-
Die Erfindung betrifft ein Streustrahlenraster zur Anordnung an einem Röntgendetektor gemäß dem Patentanspruch 1 sowie einen Röntgendetektor gemäß dem Patentanspruch 5.
-
In der röntgenbasierten medizinischen Bildgebung ist der geometrische Aufbau eines Bildgebungssystems im Allgemeinen derart, dass – wie in der 7 gezeigt – aus einer punktförmigen Röntgenquelle 15 radialsymmetrisch Röntgenstrahlung 17 austritt und nach Durchdringung eines Untersuchungsobjekts 16 auf einen ortauflösenden Bildempfänger oder Röntgendetektor 10 auftrifft. Im Untersuchungsobjekt wird jedoch unerwünschte Streustrahlung durch kohärente und inkohärente Streuung erzeugt, welche zusätzlich zur erwünschten Direktstrahlung auf dem Röntgendetektor auftrifft. Die Streustrahlung trifft dabei an beliebigen Positionen auf dem Röntgendetektor auf und erzeugt ein zusätzliches Rauschen, trägt aber nicht zu einer verwendbaren Bildinformation bei. Um einen Teil der Streustrahlung abzuhalten, werden nach heutigem Stand der Technik Streustrahlenraster 11 verwendet, die zwischen dem Röntgendetektor und dem Untersuchungsobjekt angeordnet werden. Streustrahlenraster bestehen zumeist aus feinen, parallelen Lamellen aus einem hochabsorbierendem Material. Ein Nachteil eines Streustrahlenrasters liegt darin, dass häufig die Lamellen im späteren Röntgenbild erkennbar sind.
-
Eine Möglichkeit, die Lamellen "unsichtbar" zu machen, besteht darin, das Streustrahlenraster zu bewegen. Die Verwischungen bei der Bewegung führen dazu, dass die einzelnen Lamellen nicht mehr aufgelöst werden können. Eine zweite Möglichkeit ist das Herausrechnen des statischen Streustrahlenrasters mit Hilfe von Kalibrierbildern. Das Herauskalibrieren eines Streustrahlenrasters funktioniert aber nicht, wenn einzelne Pixelelemente der aktiven Matrix des Röntgendetektors vollständig von dem Streustrahlenraster abgedeckt sind. In diesem Fall erhält dieses Pixelelement kein Signal und kann nur mehr als "defekt" markiert, aber nicht mehr korrigiert werden.
-
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Streustrahlenraster zur Anordnung an einem Röntgendetektor bereitzustellen, welches möglichst wenige Pixelelemente des Röntgendetektors komplett verdeckt. Des Weiteren ist es Aufgabe der Erfindung, einen Röntgendetektor mit einem solchen Streustrahlenraster bereitzustellen.
-
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Streustrahlenraster zur Anordnung an einem Röntgendetektor gemäß dem Patentanspruch 1 und von einem Röntgendetektor gemäß dem Patentanspruch 5. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der zugehörigen Unteransprüche.
-
Bei dem erfindungsgemäßen statischen zweidimensionalen Streustrahlenraster zur Anordnung an einem Röntgendetektor mit einer aktiven Matrix aus rechteckförmigen Pixelelementen, wobei das Streustrahlenraster Lamellen aus einem röntgenstrahlungsabsorbierenden Material aufweist und die Lamellen in einer hexagonalen Matrixstruktur angeordnet sind, ist die hexagonale Matrixstruktur in Bezug auf die Pixelelemente des Röntgendetektors um einen Winkel zwischen 10° und 20°, insbesondere 15°, gekippt anordenbar. Ein solches einfaches und leicht und kostengünstig herstellbares Streustrahlenraster weist eine besonders geringe Abdeckung der Pixelelemente des Röntgendetektors auf, so dass es mittels des Streustrahlenrasters realisierbar ist, dass kein Pixelelement vollständig gegenüber der Röntgenstrahlung verdeckt ist. Dadurch kann jedes durch den Röntgendetektor aufgenommene Röntgenbild mit Hilfe einer Kalibrierung auf einfache Weise korrigiert werden. Dies führt bei geringem Aufwand zu einer besonders streustrahlenarmen, qualitativ hochwertigen Röntgenbildgebung.
-
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist das Streustrahlenraster rechteckförmig ausgebildet und die hexagonale Matrixstruktur innerhalb der rechteckigen Außenkanten des Streustrahlenrasters um einen Winkel zwischen 10° und 20°, insbesondere 15°, gekippt angeordnet. Ein rechteckförmiges Streustrahlenraster ist besonders einfach mit einem ebenfalls in den meisten Fällen rechteckförmigen Röntgendetektor wie z.B. einem Flachbilddetektor zu einer baulichen Einheit verbindbar. Zudem ist bei einem solchen Streustrahlenraster eine korrekte Anordnung auf einfache Weise möglich.
