In der vorliegenden Arbeit werden die Abbildungseigenschaften von Hochenergiebildsystemen (electronic portal imaging device, EPID) untersucht und mögliche Verbesserungen vorgeschlagen. Hochenergiebildsysteme nutzen die vom Patienten nicht absorbierten Gamma Quanten, quasi ein Abfallprodukt der in der Strahlentherapie verwendeten Photo nenstrahlung (hv <= 30 MeV), um ein Abbild von der Position des Patienten zu erhalten. Die exakte Positionierung ist von großer Bedeutung für den Erfolg der Behandlung. Die Optimierung der Metall/Phosphor-Detektoren, die in diesen Geräten Verwendung finden, stand im Vordergrund der Untersuchungen. Mithilfe der in dieser Arbeit entwickelten Spezialisie-rung der Theorie des fotografischen Abbildungsprozesses für die untersuchten Hochenergie-bildsysteme konnte der Einfluß des Detektors auf das Signal (MTF(f)), das Rauschen (NPS(f)) und die effektive Quantenabsorption (DQE(f)), das ein Maß für die Güte der Detektoren ist, im gesamten Ortsfrequenzbereich durch Monte Carlo Simulationen berechnet werden. Herkömmliche Detektoren bestehen meist aus einer 1-2 mm dicken Kupferplatte und einer dünnen (0.3 - 0.5 mm) Gadoliniumoxisulfid- (GOS) Schicht. Simulationen haben gezeigt, daß die DQE(f) für Metalle mit einer hohen Ordnungszahl und einer hohen Dichte (z. B. Wolfram) größere Werte annimmt, als für leichtere Metalle (z. B. Kupfer). Entgegen der bisherigen Meinung erzielt man mit sehr dicken Phosphorschichten (einige Millimeter) höhere Werte der DQE(f) als für dünne Phosphorschichten, da das in den untersuchten Phosphoren, GOS und mikrostrukturiertes CsI, erzeugte Licht nur etwa 1.5 mm senkrecht zur Oberfläche gelangen kann. Die Verminderung des Signals durch Streuung des Lichtes nimmt daher für dickere Phosphor-schichten kaum mehr zu. Die Phosphorart hat einen nur geringen Einfluß auf die Werte der DQE(f), da die MTF(f) für das strukturierte CsI zwar deutlich besser ist, dieser Effekt aber durch den Einfluß des Materials auf die Rauschübertragung, das NPS(f) ausgeglichen wird. Ein wichtiges Resultat der Simulationen ist, daß die Güte des Metall/Phosphor-Detektors allein weniger durch das in ihm verursachte optische Rauschen, als vielmehr durch seine mangelhafte Fähigkeit ?(Quanten zu absorbieren, begrenzt wird. Die zur Zeit noch in der Erprobung befindlichen Hochenergiebildsysteme, bei denen sich eine Matrix aus Halbleiterdioden an den Detektor anschließt, sind den herkömmlichen fluorosko- pisch-optischen EPIDs, die eine optische Abbildungskette aus Spiegel, Linsen und einer CCD- Kamera verwenden, aufgrund ihrer besseren Abbildungseigenschaften vorzuziehen, da sie besonders bei höheren Frequenzen, zu deutlich größeren Werten der DQE führen. Durch Optimierung des Detektors dieser Geräte kann die DQE noch weiter erhöht werden. Ein neuartiges, in dieser Arbeit vorgestelltes, Hochenergiebildsystem bestehend aus einem Detektor aus einer dünnen Metallplatte und sehr vielen möglichst dünnen, einige Millimeter hohen, beschichteten Stäben aus BGO oder einem Material vergleichbarer Eigenschaften und einem entsprechend feinen Gitter aus Halbleiterdioden, könnte bedeutend bessere Abbildungseigenschaften aufweisen, als die bisher verwendeten Systeme.
: In this thesis, the imaging performance of electronic portal image devices (EPID) which are used to control patient positioning during a radiotherapy treatment is investigated and possible improvements are suggested. EPIDs use the high energetic X-rays (hv <= 30 MeV), which are not absorbed by the patient during the radiotherapy treatment to produce an image of the patient positioning. The exact positioning of the patient is of great importance to the success of a treatment. However due to small differences of the absorption coefficients for tissue and bone at high photon energies, the image quality is in general poor. The optimisation of the metal plate/phosphor detector used in these devices is of major interest. A specialised theory of the photographic imaging process of EPIDs was therefore developed in this thesis and applied in the framework of a Monte Carlo simulation. As a result, signal (MTF(f)), noise (NPS(f)) and signal-to-noise ratio ((DQE(f)) are calculated for different metals and phosphors and different thicknesses of metal and phosphor at full spatial resolution. Commonly used detectors consist of a 1-2 mm thick copper plate in combination with a thin (0.3-0.5 mm) Gadoliniumoxisulfide- (GOS) layer. Simulations show that metals with a high atomic number (e.g. tungsten) perform better than lighter metals (e.g. copper) in maximizing the DQE(f). Two phosphor types have been examined: Gadoliniumoxisulfide and microstructured CsI. Against the traditional opinion very thick phosphor screens (> 1mm) lead to higher DQE(f) values than thin phosphor screens, because the optical light produced in these phosphors can only travel about 1.5 mm perpendicular to the exit surface. The distortion of the signal due to light spreading is therefore constant for very thick screens. Between the two phosphors only very small differences in the imaging performance could be observed. It is furthermore shown that the DQE(f) for the metal plate/phosphor screen alone is nearly x-ray quantum absorption limited up to spatial frequencies of 0.4 mm-1. The secondary quantum sink of optical photons imposed by the optical chain (mirror, lenses and video camera) of most common EPIDs leads to a significant degradation of the signal-to- noise ratio at spatial frequencies which are most important for successful registration of portal images. New types of EPIDs, which replace the optical chain by a flat array of photodiodes placed directly under the phosphor lead to a substantial improvement in image quality of portal images. Optimization of the detector of these EPIDs should enhance the DQE(f) further. A new type of EPID suggested in this thesis which is built of a thin metal plate on top of small cubes of BGO, or a material of similar properties, in combination with the flat array of photodiodes, should lead to a large enhancement of the imaging performance compared to presently used EPIDs. >