DE102008062661A1

DE102008062661A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Kalibrieren eines digitalen Röntgenstrahlendetektors

Info

Publication number: DE102008062661A1
Application number: DE102008062661A
Authority: DE
Inventors: Oliver Grosser
Original assignee: Otto Von Guericke Universitaet Magdeburg
Current assignee: Otto Von Guericke Universitaet Magdeburg
Priority date: 2008-12-16
Filing date: 2008-12-16
Publication date: 2010-06-17
Also published as: WO2010075845A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung (1) zum Kalibrieren eines digitalen Röntgenstrahlendetektors (4, 14), der zum Erstellen wenigstens eines Kalibrierbildes mit Röntgenstrahlen bestrahlt wird, wobei das Kalibrierbild mit einem nach Erstellung des Kalibrierbildes mit dem digitalen Röntgenstrahlendetektor (4, 14) aufgenommenen Röntgenbild verknüpft wird, zu dessen Aufnahme die Röntgenstrahlen vor ihrem Auftreffen auf den digitalen Röntgenstrahlendetektor (4, 14) einen Kollimanik verbessertes Verfahren beziehungsweise eine verbesserte Vorrichtung (1) zum Kalibrieren eines digitalen Röntgenstrahlendetektors (4, 14) bereitzustellen, mit denen eine hohe Röntgenbildqualität erzielt werden kann, wird mit der Erfindung vorgeschlagen, dass die Röntgenstrahlen zur Erstellung des Kalibrierbildes vor ihrem Auftreffen auf den digitalen Röntgenstrahlendetektor (4, 14) durch ein Kalibrierelement (3, 13) geführt werden, dessen Material dem des Kollimators entspricht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zum Kalibrieren eines digitalen Röntgenstrahlendetektors, der zum Erstellen wenigstens eines Kalibrierbildes mit Röntgenstrahlen bestrahlt wird, wobei das Kalibrierbild mit einem nach Erstellung des Kalibrierbildes mit dem digitalen Röntgenstrahlendetektor aufgenommenen Röntgenbild verknüpft wird, zu dessen Aufnahme die Röntgenstrahlen vor ihrem Auftreffen auf den digitalen Röntgenstrahlendetektor einen Kollimator passieren. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Kalibrieren eines digitalen Röntgenstrahlendetektors.
Digitale Röntgenstrahlendetektoren finden Einsatz bei bildgebenden Untersuchungsverfahren und hier unter anderem im Rahmen der Therapie mit β^–-Emittern. Hierbei wird Bremsstrahlungsbildgebung in Form von planarer und/oder Schnittbild-Aufnahmetechnik zur Validierung von Aktivitätsverteilungen betrieben. Zur Detektion werden beispielsweise Szintillationsgammakameras mit großflächigem Detektionsvolumen als digitale Röntgenstrahlendetektoren verwendet. Bei der Aufnahme von Röntgenbildern mittels der digitalen Röntgenstrahlendetektoren wird diesen ein Kollimator vorgeschaltet, der die von einer Röntgenstrahlenquelle ausgehende Röntgenstrahlung fokussiert. Hierdurch wird insbesondere der Kontrast der Röntgenbilder verbessert.
Es ist bekannt, dass die Kalibrierung eines digitalen Röntgenstrahlendetektores zur Verbesserung der Bildqualität eines damit aufgenommenen Röntgenbildes erforderlich ist, da sich die einzelnen Sensorflächen eines digitalen Röntgenstrahlendetektors beispielsweise in ihrer Detektoreffizienz unterscheiden. Daher ist man dazu übergangen, vor der Aufnahme von Röntgenbildern den hierfür verwendeten digitalen Röntgenstrahlendetektor zu kalibrieren, indem vorab ein Kalibrierbild aufgenommen wird, welches mit einem später im Normalbetrieb des digitalen Röntgendetektors aufgenommenen Röntgenbild verknüpft wird, wodurch der in beiden Bildern etwa in gleicher Größe vorhandene Grundkontrast zumindest teilweise kompensiert werden kann. Zur Aufnahme des Kalibrierbildes, aus dem die intrinsische Homogenität des digitalen Röntgenstrahlendetektors bestimmt werden kann, wird vorab der Kollimator entfernt und der digitale Röntgenstrahlendetektor anschließend mit homogener Röntgenstrahlung einer Röntgenstrahlenquelle bestrahlt.
