本发明涉及一种用于确定要由成像系统用于生成对象的图像的电荷共享校正的探测值的探测值确定系统和方法。本发明还涉及用于控制探测值确定系统的成像系统和计算机程序。
背景技术：
例如，在光子计数断层摄影系统中使用探测值确定系统。在光子计数计算机断层摄影系统中使用的探测值确定系统的光谱性能通常受到所谓的电荷共享效应的限制，其中，由单个光子引起的电荷在探测值确定系统的相邻探测像素之间共享，伴随着原始光子的能量信息的完全损失。例如，所述探测值确定系统可以包括用于将光子转换成电脉冲的转换材料，其中，转换材料布置在阴极和由阳极盘阵列形成的像素化阳极之间。如果光子入射到两个相邻阳极盘之间的区域上，则光子引起两个探测脉冲，因为光子产生的电荷在这两个相邻的阳极盘之间共享，并且总电荷的随机分布主要取决于引起电荷的光电事件的精确位置。当光电事件发生在属于单个阳极盘的转换材料内的敏感体积内时，整个电荷在该阳极盘处被收集，并且没有显著的光谱性能劣化。但是，如果不是这种情况，则发生电荷共享，导致确定的探测值的质量下降。
为了减小电荷共享效应，可以提供防散射风格，其被安装为使得阳极盘之间的区域被覆盖。探测表面的一部分的这种覆盖具有这样的缺点，即其导致探测量子效率(dqe)的显著损失，使得确定的探测值的质量仍然降低。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种用于提供具有改善的质量的探测值的探测值确定系统和方法。本发明的另一个目的是提供一种用于生成对象的图像的成像系统，所述成像系统包括探测值确定系统和用于控制所述探测值确定系统的计算机程序。
在本发明的第一方面中，提出了一种探测值确定系统，其中，所述探测值确定系统包括：
-探测脉冲提供单元，其用于为探测像素的阵列提供探测脉冲，所述探测像素的阵列被提供有抗电荷共享网格，所述抗电荷共享网格用于抑制所述阵列的探测像素的不同团簇之间的电荷共享，其中，所述探测脉冲指示入射在所述探测像素上的光子的能量，
-探测值确定单元，其用于基于所提供的探测脉冲来确定经电荷共享校正的探测值，其中，每个经电荷共享校正的探测值对应于相应的探测像素并且已经针对相邻探测像素之间的电荷共享进行了校正，其中，所述探测值确定单元适于：为确定针对团簇中的探测像素的经电荷共享校正的探测值，仅考虑所述同一团簇中的探测像素。
由于所述抗电荷共享网格不会抑制所有探测像素之间的电荷共享，而是仅抑制探测像素的不同团簇之间的电荷共享，因此与使用覆盖易于电荷共享的相邻探测像素之间的所有区域的抗电荷共享网格相比，由抗电荷共享网格覆盖的探测表面的面积相对较小。dqe因此相对较高。通过探测值确定单元来校正剩余的团簇内电荷共享，即，同一团簇的相邻探测像素之间的剩余的电荷共享，其中，由于这种电荷共享校正仅考虑同一团簇的探测像素，因此提供这种电荷共享校正的技术努力可能相对较低。因此，探测值确定系统能够以相对较低的技术努力来提供具有改善的质量的经电荷共享校正的探测值。
经电荷共享校正的探测值可以是经电荷共享校正的光子计数值，其中，每个经电荷共享校正的光子计数值指示由各自的探测像素探测到的各自的能量范围内的光子的数量，即对于各自的探测像素可以确定多个经电荷共享校正的光子计数值，其对应于不同的能量范围。经电荷共享校正的探测值也可以是其他种类的探测值。例如，它们可以是对应于不同材料和/或不同物理效应的分解探测值，如康普顿效应、光电效应和/或k边缘效应，即对于各个探测像素，可以确定对多个经电荷共享校正的分解探测值，其也可以被视为是经电荷共享校正的分量值并且对应于不同的材料和/或不同的物理效应。
