DE102014225399A1

DE102014225399A1 - Rauschunterdrückung bei der Korrektur von Artefakten von CT-Bildern

Info

Publication number: DE102014225399A1
Application number: DE102014225399.3A
Authority: DE
Inventors: Steffen Kappler
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2014-12-10
Filing date: 2014-12-10
Publication date: 2016-06-16
Anticipated expiration: 2034-12-11
Also published as: US9720108B2; US20160171662A1; DE102014225399B4; CN105700004A

Abstract

Es wird ein Verfahren (200) zum Korrigieren eines erfassten Makropixelsignals (U) eines Röntgendetektors (60) mit einer Mehrzahl von Pixeln, welche jeweils zu mindestens einem Makropixel zusammengefasst sind und jeweils Einzelsignale (si) erfassen beschrieben. Bei dem Verfahren (200) wird ein gewichtetes Makropixelsignal (G) mit verbesserter Signalstabilität aber reduzierter Dosiseffizienz ermittelt. Auf Basis des erfassten Makropixelsignals (U) und des gewichteten Makropixelsignals (G) wird eine die relative Signaldrift (frsd) des ungewichteten Makropixelsignals (U) im Vergleich zu dem gewichteten Makropixelsignal (G) angebende Größe ermittelt. Zusätzlich wird eine zeitlich gefilterte relative Signaldrift (<frsd>) auf Basis der relativen Signaldrift (frsd) ermittelt. Schließlich wird ein um die zeitlich gefilterte relative Signaldrift (<frsd>) korrigiertes Makropixelsignal (M) ermittelt. Es wird auch ein Verfahren zum Erfassen eines Makropixelsignals (S) eines Röntgendetektors (60) mit einer Mehrzahl von Pixeln (4), welche jeweils zu mindestens einem Makropixel zusammengefasst sind und jeweils Einzelsignale (si) erfassen, beschrieben. Zudem wird eine Signalerfassungseinrichtung (50) offenbart. Ferner wird auch ein Röntgendetektor (60) beschrieben, der die erfindungsgemäße Signalerfassungseinrichtung (50) aufweist. Außerdem wird ein Computertomographiesystem (70) beschrieben, welches den erfindungsgemäßen Röntgendetektor (60) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Korrigieren eines erfassten Makropixelsignals eines Röntgendetektors mit einer Mehrzahl von Pixeln, welche jeweils zu mindestens einem Makropixel zusammengefasst sind und jeweils Einzelsignale erfassen. Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Erfassen eines Makropixelsignals eines Röntgendetektors mit einer Mehrzahl von Pixeln, welche jeweils zu mindestens einem Makropixel zusammengefasst sind und jeweils Einzelsignale erfassen. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Signalerfassungseinrichtung zum Erfassen eines Makropixelsignals eines Röntgendetektors mit einer Mehrzahl von Pixeln, welche jeweils zu mindestens einem Makropixel zusammengefasst sind und jeweils Einzelsignale erfassen. Ferner betrifft die Erfindung einen Röntgendetektor. Schließlich betrifft die Erfindung ein Computertomographiesystem.
Es wird Bezug genommen auf die Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen DE 10 2014 222 855.7 , deren Offenbarung hiermit vollständig in die vorliegende Patentanmeldung einbezogen ist.
Bei medizinischen Untersuchungen, zum Beispiel bei Computertomographie-Aufnahmen, mit Hilfe von Röntgenstrahlen kommen Röntgendetektoren als Strahlendetektoren zum Einsatz. Diese Röntgendetektoren können als Szintillator-Detektoren oder Detektoren mit Direktkonvertern ausgebildet sein. Als Strahlendetektor soll im Folgenden jede Art von Detektor verstanden werden, die radioaktive Strahlung detektiert, insbesondere aber Röntgenstrahlen oder andere harte Strahlen, wie zum Beispiel Gammastrahlen, erfasst.
Detektoren mit Direktkonvertern weisen Halbleiter-Materialien auf, die eine Direktumwandlung der auf sie eintreffenden Strahlung in ein elektrisches Signal vornehmen. Die auftreffende Röntgenstrahlung erzeugt unmittelbar Ladungsträger in Form von Elektronen-Loch-Paaren. Durch Anlegen einer Spannung (Biasspannung) an das Halbleitermaterial werden durch das hierdurch erzeugte elektrische Feld die Ladungsträgerpaare getrennt und gelangen zu elektrischen Kontakten oder Elektroden, die auf dem Halbleitermaterial angebracht sind (siehe 1). Hierdurch wird ein elektrischer Ladungspuls erzeugt, der proportional zur absorbierten Energie ist und von einer nachgeschalteten Auslese-Elektronik ausgewertet wird. Im Bereich der human-medizinischen Bildgebung angewandte, beispielsweise auf CdTe oder CdZnTe basierende Halbleiter-Detektoren weisen gegenüber den dort heutzutage gängigen Szintillatordetektoren den Vorteil auf, dass bei ihnen eine energiesortierende Zählung möglich ist, d. h. die erfassten Röntgenquanten können in Abhängigkeit von ihrer Energie beispielsweise in zwei Klassen (hochenergetisch und niederenergetisch) oder mehrere Klassen aufgeteilt werden.
Bei dem Betrieb von halbleitenden, direktkonvertierenden Strahlendetektoren, wie zum Beispiel Detektoren auf der Basis von CdTe oder CZT, tritt unter Bestrahlung durch Gamma- und Röntgenstrahlung insbesondere bei hohen Intensitäten das Phänomen der Polarisation auf. Dieses äußert sich in einer nicht gewollten Veränderung des internen elektrischen Felds im Halbleitermaterial des Detektors. Aufgrund der Polarisation ändern sich die Ladungsträgertransporteigenschaften und damit auch die Detektoreigenschaften. Insbesondere führen die genannten Änderungen zu einer Änderung der Signaleigenschaften des Messsignals in Abhängigkeit von der Zeit. Anders ausgedrückt, ändert sich aufgrund der Polarisation die Intensität des Messsignals mit der Zeit bei gleichbleibender Strahlungsdosis. Dieses Phänomen nennt man auch Signaldrift. In der Computertomographie führt die Signaldrift der Detektoren zu ungewollten Ringartefakten. Ein Detektor ist aus einer Vielzahl von Pixeln aufgebaut. Da die Signaldrift der einzelnen Pixel unterschiedlich ist, besteht für den Detektor eine Verteilung der den einzelnen Pixeln zugeordneten Signaldriftfaktoren. Mit der Zeit bzw. unter Bestrahlung ändert sich diese Verteilung, wobei die Breite der Verteilung der Signaldriftfaktoren deutlich stärker zunimmt als der Mittelwert dieser Verteilung.
