DE10331522B4 - Method for reducing ghost artifacts in a digital detector - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Reduzierung von Geistbildartefakten bei einem digitalen Röntgendetektor (3), bei welchem zwischen den Aufnahmen von Röntgenbildern das Substrat (19) des Röntgendetektors (3) mittels eines Temperaturregulierelements (27) pulsartig auf eine gegenüber der Aufnahmetemperatur erhöhte Temperatur aufgeheizt wird und wobei bei dieser erhöhten Substrattemperatur ein Leer-Ausleseprozess vorgenommen wird.method to reduce ghost artifacts in a digital x-ray detector (3), in which between the recordings of X-ray images, the substrate (19) of the X-ray detector (3) by means of a temperature regulating element (27) in a pulse-like manner one opposite the recording temperature increased Temperature is heated and wherein at this elevated substrate temperature an empty readout process is performed.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Reduzierung von Geistbildartefakten bei einem digitalen Detektor für Röntgenbilder.The This invention relates to a method for reducing ghost artifacts in a digital detector for X-ray images.
Die meisten in der Medizintechnik verwendeten bildgebenden Untersuchungsverfahren beruhen seit Jahren auf Röntgenaufnahmen. Anstelle der herkömmlichen, auf fotografischen Filmen beruhenden Radiografie haben sich in den letzten Jahren zunehmend digitale Aufnahmetechniken etabliert. Diese besitzen den erheblichen Vorteil, dass keine zeitaufwendige Filmentwicklung erforderlich ist. Die Bildaufbereitung geschieht vielmehr mittels elektronischer Bildverarbeitung. Das Bild ist daher direkt nach der Aufnahmeverfügbar. Digitale Röntgenaufnahmetechniken bieten zudem den Vorteil einer besseren Bildqualität, Möglichkeiten zur elektronischen Bildnachbearbeitung sowie die Möglichkeit einer dynamischen Untersuchung, d. h. der Aufnahme von bewegten Röntgenbildern.The Most imaging techniques used in medical technology have been based on x-rays for years. Instead of the conventional, Based on photographic films, radiography has evolved in the recent years increasingly established digital recording techniques. Own this the considerable advantage that no time-consuming film development is required. The image processing is done by means of electronic image processing. The picture is therefore directly after the recording available. Digital radiography techniques also offer the advantage of better picture quality, possibilities for electronic image post-processing as well as the possibility a dynamic investigation, d. H. the recording of moving X-ray images.
Zu den verwendeten digitalen Röntgenaufnahmetechniken gehören so genannte Bildverstärker-Kamerasysteme, die auf Fernseh- oder CCD-Kameras basieren, Speicherfoliensysteme mit integrierter oder externer Ausleseeinheit, Systeme mit optischer Ankopplung einer Konverterfolie an CCD-Kameras oder CMOS-Chip, Selen-basierte Detektoren mit elektrostatischer Auslesung und Festkörperdetektoren mit aktiven Auslesematritzen mit direkter oder indirekter Konversion der Röntgenstrahlung.To the digital radiographic techniques used belong so-called image intensifier camera systems, the on television or CCD cameras based, imaging systems with integrated or external readout unit, systems with optical coupling of a Converter film to CCD cameras or CMOS chip, using selenium-based detectors electrostatic readout and solid state detectors with active Read-out matrix with direct or indirect conversion of X-radiation.
Insbesondere sind seit einigen Jahren Festkörperdetektoren für die digitale Röntgenbildgebung in Entwicklung. Diese Detektoren basieren auf aktiven Auslesematritzen z. B. aus amorphem Silizium (a-Si), denen eine Szintillatorschicht oder Szintillatorschicht, z. B. aus Cäsiumjodid (CsI) vorgeschichtet ist. Die auftreffende Röntgenstrahlung wird in der Szin tillatorschicht in sichtbares Licht gewandelt, in Photodioden der Auslesematrix in elektrische Ladung umgewandelt und ortsaufgelöst gespeichert. Verwandte Technologien verwenden ebenfalls eine aktive Auslesematrix aus amorphem Silizium, jedoch kombiniert mit einem Röntgenkonverter (z. B. Selen), der die auftreffende Röntgenstrahlung direkt in elektrische Ladung umwandelt. Diese wird dann auf einer Elektrode der Auslesematrix ortsaufgelöst gespeichert. Die gespeicherte Ladung wird anschließend über ein aktives Schaltelement elektronisch ausgelesen, in digitale Signale umgewandelt und an ein elektronisches Bildverarbeitungssystem weitergeleitet.Especially have been solid state detectors for several years for the digital x-ray imaging in Development. These detectors are based on active readout matrices z. B. of amorphous silicon (a-Si), which a scintillator or scintillator layer, e.g. B. from cesium iodide (CsI) is pre-layered. The incident X-rays is converted into visible light in the scorching layer, in photodiodes the readout matrix converted into electrical charge and stored spatially resolved. relative Technologies also use an active readout matrix of amorphous Silicon, but combined with an X-ray converter (eg selenium), the the incident X-rays converted directly into electrical charge. This will then be on an electrode the readout matrix spatially resolved saved. The stored charge is then over active switching element electronically read, into digital signals converted and forwarded to an electronic image processing system.
