DE102020202756A1 - X-ray detector device and method for operating an X-ray detector device - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Röntgendetektorvorrichtung (1), aufweisend- eine Konvertereinheit (3), ausgebildet eintreffende Röntgenstrahlung in elektrische Signale umzuwandeln,- eine Auswerteeinheit (7) mit einer Vielzahl an Auswertepixelelementen (5), jeweils aufweisend eine pixelweise Auswerteelektronik, ausgebildet in die Auswerteelektronik eingespeiste elektrische Signale zu verarbeiten, wobei die Vielzahl an Auswertepixelelementen (5) in eine erste Gruppe (50) und in eine zweite Gruppe (60) an Auswertepixelelementen (5) unterteilbar ist, und wobei lediglich die erste Gruppe (50) an Auswertepixelelementen (5) eine signaltechnische Kopplung (19) mit der Konvertereinheit (3) zur Einspeisung der in der Konvertereinheit (3) erzeugten elektrischen Signale aufweist, und- eine Ermittlungseinheit (9), ausgebildet eine elektronische Messeigenschaft zumindest einer der pixelweisen Auswerteelektroniken der Auswertepixelelemente (5) der zweiten Gruppe (60) zu ermitteln und darauf basierend einen Korrekturparameter für die Bereitstellung von korrigierten, verarbeiten elektrischen Signale zu bestimmen.The invention relates to an X-ray detector device (1), comprising - a converter unit (3) designed to convert incoming X-rays into electrical signals, - an evaluation unit (7) with a large number of evaluation pixel elements (5), each having a pixel-by-pixel evaluation electronics, formed in the evaluation electronics to process electrical signals fed in, wherein the plurality of evaluation pixel elements (5) can be divided into a first group (50) and a second group (60) of evaluation pixel elements (5), and only the first group (50) of evaluation pixel elements (5 ) has a signaling coupling (19) with the converter unit (3) for feeding in the electrical signals generated in the converter unit (3), and - a determination unit (9), formed an electronic measurement property of at least one of the pixel-by-pixel evaluation electronics of the evaluation pixel elements (5) of the second group (60) to determine and based thereon en to determine correction parameters for the provision of corrected, processed electrical signals.
Description
Die Erfindung betrifft eine Röntgendetektorvorrichtung, ein medizinisches Bildgebungsgerät und ein Verfahren zum Betrieb einer Röntgendetektorvorrichtung.The invention relates to an X-ray detector device, a medical imaging device and a method for operating an X-ray detector device.
Röntgendetektorvorrichtungen finden in vielen bildgebenden Anwendungen Einsatz. So werden Röntgendetektoren beispielsweise in Computertomographen in der medizinischen Bildgebung genutzt, um ein tomographisches Röntgenbild eines Untersuchungsbereiches eines Patienten zu erzeugen.X-ray detector devices are used in many imaging applications. For example, X-ray detectors are used in computer tomographs in medical imaging in order to generate a tomographic X-ray image of a patient's examination area.
In der Röntgenbildgebung, beispielsweise in der Computertomographie, der Angiographie oder der Radiographie, können zählende direkt-konvertierende Röntgendetektorvorrichtungen oder integrierende indirekt-konvertierende Röntgendetektorvorrichtungen verwendet werden.In X-ray imaging, for example in computed tomography, angiography or radiography, counting direct-converting X-ray detector devices or integrating, indirectly-converting X-ray detector devices can be used.
Die Röntgenstrahlung oder die Photonen können in direktkonvertierenden Röntgendetektorvorrichtungen durch ein geeignetes Konvertermaterial in elektrische Pulse umgewandelt werden. Als Konvertermaterial können beispielsweise CdTe, CZT, CdZnTeSe, CdTeSe, CdMnTe, InP, TlBr2, HgI2, GaAs oder andere verwendet werden. Die elektrischen Pulse werden von elektronischen Schaltkreisen einer Auswerteeinheit, beispielsweise in Form eines integrierten Schaltkreises (Application Specific Integrated Circuit, ASIC), bewertet. In zählenden Röntgendetektorvorrichtungen kann einfallende Röntgenstrahlung durch Zählen der elektrischen Pulse, welche durch die Absorption von Röntgenphotonen im Konvertermaterial ausgelöst werden, gemessen werden. Die Höhe des elektrischen Pulses ist in der Regel außerdem proportional zur Energie des absorbierten Röntgenphotons. Dadurch kann eine spektrale Information durch den Vergleich der Höhe des elektrischen Pulses mit einem Schwellwert extrahiert werden.The X-ray radiation or the photons can be converted into electrical pulses in direct-converting X-ray detector devices using a suitable converter material. For example, CdTe, CZT, CdZnTeSe, CdTeSe, CdMnTe, InP, TlBr2, HgI2, GaAs or others can be used as converter material. The electrical pulses are evaluated by electronic circuits of an evaluation unit, for example in the form of an integrated circuit (Application Specific Integrated Circuit, ASIC). In counting X-ray detector devices, incident X-rays can be measured by counting the electrical pulses which are triggered by the absorption of X-ray photons in the converter material. The height of the electrical pulse is usually proportional to the energy of the absorbed X-ray photon. In this way, spectral information can be extracted by comparing the height of the electrical pulse with a threshold value.
Die Röntgenstrahlung oder die Photonen können in indirektkonvertierenden Röntgendetektorvorrichtungen durch ein geeignetes Konvertermaterial in Licht und mittels optisch gekoppelten Photodioden in elektrische Pulse umgewandelt werden. Als Konvertermaterial werden häufig Szintillatoren, beispielsweise GOS (Gd2O2S), CsJ, YGO oder LuTAG, eingesetzt. Die erzeugten elektrischen Signale werden weiter über eine Auswerteeinheit aufweisend elektronische Schaltkreise weiterverarbeitet, ausgelesen und anschließend an eine Recheneinheit weitergeleitet. Szintillatoren werden insbesondere in der medizinischen Röntgenbildgebung im Energiebereich bis 1MeV eingesetzt.The X-ray radiation or the photons can be converted in indirectly converting X-ray detector devices into light by means of a suitable converter material and into electrical pulses by means of optically coupled photodiodes. Scintillators, for example GOS (Gd2O2S), CsJ, YGO or LuTAG, are often used as converter material. The electrical signals generated are further processed by an evaluation unit having electronic circuits, read out and then passed on to a computing unit. Scintillators are used in particular in medical X-ray imaging in the energy range up to 1 MeV.
Die elektronischen Schaltkreise einer Röntgendetektorvorrichtung können dabei beispielsweise einer Signalverstärkung, einer Digitalisierung (A/D-Wandler, Anlog-zu-Digital-Wandler) oder einer anderweitigen Weiterverarbeitung der elektrischen Signale vor einer Weiterleitung an eine Recheneinheit dienen, welche dazu ausgebildet sein kann, basierend auf den weitergeleiteten verarbeiteten Signalen einen Röntgenbilddatensatz zu erzeugen.The electronic circuits of an X-ray detector device can be used, for example, for signal amplification, digitization (A / D converter, analog-to-digital converter) or other further processing of the electrical signals before they are forwarded to a processing unit, which can be designed to do so to generate an X-ray image data set on the forwarded processed signals.
Die elektronischen Schaltkreise einer Auswerteeinheit einer Röntgendetektorvorrichtung können dabei zeitlich variierenden Effekten unterliegen, welche zu einer zeitlich variierenden elektrischen Performance führen können. Diese können zu einer Beeinträchtigung der Bildqualität eines mittels einer Röntgendetektorvorrichtung aufgenommenen Bilddatensatzes führen.The electronic circuits of an evaluation unit of an X-ray detector device can be subject to effects that vary over time, which can lead to electrical performance that varies over time. These can lead to an impairment of the image quality of an image data set recorded by means of an X-ray detector device.
Bisherige Lösungen fokussieren sich insbesondere auf die Verbesserung und das Umdesign der Schaltungstechnik, um zu erreichen, dass die auftretenden Schwankungen und entsprechenden Störungen unterhalb der Messgrenze liegen. Dies ist jedoch teuer, zeitaufwändig und teilweise außerdem nicht realisierbar.Previous solutions focus in particular on improving and redesigning the circuit technology in order to ensure that the fluctuations and corresponding disturbances that occur are below the measurement limit. However, this is expensive, time-consuming and, in addition, in some cases cannot be implemented.
Aufgabe der Erfindung ist es daher eine verbesserte Röntgendetektorvorrichtung und ein verbessertes Verfahren zum Betrieb einer Röntgendetektorvorrichtung bereitzustellen, so dass eine hohe Bildqualität eines mittels der Röntgendetektorvorrichtung aufgenommenen Bilddatensatzes gewährleistet werden kann.The object of the invention is therefore to provide an improved X-ray detector device and an improved method for operating an X-ray detector device, so that a high image quality of an image data set recorded by means of the X-ray detector device can be ensured.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte und teils für sich erfinderische Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung dargelegt.The object is achieved by the features of the independent patent claims. Further advantageous and in part inventive embodiments and developments of the invention are set out in the subclaims and the following description.
Die Erfindung betrifft eine Röntgendetektorvorrichtung, aufweisend eine Konvertereinheit, ausgebildet eintreffende Röntgenstrahlung in elektrische Signale umzuwandeln. Außerdem umfasst die Röntgendetektorvorrichtung eine Auswerteeinheit mit einer Vielzahl an Auswertepixelelementen, jeweils aufweisend eine pixelweise Auswerteelektronik, ausgebildet in die Auswerteelektronik eingespeiste elektrische Signale zu verarbeiten. Die Vielzahl an Auswertepixelelementen ist dabei in eine erste Gruppe und in eine zweite Gruppe an Auswertepixelelementen unterteilt, wobei lediglich die erste Gruppe an Auswertepixelelementen eine signaltechnische Kopplung mit dem Konverterelement zur Einspeisung der im Konverterelement erzeugten elektrischen Signale aufweist. Weiterhin umfasst die Röntgendetektorvorrichtung eine Ermittlungseinheit, ausgebildet eine elektronische Messeigenschaft zumindest einer der pixelweisen Auswerteelektroniken der Auswertepixelelemente der zweiten Gruppe zu ermitteln und darauf basierend einen Korrekturparameter für die Bereitstellung von korrigierten, verarbeiten elektrischen Signalen zu bestimmen.The invention relates to an X-ray detector device having a converter unit designed to convert incoming X-rays into electrical signals. In addition, the X-ray detector device comprises an evaluation unit with a large number of evaluation pixel elements, each having evaluation electronics that are pixel by pixel, designed to process electrical signals fed into the evaluation electronics. The plurality of evaluation pixel elements is divided into a first group and a second group of evaluation pixel elements, only the first group of evaluation pixel elements having a signal-related coupling with the converter element for feeding in the electrical signals generated in the converter element. Furthermore, the X-ray detector device comprises a determination unit, designed an electronic measurement property of at least one of the to determine pixel-by-pixel evaluation electronics of the evaluation pixel elements of the second group and based thereon to determine a correction parameter for the provision of corrected, processed electrical signals.
Die Röntgendetektorvorrichtung kann als indirekt-konvertierende Röntgendetektorvorrichtung ausgebildet sein. Die Konvertereinheit kann dann ein geeignetes Konverterelement, beispielsweise aufweisend ein Szintillatormaterial zur Umwandlung eintreffender Röntgenstrahlung in optisches Licht, und eine damit optisch gekoppelte, beispielsweise matrixartige Anordnung einer Mehrzahl an Photodioden umfassen, jeweils ausgebildet zur Umwandlung des auf die jeweilige Photodiode eintreffenden Lichts in ein elektrisches Signal. Als Szintillatormaterial kann beispielsweise GOS (Gd2O2S), CsJ, YGO oder LuTAG eingesetzt werden. Es sind daneben auch andere Materialien im Rahmen der Erfindung verwendbar, welche ausgebildet sind, eintreffende Röntgenstrahlung in optisches Licht zu wandeln.The x-ray detector device can be designed as an indirectly converting x-ray detector device. The converter unit can then comprise a suitable converter element, for example having a scintillator material for converting incoming X-rays into optical light, and an optically coupled, for example matrix-like, arrangement of a plurality of photodiodes, each designed to convert the light incident on the respective photodiode into an electrical signal . GOS (Gd2O2S), CsJ, YGO or LuTAG, for example, can be used as scintillator material. In addition, other materials can also be used within the scope of the invention which are designed to convert incoming X-rays into optical light.
