DE10021077A1 - Lösung für das Erfassungseinrichtungs-Verschiebungsproblem bei einer Festkörpererfassungseinrichtung - Google Patents
Lösung für das Erfassungseinrichtungs-Verschiebungsproblem bei einer FestkörpererfassungseinrichtungInfo
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Abstract
Die vorliegende Erfindung umfasst gemäß einer Ausgestaltung ein digitales Röntgenabbildungssystem, das gemäß einem Ausführungsbeispiel Projektionsdaten von einer Vielzahl von Ansichten erfasst und durch Erfassungseinrichtungsrestsignale verursachte Artefakte verringert. Bei einem Ausführungsbeispiel werden Volumenbilder durch die Erfassung von Projektionsdaten für eine Vielzahl von Ansichten erzeugt. Während inaktiver Perioden zwischen der Erfassung der Projektionsdaten für angrenzende Ansichten wird die Röntgenstrahlemission gestoppt, und jedes Erfassungseinrichtungsbildelement wird gleichzeitig zur Verringerung eines Restsignals jedes Bildelements erregt. Infolgedessen sind die Projektionsdaten für eine nachfolgende Ansicht nicht durch das Restsignal von einer vorhergehenden Ansicht vorgespannt bzw. verschoben.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen ein
Abbildungssystem und insbesondere die Verringerung von
Artefakten, die durch eine Erfassungssignalverzögerung bzw.
-verschiebung verursacht werden.
Zumindest bei einem bekannten Abbildungssystemaufbau
projiziert eine Röntgenquelle einen fächerförmigen Strahl,
der parallel gerichtet ist, sodass er in einer X-Y-Ebene
eines kartesischen Koordinatensystems liegt, die allgemein
als "Abbildungsebene" bezeichnet wird. Der Röntgenstrahl
fällt durch das abgebildete Objekt wie einen Patienten.
Nachdem der Strahl durch das Objekt gedämpft wurde, trifft
er auf ein Array von Strahlungserfassungseinrichtungen. Die
Intensität der an dem Erfassungsarray empfangenen
gedämpften Strahlung hängt von der Dämpfung des
Röntgenstrahls durch das Objekt ab. Jedes Erfassungselement
des Arrays erzeugt ein separates elektrisches Signal, das
ein Maß der Strahldämpfung am Erfassungsort ist.
Bei zumindest einem bekannten Abbildungssystem, das
allgemein als Computertomographie-(CT-)System bekannt ist,
wird eine Gruppe von Röntgendämpfungsmaßen, d. h.
Projektionsdaten, von dem Erfassungsarray als "Ansicht"
bezeichnet. Eine "Abtastung" des Objekts umfasst einen Satz
von Ansichten bei verschiedenen Projektionswinkeln bzw.
Ansichtwinkeln während zumindest einer Umdrehung der
Röntgenquelle und der Erfassungseinrichtung. Bei einer
axialen Abtastung werden die Projektionsdaten zur
Ausbildung eines Bildes verarbeitet, das einem
zweidimensionalen Schnitt durch das Objekt entspricht.
Typischerweise stellt jeder Schnitt weniger als eine
ungefähre 2 cm-Abdeckung des Patienten in der Patienten-
bzw. z-Achse dar, und wird aus Daten erzeugt, die aus 984
Ansichten während einer Drehung des Fasslagers erfasst
werden. Ein Verfahren zur Rekonstruktion eines Bildes aus
einem Satz von Projektionsdaten wird in der Technik als
gefiltertes Rückprojektionsverfahren bezeichnet. Bei dieser
Verarbeitung werden die Dämpfungsmaße von einer Abtastung
in ganze Zahlen, so genannte CT-Zahlen oder Hounsfield-
Einheiten umgewandelt, die zur Steuerung der Helligkeit
eines entsprechenden Bildelements auf einer
Kathodenstrahlröhrenanzeige verwendet werden.
Bei zumindest einem bekannten CT-System werden Daten unter
Verwendung einer großen digitalen
Flachfeldröntgeneinrichtung bzw. Erfassungseinrichtung mit
einer Vielzahl von Bildelementen erfasst, die in Reihen und
Spalten angeordnet sind. Allerdings weisen derartige
Flachfelder eine Erfassungsverzögerung bzw. -verschiebung
auf. Die Erfassungsverschiebung bewirkt, dass ein
signifikanter Abschnitt der Signale von vorherigen
Abtastungen nachfolgende Abtastungen inkorrekt vorspannt
bzw. verschiebt. Eine signifikante Ursache der Verschiebung
bezieht sich auf das Ent-Einfangen von Elektronen, das sich
aus den elektronischen Hochdichtedefekten in einer
Energielücke ergibt. Ent-Einfangzeiten dauern von wenigen
Millisekunden bis zu 100 Sekunden. Als Folge der
Ungleichmäßigkeit der Verzögerung bzw. Verschiebung treten
Artefakte wie Ringe und Bänder in den rekonstruierten
Bildern auf.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein
Abbildungssystem auszugestalten, das eine
Festkörpererfassungseinrichtung zur Erzeugung im
Wesentlichen artefaktfreier Volumenbilder verwendet. Dabei
sollte das System Erfassungsverschiebungsartefakte ohne
signifikante Verlängerung der zur Erzeugung der Bilder
erforderlichen Zeit verringern.
