DE69616030T2 - Röntgenstrahluntersuchungsvorrichtung eine bildaufnahmematrix mit korrektureinheit enthaltend - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Röntgenuntersuchungsgerät, mit einer Bildsensormatrix zum Aufnehmen eines Röntgenbildes und einer Korrektureinheit zum Korrigieren von Störungen in dem primären Bildsignal.
• Ein Röntgenuntersuchungsgerät dieser Art ist aus der europäischen Patentanmeldung EP 0 642 264 bekannt.
• Das bekannte Röntgenuntersuchungsgerät enthält eine Korrektureinheit, um Störungen in dem elektronischen Bildsignal, die durch verzögertes Auslesen von Ladung verursacht werden, entgegenzuwirken. Einfallende Röntgenstrahlen lösen Ladungsträger aus, insbesondere Photoelektronen in der Bildsensormatrix, und so wird das Röntgenbild aufgenommen. Ein Teil der genannten Photoelektronen kann in einem Fallenzustand eingefangen werden, darin einige Zeit festgehalten werden und zu einem späteren Zeitpunkt freikommen, beispielsweise infolge thermischer Anregung, und als verzögert ausgelesene elektrische Ladungen in die Ausleseschaltung gelangen. Wenn das primäre Bildsignal mit den Störungen einem Monitor zugeführt würde, um die Bildinformationen wiederzugeben, würden nicht nur die Bildinformationen des momentanen Bildes, sondern gleichzeitig auch Bildinformationen eines zuvor aufgenommenen Bildes wiedergegeben werden. Infolgedessen wird der Beobachter Nachbilder wahrnehmen, die dem momentanen Bild überlagert sind. Die Korrektureinheit des bekannten Röntgenuntersuchungsgerätes verwendet ein physikalisches Modell für das Auffangen und anschließende Freikommen der Photoelektronen, um Störungen infolge von verzögert ausgelesenen elektrischen Ladungen zu korrigieren. Ein Nachteil ist, dass das bekannte Röntgenuntersuchungsgerät eine ziemlich große Bildspeicherkapazität benötigt, um Bildinformationen einer Anzahl vorhergehender Bilder und/oder Korrekturwerte für eine lange Serie von Röntgenbildern sowie für verschiedene Umstände, unter denen solche Röntgenbilder erstellt werden, zu speichern. Weiter ist es ein Nachteil, dass die Korrektureinheit des bekannten Röntgenuntersuchungsgerätes zum Ausführen der gewünschten Korrektur anhand der gespeicherten Bildinformationen eine leistungsstarke Recheneinheit erfordert. Weil in dem bekannten Röntgenuntersuchungsgerät ausgedehnte und komplexe Operationen an einer großen Anzahl Daten ausgeführt werden, wird eine ziemlich lange Zeitdauer benötigt, um das primäre Bildsignal in Bezug auf Nachbilder zu korrigieren. Die lange Verarbeitungszeit verlängert die Zeit, die zwischen der Aufnahme des Röntgenbildes und der Wiedergabe der Bildinformationen in dem Röntgenbild, beispielsweise auf einem Monitor, verstreicht. Daher ist das bekannte Röntgenuntersuchungsgerät für eine nicht gestörte Wiedergabe der Bildinformationen in einem Röntgenbild schnell nach der Aufnahme nicht geeignet. Dies betrifft insbesondere Störungen infolge der Überlagerung von Bildinformationen eines zuvor aufgenommenen Röntgenbildes auf den wiederzugebenden Bildinformationen, wobei die überlagerten Informationen als Nachbild zusammen mit dem wiederzugebenden Bild wiedergegeben werden. Daher ist das bekannte Röntgenuntersuchungsgerät insbesondere nicht geeignet, eine Serie von ungestörten Röntgenbildern in schneller Folge wiederzugeben. Ein weiteres Korrekturverfahren, das das Ergebnis einer rekursiv gefilterten Sequenz von Dunkelbildern von einem Primärbild subtrahiert, wird in US 5.452.338 beschrieben.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Röntgenuntersuchungsgerät zu verschaffen, das im Vergleich zu dem bekannten Röntgenuntersuchungsgerät nur eine kurze Zeitdauer zur Korrektur des primären Bildsignals benötigt.
• Diese Aufgabe wird mit einem erfindungsgemäßen Röntgengerät gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es eine Steuerschaltung zum Steuern der Bildsensormatrix enthält, um ein Dunkelsignal zu bilden, wobei die Extrapolation von zu verschiedenen Zeitpunkten vor dem Auslesen des primären Bildsignals aufgenommenen Dunkelsignalen beteiligt ist, und dass die Korrektureinheit ausgebildet ist, um ein elektronisches Bildsignal aus dem primären Bildsignal und dem Dunkelsignal abzuleiten.
