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Bildaufnahmevorrichtung - Dokument DE102004003881A1
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE102004003881A1 18.08.2005
Titel Bildaufnahmevorrichtung
Anmelder Siemens AG, 80333 München, DE
Erfinder Spahn, Martin, Dr., 91054 Erlangen, DE
DE-Anmeldedatum 26.01.2004
DE-Aktenzeichen 102004003881
Offenlegungstag 18.08.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 18.08.2005
IPC-Hauptklasse G01T 1/29
IPC-Nebenklasse H04N 5/32   
Zusammenfassung Zur Überwachung einer Bildaufnahmevorrichtung für Röntgengeräte wird vorgeschlagen, im Zusammenhang mit einer Kalibrierung (16) oder einer Ofsetakquisition Referenzsystemdaten (19) zu erfassen und im weiteren Betriebsablauf aktuelle Vergleichssystemdaten (20) aufzunehmen und bei Abweichung der aktuellen Vergleichssystemdaten (20) von den Referenzsystemdaten (19) um ein vorbestimmtes Maß hinaus eine erneute Kalibrierung (16) oder eine erneute Aufnahme eines Offsetbilds zu veranlassen.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Bildaufnahmevorrichtung mit einem Detektor, der der Aufnahme von Hochenergiebildern mit Hilfe hochenergetischer Photonen dient, und mit einer Auswerteeinheit, die einen den Zustand der Bildaufnahmevorrichtung beschreibenden Systemparameter erfasst.

Derartige Bildaufnahmevorrichtungen sind allgemein in der Gestalt von Röntgengeräten bekannt. Gegenwärtig sind Röntgengeräte für die digitale Röntgenbildgebung in Entwicklung. Die neuartigen Röntgengeräte für die digitale Röntgenbildgebung verwenden unter anderem so genannte Flachbilddetektoren, die sich in Flachbilddetektoren mit direkter Konversion und Flachbilddetektoren mit indirekter Konversion einteilen lassen.

Die Flachbilddetektoren mit indirekter Konversion weisen einen flächenmäßig ausgedehnten Szintillator auf, der eine Auslesematrix aus amorphem Silizium abdeckt. Für den Szintillator kommen verschiedene Materialien in Betracht. Übliche Materialien sind auf der Basis von CsI oder Gd2O2S hergestellt. Die Auslesematrix umfasst eine Vielzahl von Photodioden, die das im Szintillator beim Einfall von Röntgenstrahlung erzeugte Licht in elektrische Ladungen wandeln. Die elektrischen Ladungen werden in jeweils den einzelnen Photodioden zugeordneten Kapazitäten gespeichert und nach Abschluss des Aufnahmevorgangs von aktiven Schaltelementen ausgelesen und mit Hilfe von Analog-Digital-Wandlern in digitale Daten umgewandelt.

Bei den Flachbilddetektoren mit direkter Konversion wird die einfallende Röntgenstrahlung in einer photoleitenden Schicht, typischerweise aus amorphen Selen, in elektrische Ladung gewandelt, in Elektroden, die der photoleitenden Schicht benachbart sind, gespeichert und anschließend mit Hilfe von aktiven Schaltelementen aus den Elektroden ausgelesen.

Die mit den neuartigen Flachbilddetektoren erzeugten digitalen Daten sind im Rohzustand für diagnostische Zwecke nicht verwendbar. Denn die optischen und elektrischen Eigenschaften der einzelnen Detektorelemente der Flachbilddetektoren, der so genannten Pixels, können stark variieren. Beispielsweise weisen die einzelnen Photodioden, Schalttransistoren und Schaltdioden unterschiedliche Sensitivitäten und elektrische Eigenschaften, insbesondere unterschiedliche Leckströme auf. Daneben können schon von der Fertigung her die Widerstandswerte und Kapazitätswerte von Zeile zu Zeile, von Spalte zu Spalte oder von Pixel zu Pixel unterschiedlich ausfallen. Auch die einzelnen Eingänge der zum Auslesen der Photodioden oder Elektroden verwendeten Verstärkerchips können unterschiedliche Eigenschaften aufweisen.

Besonders groß sind die Unterschiede bei Flachbilddetektoren, die aus einer Vielzahl von nebeneinander angeordneten einzelnen Teilmatrizen bestehen, da die optischen und elektrischen Eigenschaften der einzelnen Teilmatrizen stark variieren können. Diese Teilmatrizen können jeweils separat gefertigte Platten aus amorphem Silizium sein oder durch eine schaltungstechnische Unterteilung der Auslesematrix entstehen, indem verschiedene Detektorbereiche zu unterschiedlichen Chips der Auslese- und Ansteuerelektronik zugeordnet werden.

