DE102013225581A1 - Method and device for individual adaptation of parameters of an X-ray flat detector - Google Patents

Method and device for individual adaptation of parameters of an X-ray flat detector Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bildgebung mittels einer Röntgenvorrichtung und eine Röntgenvorrichtung. Die Röntgenvorrichtung weist eine Röntgenquelle und einen ortsauflösenden Röntgendetektor mit einer ortsabhängig einstellbaren Empfindlichkeit auf. Das Verfahren weist die Schritte auf: Erfassen einer ersten Menge an ortsabhängigen Detektionswerten mittels des ortsauflösenden Röntgendetektors mit einer niedrigen Strahlungsmenge; Ermitteln einer zweiten Menge von zu erwartenden ortsabhängigen Detektionswerten bei einer Bestrahlung mit einer höheren Strahlungsmenge mittels der ersten Menge; Anpassen der ortsabhängigen Empfindlichkeit des ortsauflösenden Röntgendetektors in Abhängigkeit von den zu erwartenden Detektionswerten der zweiten Menge, sodass bei einer Bestrahlung des ortsauflösenden Röntgendetektors mit der höheren Strahlungsmenge die Detektionswerte einen Wertebereich zwischen einem vorbestimmten unterem Grenzwert und einem vorbestimmten oberen Grenzwert einnehmen und Erfassen einer dritten Menge an ortsaufgelösten Detektionswerten mittels des ortsauflösenden Röntgendetektors mit der höheren Strahlungsmenge. The invention relates to a method for imaging by means of an X-ray device and an X-ray device. The X-ray device has an X-ray source and a spatially resolving X-ray detector with a location-dependent adjustable sensitivity. The method comprises the steps of: detecting a first set of location-dependent detection values by means of the spatially-resolving X-ray detector with a low radiation quantity; Determining a second set of expected location-dependent detection values upon irradiation with a higher amount of radiation by means of the first amount; Adjusting the location-dependent sensitivity of the spatially resolving X-ray detector as a function of the expected detection values of the second set, such that upon irradiation of the spatially resolving X-ray detector with the higher radiation amount the detection values occupy a value range between a predetermined lower limit and a predetermined upper limit and detecting a third amount spatially resolved detection values by means of the spatially resolving X-ray detector with the higher radiation quantity.

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Figure DE102013225581A1_0001

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bildgebung mittels einer Röntgenquelle und eines ortsauflösenden Röntgendetektors, wobei eine Menge an ortsaufgelösten Detektionswerten mittels des ortsauflösenden Röntgendetektors mit einer vorbestimmten Strahlungsdosis erfasst wird. Die Erfindung betrifft weiterhin einen ortsauflösenden Röntgendetektor und eine Röntgenvorrichtung mit einer Röntgenquelle, dem ortsauflösendem Röntgendetektor und einer Steuerung zur Ausführung des Verfahrens. The invention relates to a method for imaging by means of an X-ray source and a spatially resolving X-ray detector, wherein a set of spatially resolved detection values is detected by means of the spatially resolving X-ray detector with a predetermined radiation dose. The invention further relates to a spatially resolving X-ray detector and an X-ray device having an X-ray source, the spatially resolving X-ray detector and a controller for carrying out the method.

Röntgenvorrichtungen zur Untersuchung des menschlichen Körpers sind seit langem bekannt. Aufgrund der schädlichen Wirkung der Röntgenstrahlung wird ebenfalls seit langem versucht, die Strahlendosis während einer Untersuchung zu minimieren. X-ray devices for examining the human body have been known for a long time. Due to the harmful effect of X-radiation, it has also been tried for a long time to minimize the radiation dose during an examination.

Diesem Wunsch steht entgegen, dass mit abnehmender Strahlendosis das Signal-Rauschverhältnis eines von einem Detektor erfassten Bildes abnimmt. Dies ist besonders hinderlich, wenn ein hohes Kontrastverhältnis erforderlich ist, um in Bereichen unterschiedlicher Strahlungsmenge noch Veränderungen mit nur geringfügig unterschiedlichem Absorptionsverhalten erkennen zu können. Insbesondere bei der Mammographie ist dies von Bedeutung, da hier durch die unterschiedliche Dicke der durchleuchteten Gewebeschicht die Grundabschwächung in zentralen Bereichen gegenüber Randbereichen stark unterschiedlich ist. This request is opposed by the fact that with decreasing radiation dose, the signal-to-noise ratio of an image detected by a detector decreases. This is particularly hindering when a high contrast ratio is required in order to be able to detect changes in areas of different radiation quantity with only slightly different absorption behavior. This is particularly important in mammography since, due to the different thickness of the transilluminated tissue layer, the basic weakening in central regions is greatly different in comparison to edge regions.

Um den Kontrast zu erhöhen, wurden in der Vergangenheit Raster zur Absorption von Streustrahlung eingesetzt, die aber wiederum auch einen Teil der bilderzeugenden Strahlung absorbierten und eine höhere Strahlungsdosis bei der Aufnahme erforderlich machen. Alternativ wurde versucht, die Streustrahlung bei der Auswertung der Detektorsignale und der Bilderzeugung zu kompensieren. Dafür ist aber ein besonders hoher Dynamikumfang der Detektorsignale erforderlich, der im Stand der Technik dadurch verbessert wurde, dass die Gesamtempfindlichkeit des Detektors oder der nachgeschalteten Signalverarbeitung an die Strahlendosis und die zu erwartende mittlere Abschwächung des Gewebes angepasst wurde. In order to increase the contrast, grids have been used in the past to absorb scattered radiation, which in turn also absorbs some of the imaging radiation and requires a higher dose of radiation during imaging. Alternatively, it was attempted to compensate for the scattered radiation in the evaluation of the detector signals and the image formation. However, this requires a particularly high dynamic range of the detector signals, which has been improved in the prior art by adapting the overall sensitivity of the detector or the downstream signal processing to the radiation dose and the expected mean weakening of the tissue.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es folglich, die Bildqualität einer Röntgenvorrichtung bei möglichst niedriger Strahlendosis zu verbessern. The object of the present invention is thus to improve the image quality of an X-ray device with the lowest possible radiation dose.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Bildgebung mittels einer Röntgenquelle nach Anspruch 1, einen erfindungsgemäßen ortsaufgelösten Röntgendetektor nach Anspruch 7 und eine erfindungsgemäße Röntgenvorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nach Anspruch 10 gelöst. The object of the invention is achieved by an inventive method for imaging by means of an X-ray source according to claim 1, a spatially resolved X-ray detector according to the invention according to claim 7 and an X-ray device according to the invention for carrying out the method according to claim 10.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bildgebung eines Untersuchungsobjekts wird mittels einer Röntgenquelle, eines ortsauflösenden Röntgendetektors mit einer ortsabhängig einstellbaren Empfindlichkeit und einer Steuerung ausgeführt. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist das Untersuchungsobjekt zwischen der Röntgenquelle und dem Röntgendetektor angeordnet. In einem Schritt des Verfahrens wird eine erste Menge an ortsabhängigen Detektionswerten mittels des ortsauflösenden Röntgendetektors mit einer niedrigen Strahlungsmenge erfasst. Als niedrige Strahlungsmenge wird eine Strahlungsmenge angesehen, die unter den Aufnahmebedingungen ganzflächig in dem Röntgendetektor ein Signal erzeugt, das erkennbar oberhalb eines Rauschsignals des Detektors liegt, aber deutlich, das heißt zum Beispiel um den Faktor 2, 5 oder 10 unter einem gesättigten Signal des Röntgendetektors liegt. 5 mAs sind ein typische Wert für das Röhrenstrom-Zeit-Produkt, das eine solche Strahlungsdosis erzeugt. The method according to the invention for imaging an examination subject is carried out by means of an X-ray source, a spatially resolving X-ray detector with a location-dependent adjustable sensitivity and a control. In the method according to the invention, the examination object is arranged between the X-ray source and the X-ray detector. In a step of the method, a first set of location-dependent detection values is detected by means of the spatially-resolved low-dose X-ray detector. As a low radiation amount, a radiation amount is considered, which generates a signal over the entire surface in the X-ray detector under the recording conditions, which is detectably above a noise signal of the detector, but clearly, that is for example by a factor of 2, 5 or 10 under a saturated signal of the X-ray detector lies. 5 mAs are a typical value for the tube current-time product that produces such a radiation dose.