探测脉冲提供单元可以包括探测像素的阵列。此外，探测脉冲提供单元还可以包括被提供有探测像素阵列的抗电荷共享网格。例如，探测脉冲提供单元可以包括若干探测像素，其中，每个探测像素可以包括：a)探测脉冲生成单元，例如，由阴极与阳极盘之间的转换材料形成，用于基于入射光子来生成电探测脉冲，b)用于对探测脉冲进行放大的任选的放大器脉冲，其例如是电荷敏感放大器，以及c)整形器，其用于对任选地放大的探测脉冲进行整形。所述探测脉冲生成单元，所述任选的放大器和探测像素的整形器可以被认为形成探测脉冲提供单元的子探测脉冲提供单元。可以将整形器的输出提供给探测值确定单元，以允许探测值确定单元确定经电荷共享校正的探测值。
所述探测值确定单元可以包括针对团簇的每个探测像素的模拟加法器、鉴别器和计数器。所述加法器可以适于a)将从所述探测像素的子探测脉冲提供单元接收的探测脉冲与同一团簇的一个或多个其他探测像素的子探测脉冲提供单元接收的一个或多个探测脉冲相加，并且将得到的加和的探测脉冲提供给所述探测像素的鉴别器，或者b)将从所述探测像素的子探测脉冲提供单元接收到的所述探测脉冲提供给所述鉴别器，所述鉴别器可以适于将接收到的探测脉冲与至少一个信号阈值进行比较，并且所述计数器可以适于根据所述探测脉冲与所述至少一个阈值的比较来生成所述至少一个探测值。如果所述鉴别器适于将接收到的探测脉冲与若干信号阈值进行比较，则它可以由各自具有各自的阈值的若干子鉴别器形成，其中，每个子鉴别器适于将接收到的探测脉冲与各自的阈值进行比较。此外，如果鉴别器适于将接收到的探测脉冲与若干信号阈值进行比较，则所述计数器可以由若干子计数器形成，每个子计数器根据探测脉冲与相应的子鉴别器的相应阈值的比较来生成探测值。优选地，所述探测值确定单元还包括控制器，所述控制器用于控制同一团簇的所述探测像素，使得a)如果所述同一团簇的所述探测像素的所述鉴别器已经探测到最低信号阈值已经由探测脉冲在上行方向上穿过，并且如果没有将优先性分配给所述同一团簇的另一探测像素，则将优先性分配给所述探测像素，并且b)如果所述探测像素的所述鉴别器己经探测到最低信号阈值已经由探测脉冲在上行方向上穿过，则如果优先性被分配给同一团簇的另一探测像素并且如果自向所述另一探测像素分配优先性起的时间小于时间阈值，则将所述探测像素的所述子探测脉冲提供单元连接到所述另一探测像素的所述加法器。这可以确保将同一团簇的探测像素之间共享的电荷分配给首先探测到引起共享电荷的光子的探测像素。
所述时间阈值可以是预先定义的，或者可以基于所述子探测脉冲提供单元的实际性能来主动地确定。所述时间阈值优选地对应于由各个子探测脉冲提供单元提供的探测脉冲的估计的到达峰值时间，即，它优选地对应于相应探测脉冲达到其最大值所需的估计的时间。所述到达峰值时间可以基于子探测脉冲提供单元的已知构造通过模拟来估计，其中，该模拟特别考虑转换材料的瞬态响应，转换材料被布置在阴极和像素化阳极之间，并且可以是例如镉锌碲(czt)转换材料。到达峰值时间也可以被测量，以便考虑子探测脉冲提供单元的实际性能。
在一个实施例中，所述控制器适于：如果具有优先性的所述探测像素的所述鉴别器探测到至少一个信号阈值已经在向下方向上被穿过，则将所述同一团簇的所述另一探测像素的所述子探测脉冲提供单元从具有所述优先性的所述探测像素的所述加法器断开，并且从所述探测像素去除所述优先性。也可能的是，所述控制器适于：如果具有所述优先性的所述探测像素的所述鉴别器和/或所述同一团簇的其子探测脉冲提供单元被连接到具有所述优先性的所述探测像素的所述加法器的所述另一探测像素的所述鉴别器已经探测到至少一个信号阈值已经在向下方向上被穿过，则将所述同一团簇的所述另一探测像素的所述子探测脉冲提供单元从具有所述优先性的所述探测像素的所述加法器断开，并且从所述探测像素去除所述优先性。