DE102022200749A1 - Detektoranordnung für einen Röntgendetektor eines Computertomographen, Computertomograph und Verfahren zum Betreiben eines Computertomographen - Google Patents

Detektoranordnung für einen Röntgendetektor eines Computertomographen, Computertomograph und Verfahren zum Betreiben eines Computertomographen Download PDF

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Daniel Weiss
Wolfgang Kimmig
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Detektoranordnung (1) für einen Röntgendetektor eines Computertomographen, umfassend eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten Gruppen (2) von Detektormodulen (3), wobei jedes Detektormodul (3) eine aktive Detektorfläche (4) und eine an maximal zwei gegenüberliegenden Seiten neben der aktiven Detektorfläche (4) angeordnete Ausleseelektronik (5) umfasst, wobei die Detektormodule (3) innerhalb einer Gruppe (2) benachbart zueinander derart angeordnet sind, dass die aktiven Detektorflächen (4) eine zusammengesetzte aktive Detektorfläche (6) mit einem Aspektverhältnis n:1 einer Länge (L) zu einer Breite (B) mit n >1 ausbilden und die jeweiligen Ausleseelektroniken (5) der Detektormodule (3) sich benachbart zueinander an mindestens einer Längsseite der zusammengesetzten aktiven Detektorfläche (6) neben der zusammengesetzten aktiven Detektorfläche (6) erstrecken, wobei jede Gruppe (2) mindestens eine Abschirmung (7) aufweist, die im Bereich der Ausleseelektroniken (5) angeordnet ist, und wobei die Gruppen (2) an Längsseiten nebeneinander angeordnet sind. Ferner betrifft die Erfindung einen Computertomographen und ein Verfahren zum Betreiben eines Computertomographen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Detektoranordnung für einen Röntgendetektor eines Computertomographen, einen Computertomograph und ein Verfahren zum Betreiben eines Computertomographen.
  • Direkt konvertierende Detektoren, wie beispielsweise Photonenzähler, bieten viele Vorteile gegenüber klassischen szintillationsbasierten Detektoren, wie beispielsweise eine Energiediskriminierung, einen 100 %-tigen Füllfaktor, ein vernachlässigbares Ausleserauschen und sehr große Bildaufnahmeraten. Ein Nachteil ist jedoch, dass solche Detektoren bisher nicht in für eine industrielle Anwendung geeigneten Größen zur Verfügung stehen, sondern nur als relativ kleine Chips mit Größen von nur wenigen Zentimetern. Dies ist vor allem der Tatsache geschuldet, dass direkt konvertierende Detektoren vom Funktionsprinzip her derart konstruiert sind, dass jedes Detektorelement eine eigene Elektronik umfasst, die seitlich kontaktiert werden muss. Derzeit werden Detektoren entwickelt, bei denen die Elektronik hinter die Detektorelemente verlegt wird, um eine seitliche Anordnung zu vermeiden. Dies ist jedoch mit erheblichem technischen Mehraufwand und höheren Kosten verbunden. Außerdem wird hierdurch eine Abschirmung der Elektronik gegenüber der ionisierenden Röntgenstrahlung erschwert, was sich negativ auf eine Lebensdauer der Detektoren auswirken kann.
  • Aus der US 11 016 042 B2 sind Systeme und Verfahren zur zerstörungsfreien Prüfung mittels Computertomographie bekannt. Ein System kann eine stationäre Strahlungsquelle, einen Tisch und mehrere stationäre Strahlungsdetektoren umfassen. Die Quelle kann konfiguriert sein, um von einem Brennpunkt einen Strahl durchdringender Strahlung mit einer dreidimensionalen Geometrie zu emittieren und den Strahl in einem auf ein Ziel einfallenden Weg zu lenken. Die stationäre Strahlungsquelle kann in Bezug auf die mehreren stationären Strahlungsdetektoren und den Tisch so positioniert werden, dass zwischen dem Brennpunkt und den jeweiligen Erfassungsflächen der mehreren Strahlungsdetektoren eine erste Vielzahl von Strahlensegmentwegen definiert ist und mindestens ein zweiter Strahlensegmentpfad zwischen dem Brennpunkt und einer vorbestimmten Lücke definiert ist.
