DE102004057741A1

DE102004057741A1 - Verfahren zur Prüfung der Qualität eines Detektormoduls für einen Röntgen-Computertomografen

Info

Publication number: DE102004057741A1
Application number: DE102004057741A
Authority: DE
Inventors: Clemens Dr. Jörger; Quirin Dr. Spreiter; Thomas von der Dr. Haar
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2004-11-30
Filing date: 2004-11-30
Publication date: 2006-06-01
Also published as: US20060120514A1; US7314311B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung der Qualität eines Detektormoduls für einen Röntgen-Computertomografen. Zur Erzielung einer absoluten Qualitätsprüfung von Detektormodulen wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, eine Aufnahmeeinrichtung mit zumindest einem Referenzdetektormodul und mit dem zu prüfenden Detektormodul zu bestücken und anschließend sowohl die vom Referenzdetektormodul gelieferten Referenzsignale als auch die vom zu prüfenden Detektormodul gelieferten Prüfsignale auszuwerten.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung der Qualität eines Detektormoduls für einen Röntgen-Computertomografen sowie die Verwendung einer der Gantry des Röntgen-Computertomografen entsprechenden Prüf-Gantry.
Detektormodule für einen Detektor eines Röntgen-Computertomografen weisen herstellungsbedingt nicht immer identische bildgebende Eigenschaften auf, d. h. sie liefern bei Einstrahlung derselben Röntgenintensität unter Umständen abweichende Signale. Wenn zum Aufbau eines Detektors Detektormodule verwendet werden, deren Eigenschaften eine unzulässig hohe Streuung aufweisen, kann das die Qualität eines damit erzeugten Bilds negativ beeinflussen. Im Hinblick darauf wird nach dem Stand der Technik die Qualität der Detektormodule geprüft. Die Detektormodule sind üblicherweise an einer Detektoreinrichtung angebracht. Es handelt sich dabei um einen in der Regel bogenförmig ausgebildeten Rahmen mit einer Vielzahl von nebeneinander liegenden Steckplätzen zum Anschluss der Detektormodule. Je nach der Position eines Detektormoduls auf der Detektoreinrichtung können im Hinblick auf die Qualität des Detektormoduls unterschiedlich starke Streuungen in den Eigenschaften toleriert werden. Detektormodule mit einer großen Streuung in ihren Eigenschaften werden üblicherweise in der Nähe der Enden der Detektoreinrichtung angebracht, wohingegen Detektormodule mit einer geringen Streuung in ihren Eigenschaften in der Mitte der Detektoreinrichtung montiert werden.

Nach einem ersten Verfahren nach dem Stand der Technik wird die Detektoreinrichtung zur Aufnahme von Detektormodulen vollständig mit Detektormodulen bestückt. Anschließend wird die mit dem Detektor erreichbare Bildqualität geprüft. Falls die Bildqualität nicht vorgegebenen Kriterien entspricht, wird die Anordnung der Detektormodule nach dem "try and error"-Prinzip so lange geändert, bis die gewünschte Bildqualität erreicht worden ist. Das bekannte Verfahren ist langwierig und erfordert den Einsatz von besonders qualifiziertem Personal. Abgesehen davon lässt sich die Zeitdauer für die Prüfung der Bildqualität nicht vorhersehen, was den Fertigungsablauf stört. Schließlich ist mit dem bekannten Verfahren lediglich eine relative, nicht jedoch eine absolute Bestimmung der Qualität der verwendeten Detektormodule möglich.

