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Dokumentenidentifikation DE10021077A1 15.02.2001
Titel Lösung für das Erfassungseinrichtungs-Verschiebungsproblem bei einer Festkörpererfassungseinrichtung
Anmelder General Electric Co., Schenectady, N.Y., US
Erfinder Hsieh, Jiang, Brookfield, Wis., US
Vertreter Tiedtke, Bühling, Kinne & Partner, 80336 München
DE-Anmeldedatum 28.04.2000
DE-Aktenzeichen 10021077
Offenlegungstag 15.02.2001
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.02.2001
IPC-Hauptklasse G01N 23/04
Zusammenfassung Die vorliegende Erfindung umfasst gemäß einer Ausgestaltung ein digitales Röntgenabbildungssystem, das gemäß einem Ausführungsbeispiel Projektionsdaten von einer Vielzahl von Ansichten erfasst und durch Erfassungseinrichtungsrestsignale verursachte Artefakte verringert. Bei einem Ausführungsbeispiel werden Volumenbilder durch die Erfassung von Projektionsdaten für eine Vielzahl von Ansichten erzeugt. Während inaktiver Perioden zwischen der Erfassung der Projektionsdaten für angrenzende Ansichten wird die Röntgenstrahlemission gestoppt, und jedes Erfassungseinrichtungsbildelement wird gleichzeitig zur Verringerung eines Restsignals jedes Bildelements erregt. Infolgedessen sind die Projektionsdaten für eine nachfolgende Ansicht nicht durch das Restsignal von einer vorhergehenden Ansicht vorgespannt bzw. verschoben.

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Abbildungssystem und insbesondere die Verringerung von Artefakten, die durch eine Erfassungssignalverzögerung bzw. -verschiebung verursacht werden.

Zumindest bei einem bekannten Abbildungssystemaufbau projiziert eine Röntgenquelle einen fächerförmigen Strahl, der parallel gerichtet ist, sodass er in einer X-Y-Ebene eines kartesischen Koordinatensystems liegt, die allgemein als "Abbildungsebene" bezeichnet wird. Der Röntgenstrahl fällt durch das abgebildete Objekt wie einen Patienten. Nachdem der Strahl durch das Objekt gedämpft wurde, trifft er auf ein Array von Strahlungserfassungseinrichtungen. Die Intensität der an dem Erfassungsarray empfangenen gedämpften Strahlung hängt von der Dämpfung des Röntgenstrahls durch das Objekt ab. Jedes Erfassungselement des Arrays erzeugt ein separates elektrisches Signal, das ein Maß der Strahldämpfung am Erfassungsort ist.

Bei zumindest einem bekannten Abbildungssystem, das allgemein als Computertomographie-(CT-)System bekannt ist, wird eine Gruppe von Röntgendämpfungsmaßen, d. h. Projektionsdaten, von dem Erfassungsarray als "Ansicht" bezeichnet. Eine "Abtastung" des Objekts umfasst einen Satz von Ansichten bei verschiedenen Projektionswinkeln bzw. Ansichtwinkeln während zumindest einer Umdrehung der Röntgenquelle und der Erfassungseinrichtung. Bei einer axialen Abtastung werden die Projektionsdaten zur Ausbildung eines Bildes verarbeitet, das einem zweidimensionalen Schnitt durch das Objekt entspricht. Typischerweise stellt jeder Schnitt weniger als eine ungefähre 2 cm-Abdeckung des Patienten in der Patienten- bzw. z-Achse dar, und wird aus Daten erzeugt, die aus 984 Ansichten während einer Drehung des Fasslagers erfasst werden. Ein Verfahren zur Rekonstruktion eines Bildes aus einem Satz von Projektionsdaten wird in der Technik als gefiltertes Rückprojektionsverfahren bezeichnet. Bei dieser Verarbeitung werden die Dämpfungsmaße von einer Abtastung in ganze Zahlen, so genannte CT-Zahlen oder Hounsfield- Einheiten umgewandelt, die zur Steuerung der Helligkeit eines entsprechenden Bildelements auf einer Kathodenstrahlröhrenanzeige verwendet werden.

