专利名称：数据采集的制作方法
数据采集下文总体涉及数据采集，并且具体应用于计算机断层摄影(CT)。然而，其还适于其 他医学成像应用和非医学成像应用。立体(stereo)管计算机断层摄影(CT)扫描器包括安装在可旋转机架上的两个χ 射线管，可旋转机架绕检查区域关于ζ轴旋转。两个Χ射线管相对彼此布置，使得它们以大 致相同的角度位置设置在旋转机架上并且沿ζ轴彼此偏移。探测器阵列在检查区域的对侧 与χ射线管成角度弧，并探测多个采样或积分间隔内穿过检查区域的辐射。对每个采样间 隔以及对每个管，探测器阵列生成指示检查区域的信号。重建器重建该信号以生成其体积 图像数据，该体积图像数据可以用于生成置于检查区域中的受检者或对象的图像。探测器阵列包括了闪烁体、光敏二极管以及处理电子器件。闪烁体吸收辐射并产 生指示所吸收的辐射的光，而光敏二极管接收该光并产生指示该光以及因此指示探测到的 辐射的诸如电流或电压的信号。处理电子器件还包括了电流至频率转换器，其对电流进行 采样并产生具有指示电流幅度的频率的相应脉冲序列。处理电子器件通过将采样间隔内脉 冲的数量乘以脉冲的电荷来确定采样间隔内光敏二极管的输出电流。遗憾的是，如果采样 间隔中最后的脉冲未与连续采样间隔之间的边界对准，则该采样间隔的电荷将对针对下一 采样间隔的光敏二极管电流测量做出错误的贡献。这种携带到下一采样间隔的剩余电荷被 称作DeIta数据。为了清楚说明，以
图1所示的时间图表的方式图示说明了上述内容。时间图表在 第一采样间隔内开始。控制第一 X射线管的X射线通量FLl的选通信号GSl是“开启的”，或 者处于第一辐射源发射辐射的状态。控制第二 χ射线管的χ射线通量FL2的选通信号GS2 是“关闭的”，或者处于第二 χ射线管不发射辐射的状态，并且有效通量FL2为零。直到tl， 光敏二极管探测由第一 χ射线管发射的辐射并且产生输出电荷I。电流I是积分的，并且电 流至频率转换器以指示电荷I的幅度的频率生成脉冲PS。在tl，选通信号GSl变为“关闭 的”，或转变为第一 χ射线管不再发射辐射的状态。从tl到t2，第一 χ射线管的有效χ射线通量FLl下降，使输出电流I下降，并且因 此使生成脉冲PS的频率下降。在t2，有效通量FLl为零，并且闪烁体余辉(afterglow)指 数地衰减，使输出电流I下降，并且因此使生成脉冲PS的频率下降。在t3，第一采样间隔结 束，并且在控制第二 χ射线管的χ射线通量的选通信号GS2变为“开启的”时开始下一采样 间隔。此后不久，第二 χ射线管的有效χ射线通量FL2上升，并且第二 χ射线管的电流输出 I上升。再次，电流至频率以指示光敏二极管的输出电流I的频率生成脉冲PS，并重复以上 过程。如上所述，处理电子器件通过将采样间隔内脉冲的数量乘以脉冲的电荷来确定该 采样间隔内光敏二极管的输出电流。然而，如图1所示，第一采样间隔中最后的脉冲，即脉 冲102，发生在第一采样间隔t3结束之前，并且下一脉冲，即脉冲104，是下一采样间隔中的 第一个脉冲。因此，与从脉冲102到脉冲104的间隔对应的电荷对针对第一采样间隔和第 二采样间隔两者的电荷测量都有贡献，即使该电荷仅对应于第一采样间隔。因此，如图1所 示，当所生成的脉冲未与连续采样间隔之间的边界(t3)对准时，则生成Delta数据问题，并
5且来自一个采样间隔的电荷对后续采样间隔的电荷有贡献，破坏了对后续采样间隔的电荷测量。本申请的各方面解决上述问题和其他问题。根据一个方面，一种成像系统包括至少一个辐射生成部件，其交替发射穿过检查 区域的不同辐射；以及公共探测器，其探测穿过检查区域的辐射并生成指示所述辐射的信 号。脉冲生成电路生成包括多个脉冲的脉冲序列，其具有指示至少一个辐射生成部件在采 样间隔内的信号的频率。处理电子器件基于采样间隔内脉冲序列中的脉冲的数量以及脉冲 序列中的脉冲的电荷，确定至少一个辐射生成部件中的一个在采样间隔内的信号的近似。 处理电子器件计算对针对第一脉冲范围的近似的第一贡献，所述第一脉冲范围从采样间隔 中第一个脉冲到采样间隔中最后的脉冲，并估计对针对第二脉冲范围的近似的第二贡献， 所述第二脉冲范围从采样间隔中最后的脉冲到采样间隔的末端。