專利名稱：動態(tài)控制輻射探測器的整形時間的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及射線照相成像，更具體地，涉及動態(tài)控制諸如CT探測器的對能量變化靈敏的射線照相探測器的整形時間(shapingtime)以適應(yīng)探測器探測的輻射通量水平顯著變化的方法和系統(tǒng)。本發(fā)明特別涉及光子計數(shù)和/或能量鑒別探測器。
背景技術(shù)：
通常，在射線照相系統(tǒng)中，X射線源向受檢者或物體，例如患者或一件行李發(fā)射X射線。在下文中，術(shù)語“受檢者”和“物體”可以替換使用以描述任何能夠被成像的物體。在被受檢者衰減后，X射線束照射到輻射探測器陣列上。在探測器陣列接收的輻射束的強度通常依賴于X射線通過被掃描物體的衰減。探測器陣列的各探測器元件產(chǎn)生由各探測器元件接收的表示被衰減的射線束的單獨的信號。將這些信號傳送到用于分析和進一步處理的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)最后產(chǎn)生圖像。
輻射探測器以類似的方式用于例如核醫(yī)學(NM)伽馬照相機和正電子發(fā)射斷層攝影(PET)系統(tǒng)中使用的發(fā)射成像系統(tǒng)中。在這些系統(tǒng)，輻射源不再是X射線源，而是引入到被檢查的身體內(nèi)的放射性藥物。在這些系統(tǒng)中，陣列中的各探測器產(chǎn)生與物體中放射性藥物濃度的局部強度有關(guān)的信號。類似于傳統(tǒng)的X射線成像，發(fā)射信號的強度也由在內(nèi)部平躺的的身體部分衰減。探測器陣列的各探測器元件產(chǎn)生表示由各探測器元件接收的發(fā)射射線束的單獨的信號。將該信號傳送到用于分析和進一步處理該信號的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)最后產(chǎn)生圖像。
在大多數(shù)計算機斷層攝影(CT)成像系統(tǒng)中，X射線源和探測器陣列圍繞臺架旋轉(zhuǎn)，該臺架包含圍繞受檢者的成像體積。X射線源通常包括X射線管，該X射線管從陽極焦點以扇形或錐形束發(fā)射X射線。X射線探測器組件通常包括用于減少散射的X射線光子到達探測器的準直器，鄰接準直器用于將X射線轉(zhuǎn)換成光能的閃爍體和鄰接閃爍體用于接收光能和產(chǎn)生其電信號的光電二極管。通常，閃爍體陣列的各個閃爍體將X射線轉(zhuǎn)換成光能。各光電二極管探測光能并產(chǎn)生相應(yīng)的電信號。然后將光電二極管的輸出傳送到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，并且然后傳送到用于圖像重建的處理系統(tǒng)。
傳統(tǒng)的CT成像系統(tǒng)使用將X射線光子能量轉(zhuǎn)換成電流信號的探測器，對該電流信號在一時段上積分、探測并最終數(shù)字化。這種探測器的缺點是它們不能提供有關(guān)被探測的能量和入射通量率的獨立數(shù)據(jù)或反饋。也就是說，傳統(tǒng)的CT探測器具有閃爍體部件和光電二極管部件，其中閃爍體部件在接收X射線光子時發(fā)光，光電二極管探測閃爍體部件的發(fā)光并提供作為入射的X射線光子的強度和能量的函數(shù)的積分電流信號。雖然通常認為在沒有實現(xiàn)傳統(tǒng)CT探測器設(shè)計的改進的情況下，CT成像不是能夠診斷的成像工具，但是這些積分探測器的缺點是它們不能提供能量鑒別數(shù)據(jù)或不能對實際由給定探測器元件或像素接收的光子數(shù)計數(shù)并且/或者測量其能量。因此，近年來的探測器發(fā)展已經(jīng)包括了能夠提供光子計數(shù)和/或能量鑒別反饋的能量鑒別探測器的設(shè)計。在這方面，能夠使探測器在各X射線事件的能量測量模式、X射線計數(shù)模式或上述兩個模式下工作。
