[發(fā)明專利]光子計(jì)數(shù)探測器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280051041.2
• 申請日: 2012-10-12
• 公開（公告）號: CN103890610B
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: R·斯特德曼布克;R·P·盧赫塔;C·赫爾曼
• 申請（專利權(quán)）人: 皇家飛利浦有限公司
• 主分類號: G01T1/24
• 分類號: G01T1/24;G01T7/00
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司72002
• 代理人: 劉瑜,王英

技術(shù)領(lǐng)域

下文總體上涉及光子計(jì)數(shù)探測器，并且下文是利用對計(jì)算機(jī)斷層攝影（CT）的具體應(yīng)用而描述的；然而，下文還適用于其他成像模態(tài)。

背景技術(shù)

計(jì)算機(jī)斷層攝影（CT）掃描器一般包括以可旋轉(zhuǎn)的方式安裝到固定掃描架上的旋轉(zhuǎn)掃描架。旋轉(zhuǎn)掃描架支撐X射線管，并且被配置為圍繞縱向繞檢查區(qū)域旋轉(zhuǎn)。探測器陣列跨越檢查區(qū)域X射線管相對設(shè)置。X射線管被配置為發(fā)射多聚能量電離輻射，該輻射穿越檢查區(qū)域（以及其內(nèi)的對象或受檢者的部分），并照射探測器陣列。探測器陣列包括探測器像素的一維或二維陣列，其探測輻射并生成指示輻射的信號。每個(gè)像素與用于傳送對應(yīng)的信號以供進(jìn)一步處理的讀出通道相關(guān)聯(lián)。重建器重建經(jīng)處理的信號，從而生成指示檢查區(qū)域的體積圖像數(shù)據(jù)。

對于譜CT而言，探測器像素已經(jīng)包含了直接轉(zhuǎn)換探測器像素。一般而言，直接轉(zhuǎn)換像素包括設(shè)置在陰極和陽極之間的直接轉(zhuǎn)換材料，其中，跨越陰極和陽極施加電壓。光子照射陰極，從而將能量轉(zhuǎn)移到直接轉(zhuǎn)換材料中的電子上，由此建立電子/空穴對，其中，電子將朝向陽極漂移。作為響應(yīng)，陽極產(chǎn)生由探測器陣列輸出的電信號。脈沖成形器對所述電信號進(jìn)行處理，并產(chǎn)生具有指示所探測到的輻射的能量的幅度峰值或高度的脈沖。能量鑒別器將脈沖的高度與一個(gè)或多個(gè)能量閾值進(jìn)行比較。對于每個(gè)閾值而言，計(jì)數(shù)器對脈沖高度跨越閾值的次數(shù)計(jì)數(shù)。能量分箱器將計(jì)數(shù)分箱到能量范圍中，由此對所探測到的輻射進(jìn)行能量解析。重建器使用譜重建算法對經(jīng)分箱的信號進(jìn)行重建。

一般而言，直接轉(zhuǎn)換材料能夠在受到X射線輻照時(shí)表現(xiàn)出基線漂移。因此，成形器輸出的脈沖將上移（或者下移，取決于讀出通道的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)），并提高了脈沖的相對高度。這一基線漂移已經(jīng)包含了低頻分量，低頻分量能夠?qū)⑵浣茷镈C分量。令人遺憾的是，基線漂移可能導(dǎo)致將探測到的輻射錯(cuò)誤地分箱到不正確的能量箱中。結(jié)合圖1和圖2示出了這種情況的例子，其中，y軸102表示幅度，x軸104表示時(shí)間，能量閾值106₁、106₂、106₃、…、106_K（其中K是大于或等于一的整數(shù)）表示鑒別器的閾值，并且脈沖108是由成形器生成的，且具有峰值110。圖1示出了沒有基線漂移的脈沖108。在這種情況下，幅度峰值110處于閾值106₁和106₂之間。圖2示出了存在基線漂移202的脈沖108。在這種情況下，基線漂移202使得脈沖向上移動(dòng)，因而現(xiàn)在峰值110錯(cuò)誤地處于閾值106₃和106_K之間，因而鑒別器將生成錯(cuò)誤地指示比脈沖108的實(shí)際能量更高的能量的輸出。

此外，在基于光子計(jì)數(shù)的譜CT中，需要多個(gè)校準(zhǔn)步驟以確保針對能量鑒別的準(zhǔn)確能量閾值。這樣的校準(zhǔn)步驟的基本部分是執(zhí)行所謂的“閾值掃描”，其中，針對具有已知能量的固定輸入電脈沖逐步增大或者降低鑒別器的每個(gè)比較器的閾值水平，以便找到閾值位置和對應(yīng)的相等能量輸入之間的關(guān)系。對于例行使用而言，這樣的閾值掃描必須是非常快的。一般而言，閾值掃描需要針對所有的探測器像素掃過所有的比較器，并讀出在每個(gè)離散的閾值位置上探測到的計(jì)數(shù)的數(shù)量。這樣做可能很費(fèi)時(shí)，因?yàn)槠湟筇綔y器控制器針對每個(gè)位置設(shè)置所有的比較器。例如，就具有4×16個(gè)像素、4個(gè)能量閾值以及512個(gè)閾值水平的探測器而言，其可能意味著訪問閾值寄存器4×4×16×512或者十三萬一千零七十二（131072）次。令人遺憾的是，執(zhí)行閾值掃描所需的時(shí)間可能是不可接受的，特別是在執(zhí)行系統(tǒng)校準(zhǔn)時(shí)。

文中描述的各個(gè)方面解決了上文提到的問題以及其他問題。

發(fā)明內(nèi)容

在一個(gè)方面中，一種成像系統(tǒng)包括具有多個(gè)直接轉(zhuǎn)換探測器像素的探測器陣列，所述探測器陣列探測穿越所述成像系統(tǒng)的檢查區(qū)域的輻射，并生成指示所探測到的輻射的信號。所述成像系統(tǒng)還包括脈沖成形器，所述脈沖成形器被配置為或者對由所述探測器陣列生成的指示所探測到的輻射的信號進(jìn)行處理，或者對具有對應(yīng)于不同的已知能量水平的不同的已知高度的一組測試脈沖進(jìn)行處理，并生成具有指示經(jīng)處理的所探測到的輻射的能夠或者經(jīng)處理的一組測試脈沖的能量的高度的輸出脈沖。所述成像系統(tǒng)還包括閾值調(diào)整器，所述閾值調(diào)整器被配置為結(jié)合所述一組測試脈沖的高度以及一組預(yù)定的固定閾值分析對應(yīng)于所述一組測試脈沖的所述輸出脈沖的高度，并基于所述分析的結(jié)果，生成指示基線漂移的閾值調(diào)整信號。