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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Röntgendetektor, insbesondere für eine medizinische Untersuchungseinrichtung. Außerdem betrifft die Erfindung eine medizinische Untersuchungseinrichtung sowie ein Verfahren zum Betrieb eines Röntgendetektors.
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Die in Röntgendetektoren, insbesondere in Röntgendetektoren, die im Rahmen von computertomographischen Untersuchungen eingesetzt werden, zu detektierenden Intensität von Röntgenstrahlung erstreckt sich über mitunter vier Größenordnungen. So fällt auf den Röntgendetektor einerseits beispielsweise Röntgenstrahlung, die von einem Patienten bzw. von einem Körperteil eines Patienten beim Durchtritt nicht bzw. nur sehr wenig abgeschwächt wurde. Dies ist beispielsweise im Randbereich des Patienten oder dann, wenn Übergangsbereiche zwischen dem Patienten und der Ihn umgebenden Luft aufgenommen werden sollen (z. B. bei Kopfscans, Kniescans oder Beinscans), der Fall. Andererseits ist Röntgenstrahlung mit einer vergleichsweise geringen Intensität zu erfassen, beispielsweise nachdem die Röntgenstrahlung von Knochen des Patienten zu einem großen Teil absorbiert wurde. In diesem Fall tritt häufig das Problem auf, dass die zu erfassende Intensität der Röntgenstrahlung kein Detektionssignal erzeugen kann, dass nicht vom Rauschen der Detektorelektronik dominiert ist. Um dennoch eine akzeptable Signalstärke auch in diesem Fall zu gewährleisten, muss die Eingangsdosis der verwendeten Röntgenstrahlung entsprechend erhöht werden, was natürlich zu einer höheren Strahlungsbelastung für den Patienten und gegebenenfalls das medizinische Personal führen kann.
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Zudem besteht auch häufig das Bedürfnis, dynamische Prozesse im Rahmen eines Röntgenbildgebungsverfahrens entsprechend erfassen zu können. Da auch hier vergleichsweise kurze Belichtungszeiten erforderlich sind, muss auch hier, um eine ausreichende Bildqualität zu erzielen, eine entsprechend hohe Eingangsdosis für die verwendete Röntgenstrahlung verwendet werden.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Möglichkeit anzugeben, bei einem bildgebenden Untersuchungsverfahren mittels eines Röntgendetektors einerseits eine möglichst hohe Bildqualität sicherzustellen und andererseits die Strahlungsbelastung, insbesondere für den Patienten, möglichst niedrig zu halten.
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Zur Lösung der Aufgabe ist erfindungsgemäß ein Röntgendetektor, insbesondere für eine medizinische Untersuchungseinrichtung, mit mehreren auf einer Detektionsfläche angeordneten Detektionseinheiten vorgesehen, wobei wenigstens eine der Detektionseinheiten einen Szintillator, eine Intensitätsmesseinrichtung und einen Photonenzähler mit wenigstens einem Photonenzählerelement aufweist, wobei der Szintillator eine Strahlung mit einer gegenüber einer in die Detektionseinheit eingefallenen Röntgenstrahlung unterschiedlichen Wellenlängenverteilung abstrahlt und hierbei jedes des in den Szintillator einfallenden Röntgen-Photonen ein Leuchtereignis des Szintillators verursacht, wobei die abgestrahlte Strahlung zumindest teilweise der Intensitätsmesseinrichtung und dem wenigstens einen Photonenzählerelement zugeführt wird, wobei anhand der abgestrahlten Strahlung von der Intensitätsmesseinrichtung eine Intensitätsinformation generierbar ist, die von einer zeitlich aufintegrierten Strahlungsintensität der eingefallenen Röntgenstrahlung abhängt, wobei der Photonenzähler in einem Zählmodus betreibbar ist, in dem anhand der abgestrahlten Strahlung von dem Photonenzähler einer Zählerinformation generierbar ist, die von einer Häufigkeit des Auftretens des Leuchtereignisses abhängt.
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Bei dem erfindungsgemäßen Röntgendetektor sind mithin mehrere Detektionseinheiten vorgesehen, wobei jede der Detektionseinheiten beispielsweise einem Pixel eines zu erzeugenden Röntgenbildes zugeordnet werden kann. Die Detektionseinheiten sind hierzu bevorzugt nebeneinander, beispielsweise in Zeilen und Spalten, auf der Detektionsfläche angeordnet, die insbesondere eine gekrümmte Fläche sein kann.
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Vorzugsweise umfasst jede der Detektionseinheiten einen Szintillator, eine Intensitätsmesseinrichtung und einen Photonenzähler mit wenigstens einem Photonenzählerelement, wobei im einfachsten Fall der Photonenzähler nur aus dem Photonenzählerelement besteht.
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Typischerweise ist zwischen dem Röntgendetektor und einer Röntgenquelle die zu untersuchende Probe, insbesondere ein Patient bzw. ein Körperteil des Patienten, angeordnet, wobei die von der Röntgenquelle erzeugte Röntgenstrahlung durch die Probe läuft und von dieser je nach Material zu einem gewissen Anteil absorbiert wird, wobei die nichtabsorbierte Röntgenstrahlung letztendlich in den Röntgendetektor bzw. in die Detektionseinheiten einfällt und dort zur Generierung eines Röntgenbildes entsprechend erfasst und ausgewertet wird. Die in den Röntgendetektor bzw. die jeweilige Detektionseinheit einfallende Röntgenstrahlung trifft auf den Szintillator, in dem die einfallende Röntgenstrahlung zunächst absorbiert und hierdurch durch elektronische Prozesse des Szintillatormaterials, insbesondere optische, Photonen im Szintillator erzeugt werden. Die Intensität sowie die Wellenlängenverteilung der von dem Szintillator erzeugten Strahlung hängen von der Intensität und der Wellenlänge der eingefallenen Röntgenstrahlung ab. Ein in den Szintillator einfallendes Röntgen-Photon bewirkt mithin, dass der Szintillator für eine kurze Zeit aufleuchtet, das heißt optische Photonen abstrahlt.
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Die von dem Szintillator abgestrahlte Strahlung wird sodann der Intensitätsmesseinrichtung und dem Photonenzählerelement zugeführt.
