谱CT探测器中的基于窗口的谱测量制造技术

一种分辨器(118)，包括比较器(120、202

Window based spectral measurements in spectral CT detectors

A discriminator (118) includes a comparator (120, 202)

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】谱CT探测器中的基于窗口的谱测量
下文总体上涉及光子计数探测器，并且具体应用于计算机断层摄影(CT)来进行描述；然而，下文还适用于其他成像模态。
技术介绍
计算机断层摄影(CT)扫描器通常包括可旋转地安装到固定机架的旋转机架。旋转机架支撑X射线管并且关于纵轴或Z轴围绕检查区域旋转。探测器阵列被定位为跨检查区域与X射线管相对。X射线管被配置为发射穿过检查区域(以及检查区域上的目标或对象的部分)并撞击在探测器阵列上的辐射。探测器阵列包括探测器像素的一维或二维阵列，所述探测器像素探测辐射并产生指示其的信号。每个像素传达对应的信号以用于进一步处理。重建器重建所述信号，从而产生体积图像。针对谱CT，探测器像素能够包括直接转换材料，所述直接转换材料被设置在阴极与阳极之间，跨阴极与阳极施加有电压。光子碰撞阴极，将能量传递到直接转换材料中的电子，这创建了电子/空穴对，其中，电子朝向阳极漂移。阳极产生由探测器阵列输出的电信号。脉冲整形器处理所述信号并产生具有指示探测到的辐射的能量的峰值高度的脉冲。分辨器利用比较器将这些高度与能量阈值的集合进行比较。针对每个阈值，计数器对脉冲高度跨阈值的次数进行计数。分箱器将计数分箱在能量范围中。分解器将经分箱的数据分解为例如谱分量。重建器重建谱分量。例如使用Alvarez-Macovsky分解的对测量的光子计数数据的基于前向模型的评价技术要求对探测器像素的探测器响应的准确估计，即，针对不同的单个激励能量，要求吸收的能量的谱。使用针对探测器像素的光子计数读出通道，能够通过区分利用可获得的比较器中的一个获得的阈值扫描来获得探测器响应。遗憾的是，这种测量是高度嘈杂的，这是因为区分放大了阈值扫描数据内的固有噪声。例如，离散的区分隐含对两个在统计上独立的嘈杂泊松随机变量的相减，使得得到的方差等于个体方差的总和。通过使用两个不同的比较器，能够实施基于窗口的谱测量。通过测量在由两个比较器定义的能量窗口内的(泊松分布的)计数，得到的噪声被显著降低，至少因为在窗口内的计数数量比高于阈值中的一个的计数数量小得多。然而，两个比较器之间的增益不匹配导致跨所有阈值水平的范围变化的窗口宽度或者将不是恒定的窗口宽度。因此，测量要求显著的校正，导致复杂的测量流程。本文描述的各方面解决了上述问题和其他问题。
技术实现思路
在一方面中，成像系统的探测器阵列信号处理器包括分辨器。所述分辨器包括：比较器的集合；窗口宽度生成器，其生成用于基于窗口的谱测量的窗口宽度；以及参考信号生成器的集合，每个参考信号生成器对应于所述比较器中的不同的一个，所述参考信号生成器生成不同的参考信号。响应于所述分辨器处于基于窗口的谱测量模式中，用于第一比较器的第一参考信号生成器生成参考信号，所述参考信号被供应给所述第一比较器，并且与所述窗口宽度相加，其中，相加结果被供应给所述第二比较器。所述第一比较器将指示探测到的辐射的能量的脉冲的峰值高度与所供应的参考信号进行比较，并且产生指示所述峰值高度或所述参考信号中的哪个更大的第一输出。所述第二比较器将所述峰值高度与所供应的相加结果进行比较，并且产生指示所述峰值高度或相加结果中的哪个更大的第二输出。在另一方面中，一种方法包括顺序地接收多个脉冲，接收用于基于窗口的谱测量的窗口宽度，并且接收针对第一比较器的参考信号的集合，其中，每个脉冲具有指示不同的探测到的辐射的能量的峰值高度。