DE10326090A1

DE10326090A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung einer Reihe von Bildern unter Verwendung einer Festkörpererfassungseinrichtung mit alternierenden Abtastleitungen

Info

Publication number: DE10326090A1
Application number: DE10326090A
Authority: DE
Inventors: Scott W. Sussex Petrick; Alan Dean Milwaukee Blomeyer; David Conrad Milwaukee Neumann; Habib Brookfield Vafi
Original assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Current assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Priority date: 2002-06-11
Filing date: 2003-06-10
Publication date: 2004-01-08
Also published as: US6718010B2; JP2004057816A; US20030227997A1

Abstract

Erfassungsschaltungen lesen die Ladung aus den Erfassungselementen. Ein erster Satz von Datenleitungen ist mit dem ersten Satz der Erfassungsschaltungen verbunden, und ein zweiter Satz von Datenleitungen ist mit dem zweiten Satz der Erfassungsschaltungen verbunden. Zumindest eine der Datenleitungen aus dem ersten Satz der Datenleitungen ist in den zweiten Satz der Datenleitungen eingestreut.

Description

Hintergrund der Erfindung
Bestimmte Ausführungsbeispiele der Erfindung beziehen sich allgemein auf Röntgensysteme unter Verwendung einer Festkörper-Multielement-Röntgenerfassungseinrichtung zur Erzeugung eines Bildes, und insbesondere auf Verfahren und Vorrichtungen zur Erfassung einer Reihe von Bildern, die eine interessierende Region darstellen, die kleiner als die Röntgenerfassungseinrichtung ist.

Es sind Festkörperröntgenerfassungseinrichtungen bekannt, die ein zweidimensionelles Array aus Erfassungselementen umfassen, die in Reihen und Spalten angeordnet sind. Ein Scintillator, wie Cäsiumiodid (CsI) ist über den Erfassungselementen abgeschieden. Das CsI absorbiert Röntgenstrahlen und wandelt die Röntgenstrahlen in Licht um, die dann durch die Erfassungselemente erfasst werden. Jedes Erfassungselement umfasst eine Fotodiode, die als Kondensator arbeitet und Ladung speichert, die eine Strahlungsmenge darstellt, die auf das Erfassungselement fällt, und einen Feldeffekttransistor (FET), der als Schalter arbeitet, und das Auslesen der auf der Fotodiode gespeicherten Ladung freigibt und sperrt. Jedes Erfassungselement ist sowohl mit einer Reihen- oder Abtastleitung und einer Spalten- oder Datenleitung verbunden. Die Abtast- und Datenleitungen werden zum Aktivieren des FET und Lesen des Pegels der gespeicherten Ladung in der Fotodiode verwendet.

Das durch Widerstand und Kapazitanz auf den Datenleitungen verursachte elektronische Rauschen kann die Bildqualität der Erfassungseinrichtung negativ beeinflussen. Die Menge an Widerstand und Kapazitanz auf den Datenleitungen verringert sich mit der Verringerung der Länge der Datenleitungen. Daher wurde zum Minimieren des elektronischen Rauschens und somit zur Verbesserung der Bildqualität der Erfassungseinrichtung die Erfassungseinrichtung mit einem Spalt in jeder Datenleitung am Mittelpunkt zur Verringerung ihrer Länge entwickelt, wobei das Lesen der Erfassungseinrichtung wirksam in zwei separate Operationen aufgespaltet wird.

Nach einer Belichtung wird die Erfassungseinrichtung reihenweise gelesen und für eine weitere Bildverarbeitung, Speicherung und Anzeige digitalisiert. Bei einer Erfassungseinrichtung mit gespaltenen Datenleitungen können zwei Reihen gleichzeitig gelesen werden. Zwei Sätze einer Ausleseelektronik auf zwei Seiten der Erfassungseinrichtung sind erforderlich, anstelle eines Satzes, wenn die Datenleitungen nicht gespalten sind. Zum Erreichen der gleichen Ausleserate der Erfassungseinrichtung, bzw. Erfassungsbildrate, muss die Geschwindigkeit der Ausleseelektronik daher lediglich die Hälfte der Geschwindigkeit sein, die die Ausleseelektronik bei nicht gespaltenen Datenleitungen haben muss.

Mehrere Anwendungen der Festkörpererfassungseinrichtung umfassen eine Thorax-, Gefäß- und Herzabbildung. Das gesamte Erfassungseinrichtungsansichtfeld (FOV) kann zur Erfassung diagnostischer Daten während Thoraxanwendungen verwendet werden. Allerdings sind Gefäß- und Herzanwendungen an Ereignissen interessiert, die in Regionen des Körpers über die Zeit geschehen, die nicht unbedingt das gesamte Erfassungseinrichtungs-FOV sondern eine hohe Bildrate erfordern.

Leider ist es nicht immer möglich, eine Vielzahl von Röntgenerfassungseinrichtungen und Systemen für spezifische Anwendungen zu haben. Soll eine bestimmte Anwendung durchgeführt werden, werden Kompromisse beider Erfassungseinrichtungsentwicklung gemacht, wie hinsichtlich des abzudeckenden Bereichs, der Bildelementgröße, des dynamischen Bereichs und der Erfassungsbildrate, um die Erfassungseinrichtungsleistung hinsichtlich dieser Anwendung zu optimieren. Beispielsweise geht die kleine Bildelementgröße, die eine überlegene Ortsauflösung liefert, auf Kosten der Bildrate bei gegebener Erfassungseinrichtungsgröße, oder beinhaltet umgekehrt erhöhte Kosten einer breiteren Bandbreite sowie erhöhte Kosten mehrerer Kanäle (sowohl Auslese- als auch FET-Ansteuerelektronik). Ein größerer dynamischer Bereich wirkt sich auch nachteilig auf die Bildrate aus, unter der Annahme, dass mehr Umsetzungsstufen mehr Zeit brauchen. Bei gegebener Bildelementgröße kostet eine größere Erfassungseinrichtung mehr aufgrund der erforderlichen Unterstützungselektronik und unterstützt keine so schnellen Bildraten wie eine kleinere Erfassungseinrichtung mit der gleichen Bandbreite. Daher können größere Erfassungseinrichtungen mit kleinen Bildelementen, obwohl sie für Thoraxanwendungen erwünscht sind, nicht die Bandbreite zum Unterstützen höherer Bildraten haben, wie sie für Herzanwendungen erwünscht wären. Bei geringerer Bildrate können weniger zeitliche Informationen über die gleiche Zeitspanne verglichen mit einer kleineren Erfassungseinrichtung erfasst werden, die schneller vollständig ausgelesen werden kann.

