DE19535285A1

DE19535285A1 - Röntgendiagnostikeinrichtung mit einem digitalen Detektor

Info

Publication number: DE19535285A1
Application number: DE1995135285
Authority: DE
Inventors: Horst Dr Siebold; Herbert Dipl Phys Kuhn
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1995-09-22
Filing date: 1995-09-22
Publication date: 1997-03-27

Description

Die Erfindung betrifft eine Röntgendiagnostikeinrichtung mit einer Röntgenstrahlenquelle, mit einem digitalen Detektor mit in einer Matrix angeordneten Bildelementen.

In der Radiographie wird zur Reduktion der von einem Unter suchungsobjekt ausgehenden Streustrahlung ein zwischen Rönt genstrahlenquelle und Detektor angeordneter Streustrahlen raster verwendet. Dieser ist bei nichtdigitalen Detektoren wie z. B. dem Film-Folien-System störend sichtbar, wenn er nicht bewegt wird. Bei digitalen Detektoren entsteht wegen Interferenzen der Rasterstruktur mit der Pixelstruktur des Detektors Moir´.

Deswegen wird bei nichtdigitalen Detektoren durch Bewegung des Rasters die Abbildung der Bleilamellen unterdrückt. Es kann auch ein stehender Raster mit höherer Linienzahl, ein sogenannter Viellinienraster, Verwendung finden, da dieser mit zunehmender Linienzahl vom Aufnahmesystem oder vom Auge nicht mehr aufgelöst wird.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, eine Röntgendiagno stikeinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der kein störendes Moir´-Muster entsteht.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Durch die Anpassung der Perio dizität des Rasters an die reziproke Apertur der Bildelemente (Pixel) der Matrix des Detektors werden Moir´-Strukturen bei digitalen Detektoren unterdrückt.

Im Grenzfall eines idealen Detektors, bei dem die optisch empfindliche Ausdehnung eines Bildelementes (Apertur) gleich dem Mittenabstand der Bildelemente ist, ist dies gleichbedeu tend mit der Forderung, daß die Ortsfrequenz des auf den Detektor projizierten Streustrahlenrasters gleich der doppel ten Nyquistfrequenz der Bildelemente des Detektors ist.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Ortsfrequenz des auf den Detektor projizierten Streustrahlenrasters gleich der Frequenz der Bildelemente des Detektors ist.

Erfindungsgemäß kann der Streustrahlenraster direkt an dem Detektor beispielsweise auswechselbar angeordnet oder am Detektor befestigt sein.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Röntgendiagnostikeinrichtung,

Fig. 2 einen Kurvenverlauf der Modulationsübertragungsfunk tion (MTF) eines idealen Detektors und

Fig. 3 einen Kurvenverlauf der Modulationsübertragungsfunk tion (MTF) eines realen Detektors zur Erläuterung der Erfindung.

In der Fig. 1 ist eine Röntgendiagnostikeinrichtung mit einer Röntgenröhre 1 dargestellt, die von einem Hochspan nungsgenerator 2 betrieben wird. Die Röntgenröhre 1 sendet ein Röntgenstrahlenbündel 3 aus, das einen Patienten 4 durch dringt und auf einen Röntgenbildwandler 5 entsprechend der Transparenz des Patienten 4 geschwächt als Röntgenstrahlen bild fällt. Der Röntgenbildwandler 5 ist mit einem digitalen Bildsystem 6 und einen daran angeschlossenen Monitor 7 zur Wiedergabe des Röntgenstrahlenbildes verbunden. Das digitale Bildsystem 6 kann in bekannter Weise eine Verarbeitungsschal tung, Wandler, Differenzstufen und Bildspeicher aufweisen.

Bei einer derartigen Röntgendiagnostikeinrichtung kann der Röntgenbildwandler 5 aus einem digitalen röntgenempfindlichen Festkörperbildwandler bestehen, der in einer Matrix ange ordnete Bildelemente aufweist.

Zwischen der Röntgenstrahlenquelle 1 und dem Detektor 5 ist ein Streustrahlenraster 8 zur Unterdrückung der von dem Patienten 4 ausgehenden Streustrahlung angeordnet, der üblicherweise Moir´-Störungen bei dem digitalen Detektor 5 erzeugt.

Erfindungsgemäß wird nun bei einem idealen Detektor die Periodizität des Streustrahlenrasters 8 an die Periodizität der Matrix des Detektors 5 angepaßt, wobei gilt, daß die Ortsfrequenz des auf den Detektor projizierten Streustrahlen rasters 8, die Rasterfrequenz ν_RA, gleich der doppelten Nyquistfrequenz ν_N der Bildelemente des Detektors 5 ist.

wobei B der Mittenabstand der Pixel und b die optisch empfindliche lineare Ausdehnung eines Bildelementes, die Pixel-Apertur, ist.