In einem weiteren Schritt wird eine zweite Menge von zu erwartenden ortsabhängigen Detektionswerten bei einer Bestrahlung des Untersuchungsobjektes mit einer höheren Strahlungsmenge mittels der ersten Menge ermittelt. Dies kann beispielsweise durch eine vorbestimmte Formel oder Extrapolation erfolgen. In a further step, a second set of expected location-dependent detection values is determined upon irradiation of the examination subject with a higher radiation quantity by means of the first set. This can be done for example by a predetermined formula or extrapolation.

In einem Schritt wird die ortsabhängigen Empfindlichkeit des ortsauflösenden Röntgendetektors in Abhängigkeit von den zu erwartenden Detektionswerten der zweiten Menge so angepasst, dass bei einer Bestrahlung des ortsauflösenden Röntgendetektors mit der höheren Strahlungsmenge die Detektionswerte einen Wertebereich zwischen einem vorbestimmten unterem Grenzwert und einem vorbestimmten oberen Grenzwert einnehmen. Vorzugsweise ist der untere Grenzwert durch einen Signalwert eines Dunkelrauschen des Röntgensensors zuzüglich einer Dynamikreserve bestimmt. Vorzugsweise ist dabei der obere Grenzwert durch einen Sättigungswert des Röntgensensors abzüglich einer Dynamikreserve bestimmt. Die Dynamikreserve beträgt beispielsweise 1, 5, 10 oder 20 Prozent eines Dynamikbereichs zwischen Sättigung und Dunkelrauschen. Als höhere Strahlungsmenge ist eine Strahlungsmenge bezeichnet, die ein Vielfaches der niedrigen Strahlungsmenge beträgt und gesetzliche Grenzwerte für eine Röntgenuntersuchung nicht überschreitet. Beispielsweise beträgt die höhere Strahlungsmenge ein 10-, 20- oder 50-faches der niedrigen Strahlungsmenge. In one step, the location-dependent sensitivity of the spatially resolving X-ray detector is adjusted as a function of the expected detection values of the second set such that upon irradiation of the spatially resolving X-ray detector with the higher radiation quantity, the detection values assume a value range between a predetermined lower limit value and a predetermined upper limit value. Preferably, the lower limit value is determined by a signal value of a dark noise of the X-ray sensor plus a dynamic reserve. Preferably, the upper limit value is determined by a saturation value of the X-ray sensor minus a dynamic reserve. For example, the dynamic reserve is 1, 5, 10 or 20 percent of a dynamic range between saturation and dark noise. The higher radiation quantity is an amount of radiation which is a multiple of the low radiation quantity and does not exceed the legal limit values for an X-ray examination. For example, the higher amount of radiation is 10, 20 or 50 times the low amount of radiation.

Das Verfahren weist weiterhin den Schritt des Erfassens einer dritten Menge an ortsabhängigen Detektionswerten mittels des ortsauflösenden Röntgendetektors mit der höheren Strahlungsmenge auf. The method further comprises the step of detecting a third set of location-dependent detection values by means of the spatially-resolving X-ray detector with the higher radiation quantity.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht auf vorteilhafte Weise, die Empfindlichkeit des ortsauflösenden Röntgendetektors ortsabhängig derart einzustellen, dass ein möglichst großer Dynamikbereich des Ausgangssignals erzielt wird und auf diese Weise eine vorteilhafte hohe Bildqualität in der nachfolgenden Bildverarbeitung erzielt werden kann, ohne dass eine höhere Strahlenmenge erforderlich ist. The method according to the invention advantageously makes it possible to adjust the sensitivity of the spatially resolving X-ray detector location-dependent in such a way that the largest possible dynamic range of the output signal is achieved and in this way an advantageous high image quality can be achieved in the subsequent image processing, without a higher amount of radiation being required.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auch durch den ortsauflösenden Röntgendetektor des Anspruchs 7 gelöst. Der erfindungsgemäße ortsauflösende Röntgendetektor weist eine Vielzahl an Detektorelementen auf. Die Detektorelemente sind einer Mehrzahl an Detektorbereichen zugeordnet. Die Detektorbereiche können einige wenige oder auch hunderte oder tausende Detektorelemente aufweisen. Es ist auch denkbar, dass die Detektorbereiche den strahlungsempfindlichen Bereich des Röntgendetektors in geometrische Flächen aufteilt, beispielsweise Quadrate, Vierecke, Polygone, konzentrische Ringe, Kreissegmente oder ähnliche Formen. Insbesondere kann es sein, dass die Bereiche die Geometrie eines Querschnitts eines Untersuchungsobjektes nachbilden. Der erfindungsgemäße ortsauflösende Röntgendetektor weist darüber hinaus Mittel auf, eine erste Empfindlichkeit von Detektorelementen in einem ersten Detektorbereich unabhängig von einer zweiten Empfindlichkeit in einem zweiten Detektorbereich einzustellen. The object of the invention is also achieved by the spatially resolving X-ray detector of claim 7. The spatially resolving X-ray detector according to the invention has a multiplicity of detector elements. The detector elements are associated with a plurality of detector areas. The detector areas may have a few or even hundreds or thousands of detector elements. It is also conceivable for the detector areas to divide the radiation-sensitive area of the X-ray detector into geometric areas, for example squares, quadrilaterals, polygons, concentric rings, circle segments or similar shapes. In particular, it may be that the regions simulate the geometry of a cross section of an examination object. The spatially resolving X-ray detector according to the invention furthermore has means for setting a first sensitivity of detector elements in a first detector area independently of a second sensitivity in a second detector area.

Auf vorteilhafte Weise ist es bei dem erfindungsgemäßen ortsauflösenden Röntgendetektor möglich, die Empfindlichkeit an die zu erwartende Strahlungsdosis anzupassen und so einen möglichst großen Dynamikumfang der Messwerte und ein verbessertes Nutzsignal-zu-Rausch-Verhältnis zu erzielen. Advantageously, in the spatially resolving X-ray detector according to the invention, it is possible to adapt the sensitivity to the radiation dose to be expected and thus to achieve the greatest possible dynamic range of the measured values and an improved useful signal-to-noise ratio.

Schließlich wird die erfindungsgemäße Aufgabe durch die Röntgenvorrichtung des Anspruchs 10 gelöst, die die erforderlichen Merkmale aufweist und dazu ausgelegt ist, das erfindungsgemäße Verfahren des Anspruchs 1 auszuführen. Die erfindungsgemäße Röntgenvorrichtung teilt daher auch die Vorteile des Verfahrens. Finally, the object according to the invention is achieved by the X-ray device of claim 10, which has the required features and is designed to carry out the method according to the invention of claim 1. The X-ray device according to the invention therefore also shares the advantages of the method.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Advantageous developments of the invention are specified in the subclaims.

In einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt zum Ermitteln der zweiten Menge eine Segmentierung der ersten Menge. In one possible embodiment of the method according to the invention, a segmentation of the first quantity takes place for determining the second quantity.

Eine Segmentierung erlaubt es, Kenntnisse der Geometrie des zu untersuchenden Objekts, beispielsweise bei der Mammographie Kenntnisse zur Form und strahlungsphysikalischen Eigenschaften der Brust, in das Ermitteln der zweiten Menge der zu erwartenden Detektionswerte einfließen zu lassen. So ist es auf vorteilhafte Weise auch bei einer ersten Menge an Detektionswerten, die einen hohen Rauschanteil aufgrund einer kleinen, zur Aufnahme verwendeten niedrigen Strahlungsmenge aufweisen, möglich, eine zuverlässige Vorhersage der zu erwartenden Detektionswerte der zweiten Menge zu machen und somit die Empfindlichkeit des Röntgendetektors für die eigentliche Untersuchung optimal einzustellen. A segmentation makes it possible to incorporate knowledge of the geometry of the object to be examined, for example, in mammography, knowledge of the shape and physicochemical properties of the breast, in determining the second set of the expected detection values. Thus, advantageously even with a first set of detection values having a high noise due to a small amount of radiation used for recording, it is possible to make a reliable prediction of the expected detection values of the second set and thus the sensitivity of the X-ray detector optimally adjust the actual examination.