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Die Intensitätsmesseinrichtung, die beispielsweise eine optische Photodiode sein kann, generiert anhand der von dem Szintillator abgestrahlten Strahlung eine Intensitätsinformation, die von einer zeitlich aufintegrierten Strahlungsintensität der eingefallenen Röntgenstrahlung abhängt. Die Strahlungsintensität der von dem Szintillator abgegebenen Strahlung und somit die durch den Szintillator in die Intensitätsmesseinrichtung eingestrahlte Strahlungsintensität bzw. Leistung ist, zumindest im zeitlichen Mittel, proportional zu der Strahlungsintensität bzw. Leistung der auf den Szintillator eingestrahlten Röntgenstrahlung. Der Proportionalitätsfaktor kann z.B. durch Kalibrierung des Röntgendetektors ermittelt werden. Als Strahlungsintensität kann beispielsweise die auf eine Fläche bezogene Leistung des in die Intensitätsmesseinrichtung einfallenden Lichts bezeichnet werden. Mithin bedeute die aufintegrierte Strahlungsintensität letztendlich eine über einen definierten Zeitraum in die Intensitätsmesseinrichtung durch das von dem Szintillator abgestrahlte Licht eingebrachte Energie, die letztendlich durch eine Division durch die entsprechende Intervalldauer normiert werden kann. Die Intervalldauer kann beispielsweise die Dauer sein, mit der die zu untersuchende Probe mit Röntgenstrahlung bestrahlt wird.
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Zusätzlich zur Intensitätsmesseinrichtung ist bei dem erfindungsgemäßen Röntgendetektor ein Photonenzähler vorgesehen, der in einem Zählmodus betreibbar ist, in dem der Photonenzähler eine Zählerinformation generiert. Die Zählerinformation hängt von der Häufigkeit des Auftretens des Leuchtereignisses des Szintillators ab. Wie bereits erläutert findet ein Leuchtereignis des Szintillators insbesondere dann statt, wenn ein einzelnes Röntgen-Photon in den Szintillator einfällt und hierbei optische Photonen generiert werden und mithin der Szintillator kurz aufleuchtet. Die einzelnen Leuchtereignisse können insbesondere gezählt werden, indem als Photonenzählerelement ein Element, beispielsweise eine Avalanche-Photodiode, genutzt wird, bei der bereits durch den Einfall eines einzelnen Photons der durch den Szintillator abgestrahlten Strahlung in das Photonenzählerelement ein Messereignis bzw. eine Erhöhung des Zählers ausgelöst wird.
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Werden durch ein einzelnes Röntgen-Photon in dem Szintillator mehrere optische Photonen erzeugt, die auf ein Photonenzählerelement treffen, kann einerseits durch entsprechende Wahl bzw. Parametrisierung des Photonenzählerelements erreicht werden, dass der zeitliche Abstand zwischen dem Einfall der durch das gleiche Röntgen-Photon ausgelösten optischen Photonen kleiner als eine Totzeit des Photonenzählerelements ist, so dass nur das erste dieser Photonen zu einem Zählereignis führen kann. Alternativ könnten alle auf dem jeweiligen Photonenzählerelement einfallenden optischen Photonen bei der Zählung berücksichtigt werden.
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Die Zählerinformation ist in beiden Fällen ein gutes Maß für die Intensität der eingestrahlten Röntgenstrahlung. Die Zählerinformation kann insbesondere ausschließlich von der Anzahl der Leuchtereignisse abhängen. Gegenüber einer üblichen Intensitätsmessung kann bei geringen Intensitäten ein geringeres Rauschen erreicht werden. Bei höheren Intensitäten ist der zeitliche Abstand der Leuchtereignisse sehr klein, so dass keine robuste Zählung der einzelnen Leuchtereignisse erreicht werden kann. Dies kann durch die Nutzung der Intensitätsmesseinrichtung bzw. durch einen später noch erläuterten linearen Betriebsmodus des Photonenzählers bei höheren Strahlungsintensitäten kompensiert werden.
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Die Zählerinformation gibt bevorzugt an, wie viele Röntgen-Photonen innerhalber einer bekannten Zeitdauer in den Szintillator eingefallen sind. Bevorzugt wird die Zählerinformation unter Berücksichtigung eines typischerweise auftretenden Dunkelstroms ermittelt.
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Bei dem erfindungsgemäßen Röntgendetektor werden mithin zwei Informationen, die von der in die Detektionseinheit eingefallenen Röntgenstrahlung abhängen, bereitgestellt, nämlich die Intensitätsinformation und die Zählerinformation. Während die Erfassung der Intensitätsinforation im Wesentlichen der Datenerfassung bei bekannten Röntgendetektoren entspricht, wird durch die Zählerinformation eine Möglichkeit bereitgestellt, auch im Falle einer einfallenden Röntgenstrahlung mit vergleichsweise schwacher Intensität eine hochqualitative Information bezüglich der Intensität der eingefallenen Röntgenstrahlung zu generieren. Besteht die eingefallene Röntgenstrahlung beispielsweise nur aus wenigen Röntgen-Photonen, so ist über die Intensitätsmesseinrichtung hieraus typischerweise kein verwertbares Messsignal ermittelbar, da das Rauschen der Messelektronik das Messsignal vollständig überdeckt. In diesem Fall kann jedoch die Zählerinformation zur Bestimmung der Intensität der eingefallenen Röntgenstrahlung herangezogen werden, da diese zumindest für geringe Intensitäten die Information enthält, wie viele Leuchtereignisse in dem fraglichen Zeitraum aufgetreten sind, wobei diese Anzahl der Anzahl der in diesem Zeitraum eingefallenen Röntgen-Photonen entspricht.
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Bevorzugt ist die auf die von dem Szintillator abgestrahlte Strahlung bezogene Einfallfläche des Photonenzählerelements klein gegenüber der Einfallfläche der Intensitätsmesseinrichtung. Beispielsweise beträgt diese Fläche für die Intensitätsmesseinrichtung 1×1 mm, während die Fläche des Photonenzählerelements 50×50 µm beträgt.
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Bei dem erfindungsgemäßen Röntgendetektor kann vorgesehen sein, dass eine Auswerteeinrichtung des Röntgendetektors dazu eingerichtet ist, anhand der Intensitätsinformation und/oder der Zählerinformation eine die Intensität der eingefallenen Röntgenstrahlung beschreibende Flussinformation zu generieren. Mithin kann jede der Detektionseinheiten bevorzugt mit der Auswerteeinrichtung verbunden sein, wobei jede der Detektionseinheiten die Intensitätsinformation und/oder die Zählerinformation an die Auswerteeinrichtung übermittelt und diese für jede der Detektionseinheiten eine entsprechende Flussinformation generiert. Anhand der Flussinformation kann die Helligkeit des der jeweiligen Detektionseinheit zugeordneten Pixels des Röntgenbildes bestimmt werden. Alternativ kann auch jede der Detektionseinheiten eine separate Auswerteeinrichtung umfassen, in der anhand der Intensitätsinformation und/oder der Zählerinformation die Flussinformation generiert wird, die sodann an eine zentrale Auswerteeinrichtung des Röntgendetektors zur weiteren Verarbeitung gesendet wird. Die Auswerteeinrichtung kann beispielsweise eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), ein Mikrocontroller, eine CPU-Einheit oder ein Field Programmable Gate Array (FPGA) sein oder umfassen.