在一个实施例中，所述控制器适于使得：a)如果探测像素的所述鉴别器已经探测到最低信号阈值已经由探测脉冲在向上方向上穿过，则如果优先性被分配给同一探测像素的另一探测像素并且如果从将所述优先性分配给所述另个探测像素起的时间小于可以预先定义的时间阈值，则将所述探测像素的子探测脉冲提供单元连接到所述另一探测像素的所述加法器并且将所述探测像素的计数器禁用，并且b)如果具有所述优先性的所述探测像素的所述鉴别器已经探测到至少一个信号阈值已经在向下方向上被穿过，则将所述同一团簇的所述另一探测像素的子探测脉冲提供单元从具有所述优先性的所述探测像素的所述加法器断开，将所述同一团簇的所述另一探测像素的计数器启用，并且从所述探测像素去除所述优先性。这可以确保探测像素将其电荷提供给具有优先性的同一团簇中的另一探测像素，不再如正确考虑电荷共享效应所需要地那样。特别是，它可以确保在高堆积条件下相加功能不会瘫痪。
所述探测值确定单元适于使得在探测由探测像素的鉴别器信号阈值的转变与由所述探测像素的计数器考虑该转变之间存在足够的延迟，其允许在所述计数器在考虑所述转变之前，所述计数器响应于探测到的信号阈值的转变而被禁用。这可以确保计数器不对由鉴别器探测到的转变进行计数，尽管不应该对该转换进行计数，因为应该将相应的电荷提供给同一团簇的另一探测像素。由此进一步改善了所确定的经电荷共享校正的探测值的质量。
在一个实施例中，所述控制器适于使得：a)如果探测像素的所述鉴别器已经探测到最低信号阈值已经由探测脉冲在向上方向上穿过，则如果优先性被分配给同一团簇的另一探测像素并且如果从将所述优先性分配给所述另个探测像素起的时间小于可以预先定义的时间阈值，则将所述探测像素的子探测脉冲提供单元连接到所述另一探测像素的加法器并且将所述探测像素的鉴别器断开，使得其不能接收探测脉冲，并且b)如果具有所述优先性的所述探测像素的所述鉴别器已经探测到至少一个信号阈值已经在向下方向上被穿过，则将所述同一团簇的所述另一探测像素的子探测脉冲提供单元从具有所述优先性的所述探测像素的所述加法器断开，将所述同一团簇的所述另一探测像素的鉴别器连接，使得其能够接收探测脉冲，并且从所述探测像素去除所述优先性。此外，这可以确保不具有优先性的探测像素的电荷被提供给具有优先性的同一团簇的探测像素，其中，该电荷仅对具有优先性的探测像素的计数值作出贡献，而不对不具有优先性的探测像素的计数值作出贡献。这也允许提高所确定的经电荷共享校正的探测值的质量。
在一个实施例中，所述控制器适于使得如果同一团簇的两个或更多个不同探测像素的鉴别器同时已经探测到各自的最低信号阈值已经由各自的探测脉冲在向上方向上穿过，并且如果所述优先性未被分配给所述同一团簇的另一探测像素，则根据预定义的分配规则将所述优先性分配给这两个或更多个不同的探测像素中的一个。如果所生成的电荷在同一团簇的两个或更多个探测像素上几乎相同地分布，则这可以防止通常会发生的亚稳态。预定义的分配规则可以例如定义同一团簇的探测像素的排序，其中，如果同一团簇的两个或更多个不同探测像素的鉴别器同时已经探测到各自的最低信号阈值已经由各自的探测脉冲在向上方向上穿过，并且如果所述优先性未被分配给所述同一团簇的另一探测像素，则可以根据该排序将所述优先性分配给这两个或更多个不同的探测像素中的一个。
探测像素的鉴别器可以包括单个信号阈值或用于区分不同能量的若干信号阈值。具体而言，对于可由两个相邻信号阈值之间的区域限定的不同能量箱，可以确定不同的探测值，使得探测值确定系统确定谱经电荷共享校正的探测值。
抗电荷共享网格优选地包括布置在像素化阳极的阳极盘之间的薄层，以便减少电荷共享。在一个实施例中，所述抗电荷共享网格是防散射网格。
