DE102005020505A1

DE102005020505A1 - Verfahren zur Herstellung von Röntgenbildern

Info

Publication number: DE102005020505A1
Application number: DE102005020505A
Authority: DE
Inventors: Florian Dr. Günzler; Martin Dr. Spahn
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2005-04-29
Filing date: 2005-04-29
Publication date: 2006-11-09
Also published as: US7260179B2; US20060245545A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Röntgenbildern (R1, R2), bei dem mit einem in einer ersten Ebene (A) angeordneten ersten Halbleiterdetektor (4) und einem in einer zweiten Ebene (B) angeordneten zweiten Halbleiterdetektor (6) aufeinander folgend Röntgenbilder (R1, R2) aufgenommen werden. Zur Korrektur der Röntgenbilder (R1, R2) wird vorgeschlagen, intermittierend Dunkelbilder (R01, R02) aufzunehmen und diese von den nachfolgend erzeugten Röntgenbildern (R1, R2) zu subtrahieren.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Röntgenbildern nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein solches Verfahren ist nach dem Stand der Technik beispielsweise bekannt aus "Imaging Systems for Medical Diagnostics"; Editor: E. Krestel, 1990, Siemens Aktiengesellschaft, Berlin and Munich, Seiten 408 bis 415.

Bei dem bekannten Verfahren tritt das Problem auf, dass bei einer gerichteten Durchstrahlung eines Körpers auf einen ersten Halbleiterdetektor Streustrahlung gebildet wird, welche auf einen zweiten Halbleiterdetektor fällt. Dasselbe gilt auch in umgekehrter Weise, d. h. wenn Strahlung auf den zweiten Halbleiterdetektor gerichtet wird, gelangt auch auf den ersten Halbleiterdetektor Streustrahlung. Die unerwünschterweise aufgenommene Streustrahlung führt zu einer Verfälschung der Röntgenbilder. Um diesem Nachteil entgegenzuwirken, ist man nach dem Stand der Technik dazu übergegangen, den ersten und den zweiten Halbleiterdetektor abwechselnd mit Röntgenstrahlung zu bestrahlen. Dazu ist es allerdings erforderlich, beim jeweils nicht aktiven Halbleiterdetektor abzuwarten, bis die bei der vorhergehenden Aufnahme erzeugten Signale ausgelesen worden sind. Infolgedessen vergeht zwischen zwei auf ein und denselben Halbleiterdetektor gerichteten Röntgenpulsen eine relativ lange Zeit.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Nachteil nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es soll insbesondere ein Verfahren zur Herstellung von Röntgenbildern angegebenen werden, welches eine verbesserte Geschwindigkeit aufweist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 9.

Nach Maßgabe der Erfindung sind die folgenden Verfahrensschritte vorgesehen:

c1) Weglassen zumindest eines der ersten Röntgenpulse, so dass mit dem ersten Halbleiterdetektor lediglich ein durch Streustrahlung bedingtes erstes Dunkelbild erfasst wird,
c2) Weglassen zumindest eines der zweiten Röntgenpulse, so dass mit dem zweiten Halbleiterdetektor lediglich ein durch Streustrahlung bedingtes zweites Dunkelbild erfasst wird,
d) Speichern des ersten und des zweiten Dunkelbilds,
e1) Korrektur von mit dem ersten Halbleiterdetektor nachfolgend aufgenommenen ersten Röntgenbildern unter Verwendung des ersten Dunkelbilds und
e2) Korrektur von mit dem zweiten Halbleiterdetektor nachfolgend aufgenommenen zweiten Röntgenbildern unter Verwendung des zweiten Dunkelbilds.

Mit den vorgeschlagenen Verfahrensschritten kann eine erheblich verbesserte Geschwindigkeit bei der Erzeugung von Röntgenbildern erzielt werden. Es ist insbesondere nicht mehr erforderlich, jeweils einen der beiden Halbleiterdetektoren während der Aufnahmezeit des anderen Halbleiterdetektors abzuschalten. Zur Herstellung der Röntgenbilder müssen die Röntgenpulse nicht mehr zeitlich versetzt erzeugt werden. Insbesondere im Falle einer gleichzeitigen Erzeugung der Röntgenpulse ist es denkbar, lediglich eine Röntgenquelle zur Erzeugung der Röntgenpulse zu verwenden.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung sind zur Herstellung der ersten Röntgenpulse eine gegenüberliegend dem ersten Halbleiterdetektor angeordnete erste Röntgenquelle und zur Herstellung der zweiten Röntgenpulse eine gegenüberliegend dem zweiten Halbleiterdetektor angeordnete zweite Röntgenquelle vorgesehen. Die erste und die zweite Röntgenquelle können unabhängig zur Erzeugung der ersten und zweiten Röntgenpulse angesteuert werden. Das ermöglicht eine einfache Anpassung der Verfahrensparameter an die jeweiligen Gegebenheiten. Insbesondere kann ein zeitlicher Versatz der ersten und zweiten Röntgenpulse variiert werden.

