DE102005009817A1

DE102005009817A1 - Lochmaske für einen Röntgenstrahlendetektor, Computertomograpiegerät, aufweisend eine Lochmaske und Verfahren zur Justierung einer Lochmaske

Info

Publication number: DE102005009817A1
Application number: DE102005009817A
Authority: DE
Inventors: Karl Dr. Stierstorfer; Mario Reinwand; Claus Pohan
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2005-03-03
Filing date: 2005-03-03
Publication date: 2006-09-14
Anticipated expiration: 2025-03-04
Also published as: US7476025B2; CN1828334A; DE102005009817B4; US20060198493A1; JP2006239427A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lochmaske (20, 30, 40, 50, 70) für einen Detektorelemente (6, 6.1 bis 6.19) umfassenden Röntgenstrahlendetektor (5), welche vorzugsweise für ein Computertomographiegerät (1) vorgesehen ist. Die Lochmaske weist eine Maskenplatte (18) mit Löchern (19) auf, von denen jedes einem Detektorelement (6) zugeordnet ist, wobei wenigstens ein Justageloch (22 bis 29, 41 bis 44, 51 bis 54, 81 bis 86) der Maskenplatte (18) derart vergrößerte Abmessungen aufweist, dass es an die Abmessungen wenigstens zweier Detektorelemente (6.1 bis 6.19) angepasst ist. Das Justageloch dient zur Justierung der Lochmaske über dem Röntgenstrahlendetektor (5). Unter Verwendung von Röntgenstrahlung werden Messsignale der Detektorelemente (6.1 bis 6.19) ermittelt, die dem wenigstens einen Justageloch zugeordnet sind. Basierend auf einem Vergleich der Messsignale der Detektorelemente werden die Lochmaske und der Röntgenstrahlendetektor (5) relativ zueinander justiert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lochmaske für einen Detektorelemente umfassenden Röntgenstrahlendetektor sowie ein Computertomographiegerät, aufweisend eine derartige Lochmaske. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Justierung einer derartigen Lochmaske über einem Detektorelemente aufweisenden Röntgenstrahlendetektor einer Röntgeneinrichtung.

Bei Bildaufnahmeverfahren, insbesondere bei digitalen Aufnahmeverfahren, wie sie auch in der medizinischen Bildgebung, z.B. in der Computertomographie, verwendet werden, ist man bestrebt, die Auflösung erzeugter Bilder zu erhöhen. Dies kann beispielsweise durch eine Verkleinerung der Pixelfläche eines Detektors im Falle einer Röntgeneinrichtung durch eine Verkleinerung der Detektionsfläche eines Röntgenstrahlendetektors erreicht werden. Hierzu ist es bekannt, die Pixelfläche zumindest teilweise mit einem gelochten Blech oder bei optischen Detektoren mit einer Lochmaske abzudecken.

Aus der JP 2004-283343-A ist beispielsweise ein Röntgen-Computertomograph bekannt, bei dem zwischen einer Röntgenstrahlenquelle und einem Röntgenstrahlendetektor eine Lochmaske angeordnet ist. Die Lochmaske weist eine Vielzahl von Löchern auf, so dass die Projektionsfläche einer Röntgenprojektion kleiner ist als die seitens des Röntgenstrahlendetektors zur Verfügung gestellte Detektorfläche. Mit der Lochmaske wird dabei, wie bereits erwähnt, die Auflösung eines mit dem Röntgen-Computertomographen ermittelten Bildes erhöht.

Da die Lochmaske in der Regel nicht für alle Messvorgänge in einem Bildaufnahmegerät notwendig ist, wird diese je nach Bedarf verwendet. Dabei erweist es sich jedoch als problema tisch, bei Bedarf die Lochmaske präzise über der Pixelmatrix des verwendeten Detektors zu justieren.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lochmaske insbesondere für ein Computertomographiegerät anzugeben, mit der die Justierung der Lochmaske und eines Röntgenstrahlendetektors relativ zueinander vereinfacht wird. Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt in der Angabe eines geeigneten Verfahrens zur Justierung der Lochmaske und eines Röntgenstrahlendetektors relativ zueinander.

Die die Lochmaske betreffende Aufgabe wird gelöst durch eine Lochmaske für einen Detektorelemente umfassenden Röntgenstrahlendetektor, aufweisend eine Maskenplatte aus einem Röntgenstrahlung absorbierendem Material, welche mit Löchern versehen ist, wobei jedes Loch hinsichtlich seiner Abmessungen im Wesentlichen den Abmessungen des Detektorelementes angepasst ist, welchem das Loch zugeordnet ist, wobei wenigstens ein Loch der Maskenplatte derart vergrößerte Abmessungen aufweist, dass es an die Abmessungen wenigstens zweier Detektorelemente angepasst ist. Die erfindungsgemäße Lochmaske weist also wenigstens ein Loch mit vergrößerten Abmessungen auf, so dass bei Ausrichtung der Lochmaske und des Röntgenstrahlendetektors relativ zueinander unter Verwendung von Röntgenstrahlung die Messsignale der beiden Detektorelemente miteinander verglichen werden können, die dem Loch der Maskenplatte zugeordnet sind, welches eine vergrößerte Abmessung aufweist. Insbesondere aus dem Verhältnis oder der Differenz der Messsignale der Detektorelemente kann abgeleitet werden, ob die Lochmaske präzise über den Detektorelementen des Röntgenstrahlendetektors ausgerichtet ist oder nicht. Geht man beispielsweise von Detektorelementen gleicher Abmessungen, d.h. gleicher Detektionsfläche, aus, so ist dann, wenn die Lochmaske präzise über dem Röntgenstrahlendetektor ausgerichtet ist, das Verhältnis der Messsignale der beiden Detektorelemente, die dem Loch vergrößerter Abmessung der Maskenplatte zugeordnet sind, wenigstens im Wesentlichen gleich Eins bzw. die Differenz der Messsignale wenigstens im Wesentlichen gleich Null. Ist das Verhältnis ungleich Eins bzw. die Differenz ungleich Null, so werden die Lochmaske und der Röntgenstrahlendetektor vorzugsweise so lange relativ zueinander verstellt, bis sich das Verhältnis von 1:1 bzw. die Differenz Null einstellt.