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Der erfindungsgemäße Röntgendetektor kann in einem ersten Modus betreibbar sein, in dem die Flussinformation ausschließlich anhand der Intensitätsinformation generiert wird. Typischerweise treten bei mittleren bis hohen Intensitäten der einfallenden Röntgenstrahlung keine einzelnen Leuchtereignisse des Szintillators mehr auf, sondern dieser leuchtet aufgrund der vergleichsweise hohen Anzahl der einfallenden Röntgen-Photonen permanent auf. In diesem Fall ist es also nicht möglich, dass der Photonenzähler eine Zählerinformation generiert, die zu der Anzahl der eingestrahlten Röntgen-Photonen korreliert. Somit kann es zweckmäßig sein, wenn zur Generierung der Flussinformation ausschließlich die Intensitätsinformation und gegebenenfalls weitere Betriebsparameter des Röntgendetektors herangezogen werden und die Zählerinformation hierbei außen vor bleibt.
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Ferner ist denkbar, dass der Röntgendetektor in einem zweiten Modus betreibbar ist, in dem die Flussinformation ausschließlich anhand der Zählerinformation generiert wird. Wie bereits weiter oben erläutert reicht die bei einer verhältnismäßig geringen Intensität der einfallenden Röntgenstrahlung von dem Szintillator abgestrahlte Strahlung nicht aus, um ein brauchbares Messsignal durch die Intensitätsmesseinrichtung zu generieren, da dieses im Rauschen der entsprechenden Messelektronik untergeht. In diesem Fall ist aus der Intensitätsinformation häufig kein verlässlicher Wert für die Flussinformation generierbar. In diesem Fall ist es zweckmäßig, zur Generierung der Flussinformation lediglich die Zählerinformation und gegebenenfalls weitere den Betrieb des Röntgendetektors betreffende Parameter zu verwenden und die Intensitätsinformation hierbei außen vor zu lassen.
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Die Auswerteeinrichtung kann dazu eingerichtet sein, eine Intensitätsbedingung und eine Zählbedingung auszuwerten, wobei die Flussinformation bei Erfüllung der Intensitätsbedingung ausschließlich anhand der Intensitätsinformation und bei Erfüllung der Zählbedingung ausschließlich anhand der Zählerinformation generiert wird, wobei die Erfüllung der Intensitätsbedingung und die Erfüllung der Zählbedingung von wenigstens einem die Intensität der einfallenden Röntgenstrahlung betreffenden Messwert, insbesondere von der Intensitätsinformation und/oder der Zählerinformation, abhängt. Wie bereits weiter oben erläutert, ist bei vergleichsweise niedrigen Intensitäten der einfallenden Röntgenstrahlung die Intensitätsinformation ungeeignet, um einen verlässlichen Wert für die Flussinformation zu generieren. Gleichermaßen ist bei vergleichsweise hohen Intensitäten der einfallenden Röntgenstrahlung die Zählerinformation ungeeignet, um einen verlässlichen Wert für die Flussinformation zu bestimmen. Durch eine Auswertung der Intensitätsbedingung bzw. der Zählbedingung wird es ermöglicht, die Generierung der Flussinformation entsprechend nur anhand geeigneter Informationen vorzunehmen.
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Zweckmäßigerweise wird zur Auswertung der Intensitätsbedingung und/oder der Zählbedingung demnach ein die Intensität der einfallenden Röntgenstrahlung betreffender Messwert herangezogen. Der Messwert kann hierbei sensorisch erfasst werden und/oder von einem den Betrieb der Röntgenquelle betreffenden Parameter, beispielsweise der Strahlungsleistung der Röntgenquelle, abhängen.
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Ist mithin die Intensitätsbedingung erfüllt, so ist die Intensität der einfallenden Röntgenstrahlung groß genug, dass ausschließlich anhand der Intensitätsinformation ein verlässlicher Wert für die Flussinformation generiert werden kann. Ist dagegen die Zählbedingung erfüllt, so ist die Intensität der einfallenden Röntgenstrahlung klein genug, womit die Zählerinformation dazu geeignet ist, einen verlässlichen Wert für die Flussinformation zu generieren.
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Besonders bevorzugt ist der die einfallende Röntgenstrahlung betreffende Messwert die Intensitätsinformation oder hängt von der Intensitätsinformation ab. Die Intensitätsinformation betrifft quasi unmittelbar die Leistung der einfallenden Röntgenstrahlung, weshalb diese zur Erfüllung der Intensitätsbedingung bzw. der Zählbedingung einerseits besonders gut geeignet ist und andererseits ohnehin erfasst wird.
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Hierbei ist es auch möglich, dass eine Nichterfüllung der Intensitätsbedingung gleichermaßen die Erfüllung der Zählbedingung bedeutet und umgekehrt.
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Bei dem erfindungsgemäßen Röntgendetektor kann bevorzugt vorgesehen sein, dass die Intensitätsbedingung nur dann erfüllbar oder erfüllt ist, wenn der Messwert größer als ein vorgegebener Mindestwert ist, und/oder dass die Zählbedingung nur dann erfüllbar oder erfüllt ist, wenn der Messwert kleiner als der Mindestwert oder kleiner als ein vorgegebener Höchstwert ist. Hierbei ist der Mindestwert bevorzugt eine Intensität der einfallenden Röntgenstrahlung, die mindestens vorliegen muss, so dass die Intensitätsinformation zur Generierung eines zuverlässigen Werts für die Flussinformation herangezogen werden kann. Der Mindestwert kann somit insbesondere von einem erwarteten Rauschen der Messelektronik abhängen. Analog ist der Höchstwert derjenige Wert für die Intensität der einfallenden Röntgenstrahlung, den diese höchstens aufweisen darf, so dass anhand der Zählerinformation ein brauchbarer Wert für die Flussinformation generiert werden kann. Insbesondere ist denkbar, dass der Mindestwert und der Höchstwert gleich sind, also dass der Mindestwert bzw. der Höchstwert in diesem Fall einen Grenzwert angibt, unter dem die Zählbedingung und über dem die Intensitätsbedingung erfüllt ist.
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Der Mindestwert und/oder der Höchstwert kann fest vorgegeben oder anhand eines, insbesondere sensorisch erfassten, den momentanen Betriebszustand des Röntgendetektors beschreibenden, Betriebsparameters vorgebbar sein. Beispielsweise hängt die Stärke des Rauschens elektronischer Bauteile von der aktuellen Temperatur ab. Mithin kann es zweckmäßig sein, den Mindestwert bzw. den Höchstwert in Abhängigkeit der momentanen Temperatur der Intensitätsmesseinrichtung und/oder des Photonenzählers vorzugeben.