Nach einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass zur Korrektur das erste Dunkelbild von jedem der nachfolgend aufgenommenen ersten Röntgenbilder und das zweite Dunkelbild von jedem der nachfolgend aufgenommenen zweiten Röntgenbilder subtrahiert wird. Es handelt sich dabei um eine einfach und schnell durchzuführende Korrektur. Sie wird zweckmäßigerweise auf zumindest zwei nachfolgend aufgenommene erste bzw. zweite Röntgenbilder angewandt.

Nach einer weiteren Ausgestaltung werden die Schritte fit. c1) bis lit. e2) nach einer vorgegebenen Anzahl von Röntgenpulsen wiederholt und das zuvor aufgenommene erste bzw. zweite Dunkelbild wird durch ein weiteres erstes bzw. zweites Dunkelbild ersetzt. Damit kann die vorgeschlagene Korrektur ständig aktualisiert und an ggf. veränderte Streuverhältnisse angepasst werden.

Die Wiederholung der Schritte lit. c1) bis lit. e2) kann insbesondere durch ein von einer Bewegungserfassungseinrichtung zur Erfassung einer Bewegung eines Patienten geliefertes Signal ausgelöst werden. Insbesondere bei einer Änderung der Lage des Patienten relativ zur Position der Halbleiterdetektoren ist zu erwarten, dass die Streustrahlung sich ändert. Mit der vorgeschlagenen Bewegungserfassungseinrichtung kann in einem solchen Fall sofort eine entsprechend angepasste Korrektur mit dem erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführt werden.

Nach einer weiteren Ausgestaltung werden die ersten und die zweiten Röntgenpulse zeitlich versetzt oder gleichzeitig erzeugt. Insbesondere kann durch eine überlappende oder gleichzeitige Erzeugung der Röntgenpulse eine weitere Verbesserung der Geschwindigkeit bei der Herstellung von Röntgenbildern erzielt werden.

Zweckmäßigerweise werden die ersten und die zweiten Röntgenpulse mit derselben Pulsbreite erzeugt. Das erlaubt eine einfache Synchronisation der mit den ersten und zweiten Halbleiterdetektoren aufgenommenen Signale sowie der daraus rekonstruierten Röntgenbilder.

Nach einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass in einer zwischen den Röntgenpulsen befindlichen Zwischenzeit der Halbleiterdetektor ausgelesen und anschließend in einen Ausgangszustand zurückgesetzt wird. Es ist insbesondere nicht mehr erforderlich, während der Zwischenzeit eine zusätzliche Wartezeit vorzusehen, während der der andere Halbleiterdetektor mit Röntgenstrahlung beaufschlagt wird. Der Halbleiterdetektor kann also unmittelbar nach dem Auslesen in einen Ausgangszustand zurückgesetzt werden und steht anschließend sofort wieder zur Aufnahme von Signalen bereit.

Nach einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass während der Aufnahme eines Dunkelbilds das unmittelbar zuvor aufgenommene Röntgenbild oder ein unter Verwendung eines vorgegebenen Algorithmus mittels Extrapolation erzeugtes Bild angezeigt wird. Es entstehen damit für den Betrachter keine Lücken bei der Bilderzeugung. Ein unerwünschtes Flimmern einer Anzeigevorrichtung durch ein Nichtanzeigen eines während der Aufnahme eines Dunkelbilds nicht erzeugten Röntgenbilds wird vermieden.