Aus diesen und anderen Gründen ist es erforderlich, dass in regelmäßigen Abständen Kalibrierungen und Offsetakquisitionen durchgeführt werden.

Bei der Offsetakquisition zur Gewinnung von Offsetbildern werden typischerweise im Millisekunden- bis Minutenabstand Dunkelbilder aufgenommen. Denn der Offset ist wesentlich von Leckströmen bestimmt, die stark von der Detektortemperatur abhängen. Die Leckströme können zu schnellen Offsetschwankungen führen, da die Detektortemperatur ihrerseits von der Umgebungstemperatur und den beim Betrieb entstehenden Temperaturänderungen aufgrund der auftretenden Verlustleistung abhängt.

Ein weiterer Grund für die Offsetakquisition ist die Möglichkeit der Korrektur von Geistbildartefakten. Bei Flachbildschirmdetektoren hinterlassen die Röntgenbilder gewöhnlich Bildreminiszenzen, die üblicherweise exponentiell abklingen. Typischerweise sind die Bildreminiszenzen nach etwa 10 bis 30 Sekunden verschwunden. Es gibt jedoch medizinische Anwendungen, bei denen etwa alle 30 Millisekunden ein Röntgenbild aufgenommen werden muss. Beispiele hierfür sind Aufnahmeverfahren mit Röntgenphotonen in unterschiedlichen Energiebereichen, Ganzkörperaufnahmen, bei denen einzelne Röntgenbilder zusammengesetzt werden, oder einfache Thoraxaufnahmen.

Im Gegensatz zu den Offsetakquisitionen werden Kalibrierungen im Abstand von Tagen, Wochen oder sogar Monaten durchgeführt, da die dabei gewonnen Daten auch noch nach diesen Zeitspannen den aktuellen Zustand der Bildaufnahmevorrichtung mit ausreichender Genauigkeit wiedergeben.

Die Durchführung einer Kalibrierung erfordert die Aufnahme einer Vielzahl von Röntgenbildern unter unterschiedlichen Belichtungsbedingungen. Die Röntgenbilder werden im Folgenden zu so genannten Gainbildern und so genannten Defektbildern verarbeitet, indem von den Rohdaten die Offsets abgezogen werden und die Empfindlichkeiten der einzelnen Pixel bestimmt werden. Die Gainbilder geben dann die Empfindlichkeit oder Sensitivität der einzelnen Detektorelemente wieder, während die Defektbilder die vollständig ausgefallenen oder die sich untypisch verhaltenden Detektorelemente zeigen. Die Durchführung einer Kalibrierung dauert typischerweise etwa eine Stunde und erfordert im Allgemeinen die Anwesenheit von Personal.

Die Durchführung der Kalibrierung und der Offsetakquisition wird nachfolgend auch als Erstellen von Korrekturbildern bezeichnet. Die bei der Kalibrierung oder der Offsetakquisition erzeugten Korrekturbilder werden dann in einer Bildverarbeitungseinheit dazu verwendet, aus den digitalen Rohdaten von Artefakten freie, für die Diagnostik geeignete Röntgenbilder zu erzeugen.

Grundsätzlich sollten Korrekturbildern möglichst häufig erzeugt werden, um sicherzustellen, dass das Korrekturbild den aktuellen Zustand der Bildaufnahmevorrichtung beschreibt. Andererseits ist die Aufnahme eines Korrekturbildes zeitaufwendig und stört den Arbeitsablauf.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Bildaufnahmevorrichtung zu schaffen, die von abzubildenden Objekten Hochenergiebilder hoher Qualität liefert und deren Betrieb möglichst nicht durch das Erstellen von Korrekturbildern unterbrochen ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Bildaufnahmevorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst. In davon abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen angegeben.