Wenn vorstehend davon die Rede ist, dass die Abmessungen der Löcher der Lochmaske an die Abmessungen der Detektorelemente angepasst sind, so bedeutet dies nicht, dass die Löcher und die ihnen zugeordneten Detektorelemente des Röntgenstrahlendetektors die gleichen Abmessungen aufweisen. Vielmehr weist jedes Loch der Lochmaske kleinere Abmessungen als die Detektionsfläche des Detektorelementes auf, dem das jeweilige Loch zugeordnet ist. Die Löcher sind hinsichtlich ihrer Abmessungen derart an den ihnen zugeordneten Detektorelementen des Röntgenstrahlendetektoren angepasst, dass bei einem Röntgenstrahlendetektor mit Detektorelementen gleicher Abmessungen bei präziser Positionierung der Lochmaske über dem Röntgenstrahlendetektor im Wesentlichen immer der gleich große Flächenanteil eines Detektorelementes des Röntgenstrahlendetektors mit Röntgenstrahlung beaufschlagt wird.

Das Loch der Maskenplatte mit vergrößerten Abmessungen ist derart ausgeführt, dass bei präziser Ausrichtung der Lochmaske und des Röntgenstrahlendetektors relativ zueinander die mit Röntgenstrahlung beaufschlagbare Fläche eines jedem dem Loch vergrößerter Abmessungen zugeordneten Detektorelementes im Wesentlichen gleich ist. Somit wird deutlich, dass durch einen Vergleich der Messsignale der Detektorelemente, die dem Loch vergrößerter Abmessungen zugeordnet sind, in einfacher Weise eine Ausrichtung der Lochmaske und des Röntgenstrahlendetektors relativ zueinander erfolgen kann.

Nach einer Variante der Erfindung weist die Lochmaske in der Regel mehrere Löcher mit vergrößerten Abmessungen auf, um basierend auf den ermittelten Messsignalen an verschiedenen Stellen eine möglichst präzise Ausrichtung der Lochmaske und des Röntgenstrahlendetektors relativ zueinander erreichen zu können. Gemäß einer Variante der Erfindung erstreckt sich das Loch mit vergrößerten Abmessungen über wenigstens zwei in einer bestimmten Richtung liegende Detektorelemente. Auf diese Weise ist es möglich, für diese bestimmte Richtung anhand der Messsignale der Detektorelemente die Ausrichtung der Lochmaske und des Röntgenstrahlendetektors relativ zueinander zu überprüfen. Wählt man mehrere Löcher vergrößerter Abmessungen, die in verschiedenen Richtungen liegen, so kann für die jeweilige Richtung die Ausrichtung der Lochmaske und des Röntgenstrahlendetektors relativ zueinander anhand der Messsignale überprüft und vorgenommen werden.

Eine weitere Variante der Erfindung sieht vor, dass sich das Loch mit vergrößerten Abmessungen über wenigstens drei Detektorelemente erstreckt, von denen zwei Detektorelemente in verschiedenen Richtungen liegen. Ist das Loch beispielsweise L-förmig ausgebildet, so kann anhand des Vergleichs der Messsignale von jeweils zwei Detektorelementen in zwei Richtungen ein Verstellweg der Lochmaske und des Röntgenstrahlendetektors relativ zueinander ermittelt werden, um die Lochmaske und den Röntgenstrahlendetektor relativ zueinander auszurichten. Gleiches gelingt, wenn das Loch vergrößerter Abmessungen, beispielsweise quadratisch ist und sich über vier Detektorelemente erstreckt oder wenn das Loch rechteckförmig ist und sich über vier oder mehr als vier Detektorelemente erstreckt. In diesem Fall können je nach Richtung Messsignale von Detektorelementen summiert und Vergleiche von Summen von Messsignalen zur Bestimmung der Verstellrichtung und ggf. des Verschiebeweges vorgenommen werden.

Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Löcher mit vergrößerten Abmessungen vorzugsweise im Randbereich der Lochmaske angeordnet sind. Auf diese Weise wirken sich die Löcher vergrößerter Abmessungen nicht negativ oder nur unwesentlich auf die Bildgebung aus.

In Abhängigkeit von dem Röntgenstrahlendetektor ist es nach einer Variante der Erfindung vorgesehen, dass dann, wenn der Röntgenstrahlendetektor nur Detektorelemente mit gleichen Abmessungen aufweist, die Lochmaske, abgesehen von den Löchern vergrößerter Abmessungen, Löcher umfasst, die auch im Wesentlichen die gleichen Abmessungen aufweisen. Weist hingegen der Röntgenstrahlendetektor verschiedene Gruppen von Detektorelementen auf, bei denen die Detektorelemente innerhalb der Gruppe die gleichen Abmessungen, aber zwischen den Gruppen unterschiedliche Abmessungen aufweisen, so ist auch die Lochmaske in Anpassung an den Röntgenstrahlendetektor derart ausgebildet, dass sie verschiedene Gruppen von Löchern umfasst, wobei die Löcher innerhalb der Gruppe im Wesentlichen die gleichen Abmessungen, aber zwischen den Gruppen unterschiedliche Abmessungen aufweisen.