這些能量鑒別探測器不僅能夠?qū)射線計數(shù)，還提供了被探測的各X射線的能量水平測量。雖然可以使用許多材料構(gòu)建能量鑒別探測器(包括閃爍體和光電二極管)，但是已經(jīng)證明直接轉(zhuǎn)換探測器是優(yōu)選的材料之一，直接轉(zhuǎn)換探測器具有諸如非晶硒或鎘鋅碲化物的X射線光電導體，該光電導體將X射線光子直接轉(zhuǎn)換成電荷。然而，光子計數(shù)探測器的缺點是這些類型的探測器只有有限的計數(shù)速率，并難以覆蓋在傳統(tǒng)CT系統(tǒng)中通常遇到的包含非常高的X射線光子通量率的寬動態(tài)范圍。通常，需要1,000,000到1的CT探測器動態(tài)范圍才足以應(yīng)付光子通量率的可能的變化。在現(xiàn)在可用的高速掃描機中，當掃描場中沒有物體時遇到超過108的光子/mm2/sec的X射線通量率并不罕見，并且同樣的探測系統(tǒng)僅需要計數(shù)幾十個穿過大的物體的中心的光子。
很高的X射線光子通量率最后導致探測器飽和。也就是說，這些探測器通常在相對低的X射線通量水平飽和。這種飽和可以發(fā)生在一些探測器位置，在這些位置探測器和射線照相能量源或X射線管之間放入的受檢者厚度小。已經(jīng)證明這些飽和區(qū)域?qū)?yīng)于靠近投射到探測器陣列的受檢者寬度附近或之外的低受檢者厚度路徑。在許多例子中，在對于X射線通量和隨后入射到探測器陣列的強度的衰減效應(yīng)中，受檢者大致是圓柱形。在這種情況中，飽和區(qū)域表示在探測器陣列末端的兩個不相交的區(qū)域。在其它不十分典型，但也不罕見的例子中，飽和發(fā)生在其它位置以及多于兩個的探測器的不相交區(qū)域中。在圓柱形受檢者的情況中，通過在受檢者和X射線源之間加入蝴蝶結(jié)式濾波器(bowtie filter)減少探測器陣列邊緣的飽和。典型地，將濾波器構(gòu)建成以這樣的方式匹配受檢者的形狀，以在探測器陣列上平衡(濾波器、受檢者的)總衰減。入射到探測器的通量在整個陣列上相對均勻并且不會引起飽和。然而，存在的問題是如果受檢者身體明顯不均勻并且不恰是圓柱形的或中心沒有定位在X射線束中，蝴蝶結(jié)式濾波器可能就不是最適合的。在這種情況中，可能產(chǎn)生一個或多個不相交的飽和區(qū)域，或者相反地，可能發(fā)生過分過濾X射線通量以及不需要地增加射線通量非常低的區(qū)域。投影中的X射線通量低導致了信息內(nèi)容的減少，這種減少將最終引起受檢者的重建圖像中不希望的噪聲。
此外，大多數(shù)CT系統(tǒng)共有的系統(tǒng)校準方法包括在沒有任何受檢者在射線束中的條件下測量探測器響應(yīng)。將從各探測器元件讀取的這種“空氣校準”用于標準化和校正預處理的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)隨后被用于CT圖像重建。即使使用理想的蝴蝶結(jié)式濾波器，現(xiàn)在在探測器陣列的中心區(qū)域中的高X射線通量在系統(tǒng)校準期間也能夠?qū)е绿綔y器飽和。
已經(jīng)提出了許多成像技術(shù)以解決探測器任何部分的飽和問題。這些技術(shù)包括例如通過在掃描期間調(diào)節(jié)球管電流或X射線電壓，保持探測器陣列寬度上的X射線通量低。然而，這種解決方案導致了掃描時間增加。也就是說，代價是，獲取圖像的時間與需要獲得某一數(shù)量的滿足圖像質(zhì)量需要的X射線的標稱通量成比例增加。其它解決方案包括使用超范圍算法(over-range algorithm)，這些算法可以用于產(chǎn)生飽和數(shù)據(jù)的代替數(shù)據(jù)。然而，這些算法不能完全代替飽和數(shù)據(jù)，并且導致CT系統(tǒng)的復雜化。
