Computertomographie Sensormodule für die bildgebende Diagnose mit hoher Auflösung

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AMS Osram AG

Micro-Epsilon Messtechnik GmbH & Co. KG

ISH Ingenieursozietät GmbH

DMB Technics AG

Die beiden Sensormodule AS5920M und AS5952M sind für detailreiche CT-Aufnahmen in hoher Auflösung bei geringer Strahlendosis konzipiert. Unter anderem lassen sich einzelne Röntgenphotonen detektieren.

Die Computertomographie (CT) ist eine der Schlüsseltechnologien der modernen medizinischen Bildgebung. Sie ermöglicht detaillierte dreidimensionale Aufnahmen des menschlichen Körpers und trägt entscheidend zur Diagnose und Therapie zahlreicher Erkrankungen bei. Ob in der Onkologie, der Kardiologie oder bei Notfalluntersuchungen – CT-Systeme liefern präzise und zuverlässige Bilder, die für eine frühzeitige und zielgerichtete Behandlung unerlässlich sind. Dabei sind hohe Bildqualität, geringe Strahlendosis und effiziente Systemintegration entscheidende Faktoren für den klinischen Einsatz.

AMS Osram stellt zwei Sensormodule vor, mit denen der Hersteller seine Kompetenz in der Computertomographie unter Beweis stellen will. Als Herzstück moderner bildgebender Diagnostik unterstützen die beiden Sensormodule ein breites Spektrum klinischer Anwendungen. Diese reichen von der Onkologie bis zur Behandlung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen und ermöglichen präzise Behandlungsergebnisse und frühzeitige Diagnosen. Für das Premium-Segment der CT bringt AMS Osram ein neues Sensormodul für Photonenzähldetektoren als System-in-Package auf den Markt, das die Strahlenbelastung deutlich reduziert und einen diagnostischen Mehrwert bietet. Im CT-Segment stellt das Unternehmen zudem ein neues Sensormodul für die medizinische Bildgebung vor.

Photonenzählungsdetektor AS5920M

Die Computertomographie basiert auf Röntgenstrahlung zur hochauflösenden Bildgebung von Gewebestrukturen. Eine zentrale Anforderung besteht darin, die Strahlendosis zu minimieren, ohne die Bildqualität zu beeinträchtigen. Der Photonenzählungsdetektor AS5920M registriert einzelne Photonen und deren Energie. Im Vergleich messen herkömmliche Detektoren nur die Gesamtintensität der Röntgenstrahlen. Dadurch wird die Strahlendosis stark gesenkt und gleichzeitig die Bildqualität erhöht und der Kontrast verbessert.

Das Modul AS5920M bietet eine hohe Auflösung von 72 x 24 Pixel und damit eine präzise Materialdifferenzierung bietet, um frühzeitige Diagnosen zu verbessern und Behandlungsoptionen erweitert. Das Sensormodul integriert drei AS5920-Photonenzählungs-ICs und passive Komponenten in einem 1728-Kanal-Buttable System-in-Package (BSIP), das sich an allen vier Seiten nahtlos kombinieren lässt. Dadurch entsteht ein erweiterbarer Detektorbereich, der eine essenzielle Voraussetzung für hochperformante klinische CT-Systeme darstellt.

Die direkte Anbindung des BSIP an das CdTe- oder CZT-Sensormaterial sorgt für eine effiziente Umwandlung der Röntgenphotonen in elektrische Signale. Jeder der 576 Kanäle pro IC misst die Energie einfallender Photonen und unterscheidet diese über fünf einstellbare Energiewerte mit einer Auflösung von 0,7 keV pro LSB (Kiloeletronenvolt pro Least Significant Bit). Das System kann sowohl im paralyzierbaren als auch im nicht-paralyzierbaren Modus betrieben werden, wobei es Eingangszählraten von bis zu 250 Megacounts per Second (Mcps) und pro Pixel unterstützt. Das integrierte Wärmeableitungskonzept ermöglicht eine stabile Leistung im spezifizierten Temperaturbereich von 20 bis 70 °C.

Sensormodul für 64-Schichten-CT-Bildgebung

Im preissensiblen CT-Markt ist eine hohe Bildqualität essenziell. Hier setzt das Sensormodul AS5952M an, das speziell für 64-Schichten-CT-Systeme mit einer Abdeckung von 4 cm konzipiert wurde. Es basiert auf dem Sensorchip AS5952. Dank der Stitching-Technologie lassen sich langgestreckte Sensorchips mit optimiertem Dunkelstrom, geringem Rauschen und niedrigem Stromverbrauch fertigen.

Kern des Moduls ist ein ASIC mit einem 256-kanaligen A/D-Wandler und einem Photodioden-Array in einem monolithischen Gehäuse. Das Sensormodul AS5952M integriert drei AS5952-ICs, die auf einem Substrat montiert und mittels Drahtbonden verbunden sind. Der elektrische Anschluss erfolgt über eine flexible Leiterplatte (FPC) mit einer Standarddicke von 0,3 mm. Alle benötigten passiven Komponenten befinden sich auf der Unterseite des Moduls.

Durch den geringen Abstand zwischen Photodiode und A/D-Wandler werden Rauschverhalten und Signalqualität erheblich verbessert. Der niedrige Dunkelstrom von maximal 1 pA reduziert die Offset-Spannung über der Photodiode, was zu einer verbesserten Low-Dose-Performance beiträgt. Die Eingangsstörladung beträgt maximal 0,36 fC, einschließlich Photodiode, bei einem Eingangsbereich von 200 nA.

Die digitale Datenübertragung erfolgt über eine LVDS-Schnittstelle mit 110 MHz, während ein SPI-Interface für die Konfiguration des Betriebsmodus, der Eingangsstrombereiche, der Referenzspannung und der Kalibrierungsfunktionen genutzt wird. Ein integrierter Temperatursensor überwacht die Sperrschichttemperatur. Das Modul ist sowohl mit als auch ohne Szintillator-Array erhältlich und bietet damit eine flexible Anpassung an verschiedene CT-Systemanforderungen. (heh)

Gepulste HF-Messungen

Bandbreite und Abtastrate: Modulare Digitizer-Karten für NMR, MRT und Radar

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