In einer denkbaren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt der Schritt des Ermittelns einer zweiten Menge von zu erwartenden ortsabhängigen Detektionswerten mittels einer Extrapolation in Abhängigkeit von einem Verhältnis der höheren Strahlungsmenge zu der niedrigen Strahlungsmenge. In a conceivable embodiment of the method according to the invention, the step of determining a second set of expected location-dependent detection values by means of extrapolation in dependence on a ratio of the higher radiation quantity to the lower radiation quantity.

Auf vorteilhafte Weise ist eine Extrapolation der zu erwartenden Messwerte als Funktion des Verhältnisses der Strahlungsmengen einfach zu realisieren, benötigt einen geringen Rechenaufwand und modelliert auf einfache Weise die physikalischen Ursachen. Advantageously, an extrapolation of the expected measured values as a function of the ratio of the radiation quantities is easy to implement, requires little computational effort and simply models the physical causes.

Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist der Schritt des Ermittelns einer zweiten Menge von zu erwartenden ortsabhängigen Detektionswerten ein örtliches Filtern der ersten Menge an ortsaufgelösten Detektionswerten und/oder daraus ortsabhängigen abgeleiteten Werten auf. Das örtliche Filtern kann beispielsweise durch lineare Filter wie Gauß-Filter oder nichtlineare Filter wie bilaterale Filter oder Median-Filter erfolgen. In one possible embodiment of the method according to the invention, the step of determining a second set of expected location-dependent detection values comprises a local filtering of the first set of spatially resolved detection values and / or location-dependent derived values thereof. Local filtering can be done, for example, by linear filters such as Gaussian filters or non-linear filters such as bilateral filters or median filters.

Das örtliche Filtern der ersten Menge oder daraus abgeleiteter Werte bildet auf vorteilhafte Weise die stetige Änderung der Absorption durch großräumige geometrische Eigenschaften des Untersuchungsobjektes ab und ermöglicht es kleinräumige Störungen wie beispielsweise Detektorrauschen durch Filtern über örtlich benachbarte Werte auf vorteilhafte Weise zu reduzieren. The local filtering of the first set or values derived therefrom advantageously forms the continuous change in absorption due to the large-scale geometric properties of the object to be examined and makes it possible to advantageously reduce small-scale disturbances such as detector noise by filtering over locally adjacent values.

In einer denkbaren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine vierte Menge an Kalibrierungswerten für Detektorelemente des ortsauflösenden Röntgendetektors für eine erste vorbestimmte Strahlendosis bestimmt und Detektionswerte der dritten Menge mittels der Kalibrierungswerte der vierten Menge kalibriert. In one conceivable embodiment of the method according to the invention, a fourth set of calibration values for detector elements of the spatially resolving X-ray detector is determined for a first predetermined radiation dose and calibration values of the third set are calibrated by means of the calibration values of the fourth set.

Auf vorteilhafte Weise erlaubt es die Aufnahme von Kalibrierungswerten für einzelne Detektorelemente, deren individuelle Eigenschaften und Abweichungen beim Ermitteln der zweiten Menge zu berücksichtigen und damit bessere Ergebnisse bei der Bildgebung zu erreichen. Advantageously, the inclusion of calibration values for individual detector elements allows for their individual characteristics and deviations to be taken into account when determining the second quantity and thus to achieve better results in the imaging.

Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine vierte Menge an ortsaufgelösten Detektionswerten für eine erste vorbestimmte Strahlendosis und eine fünfte Menge an ortsaufgelösten Detektionswerten für eine zweite vorbestimmte Strahlendosis erfasst. Daraus wird eine sechste Menge an ortsaufgelösten Detektionswerten für eine dritte vorbestimmte Strahlendosis aus der vierten Menge und der fünften Menge interpoliert und die Detektionswerte werden mittels der sechsten Menge kalibriert. In one possible embodiment of the method according to the invention, a fourth set of spatially resolved detection values for a first predetermined radiation dose and a fifth set of spatially resolved detection values for a second predetermined radiation dose are detected. From this, a sixth set of spatially resolved detection values for a third predetermined dose of radiation is interpolated from the fourth set and the fifth set, and the detection values are calibrated using the sixth set.

Die Aufnahme zweier Kalibrierungswerte bei unterschiedlichen Strahlungsmengen erlaubt es für jedes Detektorelement nicht nur eine Nullpunktsverschiebung, sondern auch eine unterschiedliche Empfindlichkeit bei der Bestimmung der zu erwartenden Detektionswerte zu berücksichtigen und so die Einstellung der ortsaufgelösten Empfindlichkeit des Röntgendetektors noch genauer vorzunehmen. The inclusion of two calibration values at different radiation levels allows not only a zero offset for each detector element, but also a different sensitivity in the determination of the expected detection values to take into account and thus make the setting of the spatially resolved sensitivity of the X-ray detector even more accurate.

In einer denkbaren Ausführungsform des erfindungsgemäßen ortsauflösenden Röntgendetektors sind die Mittel zum ortsauflösenden Einstellen einer Empfindlichkeit des ortsauflösenden Röntgendetektors einstellbare Kapazitäten an Detektorelementen des ortsauflösenden Röntgendetektors. In a conceivable embodiment of the spatially resolving X-ray detector according to the invention, the means for the spatially resolving setting of a sensitivity of the spatially resolving X-ray detector are adjustable capacitances on detector elements of the spatially resolving X-ray detector.

Einstellbare Kapazitäten ermöglichen auf vorteilhafte Weise eine Mittelung des Signals und damit eine Reduktion des Rauschanteils. Adjustable capacitances advantageously enable an averaging of the signal and thus a reduction of the noise component.

In einer denkbaren Ausführungsform des erfindungsgemäßen ortsauflösenden Röntgendetektors ist es auch denkbar, dass jeder Detektorbereich separate Auslesemittel für die Detektionswerte der Detektorelemente aufweist und die Empfindlichkeit der Detektorelemente des Detektorbereichs über die Auslesemittel steuerbar ist. In a conceivable embodiment of the spatially resolving X-ray detector according to the invention, it is also conceivable that each detector area has separate read-out means for the detection values of the detector elements and the sensitivity of the detector elements of the detector area can be controlled via the read-out means.

Mittels der Auslesemittel kann auf vorteilhafte Weise die Empfindlichkeit für die Detektorelemente eines Detektorbereichs gemeinsam eingestellt werden. By means of the read-out means, the sensitivity for the detector elements of a detector area can advantageously be adjusted jointly.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. The above-described characteristics, features, and advantages of this invention, as well as the manner in which they will be achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following description of the embodiments, which will be described in detail in conjunction with the drawings.

Es zeigen: Show it:

1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Röntgenvorrichtung; 1 a schematic representation of an X-ray device according to the invention;

2 ein schematische Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bildgebung; 2 a schematic flow diagram of a method according to the invention for imaging;

3 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen ortsauflösenden Röntgendetektors; 3 a schematic representation of a spatially resolving X-ray detector according to the invention;

4 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen ortsauflösenden Röntgendetektors; 4 a schematic representation of a spatially resolving X-ray detector according to the invention;

5 eine schematische Darstellung eines beispielhaften Mittels zur Einstellung einer Empfindlichkeit eines Detektorelements und 5 a schematic representation of an exemplary means for adjusting a sensitivity of a detector element and

6 eine schematische Darstellung eines beispielhaften Auslesemittels zur Einstellung einer Empfindlichkeit eines Detektorelements. 6 a schematic representation of an exemplary read-out means for adjusting a sensitivity of a detector element.

Die 1 zeigt eine erfindungsgemäße Röntgenvorrichtung 1 zur Bildgebung in einer schematischen Darstellung. Die erfindungsgemäße Röntgenvorrichtung 1 weist eine Röntgenquelle 10, als ortsauflösenden Röntgendetektor einen Röntgen-Flachdetektor 20 sowie eine Spannungsversorgung 30 und eine Steuerung 40 auf. Die Röntgenquelle 10 und der Röntgen-Flachdetektor 20 sind relativ zueinander so angeordnet, dass bei erfindungsgemäßem Betrieb der Röntgenquelle 10 Röntgenstrahlung auf den Röntgen-Flachdetektor 20 fällt. Zwischen der Röntgenquelle 10 und dem Röntgen-Flachdetektor 20 ist ein Untersuchungsobjekt 50 in unmittelbarer Nähe zu dem Röntgen-Flachdetektor 20 anordenbar, sodass die Röntgenstrahlung durch das Untersuchungsobjekt 50 auf den Röntgen-Flachdetektor 20 fällt und dort eine scharfe Abbildung erzeugt. The 1 shows an X-ray device according to the invention 1 for imaging in a schematic representation. The X-ray device according to the invention 1 has an X-ray source 10 , as a spatially resolving X-ray detector, an X-ray flat detector 20 as well as a power supply 30 and a controller 40 on. The X-ray source 10 and the X-ray flat detector 20 are arranged relative to each other so that in the inventive operation of the X-ray source 10 X-radiation on the X-ray flat detector 20 falls. Between the X-ray source 10 and the X-ray flat detector 20 is a research object 50 in close proximity to the X-ray flat detector 20 can be arranged, so that the X-ray radiation through the examination subject 50 on the X-ray flat detector 20 falls and produces a sharp image there.