Diese Aufgabe wird durch ein digitales
Röntgenabbildungssystem gelöst, das gemäß einem
Ausführungsbeispiel Projektionsdaten von einer Vielzahl von
Ansichten erfasst und Erfassungsrestsignale zwischen den
Erfassungen angrenzender Ansichten verringert. In einem
Ausführungsbeispiel beinhaltet das Abbildungssystem eine
Röntgenquelle und zumindest eine
Festkörperröntgenerfassungseinrichtung. Zur Erzeugung von
Volumenbildern wird die Röntgenquelle und/oder die
Röntgenerfassungseinrichtung um das in Frage kommende
Objekt gedreht. Für jede identifizierte Ansicht werden
Röntgenstrahlen von der Röntgenquelle in Richtung der
Röntgenerfassungseinrichtung emittiert, und
Projektionsdaten werden für die Ansicht erfasst. Während
einer inaktiven Periode zwischen der Erfassung von
Projektionsdaten für angrenzende Ansichten wird die
Emission der Röntgenstrahlung gestoppt, und die Bildelement
der Erfassungseinrichtung werden zumindest einmal jeweils
gleichzeitig eingeschaltet bzw. erregt.
Das heißt, während der inaktiven Periode wird jede
Abtastzeile der Erfassungseinrichtung gleichzeitig erregt.
Die gleichzeitige Erregung aller Abtastzeilen verringert
ein Restsignal jedes Bildelements. Werden demnach
Projektionsdaten für eine nachfolgende Ansicht erfasst,
spiegelt der Signalpegel jedes Bildelements die Dämpfung
des in Frage kommenden Objekts für die aktuelle Ansicht
genauer wieder. Unter Verwendung der für die Vielzahl der
Ansichten erfassten Projektionsdaten werden
Querschnittsbilder des in Frage kommenden Objekts erzeugt.
Unter Verwendung des vorstehend beschriebenen
Abbildungssystems werden Erfassungsverschiebungsartefakte
verringert, um im Wesentlichen artefaktfreie Volumenbilder
zu erzeugen. Außerdem erhöht das System die zur Erzeugung
der Bilder erforderliche Zeitdauer nicht merklich.
Fig. 1 zeigt eine bildliche Darstellung eines digitalen
Abbildungssystems.
Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild des in Fig. 1
dargestellten Systems.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer in Fig.
1 dargestellten Röntgenerfassungseinrichtung.
In den Fig. 1 und 2 ist ein Computertomographie-(CT-)
Abbildungssystem 10 gezeigt, das ein Fasslager 12
beinhaltet, das eine CT Abtasteinrichtung der dritten
Generation darstellt. Das Fasslager 12 weist eine
Röntgenquelle 14 auf, die Röntgenstrahlen 16 in Richtung
eines Erfassungsarrays 18 auf der entgegengesetzten Seite
des Fasslagers 12 projiziert. Die Röntgenstrahlen werden
durch einen (nicht gezeigten) Kollimator parallel
gerichtet, sodass sie in einer X-Y-Ebene eines kartesischen
Koordinatensystems liegen, die allgemein als
"Abbildungsebene" bezeichnet wird. Das Erfassungsarray 18
wird von einer Vielzahl von Bildelementen oder Elementen
(in Fig. 1 nicht gezeigt) gebildet, die zusammen die
projizierten Röntgenstrahlen erfassen, die durch einen
medizinischen Patienten 22 hindurchfallen. Jedes
Erfassungselement erzeugt ein elektrisches Signal, das die
Intensität eines auftreffenden Röntgenstrahls und somit die
Dämpfung des Strahls darstellt, wenn er durch den Patienten
22 hindurchfällt. Während einer Abtastung zur Erfassung von
Röntgenprojektionsdaten drehen sich das Fasslager 12 und
die daran angebrachten Komponenten um einen Drehmittelpunkt
24.
Die Drehung des Fasslagers 12 und der Betrieb der
Röntgenquelle 14 werden von einer Steuereinrichtung 26 des
CT-Systems 10 gesteuert. Die Steuereinrichtung 26
beinhaltet eine Röntgensteuereinrichtung 28, die die
Röntgenquelle 14 mit Energie und Zeitsignalen versorgt, und
eine Fasslagermotorsteuereinrichtung 30, die die
Drehgeschwindigkeit und Position des Fasslagers 12 steuert.
