DE102005032275B3

DE102005032275B3 - Verfahren zur Korrektur von Stoßzonenartefakten bei einem Röntgendetektor und Röntgendetektor

Info

Publication number: DE102005032275B3
Application number: DE102005032275A
Authority: DE
Inventors: Martin Dr. Spahn
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2005-07-11
Filing date: 2005-07-11
Publication date: 2006-10-12
Anticipated expiration: 2025-07-12
Also published as: US20070007447A1; US7427749B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Korrektur von Stoßzonenartefakten bei einem Röntgendetektor, welcher aus mehreren unter Ausbildung einer Stoßzone (SZ) aneinander liegenden, flächenhaften Detektormodulen (D1, ..., D4) zusammengesetzt ist. Zur Verbesserung eines bekannten Algorithmus wird vorgeschlagen, anhand eines Korrekturbildes eine minimale Korrekturbreite (KB) für Messfelder (M1, ..., M12) zu ermitteln.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Korrektur von Stoßzonenartefakten bei einem Röntgendetektor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Sie betrifft ferner einen zur Durchführung des Verfahrens geeigneten Röntgendetektor.

Ein solches Verfahren ist aus der DE 101 35 427 A1 bekannt. Großflächige Röntgendetektoren werden nach dem Stand der Technik aus mehreren flächenhaften Detektormodulen zusammengesetzt. Die Detektormodule sind üblicherweise quadratisch oder rechteckig ausgeführt. Zur Herstellung einer großen Detektorfläche werden die Detektormodule kantenparallel montiert. Im Bereich der aneinander liegenden Kanten bildet sich eine so genannte Stoßzone oder butting-Zone aus, in der die Signaltransporteigenschaften anders sind als im Inneren des Detektormoduls. Im Bereich der Stoßzone werden die optischen Eigenschaften beispielsweise durch das Vorhandensein eines Klebers und durch einen größeren Abstand der Pixel der aneinander liegenden Detektormodule verändert. Infolgedessen liefern die Pixel im Bereich der Stoßzone verfälschte Signale, welche im Bild so genannte Stoßzonenartefakte hervorrufen. Zur Korrektur derartiger Stoßzonenartefakte werden im Bereich der Stoßzone bei jedem Detektormodul Grauwerte in einander gegenüberliegenden kantenseitigen Messfeldern vorgegebener Größe gemessen. Mit einem geeigneten Algorithmus werden dann die sich meist sprunghaft ändernden Grauwerte so geändert, dass im Bereich der Stoßzone ein stetiger Übergang der Grauwerte stattfindet.

In der Praxis hat es sich gezeigt, dass die sich ausbildenden Stoßzonenartefakte sehr stark variieren. Bei dem zur Korrektur verwendeten Algorithmus werden infolgedessen große Messfelder benutzt, so dass damit auch die stärksten in der Stoßzone auftretenden Signalabweichungen korrigiert werden kön nen. Das führt nachteiligerweise aber dazu, dass bei schwach ausgebildeten Signalabweichungen ein unnötig großer Bereich der randlich angeordneten Pixel einer Korrektur unterworfen wird. Das wiederum führt zu einem Verlust an Bildinformation.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es sollen insbesondere ein Verfahren und ein Röntgendetektor angegeben werden, welche eine exakte Korrektur von Stoßzonenartefakten ermöglichen. Bei der Korrektur sollen insbesondere herstellungsbedingte Qualitätsunterschiede der Detektormodule berücksichtigt werden.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1–9 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 4 und 9.

Nach Maßgabe der Erfindung sind bei einem Verfahren zur Korrektur von Stoßzonenartefakten bei einem Röntgendetektor die folgenden weiteren Schritte vorgesehen: Ermittlung einer Differenz zwischen den ersten und zweiten Grauwerten in Abhängigkeit der Korrekturlänge auf der Grundlage eines Kalibrierbilds,

Ermittlung für das erste und zweite Messfeld jeweils einer sich zum Inneren des jeweiligen Detektormoduls erstreckenden minimalen Korrekturbreite auf der Grundlage vorgegebener Parameter und der ermittelten Differenz und

Korrektur der ersten und zweiten Grauwerte nach dem vorgegebenen Algorithmus unter Verwendung der minimalen Korrekturbreite.