Eine Möglichkeit, die Signaldrift zu verringern, besteht darin, die Tatsache zu nutzen, dass die Breite der Verteilung der Signaldriftfaktoren stärker anwächst als sich der Mittelwert der Verteilung ändert. Dabei werden mehrere Detektoren zu Gruppen von Einzelpixeln, sogenannten Makropixeln zusammengefasst. Diese Makropixel können zum Beispiel eine Anzahl von 2×2, 3×3 oder 4×4 Einzelpixeln umfassen. Um die Signaldrift zu reduzieren, werden Einzelpixel, die stark driften, komplett von der Signalübertragung ausgeschlossen. Auf diese Weise wird ein verbessertes Driftverhalten des Detektorsignals erreicht. Allerdings wird diese Verbesserung mit einer recht hohen Verschlechterung der Detektoreffizienz, d.h. einer um 5% bis 20% verringerten Signalintensität und damit auch einem entsprechend verschlechterten Signal/Rausch-Verhältnis erkauft.
Eine Herangehensweise, mit der die Reduktion der Dosiseffizienz minimiert werden kann, wird in der Anmeldung mit dem Aktenzeichen DE 10 2014 222 855.7 beschrieben. Dabei werden Einzelpixel eines Makropixels, die stark driften, schwächer gewichtet als Einzelpixel die weniger stark driften. Um den Verlust an Signalintensität zu reduzieren, wird eine die Reduktion der Dosiseffizienz charakterisierende Funktion in Abhängigkeit von den Gewichtungen der Einzelpixel minimiert. Allerdings verbleibt auch bei dieser Vorgehensweise ein gewisser Verlust an Detektoreffizienz, was bei der Anwendung in der Computertomographie zu einem Ansteigen des Bildrauschens führt.
Ein der Erfindung zugrundeliegendes Problem besteht also darin, die Qualität der Bildgebung mit Hilfe von direktkonvertierenden Strahlendetektoren, wie sie zum Beispiel in der Computertomographie zum Einsatz kommen, zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Korrigieren eines erfassten Makropixelsignals eines Strahlendetektors gemäß Patentanspruch 1, durch ein Verfahren zum Erfassen eines Makropixelsignals eines Röntgendetektors gemäß Patentanspruch 10, durch eine Signalerfassungseinrichtung gemäß Patentanspruch 11, durch einen Strahlendetektor gemäß Patentanspruch 13 sowie durch ein Computertomographiesystem gemäß Patentanspruch 14 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Korrigieren eines erfassten, vorzugsweise ungewichteten, Makropixelsignals eines Strahlendetektors, beispielsweise ein Röntgendetektor eines Computertomographen, mit einer Mehrzahl von Pixeln, welche jeweils zu mindestens einem Makropixel zusammengefasst sind und jeweils Einzelsignale erfassen, wird zunächst ein gewichtetes Makropixelsignal mit verbesserter Signalstabilität aber reduzierter Dosiseffizienz ermittelt. Die einzelnen Makropixelsignale setzen sich aus einer Mehrzahl von Pixelsignalen zusammen. Bei dem Ermitteln des gewichteten Makropixelsignals werden nun die einzelnen Pixelsignale nicht einfach addiert, um ein Makropixelsignal zu erhalten, sondern die einzelnen Pixelsignale werden unterschiedlich gewichtet und die gewichteten Pixelsignale werden anschließend zu einem gewichteten Makropixelsignal addiert. Dies kann zum Beispiel auf diese Weise geschehen, dass Pixelsignale von Pixeln mit geringer Signaldrift stärker gewichtet werden als Pixelsignale mit stark ausgeprägter Signaldrift. Auf diese Weise ist das gewichtete Makropixelsignal hinsichtlich einer möglichst gering ausgeprägten Signaldrift im Vergleich zu dem erfassten, bevorzugt ungewichteten Makropixelsignal, verbessert.
Allerdings ist die Signalstärke des gewichteten Makropixelsignals aufgrund der Gewichtung der einzelnen Pixelsignale verringert. Das erfasste, vorzugsweise ungewichtete Makropixelsignal dagegen stellt sich im einfachsten Fall einfach als Summe einer Anzahl dem Makropixel zugeordneten Pixelsignale dar. Auf Basis des erfassten Makropixelsignals und des gewichteten Makropixelsignals wird nun eine die relative Signaldrift des ungewichteten Makropixelsignals im Vergleich zu dem gewichteten Makropixelsignal angebende Größe ermittelt. Anders ausgedrückt, wird aus der Beobachtung des zeitlichen Verlaufs des erfassten Makropixelsignals im Vergleich zu dem gewichteten, auf niedrige Drift ausgelegten Makropixelsignal ein relatives Driftverhalten des erfassten Makropixelsignals ermittelt. Das ermittelte relative Driftverhalten unterliegt üblicherweise einer durch Rauschphänomene verursachten starken zeitlichen Variabilität. Um diesen störenden Effekt zu unterdrücken, wird auf Basis der ermittelten relativen Signaldrift eine zeitlich gefilterte relative Signaldrift ermittelt, die von Rauscheffekten weniger beeinträchtigt ist.
Schließlich wird ein um die zeitlich gefilterte relative Signaldrift korrigiertes Makropixelsignal ermittelt. Mit anderen Worten wird also das erfasste Makropixelsignal unter Hinzuziehung eines durch entsprechende Gewichtung auf geringe Signaldrift ausgelegten Signals bezüglich seiner Signaldrift korrigiert, wobei das aufgrund der niedrigen Dosiseffizienz des gewichteten Signals verstärkt auftretende Problem eines schlechteren Signal/Rausch-Verhältnisses durch zeitliche Filterung einer die relative Drift des erfassten Makropixelsignals bestimmenden Größe gelöst wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Erfassen eines Makropixelsignals eines Röntgendetektors mit einer Mehrzahl von Pixeln, welche jeweils zu mindestens einem Makropixel zusammengefasst sind und jeweils Einzelsignale erfassen, werden zunächst Signale von einer Mehrzahl von Pixeln erfasst. Diese Signale, welche einer von den einzelnen Pixeln erfassten Strahlungsdosis entsprechen, werden zu einem Makropixelsignal zusammengefasst. Im einfachsten Fall werden die einzelnen Signale einfach zu einem Makropixelsignal addiert. Schließlich wird das erfindungsgemäße Verfahren zum Korrigieren eines erfassten Makropixelsignals durchgeführt.