Bei zumindest einem bekannten CT-System werden Daten unter Verwendung einer großen digitalen Flachfeldröntgeneinrichtung bzw. Erfassungseinrichtung mit einer Vielzahl von Bildelementen erfasst, die in Reihen und Spalten angeordnet sind. Allerdings weisen derartige Flachfelder eine Erfassungsverzögerung bzw. -verschiebung auf. Die Erfassungsverschiebung bewirkt, dass ein signifikanter Abschnitt der Signale von vorherigen Abtastungen nachfolgende Abtastungen inkorrekt vorspannt bzw. verschiebt. Eine signifikante Ursache der Verschiebung bezieht sich auf das Ent-Einfangen von Elektronen, das sich aus den elektronischen Hochdichtedefekten in einer Energielücke ergibt. Ent-Einfangzeiten dauern von wenigen Millisekunden bis zu 100 Sekunden. Als Folge der Ungleichmäßigkeit der Verzögerung bzw. Verschiebung treten Artefakte wie Ringe und Bänder in den rekonstruierten Bildern auf.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Abbildungssystem auszugestalten, das eine Festkörpererfassungseinrichtung zur Erzeugung im Wesentlichen artefaktfreier Volumenbilder verwendet. Dabei sollte das System Erfassungsverschiebungsartefakte ohne signifikante Verlängerung der zur Erzeugung der Bilder erforderlichen Zeit verringern.

KURZZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Diese Aufgabe wird durch ein digitales Röntgenabbildungssystem gelöst, das gemäß einem Ausführungsbeispiel Projektionsdaten von einer Vielzahl von Ansichten erfasst und Erfassungsrestsignale zwischen den Erfassungen angrenzender Ansichten verringert. In einem Ausführungsbeispiel beinhaltet das Abbildungssystem eine Röntgenquelle und zumindest eine Festkörperröntgenerfassungseinrichtung. Zur Erzeugung von Volumenbildern wird die Röntgenquelle und/oder die Röntgenerfassungseinrichtung um das in Frage kommende Objekt gedreht. Für jede identifizierte Ansicht werden Röntgenstrahlen von der Röntgenquelle in Richtung der Röntgenerfassungseinrichtung emittiert, und Projektionsdaten werden für die Ansicht erfasst. Während einer inaktiven Periode zwischen der Erfassung von Projektionsdaten für angrenzende Ansichten wird die Emission der Röntgenstrahlung gestoppt, und die Bildelement der Erfassungseinrichtung werden zumindest einmal jeweils gleichzeitig eingeschaltet bzw. erregt.

Das heißt, während der inaktiven Periode wird jede Abtastzeile der Erfassungseinrichtung gleichzeitig erregt. Die gleichzeitige Erregung aller Abtastzeilen verringert ein Restsignal jedes Bildelements. Werden demnach Projektionsdaten für eine nachfolgende Ansicht erfasst, spiegelt der Signalpegel jedes Bildelements die Dämpfung des in Frage kommenden Objekts für die aktuelle Ansicht genauer wieder. Unter Verwendung der für die Vielzahl der Ansichten erfassten Projektionsdaten werden Querschnittsbilder des in Frage kommenden Objekts erzeugt. Unter Verwendung des vorstehend beschriebenen Abbildungssystems werden Erfassungsverschiebungsartefakte verringert, um im Wesentlichen artefaktfreie Volumenbilder zu erzeugen. Außerdem erhöht das System die zur Erzeugung der Bilder erforderliche Zeitdauer nicht merklich.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Fig. 1 zeigt eine bildliche Darstellung eines digitalen Abbildungssystems.

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild des in Fig. 1 dargestellten Systems.

Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer in Fig. 1 dargestellten Röntgenerfassungseinrichtung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

In den Fig. 1 und 2 ist ein Computertomographie-(CT-) Abbildungssystem 10 gezeigt, das ein Fasslager 12 beinhaltet, das eine CT Abtasteinrichtung der dritten Generation darstellt. Das Fasslager 12 weist eine Röntgenquelle 14 auf, die Röntgenstrahlen 16 in Richtung eines Erfassungsarrays 18 auf der entgegengesetzten Seite des Fasslagers 12 projiziert. Die Röntgenstrahlen werden durch einen (nicht gezeigten) Kollimator parallel gerichtet, sodass sie in einer X-Y-Ebene eines kartesischen Koordinatensystems liegen, die allgemein als "Abbildungsebene" bezeichnet wird. Das Erfassungsarray 18 wird von einer Vielzahl von Bildelementen oder Elementen (in Fig. 1 nicht gezeigt) gebildet, die zusammen die projizierten Röntgenstrahlen erfassen, die durch einen medizinischen Patienten 22 hindurchfallen. Jedes Erfassungselement erzeugt ein elektrisches Signal, das die Intensität eines auftreffenden Röntgenstrahls und somit die Dämpfung des Strahls darstellt, wenn er durch den Patienten 22 hindurchfällt. Während einer Abtastung zur Erfassung von Röntgenprojektionsdaten drehen sich das Fasslager 12 und die daran angebrachten Komponenten um einen Drehmittelpunkt 24.