基于第一贡献的电荷估计 第二贡献，其中，无法获得第二贡献的电荷。根据另一方面，一种方法包括探测仅在第一采样间隔的第一子集期间发射的第 一辐射；生成指示探测到的辐射以及指示在第一采样间隔的第二随后子集期间产生的衰减 余辉信号的信号，在第一采样间隔的第二随后子集中不发射第一辐射；对信号进行积分以 生成积分信号；在第一采样间隔的第二子集期间清除积分信号；生成具有指示积分信号的 频率的第一采样间隔的脉冲；以及基于生成的脉冲确定信号的近似，包括计算对直到清除 积分信号的第一采样间隔的第一时期的第一贡献，并估计对在清除积分信号之后的第一采 样期的第二时期的第二贡献。根据另一方面，一种立体管成像系统包括第一和第二辐射源，第一和第二辐射源 以大约相同的角度和沿Z轴方面偏移布置，其中，第一辐射源在第一积分间隔期间发射第 一辐射，并且第二辐射源在第二积分间隔期间发射第二辐射。探测器阵列探测发射的辐射 并生成指示所述辐射的信号。积分电路对信号进行积分。复位器(reseter)在每个积分间 隔结束之前使积分电路复位。脉冲生成电路生成包括多个脉冲的脉冲序列，其具有指示每 个积分间隔的信号的频率。部分(partial)电荷确定器基于直到复位前最后的脉冲的第一 积分间隔中脉冲的数量来确定直到最后的脉冲的第一积分间隔中第一部分的电荷，并且遗 失电荷确定器确定起始于最后的脉冲的第一积分间隔中第二部分的电荷。根据另一方面，一种用于近似指示采样间隔内的探测到的辐射的信号的方法，包 括生成具有指示信号的积分的频率的脉冲；计算从采样间隔中的第一个脉冲到最后的脉 冲的第一贡献；基于从采样间隔确定的衰减常数计算最后的脉冲之后的第二贡献；通过加 和第一和第二贡献来计算总贡献。本发明可以具体化为不同的部件或部件布置，以及具体化为不同的步骤和步骤安 排。附图仅用于图示说明优选实施例，而不应解释为是对本发明的限制。图1图示说明了结合立体管CT扫描器的示出了 Delta数据的现有技术的时间图表。图2图示说明了示例性成像系统。图3图示说明了示例性处理电子器件。图4图示说明了时间图表。图5图示说明了示例性方法。
图2图示说明了包括固定机架202和旋转机架204的计算机断层摄影(CT)扫描 器200，旋转机架204由固定机架202旋转地支撑。旋转机架204绕检查区域206关于纵向 或ζ轴208旋转。扫描器200包括N个辐射源21(V210N(这里共同称为辐射源210)，其中，N为大于 一的整数。将辐射源210中的至少两个相对于彼此布置在立体构造中，将其在旋转机架204 上以绕检查区域206大约相同的角度位置和沿ζ轴方向208的偏移设置。辐射源210发射 穿过检查区域206的辐射。准直器使发射的辐射准直以产生穿过检查区域206的大致为扇 形、楔形或圆锥形的辐射束。应当认识到，辐射源210可以起源于不同的χ射线管或相同的 χ射线管。辐射源控制器212控制辐射源210。这种控制包括但不限于有选择地使辐射源210 激活(开启以发射辐射)和失效(关闭)。控制器212交替地使辐射源210激活，使得在任 何给定时间仅源210中的一个发射辐射。这可以通过电网开关(grid switching)、滤波器 或以其他方式实现。在一个实例中，这种控制可以包括以小于100%的占空比激活辐射源 210。当如此进行配置时，未发射辐射的辐射“关闭”期存在于辐射“开启”的阶段之间。应 当认识到，辐射“关闭”期可以帮助减轻随后采样或积分间隔中的余辉伪影，这是因为余辉 信号在下一个采样间隔之前的这一辐射“关闭”期期间有时间进行一定程度的衰减。辐射敏感探测器阵列214在检查区域206的对侧与辐射源210成角度弧，并且包 括闪烁体阵列216和一排或多排诸如光敏二极管或其他光敏传感器的光敏传感器218。在 其他实施例中，扫描器200包括直接转换材料。出于解释的目的，将处理电子器件220示为 与探测器阵列214分开。然而，应当理解，处理电子器件可以是探测器阵列214的一部分。 处理电子器件220产生指示光敏传感器218的输出的信号。如以下更为详细地描述，这可 以包括采用校正单元222，如果需要的话，校正单元222至少校正任何Delta数据。