通过量子计数检测器来优化信号检测的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于设置具有多个像素的X射线检测器的巨像素信号的检测的方法， 该多个像素各自被组合成至少一个巨像素并检测在每种情况下的单个信号。本发明还涉及 用于检测具有多个像素的X射线检测器的巨像素信号的方法，该多个像素各自被组合成至 少一个巨像素并检测在每种情况下的单个信号。另外，本发明涉及用于检测具有多个像素 的X射线检测器的巨像素信号的信号检测设备，该多个像素各自被组合成至少一个巨像素 并检测在每种情况下的单个信号。本发明还涉及X射线检测器。最后，本发明涉及计算机 断层摄影系统。
【背景技术】
[0002] X射线检测器用于在医学检查中使用，例如在借助于X射线辐射的计算机断层摄 影记录中使用。这些X射线检测器能够被实现为闪烁体检测器或具有直接转换器的检测 器。X射线检测器应在下面被理解为任何类型的检测器，其检测X射线或其它硬射线，例如 诸如伽马射线。
[0003] 在由闪烁体材料制成的检测器中，闪烁体材料在X射线辐射的通过期间被激励并 且激励能量再次以光的形式被发射。借助于光电二极管来测量在材料中创建的可见光。闪 烁体检测器通常被实现为包括若干闪烁体元件的一种类型的阵列，其中，该闪烁体元件被 分配有单独的光电二极管，使得光电二极管同样形成阵列。
[0004] 另一方面，具有直接转换器的检测器特征在于半导体材料，其承担到撞击它们的 辐射的电信号的直接转换。撞击检测器的X射线辐射直接创建以电子空穴对的形式的电荷 载流子。通过对半导体材料施加电压（偏置电压），电荷载流子对通过由此创建的电场而分 离并且到达电接触（contact)或电极，其被附接到半导体材料（参见图1)。通过这样创建 电荷脉冲，其与被吸收的能量成比例并且由下游读出电子设备评价。在人类医学成像的领 域中采用的例如基于CdTe或CdZnTe的半导体检测器相较于当今在该领域中通常使用的闪 烁体检测器具有以下优点：能够对其进行能量分类计数，即，检测到的X射线量子能够例如 根据它们的能量被划分成两类（高能量和低能量）或被划分成若干类。
[0005] 在半导体的直接转换辐射检测器（诸如例如基于CdTe或CZT的检测器）的操作 期间，极化的现象在由伽马和X射线辐射（尤其是在高强度）照射期间出现。这体现在检 测器的半导体材料中的内部电磁的不想要的变化中。由于极化，电荷载流子传输特性并且 由此检测器特性也变化。具体而言，所述变化导致根据时间的测量信号的信号特性的变化。 换言之，由于极化，测量信号的强度随时间变化，其中，辐射剂量保持相同。该现象还被称作 信号漂移。从多个像素来构建检测器。由于单独的像素的信号漂移是不同的，所以对于检 测器存在被分配给单独的像素的信号漂移因素的分布。随着时间或在照射下该分布分别变 化，其中，信号漂移因数的分布的宽度（breadth)比该分布的平均值更加强烈地增大。
[0006] 减少信号漂移的一个可能性包括利用信号漂移因数的分布的宽度比该分布的平 均值的变化更强烈地增长的事实。在这种情况下，若干检测器被组合成单个像素的组，所谓 的巨像素。这些巨像素能够包括例如2x2、3x3或4x4数量的单个像素。为了减少信号漂移， 从信号传输完全排除正在强烈漂移的单个像素。以这种方式，实现检测器信号的改进的漂 移行为。然而，该改进以检测器的效率的非常大的退化为代价，即信号利用减少例如6. 25% 到25%并且因此还有对应地恶化的信噪比（SNR)或恶化的剂量利用。
【发明内容】
[0007] 本发明潜在的问题因此包括获得具有有限的信号漂移并且同时具有良好剂量利 用（或SNR)的检测器信号。
[0008] 该目的通过权利要求1要求保护的一种用于设置X射线检测器的巨像素信号的方 法、通过权利要求5要求保护的一种用于检测X射线检测器的巨像素信号的方法、通过权利 要求6要求保护的一种信号检测设备、通过权利要求7要求保护的一种X射线检测器以及 还有通过权利要求9要求保护的一种计算机断层摄影系统来实现。
