專利名稱：利用相關(guān)的光子數(shù)和能量測(cè)量的譜計(jì)算機(jī)斷層攝影的制作方法
利用相關(guān)的光子數(shù)和能量測(cè)量的譜計(jì)算機(jī)斷層攝影本申請(qǐng)涉及譜計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)領(lǐng)域。本申請(qǐng)還涉及對(duì)X射線和 其他輻射的探測(cè)，其中需要獲取關(guān)于所探測(cè)的輻射的能量的信息。本申請(qǐng) 具體應(yīng)用于醫(yī)學(xué)成像，還應(yīng)用于非破壞性測(cè)試和分析、安全應(yīng)用以及能量 鑒別能力有用的其他應(yīng)用。雖然常規(guī)CT系統(tǒng)已經(jīng)提供表示檢查對(duì)象的X射線衰減的圖像數(shù)據(jù)， 但這種系統(tǒng)已受限于其提供關(guān)于對(duì)象的材料成分的信息的能力，尤其在不 同材料具有相似輻射衰減的情況下。然而，改進(jìn)CT系統(tǒng)的材料分離能力在 許多應(yīng)用中是有用的。例如，在醫(yī)學(xué)應(yīng)用中，可能期望區(qū)分各種組織類型， 以將組織與造影劑等區(qū)分開。另一示例是，關(guān)于樣品的成分的信息可以簡(jiǎn) 化安全應(yīng)用中的檢驗(yàn)任務(wù)。獲取材料成分信息的一種方式是例如通過(guò)使用光子計(jì)數(shù)探測(cè)器來(lái)測(cè)量 所探測(cè)的輻射的能量。示例性光子計(jì)數(shù)探測(cè)器包括基于閃爍體的探測(cè)器以 及諸如光電二極管或光電倍增管(PMT)的光電探測(cè)器，基于閃爍體的探 測(cè)器諸如基于硅酸镥(Lii2Si05或LSO)、鍺酸鉍(BGO)和碘化鈉(Nal) 的探測(cè)器。還有其他閃爍體材料也是已知的，諸如溴化鑭(LaBr)、 Lul3、 Gd2Si05 (GSO)、 LuA103 (LuAP)和YA103 (YAP)。也已經(jīng)使用諸如碲鋅 鎘(CZT)的直接轉(zhuǎn)換探測(cè)器?；陧阡\鎘(CZT)的探測(cè)器是直接轉(zhuǎn)換光 子計(jì)數(shù)探測(cè)器的示例。然而遺憾的是，光子計(jì)數(shù)技術(shù)不是特別好地適用于在CT和其他X射 線應(yīng)用中通常遇到的計(jì)數(shù)率和輸入動(dòng)態(tài)范圍。用于解決這一問(wèn)題的一種技 術(shù)在Kraft等人的Cow油."g /"tegr加'wg及e。dowf ^br ￡>z>e" Cowvem'owIEEE Nuclear Science Symposium Conference Record中有所描述，其公開了 用于CZT探測(cè)器的計(jì)數(shù)和積分像素(CIX)結(jié)構(gòu)。光子計(jì)數(shù)器對(duì)由探測(cè)器 像素在讀取周期中接收到的光子進(jìn)行計(jì)數(shù)。積分器同時(shí)在整個(gè)讀取周期上對(duì)總的信號(hào)電流進(jìn)行積分。根據(jù)該論文，所描述的技術(shù)將可用的動(dòng)態(tài)范圍 延伸到超出獨(dú)立地采用光子計(jì)數(shù)和積分技術(shù)的限制，并且還得到關(guān)于在光 子計(jì)數(shù)體制和積分體制的運(yùn)行范圍重疊的區(qū)域中的平均光子能量的譜信 息。雖然如此，仍然存在改進(jìn)的空間。更具體地，仍然期望提供改進(jìn)的技術(shù)來(lái)獲取CT和其他X射線探測(cè)系統(tǒng)中的譜信息。 本申請(qǐng)的各方面解決了這些問(wèn)題及其他問(wèn)題。根據(jù)第一方面， 一種裝置包括X射線探測(cè)器(100)，其生成具有響 應(yīng)于由所述探測(cè)器接收到的X射線光子而變化的量值的信號(hào)；光子計(jì)數(shù)器， 其對(duì)由所述探測(cè)器在讀取周期中接收到的X射線光子進(jìn)行計(jì)數(shù)；以及光子 能量確定器，其生成表示探測(cè)器信號(hào)的量值響應(yīng)于由所述探測(cè)器在所述讀 取周期中接收到的X射線光子的總變化的輸出。根據(jù)另一方面， 一種方法包括探測(cè)由X射線計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置的 X射線探測(cè)器元件接收到的X射線光子；對(duì)所探測(cè)到的光子進(jìn)行計(jì)數(shù)；測(cè) 量所探測(cè)到的光子的能量。