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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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1. Gebiet
der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen von Rest-Artefakten
in einem Strahlungsdetektionspanel und insbesondere ein Verfahren
zum Betreiben und Auslesen von Informationen von einem Röntgenstrahldetektionspanel
durch kontinuierliches Durchlaufen des Panels und Verwenden von Pre-
und Post-Belichtungsinformationen, um Restbilder zu minimieren.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Eine
direkte Röntgenbildgebung
unter Verwendung von Panelen mit einem zweidimensionalen Array von
winzigen Sensoren zum Einfangen eines durch eine Strahlung erzeugten
Bildes ist aus dem Stand der Technik wohl bekannt. Die Strahlung
wird bildweise moduliert während
sie durch ein Objekt mit variierenden Strahlungsabsorptionsbereichen
passiert. Eine bildrepräsentierende
Information wird als eine Ladungsverteilung eingefangen, welche
in einer Vielzahl von Ladungsspeicherkondensatoren in als eine zweidimensionale
Matrix angeordnete individuelle Sensoren gespeichert sind.
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Die
Panele weisen ein zweidimensionales Array von Sensoren mit einer
assoziierten Schalt- und Adressierschaltung auf, welche auf einem
isolierenden Substrat, üblicherweise
eine Glasplatte, aufgebaut sind. Derartige Sensoren weisen typischerweise
ein Paar von coplanaren leitfähigen
Mikroplatten auf, welche durch eine dielektrische Schicht getrennt
ist, wodurch ein Ladungsspeicherkondensator ausgebildet wird. Die
sich über
die obigen Sensoren erstreckenden Mikroplatten stellen eine fotoleitfähige Schicht
dar, welche röntgenstrahlungsempfindlich
ist. Eine obere Elektrode wird über
der fotoleitfähigen Schicht
platziert.
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Zwei
Mikroplatten in jedem Sensor dienen zum Sammeln und Speichern von
Ladungen, welche die Strahlungsbelichtung des Sensors repräsentieren.
US 5,319,206 für Lee et
al. vom 7. Juni 1997, welches ursprünglich von E.I. Dupont de Nemours und
Co. Inc. angemeldet wurde und nun auf den Anmelder der vorliegenden
Erfindung umgeschrieben worden ist, zeigt ein typisches Strahlungsdetektionspanel
mit einem Sensorarray zur Erzeugung und zum Einfangen von Ladungen
nach einer Belichtung mit Röntgenstrahlung.
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Wenn
ein in dem Lee et al. Patent beschriebenes Panel verwendet wird,
wird eine Ladespannung an die unteren Mikroplatten für alle Sensoren und
an die obere Elektrode angelegt. Dies erzeugt ein elektrisches Feld
in der fotoleitfähigen
Schicht. Bei Belichtung mit Strahlung werden Elektron/Löcherpaare
in der fotoleitfähigen
Schicht durch die absorbierte Strahlungsbelichtungsenergie erzeugt.
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Unter
dem Einfluß des
angelegten elektrischen Feldes trennen sich die erzeugten Elektronen und
Löcher
und wandern zur oberen Elektrode und zu den Mikroplatten. In Detektorsstrukturen,
bei denen eine positive Ladungsspannung an die obere Elektrode angelegt
wird, bewegen sich Elektronen zur oberen Elektrode hin und Löcher wandern
zur oberen Mikroplatte. Die Lochmigration resultiert in eine Ladungsakkumulation
während
der Belichtung in den Ladungsspeicherkondensatoren, welche aus den
beiden Mikroplatten und der diese trennende Dielektrikum ausgebildet
wird. Eine wiederholte Entfernung der Ladespannung und der Belichtungsstrahlung
hinterläßt die akkumulierten
Ladungen gefangen in den Kondensatoren.
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Die
Menge der in den Speicherkondensatoren gespeicherten Ladungen variiert
in direkter Proportion zu der Strahlungsbelichtung. Eine Belichtung wird
normalerweise als das Produkt der Strahlungsintensität "l" mit der Dauer "t",
während
der die Strahlung auf den Detektor trifft, definiert. (E = l × t). Die während der
Belichtung erzeugte Ladung Q ist durch Q = e × (E/ϵ) gegeben, wobei
E die aufgrund der Belichtung absorbierte Energie darstellt, ϵ ist
die zur Erzeugung eines Elektron/Lochpaares benötigte Energie und e ist die
elektrische Ladung eines Elektrons.
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Ein
Auslesen der gespeicherten Ladungen wird durch eine Vielzahl von
Arten erhalten. Die Patentanmeldung 08/583,256 von Lee et al., welche
ursprünglich
von E.I. Dupont de Nemours angemeldet wurde und zur Zeit ebenfalls
auf den Anmelder der vorliegenden Anmeldung umgeschrieben wurde, zeigt
ein Verfahren zum Auslesen der gespeicherten Ladungen in einem direkten
Röntgenbildgebungspanel.