Nach einer Variante der Erfindung weist die Lochmaske, je nach ihrem Verwendungszweck, runde, ovale, eckige, rechteckige, quadratische und/oder schlitzförmige Löcher auf.

Ist die Lochmaske für einen auf einer gekrümmten Fläche angeordneten Röntgenstrahlendetektor vorgesehen, so ist die Lochmaske ebenfalls gekrümmt ausgeführt, wobei die Lochmaske an die Krümmung des Röntgenstrahlendetektors angepasst ist.

Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Lochmaske aus einem Metall oder aus einer Metalllegierung hergestellt ist.

Vorzugsweise ist die Lochmaske für ein Röntgen-Computertomographiegerät vorgesehen, wobei die Lochmaske nach einer Variante der Erfindung wahlweise im Strahlengang von von einer Röntgenstrahlenquelle ausgehender Röntgenstrahlung vor einem Röntgenstrahlendetektor angeordnet werden kann. Die Lochmaske ist beispielsweise bei einem Röntgen-Computertomographen der dritten Generation auf dem beweglichen Teil der Gantry ange ordnet und mit Hilfe von vorzugsweise Schrittmotoren in den Strahlengang bringbar bzw. aus dem Strahlengang der Röntgenstrahlung entfernbar.

Die das Verfahren betreffende Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird gelöst durch ein Verfahren zur Justierung einer Lochmaske der vorstehend beschriebenen Art über einem Detektorelemente aufweisenden Röntgenstrahlendetektor einer Röntgeneinrichtung. Dabei wird die Lochmaske zunächst über dem Röntgenstrahlendetektor derart angeordnet, dass diese grob über dem Röntgenstrahlendetektor ausgerichtet ist. Unter Verwendung von Röntgenstrahlung werden Messsignale der Detektorelemente ermittelt, die dem wenigstens einen Loch der Lochmaske mit vergrößerten Abmessungen zugeordnet sind. Die Lochmaske und der Röntgenstrahlendetektor werden schließlich basierend auf einem Vergleich der Messsignale relativ zueinander verstellt. Nach einer Variante der Erfindung werden die Lochmaske und der Röntgenstrahlendetektor solange relativ zueinander verstellt werden, bis sich aus dem Vergleich der Messsignale wenigstens im Wesentlichen ein vorgebbares Ergebnis einstellt.

Geht man wieder von einem Röntgenstrahlendetektor mit Detektorelementen gleicher Abmessungen aus, und betrachtet zur Vereinfachung zunächst nur ein Loch vergrößerter Abmessungen, dem zwei Detektorelemente des Röntgenstrahlendetektors zugeordnet sind, so sind die Lochmaske und der Röntgenstrahlendetektor dann präzise relativ zueinander ausgerichtet, wenn die Messsignale der beiden Detektorelemente das Verhältnis 1:1 aufweisen bzw. die Differenz Null ist. Um die Lochmaske und den Röntgenstrahlendetektor präzise relativ zueinander auszurichten, werden nach einer Variante der Erfindung mehrere Löcher vergrößerter Abmessungen verwendet, wobei die Messsignale der jeweils einem derartigen Loch zugeordneten Detektorelemente miteinander verglichen werden. Anhand der Vergleiche kann schließlich die Ausrichtung der Lochmaske und des Röntgenstrahlendetektors relativ zueinander erfolgen, wobei in Abhängigkeit von der Lage der Detektorelemente relativ zueinander aus den ermittelten Messsignalen der Detektorelemente der Verstellweg zur Verstellung der Lochmaske und des Röntgenstrahlendetektors relativ zueinander ermittelt werden kann.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung werden im Falle der Verwendung eines Lochs mit vergrößerten Abmessungen, welches sich über vier oder mehr Detektorelemente erstreckt, Summen von Messsignalen für den Vergleich gebildet.