Es wurden Anstrengungen unternommen, die Verwendung größerer Erfassungseinrichtungen mit feiner Auflösung bei Anwendungen zu ermöglichen, die eine kleinere interessierende Region (ROI) erfordern und für die eine erhöhte Bildrate gewünscht wird. Eine kleinere ROI kann zentriert um den Spalt auf den Datenleitungen ohne Durchsatzverlust definiert werden. Die Abtastleitungen außerhalb der ROI können gelesen oder gesäubert werden, um die Ladung während einer Röntgenbelichtung wiederherzustellen. Allerdings sind die Daten ohne Bedeutung und können verworfen oder nicht erfasst werden. Nach der Röntgenbelichtung werden die Abtastleitungen dann im Innern der ROI gelesen.

In manchen Fällen kann es allerdings aufgrund einer Patientenpositionierung erwünscht sein, eine kleinere ROI entlang einer Kante oder in einer Ecke der Erfassungseinrichtung anstelle ihres Zentrums zu definieren. Die Definition einer kleineren ROI, die um den Spalt in den Datenleitungen asymmetrisch ist, erfordert eine längere Zeit zum Lesen der Erfassungseinrichtung, was die Erfassungsbildrate nachteilig beeinflusst. Der gespaltene Datenleitungsentwurf erhält somit eine Einschränkung bezüglich der Erfassungsbildrate, da die höchste Rate lediglich dann erreicht werden kann, wenn die ROI eine gerade Zahl von Abtastleitungen auf jeder Seite des Spalts in den Datenleitungen enthält. Ist auf einer Seite des Spalts eine größere Anzahl an Abtastleitungen erwünscht als auf der anderen, braucht die Ausleseelektronik mehr Betriebszyklen für die erste Seite, während die Ausleseelektronik für die zweite Seite während eines Teils der Erfassung leer läuft. Dies verringert den Durchsatz für die gesamte Erfassungseinrichtung effektiv um einen Faktor von zwei während des Auslesens jeder Abtastleitung auf der ersten Seite, für die es keine komplementäre Abtastleitung auf der zweiten Seite gibt.

Daher braucht die Industrie eine Erfassungseinrichtung, die zur Erfassung von Bildern entwickelt ist, die das gesamte Ansichtsfeld der Erfassungseinrichtung verwendet, zusätzlich zur Erfassung einer Reihe von Bildern unter Verwendung einer kleinen interessierenden Region und einer hohen Erfassungsbildrate ungeachtet der Platzierung der interessierenden Region auf der Erfassungseinrichtung, um die vorstehenden und zuvor erfahrenen Probleme zu lösen.

Kurzzusammenfassung der Erfindung

Gemäß zumindest einem Ausführungsbeispiel ist eine Röntgenerfassungseinrichtung zur Erfassung eines Bildes ausgestaltet. Die Röntgenerfassungseinrichtung umfasst Erfassungselemente, die eine einen Röntgenpegel darstellende Ladung speichern. Die Erfassungselemente sind in Reihen und Spalten angeordnet. Abtastleitungen sind in Reihen oder Spalten angeordnet und mit den Erfassungselementen verbunden. Ein erster und ein zweiter Satz von Erfassungsschaltungen werden zum Lesen der Ladung aus den Erfassungselementen verwendet. Ein erster Satz von Datenleitungen ist mit dem ersten Satz von Erfassungsschaltungen und ein zweiter Satz von Datenleitungen ist mit dem zweiten Satz von Erfassungsschaltungen verbunden. Zumindest eine der Datenleitungen aus dem ersten Satz von Datenleitungen ist in den zweiten Satz von Datenleitungen eingestreut.

Gemäß zumindest einem Ausführungsbeispiel ist ein Röntgensystem zur Erzeugung eines Bildes ausgestaltet. Das Röntgensystem enthält eine Röntgenquelle zur Erzeugung von Röntgenstrahlen und eine Erfassungseinrichtung mit Erfassungselementen, die in Reihen und Spalten angeordnet sind. Die Erfassungselemente speichern eine einen Röntgenpegel darstellende Ladung. Das Röntgensystem enthält auch einen ersten und zweiten Satz von Erfassungsschaltungen zum Lesen von Ladung jeweils aus dem ersten und zweiten Satz der Erfassungselemente. Ein erster und zweiter Satz von Abtastleitungen sind vorgesehen mit Gruppen, die zumindest eine folgende Abtastleitung enthalten, die mit jedem Erfassungselement in einer der Reihen und Spalten verbunden ist. Der erste und zweite Satz der Abtastleitungen sind mit dem ersten und zweiten Satz der Erfassungselemente verbunden. Die Gruppen im ersten Satz von Abtastleitungen grenzen an die Gruppen im zweiten Satz der Abtastleitungen an und wechseln sich mit diesen ab.

Gemäß zumindest einem Ausführungsbeispiel ist ein Verfahren zur Erfassung von Röntgendaten in einer interessierenden Region ausgestaltet. Eine interessierende Region in einer Röntgenerfassungseinrichtung wird definiert. Die interessierende Region enthält Erfassungselemente, die mit Daten- und Abtastleitungen verbunden sind, die senkrecht zu einander stehen und jeweils eine Dimension der Röntgenerfassungseinrichtung kreuzen. Die Abtastleitungen bilden Gruppen mit zumindest einer aufeinander folgenden Abtastleitung. Die Röntgenerfassungseinrichtung wird einer Strahlungsquelle ausgesetzt. Nach der Belichtung der Röntgenerfassungseinrichtung werden durch Erfassungselemente in ersten und zweiten Gruppen von Abtastleitungen gespeicherte Ladungspegel gleichzeitig jeweils mit ersten und zweiten Erfassungsschaltungen ausgelesen. Durch Erfassungselemente in dritten und vierten Gruppen von Abtastleitungen gespeicherte Ladungspegel werden dann gleichzeitig jeweils mit ersten und zweiten Erfassungsschaltungen ausgelesen. Die erste und zweite Gruppe der Abtastleitungen sind benachbart und in der interessierenden Region enthalten, und die dritte Gruppe der Abtastleitungen grenzt an die zweite Gruppe der Abtastleitungen an.