Der Röntgen-Flachdetektor 20 ist dazu ausgelegt, mittels flächig verteilter Detektorelemente 22 zweidimensional ortsaufgelöst Werte für eine empfangene Strahlungsmenge an Röntgenstrahlung zu liefern. Weiterhin ist der Röntgen-Flachdetektor 20 so ausgelegt, dass die Empfindlichkeit einzelner oder von Gruppen von Detektorelementen 22 einstellbar ist. Somit ist die Größe eines Signals veränderbar, das der Röntgen-Fachdetektor 20 für ein Detektorelement 22 für eine vorbestimmte Strahlungsmenge an Röntgenstrahlung liefert. Auf diese Weise ist es möglich, die Dynamik des Detektorelements 22 anzupassen, d.h. der Bereich an Strahlungsmengen ist veränderbar, für den das Detektorelement 22 ein minimales Signal über einem Grundrauschen liefert und für den es ein maximales Signal liefert, das in eine Sättigung übergeht. The X-ray flat detector 20 is designed by means of areal distributed detector elements 22 two-dimensional spatially resolved to provide values for a received radiation amount of X-radiation. Furthermore, the X-ray flat detector 20 designed so that the sensitivity of individual or groups of detector elements 22 is adjustable. Thus, the size of a signal is variable, the X-ray compartment detector 20 for a detector element 22 for a predetermined amount of X-ray radiation. In this way it is possible to increase the dynamics of the detector element 22 adapt, ie the range of radiation quantities is variable, for which the detector element 22 provides a minimal signal over a noise floor and for which it provides a maximum signal that goes into saturation.

Die Gruppen von Detektorelementen 22 sind Detektorbereichen 21 des ortsauflösenden Röntgendetektors 20 zugeordnet, die vorzugsweise einen zusammenhängenden Bereich auf einer Strahlungsempfindlichen Oberfläche des Röntgendetektors 20 bilden. In 3 und 4 sind Beispiele für erfindungsgemäße ortsauflösende Röntgendetektoren schematisch dargestellt. Derartige Bereiche 21 können eine quadratische Form oder auch eine rechteckige Form aufweisen. Auch ist es denkbar, dass die Detektorbereiche 21 die Geometrie eines Untersuchungsobjektes nachbilden. So kann ein erfindungsgemäßer Röntgendetektor 20 beispielsweise Detektorbereiche 21 in der Form von konzentrischen Halbkreisen aufweisen, die dem Abschwächungsverhalten einer untersuchten Brust entsprechen, das in einer nahezu halbkreisförmigen Zone am Rand am geringsten ist. The groups of detector elements 22 are detector areas 21 of the spatially resolving X-ray detector 20 preferably associated with a contiguous area on a radiation-sensitive surface of the X-ray detector 20 form. In 3 and 4 examples of spatially resolving X-ray detectors according to the invention are shown schematically. Such areas 21 may have a square shape or a rectangular shape. It is also conceivable that the detector areas 21 emulate the geometry of an object to be examined. Thus, an inventive X-ray detector 20 for example, detector areas 21 in the form of concentric semicircles corresponding to the attenuation behavior of an examined breast, which is lowest in a nearly semicircular zone at the edge.

Die Empfindlichkeit kann beispielsweise durch eine veränderbare Kapazität an einem Detektorelement 22 eingestellt werden, wie es in 5 dargestellt ist. Denkbar ist es, dass diese Kapazität das Detektorsignal integriert und die Kapazität somit die Signalhöhe für eine bestimmte Strahlungsmenge beeinflusst. The sensitivity can be achieved, for example, by a variable capacitance on a detector element 22 be set as it is in 5 is shown. It is conceivable that this capacitance integrates the detector signal and thus the capacitance influences the signal level for a certain amount of radiation.

Es ist aber auch möglich, dass die Empfindlichkeit über Auslesemittel 23 für die Detektorelemente 22 eingestellt wird. In diesem Sinne ist die Empfindlichkeit eines Detektorelements 22 auch als das Verhältnis von Ausgangssignal eines Detektorbereichs 21 für ein Detektorelement 22 zu dem Ausgangssignal eines Detektorbereichs 21 für das jeweilige Detektorelement 22 verstehen, in dem das Detektorelement 22 angeordnet ist. But it is also possible that the sensitivity via readout means 23 for the detector elements 22 is set. In this sense, the sensitivity of a detector element 22 also as the ratio of the output signal of a detector area 21 for a detector element 22 to the output of a detector area 21 for the respective detector element 22 understand in which the detector element 22 is arranged.

Sind die Detektorelemente 22 eines Detektorbereichs 21 in Zeilen und Spalten angeordnet, wobei diese Spalten und Zeilen nicht notwendigerweise rechtwinklig und/oder parallel in einem Rechteck angeordnet sind, so kann die Empfindlichkeit beispielsweise durch einen Ausleseverstärker für eine Zeile oder den ganzen Bereich eingestellt werden. Die Anzahl von Zeilen mal Spalten kann beispielsweise 256 × 256 oder 32 × 32 Detektorelemente betragen. Ist die Verstärkung hoch eingestellt, so werden auch schwache Signale aus einem Bereich mit starker Dämpfung für die Röntgenstrahlung auf größere Amplitudenwerte skaliert und so ein nachfolgender AD-Wandler in seinem Dynamikbereich voll ausgenützt. Auch ist es denkbar, dass in dem Auslesemittel 23 bereits ein Schwellwert bzw. Offset abgezogen wird, um beispielsweise ein Dunkelrauschen zu kompensieren. Are the detector elements 22 a detector area 21 arranged in rows and columns, these columns and rows are not necessarily arranged at right angles and / or parallel in a rectangle, the sensitivity can be adjusted for example by a readout amplifier for a line or the whole area. The number of rows by columns may be 256 × 256 or 32 × 32 detector elements, for example. With the gain set high, even weak signals from a high-attenuation range for X-ray radiation are scaled to larger amplitude values, making full use of a subsequent ADC in its dynamic range. It is also conceivable that in the read-out means 23 already a threshold or offset is subtracted, for example, to compensate for dark noise.

6 zeigt eine beispielhafte Schaltung für ein Auslesemittel 23. Die Detektorelemente 22 eines Detektorbereichs 21 sind über einen Multiplexer MUX und einen Widerstand R mit einem invertierenden Eingang eines Verstärker OP verbunden. In einem Gegenkopplungszweig von einem Ausgang des Verstärkers OP zu dem invertierenden Eingang des Verstärkers OP ist als variabler Widerstand ein Digital-Analog-Wandler DA angeordnet, dessen Widerstandswert über einen Signaleingang steuerbar ist und somit die Gesamtverstärkung des Auslesemittels 23 verändert. Damit ist auch die Empfindlichkeit der Detektorelemente 22 steuerbar, die mit dem Auslesemittel 23 verbunden sind. 6 shows an exemplary circuit for a read-out means 23 , The detector elements 22 a detector area 21 are connected via a multiplexer MUX and a resistor R to an inverting input of an amplifier OP. In a negative feedback branch from an output of the amplifier OP to the inverting input of the amplifier OP, a variable resistor is a digital-to-analog converter DA whose resistance value is controllable via a signal input and thus the total gain of the read-out means 23 changed. This is also the sensitivity of the detector elements 22 controllable with the readout means 23 are connected.