Die Drehung des Fasslagers 12 und der Betrieb der Röntgenquelle 14 werden von einer Steuereinrichtung 26 des CT-Systems 10 gesteuert. Die Steuereinrichtung 26 beinhaltet eine Röntgensteuereinrichtung 28, die die Röntgenquelle 14 mit Energie und Zeitsignalen versorgt, und eine Fasslagermotorsteuereinrichtung 30, die die Drehgeschwindigkeit und Position des Fasslagers 12 steuert. Ein Datenerfassungssystem (DAS) 32 in der Steuereinrichtung 26 tastet analoge Daten von den Erfassungselementen 20 ab und wandelt die Daten in digitale Signale zur nachfolgenden Verarbeitung um. Eine Bildrekonstruktionseinrichtung 34 empfängt abgetastete und digitalisierte Röntgendaten vom Datenerfassungssystem 32 und führt eine Bildrekonstruktion mit hoher Geschwindigkeit durch. Das rekonstruierte Bild wird einem Computer 36 als Eingangssignal zugeführt, der das Bild in einer Massenspeichereinrichtung 38 speichert.

Der Computer 36 empfängt auch Befehle und Abtastparameter von einem Bediener über eine Konsole 40, die eine Tastatur aufweist. Eine zugehörige Kathodenstrahlröhrenanzeigeeinrichtung 42 ermöglicht dem Bediener das Betrachten des rekonstruierten Bildes und anderer Daten vom Computer 36. Die vom Bediener zugeführten Befehle und Parameter werden vom Computer 36 zur Ausbildung von Steuersignalen und Informationen für das Datenerfassungssystem 32, die Röntgensteuereinrichtung 28 und die Fasslagermotorsteuereinrichtung 30 verwendet. Außerdem steuert der Computer 36 eine Tischmotorsteuereinrichtung 44, die einen motorisierten Tisch 46 zur Positionierung des Patienten 22 im Fasslager 12 steuert. Insbesondere bewegt der Tisch 46 Abschnitte des Patienten 22 durch eine Fasslageröffnung 48.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel und gemäß Fig. 3 ist die Erfassungseinrichtung 18 eine Festkörpererfassungseinrichtung bzw. eine Strahlungsabbildungseinrichtung in einem großen Flachfeldaufbau mit einem Photosensorarray 110, das auf einem Substrat 114 abgeschieden bzw. angeordnet ist, und einem Szintillator 118, der auf dem Photosensorarray 110 abgeschieden bzw. angeordnet ist. Der Szintillator 118 ist zum Empfangen und Absorbieren einfallender Strahlung wie der Röntgenstrahlen 16 angeordnet. Der Szintillator 118 ist mit dem Photosensorarray 110 derart optisch gekoppelt, dass die im Szintillator 118 erzeugten Optophotonen in das Photosensorarray 110 hineinlaufen. Das Photosensorarray 110 enthält eine Vielzahl von Photosensoren 120, wie Photodioden, und ein adressierbares Dünnfilmtransistorarray (TFT-Array) 130, das mit jedem Photosensor 120 elektrisch gekoppelt ist. Gemäß einem Ausführungsbeispiel enthält jeder Photosensor 120 eine (nicht gezeigte) amorphe Siliziumphotodiode (a-Si-Photodiode).

Das adressierbare TFF-Array 130 umfasst Adressleitungen 131, 132, die jeweils als Abtastleitungen 131 und Datenleitungen 132 bekannt sind, und eine Vielzahl von Ladungsaufrechterhaltungs-TFTs 134. Die Abtastleitungen 131und Datenleitungen 132 sind in Reihen und Spalten zur Unterteilung des Photosensorarrays 110 in eine Vielzahl von Bildelementen 140 angeordnet, wobei ein Photosensor 120 in jedem Bildelement 140 angeordnet ist und mit einem jeweiligen Ladungsaufrechterhaltungs-TFT 134 elektrisch verknüpft ist, der wiederum mit einer Abtastleitung 131 und einer Datenleitung 132 elektrisch verbunden ist. Das adressierbare TFT-Array 130 ist derart aufgebaut, dass jeder Photosensor 120 jeweils wahlweise adressierbar ist, d. h., jeder Photosensorausgang (nicht gezeigt) ist wahlweise mit seiner entsprechenden Datenleitung 132 elektrisch verbunden. Die auf den Szintillator 118 und die Bildelementphotosensoren 120 auftreffende Strahlung misst mittels einer Ladungsänderung über die Photodiode die Lichtmenge, die durch die Röntgeninteraktion mit dem Szintillator 118 erzeugt wird. Infolgedessen erzeugt jedes Bildelement 140 ein digitales elektrisches Ausgangssignal, das die Intensität eines auftreffenden Röntgenstrahls 116 nach der Dämpfung durch den Patienten 22 darstellt. Auf diese Weise erzeugt jeder Photosensor 120 Projektionsdaten. Insbesondere ist das Ausgangssignal des jeweiligen Photosensors 120 jeweils mit dem Datenerfassungssystem 32 verknüpft, sodass in jeder Photodiode akkumulierte Ladung zu einem Eingangskanal (nicht gezeigt) des Datenerfassungssystems DAS 32 übertragen wird. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Erfassungseinrichtung 18 40 cm × 40 cm groß und zur Erzeugung von Projektionsdaten für das vollständige in Frage kommende Objekt aufgebaut. Insbesondere ist jedes Bildelement 140 näherungsweise 200 µm × 200 µm groß und die Erfassungseinrichtung 18 enthält ein Array von 2000 Bildelementen × 2000 Bildelementen.