Nach einem zweiten aus der DE 198 11 044 C2 bekannten Verfahren werden die bildgebenden Eigenschaften jedes Detektormoduls vor der Herstellung des Detektors unter Verwendung eines Spezialprüfplatzes geprüft. Anhand der dabei gewonnenen Messergebnisse werden dann mittels eines besonderen Auswahlverfahrens den Detektormodulen Einbaupositionen an der Detektoreinrichtung zugewiesen. – Die Bereitstellung eines Spezialprüfplatzes ist aufwändig. Außerdem ist zur Bedienung des Spezialprüfplatzes wiederum besonders geschultes Personal erforderlich.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es sollen insbesondere ein möglichst einfaches und genaues Verfahren sowie eine Verwendung zur Prüfung der Qualität von Detektormodulen für Röntgen-Computertomografen angegeben werden. Nach einem weiteren Ziel der Erfindung soll damit u.a. auch eine absolute Bestimmung der Qualität des geprüften Detektormoduls ermöglicht werden.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 13 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 12 sowie 14.

Nach Maßgabe der Erfindung ist ein Verfahren zur Prüfung der Qualität eines Detektormoduls für einen Röntgen-Computertomografen mit folgenden Schritten vorgesehen:
Bereitstellen einer Messeinrichtung, umfassend eine Röntgenquelle und eine zumindest mit einem Referenzdetektormodul ausgestattete Aufnahmeeinrichtung, welche mindestens einen freien Platz zum Einsetzen des zu prüfenden Detektormoduls aufweist,
Einsetzen des zu prüfenden Detektormoduls in den freien Platz,
Einstrahlen einer vorgegebenen Röntgenintensitätsverteilung auf einen das Referenzdetektormodul sowie das zu prüfende Detektormodul umfassenden Detektor,
Messen der vom Referenzdetektormodul gelieferten Referenzsignale und der vom zu prüfenden Detektormodul gelieferten Prüfsignale und
Auswerten der gelieferten Signale.

Das vorgeschlagene Verfahren lässt sich relativ einfach durchführen. Es ist besonders exakt und zeitsparend. Die Durchführung des Verfahrens erfordert kein besonders erfahrenes oder geschultes Fachpersonal. Damit kann insbesondere auch die Eignung des Detektormoduls für eine bestimmte Einbauposition im Detektor in Bezug zur Röntgenquelle erfasst werden. Die Bereitstellung eines Spezialprüfplatzes ist nicht erforderlich. Infolge der vorgeschlagenen Verwendung von Referenzdetektormodulen ist eine absolute Bestimmung der Qualität der Detektormodule möglich. Fehlerhafte Detektormodule können frühzeitig erkannt und ausgesondert werden. – Unter einer Aufnahmeeinrichtung im Sinne der vorliegenden Erfindung wird ein Rahmen bzw. ein Träger zur Aufnahme der Detektormodule verstanden. Es kann sich dabei insbesondere um einen in einen ⌀-Richtung gebogenen Rahmen als Bestandteil einer Gantry eines Röntgen-Computertomografen handeln. Unter einem Referenzdetektormodul im Sinne der vorliegenden Erfindung wird ein Detektormodul verstanden, dessen Eigenschaften definierten vorgegebenen Kriterien entsprechen. Es handelt sich dabei um ausgewählte Detektormodule, die im Hinblick auf vorgegebene spezifizierte Eigenschaften lediglich geringe Abweichungen aufweisen.

Nach eine besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird als Messeinrichtung eine der Gantry des Röntgen-Computertomografen entsprechende Prüf-Gantry verwendet. Damit kann der Aufwand zur Prüfung der Qualität der Detektormodule besonders gering gehalten werden. Als Messeinrichtung kann eine serienmäßig hergestellte Gantry verwendet werden.

Des Weiteren kann zum Messen und Verarbeiten der Signale eine der Elektronikeinrichtung des Röntgen-Computertomografen entsprechende Prüf-Elektronikeinrichtung verwendet werden. Damit erfolgt die Prüfung der Detektormodule in derselben Systemumgebung wie beim Einsatz im Detektor des Röntgen-Computertomografen. Die gewonnenen Ergebnisse über die Qualität der Detektormodule sind besonders exakt. Als Messeinrichtung und Elektronikeinrichtung kann z. B. ein dem Röntgen-Computertomografen entsprechender Prüf-Röntgen-Computertomograf verwendet werden. Es ist lediglich die Bereitstellung einer besonderen Software zum Betrieb der Elektronikeinrichtung bzw. der Hardware des Prüf-Röntgen-Computertomografen erforderlich.