響應(yīng)于對(duì)所述光子的所述探測(cè)而執(zhí)行所述測(cè)量。 該方法還包括在讀取周期中重復(fù)所述探測(cè)步驟、計(jì)數(shù)步驟和測(cè)量步驟，以 及生成指示由所述探測(cè)器元件在所述讀取周期中接收到的光子的數(shù)量和總 能量的輸出。根據(jù)另一方面， 一種X射線計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置包括對(duì)象支架，其 支撐檢查區(qū)域中的檢査對(duì)象；X射線源，其圍繞所述檢查區(qū)域從多個(gè)位置 生成X射線；X射線敏感探測(cè)器元件，其響應(yīng)于由所述探測(cè)器元件接收到 的X射線光子而生成時(shí)變信號(hào)；光子計(jì)數(shù)器，其對(duì)由所述探測(cè)器元件在讀 取周期中接收到的X射線光子進(jìn)行計(jì)數(shù)；以及光子能量確定器，其測(cè)量經(jīng) 計(jì)數(shù)的X射線光子的總能量。所述光子能量確定器測(cè)量所述探測(cè)器信號(hào)在 所述讀取周期的多個(gè)子周期中的每個(gè)中的變化。在閱讀和理解以下詳細(xì)描述的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到 本申請(qǐng)的更多方面。本發(fā)明可以通過(guò)各種部件和部件的布置以及各種步驟和步驟的布置而變得明顯。附圖僅用于圖示說(shuō)明優(yōu)選實(shí)施例的目的，而不應(yīng)被解釋為限制 本發(fā)明。

圖1示出了CT系統(tǒng)；圖2是探測(cè)器信道的功能框圖；圖3示出了探測(cè)器信號(hào)；圖4是能量鑒別裝置的框圖；圖5示出了能量編碼方案；圖6示出了成像方法。參考圖1 ， CT掃描器10包括圍繞檢查區(qū)域14旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)掃描架18。 掃描架18支撐諸如X射線管的X射線源12。掃描架18還支撐X射線敏 感探測(cè)器20，該X射線敏感探測(cè)器對(duì)向檢查區(qū)域14的相對(duì)側(cè)上的弧。由X 射線源12產(chǎn)生的X射線橫穿檢査區(qū)域14并被探測(cè)器20探測(cè)。因此，掃描 器10生成指示沿著穿過(guò)設(shè)置在檢查區(qū)域14中的對(duì)象的多個(gè)投影或射線的 輻射衰減的投影數(shù)據(jù)。根據(jù)掃描器10和探測(cè)器20的配置，X射線源12生成大體扇形、楔形 或錐形形狀的輻射射束，其具有與探測(cè)器20的覆蓋范圍近似的延伸范圍。 此外，還可以實(shí)現(xiàn)所謂的第四代掃描器配置，其中探測(cè)器20跨越360度的 弧并且在X射線源12圍繞檢查區(qū)域旋轉(zhuǎn)時(shí)保持固定。還預(yù)期使用平板、單 片或其他探測(cè)器配置。探測(cè)器20包括實(shí)現(xiàn)為CZT、耦合到光敏設(shè)備的閃爍體或其他光子計(jì)數(shù) 探測(cè)器的多個(gè)探測(cè)器元件或像素100,... 100N。多個(gè)光子計(jì)數(shù)器... 24N 和事件驅(qū)動(dòng)能量確定器26, ... 26M接收由各個(gè)探測(cè)器元件10(h ... IOOn生成 的信號(hào)。各個(gè)光子計(jì)數(shù)器24^生成指示由相對(duì)應(yīng)的探測(cè)器元件IOOm接收 到的光子的數(shù)量的輸出n皿^并且滿足一個(gè)或多個(gè)計(jì)數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)事件驅(qū) 動(dòng)能量確定器26生成指示經(jīng)計(jì)數(shù)的光子的測(cè)量能量的輸出E ，".w。為與圍 繞檢査區(qū)域14的各個(gè)投影角相對(duì)應(yīng)的多個(gè)讀取周期中的每個(gè)生成輸出na LN和EiiSSLN。如在下面將進(jìn)一步描述的，能量測(cè)量可以看作是與相應(yīng)探測(cè) 器元件100對(duì)光子的探測(cè)同步的事件驅(qū)動(dòng)過(guò)程。