Im Betrieb wird zumindest ein Bild des Patienten 22 durch die Erfassung von Projektionsdaten von einer Vielzahl von Projektionen bzw. Ansichtwinkeln erzeugt. Bei einem Ausführungsbeispiel wird jedes Bild durch Drehung der Röntgenquelle 14 und/oder der Röntgenerfassungseinrichtung 18 um den Patienten 22 und durch Erfassen von Projektionsdaten von der Erfassungseinrichtung 18 erzeugt. Insbesondere wird bei einem Ausführungsbeispiel ein Volumenbild zumindest eines Abschnitts des Patienten 22 durch Erfassen von Projektionsdaten von einer Vielzahl von Ansichten erzeugt. Unter Verwendung der Geschwindigkeitsbegrenzung des Erfassungsarrays 18 und einer Abtastzeit von 5 Sekunden erfasst das System 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel Projektionsdaten von 300 Ansichten, die ungefähr 1,2° voneinander beabstandet sind (360°/300 Ansichten).

Nach der Identifizierung der Zahl und des Orts bzw. des Abstands der Ansichten werden die Projektionsdaten für jede Ansicht unter Verwendung der Erfassungseinrichtung 18 erfasst. Gemäß einem Ausführungsbeispiel werden bei der Drehung der Röntgenquelle 14 und/oder der Erfassungseinrichtung 18 um den Patienten 22 Projektionsdaten für jede identifizierte Ansicht erfasst. Insbesondere überträgt die Steuereinrichtung für jede identifizierte Ansicht ein Erregungssignal zur Quelle 14, sodass Röntgenstrahlen 16 von der Quelle 14 in Richtung der Erfassungseinrichtung 18 emittiert werden. Die Strahlung der Erfassungseinrichtung 18 insbesondere jedes Bildelements 140 erzeugt Projektionsdaten für jede identifizierte Ansicht. Die Projektionsdaten für die identifizierte Ansicht werden dann zum Datenerfassungssystem 32 übertragen. Insbesondere wird die Ladung jedes Ladungsaufrechterhaltungs-TFTs 134 zum DAS 32 übertragen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel werden die Projektionsdaten durch aufeinanderfolgendes Freigeben der Reihen der Bildelemente 140 gemessen bzw. abgetastet, indem ein Aktivierungssignal zu einer entsprechenden Abtastleitung 131 der Erfassungseinrichtung 18 übertragen wird. Beim Empfang des Aktivierungssignals wird das Ausgangsladungssignal jedes Ladungsaufrechterhaltungs-TFTs 134 der entsprechenden Reihe des Arrays über entsprechende Datenleitungen 132 zu Eingangskanälen des DAS 32 und dann zur Bildrekonstruktionseinrichtung 34 übertragen. Insbesondere erregt das Aktivierungssignal jedes Bildelement 140, das mit der erregten Abtastleitung 131 elektrisch verbunden ist. Infolgedessen wird jedes Ausgangssignals jedes Bildelements 140, das mit der erregten Abtastleitung 131 elektrisch verbunden ist, zu dem DAS 32 über Datenleitungen 132 übertragen. Dieser Vorgang wird dann für jede Reihe des Arrays 110 für die identifizierte Ansicht wiederholt, indem aufeinanderfolgend jede Abtastleitung 131 erregt wird und das Ausgangssignal jedes Bildelements 140 der entsprechenden Reihe des Arrays 110 gemessen bzw. abgetastet wird.