Nach einer weiteren Ausgestaltung wird das zu prüfende Detektormodul zwischen zwei Referenzdetektormodule eingesetzt. Es ist auch möglich mehrere Detektormodule zwischen jeweils zwei Referenzdetektormodule einzusetzen. Indem das/die zu prüfenden Detektormodul/e zwischen jeweils zwei Referenzdetektormodule aufgenommen ist, ist eine besonders exakte Messung möglich. Es kann dabei insbesondere die Qualität des Detektormoduls ermittelt werden, wenn eine Abhängigkeit der Röntgenintensität und der spektralen Zusammensetzung der Röntgenstrahlung in einer φ-Richtung existiert.

Zur weiteren Vereinfachung des Verfahrens wird die Aufnahmeeinrichtung während der Messung nicht rotiert. Damit kann auf eine besondere Befestigung des zu prüfenden Detektorelements mittels Befestigungselementen, wie Schrauben, verzichtet werden. Es genügt, das Detektorelement einfach in einen an der Aufnahmeeinrichtung vorgesehenen Steckverbinder einzustecken und damit eine Verbindung zu der nachgeschalteten Elektronikeinrichtung herzustellen.

Vorteilhafterweise wird aus den Referenzsignalen zumindest einer der folgenden Referenzparameter ermittelt: Spektrale Linearität, Signalstärke, Signaldrift, Nachleuchten, Temperaturdrift, z-Gradient, Stromlinearität. Der Referenzparameter kann, insbesondere bei der Verwendung mehrerer Referenzdetektormodule, durch eine Mittelwertbildung ermittelt werden. Die Mittelwertbildung kann z.B. mittels Interpolation zweiten oder dritten Grades erfolgen. Damit können Abweichungen der von den Referenzdetektoren gelieferten Signale bzw. der sich daraus ergebenden Referenzparameter ausgeglichen werden. Die Mittelwertbildung kann aber auch durch eine andere mathematische Zusammenfassung einer Vielzahl von Referenzsignalen erfolgen.

Aus den Prüfsignalen kann ein zum Referenzparameter korrespondierender Prüfparameter ermittelt werden. Die Auswertung kann durch Normierung der Prüfsignale mittels der Referenzsignale und/oder der Prüfparameter mittels der dazu korrespondierenden Referenzparameter erfolgen. Das ermöglicht auf einfache Weise eine absolute Bestimmung der Qualität der Detektormodule.

Nach einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird jedem normierten Prüfsignal und/oder -parameter ein Wertebereich zugeordnet. Das ermöglicht in Abhängigkeit der ermittelten Qualität ein Aussondern und/oder Klassifizieren der Detektormodule. Ein geprüftes Detektormodul kann ausgesondert werden, wenn zumindest einer der normierten Prüfsignale und/oder -parameter außerhalb des dafür vorgesehenen Wertebereichs sich befindet. Dazu werden zweckmäßigerweise sämtliche erfassten normierten Prüfsignale und/oder -parameter berücksichtigt.

Die nicht ausgesonderten Detektormodule können anhand vorgegebener Klassifizierungsregeln klassifiziert werden. Dazu genügt es, eine Teilmenge der normierten Prüfsignale und/oder -parameter zu prüfen. Die Verwendung lediglich einer vorgegebenen Teilmenge zur Klassifizierung trägt zu einer Beschleunigung des Verfahrens bei. Die Klassifizierung der Detektormodule kann z. B. dadurch erfolgen, dass jedem geprüften Detektormodul eine bevorzugte Einbauposition an der Aufnahmeeinrichtung zugewiesen wird. Die Klassifizierung kann nach herkömmlichen Klassifizierungsverfahren erfolgen, wie sie z.B. aus DE 198 11 044 C1 bekannt sind. Der Offenbarungsgehalt dieses Dokuments wird insoweit einbezogen.