Das vorgeschlagene Verfahren ermöglicht eine besonders exakte Korrektur von Stoßzonenartefakten. Dabei werden insbesondere herstellungsbedingte Qualitätsunterschiede von Detektormodulen berücksichtigt. D.h. die Detektormodule mit guter Qualität werden nur im Umfang des notwendigen Maßes einer geringen Korrektur unterworfen, wohingegen Detektormodule einer vergleichsweise niedrigeren Qualität einer stärkeren Korrektur unterworfen werden.

Zur Durchführung der Korrektur ist es lediglich einmal erforderlich, die Differenz zwischen den ersten und zweiten Grauwerten in Abhängigkeit der Korrekturlänge auf der Grundlage eines Kalibrierbilds zu ermitteln und anschließend eine minimale Korrekturbreite für jedes der Messfelder auf der Grundlage vorgegebener Parameter und der ermittelten Differenz zu ermitteln. Es wird also ein für das Detektormodul spezifisches Korrekturmuster erzeugt, bei dem eine minimale Korrekturbreite in Abhängigkeit vorgegebener Parameter ermittelt wird. Die minimale Korrekturbreite wird auf der Grundlage vorgegebener Parameter bestimmt. Mit dem vorgeschlagenen Verfahren werden also insbesondere die Verwendung einer für viele Fälle zu groß gewählten, konstanten Korrekturbreite und ein dadurch bedingter Verlust an Bildinformation im Bereich der Stoßzone vermieden. Die Korrektur der ersten und zweiten Grauwerte nach dem vorgegebenen Algorithmus kann schnell und einfach bei der Erzeugung eines Bilds unter Verwendung der minimalen Korrekturbreite erfolgen.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das erste und/oder zweite Messfeld mehrere Pixel und die Korrekturlänge entspricht zumindest der Länge eines Pixels. D. h., es kann für jede Zeile von Pixeln von der Stoßlinie her zum Inneren des Detektormoduls hin eine minimale Korrekturbreite ermittelt werden. Die minimale Korrekturbreite entspricht zumindest der Breite eines Pixels. Sie kann aber auch mehrere Pixel umfassen. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass die Korrekturlänge mehrere Pixel umfassen kann. Sie ist jedoch zweckmäßigerweise für jedes Messfeld gleich lang.

Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung werden die minimalen Korrekturbreiten und die dazu jeweils korrespondierende Korrekturlänge in einer Tabelle gespeichert. Die Speicherung erfolgt zweckmäßigerweise elektronisch in einem Spei cherchip oder in einem anderen geeigneten Speichermittel, beispielsweise einer Festplatte und dgl.. Vorteilhafterweise wird zu dem aus minimaler Korrekturbreite und dazu korrespondierender Korrekturlänge bestehenden Wertepaar ein weiterer, eine Korrekturhöhe betreffender Parameter in der Tabelle gespeichert. Bei der Korrekturhöhe kann es sich um eine maximale Korrekturhöhe handeln, die eine Funktion eines mittleren lokalen Signals sein kann. In einem einfachen Fall ist die maximale Korrekturhöhe linear von einer applizierten Dosis abhängig.