Die erfindungsgemäße Signalerfassungseinrichtung zum Erfassen eines Makropixelsignals eines Röntgendetektors mit einer Mehrzahl von Pixeln, welche jeweils zu mindestens einem Makropixel zusammengefasst sind und jeweils Einzelsignale erfassen, weist eine Pixelsignalerfassungseinheit auf, welche dazu eingerichtet ist, Signale von einer Mehrzahl von Pixeln zu erfassen. Die Pixelsignalerfassungseinheit kann zum Beispiel mit einer Mehrzahl von Pixeln verbunden sein und die von den einzelnen Pixeln erfassten Signale an andere Einheiten weiterleiten und zusätzlich zu einem, bevorzugt ungewichteten Makropixelsignal zusammenfassen. Die erfindungsgemäße Signalerfassungseinrichtung weist zudem eine Signalgewichtungseinheit auf, welche dazu eingerichtet ist, ein gewichtetes Signal mit verbesserter Signalstabilität aber reduzierter Dosiseffizienz zu ermitteln. Die Signalgewichtungseinheit ermittelt also ein bezüglich der Signaldrift verbessertes, bevorzugt optimiertes Signal, indem Pixelsignale, welche einer geringen Signaldrift unterliegen bei der Zusammenstellung des gewichteten Pixelsignals stärker berücksichtigt werden als Pixelsignale, die eine ausgeprägtere Signaldrift aufweisen.
Die erfindungsgemäße Signalerfassungseinrichtung umfasst ferner eine Signaldriftermittlungseinheit, welche dazu eingerichtet ist, eine die relative Signaldrift des ungewichteten Makropixelsignals im Vergleich zu dem gewichteten Makropixelsignal angebende Größe zu ermitteln. Die Ermittlung der genannten Größe kann zum Beispiel durch Bilden eines Quotienten aus dem erfassten Makropixelsignal und dem gewichteten Makropixelsignal realisiert werden.
Die erfindungsgemäße Signalerfassungseinrichtung umfasst zusätzlich eine Filtereinheit, welche dazu eingerichtet ist, eine zeitlich gefilterte relative Signaldrift auf Basis der relativen Signaldrift zu ermitteln. Die Filtereinheit dient also dazu, das durch die niedrigere Dosiseffizienz des gewichteten Makropixelsignals verursachte Rauschen der relativen Drift zu reduzieren bzw. zu eliminieren. Die zeitliche Filterung kann zum Beispiel mit Hilfe eines Tiefpasses durchgeführt werden.
Schließlich umfasst die erfindungsgemäße Signalerfassungseinrichtung eine Signalkorrektureinheit, welche dazu eingerichtet ist, ein um die zeitlich gefilterte relative Signaldrift korrigiertes Makropixelsignal zu ermitteln. Die Korrektur des Makropixelsignals erfolgt beispielsweise durch Division des erfassten, bevorzugt ungewichteten Makropixelsignals durch die zeitlich gefilterte relative Signaldrift.
Der erfindungsgemäße Strahlendetektor weist die erfindungsgemäße Signalerfassungseinrichtung auf.
Das erfindungsgemäße Computertomographiesystem weist den erfindungsgemäßen Strahlendetektor auf.
Ein Großteil der zuvor genannten Komponenten der erfindungsgemäßen Signalerfassungseinrichtung, insbesondere die Signalgewichtungseinheit, die Signaldriftermittlungseinheit, die Filtereinheit und die Signalkorrektureinheit können ganz oder teilweise in Form von Softwaremodulen in einem Prozessor der Signalerfassungseinrichtung oder einer entsprechenden Steuereinrichtung realisiert werden. Dies ist insoweit vorteilhaft, da durch eine Softwareinstallation auch bereits vorhandene Steuereinrichtungen zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren nachgerüstet werden können. Die Erfindung umfasst daher auch ein Computerprogrammprodukt, das direkt in einen Prozessor eines Computertomographen ladbar ist, mit Programmcode-Mitteln, um alle Schritte der erfindungsgemäßen Verfahren (auch gemäß den weiter untenstehenden Aspekten) auszuführen, wenn das Programmprodukt auf dem Computertomographen ausgeführt wird.
Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung. Dabei können die erfindungsgemäße Signalerfassungseinrichtung bzw. der erfindungsgemäße Strahlendetektor und das erfindungsgemäße Computertomographiesystem auch analog zu den abhängigen Verfahrensansprüchen weitergebildet sein.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Korrigieren eines erfassten Makropixelsignals eines Strahlendetektors, bevorzugt eines Röntgendetektors, ist das erfasste Makropixelsignal ein ungewichtetes Makropixelsignal. Anders ausgedrückt, wird bei dieser Variante das erfasste Makropixelsignal durch einfaches Addieren der einzelnen Signale von den Pixelelementen, welche einem Makropixel zugeordnet sind, gebildet. Das erfasste, ungewichtete Makropixelsignal weist die volle Signalstärke und ist somit, was die Dosiseffizienz betrifft, optimiert.
In einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Korrigieren eines erfassten Makropixelsignals, wird die zeitlich gefilterte relative Signaldrift durch eine zeitliche Filterung der der relativen Signaldrift mit Hilfe eines Tiefpassfilters ermittelt. Mit anderen Worten, wird die zeitliche Abweichung des erfassten Makropixelsignals von dem gewichteten Makropixelsignal, welche typsicherweise durch Rauscheffekte beeinträchtigt ist, mittels Integration über die Zeit geglättet.
In einer alternativen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Korrigieren eines erfassten Makropixelsignals wird die die relative Signaldrift aus dem Quotienten des erfassten Makropixelsignals und des gewichteten Makropixelsignals ermittelt. Anders ausgedrückt ergibt sich die relative Signaldrift aus dem zeitlichen Verlauf des Quotienten aus dem erfassten Makropixelsignal und dem gewichteten Makropixelsignal.
In einer weiteren alternativen Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Korrigieren eines erfassten Makropixelsignals wird die relative Signaldrift aus dem Quotienten des durch die Summe der geometrischen Effizienzen aller einem Makropixel zugeordneten Detektorpixel normierten erfassten Makropixelsignals und des bezüglich der geometrischen Effizienz und seiner Gewichtungen normierten gewichteten Makropixelsignals ermittelt. Als Formel ausgedrückt, ergibt sich die relative Signaldrift f_rsd eines Makropixels zu:
wobei U das bevorzugt ungewichtete erfasste Makropixelsignal ist, G das gewichtete Makropixelsignal ist, l die Anzahl der Pixel pro Makropixel ist, e_i die geometrische Effizienz der Einzelpixel darstellt und w_i die den Einzelsignalen des gewichteten Makropixelsignals zugeordneten Gewichte angeben.
