用于X射线检测器中的符合检测的方法和系统技术方案

提供了一种X射线检测器系统(5)，该X射线检测器系统包括用于检测来自X射线源的X射线辐射的光子计数X射线检测器(20)，以及被配置为基于关于所述X射线检测器中的光子相互作用的时间的信息和关于该X射线源相对于该X射线检测器的定位的信息，来确定和/或获得关于入射在该X射线检测器上的该辐射的信息的符合检测系统(60)。还提供了包括这样的X射线检测器系统的X射线成像系统，以及对应的符合检测系统和对应的方法。统和对应的方法。统和对应的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于X射线检测器中的符合检测的方法和系统


[0001]所提出的技术涉及X射线成像和X射线检测器，并且更具体地涉及光子计数X射线检测器和X射线检测器系统和符合检测系统，以及对应的方法和系统以及X射线成像系统、计算机程序和计算机程序产品。

技术介绍

[0002]放射照相成像(诸如X射线成像)多年来一直在医疗应用中用于无损检测。
[0003]通常，X射线成像系统包括X射线源和X射线检测器系统。X射线源发射X射线，这些X射线穿过待成像的对象或物体，然后由X射线检测器系统记录。由于一些材料比其他材料吸收更大一部分X射线，因此形成对象或物体的图像。
[0004]参考图1，首先简要概述说明性的整体X射线成像系统可能是有用的。在该非限制性示例中，X射线成像系统100基本上包括X射线源10、X射线检测器20或X射线检测器系统和相关联的图像处理设备30。一般来讲，X射线检测器20被配置用于记录来自X射线源10的辐射，该辐射可能已被任选的X射线光学器件聚焦并且已穿过物体、或对象或其部分。X射线检测器20可经由合适的模拟处理和读出电子器件(其可集成在X射线检测器20中)连接到图像处理设备30，以使图像处理设备30能够进行图像处理和/或图像重建。
[0005]对关于X射线成像系统和X射线检测器系统的性能的改进存在普遍的需求。
[0006]例如，可能期望改善光子计数X射线检测器的信噪比和谱性能。
[0007]例如，还期望能够获得和/或确定关于入射在X射线检测器上的辐射的有用信息。

