[发明专利]具有第二射线管/检测器修补的CT成像系统和方法

说明书

技术领域

本发明一般涉及诊断成像，更特别涉及校正在光子计数中发生的饱 和数据的方法和可配置模式检测器。

背景技术

通常，在计算断层扫描(CT)成像系统中，x射线源向物体或目标， 诸如病人或一件行李发出扇形射线束。下文中，术语“物体”和“目标”应 当包括能够被成像的任何东西。射线束在被物体衰减之后，撞击辐射检 测器阵列。在辐射器处检测的经过衰减的射线束辐射的强度通常取决于 物体对x射线束的衰减。检测器阵列中每个检测器元件产生单独的电信 号，指示每个检测器元件接收的经过衰减的射线束。电信号被传送到数 据处理系统进行分析，最终生成图像。

通常，x射线源和检测器阵列绕着成像平面中的台架旋转并围绕物 体。X射线源通常包括x射线管，在焦点处发出x射线束。X射线检测 器通常包括用于校准在检测器处接收的x射线束的准直器，靠近准直器 的、用于将x射线转换成光能的闪烁体，以及用于接收邻近的闪烁体发 出的光能并从中产生电信号的光电二极管。

通常，闪烁体阵列中的每个闪烁体将x射线转换成光能。每个闪烁 体将光能放到与其相邻的光电二极管。每个光电二极管检测光能并生成 对应的电信号。光电二极管的输出被接着传送到数据处理系统用于图像 重构。

在大部分计算断层扫描(CT)成像系统中，x射线源和检测器阵列 绕包围成像体积的台架旋转并围绕目标物体。X射线源通常包括x射线 管，从阳极焦点发出作为扇形或者锥形射线束的x射线。X射线检测器 组件通常包括用于减少散射x射线光子到达检测器的准直器，靠近准直 器的、用于将x射线转换成光能的闪烁体，以及靠近闪烁体的、用于接 收光能并从中产生电信号的光电二极管。通常，闪烁体阵列中的每个闪 烁体将x射线转换成光能。每个光电二极管检测光能并生成对应的电信 号。光电二极管的输出被接着传送到数据获取系统，并接着到用于图像 重构的处理系统。

现有CT成像系统利用的检测器将在一段时间上合计的x射线光子 能量转换成电流信号，接着被测量并最终被数字化。这种检测器的一个 缺陷是它们不能提供关于检测的光子的能量和入射通量率的独立数据 或反馈。即，现有CT检测器具有的闪烁体部件和光电二极管部件中， 闪烁体部件在接收到x射线光子时发光，光电二极管检测闪烁体部件的 发光，并提供作为多个入射x射线光子的强度和能量的函数的积分的电 流信号。尽管普遍认同如果没有现有CT检测器设计实现的进步，CT成 像将不是一种可行的诊断成像工具，这些合计检测器的一个缺陷是它们 不能提供能量可辨别数据，或者对给定的检测器元件或像素实际接收的 光子的数量进行计数和/或测量它们的能量。从而，最近的检测器开发已 经包括能量可辨别检测器的设计，其可以提供光子计数和/或能量辨别反 馈。在这个方面，可以使该检测器工作在x射线计数模式，每次x射线 事件的能量测量模式，或者两者。

这些能量可辨别检测器不仅能够进行x射线计数，还能提供检测到 的每个x射线的能量等级的测量。尽管多种材料可以用于包括闪烁体和 光电二极管的能量辨别检测器的构造，已经显示具有诸如非晶锗或者碲 锌镉的，直接将x射线光子转换成电荷的光电导体的直接转换检测器是 在优选的材料之中。光子计数检测器的一个缺陷是这些类型的检测器具 有有限的计数率，并且很难覆盖包含非常高x射线光子通量率的宽广的 动态范围，而非常高x射线光子通量率是现有CT系统通常碰到。一般， 需要1000000到1的CT检测器动态范围，以便正确应对CT成像中碰 到的光子通量率的可能变化。在现在可用的快速扫描仪中，当扫描域中 没有目标时碰到超过10⁸光子/mm²/秒以上的x射线通量并不少见，而同 一系统需要计数能够穿过大型目标的中心的仅仅几十个光子。