DE19631137C1 - Verfahren zur Korrektur von Bildfehlern, Röntgendiagnoseanlage zur Durchführung des Verfahrens und Festkörperdetektor zur Verwendung in einer Röntgendiagnoseanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Korrektur der sich im Rahmen einer Röntgendiagnosemessung aus dem Memory-Effekt einer strahlungsempfindlichen Struktur, insbesondere in Form eines Photodioden-Arrays eines die Strahlung empfangenden Festkörperdetektors ergebenden Bildfehler bei sich ändernder Betriebsart mit sich ändernden Strahlungsdosen, bei dem ein Korrekturbild ermittelt wird, das von dem mittels des Fest­ körperdetektors ermittelten Detektorbild subtrahiert wird, insbesondere bei einer Änderung von einer Betriebsart mit hoher Strahlungsdosis zu einer Betriebsart mit geringer Strahlungsdosis.

In der Röntgendiagnostik werden heutzutage in zunehmendem Maße Festkörperdetektoren eingesetzt, die die bisher weitläu­ fig verwendeten Film-/Folien-Systeme bzw. die Röntgenbildver­ stärker/ Fernseh-Kette-Systeme ablösen. Derartige Festkörper­ detektoren, wie sie bei einer in der WO 96/16510 beispiels­ weise beschriebenen Bildaufnahmevorrichtung verwendet werden, sind auf Basis eines Halbleiterelements aufgebaut, in welchem abhängig von der Art des Festkörperdetektors die entsprechen­ den strahlungssensitive Struktur ausgebildet ist. Ein Ausfüh­ rungsbeispiel eines derartigen Festkörperdetektors ist eine Photodiodenmatrix aus amorphen Silizium. Die Funktionsweise dieses Festkörperdetektors beruht darauf, daß bei Auftreffen einer Strahlung auf eine der im Halbleiter ausgebildeten Pho­ todioden Ladungsträger abhängig von der Art und Intensität der einfallenden Strahlung generiert werden. Da die Photodi­ oden in der Regel nur im sichtbaren Bereich empfindlich sind, ist häufig eine Szintillationsschicht, in der Regel eine Cäsiumjodid-Schicht zur Umwandlung der Röntgenquanten, für welche die Photodiode unempfindlich ist, in sichtbares Licht vorgelagert.

Die Verwendung von solchen Festkörperdetektoren hat gegenüber den bisher verwendeten Systemen eine Reihe von Vorteilen, beispielsweise die geringe Baugröße und das geringe Gewicht. Ferner sind keine Hochspannungselemente und -phasen nötig, auch ist der Leistungsbedarf geringer. Auch treten keine geo­ metrischen Verzerrungen bei günstigeren Grobkontrasteigen­ schaften auf.

Ein wesentliches Problem dieses Festkörperdetektoren stellt aber der sogenannte Memory-Effekt dar. Ursache für diesen Effekt sind im Halbleitermaterial ausgebildete "Traps" soge­ nannte Ladungsträgerfallen, die einen Teil der durch Belich­ tung erzeugten Ladungsträger einfangen und erst mit der Zeit durch entsprechende Energieaktivierung beispielsweise infolge thermischer Vorgänge wieder freigeben. Das bedeutet, daß die durch eine vorangegangene Belichtung erzeugten Ladungsträger nicht vollständig im darauffolgenden Auslesezyklus abgebaut werden, vielmehr verbleibt eine Anzahl an Ladungsträgern ein­ gefangen in den Traps zurück. Diese werden erst in späteren Auslesezyklen nach und nach abgebaut und addieren sich als sogenanntes "Restbild" jedesmal zum aktuellen Bildsignal. Dieser Vorgang tritt bei jedem neuen Bild in einer fortlau­ fenden Sequenz auf, so daß sich die Effekte überlagern.

Werden Bildsequenzen mit konstanter Strahlungsdosis und somit auch mit einer gleichbleibenden elektronischen Auslesever­ stärkung aufgenommen, ist der Memory-Effekt unkritisch, da das jeweilige Restbild nach ungefähr 160 msec. bereits auf etwa 3% abgeklungen ist, er liefert folglich nur einen ver­ nachlässigbaren Beitrag zu den nachfolgenden Bildern. Eine Korrektur des Effekts ist zur Erzielung einer ausreichenden Bildqualität hier nicht erforderlich. Wird dagegen eine Sequenz mit hoher Strahlungsdosis betrieben, was bedeutet, daß infolge der hohen Dosis eine Vielzahl an Ladungsträgern generiert werden und infolgedessen eine niedrige elektroni­ sche Ausleseverstärkung ausreichend ist, und unmittelbar danach auf eine niedrige Strahlungsdosis, die zur Erreichung eines ausreichenden Kontrastes eine hohe elektronische Ausle­ severstärkung bedingt, umgeschaltet, so ist ein deutlich langsames abklingendes Restbild zu beobachten, welches die Bildsequenz bei niedriger Dosis deutlich überlagert. In die­ sem Fall kann das abklingende Restbild, das von der hohen Aufnahmedosis herrührt, bis zu einigen Sekunden nach dem Umschaltmoment noch so groß sein, wie das durch die niedrige Strahlungsdosis erzeugte Nutzbild. Eine Korrektur ist hier unbedingt erforderlich, um die unmittelbar nach dem Umschal­ ten erhaltenen Bildsignale nutzen zu können. Eine derartige Betriebsart, nämlich die Änderung von einer hohen zu einer niedrigen Strahlungsdosis, ist in der Praxis sehr häufig, und wird beispielsweise angewandt, um bei niedriger Strahlungsdo­ sis zunächst unter Schonung des Patienten eine Patienten- oder Arbeitsgerätspositionierung vorzunehmen, beispielsweise um einen Katheder in ein Herzkranzgefäß einzuführen. Die Positionierung läßt sich im sogenannten "Durchleuchtungs- oder Fluorobetrieb" hinreichend feststellen. Nach erfolgter Positionierung wird der Aufnahmebetrieb bei hoher Strahlungs­ dosis gefahren, beispielsweise unter Zugabe eines Kontrast­ mittels. Anschließend wird beispielsweise zur Entfernung des Katheders oder zur Umpositionierung desselben wieder in den niedrig strahlenden Fluorobetrieb umgeschaltet.