Kurzbeschreibung der Zeichnung
1 zeigt ein Blockschaltbild eines Röntgensystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 zeigt die Schaltung eines Abschnitts eines Fotoerfassungsarrays mit alternierenden Abtastleitungen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
3 zeigt eine Skizze von vier Erfassungselementen mit alternierenden Abtastleitungen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
4 zeigt eine Erfassungseinrichtung, bei der eine interessierende Region definiert wurde, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
5 zeigt die Schaltung eines Abschnitts eines Fotoerfassungsarrays mit alternierenden Gruppen von Abtastleitungen, die Erfassungselemente steuern, die durch alternierende Datenleitung bedient werden, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
6 zeigt ein Verfahren zur Erfassung von Daten in einer interessierenden Region unter Verwendung einer Erfassungseinrichtung mit alternierenden Abtastleitungen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher beschrieben.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
1 zeigt ein Blockschaltbild eines Röntgensystems 14. Das Röntgensystem 14 enthält eine Röntgenröhre 15, die bei Erregung durch eine Stromversorgung 16 einen Röntgenstrahl 17 emittiert. Wie gezeigt ist der Röntgenstrahl 17 auf einen Patienten 18 gerichtet, der auf einem Röntgenstrahldurchlässigen Tisch 20 liegt. Ein Kollimator 19 kann zum Blockieren eines Teils des Röntgenstrahls 17 verwendet werden. Der Teil des Röntgenstrahls 17, der durch den Tisch 20 und den Patienten 18 geschickt wird, trifft auf eine Röntgenerfassungseinrichtung 22. Die Röntgenerfassungseinrichtung 22 umfasst einen Scintillator 24, der die Röntgenphotonen in Photonen niedriger Energie im sichtbaren Spektrum umsetzt. An den Scintillator 24 grenzt ein Photoerfassungsarray 26 an, das die Lichtphotonen in ein elektrisches Signal umsetzt. Eine Erfassungssteuereinrichtung 27 beinhaltet eine Elektronik zum Betätigen des Photoerfassungsarrays 26 zur Erfassung eines Bildes und zum Auslesen des Signals aus jedem Photoerfassungselement.
Das vom Photoerfassungsarray 26 ausgegebene Signal wird einer Bildverarbeitungsseinrichtung 28 zugeführt, die eine Schaltung zur Verarbeitung und Verstärkung des Röntgenbildsignals enthält. Das verarbeitete Bild wird dann auf einem Videomonitor 32 angezeigt und kann in einer Bildspeichereinrichtung 30 aktiviert werden. Die Bildverarbeitungseinrichtung 28 erzeugt außerdem ein Helligkeitssteuersignal, das einer Belichtungssteuerschaltung 34 zum Regeln der Stromversorgung 16 und dadurch der Röntgenbelichtung zugeführt wird. Der Gesamtbetrieb des Röntgensystems 14 wird von einer Systemsteuereinrichtung 36 gesteuert, die Befehle von einem Röntgentechniker über ein Bedienerschnittstellenfeld 38 empfängt.
2 zeigt die Schaltung eines Teils des Photoerfassungsarrays 26 mit alternierenden Abtastleitungen 52. Das Photoerfassungsarray 26 ist durch eine Matrix aus Erfassungselementen 40 gebildet. Die Erfassungselemente 40 sind auf einem amorphen Silizium-Wafer in einem zweidimensionalen Array aus Spalten und Reihen angeordnet. Beispielsweise kann eine typische Röntgenerfassungseinrichtung 22 mit hoher Auflösung ein Array aus einer Million bis über vier Millionen Erfassungselementen 40 umfassen. Jedes Erfassungselement 40 enthält eine Photodiode 42 und einen Dünnfilmfeldeffekttransistor (FET) 44. Die Photodioden 42 werden aus einem großem Waferbereich hergestellt, so dass die Photodiode 42 einen einstellbaren Teil des durch den Scintillator 24 erzeugten Lichts abfängt. Jede Photodiode 42 hat auch eine relativ große Kapazität, die die Speicherung der sich aus der Photonenanregung ergebenden elektrischen Ladung erlaubt.
Die Kathode der Fotodiode 42 in jeder Spalte des Arrays 26 ist durch den Source-Drain-Leitungsweg des zugehörigen FET 44 mit einer Datenleitung (46^–1 bis 46^–n ) oder (48^–1 bis 48^–n ) verbunden. Fortschritte auf dem Gebiet der Festkörperröntgenerfassungseinrichtungstechnologie verändern fortlaufend sowohl die Kapazität als auch den Widerstand der Datenleitung 46 und 48. Beispielsweise können die Datenleitungen 46 und 48 aus Metallen mit niedrigerer Impedanz gebildete werden. Auch die Kapazitanz kann durch Modifizieren der Struktur der gemeinsamen Diodenleitung 50 verringert werden, die mit der Photodiode 42 verbunden ist. Daher ist es möglich, die Datenleitungen 46 und 48 zu verwenden, die am Mittelpunkt nicht getrennt sind, wobei jede Datenleitung 46 und 48 die vollständige Dimension der Erfassungseinrichtung 22 verarbeitet. Die Datenleitungen 46 sind mit Erfassungsschaltungen 54 verbunden, und die Datenleitungen 48 sind mit Erfassungsschaltungen 56 verbunden. Die Erfassungsschaltungen 54 und 56 sind in der Bildverarbeitungseinrichtung 28 enthalten, sind aus Klarheitsgründen aber separat gezeigt. Die Anoden der Photodiode 42 in jeder Reihe sind mit der gemeinsamen Diodenleitung 50 verbunden.
Die Gate-Elektroden der FETs 44 in jeder Reihe sind mit einer Abtastleitung (52^–1 bis 52^–m ), wie der Abtastleitung 52^–1 für die Reihe 1 verbunden. Jede Abtastleitung 52 verarbeitet die volle Dimension der Erfassungseinrichtung 22. Die Abtastleitungen 52 sind mit der Erfassungssteuereinrichtung 27 verbunden. Obwohl eine begrenzte Anzahl an Datenleitungen 46 und 48 und Abtastleitungen 52 aus Klarheitsgründen gezeigt ist, enthält die Erfassungseinrichtung 22 viele Daten- und Abtastleitungen.