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Bei einem erfindungsgemäßen Röntgendetektor kann vorgesehen sein, dass der Photonenzähler zusätzlich zu dem Zählmodus in einem linearen Betriebsmodus betreibbar ist, wobei der Photonenzähler dazu eingerichtet ist, in dem linearen Betriebsmodus eine weitere Zählerinformation zu generieren, wobei die weitere Zählerinformation proportional zu der Intensität des auf das wenigstens eine Photonenzählerelement eingestrahlten Anteils der von dem Szintillator abgestrahlten Strahlung ist. Im Gegensatz zur Zählerinformation, bei der die Anzahl der Leuchtereignisse relevant ist, betrifft die weitere Zählerinformation, gleichermaßen wie die Intensitätsinformation, die Intensität der in das jeweilige Element eingestrahlten Strahlung, die von dem Szintillator abgestrahlt wurde.
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Der Photonenzähler kann zweckmäßigerweise dann im linearen Betriebsmodus betrieben werden, wenn die Intensität der einfallenden Röntgenstrahlung zu groß ist, als dass einzelne Leuchtereignisse, die von in den Szintillator einfallenden Röntgen-Photonen verursacht werden, einzeln von dem Photonenzähler erfasst werden können. Gleichermaßen ist der Betrieb des Photonenzählers in dem linearen Betriebsmodus dann zweckmäßig, wenn die Intensität der einfallenden Röntgenstrahlung nicht groß genug ist, so dass die Intensitätsmesseinrichtung hieraus ein hochqualitatives Messsignal erfassen kann.
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Die Auswerteeinrichtung kann dazu eingerichtet sein, eine Zwischenbedingung auszuwerten, wobei der Photonenzähler bei Erfüllung der Zwischenbedingung in dem linearen Betriebsmodus betrieben und die Flussinformation anhand der weiteren Zählerinformation generiert wird, wobei die Zwischenbedingung erfüllt ist, wenn der Messwert kleiner als der Höchstwert und größer als der Mindestwert ist, wobei der Mindestwert kleiner als der Höchstwert ist. Der Bereich der Intensität der einfallenden Röntgenstrahlung zwischen dem Mindestwert und dem Höchstwert ist also derjenige Intensitätsbereich, bei dem sowohl die Zählerinformation als auch die Intensitätsinformation nicht oder nicht optimal dazu geeignet ist, einen brauchbaren Wert für die Flussinformation zu ermitteln. Stattdessen wird in diesem Intensitätsbereich der einfallenden Röntgenstrahlung der Photonenzähler bevorzugt in dem linearen Betriebsmodus betrieben und die Flussinformation entsprechend anhand der weiteren Zählerinformation generiert.
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Für den Röntgendetektor kann vorgesehen sein, dass der Photonenzähler mehrere Photonenzählerelemente umfasst, wobei von jedem der Photonenzählerelemente, zumindest wenn der Photonenzähler im Zählmodus betrieben wird, eine jeweilige Elementinformation generiert wird, wobei die Zählerinformation in Abhängigkeit der Elementinformationen generiert wird.
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Als eine Weiterbildung hiervon kann vorgesehen sein, dass die Elementinformationen davon abhängen, ob momentan ein Leuchtereignis auftritt, und/oder dass die Elementinformationen von einer Häufigkeit des Auftretens des Leuchtereignisses abhängen. Hierdurch wird eine Plausibilitätsüberprüfung bezüglich der Zählerinformation ermöglicht.
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Sofern die Elementinformationen davon abhängen, ob momentan ein Leuchtereignis auftritt, kann der Einfall eines Röntgen-Photons in den Szintillator bzw. das Auftreten eines Leuchtereignisses dadurch erfasst werden, dass beispielsweise die Bedingung erfüllt sein muss, dass eine definierte Zahl an Photonenzählerelementen gleichzeitig bzw. innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls das Auftreten des Leuchtereignisses anzeigen. Beispielsweise ist denkbar, dass der Photonenzähler neun Photonenzählerelemente umfasst, wobei das Auftreten eines Leuchtereignisses dann als detektiert gilt, wenn beispielsweise mehr als vier von den neun Photonenzählerelementen dies anzeigen. Fehlerhafte Detektionen von Leuchtereignissen können durch diese Koinzidenzprüfung vermieden werden.
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Sofern die Elementinformationen von einer Häufigkeit des Auftretens des Leuchtereignisses abhängen, können die separaten Elementinformationen verglichen werden, wobei die Elementinformation jeweils die von dem jeweilig zugehörigen Photonenzählerelement detektierte Häufigkeit der Leuchtereignisse angibt. Anhand dieser Werte kann die Zählerinformation generiert werden. Geben beispielsweise sieben von neun Elementinformationen an, dass innerhalb eines gewissen Zeitraums beispielsweise 20 Leuchtereignisse stattgefunden haben, und zwei Elementinformationen geben beispielsweise an, dass 21 Leuchtereignisse stattgefunden haben, so kann davon ausgegangen werden, dass zwei der Photonenzählerelemente während des Zeitraums ein Leuchtereignis fälschlicherweise detektiert haben, weshalb sich hieraus eine Zählerinformation von 20 ergibt. Da die Anzahl der von den jeweiligen Photonenzählerelementen detektierten Häufigkeiten der Leuchtereignisse, also mithin die Elementinformationen, typischerweise jeweils mit einer statistischen Unsicherheit behaftet ist, wird die Zählerinformation jedoch bevorzugt anhand der Elementinformationen unter Berücksichtigung dieser Unsicherheiten generiert. Die statistische Unsicherheit kann typischerweise (insbesondere bei kleinen Werten für die Elementinformationen) mittels einer Poisson-Statistik beschrieben werden. So bedeutet beispielsweise eine Elementinformation von 20, dass von dem jeweiligen Photonenzählerelement 20 Leuchtereignisse detektiert wurden, wobei diese Anzahl statistisch um etwa 4 bis 5 Ereignisse, was der Quadratwurzel aus 20 entspricht, schwanken kann.
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Für den Röntgendetektor kann vorgesehen sein, dass die Photonenzählerelement eines jeweiligen Photonenzählers zueinander beabstandet angeordnet sind. Besonders bevorzugt sind die Photonenzählerelemente über eine Detektorfläche der Intensitätsmesseinrichtung bzw. die Fläche der jeweiligen Detektionseinheit verteilt angeordnet. Intensitätsunterschiede, die nicht von der einfallenden Röntgenstrahlung bzw. von der von dem Szintillator abgestrahlten Strahlung abhängen, sondern beispielsweise auf bauliche Eigenschaften des Röntgendetektors zurückzuführen sind (z. B. die optische Ankopplung des Szintillators), können hierdurch minimiert werden.