Um bei der Ermittlung der Verstellrichtung bzw. des Verstellweges anhand der Messsignale den Einfluss des Messdatenrauschens zu verringern, ist es nach einer Variante der Erfindung vorgesehen, bei der Verwendung von Löchern, welche sich über mehrere Detektorelemente erstrecken, in Abhängigkeit von der erforderlichen Zusammenfassung von Messsignalen über die Messsignale der jeweiligen Detektorelemente zu mitteln.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den beigefügten schematischen Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:
1 in schematischer, teilweise blockschaltbildartiger Darstellung ein erfindungsgemäßes Computertomographiegerät und
2 bis 7 Draufsichten auf verschiedene Lochmasken-Röntgenstrahlendetektor-Kombinationen.
Das in 1 dargestellte Röntgen-Computertomographiegerät 1 weist eine Röntgenstrahlenquelle in Form einer Röntgenröhre 2 auf, von deren Fokus F Röntgenstrahlung ausgeht, die mit Hilfe einer Blende 3 zu einem fächerförmigen oder pyramidenförmigen Röntgenstrahlenbündel 4 mit einem Öffnungswinkel α geformt wird. Der Röntgenröhre 2 gegenüberliegend ist ein Röntgenstrahlendetektor 5 angeordnet, welcher im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels eine Vielzahl von Detektormo dulen 16 aufweist, die vorliegend im Wesentlichen in φ-Richtung und in Z-Richtung nebeneinander angeordnet sind. Die Detektormodule 16 können aber auch nur im Wesentlichen in φ-Richtung hintereinander angeordnet sein. Jedes Detektormodul 16 umfasst in an sich bekannter Weise mehrere in Richtung der Systemachse Z des Computertomographiegerätes aufeinander folgend angeordnete Reihen von Detektorelementen 6. Die Röntgenröhre 2 und der Röntgenstrahlendetektor 5 sind an einem Drehrahmen 7, dem rotierenden Teil der Gantry des Computertomographiegerätes 1 angeordnet. Der Drehrahmen 7 wird in in 1 schematisch dargestellter Weise von einem Elektromotor 15 angetrieben. Das Computertomographiegerät 1 weist weiterhin eine Patientenliege 8 auf, auf der im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ein zu untersuchender Patient P gelagert ist. Die Patientenliege 8 ist in an sich bekannter Weise in Richtung der Systemachse Z des Computertomographiegerätes 1 verstellbar, wobei sich diese durch eine Patientenöffnung 9 des Drehrahmens 7 des Computertomographiegerätes 1 bewegt. Der Drehrahmen 7 ist um die Systemachse Z des Computertomographiegerätes 1 drehbar gelagert und wird zur Durchstrahlung des Patienten P mit Röntgenstrahlung in φ-Richtung um die Systemachse Z gedreht, wobei aus unterschiedlichen Projektionsrichtungen Röntgenprojektionen von einem Körperbereich des Patienten P aufgenommen werden. Dabei erfasst das Röntgenstrahlenbündel 4 ein Messfeld 10 kreisförmigen Querschnitts. Während der Untersuchung des Patienten P trifft nach dem Durchtritt durch den Patienten P geschwächte Röntgenstrahlung auf die Detektorelemente 6 der Detektormodule 16 des Röntgenstrahlendetektors 5 auf. Pro Röntgenprojektion werden dabei Messsignale von den Detektorelementen 6 des Röntgenstrahlendetektors 5 infolge der auftreffenden Röntgenstrahlung erzeugt, welche einer Recheneinrichtung 11 zugeführt werden. Mit Hilfe der Recheneinrichtung 11 werden in an sich bekannter Weise aus den Messsignalen der Detektorelemente 6 Schichtbilder oder Volumendarstellungen von aufgenommenen Körperbereichen des Patienten P rekonstruiert, welche auf einer Anzeigevorrichtung 12 dargestellt werden können.
Das Computertomographiegerät 1 umfasst im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels weiterhin eine dem Röntgenstrahlendetektor 5 vorgelagerte, im Strahlengang der von der Röntgenröhre 2 ausgehenden Röntgenstrahlung angeordnete Lochmaske 20, welche im Wesentlichen dieselbe Krümmung wie der Röntgenstrahlendetektor 5 aufweist. Die Lochmaske 20 dient zur Steigerung der Auflösung von mit dem Computertomographiegerät 1 erzeugten Bildern von dem Patienten P. Da die Lochmaske 20 nicht für alle Mess- bzw. Untersuchungsverfahren erforderlich ist, kann diese mit Hilfe eines oder mehrerer Schrittmotoren 21 in den Strahlengang der Röntgenstrahlung gebracht und wieder aus dem Strahlengang der Röntgenstrahlung entfernt werden. Die Schrittmotoren 21 sind im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels, wie die Lochmaske 20 selbst, auf dem Drehrahmen 7 des Computertomographiegerätes 1 angeordnet. Die Schrittmotoren 21 können die Lochmaske 20 u.a. in Richtung der Z-Achse sowie entlang des Röntgenstrahlendetektors 5 bewegen und somit die Lochmaske 20 in den Strahlengang der Röntgenstrahlung bringen bzw. aus dem Strahlengang der Röntgenstrahlung entfernen.
Um insbesondere bei digitalen Aufnahmeverfahren, wie sie in der Computertomographie eingesetzt werden, die Auflösung eines mit dem Computertomographiegerät 1 erzeugten Bildes mit Hilfe der Lochmaske 20 steigern zu können, ist es erforderlich, die Lochmaske möglichst präzise über dem Röntgenstrahlendetektor 5 anzuordnen. In den 2 bis 7 sind exemplarisch jeweils anhand eines Detektormoduls 16 des Röntgenstrahlendetektors 5 verschiedene Lochmasken-Röntgenstrahlendetektor-Kombinationen veranschaulicht, anhand derer die präzise Ausrichtung bzw. Justierung einer Lochmaske und des Röntgenstrahlendetektors 5 relativ zueinander erläutert ist. Bei den in den 2 bis 7 gezeigten Darstellungen handelt es sich dabei um Draufsichten.