  • Aus der EP 3 208 607 A1 ist ein spiralförmiger CT-Scanner zum Abbilden eines Objekts bekannt. Der spiralförmige CT-Scanner umfasst einen Röntgenstrahler, der konfiguriert ist, um Röntgenstrahlen in Richtung des Objekts zu emittieren, und ein Detektorarray, das gegenüber dem Röntgenstrahler positioniert ist, wobei das Detektorarray eine Vielzahl von diskreten Detektorblöcken umfasst, die in einem zweidimensionalen Raster angeordnet sind. Jeder Detektorblock umfasst eine Vielzahl von Pixeln, wobei mindestens eine erste Lücke zwischen benachbarten Detektorblöcken in einer ersten Richtung definiert ist und wobei mindestens eine zweite Lücke zwischen benachbarten Detektorblöcken in einer zweiten Richtung definiert ist. Der spiralförmige CT-Scanner umfasst ferner eine Verarbeitungsvorrichtung, die kommunikativ mit dem Detektorarray gekoppelt ist, wobei die Verarbeitungsvorrichtung konfiguriert ist, um ein Bild des Objekts basierend auf Bilddaten zu rekonstruieren, die unter Verwendung des Detektorarrays erfasst wurden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen größeren direkt konvertierenden Detektor zu schaffen, der kostengünstig bereitgestellt werden kann. Ferner sollen ein hiermit ausgestatteter Computertomograph und ein zugehöriges Verfahren zur Verfügung gestellt werden.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Detektoranordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, einen Computertomographen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Es ist einer der Grundgedanken der Erfindung, eine Detektoranordnung aus einer Vielzahl von einzelnen, insbesondere direkt konvertierenden, Detektormodulen zu schaffen. Jedes der Detektormodule umfasst eine aktive Detektorfläche und eine an maximal zwei gegenüberliegenden Seiten neben der aktiven Detektorfläche angeordnete Ausleseelektronik. Die Detektormodule werden in Gruppen angeordnet. Die Detektormodule sind innerhalb einer Gruppe benachbart zueinander derart angeordnet, dass die aktiven Detektorflächen eine zusammengesetzte aktive Detektorfläche mit einem Aspektverhältnis n:1 einer Länge zu einer Breite mit n > 1 ausbilden und die jeweiligen Ausleseelektroniken der Detektormodule sich benachbart zueinander an mindestens einer Längsseite der zusammengesetzten aktiven Detektorfläche neben der zusammengesetzten aktiven Detektorfläche erstrecken. Die zusammengesetzte aktive Detektorfläche ist insbesondere ununterbrochen ausgebildet, das heißt, zwischen den aktiven Detektorflächen der innerhalb der Gruppe benachbart angeordneten Detektormodule sind keine Zwischenräume vorhanden, sodass die aktiven Detektorflächen insbesondere direkt aneinander angrenzen. Jede Gruppe weist zum Schutz gegen ionisierende Strahlung mindestens eine Abschirmung (z.B. aus Blei oder Wolfram) auf, die im Bereich der Ausleseelektroniken angeordnet ist. Die Gruppen sind an jeweiligen Längsseiten nebeneinander angeordnet. Hierdurch kann mit kostengünstigen (kleinen) Detektormodulen ein im Prinzip beliebig großer Röntgendetektor geschaffen werden. In Längsrichtung wird hierzu innerhalb einer Gruppe eine gewünschte Anzahl von Detektormodulen aneinander angeordnet. Eine Breite der Detektoranordnung kann hingegen durch eine Anzahl von solchen Gruppen festgelegt werden. Die Detektoranordnung kann dann als Röntgendetektor in einem Computertomographen eingesetzt werden. Die Detektoranordnung erlaubt es ferner, auch kleine Objekte in großer Auflösung zu vermessen.