因此，希望設(shè)計一種能量鑒別的光子計數(shù)CT探測器，該CT探測器不會在傳統(tǒng)CT系統(tǒng)中通常出現(xiàn)飽和的X射線光子通量率下飽和。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是用于調(diào)整作為入射光子通量的函數(shù)的輻射探測器的采樣/整形時間特性的針對性方法和裝置，該方法和裝置克服了前述的缺點。
本發(fā)明包括一種計數(shù)和標記由輻射探測器接收的輻射能量的方法和系統(tǒng)。該方法和系統(tǒng)設(shè)計成動態(tài)控制光子計數(shù)探測器的采樣時間或整形時間特性以適應(yīng)由探測器探測到的通量的大變化，從而防止在高通量情況下的飽和。此外，本發(fā)明設(shè)計成控制探測器以適合低通量率情況，使得當探測器探測到較低的通量時不犧牲探測效率和圖像質(zhì)量。
光子計數(shù)(PC)射線照相系統(tǒng)包括輻射能量探測器，該探測器被配置成探測具有給定通量率的輻射能量并輸出表示被探測的輻射能量的信號。連接具有給定整形時間的整形單元以接收電信號并調(diào)整這些電信號以提供表示輻射光子能量的電脈沖。連接PC通道以接收電信號，并通過可調(diào)整的脈沖高度鑒別器或閥值采樣表示光子能量的具有某一高度或強度的電脈沖信號。該PC通道還被配置成在采樣間隔期間提供光子計數(shù)輸出。該系統(tǒng)還包括可操作地連接到PC通道并被配置成至少隨給定通量率自動調(diào)整整形時間的控制器。該系統(tǒng)還包括控制器，該控制器可操作地連接到PC通道并被配置成隨給定通量率或整形時間的變化自動調(diào)整對脈沖高度或閥值鑒別器的靈敏度。
CT系統(tǒng)包括具有設(shè)置在其中心的孔的可旋轉(zhuǎn)機架和工作臺，該工作臺可通過該孔前后移動并被配置成定位要被采集CT數(shù)據(jù)的受檢者。射線照相能量發(fā)射源位于可旋轉(zhuǎn)機架內(nèi)并被配置成向受檢者發(fā)射射線照相能量。CT系統(tǒng)進一步包括設(shè)置在可旋轉(zhuǎn)機架內(nèi)的探測器組件，該探測器組件被配置成探測由發(fā)射源發(fā)射并照射受檢者的射線照相能量。探測器組件定義為包括探測器元件和PC通道，所述探測器元件包括被配置成輸出表示被探測的射線照相能量的電信號，所述PC通道可操作地連接到探測器元件并被配置成對根據(jù)可變的整形時間調(diào)整的被探測射線照相能量信號的光子數(shù)量進行計數(shù)。探測器組件還具有整形時間控制器，該控制器可操作地連接到PC通道并被配置成根據(jù)光子輸出計數(shù)數(shù)據(jù)接近實時地控制可變整形時間。
一種用于防止射線照相能量探測器飽和的方法，包括監(jiān)控具有由光子計數(shù)射線照相能量探測器接收的具有多個光子的輻射能量的通量。將該探測器設(shè)計成在具有X射線光電導體的直接轉(zhuǎn)換探測器的情況中采樣光子電荷云，或者在閃爍體探測器的情況中采樣光電二極管的電流脈沖，并使用給定的信號脈沖整形時間對光子數(shù)量計數(shù)。該方法還包括將輻射能探測器上的當前通量與對應(yīng)給定整形時間的基礎(chǔ)通量水平比較，并且根據(jù)該比較結(jié)果調(diào)整給定整形時間以符合當前通量。本發(fā)明的另一方面包括自動裝置，該裝置用于改變能量閥值水平，以便為了維持準確的光子能量信息對通道整形時間改變進行補償。
因此，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，單個PC射線照相系統(tǒng)包括射線照相能量探測器，該探測器被配置成探測具有給定通量率的射線照相能量和輸出表示探測到的射線照相能量的電信號。該系統(tǒng)還包括PC通道，該PC通道被連接以接收電信號、以一個采樣間隔窗口采樣電信號、并且提供光子計數(shù)輸出。控制器可操作地連接到PC通道，并且被配置成至少隨所述給定通量率的變化自動調(diào)整采樣間隔窗口。