更具體地，能量測(cè)量表示 在給定讀取周期中探測(cè)到的光子的上升信號(hào)凈量值的總和。平均能量計(jì)算器46使用各個(gè)計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)n sjsln和E鵬ln來(lái)計(jì)算針對(duì)各個(gè)探測(cè)器信道和讀取周期的平均能量E平均ln,其中數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在一個(gè)或多個(gè)適當(dāng)?shù)拇鎯?chǔ)器中或者否則被提供給重建器22。計(jì)數(shù)校正器44對(duì)各個(gè)讀取 周期中由信道生成的測(cè)量計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)應(yīng)用堆積或其他期望的校正以生成經(jīng)校 正的計(jì)數(shù)重建器22重建投影數(shù)據(jù)以生成指示患者內(nèi)部解剖結(jié)構(gòu)的體積數(shù)據(jù)。另 外，能量信息被用于(在重建前、在重建后或二者)提供關(guān)于檢査對(duì)象的 材料成分的信息。要注意，在不參考平均能量數(shù)據(jù)的情況下，可以利用從 后處理操作中使用的兩個(gè)不同圖像集中提取的信息分別重建光子數(shù)量數(shù)據(jù) 和總能量數(shù)據(jù)。在這種實(shí)現(xiàn)方式中，可以省略平均能量計(jì)算器46。諸如床的對(duì)象支架16支撐檢査區(qū)域14中的患者或其他對(duì)象。支架16 優(yōu)選可協(xié)同掃描移動(dòng)，以便提供螺旋、軸向、圓形和線形或其他期望的掃 描軌跡。通用計(jì)算機(jī)用于操作者控制臺(tái)44?？刂婆_(tái)44包括諸如監(jiān)視器或顯示器 的人類可讀輸出設(shè)備和諸如鍵盤和/或鼠標(biāo)的輸入設(shè)備。駐留在控制臺(tái)上的 軟件允許操作者通過(guò)建立期望的掃描協(xié)議、啟動(dòng)和終止掃描、察看和另外 操作體積圖像數(shù)據(jù)以及另外與掃描器10進(jìn)行交互來(lái)控制掃描器的操作。圖2更詳細(xì)地示出了示例性探測(cè)器信道。如將認(rèn)識(shí)到的，探測(cè)器元件 100生成具有響應(yīng)于由探測(cè)器元件100接收到的X射線光子而變化的量值 的時(shí)變信號(hào)S(t)。諸如前置放大器和信號(hào)整形器或?yàn)V波器的信號(hào)調(diào)節(jié)器202 調(diào)節(jié)該探測(cè)器信號(hào)，以便例如提供期望的信號(hào)水平和/或降低噪聲的影響。 第一時(shí)間延遲元件204將探測(cè)器信號(hào)延遲第一延遲時(shí)間A"以便生成時(shí)間延 遲的探測(cè)器信號(hào)S(t-AtD。光子探測(cè)器206接收該時(shí)間延遲的探測(cè)器信號(hào)并 探測(cè)各個(gè)光子Pi，這些光子由探測(cè)器元件100接收并且符合某些條件以便 被計(jì)數(shù)，例如通過(guò)探測(cè)指示所探測(cè)的光子的信號(hào)S(t-Ati)的上升。也可以使 用探測(cè)閾值來(lái)降低由于噪聲而導(dǎo)致的錯(cuò)誤計(jì)數(shù)。光子探測(cè)器206還響應(yīng)于 對(duì)光子&的探測(cè)而生成觸發(fā)信號(hào)。計(jì)數(shù)器208對(duì)光子Pi進(jìn)行計(jì)數(shù)以生成指 示在讀取周期中探測(cè)到的光子的數(shù)量的輸出n^。諸如延遲減法器的探測(cè)器信號(hào)變化確定器210同樣接收探測(cè)器信號(hào)S(t) 并生成輸出信號(hào)，該輸出信號(hào)指示在第二時(shí)間周期At2中探測(cè)器信號(hào)的變化的量值
等式l
AS = S(t) —S(t-At2)
響應(yīng)于由光子探測(cè)器206生成的觸發(fā)信號(hào)，諸如采樣和保持單元的信 號(hào)采樣器212對(duì)延遲減法器210的輸出進(jìn)行采樣以生成與各個(gè)光子Pi相對(duì) 應(yīng)的經(jīng)采樣的信號(hào)△&。加法器214累加經(jīng)采樣的信號(hào)以生成指示在讀取周 期中探測(cè)到的光子Pi的能量的輸出E ,:
等式2