  • Insbesondere wird eine Detektoranordnung für einen Röntgendetektor eines Computertomographen geschaffen, umfassend eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten Gruppen von Detektormodulen, wobei jedes Detektormodul eine aktive Detektorfläche und eine an maximal zwei gegenüberliegenden Seiten neben der aktiven Detektorfläche angeordnete Ausleseelektronik umfasst, wobei die Detektormodule innerhalb einer Gruppe benachbart zueinander derart angeordnet sind, dass die aktiven Detektorflächen eine zusammengesetzte aktive Detektorfläche mit einem Aspektverhältnis n:1 einer Länge zu einer Breite mit n > 1 ausbilden und die jeweiligen Ausleseelektroniken der Detektormodule sich benachbart zueinander an mindestens einer Längsseite der zusammengesetzten aktiven Detektorfläche neben der zusammengesetzten aktiven Detektorfläche erstrecken, wobei jede Gruppe mindestens eine Abschirmung aufweist, die im Bereich der Ausleseelektroniken angeordnet ist, und wobei die Gruppen an Längsseiten nebeneinander angeordnet sind.
  • Ferner wird insbesondere ein Computertomograph geschaffen, umfassend mindestens eine Detektoranordnung gemäß einer der beschriebenen Ausführungsformen. Im Computertomographen wird die mindestens eine Detektoranordnung als Röntgendetektor verwendet. Der Computertomograph ist insbesondere ein Computertomograph aus der industriellen Messtechnik, der beispielsweise zum Erfassen und Überprüfen von Werkstücken eingesetzt wird.
  • Weiter wird insbesondere ein Verfahren zum Betreiben eines Computertomographen zur Verfügung gestellt, wobei Durchstrahlungsbilder mittels mindestens einer Detektoranordnung gemäß einer der beschriebenen Ausführungsformen erfasst werden.
  • Ein Detektormodul ist insbesondere ein direkt konvertierendes Detektormodul. Hierbei können sowohl Photonenzähler als auch integrierende Detektoren verwendet werden. Ein Detektormodul darf hierbei eine maximal an zwei gegenüberliegenden Seiten einer aktiven Detektorfläche angeordnete Ausleseelektronik aufweisen, damit die Detektormodule an den anderen Seiten beliebig oft aneinander angeordnet werden können.
  • Als Detektormodule können beispielsweise die folgenden Produkte verwendet werden:
    Name Bildelementgröße Größe eines Chips (aktive Detektorfläche) Hersteller
    Medipix 55 µm 14,8 × 14,8 mm2 CERN
    XC-Thor 100 µm 25,6 × 25,6 mm2 Direct Conversion
    Eiger 75 µm 19.2 × 19.2 mm2 Dectris / PSI
  • Die Detektormodule werden hierbei in der Detektoranordnung stets in ungehauster Form, das heißt, ohne ein Gehäuse, verwendet. Die Detektoranordnung selbst kann hingegen ein Gehäuse aufweisen.
  • Für das Aspektverhältnis n:1 gilt insbesondere, dass n eine positive reelle Zahl ist. Bei quadratischen aktiven Detektorflächen der Detektormodule ist n insbesondere eine natürliche Zahl (mit n > 1). Insbesondere ist vorgesehen, dass das Aspektverhältnis n:1 aus Länge zu Breite n >= 3 beträgt. Dies ist besonders vorteilhaft, weil eine aktive Detektorfläche ohne Zwischenräume in Längsrichtung auf einfache Weise vergrößert werden kann.
  • Die Abschirmung kann auf eine verwendete Photonenenergie der Röntgenstrahlung angepasst sein bzw. angepasst werden (z.B. >225 keV oder auch >1 MeV). Hierzu wird ein geeigneter Werkstoff (z.B. Blei oder Wolfram) und eine geeignete Dicke des Werkstoffes gewählt.