Beispielsweise werden bei einer Erfassungseinrichtung 18 mit einem Array von M × N Bildelementen, wobei M die Anzahl der Spalten und N die Anzahl der Reihen ist, Projektionsdaten für einen ersten Ansichtwinkel durch Emittieren von Röntgenstrahlen 16 bei einem ersten Ansichtwinkel in Richtung der Erfassungseinrichtung 18 erfasst. Ausgangssignale des Bildelements 140 werden dann unter Verwendung des DAS 32 gemessen. Insbesondere wird nach dem Einschalten des Aktivierungssignals der Reihe 1 über die Abtastleitung 131 der Reihe 1 das Ausgangssignal jeder der M Datenleitungen 132 zu dem DAS 32 und dann zur Bildrekonstruktionseinrichtung 34 übertragen. Das Aktivierungssignal der Reihe 1 wird dann abgeschaltet, und das Aktivierungssignal der Reihe 2 wird angeschaltet. Das Ausgangssignal jeder Datenleitung 132 wird dann zu dem DAS 32 und dann zur Bildrekonstruktionseinrichtung 34übertragen. Dieser Vorgang wird solange wiederholt, bis das Aktivierungssignal der N-ten Reihe eingeschaltet wurde und das Ausgangssignal der Datenleitungen 132 zu dem DAS 32 übertragen wurde. Bei einem Ausführungsbeispiel, bei dem die Erfassungseinrichtung 18 2000 Reihen enthält und die Abtastrate 60 Bilder pro Sekunde beträgt, ist die Ausleserate für jede Reihe gleich 0,0083 Millisekunden.

Nach der Erfassung der Projektionsdaten für die identifizierte Ansicht bei kontinuierlicher Drehung der Quelle 14 und/oder der Erfassungseinrichtung 18 um den Patienten 22, verändert die Steuereinrichtung 26 die zur Quelle 14 übertragenen Signale, sodass die Röntgenstrahlen 16 von der Quelle 14 nicht länger emittiert werden. Zur Minimierung des durch die große Winkelspanne zwischen den Ansichten verursachten Verwischens wird die Emission der Röntgenstrahlen 16 auf einen bestimmten Zeitabschnitt begrenzt. Wenn beispielsweise bestimmt ist, dass die Auflösung erfordert, dass ein Verschmieren in einer Ansicht geringer als 0,6° ist, emittiert die Quelle 14 die Röntgenstrahlen 16 zu 50% der Zeit zwischen den Projektionen.

Ist beispielsweise festgelegt, dass die Röntgenquelle 14 für näherungsweise 0,5° für jede Ansicht freigegeben bzw. eingeschaltet werden muss, um die Auflösungsanforderung des Systems 10 zu erfüllen, wird die Röntgenquelle 14 für 0,5° eingeschaltet. Während der Einschaltzeit der Quelle 14 werden Projektionsdaten von der Erfassungseinrichtung 18 erfasst. Danach wird die Röntgenquelle 14 gesperrt bzw. ausgeschaltet. Insbesondere werden die Spannungs- und Stromsignale derart entfernt oder geändert, dass die Röntgenstrahlen 16 nicht länger von der Quelle 14 emittiert werden.

Bei einem Ausführungsbeispiel enthält die Röntgensteuereinrichtung 28 eine Spannungsversorgung 150 und eine Schalteinrichtung bzw. eine Schaltung 152, wie sie im Stand der Technik bekannt ist, um die der Quelle 14 zugeführten Signale zu ändern. Die Spannungsversorgung 150 ist mit der Röntgenröhre 14 und der Schalteinrichtung 152 zur Zufuhr von Signalen zur Quelle 14 und zur Einrichtung 152 verbunden. Insbesondere werden Spannungs- und Stromsignale von der Versorgung 150 einer (nicht gezeigten) Anode und einer (nicht gezeigten) Kathode der Quelle 14 zugeführt. Ferner wird ein Hochspannungssignal von der Versorgung 150 zu der Schalteinrichtung 152 geführt. Sind Röntgenstrahlen 16 zu emittieren, werden die geeigneten Spannungs- und Stromsignale zur Röntgenquelle 14 übertragen. Insbesondere ändert die Schalteinrichtung 152 die der Quelle 14 zugeführten Signale unter Verwendung von (nicht gezeigten) Steuersignalen, die der Schalteinrichtung 152 zugeführt werden, beispielsweise Signale vom Computer 36. Insbesondere wird durch Änderung der Steuersignale das einem Steuergitter (nicht gezeigt) der Quelle 14 zugeführtes Signal derart geändert, dass die Geschwindigkeit, mit der die Elektronen von der Anode zur Kathode laufen, modifiziert, und dadurch die Größe und Dauer der von der Quelle 14 emittierten Röntgenstrahlen 16 geändert. Infolgedessen kann die Emission der Röntgenstrahlen 16 zu bestimmten oder definierten Zeitabschnitten gestartet oder gestoppt werden.