其中n是在讀取周期中探測(cè)到的光子的數(shù)量。
在每個(gè)讀取周期之后，重置計(jì)數(shù)器208和加法器214的光子計(jì)數(shù)n測(cè)s 和能量E雌以便進(jìn)行下一次讀取。
現(xiàn)在回到圖1 ，計(jì)數(shù)校正器44針對(duì)每個(gè)信道對(duì)各個(gè)測(cè)量的計(jì)數(shù)值n雌 應(yīng)用堆積校正以生成相對(duì)應(yīng)的經(jīng)校正的計(jì)數(shù)值n RiE?？梢岳眯Ｕ齻鬟f函 數(shù)、査找表或其他已知技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)這一校正。平均能量計(jì)算器46使用每個(gè) 信道的測(cè)量的計(jì)數(shù)n測(cè)量和能量E雌以生成由各個(gè)探測(cè)器元件100在各個(gè)讀 取周期中接收到的光子的相對(duì)應(yīng)的平均能量值
等式3
其中k是可以基于給定系統(tǒng)的操作特征根據(jù)經(jīng)驗(yàn)導(dǎo)出的校準(zhǔn)因子。
現(xiàn)在將進(jìn)一步描述與圖3相關(guān)的操作，圖3示出了響應(yīng)于光子P1、 P2 和P3而生成的示例性探測(cè)器信號(hào)302。雖然探測(cè)器信號(hào)302的精確特性是 探測(cè)器元件100和相關(guān)聯(lián)的電子設(shè)備的函數(shù)，但響應(yīng)于光子而生成的信號(hào) 通常由周期來(lái)表征，在該周期中信號(hào)量值相對(duì)快速地上升且隨后相對(duì)較慢 地衰減。因此，基于探測(cè)器元件100和相關(guān)聯(lián)的電子設(shè)備的特征來(lái)選擇延 遲時(shí)間At,和At2。更具體地，第二延遲時(shí)間At2確定探測(cè)器信號(hào)變化確定器 210計(jì)算信號(hào)差異AS的時(shí)間周期。如圖所示，將第二延遲時(shí)間At2選擇為 與響應(yīng)于探測(cè)器元件100對(duì)光子的接收的信號(hào)302的上升信號(hào)部分的時(shí)間周期(即信號(hào)302的量值增加的時(shí)間周期)相近似。對(duì)于實(shí)際光子計(jì)數(shù)探 測(cè)器和/或閃爍體材料，延遲時(shí)間At2處于大約2納秒至20納秒(ns)的范 圍內(nèi)。
使用第一延遲Atl來(lái)使采樣器212的操作與對(duì)光子Pi的探測(cè)同步，從 而使得在上升信號(hào)部分的時(shí)間周期中對(duì)信號(hào)差異ASi進(jìn)行采樣。因此，各個(gè) 信號(hào)差異ASi對(duì)應(yīng)于所探測(cè)到的光子Pi的上升信號(hào)凈量值。當(dāng)然，這一對(duì) 應(yīng)關(guān)系的平均準(zhǔn)確度受到輸入光子計(jì)數(shù)率的影響。
這種技術(shù)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于光子計(jì)數(shù)和總能量測(cè)量?jī)A向于以相似的方式 受到堆積和噪聲閾值的影響。因而，在相對(duì)寬的動(dòng)態(tài)范圍上平均能量計(jì)算 是準(zhǔn)確的。此外，兩種測(cè)量均對(duì)相對(duì)更長(zhǎng)的探測(cè)器衰減時(shí)間分量(有時(shí)也 被稱為"余輝"效應(yīng))不敏感，這可能導(dǎo)致來(lái)自在第一讀取周期中接收的 光子的殘留信號(hào)對(duì)后續(xù)讀取周期中的信號(hào)水平有貢獻(xiàn)。因此，所述技術(shù)相 對(duì)不受到這些殘留信號(hào)的影響，特別是當(dāng)與在整個(gè)讀取周期上對(duì)探測(cè)器信 號(hào)進(jìn)行積分的技術(shù)相對(duì)比時(shí)。
圖4和圖5示出了一種可能的硬件實(shí)現(xiàn)方式的框圖和能量編碼方案。 當(dāng)然，這一配置僅是示例性的，且其他配置也是可能的。給出了各種參數(shù) 的值以便展示在典型系統(tǒng)中可能遇到的時(shí)間周期和速率的量級(jí)。
如圖所示，第一時(shí)間延遲元件204提供大約3納秒(ns)的延遲Atp 而光子探測(cè)器206實(shí)現(xiàn)為具有10 ns的強(qiáng)制死時(shí)間的上升信號(hào)探測(cè)器。利用 提供大約4 ns的延遲At2的延遲元件402和減法器404來(lái)實(shí)現(xiàn)探測(cè)器信號(hào)能 量變化確定器210。