Nach weiterer Maßgabe der Erfindung ist die Verwendung einer der Gantry eines Röntgen-Computertomografen entsprechenden und mit zumindest einem Referenzdetektormodul versehenen Prüf-Gantry als Messeinrichtung zur Prüfung der Qualität von Detektormodulen für den Röntgen-Computertomografen vorgesehen. Die vorgeschlagene Verwendung macht die Bereitstellung eines Spezialprüfplatzes überflüssig. Es kann auf eine serienmäßig hergestellte und damit relativ preisgünstig verfügbare Komponente des Röntgen-Computertomografen zurückgegriffen werden. Es entfällt die Notwendigkeit der Konstruktion und der Herstellung eines Spezialprüfplatzes.

Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Verwendung wird zum Messen und Verarbeiten der vom zu prüfenden Detektormodul gelieferten Signale eine der Elektronikeinrichtung des Röntgen-Computertomografen entsprechende Prüf-Elektronikeinrichtung verwendet. Die vorgeschlagene Ausgestaltung kann z. B. durch die Verwendung eines Röntgen-Computertomografen realisiert werden, welcher von seiner Konstruktion und Hardwareausführung her dem Röntgen-Computertomografen ent spricht, für den die zu prüfenden Detektormodule vorgesehen sind.

Nachfolgend wird anhand der einzigen Figur die Erfindung beispielhaft näher erläutert.
In der Figur ist eine bogenförmig ausgeführte Aufnahmeeinrichtung 1 mit einer Vielzahl hier schematisch gezeigter Steckplätze 2 zum Einstecken und Anschließen von Detektormodulen versehen. Bestimmte Steckplätze 2 sind mit Referenzdetektormodulen 3 bestückt. Gegenüber der Detektoreinrichtung 1 ist eine Röntgenquelle 4 vorgesehen. Ein davon ausgehender Röntgenfächer ist mit dem Bezugszeichen 5 bezeichnet. Bei der gezeigten Vorrichtung handelt es sich um eine Prüf-Gantry G, welche mit Ausnahme der Bestückung der Detektoreinrichtung 1 mit Referenzdetektormodulen 3 bzw. zu prüfenden Detektormodulen baugleich mit der Gantry des Röntgen-Computertomografen ist. Ein daran üblicherweise vorgesehener Antrieb zum Rotieren der aus dem Detektor D und der Röntgenquelle 4 gebildeten Messeinrichtung in eine ⌀-Richtung kann weggelassen sein. Mit dem Bezugszeichen 6 ist schematisch eine dem Detektor D nachgeschaltete Prüf-Elektronikeinrichtung bezeichnet. Es handelt sich dabei zweckmäßigerweise um die Hardware eines Röntgen-Computertomografen, welcher baugleich mit einem Röntgen-Computertomografen ist, für den die zu prüfenden Detektormodule vorgesehen sind.
Zur Prüfung der Qualität der Detektormodule wird die gezeigte Vorrichtung wie folgt verwendet:
Die Detektoreinrichtung 1 wird mit den zu prüfenden Detektormodulen (in der Figur nicht gezeigt) an den Steckplätzen 2 bestückt. Anschließend wird der Detektor D mittels der Röntgenquelle 4 mit einer vorgegebenen Röntgenintensität bestrahlt. Die Bestrahlung kann mehrfach für eine vorgegebene Zeitdauer erfolgen. Die von den Referenzdetektormodulen 2 und den Detektormodulen erzeugten Referenz- und Prüfsignale wer den mit der nachgeschalteten Prüf-Elektronikeinrichtung 6 ausgewertet. Dazu werden mittels einer geeigneten Software z.B. die folgenden Referenzparameter aus den gemessenen Referenzsignalen ermittelt: Spektrale Linearität, Signaldrift, Signalstärke, Nachleuchten, Temperaturdrift, z-Gradient. Die Referenzparameter können durch Mittelwertbildung ermittelt werden.
Unter Verwendung der übermittelten, ggf. durch Mittelwertbildung gebildeten, Referenzparameter werden die Prüfparameter für jedes Detektormodul normiert. Die normierten Prüfparameter bilden Absolutwerte, anhand derer die Qualität der Detektormodule ermittelt werden kann. Auf der Grundlage der normierten Prüfparameter erfolgt anschließend eine Klassifizierung der Detektormodule, wie sie beispielsweise aus der DE 198 11 044 C1 bekannt ist. Dabei wird jedem Detektormodul eine bevorzugte Einbauposition an der Aufnahmeeinrichtung zugewiesen. Die ermittelten Werte werden in einer Datenbank hinterlegt. Mittels eines geeigneten Programms kann automatisch ein Satz von Detektormodulen zum Aufbau eines Detektors angegeben werden, wobei jedem Detektormodul eine Einbauposition an der Aufnahmeeinrichtung des Detektors D zugewiesen ist.