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Beim
Auslesen von Informationen aus den Panelen, welche eine fotoleitfähige Schicht
aufweisen, begegnet man häufig
dem Problem, welches als Speicher (Memory) bezeichnet wird. Dieses
Speichern ist ein Resultat eines langsamen expotentiellen Rückgang des
Fotoleiters in seinen ursprünglichen "dunklen" Zustand nach einer
Belichtung mit Strahlung. Somit weist der Fotoleiter Bereiche nach
jeder Belichtung auf, welche Informationen hinsichtlich des vorhergehenden
Bildes aufweisen. Wenn eine nachfolgende Belichtung eines zweiten
Bildes durchgeführt
wird, erzeugen Restbildinformationen in dem Panel etwas, was als
Phantom- oder Geisterartefakte bezeichnet werden. Derartige Artefakte
sind offensichtlich unerwünscht,
weil sie die Bildqualität
der Röntgenaufnahme
verschlechtern und der Wert des Bildes für diagnostische Zwecke verschlechtert.
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Ansätze dieses
Problem zu lösen
beinhalten ein Messen der Abfalleigenschaften des Fotoleiters, ein
Aufzeichnen der verstrichenen Zeit zwischen Belichtungen und ein
Versuch einer Korrektur der Ausgabe jedes Pixels durch Subtrahieren
eines berechneten Ladungswertes basierend auf der verstrichenen
Zeitdauer zwischen einer vorhergehenden Belichtung und der augenblicklichen
Belichtung von dem Ausgangssignal. Variationen dieses Verfahrens sind
in dem Patent
US 4,975,935 vom
4. Dezember 1990 von Hillen et al. und in
US 5,530,238 von Meulenbruge et al.
vom 25. Juni 1996 gezeigt, welche beide von der U.S. Philips Corporation
angemeldet wurden. Dieses Verfahren erweist sich dahingehend als
nachteilig, als dass es auf einem errechneten Wert beruht, welcher
lediglich angenähert
ist und welcher nicht die gesamte vorherige Geschichte des Fotoleiterbereiches über jedem
Sensor wie beispielsweise den Resteffekt von multiplen Belichtungen
bei verschiedenen Zeitintervallen berücksichtigt.
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Aus
dem US-Patent 5,812,191 (22. September 1998), ist es bekannt, ein
Kalibrationsbild zu verwenden, welches aufgenommen wird, bevor die
tatsächliche
Messung durchgeführt
wird, um ein Hintergrundrauschen zu korrigieren.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren vorzusehen,
durch welches die oben beschriebenen Phantomartefakte im Wesentlichen
eliminiert wer den und welches nicht auf theoretischen Berechnungen
der Fotoleit-Abklingcharakteristika abhängt.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
obige Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch
ein Prozess zum Entfernen von Restbildinformationen eines vorherigen
Bildes, welches vorhergehende Belichtungsartefakte darstellt, aus
Informationen eines neuen Bildes, welches durch eine Strahlungsbelichtung
eines Bilddetektionsarrays erzeugt wird, welches eine Vielzahl von
strahlungsempfindlichen Bildelementen (Pixel) enthält, welche
einfallende Strahlung in elektrische Ladungen umwandelt. Als ein
Resultat der Strahlungsbelichtung erzeugte elektrische Ladungen
werden in individuellen Ladungskondensatoren in jedem der Pixel
gespeichert und werden mit Auslese-Elektronikschaltungen ausgelesen
und in einem Speicher zur weiteren Verwendung beim Anzeigen des
Bildes gespeichert.
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Dies
ist kurz gesagt ein Prozess zum Korrigieren eines elektrischen Signals,
welches ein Bild mit einer Vielzahl von Pixeln darstellt, wobei
das Bild aus einer Belichtung eines Detektors mit einer bildgebenden
Strahlung resultiert. Dieser Prozess weist ein Betreiben des Detektors
ohne Belichtung mit einer bildgebenden Strahlung und ein Erhalten
eines elektronischen Signals einer Vorbelichtung für die Vielzahl
von Pixeln, ein Betreiben eines Detektors ein zweites Mal und ein
Belichten mit einer bildgebenden Strahlung und ein Erhalten eines
belichteten elektranischen Signals für eine Vielzahl von Pixeln
auf. Dann weist der Prozess ein pixelweises Subtrahieren des elektronischen
Signals der Vorbelichtung von dem Belichtungssignal auf, um ein
korrigiertes elektronisches Signal der Belichtung zu produzieren.