In der 2 ist mit gestrichelten Linien ein Detektorelemente 6 aufweisendes Detektormodul 16 des Röntgenstrahlendetektors 5 dargestellt. Beispielweise handelt es sich bei den Detektorelementen um direkt konvertierende Detektorelemente oder um Detektorelemente, welche einen Röntgenszintillator und eine Photodiode aufweisen.
Wie aus 2 zu erkennen ist, umfasst ein Detektormodul 16 neun in z-Richtung hintereinander angeordnete Detektorzeilen, wobei jede Detektorzeile elf Detektorelemente 6 aufweist. Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels weisen alle Detektorelemente 6 im Wesentlichen die gleichen Abmessungen, d.h. die gleiche Detektorfläche auf. Oberhalb des Detektormoduls 16 ist in einem vorzugsweise definierten Abstand ein dem gezeigten Detektormodul 16 zugeordneter Abschnitt der Lochmaske 20 aus 1 gezeigt, welche eine Maskenplatte 18 aufweist, die im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels aus einem metallischen Material, z.B. aus Tantal, Wolfram oder aus Legierungen dieser Materialien ausgebildet ist. Die Maskenplatte 18 der Lochmaske 20 umfasst abgesehen von Justagelöchern 22 bis 25 quadratische Löcher 19, welche alle im Wesentlichen die gleichen Abmessungen aufweisen und in äquidistanten Schritten voneinander angeordnet sind. Die Löcher 19 sind dabei an die Abmessungen der Detektorelemente 6 der Detektormodule 16 des Röntgenstrahlendetektors 5 angepasst, was bedeutet, dass die Löcher 19 nicht die gleichen Abmessungen wie die Detektorelemente 6 aufweisen, sondern derart verkleinerte Abmessungen, dass die von der Röntgenröhre 2 ausgehende Röntgenstrahlung bei präziser Ausrichtung der Lochmaske 20 über dem Röntgenstrahlendetektor 5 jeweils nur einen Teil der Detektorfläche der Detektorelemente 6 mit Röntgenstrahlung beaufschlagt. Die Lochmaske 20 bewirkt also eine Verkleinerung der seitens des Röntgenstrahlendetektors 5 zur Verfügung stehenden Detektorfläche.
Wie der 2 zu entnehmen ist, ist der Abschnitt der Lochmaske 20 noch nicht präzise über dem Detektormodul 16 des Röntgenstrahlendetektors 5 ausgerichtet. Um dies zu bewerkstelligen, sind in den Ecken des Abschnitts der Lochmaske 20 die bereits erwähnten, vergrößerten Justagelöcher 22 bis 25 vorhanden, welche derartige Abmessungen aufweisen, dass sich jedes der vier Justagelöcher 22 bis 25 bei präziser Ausrichtung des Abschnitts der Lochmaske 20 über dem Detektormodul 16 des Röntgenstrahlendetektor 5 über zwei Detektorelemente 6 des Detektormoduls 16 erstreckt. Die Abmessungen der Justagelöcher 22 bis 25 sind so gewählt, dass bei präziser Ausrichtung des Abschnitts der Lochmaske 20 über dem Detektormodul 16 die durch eines der Löcher 22 bis 25 hindurch tretende Röntgenstrahlung im Wesentlichen auf eine gleich große Detektorfläche der beiden betroffenen Detektorelemente trifft. Betrachtet man beispielsweise in den 2 und 3 exemplarisch die Detektorelemente 6.1, 6.2, so ist die Ausrichtung des Abschnitts der Lochmaske 20 über dem Detektormodul 16 dann präzise, wenn, wie in 3 zu erkennen ist, das Loch 22 derart relativ zu den Detektorelementen 6.1, 6.2 ausgerichtet ist, das jeweils der gleiche Flächenanteil der beiden Detektorelemente 6.1, 6.2 mit Röntgenstrahlung beaufschlagt wird.
Verfahrenstechnisch erfolgt die Ausrichtung der Lochmaske 20 über dem Röntgenstrahlendetektor 5 derart, dass die Lochmaske 20 zunächst grob, beispielsweise orientiert an den Kanten der Lochmaske 20 und den Kanten des Röntgenstrahlendetektors 5 über dem Röntgenstrahlendetektor 5 ausgerichtet wird. In der Praxis erfolgt die Grobpositionierung programmgesteuert mit den Schrittmotoren 21. Ein solcher Fall ist in 2 anhand des Detektormoduls 16 dargestellt. Anschließend werden ohne Anwesenheit des Patienten P vorzugsweise gepulst Röntgenstrahlung von der Röntgenröhre 2 in Richtung der Lochmaske 20 bzw. des Röntgenstrahlendetektors 5 ausgesandt und die Messsignale der Detektorelemente 6.1 und 6.2 sowie der anderen, zur Ausrichtung der Lochmaske 20 und des Röntgenstrahlendetektors 5 relativ zueinander verwendeten Detektorelementpaare (6.3, 6.4), (6.5, 6.6) und (6.7, 6.8) mit der Recheneinrichtung 11 ermittelt. Für jedes Detektorelementpaar (6.1, 6.2) bis (6.7, 6.8) wird beispielsweise das Verhältnis der Messsignale gebildet und dieses Verhältnis mit einem vorgegebenen Verhältnis der Messsignale verglichen. Da die Detektorelemente 6 im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels im Wesentlichen die gleichen Abmessungen aufweisen und die Abmessungen der Justagelöcher 22 bis 25 so gewählt sind, dass bei präziser Ausrichtung der Lochmaske 20 zu dem Röntgenstrahlendetektor 5 im Wesentlichen die gleichen Detektorflächen der Detektorelemente 6.1 bis 6.8 mit Röntgenstrahlung beaufschlagt werden, muss sich für die Detektorelementpaare (6.1, 6.2) bis (6.7, 6.8) das Verhältnis 1:1 einstellen, wenn die Lochmaske 20 präzise über dem Röntgenstrahlendetektor 5 ausgerichtet ist. Bei der Ausrichtung bzw. Justierung der Lochmaske 20 geht man dabei derart vor, dass in Abhängigkeit von dem festgestellten Verhältnis der Messsignale der Detektorelementpaare die Lochmaske 20 mit Hilfe der Schrittmotoren 21 so lange verstellt wird, bis sich im Wesentlichen das Verhältnis der Messsignale von 1:1 für die Detektorelementpaare (6.1, 6.2) bis (6.7, 6.8) einstellt. In diesem Fall ist, wie in 3 ausschnittsweise gezeigt, die Lochmaske 20 präzise über den Detektormodulen 16 des Röntgenstrahlendetektors 5 ausgerichtet.