Die Röntgendetektorvorrichtung kann alternativ auch als direkt-konvertierende Röntgendetektorvorrichtung ausgebildet sein. Die Konvertereinheit kann in diesem Fall ein geeignetes direkt-konvertierendes Konverterelement umfassen, welches ausgebildet ist eintreffende Röntgenstrahlung direkt in elektrische Signale umzuwandeln. Das Konverterelement kann beispielsweise CdTe, CZT, CdZnTeSe, CdTeSe, CdMnTe, InP, TlBr2, HgI2, GaAs als Konvertermaterial aufweisen.The x-ray detector device can alternatively also be designed as a direct-converting x-ray detector device. In this case, the converter unit can comprise a suitable direct-converting converter element which is designed to convert incoming x-ray radiation directly into electrical signals. The converter element can have, for example, CdTe, CZT, CdZnTeSe, CdTeSe, CdMnTe, InP, TlBr2, HgI2, GaAs as converter material.
Mittels der Konvertereinheit erzeugte elektrische Signale können über elektrisch leitende Verbindungen, welche zwischen der Konvertereinheit und der Auswerteeinheit angeordnet sind, in die Auswerteelektroniken der Vielzahl an elektrisch leitend gekoppelten Auswertepixelelemente eingespeist werden. Ein jeweiliges Auswertepixelelement der Auswerteeinheit ist mittels seiner pixelweisen Auswerteelektronik ausgebildet, ein in das Auswertepixelelement eingespeistes elektrisches Signal weiterzuverarbeiten. Die Auswerteeinheit kann weiter dazu ausgebildet sein, die verarbeiteten elektrischen Signale für die Erzeugung eines Röntgenbilddatensatzes auszugeben.Electrical signals generated by means of the converter unit can be fed into the evaluation electronics of the multiplicity of electrically conductively coupled evaluation pixel elements via electrically conductive connections which are arranged between the converter unit and the evaluation unit. A respective evaluation pixel element of the evaluation unit is designed by means of its pixel-by-pixel evaluation electronics to further process an electrical signal fed into the evaluation pixel element. The evaluation unit can also be designed to output the processed electrical signals for the generation of an X-ray image data set.
Die Auswerteeinheit umfassend die pixelweisen Auswerteelektroniken kann beispielsweise in Form eines integrierten Schaltkreises (Application Specific Integrated Circuit, ASIC) ausgebildet sein. Die Auswerteelektroniken der Auswertepixelelementen können beispielsweise Schaltungen für eine Signalverstärkung eingespeister elektrischer Signale, eine Digitalisierung (beispielsweise in Form von A/D-Wandler, Anlog-zu-Digital-Wandlern) oder eine anderweitige Weiterverarbeitung eingespeister elektrischer Signale umfassen.The evaluation unit comprising the pixel-by-pixel evaluation electronics can be designed, for example, in the form of an integrated circuit (Application Specific Integrated Circuit, ASIC). The evaluation electronics of the evaluation pixel elements can include, for example, circuits for signal amplification of fed-in electrical signals, digitization (for example in the form of A / D converters, analog-to-digital converters) or other further processing of fed-in electrical signals.
Die Erzeugung eines Röntgenbilddatensatzes basiert dann in der Regel auf den ausgelesenen oder ausgegebenen weiterverarbeiteten elektrischen Signalen, wobei noch weitere Verarbeitungsschritte einer Erzeugung des Röntgenbilddatensatzes vorgelagert sein können.The generation of an x-ray image data set is then generally based on the read out or output further processed electrical signals, it being possible for further processing steps to precede the generation of the x-ray image data set.
Die Auswertepixelelemente der Auswerteinheit der erfindungsgemäßen Röntgendetektorvorrichtung sind erfindungsgemäß zumindest dadurch in eine erste Gruppe an Auswertepixelelemente und eine zweite Gruppe an Auswertepixelelemente unterteilt, indem lediglich die erste Gruppe an Auswertepixelelementen mit der Konvertereinheit über elektrisch leitende Verbindungen gekoppelt ist. Das heißt, lediglich die Auswertepixelelemente der ersten Gruppe an Auswertepixelelementen und deren Auswerteelektroniken sind elektrisch leitend zur Weiterleitung und Einspeisung von elektrischen Signalen von der Konvertereinheit zu den jeweiligen Auswertepixelelementen verbunden. Das heißt im Umkehrschluss, dass die zweite Gruppe an Auswertepixelelemente nicht über elektrisch leitende Verbindungen mit der Konvertereinheit gekoppelt ist. Die zweite Gruppe an Auswertepixelelementen ist von der Konvertereinheit der Röntgendetektorvorrichtung entkoppelt, d.h. ungekoppelt, ausgeführt.According to the invention, the evaluation pixel elements of the evaluation unit of the X-ray detector device according to the invention are at least divided into a first group of evaluation pixel elements and a second group of evaluation pixel elements by only coupling the first group of evaluation pixel elements to the converter unit via electrically conductive connections. That is to say, only the evaluation pixel elements of the first group of evaluation pixel elements and their evaluation electronics are connected in an electrically conductive manner for forwarding and feeding in electrical signals from the converter unit to the respective evaluation pixel elements. Conversely, this means that the second group of evaluation pixel elements is not coupled to the converter unit via electrically conductive connections. The second group of evaluation pixel elements is decoupled, i.e. uncoupled, from the converter unit of the X-ray detector device.
Daraus resultiert, dass lediglich in diejenigen Auswerteelektroniken der ersten Gruppe an Auswertepixelelementen elektrische Signale von der Konvertereinheit einspeisbar sind und damit im Betrieb der erfindungsgemäßen Röntgendetektorvorrichtung der Verarbeitung der durch die auf die Konvertereinheit eintreffende Röntgenstrahlung erzeugten Signale dienen. Ein mittels der erfindungsgemäßen Röntgendetektorvorrichtung erzeugter Röntgenbilddatensatz basiert entsprechend auf von der ersten Gruppe an Auswertepixelelementen verarbeiteten elektrischen Signalen.As a result, electrical signals from the converter unit can only be fed into those evaluation electronics of the first group of evaluation pixel elements and thus serve to process the signals generated by the X-ray radiation arriving at the converter unit during operation of the X-ray detector device according to the invention. An x-ray image data set generated by means of the x-ray detector device according to the invention is correspondingly based on electrical signals processed by the first group of evaluation pixel elements.
Die zweite Gruppe an Auswertepixelelementen umfasst zumindest ein Auswertepixelelement der Vielzahl an Auswertepixelelementen der Röntgendetektorvorrichtung. Bevorzugt umfasst die zweite Gruppe an Auswertepixelelementen mehr als ein Auswertepixelelement der Vielzahl an Auswertepixelelementen der Röntgendetektorvorrichtung. Die zweite Gruppe umfasst jedoch bevorzugt weniger Auswertepixelelemente als die erste Gruppe an Auswertepixelelementen, so dass eine Mehrheit an Auswertepixelelementen der Röntgendetektorvorrichtung zur Verarbeitung der Signale, auf welchen die Bildinformation basiert, zur Verfügung steht. Die zweite Gruppe an Auswertepixelelementen kann beispielweise bis zu 15%, bevorzugter weniger als 7%, der Vielzahl an Auswertepixelelementen umfassen. Für eine Erzeugung eines Bilddatensatzes kann für Bereiche der Röntgendetektorvorrichtung mit nicht an die Konvertereinheit angeschlossenen Auswertepixelelementen eine Abschätzung der Bildinformation basierend auf den verarbeiten elektrischen Signalen der umliegenden gekoppelten Auswertepixelelemente, beispielsweise mittels einer Interpolation, durchgeführt werden.The second group of evaluation pixel elements comprises at least one evaluation pixel element of the plurality of evaluation pixel elements of the X-ray detector device. The second group of evaluation pixel elements preferably comprises more than one evaluation pixel element of the plurality of evaluation pixel elements of the X-ray detector device. However, the second group preferably comprises fewer evaluation pixel elements than the first group of evaluation pixel elements, so that a majority of evaluation pixel elements of the X-ray detector device is available for processing the signals on which the image information is based. The second group of evaluation pixel elements can for example comprise up to 15%, more preferably less than 7%, of the multiplicity of evaluation pixel elements. In order to generate an image data set, it is possible for areas of the X-ray detector device not to be connected to the converter unit Evaluation pixel elements an estimation of the image information based on the processed electrical signals of the surrounding coupled evaluation pixel elements can be carried out, for example by means of an interpolation.
Erfindungsgemäß umfasst die Röntgendetektorvorrichtung außerdem eine Ermittlungseinheit, ausgebildet eine elektronische Messeigenschaft zumindest einer der pixelweisen Auswerteelektroniken der Auswertepixelelemente der ersten Gruppe zu ermitteln. Die Ermittlungseinheit ist zumindest mit der Auswerteeinheit signaltechnisch gekoppelt. Die Ermittlungseinheit kann mit der Konvertereinheit und der Auswerteeinheit der Röntgendetektorvorrichtung im Wesentlichen eine Baueinheit bilden. Die Ermittlungseinheit kann jedoch in Ausbildungsvarianten auch separat, d.h. räumlich getrennt von der Konvertereinheit und der Auswerteeinheit angeordnet sein.According to the invention, the x-ray detector device also comprises a determination unit designed to determine an electronic measurement property of at least one of the pixel-by-pixel evaluation electronics of the evaluation pixel elements of the first group. The determination unit is coupled for signaling at least to the evaluation unit. The determination unit can essentially form a structural unit with the converter unit and the evaluation unit of the X-ray detector device. The determination unit can, however, also be arranged separately, i.e. spatially separated from the converter unit and the evaluation unit.
Eine elektronische Messeigenschaft einer Auswerteelektronik kann insbesondere das Verhalten einer jeweiligen Auswerteeinheit hinsichtlich der Verarbeitung von elektrischen Signalen charakterisieren oder diese beeinflussen. Eine elektronische Messeigenschaft kann beispielsweise eine Messeigenschaft einer von der Auswerteelektronik umfassten A/D-WandlerSchaltung, einer Schaltung zur Signalverstärkung oder eines anderweitigen Schaltungselements der Auswerteelektroniken sein. Ebenso kann die elektronische Messeigenschaft eine Eigenschaft einer Kombination von Schaltungselementen, welche der Verarbeitung eines elektrischen Signals dienen, sein. Eine elektronische Messeigenschaft kann beispielsweise ein elektronisches Rauschen, eine Signalverstärkung, einen Signaloffset, oder ähnliche elektronische Eigenschaften der Auswerteelektronik betreffen. Beispielsweise kann die elektronische Messeigenschaft ein elektronischer Rauschwert, ein Signalverstärkungswert (Gain) oder ein Offsetwert in der Auswerteelektronik eines Auswertepixelelements sein. Insbesondere eine Veränderung einer elektronischen Messeigenschaft während des Betriebs der Röntgendetektorvorrichtung kann zu einer veränderten Verarbeitung eines eingespeisten elektrischen Signals führen. Das heißt, das gleiche in eine Auswerteelektronik eingespeiste elektrische Signal kann in unterschiedliche verarbeitete elektrische Signale resultieren, wenn sich die elektronische Messeigenschaft der Auswerteelektronik in der Zwischenzeit verändert hat.An electronic measurement property of evaluation electronics can in particular characterize or influence the behavior of a respective evaluation unit with regard to the processing of electrical signals. An electronic measurement property can be, for example, a measurement property of an A / D converter circuit comprised by the evaluation electronics, a circuit for signal amplification or another circuit element of the evaluation electronics. The electronic measurement property can also be a property of a combination of circuit elements which are used to process an electrical signal. An electronic measurement property can relate, for example, to electronic noise, signal amplification, signal offset, or similar electronic properties of the evaluation electronics. For example, the electronic measurement property can be an electronic noise value, a signal amplification value (gain) or an offset value in the evaluation electronics of an evaluation pixel element. In particular, a change in an electronic measurement property during the operation of the x-ray detector device can lead to a changed processing of a fed-in electrical signal. This means that the same electrical signal fed into evaluation electronics can result in different processed electrical signals if the electronic measurement properties of the evaluation electronics have changed in the meantime.