在一个实施例中，所述探测值确定系统还包括输入单元，所述输入单元用于接收定义所述探测像素的期望分簇的分簇输入，其中，所述探测值确定单元适于在确定针对探测像素的经电荷共享校正的探测值时考虑由所述分簇输入定义的期望分簇。这允许探测值确定单元与不同的团簇大小和/或团簇排列一起使用。例如，如果通过修改抗电荷共享网格来修改探测像素的分簇，则探测值确定单元可以通过仅允许例如用户输入新的分簇方案而简单地适应修改后的分簇。
在一个实施例中，所述探测值确定单元适于：针对团簇中的探测像素，仅在提供针对所述团簇的所述探测像素的速率低于预定阈值时，才确定经电荷共享校正的探测值。如果提供探测脉冲的速率太高，则电荷分享校正可能受到堆积效应的不利影响。在这种情况下，探测值因此优选地不被电荷共享校正。
在另一个施例中，所述探测值确定单元适于基于所提供的探测脉冲来确定针对每个探测像素的未经电荷共享校正的光子计数值，其中，每个未经电荷共享校正的光子计数值指示由各自的探测像素探测的特定能量范围内的光子的数量，以提供用于对电荷共享效应进行建模的模型，其中，所述模型适用于仅考虑同一团簇的探测像素之间的电荷共享，并且通过使用所提供的模型和所确定的未经电荷共享校正的光子计数值来确定经电荷共享校正的探测值。在一个实施例中，所述探测值确定单元适于通过使用所提供的模型来校正用于电荷共享的未经电荷共享校正的光子计数值，以便确定电荷共享校正的光子计数值。在该实施例中，除了所述探测脉冲产生单元、所述任选的放大器和整形器之外，还有具有若干信号阈值和计数器的鉴别器，其用于根据由所述探测脉冲对所述信号阈值的转变来生成未经电荷共享校正的光子计数值，使得针对每个探测像素，可以提供谱未经电荷共享校正的光子计数值。如上所述的加法器在本实施例中不是必需的，即可以使用探测脉冲生成单元、任选的放大器、整形器、鉴别器和计数器的相对简单的链来生成未经电荷共享校正的光子计数值，随后通过使用所提供的模型来对电荷共享进行校正。
在一个实施例中，所述探测值确定单元适于：a)提供所述模型，使得其提供同一团簇的探测像素的未经电荷共享校正的光子计数值和所述同一团簇的探测像素的经电荷共享校正分解探测值之间的关系，其中，电荷共享校正分解探测值对应于不同的材料和/或不同的物理效应，并且通过使用所提供的模型和所确定的未经电荷共享校正的光子来确定经电荷共享校正的分解探测值作为探测计数值。
在本发明的另一方面中，提出了一种用于生成对象的图像的成像系统，其中，所述成像系统包括：
-如权利要求1所述的用于确定经电荷共享校正的探测值的探测值确定系统，其中，所述探测脉冲提供单元适于提供探测脉冲，所述探测脉冲指示已经穿过所述对象并且入射在所述探测像素上的光子，
-图像生成单元，其用于基于所确定的经电荷共享校正的探测值来生成所述对象的图像。
在本发明的另一方面中，提出了一种探测值确定方法，其中，所述探测值确定方法包括：
-由探测脉冲提供单元，提供针对探测像素的阵列探测脉冲，所述探测像素的阵列被提供有抗电荷共享网格，所述抗电荷共享网格用于抑制所述阵列的探测像素的不同团簇之间的电荷共享，其中，所述探测脉冲指示入射在所述探测像素上的光子的能量，
-由探测值确定单元确定经电荷共享校正的探测值，其中，每个经电荷共享校正的探测值对应于相应的探测像素并且已经针对相邻探测像素之间的电荷共享进行了校正，其中，所述探测值确定单元适于：为确定针对团簇中的探测像素的经电荷共享校正的探测值，仅考虑所述同一团簇中的探测像素。
在本发明的另一方面中，提出了一种用于控制探测值确定系统的计算机程序，其中，所述计算机程序包括程序代码模块，当所述计算机程序在控制所述探测值确定方法的计算机上运行时，所述程序代码模块用于使所述探测值确定系统执行如权利要求14所述的探测值确定方法的步骤。
应当理解，根据权利要求1所述的测值确定系统系统，根据权利要求13所述的成像系统，根据权利要求14所述的探测值确定系统方法和根据权利要求15所述的计算机程序具有类似的和/或相同的优选实施例，特别是如从属权利要求中所定义的。