Eine für die Bildqualität entscheidende physikalische Eigenschaft des amorphen Siliziums ist die Existenz von tief gelegenen Energieniveaus ("Traps"), die bei der Bildaufnahme mit elektrischer Ladung aufgefüllt werden. In diesen Traps ist die elektrische Ladung aufgrund der besonders niedrigen Energie vergleichsweise stabil gebunden, so dass bei dem der Bildaufnahme folgenden Ausleseprozess nicht die gesamte, im Trap enthaltene Ladung ausgelesen werden kann. Vielmehr "überlebt" ein gewisser Teil des Signals latent in den Traps und wird erst nach dem Ausleseprozess allmählich freigesetzt. Dies kann dazu führen, dass bei einer nachfolgenden Aufnahme immer noch ein Restsignal vorhanden ist und im dazu gehörigen Ausleseprozess mit ausgelesen wird. Das zuletzt aufgenommene Röntgenbild enthält somit ein Restsignal der vorangegangenen Aufnahme. Mitunter erscheinen dadurch Konturen der vorangegangenen Aufnahme als Schatten auf dem nachfolgenden Röntgenbild. Dieser Effekt wird als Geistbildartefakt bezeichnet.A for the picture quality is the crucial physical property of amorphous silicon the existence of low-lying energy levels ("traps") when taking pictures with electric charge filled become. In these traps the electric charge is due to the particularly low energy bound comparatively stable, so that in the reading process following the image acquisition not the entire, Trapped charge can be read out. Rather, a certain part of the signal "survives" latently in the traps and is released gradually after the readout process. This can cause that in a subsequent recording still a residual signal exists and in the associated Readout process is read out. The last recorded X-ray image contains thus a residual signal of the previous recording. Occasionally appear thereby contours of the previous shot as a shadow on the subsequent X-ray image. This effect is called Spirit picture artifact.
Um Geistbildartefakte nach Möglichkeit zu reduzieren, wird üblicherweise nur amorphes Silizium von bester Qualität zur Herstellung von Röntgendetektoren verwendet, da dieses eine besonders geringe Anzahl von Störstellen, und damit eine besonders geringe Anzahl von Traps aufweist. Höchstqualitatives amorphes Silizium ist jedoch entsprechend teuer und führt dennoch nicht zu einer befriedigenden Reduzierung der Geistbildartefakte. Zur weiteren Reduzierung dieser Effekte wird mitunter Rücksetzlicht verwendet. Hierbei ist ein flächig ausgebildetes Board oder eine Folie vorgesehen, welche Licht emittieren kann, um das amorphe Silizium zu stabilisieren oder zu homogenisieren. Dies führt aber ebenfalls nicht zu einer vollständigen Reduktion der Geistbildartefakte. Alternativ wird versucht, die Geistbildartefakte auf dem Wege elektronischer Bildverarbeitung im Röntgenbild nachträglich zu korrigieren. Solche Kompensierungsverfahren sind aber vergleichsweise aufwändig und häufig dennoch nicht in der Lage, Geistbildartefakte in befriedigender Weise zu beseitigen.Around Spirit image artifacts if possible to reduce, is usually only top quality amorphous silicon for the production of X-ray detectors used because this is a particularly small number of impurities, and thus has a particularly low number of traps. highest quality However, amorphous silicon is correspondingly expensive and still leads not to a satisfactory reduction of the mental image artifacts. To further reduce these effects, sometimes reset light is used. Here is a surface formed board or a film, which emit light can stabilize or homogenize the amorphous silicon. this leads to but also not to a complete reduction of the spirit image artifacts. Alternatively, mental image artifacts are attempted by electronic means Image processing in the X-ray image later to correct. Such compensation methods are however comparatively complicated and often nevertheless not able to render ghost image artifacts more satisfying Way to eliminate.