Während des Zeitabschnitts, in dem keine Röntgenstrahlen 16 von der Quelle 14 zwischen angrenzenden Ansichten emittiert werden, der als inaktiver Zeitabschnitt bezeichnet wird, behält jedes Bildelement 140 einen Abschnitt des für die zuletzt erfasste Ansicht erzeugten Ausgangssignals bei. Dieses Signal wird als Restsignal der Erfassungseinrichtung 18 definiert. Das Restsignal ergibt sich aus dem "Ent- Einfangen" von Zwischenbandzuständen in dem Halbleitermaterial (nicht gezeigt) einer Schalteinrichtung jedes Bildelements 140, wie eines Feldeffekttransistors FET (nicht gezeigt), nachdem der FET ausgeschaltet wurde, beispielsweise in dem Zeitabschnitt, wenn kein Signal vom Bildelement 140 gewünscht ist.

Das System 10 verringert die durch das Restsignal verursachten Artefakte durch Verringern des Pegels der Restsignale während der Zeit zwischen angrenzenden Ansichten, wenn die Röntgenquelle 14 gesperrt ist (beispielsweise während der inaktiven Periode). Bei einem Ausführungsbeispiel wird während der inaktiven Periode das Restsignal jedes Bildelements 140 durch zumindest einmaliges Erregen bzw. Einschalten oder Freigeben einer Vielzahl von Reihen jeder Erfassungseinrichtung 18 verringert. Bei einem Ausführungsbeispiel werden die Aktivierungssignale zumindest einmal zu jedem Bildelement 140 über jede Abtastleitung 131 gleichzeitig übertragen. In Abhängigkeit von der während der inaktiven Periode verfügbaren Zeitdauer wird die gleichzeitige Übertragung der Aktivierungssignale jeder Abtastleitung 131 mehrere Male wiederholt. Jedes Mal, wenn die Abtastleitungen 131 gleichzeitig zur Erfassungseinrichtung 18 übertragen werden, wird die Restladung jedes Bildelements 140 verringert. Bei einem Ausführungsbeispiel wird die Restladung des Ladungsaufrechterhaltungs-TFTs 134 mit der Funktion 1/S verringert, wobei S die Anzahl der Abtastungen ist. Als Ergebnis der gleichzeitigen Übertragung der Aktivierungssignale kann das Restsignal jedes Bildelements 140 der Erfassungseinrichtung 18 rapide verringert werden.

Wenn die Erfassungseinrichtung 18 beispielsweise ein Array von Bildelementen 140 aus 2000 Spalten × 2000 Reihen enthält, und die Aktivierungssignale allen 2000 Abtastleitungen 131 gleichzeitig 20 Mal, einmal pro 0,0083 Millisekunden während der inaktiven Periode zugeführt werden, wird das Restsignal jedes Ladungsaufrechterhaltungs-TFT 134 auf ungefähr 5% seiner ursprünglichen Stärke verringert.

Bei einem Ausführungsbeispiel wird die Genauigkeit der für jede Ansicht erfassten Projektionsdaten unter Verwendung eines Verschiebungskorrekturwerts korrigiert. Das heißt, beruhend auf der Anzahl, wie oft jede Abtastleitung 131 gleichzeitig freigegeben wird, kann ein Verschiebungskorrekturwert bestimmt und mit den erfassten Projektionsdaten zur weiteren Verringerung der durch die Restsignale verursachten Bildartefakte kombiniert werden. Bei verschiedenen Ausführungsbeispielen beruht der Verschiebungskorrekturwert auf tatsächlichen Archivdaten, geschätzten Werten oder mathematischen Berechnungen für jede Erfassungseinrichtung 18.

Am Ende der inaktiven Periode wird der vorstehend beschriebene Vorgang für jede Ansicht wiederholt, bis Projektionsdaten für jede identifizierte Ansicht erfasst wurden. Die erfassten Projektionsdaten werden dann auf bekannte Art und Weise zur Erzeugung zumindest eines Bildes eines in Frage kommenden Objekts beispielsweise eines Abschnitts des Patienten 22 verwendet. Bei einem Ausführungsbeispiel werden Querschnittsbilder des in Frage kommenden Objekts aus den Projektionsdaten erzeugt. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel werden die korrigierten Projektionsdaten zur Erzeugung der Bilder des in Frage kommenden Objekts verwendet.

Das vorstehend beschriebene System verringert durch die Ladungsaufrechterhaltung eines Festkörpererfassungsarrays verursachte Artefakte. Insbesondere wird durch gleichzeitige Erregung jeder Abtastleitung des Erfassungsarrays das Restsignal der Erfassungseinrichtung verringert.

