光子计数探测器校准的制作方法
【技术领域】
[0001] 下文总体上设及校准成像探测器，更具体地，设及校准光子计数成像探测器，并W 对谱计算机断层摄影（CT)的具体应用进行描述。
【背景技术】
[0002] 非谱CT扫描器包括被安装在穿过检查区域被定位的探测器阵列对面的可旋转机 架上的X射线管。可旋转机架，W及因此X射线管围绕检查区域旋转。X射线管被配置为发 射X射线福射。诸如公知的"蝴蝶结"滤波器的福射强度轮廓整形器在相对于更中屯、的区 域的周边区域更大程度地衰减指向检查区域的发射的X射线福射，从而降低外部区域的磁 通，运提高了福射效率。
[0003] 源准直器对经滤波的X射线福射进行准直，在检查区域方向上产生福射束。经滤 波的福射束穿过检查区域（W及其中的对象或物体），并由包括探测器像素的一维或二维 阵列的探测器阵列来探测。作为响应，探测器像素生成并输出指示探测到的福射的信号。所 述信号能够被重建，W生成体积图像数据。此外，体积图像数据能够被处理，W生成对象或 物体的一幅或多幅图像。
[0004] 谱CT扫描器包括加入了光子计数探测器像素（例如，CdTeX监nTe等）的上述元 件（W及，任选的多个源、k化切换等）。不幸的是，蝴蝶结滤波器改变了X射线源的初级射 束谱。目P，尽管在蝴蝶结滤波器前面的谱能够被认为是对于所有角度是均匀的，但谱失真由 蝴蝶结滤波器材料导致，并且蝴蝶结滤波器的形状导致扇形角度方向上的变化。由于谱失 真，针对非光子计数探测器的校准方案不是非常适合于光子计数探测器。 阳〇化]光子计数探测器校准方法总体上被归入两种方法：启发式和分析式（数学上的）。 从文献来看，启发式校准方法将已知的吸收剂成份的集合映射到探测器信号，所述探测器 信号随后用作针对材料成份的查找表。然而，该技术需要校准体模（地antoms)，所述校准体 模的复杂性随探测器像素的数量和吸收剂材料的数量而增加，因为可能出现在测量物体中 的每种材料组合必须在校准程序或吸收剂的等效对中被实现。
[0006] 例如，为了采集用于医学CT的经校准的数据，必须执行校准程序，其中，骨骼的所 有相关厚度（例如O-IOcm)和软组织的所有相关厚度（例如0 - 40cm)的所有组合必须予 W考虑。适当的程序将分别产生具有与骨骼和软组织相似的X射线衰减特性的材料（例如 侣和聚合物）的两个阶梯体模，并采集针对两个阶梯体模的阶梯数量的所有组合的数据。
[0007] 为了允许改变依赖于X射线谱的个体像素或角度的特性，将需要针对所有探测器 像素采集经校准的数据。例如，每个包括10种材料厚度的阶梯体模，将需要针对每个像素 做出总共100个个体测量值。利用第=种材料，例如，舰或另一种造影剂，需要包括第=种 材料，向校准程序增加了额外的维度。
[0008] 与此相反，从文献来看，分析式方法描述了多色衰减和探测器物理学。尽管运些方 法允许明确地计算探测器读数，但X射线源谱的精确认知、衰减截面和探测器性能是必需 的。具体地，探测器增益、探测器灵敏度和脉冲堆积效应的像素-依赖性的变化向运类方法 强加了显著的挑战。因此，分析式方法是复杂的和不准确的。
[0009] 考虑到上述情况，存在对于用于校准光子计数探测器的其他方法的未解决的需 要。
【发明内容】
[0010] 本文所描述的各方面解决上述及其他问题。
[0011] W下描述一种光子计数探测器校准。总体上，诸如公知的"蝴蝶结"滤波器的射束 强度轮廓整形器导致X射线射束中的谱失真。本文所描述的方法补偿运种谱失真，并减轻 探测器增益的变化、脉冲堆积效应和/或可能影响分解和/或重建质量的测量链中的其他 缺陷。
[0012] 在一个方面中，一种方法包括通过组合光子计数探测器的启发式校准和光子计数 探测器的分析式校准来确定用于校准谱成像系统的光子计数探测器的校准因子，并且基于 所述启发式校准和所述分析式校准的组合来生成光子计数校准因子的集合。当被应用于 来自对象或物体的谱CT扫描的光子计数探测器的测得的能量分辨数据时，所述光子计数 校准因子减轻由对所述谱CT扫描的福射射束进行滤波的福射强度轮廓整形器导致的谱失 真。
