专利名称：频谱成像的制作方法
频谱成像以下总体涉及频谱成像并在频谱计算机断层摄影(CT)中具有特别应用。然而，也可以将其修改为适用于其它医学和非医学应用。集成计算机断层摄影(CT)扫描仪总体包括安装于可旋转托台上的与探测器阵列相对的X射线管。X射线管绕检查区旋转并发射经过检查区的多色辐射，并且探测器阵列接收经过检查区的辐射。探测器阵列包括光学耦合至光电传感器阵列的闪烁器阵列，闪烁器阵列电耦合至探测器电子器件。闪烁器阵列吸收辐射并产生指示该辐射的光，光电传感器阵列将光转换为指示该光的电信号，并且该电子器件对该电信号进行积分，产生指示针对每个积分时段的平均或平均水平强度值的信号。将得到的信号重建为生成体图像数据，能够处理该数据以生成扫描的受试者或对象的图像。得到的图像包括像素，该像素典型地以与相对阻射率(radiodensity)对应的灰度值表示。该信息反映扫描的受试者或对象的衰减特性。提出了各种技术，用于从积分信号推导频谱信息。例如，一种技术包括在入射辐射的方向上将闪烁器像素的行叠置在彼此上面并给每行提供相应的光电传感器像素。通常， 较低能量的光子吸收于较靠近入射辐射的行中并且较高能量的光子吸收于较远离入射辐射的行中。在另一范例中，管电压在不同的电压之间切换，提供针对较低管电压的一组测量结果和针对较高管电压的另一组测量结果。在另一示例中，成像系统配置有多个X射线管， 每一个以不同管电压驱动，并且从而获得针对不同发射频谱的多组测量结果。不幸的是，以上提到的技术可以增加专门的硬件和/或复杂性，和/或增加总的系统成本。本申请的方面处理上述和其它问题。根据一方面，一种成像系统的探测器阵列包括辐射敏感探测器，其探测辐射并生成指示所述辐射的信号。电流-频率(I/F)转换器将所述信号转换为针对积分时段的脉冲串，所述脉冲串具有指示所述信号的频率。电路基于所述脉冲串生成第一矩和至少一个较高次矩或较高次中心矩。根据另一方面，一种方法，包括探测积分时段成像系统的辐射源生成的多色辐射；生成指示所探测的辐射的电信号；生成指示所述电信号的脉冲串；以及基于所述脉冲串生成针对所述积分时段的至少两个矩。根据另一方面，一种成像系统包括源，其发射经过检查区的辐射；以及探测器阵列，其探测经过检查区的辐射。所述探测器阵列包括辐射敏感探测器，其接收所述辐射并生成指示所述辐射的信号。电流-频率(I/F)转换器将所述信号转换为脉冲串，所述脉冲串具有指示所述信号的频率。电路基于所述脉冲串生成第一矩和至少一个较高次矩。本发明可以采取不同部件和部件的排列的形式，以及不同步骤和步骤的排列的形式。附图仅是用于示例优选实施例的目的，而不应当视为限制本发明。
图1示例范例成像系统；图2和3示例范例处理电子器件；图4和5示例范例频谱探测器；图6和7示例范例多能量成像系统；
图8示例范例方法。图1示例诸如计算机断层摄影(CT)扫描仪的成像系统100。系统100包括总体静止的托台102和旋转托台104。旋转托台104由总体静止的托台102旋转地支撑。诸如 χ射线管的辐射源106由旋转托台104支撑并且与其一起绕检查区108在纵或ζ轴附近旋转，并发射多色辐射。源准直器等使辐射源106发射的辐射准直，产生经过检查区108的总体锥形、扇形、楔形或其它形状的辐射束。探测器阵列110相对于辐射源106对着与检查区108相对的角度弧。探测器阵列 110接收经过检查区108的辐射。示例的探测器阵列110包括探测器镶嵌砖(mosaic)或瓦片(tile) 112的二维阵列。该探测器阵列的非限制性范例描述于2001年7月18日提交的名禾尔为"Solid StateX-Radiation Detector Modules and Mosaics thereof, and an Imaging Methodand Apparatus Employing the Same" ^ US 6510195B1 中，iiftilil 引用并入了该专利的整体。