Die Gewichtungen w_i können beispielsweise von einem erfahrenen Anwender auf Basis von Erfahrungswerten festgelegt werden. Die Erfahrungswerte können beispielsweise experimentell gewonnen worden sein.
In einer besonders effektiven Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Korrigieren eines erfassten Makropixelsignals werden die dem gewichteten Makropixelsignal zugeordneten Gewichtungen der einzelnen Pixelsignale unter Berücksichtigung einer die Signaldrift und optional auch die Dosisnutzung (bzw. das SNR) des resultierenden Makropixelsignals berücksichtigenden Funktion in Abhängigkeit von den Gewichtungen der Pixelsignale ermittelt.
Besonders bevorzugt wird bei der Ermittlung der Gewichtungen der einzelnen Pixelsignale die die Signaldrift und optional auch die Dosisnutzung des resultierenden Makropixelsignals ermittelnde Funktion optimiert. Bei dieser Ausgestaltung wird also eine Reduktion der Dosiseffizienz auf das Minimum reduziert, was ein Makropixelsignal mit bereits vor der erfindungsgemäßen Korrektur verbesserten Signalstärke und einem verbesserten Signal/Rausch-Verhältnis ergibt.
Konkret kann die sowohl die Signaldrift als auch die Dosisnutzung (bzw. das SNR) des resultierenden Makropixelsignals berücksichtigende Funktion lauten:
Hierbei legen e_i die geometrische Effizienz und d_i den Signaldriftfaktor der Einzelpixelsignale fest. Der Parameter t repräsentiert den Zieldriftwert des Makropixelsignals und λ stellt den Kompromiss aus Signaldrift und Dosisnutzung (bzw. SNR) des resultierenden Makropixelsignals ein. Die zu ermittelnden Gewichtungen der einzelnen Pixelsignale werden durch w_i repräsentiert. Die Größe l gibt die Anzahl der Einzelpixel pro Makropixel an.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Signalerfassungseinrichtung weist diese eine Optimierungseinheit zum Ermitteln der dem gewichteten Makropixelsignal zugeordneten Gewichtungen der einzelnen Pixelsignale unter Berücksichtigung einer die Signaldrift und optional auch die Dosisnutzung (bzw. das SNR) des resultierenden Makropixelsignals berücksichtigenden Funktion auf. In der Optimierungseinrichtung kann zum Beispiel eine Optimierung der Gewichtungen der Pixelsignale vorgenommen werden, indem die gemäß Gleichung 2 beschriebene Funktion minimiert wird. Auf diese Weise wird ein gewichtetes Makropixelsignal erzeugt, welches einen Kompromiss aus Signaldrift und Dosisnutzung (bzw. SNR) des resultierenden Makropixelsignals darstellt, welches als Grundlage für die Ermittlung eines korrigierten Makropixelsignals mit verbesserter Dosiseffizienz genutzt wird.
In einer besonders praktikablen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Röntgendetektors umfassen die Makropixel eine Gruppe von 4, 9 oder 16 Einzelpixeln.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert. Dabei sind in den verschiedenen Figuren gleiche Komponenten mit identischen Bezugsziffern versehen. Die Figuren sind in der Regel nicht maßstäblich. Es zeigen:
1 schematisch den Aufbau eines herkömmlichen Röntgendetektors, der als Direktkonverter aufgebaut ist,
2 ein Flussdiagramm, das schematisch ein Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt,
3 ein Schaubild, welches den zeitlichen Verlauf eines erfassten Makropixelsignals, eines gewichteten Makropixelsignals und eines korrigierten Makropixelsignals veranschaulicht,
4 ein Schaubild, welches den zeitlichen Verlauf einer relativen Signaldrift und einer zeitlich gefilterten relativen Signaldrift veranschaulicht,
5 ein Blockschaltbild, das schematisch den Aufbau einer Signalerfassungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt,
6 den Aufbau eines Röntgendetektors gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
7 schematisch den Aufbau eines Computertomographiesystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
In 1 ist der Querschnitt eines herkömmlichen Halbleiterdetektors 1 gezeigt, der als Direktkonverter funktioniert. Ein solcher Detektor 1 wird beispielsweise in einem Computertomographen verwendet. Der Halbleiterdetektor 1 ist als planarer Pixeldetektor ausgebildet. Er umfasst Halbleitermaterial 2 in Form eines Einkristalls als Detektormaterial. Das Halbleitermaterial ist auf der einen Seite mit einer Metallfläche bedeckt, die einen elektrischen Rückseitenkontakt 3 bildet. An dem Rückseitenkontakt 3 liegt eine Spannung HV an.
Die gegenüberliegende Seite des Einkristalls 2 ist mit einer strukturierten Metallisierung bedeckt, deren einzelne Teilflächen als Pixelkontakte 4 ausgebildet sind und in ihrer Gesamtheit eine Pixelmatrix bilden. Die Größe und die Abstände der Pixelkontakte 4 bestimmen zusammen mit weiteren Materialparametern des Hableitermaterials 2 das maximale Ortsauflösungsvermögen des Detektors 1. Die Auflösung liegt gewöhnlich im Bereich von 10 bis 500 μm. Die einzelnen Pixelkontakte 4 sind jeweils an separate Auslese-Elektronikschaltungen 5 angeschlossen, mit denen Messsignale s₁, s₂, s₃ detektiert werden. Weiterhin umfasst der Detektor ein Additionselement 6, mit dem die Messsignale s₁, s₂, s₃ zu einem Makropixelsignal U zusammengefasst werden. Das Additionselement kann auch eine Gewichtung der einzelnen Messsignale bzw. Pixelsignale ausführen, bevor es diese addiert. Wie bereits erwähnt, hat diese Gewichtung einen Verlust der Detektoreffizienz zur Folge.
Es wird angemerkt, dass die Anordnung 1 in 1 als Querschnitt gezeigt ist und daher die Anordnung 1 in 1 insgesamt 9 Pixelkontakte umfasst. Zur besseren Verdeutlichung wurden entsprechend der Querschnittsansicht nur 3 Pixelkontakte pro Makropixel eingezeichnet. Wie bereits erwähnt sind auch 4, 16 oder eine andere Anzahl Pixelkontakte pro Makropixel üblich.