Durch die Wechselwirkung der Röntgenstrahlen mit dem Material des jeweilig verwendeten Kollimators bei der Aufnahme von Röntgenbildern weist das von dem digitalen Röntgenstrahlendetektor gemessene Strahlungssignal nicht allein das für Röntgenstrahlung typische Energiespektrum auf, wie es von der Röntgenstrahlenquelle erzeugt wird. Die Wechselwirkung erzeugt vielmehr eine materialabhängige Modulation des Energiespektrums der Röntgenstrahlung in bestimmten spektralen Bereichen. Bei Verwendung eines Kollimators beispielsweise mit dem Material Blei, wird dem von dem digitalen Röntgenstrahlendetektor gemessenen Strahlungssignal ein intensiver Peak im Energiebereich zwischen 65 keV und 80 keV aufgeprägt. Dieser beeinträchtigt die mit dem digitalen Röntgenstrahlendetektor erreichbare Röntgenbildqualität in nachteiliger Weise.
Bei bekannten Kalibrierungsverfahren wird jedoch, wie oben beschrieben, eine Bestrahlung des digitalen Röntgenstrahlendetektors mit Röntgenstrahlung durchgeführt, bei der die Röntgenstrahlen nicht einen Kollimator passieren, so dass es dem für die Erstellung des Kalibrierbildes verwendeten Strahlungssignals an der bei der Aufnahme der Röntgenbilder vorhandenen Modulation der Röntgenstrahlung fehlt. Folglich können herkömmliche Kalibrierungsverfahren nur zu einer eingeschränkten Verbesserung der mittels eines digitalen Röntgenstrahlendetektors erzielbaren Röntgenbildqualität beitragen.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es die Aufgabe der Erfindung, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zum Kalibrieren eines digitalen Röntgenstrahlendetektors zu schaffen, mit dem eine hohe Röntgenbildqualität erzielt werden kann. Zudem soll eine Vorrichtung zum Kalibrieren eines digitalen Röntgenstrahlen detektors bereitgestellt werden, mit der die erfindungsgemäße verbesserte Kalibrierung durchführbar ist.
Diese Aufgabe löst die Erfindung durch ein Verfahren der eingangs genannten Art, bei dem die Röntgenstrahlen zur Erstellung des Kalibrierbildes vor ihrem Auftreffen auf den digitalen Röntgenstrahlendetektor durch ein Kalibrerelement geführt werden, dessen Material dem des Kollimators entspricht.
Erfindungsgemäß erfolgt die Kalibrierung des digitalen Röntgenstrahlendetektors derart, dass die bei der späteren Aufnahme von Röntgenbildern im Rahmen von bildgebenden Untersuchungsverfahren vorhandene Modulation der Röntgenstrahlung auch bei der Erstellung des Kalibrierbildes berücksichtigt wird. Hierdurch lässt sich die intrinsische Homogenität des jeweiligen digitalen Röntgenstrahlendetektors erhöhen und letztendlich eine deutliche Verbesserung der Bildqualität erreichen. Das erstellte Kalibrierbild weist somit eine Modulation auf, die auch im später aufgenommenen Röntgenbild vorhanden ist, so dass die Modulation des Energiespektrums durch eine Verknüpfung von Röntgenbild und Kalibrierbild aus dem gemessenen Strahlungssignal entfernt werden kann.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird als Material des Kalibrierelementes Blei verwendet. Diese Wahl ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der zur Fokussierung der Röntgenstrahlung bei der Aufnahme von Röntgenbildern dem digitalen Röntgenstrahlendetektor vorgeschaltete Kollimator aus Blei besteht.