Das vorgeschlagene Verfahren kann ohne eine Änderung der Hardware einer gängigen Röntgenvorrichtung durchgeführt werden, welche für einen Betrieb mit zwei in unterschiedlichen Ebenen angeordneten Halbleiterdetektoren, einen so genannten Bi-Plan-Betrieb, ausgelegt ist. Es ist zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens lediglich erforderlich, eine zur Steuerung einer solchen Vorrichtung vorgesehene Software zu ändern oder zu ersetzen.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Schnittansicht einer Röntgenvorrichtung mit zwei Halbleiterdetektoren nach dem Stand der Technik,
2 eine teilweise aufgebrochene perspektivische Ansicht eines Halbleiterdetektors nach dem Stand der Technik,
3 schematisch eine Betriebsweise zur Herstellung von Röntgenaufnahmen nach dem Stand der Technik und
4 schematisch die erfindungsgemäße Betriebsweise zur Herstellung von Röntgenbildern.
1 zeigt in einer schematischen Schnittansicht eine Röntgenvorrichtung nach dem Stand der Technik. Auf einer Liege 1 ist ein zu durchstrahlender Körper 2 aufgenommen. Eine erste Röntgenquelle 3 ist gegenüberliegend einem ersten Halbleiterdetektor 4 und eine zweite Röntgenquelle 5 ist gegenüberliegend einem zweiten Halbleiterdetektor 6 angeordnet. Eine parallel zu einer Detektorfläche des ersten Halbleiterdetektors 4 verlaufende erste Ebene A schneidet eine parallel zur Detektorfläche des zweiten Halbleiterdetektors 6 verlaufende zweite Ebene B in einem Winkel α, welcher vorzugsweise größer als 80 und kleiner als 150 Grad ist.
2 zeigt eine teilweise gebrochene perspektivische Ansicht eines Halbleiterdetektors. Bei dem gezeigten Beispiel handelt es sich um einen Halbleiterdetektor, bei dem auf einem Substrat 7 eine Vielzahl von Fotodioden 8 nach Art einer Matrix angeordnet ist. Jede der Fotodioden 8 kann einen Schalter 9 aufweisen, mit dem die Fotodioden 8 zum Aufnehmen eines Signals und zum Auslesen geschaltet werden können. Die Fotodioden 8 sind von einer Konverterschicht 10 überlagert, die Röntgenstrahlung 11 in sichtbares Licht umwandelt. Die Konverterschicht 10 ist zweckmäßigerweise aus einem Szintillatormaterial, beispielsweise CsI oder dgl., hergestellt. Neben dem in 2 gezeigten Halbleiterdetektor können im Rahmen der vorliegenden Erfindung aber auch anders ausgebildete Halbleiterdetektoren verwendet werden, insbesondere auch direkt konvertierende Halbleiterdetektoren, bei denen Röntgenquanten unmittelbar in Ladungen umgewandelt werden. Hinsichtlich des Aufbaus und der Wirkungsweise geeigneter Halbleiterdetektoren wird verwiesen auf die Veröffentlichung "Spahn et. al., Flachbilddetektoren in der Röntgendiagnostik, Radiologe 43 (2003) Seiten 340 bis 350". Der Offenbarungsgehalt dieses Dokuments wird hiermit einbezogen.
3 zeigt schematisch eine Betriebsweise nach dem Stand der Technik. Über der Zeit t ist schematisch in willkürlichen Einheiten eine Signalhöhe aufgetragen, welche mittels der Halbleiterdetektoren 4, 6 messbar ist. Wie in 3 ersichtlich ist, werden die erste 3 und die zweite Röntgenquelle 5 so angesteuert, dass damit erste R1 und zweite Röntgensignale R2 gleicher Signalbreite P1, P2 erzeugt werden. Ein zwischen zwei aufeinander folgenden Röntgensignalen R1, R2 befindliches Zeitintervall T1, T2 setzt sich zusammen aus einem ersten Zeitabschnitt t11, t21, während dem die Halbleiterdetektoren 4, 6 ausgelesen werden und einem zweiten Zeitabschnitt t12, t22, während dem die Halbleiterdetektoren 4, 6 nicht aktiv sind bzw. durch Schalten der Fotodioden 8 auf Masse zurückgesetzt werden.
Eine Einsatzzeit der die Röntgensignale R1, R2 erzeugenden Röntgenpulse ist so gewählt, dass der jeweils anderen Röntgenquelle 3, 5 zugeordnete Halbleiterdetektor 4, 6 nicht aktiv ist, d. h. sich im zweiten Zeitabschnitt t12, t22 befin det. Der zweite Zeitabschnitt t12, t22 ist jeweils so gewählt, dass er länger als das Pulssignal P1, P2 ist.
4 zeigt in einer mit 3 vergleichbaren Darstellung das erfindungsgemäße Verfahren. Auch hier werden mit den Röntgenquellen 3, 5 Röntgensignale R1, R2 gleicher Signalbreite P1, P2 erzeugt. Im vorliegenden Fall werden die Röntgensignale R1, R2 gleichzeitig erzeugt. Es ist aber auch möglich, die Röntgensignale R1, R2 zeitlich versetzt zu erzeugen, so dass sie sich überlappen oder dass sie ähnlich wie in 3 jeweils dann erzeugt werden, wenn die andere Röntgenquelle 3, 5 gerade nicht aktiv ist.
Erfindungsgemäß wird zu einer vorgegebenen Zeit sowohl in der von der ersten Röntgenquelle 3 erzeugten Folge von die ersten Röntgensignale R1 erzeugenden ersten Röntgenpulsen als auch in der von der zweiten Röntgenquelle 5 erzeugten Folge von die zweiten Röntgensignale R2 erzeugenden zweiten Röntgenpulsen ein Röntgenpuls weggelassen. In diesem Fall wird mit dem dazu korrespondierenden Halbleiterdetektor 4, 6 lediglich eine Streustrahlung erfasst, welche infolge des mit der anderen Röntgenquelle 3, 5 erzeugten Röntgenpulses im Zusammenwirken mit dem Körper 2 sich bildet. Es wird in diesem Fall mit dem Halbleiterdetektoren 4, 6, welcher der nicht aktiven Röntgenquelle 3, 5 gegenüberliegt, ein Streustrahlungssignal R01, R02 gemessen. Das Streustrahlungssignal R01, R02 entspricht einem Dunkelbild. Es wird mittels eines Computers gespeichert und zur Korrektur bei nachfolgend mit den Halbleiterdetektoren 4, 6 gemessenen Röntgensignalen R1, R2 subtrahiert.
Die Weglassung von Röntgenpulsen kann in vorgegebenen Zeitabschnitten erfolgen. Es kann aber auch, ggf, zusätzlich, ein Bewegungsdetektor vorgesehen sein, mit dem eine Bewegung des Körpers 2 detektiert wird. Mit dem Bewegungsdetektor kann ein Signal ausgelöst werden, welches wiederum die Weglassung eines Röntgenpulses und die gleichzeitige Aufnahme eines Dunkelbilds auslöst.