• Das Röntgenuntersuchungsgerät umfasst eine Röntgenquelle zum Emittieren eines Röntgenstrahlenbündels, um das Röntgenbild eines Objektes zu bilden. Die Bildsensormatrix enthält weiterhin strahlungsempfindliche Elemente zum Umwandeln von Röntgenstrahlen in elektrische Ladungen und eine Ausleseschaltung zum Ableiten eines primären Bildsignals aus den elektrischen Ladungen. Die strahlungsempfindlichen Elemente sind beispielsweise Halbleiterelemente, vorzugsweise aus α-Si:H hergestellt, in denen elektrische Ladungsträger durch Absorption von Röntgenstrahlen ausgelöst werden, insbesondere Elektron-Loch-Paare. Strahlungsempfindliche Elemente, die aus einem für Röntgenstrahlen empfindlichen Photoleitermaterial hergestellt sind, wie beispielsweise Selen oder Bleioxid, sind auch geeignet. Die einzelnen strahlungsempfindlichen Elemente können auch ein lichtempfindliches Element enthalten, wie z.B. eine Photodiode oder einen Phototransistor, in Kombination mit einem Szintillator. Der Szintillator wandelt einfallende Röntgenstrahlen in langweilige Strahlung um, beispielsweise infrarote oder ultraviolette Strahlung oder sichtbares Licht. Die langweilige Strahlung ist elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge, die wesentlich länger ist als die von Röntgenstrahlen. Der Aufbau des Szintillators wird vorzugsweise so gewählt, dass die Empfindlichkeit der lichtempfindlichen Elemente in Bezug auf langweilige Strahlung beträchtlich und vorzugsweise so hoch wie möglich ist. Das lichtempfindliche Element wandelt die langweilige Strahlung in elektrische Ladung um. Es kann auch ein Szintillator in Form einer Szintillatorschicht verwendet werden, die zu einer Gruppe von mehreren lichtempfindlichen Elementen gemeinsam gehört. Weitere Details einer zum Aufnehmen eines Röntgenbildes geeigneten Bildsensormatrix werden in der europäischen Patentanmeldung EP 0 440 282, EP 0 440 720 und der französischen Patentanmeldung FR 2 593 343 beschrieben.
• Das Dunkelsignal wird durch Auslesen der Bildsensormatrix bei Abwesenheit von einfallenden Röntgenstrahlen gebildet. Der Signalpegel des Dunkelsignals stellt elektrische Ladungen dar, die in den röntgenempfindlichen Elementen zurückgeblieben sind, beispielsweise nach einer vorherigen Belichtung, oder Ladungen, die darin durch thermische Anregung erzeugt worden sind. Korrektur des primären Bildsignals hinsichtlich Störungen, die durch verzögert ausgelesene elektrische Ladungen verursacht worden sind, wird dann verhältnismäßig genau ausgeführt, indem das Dunkelsignal von dem primären Bildsignal subtrahiert wird. Korrektur erfolgt durch Ableiten des elektronischen Bildsignals aus dem Dunkelsignal und dem primären Bildsignal, welches elektronische Bildsignal nahezu frei von Störungen ist, insbesondere von Störungen infolge verzögert ausgelesener elektrischer Ladung. Die Korrekturgenauigkeit ist umso höher, je kürzer die Zeitdauer gewählt wird, die zwischen der Bildung des Dunkelsignals und des primären Bildsignals verstreicht. Das primäre Bildsignal wird nicht nur in Bezug auf verzögert ausgelesene elektrische Ladungen korrigiert, sondern auch in Bezug auf Dunkelstrom, der durch thermische Anregung erzeugt wird. Außerdem wird das primäre Bildsignal hinsichtlich Störungen korrigiert, die durch verzögertes Auslösen langweiliger Strahlung durch den Szintillator verursacht werden. Weil eine Korrektur nur verhältnismäßig einfache Berechnungen erfordert, die an einer verhältnismäßig begrenzten Anzahl Daten ausgeführt werden, ist nur eine kurze Zeitdauer notwendig, um die Korrektur des primären Bildsignales auszuführen. Außerdem erfordert die Korrektur weder eine große Speicherkapazität noch eine komplexe Recheneinheit.
• Ein Beispiel für ein Röntgenuntersuchungsgerät ist dadurch gekennzeichnet, das die Steuerschaltung zum Steuern der Bildsensormatrix ausgebildet ist, um das Dunkelsignal vor dem Röntgenimpuls zu bilden und das primäre Bildsignal, nachdem der Röntgenimpuls aufgehört hat.
• Kurz vor dem Beginn des Röntgenimpulses treffen keine Röntgenstrahlen auf der Bildsensormatrix auf, sodass erreicht wird, dass das Dunkelsignal einen Signalpegel hat, der insbesondere restliche elektrische Ladung repräsentiert. Eine solche restliche elektrische Ladung ist beispielsweise während eines vorhergehenden Röntgenimpulses gebildet worden. Vor allem wenn ein solcher vorhergehender Röntgenimpuls eine hohe Intensität und/oder hohe Energie hat, wird eine elektrische Ladung in den strahlungsempfindlichen Elementen zurückbleiben, nachdem das vorhergehende Röntgenbild, das durch den genannten vorhergehenden Röntgenimpuls gebildet worden ist, aus der Bildsensormatrix ausgelesen worden ist.
