[发明专利]利用相关的光子数和能量测量的谱计算机断层摄影

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，关于样品的成分的信息可以简 化安全应用中的检验任务。

获取材料成分信息的一种方式是例如通过使用光子计数探测器来测量 所探测的辐射的能量。示例性光子计数探测器包括基于闪烁体的探测器以 及诸如光电二极管或光电倍增管(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，诸如溴化镧(LaBr)、LuI₃、 Gd₂SiO₅(GSO)、LuAlO₃(LuAP)和YAlO₃(YAP)。也已经使用诸如碲锌 镉(CZT)的直接转换探测器。基于碲锌镉(CZT)的探测器是直接转换光 子计数探测器的示例。

然而遗憾的是，光子计数技术不是特别好地适用于在CT和其他X射 线应用中通常遇到的计数率和输入动态范围。用于解决这一问题的一种技 术在Kraft等人的Counting and Integrating Readout for Direct Conversion  X-ray Imaging Concept，Realization and First Prototype Measurements，2005 IEEE Nuclear Science Symposium Conference Record中有所描述，其公开了 用于CZT探测器的计数和积分像素(CIX)结构。光子计数器对由探测器 像素在读取周期中接收到的光子进行计数。积分器同时在整个读取周期上 对总的信号电流进行积分。根据该论文，所描述的技术将可用的动态范围 延伸到超出独立地采用光子计数和积分技术的限制，并且还得到关于在光 子计数体制和积分体制的运行范围重叠的区域中的平均光子能量的谱信 息。

虽然如此，仍然存在改进的空间。更具体地，仍然期望提供改进的技 术来获取CT和其他X射线探测系统中的谱信息。

本申请的各方面解决了这些问题及其他问题。

根据第一方面，一种X射线探测装置，其包括：

X射线探测器，其生成具有响应于由所述探测器接收到的X射线光子 而变化的量值的探测器信号；

光子计数器，其对由所述探测器在读取周期中接收到的X射线光子进 行计数；

光子能量确定器，其生成表示所述探测器信号的量值响应于由所述探 测器在所述读取周期中接收到的X射线光子的总变化的输出，其中，所述 总变化是所述探测器信号与经延迟的信号之间的差异的和，并且其中，所 述经延迟的信号是所述探测器信号的经延迟的形式。

根据另一方面，一种X射线探测方法，其包括：

探测由X射线计算机断层摄影装置的X射线探测器元件接收到的X射 线光子；

对所探测到的光子进行计数；

测量所探测到的光子的能量，其中，响应于对所述光子的所述探测而 执行所述测量，其中，测量所述能量包括：

延迟探测器元件信号以产生经延迟的探测器元件信号；

确定所述经延迟的探测器元件信号与所述探测器元件信号之间的 信号差异；

采样所述信号差异；以及

累加多个经采样的信号差异；

针对读取周期重复所述探测步骤、计数步骤和测量步骤；以及

生成指示由所述探测器元件在所述读取周期中接收到的光子的数量和 总能量的输出。