Um die sich aus dem Memory-Effekt ergebenden Bildfehler kor­ rigieren zu können, ist beispielsweise in der europäischen Patentanmeldung EP 0 642 264 A1 ein Verfahren beschrieben, bei wel­ chem von dem Detektorbild, also von dem gelieferten Bildsi­ gnal, fortlaufend ein Korrekturbild subtrahiert wird. Dieses Korrekturbild wird entweder basierend auf einer Simulation der physikalischen Vorgänge, die für den Memory-Effekt und das Abklingen der Ladungsträger verantwortlich sind oder durch reine Berechnung ermittelt. Da das Abklingverhalten und damit das Restbild aber von einer Vielzahl von Faktoren, bei­ spielsweise der Dosis, der Zeitdauer und dem Zeitpunkt der vorangegangenen Röntgenschüsse und natürlich auch von der Art des verwendeten Festkörperdetektors abhängig sind, ist eine Korrektur insbesondere in dem Extrembereich bei der Umschal­ tung der Betriebsart mit dem in der europäischen Patentanmel­ dung EP 0 642 264 A1 genannten Verfahren nur schwer möglich.

Der Erfindung liegt somit das Problem zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, welches eine Korrektur der Memory-Effekt-bedingten Bildfehler im Bereich des Änderns der Strahlungsdosis ermöglicht.

Zur Lösung dieses Problems ist bei einem Verfahren der ein­ gangs genannten Art vorgesehen, daß zur Ermittlung des Kor­ rekturbilds zunächst zumindest ein im wesentlichen unmittel­ bar vor oder nach der Änderung der Betriebsart und damit der Strahlungsdosis vom Festkörperdetektor geliefertes Bildsignal aufgenommen wird, das anschließend mit wenigstens einer im wesentlichen synchron zur Aufnahme zumindest des unmittelbar vor der Änderung gelieferten Bildsignals gemessenen, dem zeitlichen Abklingverhalten der dem Bildsignal entsprechenden elektrischen Ladung in der strahlungsempfindlichen Struktur des Festkörperdetektors im wesentlichen entsprechenden Abklingkurve gewichtet wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird also ein Korrektur­ bild dadurch erzeugt, daß ein bestimmtes, zeitlich im Umschaltbereich geliefertes Bildsignal, das einem entspre­ chenden Ladungsträgerzustand des Festkörperdetektors ent­ spricht, aufgenommen wird und mit einer parallel dazu ermit­ telten, dem Ladungsträgerzustand wie er im Festkörperdetektor unmittelbar vor der Änderung vorliegt, entsprechenden Abklingkurve gewichtet wird. Die Abklingkurve stellt also ein Maß für die bei hoher Strahlungsdosis generierten Ladungs­ träger und ihr Abklingverhalten dar, welches sich für die nachfolgende Bildsequenz, die bei niedriger Strahlungsdosis aufgenommen wird, fortsetzt und die aufgenommenen Bildsignale dieser Sequenz überlagert. Die Korrektur erfolgt also direkt anhand einer gemessenen, dem tatsächlichen Ladungsträgerzu­ stand unmittelbar vor der Änderung entsprechenden Abkling­ kurve, welche über einen bestimmten Zeitraum aufgenommen wird.

Erfindungsgemäß wird als das vor der Änderung aufgenommene Bildsignal ein bei Belichtung mit Röntgenstrahlung erzeugtes Bildsignal verwendet, als das nach der Änderung aufgenommene Bildsignal wird demgegenüber ein ohne Belichtung mit Röntgen­ strahlung erzeugtes Bildsignal, also ein Dunkelbild, verwen­ det. Folglich sind zwei erfindungsgemäße Verfahrensmodi zu unterscheiden, nämlich einmal der, daß das Korrekturbild basierend auf wenigstens einem unmittelbar vor Änderung gelieferten Bildsignal, welches anschließend mit der ihm zugehörigen Abklingkurve gewichtet wird, erzeugt wird. Alter­ nativ dazu kann das Korrekturbild auch basierend auf einem nach Änderung der Strahlungsdosis aufgenommenem Bildsignal, welches mit der dem Hochdosisladungszustand vor Änderung ent­ sprechenden Abklingkurve gewichtet wird, erzeugt werden, wobei in diesem Fall das spätere Bildsignal als Dunkelsignal aufgenommen werden muß, so daß dieses Bildsignal quasi den momentanen Dunkel-Ladungsträgerzustand wiedergibt, also letztlich die infolge des Memory-Effekts gebundenen und zeit­ lich verzögert erst abfließenden Ladungen. Je nachdem, wel­ ches dieser verschiedenen Bildsignale verwendet wird, erhält man vorteilhaft ein Korrekturbild, welches von dem bei nied­ riger Strahlungsdosis erhaltenen Detektorbild im Rahmen der Korrektur subtrahiert wird, so daß sich bei jedem der Verfah­ rensmodi der Memory-Effekt bedingte Bildfehler korrigieren läßt.