Claims

Verfahren zur Herstellung von Röntgenbildern mit zumindest einer Röntgenquelle (3, 5), einem in einer ersten Ebene (A) angeordneten ersten Halbleiterdetektor (4) und einem in einer von der ersten Ebene (A) verschiedenen zweiten Ebene (B) angeordneten zweiten Halbleiterdetektor (6), mit folgenden Schritten: a) Erzeugen einer Abfolge von ersten Röntgenpulsen zur Herstellung einer Abfolge von ersten Röntgenbildern (R1) unter Verwendung des ersten Halbleiterdetektors (4), b) Erzeugen einer Abfolge von zweiten Röntgenpulsen zur Herstellung einer Abfolge von zweiten Röntgenbildern (R2) unter Verwendung des zweiten Halbleiterdetektors (6), gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: c1) Weglassen zumindest eines der ersten Röntgenpulse, so dass mit dem ersten Halbleiterdetektor (4) lediglich ein durch Streustrahlung bedingtes erstes Dunkelbild (R01) erfasst wird, c2) Weglassen zumindest eines der zweiten Röntgenpulse, so dass mit dem zweiten Halbleiterdetektor (6) lediglich ein durch Streustrahlung bedingtes zweites Dunkelbild (R02) erfasst wird, d) Speichern des ersten (R01) und zweiten Dunkelbilds (R02), e1) Korrektur von mit dem ersten Halbleiterdetektor (4) nachfolgend aufgenommenen ersten Röntgenbildern (R1) unter Verwendung des ersten Dunkelbilds (R01), und e2) Korrektur von mit dem zweiten Halbleiterdetektor (6) nachfolgend aufgenommenen zweiten Röntgenbildern (R2) unter Verwendung des zweiten Dunkelbilds (R02).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei zur Herstellung der ersten Röntgenpulse eine gegenüberliegend dem ersten Halbleiterdetektor (4) angeordnete erste Röntgenquelle (3) und zur Herstellung der zweiten Röntgenpulse eine gegenüberliegend dem zweiten Halbleiterdetektor (6) angeordnete zweite Röntgenquelle (5) vorgesehen sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zur Korrektur das erste Dunkelbild (R01) von jedem der nachfolgend aufgenommenen ersten Röntgenbilder (R1) und das zweite Dunkelbild (R02) von jedem der nachfolgend aufgenommenen zweiten Röntgenbilder (R2) subtrahiert werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schritte lit. c1) bis lit. e2) nach einer vorgegebenen Anzahl von Röntgenpulsen wiederholt und das zuvor aufgenommene erste (R01) bzw. zweite Dunkelbild (R02) durch ein weiteres erstes bzw. zweites Dunkelbild ersetzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wiederholung der Schritte lit. c1) bis lit. e2) durch ein von einer Bewegungserfassungseinrichtung zur Erfassung einer Bewegung eines Patienten geliefertes Signal ausgelöst wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ersten und die zweiten Röntgenpulse zeitlich versetzt oder gleichzeitig erzeugt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ersten und die zweiten Röntgenpulse mit derselben Pulsbreite erzeugt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in einer zwischen den Röntgenpulsen befindlichen Zwischenzeit (T1, T2) der Halbleiterdetektor (4, 6) ausgelesen und anschließend in einen Ausgangszustand zurückgesetzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei während der Aufnahme eines Dunkelbilds (R01, R02) das unmittelbar zuvor aufgenommene Röntgenbild (R1, R2) oder ein unter Verwendung eines vorgegeben Algorithmus mittels Extrapolation erzeugtes Bild angezeigt wird.