-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf die Messung von
einzelnen Röntgenquanten in der Computertomographie. Dabei
bezieht sich die vorliegende Erfindung insbesondere auf ein spezielles,
neuartiges, zählendes, getaktetes Messverfahren, welches
die Nachteile des Messverfahrens mit einem zählenden, flankengetriggerten
sowie mit einem derzeitigen zählenden, getakteten Röntgenstrahlendetektor
vermeidet bzw. deren Vorteile miteinander verbindet.
-
Zum
Nachweis von Röntgenstrahlung in der Computertomographie
werden schon seit langem integrierende Detektoren eingesetzt, bei
denen über einen vorgegebenen Zeitabschnitt über
das erhaltene elektrische Signal aufintegriert wird. Diese Detektoren
bestehen zumeist aus einem Szintillatormaterial mit einem nachgeschalteten
Photodetektor. Durch den Szintillator wird die eintreffende Röntgenstrahlung
in optische Strahlung (Photonen) umgewandelt, welche anschließend
vom Photodetektor erfasst wird. Die Anzahl der erzeugten Photonen
pro Röntgenquant ist dabei im Allgemeinen etwa proportional zu
seiner Quantenenergie in dem entsprechenden Zeitfenster.
-
Weiterhin
sind zum Nachweis von Röntgenstrahlung auch bestimmte Halbleitermaterialien
bekannt, in denen die einfallende Röntgenstrahlung direkt
Ladungsträger erzeugt. Die Anzahl der in diesen Direktwandlern
erzeugten Ladungsträger pro Röntgenquant ist dabei
im Allgemeinen etwa proportional zu seiner Quantenenergie.
-
In
den letzten Jahren wurde die Entwicklung von sogenannten zählenden
Detektoren vorangetrieben. Diese generieren ein Signal, welches
proportional zu der Anzahl der Quanten über einer definierten Energieschwelle
bzw. innerhalb definierter Energiefenster (Energietöpfe,
Energiebänder) ist. Da im Prin zip die ganze relevante Information
aus allen Quanten extrahiert werden kann, haben zählende
CT-Detektoren den großen Vorteil, dass sie bei ausgesprochen
niedriger Strahlendosis noch ähnlich exakt messen können
wie ein integrierender Detektor bei höherer Dosis.
-
Es
gibt zwei Arten von zählenden Röntgendetektoren,
den flankengetriggerten und den getakteten, deren Funktionsweise
einschließlich deren Vor- und Nachteile anhand der 1 bis 4 im
Folgenden beschrieben werden.
-
Wie
bereits erwähnt liegt beiden Detektortypen eine bzw. mehrere
gleich- oder verschieden beabstandete Energieschwellen zu Grunde.
Ohne Beschränkung der Allgemeinheit wird im weiteren Verlauf
der Beschreibung aus Gründen der Übersichtlichkeit
nur eine einzelne Schwelle 11 angenommen.
-
Ohne
auftreffende Röntgenstrahlung verläuft das Detektoreingangssignal
unterhalb dieser Energieschwelle 11 bei Vernachlässigung
von elektronischem Rauschen auf stets gleichem Niveau 33.
-
Ein
Detektorereignis, d. h. ein auftreffendes Röntgenquant,
zeigt sich beispielsweise in einem Gauß-förmigen
Pulsverlauf 12 des Detektorsignals, welches sich bis in
den Bereich über der Energieschwelle 11 erstreckt.
Im gezeigten Beispiel ist die Energieschwelle 11, d. h.
ihr Abstand 34 zum Detektor-Ruhe-Signal 33, so
gewählt, dass die Schnittlänge td,
die durch den Schnitt des Pulses mit der Energieschwelle 11 entsteht,
in etwa der Halbwertsbreite des gezeigten Pulses entspricht. „In
etwa" deshalb, weil die Signalform eines Ereignisses (Höhe
und Breite des Pulses sowie Pulsverlauf) Schwankungen unterworfen
ist, die von verschiedenen Faktoren, hauptsächlich vom
Detektor selbst, herrühren: Detektormaterial, Ladungsträgermobilität,
angelegtes Feld, Materialdicke, Ausleseelektronik ASIC, Eindringtiefe,
Verunreinigungen usw. Diese Schwankungen treten auch dann auf, wenn
alle auftreffenden Röntgenquanten dieselbe Energie besitzen.