Bei der Bildaufnahmevorrichtung erfasst die Auswerteeinheit im Zusammenhang mit dem Erstellen eines Korrekturbildes einen Systemparameter, der den Zustand der Bildaufnahmevorrichtung beschreibt. Die Aufnahmevorrichtung überwacht ferner die zeitliche Entwicklung dieses Systemparameters und fordert beim Überschreiten eines vorbestimmten Grenzwertes das erneute Erstellen eines Korrekturbildes an. Die Korrekturbilder werden daher nur dann erzeugt, wenn sich der Wert des überwachten Systemparameters im Vergleich zum Wert des Systemparameters zur Zeitraum, in dem das letzte Korrekturbild erstellt wurde, wesentlich ändert. Die Korrekturbilder werden daher nur dann erzeugt, wenn aufgrund einer starken Änderung des überwachten Systemparameters zu vermuten ist, dass ein neues Korrekturbild erstellt werden muss. Das Erstellen von Korrekturbildern erfolgt daher bedarfsgesteuert. Infolge dessen wird nur soviel Zeit wie nötig für das Erstellen von Korrekturbildern aufgewendet. Folglich wird auch der Arbeitsablauf so wenig wie möglich beeinträchtigt.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Bildaufnahmevorrichtung einen Detektor mit indirekter Konversion, und ferner eine Strahlungsquelle für niederenergetische Photonen, mit denen der Detektor beaufschlagbar ist. Mit Hilfe der niederenergetischen Photonen können im Zusammenhang mit der Durchführung einer Kalibrierung weitere Niederenergiebilder aufgenommen werden. Die Aufnahme der Niederenergiebilder kann dann nach Abschluss der Kalibrierung in kurzen Zeitabständen wiederholt werden. Durch eine Auswertung der nacheinander aufgenommenen Niederenergiebilder kann auf den Zustand des Detektors geschlossen werden, da das Niederenergiebild den Zustand der Auslesematrix und der nachfolgenden Ausleseelektronik zeigt. Nur die Konversion der Hochenergiestrahlung in niederenergetisches Licht im Szintillator wird nicht erfasst. Falls die Auswertung ergibt, dass die Durchführung einer erneuten Kalibrierung erforderlich ist, signalisiert die Auswerteeinheit, dass ein neues Korrekturbild aufgenommen wird.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erfasst die Auswerteeinheit im Zusammenhang mit der Durchführung einer Kalibrierung ein Defektbild in der Gestalt eines Dunkelbilds und überwacht im weiteren Verlauf die Zahl der Defekte.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erfasst die Auswerteeinheit im Zusammenhang mit der Durchführung einer Kalibrierung die Temperatur des Detektors. Wenn die nachfolgende Überwachung zeigt, dass die Temperatur des Detektors einen bestimmten Grenzwert überschritten hat, fordert die Auswerteeinheit die erneute Durchführung einer Kalibrierung an. Da die Temperatur des Detektors wesentlichen Einfluss auf die Verstärkung der Bildelemente des Detektors hat, kann auf diese Weise eine zuverlässige Kompensation der Bildartefakte erreicht werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform überwacht die Auswerteeinheit im Zusammenhang mit einer Offsetakquisition eine Dunkelreferenzzone des offsetkorrigierten Hochenergiebilds. Da in einer Dunkelreferenzzone die Werte des Hochenergiebilds gleich den Werten des Offsetbilds sein sollten, müsste das offsetkorrigierte Hochenergiebild ausschließlich Werte von Null anzeigen. Falls die tatsächlichen Werte eine vorgegebene Schwelle überschreiten, veranlasst die Auswerteeinheit das erneute Erzeugen eines Korrekturbilds, in diesem Fall die Aufnahme eines Offsetbildes.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erfasst die Auswerteeinheit im Zusammenhang mit der Durchführung einer Offsetaquisition die Temperatur des Detektors. Wenn die nachfolgende Überwachung zeigt, dass die Temperatur des Detektors einen bestimmten Grenzwert überschritten hat, fordert die Auswerteeinheit die erneute Aufnahme eines Offsetbildes an. Da die Temperatur des Detektors wesentlichen Einfluss auf die den Offset der Bildelemente des Detektors hat, kann auf diese Weise eine zuverlässige Kompensation der Bildartefakte erreicht werden.

Ferner kann es sinnvoll sein, die seit der letzten Offsetaquisition verstrichene Zeit zu überwachen. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass nicht während einer langen Zeit ein fehlerbehaftetes Offsetbild verwendet wird.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung im Einzelnen erläutert werden. Es zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht einer Bildaufnahmevorrichtung mit einem teilweise aufgeschnittenen Flachbilddetektor mit indirekter Konversion;

2 einen Querschnitt durch die Bildaufnahmevorrichtung aus 1;

3 ein Diagramm, das die beim Überwachen der Kalibrierung eines Flachbilddetektors ausgeführten Arbeitsschritte zeigt; und

4 ein Ablaufdiagramm, das die beim Überwachen der Offsetakquisition durchgeführten Arbeitsschritte zeigt.