-
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Lamellen zumindest teilweise aus Blei oder einem anderen Material mit hoher Ordnungszahl (Z) gebildet. Blei besitzt eine besonders gute Abschirmwirkung gegenüber Röntgenstrahlung, so dass durch die Verwendung von Blei eine zuverlässige Reduktion der Streustrahlung erzielt wird. Neben Blei können auch andere Materialien mit einer hohen Ordnungszahl, wie zum Beispiel Wolfram oder Molybdän, zur Abschirmung verwendet werden.
-
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Sechsecke der hexagonalen Struktur regelmäßig ausgebildet. Regelmäßige Sechsecke besitzen gleich große Seiten und gleich große Winkel.
-
Die Erfindung umfasst außerdem einen Röntgendetektor mit einer aktiven Matrix mit rechteckförmigen Pixelelementen, welcher mit einem erfindungsgemäßen Streustrahlenraster eine bauliche Einheit bildet, wobei die hexagonale Matrixstruktur des Streustrahlenrasters in Bezug auf die Pixelelemente des Röntgendetektors um einen Winkel zwischen 10° und 20°, insbesondere 15°, gekippt angeordnet ist.
-
Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gemäß Merkmalen der Unteransprüche werden im Folgenden anhand schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele in der Zeichnung näher erläutert, ohne dass dadurch eine Beschränkung der Erfindung auf diese Ausführungsbeispiele erfolgt. Es zeigen:
-
1 eine Ansicht eines Ausschnitts einer hexagonalen Matrixstruktur,
-
2 eine Draufsicht auf eine um einen Winkel α gekippte hexagonale Matrixstruktur,
-
3 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Streustrahlenraster,
-
4 eine Anordnung eines erfindungsgemäßen Streustrahlenrasters vor einem Röntgendetektor,
-
5 eine Draufsicht auf eine Lamelle eines erfindungsgemäßen Streustrahlenrasters mit darunterliegendem Pixelelement eines Röntgendetektors,
-
6 eine Draufsicht auf einen Ausschnitt aus einer hexagonalen Struktur mit darunterliegender Pixelmatrix eines Röntgendetektors und
-
7 eine Ansicht des geometrischen Aufbaus eines bekannten Bildgebungssystems.
-
In der 1 ist eine sich in einer Ebene, also zweidimensinal, erstreckende hexagonale Matrixstruktur gezeigt, welche für ein erfindungsgemäßes Streustrahlenraster verwendet werden kann. In einer solchen hexagonalen Matrixstruktur sind Lamellen 12 derart angeordnet, dass Zwischenräume 13 sechseckig ausgebildet sind und von den Lamellen 12 umrahmt werden. Die gebildeten Sechsecke der Zwischenräume 13 sind alle gleich groß und bilden eine Parkettierung der abzudeckenden Fläche. Am Rand der Matrixstruktur können auch nur Teile von Sechsecken vorhanden sein. Zur Demonstrierung der Kippung der hexagonalen Matrixstruktur ist eine Gerade 18 eingezeichnet, welche parallel zu einer Unterkante der Sechsecke ist. In der 2 ist die hexagonale Matrixstruktur aus der 1 um einen Winkel α bezüglich der Geraden 18 gekippt.
-
In der 3 ist ein erfindungsgemäßes zweidimensionales Streustrahlenraster 11 gezeigt, welches eine derartig gekippte hexagonale Matrixstruktur aus Lamellen und Zwischenräumen aufweist. Das Streustrahlenraster ist rechteckig aufgebaut und die hexagonale Matrixstruktur ist in Bezug auf ihre rechteckigen Außenkanten 20 um einen Winkel α, welcher zwischen 10° und 20° liegt, gekippt. Insbesondere beträgt der Winkel α 15°. Die Lamellen des Röntgenstrahlenrasters sind aus einem röntgenstrahlungsabsorbierenden Material ausgebildet. Hierfür kann z.B. Blei oder eine Verbindung mit einem Anteil von Blei verwendet werden. Es können auch andere Materialien, z.B. mit einer hohen Ordnungszahl, zur Abschirmung verwendet werden. Die Zwischenräume können vollständig frei gehalten sein oder aber mit einem röntgenstrahlungstransparenten Material, z.B. Papier, gefüllt sein. Die Form der Sechsecke der hexagonalen Matrixstruktur ist bevorzugt regelmäßig ausgebildet, wie in den 1 und 2 gezeigt (sechs gleich lange Seiten und sechs gleiche Winkel). Es können auch nicht regelmäßige Sechsecke verwendet werden, wobei jedoch eine vollständige Parkettierung möglich sein muss.