Die elektronische Messeigenschaft kann auch direkt oder indirekt ansteuerbar oder zumindest beeinflussbar sein, d.h. beispielsweise durch einen Bediener oder eine Steuereinheit der Röntgendetektorvorrichtung unmittelbar oder mittelbar einstellbar oder zumindest beeinflussbar. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass durch Anwenden von Einstellungsparametern auf eine Auswerteelektronik das Verhalten der Auswerteelektronik hinsichtlich der Verarbeitung von elektrischen Signalen zumindest teilweise einstellbar ist und damit auch die elektronische Messeigenschaft angepasst wird oder diese durch Anwenden der Einstellungsparameter auf die Auswerteelektronik anpassbar ist.The electronic measurement property can also be controlled or at least influenced directly or indirectly, i.e., for example, can be set or at least influenced directly or indirectly by an operator or a control unit of the X-ray detector device. For example, it can be provided that the behavior of the evaluation electronics with regard to the processing of electrical signals can be at least partially adjusted by applying setting parameters to an evaluation electronics and thus the electronic measurement property is also adapted or this can be adapted by applying the setting parameters to the evaluation electronics.
Erfindungsgemäß wird eine elektronische Messeigenschaft zumindest einer der pixelweisen Auswerteelektroniken der Auswertepixelelemente der zweiten Gruppe an Auswertepixelelementen ermitteln. Durch die Ermittlung der elektronischen Messeigenschaft anhand eines unverbundenen Auswertepixelelements der Vielzahl an Auswertepixelelementen wird die Ermittlung nicht durch eine gekoppelte Konvertereinheit oder dadurch eingehende Signale in die Auswerteelektronik beeinträchtigt. Derart ist eine gleichzeitige Ermittlung der elektronischen Messeigenschaft anhand eines ungekoppelten Auswertepixelelements und die Verarbeitung von eingehenden elektrischen Signalen durch die gekoppelten Auswertepixelelemente möglich, d.h. auch während eines Betriebs der Röntgendetektorvorrichtung, wobei die Röntgendetektorvorrichtung mit Röntgenstrahlung belichtet wird.According to the invention, an electronic measurement property of at least one of the pixel-by-pixel evaluation electronics of the evaluation pixel elements of the second group of evaluation pixel elements is determined. By determining the electronic measurement property on the basis of an unconnected evaluation pixel element of the multiplicity of evaluation pixel elements, the determination is not impaired by a coupled converter unit or signals entering the evaluation electronics as a result. In this way, a simultaneous determination of the electronic measurement property using an uncoupled evaluation pixel element and the processing of incoming electrical signals by the coupled evaluation pixel elements is possible, i.e. also during operation of the X-ray detector device, the X-ray detector device being exposed to X-rays.
Das Ermitteln der zumindest einen elektronischen Messeigenschaft zumindest einer der pixelweisen Auswerteelektroniken der Auswertepixelelemente der zweiten Gruppe mittels der Ermittlungseinheit kann umfassen, dass die Ermittlungseinheit ausgebildet ist, die elektronische Messeigenschaft der zumindest einen Auswerteelektronik als Messwert zu messen oder diese von zumindest einem gemessenen Messwert der Auswerteelektronik abzuleiten. Das Ermitteln kann umfassen, dass die Ermittlungseinheit die elektronische Messeigenschaft selbst oder einen Messwert, basierend auf welchen die elektronische Messeigenschaft mittels der Ermittlungseinheit bestimmt werden kann, von der Auswerteeinheit auszulesen. Das Ermitteln kann umfassen, basierend auf einem gemessenen bzw. ausgelesenen Messwert der Auswerteelektronik die elektronische Messeigenschaft abzuleiten. Beispielsweise kann die Ermittlungseinheit ausgebildet sein einen elektronischen Rauschwert, einen Signalverstärkungswert oder einen Offsetwert der Auswerteelektronik zu bestimmen.The determination of the at least one electronic measurement property of at least one of the pixel-by-pixel evaluation electronics of the evaluation pixel elements of the second group by means of the determination unit can include that the determination unit is designed to measure the electronic measurement property of the at least one evaluation electronics as a measured value or to derive this from at least one measured value of the evaluation electronics . The determination can include that the determination unit reads out the electronic measurement property itself or a measured value, based on which the electronic measurement property can be determined by means of the determination unit, from the evaluation unit. The determination can include deriving the electronic measurement property based on a measured or read-out measured value of the evaluation electronics. For example, the determination unit can be designed to determine an electronic noise value, a signal gain value or an offset value of the evaluation electronics.
Die Ermittlungseinheit kann ausgebildet sein, eine elektronische Messeigenschaft jeder der pixelweisen Auswerteelektroniken der Auswertepixelelemente der zweiten Gruppe an Pixelelementen zu ermitteln. Die elektronischen Messeigenschaften unterschiedlicher pixelweiser Auswerteelektroniken können sich voneinander unterscheiden. Dies kann insbesondere der Fall sein, wenn zwischen den betrachteten Auswerteelektroniken ein großer räumlicher Abstand liegt oder sich äußere Begebenheiten zweier betrachteter Auswerteelektroniken unterscheiden. The determination unit can be designed to determine an electronic measurement property of each of the pixel-by-pixel evaluation electronics of the evaluation pixel elements of the second group of pixel elements. The electronic measurement properties of different pixel-by-pixel evaluation electronics can differ from one another. This can be the case in particular if there is a large spatial distance between the evaluation electronics under consideration or if there is an external one Differentiate the occurrences of two evaluation electronics under consideration.
Ein Beispiel für letzteres kann die Anordnung der Auswertepixelelement an einem Rand oder mittig innerhalb einer matrixartigen Anordnung der Auswertepixelelemente liegen oder die Anordnung der Auswertepixelelemente in räumlicher Nähe oder mit Abstand zu einer Wärmequelle sein.An example of the latter can be the arrangement of the evaluation pixel elements at an edge or in the middle within a matrix-like arrangement of the evaluation pixel elements or the arrangement of the evaluation pixel elements in spatial proximity or at a distance from a heat source.
Es können außerdem auch mehr als eine elektronische Messeigenschaft ermittelt werden.In addition, more than one electronic fair property can be determined.
Erfindungsgemäß wird basierend auf der ermittelten elektronischen Messeigenschaft zumindest einer Auswerteelektronik der zweiten Gruppe an Auswertepixelelemente ein Korrekturparameter für die Bereitstellung von korrigierten, verarbeiten elektrischen Signalen bestimmt. Der Korrekturparameter kann auch als Anpassungsparameter bezeichnet werden. Insbesondere kann der Korrekturparameter basierend auf einer Änderung einer elektronischen Messeigenschaft bestimmt werden. Eine Änderung der elektronischen Messeigenschaft kann beispielsweise relativ zu einem Sollwert oder einem zuvor ermittelten Wert der elektronischen Messeigenschaft bestimmt werden.According to the invention, based on the determined electronic measurement property of at least one evaluation electronics of the second group of evaluation pixel elements, a correction parameter for the provision of corrected, processed electrical signals is determined. The correction parameter can also be referred to as an adaptation parameter. In particular, the correction parameter can be determined based on a change in an electronic measurement property. A change in the electronic measurement property can, for example, be determined relative to a target value or a previously determined value of the electronic measurement property.
Der Korrekturparameter kann dabei auch auf mehr als einer ermittelten elektronischen Messeigenschaft basieren. Es können außerdem auch eine Mehrzahl an Korrekturparametern basierend auf einer oder auf einer Mehrzahl an ermittelten elektronischen Messeigenschaften bestimmt werden.The correction parameter can also be based on more than one determined electronic measurement property. In addition, a plurality of correction parameters can also be determined based on one or on a plurality of determined electronic measurement properties.
Eine elektronische Messeigenschaft einer Auswerteelektronik der Auswerteeinheit eines Röntgendetektors und damit das Verhalten der Auswerteelektronik hinsichtlich der Verarbeitung eins eingespeisten elektrischen Signals kann zeitlich variieren. Die elektronische Messeigenschaft oder deren Veränderung in Abhängigkeit der Zeit oder anderer externer Parameter kann durch eine intrinsische Materialeigenschaft der Auswerteeinheit bestimmt sein. Beispielweise unterliegen die elektronischen Schaltkreise der Auswerteelektroniken, beispielsweise betreffend die A/D-Wandlung, die Signalverstärkung oder ähnliches, zeitlich variierenden Effekten. Beispielsweise kann eine Abhängigkeit des Verhaltens hinsichtlich der Verarbeitung elektrischer Signale mit einer Temperatur, der Zeit, oder einer mit der Auswerteeinheit gekoppelten Spannungsversorgung vorliegen. Ein zeitlich variierendes Verhalten hinsichtlich der Verarbeitung kann zu einer Beeinträchtigung der Bildqualität eines mittels eines Röntgendetektors aufgenommenen Bilddatensatzes führen. Besonders nachteilig auf die Bildqualität kann sich dies in den Fällen auswirken, in welchen das Verhalten einer Mehrzahl an Auswertepixelelementen miteinander korreliert zeitlich variiert. Der bestimmte Korrekturparameter kann insbesondere dazu dienen, eine Beeinträchtigung der verarbeiteten elektrischen Signale durch eine zeitlich variierende elektronische Messeigenschaft zu korrigieren. Durch Anwenden des Korrekturparameters können korrigierte, elektrische Signale bereitgestellt werden, basierend auf welchen dann ein verbesserter Röntgenbilddatensatz erzeugt werden kann, so dass vorteilhaft eine verbesserte Bildqualität gewährleistet werden kann.An electronic measurement property of evaluation electronics of the evaluation unit of an X-ray detector and thus the behavior of the evaluation electronics with regard to the processing of a fed-in electrical signal can vary over time. The electronic measurement property or its change as a function of time or other external parameters can be determined by an intrinsic material property of the evaluation unit. For example, the electronic circuits of the evaluation electronics are subject to effects that vary over time, for example relating to A / D conversion, signal amplification or the like. For example, there may be a dependency of the behavior with regard to the processing of electrical signals with a temperature, time, or a voltage supply coupled to the evaluation unit. A behavior that varies over time with regard to the processing can lead to an impairment of the image quality of an image data set recorded by means of an X-ray detector. This can have a particularly disadvantageous effect on the image quality in cases in which the behavior of a plurality of evaluation pixel elements varies with one another in a time-correlated manner. The specific correction parameter can in particular serve to correct an impairment of the processed electrical signals due to an electronic measurement property that varies over time. By applying the correction parameter, corrected electrical signals can be provided, based on which an improved x-ray image data set can then be generated, so that an improved image quality can advantageously be ensured.
Der Korrekturparameter wird dabei erfindungsgemäß basierend auf der ermittelten elektronische Messeigenschaft zumindest einer der pixelweisen Auswerteelektroniken der Auswertepixelelemente der zweiten Gruppe bestimmt und dient der Bereitstellung korrigierter, verarbeiteter elektrischer Signale, wobei letztere auf der ersten Gruppe an Auswertepixelelementen basieren. Für die Bereitstellung ist folglich eine Übertragung des Korrekturparameters von der zweiten Gruppe auf die erste Gruppe vorzusehen. Dies kann insbesondere in den Fällen zu einem vorteilhaft verbesserten Röntgenbilddatensatz führen, in welchen die betrachtete elektronische Messeigenschaft, auf welchem der Korrekturparameter basierend bestimmt wird, zwischen den Auswertepixelelemente der Vielzahl an Auswertepixelelemente zumindest teilweise korreliert zueinander ist. Zumindest teilweise korreliert kann hier umfassen, dass zumindest innerhalb eines räumlichen Bereichs der Auswerteeinheit eine Korrelation zwischen Auswertepixelelementen innerhalb dieses räumlichen Bereichs vorfindbar ist. Der räumliche Bereich kann die gesamte Vielzahl oder aber auch nur eine Teilzahl der Vielzahl an Auswertepixelelemente, d.h. einen räumlichen Teilbereich der Auswerteeinheit, umfassen. Auch kann davon umfasst sein, dass zumindest hinsichtlich eines relativen Verlaufs eines Wertes der elektronische Messeigenschaft in Abhängigkeit eines Parameters, beispielsweise der Zeit, der Temperatur, der Spannungsversorgung der Auswerteeinheit oder auch eines anderen Parameters, eine Korrelation zwischen den Auswertepixelelementen innerhalb eines räumlichen Bereichs festgestellt werden kann.The correction parameter is determined according to the invention based on the determined electronic measurement property of at least one of the pixel-by-pixel evaluation electronics of the evaluation pixel elements of the second group and is used to provide corrected, processed electrical signals, the latter being based on the first group of evaluation pixel elements. A transfer of the correction parameter from the second group to the first group is consequently to be provided for the provision. In particular, this can lead to an advantageously improved x-ray image data set in which the electronic measurement property under consideration, on which the correction parameter is determined based, is at least partially correlated to one another between the evaluation pixel elements of the plurality of evaluation pixel elements. At least partially correlated here can include that at least within a spatial area of the evaluation unit, a correlation between evaluation pixel elements can be found within this spatial area. The spatial area can comprise the entire multiplicity or only a partial number of the multiplicity of evaluation pixel elements, i.e. a spatial sub-area of the evaluation unit. It can also include that at least with regard to a relative course of a value of the electronic measurement property as a function of a parameter, for example the time, the temperature, the voltage supply of the evaluation unit or another parameter, a correlation between the evaluation pixel elements is determined within a spatial area can.