应该理解，本发明的优选实施例也可以是从属权利要求或以上实施例与各自的独立权利要求的任何组合。
本发明的这些和其他方面将根据下文描述的实施例变得显而易见，并且将参考下文描述的实施例得到阐述。
附图说明
在以下附图中：
图1示意性并且示范性地示出了用于生成对象的图像的成像系统的实施例，
图2示意性且示例性地示出了成像系统的探测设备的探测像素的实施例的若干部件，
图3示意性地示出了探测设备的探测像素的分簇，
图4示意性且示例性地示出了探测像素的另一个实施例的若干部件，
图5示出的流程图示范性地图示用于生成对象的图像的成像方法的实施例，
图6示意性地示出了在电荷共享校正期间要考虑的探测像素，
图7示意性且示例性地示出表示共享的电荷和鉴别器的对应输出的探测脉冲。
具体实施方式
图1示意性并且示范性地示出了用于生成对象的图像的成像系统的实施例。在该实施例中，成像系统是计算机断层摄影系统40。计算机断层摄影系统40包括机架1，机架1能够关于平行于z方向延伸的旋转轴r旋转。辐射源2(在该实施例中是x射线管)被安装在机架1上并且被提供有准直器3，准直器3从由辐射源2生成的辐射形成锥形辐射束4。在该实施例中，辐射穿过在圆柱形检查区域5内的人类患者。在穿过检查区5并且因此穿过患者之后，辐射射束4入射在包括二维探测表面的探测设备6上。探测设备6也安装在机架1上。
所述计算机断层摄影系统40包括两个电机7、8。通过所述电机7以优选地是恒定的但是能够调节的角速度驱动所述机架1。提供电动机8用于移动患者，患者被布置在检查区域5中的患者台上，平行于旋转轴r或z轴的方向。这些电机7、8例如由控制单元9控制，使得辐射源2和检查区5内的患者沿螺旋轨迹相对于彼此移动。然而，辐射源2和患者也可能沿着另一轨迹相对于彼此移动。例如，在一个实施例中，辐射源2可以沿着圆形轨迹围绕患者移动。
探测设备6包括探测像素阵列，其中，每个探测像素包括探测脉冲生成单元20、放大器21、整形器22、模拟加法器23、鉴别器24和计数器25，如图2中示意性和示范性地示出的。探测设备6包括两个电极和用于将光子转换成电荷的中间转换材料，其中，所述两个电极中的至少一个是像素化的。优选地，所述两个电极是阳极和阴极，其中，所述阳极是像素化的并且由多个阳极盘形成。所述转换材料优选为czt或另一种能够基于入射光子来生成电荷的材料，如碲化镉(cdte)。探测脉冲生成单元20优选地由阴极、相应的阳极盘以及阴极与相应的阳极盘之间的转换材料的一部分形成，其中，该探测脉冲生成单元20基于入射光子生成电探测脉冲，并且将生成的探测脉冲提供给放大器21。放大器21对接收到的探测脉冲进行放大，并且将放大后的探测脉冲提供给整形器22以对探测脉冲进行整形。如果不存在电荷共享，则经整形的探测脉冲(其可以是电压脉冲或电流脉冲的)具有指示相应的入射光子能量的高度或幅度峰值。探测脉冲发生单元20、放大器21和整形器22可以被视为形成子探测脉冲提供单元29，其中，所有探测像素的子探测脉冲提供单元29形成总体探测脉冲提供单元。
探测设备6的探测像素通过使用抗电荷共享网格(在本实施例中为抗散射网格)而被分簇。由于探测像素通过使用抗电荷共享网格而被分簇，因而分簇不重叠，即同一探测像素不属于不同的分簇。下面将参考图3来说明该分簇。
图3示出了具有探测像素17的探测设备6的一部分13，其中，通过使用防散射网格15来将探测像素17分簇。防散射网格15被安装在探测像素17之间的电荷共享敏感区域16上。然而，防散射网格15不覆盖探测像素17之间的所有电荷共享敏感区域，但是在该实施例中，仅有每第二电荷共享敏感区域16，即防散射网格的间距19是探测像素17间距18的两倍。防散射网格15形成了探测像素17的团簇，其中，在图3中示出了由附图标记14表示并且由四个探测像素17组成的这些团簇中的一个。