Die Wechselwirkung der Röntgenstrahlen mit dem Blei erzeugt im gemessenen Strahlungssignal einen Peak im Energiebereich zwischen 65 keV und 80 keV, welcher auch im Strahlungssignal eines später aufgenommenen Röntgenbildes vorhanden und somit kompensierbar ist.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird als Kalibrierelement eine dünne Bleifolie verwendet. Die dünne Bleifolie stellt ein einfach realisiertes, jedoch den Ansprüchen vollkommen genügendes Kalibrierelement dar.
Die Dicke der Bleifolie sollte vorzugsweise derart gewählt werde, dass die nach dem Durchgang durch das Kalibrierelement modulierte Röntgenstrahlung die gewünschte Energiedichte aufweist. Insbesondere sollte sichergestellt werden, dass das den Röntgenstrahlendetektor erreichende modulierte Energiespektrum der Röntgenstrahlung noch unmodulierte Spektralanteile enthält, welche eine für die Kalibrierung zumindest hinreichende Intensität haben.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Kalibrierelement im Abstand x vor dem digitalen Röntgenstrahlendetektor und im Abstand y hinter einer Röntgenstrahlen-quelle angeordnet wird, wobei die Bedingung y >> x erfüllt ist. Hierdurch lässt sich eine weitestgehend homogene Bestrahlung des digitalen Röntgenstrahlendetektors mit Röntgenstrahlung erreichen. Je weiter die Röntgenstrahlenquelle von dem digitalen Röntgenstrahlendetektor entfernt ist, desto homogener ist das auf ihn beziehungsweise auf das Kalibrierelement auftreffende Strahlungsfeld.
Eine hierzu alternative vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Kalibrierelement eine Röntgenstrahlenquelle wenigstens teilweise umgebend angeordnet wird.
Statt der Anordnung des Kalibrierelementes in unmittelbarer Nähe des digitalen Röntgenstrahlendetektors kann hiernach das Kalibrierelement in der Nähe der Röntgenstrahlenquelle angeordnet werden. Der Abstand der Einheit aus Röntgenstrahlenquelle und Kalibrerelement ist vorzugsweise so groß, dass es wie bei der vorbeschriebenen alternativen Ausgestaltung zu einer weitestgehend homogenen Bestrahlung des digitalen Röntgenstrahlendetektors mit Röntgenstrahlung kommt.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die von der Röntgenstrahlenquelle abgestrahlten Röntgenstrahlen durch ein Streuelement geführt werden. Hierdurch kann ebenfalls eine Homogenisierung der von der Röntgenstrahlenquelle abgestrahlten Röntgenstrahlung erzeugt werden, was sich positiv auf die mit dem digitalen Röntgenstrahlendetektor erzielbare Röntgenbildqualität auswirkt.
Zur Lösung der obigen Aufgabe wird des Weiteren eine Vorrichtung zum Kalibrieren eines digitalen Röntgenstrahlendetektors bereitgestellt, mit einer den digitalen Röntgenstrahlendetektor mit Röntgenstrahlen bestrahlenden Röntgenstrahlenquelle und einer elektronischen Kalibriereinrichtung, in der wenigstens ein mit dem digitalen Röntgenstrahlendetektor aufgenommenes Kalibrierbild speicherbar ist und mittels der ein später mit dem digitalen Röntgenstrahlendetektor aufgenommenes Röntgenbild mit dem Kalibrierbild verknüpfbar ist, wobei zur Aufnahme des Röntgenbildes die Röntgenstrahlen vor ihrem Auftreffen auf den digitalen Röntgenstrahlendetektor einen Kollimator passieren.
Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung ein Kalibrierelement auf, durch das die Röntgenstrahlen zur Erstellung des Kalibrierbildes vor ihrem Auftreffen auf den Röntgenstrahlendetektor geführt werden und dessen Material dem des Kollimators entspricht.