[0009] 在用于检测具有多个像素的X射线检测器的巨像素信号的发明的方法中，该多个 像素各自被组合成至少一个巨像素并且检测在每种情况下的单个信号，执行对单个像素信 号的加权相加以形成巨像素信号，其中，使用提前定义的权重。为了设置这些权重，首先建 立与单个像素的几何效率和信号漂移因数有关的参数并且还有定义目标漂移值。随后，执 行用于限制信号漂移的步骤，其中，获得最好的可能剂量效率。这通过最小化将得到的巨像 素信号的信号漂移以及还有剂量利用（或SNR)考虑在内的函数同时改变单个像素信号的 权重来实现。信号漂移和剂量利用（或SNR)对函数的相对贡献能够由可自由选择的参数 λ来设置。最后，执行在开始提到的基于建立的权重对单个像素的加权相加以形成巨像素 信号。在这种情况下，几何效率取决于单个像素的大小的示例性散射。
[0010] 在用于检测具有多个像素的X射线检测器的巨像素信号的发明的方法中，该多个 像素各自被组合成至少一个巨像素并且检测在每种情况下的单个信号，首先，作为一种类 型的校准过程，执行用于设置X射线检测器的巨像素信号的检测的发明的方法。随后，在 辐射剂量的实际测量过程中，检测来自多个像素的信号并且通过借助于建立的权重对信号 的加权相加来将检测到的信号组合成巨像素。巨像素有利地遵从信号漂移的先前定义的 上限，并且由于将在如描述的对单个像素信号的权重的定义中的剂量利用（或SNR)考虑在 内，实现了改进的剂量利用，即改进了布置的剂量效率。
[0011]用于检测具有多个像素的X射线检测器的巨像素信号的发明的信号检测设备具 有参数建立单元，该参数建立单元用于建立单个像素的几何效率、单个像素的信号漂移因 数以及还有目标漂移值，该多个像素各自被组合成至少一个巨像素并且检测在每种情况下 的单个信号。能够例如通过测试测量来建立并定义单个参数。目标漂移值和自由参数λ 能够由用户或定义单元预先确定。最大可接受信号漂移能够例如由用户定义并被传输到信 号漂移定义单元。发明的信号检测设备还具有优化单元，该优化单元用于考虑将得到的巨 像素信号的信号漂移以及还有剂量利用（或SNR)两者考虑在内的根据像素信号的权重的 函数来建立单个像素信号的权重。最后，发明的信号检测设备具有信号加权单元，该信号加 权单元用于对单个像素信号的加权相加以基于建立的权重来形成巨像素信号。
[0012] 发明的X射线检测器具有信号检测设备。
[0013] 发明的计算机断层摄影系统具有发明的X射线检测器。
[0014] 以上提到的发明的信号检测设备的部件中的大多数，尤其是参数建立单元、信号 漂移定义单元、优化单元以及还有信号加权单元能够整体或部分地以软件模块的形式被实 现在信号检测设备或对应的控制设备的处理器中。这在已经存在的控制设备能够通过软件 安装来更新以执行发明的方法的程度上是有利的。因此，本发明还包括计算机程序产品，其 能够被直接加载到计算机断层摄影的处理器中，该计算机程序产品具有用于当程序产品在 计算机断层摄影上运行时执行发明的方法（以及根据下面描述的方面）的所有步骤的程序 代码模块。
[0015] 从从属权利要求以及还有下面给出的描述呈现本发明的另外的特别有利的实施 例和发展。在这种情况下，发明的信号检测设备或发明的X射线检测器以及发明的计算机 断层摄影系统还能够以与从属方法权利要求类似的方式被发展。
[0016] 在用于设置X射线检测器的巨像素信号的检测的发明的方法的优选实施例中，目 标漂移值被定义为零值。在该实施例中，巨像素信号的漂移被避免。
[0017] 在发明的方法的特别优选的实施例中，将得到的巨像素信号的信号漂移以及还有 剂量利用两者考虑在内的函数被优化。因此，在该实施例中，考虑到要容许的最大信号漂 移，针对给定信号漂移将剂量效率减少到最小，其会产生具有最优信号强度和最优信噪比 的巨像素信号。
[0018] 在发明的方法的特