• Ein weiteres Beispiel für ein Röntgenuntersuchungsgerät ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit zur Steuerung der Bildsensormatrix ausgebildet ist, um Dunkelsignale gesondert vor einzelnen Röntgenimpulsen zu bilden und einzelne primäre Bildsignale zu bilden, nachdem einzelne Röntgenimpulse aufgehört haben, und dass die Korrektureinheit ausgebildet ist, um aufeinander folgende elektronische Bildsignale aus einem einzelnen primären Bildsignal und einem oder mehreren Dunkelsignalen abzuleiten.
• Dieses Beispiel bewirkt, dass eine Serie von elektronischen Bildsignalen mit einer verhältnismäßig hohen Bildrate verschafft wird. Diese Serie von elektronischen Bildsignalen stellt Bildinformationen der Serie von Röntgenbildern dar, Wobei die elektronischen Bildsignale insbesondere in Bezug auf verzögert ausgelesene elektrische Ladung korrigiert worden sind. Es wird so erreicht, dass die Bildinformationen der Serie von Röntgenbildern ohne störende Nachbilder wiedergegeben werden können. Außerdem kann eine solche Serie im Wesentlichen ohne Störungen gut mit hoher Bildrate wiedergegeben werden, beispielsweise 30/s oder sogar 60/s.
• Eine bevorzugte Ausführungsform eines Röntgenuntersuchungsgerätes gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Korrektureinheit ausgebildet ist, um zwei oder mehre Dunkelsignale zu kombinieren.
• Durch Kombination einzelner Dunkelsignale wird eine noch genauere Korrektur des primären Bildsignals oder der Bildsignale erhalten, ohne dass die Verarbeitungsgeschwindigkeit wesentlich verschlechtert wird oder die benötigte Menge an Speicherkapazität wesentlich erhöht wird. Die Kombination von Dunkelsignalen beinhaltet insbesondere Extrapolation von Dunkelsignalen, die zu verschiedenen Zeitpunkten vor dem Auslesen der elektrischen Ladungen aufgenommen worden sind, um das primäre Bildsignal zu bilden. Wenn eine Serie von Röntgenimpulsen emittiert wird, wird ein Dunkelsignal vorzugsweise gerade vor jedem der genannten Röntgenimpulse aufgenommen und Extrapolation bedeutet dann lineare Kombination der einzelnen Dunkelsignale. Eine geeignete Kombination, wie z.B. ein fortlaufender (d.h. momentaner) Mittelwert, ermöglicht die Bildung eines Korrektursignals, das den zum Zeitpunkt des Auslesens der Bildsensormatrix nach dem Aufnehmen des Röntgenbildes verzögert ausgelesenen elektrischen Ladungen genau entspricht. Das Korrektursignal kann örtlich tiefpassgefiltert werden, um Rauschen zu verringern. Das durch Kombination von Dunkelsignalen erhaltene Korrektursignal wird von dem zu korrigierenden primären Bildsignal subtrahiert, wobei so das elektronische Bildsignal gebildet wird, das nahezu störungsfrei ist, insbesondere frei von Störungen infolge verzögert ausgelesener elektrischer Ladungen.
• Die Erfindung betrifft auch ein Röntgenuntersuchungsgerät, das eine Röntgenquelle zum Emittieren eines Röntgenstrahlenbündels enthält, um ein Röntgenbild eines Objektes zu bilden, eine Bildsensormatrix zum Aufnehmen des Röntgenbildes, welche Bildsensormatrix strahlungsempfindliche Elemente zum Umwandeln von Röntgenstrahlen elektrischer Ladung enthält, und eine Ausleseschaltung zum Ableiten eines primären Bildsignals aus den elektrischen Ladungen. Eine bevorzugte Ausführungsform eines solchen erfindungsgemäßen Röntgenuntersuchungsgerätes ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ausleseschaltung einen ersten und einen zweiten Ausleseabschnitt enthält, die mit einer ersten bzw. einer zweiten Gruppe strahlungsempfindlicher Elemente gekoppelt sind.