Claims

Verfahren zur Prüfung der Qualität eines Detektormoduls für einen Röntgen-Computertomografen mit folgenden Schritten: Bereitstellen einer Messeinrichtung, umfassend eine Röntgenquelle (4) und eine zumindest mit einem Referenzdetektormodul (3) ausgestattete Aufnahmeeinrichtung (1), welche mindestens einen freien Platz zum Einsetzen des zu prüfenden Detektormoduls aufweist, Einsetzen des zu prüfenden Detektormoduls in den freien Platz (2), Einstrahlen einer vorgegebenen Röntgenintensitätsverteilung auf einen das Referenzdetektormodul (3) sowie das zu prüfende Detektormodul umfassenden Detektor (D), Messen der vom Referenzdetektormodul (3) gelieferten Referenzsignale und der vom zu prüfenden Detektormodul gelieferten Prüfsignale und Auswerten der gelieferten Signale.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei als Messeinrichtung eine der Gantry des Röntgen-Computertomografen entsprechende Prüf-Gantry (G) verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei zum Messen und Verarbeiten der Signale eine der Elektronikeinrichtung des Röntgen-Computertomografen entsprechende Prüf-Elektronikeinrichtung verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zu prüfende Detektormodul zwischen zwei Referenzdetektormodule (3) eingesetzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Detektor (D) während der Messung nicht rotiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei aus den Referenzsignalen zumindest einer der folgenden Referenzparameter ermittelt wird: Spektrale Linearität, Signaldrift, Signalstärke, Nachleuchten, Temperaturdrift, z-Gradient, Stromlinearität.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Referenzparameter durch eine Mittelwertbildung ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei aus den Prüfsignalen ein zum Referenzparameter korrespondierender Prüfparameter ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Auswertung durch Normierung der Prüfsignale mittels der Referenzsignale und/oder der Prüfparameter mittels der dazu korrespondierenden Referenzparameter erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jedem der Prüfparameter ein Wertebereich zugeordnet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das geprüfte Detektormodul ausgesondert wird, wenn zumindest einer der Prüfparameter außerhalb des dafür vorgesehenen Wertebereichs sich befindet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die nicht ausgesonderten Detektormodule anhand vorgegebener Klassifizierungsregeln klassifiziert werden.
Verwendung einer der Gantry eines Röntgen-Computertomografen entsprechenden und mit zumindest einem Referenzdetektormodul (3) versehenen Prüf-Gantry (G) als Messeinrichtung zur Prüfung der Qualität von Detektormodulen für den Röntgen-Computertomografen.
Verwendung nach Anspruch 13, wobei zum Messen und Verarbeiten der vom zu prüfenden Detektormodul gelieferten Signale eine der Elektronikeinrichtung des Röntgen-Computertomografen entsprechende Prüf-Elektronikeinrichtung (6) verwendet wird.