Ein Datenerfassungssystem (DAS) 32 in der Steuereinrichtung
26 tastet analoge Daten von den Erfassungselementen 20 ab
und wandelt die Daten in digitale Signale zur nachfolgenden
Verarbeitung um. Eine Bildrekonstruktionseinrichtung 34
empfängt abgetastete und digitalisierte Röntgendaten vom
Datenerfassungssystem 32 und führt eine Bildrekonstruktion
mit hoher Geschwindigkeit durch. Das rekonstruierte Bild
wird einem Computer 36 als Eingangssignal zugeführt, der
das Bild in einer Massenspeichereinrichtung 38 speichert.
Der Computer 36 empfängt auch Befehle und Abtastparameter
von einem Bediener über eine Konsole 40, die eine Tastatur
aufweist. Eine zugehörige
Kathodenstrahlröhrenanzeigeeinrichtung 42 ermöglicht dem
Bediener das Betrachten des rekonstruierten Bildes und
anderer Daten vom Computer 36. Die vom Bediener zugeführten
Befehle und Parameter werden vom Computer 36 zur Ausbildung
von Steuersignalen und Informationen für das
Datenerfassungssystem 32, die Röntgensteuereinrichtung 28
und die Fasslagermotorsteuereinrichtung 30 verwendet.
Außerdem steuert der Computer 36 eine
Tischmotorsteuereinrichtung 44, die einen motorisierten
Tisch 46 zur Positionierung des Patienten 22 im Fasslager
12 steuert. Insbesondere bewegt der Tisch 46 Abschnitte des
Patienten 22 durch eine Fasslageröffnung 48.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel und gemäß Fig. 3 ist die
Erfassungseinrichtung 18 eine
Festkörpererfassungseinrichtung bzw. eine
Strahlungsabbildungseinrichtung in einem großen
Flachfeldaufbau mit einem Photosensorarray 110, das auf
einem Substrat 114 abgeschieden bzw. angeordnet ist, und
einem Szintillator 118, der auf dem Photosensorarray 110
abgeschieden bzw. angeordnet ist. Der Szintillator 118 ist
zum Empfangen und Absorbieren einfallender Strahlung wie
der Röntgenstrahlen 16 angeordnet. Der Szintillator 118 ist
mit dem Photosensorarray 110 derart optisch gekoppelt, dass
die im Szintillator 118 erzeugten Optophotonen in das
Photosensorarray 110 hineinlaufen. Das Photosensorarray 110
enthält eine Vielzahl von Photosensoren 120, wie
Photodioden, und ein adressierbares Dünnfilmtransistorarray
(TFT-Array) 130, das mit jedem Photosensor 120 elektrisch
gekoppelt ist. Gemäß einem Ausführungsbeispiel enthält
jeder Photosensor 120 eine (nicht gezeigte) amorphe
Siliziumphotodiode (a-Si-Photodiode).
Das adressierbare TFF-Array 130 umfasst Adressleitungen
131, 132, die jeweils als Abtastleitungen 131 und
Datenleitungen 132 bekannt sind, und eine Vielzahl von
Ladungsaufrechterhaltungs-TFTs 134. Die Abtastleitungen 131
und Datenleitungen 132 sind in Reihen und Spalten zur
Unterteilung des Photosensorarrays 110 in eine Vielzahl von
Bildelementen 140 angeordnet, wobei ein Photosensor 120 in
jedem Bildelement 140 angeordnet ist und mit einem
jeweiligen Ladungsaufrechterhaltungs-TFT 134 elektrisch
verknüpft ist, der wiederum mit einer Abtastleitung 131 und
einer Datenleitung 132 elektrisch verbunden ist. Das
adressierbare TFT-Array 130 ist derart aufgebaut, dass
jeder Photosensor 120 jeweils wahlweise adressierbar ist,
d. h., jeder Photosensorausgang (nicht gezeigt) ist
wahlweise mit seiner entsprechenden Datenleitung 132
elektrisch verbunden. Die auf den Szintillator 118 und die
Bildelementphotosensoren 120 auftreffende Strahlung misst
mittels einer Ladungsänderung über die Photodiode die
Lichtmenge, die durch die Röntgeninteraktion mit dem
Szintillator 118 erzeugt wird. Infolgedessen erzeugt jedes
Bildelement 140 ein digitales elektrisches Ausgangssignal,
das die Intensität eines auftreffenden Röntgenstrahls 116
nach der Dämpfung durch den Patienten 22 darstellt. Auf
diese Weise erzeugt jeder Photosensor 120 Projektionsdaten.
Insbesondere ist das Ausgangssignal des jeweiligen
Photosensors 120 jeweils mit dem Datenerfassungssystem 32
verknüpft, sodass in jeder Photodiode akkumulierte Ladung
zu einem Eingangskanal (nicht gezeigt) des
Datenerfassungssystems DAS 32 übertragen wird. Bei einem
Ausführungsbeispiel ist die Erfassungseinrichtung 18 40 cm ×
40 cm groß und zur Erzeugung von Projektionsdaten für das
vollständige in Frage kommende Objekt aufgebaut.
Insbesondere ist jedes Bildelement 140 näherungsweise 200 µm
× 200 µm groß und die Erfassungseinrichtung 18 enthält ein
Array von 2000 Bildelementen × 2000 Bildelementen.