• Jede Gruppe strahlungsempfindlicher Elemente umfasst weniger strahlungsempfindliche Elemente als die Bildsensormatrix als Ganzes. Die einzelnen Gruppen werden mindestens teilweise simultan von den einzelnen Ausleseabschnitten ausgelesen. Daher ist die zum Auslesen von elektrischer Ladung aus allen strahlungsempfindlichen Elementen benötigte Zeit kürzer, als wenn alle strahlungsempfindliche Elemente von einer einzelnen Ausleseschaltung ausgelesen worden wären. Die Verringerung der Auslesezeit wird durch gleichzeitiges Auslesen möglichst vieler strahlungsempfindlicher Elemente erreicht. Da mehr gesonderte Ausleseabschnitte verwendet werden, beispielsweise zwei, drei oder mehr, kann die Auslesezeit weiterhin auf ungefähr die Hälfte, ein Drittel oder einen noch kleineren Teil der Auslesezeit verringert werden, die benötigt würde, wenn eine einzige Ausleseschaltung verwendet würde. Infolge der kürzeren Auslesezeit, beispielsweise ungefähr 1/60 s oder 1/30 s, können mehr Bilder pro Zeiteinheit aufgenommen werden, sodass beim zu untersuchenden Patienten in kleinem Zeitmaßstab auftretende Veränderungen wiedergegeben werden können.
• Weiterhin kann eine Ausleseschaltung mit einer Vielzahl von gesonderten Ausleseabschnitten vorteilhaft zusammen mit der Korrektur hinsichtlich verzögert ausgelesener elektrischer Ladungen verwendet werden. Die hohe Auslesegeschwindigkeit, insbesondere eine Kombination mit der kurzen für die Korrektur des primären Bildsignals benötigte Zeitdauer, ermöglicht es, ein Dunkelsignal zwischen zwei Röntgenimpulsen aufzunehmen, selbst wenn die Röntgenimpulse einander in schneller Folge folgen, beispielsweise mit einem Intervall von nur ungefähr 1/30 s oder 1/15 s zwischen den Röntgenimpulsen. Die hohe Auslesegeschwindigkeit ermöglicht Korrektur aufeinander folgender primärer Bildsignale mit Hilfe eines oder mehrerer Dunkelsignale bei hoher Bildrate. Dies ermöglicht eine Wiedergabe der Bildinformationen von Röntgenbildern in schneller Folge, ohne Störungen; insbesondere wird Nachbildern entgegengewirkt, wobei dennoch eine hohe Bildrate bei der Wiedergabe aufrechterhalten wird. Die hohe Auslesegeschwindigkeit bietet auch den Vorteil, dass die Bildsensormatrix einmal zusätzlich zwischen zwei aufeinander folgenden Röntgenimpulsen ausgelesen werden kann.
• Die Erfindung betrifft auch ein Röntgenuntersuchungsgerät, das eine erste und eine zweite Röntgenquelle zum Emittieren gesonderter Röntgenstrahlenbündel in unterschiedliche Richtungen enthält, um einzelne Röntgenbilder eines Objektes zu bilden, und auch eine erste und eine zweite Bildsensormatrix zum Aufnehmen der einzelnen Röntgenbilder, welche Bildsensormatrizen strahlungsempfindliche Elemente zum Umwandeln von Röntgenstrahlen in elektrische Ladung enthalten und eine Ausleseschaltung zum Ableiten eines primären Bildsignals aus den elektrischen Ladungen.
• Ein erfindungsgemäßes Röntgenuntersuchungssystem umfasst ein Röntgenuntersuchungsgerät, das eine Röntgenquelle zum Emittieren eines Röntgenstrahlenbündels enthält, um ein Röntgenbild eines Objektes zu bilden, eine Bildsensormatrix zum Aufnehmen des Röntgenbildes, welche Bildsensormatrix strahlungsempfindliche Elemente zum Umwandeln von Röntgenstrahlen in elektrische Ladungen enthält, eine Ausleseschaltung zum Ableiten eines primären Bildsignals aus den elektrischen Ladungen, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausleseschaltung einen ersten und einen zweiten Ausleseabschnitt enthält, die mit einer ersten bzw. einer zweiten Gruppe strahlungsempfindlicher Elemente gekoppelt sind. Eine bevorzugte Ausführungsform eines solchen Röntgenuntersuchungssystems gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Steuerschaltung zum Steuern eines oder beider Bildsensormatrizen enthält, um ein Dunkelsignal zu bilden, und auch eine Korrektureinheit zum Ableiten eines elektrotechnischen Bildsignals aus dem primären Bildsignal einer der Bildsensormatrizen und dem Dunkelsignal.
• Ein Röntgenuntersuchungssystem dieser Art ist insbesondere für kardiovaskuläre diagnostische Untersuchungen geeignet. Während einer solchen Untersuchung wird das Herzgebiet des zu untersuchenden Patienten unter verschiedenen Projektionen abgebildet. Im Betrieb des Röntgenuntersuchungssystems sind jeweilige Röntgenquellen und jeweilige Bildsensormatrizen so angeordnet, dass sie einander zugewandt sind. Vorzugsweise werden die einzelnen Röntgenbilder in schneller Folge gebildet. Die jeweiligen Bildsensormatrizen nehmen Röntgenbilder auf, die den jeweiligen Projektionen entsprechen. Außerdem sendet der Patient während der Bestrahlung mit einem der Röntgenstrahlenbündel Streustrahlung aus. Beim Bestrahlen des Patienten mit einem Röntgenstrahlenbündel