Das Bereitstellen von korrigierten, elektrischen Signalen kann dabei beispielsweise umfassen, dass der ermittelte Korrekturparameter derart angewendet wird, dass die mittels der ersten Gruppe an Auswertepixelelementen verarbeiteten, elektrischen Signale angepasst werden und damit korrigierte verarbeitete, elektrische Signale bereitgestellt werden können. Der Korrekturparameter kann beispielsweise ein Multiplikationsfaktor oder ein Additionsfaktor sein, welcher auf die verarbeiteten elektrischen Signale angewendet wird, um korrigierte, verarbeitete elektrische Signale zu erzeugen. Der Korrekturparameter kann ein Parameter eines Anpassungsmodells, beispielsweise in einer mathematischen Funktion, für die Anpassung der verarbeiteten elektrischen Signale sein.The provision of corrected electrical signals can include, for example, that the determined correction parameter is applied in such a way that the electrical signals processed by means of the first group of evaluation pixel elements are adapted and thus processed electrical signals corrected can be provided. The correction parameter can be, for example, a multiplication factor or an addition factor which is applied to the processed electrical signals in order to generate corrected, processed electrical signals. The correction parameter can be a parameter of an adaptation model, for example in a mathematical function, for the adaptation of the processed electrical signals.
Die Bereitstellung von korrigierten, verarbeiten elektrischen Signale kann auch umfassen, dass der ermittelte Korrekturparameter angewendet wird, um die Verarbeitung der elektrischen Signale durch die Auswerteelektroniken der Auswertepixelelemente der ersten Gruppe an Auswertepixelelemente anzupassen, so dass nach einer Anpassung der Auswerteelektroniken angepasste, d.h. korrigierte, verarbeitete, elektrische Signale mittels der ersten Gruppe an Auswertepixelelemente bereitgestellt werden können. Beispielsweise kann der Korrekturparameter auf Einstellungsparameter der der Auswerteelektroniken angewendet werden und damit eine Anpassung der Verarbeitung der elektrischen Signale ermöglichen.The provision of corrected, processed electrical signals can also include that the determined correction parameter is used to adapt the processing of the electrical signals by the evaluation electronics of the evaluation pixel elements of the first group to evaluation pixel elements, so that after an adjustment of the evaluation electronics, adjusted, ie corrected, processed , electrical signals can be provided to evaluation pixel elements by means of the first group. For example, the correction parameter can be applied to setting parameters of the evaluation electronics and thus enable the processing of the electrical signals to be adapted.
Vorteilhaft kann mittels der erfindungsgemäßen Röntgendetektorvorrichtung und der ersten und zweiten Gruppe an Auswertepixelelementen eine gleichzeitige Detektion von Signal- und Störgrößen, insbesondere eine Veränderung elektronischer Messeigenschaften der Auswertelektroniken, während des Betriebs des Röntgendetektors und insbesondere während einer Belichtung der Röntgendetektorvorrichtung mit Röntgenstrahlung ermöglich werden. Eine gleichzeitige Ermittlung ist mit bisherigen Lösungsansätzen und dem Ziel einer Kopplung möglichst aller Auswertepixelelemente mit dem Konverterelement nicht oder nur sehr eingeschränkt realisierbar. Zum einen schließt sich die Nutzung einer Auswerteelektronik zur Verarbeitung von elektrischen Signalen vom Konverterelement und die gleichzeitige Vermessung einer elektronischen Messeigenschaft der gleichen Auswerteelektronik in der Regel aus. Zum anderen führt eine, für die Einspeisung der elektrischen Signale notwendige, Kopplung eines Auswertepixelelements mit dem Konverterelement dazu, dass die elektronische Messeigenschaft, insbesondere bei gleichzeitiger Belichtung der Röntgendetektorvorrichtung mit Röntgenstrahlung während eines Betriebs der Röntgendetektorvorrichtung, nur ungenügend ermittelt werden kann.Advantageously, the X-ray detector device according to the invention and the first and second group of evaluation pixel elements enable simultaneous detection of signal and interference variables, in particular a change in electronic measurement properties of the evaluation electronics, during operation of the X-ray detector and in particular during exposure of the X-ray detector device to X-rays. With previous approaches and the aim of coupling as many evaluation pixel elements as possible to the converter element, a simultaneous determination cannot be realized, or only to a very limited extent. On the one hand, the use of evaluation electronics for processing electrical signals from the converter element and the simultaneous measurement of an electronic measurement property of the same evaluation electronics are generally excluded. On the other hand, a coupling of an evaluation pixel element to the converter element, which is necessary for feeding in the electrical signals, means that the electronic measurement property can only be determined inadequately, in particular when the X-ray detector device is exposed to X-rays while the X-ray detector device is in operation.
Durch die Möglichkeit der gleichzeitigen Verarbeitung von elektrischen Signalen durch die Auswerteeinheit und der Ermittlung der zumindest einen elektronischen Messeigenschaft, worauf basierend ein Korrekturparameter bestimmt werden kann, können neue Korrekturmöglichkeiten, insbesondere eine Echtzeitkorrektur oder eine zeitaufgelöste Korrektur der gemessenen Signalgrößen insbesondere während des Betrieb und/oder der Belichtung mit Röntgenstrahlung der Röntgendetektorvorrichtung, vorteilhaft erschlossen werden. Vorteilhaft kann verbessert eine hohe Bildqualität bereitgestellt werden. Gleichzeitig kann durch die verbessert ermöglichte Korrekturmöglichkeit auf eine einfachere Schaltungstechnik und ein einfacheres Design der Auswertepixelelemente zurückgegriffen werden, was eine kosteneffiziente Herstellung gewährleisten kann.The possibility of simultaneous processing of electrical signals by the evaluation unit and the determination of the at least one electronic measurement property, based on which a correction parameter can be determined, enables new correction options, in particular a real-time correction or a time-resolved correction of the measured signal variables, in particular during operation and / or the exposure to X-rays from the X-ray detector device, can be advantageously developed. A high image quality can advantageously be provided in an improved manner. At the same time, due to the improved possibility of correction, a simpler circuit technology and a simpler design of the evaluation pixel elements can be used, which can ensure cost-efficient production.
Gemäß einer Ausbildungsvariante der erfindungsgemäßen Röntgendetektorvorrichtung ist die elektronische Messeigenschaft abhängig von zumindest einem der folgenden Parameter
- - Ein Zeitpunkt oder eine Dauer eines Betriebs des Röntgendetektors
- - Eine Temperatur
- - Eine Versorgungsspannung der Auswerteeinheit.
- A point in time or a duration of an operation of the X-ray detector
- - One temperature
- - A supply voltage for the evaluation unit.
Die Erfinder haben erkannt, dass insbesondere ein Parameter umfassend eine Temperatur, eine Spannungsversorgung der Auswerteeinheit und ein Zeitpunkt oder eine Dauer des Betriebs der Röntgendetektorvorrichtung Auswirkungen auf die elektronische Messeigenschaft der Auswerteelektronik haben kann. Insbesondere können Veränderungen der Temperatur oder der Spannungsversorgung der Auswerteeinheit zu einer Veränderung der elektronischen Messeigenschaft führen. Insbesondere kann die elektronische Messeigenschaft sich über die Dauer des Betriebs der Röntgendetektorvorrichtung verändern. Es können daneben auch noch andere Parameter die elektronische Messeigenschaft beeinflussen.The inventors have recognized that in particular a parameter including a temperature, a voltage supply to the evaluation unit and a point in time or a duration of operation of the X-ray detector device can have effects on the electronic measurement properties of the evaluation electronics. In particular, changes in the temperature or the voltage supply of the evaluation unit can lead to a change in the electronic measurement properties. In particular, the electronic measurement property can change over the duration of the operation of the X-ray detector device. In addition, other parameters can also influence the electronic measurement properties.
Die Temperatur kann eine Umgebungstemperatur in der Umgebung der Röntgendetektorvorrichtung und insbesondere der Auswerteeinheit umfassen. Die Temperatur kann auch eine Temperatur einer Komponente der Röntgendetektorvorrichtung, insbesondere der Auswerteeinheit, umfassen. Während und durch den Betrieb der Röntgendetektorvorrichtung kann sich die Temperatur der Komponenten verändern. Insbesondere kann auch die Versorgungsspannung einer Temperaturabhängigkeit unterliegen. Mit einem Zeitpunkt oder einer Dauer eines Betriebs können ebenfalls Temperaturschwankungen, oder die Erreichung eines Gleichgewichtszustands der Röntgendetektorvorrichtung oder andere Parameter einhergehen.The temperature can include an ambient temperature in the vicinity of the X-ray detector device and in particular the evaluation unit. The temperature can also include a temperature of a component of the X-ray detector device, in particular of the evaluation unit. The temperature of the components can change during and through the operation of the x-ray detector device. In particular, the supply voltage can also be subject to a temperature dependency. Temperature fluctuations or the achievement of an equilibrium state of the X-ray detector device or other parameters can also be associated with a point in time or a duration of an operation.
Die Erfinder haben erkannt, dass insbesondere Veränderungen dieser Parameter außerdem zu einer korrelierten Veränderung der elektronischen Messeigenschaft und damit des Verhaltens der Auswerteelektroniken hinsichtlich der Verarbeitung der elektrischen Signale für zumindest eine Teilzahl der Vielzahl an Auswertepixelelemente bewirken können. Ändert sich beispielsweise die Temperatur in einem räumlichen Bereich der Auswerteeinheit so führt dies in der Regel dazu, dass sich die elektronische Messeigenschaft der Auswertepixelelemente, welche innerhalb dieses Bereichs angeordnet sind, korreliert verändert. Zum einen ist in diesem Fall eine Übertragung des Korrekturparameters von einem Auswertepixelelement der zweiten Gruppe auf ein zweites Auswertepixelelement der ersten Gruppe besonders vorteilhaft möglich. Zum anderen führen insbesondere korrelierte Änderungen einer Mehrzahl an Auswertepixelelementen zu einer bildwirksamen Störung und damit zu einer Beeinträchtigung der Bildqualität des Röntgenbilddatensatzes. Gleiches gilt ebenso für die anderen Parameter.The inventors have recognized that, in particular, changes in these parameters can also lead to a correlated change in the electronic measurement properties and thus in the behavior of the evaluation electronics with regard to the processing of the electrical signals for at least a partial number of the multiplicity of evaluation pixel elements. If, for example, the temperature changes in a spatial area of the evaluation unit, this generally leads to the electronic measurement property of the evaluation pixel elements which are arranged within this area changing in a correlated manner. On the one hand, a transfer of the correction parameter from an evaluation pixel element of the second group to a second evaluation pixel element of the first group is particularly advantageously possible in this case. Lead to the other in particular, correlated changes in a plurality of evaluation pixel elements to an image-effective disturbance and thus to an impairment of the image quality of the x-ray image data set. The same applies to the other parameters.