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Besonders bevorzugt ist das wenigstens eine Photonenzählerelement von einer Detektorfläche der Intensitätsmesseinrichtung der gleichen Detektionseinheit, insbesondere vollständig, umgeben. Das Photonenzählerelement ist also nicht randseitig an der Detektorfläche der Intensitätsmesseinrichtung angeordnet, sondern befindet sich stattdessen, insbesondere auch bezüglich der in die Intensitätsmesseinrichtung einfallenden Strahlung vom Szintillator, in einem zentralen Bereich.
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Bevorzugt sind die Intensitätsmesseinrichtung und das wenigstens eine Photonenzählerelement auf einem Wafer, insbesondere auf einer Seite des Wafers, ausgebildet. Hierbei können die Intensitätsmesseinrichtung und/oder der Photonenzähler als eine front- und/oder rückseitig beleuchtbare Photodiode ausgebildet sein. Für die Kontaktierung der Intensitätsmesseinrichtung und/oder des Photonenzählerelements kann die dem Fachmann geläufige Silizium-Durchkontaktierung (TSV) verwendet werden.
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Sofern die Intensitätsmesseinrichtung und der Photonenzähler auf einer Seite des Wafers ausgebildet sind, befinden sich die Intensitätsmesseinrichtung und der Photonenzähler bevorzugt zwischen dem Wafer und dem Szintillator. Zudem ist denkbar, dass die Intensitätsmesseinrichtung und der Photonenzähler bzw. das wenigstens eine Photonenzählerelement beidseitig auf dem Wafer ausgebildet sind.
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Besonders bevorzugt ist oder umfasst das wenigstens eine Photonenzählerelement eine Avalanche-Photodiode. Diese auch als Silizium-Photomultiplier (SiPM) bezeichneten Bauteile sind Halbleiterdioden, die sichtbares Licht mittels eines Verstärkungseffekts in ein elektrisches Signal umwandeln können. Hierbei können sogar einzelne optische Photonen detektiert werden. Ferner kann als das wenigstens eine Photonenzählerelement eine schnelle Photodiode mit einer schnellen Auswerteelektronik verwendet werden.
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Für den erfindungsgemäßen Röntgendetektor kann vorgesehen sein, dass der Betrieb des Photonenzählers, insbesondere die Auswahl, ob der Photonenzähler im Zählmodus oder im linearen Betriebsmodus betrieben wird, und/oder ein Messsignal der Avalanche-Photodiode betreffender Verstärkungsfaktor, anhand einer an der Avalanche-Photodiode angelegten Sperrspannung steuerbar und/oder regelbar ist. Die Avalanche-Photodiode weist typischerweise eine Durchbruchsspannung auf. Ist die an der Avalanche-Photodiode angelegte Sperrspannung gleich bzw. minimal größer als die kritische Durchbruchsspannung, so kann bereits ein einzelnes in die Avalanche-Photodiode einfallendes optisches Photon bewirken, dass in der Avalanche-Photodiode freie Ladungsträger erzeugt werden, deren Anzahl lawinenartig ansteigt, wodurch ein nicht linear ansteigender Photostrom auftritt, der durch eine entsprechende elektrische Messsensorik erfassbar ist. Der Einfall eines Photons in die Avalanche-Photodiode und hierüber auch das Auftreten des Leuchtereignisses kann auf diese Art detektiert werden. Befindet sich der Photonenzähler im Zählmodus, so wird die Avalanche-Photodiode zweckmäßigerweise in diesem soeben beschriebenen Modus, der auch als Geiger-Modus bezeichnet wird, betrieben, bei dem die an die Avalanche-Photodiode angelegte Sperrspannung vorzugsweise mindestens so groß ist wie die kritische Durchbruchsspannung der Avalanche-Photodiode.
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Wird der Photonenzähler hingegen im linearen Betriebsmodus betrieben, dann ist die angelegte Sperrspannung zweckmäßigerweise unterhalb der kritischen Durchbruchspannung. Ein in die Avalanche-Photodiode einfallendes optisches Photon bewirkt hierbei, gleichermaßen wie im Geigermodus, zunächst die Erzeugung freier Ladungsträger in der Avalanche-Photodiode.
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Auch diese vervielfältigen sich sodann lawinenartig, wobei diese Lawine, im Gegensatz zum Geiger-Modus, sich von selbst wieder auslöscht. Die Anzahl freier Ladungsträger in der Avalanche-Photodiode und somit das Ausgangssignal der Avalanche-Photodiode hängen mithin im Wesentlichen linear von der Anzahl der in die Avalanche-Photodiode einfallenden optischen Photonen bzw. von der Intensität der von dem Szintillator in die Avalanche-Photodiode eingestrahlten Strahlung ab. Obgleich hier eine Detektion einzelner Leuchtereignisse nicht mehr möglich ist, hängt die weitere Zählerinformation, die während dieses linearen Betriebsmodus erfasst wird, linear von der Intensität bzw. der Anzahl der in die Avalanche-Photodiode eingefallenen optischen Photonen und mithin letztlich linear von der Intensität der eingestrahlten Röntgenstrahlung ab.
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Die Auswerteeinrichtung ist bevorzugt dazu eingerichtet, anhand der Intensitätsinformation auszuwerten, ob die Intensitätsbedingung oder die Zählbedingung oder die Zwischenbedingung erfüllt ist, und in Abhängigkeit hiervon die an der Avalanche-Photodiode anliegende Sperrspannung entsprechend einzustellen.
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Ferner kann mittels der an der Avalanche-Photodiode angelegten Sperrspannung der Verstärkungsfaktor des Photonenstroms beeinflusst und mithin eingestellt werden.
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Die Erfindung betrifft zudem eine medizinische Untersuchungseinrichtung, umfassend einen Röntgendetektor nach einem der vorangehenden Ansprüche. Durch Nutzung des erfindungsgemäßen Röntgendetektors können bei kurzen Belichtungszeiten bzw. geringen Röntgendosen dennoch hochqualitative Röntgenbilddaten erzeugt werden. Die Untersuchungseinrichtung kann z.B. ein einfaches Röntgengerät, ein C-Bogen-Röntgengerät oder ein Computertomograph sein.