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Vorzugsweise
weist der obige Prozess den zusätzlichen
Schritt des Betreibens des Detektors ein drittes Mal, gefolgt von
einer Belichtung mit einer bildgebenden Strahlung, wieder ohne Belichtung
mit einer bildgebenden Strahlung auf, um Nachbelichtungsdaten zu
erhalten. Danach werden Vorbelichtungs- und Nachbelichtungssignale
pixelweise gemittelt, um gemittelte Daten zu erhalten, welche von dem
Belichtungssignal pixelweise subtrahiert werden, um korrigierte
Belichtungsdaten zu erhalten.
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Der
Prozess gemäß der Erfindung
weist die folgenden Schritte auf:
- A) kontinuierliches
Betreiben des Arrays;
- B) Erhalten und Speichern von Vorbelichtungsdaten in einem Speicher,
welche eine pixelweise Rest-Ladungsverteilung darstellt, welche
von dem Array vor einer Bildbelichtung ausgelesen werden;
- C) Erhalten und Speichern von Belichtungsdaten in einem Speicher,
welche eine pixelweise Bildladeverteilung darstellen, welche aus
dem Array nach einer Bildbelichtung ausgelesen wurden; und
pixelweises
Subtrahieren der Belichtungsdaten mit den Vorbelichtungsdaten, um
korrigierte Daten zu erhalten, welche neue Bilddaten ohne Artefakte
einer früheren
Belichtung darstellen.
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In
einer fortgeschrittenen Version der Erfindung weist der Prozess
ferner die zusätzlichen Schritte
auf, welche vor dem Subtrahierschritt durchgeführt werden:
- D)
Erhalten und Speichern in einem Speicher von Nachbelichtungsdaten,
welche eine pixelweise Ladungsverteilung der Nachbelichtung darstellen, welche
aus dem Array unmittelbar nach der Belichtung des neuen Bildes ohne
weitere Bildbelichtung des Panels ausgelesen werden; und
- E) Mitteln für
jedes Pixel der Vor- und Nachbelichtungsdaten entsprechend eines
derartigen Pixels, um ein Korrektursignal für jedes Pixel zu erhalten.
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Die
Daten sind vorzugsweise ein digitales Signal, welches die in jedem
Pixel gespeicherte Ladung darstellt.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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Die
Erfindung kann anhand der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung
mit den beigefügten Gleichungen
besser verstanden werden.
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1 zeigt ein typisches Strahlungsdetektionspanel-Array
gemäß dieser
Erfindung.
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2 zeigt einen Querschnitt
des Panels von 1 entlang
der Linie 2-2.
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3 zeigt ein Zeitdiagramm
zur Veranschaulichung der Sequenz der Operation, welche durch das
Array von 1 zum Einfangen
eines Bildes durchgeführt
wird.
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4 zeigt ein Zeitdiagramm
zur Veranschaulichung des Betriebes eines in 1 gezeigten Arrays gemäß dieser
vorliegenden Erfindung.
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5 zeigt ein Flussablaufdiagramm
der Datenverarbeitungssequenz für
die durch diese Verwendung des Prozesses der vorliegenden Erfindung erhaltenen
Daten.
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6 zeigt ein Flussablaufdiagramm
der Datenverarbeitungssequenz für
die durch die Verwendung des bevorzugten Ausführungsbeispieles des Prozesses
der vorliegenden Erfindung erhaltenen Daten.
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7 zeigt eine schematische
Veranschaulichung eines Gerätes
zum Implementieren des Verfahrens der vorliegenden Erfindung.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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In
der nachfolgenden detaillierten Beschreibung beziehen sich ähnliche
Bezugszeichen auf ähnliche
Elemente in den Figuren der Zeichnungen.
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In 1 ist eine schematische
Darstellung eines bevorzugten Strahlungsdetektionspanels bzw. Strahlungsdetektionsplatte 40 mit
einer Vielzahl von Strahlungsdetektionselementen 10a, 10b, 10c,
..., 10n gezeigt, welche in einer Vielzahl von Reihen R1, R2,
R3, R4, ... Rm und einer Vielzahl von Spalten C1, C2, C3, ..., Cn
angeordnet sind. Dieses Panel und das Verfahren zum Auslesen der
gespeicherten Ladungen in den Speicherkondensatoren, so dass ein Signal
mit reduzierten Rausch pegeln erhalten wird, ist detailliert in der
US Patentanmeldung 08/538,256 von Lee et al. beschrieben.
