DE102016204457A1

DE102016204457A1 - Detektorvorrichtung mit lösbarer Auswerteeinheit

Info

Publication number: DE102016204457A1
Application number: DE102016204457.5A
Authority: DE
Inventors: Stefan Wirth
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2016-03-17
Filing date: 2016-03-17
Publication date: 2017-09-21
Also published as: US20170269236A1; US10185040B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Detektorvorrichtung (1) aufweisend ein Streustrahlengitter (3), eine Szintillatoreinheit (5) zur Umwandlung von Röntgenstrahlung in eine Lichtmenge, eine Auswerteeinheit (9) zur Umwandlung der Lichtmenge in elektrische Signale, und eine Modulaufnahmeeinrichtung (11). Die Szintillatoreinheit (5) und das Streustrahlengitter (3) sind mittels einer ersten Verbindung (17) mit der Modulaufnahmeeinrichtung (11) mechanisch verbunden und die Auswerteeinheit (9) ist mittels einer von der ersten Verbindung (17) unabhängigen zweiten Verbindung (19) mit der Modulaufnahmeeinrichtung (11) mechanisch verbunden. Die Auswerteeinheit (9), die Szintillatoreinheit (5) und das Streustrahlengitter (3) sind derart zueinander ausgerichtet, dass die von Teilbereichen (6) der Szintillatoreinheit (5) ausgesandte Lichtmenge von Teilbereichen (10) der Auswerteeinheit (9) registriert wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Detektorvorrichtung und ein medizinisches Gerät, wobei die Szintillatoreinheit derart mit der Auswerteeinheit verbunden ist, dass die Szintillatoreinheit unabhängig von der Auswerteeinheit in der Detektorvorrichtung befestigt werden kann.
In der Röntgenbildgebung, beispielsweise in der Computertomographie, der Angiographie oder der Radiographie, können integrierende indirekt-konvertierende Röntgendetektoren verwendet werden. Die Röntgenstrahlung oder die Photonen können in indirekt-konvertierenden Röntgendetektoren durch ein geeignetes Konvertermaterial in Licht und mittels Photodioden in elektrische Pulse umgewandelt werden. Als Konvertermaterial werden häufig Szintillatoren, beispielsweise GOS (Gd₂O₂S), CsJ, YGO oder LuTAG, eingesetzt. Szintillatoren werden insbesondere in der medizinischen Röntgenbildgebung im Energiebereich bis 1MeV eingesetzt. Üblicherweise werden sogenannte indirekt-konvertierende Röntgendetektoren, sogenannte Szintillatordetektoren, verwendet, bei denen die Konvertierung der Röntgen- oder Gammastrahlen in elektrische Signale in zwei Stufen erfolgt. In einer ersten Stufe werden die Röntgen- oder Gammaquanten in einem Teilbereich der Szintillatoreinheit absorbiert und in optisch sichtbares Licht, eine Lichtmenge, umgewandelt, dieser Effekt wird Lumineszenz genannt. Das durch Lumineszenz angeregte Licht wird anschließend in einer zweiten Stufe durch eine mit der Szintillatoreinheit optisch gekoppelten ersten Photodiode in einem Teilbereich einer Auswerteeinheit in ein elektrisches Signal umgewandelt, über eine Auswerte- oder Ausleseelektronik ausgelesen und anschließend an eine Recheneinheit weitergeleitet.
Die Teilbereiche der Szintillatoreinheit und der Auswerteeinheit sind in der Regel derart unterteilt, dass jedem Teilbereich der Szintillatoreinheit ein Teilbereich der Auswerteeinheit zugeordnet ist. Man spricht dann von einem pixelierten Röntgendetektor. Röntgendetektoren, wie sie beispielsweise in der Computertomografie zum Einsatz kommen, sind typischerweise aus mehreren Modulen aufgebaut, welche ein Streustrahlengitter, eine Szintillatoreinheit, eine Auswerteeinheit mit Photosensoren oder Photodioden, beispielsweise als Photodioden-Array, sowie mit Elektronikeinheiten zur Wandlung des analogen Signals in digitale Information und einem mechanischen Träger aufweisen. Das Streustrahlengitter dient der Unterdrückung von Streustrahlung. Der mechanische Träger dient zur Montage des Streustrahlengitters, der Szintillatoreinheit und der Auswerteeinheit. Streustrahlengitter, Szintillatoreinheit und Photodiode sind typischerweise in gleicher Weise in zwei Richtungen pixeliert, beispielsweise in rechteckige oder quadratische Pixel. Um eine gute Dosisnutzung und gleichzeitig geringes Übersprechen zwischen den Pixeln zu erreichen, werden Streustrahlengitter, Szintillatoreinheit und Photodiode beim Aufbau der Module sehr exakt zueinander positioniert.