根據(jù)另一方面，本發(fā)明包括CT系統(tǒng)，該CT系統(tǒng)包括可旋轉(zhuǎn)機架，具有設(shè)置在其中心的孔；工作臺，可通過該孔前后移動并被配置成定位要被采集CT數(shù)據(jù)的受檢者的工作臺為了來獲取CT數(shù)據(jù)獲取定位患者的工作臺；射線照相能量放射源，位于可旋轉(zhuǎn)機架內(nèi)并被配置成向受檢者發(fā)射射線照相能量；以及探測器組件，設(shè)置在可旋轉(zhuǎn)機架內(nèi)，并被配置成探測由發(fā)射源發(fā)射并照射受檢者的射線照相能量。該探測器組件包括探測器元件和PC通道，所述探測器元件被配置成輸出表示被探測的射線照相能量的電信號，所述PC通道可操作地連接到所述探測器元件并被配置成根據(jù)可變整形時間對被探測的射線照相能量的光子數(shù)計數(shù)。所述探測器組件還具有整形時間控制器，該控制器可操作地連接到PC通道并被配置成根據(jù)光子輸出計數(shù)數(shù)據(jù)接近實時地控制可變整形時間。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，防止輻射能量探測器飽和的方法包括監(jiān)控由光子計數(shù)輻射能量探測器接受的具有多個光子的輻射能量的通量。該探測器設(shè)計成在給定的采樣窗口內(nèi)采樣光子電荷云并對光子數(shù)計數(shù)。該方法還包括將輻射能量探測器上的當前通量與給定采樣窗口所對應(yīng)的基礎(chǔ)通量水平比較，并且根據(jù)該比較結(jié)果調(diào)整所述給定采樣窗口以符合當前通量。
通過下面的詳細說明和附圖，本發(fā)明的各種其它技術(shù)特征、物體和優(yōu)勢將更加清楚。


附圖示出了目前設(shè)想用于實現(xiàn)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例。
在附圖中圖1是CT成像系統(tǒng)的視圖。
圖2是圖1示出的系統(tǒng)的示意框圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的探測器組件的示意框圖。
圖4的曲線圖示出一示例性PC探測器中多個整形時間的信號幅度曲線。
圖5是用于非侵害性包裹檢查系統(tǒng)的CT系統(tǒng)的視圖。
具體實施例方式
針對四層計算機斷層攝影(CT)系統(tǒng)描述本發(fā)明的操作環(huán)境。然而，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當理解本發(fā)明同樣適用于單層或其它多層結(jié)構(gòu)。此外，本發(fā)明將參照X射線的探測和轉(zhuǎn)化描述。然而，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將進一步理解本發(fā)明同樣適用于其它輻射能量源的探測和轉(zhuǎn)化。
參考圖1和2，將計算機斷層攝影(CT)成像系統(tǒng)10顯示成包括機架12的“第三代”CT掃描機的代表。機架12具有X射線源14，該射線源向機架12相對側(cè)上的探測器組件18投射X射線束16。探測器組件18由多個探測器20形成，這些探測器共同探測通過醫(yī)學患者22的投射X射線。各探測器20產(chǎn)生電信號，該電信號不僅表示照射的X射線束的強度，而且能夠提供光子或X射線的計數(shù)數(shù)據(jù)和能量水平，并因此當射線束穿過患者22時，提供被衰減的射線束的計數(shù)數(shù)據(jù)和能量水平。在采集X射線投影數(shù)據(jù)的掃描期間，機架12和安裝在其上的部件圍繞旋轉(zhuǎn)中心24旋轉(zhuǎn)。