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2 zeigt die schematische
Veranschaulichung eines Querschnittes durch das in 1 gezeigte Panel entlang der Pfeile 2-2. 2 zeigt einen Querschnitt
eines Panels 40 mit zwei Detektionselementen 10n-1 und 10n-2 mit
identischer Struktur. Lediglich einer davon wird nachfolgend beschrieben. Die
Elemente sind auf einer nicht leitfähigen Auflage 62 aufgebaut,
welche vorzugsweise eine Glasauflage darstellt. Bei der Konstruktion
jedes Elementes des Panels auf der Oberfläche dieser Glasauflage, dessen
Oberfläche
nun zur inneren Oberfläche
wird, wird eine erste leitfähige
Elektrode 64 aufgebracht. Die Elektrode 64 wird
als nächstes
mit einer dielektrischen Schicht 66 bedeckt. Eine zweite
leitfähige Elektrode,
welche als Mikroplatte 68 bezeichnet wird, wird über dem
Dielektrikum 66 platziert. Die Mikroplatte 68 zusammen
mit dem Dielektrikum 66 und der leitfähigen Elektrode 64 bilden
einen Kondensator, welcher als Ladungsakkumulator dient. Die Elektrode 64 ist
mit Masse (common ground) verbunden. Ein FET Transistor ist ebenfalls
neben dem Ladungsakkumulator für
jedes Detektionselement durch Abscheiden einer Gate-Elektrode 74 auf
der Glasauflage hergestellt. Ein dielektrisches Material 75,
welches in dieser Figur nicht maßstabsgetreu gezeigt ist, wird über dem
Gate 74 platziert. Ein Halbleiter 80, d. h. Amorphos
Silizium, Kadmium Selenid etc. wird über dem Dielektrikum 75 platziert.
Eine Source-Elektrode 78 und eine Drain-Elektrode 68 werden mit
dem Halbleiter 80 als nächstes
verbunden, um den Transistor fertig zustellen. Der Drain 68', ist mit der
Mikroplatte 68 verbunden. Ein Dielektrikum 76 isoliert
den Transistor. Die Source 78 ist von außerhalb
des Panels über
Leitungen 18 zugängig.
Das Gate 74 wird über
Gate-Adressierleitungen 17a adressiert. Gemäß dieser
Figur werden alle Gateleitungen in derselben Reihe miteinander verbunden.
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Optional
aber vorzugsweise wird eine zweite leitfähige Elektrode über der
dielektrischen Schicht
76 platziert und mit der Mirkoplatte
68 verbunden,
um eine Pilzelektrode
70 auszubilden. Das Vorhandensein
dieser Elektrode hat keinen Effekt auf die Operation dieser Erfindung,
jedoch arbeiten Detekionselemente mit „Pilz"-Elektroden
(wie in
US 5,498,880 für Lee et
al. beschrieben) besser und werden daher als Detektoren bevorzugt.
Eine Ladungsblockierschicht
72 wird vorzugsweise als eine
Aluminiumoxidschicht vorgesehen, welche über der Elektrode
70 platziert
wird.
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Eine
fotoleitfähige
Schicht 82, typischerweise Selen, wird als nächstes über dem
gesamten Panel vorgesehen und bedeckt alle Elemente da drauf. Die
fotoleitfähige
Schicht 82 wird mit einer kontinuierlichen dielektrischen
Schicht 84 bedeckt, welche wiederum durch eine kontinuierliche
obere leitfähige Elektrodenschicht 86 bedeckt
wird. Eine programmierbare Energieversorgung 44 wird mit
dieser Schicht 86 durch eine Leitung 43 verbunden.
Die Energieversorgung 44 ist ebenfalls über Leitungen 43', mit einer
gemeinsamen Masse verbunden, mit der Elektroden 64 ebenfalls
verbunden werden.
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Die
dielektrische Schicht 84 und die leitfähige Schicht 86 sind
hinsichtlich der beabsichtigen Strahlung transparent, um durch das
vorliegende Panel detektiert zu werden. Wie in 2 gezeigt (und ebenfalls in 1) wird mit der bevorzugten
Ausführungsbeispiel
und aus dein in der Lee Anmeldung 08/583,256 angeführten Gründen ein
Abschnitt des Panels von der einfallenden Strahlung mit einem Schild 37 abgeschirmt.
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Der
Betrieb des Panels zum Einfangen eines Bildes wird nachstehend unter
Bezugnahme auf 3 erläutert, welches
ein Zeitablaufdiagramm von verschiedenen benötigten Operationen zeigt.
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Die
Energieversorgung 44 liefert eine Ladespannung Vc an die
obere Elektrode 86 zum Zeitpunkt t1.
Dies ist eine hohe Gleichspannung und wird graduell angelegt. Nachdem
die Ladespannung angelegt wurde, wird das Panel einer bildgebenden
Röntgenstrahlung
für eine
Zeitperiode t2 bis t3 ausgesetzt. Diese
Zeitperiode entspricht der für
die Röntgenstrahlen
bildgebenden Strahlungsbelichtung benötigte Zeitperiode. Die Ladespannung
wird auf Masse zurückgeführt.