Beim Aufbau der Module wird üblicherweise die Szintillatoreinheit oder das Szintillator-Array mit Hilfe eines optischen Klebers fest mit dem Photodioden-Array verbunden und dabei ausgerichtet. Beides wird dann zusammen auf dem mechanischen Träger oder der Modulmechanik befestigt. Anschließend wird dann das Streustrahlengitter ebenfalls fest mit dem Modul verbunden, entweder über Verklebung mit dem Szintillator-Array oder mittels mechanischer Befestigung auf dem mechanischen Träger, wobei wieder eine optimale Positionierung bezüglich des Szintillator-Arrays erreicht werden soll. Schließlich werden die so vormontierten Module in dem Gehäuse des Detektors oder der Modulaufnahmeeinrichtung befestigt. Dabei wird über geeignete Maßnahmen, beispielsweise Anschlagflächen, Passstifte oder ähnlichem, gewährleistet, dass die Gitteröffnungen des Streustrahlengitters möglichst gut auf den Röhrenfokus ausgerichtet werden.
Aus der Druckschrift DE 102010062192 B3 ist ein 2D-Kollimator für einen Strahlendetektor mit in Reihe angeordneten 2D-Kollimatormodulen bekannt, wobei benachbarte 2D-Kollimatormodule zur Herstellung einer festen mechanischen Verbindung an jeweils zugewandten Modulseiten miteinander verklebt sind, und wobei die äußeren 2D-Kollimatormodule an der jeweils freibleibenden Modulseite ein Halteelement zur Halterung des 2D-Kollimators gegenüber einer Detektormechanik aufweisen.
Aus der Druckschrift DE 102010020610 A1 ist ein Strahlendetektor bekannt, welcher einen Szintillator mit Septen zur Trennung von nebeneinander angeordneten Szintillatorelementen und einen Kollimator mit Stegen zur Bildung von seitlich umschlossenen Strahlungskanälen umfasst, wobei die Stege zur Vermeidung eines Übersprechens zwischen benachbarten Szintillatorelementen in die Septen eingesetzt sind.
Aus der Druckschrift DE 10335125 B4 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Leuchtstoffkörpers für einen Röntgendetektor, insbesondere einen für Röntgen-Computertomographen, bekannt, welcher aus einer Keramik der allgemeinen Zusammensetzung (M_1-xLn_x)₂O₂S gebildet ist, wobei M zumindest ein aus der folgenden Gruppe ausgewähltes Element ist: Y, La, Sc, Lu und/oder Gd, und wobei Ln zumindest ein aus der folgenden Gruppe ausgewähltes Element ist: Eu, Ce, Pr, Tb, Yb, Dy, Sm und/oder Ho.
Der Erfindung liegt das Problem zu Grunde, dass die Szintillatoreinheit und die Auswerteeinheit untrennbar miteinander verbunden sind, so dass beispielsweise beim Austausch der Auswerteeinheit die Szintillatoreinheit ebenfalls ausgetauscht werden muss.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Detektorvorrichtung und ein medizinisches Gerät anzugeben, welche eine vereinfachte Reparatur und Wartung ermöglichen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Detektorvorrichtung nach Anspruch 1 und ein medizinisches Gerät nach Anspruch 13.
Die Erfindung betrifft eine Detektorvorrichtung aufweisend ein Streustrahlengitter, eine Szintillatoreinheit zur Umwandlung von Röntgenstrahlung in eine Lichtmenge, eine Auswerteeinheit zur Umwandlung der Lichtmenge in elektrische Signale, und eine Modulaufnahmeeinrichtung. Die Szintillatoreinheit und das Streustrahlengitter sind mittels einer ersten Verbindung mit der Modulaufnahmeeinrichtung mechanisch verbunden. Die Auswerteeinheit ist mittels einer von der ersten Verbindung unabhängigen zweiten Verbindung mit der Modulaufnahmeeinrichtung mechanisch verbunden. Die Auswerteeinheit, die Szintillatoreinheit und das Streustrahlengitter sind derart zueinander ausgerichtet, dass die von Teilbereichen der Szintillatoreinheit ausgesandte Lichtmenge von Teilbereichen der Auswerteeinheit registriert wird.
Das Streustrahlengitter kann Gitterwände oder Gitteröffnungen aufweisen, welche zum Fokus einer Strahlungsquelle ausgerichtet sind. Die Gitterwände können stufenförmig ausgestaltet sein. Die Gitteröffnungen können konisch oder pyramidenstumpfartig ausgestaltet sein. Die Gitteröffnungen können eine quadratische oder rechteckige Grundfläche aufweisen. Das Streustrahlengitter weist ein zur Absorption von Röntgenstrahlung geeignetes Absorptionsmaterial auf, beispielsweise Blei oder Wolfram. Das Streustrahlengitter kann einstückig sein.
