[發明專利]通過量子計數檢測器來優化信號檢測

有效

• 申請號: 201510765334.2
• 申請日: 2015-11-10
• 公開（公告）號: CN105581804B
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發明（設計）人: S·卡普勒
• 申請（專利權）人: 西門子股份公司
• 主分類號: A61B6/00
• 分類號: A61B6/00;A61B6/03
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華;潘聰

描述了一種用于設置具有多個像素(4)的x射線檢測器的巨像素信號(S)的檢測的方法(200)，該多個像素每個被組合以形成至少一個巨像素并且每個檢測單個信號(s_i)。在該方法(200)中，首先建立單個像素(4)的幾何效率(e_i)和信號漂移因素(d_i)。另外，建立目標漂移值(t)。還定義了參數(λ)，其設置巨像素信號S的允許漂移和可實現劑量效率之間的折中。基于建立的參數，考慮將得到的巨像素信號的信號漂移以及還有劑量利用考慮在內的取決于像素信號(s_i)的權重(w_i)的函數(f(w_i))來建立單個像素信號的權重(w_i)。最后，基于建立的權重(w_i)來定義形成巨像素信號(S)的單個像素信號(s_i)的加權相加。

技術領域

本發明涉及用于設置具有多個像素的x射線檢測器的巨像素信號的檢測的方法，該多個像素各自被組合成至少一個巨像素并檢測在每種情況下的單個信號。本發明還涉及用于檢測具有多個像素的x射線檢測器的巨像素信號的方法，該多個像素各自被組合成至少一個巨像素并檢測在每種情況下的單個信號。另外，本發明涉及用于檢測具有多個像素的x射線檢測器的巨像素信號的信號檢測設備，該多個像素各自被組合成至少一個巨像素并檢測在每種情況下的單個信號。本發明還涉及x射線檢測器。最后，本發明涉及計算機斷層攝影系統。

背景技術

x射線檢測器用于在醫學檢查中使用，例如在借助于x射線輻射的計算機斷層攝影記錄中使用。這些x射線檢測器能夠被實現為閃爍體檢測器或具有直接轉換器的檢測器。x射線檢測器應在下面被理解為任何類型的檢測器，其檢測x射線或其它硬射線，例如諸如伽馬射線。

在由閃爍體材料制成的檢測器中，閃爍體材料在x射線輻射的通過期間被激勵并且激勵能量再次以光的形式被發射。借助于光電二極管來測量在材料中創建的可見光。閃爍體檢測器通常被實現為包括若干閃爍體元件的一種類型的陣列，其中，該閃爍體元件被分配有單獨的光電二極管，使得光電二極管同樣形成陣列。

另一方面，具有直接轉換器的檢測器特征在于半導體材料，其承擔到撞擊它們的輻射的電信號的直接轉換。撞擊檢測器的x射線輻射直接創建以電子空穴對的形式的電荷載流子。通過對半導體材料施加電壓(偏置電壓)，電荷載流子對通過由此創建的電場而分離并且到達電接觸(contact)或電極，其被附接到半導體材料(參見圖1)。通過這樣創建電荷脈沖，其與被吸收的能量成比例并且由下游讀出電子設備評價。在人類醫學成像的領域中采用的例如基于CdTe或CdZnTe的半導體檢測器相較于當今在該領域中通常使用的閃爍體檢測器具有以下優點：能夠對其進行能量分類計數，即，檢測到的x射線量子能夠例如根據它們的能量被劃分成兩類(高能量和低能量)或被劃分成若干類。

在半導體的直接轉換輻射檢測器(諸如例如基于CdTe或CZT的檢測器)的操作期間，極化的現象在由伽馬和x射線輻射(尤其是在高強度)照射期間出現。這體現在檢測器的半導體材料中的內部電磁的不想要的變化中。由于極化，電荷載流子傳輸特性并且由此檢測器特性也變化。具體而言，所述變化導致根據時間的測量信號的信號特性的變化。換言之，由于極化，測量信號的強度隨時間變化，其中，輻射劑量保持相同。該現象還被稱作信號漂移。從多個像素來構建檢測器。由于單獨的像素的信號漂移是不同的，所以對于檢測器存在被分配給單獨的像素的信號漂移因素的分布。隨著時間或在照射下該分布分別變化，其中，信號漂移因數的分布的寬度(breadth)比該分布的平均值更加強烈地增大。

減少信號漂移的一個可能性包括利用信號漂移因數的分布的寬度比該分布的平均值的變化更強烈地增長的事實。在這種情況下，若干檢測器被組合成單個像素的組，所謂的巨像素。這些巨像素能夠包括例如2x2、3x3或4x4數量的單個像素。為了減少信號漂移，從信號傳輸完全排除正在強烈漂移的單個像素。以這種方式，實現檢測器信號的改進的漂移行為。然而，該改進以檢測器的效率的非常大的退化為代價，即信號利用減少例如6.25％到25％并且因此還有對應地惡化的信噪比(SNR)或惡化的劑量利用。