重建器2M重建信号并生成指示所述信号的体积图像数据，该体积图像数据可以 用于生成一幅或多幅图像。诸如床的患者支撑物2 支撑检查区域206中诸如人类患者的 对象或受检者。通用计算系统用作操作员控制台228。驻留在控制台2 上的软件允许操 作员控制系统200的操作。图3图示说明了示例非限制性处理电子器件220。积分电路302针对辐射源210 中的每个对光敏传感器218产生的电荷连同偏置电流IB进行积分。脉冲生成电路304基 于积分电路302的输出生成多个脉冲的序列，其具有指示由光敏传感器218产生的电荷的 频率。脉冲生成电路304还生成反馈到积分电路302的补偿脉冲。通常生成这种脉冲， 从而使得积分变得接近零。结合但不限于在1975年11月观日提交的Brurmett的题为 "Method andApparatus for Improved Radiation Detection in Radiation Scanning Systems”的美国专利4，052，620以及在2001年11月7日提交的Vrettos等人的题为 "DataAcquisition for Computed ^Tomography” 的美国专利 6，671，!345B2 中描述了这种电 子器件的示例。校正单元222包括复位器306，复位器306生成使积分电路302复位的信号。在一 个实例中，基于使辐射源210中的一个失效以及从该处到使辐射源210中的另一个激活的 延迟生成信号，其中，复位通常发生在其他辐射源210的激活之前，或发生在下一采样间隔 的开始之前。因此，不存在其他将对下一采样间隔做出错误贡献的剩余电荷或Delta数据。校正单元222还包括源状态改变识别器308，其例如根据控制器212或其他识别辐射源210 的状态改变(失效和激活)。部分电荷确定器310基于第一采样间隔的第一子部分的脉冲，例如从第一采样间 隔的开始到由复位器306进行的复位之前的脉冲，来确定光敏传感器218的电荷输出。由 脉冲生成电路304提供脉冲。遗失电荷确定器312确定或估计采样间隔中遗失或剩余的电 荷，在这种情况中，在复位之前以脉冲起始。可以基于余辉的衰减来确定遗失电荷，所述余 辉的衰减可以例如通过测量或例如按照指数衰减进行的估计和/或以其他方式确定而得 到。在一个实例中，基于余辉的衰减，例如根据与通量下降到零之后的第一个脉冲至复位前 最后的脉冲对应的数据经由外推来确定遗失的电荷。加法器314将由部分电荷确定器310确定的电荷与遗失电荷确定器312确定的电 荷相加，以确定由光敏传感器218针对每个积分间隔产生的电荷。结合图4中图示说明的示例非限制性时间图表描述了操作。时间图表起始于第一 采样间隔内。如图所示，控制第一辐射源210的χ射线通量FLl的选通信号GSl是“开启 的”，或处于第一辐射源210发射辐射的状态。控制第二辐射源210的χ射线通量FL2的选 通信号GS2是“关闭的”，或处于第二辐射源210不发射辐射并且通量FL2为零的状态。直 到tl，对针对第一辐射源210的光敏传感器218的输出电荷I进行积分，并且脉冲生成电 路304以指示电荷I的频率生成脉冲PS。在tl，选通信号GSl变为“关闭的”，或者转变为 第一辐射源是“关闭的”或失效的状态以关闭来自第一辐射源210的辐射发射。从tl到t2，第一辐射源的有效χ射线通量FLl下降，使光敏传感器218的输出电 流I下降，因此，以较低的频率生成脉冲PS。在t2，闪烁体的余辉指数衰减，使输出电流I 下降，并且以越来越低的频率继续生成脉冲PS。在t3，在通量FLl变为零之后生成第一个 脉冲。在t4，生成第一采样间隔中最后的脉冲402。此后不久，在t5，复位器306使积分电 路302复位，其清除积分电路302直到在t6开始的下一采样间隔。尽管示为起始于t5，复 位可以在t4和t6之间可以清除积分电路302并准备在下一采样间隔期间进行积分的任何 时间开始。在t6，选通信号GS2变为“开启的”，或者转变为第二辐射源210发射辐射的状态。 此后不久，第二辐射源210的有效χ射线通量FL2上升，针对第二辐射源210的光敏传感器 218的输出电流I上升，并且脉冲生成电路304以指示针对第二辐射源210的光敏传感器 218的输出的频率生成脉冲PS。通过在t5使积分电路302复位，减轻了 Delta数据或与其他将存在并错误地对下 一采样间隔做出贡献的脉冲402和404之间的间隔对应的电荷。然而，复位还导致第一采 样间隔的遗失电荷，亦即，起始于t4的电荷，在t4生成复位之前最后的脉冲。如上所述，遗 失电荷确定器312确定或估计遗失电荷。由于已知余辉衰减并测量了余辉间隔t3-t4，因此 可以基于等式1确定遗失电荷