Die Szintillatoreinheit weist Teilbereiche auf. Die Teilbereiche können beispielsweise durch mit einem Reflektormaterial gefüllten Septen festgelegt sein. Die Teilbereiche können auch durch die Ausrichtung oder Zuordnung zum Streustrahlengitter festgelegt sein. Der Teilbereich kann ein Detektorelement oder Pixel sein.
Die Auswerteeinheit kann eine Photodiode oder ein Photodioden-Array und eine Auswerteelektronik aufweisen. Die Auswerteeinheit kann einen mechanischen Träger oder eine Modulmechanik aufweisen. An dem mechanischen Träger können weitere elektronische Auslese- und/oder Auswerteeinheiten angeordnet sein. Die Auswerteeinheit kann mittels einer zweiten Verbindung mit der Modulaufnahmeeinrichtung verbunden sein.
Die Modulaufnahmeeinrichtung kann als, beispielsweise gebogene, Modulaufnahmeeinrichtung mit einer Aussparung als Detektorfenster ausgebildet sein. In der Aussparung können mehrere Streustahlengitter, Szintillatoreinheiten und Auswerteeinheiten angeordnet werden. Die Befestigung von Streustahlengitter, Szintillatoreinheit und Auswerteeinheit kann insbesondere in Rotationsrichtung an der Modulaufnahmeeinrichtung ausgebildet sein. Die Modulaufnahmeeinrichtung kann auch ein mechanischer Träger sein, an dem Streustahlengitter, Szintillatoreinheit und/oder Auswerteeinheit befestigt werden können. Es können mehrere mechanische Träger vorgesehen sein, beispielsweise ein mechanischer Träger für das Streustahlengitter und ein mechanischer Träger für die Auswerteeinheit. Der mechanische Träger kann an der Modulaufnahmeeinrichtung befestigt werden. Der mechanische Träger kann von der Modulaufnahmeeinrichtung umfasst sein. Die mechanische Verbindung kann mittels Schrauben, Passstiften, Passlöchern oder ähnlichen ausgebildet sein. Zudem kann eine Nut, eine Feder oder ähnlich ausgestaltete Positiv- und Negativform zur mechanischen Verbindung oder Ausrichtung verwendet werden.
Durch eine Gitteröffnung des Streustrahlengitters fällt Röntgenstrahlung auf einen Teilbereich der Szintillatoreinheit. In der Szintillatoreinheit wird die Röntgenstrahlung in eine erste Lichtmenge umgewandelt. Der Teilbereich der Szintillatoreinheit sendet eine Lichtmenge, bevorzugt die erste Lichtmenge, aus bzw. es wird die Lichtmenge aus der Szintillatoreinheit ausgekoppelt. Die Lichtmenge fällt auf einen Teilbereich der Auswerteeinheit ein. Die Lichtmenge kann von dem Teilbereich der Auswerteeinheit registriert werden. Die Ausrichtung des Teilbereichs der Szintillatoreinheit zum Teilbereich der Auswerteeinheit kann beispielsweise derart ausgestaltet sein, dass sich beide Teilbereich zumindest teilweise, bevorzugt genau, in ihrer flächigen Orientierung überlappen oder entsprechen. Die Flächennormalen des Teilbereichs der Szintillatoreinheit und der Auswerteeinheit können bevorzugt parallel sein. Die Flächennormale kann beispielsweise für einen Teilbereich in der Mitte der Szintillatoreinheit, einen Teilbereich in der Mitte der Auswerteeinheit oder das Szintillator-Array in Richtung der Strahlungsquelle zeigen. Für Teilbereiche außerhalb der Mitte der Szintillatoreinheit oder der Auswerteeinheit kann die Flächennormale annähernd, aber nicht exakt, in Richtung der Strahlungsquelle zeigen. Der Teilbereich der Szintillatoreinheit und der Teilbereich der Auswerteeinheit können eine ähnliche oder gleiche flächige Ausdehnung aufweisen. Es kann ein Spalt zwischen dem Teilbereich der Szintillatoreinheit und dem Teilbereich der Auswerteeinheit ausgebildet sein. Der Spalt kann luftgefüllt oder mit einem optischen Füllstoff gefüllt sein.
Die erste Verbindung und/oder die zweite Verbindung können eine Befestigungsvorrichtung sein. Die erste Verbindung und die zweite Verbindung sind voneinander unabhängig. Es kann eine weitere Verbindung zwischen Detektionseinheit aus Szintillatoreinheit und Streustrahlengitter und der Auswerteeinheit ausgebildet sein, beispielsweise in Form von Passstift, Passloch, Nut, Feder oder ähnlichem. Die weitere Verbindung kann insbesondere zur gegenseitigen Ausrichtung der Auswerteeinheit und der Detektionseinheit dienen.