Vorteilhaft können Veränderungen der elektronischen Messeigenschaft und damit einhergehende Beeinträchtigungen der Bildqualität durch zeitlich variierende äußere Parameter bzw. in Abhängigkeit der Dauer des Betriebs der Röntgendetektorvorrichtung ausgeglichen werden.Changes in the electronic measurement properties and associated impairments in the image quality can advantageously be compensated for by external parameters that vary over time or as a function of the duration of the operation of the X-ray detector device.
Gemäß einer Ausbildungsvariante der erfindungsgemäßen Röntgendetektorvorrichtung basiert die elektronische Messeigenschaft auf einem Parameter der folgenden Liste:
- - ein elektronisches Rauschen der Auswerteelektronik,
- - eine Signalverstärkung der Auswerteelektronik,
- - ein Signaloffset der Auswerteelektronik.
- - an electronic noise from the evaluation electronics,
- - a signal amplification of the evaluation electronics,
- - a signal offset of the evaluation electronics.
Die elektronische Messeigenschaft kann einen Parameter der Liste umfassen oder von einem dieser Parameter ableitbar sein. Die elektronische Messeigenschaft kann auch eine Veränderung eines der Parameter von einem Ausgangswert, d.h. beispielsweise zu einem festgelegten Zeitpunkt, beispielsweise dem Beginn des Betriebs, oder einem vorgegebenen Sollwert für diesen Parameter umfassen. Insbesondere kann der Korrekturparameter auf einer Veränderung der elektronischen Messeigenschaft relativ zu einem zuvor bestimmten Wert der elektronischen Messeigenschaft basieren.The electronic measurement property can include a parameter in the list or can be derived from one of these parameters. The electronic measurement property can also include a change in one of the parameters from an initial value, i.e. for example at a fixed point in time, for example the start of operation, or a predetermined setpoint value for this parameter. In particular, the correction parameter can be based on a change in the electronic measurement property relative to a previously determined value of the electronic measurement property.
Die Erfinder haben erkannt, dass insbesondere Veränderungen in einem Parameter umfassend ein elektronisches Rauschen der Auswerteelektronik, eine Signalverstärkung der Auswerteelektronik, ein Signaloffset der Auswerteelektronik besonders häufig zu bildwirksamen Störungen führen kann, da diese die Verarbeitung der elektrischen Signale durch die Auswerteelektroniken stark beeinflussen, und ein Korrekturparameter basierend auf einem dieser Parameter zu besonders vorteilhaften Ergebnisse führt.The inventors have recognized that, in particular, changes in a parameter including electronic noise in the evaluation electronics, signal amplification in the evaluation electronics, a signal offset in the evaluation electronics can often lead to image-effective disturbances, since these strongly influence the processing of the electrical signals by the evaluation electronics, and a Correction parameters based on one of these parameters leads to particularly advantageous results.
Gemäß einer Ausbildungsvariante der erfindungsgemäßen Röntgendetektorvorrichtung kann die Ermittlungseinheit ausgebildet sein, die elektronische Messeigenschaft zeitlich wiederholt während eines Verarbeitens von elektrischen Signalen in der ersten Gruppe zu ermitteln.According to a design variant of the X-ray detector device according to the invention, the determination unit can be designed to determine the electronic measurement property repeatedly over time while processing electrical signals in the first group.
Die elektronische Messeigenschaft kann im Wesentlichen zeitgleich zu einem Verarbeiten von elektrischen Signalen durch die erste Gruppe von Pixelelementen ermittelt werden. Derart kann basierend auf einer aktuell während des Verarbeitens vorliegenden elektronischen Messeigenschaft ein Korrekturparameter für die Bereitstellung von korrigierten verarbeiteten elektrischen Signalen bestimmt werden. Mittels der zeitlichen wiederholten Ermittlung können insbesondere Veränderungen der elektronischen Messeigenschaft während des Verarbeitens von elektrischen Signalen detektiert werden. Vorteilhaft kann die Ermittlungseinheit ausgebildet sein, basierend auf einer zeitlich wiederholt ermittelten elektronischen Messeigenschaft den Korrekturparameter für die Bereitstellung von korrigierten verarbeiteten elektrischen Signalen erneut zu ermitteln bzw. den Korrekturparameter basierend darauf anzupassen. Derart kann vorteilhaft stets ein Korrekturparameter zur Verfügung gestellt werden, welcher den aktuell vorliegenden Wert der elektronische Messeigenschaft berücksichtigt. Vorteilhaft können die Veränderungen der elektronischen Messeigenschaft während des Verarbeitens der elektrischen Signale durch die Auswertepixelelemente der ersten Gruppe berücksichtigt und ausgeglichen werden.The electronic measurement property can be determined essentially at the same time as the processing of electrical signals by the first group of pixel elements. In this way, a correction parameter for the provision of corrected processed electrical signals can be determined based on an electronic measurement property that is currently present during processing. Changes in the electronic measurement property during the processing of electrical signals can in particular be detected by means of the temporally repeated determination. The determination unit can advantageously be designed to re-determine the correction parameter for the provision of corrected processed electrical signals based on an electronic measurement property determined repeatedly over time or to adapt the correction parameter based thereon. In this way, a correction parameter can advantageously always be made available which takes into account the current value of the electronic measurement property. The changes in the electronic measurement property can advantageously be taken into account and compensated for during the processing of the electrical signals by the evaluation pixel elements of the first group.
Zeitlich wiederholt kann umfassen, dass in vorgegebenen Zeitabständen wiederholt die elektronische Messeigenschaft ermittelt wird. In Abhängigkeit der Zeitabstände kann dann eine zeitlich aufgelöste elektronische Messeigenschaft bereitgestellt wird bzw. der Korrekturparameter angepasst werden. Die Zeitabstände können insbesondere auf Auslesezeitfenster der Auswertepixelelemente der ersten Gruppe angepasst sein, so dass für jede Auslese der verarbeiteten elektrischen Signale von den Auswertepixelelementen jeweils ein ermittelter Wert der elektronischen Messeigenschaft zur Verfügung steht, auf dessen Basis ein Korrekturparameter für die Bereitstellung der korrigierten verarbeiteten elektrischen Signale bestimmt werden kann. Die elektronische Messeigenschaft kann jedoch auch in anderen Zeitabständen bestimmt werden. Vorzugswese stehen die Zeitabstände der Ermittlung jedoch in einem zeitlichen Zusammenhang mit einer Auslese der elektrischen Signale von den ersten Auswertepixelelementen der ersten Gruppe oder können dieser zeitlich zugeordnet werden, so dass eine optimale Korrektur ermöglicht werden kann.Repeatedly over time can include that the electronic measurement property is determined repeatedly at predetermined time intervals. Depending on the time intervals, a time-resolved electronic measurement property can then be provided or the correction parameters can be adapted. The time intervals can in particular be adapted to the readout time window of the evaluation pixel elements of the first group, so that for each readout of the processed electrical signals from the evaluation pixel elements, a determined value of the electronic measurement property is available, on the basis of which a correction parameter for the provision of the corrected processed electrical signals is available can be determined. The electronic measurement property can, however, also be determined at other time intervals. Preferably, however, the time intervals between the determination are temporally related to a readout of the electrical signals from the first evaluation pixel elements of the first group or can be assigned to them over time, so that an optimal correction can be made possible.
Derart können vorteilhaft Veränderungen der elektronischen Messeigenschaft über die Zeit während des Betriebs der Röntgendetektorvorrichtung detektiert werden und ein angepasster Korrekturparameter bestimmt werden. Vorteilhaft kann eine Echtzeitkorrektur ermöglicht werden, indem ein bestimmter Korrekturparameter direkt auf die verarbeiteten elektrischen Signale oder die Verarbeitung der elektrischen Signale für die Bereitstellung von korrigierten, elektrischen Signalen angewendet und bei einer Veränderung der elektronischen Messeigenschaft ein angepasster Korrekturparameter als Reaktion auf die Veränderung angewendet werden kann.In this way, changes in the electronic measurement property over time can advantageously be detected during the operation of the x-ray detector device and an adapted correction parameter can be determined. A real-time correction can advantageously be made possible by applying a specific correction parameter directly to the processed electrical signals or the processing of the electrical signals for the provision of corrected electrical signals and, in the event of a change in the electronic measurement property, an adapted correction parameter can be applied as a reaction to the change .
Gemäß einer weiteren Ausbildungsvariante der erfindungsgemäßen Röntgendetektorvorrichtung kann die Ermittlungseinheit ausgebildet sein, den Korrekturparameter auf die verarbeiteten, elektrischen Signale der ersten Gruppe für eine Bereitstellung von korrigierten, verarbeiteten elektrischen Signalen anzuwenden.According to a further embodiment variant of the X-ray detector device according to the invention, the determination unit can be designed to apply the correction parameter to the processed electrical signals of the first group in order to provide corrected, processed electrical signals.
Vorteilhaft können mittels der Ermittlungseinheit korrigierte elektrische Signale bereitgestellt werden und darauf basierend ein verbesserter Röntgenbilddatensatz erzeugt werden.Corrected electrical signals can advantageously be provided by means of the determination unit and an improved x-ray image data set can be generated based thereon.
Die Ermittlungseinheit kann den Korrekturparameter direkt auf die mittels der ersten Gruppe an Auswertepixelelementen verarbeiteten elektrischen Signale anwenden, so dass mittels der Ermittlungseinheit korrigierte, verarbeitete elektrische Signale bereitgestellt werden können. Beispielsweise können anschließend die korrigierten, verarbeiteten elektrischen Signale von einer Erzeugungseinheit von der Ermittlungseinheit ausgelesen werden oder von dieser zu der Erzeugungseinheit übertragen werden, welche darauf basierend einen verbesserten Röntgenbilddatensatz erzeugen kann.The determination unit can apply the correction parameter directly to the electrical signals processed by means of the first group of evaluation pixel elements, so that processed electrical signals corrected and processed by means of the determination unit can be provided. For example, the corrected, processed electrical signals can then be read out by a generation unit from the determination unit or transmitted from this to the generation unit, which can generate an improved x-ray image data set based thereon.
Zusätzlich kann derart bei einer räumlichen Trennung von Ermittlungseinheit und Erzeugungseinheit und werden lediglich die korrigierten Daten übertragen eine datensparsame und damit in der Regel zeiteffiziente Datenübertragung von der Röntgendetektorvorrichtung zu einer Erzeugungseinheit ermöglicht werden.In addition, with a spatial separation of the determination unit and the generation unit and only the corrected data are transmitted, a data-saving and thus usually time-efficient data transmission from the x-ray detector device to a generation unit can be made possible.
Gemäß einer weiteren Ausbildungsvariante der erfindungsgemäßen Röntgendetektorvorrichtung kann die Ermittlungseinheit ausgebildet sein, basierend auf der ermittelten elektronischen Messeigenschaft einen über eine Zeitdauer zeitlich aufgelösten Korrekturparameter zu bestimmen und für eine Korrektur der verarbeiteten Signale der ersten Gruppe bereitzustellen.According to a further embodiment of the X-ray detector device according to the invention, the determination unit can be designed to determine a correction parameter resolved over time based on the determined electronic measurement property and to provide it for a correction of the processed signals of the first group.
Die Zeitdauer kann beispielsweise die Dauer einer Aufnahmesequenz mittels der Röntgendetektorvorrichtung oder die Dauer einer gesamten Röntgenanwendung umfassen. Die Bestimmung eines über eine Zeitdauer zeitlich aufgelöste Korrekturparameters, beispielsweise in Form einer zeitabhängigen Wertereihe, und eine Bereitstellung des zeitlich aufgelösten Korrekturparameters durch die Ermittlungseinheit in dieser zeitaufgelösten Form kann eine nachträgliche Korrektur auch nach Abschluss einer Aufnahmesequenz oder einer Röntgenanwendung der verarbeiteten elektrischen Signale ermöglichen, sofern auch die verarbeiten elektrischen Signale in einer zeitaufgelösten Form vorliegen. Vorzugsweise liegt dabei eine eindeutige zeitliche Zuordnung des bereitgestellten über die Zeitdauer zeitlich aufgelösten Korrekturparameters und der während der gleichen Zeitdauer verarbeiten elektrischen Signale vor, so dass auch nachträglich eine optimale Anwendung des Korrekturparameters auf die während der Zeitdauer verarbeiteten Signale für die Bereitstellung von korrigierten verarbeiteten elektrischen Signalen gewährleistet werden kann.The period of time can include, for example, the duration of a recording sequence by means of the X-ray detector device or the duration of an entire X-ray application. The determination of a time-resolved correction parameter over a period of time, for example in the form of a time-dependent series of values, and the provision of the time-resolved correction parameter by the determination unit in this time-resolved form can enable a subsequent correction even after completion of a recording sequence or an X-ray application of the processed electrical signals, if the processed electrical signals are also available in a time-resolved form. There is preferably an unambiguous temporal assignment of the correction parameter provided over the period of time and the electrical signals processed during the same period of time, so that the correction parameter can also be optimally applied to the signals processed during the period for the provision of corrected processed electrical signals can be guaranteed.