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Ein
Auslesen der Ladungen in den individuellen Ladungskondensatoren
beginnt zu einem Zeitpunkt t4. Die vorstehend
angeführte
Anmeldung von Lee et al. beschreibt detailliert den bevorzugten
Betrieb, um ein elektronisches Signal von dem Array zu erhalten,
welches die Ladungen und die von ihnen dargestellten Daten zu erhalten.
Das gezeigte Verfahren resultiert in einem Erhalten von Daten, welche im
Wesentlichen frei von Schaltungsrauschen in den integrierten Verstärkern und
frei von einem Gleichtaktrauschen (common mode noise) in den Leitungen eines
Panels mit einer Vielzahl von derartigen Detektionselementen sind.
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Zu
einem Zeitpunkt t5 nachdem alle Kondensatoren
adressiert worden sind und das Auslesen der Ladungen beendet worden
ist, wird das Panel mit einer gleichförmigen Intensität einer
Beleuchtungsstrahlung geflutet, wie es in dem vorstehend angeführten US-Patent
5,56,421 offenbart ist. Die Belichtung kann sichtbar, infrarot oder
eine andere geeignete Strahlung darstellen, auf welche die fotoleitfähige Schicht
empfindlich reagiert. Die Beleuchtung des Panels wird zu einem Zeitpunkt
t6 beendet und das Panel ist wieder bereit
für eine
Aufladung für
den nächsten
Zyklus.
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Unter
Einfluss der Strahlungsbelichtung, werden Löcher und Elektronen in der
fotoleitfähigen Schicht
befreit und diese Ladungen beginnen zu der oberen Elektrode und
der oberen Mikroplatte unter dem Einfluss der angelegten Gleichspannungs-Ladungsspannung zu
migrieren. Wenn die Belichtung beendet wird, sind immer noch einige
Löcher
und Elektronen vorhanden, welche keine der Elektroden erreicht haben,
aber sich irgendwo in der Hauptmasse der fotoleitfähigen Schicht
befinden. Wenn diese Ladungen nicht vor dem nächsten Belichten neutralisiert
werden, werden Geisterartefakte in dem nachfolgenden Bild erzeugt.
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Diese
durch eine bildgebende Belichtung erzeugten Ladungen migrieren zu
den entsprechenden Elektroden in der fotoleitfähigen Schicht. Der Abstand,
den sie zurücklegen,
bevor sie gefangen werden, ist als Bereiche „R" bekannt und stellt eine Funktion der
Ladungsmobilitätskonstante
des fotoleitfähigen
Materials dar, die Wahrscheinlichkeits-Zeitkonstante einer freien
Ladung in dem Material gefangen zu werden, welche von der Reinheit
des fotoleitfähigen
Materials und dem angelegten Feld abhängt. Das fotoleitfähige Material
und die Schichtdicke werden vorzugsweise derart ausgewählt, dass
der Bereicht „R" größer als
die Dicke der Schicht ist.
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Bei
einem typischen Beispiel einer fotoleitfähigen Schicht mit Selen, liegt
der Wert von R für
Löcher
in der Größenordnung
von 600 μm.
In einem derartigen Fall minimiert eine fotoleitfähige Schichtdicke
von ungefähr
500 μm die
Restladungsartefakte.
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Jedoch
migrieren nicht alle Ladungen erfolgreich. Während die obigen Zahlenbeispiele
hinsichtlich des Bereiches hilfreich bei dem Auswählen des fotoleitfähigen Materials
und beim Entscheiden einer bevorzugten Schichtdicke ist, unterliegt
die Ladungsmigration und der Bereich der Wahrscheinlichkeit, dass
für eine
gegebene Zeitperiode ein Prozentsatz dieser Ladungen innerhalb der
Hauptmasse der fotoleitfähigen
Schicht gefangen werden, und dass nicht alle Ladungen den gesamten
Bereich durchlaufen. Diese gefangenen Ladungen werden dann den in
einer nachfolgenden Belichtung erzeugten Ladung hinzugefügt und erzeugen
Artefakte.
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Wenn
eine dielektrische Schicht wie beispielsweise Schicht 84 zwischen
der fotoleitfähigen Schicht
und der oberen Elektrode platziert wird und eine positive Spannung
an die obere Elektrode angelegt wird, finden Elektronen, welche
durch eine folgende Belichtung erzeugt wurden und zur positiven Elektrode
hin migrieren, ihren Weg durch die dielektrische Schicht blockiert
und werden an der Grenzfläche
zwischen dem Dielektrikum und den fotoleitfähigen Schichten gefangen. Ihre
dortige Anwesenheit neigt dazu, ein sekundäres Feld aufzubauen, welches
dem primären
Feld gegenübersteht,
welches durch die an die obere Elektrode angelegte Ladespannung
aufgebaut wird. Da diese Elektronen nicht gleichmäßig entlang
der Dielektrikum/Fotoleitergrenzfläche verteilt sind, erzeugen
sie ein nicht gleichförmiges
Feld, welches zur Quelle von zusätzlichen
Artefakten in der nachfolgenden Belichtung wird.