Die Erfinder schlagen vor, den Aufbau einer Detektorvorrichtung gegenüber bekannten Detektorvorrichtungen zu modifizieren. Das Streustrahlengitter kann mit der Modulaufnahmeeinrichtung mittels einer ersten Verbindung, beispielsweise fest oder reversibel, mechanisch verbunden werden. Das Streustrahlengitter kann in Form von Modulen, größeren Segmenten oder als ein Stück gefertigt werden. Bei der mechanischen Verbindung oder Befestigung kann auch die Ausrichtung der Gitteröffnungen auf den Röhrenfokus oder die Strahlungsquelle erfolgen. Die Szintillatoreinheit kann bevorzugt mit dem Streustrahlengitter mechanisch verbunden sein.
Die Szintillatoreinheit ist gemeinsam mit dem Streustrahlengitter nicht mehr fest und untrennbar mit der Auswerteeinheit oder dem Photodioden-Array verbunden. Die Modulaufnahmeeinrichtung, das Streustrahlengitter und die Szintillatoreinheit bilden vorteilhaft eine mechanisch stabile Einheit, die nach dem ersten Zusammenbau unverändert bestehen bleiben kann. Vorteilhaft kann der Klebeprozess zwischen Szintillatoreinheit und Auswerteeinheit unter Verwendung spezieller optischer Kleber entfallen. Das Streustrahlengitter, die Szintillatoreinheit und die Auswerteeinheit können als Einzelkomponenten vorteilhaft unterschiedliche Größen aufweisen, damit können z.B. flächenabhängige Ausbeuten in den einzelnen Fertigungsprozessen optimiert werden. Bei einem Austausch der Auswerteeinheit auf Grund von Ausfällen in der Elektronik kann vorteilhaft keine Gefahr mehr bestehen, das Streustrahlengitter zu beschädigen. Der Austausch der Auswerteeinheit kann vorteilhaft kostengünstiger sein, da nur noch die Auswerteeinheit ausgetauscht wird. Vorteilhaft ist es nicht mehr notwendig, bei Tausch von Auswerteeinheiten auf eine Sortierung nach Szintillatoreigenschaften zu achten, insbesondere ist es nicht mehr notwendig, bei Tausch von mittleren Auswerteeinheiten benachbarte Auswerteeinheiten zeitraubend „nachzurutschen“ um weiterhin gleichmäßige Szintillatoreigenschaften nach dem Austausch zu gewährleisten und neue Auswerteeinheiten am Rand einzubauen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist die erste Verbindung und/oder die zweite Verbindung eine lösbare Verbindung. Die lösbare Verbindung kann über eine indirekte Verbindung über die erste Verbindung und die zweite Verbindung zur Modulaufnahmeeinrichtung ausgestaltet sein. Lösbar kann zerstörungsfrei, mehrfach lösbar oder wieder verbindbar bedeuten. Lösbar kann bedeuten, dass kein spezielles Werkzeug oder keine speziellen Bedingungen, beispielsweise Temperatur, chemisches Bad oder ähnliches, zum Lösen der Verbindung notwendig ist. Lösbar kann bedeuten, dass die Verbindung vorteilhaft einfach und schnell durch einen Servicetechniker gelöst werden kann. Lösbar kann bedeuten, dass die Verbindung im fixierten Zustand dauerhaft mechanisch stabil ist.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung bildet die Szintillatoreinheit mit dem Streustrahlengitter eine Detektionseinheit. Die Szintillatoreinheit kann mit dem Streustrahlengitter verbunden sein. Die Detektionseinheit kann mittels der ersten Verbindung mit der Modulaufnahmeeinrichtung mechanisch verbunden werden. Vorteilhaft können Szintillatoreinheit und Streustrahlengitter gemeinsam mittels der ersten Verbindung mit der Modulaufnahmeeinrichtung mechanisch verbunden werden. Vorteilhaft können Szintillatoreinheit und Streustrahlengitter in einem Schritt vor der mechanischen Verbindung mit der Modulaufnahmeeinrichtung miteinander mechanisch verbunden und ausgerichtet werden.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist die Detektionseinheit und die Auswerteeinheit unterschiedliche flächige Ausdehnungen auf. Die Detektorfläche oder Fläche der Detektionseinheit kann mit ihrer Flächennormalen bevorzugt zur Strahlungsquelle zeigen. Die Detektorfläche und die Auswerteeinheit können eine flächige Ausdehnung annäherungsweise in Rotationsrichtung und phi-Richtung aufweisen. Die flächige Ausdehnung kann insbesondere eine ebene flächige Ausdehnung sein. Vorteilhaft können die Detektionseinheit und die Auswerteeinheit in Ausdehnungen gefertigt werden, die im Rahmen der Fertigung reproduzierbar gut hergestellt werden können.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist die Detektionseinheit mehreren Auswerteeinheiten zugeordnet. Vorteilhaft können die Auswerteeinheiten kleinere flächige Ausdehnungen als die Detektionseinheit aufweisen. Der Austausch einer Auswerteeinheit kann durch die kleinere flächige Ausdehnung vorteilhaft kostengünstiger sein.