-
Die Höhe des Streustrahlenrasters, also orthogonal zu seiner Ebene, wird entsprechend so gewählt, dass ein großer Anteil der Streustrahlen absorbiert werden kann. So würde z.B. ein 20 mm hohes Streustrahlraster in etwa 95% der Streustrahlung absorbieren. Bei dem Streustrahlenraster kann es sich z.B. um ein Niedriglinienstreustrahlenraster handeln.
-
In der 4 ist ein Röntgendetektor 10 gezeigt, der mit einem erfindungsgemäßen Streustrahlenraster 11 eine bauliche Einheit bildet. Das Streustrahlenraster kann dabei z.B. an dem Röntgendetektor befestigt sein oder Streustrahlenraster und Röntgendetektor können in einer gemeinsamen Halterung angeordnet sein. Das Streustrahlenraster ist oberhalb des Röntgendetektors in Bezug auf die Strahlungsrichtung der Röntgenstrahlung angeordnet. Bevorzugt weist das Streustrahlenraster eine an den Röntgendetektor angepasste Form auf, also z.B. bei einem rechteckigen Flachbilddetektor ebenfalls rechteckig und mit annähernd den gleichen Außenmassen.
-
Die Geometrie des Streustrahlenrasters ist dabei derart, dass die Sechsecke der hexagonalen Matrixstruktur um einen Winkel zwischen 10° und 20° bezüglich der rechteckigen oder quadratischen Pixelelemente 14 der Pixelmatrix des Röntgendetektors 10 gekippt sind. Hierdurch ergibt sich eine Überlagerung der Matrix aus Pixelelementen des Röntgendetektors und der hexagonalen Matrixstruktur des Streustrahlenrasters wie in der 6 als Überblick gezeigt, bei welcher kein Pixelelement vollständig von den Lamellen gegenüber der Röntgenstrahlung verdeckt ist. In der 5 ist ein Knotenpunkt 19 von drei Lamellen 12 des erfindungsgemäßen Streustrahlenrasters gezeigt, wobei als Beispiel unterhalb des Knotenpunkts 19 ein Pixelelement 14 angeordnet ist. Bei einer derartigen Anordnung ist zwar eine teilweise Abdeckung des Pixelelements 14 vorhanden; das Pixelelement ist jedoch nie vollständig abgedeckt. Mittels eines derartigen erfindungsgemäßen Streustrahlenrasters kann also immer mittels einer einfachen Kalibrierung der Einfluss des Streustrahlenrasters aus dem durch den Röntgendetektor aufgenommenen Röntgenbild herausgerechnet werden. Das Streustrahlenraster ist gegenüber dem Röntgendetektor statisch (also nicht bewegt) und kann mit einfachen Mitteln und kostengünstig hergestellt werden.
-
Gemäß einer Berechnung der maximalen Abdeckung bei gleicher Belegungsdichte, d.h. bei einem konstanten Verhältnis zwischen Abdeckungsfläche (= Lamellen) und Freiraum (= Zwischenräume) ist die hexagonale Matrixstruktur diejenige Struktur, die die geringste lokale Ballung von Abdeckungsfläche aufweist. Dies ist auf die Knotenpunkte 19 aus nur jeweils drei Lamellen zurückzuführen (wie in 5 gezeigt), z.B. im Vergleich zu einer quadratischen Struktur, bei der vier Lamellen in einem Knotenpunkt zusammenlaufen. Bei einer gleichzeitigen Kippung der hexagonalen Matrixstruktur ergibt sich eine maximale Abdeckung von 72% eines Pixelelements im Gegensatz zu zwischen 73% und 93% bei einer quadratischen Matrixstruktur.
-
Die Erfindung lässt sich in folgender Weise kurz zusammenfassen: Für eine besonders geringe Verdeckung von Pixelelementen eines Röntgendetektors gegenüber einer Röntgenstrahlung ist ein statisches zweidimensionales Streustrahlenraster zur Anordnung mit einem Röntgendetektor mit einer aktiven Matrix aus rechteckförmigen Pixelelementen vorgesehen, wobei das Streustrahlenraster Lamellen aus einem röntgenstrahlungsabsorbierenden Material aufweist und die Lamellen in einer hexagonalen Matrixstruktur angeordnet sind, und wobei die hexagonale Matrixstruktur in Bezug auf die Pixelelemente des Röntgendetektors um einen Winkel zwischen 10° und 20°, insbesondere 15°, gekippt anordenbar ist.