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Die
Beleuchtung des Panels tendiert dazu, Restladungen in der fotoleitfähigen Schicht
durch die Erzeugung einer großen
Anzahl von Elektroden/Lochpaaren in der fotoleitfähigen Schicht
zu neutralisieren. Der Effekt der Beleuchtung des Panels sowie Details
hinsichtlich der unterschiedlichen Beleuchtungsquellen ist detailliert
in dem oben angeführten
US-Patent 5,563,421 vom 8. Oktober 1996 an Lee et al. beschrieben,
auf deren Inhalt Bezug genommen wird.
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Während dieser
Prozessschritt theoretisch alle Artefakte aus vorhergehenden Belichtungen durch „Rekonditionierung" in der fotoleitfähigen Schicht
beseitigt sein sollte, erfolgt dies nicht so effektiv wie gewünscht.
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Um
das Geisterartefakt aufgrund von vorhergehenden Belichtungen zu
beseitigen, wird das Panel durch beständiges Unterziehen des Panels
von kontinuierlichen „Lade/Auslesen/Entlade"-Zyklen in einem
Standby-Modus gemäß der Erfindung
gehalten.
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Gemäß 4 wird das Panel kontinuierlich Durchläufen wie
folgt unterzogen: Zum Zeitpunkt t1 wird
eine hohe Gleichspannung (VC) graduell an die obere Elektrode angelegt.
Sobald die volle Spannung zum Zeitpunkt t2 angelegt
wird, wird sie auf diesem Pegel bis zu einem Zeitpunkt t3 gehalten. Die Gleichspannung wird als nächstes graduell
auf Erde (oder 0) zum Zeitpunkt t4 zurückgeführt und
die Speicherkondensatoren aller Detektorelemente (Pixel) werden
ausgelesen. Die Daten von den Kondensatoren werden in einem Speicher
gespeichert. Zum Zeitpunkt t5 wird das Panel
nach einem Auslesen vorzugsweise mit einer gleichförmigen Beleuchtungsstrahlung
geflutet, wie beispielsweise eine sichtbare Strahlung, vorzugsweise
von beiden Seiten bis zu einem Zeitpunkt t6 geflutet.
Dieser Schritt kann identisch zu dem Beleuchtungsschritt aus dem
vorstehend angeführten
US-Patent 5,563,421 durchgeführt werden.
Zum Zeitpunkt t6 wird der Beleuchtungsschritt
beendet und die hohe Gleichspannung wird wieder an die obere Elektrode
angelegt. Dieser Zyklus wird kontinuierlich durchgeführt und
die ausgelesenen Daten aus jedem Auslesevorgang werden in dem Speicher
gespeichert, wobei die vorher gesammelten Daten ersetzt werden.
Während
diesem Operationsmodus befindet sich das Panel in dem Standby-Modus.
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Wenn
eine bildgebende Belichtung auftritt, wird das Panel wieder einem
graduellen Anlegen einer Gleichspannung an der oberen Elektrode
unterzogen. Während
die Gleichspannung an der oberen Elektrode angelegt bleibt, tritt
eine bildgebende Strahlungsbelichtung auf. Nach der Strahlungsbelichtung
werden die in dem Kondensatoren gespeicherten Ladungen erneut ausgelesen
und die Beleuchtungspixeldaten werden in einer anderen Speicherstelle
oder einem anderen Speicher gespeichert, ohne die Daten der unmittelbar
vorherigen Auslesens des Panels zu ersetzen.
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Nach
der Strahlungsbelichtung kehrt das Panel zu dem Standby-Modus zurück und fährt durch die
Beleuchtung, das Anlegen des hohen Gleichspannung, das Auslesen
des Kondensators u. s. w., vor den Belichtungszyklen durchzuführen, fort.
Die Daten aus der letzten Belichtung vor der bildgebenden Belichtung
werden zur Verwendung in der Korrektur der Belichtungsdaten konserviert.
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In
einem bevorzugten Operationsmodus werden die Daten aus dem unmittelbar
nachfolgenden Zyklus von Beleuchtung, Aufladung und Auslesen ebenfalls
ohne Ersetzen der vorab gespeicherten Pixeldaten von dem Vorbelichtungsauslesen
oder dem tatsächlichen
Belichtungsauslesen gespeichert, bevor zu dem Standby-Modus gefolgt
von einer Akquisition der Belichtungsdaten zurückgekehrt wird. Das Speichern
kann in einem separaten individuellen ersten, zweiten und dritten
Speicher oder in einem einzelnen Speicher mit einer großen Kapazität erfolgen.