权利要求
1.一种成像系统，包括至少一个辐射生成源010)，其交替发射穿过检查区域的不同辐射；公共探测器014)，其探测穿过所述检查区域的辐射并生成指示所述辐射的信号；脉冲生成电路(304)，其生成包括多个脉冲的脉冲序列，所述脉冲具有指示所述信号的 频率；以及处理电子器件O20)，其基于针对采样间隔的所述脉冲序列中脉冲的数量以及所述脉 冲序列中所述脉冲的电荷来确定所述至少一个辐射生成源(210)针对所述采样间隔的信 号的近似，其中，所述处理电子器件(220)计算对针对脉冲的第一范围的所述近似的第一 贡献并估计对针对脉冲的第二范围的所述近似的第二贡献，所述脉冲的第一范围从所述采 样间隔中第一个脉冲到所述采样间隔中最后的脉冲，所述脉冲的第二范围从所述采样间隔 中最后的脉冲到所述采样间隔的末端，其中，基于来自所述第一贡献的电荷估计所述第二贝献。
2.如权利要求1所述的成像系统，还包括积分电路(302)，其对所述公共探测器(214)生成的所述信号进行积分，其中，所述脉 冲生成电路(304)基于所述积分信号生成所述脉冲序列；以及复位器(306)，其在所述采样间隔中的所述最后的脉冲之后使所述积分电路(302)复 位，由此丢弃针对所述近似的所述第二贡献的电荷。
3.如权利要求2所述的成像系统，其中，丢弃针对所述第一采样间隔的所述电荷减轻 了当确定针对用于不同辐射的后续采样间隔的信号的第二近似时遗留所述电荷。
4.如权利要求2到3中的任一项所述的成像系统，其中，所述复位器(306)在下一采样 间隔之前使所述积分电路(30 复位，以便所述积分电路(30 准备对所述下一采样间隔 生成的下一个信号进行积分。
5.如权利要求1到4中的任一项所述的成像系统，还包括遗失数据确定器(312)，其基于所述公共探测器014)的第一衰减常数以及指示所述 公共探测器(214)的第一衰减间隔的电荷来估计所述第二贡献，在所述公共探测器(214) 的第一衰减间隔期间由所述至少一个辐射生成部件(210)发射的辐射不穿过所述检查区 域。
6.如权利要求1到5中的任一项所述的成像系统，还包括加法器(314)，其将所述第一贡献和所述第二贡献相加在一起以生成近似的信号。
7.如权利要求1到6中的任一项所述的成像系统，还包括部件(312)，其基于所述公共探测器014)的第二衰减常数以及指示所述公共探测 器014)的第二衰减间隔的电荷来估计对随后的采样间隔的余辉贡献，在所述公共探测器 (214)的第二衰减间隔期间由所述至少一个辐射生成部件(210)生成的辐射不穿过所述检 查区域。
8.如权利要求7所述的成像系统，其中，从所述随后的采样间隔中的所述电荷减去估 计的余辉贡献。
9.如权利要求5到7中的任一项所述的成像系统，还包括辐射源控制器012)，其有选择地交替激活所述至少一个辐射生成源010)，其中，所 述控制器(21 在使第一源(210)失效之后将第二辐射生成源(210)的激活延迟一延迟时期，并且所述衰减常数对应于在所述延迟时期的至少子部分期间的电荷衰减。
10.如权利要求1到9中的任一项所述的系统，其中，所述至少一个辐射生成源(210) 包括在立体管构造中的两个辐射生成源010)，其中，每个辐射生成源(210)交替发射辐射。
11.如权利要求1到9中的任一项所述的系统，其中，所述至少一个辐射生成源(210) 包括交替发射具有不同发射谱的辐射的单个辐射生成源(210)。
12.如权利要求11所述的系统，其中，所述不同发射谱对应于不同的源发射电压。
13.如权利要求11所述的系统，其中，所述不同发射谱对应于设置在所述辐射的路径 中的不同的滤波器。
14.如权利要求1到13中的任一项所述的系统，其中，无法获得针对所述第二贡献的电荷。