  • Eine Rekonstruktion eines Objektvolumens basierend auf Durchstrahlungsbildern, die mittels der (mindestens einen) Detektoranordnung des Computertomographen erfasst wurden, kann wie in US 11 016 042 B2 mittels iterativer Rekonstruktion erfolgen, welche es erlaubt, zusätzliche Regularisierungen zur Kompensation von eventuell fehlender Information (z.B. nicht erfüllte Tuy-Smith-Bedingung) einfließen zu lassen. Es ist jedoch auch eine direkte Rekonstruktion möglich (z.B. mittels Zentralschnitt-Theorem bzw. Fourier-Schnitt-Theorem und einer geeigneten Interpolation).
  • In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass jedes Detektormodul nur an einer Seite neben der aktiven Detektorfläche eine Ausleseelektronik umfasst. Hierdurch stehen drei freie Seiten der aktiven Detektorfläche zur Verfügung, an die jeweils aktive Detektorflächen von anderen Detektormodulen angeordnet werden können. Insbesondere ermöglicht es diese Ausführungsform, Anordnungen von n × 2 Detektormodulen, das heißt, einer Doppelreihe aus nebeneinander angeordneten aktiven Detektorflächen der einzelnen Detektormodule, zu realisieren.
  • In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine Breite der abgeschirmten Ausleseelektronik maximal so groß ist wie eine Breite der aktiven Detektorfläche. Diese Bedingung soll insbesondere innerhalb von den einzelnen Gruppen erfüllt sein. Hierdurch ist es möglich, einen auf die Detektoranordnung abgebildeten Bereich eines Objekts nach nur einer Drehung ohne ein Verschieben des Detektors und/oder des Objektes vollständig zu rekonstruieren. Insbesondere ist hierdurch das Zentralschnitt-Theorem (Fourier-Schnitt-Theorem) bei Verwendung eines zweidimensionalen fächerförmigen Röntgenstrahls oder eines dreidimensionalen konischen Röntgenstrahles erfüllt.
  • In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine Platine, auf der die jeweilige Ausleseelektronik angeordnet ist, gegenüber der jeweiligen aktiven Detektorfläche abgewinkelt ist, sodass eine effektive Breite der jeweiligen Ausleseelektronik reduziert ist. Hierdurch kann eine aktive Detektorfläche der Detektoranordnung im Verhältnis zu den jeweils ungenutzten Bereichen, in denen die Ausleseelektroniken und die Abschirmung angeordnet sind, vergrößert werden. Die Platine ist insbesondere hinter eine Ebene der aktiven Detektorfläche abgewinkelt, wobei ein Winkel zwischen der Ebene der aktiven Detektorfläche und der Platine zwischen 0 und 90° betragen kann. Beispielsweise kann der Winkel 45° sein. Zu beachten ist jedoch in jedem Fall, dass die abgewinkelte Platine weiterhin von der Abschirmung gegen die ionisierende Röntgenstrahlung geschützt werden kann.
  • In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine Anzahl n der Gruppen mit dem Aspektverhältnis n:1 korrespondiert. Hierbei ist insbesondere vorgesehen, dass n eine natürliche Zahl ist. Hierdurch können insbesondere großflächige Detektoranordnungen geschaffen werden, die eine quadratische Form aufweisen bzw. eine in Bezug auf Breite und Länge gleiche Bildelementanzahl aufweisen.
  • In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Detektormodule photonenzählende Detektormodule sind. Hierdurch kann eine Energiediskriminierung der auftreffenden Röntgenphotonen erfolgen, welche bei einer Rekonstruktion berücksichtigt werden kann und zusätzliche Informationen über einen inneren Aufbau eines Objektes liefert.