1 zeigt eine Bildaufnahmevorrichtung 1, die Teil eines Röntgengeräts ist, das eine in 1 nicht dargestellte Röntgenquelle zum Erzeugen von Röntgenstrahlung 2 umfasst. Die Röntgenstrahlung 2 trifft nach dem Durchgang durch ein zu durchleuchtendes Objekt auf einen Flachbilddetektor 3. Typischerweise weist der Flachbilddetektor 3 Abmessungen von etwa 30 mal 30 Zentimetern auf. Der Flachbilddetektor 3 umfasst einen Szintillator 4, der beispielsweise aus CsI hergestellt ist. Unterhalb des Szintillators 4 befindet sich eine aktive Matrix 5, die üblicherweise auf der Basis von amorphem Silizium hergestellt ist. Auf der aktiven Matrix 5 ist ein Feld von Photodioden 6 ausgebildet. In den Photodioden 6 wird das jeweils im Szintillator 4 über der jeweiligen Photodiode 6 erzeugte Licht absorbiert. Bei der Absorption werden Elektron-Loch-Paare erzeugt, die jeweils zur Anode und Kathode der jeweiligen Photodiode 6 wandern. Die auf diese Weise erzeugte Ladungsmenge wird solange in der jeweiligen Photodiode 6 gespeichert, bis die Photodiode 6 mit Hilfe eines aktiven Schaltelements 7 ausgelesen wird. Die aktiven Schaltelemente 7 werden dabei von einer Auswerteeinheit 8 zeilenweise über Adressleitungen 9 aktiviert. Die in den Photodioden 6 gespeicherte Ladung wird spaltenweise über Datenleitungen 10 ausgelesen.

Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass der Begriff der Auswerteeinheit 8 funktional zu verstehen ist. Die Auswerteeinheit 8 braucht nicht notwendigerweise in einem einzelnen Halbleiterbauelement realisiert zu werden. Vielmehr kann die Auswerteeinheit 8 eine Vielzahl von Halbleiterbauelementen auf einer oder mehreren Platinen umfassen. Die Auswerteeinheit 8 kann auch Funktionsgruppen in verschiedenen Geräten einschließen. Die Auswerteeinheit 8 hat die Aufgabe, den Flachbilddetektor 3 zu steuern und zu überwachen. Ferner kann es Aufgabe der Auswerteeinheit 8 sein, aus den digitalen Rohdaten ein für Diagnosezwecke geeignetes digitales Röntgenbild 11 zu erzeugen und dieses an eine in 1 nicht dargestellte Anzeigeeinheit 1 auszugeben.

2 zeigt einen Querschnitt durch den mechanischen Aufbau der Bildaufnahmevorrichtung 1 aus 1. In einem Gehäuse 12 befindet sich der Szintillator 4, der auf der aktiven Matrix 5 aufliegt. Die aktive Matrix 5 ist über die Adressleitungen 9 und die Datenleitungen 10 mit einer Leiterplatte 13 verbunden, auf der funktionelle Baugruppen der Auswerteeinheit 8 angeordnet sind. Zwischen der Leiterplatte 13 und der aktiven Matrix 5 befindet sich eine Rücksetzlichtquelle 14, die Licht 15 im optischen Wellenlängenbereich in Richtung der aktiven Matrix 5 emittiert. Die Rücksetzlichtquelle 14 wird dazu verwendet, kontinuierlich in den Photodioden 6 der aktiven Matrix 5 Elektron-Loch-Paare zu erzeugen, durch die tiefliegende Fangstellen, so genannten „deep traps", in der Sättigung gehalten werden. Dadurch ist der Dunkelstrom nicht nur in denjenigen Bereichen des Flachbilddetektors 3 besonders ausgeprägt, die mit Röntgenstrahlung 2 belichtet worden sind. Vielmehr wird der Dunkelstrom über den Flachbilddetektor 3 hinweg homogenisiert. Durch diese Maßnahmen lassen sich die Bildreminiszenzen oder so genannten Geistbilddefekte wesentlich reduzieren, da der durch den Zerfall der tiefliegenden Fangstellen erzeugte Dunkelstrom gleichmäßig in Flachbilddetektor 3 hinweg und nicht nur in den mit Röntgenstrahlung 2 belichteten Bereichen des Flachbilddetektors 3 auftritt.