Wie es in 2 gezeigt ist, sind die Datenleitungen 46 mit Erfassungselementen 40 ungerader Abtastleitungen 52 verbunden, so dass Datenleitungen (46^–1 bis 46^–n ) mit Erfassungselementen 40 der ersten und dritten Reihe oder Abtastleitungen 52^–1 und 52^–3 verbunden sind. Die Datenleitungen 48 sind aber mit Erfassungselementen 40 gerader Abtastleitungen 52 verbunden, so dass die Datenleitungen (48^–1 bis 48^–n ) mit den Erfassungselementen 40 der zweiten und vierten Reihen oder den Abtastleitungen 52^–2 und 52^–9 verbunden sind. D. h., die Datenleitungen 46 und 48 sind mit jedem zweiten Erfassungselement 40 in einer Spalte verbunden, und somit alternieren die Abtastleitungen 52 derart, dass die ungeraden Abtastleitungen 52 durch die Erfassungsschaltungen 54 gelesen werden, und die geradzahligen Abtastleitungen 52 durch die Erfassungsschaltungen 56 gelesen werden.
3 zeigt eine Darstellung von vier Erfassungselementen 62 bis 68 mit alternierenden Abtastleitungen 52. 3 enthält Datenleitungen 46^–1 , 46^–2 , 48^–1 und 48^–2 und Abtastleitungen 52^–1 , 52^–2 und 52^–3 wie vorstehend angeführt. Jedes Erfassungselement 62 bis 68 enthält einen FET 44 und eine Photodiode 42. Gemäß 3 ist die Datenleitung 46^–1 mit dem Erfassungselement 62 verbunden, und die Datenleitung 48^–1 ist mit dem Erfassungselement 64 verbunden. Daher sind die Datenleitungen 46 und 48 mit jedem zweiten Erfassungselement 40 in einer Spalte verbunden, und die Datenleitungen 46 und 48 alternieren über die Erfassungseinrichtung 22. Infolgedessen ist die Abtastleitung 52^–1 mit Erfassungselementen 40 verbunden, die von einem Satz der Erfassungsschaltungen 54 bedient werden, und die Abtastleitung 52^–2 ist mit Erfassungselementen 40 verbunden, die durch einen anderen Satz von Erfassungsschaltungen 56 bedient werden, und die Abtastleitungen alternieren somit über die Erfassungseinrichtung 22, wie es in 2 gezeigt ist.
Zur Erfassung eines Röntgenbildes zur Verwendung der Erfassungseinrichtung 22 führt das Röntgensystem 14 gemäß 2 die folgende Operationssequenz durch. Zu Beginn wird die Erfassungseinrichtung 22 gesäubert. Die Säuberung kann zur Aufrichterhaltung einer geeigneten Vorspannung der Photodioden 42 während Leerlaufperioden, zur Verringerung der Auswirkungen einer Bildbeibehaltung oder einer Verzögerung und/oder zum Schützen der Betriebskennlinien der FETs 44 durchgeführt werden.
Die Säuberung der Erfassungseinrichtung 22 kann anhand von zwei aufeinander folgenden Reihen auf einmal bewirkt werden. Dementsprechend verarbeitet eine gerade gesäuberte Abtastleitung 42 mit den Datenleitungen 46 verbundene Erfassungselemente 40, und die zweite Abtastleitung 52 verarbeitet mit den Datenleitungen 48 verbundene Erfassungselemente 40. Beispielsweise können aufeinander folgende Abtastleitungen 52^–1 und 52^–2 gleichzeitig gesäubert werden. An die gemeinsame Diodenleitung 50 wird eine negative Spannung angelegt. Die Erfassungsschaltungen 54 und 56 legen dann eine weniger negative Spannung an jede Datenleitung 46 und 48 an. Die Abtastleitungen 52^–1 und 52^–2 werden von einer negativeren Spannung als der Spannung der gemeinsamen Diodenleitung 50 auf eine positive Spannung geschaltet, was die mit den Abtastleitungen 52^–1 und 52^–2 verbundenen FETs 44 dazu veranlasst, leitend zu werden. Die Photodioden 52 speichern dann eine Ladung, die zum Erhalten einer Spannungsdifferenz zwischen den Datenleitungen 46 und 48 und der gemeinsamen Diodenleitung 50 erforderlich ist, woraufhin die FETs 44 wieder auf die negative Spannung geschalten, d. h., ausgeschaltet werden. Die nächsten zwei Abtastleitungen (beispielsweise die Abtastleitungen 52^–3 und 52^–9 ) werden dann wie vorstehend beschrieben gesäubert. Die Abtastleitungen 52 können mehr als einmal vor einer Belichtungsaufnahme gesäubert werden. Während des Säuberungsvorgangs werden keine Erfassungseinrichtungsdaten gespeichert.
Dann wird die Erfassungseinrichtung 22 mit einem auf herkömmliche Weise durch die Röntgenröhre 15 erzeugten Röntgenstrahl 17 bestrahlt. Der Röntgenstrahl 17 umfasst Röntgenphotonen, die durch den Scintillator 24 in Photonen niedrigerer Energie umgesetzt werden. Treffen diese Photonen niedrigerer Energie eine Photodiode 42 im Photoerfassungsarray 26, leitet die Photodiode 42, und der Kondensator der Photodiode 42 wird teilweise entladen. Die vom Kondensator der gegebenen Photodiode 42 entfernte Ladungsmenge hängt von der Menge an Photonen mit geringerer Energie ab, die sie treffen, was wiederum von der Intensität und der Dauer des Röntgenstrahls 17 abhängt, der die Region des an die Photodiode 42 angrenzenden Scintillators 24 trifft. Daher ist die von der Photodiode 42 in jedem Erfassungselement 40 entfernte Ladungsmenge eine Funktion der die entsprechende Region der Röntgenerfassungseinrichtung 22 treffenden Röntgenintensität.
Nach Beendigung der Röntgenbelichtung wird die Ladung in jeder Photodiode 42 bei zwei aufeinander folgenden Reihen oder Abtastleitungen 52 auf einmal wie bei dem Verfahren wiederhergestellt, das während der Säuberung der Erfassungseinrichtung 22 angewendet wird. Die Erfassungssteuerungseinrichtung 27 legt gleichzeitig eine positive Spannung an zwei aufeinander folgende Abtastleitungen 52 an, wie die Abtastleitungen 52^–1 und 52^–2 wie vorstehend beschrieben. Wird eine Abtastleitung 52 positiv vorgespannt, werden die mit dieser Abtastleitung 52 verbundenen FETs 44 eingeschaltet, wodurch die zugehörigen Photodioden 42 in der ausgewählten Reihe mit ihren Datenleitungen 46 oder 48 verbunden werden. Dieses Mal wird die zur Wiederherstellung des Spannungspegels zwischen den Datenleitungen 46 und 48 und der gemeinsamen Diodenleitung 50 erforderliche Ladungsmenge durch die anwendbaren Erfassungsschaltungen 54 und 56 gemessen. Ein beliebiger Erfassungsschaltungstyp 54 und 56 kann in der Bildverarbeitungseinrichtung 28 enthalten sein. Beispielsweise können die Erfassungsschaltungen 54 und 56 die Spannung über der Diode 42 messen, und dadurch die in der Photodiode 42 gespeicherte Ladungsmenge. Alternativ dazu können die Erfassungsschaltungen 54 und 56 die zugehörigen Datenleitungen 46 und 48 mit einem höheren Potential als dem der Kathode 42 verbinden und die Ladungsmenge messen, die in die oder aus der Photodiode 42 fließt.