圖4還示出了用于累加各個(gè)樣本ASi的適當(dāng)技術(shù)。如圖所示，該系統(tǒng)包 括電壓-時(shí)間轉(zhuǎn)換器402、時(shí)間-時(shí)鐘周期轉(zhuǎn)換器404、第一時(shí)鐘406、預(yù)分 頻器(prescaler) 408、第二計(jì)數(shù)器410和第二時(shí)鐘412。電壓-時(shí)間轉(zhuǎn)換器 402將樣本信號(hào)ASi轉(zhuǎn)換成具有與樣本信號(hào)ASi的量值成比例的時(shí)間長(zhǎng)度的 脈沖。時(shí)間-時(shí)鐘周期轉(zhuǎn)換器404連同第一時(shí)鐘406進(jìn)行操作以生成與由電 壓-時(shí)間轉(zhuǎn)換器402生成的脈沖的長(zhǎng)度成比例的數(shù)量的脈沖。例如，第一時(shí) 鐘406可以實(shí)現(xiàn)為1千兆赫茲(GHz)的時(shí)鐘，且電壓-時(shí)間轉(zhuǎn)換器402被 配置為使得響應(yīng)于經(jīng)采樣的信號(hào)ASi的最大預(yù)期量值而生成的脈沖長(zhǎng)度對(duì) 應(yīng)于時(shí)鐘406的八個(gè)(8)周期。第二計(jì)數(shù)器410連同第二時(shí)鐘412進(jìn)行操作以便對(duì)由時(shí)間-時(shí)鐘周期轉(zhuǎn) 換器404生成的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。設(shè)置在時(shí)間-時(shí)鐘周期轉(zhuǎn)換器404與第二計(jì) 數(shù)器410的輸入之間的預(yù)分頻器408起到分頻器的作用，因此允許使用相 對(duì)較低速度的計(jì)數(shù)器410。在預(yù)分頻器408實(shí)現(xiàn)為3位(即除以8)預(yù)分頻 器的情況下，適當(dāng)?shù)牡诙r(shí)鐘412的速度將在100兆赫茲(MHz)的量級(jí) 上，且第一計(jì)數(shù)器208和第二計(jì)數(shù)器410可以實(shí)現(xiàn)為16位同步計(jì)數(shù)器。作 為替代，可以在不需要時(shí)鐘412的情況下使用異步計(jì)數(shù)器。
圖5更詳細(xì)地示出了光子能量與編碼方案之間的關(guān)系。在該示例中， 將從大約5 keV至120 keV的能量范圍編碼成八(8)個(gè)能量范圍或面元 El-E8，每個(gè)面元具有寬度AE。要注意，應(yīng)該如此建立由電壓-時(shí)間轉(zhuǎn)換器 402生成的脈沖寬度，即使得能量面元E1被編碼為一個(gè)(1)時(shí)鐘周期，能 量面元E2被編碼為兩個(gè)(2)時(shí)鐘周期，依此類推。
由第二計(jì)數(shù)器410生成的計(jì)數(shù)值可以容易地重新分頻(rescale)以對(duì)應(yīng) 于期望的能量單元。根據(jù)一種技術(shù)，第二計(jì)數(shù)器410的輸出與預(yù)分頻器408 的劃分因子相乘。在可以取回預(yù)分頻器408中剩余計(jì)數(shù)的實(shí)現(xiàn)方式中，將 剩余計(jì)數(shù)累加到乘法的結(jié)果。在不能取回剩余計(jì)數(shù)的實(shí)現(xiàn)方式中，可以通 過(guò)將與預(yù)分頻器408的劃分因子的二分之一 (1/2)相對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)的數(shù)量累 加到乘法的結(jié)果來(lái)近似剩余計(jì)數(shù)。然后將該結(jié)果與已知的能量面元寬度AE 相乘，并乘以已知的預(yù)校準(zhǔn)因子，該預(yù)校準(zhǔn)因子將上升信號(hào)凈量值的總和 轉(zhuǎn)換成期望單元中的總光子能量。