探测器阵列110包括诸如探测器瓦片112的辐射敏感探测器，探测器瓦片112 具有光学耦合至光电传感器阵列116(如示例的)的闪烁器阵列114或诸如CZT、CdTe 的方向转换材料或其它方向转换材料。闪烁器阵列114接收辐射并产生指示该辐射的光。光电传感器阵列116接收光并生成指示该光的诸如电流或电压的信号。探测器电子器件118处理信号并生成指示该信号的数据。合适的探测器瓦片112的范例描述于“A New 2D-TiledDetector for Multislice CT”， Luhta 等，Medical Imaging 2006 =Physics ofMedical Imaging. Vol. 6124，pp.275—286 (2006)。在示例的实施例中，并且如以下更详细地描述的，探测器电子器件118包括电流-频率(或电压-频率)转换器，该转换器在积分时段期间对光电传感器阵列116输出的信号进行积分并生成针对积分时段的数字数据，数字数据诸如是具有指示该信号的频率的脉冲串。合适的转换器的范例描述于2001年11月7日提交的名称为“Data Acquisition for Computed Tomography”的US专利6671345B2中，于此通过引用并入了该专利的整体。另一合适的转换器描述于1975年11月观日提交的名称为“Data Acquisition forComputed Tomography"的US专利4052620中，于此通过引用并入了该专利的整体。电路或矩(moment)生成器120基于来自电流-频率转换器的数字信号生成一个或多个矩(例如第一矩、第二矩、第三矩、…、第η矩)。生成至少两个矩容许从积分信号获得频谱信息。矩生成器120可以是瓦片112上的探测器电子器件118、远离瓦片112的电子器件的部分，或部分地与瓦片112上的探测器电子器件118集成的电子器件和部分远离瓦片112的电子器件的组合。重建器122重建矩生成器120的输出。在一个示例中，重建器122使用常规重建算法单独重建至少两个矩。得到的体图像数据于是能够用于在逐个像素的基础上根据在不同能量矩的有效吸收来获得附加频谱信息。在另一示例中，重建器122基于频谱重建算法重建矩。例如，重建算法可以包括对信号进行分解以获得信号中的不同吸收分量，诸如光电分量、康普顿分量、一个或多个K边缘等。分量信号于是能够用于常规重建算法以生成示出分量的密度分布的分量图像。床(couch)或患者支撑体IM支撑检查区108内的受试者或对象，受试者诸如是人或动物。支撑体1 是活动的，其使得操作员或系统能够在扫描之前、期间和/或之后合适地将受试者定位于检查区108内。诸如操作员控制台1 的计算系统有利于用户与扫描仪100的相互作用。由操作员控制台1 执行的软件应用程序容许用户配置和/或控制扫描仪100的操作。例如，用户能够与操作员控制台1 相互作用以选择频谱或常规成像协议。如上述，在示例的实施例中，电流-频率(I/F)转换器在积分时段期间对光电传感器阵列116的输出信号进行积分并生成针对积分时段的诸如脉冲串的数字数据，脉冲串具有指示信号的频率。光电传感器阵列116的输出信号能够表示为E (t)，且I/F转换器的输出，从积分时段T的时间Tnci的第一脉冲NO至时间Tni的最后m脉冲，能够表示为等式1的函数等式1
权利要求
1.一种成像系统(100)的探测器阵列(110)，包括:辐射敏感探测器(114，116)，其探测辐射并生成指示所述辐射的信号；电流-频率(I/F)转换器002)，其将所述信号转换为针对积分时段的脉冲串，所述脉冲串具有指示所述信号的频率；以及电路(120)，其基于所述脉冲串生成第一矩和至少一个较高次矩。
2.如权利要求1所述的探测器阵列(110)，其中，所述第一和所述至少一个较高次矩对应于用于照射所述辐射敏感探测器(114，116)的多色辐射的不同频谱信息。
3.如权利要求1至2中的任一项所述的探测器阵列(110)，其中，所述第一和所述至少一个较高次矩在投影数据或图像数据域中是频谱分辨的。