Prinzipiell können auftreffende Röntgenquanten
unterschiedliche Energien aufweisen. Der Einfachheit halber werden
hier jedoch nur Quanten gleicher Energie betrachtet.
-
Ein
flankengetriggerter Zähler 13 ist nun so aufgebaut,
dass ein Zählerereignis (+1) immer dann stattfindet, wenn
das Detektorsignal die Energieschwelle 11 an der aufsteigenden
Flanke überschreitet (1). Gleichzeitig
bedeutet dies, dass ein neues Zählereignis erst nach der
tatsächlichen Breite td des vorangegangenen
Pulses (der sogenannten Totzeit td) registriert
werden kann. Ist die Einfallsdichte der Röntgenquanten
höher als die Totzeit td, so entsteht
oberhalb der Energieschwelle 11 ein Pulsverband 3, 4, 5,
der zeitlich nicht mehr aufgelöst werden kann und somit
auf Basis des ersten Pulses dieses Verbandes nunmehr als ein einziges
Ereignis gezählt wird. In diesem Fall bezeichnet man den
Detektor als „paralysiert" 31, 15 (gelähmt),
da eine den tatsächlichen Ereignissen entsprechende Zählung
nicht möglich ist und die gemessene Zählrate oberhalb
einer bestimmten Ereignis-Rate sogar wieder abnimmt.
-
Eine
derartige Paralysierung 31 kann bei einem getakteten Zähler
nicht auftreten. Ein getakteter Zähler ist an einen Impulsgenerator
gekoppelt zur Erzeugung von zeitlich gleich beabstandeten Taktsignalen 19. Üblicherweise
entspricht die Taktung τ der durchschnittlichen Totzeit
t0. Ein getakteter Zähler ist so
aufgebaut, dass ein Zählereignis immer dann stattfindet,
wenn bei einem Taktsignal 19 das Detektorsignal 12 über
der Energieschwelle 11 liegt. Auf diese Weise kann auch
ein verdichteter Pulsverband 3, 4, 5 als
solcher erkannt und zeitlich aufgelöst werden.
-
Allerdings
hat ein getakteter Zähler 18 den Nachteil, dass
er auf Grund von Schwankungen der Pulsbreite aus den genannten Gründen
Detektorereignisse entweder übersieht 20 oder
aber doppelt registriert 21.
-
Diese
Problematik wird anhand der 4 verdeutlicht.
Das erste Detektorereignis bewirkt einen Puls der durchschnittlichen
Totzeit t0. Entsprechend erfolgt die Taktung τ =
t0. Der zweite Puls 22 ist ein
wenig schmäler als der erste Puls, wird jedoch an der abfallenden
Flanke gerade noch registriert. Der dritte Puls 20 ist
einerseits schmäler als die ersten beiden Pulse und fällt
andererseits genau symmetrisch zwischen zwei Taktsignale, so dass
bei keinem der beiden Taktsignale der jeweilige mittlere Pulsabschnitt
des dritten Pulses über der Energieschwelle liegt: Der
dritte Puls 20 kann nicht gezählt werden. Der
vierte Puls 21 ist einerseits breiter als der erste (durchschnittliche)
Puls und fällt andererseits exakt symmetrisch zwischen
zwei Taktsignale, so dass sich zum Zeitpunkt der Messung beide Flanken
gleichzeitig über der Energieschwelle befinden: Dieses
Detektorereignis 21 wird doppelt gemessen.
-
Insgesamt
kann es bei beiden Detektorzählern – flankengetriggert 13 und
getaktet 18 – dazu kommen, dass die Linearitätsbedingung
für die CT-Aufnahme (gezählte Ereignisse = tatsächlich
erfolgte Ereignisse) nicht erfüllt wird und somit die Bildqualität
nicht den Anforderungen entspricht.
-
In 2 ist
die Verfälschung der gemessenen Zählrate in Bereichen,
in denen die Anzahl der pro Zeiteinheit zu detektierenden Strahlungsquanten sehr
hoch ist (> 108/sek·mm2),
schematisch dargestellt.