CT系統(tǒng)10的控制機構(gòu)26控制機架12的旋轉(zhuǎn)和X射線源14的操作?？刂茩C構(gòu)26包括將動力和定時信號提供給X射線源14的X射線控制器28，以及控制機架的旋轉(zhuǎn)速度和位置的機架電機控制器30?？刂茩C構(gòu)26中的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS)32檢查來自探測器20的數(shù)據(jù)并將該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號用于以后的處理。圖像重建器34從DAS 32接收被采樣的并數(shù)字化的X射線數(shù)據(jù)并進行高速重建。將重建的圖像輸入到計算機36，該計算機將該圖像儲存在大容量存儲裝置38中。
計算機36也通過具有鍵盤的控制臺40接收來自操作者的命令和掃描參數(shù)。相關(guān)的顯示屏42允許操作者觀看計算機36中的重建圖像和其它數(shù)據(jù)。計算機36利用操作者提供的命令和參數(shù)向DAS 32、X射線控制器28和機架電機控制器30提供控制信號和信息。另外，計算機36操作工作臺電機控制器44以定位患者22和機架12，該控制器44控制電動工作臺46。具體地，工作臺46將患者22的部分移動通過機架開口48。
本發(fā)明涉及一種輻射探測器，該探測器可以與上述CT系統(tǒng)或其它射線照相系統(tǒng)，例如X射線系統(tǒng)或通用輻射探測器相結(jié)合。
通常，將高靈敏度光子計數(shù)輻射探測器構(gòu)造成具有相對低的動態(tài)范圍。通常這被認為是光子計數(shù)探測器應(yīng)用可接受的，這是因為高射線通量的情況通常不會發(fā)生。在CT探測器的設(shè)計中，低通量探測器通過受檢者的讀取通常伴有空氣中，和/或受檢者輪廓內(nèi)的高輻射區(qū)域，這需要CT探測器具有非常大的動態(tài)范圍響應(yīng)。此外，與低通量區(qū)域相比這些高通量區(qū)域中的光子的準確測量不十分重要，在低通量區(qū)域中每個光子都對總采集的光子統(tǒng)計貢獻積分部分。雖然較高通量區(qū)域的臨床或診斷值較少，由超范圍或飽和探測器通道數(shù)據(jù)重建的圖像傾向于成為偽影。因此，處理高通量的情況也很重要。
本發(fā)明包括設(shè)計防止PC X射線系統(tǒng)飽和的X射線通量管理控制器，所述系統(tǒng)具有以低動態(tài)范圍為特征的探測器通道。探測器通道的動態(tài)范圍限定了該探測器通道能夠處理的X射線通量水平的范圍，在該范圍內(nèi)該探測器通道能夠在低通量端提供有意義的數(shù)據(jù)，并且在高通量端不經(jīng)歷超范圍或飽和。雖然需要防止超范圍，但是為了提供對診斷有價值的數(shù)據(jù)，在探測器設(shè)計中低通量情況的處理也很重要，低通量情況通常在通過較厚橫截面和X射線透射率有限的其它區(qū)域成像時發(fā)生。因此，將在此描述的X射線通量管理控制器設(shè)計成同時滿足高通量和低通量情況。
通常，光子計數(shù)探測器的操作的特點在于固定的整形時間曲線。整形時間曲線定義了電荷積分時間(單事件信號水平)和探測器通道恢復時間之間的關(guān)系或平衡，從而提供合適的PC計數(shù)速度、噪聲抑制和能量鑒別率。通常，將探測器通道構(gòu)造成具有有利于低通量率條件的整形時間。也就是說，對于X射線光子較少的低通量率情況，優(yōu)選使用較長的整形時間，以便能夠?qū)θ抗庾与姾稍品e分并最佳化SNR。通常對積分全部光子云所需的時間的限制相對少。由于該情況的特點在于低通量，在積分或以相反采樣全部光子云時，探測器通道不太可能飽和。另一方面，有利于低通量率的固定整形時間對于高通量率情況可能是不夠的。此外，如果將整形時間固定以匹配或?qū)?yīng)高通量率情況，則在低通量率情況期間對SNR和能量鑒別率產(chǎn)生負面影響。