預(yù)期各種變化。雖然所述的光子計(jì)數(shù)和能量測(cè)量技術(shù)的具體優(yōu)點(diǎn)在于 它們相對(duì)簡(jiǎn)單，但是也可以實(shí)施其他技術(shù)。例如，雖然整體能量測(cè)量準(zhǔn)確 度是統(tǒng)計(jì)因子的函數(shù)，但整體能量測(cè)量的準(zhǔn)確度也受到上升信號(hào)凈量值測(cè) 量的準(zhǔn)確度的影響。例如可以通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)整作為計(jì)數(shù)率和/或信號(hào)水平的函 數(shù)的第一和第二延遲時(shí)間Ah和At2來(lái)改進(jìn)能量測(cè)量的準(zhǔn)確度，從而使得采 樣更緊密地對(duì)應(yīng)于信號(hào)上升和/或信號(hào)峰值的開始。作為又一示例，可以利 用其他測(cè)量方案或者以更大或更小的分辨率執(zhí)行能量測(cè)量。
現(xiàn)在將描述與圖6相關(guān)的操作。
在602處啟動(dòng)掃描。
在604處探測(cè)已經(jīng)橫穿檢査區(qū)域14的輻射。在606處對(duì)在給定讀取周期中探測(cè)的光子進(jìn)行計(jì)數(shù)，并且在608處測(cè) 量所探測(cè)的光子的能量?？梢酝ㄟ^(guò)測(cè)量該讀取周期內(nèi)的多個(gè)離散子周期中 的每個(gè)中的探測(cè)器信號(hào)來(lái)測(cè)量該能量，其中子周期對(duì)應(yīng)于對(duì)X射線的探測(cè)。 如上所述，例如可以通過(guò)測(cè)量探測(cè)器信號(hào)響應(yīng)于各個(gè)所探測(cè)到的光子的變 化來(lái)測(cè)量該能量。
在步驟610計(jì)算所探測(cè)到的輻射的平均能量。
在步驟612，生成經(jīng)校正的光子計(jì)數(shù)值。
在步驟614利用己知技術(shù)重建投影數(shù)據(jù)以生成指示輻射衰減和檢查對(duì) 象的材料成分的體積數(shù)據(jù)。要注意，作為替代或附加地，可以在后重建操 作中生成材料成分信息。
在步驟616以人類可感知的形式呈現(xiàn)體積數(shù)據(jù)和/或材料成分信息，例 如作為在與操作者控制臺(tái)44相關(guān)聯(lián)的監(jiān)視器或顯示器上顯示的人類可讀圖
雖然已經(jīng)從單個(gè)探測(cè)器元件100和單個(gè)讀取周期的視角討論了前述步 驟，當(dāng)然要認(rèn)識(shí)到數(shù)據(jù)是針對(duì)各個(gè)探測(cè)器元件并在多個(gè)讀取周期上收集的。
已經(jīng)參考優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明。在閱讀和理解前面詳細(xì)描述的基 礎(chǔ)上，其他人員可以想到修改和變化。本發(fā)明意欲被解釋為包括所有這些 修改和變化，只要它們處于所附權(quán)利要求及其等價(jià)物的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種裝置，其包括X射線探測(cè)器(100)，其生成具有響應(yīng)于由所述探測(cè)器接收到的X射線光子而變化的量值的信號(hào)；光子計(jì)數(shù)器(24)，其對(duì)由所述探測(cè)器在讀取周期中接收到的X射線光子進(jìn)行計(jì)數(shù)；光子能量確定器(26)，其生成表示所述探測(cè)器信號(hào)的量值響應(yīng)于由所述探測(cè)器在所述讀取周期中接收到的X射線光子的總變化的輸出。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述探測(cè)器信號(hào)的所述量值響應(yīng)于所接收到的光子而增加，且所述輸出表示所述探測(cè)器信號(hào)的所述量值響應(yīng)于由所述探測(cè)器在所述讀取周期中接收到的X射線光子的總增加。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其包括光子探測(cè)器(206)，所述光子探測(cè)器探測(cè)指示所接收到的光子的探測(cè)器信號(hào)的變化，并且其中，所述光子能量確定器測(cè)量所述探測(cè)器信號(hào)的所述量值響應(yīng)于來(lái)自所述光子探測(cè)器的信號(hào)的變化。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述光子能量確定器為由所述探測(cè)器在所述讀取周期中接收到的多個(gè)光子中的每個(gè)測(cè)量所述探測(cè)器信號(hào)的上升信號(hào)凈量值。