Im Betrieb wird zumindest ein Bild des Patienten 22 durch
die Erfassung von Projektionsdaten von einer Vielzahl von
Projektionen bzw. Ansichtwinkeln erzeugt. Bei einem
Ausführungsbeispiel wird jedes Bild durch Drehung der
Röntgenquelle 14 und/oder der Röntgenerfassungseinrichtung
18 um den Patienten 22 und durch Erfassen von
Projektionsdaten von der Erfassungseinrichtung 18 erzeugt.
Insbesondere wird bei einem Ausführungsbeispiel ein
Volumenbild zumindest eines Abschnitts des Patienten 22
durch Erfassen von Projektionsdaten von einer Vielzahl von
Ansichten erzeugt. Unter Verwendung der
Geschwindigkeitsbegrenzung des Erfassungsarrays 18 und
einer Abtastzeit von 5 Sekunden erfasst das System 10 gemäß
einem Ausführungsbeispiel Projektionsdaten von 300
Ansichten, die ungefähr 1,2° voneinander beabstandet sind
(360°/300 Ansichten).
Nach der Identifizierung der Zahl und des Orts bzw. des
Abstands der Ansichten werden die Projektionsdaten für jede
Ansicht unter Verwendung der Erfassungseinrichtung 18
erfasst. Gemäß einem Ausführungsbeispiel werden bei der
Drehung der Röntgenquelle 14 und/oder der
Erfassungseinrichtung 18 um den Patienten 22
Projektionsdaten für jede identifizierte Ansicht erfasst.
Insbesondere überträgt die Steuereinrichtung für jede
identifizierte Ansicht ein Erregungssignal zur Quelle 14,
sodass Röntgenstrahlen 16 von der Quelle 14 in Richtung der
Erfassungseinrichtung 18 emittiert werden. Die Strahlung
der Erfassungseinrichtung 18 insbesondere jedes
Bildelements 140 erzeugt Projektionsdaten für jede
identifizierte Ansicht. Die Projektionsdaten für die
identifizierte Ansicht werden dann zum
Datenerfassungssystem 32 übertragen. Insbesondere wird die
Ladung jedes Ladungsaufrechterhaltungs-TFTs 134 zum DAS 32
übertragen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel werden die
Projektionsdaten durch aufeinanderfolgendes Freigeben der
Reihen der Bildelemente 140 gemessen bzw. abgetastet, indem
ein Aktivierungssignal zu einer entsprechenden
Abtastleitung 131 der Erfassungseinrichtung 18 übertragen
wird. Beim Empfang des Aktivierungssignals wird das
Ausgangsladungssignal jedes Ladungsaufrechterhaltungs-TFTs
134 der entsprechenden Reihe des Arrays über entsprechende
Datenleitungen 132 zu Eingangskanälen des DAS 32 und dann
zur Bildrekonstruktionseinrichtung 34 übertragen.
Insbesondere erregt das Aktivierungssignal jedes
Bildelement 140, das mit der erregten Abtastleitung 131
elektrisch verbunden ist. Infolgedessen wird jedes
Ausgangssignals jedes Bildelements 140, das mit der
erregten Abtastleitung 131 elektrisch verbunden ist, zu dem
DAS 32 über Datenleitungen 132 übertragen. Dieser Vorgang
wird dann für jede Reihe des Arrays 110 für die
identifizierte Ansicht wiederholt, indem aufeinanderfolgend
jede Abtastleitung 131 erregt wird und das Ausgangssignal
jedes Bildelements 140 der entsprechenden Reihe des Arrays
110 gemessen bzw. abgetastet wird.
Beispielsweise werden bei einer Erfassungseinrichtung 18
mit einem Array von M × N Bildelementen, wobei M die Anzahl
der Spalten und N die Anzahl der Reihen ist,
Projektionsdaten für einen ersten Ansichtwinkel durch
Emittieren von Röntgenstrahlen 16 bei einem ersten
Ansichtwinkel in Richtung der Erfassungseinrichtung 18
erfasst. Ausgangssignale des Bildelements 140 werden dann
unter Verwendung des DAS 32 gemessen. Insbesondere wird
nach dem Einschalten des Aktivierungssignals der Reihe 1
über die Abtastleitung 131 der Reihe 1 das Ausgangssignal
jeder der M Datenleitungen 132 zu dem DAS 32 und dann zur
Bildrekonstruktionseinrichtung 34 übertragen. Das
Aktivierungssignal der Reihe 1 wird dann abgeschaltet, und
das Aktivierungssignal der Reihe 2 wird angeschaltet. Das
Ausgangssignal jeder Datenleitung 132 wird dann zu dem DAS
32 und dann zur Bildrekonstruktionseinrichtung 34
übertragen. Dieser Vorgang wird solange wiederholt, bis das
Aktivierungssignal der N-ten Reihe eingeschaltet wurde und
das Ausgangssignal der Datenleitungen 132 zu dem DAS 32
übertragen wurde. Bei einem Ausführungsbeispiel, bei dem
die Erfassungseinrichtung 18 2000 Reihen enthält und die
Abtastrate 60 Bilder pro Sekunde beträgt, ist die
Ausleserate für jede Reihe gleich 0,0083 Millisekunden.