Im Rahmen der Erfindung kann ferner vorgesehen sein, daß die Abklingkurve im Rahmen einer Referenzmessung ermittelt wird. Das heißt, daß gemäß dem vorliegenden Verfahren keine Simula­ tion oder Berechnung der Korrektur zugrundeliegt, sondern es sich um eine auf einer realen Messung basierende Korrektur handelt. Diese Referenzmessung kann erfindungsgemäß derge­ stalt sein, daß ein Referenzmeßbereich, der eine der strah­ lungsempfindlichen Struktur des Festkörperdetektors ver­ gleichbare strahlungsempfindliche Struktur aufweist, insbe­ sondere mit Licht einer sichtbares Licht emittierenden Licht­ quelle bestrahlt wird, wobei dessen dem jeweiligen momentanen Ladungszustand entsprechende Ausgangssignal zur Ermittlung der Abklingkurve gemessen wird. Vorteilhaft wird also ein Referenzmeßbereich verwendet, der dem bildsensitiven Bereich des Festkörperdetektors in seinen physikalischen bzw. meß­ technischen Parametern ähnlich ist. Parallel zur Bestrahlung des Festkörperdetektors wird also mit besonderem Vorteil auch der Referenzmeßbereich bestrahlt, so daß synchron Ladungs­ träger in diesem generiert werden und ein entsprechender Ladungszustand erzeugt wird. Da auch der Referenzmeßbereich ein entsprechendes ladungszustandsbedingtes Ausgangssignal liefert, kann einfachst anhand des Ausgangssignals die Abklingkurve dieses Ladungszustands, welcher dem im Fest­ körperdetektor vorhandenen vergleichbar ist, aufgenommen und anhand dessen die Abklingkurve ermittelt. Als besonders zweckmäßig hat es sich hierbei erwiesen, wenn als Referenz­ meßbereich ein Teil der strahlungsempfindlichen Struktur des Festkörperdetektors selbst verwendet wird, das heißt, der Referenzbereich ist direkt am Festkörperdetektor selbst aus­ gebildet. Alternativ dazu kann natürlich der Referenzmeßbe­ reich eine externe strahlungsempfindliche Struktur sein.

Damit der in der der strahlungsempfindlichen Struktur des Referenzmeßbereichs erzeugte Ladungszustand dem tatsächli­ chen, im Festkörperdetektor vorhandenen Ladungszustand weit­ gehend entspricht, kann auf Basis der Erfindung ferner vorge­ sehen sein, daß die Lichtquelle synchron mit einem die Rönt­ genstrahlung erzeugenden Generator getriggert wird, womit es sich erreichen läßt, daß betreffend die Generation der Ladungsträger gleiche Zeitparameter einstellbar sind. Denn infolge der Triggerung der den Referenzmeßbereich bestrah­ lenden Lichtquelle anhand des Generatorsignals wird die Lichtquelle in dem Moment aktiv, wenn auch der Generator aktiviert wird, was bedeutet, daß zeitparallel sowohl Licht­ quanten als auch Röntgenquanten auf den jeweiligen strah­ lungssensitiven Bereich appliziert werden und folglich zeit­ parallel jeweils Ladungsträger generiert werden.

Da, wie bereits eingangs beschrieben, die Intensität des emittierten Lichts sich auf die Anzahl der generierten Ladungsträger auswirkt, und da bei unterschiedlichen Inten­ sitäten infolge des dadurch verschiedenen Generationsver­ haltens unterschiedliche Abklingverhalten möglich sind, kann im Rahmen der Erfindung ferner vorgesehen sein, daß die Intensität des von der Lichtquelle emittierten Lichts im wesentlichen proportional zu der Dosis der Röntgenstrahlung ist. Vorteilhaft ist also die Lichtquellenintensität mit der Röntgenstrahlungsintensität gekoppelt, so daß gewährleistet ist, daß beide Bereiche mit vergleichbaren, definierten Intensitäten bestrahlt werden und folglich ein vergleichbares Generationsverhalten realisierbar ist. Mit besonderem Vorteil wird also durch die röntgenimpulssynchrone und die dosis­ proportionale Lichtquellensteuerung erreicht, daß die Photo­ dioden des Referenzmeßbereichs mit den gleichen Zeitpara­ metern und Intensitätsverhältnissen wie die Photodioden der strahlungsempfindlichen Struktur des Festkörpers belichtet werden. Als Folge hieraus ergibt sich ein Ausgangssignal des Referenzbereichs, welches dem Abklingverhalten im Bildbereich des Festkörperdetektors entspricht.