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Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines Röntgendetektors, insbesondere für eine medizinische Untersuchungseinrichtung, mit mehreren auf einer Detektionsfläche angeordneten Detektionseinheiten, wobei wenigstens eine der Detektionseinheiten einen Szintillator, eine Intensitätsmesseinrichtung und einen Photonenzähler mit wenigstens einem Photonenzählerelement aufweist, wobei eine in die Detektionseinheit eingefallene Röntgenstrahlung bewirkt, dass der Szintillator eine Strahlung mit einer gegenüber der eingefallenen Röntgenstrahlung unterschiedlichen Wellenlängenverteilung abstrahlt und hierbei jedes der in den Szintillator einfallenden Röntgen-Photonen ein Leuchtereignis des Szintillators verursacht, wobei die abgestrahlte Strahlung zumindest teilweise der Intensitätsmesseinrichtung und dem wenigstens einen Photonenzählerelement zugeführt wird, wobei der Photonenzähler stets oder bei Erfüllung einer Vorbedingung in einem Zählmodus betrieben wird, in dem der Photonenzähler eine Zählerinformation generiert, die von einer Häufigkeit des Auftretens des Leuchtereignisses abhängt, wobei eine die Intensität der eingefallenen Röntgenstrahlung beschreibende Flussinformation in Abhängigkeit der Zählerinformation generiert wird.
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Bevorzugt ist die Vorbedingung dann erfüllt, wenn die weiter oben beschriebene Zählbedingung erfüllt ist. Ist die Vorbedingung nicht erfüllt, kann einer der obig erläuterten anderen Messmodi genutzt werden und somit auch die Flussinformation wie obig erläutert auf andere Weise ermittelt werden.
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Sämtliche Vorteile, Einzelheiten und Merkmale betreffend den oben beschriebenen Röntgendetektor sind sowohl auf die medizinische Untersuchungseinrichtung als auch auf das erfindungsgemäße Verfahren übertragbar.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen und anhand der Figuren. Dabei zeigen schematisch:
- 1 ein Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen medizinischen Untersuchungseinrichtung, die ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Röntgendetektors umfasst,
- 2 eine Detailansicht einer Detektionseinheit des Röntgendetektors der medizinischen Untersuchungseinrichtung aus 1,
- 3 eine aufgebrochene Ansicht auf die Detektionseinheit aus 2, und
- 4 ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen medizinischen Untersuchungseinrichtung 1 mit einem Röntgendetektor 2. Der Röntgendetektor 2 weist mehrere auf einer Detektionsfläche 3 angeordnete Detektionseinheiten 4 auf. Die Untersuchungseinrichtung 1 umfasst ferner eine Strahlungsquelle 5, wobei sich eine zu untersuchende Probe, insbesondere ein Patient 6 bzw. ein Körperteil des Patienten 6 zwischen der Röntgenquelle 5 und dem Röntgendetektor 2 befindet. Die Röntgenquelle 5 generiert Röntgenstrahlung 7, die in Richtung des Patienten 6 bzw. des Röntgendetektor 2 abgestrahlt wird. Die Röntgenstrahlung 7 durchläuft hierbei den Patienten 6 und wird dort, in Abhängigkeit des durchstrahlten Materials unterschiedlich stark absorbiert. Der nicht absorbierte Teil der Röntgenstrahlung 7 fällt in die Detektionseinheiten 4 des Röntgendetektors 2 ein.
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Die Detektionseinheiten 4 sind exemplarisch in einem zeilen- und spaltenartigen Array angeordnet, wobei anhand der Detektionseinheiten 4 ein Röntgenbild, bei dem jedem Pixel eine der Detektionseinheiten 4 zugeordnet werden kann, generiert wird.
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Bei üblichen Röntgendetektoren bzw. Detektionseinheiten tritt das Problem auf, das bei sehr geringen an der jeweiligen Detektionseinheit einlaufenden Röntgenintensitäten ein Grundrauschen der Messelektronik die Messung stark stört. Wie im Folgenden erläutert, wird die Messqualität in dem Röntgendetektor 2 dadurch verbessert, dass jede Detektionseinheit 4 neben einer üblicherweise genutzten Intensitätsmesseinrichtung einen Photonenzähler umfasst, um auch einzelne Röntgen-Photonen detektieren zu können.
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2 zeigt schematisch einen Schnitt durch eine der Detektionseinheiten 4. Die Detektionseinheit 4 umfasst einen Szintillator 9, eine Intensitätsmesseinrichtung 10 und einen Photonenzähler 11, wobei insbesondere die Intensitätsmesseinrichtung 10 und der Photonenzähler 11 lediglich schematisch dargestellt sind. Die Intensitätsmesseinrichtung 10 und der Photonenzähler 11 sind auf einer Seite eines Wafers 17 angeordnet. Die relative Anordnung dieser Komponenten zueinander wird später mit Bezug auf 3 genauer erläutert.
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Ein in den Szintillator 9 einfallendes Röntgen-Photon 12 der in die Detektionseinheit 4 eingefallenen Röntgenstrahlung 8 bewirkt, dass der Szintillator 9 eine Strahlung 13 mit einer gegenüber der in die Detektionseinheit 4 eingefallenen Röntgenstrahlung unterschiedlichen Wellenlängenverteilung abstrahlt. Optische Photonen 14 der von dem Szintillator 9 abgestrahlten Strahlung 13 werden zumindest teilweise der Intensitätsmesseinrichtung 10 und einem Photonenzählerelement 15 des Photonenzählers 11 zugeführt. Wie insbesondere aus 3, die eine Draufsicht auf die in 2 dargestellte Detektionseinheit 4 mit aufgebrochenem Szintillator 9 darstellt, ersichtlich wird, umfasst der Photonenzähler 11 insgesamt neun Photonenzählerelemente 15, die jeweils durch eine Avalanche-Photodiode gebildet sind, wobei hierauf später noch im Detail eingegangen werden wird.
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Fällt das Röntgen-Photon 12 in den Szintillator 9 ein, so bewirkt dies, wie bereits erwähnt, dass der Szintillator 9 optische Photonen 14, deren Intensität und Wellenlängenverteilung von der Intensität und Wellenlänge des eingefallenen Röntgen-Photons 12 abhängt, abstrahlt. Der Szintillator 9 leuchtet mithin kurz auf und es findet ein Leuchtereignis statt. Dadurch, dass die optischen Photonen 14 dem Photonenzähler 11 bzw. den Photonenzählerelementen 15 zugeführt werden, wird anhand der abgestrahlten Strahlung 13 von dem Photonenzähler 11, der hierzu in einem Zählmodus betrieben wird, eine Zählerinformation generiert, die von einer Häufigkeit des Auftretens des Leuchtereignisses abhängt. Die Zählerinformation beschreibt also, wie oft während der Beleuchtungsdauer des Röntgendetektors 2 ein Leuchtereignis des Szintillators 9 stattgefunden hat, also wie oft ein Röntgen-Photon 12 in die Detektion 4 eingefallen ist.