Der in 1 gezeigte Detektor 1 funktioniert wie folgt: Auf den Detektor 1 einfallende Röntgenstrahlung bewirkt Wechselwirkungen der Röntgenquanten mit dem Halbleitermaterial 2 des Detektors 1, wobei Elektronen-Loch-Paare erzeugt werden. Die an die Kontakte des Detektors angelegte Spannung HV erzeugt ein elektrisches Feld, welches die erzeugten Ladungsträger zu den elektrischen Kontakten, insbesondere zu den Pixelkontakten 4 hin bewegt. Die Ladungskonzentration an den Elektroden bzw. Pixelkontakten 4 des Detektors 1 erzeugt einen elektrischen Ladungspuls, der proportional zur absorbierten Energie der Röntgenstrahlung ist. Dieser Ladungspuls wird von der angeschlossenen Ausleseelektronik 5 ausgelesen. Die von der Ausleseelektronik 5 erfassten Pixelsignale s₁, s₂, s₃ werden an eine Additionseinheit 6 weitergeleitet, welche die Messsignale s₁, s₂, s₃ (eigentlich die Messsignale s₁ bis s₉) zu einem Makropixelsignal, beispielsweise einem gewichteten Makropixelsignal G zusammenfasst.
In 2 ist ein Flussdiagramm gezeigt, welches ein Verfahren 200 zum Erfassen und Korrigieren eines erfassten Makropixelsignals U eines Strahlendetektors 60 (siehe 5) mit einer Mehrzahl von Pixeln, welche jeweils zu mindestens einem Makropixel zusammengefasst sind und jeweils Einzelsignale erfassen, veranschaulicht. Das Verfahren kann zum Beispiel bei der Erfassung und Auswertung von Pixelsignalen von direktkonvertierenden Detektoren in Abtasteinrichtungen in Computertomographen angewandt werden.
Bei dem Schritt 2.I wird zunächst ein Makropixelsignal anhand einer Anzahl von Pixelsignalen s_i von Pixeln, die einem Makropixel zugeordnet sind ermittelt. In dem konkreten Ausführungsbeispiel geschieht dies durch einfache Addition der Pixelsignale zu einem ungewichteten Makropixelsignal U.
Bei dem Schritt 2.II wird ein gewichtetes Makropixelsignal G mit verbesserter Signalstabilität aber reduzierter Dosiseffizienz ermittelt. Dies kann zum Beispiel durch Optimieren einer sowohl die Signaldrift als auch die Dosisnutzung des resultierenden Makropixelsignals berücksichtigenden Funktion (f(w_i)), wie sie durch Gleichung (2) gegeben ist, und anschließendes Gewichten der einzelnen Pixelsignale s_i mit Hilfe der bei der Optimierung erhaltenen Gewichte w_i und Addieren der so gewichteten Pixelsignale realisiert werden. Diese Vorgehensweise ist in der Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen DE 10 2014 222 855.7 ausführlich beschrieben. Wie in 3 veranschaulicht, entwickeln sich die beiden Makrosignale U und G auch bei einem gleichbleibenden Eingangssignal eines Detektors aufgrund der stärkeren Signaldrift des ungewichteten Makrosignals U mit der Zeit unterschiedlich. In dem in 3 gezeigten Fall äußert sich die Drift des ungewichteten Makropixelsignals U durch ein Absinken dieses Signals U mit der Zeit.
Bei dem Schritt 2.III wird eine Größe ermittelt, welche die relative Signaldrift f_rsd des ungewichteten Makropixelsignals U im Vergleich zu dem gewichteten Makropixelsignal G angibt. In diesem Ausführungsbeispiel wird die relative Signaldrift f_rsd entsprechend Gleichung 1 ermittelt.
Bei dem Schritt 2.IV wird eine zeitlich gefilterte relative Signaldrift <f_rsd(t)> auf Basis der relativen zeitabhängigen Signaldrift f_rsd(t) ermittelt. Beispielsweise ergibt sich die zeitlich gefilterte relative Signaldrift <f_rsd(t)> zum Zeitpunkt t durch das Integral
wobei T einen vorab festgelegten Integrationszeitraum umfasst, welcher groß genug ist, um vorhandene Rauscheffekte zu glätten. Durch die Integration der relativen Signaldrift f_rsd über ein Zeitintervall T wird der Einfluss eines vorhandenen Rauschen reduziert, ohne dass dabei Informationen über das dynamische Verhalten der relativen Signaldrift f_rsd verloren gehen würde, da sich die relativen Signaldrift f_rsd nur langsam mit der Zeit t ändert. Anders ausgedrückt muss der Integrationszeitraum T hinreichend kurz sein, so dass sich die Signaldrift in diesem Zeitraum nur unwesentlich ändert. Technisch kann eine zeitliche Filterung der relativen Signaldrift f_rsd zum Beispiel mit Hilfe eines Tiefpasses realisiert werden.
Bei dem Schritt 2.V wird ein Makropixelsignal M ermittelt, welches um die zeitlich gefilterte relative Signaldrift <f_rsd> korrigiert ist. Die Korrektur erfolgt gemäß folgender Gleichung:
Das Verfahren wird bei einer Anzahl von n Makropixeln bevorzugt entsprechend für alle der n Makropixel angewandt.
In den 3 und 4 sind Schaubilder gezeigt, wobei das Schaubild in 3 den zeitlichen Verlauf eines ungewichteten Makropixelsignals U und eines gewichteten Makropixelsignals G sowie den entsprechenden zeitlichen Verlauf eines korrigierten Makropixelsignals M veranschaulicht und das Schaubild in 4 den zeitlichen Verlauf der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ermittelten relativen Signaldrift f_rsd und der zeitlich gefilterten relativen Signaldrift <f_rsd> zeigt. Die relative Signaldrift f_rsd ist schematisch als schwankendes, zickzackförmiges Signal dargestellt, was den Einfluss von stochastisch verteilt auftretenden Störungen symbolisieren soll. Die zeitlich gefilterten relativen Signaldrift <f_rsd> ist in 4 als gestrichelte, weitgehend monoton verlaufende Linie dargestellt. Bei der Darstellung der in 3 und 4 gezeigten Signale wird der Einfachheit halber ein zeitlich konstantes gleichförmiges, für alle Pixel exakt gleiches Eingangssignal angenommen. Wie in 3 zu erkennen ist, ist das gewichtete Makropixelsignal G aufgrund der niedrigeren Signalamplitude einem stärkeren Rauschen unterworfen, was sich durch eine Überlagerung dieses Signals mit einem stochastisch verteilten Rauschsignal bemerkbar macht. Da die relative Signaldrift f_rsd eine von dem gewichteten Makropixelsignal G abhängige Größe ist, zeigt auch die relative Signaldrift f_rsd die durch den Rauscheffekt verursachte zeitliche Variabilität. Dagegen ist bekannt, dass die tatsächliche Signaldrift des ungewichteten Makropixelsignals U eine zeitlich nur sehr langsam variierende Größe ist. Somit wird die tatsächliche Signaldrift des ungewichteten Makropixelsignals U durch die zeitlich gefilterte relative Signaldrift <f_rsd> sehr genau wiedergegeben.