Der Flachbilddetektor muss hinsichtlich der Empfindlichkeit der einzelnen Detektorelemente, dem so genannten "Gain", kalibriert werden, da die Empfindlichkeit der Photodioden 6 der jeweils aktiven Schaltelemente 7 der nachgeschalteten Elektronik unterschiedlich ausfallen kann. Besonders groß sind die Unterschiede, wenn der Flachbilddetektor 3 eine aus mehreren Teilmatrizen zusammengesetzte aktive Matrix 5 aufweist. Außerdem kann die Dicke und die Materialbeschaffenheit des Szintillators 4 variieren, was zu unterschiedlichen Wirkungsgraden bei der Konversion der Röntgenstrahlung 2 in optisches Licht führt. Die durch die Abmessungen der Photodioden 6 definierten Detektorelemente des Flachbilddetektors 3 weisen somit unterschiedliche Empfindlichkeiten auf. Es ist daher erforderlich, durch eine Kalibrierung die relative Empfindlichkeit der Detektorelemente untereinander zu bestimmen und bei der Umwandlung der digitalen Rohdaten in das fertige Röntgenbild zu berücksichtigen.

Ferner kann es vorkommen, dass einzelne Detektorelemente vollständig ausfallen oder sich untypisch verhalten. Die defekten oder sich untypisch verhaltenden Detektorelemente werden in einem Defektbild erfasst. Dieses Defektbild wird ebenfalls bei der Umwandlung der digitalen Rohdaten in das fertige Röntgenbild berücksichtigt.

Das Erstellen des Defektbilds und die Bestimmung der relativen Empfindlichkeit der einzelnen Detektorelemente für ein Gainbild werden nachfolgend kurz als Kalibrierung bezeichnet.

3 zeigt ein Ablaufdiagramm einer von der Auswerteeinheit 8 durchgeführten Überwachung des Flachbilddetektors 3, durch die der Zeitpunkt einer erneuten Kalibrierung bestimmt wird. Gemäß dem in 3 dargestellten Ablaufdiagramm wird zunächst eine aktuelle Kalibrierung 16 durchgeführt. Die dabei gewonnenen eigentlichen Kalibrierdaten umfassen ein Gainbild 17 und ein Defektbild 18. Außerdem werden bei der aktuellen Kalibrierung 16 nachfolgend näher beschriebene, im weiteren Verlauf als Referenz dienende Referenzsystemdaten 19 aufgezeichnet. Die Aufnahme der Referenzsystemdaten 19 erfolgt möglichst zeitnah zum Erstellen des Gainbilds 17 und des Defektbilds 18.

Während des weiteren Betriebs der Bildaufnahmevorrichtung 1 werden aktuelle Vergleichssystemdaten 20 gewonnen und in einem Rechenwerk 21 mit den Referenzsystemdaten 19 verglichen. Anhand vorgegebener Grenzwerte entscheidet das Rechenwerk 21 ob eine erneute Kalibrierung 16 erforderlich ist oder ob die Überwachung ohne Kalibrierung 16 durch eine erneute Aufnahme aktueller Systemdaten 20 nach Ablauf einer bestimmten Zeit fortgesetzt wird.

Als Referenzsystemdaten 19 und als Vergleichssystemdaten 20 kommen verschiedene Arten von Daten in Frage:

Insbesondere sind dafür die so genannten Rücksetzlichtbilder geeignet. Die Rücksetzlichtbilder sind Bilder, bei denen die aktive Matrix 5 von der Rücksetzlichtquelle 14 beleuchtet wird. Die Rücksetzlichtbilder werden dann erzeugt, indem von den aus der aktiven Matrix 5 ausgelesenen Rohdaten ein aktuelles Offsetbild abgezogen wird.

Die Rücksetzlichtbilder ähneln einem Röntgenbild mit homogener Bestrahlung, da bis auf die Konversion der Röntgenstrahlung 2 in optisches Licht im Szintillator 4 die gesamte Konversionskette von der Konversion der optischen Photonen in Ladung in den Photodioden 6 bis zu den weiteren Verfahrensschritten der Verstärkung, des Multiplexens und der digitalen Wandlung durchlaufen wird. Die Rücksetzlichtbilder entsprechen daher weitestgehend denen mit der Röntgenstrahlung 2 erzeugten Gainbildern und sind daher eine gute Grundlage, um die Entscheidung zu treffen, ob das Gainbild aktualisiert werden soll oder nicht.

Die Rücksetzlichtbilder geben auch die Defektsituation gut wieder, wobei lediglich Defekte, die mit dem Szintillator 4 in Zusammenhang stehen, nicht erfasst werden.

Unter Umständen können Rücksetzlichtbilder mit unterschiedlichen Belichtungsbedingungen erstellt werden, um den Flachbilddetektor 3 in verschiedenen dynamischen Bereichen zu überwachen.