15.一种方法，包括探测在第一采样间隔的第一子集期间发射的第一辐射；生成指示探测到的辐射以及在所述第一采样间隔的第二随后的子集期间产生的衰减 余辉信号的信号，在所述第一采样间隔的第二随后的子集中未发射所述第一辐射； 在所述第一采样间隔的第三随后的子集期间清除积分信号； 对所述第一、第二和第三子集上的所述信号进行积分以生成积分信号； 生成针对所述第一采样间隔的脉冲，所述脉冲具有指示所述积分信号的频率；以及 基于生成的脉冲确定所述信号的近似，包括计算针对直到清除所述积分信号的所述第 一采样间隔的第一时期的第一贡献，并估计针对起始于清除所述积分信号的所述第一采样 期的第二时期的第二贡献。
16.如权利要求15所述的方法，还包括在生成针对所述第一采样间隔的最后的脉冲之 后清除所述积分信号。
17.如权利要求15到16中的任一项所述方法，还包括基于针对所述第一采样间隔的所 述第一子集的脉冲的数量计算所述第一贡献，第一采样间隔的所述第一子集起始于所述第 一采样间隔生成的第一脉冲，并终止于在所述清除之前生成的最后的脉冲。
18.如权利要求15到17中的任一项所述的方法，还包括基于第二时期的脉冲的数量估 计所述第二贡献，所述第二时期从所述衰减余辉信号之前最后的脉冲到清除所述积分信号 之前最后的脉冲。
19.如权利要求15到18中的任一项所述的方法，还包括基于所述衰减余辉信号估计针 对随后采样间隔的余辉校正信号。
20.—种立体管成像系统，包括第一和第二辐射源010)，其以大约相同的角度布置并沿ζ轴方向偏移，其中，所述第 一辐射源(210)在第一积分间隔期间发射第一辐射，并且所述第二辐射源(210)在第二积 分间隔期间发射第二辐射；探测器阵列014)，其探测所发射的辐射并且生成指示所述辐射的信号； 积分电路(302)，其对所述信号进行积分；复位器(306)，其在每个积分间隔结束之前使所述积分电路(30 复位；脉冲生成电路(304)，其生成包括多个脉冲的脉冲序列，所述脉冲具有指示针对每个积分间隔的所述信号的频率；以及部分电荷确定器(310)，其基于直到所述复位之前的最后的脉冲的所述第一积分间隔 中脉冲的数量来确定直到所述最后的脉冲的所述第一积分间隔的第一部分的电荷；以及遗失电荷确定器(312)，其确定针对起始于所述最后的脉冲的所述第一积分间隔的第 二部分的电荷。
21.如权利要求20所述的系统，其中，所述遗失电荷确定器(312)基于所述探测器阵列 (214)的余辉衰减常数确定所述电荷。
22.一种用于对指示采样间隔内探测到的辐射的信号进行近似的方法，包括 生成具有指示所述信号的积分的频率的脉冲；计算从所述采样间隔中的第一个脉冲到所述采样间隔中的最后的脉冲的第一贡献； 基于从所述采样间隔确定的衰减常数计算所述最后的脉冲之后的第二贡献；以及 通过将所述第一贡献和第二贡献相加计算总贡献。
23.如权利要求22所述的方法，还包括识别所述采样间隔中的所述最后的脉冲是否与所述采样间隔的末端对准；以及 当所述最后的脉冲未与所述采样间隔的末端对准时计算所述第二贡献和总贡献。
24.如权利要求23所述的方法，其中，当所述采样间隔的所述最后的脉冲与所述采样 间隔的末端对准时，所述总贡献的值与所述第一贡献的值基本相等。
25.如权利要求22所述的方法，还包括验证所述总贡献与所述积分的值基本相等。
全文摘要
一种成像系统，包括至少一个辐射生成部件(210)，其交替发射穿过检查区域的不同辐射；以及公共探测器(214)，其探测穿过检查区域的辐射并且生成指示所述辐射的信号。脉冲生成电路(304)生成包括多个脉冲的脉冲序列，其具有指示至少一个辐射生成部件(210)在采样间隔内的信号的频率。处理电子器件(220)基于采样间隔内脉冲序列中脉冲的数量以及脉冲序列中脉冲的电荷，确定至少一个辐射生成部件(210)中的一个在采样间隔内的信号的近似。
文档编号A61B6/03GK102112054SQ200980129818
公开日2011年6月29日 申请日期2009年7月14日 优先权日2008年8月4日
发明者R·普罗克绍 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司