Die Abtastleitungen 52 können in einer beliebigen Reihenfolge gelesen werden, so dass es möglich ist, das Lesen der Abtastleitungen 52 im Zentrum oder im oberen Viertel der Erfassungseinrichtung 22 zu beginnen, die Erfassungseinrichtung 22 nach unten zu lesen, und dann die Abtastleitungen 52 beginnend am Anfang der Erfassungseinrichtung 22 in Richtung Zentrum zu lesen. Allerdings können zwei Abtastleitungen 52 immer gleichzeitig gelesen werden, eine Abtastleitung, die mit Erfassungselementen 40 verbunden ist, die von Datenleitungen 46 und Erfassungsschaltungen 54 bedient werden, und eine Abtastleitung, die mit Erfassungselementen 40 verbunden ist, die durch Datenleitungen 48 und Erfassungsschaltungen 56 bedient werden. Gemäß den vorstehenden Beispielen können die zwei gleichzeitig gelesenen Abtastleitungen 52 aneinander angrenzen oder auch nicht.
Es ist auch möglich, eine interessierende Region (ROI) zu definieren, die eine Untergruppe der Erfassungseinrichtung 22 ist. Eine kleinere ROI kann zur Erfassung einer Vielzahl aufeinander folgender Bilder des Körpers oder eines Organs wie während einer Gefäß- oder Herzprozedur erwünscht sein. Durch die Definition einer ROI kann die Erfassungsbildrate erhöht werden, da die Abtastleitungen 52 außerhalb der ROI während der Röntgenbelichtung gesäubert werden können.
4 zeigt eine Erfassungseinrichtung 22, bei der eine ROI 60 als Quadrant der Erfassungseinrichtung 22 oben links dargestellt ist. Die Erfassungseinrichtung 22, die Datenleitungen (46^–1 bis 46^–n ) , die Datenleitungen (48^–1 bis 48^–n ) und die Reihenabtastleitungen (52^–1 bis 52^–m ) sind wie vorstehend beschrieben enthalten. Die Anzahl n der Datenleitungen 46 und 48 und die Anzahl m der Abtastleitungen 52 ist durch die Zahl der Erfassungselemente 40 in der Erfassungseinrichtung 22 bestimmt.
Die ROI 60 kann durch einen Bediener über das Bedienerschrittstellenfeld 38 definiert werden, so dass der Bediener die Größe, den Ort und die Form der ROI 60 definieren kann. Daher kann die ROI 60 zufällig irgendwo auf der Erfassungseinrichtung 22 platziert werden. Alternativ dazu kann der Bediener eine vordefinierte ROI 60 auswählen. Außerdem kann die ROI 60 unter Verwendung eines Kollimators 19 bestimmt werden. Beispielsweise kann der Kollimator 19 zum Verhindern verwendet werden, dass der Röntgenstrahl 17 die rechte Seite der Erfassungseinrichtung 22 trifft, oder kann den Außenbereich der Erfassungseinrichtung 22 derart maskieren, dass lediglich eine Region im Zentrum der Erfassungseinrichtung 22 Strahlung aufnimmt. Das Röntgensystem 14 speichert die außerhalb der ROI 60 erfassten Daten eventuell nicht, was nachstehend beschrieben wird.
Während die Erfassungseinrichtung 22 Strahlung ausgesetzt wird, kann die Erfassungssteuereinrichtung 27 die Abtastleitungen 52 außerhalb der ROI 60 entweder lesen oder säubern. Die Daten außerhalb der ROI 60 haben diagnostisch keine Bedeutung und können verworfen oder nicht erfasst werden. Die Abtastleitungen 52, die sich in der ROI 60 befinden, werden dann nach Abschluss der Belichtung gelesen, und die Diagnosedaten werden wie vorstehend beschrieben gesichert. Das Lesen oder Säubern der Abtastleitungen 52 außerhalb der ROI 60, während die Erfassungseinrichtung 22 bestrahlt wird, ermöglicht das Lesen der Abtastleitungen 52 in der ROI mit einer höheren Erfassungsbildrate.
5 zeigt die Schaltung eines Teils eines Fotoerfassungsarrays 26 mit alternierenden Gruppen aufeinander folgender Abtastleitungen 52, die Erfassungselemente 40 steuern, die durch alternierende Datenleitungen 46 und 48 verarbeitet werden. Das Fotoerfassungsarray 26 kann mit reduzierter Auflösung gelesen werden. Wie in 2 sind die Datenleitungen 46 mit den Erfassungsschaltungen 54 verbunden, und die Datenleitungen 48 sind mit den Erfassungsschaltungen 56 verbunden. Allerdings sind die Datenleitungen 46 und 48 eingestreut, so dass die Datenleitungen 46 mit den Erfassungselementen 40 verbunden sind, die durch eine Gruppe von zwei oder mehr aufeinander folgenden Abtastleitungen gesteuert werden, wie von zwei, drei, vier oder sechs Abtastleitungen 52, alternierend mit den Datenleitungen 48, die mit den Erfassungselementen 40 verbunden sind, die durch die nächste Gruppe einer äquivalenten Anzahl aufeinander folgender Abtastleitungen 52 gesteuert werden. Daher alternieren anstelle einzelner Abtastleitungen 52 Gruppen von Abtastleitungen 52.
Die Erfassungsschaltungen 54 und 56 enthalten jeweils Reduktionsschaltungen 70 und 72. Ist keine volle Auflösung des Erfassungsarrays 26 erforderlich, können die Datenreduktionsschaltungen 70 und 72 die Signale von einer Vielzahl von Erfassungselementen 40 in ein Signal kombinieren. Die Erfassungselemente 40 werden in gleicher Zahl entlang der Reihen und Spalten zur Vermeidung einer Verzerrung des resultierenden Bildes kombiniert. Beispielsweise kann eine Matrix aus vier Erfassungselementen 40, wie den Erfassungselementen 74 bis 80, oder eine Matrix aus neun Erfassungselementen 40, wie den Erfassungselementen 74 bis 90, wenn drei aufeinander folgende Abtastleitungen 52 eine Gruppe bilden, kombiniert werden. Alternativ dazu kann für eine volle Auflösung eine Abtastleitung 52 in jeder Gruppe der Abtastleitungen auf einmal wie zuvor gemäß 2 beschrieben gelesen werden.