所述方法还包括将所述脉冲提供给所述第一比较器并顺序地将所述集合的所述参考信号中的每个提供给所述第一比较器，并且将所述脉冲提供给第二比较器并顺序地将被添加到所述窗口宽度的所述参考信号中的每个提供给第二比较器。所述方法还包括对所述第一比较器的第一输出超过所述参考信号的第一次数进行计数，并且对所述第二比较器的第二输出超过被添加到所述窗口宽度的所述参考信号的第二次数进行计数。所述方法还包括通过确定针对对应的参考信号的所述第一次数与所述第二次数之间的差异来确定针对不同的参考信号中的每个的基于窗口的谱测量结果。在另一方面中，一种方法包括顺序地接收多个脉冲，接收用于基于窗口的谱测量的窗口宽度，并且接收针对第一比较器的参考信号的集合，每个脉冲具有指示不同的探测到的辐射的能量的峰值高度。所述方法还包括将所述脉冲提供给第一比较器并顺序地将所述集合的所述参考信号中的每个提供给所述第一比较器，并且将所述脉冲提供给第二比较器并顺序地将被添加到所述窗口宽度的所述参考信号中的每个提供给所述第二比较器。所述方法还包括对所述第一比较器的第一输出超过所述参考信号的第一次数进行计数，并且对所述第二比较器的第二输出超过被添加到所述窗口宽度的所述参考信号的第二次数进行计数。所述方法还包括基于所述基于窗口的谱测量结果来校准所述第一比较器或所述第二比较器中的至少一个的能量阈值。附图说明本专利技术可以采取各种部件和部件布置的形式，以及各种步骤和步骤的安排的形式。附图仅出于图示优选实施例的目的，而不应被解释为对本专利技术的限制。图1示意性图示了具有被配置为在基于窗口的谱测量模式中操作的分辨器的范例成像系统。图2示意性图示了在非基于窗口的谱测量模式中的分辨器的范例。图3示意性图示了在基于窗口的谱测量模式中的分辨器的范例。图4图示了用于进行基于窗口的谱测量的范例方法。图5示意性图示了具有N个比较器的分辨器的范例。图6示出了其中在单次测量中校准多个阈值通道的实施例。具体实施方式首先参考图1，示意性图示了诸如计算机断层摄影(CT)扫描器的成像系统100。成像系统100包括固定机架102和由固定机架102可旋转地支撑的旋转机架104。旋转机架104关于纵轴或Z轴108围绕检查区域106旋转。辐射源110发射穿过检查区域106和被定位在检查区域106中的对象或目标的部分的电离(X射线)辐射。探测器阵列112相对于辐射源110以角度弧对着检查区域106。探测器阵列112包括光子计数像素的一维或二维阵列，所述光子计数像素包括直接转换材料，例如，碲化镉(CdTe)、碲锌镉(CZT)、硅(Si)、砷化镓(GaAs)和/或其他直接转换材料。探测器阵列112探测穿过检查区域106的辐射并生成指示所述辐射的能量的电信号。预处理器114处理该信号。在一个实例中，处理包括放大电信号。在变型中，预处理器114被省略。脉冲整形器116接收经放大的(或未经放大的)电信号并生成具有指示探测到的辐射的能量的峰值高度或峰值幅度的脉冲(例如，电压、电流等)。分辨器118包括多个比较器120、对应的参考信号生成器122、一个或多个窗口宽度生成器124，以及控制器126。比较器120基于脉冲的峰值高度和由对应的参考信号生成器122生成的相应参考信号(能量水平)来对脉冲进行能量分辩。所图示的分辨器118被配置为在至少基于窗口的谱测量模式中操作。在该模式中，执行阈值扫描，其中，当参考信号水平被扫掠通过时，针对多个不同的参考信号水平中的每个，针对两个不同的比较器120之间的能量窗口采取测量结果。如下文更加详细描述的，控制器126控制分辨器118，使得针对特定阈值水平的基于窗口的谱测量，参考信号生成器122中的单个参考信号生成器生成由比较器120中的至少两个使用的单个参考信号，并且窗口宽度生成器124确定其间的窗口宽度。计数器128针对每个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种成像系统(100)的探测器阵列信号处理器，包括：分辨器(118)，其包括：比较器(120、202