Möglich ist es auch, dass ein Detektorelement 22 oder das Auslesemittel 23 Mittel aufweist, über die der Zeitraum verändert werden kann, über den das Detektorsignal aus der Röntgenstrahlung integriert, mit anderen Worten die Belichtungszeit jedes einzelnen Pixels oder eines Detektorbereichs 21 eingestellt werden kann. Es wäre aber auch denkbar, dass die Integrationszeit von außen gesteuert wird, beispielsweise indem einzelne Detektorelemente oder Detektorbereiche 21 nach unterschiedlichen Integrationszeiten ausgelesen werden. It is also possible that a detector element 22 or the read-out means 23 Having means over which the period of time over which integrates the detector signal from the X-ray radiation, in other words, the exposure time of each pixel or a detector area 21 can be adjusted. However, it would also be conceivable that the integration time is controlled from the outside, for example by individual detector elements or detector areas 21 be read out after different integration times.

In einer Ausführungsform des Röntgen-Flachdetektors könnte auch die Fläche eines Detektorelements 22 variabel sein, indem das Detektorelement 22 beispielsweise in einzelne Subpixel aufgeteilt ist und einstellbar unterschiedlich viele zu dem Signal des Detektorelements 22 beitragen. In one embodiment of the flat-panel x-ray detector, the area of a detector element could also be 22 be variable by the detector element 22 for example, is divided into individual subpixels and adjustable different to the signal of the detector element 22 contribute.

Die Röntgenvorrichtung 1 weist weiterhin eine Steuerung 40 auf, die in erster Signalverbindung 46 mit einer Hochspannungsquelle 30 steht, die wiederum die Röntgenquelle 10 über die Versorgungsleitung 31 mit Energie versorgt und steuert. Die Steuerung 40 ist auf diese Weise in der Lage, eine von der Röntgenquelle 10 emittierte Röntgenquelle in einer Strahlungsdauer und Strahlungsintensität zu steuern, sodass die Steuerung 40 eine von der Röntgenquelle 10 emittierte Strahlungsmenge beeinflussen kann. The X-ray device 1 also has a controller 40 on that in first signal connection 46 with a high voltage source 30 stands, in turn, the X-ray source 10 over the supply line 31 energized and controlled. The control 40 This way it is able to get one from the X-ray source 10 emitted X-ray source in a radiation duration and radiation intensity control, so the controller 40 one from the X-ray source 10 can affect emitted radiation.

Weiterhin steht die Steuerung 40 mit einem Röntgen-Flachdetektor 20 in zweiter Signalverbindung 45. Über die zweite Signalverbindung 45 ist die Steuerung 40 in der Lage, ortsabhängige Detektionswerte für Strahlungsmengen von dem Röntgen-Flachdetektor 20 zu empfangen und, wie zu dem Röntgen-Flachdetektor 20 beschrieben, die Empfindlichkeit für einzelne Detektorelemente 22 oder Detektorbereiche 21 des Röntgen-Flachdetektors 20 ortsabhängig einzustellen. Die Ortsabhängigkeit der Detektionswerte wird im Folgenden beispielhaft durch x- und y-Koordinaten eines betreffenden Detektorelements in der Fläche des Röntgen-Flächendetektor 20 beschrieben. Furthermore, the controller is 40 with an X-ray flat detector 20 in second signal connection 45 , Via the second signal connection 45 is the controller 40 capable of location-dependent detection values for radiation quantities from the X-ray flat detector 20 to receive and, as to the X-ray flat detector 20 described the sensitivity for individual detector elements 22 or detector areas 21 of the X-ray flat detector 20 to be set depending on location. The location dependence of the detection values will be described below by way of example by x and y coordinates of a respective detector element in the area of the x-ray area detector 20 described.

Die Steuerung 40 weist einen Prozessor 41 sowie einen Programmspeicher 42 und einen Datenspeicher 43 auf. Der Prozessor 41 führt die Anweisungen in dem Programmspeicher 42 aus, wodurch die Steuerung ausgelegt ist, die Röntgenvorrichtung 1 gemäß dem nachfolgend beschriebenen Verfahren anzusteuern. Der Datenspeicher 43 ist unter anderem dazu ausgelegt, eine Mehrzahl an ortsabhängigen Detektionswerten des Röntgen-Flachdetektors 20 zu speichern, die die Steuerung 40 über die Signalverbindung 45 empfängt. Weiterhin ist die Steuerung 40 in der Lage, in dem Datenspeicher 43 gespeicherte Werte für die ortsabhängige Empfindlichkeit über die Signalverbindung 45 in dem Röntgen-Flachdetektor 20 einzustellen. The control 40 has a processor 41 and a program memory 42 and a data store 43 on. The processor 41 executes the instructions in the program memory 42 from which the controller is designed, the X-ray device 1 according to the method described below. The data store 43 Among other things, it is designed to have a plurality of location-dependent detection values of the flat-panel X-ray detector 20 to save the control 40 via the signal connection 45 receives. Furthermore, the controller 40 able to be in the data store 43 stored values for the location-dependent sensitivity via the signal connection 45 in the X-ray flat detector 20 adjust.

2 gibt ein schematisches Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens wieder, wie es beispielsweise von der Steuerung 40 in der Röntgenvorrichtung ausgeführt wird. Denkbar ist es aber auch, dass das Verfahren von einer anderen technischen Vorrichtung ausgeführt wird. 2 is a schematic flow diagram of the inventive method again, as for example by the controller 40 is performed in the X-ray device. It is also conceivable that the method is performed by another technical device.

In einem Schritt S10 wird bei einem zwischen der Röntgenquelle 10 und dem Röntgendetektor 20 im Strahlengang erfindungsgemäß angeordnetem Untersuchungsobjekt 50 eine erste Menge an ortsabhängigen Detektionswerten mittels des ortsauflösenden Röntgendetektors 20 mit einer niedrigen Strahlungsmenge erfasst. Dazu steuert die Steuerung 40 die Hochspannungsquelle 30 über die Signalverbindung 46 derart an, dass die Röntgenquelle 10 eine niedrige Strahlungsmenge emittiert. In a step S10, at one between the X-ray source 10 and the X-ray detector 20 in the beam path inventively arranged examination object 50 a first set of location-dependent detection values by means of the spatially resolving X-ray detector 20 detected with a low amount of radiation. The controller controls this 40 the high voltage source 30 via the signal connection 46 such that the x-ray source 10 emits a low amount of radiation.

Als niedrige Strahlungsmenge im Sinne der Erfindung wird eine Strahlungsmenge bezeichnet, die im Röntgen-Flächendetektor 20 ein Signal erzeugt, das über einem Dunkelrauschen des Röntgen-Flächendetektor 20 liegt. Als Dunkelrauschen ist hier ein Signalpegel bezeichnet, den der Röntgen-Flächendetektor 20 ohne Bestrahlung durch Röntgenstrahlung unter gleichen Bedingungen (z.B. gleicher Belichtungszeit, Temperatur) erzeugt. Mit der niedrigen Strahlungsmenge liefert der Röntgen-Flächendetektor 20 ein ortsabhängiges Detektorsignal, das bereits eine bildgebende Darstellung des Untersuchungsobjektes 50 erlaubt. Als niedrige Strahlungsmenge wird eine Strahlungsmenge angenommen, die einen Bruchteil der Strahlungsmenge ist, die üblicherweise bei einer bildgebenden Untersuchung des Untersuchungsobjektes 50 verwendet wird, beispielsweise 1, 5, 10 oder 20 Prozent. Ebenfalls ist die niedrige Strahlungsmenge ein Bruchteil eines erlaubten gesetzlichen Grenzwerts für eine Untersuchung. Ein Zahlenwert für das Röhrenstrom-Zeit-Produkt kann beispielsweise mit 5 mAs angegeben werden. As a low radiation amount in the context of the invention, a radiation amount is referred to in the X-ray surface detector 20 generates a signal that is above a dark noise of the X-ray area detector 20 lies. As dark noise here is a signal level called the X-ray surface detector 20 produced without irradiation by X-radiation under the same conditions (eg same exposure time, temperature). With the low radiation quantity, the X-ray surface detector delivers 20 a location-dependent detector signal, which already has an imaging of the examination subject 50 allowed. The low radiation quantity is assumed to be an amount of radiation which is a fraction of the radiation quantity which is usually used during an imaging examination of the examination subject 50 is used, for example 1, 5, 10 or 20 percent. Also, the low radiation level is a fraction of a legal legal limit for investigation. For example, a numerical value for the tube current-time product may be given as 5 mAs.