Somit lässt sich mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Kalibrierung des digitalen Röntgenstrahlendetektors durchführen, welche mit dem im Zusammenhang mit dem oben beschriebenen Verfahren genannten Vorteil der deutlichen Erhöhung der Röntgenbildqualität verbunden ist. Die Speicherung des Kalibrierbildes zur späteren Bildbearbeitung von aufgenommenen Röntgenbildern erfolgt in der elektronischen Kalibriereinrichtung. Mittels dieser werden die Röntgenbilder auf geeignete Art und Weise mit dem Kalibrerbild verknüpft, um die Bildqualität zu verbessern.
Das Kalibrierelement kann beispielsweise aus Blei, insbesondere aus einer dünnen Bleifolie, gebildet sein.
Das Kalibrerelement ist vorzugsweise im Abstand x vor dem digitalen Röntgenstrahlendetektor und im Abstand y hinter der Röntgenstrahlungsquelle angeordnet, wobei die Bedingung y >> x erfüllt ist.
Alternativ hierzu kann das Kalibrierelement die Röntgenstrahlenquelle wenigstens teilweise umgebend angeordnet sein. In jedem Fall sollte der Abstand der Röntgenstrahlenquelle zu dem digitalen Röntgenstrahlen detektor so groß gewählt werden, dass eine hinreichend homogene Bestrahlung des digitalen Röntgenstrahlendetektors mit Röntgenstrahlung erfolgen kann. An der Röntgenstrahlenquelle kann zur weiteren Verbesserung der Homogenität der von ihr abgestrahlten Röntgenstrahlung ein Streuelement angeordnet sein, durch das die von der Röntgenstrahlenquelle abgestrahlten Röntgenstrahlen geführt werden.
Ferner wird mit der Erfindung die Verwendung einer vorbeschriebenen Vorrichtung für die planare Bildgebung und/oder die Schnittbildgebung mittels Röntgenstrahlung vorgeschlagen.
Es zeigt sich, dass durch die Erfindung eine für die Erhöhung der mittels eines digitalen Röntgenstrahlendetektors erzielbaren Röntgenbildqualität nützliche Korrektur der bei der Kalibrierung des digitalen Röntgenstrahlen-detektors erfassten intrinsischen Homogenität desselben erfolgen kann, indem durch bei bildgebenden Untersuchungen im Strahlengang der Röntgenstrahlen befindliche Wechselwirkungsmedien erzeugte Modulationen des Energiespektrums der Röntgenstrahlung auch bei der Kalibrierung berücksichtigt werden. Dabei sind verschiedenste Kombinationen der vorgenannten Ausgestaltungen möglich.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden im Folgenden anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele erläutert.
Dabei zeigen:
1: eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für die erfindungsgemäße Vorrichtung; und
2: eine schematische Darstellung eines alternativen Ausführungsbeispiels für die erfindungsgemäße Vorrichtung.
1 zeigt schematisch eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäße Vorrichtung 1.
Die Vorrichtung 1 weist eine Röntgenstrahlenquelle 2 und ein Kalibrierelement 3 auf, welches als dünne Bleifolie ausgebildet ist. Zur Schaffung einer weitestgehend homogenen Bestrahlung des digitalen Röntgenstrahlendetektors 4 mit Röntgenstrahlung der Röntgenstrahlenquelle 2 ist der Abstand zwischen der Röntgenstrahlenquelle 2 und dem digitalen Röntgenstrahlendetektor 4 möglichst groß zu wählen. Das Kalibrerelement 3 ist in diesem Ausführungsbeispiel bezüglich der Strahlungsrichtung im Abstand y vor dem digitalen Röntgenstrahlendetektor 4 und im Abstand x hinter der Röntgenstrahlenquelle 2 angeordnet, wobei die Bedingung x >> y erfüllt ist.
2 zeigt eine zu der ersten Ausführungsform gemäß 1 alternative, zweite beispielhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 11.