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.02 US 62/044,5501.一种成像系统(100)的探测器阵列信号处理器，包括：分辨器(118)，其包括：比较器(120、2021、2022、2023、……、202N)的集合；窗口宽度生成器(124、214、2141、……、214N)，其被配置为生成用于基于窗口的谱测量的窗口宽度；以及参考信号生成器(122、2121、2122、2123、……、212N)的集合，每个参考信号生成器对应于所述比较器中的不同的一个，所述参考信号生成器被配置为生成不同的参考信号；其中，响应于所述分辨器处于基于窗口的谱测量模式中，用于第一比较器的第一参考信号生成器被配置为生成第一参考信号，所述第一参考信号被供应给所述第一比较器并且与所述窗口宽度相加以创建第二参考信号，所述第二参考信号要被供应给所述第二比较器，其中，所述第一比较器被配置为将指示探测到的辐射的能量的脉冲的峰值高度与所述第一参考信号进行比较，并且产生指示所述峰值高度或所述第一参考信号中的哪个更大的第一输出；并且其中，所述第二比较器被配置为将所述峰值高度与所述第二参考信号进行比较，并且产生指示所述峰值高度或所述第二参考信号中的哪个更大的第二输出。2.根据权利要求1所述的探测器阵列信号处理器，还包括：整形器(116)，其被配置为处理由直接转换探测器像素响应于所述直接转换探测器像素探测到由所述成像系统发射的辐射而产生的信号，并且生成所述脉冲。3.根据权利要求2所述的探测器阵列信号处理器，还包括：预处理器(114)，其被配置为放大由所述直接转换探测器像素产生的所述信号，其中，所述整形器被配置为处理经放大的信号。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的探测器阵列信号处理器，还包括：计数器(128、2201、2202、2203、……、220N)，其被配置为响应于所述峰值高度超过所述第一参考信号而增大第一计数值，并且响应于所述峰值高度超过所述第二参考信号而增大第二计数值。5.根据权利要求4所述的探测器阵列信号处理器，还包括：控制器(126)，其被配置为调用所述第一参考信号生成器以扫掠通过不同的参考信号的集合，每个不同的参考信号被顺序地供应给所述第一比较器，并且每个不同的参考信号顺序地与所述窗口宽度相加，其中，相加结果被顺序地供应给所述第二比较器，其中，所述计数器被配置为响应于所述峰值高度分别超过所述不同的参考信号中的每个而针对所述集合的所述不同的参考信号中的每个分别增大所述第一计数值，并且其中，所述计数器被配置为响应于所述峰值高度分别超过与所述窗口宽度相加的所述不同的参考信号中的每个而针对所述集合的所述不同的参考信号中的每个分别增大所述第二计数值。6.根据权利要求5所述的探测器阵列信号处理器，还包括：基于窗口的谱测量结果确定器(130)，其被配置为通过计算针对所述第二比较器的计数值与针对所述第一比较器的计数值之间的差异来确定基于窗口的谱测量结果。7.根据权利要求6所述的探测器阵列信号处理器，其中，响应于所述分辨器未处于所述基于窗口的谱测量模式中，所述第一参考信号生成器被配置为将第三参考信号供应给所述第一比较器，所述第一比较器被配置为生成第三输出，并且第二参考信号生成器被配置为生成不同的第四参考信号并且将所述不同的第四参考信号供应给所述第二比较器，所述第二比较器被配置为生成第四输出，并且所述计数器被配置为对多个不同的输入脉冲的峰值高度超过所述第三参考信号的次...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·赫尔曼，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL