DE19934980B4

DE19934980B4 - Röntgendiagnostikeinrichtung mit einem flächenförmigen Röntgenbildwandler mit Rückseitenbeleuchtung

Info

Publication number: DE19934980B4
Application number: DE19934980A
Authority: DE
Inventors: Reiner F. Dr.rer.nat. Schulz; Thomas Dipl.-Ing. Schirl; Reiner Dipl.-Ing. Staab; Klaus Dipl.-Ing. Finkler; Kurt Dipl.-Ing. Grapengeter
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1999-07-26
Filing date: 1999-07-26
Publication date: 2004-02-12
Anticipated expiration: 2019-07-27
Also published as: DE19934980A1; US6359965B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Röntgendiagnostikeinrichtung mit einer Röntgenstrahlerzeugungseinheit (1) zur Erzeugung eines Röntgenstrahlenbündels (2), mit einem flächenförmigen Röntgenbildwandler (5), der eine Sensoreinheit (4) mit in einer Matrix angeordneten, lichtempfindlichen Pixelelementen und eine in Strahlenrichtung dahinter angeordneten Rückseitenbeleuchtung (8) von in einer Matrix angeordneten Elementen aufweist, die mit einer Steuervorrichtung (9) verbunden sind, wobei bei Einschaltung der Rückseitenbeleuchtung (8) das Ausgangssignal der Sensoreinheit (4) gemessen wird und im Sinne eines gleichmäßigen Ausgangssignals die Elemente der Rückseitenbeleuchtung (8) zur Homogenisierung durch die Steuervorrichtung (9) einzeln angesteuert werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Röntgendiagnostikeinrichtung mit einer Röntgenstrahlerzeugungseinheit zur Erzeugung eines Röntgenstrahlenbündels, mit einem flächenförmigen Röntgenbildwandler, der eine Sensoreinheit mit in einer Matrix angeordneten, lichtempfindlichen Pixelelemente und eine in Strahlenrichtung dahinter angeordneten Rückseitenbeleuchtung von in einer Matrix angeordneten Elementen zur Beleuchtung der Sensoreinheit bei abgeschaltetem Röntgenstrahlenbündel aufweist.

Aus der DE 196 06 873 A1 ist eine derartige Röntgendiagnostikeinrichtung mit einem flächenförmigen Röntgenbildwandler bekannt, der eine Szintillatorschicht und eine Halbleiterschicht mit in einer Matrix angeordneten, lichtempfindlichen Pixelelementen als Sensoreinheit aufweist, und mit einem in Strahlenrichtung dahinter angeordneten Array von in einer Matrix angeordneten Leuchtdioden als Rückseitenbeleuchtung, von denen zumindest ein Teil als Detektor die Röntgendosis erfasst. Dazu können Elemente der Rückseitenbeleuchtung einzeln zu- oder abgeschaltet werden, um sie auch als Detektor für die Röntgendosis verwenden zu können. Dies ist notwendig, da die Dosiserfassung im allgemeinen nur in bestimmten, eingegrenzten Bildregionen durchgeführt wird. Hierbei wird die Tatsache ausgenutzt, das Leuchtdioden auch lichtempfindlich sind. Die Ansteuerung der Leuchtdioden zur Rückseitenbeleuchtung erfolgt jedoch gemeinsam.

Bei derartigen Festkörper-Röntgen-Detektoren, die amorphe Halbleiter wie a-Si oder a-Se verwenden, ist zur Verbesserung des zeitlichen Signalverhaltens die Rückseitenbeleuchtung der Halbleiterstrukturen vorgesehen. Diese Rückseitenbeleuchtung besteht normalerweise aus mehreren Teilflächen oder Modulen, welche sich zu einer Gesamtfläche zusammenfügen, die groß genug ist, um alle Halbleiter-Pixelelemente, beispielsweise Photodioden, zu beleuchten. Diese Beleuchtung muss sehr homogen sein, da eine inhomogene, zeitlich instabile Rückseitenbeleuchtung zu störenden Bildartefakten führt.

Die DE 44 20 603 C1 betrifft eine Rückseitenbeleuchtung, die eine gleichmäßige Beleuchtung ermöglichen soll. Die Rückseitenbeleuchtung weist eine Lichtquelle mit vorgeschalteter Diffusionsoptik auf. Die Diffusionsoptik ist jedoch sehr aufwendig, da sie eine gleichmäßige Beleuchtung erreichen soll. Außerdem weist sie eine nicht zu vernachlässigende Größe auf.

In der DE 197 43 523 A1 ist eine Rückseitenbeleuchtung beschrieben, die als Elektrolumineszenz-Schicht ausgebildet ist.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, eine Rückseitenbeleuchtung für eine Sensoreinheit der eingangs genannten Art derart auszubilden, dass eine homogene, zeitlich stabile Beleuchtung ermöglicht wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Elemente der Rückseitenbeleuchtung mit einer Steuervorrichtung verbunden sind, wobei bei Einschaltung der Rückseitenbeleuchtung das Ausgangssignal der Sensoreinheit gemessen wird und aus diesen Werten die Ansteuerleistung für die einzelnen Elemente der Rückseitenbeleuchtung derart berechnet wird, dass die Elemente eine homogene Beleuchtung der Sensoreinheit bewirken.

Durch derart häufig im Hintergrund durchgeführte Vermessung der Rückseitenbeleuchtungshomogenität und entsprechende Anpassung der individuellen Ansteuerleistungen der Elemente kann diese verbessert werden. Dabei wird die Fähigkeit der Sensoreinheit ausgenutzt, nicht nur von vorne Röntgenstrahlung, sondern auch von hinten sichtbares Licht nachzuweisen.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Elemente der Rückseitenbeleuchtung aus Modulen mit matrixförmig angeordneten Leuchtdioden bestehen.

Die schon im System vorhandene Rechenleistung in einem Bildsystem kann genutzt werden, wenn es an der Sensoreinheit zur Messung deren Ausgangssignals angeschlossen ist.

Eine einfache Steuerung ergibt sich, wenn eine Zentraleinheit detektiert, wann die Röntgenstrahlerzeugungseinheit nicht eingeschaltet ist, und dann ein Startsignal an das Bildsystem und/oder die Steuervorrichtung gibt, um die Homogenisierung zu initiieren und zu steuern.

