直接转换能量鉴别ＣＴ检测器制造技术

公开了能进行能量鉴别和直接转换的ＣＴ检测器（２０）。检测器（２０）包括多个半导体材料层，其中各层具有不同的厚度。检测器（２０）构造成在ｘ射线穿透方向（１６）上分层，以便优化计数发生率性能并且避免饱和。

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
本专利技术一般涉及诊断成像，更具体地说，涉及具有改进的饱和特性并能提供光子数量和/或能量数据的多层直接转换CT检测器。
技术介绍
通常，在x射线摄影成像系统中，x射线源向对象或对象，例如患者或行李，发射x射线。此文中，术语”对象”或”对象”可以互换，用来说明能被成像的任何东西。射束被对象衰减之后照射到辐射检测器阵列上。在检测器阵列上接收到的衰减后的射束辐射的强度通常取决于x射线的衰减。检测器阵列的各检测器元件产生各自的电信号，指示各检测器元件所接收到的衰减射束。将电信号发送到数据处理系统作分析，最终产生图像。在一些计算机断层摄影(CT)成像系统中，x射线源和检测器阵列围绕台架在成像平面中旋转并且围绕对象旋转。x射线源通常包括X射线管，它发射x射线束到焦点上。X射线检测器通常包括准直仪，用于对在检测器接收的x射线束进行平行校正；闪烁器，用于在准直仪附近将x射线转换成光能；以及光电二极管，用于接收来自邻近的闪烁器的光能并从中产生电信号。通常，闪烁器阵列的每个闪烁器将x射线转换成光能。每个光电二极管检测光能并产生相应的电信号。然后将光电二极管的输出发送到数据处理系统以便进行图像重构。传统的CT成像系统使用将x射线能量转换成电流信号的检测器，将所述电流信号在一个时段内积分，然后测量所述电流信号并最终将其数字化。这种检测器的缺点是它们不能提供关于所检测的光子的数目和/或能量的数据或反馈。就是说，传统的CT检测器具有闪烁器组件和光电二极管组件，其中闪烁器组件在接收到x射线能量时发光，而光电二极管检测闪烁器组件的照度并提供作为所述照度的函数的电信号。虽然一般公认，CT成像如果没有利用传统的CT检测器设计所取得的进展就不是一个可行的诊断成像工具，但这些检测器的缺点在于它们不能提供能量鉴别数据或者对给定的检测器元件或像素实际接收到的光子进行计数和/或测量其能量。于是，最近检测器的发展已包括了能量鉴别和直接转换检测器的设计，所述直接转换检测器可以提供光子计数和/或能量鉴别反馈。这样，就可以使检测器工作在每次x射线事件的x射线计数方式、能量测量方式、或二者。这些能量鉴别和直接转换检测器不仅能进行x射线计数，还能提供每次检测的x射线能级的测量值。虽然许多材料可以用来构造直接转换能量鉴别检测器，但已表明半导体是一种优选材料。但是，直接转换半导体检测器的一个缺点是这些类型的检测器不能在传统的CT系统中通常会碰到的非常高的x射线光子通量率条件下计数。非常高的x射线光子通量率最终导致检测器饱和。就是说，这些检测器通常会在较低的x射线通量级条件下饱和。这种饱和会发生在检测器和x射线能量源或x射线管之间插有小对象厚度的检测器位置上。业已表明，这些饱和区域对应于投影到检测器扇形弧面上的对象宽度附近或之外的低对象厚度的通路。在许多实例中，在对x射线通量的衰减以及随后到达检测器的入射强度的影响方面，对象或多或少是圆形或椭圆形的。在这种情况下，饱和区域在扇形弧面末端呈现两个分开的区域。在其它较不典型但并不少见的实例中，饱和发生在其它位置并且发生在多于两个分开的检测器区域中。如果是椭圆对象，通过在对象和x射线源之间放置蝶形(bowtie)滤波器，就可减少扇形弧面边缘处的饱和。通常，将滤波器构造成与对象的形状匹配，以便均衡在整个扇形弧面上(滤波器和对象)的总衰减。这样，在整个扇形弧面上入射到检测器的通量就比较均匀，不会造成饱和。但问题是如果对象总体很不均匀且形状不是精确的椭圆，蝶形滤波器可能就不是最佳的。在这种情况下，可能会发生一个或多个分开的饱和区域，或相反，会对x射线通量过度滤波，而形成非常低通量的区域。投射的低x射线通量将最终导致对象重构图像中的噪声。已研发了许多成像技术来解决检测器任何部分的饱和问题。这些技术包括在检测器阵列的整个宽度上维持低x射线通量，方法是例如使用低x射线管电流或按视图(per view)调制的电流。但所述解决方案导致扫描时间增加。就是说，要付出代价，即图像的获取时间与获得符合图像质量要求的一定量的x射线所需的额定通量成比例地增加。其它解决方案包括执行一种过量程算法，所述算法用来为饱和数据产生替代数据。但这些算法不能完美地替代饱和数据并会使CT系统更加复杂。所以需要设计一种直接转换和能量鉴别的CT检测器，它在传统的CT系统的通常的x射线光子通量率条件下不会饱和。