Anhand der 2 und 3 wurde die Ausrichtung der Lochmaske 20 relativ zu dem Röntgenstrahlendetektor 5 in y-Richtung des in 2 eingezeichneten kartesischen Koordinatensystems erläutert. Sollte es erforderlich sein, die Lochmaske 20 auch in z-Richtung relativ zum Röntgenstrahlendetektor 5 auszurichten, so muss eine modifizierte Lochmaske verwendet werden, wie sie exemplarisch ausschnittsweise in den 4 bis 6 dargestellt ist. Um die Lochmaske über einem Röntgenstrahlendetektor 5 auch in z-Richtung präzise anordnen zu können, weist der in 4 gezeigte Abschnitt einer Lochmaske 30 zusätzlich zu den sich über zwei Detektorelemente erstreckenden Justagelöchern 22 bis 25, welche in y-Richtung ausgerichtet sind, vier weitere, sich über zwei Detektorelemente erstreckende Justagelöcher 26 bis 29 auf, welche in z-Richtung aus gerichtet sind. Die Abmessungen der Justagelöcher 26 bis 29 sind in entsprechender Weise zu den Abmessungen der Justagelöcher 22 bis 25 gewählt. Demnach kann unter Verwendung von Röntgenstrahlung und Bildung der Verhältnisse der Messsignale der Detektorelementpaare (6.9, 6.10) bis (6.15, 6.16) auch die Ausrichtung der Lochmaske 30 in z-Richtung über dem Röntgenstrahlendetektor 5 kontrolliert und die präzise Ausrichtung herbeigeführt werden. Wie in 4 für das vorliegende Ausführungsbeispiel dargestellt, muss sich dann wenigstens im Wesentlichen für alle Detektorelementpaare (6.9, 6.10) bis (6.15, 6.16) ein Verhältnis der Messsignale von 1:1 einstellen. Wenn auch, wie vorstehend beschrieben, das Verhältnis der Messsignale der Detektorelementpaare (6.1, 6.2) bis (6.7, 6.8) 1:1 beträgt, ist die Lochmaske 30 präzise über dem Röntgenstrahlendetektor 5 ausgerichtet.
In der 5 ist ein Abschnitt einer weiteren Lochmaske 40 gezeigt, welche zur präzisen Ausrichtung über dem Detektormodul 16 bzw. über dem Röntgenstrahlendetektor 5 in ihren vier Ecken jeweils ein Justageloch mit vergrößerten Abmessungen aufweist, wobei sich in diesem Fall jedes der quadratischen Justagelöcher 41 bis 44 über vier Detektorelemente des Detektormoduls 16 des Röntgenstrahlendetektors 5 erstreckt. Für die Ausrichtung der Lochmaske 40 in z- und y-Richtung werden die Messsignale der unter den Justagelöchern 41 bis 44 liegenden jeweils vier Detektorelemente ausgewertet. Die Signalauswertung ist exemplarisch für die dem Loch 41 zugeordneten Detektorelemente 6.1, 6.2, 6.17, 6.18 beschrieben. Für die Ausrichtung in y-Richtung werden beispielsweise die Summe der Messsignale der Detektorelemente 6.1 und 6.17 sowie die Summe der Messsignale der Detektorelemente 6.2 und 6.18 gebildet und diese Summen ins Verhältnis zueinander gesetzt. Ergibt sich bei einem derartigen Vorgehen für alle den Justagelöchern 41 bis 44 zugeordneten Detektorelementgruppen das Verhältnis 1:1, so ist die Lochmaske 40 in y-Richtung ausgerichtet. In vergleichbarer Weise geht man in Bezug auf die Ausrichtung in z-Richtung vor, wobei, in diesem Fall exempla risch erläutert an den dem Loch 41 zugeordneten Detektorelementen die Summe der Messsignale der Detektorelemente 6.1, 6.2 und die Summe der Messsignale der Detektorelemente 6.17, 6.18 gebildet werden und das Verhältnis der Summen ausgewertet wird. Stellt sich für alle den Justagelöchern 41 bis 44 zugeordneten Detektorelementen bei einem derartigen Vorgehen das Verhältnis 1:1 ein, so ist die Lochmaske 40 auch in z-Richtung über dem Röntgenstrahlendetektor 5 ausgerichtet.
In der 6 ist ein Abschnitt einer Lochmaske 50 dargestellt, welche in ihren Eckenbereichen rechteckige Justagelöcher 51 bis 54 aufweist, die sich im Falle des in 6 dargestellten Ausführungsbeispiels jeweils über acht Detektorelemente des Detektormoduls 16 des Röntgenstrahlendetektors 5 erstrecken. Die Ausrichtung der Lochmaske 50 relativ zu dem Röntgenstrahlendetektor 5 erfolgt dabei, wie vorstehend beschrieben, so, dass in Abhängigkeit von der Richtung der Ausrichtung Summen von Messsignalen gebildet werden und diese mit entsprechenden Summen verglichen werden. Um bei der messsignalbasierten Ausrichtung der Lochmaske 50 über dem Röntgenstrahlendetektor 5 das Messdatenrauschen zu verringern, kann dabei auch über mehrere Messsignale hinweg Bemittelt werden. Anschließend können die Mittelwerte miteinander verglichen werden. Exemplarisch für die Justagelöcher 51 bis 54 sei dies für das Justageloch 51 der Lochmaske 50 aus 6 erläutert, bei der zur Ausrichtung in z-Richtung beispielsweise über die Messsignale der Detektorelemente 6.1, 6.2, 6.9, 6.19 sowie über die Messsignale der Detektorelemente 6.17, 6.18, 6.20, 6.21 Bemittelt wird. Die Mittelwerte werden anschließend zueinander in Beziehung gesetzt und in Abhängigkeit des erhaltenen Verhältnisses die Verstellung der Lochmaske 50 in z-Richtung bewerkstelligt, bis das Verhältnis der Mittelwerte 1:1 beträgt. In gleicher Weise kann im Falle der Justagelöcher 52 bis 54 verfahren werden. Ebenso verhält es sich auch mit der Ausrichtung in y-Richtung. Beispielsweise kann hierbei für das Justageloch 51 über die Messsignale der Detektorelemente 6.1, 6.2, 6.17, 6.18 sowie über die Messsig nale der Detektorelemente 6.9, 6.19, 6.20, 6.21 Bemittelt werden. Zur Ausrichtung der Lochmaske 50 werden dann die Mittelwerte zueinander in Beziehung gesetzt. Für die Justagelöcher 52 bis 54 wird entsprechend vorgegangen.