In vorteilhafter Weise kann der Bildwandler einen aSi:H-Detektor aufweisen.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
In der Figur ist eine Röntgendiagnostikeinrichtung mit einer Röntgenstrahlerzeugungseinheit 1 dargestellt, die eine von einem Hochspannungsgenerator betriebene Röntgenröhre aufweist. Die Röntgenstrahlerzeugungseinheit 1 sendet ein Röntgenstrahlenbündel 2 aus, das einen Patienten 3 durchdringt und auf eine Sensoreinheit 4 eines Röntgenbildwandlers 5 entsprechend der Transparenz des Patienten 3 geschwächt als Röntgenstrahlenbild fällt. Die Sensoreinheit 4 ist mit einem Bildsystem 6 verbunden, das in bekannter Weise eine Verarbeitungsschaltung mit Rechenschaltungen, Filterschaltungen, Bildspeicher und Wandler aufweisen kann, die nicht dargestellt sind. Die Bilddaten 7 werden einem ebenfalls nicht dargestellten Monitor zur Wiedergabe des Röntgenstrahlenbildes zugeführt.
Die Sensoreinheit 4 kann eine Szintillatorschicht aufweisen, auf die das Röntgenstrahlenbündel 2 fällt, das entsprechend der Abschwächung durch den Patienten 3 in ein sichtbares Röntgenstrahlenbild umgewandelt wird. Die Szintillatorschicht kann aus Caesiumjodid (CsI) bestehen. Mit der Szintillatorschicht ist eine Halbleiterschicht gekoppelt, die im Ausführungsbeispiel aus mit Wasserstoff dotiertem amorphen Silizium (aSi:H) besteht. Sie weist eine Vielzahl von in einer Matrix angeordneten, lichtempfindlichen Pixelelementen auf.
In Strahlenrichtung gesehen hinter der Halbleiterschicht ist eine Rückseitenbeleuchtung 8 angeordnet, die im Ausführungsbeispiel aus einem Array von 9*9 Modulen von in einer Matrix angeordneten Leuchtdioden zur Rücksetzung von Restladungen der Pixelelemente durch Beleuchtung der Halbleiterschicht der Sensoreinheit 4 bestehen kann. Die Rückseitenbeleuchtung 8 ist an einer Steuervorrichtung 9 angeschlossen, durch die die Leuchtdioden der Module eingeschaltet werden, so dass die Halbleiterschicht in den Pausen zwischen der Röntgenbestrahlung belichtet werden kann und die Restladungen der Pixelelemente somit rückgesetzt werden.
Die Steuerung aller zeitlichen Abläufe übernimmt eine Zentraleinheit 10, beispielsweise ein Host-Rechner, der insbesondere mit der Röntgenstrahlerzeugungseinheit 1 und dem Bildsystem 6 verbunden ist und die System- und Steuerungstakte erzeugt.
Im Normalbetrieb empfängt die Sensoreinheit 4 im Röntgenbildwandler 5 das Strahlungsfeld hinter dem Patienten. Das Bildsystem 6 führt die notwendigen Rechenoperationen durch und liefert die fertigen Bilddaten 7. Die Steuervorrichtung 9 steuert und synchronisiert die Abläufe.
Die erfindungsgemäße Röntgendiagnostikeinrichtung ermöglicht die Vermessung der aktuellen örtlichen Lichtverteilung und die anschließende Homogenisierung. Dazu wird ein Bild aufgenommen, bei dem keine Röntgenstrahlung appliziert wird, sondern das Licht der Rückseitenbeleuchtung 8 für eine Belich tung der Halbleiterschicht der Sensoreinheit 4 sorgt. Dieses Bild beinhaltet Information über die Lichtausbeute und Effizienz der einzelnen Module der Rückseitenbeleuchtung B. Aus diesem Bild kann die Recheneinheit im Bildsystem 6 berechnen, wie die Ansteuerleistungen der einzelnen Module 8 geändert werden müssen, um eine homogene Rückseitenbeleuchtung zu erhalten. Die Steuervorrichtung 9 passt die individuellen Ansteuerleistungen dementsprechend an.
Diese erfindungsgemäße Homogenisierung der Rückseitenbeleuchtung 8 ist zeitlich sehr stabil und kann für den Benutzer unbemerkt im Hintergrund ablaufen, da keine Röntgenstrahlung verwendet wird.

Claims

Röntgendiagnostikeinrichtung mit einer Röntgenstrahlerzeugungseinheit (1) zur Erzeugung eines Röntgenstrahlenbündels (2), mit einem flächenförmigen Röntgenbildwandler (5), der eine Sensoreinheit (4) mit in einer Matrix angeordneten, lichtempfindlichen Pixelelementen und eine in Strahlenrichtung dahinter angeordneten Rückseitenbeleuchtung (8) von in einer Matrix angeordneten Elementen zur Beleuchtung der Sensoreinheit (4) bei abgeschaltetem Röntgenstrahlenbündel (2) aufweist, die mit einer Steuervorrichtung (9) verbunden sind, wobei die Steuervorrichtung (9) derart ausgebildet ist, dass bei Einschaltung der Rückseitenbeleuchtung (8) das Ausgangssignal der Sensoreinheit (4) gemessen und aus diesen Werten die Ansteuerleistung für die einzelnen Elemente der Rückseitenbeleuchtung (8) derart berechnet wird, dass die Elemente eine homogene Beleuchtung der Sensoreinheit (4) bewirken.
Röntgendiagnostikeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente der Rückseitenbeleuchtung (8) aus Modulen mit matrixförmig angeordneten Leuchtdioden bestehen.
Röntgendiagnostikeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der Sensoreinheit (4) zur Messung deren Ausgangssignals ein Bildsystem (6) angeschlossen ist, das mit der Steuervorrichtung (9) verbunden ist.
Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zentraleinheit (10) detektiert, wann die Röntgenstrahlerzeugungseinheit (1) nicht eingeschaltet ist, und dann ein Startsignal an das Bildsystem (6) und/oder die Steuervorrichtung (9) gibt, um die Homogenisierung zu initiieren und zu steuern.
Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Bildwandler (5) einen aSi:H-Detektor aufweist.