Die Rücksetzlichtbilder können auf verschiedene Art und Weise im Rechenwerk 21 analysiert werden. Beispielsweise kann der Quotient aus einem Referenzrücksetzlichtbild und einem Vergleichsrücksetzlichtbild berechnet werden und immer dann das Erzeugen eines neuen Gainbilds ausgelöst werden, wenn die Werte des Quotientenbilds im Mittel um einen vorbestimmten Prozentsatz, zum Beispiel um zwei Prozent, vom Wert 1 abweichen oder wenn das Rauschen des Quotientenbilds einen vorbestimmten Wert überschreitet oder wenn die Werte in einem oder mehreren vorbestimmten Regionen im Quotientenbild im Mittel voneinander um einen gewissen Prozentsatz abweichen.

Als Referenzsystemdaten 19 und als Systemdaten 20 kommen auch die Defektbilder in Frage. Beispielsweise ist es möglich, ohne einfallende Röntgenstrahlung 2 im Hintergrund Defektbilder zu erzeugen, die als Vergleichssystemdaten 20 verwendet werden können. Diese Referenzsystemdaten können mit einer im Zusammenhang mit der Kalibrierung des Flachbilddetektors 3 ohne Röntgenstrahlung 2 aufgenommenen Defektbild, das die Referenzsystemdaten 19 darstellt, verglichen werden. Das Rechenwerk 21 kann so eingestellt werden, dass immer dann eine neue Kalibrierung angefordert wird, wenn die Anzahl der Defekte beider Defektbilder einen vorbestimmten Prozentsatz, zum Beispiel 2 Prozent, übersteigt oder größer als eine absolute Zahl, zum Beispiel 5 Defekte, ist.

Als Referenzsystemdaten 19 können auch die im Zusammenhang mit einer Kalibrierung erfassten Werte der Temperatur des Flachbilddetektors 3 dienen. Wenn dann beispielsweise aufgrund eines Übergangs von einer kühleren zu einer wärmeren Jahreszeit die aktuelle Temperatur des Flachbilddetektors 3 mehr als eine vorbestimmte Temperaturdifferenz, zum Beispiel 5° Celsius, von der Referenztemperatur abweicht, kann das Rechenwerk 21 eine erneute Kalibrierung anfordern.

Bei einer abgewandelten Ausführungsform ist das Rechenwerk 21 nicht nur in der Lage, die erneute Kalibrierung 16 auszulösen oder die Notwendigkeit einer erneuten Kalibrierung dem Personal anzuzeigen, sondern auch in der Lage, einen Wartungstechniker anzufordern. Dies kann beispielsweise dann erforderlich sein, wenn die Abweichung der Vergleichssystemdaten 20 von den Referenzsystemdaten 19 so groß ist, dass anscheinend ein Fehler in der Bildaufnahmevorrichtung 1 vorliegt und diese nicht mehr kalibriert werden kann. Die Anforderung eines Wartungstechnikers kann beispielsweise den Benutzer am Kontrollmonitor angezeigt werden oder auch automatisch, beispielsweise über ein Datennetz durch eine E-Mail, durchgeführt werden.

Die anhand der 1 bis 3 beschriebene Bildaufnahmevorrichtung 1 unterstützt auch den Anfangsfall nach einer Neuinstallation, wenn die anfänglichen Referenzsystemdaten 19 auf untypische Werte, beispielsweise Null, gesetzt sind und damit automatisch eine erhebliche Abweichung zu den aktuellen Vergleichssystemdaten 20 aufweisen. In diesem Fall wird sofort nach der Inbetriebnahme eine Kalibrierung angefordert.

Die Bildaufnahmevorrichtung 1 weist den Vorteil auf, dass die Vergleichssystemdaten 20 immer im Hintergrund ohne Röntgenstrahlung 2 erzeugt werden können. Die Vergleichssystemdaten 20 können daher regelmäßig in Ruhezeiten der Bildaufnahmevorrichtung 1, zum Beispiel nachts oder zwischen zwei Patienten, erzeugt werden.

Daneben ist die Bildaufnahmevorrichtung 1 gemäß 4 in der Lage, auch die Offsetakquisition bedarfsgesteuert durchzuführen. Gemäß 4 werden zeitnah zur Aufnahme eines Offsetbilds 22 Referenzsystemdaten 23 aufgenommen, die in einem Rechenwerk 24 mit aktuellen Vergleichssystemdaten 25 verglichen werden. Da die Offsets der einzelnen Detektorelemente des Flachbilddetektors 3 von Betriebsparametern, wie der Röntgenfensterlänge, der Bildfrequenz oder von den Bildreminiszenzen vorhergehender Röntgenaufnahmen abhängen, muss die Überprüfung des Offsets der Detektorelemente des Flachbilddetektors 3 etwa mit der gleichen Frequenz wie die Aufnahme der Röntgenbilder vorgenommen werden.