Dies kann beispielsweise vorteilhaft eine nachträgliche, bedarfsorientierte Korrektur der verarbeiteten elektrischen Signale ermöglichen. Ebenso können vorteilhaft Verzögerungen, welche sich bei einer direkten Anwendung des Korrekturparameters auf die verarbeiteten, elektrischen Signale während des Betriebs der Röntgendetektorvorrichtung ergeben könnten, vermieden werden.This can, for example, advantageously enable a subsequent, demand-oriented correction of the processed electrical signals. Likewise, delays which could result from a direct application of the correction parameter to the processed electrical signals during the operation of the x-ray detector device can advantageously be avoided.
Gemäß einer weiteren Ausbildungsvariante der erfindungsgemäßen Röntgendetektorvorrichtung kann die Ermittlungseinheit außerdem ausgebildet sein, den Korrekturparameter auf die Auswerteelektroniken der Vielzahl an Auswertepixelelementen anzuwenden, und damit eine korrigierte Verarbeitung für eine Bereitstellung von korrigierten, verarbeiteten elektrischen Signalen der ersten Gruppe bereitzustellen.According to a further embodiment of the X-ray detector device according to the invention, the determination unit can also be designed to apply the correction parameter to the evaluation electronics of the plurality of evaluation pixel elements, and thus to provide corrected processing for providing corrected, processed electrical signals of the first group.
Neben oder alternativ zu einer Anwendung des Korrekturparameters auf die mittels der ersten Gruppe an Auswertepixelelementen verarbeiteten elektrischen Signale kann die Bereitstellung von korrigierten, verarbeiten elektrischen Signale auch umfassen, dass der ermittelte Korrekturparameter angewendet wird, um die Verarbeitung der elektrischen Signale durch die Auswerteelektroniken der Auswertepixelelemente der ersten Gruppe an Auswertepixelelemente anzupassen, so dass nach einer Anpassung der Auswerteelektroniken angepasste, d.h. korrigierte, verarbeitete, elektrische Signale mittels der ersten Gruppe an Auswertepixelelemente bereitgestellt werden können. Beispielsweise kann der Korrekturparameter angewendet werden, um Einstellungsparameter der Auswertepixelelemente anzupassen.In addition to or as an alternative to an application of the correction parameter to the electrical signals processed by means of the first group of evaluation pixel elements, the provision of corrected, processed electrical signals can also include that the determined correction parameter is applied to the processing of the electrical signals by the evaluation electronics of the evaluation pixel elements adapt the first group to evaluation pixel elements, so that after an adaptation of the evaluation electronics, adapted, ie corrected, processed, electrical signals can be provided to evaluation pixel elements by means of the first group. For example, the correction parameter can be used to adapt setting parameters of the evaluation pixel elements.
Dabei ist denkbar, dass für eine vorausschauende Anpassung basierend auf aktuell ermittelten und/oder bereits zuvor ermittelten Werten der elektronischen Messeigenschaft das Verhalten bzw. der Korrekturparameter für die Anpassung der Verarbeitung extrapoliert oder vorhergesagt wird. Insbesondere kann dadurch vorteilhaft eine zeitliche Verzögerung zwischen der Ermittlung der elektronischen Messeigenschaft und der Anwendung des Korrekturparameters auf die Verarbeitung ausgeglichen werden.It is conceivable that for a predictive adaptation based on currently determined and / or previously determined values of the electronic measurement property, the behavior or the correction parameters for the adaptation of the processing is extrapolated or predicted. In particular, a time delay between the determination of the electronic measurement property and the application of the correction parameter to the processing can thereby advantageously be compensated for.
Ein einer solchen Vorhersage zugrunde liegendes Vorhersagemodell kann dabei auf vorherigen gemessenen Messreihen oder auch auf simulierten Messreihen basieren, welche das Detektorverhalten bzw. die elektronische Messeigenschaft und deren Auswirkungen auf das Detektorverhalten in Abhängigkeit eines oder mehrere Parameter widerspiegeln.A prediction model on which such a prediction is based can be based on previous measured measurement series or also on simulated measurement series which determine the detector behavior or reflect the electronic measurement properties and their effects on the detector behavior as a function of one or more parameters.
Gemäß einer Ausbildungsvariante der erfindungsgemäßen Röntgendetektorvorrichtung kann die Konvertereinheit auf einer der Auswerteeinheit zugewandten ersten Kontaktoberfläche eine Mehrzahl an Sensorpixelelektroden in einem matrixartigen, ersten Raster aufweisen. Außerdem kann die Vielzahl an Auswertepixelelementen der Auswerteeinheit in einem matrixartigen, zweiten Raster angeordnet sein, wobei die Anzahl der Vielzahl an Auswertepixelelementen im zweiten Raster und die Anzahl der Mehrzahl an Sensorpixelelektroden im ersten Raster gleich ist.According to a variant embodiment of the X-ray detector device according to the invention, the converter unit can have a plurality of sensor pixel electrodes in a matrix-like, first grid on a first contact surface facing the evaluation unit. In addition, the plurality of evaluation pixel elements of the evaluation unit can be arranged in a matrix-like, second grid, the number of the plurality of evaluation pixel elements in the second grid and the number of the plurality of sensor pixel electrodes in the first grid being the same.
Insbesondere kann einer Sensorpixelelektrode im ersten matrixartigen Raster ein Auswertepixelelement im zweiten Raster eins-zu-eins zugeordnet sein, d.h. jeder Sensorpixelelektrode ist jeweils ein Auswertepixelelement zugeordnet. Die zweite Gruppe an Auswertepixelelemente ist dementsprechend vom matrixartigen, zweiten Raster umfasst und Teil des zweiten matrixartigen Rasters. Erfindungsgemäß sind die Auswertepixelelement der zweiten Gruppe jedoch gezielt nicht mit den ihnen zugeordneten Sensorpixelelektroden elektrisch leitend gekoppelt. Bei der Herstellung einer Röntgendetektorvorrichtung des Stands der Technik wäre dagegen das Ziel, eine möglichst 100%ige Kopplung zu erreichen und ungekoppelte Pixelelemente möglichst zu vermeiden.In particular, an evaluation pixel element in the second raster can be assigned one-to-one to a sensor pixel electrode in the first matrix-like grid, i.e. each sensor pixel electrode is assigned an evaluation pixel element. The second group of evaluation pixel elements is accordingly comprised by the matrix-like, second grid and part of the second matrix-like grid. According to the invention, however, the evaluation pixel elements of the second group are specifically not electrically conductively coupled to the sensor pixel electrodes assigned to them. In the manufacture of an X-ray detector device of the prior art, on the other hand, the goal would be to achieve 100% coupling and to avoid uncoupled pixel elements as far as possible.
Vorteilhaft kann auf die bereits bestehenden Herstellungsprozesse für die Auswerteeinheit zurückgegriffen werden, ohne zusätzliche Elemente bzw. Auswertepixelelemente für die Ermittlung der elektronischen Messeigenschaft vorzusehen.The already existing manufacturing processes for the evaluation unit can advantageously be used without providing additional elements or evaluation pixel elements for determining the electronic measurement property.
Unabhängig von dieser Ausführungsvariante kann die zweite Gruppe an Auswertepixelelementen vorzugsweise, sofern diese mehrere Auswertepixelelemente umfasst, gleichmäßig über die flächige, räumliche Anordnung der Vielzahl an Auswertepixelelementen verteilt angeordnet sein. Dadurch kann eine ortsaufgelöste Ermittlung der elektronischen Messeigenschaft innerhalb der Ausdehnung der Auswerteeinheit erreicht werden, so dass, sofern benötigt, ein über die Ausdehnung der Anordnung der Vielzahl an Auswertepixelelementen ortsaufgelöster Korrekturparameter bestimmt werden kann. Beispielsweise kann einem Auswertepixelelement der zweiten Gruppe an Auswertepixelelementen jeweils eine Mehrzahl an Auswertepixelelementen der ersten Gruppe zugeordnet werden, welche einem räumlichen Bereich zugeordnet werden können. Beispielsweise kann einem Auswertepixelelement der zweiten Gruppe an Auswertepixelelementen jeweils eine bestimmte Anzahl an Auswertepixelelementen zugeordnet werden, welche in räumlicher Nähe zu dem Auswertepixelelement der ersten Gruppe angeordnet sind.Independently of this embodiment variant, the second group of evaluation pixel elements can preferably be arranged distributed evenly over the flat, spatial arrangement of the plurality of evaluation pixel elements, provided that it comprises several evaluation pixel elements. As a result, a spatially resolved determination of the electronic measurement property within the extent of the evaluation unit can be achieved so that, if required, a spatially resolved correction parameter can be determined over the extent of the arrangement of the plurality of evaluation pixel elements. For example, an evaluation pixel element of the second group of evaluation pixel elements can be assigned a plurality of evaluation pixel elements of the first group, which can be assigned to a spatial area. For example, an evaluation pixel element of the second group of evaluation pixel elements can be assigned a specific number of evaluation pixel elements which are arranged in spatial proximity to the evaluation pixel element of the first group.
Gemäß einer weiteren Ausbildungsvariante der erfindungsgemäßen Röntgendetektorvorrichtung können die Auswertepixelelemente der ersten Gruppe und die Auswertepixelelemente der zweiten Gruppe gleichartig ausgebildet sind.According to a further design variant of the X-ray detector device according to the invention, the evaluation pixel elements of the first group and the evaluation pixel elements of the second group can be designed in the same way.
Insbesondere können die Auswertepixelelemente der zweiten Gruppe die gleichen elektronischen Schaltelemente aufweisen wie die Auswertepixelelemente der ersten Gruppe. Insbesondere können diese außerdem gleichartig implementiert sein. Durch eine gleichartige Ausbildung der Auswertepixelelemente der ersten und der zweiten Gruppe lässt sich eine Übertragung der elektronischen Messeigenschaft und eines darauf basierenden Korrekturparameter besonders vorteilhaft ermöglichen. Vorteilhaft ist eine besonders hohe Qualität eines auf den verarbeiteten Signalen basierenden Bilddatensatzes möglich. Außerdem stellt dies eine besonders effiziente Herstellungsmöglichkeit dar, da weder im Design der Auswerteeinheit noch in der Herstellung der Auswerteeinheit zwischen der ersten und der zweiten Gruppe an Auswertepixelelementen unterschieden werden muss.In particular, the evaluation pixel elements of the second group can have the same electronic switching elements as the evaluation pixel elements of the first group. In particular, these can also be implemented in the same way. A similar design of the evaluation pixel elements of the first and the second group enables the electronic measurement property and a correction parameter based thereon to be transmitted in a particularly advantageous manner. A particularly high quality of an image data set based on the processed signals is advantageously possible. In addition, this represents a particularly efficient manufacturing option, since neither in the design of the evaluation unit nor in the manufacture of the evaluation unit need to be differentiated between the first and the second group of evaluation pixel elements.
