混合光子计数数据采集系统技术方案

除了其他方面，本文描述了用于重置探测器单元的积分电路(206)和/或探测器单元中的电子装置(200)的一个或多个技术和/或系统。当积分电路(206)输出的电压信号超过指定阈值(例如，指示已经探测到指定数量的辐射光子)时，电荷注入电路(208)被配置成向积分电路(206)注入电荷。注入电荷典型地与积分电路(206)的电容器(214)所储存的储存电荷具有相反的极性，并且注入电荷被配置成抵消储存电荷。以这种方式，电容器(214)的电势减小，这将导致由积分电路(206)输出的电压信号减小。此外，每个测量区间中的重置次数可以被记录，以确定在该测量区间中探测器单元的辐射探测元件输出的平均电流，进而有助于获取光子积分读数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请涉及辐射成像系统的领域。本申请特别地应用于辐射成像系统的数据采集系统，该数据采集系统使用光子计数探测器阵列来测量撞击在该光子计数探测器阵列上的辐射光子的数量和/或能量。
技术介绍
如今，辐射成像系统例如可用于提供被检测对象的信息、图像、内部特定部分，辐射成像系统诸如为计算机断层扫描(ComputedTomography，CT)系统、单光子发射计算机断层扫描(Single-PhotonEmissionComputedTomography，SPECT)系统、投影系统、和/或线扫描系统。通常地，对象被暴露在包含光子的辐射(例如x射线、γ射线等)中，并且基于由对象的内部特定部分所吸收和/或衰减的辐射，或相反地基于能够穿过对象的辐射光子数量来形成一个或多个图像。通常地，对象的高密度特定部分比较低密度的特定部分吸收和/或衰减更多的辐射，并且因此当被较低密度的特定部分(例如肌肉或衣服)包围时，具有较高密度的特定部分(例如骨骼或金属)将清楚可见。辐射成像系统典型地包括具有一个或多个探测器单元的探测器阵列。各个探测器单元被配置成将撞击在探测器单元上的辐射光子间接地或直接地转换成用于生成电信号的电荷。探测器单元典型地为“能量积分”或“光子计数”类型的探测器单元(例如，成像系统工作在能量积分模式或光子计数模式)。能量积分探测器单元被配置成将辐射能量转换成电荷。对在一段时间(例如，有时被称为测量区间)中所生成的电荷进行积分，以生成与探测器单元上的入射辐射光子通量率(incomingradiationphotonfluxrate)成比例的信号。尽管能量积分探测器单元被广泛地使用，但是该类型的探测器单元也存在许多缺点。例如，能量积分探测器单元通常无法提供关于所探测到的辐射光子的数量或能量的反馈。另一个缺点是，存在由噪音所限定的探测下限，以致具有很少乃至为零的入射辐射的探测器单元可以因(例如，由辐射探测元件和/或探测器单元的电子装置所生成的)热读取噪声和/或模拟读取噪声而产生某种信号。可以理解的是，由于这个下限，施加到被检测对象的辐射剂量通常大于在探测器单元为光子计数类型的情况下可施加到该对象的辐射剂量。光子计数类型的探测器单元被配置成针对各个探测到的辐射光子(例如，其中，辐射光子的探测也可以被称为探测事件)输出信号(例如，脉冲)。在某些实施例中，信号(例如，脉冲的幅值)指示出所探测到的辐射光子的辐射能量。控制器例如被配置成基于该脉冲确定各个探测到的辐射光子的位置和能量、将在测量区间内所发生的探测事件进行累积、将信息数字化、和/或处理数字信息以形成图像。可以理解的是，光子计数类型的探测器单元相较于能量积分探测器单元具有很多优势。例如，对辐射光子的计数基本上没有噪声(例如，除了固有的光子散粒噪声)。因此，对被检测对象可以施加更低剂量的辐射。此外，光子计数单元通常具有能量鉴别或波长鉴别的能力。虽然光子计数类型的探测器单元相较于能量积分探测器具有许多优势，但是由于在高辐射通量率处的饱和问题(例如，脉冲堆积)等，光子计数类型的探测器单元还没有广泛地应用于某些成像模态。例如，CT系统通常发射的光子数多达109个每平方毫米每秒，并且能够以更高的通量率发射辐射光子。在该高通量率处，光子计数类型的探测器单元可能无法在对第一辐射光子进行探测与对第二辐射光子进行检测的中间无法返回正常状态，这可能导致将两个探测事件计为单个(例如，更高能量)事件。
技术实现思路
本申请的方面解决了上述问题和其他问题。根据一个方面，提供了一种光子计数探测器阵列的电子装置。该电子装置包括积分电路，该积分电路被配置成对光子计数探测器阵列的探测器单元所生成的电荷进行积分，以生成电压信号。该电子装置还包括电荷注入电路，该电荷注入电路被配置成响应于所述电压信号超过指定阈值将注入电荷注入积分电路。注入电荷被配置成重置积分电路。根据另一个方面，提出了一种用于对光子计数探测器阵列的积分电路进行重置的方法。该方法包括测量积分电路所生成的电压信号。该电压信号指示出从积分电路的上一次重置起，探测器单元上的探测事件的数量。该方法还包括当所述电压信号超过指定阈值时，将注入电荷注入积分电路。注入电荷被配置成用于重置积分电路。根据又一个方面，提供了一种辐射成像系统。该系统包括电离辐射源和光子计数探测器阵列。