[發明專利]用于探測X射線量子的方法和裝置

無效

• 申請號: 201210141148.8
• 申請日: 2012-05-09
• 公開（公告）號: CN102778688A
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發明（設計）人: R.F.舒爾茨;K.尚尼克
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: G01T1/29
• 分類號: G01T1/29;G21K4/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 謝強

技術領域

本發明涉及一種用于探測X射線量子的方法和裝置，這些X射線量子在X射線管中產生，并且入射到具有由產生測量信號的像素組成的二維矩陣的多像素X射線探測器。

背景技術

X射線輻射被應用到完全不同的使用領域中，除了別的之外也被應用到醫療中，用來檢查對象的結構和/或組成。除了合適的X射線源（典型地是X射線管）之外，對于入射的X射線輻射需要X射線探測器。

特別是，為了X射線輻射的成像的探測而使用電子探測器作為X射線探測器，該探測器的測量信號通過讀取電子器件來采集并且典型地被數字化。

在此，為了在閃爍器中產生具有在可見光范圍內的波長的光子，在其中使用X射線輻射的探測器是特別常見的。于是，這些光子由光敏感的半導體傳感器（例如CCD傳感器）組成的矩陣來采集并且被轉換為電子的測量信號。在這種探測方式中主要缺點是如下的情況，即，用于圖像質量的主要參數對比度分辨率和位置分辨率不能被獨立于彼此地優化。

對于好的對比度分辨率來說，需要確保盡可能少的X射線量子穿過閃爍器，而不與之相互作用。因為吸收概率隨著材料延展而增加，相應地對于閃爍器要選擇盡可能大的厚度。但是在閃爍器中產生的光在所有方向上傳播。這導致了X射線量子已經產生的光子的分布在閃爍器和傳感器矩陣之間的接觸面積的范圍內隨著閃爍器厚度的增加而變得更寬，這導致了位置分辨率的減小。在反過來的情況下，隨著閃爍器的厚度變得更小光子分布的寬度減小。如果此外還減小單獨的像素的大小，則由此提高了位置分辨率。作為該依賴關系的結果，在設計這種探測器時始終要在位置分辨率和對比度分辨率之間的折衷。

另一個問題由使用光敏感的半導體傳感器造成。其尺寸選擇得越小，則越不利信噪比，從而由此附加地限制了可實現的位置分辨率。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，提供一種用于位置分辨地探測X射線量子的特別有效的方法。此外，本發明還提供一種探測器，利用該探測器可以執行這種方法。

該方法用于探測X射線量子，后者在X射線管中產生并且入射到具有由產生測量信號的像素組成的二維矩陣的多像素X射線探測器。為此，在規定的時間間隔內產生測量信號的并且此外其位于由多個像素組成的連續的集中的像素，由分析單元分配給事件集（Eventcluster）。這種事件集的像素的測量信號由分析單元評估為相關的并且因此引入如下的位置的近似，在該位置處X射線量子與多像素X射線探測器相互影響。在此假定，X射線量子的入射通常影響多個相鄰的像素，從而這些像素分別產生測量信號。之后，使用這些測量信號來估計在哪些位置X射線量子入射到了多像素X射線探測器。在此，特別借助合適的算法進行該近似。因此測量信號經受共同的運算來確定X射線量子的入射點。

特別優選地，該方法的一種變形是在多像素X射線探測器中包括閃爍器、在其之后由用于產生測量信號的光敏感的像素組成的二維矩陣以及用于分析由像素產生的測量信號的分析單元，其中每個測量信號表示已經導致產生相應的測量信號的光量的度量。由此根據測量信號可以獲得適用于提高位置分辨的探測的效率的附加的信息。

按照該方法的擴展，對于時間間隔規定小于1μs的值。借助時間間隔應當避免多個X射線量子為產生測量信號作出貢獻，因為在這種情況下近似本質上更難實施。在選擇盡可能有利的時間間隔的情況下適合考慮兩個觀點。隨著X射線輻射強度的增加應當盡可能地減小時間間隔的大小，因為多個X射線量子既位置接近地又時間接近地入射到多像素X射線探測器的概率增加。同時通常必要的是，對于時間間隔設置最小大小來確保由于X射線量子的相鄰像素的期望的影響完全計入測量信號的產生并且同樣該測量信號也由分析單元評估為相關的。在此可以考慮特別是所使用的電子組件的反應時間、切換時間或延遲時間。

相應于另一種極合適的方法變形，根據對于離散質點的有限數量確定數學上的重心的原理進行如下的位置的近似，在該位置處X射線量子與多像素X射線探測器相互作用。在此優選地對于每個事件集確定自身的重心。在此單獨的像素的相對位置彼此用作位置分布并且由像素產生的測量信號用作質量分布（Masseverteilung）。根據測量信號的信息內容與之替換地，由測量信號得出的單獨的信息被用作質量分布，例如對于入射到光敏感的像素的光量的度量。通過使用這種用于位置分辨地探測X射線量子的方法能夠實現如下的辨析率該辨析率比所使用的像素矩陣的和由此按照現有技術的多像素X射線探測器的受到像素大小限制的辨析率更高。在簡化的變形中，作為重心確定的替換例如進行幾何中點確定。