Die Erfindung betrifft außerdem ein medizinisches Bildgebungsgerät umfassend eine erfindungsgemäße Röntgendetektorvorrichtung. Das medizinische Bildgebungsgerät kann beispielsweise ein CT-Gerät, ein C-Bogenröntgengerät oder ein Angiographie-Röntgengerät umfassen. Es sind daneben jedoch auch andere medizinische Bildgebungsgeräte denkbar, welche ausgebildet sind einen zweidimensionalen oder auch dreidimensionalen Bilddatensatz eines Objekts oder Patienten basierend auf Röntgenstrahlung zu erzeugen. Das medizinischen Bildgebungsgerät ist ausgebildet Bilddatensätze eines Untersuchungsobjekts, beispielswiese eines Menschen oder eines Tieres, zu erzeugen.The invention also relates to a medical imaging device comprising an X-ray detector device according to the invention. The medical imaging device can include, for example, a CT device, a C-arm x-ray device or an angiography x-ray device. In addition, however, other medical imaging devices are also conceivable which are designed to generate a two-dimensional or also three-dimensional image data set of an object or patient based on X-rays. The medical imaging device is designed to generate image data sets of an examination subject, for example a person or an animal.
Das medizinische Bildgebungsgerät umfasst insbesondere eine der Röntgendetektorvorrichtung zugeordnete Röntgenquelle. Üblicherweise umfasst das medizinische Bildgebungsgerät zumindest eine erfindungsgemäße Röntgendetektorvorrichtung und in Gegenüberstellung zu der Konvertereinheit der Röntgendetektorvorrichtung zumindest eine Röntgenquelle, beispielsweise eine Röntgenröhre, welche ausgebildet ist, die Konvertereinheit zu belichten. Für die Aufnahme eines Röntgenbilddatensatzes kann dann insbesondere zwischen die Röntgenquelle und die Röntgendetektorvorrichtung das abzubildende Objekt platziert und mittels der Röntgenquelle durchstrahlt werden.The medical imaging device includes, in particular, an X-ray source assigned to the X-ray detector device. The medical imaging device usually comprises at least one x-ray detector device according to the invention and, in comparison to the converter unit of the x-ray detector device, at least one x-ray source, for example an x-ray tube, which is designed to expose the converter unit. In order to record an x-ray image data set, the object to be imaged can then be placed in particular between the x-ray source and the x-ray detector device and irradiated by means of the x-ray source.
Das Medizinische Bildgebungsgerät kann außerdem eine Erzeugungseinheit umfassen, welche ausgebildet ist, basierend auf den verarbeiten elektrischen Signalen und insbesondere auf den korrigierten, verarbeiten elektrischen Signalen ein Bilddatensatz zu erzeugen. Die Erzeugungseinheit kann ausgebildet sein die verarbeiten elektrischen Signale von der Röntgendetektorvorrichtung auszulesen. Die Erzeugungseinheit kann ausgebildet sein, einen von der Ermittlungseinheit bereitgestellten, beispielsweise zeitaufgelösten, Korrekturparameter auszulesen und auf die verarbeiteten Signale für die Bereitstellung von korrigierten verarbeiteten elektrischen Signalen anzuwenden.The medical imaging device can also comprise a generating unit which is designed to generate an image data set based on the processed electrical signals and in particular on the corrected, processed electrical signals. The generating unit can be designed to read out the processed electrical signals from the X-ray detector device. The generating unit can be designed to read out a correction parameter provided by the determination unit, for example time-resolved, and to apply it to the processed signals for the provision of corrected processed electrical signals.
Die Erzeugungseinheit kann in Form eines Computers, eines Mikrocontrollers oder eines integrierten Schaltkreises umgesetzt sein. Die Erzeugungseinheit kann Hardware-Elemente oder Software-Elemente aufweisen, beispielsweise einen Mikroprozessor oder ein sogenanntes FPGA (englisches Akronym für „Field Programmable Gate Array“). Die Erzeugungseinheit kann auch als Verbund an Computern umgesetzt sein.The generating unit can be implemented in the form of a computer, a microcontroller or an integrated circuit. The generating unit can have hardware elements or software elements, for example a microprocessor or a so-called FPGA (English acronym for “Field Programmable Gate Array”). The generation unit can also be implemented as a network of computers.
Insbesondere kann das medizinische Bildgebungsgerät als Computertomographie-Gerät ausgebildet sein, wobei die Röntgenquelle in Gegenüberstellung zur Konvertereinheit der Röntgendetektorvorrichtung und um eine gemeinsame Achse rotierbar angeordnet ist.In particular, the medical imaging device can be designed as a computed tomography device, the X-ray source being arranged opposite the converter unit of the X-ray detector device and being rotatable about a common axis.
Die Vorteile der Röntgendetektorvorrichtung und seiner Ausbildungsvarianten können dabei direkt ebenso auf das medizinische Bildgebungsgerät übertragen werden.The advantages of the X-ray detector device and its design variants can also be transferred directly to the medical imaging device.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betrieb einer Röntgendetektorvorrichtung. Die Röntgendetektorvorrichtung weist dabei eine Konvertereinheit auf, ausgebildet eintreffende Röntgenstrahlung in elektrische Signale umzuwandein. Die Röntgendetektorvorrichtung weist dabei außerdem eine Auswerteeinheit mit einer Vielzahl an Auswertepixelelementen, jeweils aufweisend eine pixelweise Auswerteelektronik, ausgebildet in die Auswerteelektronik eingespeiste elektrische Signale zu verarbeiten. Dabei ist die Vielzahl an Auswertepixelelementen in eine erste Gruppe und in eine zweite Gruppe an Auswertepixelelementen unterteilbar, wobei lediglich die erste Gruppe an Auswertepixelelementen eine signaltechnische Kopplung mit der Konvertereinheit zur Einspeisung der in der Konvertereinheit erzeugten elektrischen Signale in die pixelweise Auswertelektronik aufweist. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die Schritte
- - Verarbeiten von von der Konvertereinheit in die jeweilige pixelweise Auswerteelektronik eingespeister elektrischer Signale mittels der ersten Gruppe an Auswertepixelelementen,
- - Ermitteln einer elektronischen Messeigenschaft zumindest einer der pixelweisen Auswerteelektroniken der Auswertepixelelemente der zweiten Gruppe an Auswertepixelelementen mittels einer Ermittlungseinheit, und
- - Bestimmen eines Korrekturparameters für die Bereitstellung von korrigierten, verarbeiten elektrischen Signale basierend auf der ermittelten elektronischen Messeigenschaft mittels der Ermittlungseinheit.
- Processing of electrical signals fed from the converter unit into the respective pixel-by-pixel evaluation electronics by means of the first group of evaluation pixel elements,
- Determining an electronic measurement property of at least one of the pixel-by-pixel evaluation electronics of the evaluation pixel elements of the second group of evaluation pixel elements by means of a determination unit, and
- - Determination of a correction parameter for the provision of corrected, processed electrical signals based on the determined electronic measurement property by means of the determination unit.
Insbesondere können korrigierten, verarbeiten elektrischen Signale bereitgestellt werden, wenn der Korrekturparameter auf die verarbeiteten, elektrischen Signale oder auf die Verarbeitung der elektrischen Signale mittels der Auswerteelektroniken der Auswertepixelelemente der ersten Gruppe an Auswertepixelelementen angewendet wird.In particular, corrected, processed electrical signals can be provided if the correction parameter is applied to the processed, electrical signals or to the processing of the electrical signals by means of the evaluation electronics of the evaluation pixel elements of the first group of evaluation pixel elements.
Gemäß einer Ausgestaltungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die elektronische Messeigenschaft zeitlich wiederholt während des Verarbeitens von elektrischen Signalen in der ersten Gruppe ermittelt werden.According to an embodiment variant of the method according to the invention, the electronic measurement property can be determined repeatedly over time during the processing of electrical signals in the first group.
Vorteilhaft kann basierend auf einem wiederholt ermittelten elektronischen Messeigenschaft erneut ein Korrekturparameter bzw. ein angepasster Korrekturparameter bestimmt werden. Vorteilhaft kann eine veränderte elektronische Messeigenschaften insbesondere während der Verarbeitung von elektrischen Signalen berücksichtigt und ggf. ausgeglichen werden.A correction parameter or an adapted correction parameter can advantageously be determined again based on a repeatedly determined electronic measurement property. A changed electronic measurement properties can advantageously be taken into account and, if necessary, compensated for, particularly during the processing of electrical signals.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens kann für das Bereitstellen der korrigierten, verarbeiteten elektrischen Signale der Korrekturparameter auf die verarbeiteten, elektrischen Signale der ersten Gruppe angewendet werden.According to a further embodiment variant of the method according to the invention, the correction parameters can be applied to the processed electrical signals of the first group in order to provide the corrected, processed electrical signals.
Vorteilhaft können korrigierte, verarbeitete elektrische Signale bereitgestellt werden.Corrected, processed electrical signals can advantageously be provided.
Gemäß einer Ausgestaltungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens kann für das Bereitstellen der korrigierten, verarbeiteten elektrischen Signale der Korrekturparameter auf die Auswerteelektroniken der Vielzahl an Auswertepixelelementen angewendet werden, so dass eine korrigierte Verarbeitung der elektrischen Signale bereitgestellt wird.According to an embodiment variant of the method according to the invention, the correction parameters can be applied to the evaluation electronics of the plurality of evaluation pixel elements for providing the corrected, processed electrical signals, so that corrected processing of the electrical signals is provided.
Vorteilhaft kann durch eine angepasste Verarbeitung die Bereitstellung von korrigierten verarbeiteten, elektrischen Signalen ermöglicht werden.Adapted processing can advantageously make it possible to provide corrected, processed electrical signals.
Gemäß einer Ausgestaltungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens kann basierend auf der ermittelten elektronischen Messeigenschaft ein über eine Zeitdauer zeitlich aufgelöster Korrekturparameter bestimmt werden und für eine Korrektur der verarbeiteten Signale der ersten Gruppe bereitgestellt werden.According to an embodiment variant of the method according to the invention, based on the determined electronic measurement property, a time-resolved over a period of time can be used Correction parameters are determined and provided for a correction of the processed signals of the first group.
Vorteilhaft erlaubt die Bereitstellung eines über eine Zeitdauer zeitlich aufgelöster Korrekturparameter auch eine nachträgliche Anpassung der verarbeiteten elektrischen Signale. The provision of a correction parameter resolved over a period of time advantageously also allows a subsequent adjustment of the processed electrical signals.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Röntgendetektorvorrichtung und seiner Ausbildungsvarianten können dabei direkt ebenso auf das Verfahren zum Betrieb eine erfindungsgemäßen Röntgendetektors und dessen Ausgestaltungsvarianten übertragen werden.The advantages of the x-ray detector device according to the invention and its design variants can also be transferred directly to the method for operating an x-ray detector according to the invention and its design variants.
Im Rahmen der Erfindung können außerdem Merkmale, welche in Bezug auf unterschiedliche Ausführungsformen der Erfindung und/oder unterschiedliche Anspruchskategorien (Verfahren, Verwendung, Vorrichtung, System, Anordnung usw.) beschrieben sind, zu weiteren Ausführungsformen der Erfindung kombiniert werden. Beispielsweise kann ein Anspruch, der eine Vorrichtung betrifft, auch mit Merkmalen, die im Zusammenhang mit einem Verfahren beschrieben oder beansprucht sind, weitergebildet werden und umgekehrt. Funktionale Merkmale eines Verfahrens können dabei durch entsprechend ausgebildete gegenständliche Komponenten ausgeführt werden. Neben den in dieser Anmeldung ausdrücklich beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung sind vielfältige weitere Ausführungsformen der Erfindung denkbar, zu denen der Fachmann gelangen kann, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen, der durch die Ansprüche vorgegeben ist.Within the scope of the invention, features which are described in relation to different embodiments of the invention and / or different claim categories (method, use, device, system, arrangement, etc.) can also be combined to form further embodiments of the invention. For example, a claim relating to a device can also be developed with features that are described or claimed in connection with a method, and vice versa. Functional features of a method can be implemented by correspondingly designed physical components. In addition to the embodiments of the invention expressly described in this application, various other embodiments of the invention are conceivable, which the person skilled in the art can arrive at without departing from the scope of the invention, which is specified by the claims.