技术实现思路
本专利技术针对一种多层CT检测器，它被用来以非常高的计数发生率运行，以克服前述缺点。公开一种能够进行能量鉴别和直接转换的CT检测器。所述检测器包括具有在整个检测器中变化的厚度的多个半导体材料层。在这方面，这样构造所述检测器，以便在x射线穿透方向上将其分层，以优化计数发生率性能并避免饱和。所述CT检测器不仅支持x射线光子计数，也支持能量测量或标记。所以，本专利技术支持获取解剖细节和组织特征信息。在这方面，能量鉴别信息或数据可用来减少射束硬化等效应。而且，这些检测器支持获取组织鉴别数据，所以能提供指示疾病或其它病理的诊断信息。例如，可以在视图中检测到斑状钙。所述检测器也可用来检测、测量以及表征注入对象中的材料，例如造影剂，或其它专用材料例如靶向显示剂。造影剂材料例如可以包括注入到血流中的碘以便进行更好的显像。还公开了制造这种检测器的方法。所以，按照本专利技术的一个方面，直接转换CT检测器包括多层直接转换层，它们设计成直接将x射线能量转换成表示能量敏感CT数据的电信号，检测器还包括夹在相邻的直接转换层之间的电信号收集层。按照另一方面，本专利技术包括一种CT系统，它具有具有设置在其中心的孔的可旋转的台架；工作台，它可以通过所述孔前后移动并配置成将用于获取CT数据的对象定位；x射线能量投射源，它设置在旋转台架中并配置成向对象投射x射线能量。CT系统还包括检测器阵列，后者设置在旋转台架中并配置成检测由投射源投射并经过对象作用的x射线能量。检测器还包括多个检测器单元，其中，每个单元具有在能量投射方向上的半导体层堆叠结构，设计成对接收x射线能量作出响应而提供从对象获取的能量敏感数据。按照另一方面，本专利技术包括一种CT检测器，它具有第一装置和第二装置，用于将x射线能量直接转换为电信号。检测器还具有用于接收电信号的装置，它填隙式地置于用于直接转换的第一装置和用于直接转换的第二装置之间。从以下的详细说明和附图中，本专利技术的各种其它特征、目的和优点就可一目了然。附图说明附图示出目前考虑到的用于实施本专利技术的一个优选实施例。附图中图1是CT成像系统的实物视图。图2是图1所示系统的示意方框图。图3是CT系统检测器组件一个实施例的透视图。图4是CT检测器的透视图。图5示出在四切片方式中图4检测器的各种配置。图6是按照本专利技术的两层检测器的部分透视图。图7是沿图6中线7-7截取的图6的截面图。图8-10示出按照本专利技术若干附加实施例的直接转换检测器的截面图。图11是图10所示检测器的截面示意图，说明在本专利技术另一实施例中建立的信号馈通。图12是用于非侵入性包裹检验系统的CT系统的实物视图。具体实施例方式针对四切片计算机断层摄影(CT)系统来描述本专利技术的工作环境。但本专业的技术人员应理解，本专利技术同样可应用于单切片或其它多切片配置。此外，将针对检测和转换x射线来描述本专利技术。但是，本专业的技术人员也应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直接转换ＣＴ检测器（２０），它包括：多层直接转换层（６２，６４），它们设计成直接将ｘ射线能量（１６）转换成表示能量敏感ＣＴ数据的电信号；以及电信号收集层（６７，６９），它夹在相邻的直接转换层（６２，６４）之间。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：DM霍夫曼，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]