Ein
entsprechender Röntgendetektor
ist insbesondere aus der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Reduzierung von Geistbildartefakten bei einem digitalen Detektor für Röntgenbilder anzugeben.Of the Invention is based on the object, an improved method to reduce mental image artifacts in a digital detector for X-rays specify.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Danach ist vorgesehen, dass ein zur Aufnahme eines Röntgenbilds vorgesehener digitaler Detektor mittels eines Temperaturregulierungselements auf eine vorgegebene, gegenüber Raumtemperatur erhöhte Soll-Temperatur eingestellt wird.The object is achieved by the features of claim 1. Thereafter, it is provided that a for receiving an X-ray image provided digital detector is adjusted by means of a temperature regulating element to a predetermined, compared to room temperature increased target temperature.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, die Soll-Temperatur für eine vorgegebene Zeitspanne auf eine vergleichsweise hohe Temperatur einzuregeln, wenn gerade keine Aufnahme vorgenommen wird. Die in einem Trap gefangene Ladung wird damit sozusagen "aus geheizt". Für die nächstfolgende Bildaufnahme wird die Substrattemperatur dann wiederum auf eine Aufnahmetemperatur er niedrigt, um während der Bildaufnahme die sonstigen temperaturabhängigen Störgrößen klein zu halten. Vorteilhafterweise wird im Anschluss an eine solche pulsartige Erhöhung der Soll-Temperatur die Auslesematrix "im Leerlauf", d. h. ohne vorangegangene Belichtung des Detektors, ausgelesen, um die durch die pulsartige Erhöhung der Solltemperatur aus den Traps "ausgeheizten" Ladungen von der Auslesematrix zu entfernen.According to the invention, it is provided the target temperature for a predetermined period of time to a relatively high temperature adjust when no recording is being made. In the a charge caught in a trap is thus "burned out", so to speak. For the next image acquisition The substrate temperature is then again to a recording temperature he lowers to while the image recording to keep the other temperature-dependent disturbances small. advantageously, is following such a pulse-like increase in the target temperature the Readout matrix "idle", d. H. without preceding Exposure of the detector, read out by the pulse-like increase in the Target temperature from the traps "burned out" charges from the Remove readout matrix.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass die Entleerung der Traps um so schneller vonstatten geht, je höher die Temperatur des Substrats, und damit auch die Temperatur der Auslesematrix ist. Durch gezielte Erhöhung der Substrattemperatur wird somit eine beschleunigte Entladung der Traps erreicht, so dass ein Großteil des in der Auslesematrix gespeicherten Signals bereits beim ersten Auslesevorgang ausgelesen. Die in den Traps nach diesem Ausleseprozess gegebenenfalls noch verbleibende Ladung ist so gering, dass Geistbildartefakte allenfalls noch in geringem Maße auftreten.The Invention is based on the recognition that the emptying of the traps the faster the temperature of the substrate, and the faster it is done so that the temperature of the readout matrix is. Through targeted increase The substrate temperature is thus an accelerated discharge of the Traps reached, so much of it of the signal stored in the read-out matrix already at the first Read out read. Those in the traps after this selection process any remaining charge is so low that mental image artifacts at best still to a small extent occur.
Die Erfindung führt insbesondere zu einer Verbesserung eines Detektors, dessen Auslesematrix im Wesentlichen aus amorphem Silizium besteht. Sie erlaubt somit die Verwendung dieses ansonsten besonders gut zur Realisierung der Auslesematrix geeigneten Materials, ohne dass eine Verschlechterung der Bildqualität durch Geistbildartefakte in Kauf genommen werden müsste.The Invention leads in particular to an improvement of a detector whose readout matrix consists essentially of amorphous silicon. It allows thus the use of this otherwise particularly good for the realization of Readout matrix of suitable material without causing deterioration the picture quality by mental image artifacts would have to be accepted.