Obwohl die Erfindung anhand verschiedener Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, erkennt der Fachmann, dass die Erfindung innerhalb des Schutzbereichs der Ansprüche modifiziert werden kann. Obwohl die Erfindung in Verbindung mit einem CT-System beschrieben wurde, kann die Erfindung auch bei anderen Abbildungssystemen Verwendung finden.

Die vorliegende Erfindung umfasst gemäß einer Ausgestaltung ein digitales Röntgenabbildungssystem, das gemäß einem Ausführungsbeispiel Projektionsdaten von einer Vielzahl von Ansichten erfasst und durch Erfassungseinrichtungsrestsignale verursachte Artefakte verringert. Bei einem Ausführungsbeispiel werden Volumenbilder durch die Erfassung von Projektionsdaten für eine Vielzahl von Ansichten erzeugt. Während inaktiver Perioden zwischen der Erfassung der Projektionsdaten für angrenzende Ansichten wird die Röntgenstrahlemission gestoppt, und jedes Erfassungseinrichtungsbildelement wird gleichzeitig zur Verringerung eines Restsignals jedes Bildelements erregt. Infolgedessen sind die Projektionsdaten für eine nachfolgende Ansicht nicht durch das Restsignal von einer vorhergehenden Ansicht vorgespannt bzw. verschoben.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur Verringerung von Bildartefakten in einem Abbildungssystem, das eine Röntgenquelle zur Emission eines Röntgenstrahls und zumindest eine Festkörper- Röntgenerfassungseinrichtung aufweist, mit den Schritten:

    Erfassen von Projektionsdaten für eine Vielzahl von Ansichten und

    Verringern von Restsignalpegeln jeder Erfassungseinrichtung zwischen angrenzenden Ansichten.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Erfassung der Projektionsdaten für eine Vielzahl von Ansichten die Schritte umfasst:

    Identifizieren jeder Ansicht und

    Freigeben der Röntgenquelle und Erfassen von Projektionsdaten für jede identifizierte Ansicht unter Verwendung jeder Erfassungseinrichtung.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Freigeben der Röntgenquelle und das Erfassen der Projektionsdaten für jede identifizierte Ansicht unter Verwendung jeder Erfassungseinrichtung die Schritte umfasst:

    Bestimmen, ob Röntgenstrahlen von der Röntgenquelle zu emittieren sind, und

    wenn die Röntgenstrahlen zu emittieren sind, Anlegen eines Spannungs- und Stromsignals an die Röntgenquelle.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Verringerung der Restsignalpegel jeder Erfassungseinrichtung zwischen angrenzenden Ansichten die Schritte umfasst:

    Sperren der Röntgenquelle zwischen der Erfassung von Projektionsdaten für angrenzende Ansichten und

    Anlegen zumindest eines Aktivierungssignals an jede Erfassungseinrichtung.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei jede Erfassungseinrichtung eine Vielzahl von in einem Array aus M Reihen und N Spalten angeordneten Bildelementen aufweist, und wobei das Anlegen zumindest eines Aktivierungssignals an jede Erfassungseinrichtung den Schritt umfasst Anlegen eines Aktivierungssignals an jedes Bildelement jeder Erfassungseinrichtung.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei jede digitale Erfassungseinrichtung M Ausgangssignale und N Aktivierungssignale enthält, und wobei das Anlegen eines Aktivierungssignals an jedes Bildelement jeder Erfassungseinrichtung den Schritt umfasst
    1. a) gleichzeitiges Einschalten aller N Aktivierungssignale jeder Erfassungseinrichtung.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, ferner mit dem Schritt Wiederholen des Schritts a) zumindest einmal.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 6, ferner mit dem Schritt Wiederholen des Schritts a) viele Male.
  9. 9. Verfahren nach Anspruch 6, wobei M gleich 2000 und N gleich 2000 ist.
  10. 10. Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit dem Schritt Korrigieren der Projektionsdaten unter Verwendung eines Verschiebungskorrekturwerts für jede Erfassungseinrichtung.
  11. 11. Verfahren nach Anspruch 10, ferner mit dem Schritt Erzeugen von Querschnittsbildern eines in Frage kommenden Objekts unter Verwendung der korrigierten Projektionsdaten.
  12. 12. Abbildungssystem zur Verringerung von Bildartefakten, das eine Röntgenquelle zur Emission eines Röntgenstrahls und zumindest eine Festkörper-Röntgenerfassungseinrichtung aufweist, mit

    einer Einrichtung zur Erfassung von Projektionsdaten für eine Vielzahl von Ansichten und

    einer Einrichtung zur Verringerung von Restsignalpegeln jeder Erfassungseinrichtung zwischen angrenzenden Ansichten.
  13. 13. System nach Anspruch 12, wobei das System zur Erfassung der Projektionsdaten für eine Vielzahl von Ansichten