In einem Schritt S20 ermittelt die Steuerung einer zweiten Menge von zu erwartenden ortsabhängigen Detektionswerten bei einer Bestrahlung des Untersuchungsobjektes 50 und des Röntgen-Flachdetektors 20 mit einer höheren Strahlungsmenge mittels der ersten Menge. Als höhere Strahlungsmenge wird hier eine Strahlungsmenge bezeichnet, wie sie im Stand der Technik für entsprechende Untersuchungen üblich ist. Es ist aber auch denkbar, dass die höhere Strahlungsmenge deutlich, beispielsweise um ein Drittel oder die Hälfte unter der üblichen Strahlungsmenge liegt, da durch das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere eine Reduktion der Strahlungsmenge bei einem gleichwertigen Untersuchungsergebnis möglich ist. In a step S20, the control determines a second set of expected location-dependent detection values during irradiation of the examination subject 50 and the X-ray flat detector 20 with a higher amount of radiation by means of the first amount. As a higher amount of radiation is here a radiation amount referred to, as is customary in the prior art for such investigations. However, it is also conceivable that the higher radiation quantity is clearly, for example one third or one half lower than the usual amount of radiation, since the method according to the invention makes it possible in particular to reduce the radiation quantity with an equivalent examination result.

In einer möglichen Ausführungsform ermittelt die Steuerung die Menge der zweiten zu erwartenden Detektionswerte durch eine Extrapolation mithilfe der ersten Menge an ortsabhängigen Detektionswerte bei einer niedrigen Strahlungsmenge. Dazu kann beispielsweise ein ortsabhängiger Detektionswert der ersten Menge einfach mit einem Faktor multipliziert wird, der sich aus dem Verhältnis des Betrages der höheren Strahlungsmenge geteilt durch den Betrag der niedrigen Strahlungsmenge ergibt. In anderen Ausführungsformen sind auch andere Extrapolationen denkbar, beispielsweise durch Polynome höherer Ordnung oder andere analytische oder numerische Funktionen. Vorzugsweise modellieren dabei die verwendeten Funktionen die Kennlinie des Röntgen-Flächendetektors 20. In one possible embodiment, the controller determines the amount of second expected detection values by extrapolation using the first set of location-dependent detection values at a low radiation level. For this purpose, for example, a location-dependent detection value of the first quantity may simply be multiplied by a factor which results from the ratio of the amount of the higher radiation quantity divided by the amount of the low radiation quantity. In other embodiments, other extrapolations are also conceivable, for example by higher-order polynomials or other analytical or numerical functions. The functions used preferably model the characteristic curve of the X-ray area detector 20 ,

In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform nutzt dabei die Steuerung 40 Informationen über die Geometrie des Untersuchungsobjektes 50. Die ortsabhängigen Detektionswerte weisen bei der niedrigen Strahlungsmenge einen hohen Rauschanteil auf. Deren Einfluss lässt sich verringern, indem eine Segmentierung der ersten ortsabhängigen Detektionswerte erfolgt. Dabei kann beispielsweise ein parametrisiertes Modell des Untersuchungsobjektes 50 an die ersten Detektionswerte angepasst werden und dann anhand des parametrisierten Modells die zweite Menge der zu erwartenden Detektionswerte mittels der höheren Strahlungsmenge und der bei dem Modell zu erwartenden Absorptionswerte bestimmt werden. Parameter können beispielsweise die Lage in x- und y-Koordinate sein, der Radius, die maximale Dicke und die Dichte bezüglich der Röntgenabsorption. Indem die Parameter eine Mittelung über eine Vielzahl von ortsabhängigen Detektionswerten der ersten Menge wiedergeben, ist der Rauschabstand wesentlich verbessert. In one embodiment of the invention uses the controller 40 Information about the geometry of the examination object 50 , The location-dependent detection values have a high noise component with the low radiation quantity. Their influence can be reduced by segmenting the first location-dependent detection values. In this case, for example, a parameterized model of the examination object 50 are adapted to the first detection values and then the second set of the expected detection values are determined by means of the parameterized model by means of the higher radiation quantity and the absorption values to be expected in the model. Parameters can be, for example, the position in the x and y coordinates, the radius, the maximum thickness and the density with regard to the x-ray absorption. Since the parameters represent an average over a plurality of location-dependent detection values of the first set, the signal-to-noise ratio is substantially improved.

In einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es auch denkbar, dass in dem Schritt S20 zunächst die Detektionswerte der ersten Menge räumlich gefiltert werden. Dies kann beispielsweise durch eine bilineare Filterung bezüglich der x- und y-Koordinaten der ortsabhängigen Detektionswerte der ersten Menge erfolgen. Denkbar sind aber auch andere zweidimensionale Filterfunktionen wie z.B. Gaußsches Filter oder bilaterale bzw. Median-Filter. In one possible embodiment of the method according to the invention, it is also conceivable that in step S20 first the detection values of the first set are spatially filtered. This can be done, for example, by bilinear filtering with respect to the x and y coordinates of the location-dependent detection values of the first set. However, other two-dimensional filter functions are also conceivable, such as e.g. Gaussian filter or bilateral or median filter.

In einem Schritt S30 werden die ortsabhängigen Empfindlichkeiten des Röntgen-Flächendetektor 20 in Abhängigkeit von den zu erwartenden Detektionswerten der zweiten Menge von der Steuerung 40 angepasst. Ist ein ermittelter zu erwartender Detektionswert der zweiten Menge für ein Detektorelement klein, so stellt die Steuerung 40 über die Signalverbindung 45 eine höhere Empfindlichkeit für das Detektorelement ein. Ist ein ermittelter zu erwartender Detektionswert der zweiten Menge für ein Detektorelement hingegen groß, so stellt die Steuerung 40 über die Signalverbindung 45 eine geringere Empfindlichkeit für das Detektorelement ein. In der vorhergehenden Beschreibung des Röntgen-Flächendetektor 20 sind Möglichkeiten zur Veränderung der Empfindlichkeit angegeben. In a step S30, the location-dependent sensitivities of the X-ray area detector become 20 depending on the expected detection values of the second set from the controller 40 customized. If a determined expected detection value of the second quantity for a detector element is small, then the controller sets 40 about the signal connection 45 a higher sensitivity for the detector element. On the other hand, if a determined, expected detection value of the second quantity for a detector element is large, then the controller sets 40 via the signal connection 45 a lower sensitivity for the detector element. In the foregoing description of the X-ray area detector 20 are options for changing the sensitivity specified.

Dabei erfolgt die Einstellung der Empfindlichkeit derart, dass bei einer Bestrahlung des ortsauflösenden Röntgendetektors 20 mit der höheren Strahlungsmenge die Detektionswerte einen Wertebereich zwischen einem vorbestimmten unterem Grenzwert und einem vorbestimmten oberen Grenzwert einnehmen. Prinzipiell können die Detektionswerte zwischen einem minimalen Wert für ein Dunkelrauschen und einem Sättigungswert für das Detektorelement liegen, bei dem der Detektionswert nicht mehr mit der Strahlungsmenge zunimmt. Um eine maximale Dynamik und Auflösung zu erreichen, wird die Empfindlichkeit derart eingestellt, dass zu erwartende Detektionswerte einen möglichst großen Bereich zwischen diesen beiden Extremen einnimmt. Dabei ist es von Vorteil, wenn eine gewisse Dynamikreserve vorgesehen wird, die zu erwartenden Detektionswerte also zwischen dem Dunkelrauschen plus der Dynamikreserve und dem Sättigungswert minus der Dynamikreserve liegen, um Übersteuerung und daraus resultierende Artefakte zu vermeiden. Beispielsweise kann die Dynamikreserve 5, 10 oder 20 Prozent der Differenz von Detektionswerten bei Sättigung und Dunkelrauschen betragen. Bei der Einstellung der Empfindlichkeit gehen weiterhin Erfahrungswerte über kleinräumige, von der Untersuchung in der bildlichen Darstellung wiederzugebende Absorptionsunterschiede im Untersuchungsobjekt 50 ein. Die Empfindlichkeit wird gerade so eingerichtet, dass diese Detektionswerte gerade über den Bereich zwischen oberem und unterem Grenzwert verteilt sind. In this case, the sensitivity is set in such a way that, upon irradiation of the spatially resolving X-ray detector 20 with the higher radiation amount, the detection values occupy a range of values between a predetermined lower limit value and a predetermined upper limit value. In principle, the detection values can be between a minimum value for a dark noise and a saturation value for the detector element, in which the detection value no longer increases with the radiation quantity. In order to achieve maximum dynamics and resolution, the sensitivity is set so that expected detection values occupy the largest possible area between these two extremes. It is advantageous if a certain dynamic reserve is provided, ie the expected detection values are between the dark noise plus the dynamic reserve and the saturation value minus the dynamic reserve, in order to avoid overdriving and resulting artifacts. For example, the dynamic reserve may be 5, 10 or 20 percent of the difference of saturation and dark noise detection values. When adjusting the sensitivity, empirical values continue to be obtained about small-scale absorption differences in the examination subject to be reproduced by the examination in the pictorial representation 50 one. The sensitivity is being set up so that these detection values are just distributed over the range between the upper and lower limits.