Nach der Erfassung der Projektionsdaten für die
identifizierte Ansicht bei kontinuierlicher Drehung der
Quelle 14 und/oder der Erfassungseinrichtung 18 um den
Patienten 22, verändert die Steuereinrichtung 26 die zur
Quelle 14 übertragenen Signale, sodass die Röntgenstrahlen
16 von der Quelle 14 nicht länger emittiert werden. Zur
Minimierung des durch die große Winkelspanne zwischen den
Ansichten verursachten Verwischens wird die Emission der
Röntgenstrahlen 16 auf einen bestimmten Zeitabschnitt
begrenzt. Wenn beispielsweise bestimmt ist, dass die
Auflösung erfordert, dass ein Verschmieren in einer Ansicht
geringer als 0,6° ist, emittiert die Quelle 14 die
Röntgenstrahlen 16 zu 50% der Zeit zwischen den
Projektionen.
Ist beispielsweise festgelegt, dass die Röntgenquelle 14
für näherungsweise 0,5° für jede Ansicht freigegeben bzw.
eingeschaltet werden muss, um die Auflösungsanforderung des
Systems 10 zu erfüllen, wird die Röntgenquelle 14 für 0,5°
eingeschaltet. Während der Einschaltzeit der Quelle 14
werden Projektionsdaten von der Erfassungseinrichtung 18
erfasst. Danach wird die Röntgenquelle 14 gesperrt bzw.
ausgeschaltet. Insbesondere werden die Spannungs- und
Stromsignale derart entfernt oder geändert, dass die
Röntgenstrahlen 16 nicht länger von der Quelle 14 emittiert
werden.
Bei einem Ausführungsbeispiel enthält die
Röntgensteuereinrichtung 28 eine Spannungsversorgung 150
und eine Schalteinrichtung bzw. eine Schaltung 152, wie sie
im Stand der Technik bekannt ist, um die der Quelle 14
zugeführten Signale zu ändern. Die Spannungsversorgung 150
ist mit der Röntgenröhre 14 und der Schalteinrichtung 152
zur Zufuhr von Signalen zur Quelle 14 und zur Einrichtung
152 verbunden. Insbesondere werden Spannungs- und
Stromsignale von der Versorgung 150 einer (nicht gezeigten)
Anode und einer (nicht gezeigten) Kathode der Quelle 14
zugeführt. Ferner wird ein Hochspannungssignal von der
Versorgung 150 zu der Schalteinrichtung 152 geführt. Sind
Röntgenstrahlen 16 zu emittieren, werden die geeigneten
Spannungs- und Stromsignale zur Röntgenquelle 14
übertragen. Insbesondere ändert die Schalteinrichtung 152
die der Quelle 14 zugeführten Signale unter Verwendung von
(nicht gezeigten) Steuersignalen, die der Schalteinrichtung
152 zugeführt werden, beispielsweise Signale vom Computer
36. Insbesondere wird durch Änderung der Steuersignale das
einem Steuergitter (nicht gezeigt) der Quelle 14
zugeführtes Signal derart geändert, dass die
Geschwindigkeit, mit der die Elektronen von der Anode zur
Kathode laufen, modifiziert, und dadurch die Größe und
Dauer der von der Quelle 14 emittierten Röntgenstrahlen 16
geändert. Infolgedessen kann die Emission der
Röntgenstrahlen 16 zu bestimmten oder definierten
Zeitabschnitten gestartet oder gestoppt werden.
Während des Zeitabschnitts, in dem keine Röntgenstrahlen 16
von der Quelle 14 zwischen angrenzenden Ansichten emittiert
werden, der als inaktiver Zeitabschnitt bezeichnet wird,
behält jedes Bildelement 140 einen Abschnitt des für die
zuletzt erfasste Ansicht erzeugten Ausgangssignals bei.
Dieses Signal wird als Restsignal der Erfassungseinrichtung
18 definiert. Das Restsignal ergibt sich aus dem "Ent-
Einfangen" von Zwischenbandzuständen in dem
Halbleitermaterial (nicht gezeigt) einer Schalteinrichtung
jedes Bildelements 140, wie eines Feldeffekttransistors FET
(nicht gezeigt), nachdem der FET ausgeschaltet wurde,
beispielsweise in dem Zeitabschnitt, wenn kein Signal vom
Bildelement 140 gewünscht ist.