In der 7 ist zusätzlich eine Lochmasken-Röntgenstrahlendetektor-Kombination anhand eines Abschnitts einer Lochmaske 80 und eines Detektormoduls 70 veranschaulicht, wobei die den Röntgenstrahlendetektor bildenden Detektormodule 70 Gruppen von Detektorelementen mit unterschiedlichen Abmessungen aufweisen. So weisen die Detektorelemente der Detektorelementreihen 71, 72 in sich die gleichen Abmessungen auf. Ebenso verhält es sich für die Detektorelementreihen 73 und 74 bzw. 75 und 76. Die Lochmaske 80 ist in Bezug auf ihre Löcher dabei an die Abmessungen der Detektorelemente der Detektormodule 70 angepasst. Für die Ausrichtung der Lochmaske 80 über dem Röntgenstrahlendetektor weist diese in mit den zuvor beschriebenen Lochmasken vergleichbarer Weise Justagelöcher mit vergrößerten Abmessungen auf, um die Lochmaske 80 anhand von Messsignalen präzise über dem Röntgenstrahlendetektor ausrichten zu können. So dienen die Löcher 81 bis 84 der Ausrichtung in y-Richtung und die Löcher 85 und 86 der Ausrichtung der Lochmaske 80 in z-Richtung. Dabei werden, wie zuvor für die anderen Lochmasken-Röntgenstrahlendetektor-Kombinationen beschrieben, die Messsignale der betroffenen Detektorelemente ausgewertet und diese vorzugsweise ins Verhältnis zueinander gesetzt. Das vorstehend beschriebene Verfahren zur Justierung einer Lochmaske und eines Röntgenstrahlendetektors relativ zueinander ist also auch auf Röntgenstrahlendetektoren bzw. Lochmasken anwendbar, deren Detektorelemente unterschiedliche Abmessungen voneinander aufweisen.
Vorstehend wurde der Vergleich von Messsignalen dadurch vollzogen, dass Messsignale, Summensignale oder Bemittelte Signale ins Verhältnis zueinander gesetzt wurden. Der Vergleich der Messsignale kann aber auch anders, beispielsweise in Form einer Differenzoperation erfolgen.
Es versteht sich, dass eine Lochmaske für einen Röntgenstrahlendetektor Justagelöcher verschiedener Art, wie sie vorstehend beschriebenen wurden, aufweisen kann. Darüber hinaus können statt eckiger Löcher auch runde, ovale und/oder schlitzförmige Löcher und zwar auch als Justagelöcher vorgesehen sein.
Neben der Ermittlung des Verhältnisses der Messsignale, anhand dessen die Verstellung der Lochmaske vorgenommen werden kann, kann anhand der ermittelten Verhältnisse auch direkt der jeweilige Verstellweg berechnet werden. Sind die Anmessungen eines Justageloches bekannt, so sind unter Vernachlässigung des vertikalen Abstandes zwischen der Lochmaske und dem Röntgenstrahlendetektor auch die Abmessungen der Projektionsflächen auf den betroffenen Detektorelementen bekannt. Aus dem Verhältnis der Messsignale und der Kenntnis, dass bei präziser Ausrichtung der Lochmaske über dem Röntgenstrahlendetektor die gleichen Detektorflächenanteile der betroffenen Detektorelemente mit Röntgenstrahlung beaufschlagt werden, kann schließlich der Verstellweg beispielsweise für die Lochmaske berechnet werden. Betrachtet man exemplarisch anhand der 2 und 3 die Ausrichtung der Lochmaske 20 in y-Richtung über dem Röntgenstrahlendetektor 5 anhand des Justageloches 22, so ergibt sich bei einer Länge des Justagelochs 22 in y-Richtung von 10 mm und einem Verhältnis der Messsignale der Detektorelemente 6.1 und 6.2 von 2:1 [(4/6 Anteil an 10 mm) : (2/6 Anteil an 10 mm)] ein Verstellweg in negative y-Richtung von 1/6 * 10 mm, also von 1,67 mm. In entsprechender Weise kann diese Berechnung für die anderen Justagelöcher nicht nur für die Lochmaske 20, sondern auch für die Lochmasken 30, 40, 50, und 80 durchgeführt werden. Auf diese Weise ist jeweils der Verstellweg berechenbar.
Die Ausrichtung der Lochmaske und des Röntgenstrahlendetektors relativ zueinander wird man vorzugsweise zunächst in der ersten Richtung, z.B. y-Richtung, und anschließend in der zweiten Richtung, z.B. z-Richtung, vornehmen. Für die Ausrichtung werden dabei die Schrittmotoren verwendet.
Alternativ zur Verstellung der Lochmaske relativ zu dem Röntgenstrahlendetektor kann auch der Röntgenstrahlendetektor relativ zu der Lochmaske verstellt werden.
In den 2 bis 7 sind zur vereinfachten Darstellung jeweils Abschnitte von Lochmasken dargestellt, die mit anderen Abschnitten eine zusammenhängende Lochmaske bilden. Es versteht sich, dass nicht jeder einem Detektormodul 16 zugeordneter Abschnitt einer Lochmaske mit Justagelöchern versehen sein muss. Vorzugsweise weisen nur die Abschnitte einer Lochmaske in ihren Randbereichen eines oder mehrere Justagelöcher auf, die den am Rand des Röntgenstrahlendetektors angeordneten Detektormodulen bzw. Detektorelementen zugeordnet sind.
Eine Lochmaske muss sich im Übrigen auch nicht über den gesamten Röntgenstrahlendetektor erstrecken. Vielmehr kann eine Lochmaske auch nur für einen bestimmten Bereich, z.B. die Mitte, des Röntgenstrahlendetektors vorgesehen sein.
Der Röntgenstrahlendetektor muss auch nicht notwendigerweise aus Detektormodulen aufgebaut sein.

Claims

Lochmaske für einen Detektorelemente (6, 6.1 bis 6.19) umfassenden Röntgenstrahlendetektor (5) aufweisend eine Maskenplatte (18) aus einem Röntgenstrahlung absorbierenden Material, welche mit Löchern (19) versehen ist, wobei jedes Loch (19) hinsichtlich seiner Abmessungen im Wesentlichen den Abmessungen des Detektorelementes (6) angepasst ist, welchem das Loch (19) zugeordnet ist, wobei wenigstens ein Loch (22 bis 29, 41 bis 44, 51 bis 54, 81 bis 86) der Maskenplatte (18) derart vergrößerte Abmessungen aufweist, dass es an die Abmessungen wenigstens zweier Detektorelemente (6.1 bis 6.19) angepasst ist.
Lochmaske nach Anspruch 1, welche mehrere Löcher (22 bis 29, 41 bis 44, 51 bis 54, 81 bis 86) mit vergrößerten Abmessungen aufweist.
Lochmaske nach Anspruch 1 oder 2, bei der sich das Loch (22 bis 29, 41 bis 44, 51 bis 54, 81 bis 86) mit vergrößerten Abmessungen über wenigstens zwei in einer bestimmten Richtung liegende Detektorelemente (6.1 bis 6.19) erstreckt.
Lochmaske nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der sich das Loch (41 bis 44, 51 bis 54) mit vergrößerten Abmessungen über wenigstens drei Detektorelemente (6.1 bis 6.19) erstreckt, von denen zwei Detektorelemente in verschiedenen Richtungen liegen.
Lochmaske nach einem der Ansprüche 1 bis 4, deren Löcher (22 bis 29, 41 bis 44, 51 bis 54, 81 bis 86) mit vergrößerten Abmessungen im Randbereich der Lochmaske (20, 30, 40, 50, 70) angeordnet sind.
Lochmaske nach einem der Ansprüche 1 bis 5, welche Löcher (6) umfasst, die im Wesentlichen die gleichen Abmessungen aufweisen.
Lochmaske nach einem der Ansprüche 1 bis 6, welche Gruppen von Löchern umfasst, die im Wesentlichen die gleichen Abmessungen aufweisen.
Lochmaske nach einem der Ansprüche 1 bis 7, welche runde, ovale, eckige, rechteckige, quadratische und/oder schlitzförmige Löcher aufweist.
Lochmaske nach einem der Ansprüche 1 bis 8, welche gekrümmt ist.
Lochmaske nach einem der Ansprüche 1 bis 9, welche aus einem Metall oder aus einer Metalllegierung ist.
Computertomographiegerät aufweisend eine Lochmaske (20, 30, 40, 50, 70) nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
Computertomographiegerät nach Anspruch 11, bei dem die Lochmaske (20, 30, 40, 50, 70) im Strahlengang von von einer Röntgenstrahlenquelle (2) ausgehender Röntgenstrahlung (4) vor einem Röntgenstrahlendetektor (5) angeordnet und wieder aus dem Strahlengang entfernt werden kann.
Verfahren zur Justierung einer Lochmaske (20,30, 40, 50, 70) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 über einem Detektorelemente (6) aufweisenden Röntgenstrahlendetektor (5) einer Röntgeneinrichtung (1), bei dem –die Lochmaske (20, 30, 40, 50, 70) derart über dem Röntgenstrahlendetektor (5) angeordnet wird, dass die Lochmaske (20, 30, 40, 50, 70) grob über dem Röntgenstrahlendetektor (5) ausgerichtet ist, – unter Verwendung von Röntgenstrahlung die Messsignale der Detektorelemente (6.1 bis 6.19) ermittelt werden, die dem wenigstens einen Loch (22 bis 29, 41 bis 44, 51 bis 54, 81 bis 86) der Lochmaske (20, 30, 40, 50, 70) mit vergrößerten Abmessungen zugeordnet sind, und – die Lochmaske (20, 30, 40, 50, 70) und der Röntgenstrahlendetektor (5) basierend auf einem Vergleich der Messsignale relativ zueinander verstellt werden.
Verfahren nach Anspruch 13, bei dem die Lochmaske (20, 30, 40, 50, 70) und der Röntgenstrahlendetektor (5) solange relativ zueinander verstellt werden, bis sich aus dem Vergleich der Messsignale wenigstens im Wesentlichen ein vorgebbares Ergebnis einstellt.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, bei dem mehrere Löcher (22 bis 29, 41 bis 44, 51 bis 54, 81 bis 86) mit vergrößerten Abmessungen verwendet werden und die Messsignale der jeweils einem Loch (22 bis 29, 41 bis 44, 51 bis 54, 81 bis 86) zugeordneten Detektorelemente (6.1 bis 6.19) verglichen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, bei dem in Abhängigkeit von der Lage der Detektorelemente (6.1 bis 6.19) relativ zueinander aus dem Vergleich der Messsignale der Detektorelemente (6.1 bis 6.19) der Verstellweg zur Verstellung der Lochmaske (20,30, 40, 50, 70) und des Röntgenstrahlendetektors (5) relativ zueinander ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, bei dem im Falle der Verwendung eines Lochs (41 bis 44, 51 bis 54) mit vergrößerten Abmessungen, welches sich über vier oder mehr Detektorelemente (6.1 bis 6.19) erstreckt, Summen von Messsignalen für den Vergleich gebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 17, bei dem über die Messsignale mehrere Detektorelemente (6.1 bis 6.19) Bemittelt wird.