Bei Verwendung nur eines einzigen Meßbereichs erhält man auch nur eine Abklingkurve. Dies setzt voraus, daß das Abkling­ verhalten der Photodioden in allen Strahlungsdosisbereichen gleich ist. Ist dies jedoch nicht der Fall, das heißt, stellt sich bereichsmäßig beispielsweise bei einer niedrigeren applizierten Röntgenstrahlungsdosis ein anderes Abkling­ verhalten als bei einer höheren applizierten Dosis ein und weichen folglich die Abklingkurven dieser Bildstellen mit unterschiedlicher Aufnahmedosis stark voneinander ab, müßten mehrere Referenzmeßbereiche vorgesehen sein, das heißt, es müßte also jeweils einer derartigen Bildstelle ein eigener Referenzmeßbereich zugeordnet sein. Um dem gerecht zu werden, kann basierend auf der Erfindung ferner vorgesehen sein, daß bei lokal unterschiedlichem zeitlichen Abklingverhalten bei lokal verschiedener Strahlungsdosis in der strahlungsempfind­ lichen Struktur des Festkörperdetektors mehrere Abkling­ kurven, gegebenenfalls unter Verwendung mehrerer Referenz­ meßbereiche mit entsprechenden Lichtquellen ermittelt werden, die im Rahmen der Gewichtung den entsprechenden lokalen Bereichen, die anhand der Grauwerte des aufgenommenen Bild­ signals definierbar sind, zugeordnet werden. Der zur Inten­ sitätsteuerung der jeweiligen Lichtquelle, von denen jeweils eine einem der Referenzmeßbereiche zugeordnet ist, verwendete Proportionalitätsfaktor kann erfindungsgemäß in Abhängigkeit des lokalen Abklingverhaltens des jeweiligen Bereichs der strahlungsempfindlichen Struktur, welchem die jeweilige Abklingkurve zuzuordnen ist, gewählt werden. Das heißt, auch hier wird dosisproportional gesteuert, jedoch mit unter­ schiedlichen Proportionalitätsfaktoren, bedingt durch die Beziehung zwischen der Röntgenstrahlungsdosis und der Licht­ quellenintensität. Man erhält somit vorteilhaft für verschie­ dene Strahlungsdosen (und damit Helligkeiten) während der Bildaufnahmesequenz die zugehörigen Abklingkurven, wobei anschließend abhängig von ihrem Grauwert die Pixel des Bildsignals individuell mit der dazugehörigen Abklingkurve gewichtet werden.

Neben dem erfindungsgemäßen Verfahren betrifft die Erfindung ferner eine Röntgendiagnoseanlage zur Durchführung des Ver­ fahrens, umfassend einen Festkörperdetektor mit einer strah­ lungsempfindlichen Struktur, der mit einer von einer gene­ ratorbetriebenen Strahlungsquelle emittierten Strahlung bestrahlt wird, einen mit diesem kommunizierenden Bildspei­ cher zum Speichern von dem mittels des Festkörperdetektors ermittelten Detektorbilds entsprechenden Bildsignalen, und eine Korrektureinrichtung zur Korrektur des sich aus dem Memory-Effekt der strahlungsempfindlichen Struktur des Fest­ körperdetektors ergebenden Bildfehlers durch Subtraktion eines ermittelten Korrekturbilds von dem Detektorbild. Diese Röntgendiagnoseanlage zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, daß wenigstens ein von wenigstens einer Lichtquelle bestrahlbarer Referenzmeßbereich vorgesehen ist, der eine der strahlungsempfindlichen Struktur des Festkörperdetektors ver­ gleichbare strahlungsempfindliche Struktur aufweist, und der ein seinem jeweiligen Ladungszustand entsprechendes Ausgangs­ signal liefert, welches zur Ermittlung einer dem zeitlichen Abklingverhalten der einem im wesentlichen synchron ermit­ telten Bildsignal entsprechenden elektrischen Ladung in der strahlungsempfindlichen Struktur des Festkörperdetektors im wesentlichen entsprechenden Abklingkurve dient.

Erfindungsgemäß kann der Referenzmeßbereich, wie bereits beschrieben, ein Teil der strahlungsempfindlichen Struktur selbst sein. Da die Ladungsträger im Referenzmeßbereich, der hier in den Detektor integriert ist, allein durch das von der Lichtquelle emittierte Licht generiert werden sollen, nicht jedoch von der gegebenenfalls auftreffenden Röntgenstrahlung bzw. indirekt durch die von einer etwa zwischengeschalteten Szintillationsschicht erzeugte Strahlung, kann auf Basis der Erfindung ferner vorgesehen sein, daß der Referenzmeßbereich für die von der Röntgenstrahlungsquelle emittierte Strahlung unempfindlich ist, um auf diese Weise zu gewährleisten, daß eine definierte, allein von der Lichtquelle gesteuerte Ladungsträgergeneration realisierbar ist. Um dies zu errei­ chen, kann erfindungsgemäß zwischen dem Referenzmeßbereich und die Röntgenstrahlungsquelle eine die Röntgenstrahlung absorbierende Schicht, insbesondere eine Bleischicht gebracht werden, wobei diese vorzugsweise direkt auf dem Festkörper­ detektor angeordnet ist. Der Referenzmeßbereich wird also mittels der Bleischicht umfänglich abgeschirmt.

Alternativ dazu, oder natürlich auch zusätzlich, kann vor­ gesehen sein, daß der Festkörperdetektor lediglich im rönt­ genstrahlensensitiven Bereich eine die auftreffende Röntgen­ strahlung in für die strahlungsempfindliche Struktur absor­ bierbare Strahlung wandelnde Szintillationsschicht aufweist, diese ist also im Referenzmeßbereich entfernt worden oder gar nicht erst aufgebracht. Auch in diesem Fall trifft auf den Referenzmeßbereich lediglich die von der Lichtquelle emit­ tierte Strahlung, eine röntgenstrahlenseitige Fremdstrahlung wird vorteilhaft ausgeblendet.

Um Strahlungsstreueffekte zu vermeiden, kann auf Basis der Erfindung ferner vorgesehen seien, daß der Referenzmeßbereich gegenüber dem übrigen Bereich des Festkörperdetektors abge­ schirmt ist, insbesondere die Bereichsgrenze für Licht- und/oder Röntgenstrahlung undurchlässig ist. Hierdurch wird vorteilhaft einerseits vermieden, daß beispielsweise von der Szintillationsschicht emittierte Strahlung gestreut wird und auf den Referenzmeßbereich trifft, andererseits wird vermie­ den, daß von der Lichtquelle emittierte Strahlung auf den Bildbereich des Festkörperdetektors trifft und auf diese Weise das Bildsignal verfälscht.