Eine ROI 60 kann auch an einer beliebigen Position auf der Erfassungseinrichtung 22 definiert werden. Die Erfassungselemente 40 werden wie vorstehend beschrieben gelesen, allerdings werden mehr als eine Abtastleitung 52 gleichzeitig durch jede Erfassungsschaltung 54 und 56 gelesen. Beispielsweise können die Abtastleitungen 52^–1 und 52^–2 durch die Erfassungsschaltung 54 gelesen werden, und die Abtastleitungen 52^–3 und 52^–9 können durch die Erfassungsschaltung 56 gleichzeitig gelesen werden. Alternativ dazu können die Erfassungsschaltungen 54 und 56 gleichzeitig eine Vielzahl von Abtastleitungen 52 aus Gruppen aufeinander folgender Abtastleitungen 52 lesen, die nicht aneinander angrenzen. Auch werden die Erfassungselemente 40 außerhalb der ROI während der Belichtung gelesen oder gesäubert. Daher können erhöhte Erfassungsbildraten erreicht werden, wenn ein Bild unter Verwendung entweder der vollständigen Röntgenerfassungseinrichtung 22 oder der Erfassungselemente 40 in der ROI 60 erfasst wird.
6 zeigt ein Verfahren zur Erfassung von Daten in einer ROI 60 unter Verwendung einer Erfassungseinrichtung 22 mit alternierenden Abtastleitungen 52. Einzelne Abtastleitungen 52 können wie in 2 gezeigt alternieren, oder Gruppen von Abtastleitungen 52 können wie in 5 gezeigt alternieren. Wie vorstehend beschrieben kann sich die ROI 60 irgendwo auf der Erfassungseinrichtung 22 befinden. In Schritt 100 wird eine ROI 60 definiert. Die ROI 60 kann durch einen Bediener über das Bedienerschnittstellenfeld 38 definiert werden oder kann vordefiniert sein. Alternativ dazu kann die ROI 60 durch die Erfassung der Position, des Typs und/oder der Größe des Kollimators 19 definiert werden.
In Schritt 102 säubert die Erfassungssteuereinrichtung 27 die Erfassungseinrichtung 22, wie vorstehend beschrieben, in Vorbereitung auf die Bilderfassung. In Schritt 104 initiiert die Systemsteuereinrichtung 36 eine Belichtung. Gleichzeitig mit der Belichtung der Erfassungseinrichtung 22 werden die Abtastleitungen 52 außerhalb der ROI 60 in Schritt 104 gesäubert. Wie vorstehend beschrieben enthalten die Daten von den Abtastleitungen 52 außerhalb der ROI 60 keine bedeutenden Diagnosedaten und werden verworfen.
In Schritt 108 werden die Abtastleitungen 52 in der ROI 60 gelesen und die Daten werden in der Bildspeichereinrichtung 30 gesichert und/oder auf dem Videomonitor 32 angezeigt. Es können zwei Abtastleitungen 52 auf einmal oder zwei Gruppen von Abtastleitungen 52 auf einmal gelesen werden, wie es zuvor anhand von 2 und 5 beschrieben wurde. In Schritt 110 identifiziert die Systemsteuereinrichtung 36, ob ein weiteres Bild oder ein Datenrahmen zu erfassen ist. Ist ein weiteres Bild zu erfassen, kehrt der Ablauf zu Schritt 104 zurück. Sind keine weiteren Bilder zu erfassen, geht der Ablauf zu Schritt 112 über, und das Verfahren ist beendet.
Wie das Verfahren in 6 zeigt, ist weniger Zeit zum Auslesen der Abtastleitungen 52 in der ROI 60 als beim Auslesen aller Abtastleitungen 52 in der Erfassungseinrichtung 22 erforderlich. Daher kann durch die Verwendung einer Erfassungseinrichtung 22 mit alternierenden Abtastleitungen 52 oder alternierenden Gruppen von Abtastleitungen 52 und der Definition einer ROI 60 die Erfassungsbildrate erhöht werden. Somit können mehr Bilddaten in kürzerer Zeit erfasst werden. Da die Abtastleitungen 52 alternieren, so dass die ungeradzahligen Abtastleitungen 52 (oder die erste Gruppe aufeinander folgender Abtastleitungen 52) durch die Erfassungsschaltungen 54 gelesen werden, und die geradzahligen Abtastleitungen 52 (oder die angrenzende Gruppe aufeinander folgender Abtastleitungen 52) durch die Erfassungsschaltungen 56 gelesen werden, kann sich die ROI 60 irgendwo auf der Erfassungseinrichtung 22 befinden, und es können immer noch die Vorteile einer erhöhten Erfassungsbildrate bewirkt werden.
Obwohl die Erfindung anhand bestimmter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, erkennt der Fachmann, dass verschiedene Änderungen und Äquivalente im Schutzbereich der Erfindung liegen. Außerdem können viele Modifikationen ausgeführt werden, um eine bestimmte Situation oder ein bestimmtes Material an die Lehre der Erfindung anzupassen, ohne von ihrem Schutzbereich abzuweichen. Daher soll die Erfindung nicht auf das offenbarte Ausführungsbeispiel beschränkt sein, sondern alle Ausführungsbeispiele umfassen, die in den Schutzbereich der beigefügten Patentansprüche fallen.
Eine Röntgenerfassungseinrichtung ist zur Erfassung eines Bildes vorgesehen. Die Röntgenerfassungseinrichtung umfasst Erfassungselemente, die einen Röntgenpegel darstellende Ladung speichern. Die Erfassungselemente sind in Reihen und Spalten angeordnet. Abtastleitungen sind in Reihen oder Spalten angeordnet und sind mit den Erfassungselementen verbunden. Ein erster und zweiter Satz von Erfassungsschaltungen lesen die Ladung aus den Erfassungselementen. Ein erster Satz von Datenleitungen ist mit dem ersten Satz der Erfassungsschaltungen verbunden, und ein zweiter Satz von Datenleitungen ist mit dem zweiten Satz der Erfassungsschaltungen verbunden. Zumindest eine der Datenleitungen aus dem ersten Satz der Datenleitungen ist in den zweiten Satz der Datenleitungen eingestreut.