技术实现思路
r/>[0008]一个目的是提供一种改进的X射线检测器系统。
[0009]另一个目的是提供一种改进的X射线成像系统。
[0010]还有一个目的是提供一种用于获得或确定关于入射在X射线检测器上的辐射的信息的方法。
[0011]又一个目的是提供一种改进的符合检测系统。
[0012]这些目的和其他目的可以通过所提出技术的一个或多个实施方案来实现。
[0013]根据第一方面，提供了一种X射线检测器系统，该X射线检测器系统包括：
[0014]‑
光子计数X射线检测器，该光子计数X射线检测器用于检测来自X射线源的X射线辐射；以及
[0015]‑
符合检测系统，该符合检测系统被配置为基于关于所述X射线检测器中的光子相互作用的时间的信息和关于X射线源相对于X射线检测器的定位的信息来确定和/或获得关于入射在X射线检测器上的辐射的信息。
[0016]根据第二方面，提供了一种包括这样的X射线检测器系统的X射线成像系统。
[0017]根据第三方面，提供了一种用于获得或确定关于入射在X射线检测器上的辐射的信息的方法。该方法包括以下步骤：
[0018]·
使用光子计数X射线检测器来检测X射线辐射，其中所述光子计数X射线检测器被配置用于以从局部X射线源发射的、具有小于160keV的最大能量的宽能量X射线谱进行操作；
[0019]·
记录所述光子计数X射线检测器中的光子相互作用的定时信息；
[0020]以及
[0021]·
基于所述定时信息和关于X射线源相对于X射线检测器的定位的信息，获得或确定关于入射在X射线检测器上的辐射的信息，包括特定区域中的入射光子的数量、入射光子的空间分布和入射光子的能量分布中的至少一者的表示。
[0022]根据第四方面，提供了一种符合检测系统，该符合检测系统被配置为与光子计数X射线检测器一起操作。符合检测系统被配置为基于关于所述X射线检测器中的光子相互作用的时间的信息和关于X射线源相对于X射线检测器的定位的信息来确定和/或获得关于入射在X射线检测器上的辐射的信息。
[0023]以这种方式，提供了关于X射线成像和/或检测器技术的有用改进。
[0024]例如，可以显著改进光子计数X射线检测器的信噪比和谱性能。
附图说明
[0025]通过结合附图参考以下描述，可以最好地理解所述实施方案连同其进一步的目的和优点，其中：
[0026]图1是展示整体X射线成像系统的一个示例的示意图。
[0027]图2A是示出X射线成像系统的另一个示例的示意图。
[0028]图2B是示出根据所提出的技术的X射线检测器系统的示例的示意图。
[0029]图2C是示出其中在数字处理电路系统中实现符合检测系统的特定、非限制性实施方案的示例的示意图。
[0030]图3是示出三个不同X射线管电压的能谱的示例的示意图。
[0031]图4是示出用于实施能量鉴别光子计数检测器的概念结构的示例的示意图。
[0032]图5是根据示例性实施方案的X射线检测器的示意图。
[0033]图6是示出根据示例性实施方案的半导体检测器模块的示例的示意图。
[0034]图7是示出根据示例性实施方案的X射线检测器子模块的另一个示例的示意图。
[0035]图8是示出模块化X射线检测器的示例的示意图，该模块化X射线检测器包括例如相对于位于X射线焦点处的X射线源以略微弯曲的总体几何形状并排布置的多个检测器子模块。
[0036]图9是示出包括并排布置且还依次堆叠的多个检测器子模块的模块化X射线检测器的示例的示意图。
[0037]图10是示出光子计数X射线检测器的示例的示意图，该光子计数X射线检测器基于多个X射线检测器子模块21，在此处称为晶片。
[0038]图11是示出康普顿效应的示意图。
[0039]图12是示出相互作用谱的康普顿和光电部分的沉积能量谱的示例的示意图。
[0040]图13是示出在一定时间间隔期间的相互作用的示例的示意图。黑线示出属于相同入射光子的相互作用。
[0041]图14是示出相互作用链1康普顿+1光电的1D散射距离的示例的示意图。
[0042]图15是示出相互作用的不同链的入射光子能量谱的示例的示意图。
[0043]图16是示出x
‑
z平面中的特定晶片的像素的示例的示意图。
[0044]图17是示出电荷云在x方向上的电荷云分布的示例的示意图。
[0045]图18是示出电荷云在z方向上的电荷云分布的示例的示意图。
[0046]图19是示出电荷扩散或云的宽度如何取决于沿着所考虑的检测器子模块或X射线检测器的晶片的厚度从初始相互作用点到检测点的距离的示例的示意图。
[0047]图20是示出根据实施方案的X射线检测器子模块的示例的示意图。
[0048]图21是示出根据实施方案的X射线检测器子模块的另一个示例的示意图。
[0049]图22是示出根据实施方案的有源集成像素的示例的示意图。
[0050]图23是示出根据另一个实施方案的有源集成像素的另一个示例的示意图。
[0051]图24是示出根据另外实施方案的有源集成像素的又一个示例的示意图。
[0052]图25是示出根据又一个实施方案的有源集成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种X射线检测器系统(5)，所述X射线检测器系统包括：
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光子计数X射线检测器(20)，所述光子计数X射线检测器用于检测来自X射线源的X射线辐射；和