Die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein“ bzw. „eine“ schließt nicht aus, dass das betroffene Merkmal auch mehrfach vorhanden sein kann. Die Verwendung des Ausdrucks „aufweisen“ schließt nicht aus, dass die mittels des Ausdrucks „aufweisen“ verknüpften Begriffe identisch sein können. Beispielsweise weist die medizinische Bildgebungsvorrichtung die medizinische Bildgebungsvorrichtung auf. Die Verwendung des Ausdrucks „Einheit“ schließt nicht aus, dass der Gegenstand, auf den sich der Ausdruck „Einheit“ bezieht, mehrere Komponenten aufweisen kann, die räumlich voneinander separiert sind.The use of the indefinite article “a” or “an” does not exclude the possibility that the affected characteristic can also be present more than once. The use of the term “have” does not preclude the fact that the terms linked by the term “have” can be identical. For example, the medical imaging device has the medical imaging device. The use of the term “unit” does not exclude the possibility that the object to which the term “unit” refers may have several components that are spatially separated from one another.
Der Ausdruck „basierend auf“ kann im Kontext der vorliegenden Anmeldung insbesondere im Sinne des Ausdrucks „unter Verwendung von“ verstanden werden. Insbesondere schließt eine Formulierung, der zufolge ein erstes Merkmal basierend auf einem zweiten Merkmal erzeugt (alternativ: ermittelt, bestimmt etc.) wird, nicht aus, dass das erste Merkmal basierend auf einem dritten Merkmal erzeugt (alternativ: ermittelt, bestimmt etc.) werden kann.The expression “based on” can be understood in the context of the present application in particular in the sense of the expression “using”. In particular, a formulation according to which a first feature is generated based on a second feature (alternatively: ascertained, determined, etc.) does not exclude that the first feature is generated based on a third feature (alternatively: ascertained, ascertained, etc.) can.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von beispielhaften Ausführungsformen unter Hinweis auf die beigefügten Figuren erläutert. Die Darstellung in den Figuren ist schema-tisch, stark vereinfacht und nicht zwingend maßstabsgetreu. Es zeigen:
-
1 ein schematischer Querschnitt einer exemplarischen, erfindungsgemäßen Röntgendetektorvorrichtung in einer ersten Ausführungsform, -
2 eine schematische Aufsicht auf eine exemplarische Anordnung der Vielzahl an Auswertepixelelementen einer erfindungsgemäßen Röntgendetektorvorrichtung, -
3 ein schematischer Verfahrensablauf eines Verfahrens zum Betrieb einer Röntgendetektorvorrichtung, -
4 ein schematischer Verfahrensablauf eines Verfahrens zum Betrieb einer Röntgendetektorvorrichtung in einer weiteren Ausgestaltungsvariante, und -
5 ein Schema eines exemplarischen medizinischen Bildgebungsgeräts.
-
1 a schematic cross section of an exemplary X-ray detector device according to the invention in a first embodiment, -
2 a schematic plan view of an exemplary arrangement of the plurality of evaluation pixel elements of an X-ray detector device according to the invention, -
3 a schematic process sequence of a method for operating an X-ray detector device, -
4th a schematic process sequence of a method for operating an X-ray detector device in a further embodiment variant, and -
5 Figure 3 is a schematic of an exemplary medical imaging device.
Die Konvertereinheit
Alternativ zu der in
Die Auswertepixelelemente
Das heißt, lediglich die Auswertepixelelemente
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Röntgendetektorvorrichtung sind die Auswertepixelelemente
Die Konvertereinheit
Insbesondere kann einer Sensorpixelelektrode
Dabei müssen jedoch Positionen und Ausdehnungen der Sensorpixelelektroden
Im gezeigten Querschnitt umfasst die zweite Gruppe
Die Auswerteeinheit
Die erfindungsgemäße Röntgendetektorvorrichtung
Die Ermittlungseinheit
Die Ermittlungseinheit
Eine elektronische Messeigenschaft einer Auswerteelektronik kann insbesondere das Verhalten einer jeweiligen Auswerteeinheit hinsichtlich der Verarbeitung von elektrischen Signalen charakterisieren oder diese beeinflussen. Eine elektronische Messeigenschaft kann beispielsweise eine Messeigenschaft einer von der Auswerteelektronik umfassten A/D-WandlerSchaltung, einer Schaltung zur Signalverstärkung oder eines anderweitigen Schaltungselements der Auswerteelektroniken sein.An electronic measurement property of evaluation electronics can in particular characterize or influence the behavior of a respective evaluation unit with regard to the processing of electrical signals. An electronic measurement property can be, for example, a measurement property of an A / D converter circuit comprised by the evaluation electronics, a circuit for signal amplification or another circuit element of the evaluation electronics.
Gemäß einer Ausbildungsvariante der Röntgendetektorvorrichtung
- - ein elektronisches Rauschen der Auswerteelektronik,
- - eine Signalverstärkung der Auswerteelektronik,
- - ein Signaloffset der Auswerteelektronik.
- - an electronic noise from the evaluation electronics,
- - a signal amplification of the evaluation electronics,
- - a signal offset of the evaluation electronics.
Beispielsweise kann die elektronische Messeigenschaft ein elektronischer Rauschwert, ein Signalverstärkungswert (Gain) oder ein Offsetwert in der Auswerteelektronik eines Auswertepixelelements
Die elektronische Messeigenschaft kann direkt oder indirekt ansteuerbar oder zumindest beeinflussbar sein. Beispielsweise kann eine elektronische Messeigenschaft durch Anwenden von Einstellungsparametern auf eine Auswerteelektronik zumindest teilweise einstellbar oder anpassbar sein. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass durch Anwenden eines Einstellungsparameters auf die Auswerteelektroniken, eine eingestellte Spannung, ein eingestellter Strom oder ähnliches in der Auswerteelektronik angepasst wird, was sich wiederrum auf die elektronische Messeigenschaft auswirken kann.The electronic measurement property can be controlled or at least influenced directly or indirectly. For example, an electronic measurement property can be at least partially adjustable or adaptable by applying setting parameters to evaluation electronics. For example, it can be provided that by applying a setting parameter to the evaluation electronics, a set voltage, a set current or the like is adapted in the evaluation electronics, which in turn can affect the electronic measurement property.
Erfindungsgemäß wird eine elektronische Messeigenschaft zumindest einer der pixelweisen Auswerteelektroniken der Auswertepixelelemente
Das Ermitteln der zumindest einen elektronischen Messeigenschaft zumindest einer der pixelweisen Auswerteelektroniken der Auswertepixelelemente
Beispielweise kann ein Rauschwert eines Auswertepixelelements
Eine elektronische Messeigenschaft einer Auswerteelektronik der Auswerteeinheit
Die zu bestimmende elektronische Messeigenschaft kann beispielsweise abhängig von zumindest einem der folgenden Parameter sein:
- - Ein Zeitpunkt oder eine Dauer des Betriebs der Röntgendetektorvorrichtung
1 - - Eine Temperatur
- - Eine
Versorgungsspannung der Auswerteeinheit 7 .
- A point in time or a duration of the operation of the X-ray detector device
1 - - One temperature
- - A supply voltage for the evaluation unit
7th .
Insbesondere eine Veränderung dieser Parameter kann zu einer korrelierten Veränderung der elektronischen Messeigenschaft zumindest eines Teils der Auswertepixelelemente der Vielzahl an Auswertepixelelemente führen und damit zu einer bildwirksamen Beeinträchtigung der Bildqualität führen. Gleichermaßen erlaubt eine hervorgerufene korrelierte Veränderung besonders vorteilhaft eine Übertragung eines darauf basierend bestimmten Korrekturparameters von einem Auswertepixelelement
Erfindungsgemäß wird basierend auf der ermittelten elektronischen Messeigenschaft zumindest einer Auswerteelektronik der zweiten Gruppe
Gemäß einer Ausbildungsvariante der Röntgendetektorvorrichtung
Gemäß einer Ausbildungsvariante der Röntgendetektorvorrichtung
Die Ermittlungseinheit
Gemäß einer Ausbildungsvariante der Röntgendetektorvorrichtung
Die Bestimmung eines über eine Zeitdauer zeitlich aufgelöste Korrekturparameters, beispielsweise in Form einer zeitabhängigen Wertereihe, und eine Bereitstellung des zeitlich aufgelösten Korrekturparameters durch die Ermittlungseinheit
Gemäß einer Ausbildungsvariante der Röntgendetektorvorrichtung
Im Schritt des Verarbeitens
Im Schritt des Ermittelns
Das Ermitteln der zumindest einen elektronischen Messeigenschaft zumindest einer der pixelweisen Auswerteelektroniken der Auswertepixelelemente
Im Schritt des Bestimmens
Eine elektronische Messeigenschaft einer Auswerteelektronik der Auswerteeinheit
Der bestimmte Korrekturparameter kann insbesondere dazu dienen, eine zeitlich variierende elektronische Messeigenschaft der Auswerteelektroniken auszugleichen. Das heißt, der Korrekturparameter kann insbesondere Veränderungen einer elektronischen Messeigenschaft berücksichtigen und dazu dienen, die Auswirkungen einer veränderten elektronischen Messeigenschaft auf die verarbeiteten elektrischen Signale oder die Verarbeitung der elektrischen Signale zumindest abzumildern oder auszugleichen.The specific correction parameter can in particular serve to compensate for a time-varying electronic measurement property of the evaluation electronics. That is, the correction parameter can in particular take into account changes in an electronic measurement property and serve to at least mitigate or compensate for the effects of a changed electronic measurement property on the processed electrical signals or the processing of the electrical signals.
Der Korrekturparameter kann beispielsweise ein Multiplikationsfaktor oder ein Additionsfaktor sein, welcher auf die verarbeiteten elektrischen Signale angewendet wird, um korrigierte, verarbeitete elektrische Signale zu erzeugen. Der Korrekturparameter kann ein Parameter eines Anpassungsmodells, beispielsweise in einer mathematischen Funktion, für die Anpassung der verarbeiteten elektrischen Signale sein. Der Korrekturparameter kann ein Anpassungsparameter für einen Einstellungsparameter der Auswertelektroniken sein, welcher bei Anwenden die Einstellungen der Auswerteelektroniken anpasst.The correction parameter can be, for example, a multiplication factor or an addition factor which is applied to the processed electrical signals in order to generate corrected, processed electrical signals. The correction parameter can be a parameter of an adaptation model, for example in a mathematical function, for the adaptation of the processed electrical signals. The correction parameter can be an adaptation parameter for a setting parameter of the evaluation electronics which, when used, adapts the settings of the evaluation electronics.
Der Korrekturparameter wird dabei erfindungsgemäß basierend auf der ermittelten elektronische Messeigenschaft zumindest einer der pixelweisen Auswerteelektroniken der Auswertepixelelemente
In
Die wiederholte Ermittlung
Für den schritt des Bereitstellens
Alternativ oder zusätzlich dazu kann der Korrekturparameter auch auf die Auswerteelektroniken der Vielzahl an Auswertepixelelementen
Basierend auf den im Schritt des Bereitstellens
Die
Die Röntgendetektoreinheit
Die Recheneinheit
Im Falle eines Computertomographie-Geräts wird üblicherweise aus einer Vielzahl an Winkelrichtungen ein (Roh-) Röntgenbilddatensatz des Objekts mittels der Röntgendetektorvorrichtung
Vorteilhaft kann mittels der erfindungsgemäßen Röntgendetektorvorrichtung
Des Weiteren ist eine Eingabeeinrichtung
Claims (16)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102020202756.0A DE102020202756A1 (en) | 2020-03-04 | 2020-03-04 | X-ray detector device and method for operating an X-ray detector device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102020202756.0A DE102020202756A1 (en) | 2020-03-04 | 2020-03-04 | X-ray detector device and method for operating an X-ray detector device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102020202756A1 true DE102020202756A1 (en) | 2021-09-09 |
Family
ID=77388601
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE102020202756.0A Ceased DE102020202756A1 (en) | 2020-03-04 | 2020-03-04 | X-ray detector device and method for operating an X-ray detector device |
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| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102020202756A1 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020153491A1 (en) | 2001-04-23 | 2002-10-24 | Yasuhiro Sugawara | X-ray flat panel detector |
| US20120018627A1 (en) | 2010-07-21 | 2012-01-26 | Tredwell Timothy J | Digital radiographic imaging arrays with reduced noise |
-
2020
- 2020-03-04 DE DE102020202756.0A patent/DE102020202756A1/en not_active Ceased
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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