Für die Referenzsystemdaten 23 und die Vergleichssystemdaten 25 kommen verschiedene Arten von Daten in Betracht:

In einem Ausführungsbeispiel wird zum Beispiel einmal pro Sekunde die aktuelle Temperatur des Flachbilddetektors 3 ausgelesen. Diese Temperatur wird mit derjenigen Temperatur verglichen, die unmittelbar vor der Akquisition des letzten Offsetbilds 22 gemessen wurde. Wenn die aktuelle Temperatur um einen bestimmten Grenzwert, zum Beispiel 1° Celsius, über oder unter der Referenztemperatur liegt, wird die Akquisition eines aktuellen Offsetbilds 26 ausgelöst. Sobald die Bildaufnahmevorrichtung 1 dazu in der Lage ist, wird die Aufnahme des neuen Offsetbilds 26 durchgeführt und ab diesem Zeitpunkt für die nachfolgenden Offsetkorrekturen verwendet.

Bei einem abgewandelten Ausführungsbeispiel wird eine Linearkombination des aktuellen Offsetbilds 26 mit dem vorhergehenden Offsetbilds 22 für die Korrektur des Offsets verwendet. Durch diese Maßnahme kann die Offsetkorrektur von Röntgenbildern, deren Aufnahmen in der Zeit zwischen den Aufnahmen der beiden Offsetbilder 22 und 26 erfolgt sind, verbessert werden.

In einer weiteren abgewandelten Ausführungsform kann neben der Temperatur des Flachbilddetektors 3 auch die seit der Aufnahme des letzten Offsetbilds 22 verstrichene Zeit in die Entscheidung, ob ein neues Offsetbild 26 akquiriert werden soll, einbezogen werden. Beispielsweise kann für die maximal zulässige Zeitspanne zwischen der Akquisition zweier Offsetbilder ein oberer Grenzwert festgelegt werden. Zum Beispiel könnte gefordert werden, dass maximal fünf Minuten zwischen der Aufnahme der beiden Offsetbilder 22 und 26 verstreichen dürfen. Auch in diesem Zusammenhang ist es möglich, für die Korrektur des Offsets eine Linearkombination der beiden Offsetbilder 22 und 26 zu verwenden.

In einer weiteren Ausführungsform kann das Rechenwerk 24 offsetkorrigierte Röntgenbild 11 einer Bildanalyse unterziehen. Das Röntgenbild 11 kann beispielsweise eine so genannte Dunkelreferenzzone aufweisen, auf die keine Röntgenstrahlung 2 fällt und in der daher kein Röntgensignal erzeugt wird. In der Dunkelreferenzzone sind die digitalen Rohdaten gleich den Daten des Offsetbilds, da nur Leckströme und ähnliche Effekte, nicht aber durch Röntgenstrahlung hervorgerufene Signale erfasst werden. In der Dunkelreferenzzone müssten die digitalen Werte des offsetkorrigierten Röntgenbilds 11 deshalb gleich Null sein. Das Rechenwerk 24 kann daher so eingestellt werden, dass nur dann die Aufnahme eines neuen Offsetbilds 26 ausgelöst wird, wenn die Werte des Röntgenbilds 11 in der Dunkelreferenzzone einen vorbestimmten Wert über- oder unterschreiten.

Bei einer weiteren abgewandelten Ausführungsform können zwei oder drei der hier beschriebenen Systemparametern dazu verwendet werden, die Akquisition eines neuen Offsetbilds 26 auszulösen. Beispielsweise kann die Akquisition des neuen Offsetbilds 26 immer dann ausgelöst werden, wenn einer der drei Vergleichsvorgänge die Akquisition des neuen Offsetbilds 26 erforderlich macht. In einem anderen Fall wird die Akquisition des neuen Offsetbilds 26 immer dann vorgenommen, wenn zwei oder alle drei Vergleichsvorgänge diesen anfordern.

Die hier beschriebene Akquisition der Offsetbilder 22 und 26 bietet den Vorteil, dass sie nur dann durchgeführt wird, wenn sie erforderlich ist. Dadurch wird der Arbeitsablauf nur im nötigen Maße gestört. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn schnelle Bildfolgen aufgenommen werden sollen.

Es sei angemerkt, dass neben den hier beschriebenen Systemparametern auch weitere Systemparameter für die Entscheidung, ob eine Kalibrierung oder eine Offsetbildakquisition durchgeführt werden soll, verwendet werden können. In Frage kommen alle Systemparameter, die einen Einfluss auf die Kalibrierung und das Offsetverhalten der Bildaufnahmevorrichtung 1 haben.

