Grundprinzip der Computerradiographie
Die Computerradiographie (CR) mit Speicherleuchtstoffplatten (englisch: Imaging Plate, IP) ist ein digitales Detektionssystem, das die Flexibilität des klassischen Röntgenfilms mit der digitalen Bildverarbeitung verbindet. Im Gegensatz zur direkten digitalen Radiographie (DR) mit Flachbilddetektoren ist keine feste Verdrahtung erforderlich — die Platte wird nach der Belichtung ausgelesen und kann danach erneut verwendet werden.
Material und physikalischer Prozess (PSL)
Das Speichermaterial ist typischerweise Bariumfluorobromid dotiert mit zweiwertigem Europium (BaFBr:Eu²⁺), auch Bariumfluorohalogenid-Phosphor genannt. Der physikalische Prozess wird als Photo-Stimulated Luminescence (PSL) bezeichnet und läuft in drei Phasen ab:
- Speicherung (Belichtung): Röntgenphotonen heben Elektronen aus dem Valenzband in das Leitungsband. Ein Teil dieser Elektronen wird in Farbzentren (F-Zentren, Elektronenfallen) in der Kristallstruktur eingefangen. Das so gespeicherte latente Bild ist proportional zur lokalen Röntgendosis und bleibt über Stunden bis Tage stabil.
- Auslesen (Stimulation): Im Laserscanner wird die Platte zeilenweise mit einem fokussierten Laserstrahl (typisch roter Laser, 633–690 nm) abgetastet. Das Laserlicht stimuliert die gefangenen Elektronen, die beim Übergang in den Grundzustand blaues/violettes Licht (ca. 390 nm) emittieren — das PSL-Signal.
- Löschung: Nach dem Auslesen wird die Platte durch intensive Beleuchtung mit weißem oder grünem Licht vollständig gelöscht (alle Farbzentren werden entvölkert), um eine neue Belichtung zu ermöglichen.
Auslesegerät (Laserscanner)
Das Auslesegerät (CR-Reader, IP-Scanner) enthält einen Laserstrahl (Spotgröße im Fokus typisch 50–150 µm), galvanometrische Spiegel oder rotierende Polygonspiegel zur Zeilenabtastung, einen Photomultiplier oder Photodioden zur Detektion des PSL-Lichts sowie Elektronik zur Analog-Digital-Wandlung. Die Plattengeschwindigkeit und der Laserspot definieren die effektive Pixelgröße, die typisch bei 50–200 µm liegt (höhere Auflösung durch kleineren Pixelabstand bei langsamerer Auslesung).
Auflösung und Bildqualität
Bei optimalen Ausleseparametern (Pixelgröße 50 µm) erreichen CR-Systeme eine Ortsauflösung von ca. 5 Linienpaaren/mm (LP/mm), vergleichbar mit mittelkörnigen Röntgenfilmen. Die Bildqualität wird durch Lichtstreuung in der Phosphorschicht beim Laserauslesen begrenzt (analoges Problem wie Lichtstreuung in Szintillatoren). Dünnere Phosphorschichten verbessern die Auflösung auf Kosten der Empfindlichkeit.
Wiederverwendbarkeit
Ein wesentlicher wirtschaftlicher Vorteil der Speicherleuchtstoffplatte ist ihre Wiederverwendbarkeit. Herstellerangaben gehen von mehr als 1000 Belichtungs-Auslese-Lösch-Zyklen aus, bevor Bildqualitätsverluste (Rauschen, Kratzer, Farbzentrenakkumulation) eine Platte unbrauchbar machen. Regelmäßige Qualitätsprüfungen der Platten (Homogenitätsprüfung, SNR-Messung) sind in CR-Qualitätsmanagementsystemen vorgeschrieben.
Vorteile gegenüber dem Röntgenfilm
- Flexibilität: Platten sind biegbar (bis zu einem gewissen Radius) und können in Kassettenhalter eingelegt werden, die sich an Bauteilkonturen anpassen — ähnlich wie Filmkassetten
- Große Flächen: Handelsübliche Plattenformate reichen von kleinen Streifen bis zu 35×43 cm; Panoramaprüfungen sind möglich
- Kein Nasschemikalienprozess: Entfall von Entwickler, Fixierer, Wässerung und Dunkelkammer
- Breiter Dynamikbereich: Ca. 10.000:1 (>13 Bit), deutlich größer als Film
- Sofortige Digitalisierung: Das Bild liegt direkt im DICOM- oder proprietären Format vor
Nachteile gegenüber Flachbilddetektoren (FPD)
- Langsamerer Prozess: Nach der Belichtung muss die Platte manuell entnommen, zum Scanner transportiert und ausgelesen werden (typisch 0,5–5 Minuten pro Platte)
- Manuelle Handhabung: Platten können zerkratzt, mechanisch beschädigt oder versehentlich belichtet werden
- Keine Echtzeitdarstellung: CR ist kein Echtzeitverfahren; für Durchleuchtung werden FPDs benötigt
- Pflege und Qualitätssicherung: Platten müssen regelmäßig auf Qualität geprüft und bei Bedarf ausgesondert werden
Normative Grundlagen
CR-Systeme mit Speicherleuchtstoffplatten werden in EN ISO 17636-2 (digitale Radiographie von Schweißnähten) normativ erfasst. Anforderungen an Pixelgröße, Dynamikbereich, DQE und Bildqualitätsklassen (A und B) entsprechen denen für FPD-Systeme. Hersteller müssen die Systemperformance durch Nachweise gemäß EN ISO 16371-1 (Charakterisierung von CR-Systemen) dokumentieren.