Nach weiterer Maßgabe der Erfindung ist bei einem Röntgendetektor ein Speichermittel vorgesehen, in dem eine Tabelle mit Parametern zur detektorspezifischen Korrektur von Stoßzonenartefakten gespeichert ist. Das Vorsehen des Speichermittels ermöglicht ein einfaches Handling des Detektors. Er kann ohne weiteres gegen einen anderen Detektor ausgetauscht werden. Zur Durchführung der erfindungsgemäßen Korrektur von Stoßzonenartefakten ist es möglich, die im Speichermittel gespeicherten Parameter auszulesen und vom Detektor gelieferte Signale nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Korrektur von Stoßzonenartefakten zu korrigieren. Als Parameter können die minimalen Korrekturbreiten und die dazu jeweils korrespondierenden Korrekturlängen in der Tabelle gespeichert sein. Des Weiteren können zu dem aus minimaler Korrekturbreite und dazu korrespondierender Korrekturlänge bestehenden Wertepaar ein weiterer, eine Korrekturhöhe betreffender Parameter in der Tabelle gespeichert sein.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine teilweise aufgebrochene perspektivische Darstellung eines Detektormoduls,
2 eine schematische Querschnittsansicht durch einen Röntgendetektor,
3 eine Draufsicht auf einen Röntgendetektor gemäß 2,
4 eine Detailansicht gemäß 3 und
5 schematisch ein Korrekturverfahren.
1 zeigt beispielhaft eine teilweise aufgebrochene perspektivische Ansicht einiger wesentlicher Bestandteile eines Detektormoduls D1. Auf einem Substrat 1 sind nach Art einer aus Zeilen und Spalten gebildeten Matrix eine Vielzahl von Fotodioden 2 vorgesehen. Jede der Fotodioden 2 weist einen Schalter 3 auf, welcher ein selektives Auslesen von Ladungssignalen ermöglicht. Mit dem Bezugszeichen 4 ist eine, z. B. aus einem Szintillator bzw. CsI gebildete, Wandlerschicht bezeichnet. Die Wandlerschicht 4 wandelt einfallende Röntgenstrahlung R in sichtbares Licht um, welches wiederum von den darunterliegenden Fotodioden 2 erfasst wird.
Die 2 und 3 zeigen einen großflächigen Röntgendetektor, welcher aus mehreren kantenparallel angeordneten Detektormodulen D1, D2 bzw. D1 bis D4 hergestellt ist. Die Detektormodule D1, ..., D4 grenzen entlang von Stoßlinien S1, S2 aneinander. Die Detektormodule D1, ..., D4 können sich im Bereich der Stoßlinien S1, S2 berühren. 3 zeigt ferner den Verlauf eines Signals im Bereich einer die Stoßlinie S1, S2 umfassenden Stoßzone SZ. Es ist erkennbar, dass das Signal über eine sich von der Stoßlinie S1, S2 zum Inneren des Detektors D1, D2 erstreckende Breite B erhöht ist. Die Änderung des Signals im Bereich der Stoßzone SZ führt zur Ausbildung von Stoßzonenartefakten.
Die DE 101 35 427 A1 beschreibt einen Algorithmus, mit dem derartige Stoßzonenartefakte korrigiert werden können. Der bekannte Algorithmus beruht auf der Auswertung von Messfeldern, welche eine vorgegebene Korrekturbreite und -länge aufweisen. Eine vorgegebene Korrekturbreite und -länge kann z. B. 4 bis 6 Pixel umfassen. Wegen der Einzelheiten des nach dem Stand der Technik bekannten Algorithmus wird auf den Offenbarungsgehalt der DE 101 35 427 A1 verwiesen, der hiermit einbezogen wird.
4 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt nach 3. In 4 sind erfindungsgemäß vorgesehene Messfelder M1, ..., M12 schraffiert dargestellt. Jedes der Messfelder M1, ..., M12 weist eine Korrekturlänge KL auf, welche hier der Länge 1 eines Pixels entspricht. Eine von der Stoßlinie S2 zum Inneren eines Detektorelements D1, D2 sich erstreckende minimale Korrekturbreite KB ist variabel. Sie kann im gezeigten Beispiel 2 bis 5 Pixel umfassen. Die Anwendung des nach dem Stand der Technik bekannten Algorithmus kann erfindungsgemäß also auf Messfelder M1, ..., M12 beschränkt werden, deren Größe auf einen tatsächlich zu korrigierenden Bereich begrenzt ist.
Zur Ermittlung der minimalen Korrekturbreite KB wird zunächst ein Kalibrierbild hergestellt. Es kann sich dabei um ein Offset-korrigiertes Röntgenbild handeln. Anhand eines solchen Korrekturbilds kann erkannt werden, wie sich die Signale der Pixel im Bereich der Stoßzone SZ von Signalen im Inneren der Detektormodule D1, ..., D4 unterscheiden. Anhand vorgegebener Parameter kann anschließend eine nach vorgegebenen Kriterien minimale Korrekturbreite KB ermittelt werden. Die korrespondierende Korrekturlänge KL weist zumindest die Länge eines Pixels auf. Sie kann aber auch Vielfache der Längen eines Pixels aufweisen. Zweckmäßigerweise ist eine Korrekturlänge KL der Messfelder M1, ..., M12 konstant.
Die ermittelten minimalen Korrekturbreiten KB und die dazu korrespondierenden Korrekturlängen KL können in einer Tabelle gespeichert werden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens kann bestimmt werden, wie groß die Abweichungen der Signale im Bereich der Stoßzone SZ sind. Es kann damit beispielsweise ein maximaler Korrekturwert für die einzelnen Pixel festgelegt werden. Der Korrekturwert kann ebenfalls in der Tabelle für jedes im Bereich der Stoßzone SZ zu korrigierende Pixel hinterlegt werden.
5 zeigt eine mögliche Einbindung des vorgeschlagenen Verfahrens in ein komplexes Korrekturverfahren. Danach wird ein Rohbild RB zunächst einer Offset-, Gain- und Defektkorrektur K1 unterzogen. Es wird dabei auf in Tabellen T1 hinterlegte Korrekturinformationen zurückgegriffen. Danach kann das mit dem Bezugszeichen K2 bezeichnete erfindungsgemäße Verfahren zur Stoßzonenkorrektur durchgeführt werden. Es wird dabei auf in einer Tabelle T2 hinterlegte Informationen, insbesondere die minimalen Korrekturbreiten KB in Abhängigkeit der Korrekturlängen KL sowie maximalen Korrekturhöhen zurückgegriffen. Als Ergebnis ergibt sich ein weit gehend artefaktfreies korrigiertes Bild PB.