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符合检测系统(60)，所述符合检测系统被配置为基于关于所述X射线检测器中的光子相互作用的时间的信息和关于所述X射线源相对于所述X射线检测器的定位的信息，来确定和/或获得关于入射在所述X射线检测器上的所述辐射的信息。2.根据权利要求1所述的X射线检测器系统，其中所述X射线检测器系统被配置用于以具有小于160keV的最大能量的宽能量X射线谱进行操作；所述X射线谱由所述X射线源发射，所述X射线源是从所述X射线检测器上的点观察到的范围小于0.5毫球面度的局部X射线源。3.根据权利要求0或2所述的X射线检测器系统，其中所述符合检测系统被配置为基于关于光子相互作用的所述时间的所述信息和关于所述X射线源相对于所述X射线检测器的所述定位的所述信息，来确定和/或获得关于入射在所述X射线检测器上的所述辐射的所述信息，包括特定区域中的入射光子的数量、入射光子的空间分布和入射光子的能量分布中的至少一者。4.根据权利要求0至3中任一项所述的X射线检测器系统，其中所述符合检测系统被配置用于通过将光子散射模型与关于所述X射线源相对于所述X射线检测器的所述定位的所述信息组合，以确定和/或获得关于所述辐射的所述信息，来基于所述光子散射模型进行操作。5.根据权利要求4所述的X射线检测器系统，其中所述符合检测系统被配置为将所述光子散射模型和关于所述X射线源的所述定位的先验知识与不同入射X射线能量分布的概率的先验知识组合，以确定和/或获得关于所述辐射的所述信息。6.根据权利要求0至5中任一项所述的X射线检测器系统，其中所述X射线检测器是能够区分不同光子相互作用能量的光子计数多仓X射线检测器，并且所述符合检测系统被配置为使用关于光子相互作用能量的信息来确定关于所述辐射的所述信息。7.根据权利要求0至6中任一项所述的X射线检测器系统，其中所述符合检测系统被配置为基于光子相互作用的所述时间和/或定时的测量来确定和/或获得关于所述辐射的所述信息。8.根据权利要求1至7中任一项所述的X射线检测器系统，其中所述符合检测系统被配置为还基于关于光子相互作用的位置的信息和关于光子相互作用中的沉积能量的信息中的至少一者来确定和/或获得关于所述辐射的所述信息。9.根据权利要求0至8中任一项所述的X射线检测器系统，其中所述符合检测系统被配置为基于识别由单个入射光子生成的光子相互作用的至少一个集合来确定和/或获得关于入射在所述检测器上的所述辐射的所述信息。10.根据权利要求9所述的X射线检测器系统，其中所述符合检测系统被配置为基于识别可能已经由至少两个不同的入射光子生成的光子相互作用的至少两个集合，来生成和/或获得关于入射在所述X射线检测器上的所述辐射的信息，其中每个集合中的所有光子相互作用都可能已经由单个入射光子生成，并且其中所述符合检测系统被配置为基于将光子相互作用的这些集合与光子相互作用的至少一个其他可能的集合进行比较，来将光子相互作用的所述至少两个集合识别为可能已经由至少两个不同的入射光子生成。
11.根据权利要求0至10中任一项所述的X射线检测器系统，其中所述符合检测系统被配置为基于关于光子相互作用的时间的所述信息结合由至少两个光子相互作用位置限定的至少一个角度，和/或基于由三个光子相互作用位置限定的至少一个角度，和/或基于由入射辐射方向和两个光子相互作用位置限定的至少一个角度，来生成和/或获得关于入射在所述X射线检测器上的所述辐射的信息。12.根据权利要求0至11中任一项所述的X射线检测器系统，其中所述X射线检测器是硅检测器。13.根据权利要求12所述的X射线检测器系统，其中所述X射线检测器系统被配置为基于能量阈值来区分康普顿相互作用和光电相互作用。14.根据权利要求0至13中任一项所述的X射线检测器系统，其中所述X射线检测器系统具有用于减少所述X射线检测器内的散射的高衰减阻挡器。15.根据权利要求0至14中任一项所述的X射线检测器系统，其中所述X射线检测器系统被配置为采用用于基于电荷扩散的量的估计来估计相互作用的所述位置的逻辑。16.根据权利要求0至15中任一项所述的X射线检测器系统，其中所述符合检测系统被配置为基于所述X射线检测器的模型进行操作。17.根据权利要求0至16中任一项所述的X射线检测器系统，其中所述符合检测系统被配置用于基于光子散射模型的操作，并且所述光子散射模型基于康普顿散射公式、克莱因
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仁科公式、朗伯
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比尔定律、光电效应、康普顿效应或瑞利散射的X射线相互作用横截面以及光子传输的模拟中的至少一者。18.根据权利要求0至17中任一项所述的X射线检测器系统，其中所述符合检测系统被配置用于基于光子散射模型的操作，并且所述光子散射模型包括瑞利散射，或者另选地排除瑞利散射。19.根据权利要求0至18中任一项所述的X射线检测器系统，其中所述符合检测系统被配置为独立于至少一个其他子体积来处理在整个检测器体积中或在所述检测器的子体积中检测到的所述光子相互作用。20.根据权利要求0至19中任一项所述的X射线检测器系统，其中所述符合检测系统被配置为基于最大似然方法、最大后验方法、神经网络、支持向量机或基于决策树的方法中的至少一者来获得和/或确定关于入射辐射的所述信息。...

【专利技术属性】
技术研发人员：C，
申请(专利权)人：棱镜传感器公司，
类型：发明
国别省市：