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，在大約2納秒至20納秒的時(shí)間周期上測(cè)量量值的所述變化。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述光子能量確定器包括測(cè)量所述探測(cè)器信號(hào)的變化的探測(cè)器信號(hào)變化確定器(210)和累加所測(cè)量的變化的加法器(214)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中，所述探測(cè)器信號(hào)變化確定器包括延遲所述傳感器信號(hào)的延遲部件(402)和計(jì)算所述傳感器信號(hào)與經(jīng)延遲的傳感器信號(hào)之間的差異的計(jì)算部件(404)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其包括采樣和保持所測(cè)量的變化的采樣和保持(212)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其包括能量計(jì)算器(46)，所述能量計(jì)算器使用所述光子計(jì)數(shù)和所述輸出以計(jì)算指示在所述讀取周期中接收到的所述X射線光子的能量的值。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中，所計(jì)算的值是平均能量。
11、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其包括對(duì)象支架(16)，其支撐檢査區(qū)域(14)中的檢査對(duì)象；X射線源(12)，其圍繞所述檢査區(qū)域從多個(gè)角位置生成X輻射；多個(gè)X射線探測(cè)器、光子計(jì)數(shù)器和光子能量確定器。
12、 一種方法，其包括探測(cè)由X射線計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置的X射線探測(cè)器元件(100)接收到的X射線光子；對(duì)所探測(cè)到的光子進(jìn)行計(jì)數(shù)；測(cè)量所探測(cè)到的光子的能量，其中，響應(yīng)于對(duì)所述光子的所述探測(cè)而執(zhí)行所述測(cè)量；針對(duì)讀取周期重復(fù)所述探測(cè)步驟、計(jì)數(shù)步驟和測(cè)量步驟；生成指示由所述探測(cè)器元件在所述讀取周期中接收到的光子的數(shù)量和總能量的輸出。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述測(cè)量步驟的執(zhí)行與由所述X射線探測(cè)器元件生成的信號(hào)的量值增加在時(shí)間上是同步的。
14、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，測(cè)量包括測(cè)量由所述探測(cè)器 元件生成的信號(hào)的量值變化。
15、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述變化是所述探測(cè)器元件 信號(hào)的上升信號(hào)凈量值。
16、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述輸出包括平均能量。
17、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其包括為所述X射線計(jì)算機(jī)斷層攝 影裝置的多個(gè)探測(cè)器元件和讀取周期中的每個(gè)重復(fù)所述探測(cè)步驟、計(jì)數(shù)步 驟、測(cè)量步驟、重復(fù)步驟和生成步驟。
18、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，探測(cè)包括識(shí)別由所述X射線 探測(cè)器元件生成的指示所接收到的X射線光子的信號(hào)，并且其中，響應(yīng)于 所識(shí)別的信號(hào)而執(zhí)行所述測(cè)量。
19、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述X射線探測(cè)器元件生成 探測(cè)器元件信號(hào)，并且測(cè)量包括延遲所述探測(cè)器元件信號(hào)；確定經(jīng)延遲的探測(cè)器元件信號(hào)與所述探測(cè)器元件信號(hào)之間的差異；采樣所述信號(hào)差異；累加多個(gè)經(jīng)采樣的信號(hào)差異。
