Röntgenstrahlen die nicht im Körper des Patienten absorbiert werden, d.h. die durch den Patienten durchgehen, tragen zur Bildentstehung. Sie können mit Hilfe von speziellen Röntgendetektoren aufgenommen werden. Bei den Detektoren unterscheidet man zwischen digitalen Detektoren und Film-Foliensystemen. Die Film-Foliensysteme sind heutzutage in den meisten Fällen durch digitalen Detektoren abgelöst worden.

Digitale Detektoren:

In der klassischen Fotographie hat es eine Entwicklung von analogen, filmbasierten zu digitalen, am Bildschirm darstellbaren Bildern gegeben. Ebenso wird in der Röntgendiagnostik bei digitalen Detektoren das Bild nicht mehr entwickelt wie beim Film-Folien-System, sondern die aufgenommenen analogen Signale werden in digitale Signale umgewandelt und können dadurch direkt am Computerbildschirm dargestellt, betrachtet und auch verarbeitet werden. Man teilt die digitalen Detektoren in direkte und indirekte Detektoren ein (Abb.1). Bei den direkten Detektoren erzeugt die Röntgenstrahlung im Detektormedium direkt ein elektrisches Signal, bei den indirekten Detektoren wird die Röntgenstrahlung im Detektormedium zuerst in Licht umgewandelt und dieses Licht erzeugt dann in einem weiteren Prozess das elektrische Signal. Je mehr Röntgenquanten in einem Bildelement (Pixel) detektiert werden, desto höher ist dort das elektrische Signal. Die Intensität bzw. Höhe des elektrischen Signals steht im Verhältnis zum später am Computer dargestellten Grauwert. Dabei wird eine hohe Intensität (wenig Schwächung im Patienten) dunkel und eine niedrige Intensität (viel Schwächung im Patienten) hell dargestellt.

In der Regel wird das Bild bei digitalen Detektoren direkt auf den Computer übertragen. Eine Ausnahme bilden dabei jedoch die Speicherfolien. Treffen dort die Röntgenstrahlen auf den Detektor, so wird deren Energie nicht sofort in Licht umgewandelt, sondern diese Energie wird über eine begrenzte Zeit im Detektor zwischengespeichert. Der Detektor muss dann mit einem Auslesegerät ausgelesen werden. Dort werden durch Stimulation mit einem Laser in den bestrahlten Bildelementen die Lichtblitze erzeugt. Anschließend wird der Detektor gelöscht und kann wiederverwendet werden. Das Bild ist nun auf dem Computer verfügbar.

Roentgen-Roentgendetektoren-1Abbildung 1: Klassifizierung digitaler Detektoren.

Film-Foliensystem:

Das Prinzip des Film-Foliensystems entspricht dem der analogen Fotographie. Die Hauptkomponente dieses Systems besteht aus der Emulsionsschicht. Diese besteht aus kleinen in Gelatine eingelagerten Silberbromidkristallen (AgBr).

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Trifft ein Röntgenstrahl auf die Emulsionsschicht, so kann dieser an den Silberbromidkristallen absorbiert werden. Ein großer Teil der Röntgenstrahlen geht aber ohne Wechselwirkung durch diese Schicht hindurch und wird daher nicht detektiert. Um mehr Röntgenstrahlen detektieren zu können, werden eine (oben) oder zwei (unten und oben) Schichten auf der Emulsionsschicht aufgebracht. Diese zusätzliche Schicht besteht aus einem Leuchtstoff. Es werden dort mehr Röntgenstrahlen absorbiert und erzeugen dabei Lichtblitze. Da diese Lichtblitze eine geringere Energie als Röntgenstrahlen besitzen, treten diese auch vermehrt mit den Silberbromidkristallen in der Emulsionsschicht in Wechselwirkung. Man nennt diese Film-Foliensysteme Verstärkerfolien.

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Die Silberbromidkristalle haben eine Gitterstruktur aus negativen Brom-Ionen (Br-) und positiven Silber-Ionen (Ag+). An der Oberfläche der Kristalle befinden sich Reifekeime. Trifft ein Röntgenstrahl auf den Kristall so kann er in Wechselwirkung mit dem Brom-Ion treten. Dabei wird ein Bindungselektron frei und vom Reifekeim angezogen. Das ungeladene Brom-Atom wandert aus dem Kristall in die Gelatine. Silber-Ionen in der Nähe des Reifekeims werden nun von diesem angezogen und bilden kleine Silbermoleküle. An dem Reifekeim können sich bis zu 10 Silberatome anlagern. Aus dem Reifekeim ist der Entwicklungskeim entstanden. Dieser ist noch zu klein um visuell wahrgenommen zu werden.

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Im Entwicklungsbad lagern sich dann die restlichen Silberatome aus dem Kristallgitter am Entwicklungskeim an und der Kristall wird zerstört.

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Im anschließenden Fixierbad werden die nicht von Licht- oder Röntgenstrahlen getroffenen Silberbromidkristalle aus der Gelatine entfernt und der Film wird durch Trocknung haltbar und stabil.

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Das noch vorhandene Silber in der Emulsionsschicht erscheint nun schwarz und die nicht von Strahlen getroffenen Stellen weiß bzw. hell. Das Röntgenbild, das der Radiologe am Leuchtschirm betrachten kann, ist fertiggestellt.

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Abbildungsnachweis:
alle Abbildungen sind eigene Darstellungen