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist ein Teilbereich der Szintillatoreinheit einer Zelle des Streustrahlengitters zugeordnet. Der Teilbereich der Szintillatoreinheit kann einer Gitteröffnung des Streustrahlengitters zugeordnet sein. Die Zelle eines Streustrahlengitters kann die Fläche der Gitteröffnung an der der Szintillatoreinheit zugewandten Seite und die Hälfte der Dicke oder Fläche der angrenzenden Gitterwände aufweisen. Der Teilbereich, insbesondere ein aktiver Teilbereich, kann eine flächige Ausdehnung aufweisen, die mindestens der Fläche der Gitteröffnung entspricht. Unterhalb der Gitterwände können beispielsweise Septen mit eingefülltem Reflektormaterial vorgesehen sein. Unterhalb der Gitterwände kann der Teilbereich ebenfalls aktiv sein. Vorteilhaft kann eine Zuordnung der Gitteröffnung zum Teilbereich der Szintillatoreinheit erreicht werden.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist der Teilbereich des Szintillatoreinheit und die Zelle des Streustrahlengitters die gleiche flächige Ausdehnung auf. Die Szintillatoreinheit kann in Teilbereiche entsprechend der Zellengröße des Streustrahlengitters unterteilt werden. Dies kann der Pixelierung des Detektors entsprechen. Die Verbindung der Szintillatoreinheit und des Streustrahlengitters erfolgt bevorzugt möglichst exakt. Vorteilhaft kann eine eindeutige Zuordnung vom Teilbereich der Szintillatoreinheit zu einer Zelle oder einer Gitteröffnung des Streustrahlengitters erreicht werden.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist der Teilbereich der Szintillatoreinheit in einer Gitteröffnung des Streustrahlengitters ausgebildet ist. Der Teilbereich der Szintillatoreinheit kann als würfel- oder quaderförmiges Szintillatorelement ausgebildet sein. Vorteilhaft ist die Zuordnung des Teilbereichs der Szintillatoreinheit und einer Gitteröffnung des Streustrahlengitters eindeutig. Vorteilhaft kann eine Dejustage oder Fehlausrichtung des Teilbereichs der Szintillatoreinheit und der Gitteröffnung des Streustrahlengitters vermieden werden.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist die Szintillatoreinheit beispielsweise GOS, YGO, BGO, LUTAG, CsI, YAG oder GGAG auf. Vorteilhaft kann die Szintillatoreinheit mit einer flächigen Ausdehnung hergestellt werden.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist der Teilbereich der Szintillatoreinheit eine Mehrzahl von nadelförmigen Szintillatorelementen auf. Die Szintillatoreinheit kann aus einer Mehrzahl dünner Szintillatornadeln bestehen, die möglichst dicht gepackt nebeneinander stehen können und deren Querschnitt wesentlich kleiner als der Teilbereich der Szintillatoreinheit oder der Teilbereich des Streustrahlengitters sein können. Vorteilhaft sind die Anforderungen an eine exakte Ausrichtung des Streustrahlengitters, der Szintillatoreinheit und der Auswerteeinheit geringer.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung weisen die Szintillatorelemente beispielsweise GOS, YGO, BGO, LUTAG, CsI, YAG oder GGAG auf. Vorteilhaft können die Szintillatorelemente nadelförmig hergestellt werden. Dabei können die nadelförmigen Szintillatorelemente senkrecht zur Detektorfläche oder flächigen Ausdehnung der Szintillatoreinheit angeordnet sein.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist ein Spalt zwischen Szintillatoreinheit und Auswerteeinheit ausgebildet. Es kann ein Spalt zwischen der Szintillatoreinheit und der Auswerteeinheit verbleiben. Die Höhe des Spalts bzw. der Abstand zwischen Szintillatoreinheit und Auswerteeinheit kann im Bereich von wenigen Mikrometern bis wenigen Millimetern liegen. Vorteilhaft können die Szintillatoreinheit und die Auswerteeinheit mechanisch entkoppelt sein.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist der Spalt mit einem Fluid gefüllt. Das Fluid kann ein Gas, eine Flüssigkeit oder ein Gel sein. Das Gas kann beispielsweise Luft sein. Vorteilhaft kann die vom Teilbereich des Szintillatoreinheit ausgesandte Lichtmenge möglichst unbeeinflusst auf den Teilbereich der Auswerteeinheit einfallen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist der Spalt mit einem optischen Füllstoff gefüllt. Der optische Füllstoff kann transparent für die Lichtmenge ausgebildet sein. Der optische Füllstoff kann ein Gel oder ein Pad sein. Vorteilhaft kann die vom Teilbereich des Szintillatorelements ausgesandte Lichtmenge möglichst unbeeinflusst auf den Teilbereich der Auswerteeinheit einfallen. Vorteilhaft kann der Lichttransport von Teilbereich der Szintillatoreinheit zum Teilbereich der Auswerteeinheit im Spalt optimiert werden.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist die Szintillatoreinheit und/oder die Auswerteeinheit eine Befestigungsvorrichtung auf. Die Befestigungsvorrichtung kann die erste Verbindung bzw. die zweite Verbindung sein. Die Befestigungsvorrichtung kann durch eine Vergrößerung der Ausdehnung der Szintillatoreinheit oder der Auswerteeinheit über den zur Detektion von Röntgenstrahlung verwendeten Bereich hinaus ausgebildet sein. Die Befestigungsvorrichtung kann beispielsweise Passlöcher, Passstifte oder Bohrlöcher zur Befestigung mittels Schrauben aufweisen.