Gemäß dieser zweiten Ausgestaltung der Vorrichtung 11 ist das Kalibrierelement 13 die Röntgenstrahlenquelle 12 wenigstens teilweise umgebend angeordnet. Der Abstand z zwischen der Röntgenstrahlenquelle 12 und dem digitalen Röntgenstrahlendetektor 14 ist viel größer als der Abstand d zwischen der Röntgenstrahlenquelle 12 und dem als dünne Bleifolie ausgebildeten Kalibrierelement 13, das heißt, z >> d.
Die in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele dienen der Erläuterung der Erfindung und sind nicht beschränkend auszulegen.
Dabei können alle in der Beschreibung, den Ausführungsbeispielen und den nachfolgenden Ansprüchen dargestellten Merkmale sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

Claims

Verfahren zum Kalibrieren eines digitalen Röntgenstrahlendetektors (4, 14), der zum Erstellen wenigstens eines Kalibrierbildes mit Röntgenstrahlen bestrahlt wird, wobei das Kalibrierbild mit einem nach Erstellung des Kalibrerbildes mit dem digitalen Röntgenstrahlendetektor (4, 14) aufgenommenen Röntgenbild verknüpft wird, zu dessen Aufnahme die Röntgenstrahlen vor ihrem Auftreffen auf den digitalen Röntgenstrahlendetektor (4, 14) einen Kollimator passieren, dadurch gekennzeichnet, dass die Röntgenstrahlen zur Erstellung des Kalibrierbildes vor ihrem Auftreffen auf den digitalen Röntgenstrahlendetektor (4, 14) durch ein Kalibrierelement (3, 13) geführt werden, dessen Material dem des Kollimators entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Material des Kalibrierelementes (3, 13) Blei verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Kalibrierelement (3, 13) eine dünne Bleifolie verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kalibrierelement (3) im Abstand x vor dem digitalen Röntgenstrahlendetektor (4) und im Abstand y hinter einer Röntgenstrahlenquelle (2) angeordnet wird, wobei die Bedingung y >> x erfüllt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kalibrerelement (13) eine Röntgenstrahlenquelle (12) wenigstens teilweise umgebend angeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Röntgenstrahlenquelle (2, 12) abgestrahlten Röntgenstrahlen durch ein Streuelement geführt werden.
Vorrichtung (1) zum Kalibrieren eines digitalen Röntgenstrahlen detektors (4, 14), mit einer den digitalen Röntgenstrahlendetektor (4, 14) mit Röntgenstrahlen bestrahlenden Röntgenstrahlenquelle (2, 12) und einer elektronischen Kalibriereinrichtung, in der wenigstens ein mit dem digitalen Röntgenstrahlendetektor (4, 14) aufgenommenes Kalibrierbild speicherbar ist und mittels der ein später mit dem digitalen Röntgenstrahlendetektor (4, 14) aufgenommenes Röntgenbild mit dem Kalibrierbild verknüpfbar ist, wobei zur Aufnahme des Röntgenbildes die Röntgenstrahlen vor ihrem Auftreffen auf den digitalen Röntgenstrahlendetektor (4, 14) einen Kollimator passieren, gekennzeichnet durch ein Kalibrierelement (3, 13), durch das die Röntgenstrahlen zur Erstellung des Kalibrierbildes vor ihrem Auftreffen auf den digitalen Röntgenstrahlendetektor (4, 14) geführt werden und dessen Material dem des Kollimators entspricht.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Kalibrierelementes (3, 13) Blei ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kalibrerelement (3, 13) als dünne Bleifolie konstanter Dicke ausgebildet ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Kalibrierelement (3) im Abstand x vor dem digitalen Röntgenstrahlendetektor (4) und im Abstand y hinter der Röntgenstrahlungsquelle (2) angeordnet ist, wobei die Bedingung y >> x erfüllt ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Kalibrierelement (13) die Röntgenstrahlenquelle (12) wenigstens teilweise umgebend angeordnet ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 11, gekennzeichnet durch ein Streuelement, durch das die von der Röntgenstrahlenquelle (2, 12) abgestrahlten Röntgenstrahlen geführt werden.
Verwendung einer Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 12 für die planare Bildgebung und/oder die Schnittbildgebung mittels Röntgenstrahlung.