Claims

Röntgensystem (14), das zur Erfassung eines Bildes verwendet wird, mit einer Röntgenerfassungseinrichtung (22) mit Erfassungselementen (40), die in Reihen und Spalten angeordnet sind und eine einen Röntgenpegel darstellende Ladung speichern, einem ersten und zweiten Satz von Erfassungsschaltungen (54, 56) zum Lesen der Ladung aus den Erfassungselementen (40), Abtastleitungen (52), die jeweils mit den Erfassungselementen (40) in einer der Reihen und Spalten verbunden sind, und einem ersten und zweiten Satz von Datenleitungen (46, 48), die mit einem Teil der Erfassungselemente (40) in der einen der Reihen und Spalten verbunden sind, wobei der erste Satz der Datenleitungen (46) mit dem ersten Satz der Erfassungsschaltungen (54) verbunden ist und der zweite Satz der Datenleitungen (48) mit dem zweiten Satz der Erfassungsschaltungen (56) verbunden ist, wobei zumindest eine Datenleitung aus dem ersten Satz der Datenleitungen (46) in den zweiten Satz der Datenleitungen (48) eingestreut ist.
Röntgensystem nach Anspruch 1, wobei jede Datenleitung des ersten Satzes der Datenleitungen (46) mit jeder Datenleitung des zweiten Satzes der Datenleitungen (48) alterniert.
Röntgensystem nach Anspruch 1, wobei die aus den Erfassungselementen (40) außerhalb einer interessierenden Region (60) gelesene Ladung verworfen wird.
Röntgensystem nach Anspruch 1, ferner mit einer Bedienerschnittstelle (38) zum Definieren einer interessierenden Region (60), die einen Teil der Röntgenerfassungseinrichtung (22) umfasst, wobei der erste und zweite Satz der Erfassungsschaltungen (54, 56) die Erfassungselemente (40) außerhalb der interessierenden Region (60) lesen, während die Röntgenerfassungseinrichtung (22) einer Strahlungsquelle ausgesetzt ist.
Röntgensystem nach Anspruch 1, wobei der erste und zweite Satz der Erfassungsschaltungen (54, 56) gleichzeitig die Ladung lesen, die durch die mit zumindest zwei Abtastleitungen (52) verbundenen Erfassungselemente (40) gespeichert wird.
Röntgensystem nach Anspruch 1, wobei die erste und zweite Erfassungsschaltung (54, 56) gleichzeitig Ladung lesen, wobei die erste Erfassungsschaltung (54) die Ladung aus den Erfassungselementen (40) liest, die mit einer ersten Gruppe aus zumindest zwei aufeinander folgenden Abtastleitungen (52) verbunden sind, und die zweite Erfassungsschaltung (54, 56) die Ladung aus den Erfassungselementen (40) liest, die mit einer zweiten Gruppe aus zumindest zwei aufeinander folgenden Abtastleitungen (52) verbunden sind.
Röntgensystem (14), das zur Erzeugung eines Bildes verwendet wird, mit einer Röntgenquelle (15) zur Erzeugung von Röntgenstrahlen (17), einer Erfassungseinrichtung (22) mit Erfassungselementen (40), die in Reihen und Spalten angeordnet sind und einen Röntgenpegel darstellende Ladung speichern, einem ersten und zweiten Satz von Erfassungsschaltungen (54, 56) zum Lesen der Ladung jeweils aus einem ersten und zweiten Satz der Erfassungselemente (40), und einem ersten und zweiten Satz von Abtastleitungen (52) mit Gruppen, die zumindest eine aufeinander folgende Abtastleitung (52) umfassen, die jeweils mit den Erfassungselementen (40) in einer der Reihen und Spalten verbunden ist, wobei der erste und zweite Satz der Abtastleitungen (52) jeweils mit dem ersten und zweiten Satz der Erfassungselemente (40) verbunden ist, wobei die im ersten Satz der Abtastleitungen (52) enthaltenen Gruppen an Gruppen angrenzen, die im zweiten Satz der Abtastleitungen (52) enthalten sind, und mit diesen alternieren.
Röntgensystem nach Anspruch 7, ferner mit einem ersten und zweiten Satz von Datenleitungen (46, 48), die jeweils mit dem ersten und zweiten Satz der Erfassungselemente (40) verbunden sind, wobei die Datenleitungen (46, 48) zu den Abtastleitungen (52) senkrecht stehen.
Röntgensystem nach Anspruch 7, wobei der erste und zweite Satz der Erfassungsschaltungen (54, 56) zur Erfassung von Daten außerhalb einer interessierenden Region (60) eingerichtet sind, während die Röntgenquelle (15) die Röntgenstrahlen (17) erzeugt.
Röntgensystem nach Anspruch 7, ferner mit einer Systemsteuereinrichtung (36) zum Identifizieren der Abtastleitungen (52) in einer interessierenden Region (60).
Röntgensystem nach Anspruch 7, ferner mit einem ersten und zweiten Satz von Datenleitungen (46, 48), die mit dem ersten und zweiten Satz der Erfassungselemente (40) verbunden sind und eine Dimension der Erfassungseinrichtung (22) kreuzen, wobei der erste Satz der Datenleitungen (46) an den zweiten Satz der Datenleitungen (48) angrenzt und mit diesem alterniert.