aus der Röntgenquelle in einer der Richtungen wird der Patient fluoreszierende Röntgenstrahlen in verschiedene Richtungen aussenden. Ein Teil der fluoreszierenden und gestreuten Röntgenstrahlen wird von der Bildsensormatrix empfangen werden, die gegenüber der anderen Röntgenquelle angeordnet ist. Somit tritt zwischen den primären Bildsignalen der einzelnen Röntgensensormatrizen Nebensprechen auf. Das Dunkelsignal repräsentiert elektrische Ladung, die in den strahlungsempfindlichen Elementen durch fluoreszierende und/oder gestreute Röntgenstrahlen freigekommen ist. Diese elektrische Ladung repräsentiert keine oder nahezu keine Bildinformationen. Die Korrektureinheit korrigiert Störungen die in dem primären Bildsignal durch fluoreszierende und/oder gestreute Röntgenstrahlen verursacht werden. Vorzugsweise enthält das Röntgensystem eine oder mehrere Bildsensormatrizen mit einer Ausleseschaltung, die eine Vielzahl von Ausleseabschnitten enthält. Dies ermöglicht es, elektronische Bildsignale mit hoher Bildrate zu bilden, um Bildinformationen von Röntgenstrahlen, die sich auf verschiedene Projektionsrichtungen beziehen, wiederzugeben. Störungen infolge von Nebensprechen zwischen den einzelnen Bildsensormatrizen und infolge von verzögert ausgelesenen elektrischen Ladungen werden dann verringert, wobei es dennoch möglich ist, bei der Wiedergabe eine hohe Bildrate aufrechtzuerhalten.
• Der folgende Vorteil wird erhalten, wenn in einem Röntgenuntersuchungsgerät Bildsensormatrizen mit einer mehrfachen Ausleseschaltung verwendet werden. Während eine Bildsensormatrix ein Röntgenbild aufnimmt und anschließend ausliest, empfängt die zweite Bildsensormatrix gestreute und fluoreszierende Röntgenstrahlen und die von diesen Röntgenstrahlen erzeugten Ladungen werden zumindest teilweise gelesen. Wenn anschließend von der zweiten Bildsensormatrix ein Röntgenbild aufgenommen wird, sind Störungen infolge von verzögert ausgelesenen Ladungen wesentlich reduziert, weil ein wesentlicher Teil dieser Ladungen ausgelesen worden ist, bevor die zweite Bildsensormatrix mit dem Aufnehmen eines Bildes begonnen hatte. Weil die mehrfache Ausleseschaltung eine so hohe Lesegeschwindigkeit für die Bildsensoimatrizen zusammen erreicht, können Röntgenbilder bei einer hohen Bildrate aufgenommen werden, während dazwischen unerwünschte Ladungen infolge von fluoreszierender und gestreuter Röntgenstrahlung noch aus den Bildsensormatrizen entfernt werden können.
• Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Weiteren näher beschrieben.
• Es zeigen:
• Fig. 1 schematisch ein Röntgenuntersuchungsgerät, in dem die Erfindung verwendet wird,
• Fig. 2 eine schematische Draufsicht einer Bildsensormatrix, die Teil des Röntgenuntersuchungsgerätes von Fig. 1 ist, und
• Fig. 3 schematisch ein Röntgenuntersuchungssystem, in dem die Erfindung verwendet wird.
• Fig. 1 zeigt schematisch ein Röntgenuntersuchungsgerät, in dem die Erfindung verwendet wird. Die Röntgenquelle 1 bestrahlt ein Objekt 3, beispielsweise einen zu untersuchenden Patienten, mit Hilfe einer Serie von Röntgenimpulsen. Während jedes dieser Röntgenimpulse wird das Objekt kurz von einem Röntgenstrahlenbündel 2 bestrahlt. Infolge örtlicher Differenzen bei der Röntgenabsorption innerhalb des Objektes wird ein Röntgenbild auf einem Röntgendetektor 4 gebildet, der ein elektronisches Bildsignal EIS aus dem Röntgenbild erstellt. Das elektronische Bildsignal EIS wird einem Monitor 30 zugeführt, auf dem die Bildinformationen in dem Röntgenbild wiedergegeben werden. Das elektronische Bildsignal EIS kann auch einer Bildverarbeitungseinheit 31 für weitere Verarbeitung zugeführt werden. Wenn eine Serie von aufeinander folgenden Röntgenimpulsen emittiert wird, wird eine entsprechende Serie von Röntgenbildern gebildet, wobei die darin enthaltenden Bildinformationen auf einem Monitor als Serie von Bildern wiedergegeben werden.