  • In einer Ausführungsform des Computertomographen ist vorgesehen, dass eine Längserstreckungsrichtung der zusammengesetzten aktiven Detektorflächen der mindestens einen Detektoranordnung parallel zu einer Drehachse eines Drehtisches des Computertomographen angeordnet ist. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass ein Bereich eines Objektes mit nur einer Umdrehung vollständig rekonstruiert werden kann, ohne dass die Detektoranordnung relativ zum Objekt in Richtung der nebeneinander angeordneten Gruppen bewegt werden muss.
  • In einer Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass mindestens zwei einzelne Durchstrahlungsbilder von einem Objekt mittels der mindestens einen Detektoranordnung erfasst werden, wobei zwischen dem Erfassen der mindestens zwei einzelnen Durchstrahlungsbilder eine Relativposition zwischen der mindestens einen Detektoranordnung und dem Objekt entlang einer Richtung, in der die Gruppen der Detektoranordnung nebeneinander angeordnet sind, geändert wird, wobei ein vollständiges Durchstrahlungsbild aus den mindestens zwei einzelnen Durchstrahlungsbildern erzeugt und bereitgestellt wird. Dies kann insbesondere beim Erfassen von (vollständigen) Übersichts-Durchstrahlungsbildern (z.B. nur bei Drehwinkeln von 0° und 90°) am Anfang einer Messung erfolgen, um dann ausgehend hiervon einen Bereich in einem Objekt festzulegen, der vermessen und rekonstruiert werden soll.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Hierbei zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Detektoranordnung für einen Röntgendetektor eines Computertomographen in einer Seitenansicht;
    • 2 eine schematische Darstellung der Ausführungsform der Detektoranordnung für einen Röntgendetektor eines Computertomographen in einer Draufsicht;
    • 3 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Detektoranordnung in einer Seitenansicht;
    • 4 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Detektoranordnung in einer Draufsicht;
    • 5 eine vereinfachte schematische Darstellung einer Ausführungsform des Computertomographen.
  • Die 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Detektoranordnung 1 für einen Röntgendetektor eines Computertomographen in einer Seitenansicht. Die 2 zeigt die gleiche Ausführungsform in einer Draufsicht. Die Detektoranordnung 1 umfasst eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten Gruppen 2 von Detektormodulen 3. Zur besseren Darstellung sind in den 1 und 2 nur zwei der Gruppen 2 gezeigt.
  • Jede Gruppe 2 umfasst mehrere Detektormodule 3. Jedes Detektormodul 3 umfasst eine aktive Detektorfläche 4 und eine an maximal zwei gegenüberliegenden Seiten neben der aktiven Detektorfläche 4 angeordnete Ausleseelektronik 5. Im dargestellten Ausführungsbeispiel umfassen die Detektormodule 3 jeweils an nur einer Seite eine Ausleseelektronik 5.
  • Die Detektormodule 3 sind innerhalb einer Gruppe 2 benachbart zueinander derart angeordnet, dass die aktiven Detektorflächen 3 eine zusammengesetzte aktive Detektorfläche 6 (2) mit einem Aspektverhältnis n:1 einer Länge L zu einer Breite B mit n >1 ausbilden und die jeweiligen Ausleseelektroniken 5 der Detektormodule 3 sich benachbart zueinander an mindestens einer Längsseite der zusammengesetzten aktiven Detektorfläche 6 neben der zusammengesetzten aktiven Detektorfläche 6 erstrecken.
  • Jede Gruppe 2 weist mindestens eine Abschirmung 7 auf, beispielsweise aus Blei oder Wolfram, die im Bereich der Ausleseelektroniken 5 angeordnet ist, und die die jeweiligen Ausleseelektroniken 5 gegen eine einfallende ionisierende Röntgenstrahlung 8 schützt. Die Ausleseelektronik 5 ist insbesondere auf einer Seite an den oder oberhalb der Ausleseelektroniken 5 angeordnet, aus der die Röntgenstrahlung 8 einfällt bzw. mittels der Detektoranordnung 1 erfasst werden soll. Die Abschirmung 7 ist beispielsweise an einer Platine der Ausleseelektronik 5 befestigt und überspannt die Ausleseelektronik 5, wobei zumindest eine der Röntgenstrahlung 8 zugewandte Seite der Ausleseelektronik 5 vollflächig von der Abschirmung 7 abgedeckt ist.