Das System 10 verringert die durch das Restsignal
verursachten Artefakte durch Verringern des Pegels der
Restsignale während der Zeit zwischen angrenzenden
Ansichten, wenn die Röntgenquelle 14 gesperrt ist
(beispielsweise während der inaktiven Periode). Bei einem
Ausführungsbeispiel wird während der inaktiven Periode das
Restsignal jedes Bildelements 140 durch zumindest
einmaliges Erregen bzw. Einschalten oder Freigeben einer
Vielzahl von Reihen jeder Erfassungseinrichtung 18
verringert. Bei einem Ausführungsbeispiel werden die
Aktivierungssignale zumindest einmal zu jedem Bildelement
140 über jede Abtastleitung 131 gleichzeitig übertragen. In
Abhängigkeit von der während der inaktiven Periode
verfügbaren Zeitdauer wird die gleichzeitige Übertragung
der Aktivierungssignale jeder Abtastleitung 131 mehrere
Male wiederholt. Jedes Mal, wenn die Abtastleitungen 131
gleichzeitig zur Erfassungseinrichtung 18 übertragen
werden, wird die Restladung jedes Bildelements 140
verringert. Bei einem Ausführungsbeispiel wird die
Restladung des Ladungsaufrechterhaltungs-TFTs 134 mit der
Funktion 1/S verringert, wobei S die Anzahl der Abtastungen
ist. Als Ergebnis der gleichzeitigen Übertragung der
Aktivierungssignale kann das Restsignal jedes Bildelements
140 der Erfassungseinrichtung 18 rapide verringert werden.
Wenn die Erfassungseinrichtung 18 beispielsweise ein Array
von Bildelementen 140 aus 2000 Spalten × 2000 Reihen
enthält, und die Aktivierungssignale allen 2000
Abtastleitungen 131 gleichzeitig 20 Mal, einmal pro 0,0083
Millisekunden während der inaktiven Periode zugeführt
werden, wird das Restsignal jedes
Ladungsaufrechterhaltungs-TFT 134 auf ungefähr 5% seiner
ursprünglichen Stärke verringert.
Bei einem Ausführungsbeispiel wird die Genauigkeit der für
jede Ansicht erfassten Projektionsdaten unter Verwendung
eines Verschiebungskorrekturwerts korrigiert. Das heißt,
beruhend auf der Anzahl, wie oft jede Abtastleitung 131
gleichzeitig freigegeben wird, kann ein
Verschiebungskorrekturwert bestimmt und mit den erfassten
Projektionsdaten zur weiteren Verringerung der durch die
Restsignale verursachten Bildartefakte kombiniert werden.
Bei verschiedenen Ausführungsbeispielen beruht der
Verschiebungskorrekturwert auf tatsächlichen Archivdaten,
geschätzten Werten oder mathematischen Berechnungen für
jede Erfassungseinrichtung 18.
Am Ende der inaktiven Periode wird der vorstehend
beschriebene Vorgang für jede Ansicht wiederholt, bis
Projektionsdaten für jede identifizierte Ansicht erfasst
wurden. Die erfassten Projektionsdaten werden dann auf
bekannte Art und Weise zur Erzeugung zumindest eines Bildes
eines in Frage kommenden Objekts beispielsweise eines
Abschnitts des Patienten 22 verwendet. Bei einem
Ausführungsbeispiel werden Querschnittsbilder des in Frage
kommenden Objekts aus den Projektionsdaten erzeugt. Bei
einem anderen Ausführungsbeispiel werden die korrigierten
Projektionsdaten zur Erzeugung der Bilder des in Frage
kommenden Objekts verwendet.
Das vorstehend beschriebene System verringert durch die
Ladungsaufrechterhaltung eines Festkörpererfassungsarrays
verursachte Artefakte. Insbesondere wird durch
gleichzeitige Erregung jeder Abtastleitung des
Erfassungsarrays das Restsignal der Erfassungseinrichtung
verringert.
Obwohl die Erfindung anhand verschiedener
Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, erkennt der
Fachmann, dass die Erfindung innerhalb des Schutzbereichs
der Ansprüche modifiziert werden kann. Obwohl die Erfindung
in Verbindung mit einem CT-System beschrieben wurde, kann
die Erfindung auch bei anderen Abbildungssystemen
Verwendung finden.
Die vorliegende Erfindung umfasst gemäß einer Ausgestaltung
ein digitales Röntgenabbildungssystem, das gemäß einem
Ausführungsbeispiel Projektionsdaten von einer Vielzahl von
Ansichten erfasst und durch
Erfassungseinrichtungsrestsignale verursachte Artefakte
verringert. Bei einem Ausführungsbeispiel werden
Volumenbilder durch die Erfassung von Projektionsdaten für
eine Vielzahl von Ansichten erzeugt. Während inaktiver
Perioden zwischen der Erfassung der Projektionsdaten für
angrenzende Ansichten wird die Röntgenstrahlemission
gestoppt, und jedes Erfassungseinrichtungsbildelement wird
gleichzeitig zur Verringerung eines Restsignals jedes
Bildelements erregt. Infolgedessen sind die
Projektionsdaten für eine nachfolgende Ansicht nicht durch
das Restsignal von einer vorhergehenden Ansicht vorgespannt
bzw. verschoben.