Die Erfindung betrifft ferner ein medizinisches Gerät aufweisend eine erfindungsgemäße Detektorvorrichtung. Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist das medizinische Gerät ein Computertomograph. Die Vorteile der erfindungsgemäßen Detektorvorrichtung können auf das medizinische Gerät übertragen werden. Vorteilhaft kann die Detektorvorrichtung für das medizinische Gerät kostengünstiger hergestellt werden. Vorteilhaft kann die Reparatur der Detektorvorrichtung kostengünstiger sein.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigt:
1 schematisch eine erfindungsgemäße Detektorvorrichtung in einer ersten Ausführungsform;
2 schematisch eine erfindungsgemäße Anordnung von Streustrahlengitter, Szintillatoreinheit und Auswerteeinheit in einer ersten Ausführungsform;
3 schematisch eine erfindungsgemäße Detektionseinheit in einer ersten Ausführungsform;
4 schematisch eine erfindungsgemäße Detektorvorrichtung in einer zweiten Ausführungsform;
5 schematisch eine erfindungsgemäße Anordnung von Streustrahlengitter, Szintillatoreinheit und Auswerteeinheit in einer zweiten Ausführungsform;
6 schematisch eine erfindungsgemäße Detektionseinheit in einer zweiten Ausführungsform;
7 schematisch einen erfindungsgemäßen Teilbereich einer Szintillatoreinheit;
8 schematisch eine erfindungsgemäße Detektorvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform;
9 schematisch eine erfindungsgemäße Anordnung von Streustrahlengitter, Szintillatoreinheit und Auswerteeinheit in einer dritten Ausführungsform;
10 schematisch eine Darstellung eines erfindungsgemäßen Computertomographen in einer ersten Ausführungsform; und
11 schematisch eine Darstellung eines erfindungsgemäßen Computertomographen in einer zweiten Ausführungsform.
Die 1 zeigt eine beispielhafte Ausführung der erfindungsgemäßen Detektorvorrichtung 1 in einer ersten Ausführungsform. Die Detektorvorrichtung 1 weist ein Streustrahlengitter 3, eine Szintillatoreinheit 5 zur Umwandlung von Röntgenstrahlung in eine Lichtmenge, eine Auswerteeinheit 9 zur Umwandlung der Lichtmenge in elektrische Signale, und eine Modulaufnahmeeinrichtung 11 auf. Die Szintillatoreinheit 5 und das Streustrahlengitter 3 sind mittels einer ersten Verbindung 17 mit der Modulaufnahmeeinrichtung 11 mechanisch verbunden. Die Auswerteeinheit 9 ist mittels einer von der ersten Verbindung 17 unabhängigen zweiten Verbindung 19 mit der Modulaufnahmeeinrichtung 11 mechanisch verbunden. Die Modulaufnahmeeinrichtung 11 ist derart ausgebildet, dass ein Detektorfenster parallel zur Rotationsachse 43 ausgebildet ist und die Detektionseinheit 7 und die Auswerteeinheit 9 in dem Detektorfenster angeordnet sind. Die Auswerteeinheit 9, die Szintillatoreinheit 5 und das Streustrahlengitter 3 sind derart zueinander ausgerichtet, dass die von Teilbereichen der Szintillatoreinheit 5 ausgesandte Lichtmenge von Teilbereichen der Auswerteeinheit 9 registriert wird. Es ist ein Spalt 13 zwischen Szintillatoreinheit 5 und Auswerteeinheit 9 ausgebildet. Die Szintillatoreinheit 5 bildet mit dem Streustrahlengitter 3 eine Detektionseinheit 7. Die indirekte Verbindung zwischen Detektionseinheit 7 und Auswerteeinheit 9 über die erste Verbindung 17 und die zweite Verbindung 19 zur Modulaufnahmeeinrichtung 11 ist lösbar. Die Szintillatoreinheit 5 weist beispielsweise GOS, YGO, BGO, LUTAG, CsI, YAG oder GGAG auf. Der Spalt 13 kann luftgefüllt oder mit einem optischen Füllstoff gefüllt sein.