  • Die Gruppen 2 von Detektormodulen 3 sind an Längsseiten nebeneinander angeordnet. Hierdurch wird eine alternierende Anordnung von zusammengesetzten aktiven Detektorflächen 6 und abgeschirmten Ausleseelektroniken 5 geschaffen.
  • Insgesamt kann eine kumulierte aktive Detektorfläche mittels der offenbarten Detektoranordnung 1 in Bezug auf eine Gesamtlänge und eine Gesamtbreite beliebig vergrößert werden. Ferner können auf ein bestimmtes Anwendungsszenario abgestimmte bzw. maßgeschneiderte Detektoranordnungen 1 realisiert werden. Hierbei können kostengünstige direkt konvertierende Detektormodule 3 mit kleinen aktiven Detektorflächen 3 zum Einsatz kommen. Insgesamt können hierdurch große und dennoch kostengünstige bzw. kostenoptimale Röntgendetektoren für die Computertomographie bereitgestellt werden.
  • Die dargestellte Ausführungsform weist ein Aspektverhältnis innerhalb der Gruppen 2 von 4:1 auf, das heißt, eine Länge L der zusammengesetzten aktiven Detektorfläche 6 ist viermal so groß wie eine Breite B.
  • Es ist insbesondere vorgesehen, dass eine Breite 9 der abgeschirmten Ausleseelektronik 5 maximal so groß ist wie eine Breite B der aktiven Detektorfläche 4. Vorzugsweise ist die Breite 9 der abgeschirmten Ausleseelektronik 5 kleiner als eine Breite B der aktiven Detektorfläche 4, sodass ein Verhältnis der aktiven Detektorfläche 4 zu einer von der Ausleseelektronik 5 eingenommenen Fläche vergrößert werden kann.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die Detektormodule 3 photonenzählende Detektormodule sind. Beispielsweise können die in der allgemeinen Beschreibung in der Tabelle aufgelisteten Detektormodule in gegebenenfalls durch einen Hersteller angepasster Form verwendet werden.
  • Die 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausschnitts einer Ausführungsform der Detektoranordnung. Die Ausführungsform ist grundsätzlich wie die in den 1 und 2 gezeigte Ausführungsform ausgebildet, gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Merkmale und Begriffe. Bei der Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine Platine 10, auf der die jeweilige Ausleseelektronik 5 angeordnet ist, gegenüber der jeweiligen aktiven Detektorfläche 4 abgewinkelt ist, sodass eine effektive Breite 9 der jeweiligen Ausleseelektronik 5 reduziert ist. In der gezeigten Ausführungsform beträgt ein Winkel α zwischen einer Ebene der aktiven Detektorfläche 4 und der Platine 10 etwa 45°. Grundsätzlich können jedoch auch kleinere oder größere Winkel α zwischen 0 und 90° vorgesehen sein. Auch bei dieser Ausführungsform ist die Ausleseelektronik 5 vollständig durch die Abschirmung 7 geschützt.
  • Die 4 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Detektoranordnung 1. Die Ausführungsform ist grundsätzlich wie die in den 1 und 2 gezeigte Ausführungsform ausgebildet, gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Merkmale und Begriffe. Es ist bei dieser Ausführungsform vorgesehen, dass eine Anzahl n der Gruppen mit dem Aspektverhältnis n:1 korrespondiert. Das Aspektverhältnis beträgt in der gezeigten Ausführungsform 8:1, wobei eine Anzahl von Bildelementen (z.B. mit einer Größe von 100 µm) dasselbe Verhältnis aufweist (z.B. 1024 zu 128 Bildelementen). Die Detektoranordnung 1 weist daher acht nebeneinander angeordnete Gruppen 2 von Detektormodulen mit jeweils einer zusammengesetzten aktiven Detektorfläche 6 und einer Abschirmung 7 auf (nur eine Gruppe 2 ist mit diesen Bezugszeichen versehen). Insbesondere wechseln sich die zusammengesetzten aktiven Detektorflächen 6 und die Abschirmungen 7 alternierend ab. Eine Gesamtzahl von Bildelementen ist hierbei beispielsweise 1024x1024.