Typischerweise sind derartige Speicher elektronische Speicher wie
sie weitgehend in Personalcomputern verwendet werden.
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Die
aus dem Panel als Resultat der Strahlungsbeleuchtung erhaltenen
Pixeldaten werden korrigiert, um Artefakte aufgrund von vorhergehenden Belichtungen
durch Kombinieren der gespeicherten Daten entfernt, um Artefaktrauschen
zu beseitigen.
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In
dem bevorzugten Modus wird dies durch Subtrahieren eines berechneten
Wertes entsprechend dem Mittelwert der gespeicherten Vorbelichtungs-
und Nachbelichtungswerten für
dieses Pixel für
jedes Pixel von den gespeicherten Bildbelichtungsdaten durchgeführt. Wenn
ein Pixel somit einen Wert P1 aufweist, welcher in einem Speicher
gespeichert ist, welcher den letzten erhaltenen Vorbelichtungswert
darstellt, und dasselbe Pixel einen gespeicherten Wert P3 aufweist,
welcher den ersten Nachbelichtungswert repräsentiert, welcher nach einer bildgebenden
Belichtung erhalten wird, dann ist der bevorzugte korrigierte Wert
für diesen
Pixel: PC = P2 – {(P1 + P3)/2},wobei
P2 den erhaltenen Belichtungspixelwert für dasselbe Pixel darstellt.
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Es
sind diese korrigierten Pixelwerte Pc, welche gespeichert werden
und in der Endbildanzeige der aufgezeichneten Röntgenaufnahme verwendet werden.
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Nach
der Korrektur der Pixelwerte werden alle Speicher gelöscht und
das Durchlaufen des Panels wird fortgesetzt, wobei wieder die Auslese
jedes Durchlaufes in dem ersten Speicher bis zur nächsten bildgebenden
Belichtung gespeichert wird.
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Es
ist jedoch nicht essentiell, dass sowohl die Vorbelichtungs- als
auch die Nachbelichtungsdaten in der Korrekturformel verwendet werden.
In Fällen,
wo Gründe
vorliegen, den verfügbaren
Speicher zu begrenzen, kann der dritte Speicher und das korrigierte
Pixel entfernt werden, welches durch Subtrahieren des Vorbelichtungs wertes
von dem Belichtungswert erhalten wurde. Auf ähnliche Weise kann mehr als
ein Vorbelichtungs- und Nachbelichtungsframe gespeichert werden
und zur Ableitung eines gemittelten Korrekturwertes verwendet werden,
welches von dem Belichtungswert zu subtrahieren ist. Es ist ferner
nicht absolut essentiell, dass ein einfacher Mittelwert der Vor-
und Nachbelichtungspixelwerten verwendet wird. Den Pixeln können unterschiedliche Wichtungen
in dem Mittelwertbildungsprozess in Abhängigkeit von dem Typ des verwendeten
Fotoleiters zugeordnet werden.
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5 zeigt ein Flussablaufdiagramm
der Operationssequenz, wenn das Panel kontinuierlich Durchläufen unterzogen
wird. Nach dem Anlegen der hohen Gleichspannung, wird bestimmt,
ob eine bildgebende Belichtung in diesem Durchlauf vorhanden sein
wird. Wenn dies nicht der Fall ist, wird die hohe Spannung entfernt
und das Panel wird ausgelesen. Die erhaltenen Daten werden in dem
ersten elektronischen Speicher gespeichert, welches einen Teil eines
größeren Speichers
darstellen kann. Das Panel wird nachfolgend unter Verwendung einer
Flutbeleuchtung gelöscht
und der Prozess wird wiederholt.
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Wenn
eine Belichtung in dem Durchlauf nach dem Entfernen der hohen Spannung
auftritt, werden die ausgelesenen Daten in einem zweiten elektronischen
Speicher (oder einem zweiten Abschnitt eines größeren Speichers) gespeichert
und die Daten aus dem ersten Speicher werden von den zweiten subtrahiert,
um die Bilddaten zu berechnen, welche zum Anzeigen des Bildes verwendet
werden.
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6 zeigt ein Flussablaufdiagramm
eines bevorzugten Operationsmodus. Wenn wie gezeigt keine Belichtung
auftritt, wird der Durchlauf wie oben beschrieben wiederholt. Wenn
eine Belichtung auftritt, wird der Durchlauf nicht wie oben wiederholt, aber
der Fluss folgt dem Zweig des Flussablaufdiagramms auf der ganz
rechten Seite, die ausgelesenen Daten des ersten Nachbelichtungsdurchlaufes werden
in dem Speicher Nr. 3 gespeichert.