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Dies gilt jedoch nur für den Fall, dass die Intensität der einfallenden Röntgenstrahlung 8 niedrig ist, da anderenfalls die einzelnen Leuchtereignisse des Szintillators 9 stattdessen ein dauerhaftes Leuchten des Szintillators 9 ergeben, weshalb in diesem Fall die Zählerinformation nicht mehr zu der Zahl der einfallenden Röntgen-Photonen korreliert.
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In diesem Fall, also wenn die Intensität der einfallenden Röntgenstrahlung 8 vergleichsweise groß ist, wird anhand der abgestrahlten Strahlung 13 von der Intensitätsmesseinrichtung 10, die eine Photodiode ist, eine Intensitätsinformation generiert, die von einer zeitlich aufintegrierten Strahlungsintensität der eingefallenen Röntgenstrahlung 8 abhängt. Hierbei erfolgt eine Integration vorzugsweise jeweils über ein festes Zeitintervall, womit z.B. durch Division durch das Zeitintervall eine durchschnittliche Strahlungsintensität für das jeweilige Zeitintervall ermittelbar ist.
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Eine Auswerteeinrichtung 16 des Röntgendetektors 2 ist dazu eingerichtet, anhand der Intensitätsinformation und/oder der Zählerinformation eine die Intensität der eingefallenen Röntgenstrahlung 8 beschreibende Flussinformation zu generieren. Die Flussinformation jedes Röntgendetektors 2 wird sodann in einen Helligkeitswert des zu dem jeweiligen Röntgendetektor 2 gehörenden Pixels des zu generierenden Röntgenbildes umgerechnet bzw. eine solche Helligkeit bzw. eine Röntgenabsorption wird unmittelbar als Flussinformation ermittelt.
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In dem Fall dass die Intensität der einfallenden Röntgenstrahlung 8 vergleichsweise gering ist, fallen typischerweise nur einzelne Röntgen-Photonen 12 in den Szintillator 9 ein, wodurch diskrete Leuchtereignisse generiert werden. Die Intensitätsinformation ist in diesem Fall typischerweise durch ein Rauschen der Messelektronik dominiert und somit wenig geeignet, eine qualitativ hochwertige Flussinformation zu ermitteln.
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In diesem Fall kann jedoch stattdessen die Zählerinformation, die beschreibt, wie häufig ein Leuchtereignis während der Belichtungszeit stattgefunden hat und mithin wie viele Röntgen-Photonen 12 in den Szintillator 9 bzw. die Detektionseinheit 4 eingefallen sind, ausgewertet werden.
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Ist die Intensität der in die Detektionseinheit 4 einfallenden Röntgenstrahlung 8 dagegen vergleichsweise groß, dann stellt aufgrund dessen, dass der Szintillator 9 andauernd optische Photonen 14 absendet und mithin einzelne Leuchtereignisse nicht mehr durch den Photonenzähler auflösbar sind, die Zählerinformation kein gutes Maß für die Flussinformation dar, die daher in diesem Fall lediglich anhand der Intensitätsinformation generiert wird.
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Bei der erfindungsgemäßen medizinischen Untersuchungseinrichtung 1 bzw. dem erfindungsgemäßen Röntgendetektor 2 ist es mithin möglich, die Flussinformation über eine große Bandbreite von Röntgenintensitäten mit guter Qualität zu ermitteln und mithin eine gute Bildqualität des zu erzeugenden Röntgenbildes zu erzielen. Somit ist gewährleistet, dass auch bei vergleichsweise kurzen Belichtungszeiten bzw. hoher Absorption der Röntgenstrahlung 7 in den betroffenen Bildbereichen des zu erzeugenden Röntgenbildes eine ausreichende Bildqualität gewährleistet ist, insbesondere ohne dass hierfür eine vergleichsweise hohe Strahlungsbelastung für den Patienten 6 nötig ist.
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Der Photonenzähler 11 bzw. die Photonenzählerelemente 15 sind zusätzlich zu dem Zählmodus in einem linearen Betriebsmodus betreibbar. In dem linearen Betriebsmodus ist vorgesehen, dass der Photonenzähler 11 anhand der von dem Szintillator 9 abgestrahlten Strahlung 13 eine weitere Zählerinformation generiert, die proportional zu der Intensität des in den Photonenzähler 11 eingestrahlten Anteils der abgestrahlten Strahlung 13 ist. Details hierzu werden später im Rahmen der Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens näher erläutert.
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4 zeigt ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens, das anhand der in den 1 bis 3 dargestellten medizinischen Untersuchungseinrichtung 1 bzw. der zugehörigen Detektionseinheit 4 erläutert wird.
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In einem Schritt S1 des Verfahrens sendet die Röntgenquelle 5 die Röntgenstrahlung 7, die den Patienten 6 durchläuft und hierbei materialabhängig absorbiert wird und anschließend in den Röntgendetektor 2 einfällt.
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In Schritt S2 fällt die Röntgenstrahlung 8 in die Detektionseinheiten 4 bzw. in den jeweils zugehörigen Szintillator 9 ein.
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In Schritt S3 absorbiert der Szintillator 9 die einfallende Röntgenstrahlung 8 und emittiert optische Strahlung 13 bzw. optische Photonen 14, deren Intensität und Wellenlängenbereich von der Intensität und dem Wellenlängenbereich der einfallenden Röntgenstrahlung 8 abhängen. Der Wellenlängenbereich der optischen Strahlung 13 ist hierbei in dem für die Intensitätsmesseinrichtung 10 und den Photonenzähler 11 detektierbaren Wellenlängenbereich.
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Für den Fall, dass die in den Szintillator 9 einfallende Röntgenstrahlung 8 eine vergleichsweise niedrige Intensität aufweist, fallen in den Szintillator 9 nur vereinzelt Röntgen-Photonen 12 der Röntgenstrahlung 8 ein. Jedes der einzelnen Röntgen-Photonen 12 bewirkt, dass der Szintillator 9 kurz aufleuchtet oder, mit anderen Worten, das ein Leuchtereignis eintritt. Ist hingegen die Intensität der in den Szintillator 9 einfallenden Röntgenstrahlung 8 vergleichsweise hoch, so fallen hierbei ständig eine Vielzahl von Röntgen-Photonen 12 in den Szintillator 9, wodurch statt einzelnen Leuchtereignissen ein permanentes Leuchten des Szintillators 9 bewirkt wird.
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In Schritt S4 fällt die von dem Szintillator 9 abgestrahlte Strahlung teilweise in die Intensitätsmesseinrichtung 10 und teilweise in den Photonenzähler 11 bzw. die Photonenzählerelemente 15 ein.
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In Schritt S5 wird ein Messwert erfasst. Der Messwert ist hierbei eine Intensitätsinformation, die von der Intensitätsmesseinrichtung 10 anhand der abgestrahlten Strahlung 13 generiert wird.