  • Werden beispielsweise Detektormodule mit aktiven Detektorflächen von 12,8 × 12,8 mm2 verwendet, so ergibt sich bei einem Aspektverhältnis von 16:1 eine zusammengesetzte aktive Detektorfläche 6 von 204,8 × 12,8 mm2. Werden hiervon 16 Gruppen nebeneinander angeordnet, so kann bei einer Bildelementgröße von 100 µm eine Detektoranordnung mit 2048 × 2048 Bildelementen geschaffen werden.
  • Die Detektormodule sind derart konfiguriert, dass eine Breite 9 der Ausleseelektronik und der Abschirmung 7 hierbei maximal so groß ist, wie die jeweilige Breite B der aktiven Detektorfläche der Detektormodule. Bevorzugt ist die Breite 9 der Ausleseelektronik und der Abschirmung 7 so klein wie möglich, wobei insbesondere die in der 3 gezeigte Ausführungsform mit abgewinkelter Platine 10 (3) realisiert sein kann.
  • Die Detektoranordnung 1 wird insbesondere in einem Computertomographen 100 verwendet (5), wobei der Computertomograph 100 mindestens eine Detektoranordnung 1 nach einer der in dieser Offenbarung beschriebenen Ausführungsformen umfasst. Der Computertomograph 100 umfasst ansonsten in an sich bekannter Weise eine Röntgenquelle 13, einen Drehtisch 14 zum Drehen eines Objektes und eine Steuereinrichtung (nicht gezeigt) zum Ansteuern und/oder Regeln des Computertomographen 100 und zum Auswerten von erfassten Durchstrahlungsbildern und Rekonstruieren eines Objektvolumens.
  • In einer Ausführungsform des Computertomographen 100 ist vorgesehen, dass eine Längserstreckungsrichtung 12 der zusammengesetzten aktiven Detektorflächen 6 der mindestens einen Detektoranordnung 1 parallel zu einer Drehachse 11 des Drehtisches 14 des Computertomographen 100 angeordnet ist, wie dies schematisch in der 5 gezeigt ist.
  • Eine Ausführungsform des Verfahrens zum Betreiben eines Computertomographen 100 sieht vor, dass Durchstrahlungsbilder mittels mindestens einer Detektoranordnung 1 gemäß einer der in dieser Offenbarung beschriebenen Ausführungsformen erfasst werden. Das Erfassen erfolgt grundsätzlich in an sich bekannter Weise, beispielsweise, wie dies in der US 11 016 042 B2 bereits beschrieben wurde.