Claims (25)
1. Verfahren zur Verringerung von Bildartefakten in einem
Abbildungssystem, das eine Röntgenquelle zur Emission eines
Röntgenstrahls und zumindest eine Festkörper-
Röntgenerfassungseinrichtung aufweist, mit den Schritten:
Erfassen von Projektionsdaten für eine Vielzahl von Ansichten und
Verringern von Restsignalpegeln jeder Erfassungseinrichtung zwischen angrenzenden Ansichten.
Erfassen von Projektionsdaten für eine Vielzahl von Ansichten und
Verringern von Restsignalpegeln jeder Erfassungseinrichtung zwischen angrenzenden Ansichten.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Erfassung der
Projektionsdaten für eine Vielzahl von Ansichten die
Schritte umfasst:
Identifizieren jeder Ansicht und
Freigeben der Röntgenquelle und Erfassen von Projektionsdaten für jede identifizierte Ansicht unter Verwendung jeder Erfassungseinrichtung.
Identifizieren jeder Ansicht und
Freigeben der Röntgenquelle und Erfassen von Projektionsdaten für jede identifizierte Ansicht unter Verwendung jeder Erfassungseinrichtung.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Freigeben der
Röntgenquelle und das Erfassen der Projektionsdaten für
jede identifizierte Ansicht unter Verwendung jeder
Erfassungseinrichtung die Schritte umfasst:
Bestimmen, ob Röntgenstrahlen von der Röntgenquelle zu emittieren sind, und
wenn die Röntgenstrahlen zu emittieren sind, Anlegen eines Spannungs- und Stromsignals an die Röntgenquelle.
Bestimmen, ob Röntgenstrahlen von der Röntgenquelle zu emittieren sind, und
wenn die Röntgenstrahlen zu emittieren sind, Anlegen eines Spannungs- und Stromsignals an die Röntgenquelle.
4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Verringerung der
Restsignalpegel jeder Erfassungseinrichtung zwischen
angrenzenden Ansichten die Schritte umfasst:
Sperren der Röntgenquelle zwischen der Erfassung von Projektionsdaten für angrenzende Ansichten und
Anlegen zumindest eines Aktivierungssignals an jede Erfassungseinrichtung.
Sperren der Röntgenquelle zwischen der Erfassung von Projektionsdaten für angrenzende Ansichten und
Anlegen zumindest eines Aktivierungssignals an jede Erfassungseinrichtung.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei jede
Erfassungseinrichtung eine Vielzahl von in einem Array aus
M Reihen und N Spalten angeordneten Bildelementen aufweist,
und wobei das Anlegen zumindest eines Aktivierungssignals
an jede Erfassungseinrichtung den Schritt umfasst
Anlegen eines Aktivierungssignals an jedes Bildelement
jeder Erfassungseinrichtung.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei jede digitale
Erfassungseinrichtung M Ausgangssignale und N
Aktivierungssignale enthält, und wobei das Anlegen eines
Aktivierungssignals an jedes Bildelement jeder
Erfassungseinrichtung den Schritt umfasst
- a) gleichzeitiges Einschalten aller N Aktivierungssignale jeder Erfassungseinrichtung.
7. Verfahren nach Anspruch 6, ferner mit dem Schritt
Wiederholen des Schritts a) zumindest einmal.
8. Verfahren nach Anspruch 6, ferner mit dem Schritt
Wiederholen des Schritts a) viele Male.
9. Verfahren nach Anspruch 6, wobei M gleich 2000 und N
gleich 2000 ist.
10. Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit dem Schritt
Korrigieren der Projektionsdaten unter Verwendung
eines Verschiebungskorrekturwerts für jede
Erfassungseinrichtung.
11. Verfahren nach Anspruch 10, ferner mit dem Schritt
Erzeugen von Querschnittsbildern eines in Frage
kommenden Objekts unter Verwendung der korrigierten
Projektionsdaten.
12. Abbildungssystem zur Verringerung von Bildartefakten,
das eine Röntgenquelle zur Emission eines Röntgenstrahls
und zumindest eine Festkörper-Röntgenerfassungseinrichtung
aufweist, mit
einer Einrichtung zur Erfassung von Projektionsdaten für eine Vielzahl von Ansichten und
einer Einrichtung zur Verringerung von Restsignalpegeln jeder Erfassungseinrichtung zwischen angrenzenden Ansichten.
einer Einrichtung zur Erfassung von Projektionsdaten für eine Vielzahl von Ansichten und
einer Einrichtung zur Verringerung von Restsignalpegeln jeder Erfassungseinrichtung zwischen angrenzenden Ansichten.
13. System nach Anspruch 12, wobei das System zur
Erfassung der Projektionsdaten für eine Vielzahl von
Ansichten
eine Einrichtung zur Identifizierung jeder Ansicht und
eine Einrichtung zum Einschalten der Röntgenquelle und zur Erfassung von Projektionsdaten für jede identifizierte Ansicht unter Verwendung jeder Erfassungseinrichtung aufweist.
eine Einrichtung zur Identifizierung jeder Ansicht und
eine Einrichtung zum Einschalten der Röntgenquelle und zur Erfassung von Projektionsdaten für jede identifizierte Ansicht unter Verwendung jeder Erfassungseinrichtung aufweist.