4.如权利要求1至3中的任一项所述的探测器阵列(110)，其中，所述电路(120)在所述积分时段期间生成所述至少一个较高次矩。
5.如权利要求1至4中的任一项所述的探测器阵列(110)，还包括重置定时器(234)， 所述重置定时器(234)确定所述脉冲串中的相邻脉冲之间的时间值，其中，所述电路(120) 基于相邻脉冲之间的时间生成所述至少一个较高次矩。
6.如权利要求5所述的探测器阵列(110)，还包括反演器036，242)，其反演所述时间值；以及累加器038，246)，其在积分时段期间累加对应于不同脉冲对的多个反演的时间值，其中，所述电路(120)基于所累加的反演的时间值生成所述至少一个较高次矩。
7.如权利要求6所述的探测器阵列(110)，其中，所述累加器(238J46)响应于所述脉冲串中的脉冲的生成而累加所反演的时间值。
8.如权利要求6至7中的任一项所述的探测器阵列(110)，还包括乘法器040，248)， 所述乘法器040，248)以预定电荷值乘以所累加的时间值。
9.如权利要求6至8中的任一项所述的探测器阵列(110)，还包括第二乘法器044)， 所述第二乘法器(M4)使所反演的时间值在被累加前乘以其自身n-1次，其中，η对应于所述较高次矩的次数。
10.如权利要求1至2中的任一项所述的探测器阵列(110)，还包括锁存用于所述脉冲串中的脉冲的时间数据的时间锁存器(304)。
11.如权利要求10所述的探测器阵列(110)，其中，所述时间数据包括所述脉冲串中的相邻脉冲之间的时间差。
12.如权利要求10至11中的任一项所述的探测器阵列(110)，还包括处理部件(306)， 所述处理部件(306)基于所述脉冲串中的所述脉冲的脉冲计数和所述时间数据生成所述第一和所述至少一个较高次矩。
13.一种方法，包括探测积分时段内由成像系统(100)的辐射源(106)生成的多色辐射；生成指示所探测的辐射的电信号；生成指示所述电信号的脉冲串；以及基于所述脉冲串生成针对所述积分时段的至少两个矩。
14.如权利要求13所述的方法，其中，所述至少两个矩对应于关于所探测的多色辐射的不同频谱信息。
15.如权利要求13至14中的任一项所述的方法，还包括频谱上分辨所述至少两个矩。
16.如权利要求13至14中的任一项所述的方法，还包括确定所述脉冲串中的相邻脉冲之间的时间差，并且其中，生成所述至少两个矩包括基于所述时间差生成所述至少两个矩。
17.如权利要求16所述的方法，还包括在确定时间差时，在所述积分时段期间生成所述至少两个矩。
18.如权利要求16所述的方法，还包括在所述积分时段结束时，生成所述至少两个矩。
19.如权利要求13至18中的任一项所述的方法，还包括重建所述至少两个矩，以生成体图像数据。
20.—种成像系统(100)，包括:源(106)，其发射经过检查区(108)的辐射；以及探测器阵列(110)，其探测经过检查区(108)的辐射，所述探测器阵列(110)包括 辐射敏感探测器(114，116)，其接收所述辐射并生成指示所述辐射的信号； 电流-频率(I/F)转换器002)，其将所述信号转换为脉冲串，所述脉冲串具有指示所述信号的频率；以及电路(120)，其基于所述脉冲串生成第一矩和至少一个较高次矩。
全文摘要
一种成像系统(100)的探测器阵列(110)，包括辐射敏感探测器(114，116)，其探测辐射并生成指示所述辐射的信号。电流-频率(I/F)转换器(202)将所述信号转换为针对积分时段的脉冲串，所述脉冲串具有指示所述信号的频率。电路(120)基于所述脉冲串生成第一矩和至少一个较高次矩。
文档编号A61B6/03GK102413765SQ201080018160
公开日2012年4月11日 申请日期2010年2月18日 优先权日2009年3月26日
发明者C·赫尔曼, R·普罗克绍, W·吕腾 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司