[发明专利]用于从撞击X射线光子生成可计数脉冲的设备和方法以及对应的成像装置有效
申请号: | 200880101761.9 | 申请日: | 2008-07-24 |
公开(公告)号: | CN101779144A | 公开(公告)日: | 2010-07-14 |
发明(设计)人: | R·斯特德曼布克;C·博伊默;C·赫尔曼;G·蔡特勒;H·克吕格尔;W·吕腾;O·米尔亨斯 | 申请(专利权)人: | 皇家飞利浦电子股份有限公司 |
主分类号: | G01T1/17 | 分类号: | G01T1/17 |
代理公司: | 永新专利商标代理有限公司 72002 | 代理人: | 王英;刘炳胜 |
地址: | 荷兰艾*** | 国省代码: | 荷兰;NL |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 用于 撞击 射线 光子 生成 计数 脉冲 设备 方法 以及 对应 成像 装置 | ||
技术领域
本发明涉及用于计数X射线光子、尤其是计算机断层摄影机中的光子 的设备、成像装置和方法。
背景技术
当计算机断层摄影(CT,也称作计算断层摄影)能够生成对象内部的 三维图像时,其已经发展成为一种通用的工具。该三维图像是基于绕单一 旋转轴所获得的大量二维X射线图像而创建的。虽然CT最常用于对人体 的医学诊断,但是已经发现其还可应用于无损材料检测。关于CT的基本原 理和应用的详细信息可以在由Willi A.Kalender所著的《Computed Tomography》(ISBN 3-89578-216-5)一书中找到。
在未来CT和X射线成像中的一个关键创新方面是对当被分析对象暴 露于X射线辐射时从被分析对象通过或者透射的光子的能量分辨的计数。 根据所透射的光子的数目和具有的能量,在切片图像重建步骤之后能够推 定X射线束已传播通过了哪种类型的材料。特别地,这允许识别人体内的 不同部分、组织和材料。
当提及对光子的探测或计数时,应该理解当光子撞击在传感器的转换 材料上时,其产生电荷脉冲。探测该电荷脉冲(有时也称作为电流脉冲) 并且推定光子的存在。电荷脉冲源自X射线光子与传感器转换材料相互作 用时生成的较大量电子空穴对。电流脉冲的持续时间对应于所谓的电荷收 集时间。
本申请所关注的不是单一电子空穴对的探测,而是源自表示光子的电 子空穴对的电荷脉冲的处理,该光子有时表述为“探测光子”或者“计数 光子”。
当实现用于计算机断层摄影应用的计数探测器时,一个主要的关注点 是解决进入的光子的到达时间顺序的不规则性质。必须要考虑的是,光子 的流量非常高并且时间上随机分布。光子的分布可以通过泊松分布来描述, 即到达时间呈负指数分布。
在与计算机断层摄影密不可分的非常高的计数率的背景下出现了另一 个关注点。因为对于直接射束或者刚接触对象表面的射束必须处理在 109cps/mm2(每秒计数/mm2)范围内的光子计数率,所以必须采用非常快 速计数的探测器。然而,能够以高计数率工作的探测器通常经受增加的噪 声(由于可用于对电脉冲整形的短整形时间)和降低的信号幅度(由于弹 道亏损)的影响。
发明内容
本发明的目标是提供一种用于在成像装置中、尤其是在计算机断层摄 影机中从撞击X射线光子生成可计数脉冲的设备,其具有改进的尤其是以 高速率计数的计数性能。本发明的另一目标是提供基于计数X射线光子的 对应的成像装置,该装置尤其用于医学应用。本发明的又一目标是提供一 种用于计数X射线光子、尤其是计算机断层摄影机中的光子的改进的方法。
根据本发明的一个方面,该目标是通过用于在成像装置中从撞击X射 线光子、尤其是在计算机断层摄影机中从光子生成可计数脉冲的设备实现 的,该设备包括适于将由撞击光子生成的电荷脉冲转换成电信号的前置放 大元件,和具有反馈回路并适于将电信号转换成电脉冲的整形元件,其中 延迟电路连接至反馈回路从而使得反馈回路收集电信号的时间被延长,以 便提高在整形元件的输出处的电脉冲的幅度。
根据本发明的另一方面,该目标是通过基于X射线光子的计数的、尤 其用于医学应用的成像装置实现的,其包括上述设备。这样的成像装置尤 其体现为X射线机器、计算机断层摄影机、用于核医学技术(例如,正电 子发射断层摄影或者单光子发射计算机断层摄影)的装置或者任意其他放 射摄影装置。
根据本发明的另一方面,该目标是通过用于在成像装置中、尤其是在 计算机断层摄影机中从撞击X射线光子生成可计数脉冲的方法实现的,该 方法包括下列步骤:
-将由撞击光子生成的电荷脉冲前置放大成电信号;
-通过采用反馈回路将该电信号整形为电脉冲;
-达到适于用作使反馈回路放电的触发的条件;以及
-使反馈回路放电,
-其中,延迟达到触发条件的过程以便提高电脉冲的幅度。
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