-
Aufgetragen
ist die gemessene Zählrate (Ordinate) gegen die tatsächliche
Zählrate (Abszisse). In einem Bereich kleiner als 108/sek ist Linearität gegeben, was
darauf zurückzuführen ist, dass die mittlere Totzeit
t0 noch klein gegenüber der mittleren
Zeit zwischen zwei einfallenden Röntgenquanten ist. Unter Totzeit
wird hier wie gesagt die zeitliche Breite des Signals auf Höhe
der Energieschwelle verstanden.
-
Ab
einer Zählrate größer als etwa 108/sek·mm2,
wie sie in der klinischen Anwendung typisch ist, weichen beide Detektorarten (flankengetriggert
und getaktet) vom linearen Idealverlauf 14 in unterschiedlicher
Weise ab: Da der flankengetriggerte Detektor 13 abschnittsweise
oder vollständig paralysiert, wird dessen Zählrate
gegenüber der tatsächlichen Zählrate
drastisch vermindert und durchläuft dabei ein Maximum (gestrichelte
Linie 15). Die Problematik besteht ebenso darin, dass das
flankengetriggerte Zählverhalten 13 mehrdeutig
wird, d. h. einer gemessenen Zählrate können zwei
tatsächliche Zählraten gegenüberstehen.
-
Anders
verhält sich die Linearitätsabweichung bei einem
getakteten Detektor. Eine realistische Annahme ist eine mittlere
statistische Abweichung der Signal-Pulsbreite von ca. 20%. Gründe
für eine Signalformvariation wurden bereits genannt. Je nach
Wahl der Energieschwelle 11 kann dies gemäß 4 zu
einer systematischen, d. h. wiederholten Ignoranz von Ereignissen 20 oder
aber zu einer ebenso systematischen Doppel-Zählung von
Ereignissen 21 führen. Dieses Verhalten hat dann
eine verringerte (20 in 4) oder
erhöhte (21 in 4) Geradensteigung
(14 und 16 in 2) zur Folge).
-
Ein
getakteter Detektor paralysiert nicht, jedoch kann auch er ab einer
kritischen Ereignisrate sättigen, nämlich dann
wenn sich bereits innerhalb eines Taktes mehrere Quanten häufen.
-
Eine
derartige Abweichung
16 kann korrigiert werden. Nach dem
Stand der Technik (
DE
103 57 187 A1 ) wird die entsprechende Kurve
16 im
Bereich der Nichtlinearität mit einem konstanten Faktor
multipliziert und somit im Rahmen einer akzeptablen Genauigkeit
linearisiert. Was allerdings nicht korrigiert werden kann, ist ein
im Vergleich zur unkorrigierten Korrektur getakteten Zählung
extrem schlechtes und oft nicht zu akzeptierendes Signal-Rausch-Verhältnis.
-
Aufgabe
ist es daher, ein Betriebsverfahren eines getakteten, zählenden
Röntgenstrahlendetektors bereitzustellen, welches Einzelereignisse
weder über-, noch unterbewertet sowie einen Pulsverband ereignistreu
aufzulösen vermag und darüber hinaus wenig Sensibilität
gegenüber Variationen von Pulsverläufen (insbesondere
Signalverbreiterung und Signalerhöhung) zeigt.
-
Diese
Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung
durch die Merkmale des unabhängigen Anspruches gelöst.
Die abhängigen Ansprüche bilden den zentralen
Gedanken der Erfindung in besonders vorteilhafter Weise weiter.
