[发明专利]成像系统探测器校准

说明书

技术领域

以下大体涉及基于X射线的成像系统探测器阵列的辐射敏感探测器的校准，并且针对计算机断层摄影（CT）的特定应用进行描述；然而，以下也适用于其他基于X射线的成像系统。

背景技术

CT扫描器一般包括由旋转机架支撑的X射线管，所述旋转机架被能旋转地附接到固定机架。所述X射线管发射穿过检查区域以及其中的对象或受试者的部分的辐射。受试者支撑体将所述对象或受试者定位在所述检查区域中用于扫描。辐射敏感探测器阵列被设置于所述检查区域的对面，位于所述X射线管的相对侧，并且包括多个探测器元件，其探测穿过所述检查区域的辐射，并产生指示所探测的辐射的投影数据。所述投影数据可以被重建以生成指示所述检查区域中的所述对象或受试者的所述部分的体积图像数据。

常规的CT扫描器典型地包括积分探测器，其典型地包括光学耦合到（例如硅光电二极管的）光电二极管阵列的闪烁体阵列。常规的CT闪烁体例如是基于Gd₂O₂S（称作GOS）、(LuTb)₃Al₅O₁₂（称作LuTbAG）或几种形式的（Gd、Y、Ga）AG的。所述闪烁体阵列包括闪烁材料，其吸收经过所述检查区域以及所述对象或受试者的部分的X射线，并且产生与所吸收的X射线的总能量成比例的光。所述光电二极管阵列吸收由所述闪烁材料产生的光，并将所吸收的光转换成与所吸收的光成比例的电流。理想的探测器产生与在所述探测器中吸收的X射线强度（即读数中所有光子的总能量）成正比的信号电流。

这样的探测器具有时间依赖的增益。大体上，探测器的所述增益表示从X射线能量到电信号的转移函数。典型地，选用于所述探测器阵列的所述闪烁体的所述材料具有随时间接近恒定的增益。这样，执行空气校准扫描，以生成探测器增益校准数据，并且大概每月一次进行随后的空气校准扫描，以反映探测器增益的改变。大体上，空气校准包括在所述检查区域中什么都没有时扫描，使得所述X射线没有被衰减而经过所述检查区域，并且基于所述探测器的输出信号确定每个探测器的所述增益。校准之间增益的任意改变通常可能不显著并且已被忽略。

在一些情况中，上述常规CT探测器可能并非最佳选择或甚至是不合适的，例如针对诸如那些涉及光谱CT、光子计数或使用非常低探测X射线通量的协议的应用来说。对于这样的应用，具有较高增益（光输出）或具有光谱解析性质的探测器常常是更好的选择。具有较高光输出的闪烁体可能更合适，因为它们以下情况中提供较高的信噪比和减少的图像伪影，所述情况例如：1）具有低患者剂量的临床协议；2）高速扫描（例如心脏扫描）；3）针对高的软组织对比限定的具有低管电压的协议；4）具有如下探测器阵列的CT扫描器，所述探测器阵列针对高空间分辨具有特别小的像素；5）针对更好的材料分离和/或其他优点的双层双能量CT。对于光子计数光谱CT，最佳选择可能是直接转换材料。

已知具有（相对于GOS）较高光输出的几种探测器材料。这样的材料的范例包括诸如以下的闪烁体材料：ZnSe（最大（max.）～80,000光子/兆电子伏（ph/MeV））、Y₂O₂S（max.～63,000ph/MeV）、SrI₂（max.～90,000ph/MeV）、LaBr₃（max.～61,000ph/MeV）、Ba₂CsI₅（max.～97,000ph/MeV）等等；以及诸如以下的直接转换材料：CdZnTe、CdTe、TlBr、GaAs等等。作为对比，常规GOS闪烁体能达到max.～50,000光子/MeV的较低光输出。诸如前文提及的ZnSe的几种轻元素闪烁体可能非常适合双层双能量CT探测器。从光探测器的方面看，硅光电倍增管（SiPM）或雪崩光电二极管（APD）可以被用于实现较高的灵敏度。

遗憾的是，相对于前文提及的常规闪烁体的增益，上述材料具有不稳定性，增益随时间较频繁地改变。这样，用于校准常规闪烁体增益的常规方法，例如上文讨论的在其中大概每月重新校准增益的范例方法不太适合被用于校准这样的材料的增益。因此，存在着对用于校准探测器增益的其他方法的待解决需要。

发明内容

本申请的各方面解决以上提到的问题及其他问题。