Röntgenuntersuchung

Röntgenaufnahmeanlage

Stand: 26. Februar 2010Autor: Onmeda-Redaktion

Unter einer Röntgenanlage versteht man die Gesamtheit aller Teile, die zur Erzeugung und Anwendung von Röntgenstrahlung auf den Menschen erforderlich sind. Dabei ist zwischen einer Röntgenaufnahme und einer Röntgendurchleuchtung zu unterscheiden. Röntgenanlagen sind in der Regel so konstruiert, dass mit ihnen sowohl Aufnahmen als auch Durchleuchtungen durchführbar sind.

Eine Anlage, mit der Röntgenbilder erstellt werden, besteht aus:

• Röntgenstrahler
• Hochspannungsgenerator
• Lagerungstisch beziehungsweise dem Rasterwandstativ
• Messkammern zur Messung der Strahlendosis
• Streustrahlenraster
• Filmkassette mit Folien
• Bedienpult
• Entwicklersystem
• Bei digitalen Aufnahmen gehört noch die Speicherfolie und die notwendige Laserauswertung dazu

Röntgenstrahler, Röntgenröhre

Ein Röntgenstrahler setzt sich aus der Röntgenröhre, dem zugehörigen Kühlsystem, dem Schutzgehäuse, den elektrischen Zuführungen sowie den Filtern, der Tiefenblende und dem Lichtvisier zusammen. Die Röntgenröhre besteht aus einem luftverdünnten Kolben aus Glas, der – selten – auch aus Metall sein kann. In ihm befinden sich die Kathode und Anode sowie ein Rotor für die Anode.

Die Kathode ist eine heizbare Glühwendel, über der sich ein kleiner metallischer Zylinder befindet, dessen Ausgang geschlitzt ist. Dieser Zylinder wird als Wehneltzylinder bezeichnet und liegt auf einem gegenüber der Kathode geringem negativem elektrischen Potential. Er bündelt die aus der Kathode austretenden Elektronen.

Die Anode ist eine Art Teller mit einem Durchmesser bis zu maximal 20 Zentimeter. Sie besteht aus einer Wolfram-Rheniumlegierung, die zum Beispiel bei CT-Hochleistungsröhren auf der Rückseite mit einer Graphitschicht belegt ist. Diese Schicht dient der Erhöhung der Wärmekapazität und damit der Leistungsaufnahme der Röhre. Zwischen Kathode und Anode liegt eine einstellbare Hochspannung von ca. 25 kV (1 kV = 10³ Volt) bis zirka 150 kV, wobei die Anode positiv gegenüber der Kathode ist. Aufgrund dieser Hochspannung werden die Elektronen auf die Anode hin beschleunigt, auf die sie dann mit einer Energie von 30 keV bis 150 keV (Kiloelektronenvolt) auftreffen. Auf der Anode erzeugen die Elektronen Röntgenbremsstrahlung und diskrete Röntgenstrahlung.

Die Drehung des Anodentellers mit einer Drehfrequenz zwischen 5.000 und 10.000 Umdrehungen pro Minute erfolgt mittels eines in der Röhre auf der Drehachse des Tellers befindlichen Rotors. Der primär stromdurchflossene sogenannte Stator befindet sich auf der Außenseite der Röhre.

Die Röntgenröhre ist umgeben von dem Röhrenschutzgehäuse. Es dient der Strahlenabschirmung, dem Hochspannungsschutz sowie der Befestigung der elektrischen Zuleitungen und dem Kühlsystem. An dem Gehäuse befestigt sind weiterhin die Tiefenblende zur Strahlenbegrenzung, die in der Regel aus Blei besteht, sowie das Lichtvisier. Mit Hilfe des Lichtvisiers lässt sich das über die Blenden eingeblendete Röntgenstrahlenfeld auf dem Patienten optisch darstellen. Damit ist gewährleistet, dass gezielte Bereiche des Körpers geröntgt werden.

In einer Röntgenröhre entsteht auf zwei verschiedene Arten Röntgenstrahlung: Es ist die Röntgenbremsstrahlung sowie die diskrete Röntgenstrahlung. Dabei wird, mit Ausnahme der Mammographie, nur die Röntgenbremsstrahlung für die Bilderzeugung verwendet.

Diskrete Röntgenstrahlung

Sichtbares Licht entsteht dadurch, dass die Elektronen äußerer Atom-Schalen auf höhere Energieschalen gebracht werden, zum Beispiel im Glühdraht einer Glühbirne durch Erhitzen. Beim Zurückspringen auf das alte Energieniveau geben sie die gewonnene Energie in Form von sichtbarem Licht und Wärmestrahlung wieder ab.

Etwas Vergleichbares geschieht in der Anode der Röntgenröhre. Die energiereichen Elektronen schlagen Elektronen aus den innersten Schalen der Atome des Anodenmaterials. In diese Lücken "springen" entweder Elektronen aus höheren Energieniveaus oder "freie" Elektronen. Da die Bindungsenergie der innersten Elektronenniveaus sehr groß ist, entsteht dabei kein Licht, sondern Röntgenstrahlung mit einer festen Energie.