In 5 ist schematisch der Aufbau einer Signalerfassungseinrichtung 50 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Die Signalerfassungseinrichtung 50 ist beispielhaft für die Erfassung der Signale von 9 Pixeln, welche gemeinsam ein Makropixel bilden, veranschaulicht. Die Signalerfassungseinrichtung 50 umfasst eine Signalerfassungseinheit 51, welche dazu eingerichtet ist, Signale s₁ ... s₉ von einer Mehrzahl von Pixeln zu erfassen. Von der Signalerfassungseinheit 51 werden die erfassten Signale sowohl an eine Additionseinheit 52 übermittelt, die die Pixelsignale s₁ ... s₉ zu einem ungewichteten Makropixelsignal U addiert, als auch an eine Gewichtungseinheit 53 übermittelt, die die Pixelsignale s₁ ... s₉ zunächst mit Gewichten w_i gewichtet und anschließend die gewichteten Signale w_i·s_i zu einem gewichteten Makropixelsignal G addiert.
Die Additionseinheit 51 leitet das ungewichtete Makropixelsignal U an eine Signaldriftermittlungseinheit 54 und an eine Signalkorrektureinheit 56 weiter. Die Signalgewichtungseinheit 53 übermittelt das gewichtete Makropixelsignal G ebenfalls an die Signaldriftermittlungseinheit 54. Die Signaldriftermittlungseinheit 54 ermittelt eine die relative Signaldrift f_rsd des ungewichteten Makropixelsignals U im Vergleich zu dem gewichteten Makropixelsignal G angebende Größe. Das ungewichtete Makropixelsignal U weist eine deutlich stärkere Signaldrift auf als das auf niedrige Signaldrift optimierte gewichtete Makropixelsignal. Aufgrund der Signaldrift ändert sich auch bei gleichbleibender Dosis der einfallenden Strahlung das Verhältnis der Amplituden des gewichteten Makropixelsignals U und des gewichteten Makropixelsignals G, wie in 3 zu erkennen ist. Dabei nimmt gewöhnlich bei gleichbleibender Dosis der einfallenden Strahlung die Amplitude des ungewichteten Makropixelsignals aufgrund der Signaldrift mit der Zeit ab. Im Idealfall ist das gewichtete Signal vollständig von der Signaldrift befreit.
Allerdings weist das gewichtete Makropixelsignal G aufgrund seiner niedrigeren Amplitude und des damit zusammenhangenden schlechteren Signal/Rausch-Verhältnisses stochastisch verteilte Schwankungen auf, wie sie in 3 gezeigt sind. Von diesen Schwankungen, im Folgenden auch als Rauschen bezeichnet, ist auch die von der Signaldriftermittlungseinheit 54 ermittelte relative Signaldrift f_rsd betroffen, weil diese eine von dem gewichteten Makropixelsignal G abhängige Größe ist (siehe Gleichung 1). Aus diesem Grund wird die von der Signaldriftermittlungseinheit 54 ermittelte relative Signaldrift f_rsd an eine Filtereinheit 55 übermittelt, welche eine zeitlich gefilterte relative Signaldrift <f_rsd> auf Basis der relativen Signaldrift f_rsd ermittelt. Die zeitliche Filterung der relativen Signaldrift kann zum Beispiel mit Hilfe eines Tiefpasses bzw. einer Tiefpassschaltung realisiert werden.
Die zeitlich gefilterte relative Signaldrift <f_rsd> wird von der Filtereinheit 55 an die bereits erwähnte Signalkorrektureinheit 56 übermittelt. Die Signalkorrektureinheit 56, welche, wie bereits beschrieben, von der Additionseinheit 52 ein ungewichtetes Makropixelsignal U empfängt, ermittelt auf Basis des ungewichteten Makropixelsignals U und der zeitlich gefilterten relativen Signaldrift f_rsd ein korrigiertes Makropixelsignal M. Das korrigierte Makropixelsignal M ergibt sich aus dem Quotient aus dem ungewichteten Makropixelsignal M und der zeitlich gefilterten relative Signaldrift <f_rsd>.
Teil der Signalerfassungseinrichtung 50 kann auch eine Optimierungseinheit (nicht gezeigt) zum Ermitteln der dem gewichteten Makropixelsignal zugeordneten Gewichtungen der einzelnen Pixelsignale unter Berücksichtigung einer sowohl die Signaldrift als auch die Dosisnutzung des resultierenden Makropixelsignals berücksichtigenden Funktion (f(w_i)) in Abhängigkeit von den Gewichtungen der Pixelsignale auf. Die Optimierungseinheit berechnet in diesem Fall durch Minmierung der durch Gleichung (2) repräsentierten Funktion optimierte Gewichtungen w_i, welche von der Signalgewichtungseinheit 53 zur Gewichtung der erfassten Signale s₁ ... s₉ verwendet werden.
In 6 ist ein Strahlendetektor 60 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit nur einem Makropixel schematisch gezeigt. Der Strahlendetektor 60 kann zum Beispiel als Röntgendetektor ausgeführt sein. Selbstverständlich haben Detektoren in der Praxis eine Vielzahl von Makropixeln. In der Praxis werden also entweder jedem der Makropixel jeweils einer der beschriebenen Signalerfassungseinrichtungen 50 zugeordnet oder eine Signalerfassungseinrichtung 50 erfasst per Multiplexing eine Vielzahl von Makropixelsignalen.
Der in 6 gezeigte Strahlendetektor 60 umfasst Halbleitermaterial 2 in Form eines Einkristalls als Detektormaterial. Das Halbleitermaterial ist auf der einen Seite mit einer Metallfläche bedeckt, die einen elektrischen Rückseitenkontakt 3 bildet. An dem Rückseitenkontakt liegt eine Spannung HV an.