    eine Einrichtung zur Identifizierung jeder Ansicht und

    eine Einrichtung zum Einschalten der Röntgenquelle und zur Erfassung von Projektionsdaten für jede identifizierte Ansicht unter Verwendung jeder Erfassungseinrichtung aufweist.
  14. 14. System nach Anspruch 13, wobei das System zum Einschalten der Röntgenquelle und zur Erfassung der Projektionsdaten für jede identifizierte Ansicht unter Verwendung jeder Erfassungseinrichtung ferner aufweist:

    eine Einrichtung zur Bestimmung, ob die Röntgenstrahlen von der Röntgenquelle zu emittieren sind, und,

    wenn die Röntgenstrahlen zu emittieren sind, eine Einrichtung zum Anlegen eines Spannungs- und Stromsignals an die Röntgenquelle.
  15. 15. System nach Anspruch 12, wobei das System zur Verringerung von Restsignalpegeln jeder Erfassungseinrichtung zwischen angrenzenden Ansichten

    eine Einrichtung zum Sperren der Röntgenquelle zwischen der Erfassung von Projektionsdaten für angrenzende Ansichten und

    eine Einrichtung zum Anlegen zumindest eines Aktivierungssignals an jede Erfassungseinrichtung aufweist.
  16. 16. System nach Anspruch 15, wobei jede Erfassungseinrichtung eine Vielzahl von in einem Array aus M Reihen und N Spalten angeordneten Bildelementen enthält, und wobei das System zum Anlegen zumindest eines Aktivierungssignals an jede Erfassungseinrichtung eine Einrichtung zum Anlegen eines Aktivierungssignals an jedes Bildelement der Erfassungseinrichtung aufweist.
  17. 17. System nach Anspruch 16, wobei die Erfassungseinrichtung M Ausgangssignale und N Aktivierungssignale enthält, und wobei das System zum Anlegen eines Aktivierungssignals an jedes Bildelement der Erfassungseinrichtung eine Einrichtung zum Freigeben aller, N Aktivierungssignale jeder Erfassungseinrichtung gleichzeitig aufweist.
  18. 18. System nach Anspruch 17, ferner mit einer Einrichtung zum Freigeben aller N Aktivierungssignale jeder Erfassungseinrichtung gleichzeitig zumindest einmal.
  19. 19. System nach Anspruch 17, ferner mit einer Einrichtung zum Freigeben aller N Aktivierungssignale jeder Erfassungseinrichtung gleichzeitig viele Male.
  20. 20. System nach Anspruch 17, wobei M gleich 2000 und N gleich 2000 ist.
  21. 21. System nach Anspruch 12, ferner mit einer Einrichtung zum Korrigieren der Projektionsdaten unter Verwendung eines Verschiebungskorrekturwerts für jede Erfassungseinrichtung.
  22. 22. System nach Anspruch 21, ferner mit einer Einrichtung zur Erzeugung von Querschnittsbildern eines in Frage kommenden Objekts unter Verwendung der korrigierten Projektionsdaten.
  23. 23. Verfahren zur Verringerung eines Verschiebungssignals in einem Erfassungsarray, das eine Vielzahl von in Spalten und Reihen angeordneten Bildelementen enthält, wobei jede Bildelementspalte mit einem Bildelementausgangssignal elektrisch verbunden ist, und jede Bildelementreihe mit einem Bildelementaktivierungssignal elektrisch verbunden ist, mit den Schritten:
    1. a) Freigeben eines Bildelementaktivierungssignals für eine Reihe des Erfassungsarrays,
    2. b) Messen eines Bildelementausgangssignals für jedes der freigegebenen Reihe entsprechende Bildelement und
    3. c) Wiederholen der Schritte a) und b) für jede Reihe des Arrays und
    4. d) gleichzeitiges Freigeben jedes Bildelementaktivierungssignals des Erfassungsarrays zumindest einmal.
  24. 24. Verfahren nach Anspruch 23, wobei das Erfassungsarray M Spalten und N Reihen aufweist, und wobei das gleichzeitige Freigeben jedes Bildelementaktivierungssignals des Erfassungsarrays zumindest einmal den Schritt der gleichzeitigen Freigabe von N Bildelementaktivierungssignalen zumindest einmal umfasst.
  25. 25. Verfahren nach Anspruch 24, wobei das gleichzeitige Freigeben jedes Bildelementaktivierungssignals des Erfassungsarrays zumindest einmal den Schritt der gleichzeitigen Freigabe von N Bildelementaktivierungssignalen viele Male umfasst.






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