Ferner sei angemerkt, dass der Grenzwert, mit dem der jeweils aktuelle Systemparameter verglichen wird, nicht notwendig für alle Betriebsarten gleich ist. Vielmehr können je nach Betriebsart unterschiedliche Grenzwerte verwendet werden.


Anspruch[de]
  1. Bildaufnahmevorrichtung mit einem Detektor (3), der der Aufnahme von Hochenergiebildern (11) mit Hilfe hochenergetischer Photonen (2) dient, und mit einer Auswerteeinheit (8), die einen den Zustand der Bildaufnahmevorrichtung beschreibenden Systemparameter erfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (8) im Zusammenhang mit dem Erstellen eines in einem Bildverarbeitungsvorgang (17, 18, 22, 26) verwendbaren Korrekturbilds den aktuellen Wert des Systemparameters (19, 23) erfasst, dessen zeitliche Entwicklung überwacht und beim Überschreiten eines vorbestimmten Grenzwerts das erneute Erstellen eines Korrekturbilds (17, 18, 26) anfordert.
  2. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (8) im Zusammenhang mit der Durchführung einer Kalibrierung (16) Referenzsystemdaten (19) erfasst und im weiteren Verlauf aktuelle Vergleichssystemdaten (20) aufnimmt und bei Abweichung der Vergleichssystemdaten (20) von den Referenzsystemdaten (19) um ein vorbestimmtes Maß hinaus eine erneute Kalibrierung (16) anfordert.
  3. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildaufnahmevorrichtung eine Strahlungsquelle (14) für niederenergetische Photonen (15) aufweist und die Auswerteeinheit (8) mit Hilfe der Strahlungsquelle (14) aufgenommene Niederenergiebilder als Referenzsystemdaten (19) und Vergleichssystemdaten (20) verwendet.
  4. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (8) aus einem Referenzniederenergiebild (19) und einem Vergleichsniederenergiebild (20) ein Quotientenbild berechnet.
  5. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (8) eine erneute Kalibrierung (16) anfordert, wenn ein Mittelwert des Quotientenbilds einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet.
  6. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (8) eine erneute Kalibrierung (16) anfordert, wenn das Rauschen im Quotientenbild ein vorbestimmtes Maß überschreitet.
  7. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (8) eine erneute Kalibrierung (16) anfordert, wenn sich verschiedene Bereiche des Quotientenbilds um ein vorbestimmtes Maß unterscheiden.
  8. Bildaufnahmevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (8) im Zusammenhang mit einer Kalibrierung (16) ein Referenzdefektbild (19) erfasst und im weiteren Verlauf ein Vergleichsdefektbild (20) aufnimmt und bei einer Abweichung des Vergleichsdefektbilds (20) vom Referenzdefektbild (19) um ein vorbestimmtes Maß hinaus eine erneute Kalibrierung (16) anfordert.
  9. Bildaufnahmevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (8) im Zusammenhang mit einer Kalibrierung (16) eine Referenztemperatur (19) des Detektors (3) erfasst, und im weiteren Verlauf eine aktuelle Vergleichstemperatur (20) des Detektors (3) aufnimmt und bei Abweichung der aktuellen Vergleichstemperatur (20) von der Referenztemperatur (19) um ein vorbestimmtes Maß hinaus eine erneute Kalibrierung (16) anfordert.
  10. Bildaufnahmevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (8) im Zusammenhang mit der Aufnahme eines Offsetbilds (22, 26) Referenzsystemdaten (23) erfasst und im weiteren Verlauf bei Abweichung der Vergleichssystemdaten (25) von den Referenzsystemdaten (23) um ein vorbestimmtes Maß hinaus die Aufnahme eines neuen Offsetbilds (22, 26) veranlasst.
  11. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzsystemdaten (23) und die Vergleichssystemdaten (25) die Temperaturwerte des Detektors (3) sind.
  12. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzsystemdaten (23) und die Vergleichssystemdaten (25) die Werte der Systemzeit der Bildaufnahmevorrichtung sind.
  13. Bildaufnahmevorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzsystemdaten (23) und die Vergleichssystemdaten (25) die Werte eines offsetkorrigierten Hochenergiebilds in einem Dunkelbereich von Hochenergiebildern (11) sind.
  14. Bildaufnahmevorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bildverarbeitungseinheit Linearkombinationen der Offsetbilder (22, 26) zur Korrektur der Hochenergiebilder (11) verwendet.
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen






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