Die 2 zeigt eine beispielhafte Ausführung der erfindungsgemäßen Anordnung von Streustrahlengitter 3, Szintillatoreinheit 5 und Auswerteeinheit 9 in einer ersten Ausführungsform. Das Streustrahlengitter 3 weist beispielsweise drei Gitteröffnungen 4 auf. Das Streustrahlengitter 3 weist Zellen 16 auf, welche einer Ausdehnung der Gitteröffnung 4 und zweimal der halben Wandstärke entsprechen. Der Teilbereich 6 der Szintillatoreinheit 5 und der Teilbereich 10 der Auswerteeinheit 9 entsprechen in ihrer Ausdehnung der Zelle 16. In einer weiteren Ausführungsform kann der, insbesondere aktive, Teilbereich 10 der Auswerteeinheit 9 kleiner als der Teilbereich 6 der Szintillatoreinheit 5 sein, beispielsweise wegen der Anordnung von Guardringen oder Schutzringen in der Auswerteeinheit.
Die 3 zeigt eine beispielhafte Ausführung der erfindungsgemäßen Detektionseinheit 7 in einer ersten Ausführungsform in einer Draufsicht. Die Draufsicht ist aus Blickrichtung von der Strahlungsquelle zur Detektorvorrichtung dargestellt. Die Draufsicht zeigt das Streustrahlengitter 3 mit Gitteröffnungen 4. In Blickrichtung der Draufsicht befinden sich die Teilbereiche der Szintillatoreinheit hinter den Gitteröffnungen 4.
Die 4 zeigt eine beispielhafte Ausführung der erfindungsgemäßen Detektorvorrichtung 1 in einer zweiten Ausführungsform. Die zweite Ausführung unterscheidet sich von der ersten Ausführung der Detektorvorrichtung 1 darin, dass die Szintillatoreinheit 5 innerhalb des Streustrahlengitters 3 ausgebildet ist.
Die 5 zeigt eine beispielhafte Ausführung der erfindungsgemäßen Anordnung von Streustrahlengitter, Szintillatoreinheit und Auswerteeinheit in einer zweiten Ausführungsform. Der Teilbereich 6 der Szintillatoreinheit 5 ist in einer Gitteröffnung 4 des Streustrahlengitters ausgebildet. Das würfel- oder quaderförmige Szintillatorelement erstreckt sich bis zu den Gitterwänden, die Höhe des Szintillatorelements ist bevorzugt geringer als die Schachthöhe der Gitteröffnung.
Die 6 zeigt eine beispielhafte Ausführung der erfindungsgemäßen Detektionseinheit 7 in einer zweiten Ausführungsform in einer Draufsicht. Die zweite Ausführung unterscheidet sich von der ersten Ausführung der Detektionseinheit 7 darin, dass die Szintillatoreinheit 5 innerhalb der Gitteröffnungen 4 des Streustrahlengitters 3 ausgebildet ist.
Die 7 zeigt eine beispielhafte Ausführung des erfindungsgemäßen Teilbereichs 6 einer Szintillatoreinheit 5. Der Teilbereich 6 der Szintillatoreinheit 5 weist eine Mehrzahl von nadelförmigen Szintillatorelementen 21 auf. Die Szintillatoreinheit 5 besteht aus einer Mehrzahl dünner Szintillatornadeln, die möglichst dicht gepackt nebeneinander stehen und deren Querschnitt wesentlich kleiner als der Teilbereich 6 der Szintillatoreinheit 5 oder die Gitteröffnung 4 des Streustrahlengitters 3 ist. Die nadelförmigen Szintillatorelemente 21 weisen beispielsweise GOS, YGO, BGO, LUTAG, CsI, YAG oder GGAG auf. Die Szintillatorelemente 21 können regelmäßig oder unregelmäßig angeordnet sein. Einzelne Szintillatorelemente 21 können sich auch im Grenzbereich des Teilbereichs 6 befinden und zu einem benachbarten Teilbereich überlappen.
Die 8 zeigt eine beispielhafte Ausführung der erfindungsgemäßen Detektorvorrichtung 1 gemäß einer dritten Ausführungsform. Die Detektorvorrichtung 1 weist eine Modulaufnahmeeinrichtung 11 auf. In der Modulaufnahmeeinrichtung 11 sind entlang der phi-Richtung 44 mehrere Auswerteeinheiten 9 und Detektionseinheiten 7 in einem Detektorfenster 24 angeordnet. Die Röntgenstrahlung wird von der Strahlungsquelle 37 ausgesandt und fällt auf die Detektionseinheiten 7 ein. Die Richtung der Röntgenstrahlung ist durch die Linien ausgehend von der Strahlungsquelle 37 angedeutet.
Die 9 zeigt eine beispielhafte Ausführung der erfindungsgemäßen Anordnung von Streustrahlengitter 3, Szintillatoreinheit 5 und Auswerteeinheit 9 in einer dritten Ausführungsform. In phi-Richtung 44 sind mehrere Auswerteeinheiten 9 einer Detektionseinheit 7 aus Szintillatoreinheit 5 und Streustrahlengitter 3 zugeordnet.