In einem Schritt S40 wird dann eine dritten Menge an ortsaufgelösten Detektionswerten mittels des ortsauflösenden Röntgendetektors mit der höheren Strahlungsmenge mit der eingestellten ortsabhängigen Empfindlichkeit in dem Röntgen-Flächendetektor 20 erfasst. In a step S40, a third set of spatially resolved detection values is then obtained by means of the spatially resolving X-ray detector with the higher radiation quantity with the set location-dependent sensitivity in the X-ray area detector 20 detected.

Die erfassten ortsaufgelösten Detektionswerte werden bei der weiteren Verarbeitung zu einer bildlichen Darstellung gemäß der eingestellten Empfindlichkeiten korrigiert, sodass die Helligkeitswerte eines Bildpunktes im Wesentlichen einer Anzahl detektierter Röntgenquanten entspricht. Beispielsweise kann der Detektionswert mit einem Kehrwert der in Schritt S30 für jedes Detektorelement eingestellten Empfindlichkeit multipliziert werden. The detected spatially resolved detection values are corrected to a pictorial representation according to the set sensitivities in the further processing, so that the brightness values of a pixel essentially correspond to a number of detected X-ray quanta. For example, the detection value may be multiplied by a reciprocal of the sensitivity set for each detector element in step S30.

Es sind weiterhin Korrekturen gemäß individueller Toleranzen einzelner Detektorelemente denkbar, z.B. ein Offset verursacht durch Dunkelrauschen oder eine herstellungsbedingte Abweichung in einer Grundempfindlichkeit, d.h. einer Empfindlichkeit des Detektorelements bei identischer Einstellung der ortsabhängigen Empfindlichkeit. Derartige Toleranzen können durch ein Ermitteln einer vierten Menge an ortsabhängigen Detektionswerten beispielsweise bei Dunkelheit oder Bestrahlung mit einer vorbestimmten, über die Fläche des Röntgen-Flachdetektors 20 mit einer konstanten oder zumindest bekannten Strahlungsintensität festgestellt und zur Korrektur der dritten Menge an ortsabhängigen Detektionswerten verwendet werden, indem ein Offset abgezogen oder ein Korrekturfaktor multipliziert wird. Furthermore, corrections according to individual tolerances of individual detector elements are conceivable, for example an offset caused by dark noise or a production-related deviation in a basic sensitivity, ie a sensitivity of the detector element with an identical setting of the location-dependent sensitivity. Such tolerances can be obtained by determining a fourth set of location-dependent detection values, for example, in the dark or by irradiation with a predetermined, over the area of the X-ray flat detector 20 detected with a constant or at least known radiation intensity and used to correct the third set of location-dependent detection values by subtracting an offset or multiplying a correction factor.

Es ist in einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens auch denkbar, dass weiterhin eine fünfte Menge an ortsabhängigen Detektionswerten unter gegenüber der vierten Menge veränderten Bedingungen erfasst wird. Beispielsweise kann die vierte Menge an ortsabhängigen Detektionswerten bei Dunkelheit erfasst werden, während die fünfte Menge bei Bestrahlung mit einer vorbestimmten, über die Fläche des Röntgen-Flachdetektors 20 bekannten Strahlungsintensität festgestellt gestellt wird. Auf diese Weise kann die Grundempfindlichkeit jedes Detektorelements beispielsweise durch eine lineare Funktion angenähert werden. In one embodiment of the method according to the invention, it is also conceivable that, furthermore, a fifth quantity of location-dependent detection values is detected under changed conditions compared to the fourth quantity. For example, the fourth set of location-dependent detection values may be detected in the dark, while the fifth set when irradiated at a predetermined, across the area of the X-ray flat detector 20 known radiation intensity is detected. In this way, the basic sensitivity of each detector element can be approximated, for example, by a linear function.

Diese individuelle Empfindlichkeitsfunktion jedes Detektorelements kann dann beispielsweise in Schritt S20 für ein genaueres Ermitteln eines zu erwartenden ortsabhängigen Detektionswertes genutzt werden und damit in Schritt S30 die ortsabhängige Empfindlichkeit genauer angepasst werden. Es ist ebenso denkbar, dass die Empfindlichkeitsfunktion direkt in Schritt S30 zum Anpassen der ortsabhängigen Empfindlichkeit für einen zu erwartenden Detektionswert genutzt wird. Schließlich kann die Empfindlichkeitsfunktion auch zur Korrektur der erfassten dritten Menge an ortsaufgelösten Detektionswerten genutzt werden. This individual sensitivity function of each detector element can then be used, for example, in step S20 for a more accurate determination of an expected location-dependent detection value, and thus more precisely adapted to the location-dependent sensitivity in step S30. It is also conceivable that the sensitivity function is used directly in step S30 for adjusting the location-dependent sensitivity for an expected detection value. Finally, the sensitivity function can also be used to correct the detected third set of spatially resolved detection values.

Es ist darüber hinaus auch möglich, andere Bildverarbeitungsverfahren auf die ermittelten Detektionswerte anzuwenden, wie Filterung, logarithmische Darstellung, Kontrastverstärkung oder Bildverbesserungsalgorithmen. It is also possible to apply other image processing techniques to the detected detection values, such as filtering, logarithmic, contrast enhancement or image enhancement algorithms.

Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Although the invention has been further illustrated and described in detail by the preferred embodiment, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

Claims (11)

