass die verschiedenen Schichten gleichmäßig und fest aneinander gepresst werden.

Die Phosphorkristalle auf einer CR-Folie reagieren fast linear auf die einfallende Strahlung, während die
Silberhalogenidkristalle bei einem herkömmlichen Film exponentiell reagieren, siehe Abbildung 6-16. Infolgedessen
ist der dynamische Bereich einer CR-Folie viel größer als bei einem herkömmlichen Film, was
Belichtungszeiten weniger kritisch macht, erneute Aufnahmen reduziert und die gleichzeitige Untersuchung verschiedener Materialstärken ermöglicht. Außerdem ist die Dosisempfindlichkeit (Geschwindigkeit)
fünf- bis zehnmal höher, vgl. Punkt A und B bei einer Dichte von 2 (siehe auch Abbildung
13-16), sodass kürzere Belichtungszeiten oder schwächere Quellen möglich sind, wodurch sich der kontrollierte Bereich verringert,
oder bei einigen Belichtungen dünner Wände sogar andere Quellen möglich sind, z. B. Iridium192 als Ersatz für
Kobalt60, was unter dem Gesichtspunkt der Strahlungssicherheit von Vorteil sein kann.
Ein Nachteil ist, dass die Bildqualität abnimmt. Iridium192 hat eine niedrigere Energie als
Kobalt60 und benötigt eine längere Belichtungszeit, was die Bildqualität aufgrund
der größeren Menge an Streustrahlung verringert.

Hinweis: CR-Folien reagieren empfindlicher auf diese Streuung (mehr Rauschen) als herkömmlicher Film.

Bei Anwendungen im laufenden Betrieb kann Kobalt
bei Rohren mit einem
Durchmesser bis 150 mm durch Iridium ersetzt werden und es wird trotzdem
eine akzeptable Bildqualität erreicht, oder sogar
200 mm bei dünnwandigen Rohren.
Generell gilt: Je kürzer die
Belichtungszeit, desto geringer ist die Streuung und
desto besser ist die Bildqualität.

Aufgrund kontinuierlicher Verbesserungsbemühungen
ist die relative Bildqualität der
Phosphorfolie inzwischen
genauso hoch wie die Qualität, die mit einem herkömmlichen Röntgenfilm mittlerer Körnung erreicht werden kann,
siehe Abbildung 13-16. Bei feinkörnigen Filmen beträgt die Körnigkeit nur weniger Mikrometer, während sie bei den aktuellen
(2006) Phosphorfolien noch deutlich höher liegt (25 Mikrometer).

Nach der Belichtung nimmt die Intensität der
gespeicherten Informationen in der
halbstabilen Phosphorschicht mit der Zeit
allmählich ab. Das Scannen innerhalb einer Stunde nach der Belichtung
liefert die besten Ergebnisse, in der Regel geht die Hälfte der Informationen nach
24 Stunden verloren. Um diese Abnahme zu vermeiden,
sollte das Scannen der CR-Folie nicht
unnötig verzögert werden.

Um den Einsatz der CR-Speicherfolien
in der Praxis zu optimieren, wurde ein kleines
Handbediengerät entwickelt, das in Abbildung 7-16 dargestellt ist, um
die Bilder mit spezifischen Projekt- und Belichtungsinformationen zu überlagern. Hierzu enthält die Kassette einen
Mikrochip, der (drahltlos) Informationen vom Handbediengerät empfangen kann. Vor der Belichtung werden die
relevanten Informationen vor Ort von diesem Handbediengerät an den Mikrochip auf
der Kassette gesendet. Die spezifischen Daten werden schließlich dem Bild im CR-Scanner hinzugefügt.
Sobald die Daten vom Mikrochip gelöscht wurden, kann die Kassette wiederverwendet werden.