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In Schritt S6 wertet die Auswerteeinrichtung 16 eine Intensitätsbedingung, eine Zählbedingung und eine Zwischenbedingung aus, wobei nur eine dieser drei Bedingungen erfüllt sein kann. In Abhängigkeit davon, welche der Bedingungen erfüllt ist, wird der Röntgendetektor 2 in einem unterschiedlichen Betriebsmodus betrieben.
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Die Erfüllung der Intensitätsbedingung, der Zählbedingung und der Zwischenbedingung hängt hierbei von der Intensitätsinformation ab. Die Zählbedingung ist hierbei dann erfüllt, wenn die Intensitätsinformation kleiner als ein vorgegebener Höchstwert ist. Mit anderen Worten ist die Zählbedingung also dann erfüllt, wenn die Intensität der einfallenden Röntgenstrahlung 8 vergleichsweise gering ist. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn die Intensität der einfallenden Röntgenstrahlung 13 derart gering ist, dass von der Intensitätsmesseinrichtung 10 kein signifikantes Messsignal erfasst werden kann.
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In diesem Betriebsmodus des Röntgendetektors 2 wird in Schritt S7 eine an den als Avalanche-Photodioden ausgebildeten Photonenzählerelementen 15 angelegte Sperrspannung von der Auswerteeinrichtung 16 derart eingestellt, dass diese größer als eine Durchbruchspannung der jeweiligen Avalanche-Photodioden ist. In diesem Modus bewirkt also bereits ein einziges optisches Photon 14, dass in das Photonenzählerelement 15 bzw. die Avalanche-Photodiode einfällt, dass freie Ladungsträger erzeugt werden, die Anzahl lawinenartig ansteigt und mithin ein elektrisches Signal messbar ist. Wie oft dies während der Bestrahlungsdauer erfolgt ist, zeigt also an, wie oft ein Röntgen-Photon in den Szintillator 9 eingefallen ist. Die Erfassung dieser Häufigkeit bzw. die zugehörige Generierung der Zählerinformation erfolgt im Schritt S8.
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Für Koinzidenzzwecke sind die neun Photonenzählerelemente 15, wie in 3 dargestellt ist, gleichmäßig über eine Detektorfläche 18 der Intensitätsmesseinrichtung 10 verteilt und von dieser jeweils vollständig umgeben. Die Zählerinformation wird mithin aus Elementinformationen generiert, wobei jede der Elementinformationen zu einem Photonenzählerelement 15 zuordenbar ist. Dadurch, dass die Photonenzählerelemente 15 zueinander beabstandet angeordnet sind, wird hierdurch zudem erreicht, dass Intensitätsunterschiede, die nicht von der einfallenden Röntgenstrahlung 8 sondern beispielsweise von baulichen Gegebenheiten der Detektionseinheit 4 abhängen, minimiert werden.
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In Schritt S9 wird anhand der Zählerinformation die Flussinformation generiert. Die Flussinformation wird sodann in dem Schritt S14 des Verfahrens weiterverarbeitet bzw. zur Generierung des Röntgenbildes genutzt.
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Ergibt die Auswertung im Schritt S6 des Verfahrens, dass die Intensitätsbedingung erfüllt ist, was dann der Fall ist, wenn die Intensitätsinformation größer als ein vorgegebener Mindestwert ist, dann wird in dem zweiten Betriebsmodus des Röntgendetektors 2 die Flussinformation lediglich anhand der bereits in Schritt S5 erfassten Intensitätsinformation generiert (Schritt S10). Da hier der Szintillator 9 keine voneinander separierbaren Leuchtereignisse erzeugt, sondern stattdessen kontinuierlich aufleuchtet, korreliert die Zählerinformation nicht mit der Flussinformation. Auch in diesem Betriebsmodus des Röntgendetektors 2 wird abschließend im Schritt S14 die Flussinformation zur Generierung des Röntgenbildes ausgegeben bzw. weiterverarbeitet.
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Ergibt im Schritt S6 die Auswertung, dass die Zwischenbedingung erfüllt ist, was der Fall ist, wenn die Intensitätsinformation kleiner als der Mindestwert und größer als der Höchstwert ist, dann wird in Schritt S11 die an der Avalanche-Photodiode angelegte Sperrspannung derart eingestellt, dass diese unterhalb der kritischen Durchbruchsspannung der jeweiligen Avalanche-Photodiode liegt. In diesem Fall bewirkt ein einfallendes optisches Photon 14 in das Photonenzählerelement 15 bzw. die Avalanche-Photodiode, dass freie Ladungsträger erzeugt werden, die ebenfalls lawinenartig weitere freie Ladungsträger erzeugen, wobei die Lawine letztendlich allerdings, im Gegensatz zu dem Fall, dass die Sperrspannung größer als die kritische Durchbruchspannung ist, selbstständig zum Erliegen kommt. Die Anzahl der freien Ladungsträger in der Avalanche-Photodiode hängt mithin linear von der Anzahl der einfallenden optischen Photonen 14 ab. Das an der Avalanche-Photodiode detektierbare elektrische Signal ist mithin proportional zu der Intensität der von dem Szintillator 9 abgestrahlten optischen Strahlung 13 und mithin zu der Intensität der eingefallenen Röntgenstrahlung 8.
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Im Schritt S12 erfolgt die Erfassung der weiteren Zählerinformation, die entsprechend proportional zu der Intensität des auf das jeweilige Photonenzählerelement 15 eingefallenen Anteils der von dem Szintillator 9 abgestrahlten Strahlung 13 ist.
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Im Schritt S13 wird die Flussinformation anhand der weiteren Zählerinformation sowie gegebenenfalls anhand der Intensitätsinformation (sofern die Intensität der einfallenden Röntgenstrahlung 8 groß genug ist, um ein detektierbares Signal an den der Intensitätsmesseinrichtung 10 zu erzeugen) generiert.
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Auch in diesem Betriebsmodus des Röntgendetektors 2 wird schließlich die Flussinformation im Schritt S14 zur weiteren Verarbeitung ausgegeben.
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Der in Schritt S6 genutzte Mindestwert bzw. Höchstwert ist hierbei jeweils ein fest vorgegebener Zahlenwert. Gleicherma-ßen ist denkbar, dass der Mindestwert und/oder der Höchstwert beispielsweise anhand eines sensorisch erfassten, den momentanen Betriebszustand des Röntgendetektors 2 beschreibenden Betriebsparameters vorgegeben werden. Der in diesem Zusammenhang relevante Betriebsparameter kann beispielsweise die aktuelle Umgebungstemperatur, von der das Rauschen der beteiligten Bauteile typischerweise abhängt, sein.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben 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.