Neben der Ausführungsform, gemäß welcher der Referenzmeßbe­ reich integriert ist, kann erfindungsgemäß der Referenzbe­ reich eine zum Festkörperdetektor externe strahlungsempfind­ liche Struktur sein. Diese Alternative, die also die kom­ plette Herauslösung des Meßbereichs aus dem Detektor-Array beinhaltet, ist dahingehend von Vorteil, als der Referenz­ bereich räumlich getrennt vom Detektor-Array angeordnet werden kann, also außerhalb des Röntgenstrahlenbereichs und lichtdicht gekapselt an beliebiger Stelle des gesamten Systems. Vorteilhaft ist ferner, daß auf die Manipulation des Bildaufnahme-Arrays wie beispielsweise die Bleiabdeckung, oder aber Licht- und Röntgenstrahlenabschirmungen verzichtet werden kann.

Erfindungsgemäß kann ferner vorgesehen sein, daß mehrere Referenzmeßbereiche, gegebenenfalls mit jeweils eigenen Lichtquellen ausgebildet oder vorgesehen sind, wobei diese - wie auch ein einzelner Referenzmeßbereich - bevorzugt am Rand oder in einer Ecke des Detektors angeordnet sein sollten, sofern die Referenzmeßbereiche integriert ausgebildet sind.

Ferner kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, daß die oder jede Lichtquelle mittels eines Schaltmittels reversibel zu- oder abschaltbar ist, das heißt, daß die Lichtquelle bei­ spielsweise beim Umschalten von hoher Strahlungsdosis auf niedrige Strahlungsdosis automatisch ausgeschaltet wird, folglich die Belichtung des Referenzmeßbereichs beendet wird und lediglich das abklingende Ausgangssignal, das den sich ändernden Ladungsträgerzustand im Referenzmeßbereich angibt, gemessen wird.

In Weiterbildung des Erfindungsgedankens kann vorgesehen sein, daß die oder jede Lichtquelle synchron zu dem Rönt­ genstrahlengenerator triggerbar ist, um die bereits beschrie­ bene Röntgenimpulssynchronizität zu realisieren. Um auch eine dosisproportionale Lichtquellensteuerung zu ermöglichen, kann auf Basis der Erfindung ferner vorgesehen sein, daß die Intensität der von der oder den Lichtquellen emittierten Strahlung, gegebenenfalls für jede Lichtquelle einzeln, proportional zu der applizierten Röntgenstrahlendosis einstellbar ist.

Die Erfindung betrifft ferner einen Festkörperdetektor zur Verwendung in einer Röntgendiagnoseanlage wie beschrieben, mit einer strahlungsempfindlichen Struktur, vorzugsweise in Form eines Photodioden-Arrays, und gegebenenfalls einer die­ ser Schicht vorgeschalteten Szintillationsschicht zum Wandeln der applizierten Röntgenstrahlung in eine von der strahlungs­ sensitiven Schicht absorbierbare Strahlung. Dieser Festkör­ perdetektor zeichnet sich durch wenigstens einen röntgen­ strahlen-unempfindlichen Referenzmeßbereich aus, welcher zur Erzeugung von elektrischen Ladungen von wenigstens einer Lichtquelle bestrahlbar ist, und der ein seinem jeweiligen Ladungszustand entsprechendes Ausgangssignal liefert, welches zur Ermittlung einer dem zeitlichen Abklingverhalten der einem im wesentlichen synchron ermittelten Bildsignal ent­ sprechenden, von einer Röntgenstrahlungsbelichtung resul­ tierenden elektrischen Ladung in der strahlungsempfindlichen Struktur des röntgenstrahlen-empfindlichen Bereichs des Fest­ körperdetektors im wesentlichen entsprechenden Abklingkurve dient.

Im Bereich des Referenzmeßbereichs, vorzugsweise direkt auf dem Festkörperdetektor, kann eine die Röntgenstrahlung absor­ bierende Schicht, insbesondere eine Bleischicht angeordnet sein, um diesen Bereich gegenüber Röntgenstrahlen unempfind­ lich zu machen. Alternativ hierzu kann der Festkörperdetektor lediglich im röntgenstrahlensensitiven Bereich eine die auf­ treffende Röntgenstrahlung in für die strahlungsempfindliche Struktur absorbierbare Strahlung wandelnde Szintillations­ schicht aufweisen. Daneben kann der Referenzmeßbereich erfin­ dungsgemäß gegenüber dem übrigen Bereich des Festkörperdetek­ tors abgeschirmt sein, insbesondere die Bereichsgrenze für Licht- und/oder Röntgenstrahlen undurchlässig sein.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem im folgenden beschriebenen Beispiel sowie anhand der Zeichnung. Diese zeigt ein schaltplanartiges Schema, das den erfindungsgemäßen Verfahrensablauf und in grober Struktur den Aufbau einer entsprechenden Röntgen­ diagnostikanlage bzw. des Festkörperdetektors wiedergibt.