Röntgensystem nach Anspruch 7, wobei die erste und zweite Erfassungsschaltung (54, 56) ferner Datenreduktionsschaltungen (70, 72) umfassen, wobei die Datenreduktionsschaltungen (70, 72) die Ladung von zumindest zwei Erfassungselementen (40) kombinieren.
Röntgensystem nach Anspruch 7, wobei die erste und zweite Erfassungsschaltung (54, 56) ferner Datenreduktionsschaltungen (70, 72) umfassen, wobei die Datenreduktionsschaltungen (70, 72) die Pegel der durch zumindest zwei angrenzende Erfassungselemente (40) in der gleichen Gruppe der Abtastleitungen (52) gespeicherten Ladung kombinieren.
Röntgensystem nach Anspruch 7, ferner mit einer Bedienerschnittstelle (38) zum Definieren einer interessierenden Region (60), die einen Teil der Erfassungseinrichtung (22) umfasst, und einer Systemsteuereinrichtung (36} zum Identifizieren der Abtastleitungen (52) in der interessierenden Region (60).
Verfahren zur Erfassung von Röntgendaten in einer interessierenden Region (60), mit den Schritten Definieren einer interessierenden Region (60) in einer Röntgenerfassungseinrichtung (22) mit Erfassungselementen (40), die mit Daten- (46, 48) und Abtastleitungen (52) verbunden sind, wobei die Daten- (46, 48) und Abtastleitungen (52) aufeinander senkrecht stehen und jeweils eine Dimension der Röntgenerfassungseinrichtung (22) kreuzen, wobei die Abtastleitungen (52) einen ersten und zweiten Satz von Abtastleitungen (52) bilden, die jeweils durch eine erste und zweite Erfassungsschaltung (54, 56) gelesen werden, wobei die Gruppen zumindest eine aufeinander folgende Abtastleitung (52) umfassen, wobei die Gruppen im ersten Satz der Abtastleitungen (52) an die Gruppen im zweiten Satz der Abtastleitungen (52) angrenzen und mit diesen alternieren, Bestrahlen der Röntgenerfassungseinrichtung (22) mit einer Strahlungsquelle (15), nach der Bestrahlung der Röntgenerfassungseinrichtung (22), gleichzeitiges Lesen von Pegeln der durch die Erfassungselemente (40) in einer ersten Gruppe im ersten Satz der Abtastleitungen (52) und einer zweiten Gruppe im zweiten Satz der Abtastleitungen (52) gespeicherten Ladung jeweils mit einer ersten und zweiten Erfassungsschaltung (54, 56), wobei die erste und zweite Gruppe der Abtastleitungen (52) in der interessierenden Region (60) enthalten sind, und gleichzeitiges Lesen der Pegel der durch die Erfassungselemente (40) in einer dritten Gruppe in dem ersten Satz der Abtastleitungen (52) und einer vierten Gruppe im zweiten Satz der Abtastleitungen (52) gespeicherten Ladung jeweils mit einer ersten und zweiten Erfassungsschaltung (54, 56), wobei die dritte und vierte Gruppe in der interessierenden Region (60) enthalten sind.
Verfahren nach Anspruch 15, ferner mit den Schritten Lesen der Pegel der durch die Erfassungselemente (40) in den Gruppen der Abtastleitungen (52) außerhalb der interessierenden Region (60) gespeicherten Ladung mit der ersten und zweiten Erfassungsschaltung (54, 56) während des Bestrahlungsschritts und Verwerfen von Daten beruhend auf den Pegeln der durch die Erfassungselemente (40) außerhalb der interessierenden Region (60) gespeicherten Ladung.
Verfahren nach Anspruch 15, ferner mit dem Kombinieren der Pegel der durch zumindest zwei der Erfassungselemente (40) in der gleichen Gruppe der Abtastleitungen (52) gespeicherten Ladung.
Verfahren nach Anspruch 15, ferner mit dem Kombinieren der durch zumindest zwei der Erfassungselemente (40) gespeicherten Ladung.
Verfahren nach Anspruch 15, ferner mit dem Lesen von Ladungspegeln mit der ersten und zweiten Erfassungsschaltung (54, 56) gleichzeitig mit der Bestrahlung, wobei die Ladungspegel von Erfassungselementen (40) außerhalb der interessierenden Region (60) gespeichert werden.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Gruppen zumindest zwei aufeinander folgende Abtastleitungen (52) enthalten, wobei jede Gruppe die gleiche Anzahl aufeinander folgender Abtastleitungen (52) enthält.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Definitionsschritt ferner die Definition der interessierenden Region (60) umfasst, damit sie in der oberen oder unteren Hälfte der Erfassungseinrichtung (22) liegt, wobei eine der ersten und zweiten Gruppe eine einer ersten und letzten Abtastleitung (52) in der interessierenden Region (60) enthält.
Verfahren nach Anspruch 15, ferner mit den Schritten Speichern von die Ladungspegel der Erfassungselemente (40) in der interessierenden Region (60) darstellenden Daten und Verwerfen von die Ladungspegel der Erfassungselemente (40) außerhalb der interessierenden Region (60) darstellenden Daten.