因此，本發(fā)明包括動態(tài)且自動控制探測器通道的整形時間的系統(tǒng)和方法，從而最佳地處理低通量率和高通量率情況?，F(xiàn)在參考圖3，顯示了根據(jù)本發(fā)明的X射線探測系統(tǒng)50的示意性框圖。系統(tǒng)50包括連接以從探測器元件54接收電信號的PC通道52。探測器54構(gòu)造成探測由X射線源發(fā)射并由諸如醫(yī)學患者的受檢者衰減的X射線16。應(yīng)當理解本發(fā)明適用于伽馬射線和其它形式的射線照相能量。
PC通道52包括被連接以從探測器元件54接收電信號的低噪聲/高速電荷放大器56。然后將放大器56的放大輸出輸入到信號整形器58，該信號整形器被構(gòu)造成從電信號中提取單光子事件。能量水平鑒別器60被連接到信號整形器58，并且被設(shè)計成根據(jù)光子的脈沖幅度能級相對一個或多個閥值過濾光子。在這之后，將那些具有所需范圍之外的能量水平的光子排除在用于圖像重建的計數(shù)和處理之外。最低限度地，將鑒別器60設(shè)計成排除具有與系統(tǒng)中噪聲對應(yīng)的能量水平的那些光子。設(shè)想可以使用多個閥值限定能量水平范圍。計數(shù)元件62接收沒有被能量水平鑒別器60過濾掉的那些光子，并且被構(gòu)造成對探測器接收的光子數(shù)計數(shù)和提供相應(yīng)的輸出64。與已知PC通道相反，通過可變的整形時間控制PC通道52的操作。
將PC通道52可操作地連接到控制器66，該控制器66包括整形時間控制器68，并且優(yōu)選包括能量水平控制器70。雖然控制器66優(yōu)選包括能量水平控制器70，但是設(shè)想可以在沒有該能量水平控制器70的條件下實現(xiàn)本發(fā)明。在一個實施例中，PC通道52包括有源濾波器，該濾波器的操作限定了通道的整形時間。在這方面，可以調(diào)整有源濾波器的電阻和電容特性以操縱通道的整形時間特性。
整形時間控制器68被連接到PC通道52，并且被設(shè)計成根據(jù)在反饋回路72上接收的光子計數(shù)反饋調(diào)整PC通道52的整形時間。更具體地，當探測器元件被通過計數(shù)的光子數(shù)64測量的低X射線通量照射時，整形時間控制器68增加通道的整形時間。相反，當探測器元件54上的X射線通量增加時，整形時間控制器減小PC通道52的整形時間或采樣窗口。
因此，當探測器正在探測較高的X射線通量時，PC通道采樣光子電荷云所花費的時間量減少。因此，確定了關(guān)于光子電荷云的較不準確的光子和能量鑒別數(shù)據(jù)；然而，通道以足夠避免超范圍的速度恢復。在這一點上，由于使整形時間或采樣窗口減少，更多的光子被檢查用于數(shù)據(jù)，即，被計數(shù)，而每個被探測到的光子較為不精確的能量鑒別信息。并且，在高通量條件下，每個單獨的光子的重要性較低，并且總系統(tǒng)性能和圖像質(zhì)量最小限度地受到減小的SNR的影響。另一方面，當探測器正在探測較低的X射線通量時，PC通道花費的采樣光子電荷云的時間量增加，這允許具有足夠的時間采樣全部光子電荷云并且獲得相對準確的光子計數(shù)和能量鑒別數(shù)據(jù)。
如上所述，在一個實施例中，控制器66包括能量水平控制器70。由于測得的光子信號水平隨通道整形時間變化，因此將自動能量鑒別器能量水平控制器70連接到整形時間控制器68和PC通道52，以響應(yīng)于整形時間的調(diào)整來調(diào)整或以校準PC通道的能量水平閥值。通過進行適當?shù)耐ǖ佬?，對具有可接受的或減小的能量水平的光子計數(shù)，以保證不依賴于通道整形時間和計數(shù)速度的線性能量響應(yīng)。
現(xiàn)在參考圖4，示出了示例性PC通道的幾個整形時間曲線的多個幅度曲線。減少整形時間使?jié)撛诘挠嫈?shù)速度增加，但是如圖所示使信號幅度減小并使噪聲增加。更具體地說，將由曲線74限定的整形時間調(diào)整到由曲線76限定的整形時間增加了潛在的計數(shù)速度，但是導致了被計數(shù)光子的總體信號強度下降，并且對SNR有負面影響。整形時間的進一步減少，即曲線76到曲線78，導致了計數(shù)速度潛能進一步增加，但是伴有信號強度和SNR的進一步下降。