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Sobald
die Daten gespeichert werden, wird ein korrigierter Belichtungswert
unter Verwendung der gespeicherten Werte in den drei Speichern berechnet
und der ursprüngliche
Durchlauf wird fortgesetzt.
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In
einer weiteren möglichen
Variation kann das Panel wie beschrieben kontinuierlich Durchläufen unterzogen
werden, aber die ausgelesenen Daten werden nicht in dem ersten Speicher
gespeichert, bis eine Belichtung stattfinden soll. Lediglich danach werden
die Vorbelichtungsdaten gespeichert.
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7 zeigt eine schematische
Ansicht eines Gerätes
zum Durchführen
der oben angeführten Funktion.
Ein derartiges Gerät
weist ein Panel 40 auf, welches ein detailliert in den 1 und 2 dargestellter Typus sein kann, einschließlich einer
oberen Elektrode 86 oberhalb einer fotoleitfähigen Strahlungsdetektionsschicht 82 und
einer Vielzahl von Strahlungssensoren 10 auf einer Unterlage 62.
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Dem
Panel 40 ist ein Kontroller 12 assoziiert, welcher
den Betrieb des Panels steuert und das Flussablaufdiagramm der 5 und 6 implementiert.
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Unter
anderen Funktionen steuert der Kontroller 12 das Durchlaufen
des Panels durch Initiierung eines Anlegens und eines Entfernens
der Ladespannung durch eine Energieversorgung 44, welche mit
der oberen Elektrode durch die Leitung 43', und mit der unteren Mikroplatte
durch die Leitung 43 verbunden ist, welche vorzugsweise
geerdet ist. Der Kontroller initiiert die Auslesesequenz und richtet
die Datenausgabe von einer Datenverarbeitungselektronik 30 an
die entsprechenden ersten, zweiten und dritten Speicher (32, 36 und 34).
Der Speicher 32 kann dazu verwendet werden, Vorbelichtungsdaten zu
speichern, der Speicher 34 kann dazu verwendet, Belichtungsdaten
und der Speicher 36 kann dazu verwendet, Nachbelichtungsdaten
zu speichern.
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Der
Kontroller initiiert den Betrieb der Berechnung der korrigierten
Pixelwerte durch Senden der passenden Pixelwerte von den drei Speichern
an Berechnungsmodule 37, wo der Mittelwert der Vorbelichtungs-
und Nachbelichtungsdaten erhalten wird und 38, wo der berechnete
Mittelwert pixelweise von den Belichtungsdaten subtrahiert wird.
Der Kontroller 12 weist vorzugsweise ein Taktmittel und
eine CPU auf und ist dazu programmiert, alle unterschiedlichen Funktionen
durchzuführen,
die für
einen einwandfreien Betrieb des Panels benötigt werden. Eine derartige
Technologie ist aus dem Stand der Technik wohlbekannt.
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Ein
Mittel zum Anzeigen an dem Kontroller, dass eine Belichtung davorsteht
zu beginnen, ist nicht gezeigt. Dies wird vorzugsweise automatisch durch
Vorsehen des Kontrollers mit einer Kommunikationsverbindung durchgeführt, welche
mit der Strahlungsausrüstung
verbunden ist, so dass eine einwandfreie Taktgebung sichergestellt
ist.
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Die
Daten aus den Pixeln können
einer weiteren Datenverarbeitung unterzogen werden, um andere Defekte
zu entfernen, welche nicht mit den in dieser Erfindung diskutierten
Geisterbildern in Beziehung stehen. Wie beispielsweise aus dem Stand
der Technik wohlbekannt ist, weisen Panele eine Größe, welche
für medizinische
Röntgenaufnahmeanwendungen
geeignet sind, Millionen von Pixeln und selbst wenn die beste momentan
verfügbare
Herstellungstechnologie verwendet wird, sind oftmals tote bzw. defekte
Pixel in dem Panel vorhanden. Eine Korrektur derartiger Defekte
wird oftmals durch Substitution eines Wertes durchgeführt, welcher
aus benachbarten Pixeln gemäß einer
in dem Stand der Technik bekannten Art und Weise abgeleitet werden. Derartige
Korrekturen können
entweder vor dem Speichern von Pixelwerten in den drei Speichern
erfolgen oder nach Ableiten der korrigierten Pixelwerte aus der
Kombination der in den drei Speichern gespeicherten Werten erfolgen.
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Ein
Fachmann kann basierend auf den Vorteilen der vorliegenden Erfindung
viele Modifikationen durchführen.
Diese Modifikationen werden als sich innerhalb des Schutzbereiches
der vorliegenden Erfindung befindlich angesehen, wie er in den beigefügten Ansprüchen ausgeführt ist.