Die gegenüberliegende Seite des Einkristalls 2 ist mit einer strukturierten Metallisierung bedeckt, deren einzelne Teilflächen als Pixelkontakte 4 ausgebildet sind und in ihrer Gesamtheit eine Pixelmatrix bilden. Die Größe und die Abstände der Pixelkontakte bestimmen zusammen mit weiteren Materialparametern des Hableitermaterials das maximale Ortsauflösungsvermögen des Detektors 1. Die einzelnen Pixelkontakte 4 sind jeweils an separate Auslese-Elektronikschaltungen 5 angeschlossen, mit denen Messsignale S₁ ... S₉ detektiert werden.
Weiterhin umfasst der Detektor 60 eine erfindungsgemäße Signalerfassungseinrichtung 50, mit der die Messsignale S₁ ... S₉ nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu einem korrigierten Makropixelsignal M zusammengefasst werden. Anschließend wird das korrigierte Makropixelsignal M mit anderen korrigierten Makropixelsignalen M zu Rohdaten RD kombiniert (nicht gezeigt), falls der Detektor eine Vielzahl von Makropixeln aufweist.
7 zeigt grob schematisch ein Computertomographiesystem 70 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches den erfindungsgemäßen Strahlendetektor, in diesem Fall als Röntgendetektor 60 ausgebildet, aufweist. Das Computertomographiesystem 70 weist in üblicher Weise einen Scanner 72 mit einer Gantry auf, in der eine Röntgenquelle 73 rotiert, die jeweils einen Patienten durchstrahlt, welcher mittels einer Liege 75 in einen Messraum der Gantry hineingeschoben wird, so dass die Strahlung auf einen der Röntgenquelle 73 jeweils gegenüberliegenden erfindungsgemäßen Detektor 60 trifft. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass es sich bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 7 nur um ein Beispiel eines CTs handelt und die Erfindung auch an beliebigen CT-Konstruktionen, beispielsweise mit ringförmigem feststehendem Röntgendetektor und/oder mehreren Röntgenquellen genutzt werden kann. Bilder, die mit dem erfindungsgemäßen Strahlendetektor aufgenommen weisen keine oder zumindest weniger ausgeprägte Ringartefakte auf bei gleichzeitig unterdrücktem Bildrauschen.
Das Computertomographiesystem 70 weist auch eine Steuereinrichtung 80 auf. Grundsätzlich sind derartige CT-Systeme und zugehörige Steuereinrichtungen dem Fachmann bekannt und brauchen daher nicht im Detail erläutert zu werden.
Eine Komponente der Steuereinrichtung 80 ist hier ein Prozessor 81, auf dem verschiedene Komponenten in Form von Softwaremodulen realisiert sind. Die Steuereinrichtung 80 weist weiterhin eine Terminalschnittstelle 84 auf, an die ein Terminal 90 angeschlossen ist, über das ein Bediener die Steuereinrichtung 80 und somit das Computertomographiesystem 70 bedienen kann. Eine weitere Schnittstelle 85 ist eine Netzwerkschnittstelle zum Anschluss an einen Datenbus 91, um so eine Verbindung zu einem RIS bzw. PACS herzustellen. Über diesen Bus 91 können beispielsweise Messanforderungsbefehle übernommen und dann mittels des Terminals 90 für eine durchzuführende Messung selektiert werden.
Über eine Steuerschnittstelle 83 kann von der Steuereinrichtung 80 der Scanner 72 angesteuert werden, d. h. es werden z. B. die Rotationsgeschwindigkeit der Gantry, die Verschiebung der Patientenliege 75 und die Röntgenquelle 73 selbst gesteuert. Über eine Akquisitionsschnittstelle 82 werden die Rohdaten RD aus dem Detektor 60 ausgelesen. Weiterhin weist die Steuereinrichtung 80 eine Speichereinheit 86 auf, in der u. a. verschiedene Messprotokolle MP hinterlegt sind.
Als eine Softwarekomponente ist auf dem Prozessor 81 u. a. eine Messsteuereinheit 87 implementiert. Diese Messsteuereinheit 87 steuert über die Steuerschnittstelle 83 auf Basis eines oder mehrerer ausgewählter Messprotokolle MP, welche ggf. vom Bediener über das Terminal 90 modifiziert wurden, den Scanner 72 an, um eine Messung durchzuführen und Daten zu akquirieren.
Eine weitere Komponente auf dem Prozessor 81 ist eine Bilddaten-Rekonstruktionseinheit 88, mit welcher aus den über die Datenakquisitions-Schnittstelle 82 erhaltenen Rohdaten RD die gewünschten Bilddaten rekonstruiert werden. Die rekonstruierten Bilddaten BD können dann beispielsweise in der Speichereinheit 86 hinterlegt bzw. zwischengespeichert werden. Sie können zudem sofort bzw. später von der Speichereinheit 86 aus über den Datenbus 91 an Befundungsstationen, Massenspeichereinheiten oder sonstige Ausgabeeinheiten und Workstations übermittelt werden, d. h. sie können letztlich dem PACS übergeben werden.
Bevorzugt sind die Teilkomponenten der erfindungsgemäßen Signalerfassungseinrichtung 50 in dem Detektor 60 installiert.
Alternativ können jedoch auch Teile dieser Signalerfassungseinrichtung 50, wie zum Beispiel die Additionseinheit 52, die Signalgewichtungseinheit 53, die Signaldriftermittlungseinheit 54, die Filtereinheit 55 sowie die Signalkorrektureinheit 56 ganz oder teilweise in Form von Softwaremodulen in einem Prozessor der Steuereinrichtung 80 realisiert bzw. in einem zugehörigen Speicher oder auf dem Terminal 90 abgespeichert werden.
Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei den zuvor beschriebenen detaillierten Verfahren und Vorrichtungen um Ausführungsbeispiele handelt und dass das Grundprinzip auch in weiten Bereichen vom Fachmann variiert werden kann, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen, soweit er durch die Ansprüche vorgegeben ist. So könnte, wie bereits erwähnt, beispielsweise die Signalerfassungseinrichtung 50 anstatt in dem Detektor 60 auch als Teil der Steuereinrichtung 80 eines Computertomographiesystems 70 realisiert sein oder als Software in einem dem Detektor 60 oder der Steuereinrichtung 80 eines einem Computertomographiesystem 70 zugeordneten Prozesssystems realisiert sein. Es wird der Vollständigkeit halber auch darauf hingewiesen, dass die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein“ bzw. „eine“ nicht ausschließt, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können. Ebenso schließt der Begriff „Einheit“ nicht aus, dass diese aus mehreren Komponenten besteht, die gegebenenfalls auch räumlich verteilt sein können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102014222855 [0002, 0007, 0047]

Claims

Verfahren (200) zum Korrigieren eines erfassten Makropixelsignals (U) eines Strahlendetektors (60) mit einer Mehrzahl von Pixeln, welche jeweils zu mindestens einem Makropixel zusammengefasst sind und jeweils Einzelsignale (s_i) erfassen, aufweisend die Schritte: – Ermitteln eines gewichteten Makropixelsignals (G) mit verbesserter Signalstabilität aber reduzierter Dosiseffizienz, – Ermitteln einer die relative Signaldrift (f_rsd) des ungewichteten Makropixelsignals (U) im Vergleich zu dem gewichteten Makropixelsignal (G) angebenden Größe, – Ermitteln einer zeitlich gefilterten relativen Signaldrift (<f_rsd>) auf Basis der relativen Signaldrift (f_rsd), – Ermitteln eines um die zeitlich gefilterte relative Signaldrift (<f_rsd>) korrigierten Makropixelsignals (M).
Verfahren (200) nach Anspruch 1, wobei das erfasste Makropixelsignal (U) ein ungewichtetes Makropixelsignal (U) ist.
Verfahren (200) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die zeitlich gefilterte relative Signaldrift (<f_rsd>) durch zeitliche Filterung der relativen Signaldrift (f_rsd) mit Hilfe eines Tiefpassfilters ermittelt wird.
Verfahren (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei sich die relative Signaldrift (f_rsd) aus dem Quotienten (U/G) des erfassten Makropixelsignals (U) und des gewichteten Makropixelsignals (G) ergibt.
Verfahren (200) nach Anspruch 4, wobei sich die relative Signaldrift (f_rsd) aus dem Quotienten des bezüglich der Summe der geometrischen Effizienzen (e_i) aller einem Makropixel zugeordneten Pixel normierten, erfassten Makropixelsignals (U_n) und des bezüglich der Summe der Produkte aus den geometrischen Effizienzen (e_i) und den Gewichtungen (w_i) der einzelnen Pixelsignale (s_i) normierten gewichteten Makropixelsignals (G_n) ergibt.
Verfahren (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die dem gewichteten Makropixelsignal (G) zugeordneten Gewichtungen (w_i) der einzelnen Pixelsignale (s_i) unter Berücksichtigung einer sowohl die Signaldrift als auch die Dosisnutzung des resultierenden Makropixelsignals (G) berücksichtigenden Funktion (f(w_i)) in Abhängigkeit von den Gewichtungen (w_i) der Pixelsignale (s_i) ermittelt werden.
Verfahren (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die sowohl die Signaldrift als auch die Dosisnutzung des resultierenden Makropixelsignals (G) berücksichtigende Funktion (f(w_i)) optimiert ist.
Verfahren (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die sowohl die Signaldrift als auch die Dosisnutzung des resultierenden Makropixelsignals (G) berücksichtigende Funktion lautet:
wobei e_i die geometrische Effizienz, d_i der Signaldriftfaktor und t der Zieldriftwert ist, λ den Kompromiss aus Signaldrift und Dosisnutzung (bzw. SNR) des resultierenden Makropixelsignals darstellt und l die Anzahl der Pixel, welche zu einem Makropixel zusammengefasst sind, angibt.
Verfahren (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Ermitteln des um die zeitlich gefilterte relative Signaldrift (<f_rsd>) korrigierten Makropixelsignals (M) eine Division des erfassten Makropixelsignals (U) durch die zeitlich gefilterte relative Signaldrift (<f_rsd>) umfasst.
Verfahren zum Erfassen eines Makropixelsignals (S) eines Strahlendetektors (60) mit einer Mehrzahl von Pixeln (4), welche jeweils zu mindestens einem Makropixel zusammengefasst sind und jeweils Einzelsignale (s_i) erfassen, aufweisend die Schritte: – Erfassen von Signalen (s_i) von einer Mehrzahl von Pixeln (4), – Ermitteln eines Makropixelsignals (U) auf Basis der erfassten Pixelsignale (s_i), – Durchführen des Verfahrens (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
Signalerfassungseinrichtung (50) zum Erfassen eines Makropixelsignals (S) eines Strahlendetektors (60) mit einer Mehrzahl von Pixeln (4), welche jeweils zu mindestens einem Makropixel zusammengefasst sind und jeweils Einzelsignale (s_i) erfassen, aufweisend: – eine Pixelsignalerfassungseinheit (51), welche dazu eingerichtet ist, Signale (s_i) von einer Mehrzahl von Pixeln (4) zu erfassen, – eine Signalgewichtungseinheit (53), welche dazu eingerichtet ist, ein gewichtetes Signal (G) mit verbesserter Signalstabilität aber reduzierter Dosiseffizienz zu ermitteln, – eine Signaldriftermittlungseinheit (54), welche dazu eingerichtet ist, eine die relative Signaldrift (f_rsd) des ungewichteten Makropixelsignals (U) im Vergleich zu dem gewichteten Makropixelsignal (G) angebende Größe zu ermitteln, – eine Filtereinheit (55), welche dazu eingerichtet ist, eine zeitlich gefilterte relative Signaldrift (<f_rsd>) auf Basis der relativen Signaldrift (<f_rsd>) zu ermitteln, – eine Signalkorrektureinheit (56), welche dazu eingerichtet ist, ein um die zeitlich gefilterte relative Signaldrift (<f_rsd>) korrigiertes Makropixelsignal (M) zu ermitteln.
Signalerfassungseinrichtung (50) nach Anspruch 11, ferner aufweisend eine Optimierungseinheit zum Ermitteln der dem gewichteten Makropixelsignal (G) zugeordneten Gewichtungen (w_i) der einzelnen Pixelsignale (s_i) unter Berücksichtigung einer die Signaldrift des Makropixelsignals (G) berücksichtigenden Funktion (f(w_i)) in Abhängigkeit von den Gewichtungen (w_i) der Pixelsignale (s_i),
Röntgendetektor (60), aufweisend eine Signalerfassungseinrichtung (50) nach Anspruch 11 oder 12.
Computertomographiesystem (50), aufweisend einen Strahlendetektor (60) nach Anspruch 13.
Computerprogrammprodukt, welches direkt in einen Speicher eines Computertomographiesystems (70) ladbar ist, mit Programmcodeabschnitten, um alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 auszuführen.