Die 10 zeigt eine beispielhafte Ausführung des erfindungsgemäßen Computertomographen 31 in einer ersten Ausführungsform. Die Detektorvorrichtung 1 weist beispielsweise zwei Detektionseinheiten 7 mit Szintillatoreinheit 5 und Streustrahlengitter 3 auf. Jeder Detektionseinheit 7 sind beispielsweise zwei Auswerteeinheiten 9 zugeordnet. Die Detektionseinheiten 7 und die Auswerteeinheiten 9 sind jeweils entlang der phi-Achse 44 angeordnet. Die Strahlungsquelle 37 sendet Röntgenstrahlen aus, welche durch den Patienten 39 geschwächt werden. Der Patient 39 ist entlang der Rotationsrichtung 43 angeordnet.
Die 11 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Computertomographen 31 mit einer erfindungsgemäßen Detektorvorrichtung 1. Die Detektorvorrichtung 1 kann mehrere Detektormodule aufweisen die mindestens einen Röntgendetektor aufweisen. Bevorzugt weisen die Detektormodule eine Mehrzahl an Röntgendetektoren in einer zweidimensionale Matrix oder Anordnung auf. Der Computertomograph 31 beinhaltet eine Gantry 33 mit einem Rotor 35. Der Rotor 35 umfasst eine Röntgenquelle 37 und die erfindungsgemäße Detektorvorrichtung 1. Der Patient 39 ist auf der Patientenliege 41 gelagert und ist entlang der Rotationsachse z 43 durch die Gantry 33 bewegbar. Zur Steuerung und Berechnung der Schnittbilder wird eine Recheneinheit 45 verwendet. Eine Eingabeeinrichtung 47 und eine Ausgabevorrichtung 49 sind mit der Recheneinheit 45 verbunden.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010062192 B3 [0005]
DE 102010020610 A1 [0006]
DE 10335125 B4 [0007]

Claims

Detektorvorrichtung (1) aufweisend ein Streustrahlengitter (3), eine Szintillatoreinheit (5) zur Umwandlung von Röntgenstrahlung in eine Lichtmenge, eine Auswerteeinheit (9) zur Umwandlung der Lichtmenge in elektrische Signale, und eine Modulaufnahmeeinrichtung (11), wobei a. die Szintillatoreinheit (5) und das Streustrahlengitter (3) mittels einer ersten Verbindung (17) mit der Modulaufnahmeeinrichtung (11) mechanisch verbunden sind, b. die Auswerteeinheit (9) mittels einer von der ersten Verbindung (17) unabhängigen zweiten Verbindung (19) mit der Modulaufnahmeeinrichtung (11) mechanisch verbunden ist, c. die Auswerteeinheit (9), die Szintillatoreinheit (5) und das Streustrahlengitter (3) derart zueinander ausgerichtet sind, dass die von Teilbereichen (6) der Szintillatoreinheit (5) ausgesandte Lichtmenge von Teilbereichen (10) der Auswerteeinheit (9) registriert wird.
Detektorvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die erste Verbindung (17) und/oder die zweite Verbindung (19) eine lösbare Verbindung ist.
Detektorvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Szintillatoreinheit (5) mit dem Streustrahlengitter (3) eine Detektionseinheit (7) bildet.
Detektorvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Detektionseinheit (7) und die Auswerteeinheit (9) unterschiedliche flächige Ausdehnungen aufweisen.
Detektorvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Detektionseinheit (7) mehreren Auswerteeinheiten (9) zugeordnet ist.
Detektorvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein Teilbereich (6) der Szintillatoreinheit (5) einer Zelle (16) des Streustrahlengitters (5) zugeordnet ist.
Detektorvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Teilbereich (6) des Szintillatoreinheit (5) und die Zelle (16) des Streustrahlengitters (3) die gleiche flächige Ausdehnung aufweisen.
Detektorvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Teilbereich (6) der Szintillatoreinheit (5) in einer Gitteröffnung (4) des Streustrahlengitters (3) ausgebildet ist.
Detektorvorrichtung (1) nach Anspruch 6, wobei der Teilbereich (6) der Szintillatoreinheit (5) eine Mehrzahl von nadelförmigen Szintillatorelementen (21) aufweist.
Detektorvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein Spalt (13) zwischen Szintillatoreinheit (5) und Auswerteeinheit (9) ausgebildet ist.
Detektorvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Spalt (13) mit einem Fluid gefüllt ist.
Detektorvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Spalt (13) mit einem optischen Füllstoff gefüllt ist.
Medizinisches Gerät aufweisend eine Detektorvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
Medizinisches Gerät nach Anspruch 13, wobei das medizinische Gerät ein Computertomograph (31) ist.