Wie der Zeichnung zu entnehmen ist, wird mittels einer Rönt­ genstrahlungsquelle 1 mittels eines gesteuerten Röntgen­ generators 2 eine Röntgenstrahlung 3 generiert, welche nach Durchstrahlen eines zu durchleuchtenden Objekts auf einen Festkörperdetektor 4 trifft. Dieser Festkörperdetektor 4 zeigt einen Bereich mit einer strahlungssensitiven Struktur 5 beispielsweise in Form eines Photodioden-Arrays, welcher eine Szintillationsschicht 6 vorgeschaltet ist, mittels welcher die Röntgenstrahlung, gegenüber welcher die strahlungs­ empfindliche Struktur, beispielsweise die Photodioden, unempfindlich sind, in sichtbares, von der strahlungsempfind­ lichen Struktur 5 absorbierbare Strahlung umgewandelt wird. Abhängig von der Intensität der auftreffenden Röntgen­ strahlung 3 und folglich der Intensität der mittels der Szintillationsschicht 6 umgewandelten Lichtstrahlung werden in der strahlungsempfindlichen Struktur in den einzelnen photoempfindlichen Elementen Ladungsträger generiert, deren Anzahl intensitätsabhängig ist. Auf diese Weise wird inner­ halb der Struktur 5 ein Bild in Form der Ladungsträger­ verteilung erzeugt. Die in den jeweiligen Photodioden, also den einzelnen Bildpixeln gespeicherten Ladungen können zur Sichtbarmachung des Bildes ausgelesen werden, das heißt, der Festkörperdetektor liefert ein auslesbares Bildsignal 7.

Wie der Zeichnung ferner zu entnehmen ist, ist am Festkör­ perdetektor 4 ein zweiter Bereich ausgebildet, ein Referenz­ meßbereich 8. Dieser Referenzmeßbereich 8 besitzt ebenfalls eine strahlungsempfindliche Struktur 9, die, da integriert, die gleiche ist wie die strahlungsempfindliche Struktur 5 des bildsensitiven Bereichs des Festkörperdetektors 4. Auf der der Röntgenstrahlungsquelle zugewandten Seite des Referenz­ meßbereichs 8 ist eine Bleiabdeckung 10 angeordnet, um die Struktur 9 gegenüber der auftreffenden Röntgenstrahlung 3 abzuschirmen, so daß diese für Röntgenstrahlung unempfindlich ist. Dem Referenzmeßbereich 8 zugeordnet ist eine Lichtquelle 11, die Lichtquanten 12 in Richtung des Referenzmeßbereichs 8 emittiert. Diese Lichtquelle 11 ist, wie durch die Verbindung 13 dargestellt, mit dem Röntgengenerator 2 verbunden und folglich über diesen triggerbar, das heißt, ihr Betrieb ist über den Röntgengenerator schaltbar. Zusätzlich ist ein Schaltmittel 14 vorgesehen, dessen Funktion nachfolgend erläutert wird. Bestrahlt nun die Lichtquelle 11 den Refe­ renzmeßbereich 8, so werden auch hier Ladungsträger gene­ riert, wobei auch hier der Ladungszustand in Form eines Aus­ gangssignals 15 auslesbar ist. Die Lichtquelle 11 bestrahlt im gezeigten Beispiel den Referenzmeßbereich von der hinteren Seite des Festkörperdetektors 11, was möglich ist, da die Photodiodenmatrix auf einer Glasplatte angebracht ist.

Wird nun die Röntgendiagnostikanlage im Aufnahmebetrieb betrieben, das heißt, wird mit hoher Röntgenstrahlendosis gearbeitet, um ein exaktes Bild von der zu durchstrahlenden Struktur zu erhalten, ist das Schaltmittel 14 geschlossen, was dazu führt, daß die Lichtquelle 11 - über den Röntgen­ strahlengenerator zeitsynchron und Intensitätskonform gesteu­ ert - Lichtquanten emittiert. Dies hat zur Folge, daß ein Ausgangssignal 15 auslesbar ist. Parallel dazu ist, da auch eine Röntgenstrahlung 3 appliziert wird, auch ein Bildsignal auslesbar. Dieses Bildsignal wird unter Zwischenschaltung eines weiteren Schaltmittels 16 einem Bildspeicher 17 zuge­ führt, in welchem es abgespeichert wird. Das Schaltmittel 16 ist im Betriebsmodus mit hoher Strahlungsintensität geschlos­ sen, das heißt, das Bildsignal wird im Bildspeicher abgelegt. Wird nun eine Betriebsänderung durchgeführt, also in einen Durchleuchtungs- oder Fluoromodus umgeschalten, bei dem mit einer niedrigen Röntgenstrahlendosis gearbeitet wird, wird das Schaltmittel 14 geöffnet, was zur Folge hat, daß die Lichtquelle 11 ausgeschaltet wird. Das vom Referenzmeßbereich 8 gelieferte Ausgangssignal 15 klingt langsam ab, wie durch die Abklingkurve 18 angedeutet ist. Das abklingende Meßsignal wird als Abklingkurve aufgezeichnet, welche ein Maß für das Abklingverhalten der innerhalb der Struktur 5 des bildsen­ sitiven Bereichs des Festkörperdetektors 4 synchron erzeugten Ladungsträger ist. Da in der Struktur 5 ebenfalls von der hohen Röntgenstrahlungsdosis resultierende Ladungsträger gespeichert sind, die nach dem Auslesen des letzten Bildsi­ gnals 7 noch nicht abgebaut wurden, und erst langsam abklin­ gen, und die folglich ein nachfolgendes, bei niedriger Strah­ lungsdosis gemessenes Bild in nachteiliger Weise überlagern, da sie zu einer fehlerhaften, weil nicht der tatsächlich applizierten Röntgenstrahlung entsprechenden Ladungsträger­ verteilung führen, ist es erforderlich, das bei niedriger Strahlungsdosis gemessene Bildsignal 7 zu korrigieren. Zu diesem Zweck wird das im Bildspeicher 17 unmittelbar vor der Änderung des Betriebsmodus aufgenommene Bildsignal aus dem Bildspeicher ausgelesen und mit der Abklingkurve 18 gewich­ tet, wie durch das Symbol 19 dargestellt. Durch diese Gewich­ tung kann ein zeitkoordiniertes Korrekturbild ermittelt wer­ den, welches anschließend dem bei niedriger Strahlungsdosis ermittelten Bildsignal 7, das nunmehr infolge der Öffnung des Schaltmittels 16 nicht mit dem Bildspeicher zugeführt wird, sondern direkt in eine Korrektureinrichtung 20 gegeben wird, gegenübergestellt und vom Bildsignal 7 subtrahiert werden, um auf diese Weise ein korrigiertes Bild zu erhalten.