[0013] 在另一方面中，一种方法包括通过将校准因子的集合应用于每个探测器像素/能 量分箱对的每个测量值来校准谱成像系统的光子计数探测器像素，其中，所述校准因子是 基于所述光子计数探测器的启发式校准和所述光子计数探测器的分析式校准的组合来确 定的。所述校准因子减轻由福射强度轮廓整形器导致的谱失真，所述福射强度轮廓整形器 对由所述谱成像系统执行的谱CT扫描的福射射束进行滤波。
[0014] 在另一方面中，一种系统包括校准因子生成器，其确定针对谱CT成像系统的光子 计数探测器像素的光子计数校准因子的集合。所述校准因子生成器从数据和分析模型基于 针对每个探测器像素、能量分箱和厚度组合的计数来确定所述光子计数校准因子的集合， 所述数据来自通过所述谱CT扫描成像系统的单一材料组成的单个体模的多个阶梯的单次 扫描，其中，每个阶梯具有已知的并且不同的大致均匀的厚度，所述分析模型估计针对相同 探测器像素、能量分箱和厚度组合的计数。所述系统还包括数据校正器，其基于所述光子计 数校准因子的集合来校正来自响应于利用所述谱CT成像系统的对象或物体的扫描所产生 的对象或物体的所述光子计数探测器像素的测量数据。
【附图说明】
[0015] 本发明可W采取各种部件和部件的布置，W及各种步骤和步骤的安排的形式。附 图仅用于图示说明优选实施例的目的，不应当被解读为限制本发明。
[0016] 图1示意性地图示了与数据校正器结合的范例成像系统，所述数据校正器经由校 准因子校正针对X射线射束中的谱失真的测量信号。
[0017] 图2图示了用于确定校准因子的范例方法。
[0018] 图3图示了用于采用校准因子的范例方法。
[0019] 图4示意性地图示了范例校准体模，其包括粘附在一起的均匀厚度材料的多个堆 叠的和偏移片材。
[0020] 图5示意性地图示了范例单一部件校准体模。
【具体实施方式】
[0021] W下描述了一种光子计数探测器校准。所述校准包括执行单一材料和多个不同但 均匀厚度的阶梯构成的单一体模的单次扫描，并且将结果映射到分析式（数学上的）模型 W生成校准（或缩放）因子，所述校准因子能够随后被应用到来自对象或物体的测量信号， W校准或转换测量信号来配分析模型，从而校正测量数据并生成经校正的测量数据。
[0022] 首先参考图1，示意性图示了诸如计算机断层摄影（CT)扫描器的成像系统100。
[0023] 成像系统100包括固定机架102和旋转机架104,旋转机架104由固定机架102可 旋转地支撑。旋转机架104关于纵向或Z轴围绕检查区域106旋转。诸如病榻的对象支撑 物108支撑检查区域106中的物体或对象。对象支撑物108能够被用于在扫描之前、扫描 期间和/或扫描之后相对于成像系统100垂直地和/或水平地定位对象或物体。
[0024] 诸如X射线管的福射源110由旋转机架104支撑并连同旋转机架104-起关于纵 向或Z轴围绕检查区域106旋转。福射源110包括焦斑112,其至少在检查区域106的方向 上发射多能电离福射。源准直器114对在检查区域106的方向中穿过的福射进行准直，产 生穿过检查区域106的射束116,射束116具有预先确定的感兴趣的几何形状，例如扇形、锥 形、模形或其他形状的射束。
[00巧]福射强度轮廓整形器118被布置在焦斑112和源准直器114之间。在所示实施例 中，福射强度轮廓整形器114包括"蝴蝶结"滤波器，如本文中所讨论的，所述"蝴蝶结"滤波 器对穿过其的福射的强度轮廓进行整形，从而使传输更多地接近射束116的中屯、射线120， 并在远离射线120和朝向射束116的外围射线122的方向上降低，并导致谱失真。本文也 设想其他射束强度轮廓整形器。
[0026] 探测器阵列124朝向相对于福射源110的检查区域106对面的角弧。图示的探测 器阵列124包括光子计数探测器像素的一维或二维阵列，例如直接转换探测器像素，其包 括直接转换材料，例如蹄化儒（CdTe)、蹄化儒锋（CZT)和/或其他直接转换材料。探测器阵 列124探测穿过检查区域106的福射并生成指示所述福射的能量的信号。
[0027] 脉冲整形器126接收由探测器阵列124所生成的信号，并生成具有指示相应的入 射的探测到的福射的能量的高度或振幅峰值的脉冲（例如，电压或电流脉冲）。任选地，能 够采用前置放大器在脉冲整形器126生成脉冲之前放大所述信号。其