Verfahren zur Bildgebung eines Untersuchungsobjektes (50) mittels einer Röntgenquelle (10) und eines ortsauflösenden Röntgendetektors (20) mit einer ortsabhängig einstellbaren Empfindlichkeit, wobei das Untersuchungsobjekt (50) zwischen Röntgenquelle (10) und Röntgendetektor (20) angeordnet ist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: (S10) Erfassen einer ersten Menge an ortsabhängigen Detektionswerten mittels des ortsauflösenden Röntgendetektors (20) mit einer niedrigen Strahlungsmenge; (S20) Ermitteln einer zweiten Menge von zu erwartenden ortsabhängigen Detektionswerten bei einer Bestrahlung des Untersuchungsobjektes (50) mit einer höheren Strahlungsmenge mittels der ersten Menge; (S30) Anpassen der ortsabhängigen Empfindlichkeit des ortsauflösenden Röntgendetektors (20) in Abhängigkeit von den zu erwartenden Detektionswerten der zweiten Menge, sodass bei einer Bestrahlung des ortsauflösenden Röntgendetektors (20) mit der höheren Strahlungsmenge die Detektionswerte einen Wertebereich zwischen einem vorbestimmten unterem Grenzwert und einem vorbestimmten oberen Grenzwert einnehmen; (S40) Erfassen einer dritten Menge an ortsaufgelösten Detektionswerten mittels des ortsauflösenden Röntgendetektors (20) mit der höheren Strahlungsmenge. Method for imaging an examination subject ( 50 ) by means of an X-ray source ( 10 ) and a spatially resolving X-ray detector ( 20 ) with a location-dependent adjustable sensitivity, wherein the examination subject ( 50 ) between the X-ray source ( 10 ) and X-ray detector ( 20 ), the method comprising the steps of: (S10) detecting a first set of location-dependent detection values by means of the spatially resolving X-ray detector ( 20 ) with a low amount of radiation; (S20) determining a second set of expected location-dependent detection values during irradiation of the examination subject ( 50 ) with a higher amount of radiation by means of the first amount; (S30) Adjusting the location-dependent sensitivity of the spatially resolving X-ray detector ( 20 ) as a function of the expected detection values of the second quantity, such that upon irradiation of the spatially resolving X-ray detector (FIG. 20 ) with the higher radiation amount, the detection values occupy a range of values between a predetermined lower limit value and a predetermined upper limit value; (S40) detecting a third set of spatially resolved detection values by means of the spatially resolving X-ray detector ( 20 ) with the higher amount of radiation. Verfahren nach Anspruch 1, wobei zum Ermitteln der zweiten Menge eine Segmentierung der ersten Menge erfolgt.  The method of claim 1 wherein segmenting of the first set occurs to determine the second set. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Ermittelns einer zweiten Menge von zu erwartenden ortsabhängigen Detektionswerten mittels einer Extrapolation in Abhängigkeit zu einem Verhältnis der höheren Strahlungsmenge zu der niedrigen Strahlungsmenge erfolgt.  Method according to one of the preceding claims, wherein the step of determining a second set of expected location-dependent detection values by means of extrapolation in dependence on a ratio of the higher radiation amount to the lower radiation amount. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Ermittelns einer zweiten Menge von zu erwartenden ortsabhängigen Detektionswerten ein örtliches Filtern der ersten Menge an ortsaufgelösten Detektionswerten und/oder daraus abgeleiteten ortsabhängigen Werten aufweist.  Method according to one of the preceding claims, wherein the step of determining a second set of expected location-dependent detection values comprises a local filtering of the first set of spatially resolved detection values and / or location-dependent values derived therefrom. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren weiterhin den Schritt aufweist: Erfassen einer vierten Menge an Kalibrierungswerten für Detektorelemente des ortsauflösenden Röntgendetektors (20) für eine erste vorbestimmte Strahlendosis und Korrigieren der Detektionswerte der dritten Menge mittels der Kalibrierungswerte der vierten Menge. Method according to one of the preceding claims, wherein the method further comprises the step of: detecting a fourth set of calibration values for detector elements of the spatially resolving X-ray detector ( 20 ) for a first predetermined radiation dose and correcting the detection values of the third set by means of the calibration values of the fourth set. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine vierte Menge an ortsaufgelösten Detektionswerten für eine erste vorbestimmte Strahlendosis und eine fünfte Menge an ortsaufgelösten Detektionswerten für eine zweite vorbestimmte Strahlendosis erfasst wird, daraus eine sechste Menge an ortsaufgelösten Detektionswerten für eine dritte vorbestimmte Strahlendosis aus der vierten Menge und der fünften Menge interpoliert wird und die Detektionswerte mittels der sechsten Menge kalibriert werden.  A method according to any one of claims 1 to 4, wherein a fourth set of spatially resolved detection values for a first predetermined radiation dose and a fifth set of spatially resolved detection values for a second predetermined radiation dose is detected therefrom, from which a sixth set of spatially resolved detection values for a third predetermined radiation dose from the fourth set and the fifth set are interpolated and the detection values are calibrated using the sixth set. Ortsauflösender Röntgendetektor (20) mit einer Vielzahl an Detektorelementen (22), wobei die Detektorelemente (22) einer Mehrzahl an Detektorbereichen (21) zugeordnet ist und der ortsauflösende Röntgendetektor (20) Mittel aufweist, eine erste Empfindlichkeit der Detektorelemente (22) des Röntgendetektor (20) in einem ersten Detektorbereich unabhängig von einer zweiten Empfindlichkeit von Detektorelementen (22) in einem zweiten Detektorbereich einzustellen. Spatial resolution x-ray detector ( 20 ) with a plurality of detector elements ( 22 ), wherein the detector elements ( 22 ) a plurality of detector areas ( 21 ) and the spatially resolving X-ray detector ( 20 ) Means, a first sensitivity of the detector elements ( 22 ) of the X-ray detector ( 20 ) in a first detector area independent of a second sensitivity of detector elements ( 22 ) in a second detector area. Ortsauflösender Röntgendetektor (20) nach Anspruch 7, wobei die Empfindlichkeit von Detektorelementen (22) eines Bereichs mittels einstellbarer Kapazitäten an den Detektorelementen (22) steuerbar ist. Spatial resolution x-ray detector ( 20 ) according to claim 7, wherein the sensitivity of detector elements ( 22 ) of an area by means of adjustable capacitances at the detector elements ( 22 ) is controllable. Ortsauflösender Röntgendetektor (20) nach Anspruch 7 oder 8, wobei jeder Detektorbereich (21) separate Auslesemittel (23) für die Detektorelemente (22) aufweist und die Empfindlichkeit der Detektorelemente (22) über die Auslesemittel (23) steuerbar ist. Spatial resolution x-ray detector ( 20 ) according to claim 7 or 8, wherein each detector area ( 21 ) separate readout means ( 23 ) for the detector elements ( 22 ) and the sensitivity of the detector elements ( 22 ) via the read-out means ( 23 ) is controllable. Röntgenvorrichtung (1) zur Bildgebung eines Untersuchungsobjektes (50), wobei die Röntgenvorrichtung (1) eine Röntgenquelle (10), einen ortsauflösenden Röntgendetektor (20) nach einem der Ansprüche 7 bis 9 und eine Steuerung (40) aufweist, wobei die Röntgenvorrichtung (1) ausgelegt ist, zur Bildgebung das Untersuchungsobjekt (50) zwischen Röntgenquelle (10) und Röntgendetektor (20) anzuordnen; wobei die Steuerung (40) ausgelegt ist, eine erste Menge an ortsaufgelösten Detektionswerten mittels des ortsauflösenden Röntgendetektors (20) mit einer niedrigen Strahlungsmenge zu erfassen; wobei die Steuerung (40) ausgelegt ist, eine zweite Menge von zu erwartenden ortsaufgelösten Detektionswerten bei einer Bestrahlung mit einer höheren Strahlungsmenge mittels der ersten Menge zu ermitteln; wobei die Steuerung (40) ausgelegt ist, eine ortsabhängige Empfindlichkeit des ortsauflösenden Röntgendetektors (20) in Abhängigkeit von den zu erwartenden Detektionswerten der zweiten Menge anzupassen, sodass bei einer Bestrahlung des ortsauflösenden Röntgendetektors (20) mit der höheren Strahlungsmenge die Detektionswerte zwischen einem vorbestimmten unterem Grenzwert und einem vorbestimmten oberen Grenzwert liegt. X-ray device ( 1 ) for imaging an examination subject ( 50 ), wherein the X-ray device ( 1 ) an X-ray source ( 10 ), a spatially resolving X-ray detector ( 20 ) according to one of claims 7 to 9 and a controller ( 40 ), wherein the X-ray device ( 1 ) is designed for imaging the object to be examined ( 50 ) between the X-ray source ( 10 ) and X-ray detector ( 20 ) to arrange; where the controller ( 40 ), a first set of spatially resolved detection values by means of the spatially resolved X-ray detector ( 20 ) to detect with a low amount of radiation; where the controller ( 40 ) is adapted to determine a second set of expected spatially resolved detection values upon irradiation with a higher amount of radiation by means of the first set; where the controller ( 40 ), a location-dependent sensitivity of the spatially resolving X-ray detector ( 20 ) as a function of the expected detection values of the second set, such that upon irradiation of the spatially resolving X-ray detector (FIG. 20 ) with the higher radiation amount the detection values between a predetermined lower limit and a predetermined upper limit. Röntgenvorrichtung (1) nach Anspruch 10, wobei die Steuerung (40) der Röntgenvorrichtung (1) dazu ausgelegt ist, mittels der Röntgenvorrichtung (1) eine vierten Menge an Kalibrierungswerten für Detektorelemente (22) des ortsauflösenden Röntgendetektors (20) für eine erste vorbestimmte Strahlungsmenge zu erfassen und die Detektionswerte der dritten Menge mittels der Kalibrierungswerte der vierten Menge zu kalibrieren. X-ray device ( 1 ) according to claim 10, wherein the controller ( 40 ) of the X-ray device ( 1 ) is designed, by means of the X-ray device ( 1 ) a fourth set of calibration values for detector elements ( 22 ) of the spatially resolving X-ray detector ( 20 ) for a first predetermined amount of radiation and to calibrate the detection values of the third quantity by means of the calibration values of the fourth quantity.
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