Claims

Verfahren zur Korrektur von Stoßzonenartefakten bei einem Röntgendetektor, welcher aus mehreren, unter Ausbildung einer Stoßlinie (S1, S2) aneinander liegenden, flächenhaften Detektormodulen (D1, ..., D4) zusammengesetzt ist, mit folgenden Schritten: – Messung eines ersten Grauwerts in einem ersten Messfeld (M1, ..., M6), welches eine parallel zur Stoßlinie (S1, S2) verlaufende Korrekturlänge (KL) und eine von der Stoßlinie (S1, S2) zum Inneren des Detektormoduls (D1, ..., D4) hin sich erstreckende Korrekturbreite aufweist, – Messung eines zweiten Grauwerts in einem dem ersten Messfeld (M1, ..., M6) gegenüberliegenden zweiten Messfeld (M7, ..., M12), welches eine parallel zur Stoßlinie (S1, S2) verlaufende Korrekturlänge (KL) und eine von der Stoßlinie (S1, S2) zum Inneren des Detektormoduls (D1, ..., D4) hin sich erstreckende Korrekturbreite aufweist, – Korrektur der ersten und zweiten Grauwerte mit einem vorgegebenen Algorithmus, so dass sich zwischen den ersten und zweiten Grauwerten ein kontinuierlicher Übergang ergibt, gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Schritte: – Ermittlung einer Differenz zwischen den ersten und zweiten Grauwerten in Abhängigkeit der Korrekturlänge (KL) auf der Grundlage eines Kalibrierbilds, – Ermittlung für das erste (M1, ..., M6) und zweite Messfeld (M7, ... M12) jeweils einer sich zum Inneren des jeweiligen Detektormoduls (D1, ..., D4) erstreckenden minimalen Korrekturbreite (KB) auf der Grundlage vorgegebener Parameter und der ermittelten Differenz und – Korrektur der ersten und zweiten Grauwerte nach dem vorgegebenen Algorithmus unter Verwendung der minimalen Korrekturbreite (KB).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das erste und/oder zweite Messfeld (M1, ..., M12) mehrere Pixel umfasst und die Korrek turlänge (KL) zumindest der Länge (l) eines Pixels entspricht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die minimalen Korrekturbreiten (KB) und die dazu jeweils korrespondierenden Korrekturlängen (KL) in einer Tabelle (T2) gespeichert werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zu dem aus minimaler Korrekturbreite (KB) und dazu korrespondierender Korrekturlänge (KL) bestehenden Wertepaar ein weiterer, eine Korrekturhöhe betreffender Parameter in der Tabelle (T2) gespeichert wird.