• Der Röntgendetektor 4 ist eine Bildsensormatrix, die strahlungsempfindliche Elemente enthält, in denen einfallende Röntgenstrahlen elektrische Ladungen erzeugen. Die elektrische Ladung wird mit Hilfe einer Ausleseschaltung 6,7 ausgelesen. Die Korrektureinheit bildet jedes der beiden Dunkelsignale D1 und D2 durch Kombination zweier oder mehrerer Dunkelsignale, die vor verschiedenem Auslesen der elektrischen Ladungen, aus denen das primäre Bildsignal gebildet wird, aufgenommen worden sind. Die Kombination der Dunkelsignale beinhaltet Extrapolation der zu verschiedenen Zeitpunkten aufgenommenen Dunkelsignale. In dem vorliegenden Beispiel umfasst die Ausleseschaltung zwei gesonderte Ausleseabschnitte, von denen jeder mit einzelnen Gruppen von strahlungsempfindlichen Elementen gekoppelt ist. Jeder der einzelnen Ausleseabschnitte liefert ein primäres Bildsignal P&sub1;, P&sub2;. Die einzelnen primären Bildsignale P&sub1;, P&sub2; repräsentieren die jeweiligen Teile des von den jeweiligen Gruppen von strahlungsempfindlichen Elementen aufgenommenen Röntgenbildes. Die Steuerschaltung 9 ist mit der Ausleseschaltung gekoppelt. Die Steuerschaltung sorgt dafür, dass die Ausleseschaltung die Bildsensormatrix ausliest, bevor ein Röntgenimpuls emittiert wird. Die dann gelesenen elektrischen Ladungen werden durch die Ausleseschaltung 6,7 in Dunkelsignale D&sub1;, D&sub2; umgewandelt. Die primären Bildsignale P&sub1;, P&sub2; und die Dunkelsignale D&sub1;, D&sub2;, werden der Korrektureinheit 8 zugeführt. Die Korrektureinheit 8 subtrahiert das Dunkelsignal D&sub1; vom primären Bildsignal P&sub1; und das Dunkelsignal D&sub2; vom primären Bildsignal P&sub2;. Die so erhaltenen Differenzsignale sind infolge des verzögerten Auslesens der elektrischen Ladungen, die nach einem vorhergehenden Röntgenimpuls in der Bildsensormatrix, insbesondere in dem strahlungsempfindlichen Element, zurückgeblieben sind, nahezu störungsfrei. Die Differenzsignale, die sich auf gesonderte Teile des Röntgenbildes beziehen, werden kombiniert, um das elektronische Bildsignal EIS zu bilden, das Helligkeitswerte des vollständigen Röntgenbildes repräsentiert.
• Die Steuerschaltung 9 ist mit einer Hochspannungsspeisequelle 32 der Röntgenquelle gekoppelt, um dafür zu sorgen, dass vor einem einzelnen Röntgenimpuls die Ausleseschaltung aktiviert ist, um so eines oder mehrere Dunkelsignale zu liefern, und dass nach dem betreffenden Röntgenimpuls eines oder mehrere primäre Bildsignale abgegeben werden. Vorzugsweise enthält die Korrektureinheit 8 eine Speichereinheit oder eine Verzögerungseinheit, um dafür zu sorgen, dass entsprechende Signalpegel von primären Bildsignalen und Dunkelsignalen voneinander subtrahiert werden.
• Fig. 2 ist eine schematische Draufsicht einer Bildsensormatrix, die Teil des · Röntgenuntersuchungsgerätes von Fig. 1 ist. Um die Figur einfach zu halten, ist als Beispiel eine Bildsensormatrix dargestellt, die 4 · 4 strahlungsempfindliche Elemente 5 enthält. In der Praxis kann eine viel größere Anzahl strahlungsempfindlicher Elemente verwendet werden, beispielsweise 1000 · 1000, und die Oberfläche der Bildsensormatrix beträgt beispielsweise einige Quadratdezimeter. Auch ist es möglich, dass die Dicke der Bildsensormatrix nicht mehr als einen oder einige Zentimeter beträgt. Eine solche Bildsensormatrix ermöglicht es, dass ein vollständiges Thoraxbild während einer einzigen Belichtung mit hoher räumlicher Auflösung aufgenommen wird. Der Querschnitt eines einzelnen strahlungsempfindlichen Elementes 5 beträgt typischerweise 200 um · 200 um. Die Bildsensormatrix enthält zwei Gruppen 12, 13 von strahlungsempfndlichen Elementen. In jeder Gruppe sind die strahlungsempfindlichen Elemente spaltenweise mit Ausleseleitungen 40 der jeweiligen Ausleseabschnitte 6,7 gekoppelt. Die strahlungsempfindlichen Elemente 5 sind zeilenweise mit Adressleitungen 41 verbunden. Einzelne strahlungsempfindliche Elemente sind mit ihrer Adress- und Ausleseleitung über Schaltelemente 43 verbunden, die vorzugsweise Dünnfilmtransistoren Sind. Jeder der Transistoren ist mit der betreffenden Ausleseleitung über einen Drain-Kontakt gekoppelt; er ist mit dem betreffenden strahlungsempfindlichen Element über seinen Source-Kontakt gekoppelt und mit der betreffenden Adressleitung über seinen Gate-Kontakt. Ein Zeilenregister 42 beliefert die Adressleitungen mit Adresssignalen, die den Gate-Kontakten der Transistoren 43 in der betreffenden Zeile zugeführt werden, um diese Transistoren leitend zu machen. Elektrische Ladung in den strahlungsempfindlichen Elementen wird über die Leseleitungen zu Integrationsverstärkern 44 übertragen, die pro Spalte und pro Gruppe vorhanden sind. Somit werden vollständige Zeilen von strahlungsempfindlichen Elementen der Bildsensormatrix nahezu gleichzeitig ausgelesen. Die Integrationsverstärker 44 leiten aus den elektrischen Ladungen Spannungen ab, die den Ausleseabschnitten 6 und 7 zugeführt werden. Die Ausleseabschnitte 6 und 7 bilden zusammen die Ausleseschaltung. Die Ausleseabschnitte 6, 7 sind beispielsweise mit Hilfe von Multiplexern aufgebaut. Weil elektrische Ladungen aus einzelnen Gruppen von strahlungsempfindlichen Elementen zu einzelnen Ausleseabschnitten übertragen werden, können mehr strahlungsempfindliche Elemente gleichzeitig oder parallel in der gleichen Spalte ausgelesen werden und somit wird die zum Auslesen der vollständigen Bildsensormatrix erforderliche Zeit verringert. Je mehr Ausleseabschnitte verwendet werden, desto mehr Zeilen können gleichzeitig ausgelesen werden. Wenn zwei Ausleseabschnitte verwendet werden, kann eine 1000 · 1000-Matrix in 1/60 s ausgelesen werden.
• Fig. 3 zeigt schematisch ein Röntgenuntersuchungssystem, in dem die Erfindung verwendet wird. Darin wird ein Objekt mit Hilfe einzelner Röntgenstrahlen oder -impulsen 50, 51 bestrahlt, die von einzelnen Röntgenquellen 20, 21 in verschiedene Richtungen emittiert werden. Infolgedessen werden gesonderte Röntgenbilder gebildet, die Projektionen aus verschiedenen Richtungen des zu untersuchenden Patienten entsprechen. Die jeweiligen Röntgenbilder werden mit Hilfe einzelner Bildsensormatrizen 22, 23 aufgenommen. Jede der Bildsensormatrizen enthält eine Ausleseschaltung 24, 25, die ihrerseits in zwei oder mehr Ausleseabschnitte unterteilt werden kann, wie anhand von Fig. 2 beschrieben wird. Die Steuerschaltung 26 liefert Steuersignale C&sub1;, C&sub2; zum Steuern der Ausleseschaltungen 24, 25, um Dunkelsignale D&sub1;, D&sub2; aufzunehmen. Diese Dunkelsignale werden übrigens durch Extrapolation zweier oder mehrerer Dunkelsignale gebildet, die vor verschiedenen Auslesungen des primären Bildsignals aufgenommen worden sind, wie anhand der Ausführungsform von Fig. 1 erläutert worden ist. Vorzugsweise wird ein Dunkelsignal D&sub1; von der einen Bildsensormatrix, beispielsweise der Bildsensormatrix 22, aufgenommen gerade bevor die Röntgenquelle 21 einen Röntgenimpuls emittiert und nach dem Verstreichen eines von der Röntgenquelle 20 emittierten Röntgenimpulses, die gegenüber der anderen Bildsensormatrix 22 angeordnet ist. Das Dunkelsignal D&sub1; repräsentiert elektrische Ladungen, die durch Strahlungsintensität erzeugt worden sind, die von Röntgenstreuung und/oder Fluoreszenz infolge des gerade beendeten Röntgenimpulses bewirkt worden ist. Nach dem Röntgenimpuls aus der Röntgenquelle 21 sorgt die Steuerschaltung dafür, dass die Bildsensormatrix 22 das primäre Bildsignal P&sub1; liest. Subtraktion des Dunkelsignales D&sub1; vom primären Bildsignal P&sub1; in der Subtraktionseinheit 27 erzeugt das elektronische Bildsignal EISb, das Helligkeitswerte in dem Röntgenbild auf der Bildsensormatrix 23 repräsentiert und in dem kaum ein Nebensprechen mit Röntgenimpulsen aus der Röntgenquelle 20 auftritt. Analog liest die Steuerschaltung 26 aus der Bildsensormatrix 22 ein Dunkelsignal D&sub2; aus, um das primäre Bildsignal aus der Bildsensormatrix 22 hinsichtlich Nebensprechen mit Röntgenimpulsen aus der Röntgenquelle 20 zu korrigieren. Diese Korrektur wird von der Subtraktionseinheit 28 ausgeführt, die die Signale P&sub2; und D&sub2; subtrahiert. Die beiden Subtraktionseinheiten 27, 28 bilden in der vorliegenden Ausführungsform die Korrektureinheit 8. Vorzugsweise wird der Bildsensor kurz vor dem Röntgenimpuls, der das Dunkelsignal bilden soll, ausgelesen. Die einzelnen Bildsignale EISa und EISb, die die Informationen der einzelnen Röntgenbilder repräsentieren, werden gesonderten Monitoren 52, 53 zugeführt. Auf diesen Monitoren werden die Projektionen in verschiedene Richtungen des zu untersuchenden Patienten wiedergegeben, wie durch die Richtungen definiert, in denen die Röntgenquellen Röntgenimpulse emittieren. Die Steuerschaltung 26 ist mit den Hochspannungsversorgungsquellen 54, 55 der einzelnen Röntgenquellen 20, 21 zur geeigneten Synchronisation des Auslesens von Dunkelsignalen und primären Bildsignalen mit den Röntgenimpulsen aus den einzelnen Röntgenquellen gekoppelt.