14. System nach Anspruch 13, wobei das System zum
Einschalten der Röntgenquelle und zur Erfassung der
Projektionsdaten für jede identifizierte Ansicht unter
Verwendung jeder Erfassungseinrichtung ferner aufweist:
eine Einrichtung zur Bestimmung, ob die Röntgenstrahlen von der Röntgenquelle zu emittieren sind, und,
wenn die Röntgenstrahlen zu emittieren sind, eine Einrichtung zum Anlegen eines Spannungs- und Stromsignals an die Röntgenquelle.
eine Einrichtung zur Bestimmung, ob die Röntgenstrahlen von der Röntgenquelle zu emittieren sind, und,
wenn die Röntgenstrahlen zu emittieren sind, eine Einrichtung zum Anlegen eines Spannungs- und Stromsignals an die Röntgenquelle.
15. System nach Anspruch 12, wobei das System zur
Verringerung von Restsignalpegeln jeder
Erfassungseinrichtung zwischen angrenzenden Ansichten
eine Einrichtung zum Sperren der Röntgenquelle zwischen der Erfassung von Projektionsdaten für angrenzende Ansichten und
eine Einrichtung zum Anlegen zumindest eines Aktivierungssignals an jede Erfassungseinrichtung aufweist.
eine Einrichtung zum Sperren der Röntgenquelle zwischen der Erfassung von Projektionsdaten für angrenzende Ansichten und
eine Einrichtung zum Anlegen zumindest eines Aktivierungssignals an jede Erfassungseinrichtung aufweist.
16. System nach Anspruch 15, wobei jede
Erfassungseinrichtung eine Vielzahl von in einem Array aus
M Reihen und N Spalten angeordneten Bildelementen enthält,
und wobei das System zum Anlegen zumindest eines
Aktivierungssignals an jede Erfassungseinrichtung eine
Einrichtung zum Anlegen eines Aktivierungssignals an jedes
Bildelement der Erfassungseinrichtung aufweist.
17. System nach Anspruch 16, wobei die
Erfassungseinrichtung M Ausgangssignale und N
Aktivierungssignale enthält, und wobei das System zum
Anlegen eines Aktivierungssignals an jedes Bildelement der
Erfassungseinrichtung eine Einrichtung zum Freigeben aller,
N Aktivierungssignale jeder Erfassungseinrichtung
gleichzeitig aufweist.
18. System nach Anspruch 17, ferner mit einer Einrichtung
zum Freigeben aller N Aktivierungssignale jeder
Erfassungseinrichtung gleichzeitig zumindest einmal.
19. System nach Anspruch 17, ferner mit einer Einrichtung
zum Freigeben aller N Aktivierungssignale jeder
Erfassungseinrichtung gleichzeitig viele Male.
20. System nach Anspruch 17, wobei M gleich 2000 und N
gleich 2000 ist.
21. System nach Anspruch 12, ferner mit einer Einrichtung
zum Korrigieren der Projektionsdaten unter Verwendung eines
Verschiebungskorrekturwerts für jede Erfassungseinrichtung.
22. System nach Anspruch 21, ferner mit einer Einrichtung
zur Erzeugung von Querschnittsbildern eines in Frage
kommenden Objekts unter Verwendung der korrigierten
Projektionsdaten.
23. Verfahren zur Verringerung eines Verschiebungssignals
in einem Erfassungsarray, das eine Vielzahl von in Spalten
und Reihen angeordneten Bildelementen enthält, wobei jede
Bildelementspalte mit einem Bildelementausgangssignal
elektrisch verbunden ist, und jede Bildelementreihe mit
einem Bildelementaktivierungssignal elektrisch verbunden
ist, mit den Schritten:
- a) Freigeben eines Bildelementaktivierungssignals für eine Reihe des Erfassungsarrays,
- b) Messen eines Bildelementausgangssignals für jedes der freigegebenen Reihe entsprechende Bildelement und
- c) Wiederholen der Schritte a) und b) für jede Reihe des Arrays und
- d) gleichzeitiges Freigeben jedes Bildelementaktivierungssignals des Erfassungsarrays zumindest einmal.
24. Verfahren nach Anspruch 23, wobei das Erfassungsarray
M Spalten und N Reihen aufweist, und wobei das
gleichzeitige Freigeben jedes
Bildelementaktivierungssignals des Erfassungsarrays
zumindest einmal den Schritt der gleichzeitigen Freigabe
von N Bildelementaktivierungssignalen zumindest einmal
umfasst.
25. Verfahren nach Anspruch 24, wobei das gleichzeitige
Freigeben jedes Bildelementaktivierungssignals des
Erfassungsarrays zumindest einmal den Schritt der
gleichzeitigen Freigabe von N
Bildelementaktivierungssignalen viele Male umfasst.
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