20、 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述探測(cè)器元件信號(hào)包括響 應(yīng)于所述探測(cè)器元件對(duì)光子的接收而生成的上升信號(hào)部分，并且延遲包括 將所述探測(cè)器元件信號(hào)延遲與所述上升信號(hào)部分相對(duì)應(yīng)的時(shí)間周期。
21、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述探測(cè)器元件包括CZT。
22、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其包括生成在所述讀取周期中探測(cè) 到的光子的所測(cè)量的能量的和，并且其中，重復(fù)包括重復(fù)所述生成步驟。
23、 一種X射線計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置，其包括 對(duì)象支架(16)，其支撐檢查區(qū)域(14)中的檢査對(duì)象；X射線源(12)，其圍繞所述檢査區(qū)域(14)從多個(gè)位置生成X射線；X射線敏感探測(cè)器元件(100)，其響應(yīng)于由所述探測(cè)器元件接收到的X 射線光子而生成時(shí)變探測(cè)器信號(hào)；光子計(jì)數(shù)器(208)，其對(duì)由所述探測(cè)器元件在讀取周期中接收到的X 射線光子進(jìn)行計(jì)數(shù)；光子能量確定器(26)，其測(cè)量經(jīng)計(jì)數(shù)的X射線光子的總能量，其中， 所述光子能量確定器測(cè)量所述探測(cè)器信號(hào)在所述讀取周期的多個(gè)子周期中 的每個(gè)中的變化。
24、 根據(jù)權(quán)利要求23所述的裝置，其還包括光子探測(cè)器(206)，所述 光子探測(cè)器使用探測(cè)器信號(hào)來(lái)識(shí)別由所述探測(cè)器元件接收到的光子，并且 其中，所述子周期與所述光子探測(cè)器(206)對(duì)X射線光子的所述探測(cè)在時(shí) 間上是同步的。
25、 根據(jù)權(quán)利要求23所述的裝置，其中，所述探測(cè)器元件響應(yīng)于所接 收的X射線光子而生成上升信號(hào)部分，并且所述子周期對(duì)應(yīng)于所述上升信 號(hào)部分。
26、 根據(jù)權(quán)利要求23所述的裝置，其包括平均能量計(jì)算器(46)，所 述平均能量計(jì)算器可連接到所述光子計(jì)數(shù)器和所述光子能量確定器，并且 所述平均能量計(jì)算器計(jì)算由所述探測(cè)器元件在所述讀取周期中接收到的光 子的平均能量。
27、 根據(jù)權(quán)利要求23所述的裝置，其包括將堆積校正應(yīng)用于經(jīng)計(jì)數(shù)的 光子數(shù)的計(jì)數(shù)校正器(44)。
28、 根據(jù)權(quán)利要求23所述的裝置，其包括累加所測(cè)量的變化的加法器 (214)。
29、 根據(jù)權(quán)利要求23所述的裝置，其中，所述探測(cè)器元件包括閃爍體。
全文摘要
一種計(jì)算機(jī)斷層攝影系統(tǒng)包括多個(gè)輻射敏感探測(cè)器元件(100)，其生成指示由各個(gè)探測(cè)器元件(100)接收到的X射線光子的時(shí)變信號(hào)。光子計(jì)數(shù)器(24)對(duì)由各個(gè)探測(cè)器元件(24)接收到的光子進(jìn)行計(jì)數(shù)。事件驅(qū)動(dòng)能量確定器(26)測(cè)量所接收到的光子的總能量。平均能量計(jì)算器(46)計(jì)算由各個(gè)探測(cè)器元件(100)在多個(gè)讀取周期中接收到的光子的平均能量。
文檔編號(hào)G01T1/29GK101542316SQ200780043937
公開日2009年9月23日 申請(qǐng)日期2007年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月30日
發(fā)明者R·卡爾米 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司