現(xiàn)在參考圖5，包裹/行李檢查系統(tǒng)80包括其中具有開口84的可旋轉(zhuǎn)機架82，包裹或多件行李可以通過該開口84?？尚D(zhuǎn)機架82包括高頻電磁能量源86和探測器組件88。也提供傳送系統(tǒng)90，并且該傳送系統(tǒng)包括由構(gòu)件94支撐的傳送帶92以使包裹或行李件96自動和連續(xù)地通過開口84而被掃描。物體96通過傳送帶92被輸送通過開口84，然后獲得成像數(shù)據(jù)，傳送帶92以受控和連續(xù)的方式將包裹96從開口84移出。結(jié)果，郵局檢查員、行李管理員和其他安檢人員可以非侵入地檢查包裹96中物品，以查出爆炸物、刀、槍、違禁品等。
因此，本發(fā)明包括PC射線照相系統(tǒng)。該射線照相系統(tǒng)包括射線照相能量探測器，該探測器被配置成探測具有給定通量率的射線照相能量和輸出表示所探測的射線照相能量的電信號。連接PC通道以接收電信號和以一個采樣間隔采樣這些電信號。該PC通道進一步配置成提供光子計數(shù)輸出。該系統(tǒng)還包括可操作地連接到PC通道的控制器，并且該控制器被配置成至少隨給定通量率的變化自動調(diào)整采樣間隔。
提供了CT系統(tǒng)，該CT系統(tǒng)包括具有設(shè)置在其中心的孔的可旋轉(zhuǎn)機架，和可以通過該孔前后移動并被配置成定位用于CT數(shù)據(jù)采集的受檢者的工作臺。射線照相能量發(fā)射源位于可旋轉(zhuǎn)機架內(nèi)并被配置成向受檢者發(fā)射射線照相能量。該CT系統(tǒng)還包括設(shè)置在可旋轉(zhuǎn)機架內(nèi)、并被配置成探測由發(fā)射源發(fā)射且照射受檢者的射線照相能量的探測器組件。探測器組件定義為包括探測器元件和PC通道，探測器元件被配置成輸出表示被探測的射線照相能量的電信號，PC通道可操作地連接到探測器元件并被配置成根據(jù)可變的整形時間對被探測的射線照相能量的光子數(shù)計數(shù)。該探測器組件還具有整形時間控制器，該控制器可操作地連接到PC通道并被配置成根據(jù)光子輸出計數(shù)數(shù)據(jù)接近實時地控制可變整形時間。
本發(fā)明還包括防止輻射探測器飽和的方法。該方法包括監(jiān)控由光子計數(shù)的輻射能量探測器接收的具有多個光子的輻射能量通量。該探測器設(shè)計成在給定的采樣窗口內(nèi)采樣光子電荷云并對光子數(shù)計數(shù)。該方法還包括將輻射能量探測器上的當前通量與對應(yīng)于給定采集窗口的基礎(chǔ)通量水平比較，并且根據(jù)該比較結(jié)果調(diào)整給定采樣窗口以符合當前通量。
已經(jīng)根據(jù)優(yōu)選實施例描述了本發(fā)明，應(yīng)當認識到除了那些明確說明的以外，可以在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)對本發(fā)明進行等效、替換和修改。
附圖標記10 計算機斷層攝影(CT)成像系統(tǒng)12 機架14 X射線源16 X射線束18 探測器組件20 多個探測器22 醫(yī)學患者24 旋轉(zhuǎn)中心26 控制機構(gòu)28 X射線控制器30 機架電機控制器32 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS)34 圖像重建器36 計算機38 大容量存儲器40 操作者控制臺42 相關(guān)的顯示屏44 工作臺電機控制器46 電動工作臺