Zweckmäßigerweise ist das Temperaturregulierungselement an der Rückseite des Substrats angebracht, zumal es auf diese Weise die Röntgenaufnahme nicht behindert. Als Rückseite wird diejenige Seite des Substrats bezeichnet, die der mit Röntgenstrahlung zu belichtenden Seite des Substrats entgegengesetzt ist. Diese Anordnung hat den zusätzlichen Vorteil, dass das Temperaturregulierungselement nahe an der Auslesematrix angeordnet ist und somit in besonders guter Wärmekopplung mit der Auslesematrix steht. Für eine effektive Temperaturregulierung bei gleichzeitig geringem Platzbedarf ist insbesonde re vorgesehen, dass das Temperaturregulierungselement schichtartig aufgebaut ist.Conveniently, the temperature regulating element is attached to the back of the substrate, especially since it is the X-ray not disabled. As the back is that side of the substrate referred to that with X-rays opposite side of the substrate to be exposed. This arrangement has the extra Advantage that the temperature regulating element close to the readout matrix is arranged and thus in particularly good thermal coupling with the readout matrix stands. For an effective temperature control with a small footprint is insbesonde re provided that the temperature regulating element is layered.
In zwei vorteilhaften Realisierungsvarianten ist das Temperaturregulierungselement wahlweise als flächiger Heizwiderstand oder als Peltierelement ausgeführt. Ein Peltierelement hat den zusätzlichen Vorteil, dass man mit ihm wahlweise das Substrat kühlen oder heizen kann. Es sind hierdurch insbesondere auch schnelle Änderungen der Substrattemperatur möglich.In two advantageous implementation variants is the temperature regulating element optionally as a flat surface Heating resistor or designed as a Peltier element. A Peltier element has the added benefit that you can either cool or heat the substrate with it. There are This in particular also rapid changes in the substrate temperature possible.
Eine besonders präzise Temperatureinstellung wird durch eine Regeleinheit erreicht, die einerseits mit einem in thermischem Kontakt mit dem Substrat und/oder dem Temperaturregulierungselement stehenden Temperaturfühler verbunden ist, und die andererseits das Temperaturregulierungselement ansteuert. Zur weiteren Verbesserung der Temperatureinstellung sind bevorzugt mehrere mit der Regeleinheit verbundene Temperaturfühler vorgesehen, die über die Detektorfläche verteilt sind.A very precise Temperature adjustment is achieved by a control unit that on the one hand with a in thermal contact with the substrate and / or connected to the temperature regulating element temperature sensor on the other hand drives the temperature regulating element. To further improve the temperature setting are preferred provided with the control unit temperature sensor connected via the detector surface are distributed.
Zweckmäßigerweise ist der Auslesematrix in Belichtungsrichtung eine Szintillatorschicht vorgeschaltet, die die auftreffende Röntgenstrahlung je nach Ausprägung in sichtbares Licht oder direkt in elektrische Ladung umwandelt. Ein besonders geeignetes Material hierfür ist Cäsiumjodid.Conveniently, the readout matrix in the exposure direction is a scintillator layer upstream, the incident X-rays depending on the expression in visible light or converted directly into electrical charge. One particularly suitable material for this is cesium iodide.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:following Be exemplary embodiments of Invention explained in more detail with reference to a drawing. Show:
Einander entsprechende Teile und Größen sind in den Figuren stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen.each other corresponding parts and sizes are always provided in the figures with the same reference numerals.
Die
in
Der
Röntgenstrahler
Das
Steuer- und Auswertesystem
Der
in
In
Das
Temperaturregulierungselement
Die
Regeleinheit
In
einem ersten Betriebsmodus wird die Substrattemperatur Ts von der
Regeleinheit
In
einem alternativen Betriebsmodus ist vorgesehen, die Soll-Temperatur T0 vor
oder nach Aufnahme eines Röntgenbilds
für eine
vorgegebene Zeitspanne pulsartig auf einen vergleichsweise hohen
Wert zu setzen. Hierdurch wird die in den Traps angesammelte Ladung
besonders effektiv „ausgeheizt". Nach dem Ausheizpuls
wird zweckmäßigerweise
ein Ausleseprozess initiiert, um die ausgeheizte Ladung aus der
Auslesematrix
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8120 | Willingness to grant licences paragraph 23 | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20140201 |