Diese diskrete Röntgenstrahlung mit jeweils nur einer Energie und damit auch nur einer Frequenz wird jedoch (mit Ausnahme der Mammographie) nicht für die Bilderzeugung genutzt. Dies geschieht zum überwiegenden Teil durch die Röntgenbremsstrahlung. Bei der Mammographie findet sich ein Anodenteller aus Molybdän mit entsprechenden Filtern, so dass in diesem Fall die Strahlung des Molybdäns für Aufnahme der Brust verwendet wird.

Röntgenbremsstrahlung

Treffen die energiereichen Elektronen auf die Anode der Röntgenröhre, wird ein Teil von ihnen im elektrisch positiven Feld der Atomkerne des Anodenmaterials angezogen und abgebremst. Bei dieser Abbremsung wird Energie als Röntgenbremsstrahlung frei. Elektronen, die sehr weit an einem Kern vorbeifliegen, verlieren wenig Energie; die, welche sehr dicht an den Kern kommen, dagegen sehr viel, bis zu den Elektronen, die dem Kern so nahe kommen, dass sie ihre gesamte Energie in Form von Röntgenbremsstrahlung abgeben. Da sehr viele Elektronen auf die Anode treffen, wird es alle Arten der Energieabgabe geben, von "sehr wenig bis alles". Daher besteht die entstehende Röntgenbremsstrahlung aus sehr vielen verschiedenen Energien und Frequenzen. Man spricht auch von einem "kontinuierlichen Spektrum" dieser Strahlung.

Röntgenbremsstrahlung und diskrete Röntgenstrahlung entstehen gleichzeitig und verlassen die Röhre zusammen, wobei die "Menge" der Röntgenbremsstrahlung erheblich größer ist als die der diskreten Strahlung. Den Untersuchten trifft die Strahlung nach dem Passieren des Glaskörpers, des Kühlöls, entsprechenden Filtern aus Kupfer oder Aluminium sowie den entsprechenden Bleilamellen zur Strahlbegrenzung, der so genannten Tiefenblende.

Generator, Bedienpult

Der Röntgengenerator dient der Erzeugung der Heizspannung für die Kathode, der Erzeugung der Hochspannung für die Röhre und beherbergt die gesamte Gleichrichtung und Regelung der Hochspannung.

Am Bedienpult können alle Parameter wie Röhrenspannung, Röhrenstrom und die Zeit für das Erstellen der Aufnahme entweder einzeln per Hand oder programmiert eingegeben werden.

Nachdem die Röntgenstrahlung den Patienten durchdrungen hat, gelangt sie über ein Bleiraster in die Filmkassette, wo sie mit Hilfe von Verstärkerfolien den darin befindlichen Film belichtet.

Lagerungstisch, Rasterwandstativ

Der Lagerungstisch bei der Röntgenuntersuchung dient der Positionierung des Patienten. Der Tisch ist in der Längsachse, also in Kopf-Fuß-Richtung des Untersuchten, senkrecht dazu sowie in der Höhe beweglich und verschiebbar. Um seine senkrechte Achse kann der Tisch zusätzlich gedreht werden. Unterhalb des Tischs befindet sich ein bewegliches Streustrahlenraster, das die auf den Röntgenfilm ansonsten treffende, unerwünschte Streustrahlung schwächt. Das Raster besteht (meist) aus Bleilamellen. In einem Kassettenhalter liegt die Röntgenfilmkassette, in der sich der Röntgenfilm mit den Verstärkerfolien befindet. Die Filmkassette ist je nach Röntgenfilm entsprechend groß. Es werden routinemäßig Röntgenfilme von 13 x 18 Zentimeter bis 35 x 48 Zentimeter verwendet.

Ein Rasterwandstativ ist vereinfacht dargestellt ein senkrechter Tisch, vor dem sich der Patient hinstellt, zum Beispiel beim Röntgen des Brustkorbs (Röntgen-Thorax).

Film mit Verstärkerfolien und Entwicklersystem

Die Filmkassette ist aus Kunststoff mit einer Rückseite aus Blei. Direkt vor und hinter dem Film befinden sich die sogenannten Verstärkerfolien. Beim Auftreffen von Röntgenstrahlung auf die Folien wandeln sie die Röntgenstrahlung in sichtbares Licht um. Der Röntgenfilm wird dann zu rund 95 Prozent durch dieses Folienlicht und nur zu etwa fünf Prozent direkt durch die Röntgenstrahlung belichtet. Der so belichtete Film wird aus der Kassette in ein geschlossenes Filmentwicklungssystem eingegeben, das nach zirka 90 Sekunden den entwickelten Film auswirft.

Röntgen ohne Röntgenfilm

Die neuere Entwicklung geht dahin, statt des Röntgenfilms eine entsprechend ausgelegte Speicherfolie zu belichten. Mittels einer Laseranlage wird die Speicherfolie vor dem Einbringen in die Kassette gleichmäßig aufgeladen. Trifft dann Röntgenstrahlung auf die Folie, die sich wie der Film in einer Kassette befindet, so entlädt sie sich an den entsprechenden Stellen. Die Laseranlage liest die belichtete Folie aus und lädt sie zur neuen Verwendung wieder auf. Das ausgelesene Bild wird elektrisch verarbeitet und gespeichert. Bei Verwendung einer Speicherfolie entfallen die beim Röntgenfilm in der Kassette befindlichen Verstärkerfolien.

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