光子计数探测器阵列包括一个或多个探测器单元，该一个或多个探测器单元被配置成探测来自于电离辐射源的辐射。光子计数探测器阵列的第一探测器单元包括辐射转换元件、电子装置。该辐射转换元件被配置成将第一探测器单元探测到的辐射转换成电荷，该电子装置被配置成根据该电荷来确定第一探测器单元上的探测事件的数量，该电子装置包括积分电路和电荷注入电路，该积分电路被配置成对电荷进行积分以生成电压信号；该电荷注入电路被配置成响应于电压信号超过指定阈值将注入电荷注入积分电路。在阅读并理解附加描述的基础上，本领域的技术人员将理解本申请的更多其他方面。附图说明通过示例以及附图中非限制性的图形来对本申请进行了说明，附图中相似的参考标记指示了类似的元件，并且其中：图1示出了辐射成像系统的示例性环境；图2示出了探测器单元的示例性电子装置的示意图；图3a示出了由探测器单元的辐射探测元件所产生的示例性电流信号；图3b示出了由探测器单元的电子装置的电荷注入电路所产生的示例性电流信号；图3c示出了为探测器单元的电子装置的积分电路所提供的示例性电流信号；图4a示出了由探测器单元的电子装置的积分电路所输出的示例性电压信号；图4b示出了由探测器单元的电子装置的求和电路所输出的示例性电流和/或电压信号；图4c示出了由探测器单元的电子装置的电荷注入电路所输出的示例性电流和/或电压信号；图5示出了辐射成像系统的示例性参数的表格；图6是示出了用于对光子计数探测器阵列的积分电路进行重置的示例性方法的流程图；图7是示出了用于确定在测量区间内所累计的光子数量的示例性方法的流程图。图8示出了包含有处理器可执行指令的示例性计算机可读介质，该处理器可执行指令被配置成体现本文所提出的一个或多个规则。具体实施方式现在，参照附图对要求保护的主题进行描述，其中，在全文中相似地参考标记通常用于指示相似的元件。在下述描述中，为了说明，提出了许多具体细节以便提供对要求保护主题的全面理解。然而，显而易见的是实施要求保护的主题可以不需要这些具体细节。在其他的情况中，为了便于描述要求保护的主题，将结构和设备以框本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光子计数探测器阵列的电子装置，该电子装置包括：积分电路，该积分电路被配置成对所述光子计数探测器阵列的探测器单元所生成的电荷进行积分，以生成电压信号；以及电荷源，该电荷源被配置成响应于所述电压信号超过指定阈值将注入电荷注入所述积分电路，该注入电荷被配置成重置所述积分电路。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种光子计数探测器阵列的电子装置，该电子装置包括：
积分电路，该积分电路被配置成对所述光子计数探测器阵列的探测器单元所生成的电
荷进行积分，以生成电压信号；以及
电荷源，该电荷源被配置成响应于所述电压信号超过指定阈值将注入电荷注入所述积
分电路，该注入电荷被配置成重置所述积分电路。
2.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述注入电荷与所述积分电路中所储存的储
存电荷基本成反比。
3.根据权利要求1所述的电子装置，该电子装置包括：
光子计数电路，该光子计数电路被配置成根据所述电压信号识别探测事件。
4.根据权利要求3所述的电子装置，其中，所述指定阈值是所述光子计数电路的信噪比
的函数。
5.根据权利要求1所述的电子装置，其中，当识别所述探测事件时，所述注入电荷被注
入光子计数电路以减轻所述注入电荷的影响。
6.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述注入电荷是施加于辐射源的源电压的函
数，该辐射源被配置成将所述光子计数探测器阵列暴露于辐射中。
7.根据权利要求1所述的电子装置，该电子装置包括：
比较器，该比较器被配置成响应于所述电压信号超过所述指定阈值生成开关信号。
8.根据权利要求7所述的电子装置，该电子装置包括：
开关元件，该开关元件被配置成响应于接收到所述开关信号将所述电荷源电耦接至所
述积分电路。
9.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述指定阈值是在所述重置之前期望计得的
光子数量的函数。
10.根据权利要求9所述的电子装置，其中，所述期望计得的光子数量是与所述积分电
路相关联的期望积分噪声的函数。
11.根据权利要求10所述的电子装置，其中，所述期望积分噪声小于被配置成对所述探
测器单元上的探测事件数量进行计数的光子计数电路的信噪比。
12.根据权利要求1所述的电子装置，该电子装置包括计数器块，该计数器块被配置成
对测量区间期间所述积分电路的重置进行计数，以确定所述探测器单元的辐射探测元件在
该测量区间中所输出的平均电流。

【专利技术属性】
技术研发人员：道格拉斯·Q·阿布拉罕，巴萨克·乌尔卡·卡贝亚，
申请(专利权)人：模拟技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US