-
Erfindungsgemäß wird
ein Verfahren zum Betreiben eines getakteten zählenden
Röntgenstrahlendetektors beansprucht, aufweisend die folgenden Schritte:
- – Festlegen einer Taktrate (τ)
als Funktion von der durchschnittlichen Breite (t0)
eines durch ein Röntgenquant erzeugten Detektorsignales
(1) auf Höhe zumindest eines zur Energie proportionalen Schwellenwertes
(11) unter Berücksichtigung der statistischen
Streuung (σ) um diese durchschnittliche Breite (t0);
- – Überabtasten des aktuellen Detektorsignalverlaufs
(12) mit der festgelegten Taktrate (τ);
- – Setzen des Speicherwertes eines Zwischenspeichers
auf einen ersten Wert (29) im Falle dass das Detektorsignal über
oder auf dem Schwellenwert (11) liegt bzw. auf einen vom
ersten Wert (29) unterschiedlichen zweiten Wert (32)
im Falle dass das Detektorsignal unter dem Schwellenwert (11) liegt;
- – Definieren eines Ereignisses als zusammenhängende
Abfolge beginnend mit dem ersten Wert (29) in der Speicherwertabfolge
des Zwischenspeichers (23), wobei die Anzahl der Werte
einer ereignisbestimmenden Abfolge sich in einem Intervall von 1
bis zu einem definierten Maximalwert bewegen darf;
- – Analysieren der Speicherwertabfolge des Zwischenspeichers
(23) nach Ereignissen;
- – Hochzählen (18) aller dieser einen
CT-Messung zugrundeliegenden erkannten Ereignisse in einem Zähler.
-
Vorteilhafterweise
gilt für die Taktrate (τ) als Funktion von der
durchschnittlichen Breite (t0) unter Berücksichtigung
der statistischen Streuung (σ) um diese durchschnittliche
Breite (t0) τ = x·t0, wobei x ∈ ]0, 1].
-
Ebenso
vorteilhaft wird der Pulsverlauf (12) durch mehrere angesetzte
Schwellenwerte (11) in unterschiedliche Energiebänder
segmentiert.
-
Besonders
einfach gestaltet sich das Verfahren, wenn der erste Wert (29)
eine Eins und der zweite Wert (32) eine Null darstellt,
deren Speicherwertabfolge durch die entsprechende Belegung der Bits im
Zwischenspeicher (23) definiert wird.
-
Weitere
Vorteile, Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung
werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen Bezug
nehmend auf die begleitenden Abbildungen näher erläutert.
-
1 zeigt
anhand eines Energie-Zeit-Diagramms (Zeitablaufdiagramme) die Funktions-
bzw. Zählweise eines flankengetriggerten, zählenden Röntgendetektors;
-
2 zeigt
anhand eines Zählratendiagramms die Linearitätsabweichungen
flankengetriggerter, paralysierender sowie getakteter, zählender Röntgendetektoren;
-
3 zeigt
ein Zeitablaufdiagramm eines getakteten, zählenden Röntgendetektors;
-
4 zeigt
anhand eines Zeitablaufdiagramms die Nachteile eines derzeit betriebenen
getakteten, zählenden Röntgendetektors;
-
5 zeigt
anhand eines Zeitablaufsdiagramms den erfindungsgemäßen
Zählbetrieb eines grobgetakteten, zählenden Röntgendetektors;
-
6 zeigt
anhand eines Zeitablaufdiagramms den erfindungsgemäßen
Zählbetrieb eines feingetakteten, zählenden Röntgendetektors.
-
Der
Hintergrund der Erfindung in Form des zugrundeliegenden Standes
der Technik wurde bereits ausführlich in der Beschreibungseinleitung
dargestellt, soll jedoch im Folgenden noch einmal kurz skizziert
werden.
-
Typische
Quantenflussdichten in der medizinischen Computertomographie (CT)
liegen in einem Bereich von 109 Ereignisse/sek·mm2 und mehr. Um einzelne Röntgenquanten
bei einer derart hohen Einfallsrate zeitlich aufzulösen,
benötigt man ausgesprochen schnelle Detektoren, die ein
Einzelereignis mit einer durchschnittlichen Breite von unter 100
ns wahrnehmen können. Eine solch schmale Pulsbreite wird
derzeit durch extrem schnelle Szintillatoren und Photodioden erzeugt.
Noch schmalere Pulsbreiten können durch Direktkonverter
aus CdZnTe oder CdTe erzielt werden.
-
Ein
reelles Ziel der derzeitigen Entwicklung auf Basis von Direktkonvertern
(Direktwandlern) mit in einem ASIC integrierter vorverarbeitender
Ausleseelektronik ist eine mittlere Signal-Pulsbreite von 10 ns.
-
Diese
zeitliche Breite ist die Zeit zwischen Beginn bzw. Eintritt oder
Anfang eines zu detektierenden Ereignisses bis zu dem Zeitpunkt,
an dem das Messsystem das nächste, also ein neues Ereignis
zu detektieren in der Lage ist und wird daher auch „Totzeit"
genannt. Da derartige Ereignisse in ihrer zeitlichen Breite aus
physikalischen und technischen Gründen variieren (bis zu
20%) wird zwischen der „mittleren Totzeit t0"
und der „tatsächlichen Totzeit td" unterschieden.
-
Wenn
ein nachfolgendes Ereignis innerhalb der tatsächlichen
Totzeit des vorherigen Ereignisses eintritt, so kann dieses vom
Detektor oft nicht erkannt, also registriert werden. Wenn beispielsweise eine
ganze Serie von Ereignissen eintritt mit jeweiligen Einfallsraten
kleiner als die Totzeit, so kann nur das erste Ereignis registriert
werden, da durch jedes weitere einfallende bzw. eintretende Ereignis
die Totzeit verlängert wird. In einem solchen Fall (Ereignisse 3, 4, 5 in 1)
wird der Detektor als „paralysiert" oder auch als „gelähmt"
bezeichnet, da er an weiteren Messungen gehindert ist. Er zählt
weniger Ereignisse als tatsächlich eingetreten sind (31, 1).
-
Dieser
Effekt der Signal-Puls- oder Ereignis-Anhäufung ist in 1 anhand
der zählweise eines flankengetriggerten, zählenden
Röntgendetektors gezeigt. Der Effekt führt zu
einer Reduzierung der gemessenen Zählrate, was insbesondere
bei sehr hohen Flussdichten bzw. Einfallsraten von Röntgenquanten
umso deutlicher zu Buche schlägt: Je höher die
Röntgenflussdichte umso größer die Abweichung
zwischen gemessener Zählrate und tatsächlicher
Anzahl der Ereignisse (15 in 2).
-
Auch
bei getakteten, zählenden Röntgendetektoren kann
es aufgrund eines ungünstigen Verhältnisses zwischen
tatsächlicher Pulsbreite und Taktfrequenz zu Abweichungen
zwischen gemessener Zählrate und tatsächlicher
Anzahl der Ereignisse kommen. Außerdem tritt bei sehr hohen
Zählraten eine nicht-paralysierende Sättigung
ein, wie in 2 (16) veranschaulicht
ist.
-
Diese
Abweichungen von der Linearität sind durch Multiplikation
der Zählrate mit einem zählratenabhängigen
Faktor korrigierbar, allerdings nur näherungsweise, da
bei einer solchen Korrektur die nicht zu vernachlässigende
statistische Schwankung der Pulsverläufe nicht berücksichtigt
werden kann. Hinzu kommt das ebenso nicht zu korrigierende schlechte Signal-zu-Rausch-Verhältnis,
welches die Qualität des Korrekturergebnisses stark begrenzt.
-
Ziel
der vorliegenden Erfindung ist es, ein Zählverfahren bereitzustellen,
welches in der Lage ist, in beliebigen Zeitin tervallen die tatsächliche
Ereignisrate auch bei sehr hohen Quantenflussdichten mit höherer
Genauigkeit messen zu können.
-
Das
erfindungsgemäße Verfahren basiert auf der Messweise
eines getakteten, zählenden Röntgendetektors und
wird anhand der 5 veranschaulicht. Wie bei den 1, 3 und 4 ist der
Signalverlauf 12 entlang der Zeitachse t aufgetragen. Das
Signal 12 selbst repräsentiert beispielsweise
die Energie und/oder die Anzahl der durch die einfallenden Röntgenquanten
ausgelösten Photonen oder Ladungsträger. Die (z.
B. Energie-)Schwelle 11 wird zum Signalverlauf 12 derart
ins Verhältnis gesetzt, dass die Schnittlänge
eines Pulses mittlerer Breite und Höhe mit dieser Schwelle 11 der
durchschnittlichen mittleren Breite (der durchschnittlichen mittleren
Totzeit) t0 entspricht. Die Taktung τ (zeitlicher
Abstand der einzelnen Taktsignale) wird erfindungsgemäß und
daher im Unterschied zum Stand der Technik so gewählt,
dass der Signalverlauf überabgetastetet wird.
-
In 5 beispielsweise
ist eine verhältnismäßig niedere Überabtastung
dargestellt bei der gilt τ = 0,7 t0.
Bei jedem Taktsignal 19 wird die Signalhöhe überprüft.
Liegt der Signalwert über der Schwelle 11, so
setzt ein Zwischenzähler 23 in einem Zwischenspeicher
einen zu diesem Taktsignal gehörigen Speicherwert auf 1;
liegt der Signalwert unter der Schwelle 11 setzt der selbe
Zwischenzähler 23 den Speicherwert auf Null. Auf
diese Weise wird der aktuelle Signalverlauf durch eine Abfolge von
Nullen und Einsen abgebildet.
-
Um
diese Abfolge richtig interpretieren zu können ist es wichtig,
die Taktung auf die Schwankungsbreite des Signalverlaufs abzustimmen,
d. h. die Überabtastung so eng zu wählen, dass
auch der im Rahmen statistischer Schwankung schmalste auftretende
Puls mit Sicherheit von einem Taktsignal 19 über
der Schwelle 11 getroffen wird, im Zwischenspeicher 23 also
zumindest eine Eins erzeugt.
-
Ein
sehr breiter Puls hingegen wird zumindest zwei oder mehr Einsen
erzeugen. Hierbei ist jedoch darauf zu achten, dass ein darstellender
Zug von Einsen im Zwischenspeicher 23, welcher einen einzelnen
Puls darstellen soll, nicht mit einem auf Grund einer hohen Flussdichte
(hohe Einfallsrate) eng aufeinanderfolgender Pulse erzeugten Pulsverband 25 verwechselt
wird. Um eine solche Verwechslung – die einer Paralyse
(Lähmung) 15, 31 eines flankengetriggerten
Zählers entspräche – zu vermeiden, besteht
ein weiterer Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens
darin, einen Pulsverband 25 als solchen zu erkennen und
ihn nach den einzelnen Pulsen aufzulösen. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht,
dass in einem aktuellen Messverfahren ein einzelner Puls durch eine
maximale Anzahl von abfolgenden Einsen im Zwischenspeicher 23 definiert wird. Überschreitet
die Einserabfolge 24 bis 29 diesen maximalen Wert,
so liegt mit Sicherheit zumindest ein weiteres eng benachbartes
Ereignis vor. Die eigentliche erfinderische Röntgenquantenzählung des
Detektors orientiert sich nun anhand der Null-Einsen-Abfolge im
Zwischenspeicher 23, indem ausschließlich Einsergruppen
in einer Länge von einer Eins 29 bis zu mehreren
Einsen, maximal jedoch bis zu dem besagten Maximalwert an Einsen 27,
als einzelnes Ergebnis interpretiert werden.
-
Die
Wahl des Maximalwertes (z. B. 8 Einsen in 6) orientiert
sich einerseits an der Breite eines möglicherweise auftretenden
statistisch maximal verbreiterten Pulses sowie an der gewählten
Taktung τ, d. h. wie viele Taktsignal maximal in diesen
maximal verbreiterten Puls aufgenommen werden können.
-
In 5 ist
dies für eine Taktung τ = 0,7 t0 und
einen Maximalwert von zwei veranschaulicht. Dargestellt sind insgesamt
sieben Ereignisse, die auf Grund der Wahl von τ = 0,7 t0 sowie des Maximalwertes von 2 allesamt
erkannt werden.
-
Das
Ereignis 1 mit der mittleren Breite td =
t0 wird ein einziges Mal registriert; der
Zwischenzähler 23 vergibt eine einzige Eins, die
der Röntgenquantenzähler als einzelnes Ereignis
registriert. Die Anzahl der bisher gemessenen Röntgenquanten
wird um +1 hochgezählt. Das Ereignis 2 (Pulsbreite
td = t0) wird von
zwei Taktsignalen erfasst; entsprechend werden zwei benachbarte
Bits 24 im Zwischenzähler 23 auf eins
gesetzt, die im Hauptzähler 18 als weiteres Einzelereignis
registriert werden. Es wird um eine weitere +1 hochgezählt.
-
Ereignis 3 stellt
einen sehr schmalen Puls dar (td = t0), dessen Breite jedoch nicht schmäler
ist als der Abstand τ benachbarter Taktsignale, so dass auch
dieser Puls 29 – wenn auch nur mit einem Taktsignal – gemessen
werden muss.
-
Ereignis 4 stellt
einen im Vergleich zu den Pulsen der Ereignisse 1 und 2 sehr
breiten Puls dar (td > t0), der allerdings
auch nur maximal zwei Taktsignale erfassen kann, zwei Einser im
Zwischenspeicher bewirkt und zu einem einzelnen Zählerereignis +1
führt.
-
Die
Ereignisse 5, 6 und 7 stellen in ihrer
Gesamtheit einen Pulsverband 25 mit td > 4·0,7 t0 = 2,8 t0 dar. Im
Zwischenspeicher wird eine Kette von fünf Einsen gesetzt 25,
die der Hauptzähler in zwei Einserpaare und einem einzelnen
Einser aufschlüsselt und daher als drei Einzelereignisse
registriert.
-
In 6 ist
eine hohe Überabtastung dargestellt, wie sie derzeit noch
schwer realisiert werden kann, anhand der aber das erfinderische
Prinzip nochmals besser verdeutlicht werden kann. Die Taktrate ist
diesmal um ein vielfaches höher als die mittlere Totzeit τ =
0,2 t0. Das Ereignis 1 hat die
mittlere Breite t0 und wird daher mit fünf
Taktsignalen erfasst; im Zwischenspeicher 23 wird eine
fünfgliedrige Einserkette 26 erzeugt. Die nachfolgenden
Nullen zwischen Ereignis 1 und Ereignis 2 sind
aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.
-
Das
Ereignis 2 hat die tatsächliche Breite td = 1,6 t0 8·0,2
t0 und wird daher von acht Taktsignalen erfasst.
Nimmt man an, dass statistisch gesehen kein weiterer Puls diese
Breite überschreitet, so ist im Falle von 6 eine
Einzelereignis durch maximal 8 Einsen 27 im Zwischenspeicher 23 definiert.
Betrachtet man also das dritte Ereignis, so kann das menschliche
Auge zwar die beinahe Verschmelzung zweier Ereignisse gerade noch
erkennen, (td > 1,8 t0 = 9·0,2 t0) das erfinderische Messprinzip ist jedoch
auf die Analyse des Zwischenpeicher-Ergebnisses 23 angewiesen,
welches eine zehnelementige Einserkette 28 darstellt. Da
die ersten acht Einsen für ein erstes Einzelereignis reserviert
sind, dürfen die letzten beiden Einsen der Zehnerkette
im Zwischenspeicher einem zweiten Einzelergebnis 4 zugeordnet
werden.
-
Somit
ergibt die getaktete Zählung von 6 insgesamt
vier Einzelereignisse 1 bis 4, was insbesondere
hinsichtlich der Auftrennung der Ereignisse 3 und 4 eine
bemerkenswerte Leistung darstellt.
-
Es
sei darauf hingewiesen, dass das erfindungsgemäße
Verfahren nicht auf eine (Energie-)Schwelle festgelegt ist, sondern
mehrere gleich oder verschieden beabstandete Schwellen-Werte Berücksichtigung
finden können. In einem solchen erweiterten Falle wird
der Signalverlauf der Anzahl der Schwellen entsprechend segmentiert
und in sich horizontal erstreckende Zonen (sogenannte „Energietöpfe"
oder „Energiebänder") aufgeteilt.
-
Dies
ist insbesondere dann von Interesse, wenn die verwendete Röntgenquelle
ein weites Energiespektrum aufweist und im Hinblick auf eine bessere
CT-Bildgebung diese energetische Strahlungsbreite als weitere Information
Berücksichtigung finden sollte.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-