[发明专利]用于谱计算机断层摄影的装置和方法

说明书

本申请涉及谱计算机断层摄影(CT)领域。本申请还涉及对X射线和 其他辐射的探测，其中需要获取关于所探测的辐射的能量或能谱的信息。 本申请具体应用于医学成像，还应用于非破坏性测试和分析、安全应用以 及能量鉴别能力有用的其他应用。

虽然常规CT系统已经提供表示检查对象的X射线衰减的图像数据， 但这种系统已受限于其提供关于对象的材料成分的信息的能力，尤其在不 同材料具有相似辐射衰减的情况下。然而，改进CT系统的材料分离能力在 许多应用中是有用的。例如，在医学应用中，可能期望区分各种组织类型， 以将组织与造影剂等区分开。另一示例是，关于样本的成分的信息可以简 化安全应用中的检验任务。

影响CT系统性能的另一因素是探测器效率，这是因为结果图像的质量 通常与探测和利用可用X射线通量的效率相关。从另一角度看，改进的探 测器效率有助于减少获取适当质量的图像所需的剂量。

获取材料成分信息的一种方式是例如通过使用具有谱能力的探测器来 测量对象在不同X射线能量和能量范围的X射线衰减。在一种这样的实现 方式中，探测器已包括多个闪烁体层(或直接转换层)，并且将相应的层 选定为具有不同能量响应。然而不幸地是，该方法趋于具有相对受限的能 量分辨率并且通常具有部分重叠的谱响应，因此限制了探测器输出信号的 能量分辨率。

用于获取谱信息的另一技术是使用光子计数探测器。光子计数探测器 已用于核医学应用，诸如单光子发射计算机断层摄影(SPECT)和正电子 发射断层摄影(PET)，光子计数探测器已包括基于闪烁体的探测器以及诸 如光电倍增管(PMT)的光电探测器，基于闪烁体的探测器诸如基于硅酸 镥(Lu₂SiO₅或LSO)、锗酸铋(BGO)和碘化钠(NaI)的探测器。还有 其他闪烁体材料也是已知的，诸如Gd₂SiO₅(GSO)、LuA1O₃(LuAP)和 YAlO₃(YAP)。也已经使用诸如碲锌镉(CZT)的直接转换探测器。

通常光子计数探测器具有比传统CT探测器相对更大的敏感度。然而， 光子计数探测器也可用于获取关于所探测的辐射的能量分布的信息，为了 诸如校正散射效应的有用目的，该信息已被用于SPECT和PET应用。然而 不幸的是，光子计数探测器不是特别适用于在CT应用中典型地遇到的计数 速率。更具体地，这些相对更高的计数速率可能导致脉冲堆积和其他效应， 这些效应尤其起到限制探测器能量分辨率的作用。

因此，仍然有改进的余地。更具体地，仍然期望利用来自辐射敏感探 测器的可用谱信息，以便提供改进的能量分辨率。

本申请的各方面解决这些问题和其他问题。

根据一个方面，一种X射线计算机断层摄影装置包括：能量鉴别X射 线测量系统，其采用第一和第二不同能量测量技术来测量由探测器接收的X 辐射的能量。该装置还包括组合器，其对使用第一和第二技术生成的能量 测量进行组合，以产生指示所接收的X辐射的能量的输出。

根据另一方面，一种计算机断层摄影方法包括：使用第二能量分类技 术对经第一能量分类技术分类的辐射进行子分类；将所子分类的辐射进行 组合以生成指示由辐射敏感探测器接收的辐射的能量的输出；以及针对多 个读取时间中的每一个重复使用第二技术和进行组合的步骤。第一和第二 能量分类技术是不同的。

根据另一方面，一种装置包括：第一能量鉴别器，其使用第一测量技 术测量由辐射敏感探测器接收的电离辐射的能量；和组合器，其使用第一 能量测量和通过使用第二、不同能量测量技术获得的第二能量测量，来针 对多个读取时间中的每一个产生第一输出和第二输出，该第一输出指示接 收的具有第一相对较低能量水平的辐射，该第二输出指示接收的具有第二 相对较高能量水平的辐射。

根据另一方面，一种装置包括：第一电离辐射探测器，其对具有第一 能量的辐射敏感；第二电离辐射探测器，其对具有第二能量的辐射敏感； 第一能量分辨光子计数器，其可连接到该第一辐射探测器；第二能量分辨 光子计数器，其可连接到该第二辐射探测器；以及组合器，其对来自第一 和第二能量分辨光子计数器的信号进行组合，以生成指示具有第一相对较 低能量的辐射的第一输出和指示具有第二相对较高能量的辐射的第二输 出。