Die Sampling-MTF (Modulationsübertragungsfunktion) eines Bildelementes mit der linearen Ausdehnung b folgt der in Fig. 2 dargestellten, über der Ortsfrequenz ν aufgetragenen Funktion

MTF(ν) = sin πνb / πνb

und hat für νb = 1,2, . . . Nullstellen. Deshalb wird die Fre quenz

nicht übertragen und somit der Streustrah lenraster 8 nicht abgebildet.

Bei einem realen Detektor 5 ist es naturgemäß nicht möglich, daß die Apertur b gleich dem Mittenabstand B der Pixel gemacht wird, sie kann beispielsweise nur 80% des Pixelab standes ausfüllen. Dann muß man die Rasterfrequenz ν_RA an die Detektorapertur b anpassen, weil damit die Modulationsüber tragungsfunktion des Detektors 5 bei der Rasterfrequenz ν_RA zu 0 wird und so Spektralanteile bei dieser Rasterfrequenz ν_RA nicht übertragen werden können. Dies wird durch Fig. 3 erläutert, bei der die Modulationsübertragungsfunktion eines realen Detektors 5 aufgetragen ist, die bei der Rasterfre quenz

Nullstellen aufweist, während

kleiner ist, so daß die Modulationsübertragungsfunktion noch nicht Null ist.

Beispielsweise erfordert eine lineare Apertur b von 0,2 mm einen Streustrahlenraster 8 von 50 Linien/cm mit einer Blei lamellenbreite von etwa 56 µm und einem Zwischenraum von 144 µm, der gemäß einem üblichen Pb 12/40-Raster mit 70 um Lamellenbreite und 180 µm Zwischenraum abgeleitet wurde. Eine derartige Abmessung entspricht einer Periodenlänge des Rasters von 0,2 mm. Für Pixelaperturen von beispielsweise 150 µm kann ein Streustrahlenraster 8 von 67 Linien/cm mit einer Lamellenbreite von 42 µm und einem Zwischenraum von 108 µm verwendet werden. Raster mit 50 bis 75 L/cm sind heute technisch problemlos zu realisieren.

Für anisotrope Pixel, die in x- und y-Richtung verschieden breite, nichtsensitive Randgebiete aufweisen, ist es zweck mäßig, die Lamellenrichtung des Rasters parallel zu den schmaleren nichtsensitiven Strukturen auszurichten.

Der Streustrahlenraster 8 kann fest mit dem Detektor 5 ver bunden sein, so daß er sehr dicht am Detektor 5 plaziert ist, oder sogar eine Einheit mit ihm bildet. Ist der Streustrah lenraster 8 einige cm vor dem Detektor montiert, so muß bei der Bemessung der Raster-Periodizität der Abbildungsmaßstab berücksichtigt werden.

Beim Aus- und Einfahren eines entnehmbaren Streustrahlen rasters 8, beispielsweise beim Einsatz in der Pädiatrie, ist es nicht erforderlich, ihn auf Bruchteile einer Periode der Rastergrundfrequenz zu positionieren, wie dies bei anderen Rastern durch das Vorhandensein eines Moir´-Patterns nötig wäre. Es müssen lediglich evtl. vorhandene großflächige Transmissionsschwankungen wieder in Deckung gebracht werden. Diese liegen aber bei sehr kleinen Ortsfrequenzen von etwa 0,01 lp/mm und können durch eine Gainkorrektur der Pixel empfindlichkeit korrigiert werden. Diese Gainkorrektur muß für die beiden Fälle mit und ohne Raster durchgeführt und gespeichert werden.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Streustrahlen rasters 8 der Röntgendiagnostikeinrichtung mit einem digi talen Röntgendetektor erhält man ein Röntgenbild, das frei von Moir´-Störungen und Einflüssen von Streustrahlung ist.

Claims

1. Röntgendiagnostikeinrichtung mit einer Röntgenstrahlen quelle (1), mit einem digitalen Detektor (5) mit in einer Matrix angeordneten Bildelementen, mit einem zwischen Röntgenstrahlenquelle (1) und Detektor (5) angeordneten Streustrahlenraster (8) zur Unterdrückung der von einem Untersuchungsobjekt ausgehenden Streustrahlung, bei der die Periodizität des Streustrahlenrasters (8) an die reziproke Apertur (1/b) der Bildelemente der Matrix des Detektors (5) angepaßt ist.

2. Röntgendiagnostikeinrichtung nach Anspruch 1, bei der die Ortsfrequenz (ν_RA) des auf den Detektor (5) projizierten Streustrahlenrasters (8) gleich der Frequenz (1/b) der Bild elemente des Detektors (5) ist.

3. Röntgendiagnostikeinrichtung nach Anspruch 1, bei der die Ortsfrequenz (ν_RA) des auf den Detektor (5) projizierten Streustrahlenrasters (8) gleich der doppelten Nyquistfrequenz (ν_N) der Bildelemente des Detektors (5) ist.

4. Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der der Streustrahlenraster (8) am Detektor (5) angeordnet ist.

5. Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der der Streustrahlenraster (8) am Detektor (5) auswechselbar angeordnet ist.

6. Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der der Streustrahlenraster (8) an dem Detektor (5) befestigt ist.