  • Es kann vorgesehen sein, dass mindestens zwei einzelne Durchstrahlungsbilder von einem Objekt mittels der mindestens einen Detektoranordnung 1 erfasst werden, wobei zwischen dem Erfassen der mindestens zwei einzelnen Durchstrahlungsbilder eine Relativposition zwischen der mindestens einen Detektoranordnung 1 und dem Objekt entlang einer Richtung, in der die Gruppen der Detektoranordnung 1 nebeneinander angeordnet sind, geändert wird, wobei ein vollständiges Durchstrahlungsbild aus den mindestens zwei einzelnen Durchstrahlungsbildern erzeugt und bereitgestellt wird. Die Detektoranordnung 1 und/oder das Objekt werden beispielsweise mittels einer hierfür eingerichteten Aktorik (nicht gezeigt), beispielsweise einem Lineartisch, bewegt. Dies erfolgt beispielsweise gesteuert oder geregelt durch eine Steuereinrichtung des Computertomographen.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Detektoranordnung
    2
    Gruppe
    3
    Detektormodul
    4
    aktive Detektorfläche
    5
    Ausleseelektronik
    6
    zusammengesetzte aktive Detektorfläche
    7
    Abschirmung
    8
    Röntgenstrahlung
    9
    (effektive) Breite der Ausleseelektronik/Abschirmung
    10
    Platine
    11
    Drehachse
    12
    Längserstreckungsrichtung
    13
    Röntgenquelle
    14
    Drehtisch
    100
    Computertomograph
    B
    Breite
    L
    Länge
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 11016042 B2 [0003, 0016, 0040]
    • EP 3208607 A1 [0004]

Claims (10)

  1. Detektoranordnung (1) für einen Röntgendetektor eines Computertomographen, umfassend: eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten Gruppen (2) von Detektormodulen (3), wobei jedes Detektormodul (3) eine aktive Detektorfläche (4) und eine an maximal zwei gegenüberliegenden Seiten neben der aktiven Detektorfläche (4) angeordnete Ausleseelektronik (5) umfasst, wobei die Detektormodule (3) innerhalb einer Gruppe (2) benachbart zueinander derart angeordnet sind, dass die aktiven Detektorflächen (4) eine zusammengesetzte aktive Detektorfläche (6) mit einem Aspektverhältnis n: 1 einer Länge (L) zu einer Breite (B) mit n >1 ausbilden und die jeweiligen Ausleseelektroniken (5) der Detektormodule (3) sich benachbart zueinander an mindestens einer Längsseite der zusammengesetzten aktiven Detektorfläche (6) neben der zusammengesetzten aktiven Detektorfläche (6) erstrecken, wobei jede Gruppe (2) mindestens eine Abschirmung (7) aufweist, die im Bereich der Ausleseelektroniken (5) angeordnet ist, und wobei die Gruppen (2) an Längsseiten nebeneinander angeordnet sind.
  2. Detektoranordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Detektormodul (3) nur an einer Seite neben der aktiven Detektorfläche (4) eine Ausleseelektronik (5) umfasst.
  3. Detektoranordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Breite (9) der abgeschirmten Ausleseelektronik (5) maximal so groß ist wie eine Breite (B) der aktiven Detektorfläche (4).
  4. Detektoranordnung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Platine (10), auf der die jeweilige Ausleseelektronik (5) angeordnet ist, gegenüber der jeweiligen aktiven Detektorfläche (4) abgewinkelt ist, sodass eine effektive Breite (9) der jeweiligen Ausleseelektronik (5) reduziert ist.
  5. Detektoranordnung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl n der Gruppen (2) mit dem Aspektverhältnis n:1 korrespondiert.
  6. Detektoranordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektormodule (3) photonenzählende Detektormodule sind.
  7. Computertomograph, umfassend: mindestens eine Detektoranordnung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche.
  8. Computertomograph nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Längserstreckungsrichtung (12) der zusammengesetzten aktiven Detektorflächen (6) der mindestens einen Detektoranordnung (1) parallel zu einer Drehachse (12) eines Drehtisches des Computertomographen angeordnet ist.
  9. Verfahren zum Betreiben eines Computertomographen, wobei Durchstrahlungsbilder mittels mindestens einer Detektoranordnung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 erfasst werden.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei einzelne Durchstrahlungsbilder von einem Objekt mittels der mindestens einen Detektoranordnung (1) erfasst werden, wobei zwischen dem Erfassen der mindestens zwei einzelnen Durchstrahlungsbilder eine Relativposition zwischen der mindestens einen Detektoranordnung (1) und dem Objekt entlang einer Richtung, in der die Gruppen (2) der Detektoranordnung (1) nebeneinander angeordnet sind, geändert wird, wobei ein vollständiges Durchstrahlungsbild aus den mindestens zwei einzelnen Durchstrahlungsbildern erzeugt und bereitgestellt wird.
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