48 機架開口50 X射線探測系統(tǒng)52 PC通道54 探測器元件56 低噪聲/高速電荷放大器58 信號整形器60 能量水平鑒別器62 計數(shù)元件64 相應(yīng)的輸出66 控制器68 整形時間控制器70 能量水平控制器72 反饋回路74 曲線76 曲線78 曲線80 包裹/行李檢查系統(tǒng)82 可旋轉(zhuǎn)機架84 開口86 高頻電磁能量源88 探測器組件90 傳送系統(tǒng)92 傳送帶94 構(gòu)件96 包裹或行李件
權(quán)利要求
1.光子計數(shù)(PC)射線照相系統(tǒng)(50)包括射線照相能量探測器(54)，其被配置成探測具有給定通量率的射線照相能量(16)并輸出表示被探測的射線照相能量的電信號；PC通道(52)，其被連接以接收所述電信號并在采樣窗口中采樣所述電信號并提供光子計數(shù)輸出(64)；以及控制器(66)，其被可操作地連接到PC通道(52)并被配置成至少隨給定通量率的變化自動調(diào)整采樣窗口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)(50)，其中控制器(66)進一步配置成隨給定通量率的增加減小采樣窗口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)(50)，其中控制器(66)進一步配置成隨給定通量率的減小增大采樣窗口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，還包括光子計數(shù)輸出(64)和控制器(66)之間的反饋回路(72)，其中將控制器(66)進一步配置成根據(jù)反饋回路(72)上接收的光子計數(shù)數(shù)據(jù)(64)確定給定通量率。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中將該控制器進一步配置成根據(jù)采樣窗口的調(diào)整來調(diào)整能量水平閥值以接收具有可接受能量水平的光子。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)(50)，其中將射線照相能量探測器(54)進一步配置成探測波長小于10納米的輻射能量(76)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的系統(tǒng)(50)，其中將輻射能量探測器54配置成探測X射線能量(16)。
8.結(jié)合到CT系統(tǒng)(10)的權(quán)利要求1的系統(tǒng)(50)，包括可旋轉(zhuǎn)機架，具有設(shè)置在其中心的孔；工作臺，可通過該孔前后移動并被配置成定位用于CT數(shù)據(jù)采集的受檢者；以及射線照相能量發(fā)射源，位于可旋轉(zhuǎn)機架內(nèi)并被配置成向受檢者發(fā)射射線照相能量。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的系統(tǒng)(50)，其中將工作臺設(shè)計成將醫(yī)學患者定位在該孔內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)(50)，其中將控制器(66)進一步配置成調(diào)整采樣窗口以定義電荷積分時間和通道恢復時間之間的平衡。
全文摘要
提供一種計數(shù)和標記由輻射探測器接收的輻射能量的方法和系統(tǒng)50。將該方法和系統(tǒng)50設(shè)計成動態(tài)控制光子計數(shù)探測器54的采樣窗口或整形時間特性以適應(yīng)探測器54探測的通量的變化，從而保持最佳的探測器性能并且在高通量情況下防止飽和。
文檔編號G01T1/00GK1768705SQ20051009988
公開日2006年5月10日 申請日期2005年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月10日
發(fā)明者D·M·霍夫曼, J·S·阿倫森 申請人:通用電氣公司