Alternativ zu der Verwendung des unmittelbar vor Betriebs­ modusänderung erhaltenen Bildsignals 7 als Basis für die Korrekturbildermittlung kann der Modus auch derart sein, daß nach einer Änderung zunächst das Schaltmittel 16 geschlossen bleibt, und ein Dunkelbildsignal in den Bildspeicher 17 abge­ legt wird, also ein Bildsignal ohne Applikation von Röntgen­ strahlung. Dieses Bildsignal entspricht dann dem Restladungs­ zustand in der strahlungssensitiven Struktur 5, also der tatsächlichen Ladungsträgerverteilung, wie sie noch von der letzten Hochdosisbestrahlung übrig ist. Auch dieses "Dunkel­ bild" wird anschließend in entsprechender Weise mit der Abklingkurve gewichtet, um dann, wenn mit niedriger Strah­ lungsdosis belichtet wird, das jeweilige Bildsignal korri­ gieren zu können.

Claims (25)

1. Verfahren zur Korrektur der sich im Rahmen einer Rönt­ gendiagnosemessung aus dem Memory-Effekt einer strahlungs­ empfindlichen Struktur, insbesondere in Form eines Photo­ dioden-Arrays eines die Strahlung empfangenden Festkörper­ detektors ergebenden Bildfehler bei sich ändernder Betriebs­ art mit sich ändernden Strahlungsdosen, bei dem ein Korrek­ turbild ermittelt wird, das von dem mittels des Festkörper­ detektors ermittelten Detektorbild subtrahiert wird, insbe­ sondere bei einer Änderung von einer Betriebsart mit hoher Strahlungsdosis zu einer Betriebsart mit geringerer Strah­ lungsdosis, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung des Korrekturbilds zunächst zumindest ein im wesentlichen unmittelbar vor oder nach der Änderung der Betriebsart und damit der Strahlungsdosis vom Festkörper­ detektor geliefertes Bildsignal aufgenommen wird, das anschließend mit wenigstens einer im wesentlichen synchron zur Aufnahme zumindest des unmittelbar vor der Änderung gelieferten Bildsignals gemessenen, dem zeitlichen Abkling­ verhalten der dem Bildsignal entsprechenden elektrischen Ladung in der strahlungsempfindlichen Struktur des Fest­ körperdetektors im wesentlichen entsprechenden Abklingkurve gewichtet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das vor der Änderung auf­ genommene Bildsignal ein bei Belichtung mit Röntgenstrahlung erzeugtes Bildsignal ist, bzw. das nach der Änderung aufge­ nommene Bildsignal ein ohne Belichtung mit Röntgenstrahlung erzeugtes Bildsignal ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abklingkurve im Rah­ men einer Referenzmessung ermittelt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß im Rahmen der Referenzmes­ sung ein Referenzmeßbereich, der eine der strahlungsempfind­ lichen Struktur des Festkörperdetektors vergleichbare strah­ lungsempfindliche Struktur aufweist, insbesondere mit Licht einer sichtbares Licht emittierenden Lichtquelle bestrahlt wird, wobei dessen dem jeweiligen momentanen Ladungszustand entsprechende Ausgangssignal zur Ermittlung der Abklingkurve gemessen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß als Referenzmeßbereich ein Teil der strahlungsempfindlichen Struktur des Festkörper­ detektors selbst verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß als Referenzmeßbereich eine externe strahlungsempfindliche Struktur verwendet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die Licht­ quelle synchron mit einem die Röntgenstrahlung erzeugenden Generator getriggert wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die Inten­ sität des von der Lichtquelle emittierten Lichts im wesent­ lichen proportional zu der Dosis der Röntgenstrahlung ist.

9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei lokal unterschiedlichem zeitlichen Abklingverhalten bei lokal verschiedener Strahlungsdosis in der strahlungsempfindlichen Struktur des Festkörperdetektors mehrere Abklingkurven, gege­ benenfalls unter Verwendung mehrerer Referenzmeßbereiche mit entsprechenden Lichtquellen ermittelt werden, die im Rahmen der Gewichtung den entsprechenden lokalen Bereichen, die anhand der Grauwerte des aufgenommenen Bildsignals definier­ bar sind, zugeordnet werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der zur Intensitätssteuerung der jeweiligen Lichtquelle verwendete Proportionalitätsfaktor in Abhängigkeit des lokalen Abklingverhaltens des jeweiligen Bereichs der strahlungsempfindlichen Struktur, welchem die jeweilige Abklingkurve zuzuordnen ist, gewählt wird.

11. Röntgendiagnoseanlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend einen Fest­ körperdetektor mit einer strahlungsempfindlichen Struktur, der mit einer von einer generatorbetriebenen Strahlungsquelle emittierten Strahlung bestrahlt wird, einen mit diesem kommu­ nizierenden Bildspeicher zum Speichern von dem mittels des Festkörperdetektors ermittelten Detektorbilds entsprechenden Bildsignalen, und eine Korrektureinrichtung zur Korrektur des sich aus dem Memory-Effekt der strahlungsempfindlichen Struk­ tur des Festkörperdetektors ergebenden Bildfehlers durch Sub­ traktion eines ermittelten Korrekturbilds von dem Detektor­ bild, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein von wenigstens einer Lichtquelle (11) bestrahlbarer Referenzmeßbereich (8) vorgesehen ist, der eine der strahlungsempfindlichen Struktur (5) des Festkörper­ detektors (4) vergleichbare strahlungsempfindliche Struktur (9) aufweist, und der ein seinem jeweiligen Ladungszustand entsprechendes Ausgangssignal (15) liefert, welches zur Ermittlung einer dem zeitlichen Abklingverhalten der einem im wesentlichen synchron ermittelten Bildsignal (7) entsprechen­ den elektrischen Ladung in der strahlungsempfindlichen Struk­ tur (5) des Festkörperdetektors (4) im wesentlichen entspre­ chenden Abklingkurve (18) verwendbar ist.

12. Röntgendiagnoseanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Referenzmeßbereich (8) ein Teil der strahlungsempfindlichen Struktur (5) des Festkörperdetektors (4) ist.

13. Röntgendiagnoseanlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Referenzmeßbereich (8) für die von der Röntgenstrahlungsquelle (1) emittierte Strahlung (3) unempfindlich ist.

14. Röntgendiagnoseanlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Referenz­ meßbereich (8) und die Röntgenstrahlungsquelle (1) eine die Röntgenstrahlung (3) absorbierende Schicht, insbesondere eine Bleischicht (10) gebracht, vorzugsweise auf dem Festkörper­ detektor (4) angeordnet ist.

15. Röntgendiagnoseanlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Festkörperdetektor lediglich im röntgenstrahlensensitiven Bereich eine die auf­ treffende Röntgenstrahlung in für die strahlungsempfindliche Struktur absorbierbare Strahlung wandelnde Szintillations­ schicht aufweist.

16. Röntgendiagnoseanlage nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Referenzmeßbereich gegenüber dem übrigen Bereich des Festkörperdetektors abgeschirmt ist, insbesondere die Bereichsgrenze licht- und/oder röntgenstrahlenundurchlässig ist.

17. Röntgendiagnoseanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Referenzmeßbereich eine zum Festkörperdetektor externe strahlungsempfindliche Struktur ist.

18. Röntgendiagnoseanlage nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Referenzmeßbereiche, gegebenenfalls mit jeweils eige­ nen Lichtquellen ausgebildet oder vorgesehen sind.

19. Röntgendiagnoseanlage nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die oder jede Lichtquelle (11) mittels eines Schaltmittels (14) reversibel zu- oder abschaltbar ist.

20. Röntgendiagnoseanlage nach einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die oder jede Lichtquelle (11) synchron zu dem Röntgenstrah­ lengenerator (2) triggerbar ist.

21. Röntgendiagnoseanlage nach einem der Ansprüche 11 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensität der von der oder den Lichtquellen (11) emit­ tierten Strahlung (12), gegebenenfalls für jede Lichtquelle einzeln, proportional zu der applizierten Röntgenstrahlen­ dosis einstellbar ist.

22. Festkörperdetektor zur Verwendung in einer Röntgendia­ gnoseanlage nach den Ansprüchen 11 bis 21, mit einer strah­ lungsempfindlichen Struktur vorzugsweise in Form eines Photo­ dioden-Arrays, und gegebenenfalls einer dieser Schicht vorge­ schalteten Szintillationsschicht zum Wandeln der applizierten Röntgenstrahlung in eine von der strahlungssensitiven Schicht absorbierbare Strahlung, gekennzeichnet durch wenigstens einen röntgenstrahlen-unempfindlichen Referenz­ meßbereich (8), welcher zur Erzeugung von elektrischen Ladun­ gen von wenigstens einer Lichtquelle (11) bestrahlbar ist, und der ein seinem jeweiligen Ladungszustand entsprechendes Ausgangssignal (15) liefert, welches zur Ermittlung einer dem zeitlichen Abklingverhalten der einem im wesentlichen syn­ chron ermittelten Bildsignal entsprechenden, von einer Rönt­ genstrahlungsbelichtung resultierenden elektrischen Ladung in der strahlungsempfindlichen Struktur (5) des röntgenstrahlen­ empfindlichen Bereichs des Festkörperdetektors (4) im wesent­ lichen entsprechenden Abklingkurve (18) verwendbar ist.

23. Festkörperdetektor nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Referenz­ meßbereichs (8), vorzugsweise direkt auf dem Festkörperdetek­ tor (4) eine die Röntgenstrahlung (3) absorbierende Schicht, insbesondere eine Bleischicht (10) angeordnet ist.

24. Festkörperdetektor nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Festkörperdetektor lediglich im röntgenstrahlensensitiven Bereich eine die auf­ treffende Röntgenstrahlung in für die strahlungsempfindliche Struktur absorbierbare Strahlung wandelnde Szintillations­ schicht aufweist.

25. Festkörperdetektor nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Referenzmeßbereich gegenüber dem übrigen Bereich des Fest­ körperdetektors abgeschirmt ist, insbesondere die Bereichs­ grenze licht- und/oder röntgenstrahlenundurchlässig ist.