Claims (5)

1. Röntgenuntersuchungsgerät, mit

- einer Bildsensormatrix (4) zum Ableiten eines primären Bildsignals (P1, P2) aus einem Röntgenbild und

- einer Korrektureinheit (8) zum Korrigieren von Störungen in dem primären Bildsignal,

- wobei die Korrektureinheit ausgebildet ist, um ein korrigiertes Bildsignal aus dem primären Signal und einer Kombination aus zwei oder mehr Dunkelsignalen (D1, D2) abzuleiten, die zu verschiedenen Zeitpunkten aufgenommen worden sind,

dadurch gekennzeichnet, dass

- die Kombination aus zwei oder mehr Dunkelsignalen Extrapolation der genannten zu verschiedenen Zeitpunkten aufgenommenen Dunkelsignale beinhaltet

2. Röntgenuntersuchungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass

- das Röntgenuntersuchungsgerät eine Röntgenquelle (1) umfasst, die ausgebildet ist, eine Serie von Röntgenimpulsen zu emittieren, um eine Serie von Röntgenbildern zu bilden,

- die Bildsensormatrix (4) einen ersten und einen zweiten, mit einer ersten bzw. zweiten Gruppe von strahlungsempfindlichen Elementen gekoppelten Ausleseabschnitt (6, 7) enthält und

- das Röntgenuntersuchungsgerät eine Steuerschaltung (9) umfasst, die ausgebildet ist,

- um durch Auslesen des Bildsensors mittels des ersten und des zweiten Ausleseabschnittes vor jeweiligen Röntgenimpulsen einzelne Dunkelsignale zu bilden

- um durch Auslesen des Bildsensors mittels des ersten und des zweiten Ausleseabschnittes einzelne primäre Bildsignale zu bilden, nachdem die jeweiligen Röntgenimpulse aufgehört haben, und

- um die Bildsensormatrix zusätzlich zwischen zwei aufeinander folgenden Röntgenimpulsen durch Auslesen des Bildsensors mittels des ersten und des zweiten Ausleseabschnittes auszulesen.

3. Röntgenuntersuchungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Röntgenuntersuchungsgerät umfasst

- eine erste und eine zweite Röntgenquelle (20, 21) zum Emittieren separater Röntgenstrahlenbündel in verschiedene Richtungen, um einzelne Röntgenbilder eines Objektes zu bilden,

- wobei die Röntgenquellen ausgebildet sind, eine Serie von Röntgenimpulsen zu emittieren,

- eine erste und eine zweite Bildsensormatrix (22, 23) zum Aufnehmen der einzelnen Röntgenbilder,

- welche Bildsensormatrizen strahlungsempfindliche Elemente zum Umwandeln von Röntgenstrahlen in elektrische Ladungen sowie jeweilige Ausleseschaltungen enthalten,

- eine Steuerschaltung (26), die zur Steuerung der Bildsensormatrizen ausgebildet ist, um die Ausleseschaltungen zu steuern, um die Dunkelsignale aufzunehmen, die zwischen dem Ablaufen eines aus der ersten Röntgenquelle stammenden einzelnen Röntgenimpulses und vor dem aus der zweiten Röntgenquelle stammenden nachfolgenden Röntgenimpuls auftreten.

4. Röntgenuntersuchungsgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass

- die Bildsensormatrizen jeweils einen ersten und einen zweiten, mit einer ersten bzw. einer zweiten Gruppe von strahlungsempfindlichen Elementen gekoppelten Ausleseabschnitt enthalten.

5. Röntgenuntersuchungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrektureinheit (8) ausgebildet ist, um

- durch Tiefpassfilterung der Kombination aus zwei oder mehr Dunkelsignalen ein Korrektursignal zu bilden und um

- aus dem Korrektursignal und dem primären Bildsignal das korrigierte Bildsignal zu bilden.