防散射网格15抑制不同团簇之间的电荷共享。然而，电荷共享仍然可能存在于同一团簇的探测像素之间。出于该原因，团簇的探测像素17的加法器23适于：a)将从所述探测像素17的子探测脉冲提供单元29接收的探测脉冲与同一团簇的一个或多个其他探测像素17的子探测脉冲提供单元29接收的一个或多个探测脉冲相加，并且将得到的加和的探测脉冲提供给所述探测像素17的鉴别器24，或者b)将从所述探测像素17的子探测脉冲提供单元29的所述探测脉冲提供给所述鉴别器24。相应探测像素17的鉴别器24包括若干信号阈值并且适于将接收到的探测脉冲与所述信号阈值进行比较，其中，控制器33用于控制同一团簇的所述探测像素，使得如果所述同一团簇的所述探测像素17的所述鉴别器24已经探测到最低信号阈值已经由探测脉冲在上行方向上穿过，并且如果没有将优先性分配给所述同一团簇的另一探测像素17，则将优先性分配给所述探测像素17，并且，如果所述探测像素17的所述鉴别器24己经探测到最低信号阈值已经由探测脉冲在上行方向上穿过，则如果优先性被分配给同一团簇的另一探测像素17并且如果自向所述另一探测像素分配优先性起的时间小于预先定义的时间阈值，则将所述探测像素的所述子探测脉冲提供单元29连接到所述另一探测像素17的所述加法器23。因此，如果发生电荷共享，则共享的电荷被提供给首先探测到电荷的探测像素。
相应探测像素17的鉴别器24将接收到的探测脉冲与也可以被视为能量阈值的若干信号阈值进行比较，以便基于信号阈值来区分进入的探测脉冲。计数器25适于根据接收到的探测脉冲与若干信号阈值的比较来生成若干计数值。特别地，计数器25适于针对每对相邻的信号阈值提供光子计数值，即针对每个相应的能量箱提供光子计数值，其中，如果探测脉冲已经超过对应的一对信号阈值中较低的一个，而没有超过这对信号阈值中较高的一个，则能量箱的光子计数值增加。还可以为超过最高信号阈值的探测脉冲提供光子计数值。在另一个实施例中，计数器25可以适于以另一种方式基于与阈值的比较来对接收到的探测脉冲的数量进行计数。例如，计数器可以只对已经超过对应的阈值的接收到的探测脉冲的数量进行计数，即，如果探测脉冲已经超过第一阈值，则第一阈值的第一光子计数值可以增加，如果探测脉冲已经超过第二阈值，则针对第二阈值的第二光子计数值可以增加，如果探测脉冲已经超过第三阈值，则针对第三阈值的第三光子计数值可以增加，等等。
探测像素17的计数器25因此提供光谱光子计数值，即依赖于能量箱的光子计数值。这些光谱光子计数值是经电荷共享校正的，因为如上所述通过使用相应探测像素的加法器23将共享电荷重新组织并分配给相应的探测像素。因此，加法器23、鉴别器24、计数器25和控制器33可被视为形成探测值确定单元，尤其是用于基于所提供的探测脉冲来确定经电荷共享校正的光子计数值的光子计数值确定单元，其中，每个经电荷共享校正的光子计数值指示由相应的探测像素17探测到的预定能量范围内的光子数量并且已经针对相邻探测像素17之间的电荷共享进行了校正，其中，所述光子计数值确定单元适于：为确定针对团簇中的探测像素17的经电荷共享校正的光子计数值，仅考虑同一团簇中的探测像素17。
所述控制器33可以适于：如果具有优先性的所述探测像素17的所述鉴别器24探测到至少一个信号阈值已经在向下方向上被穿过，则将所述同一团簇的所述另一探测像素17的所述子探测脉冲提供单元29(即，在该实施例中是整形器22)从具有所述优先性的所述探测像素17的所述加法器23断开，并且从所述探测像素17去除所述优先性。此外，在一个实施例中，所述控制器33可以适于：如果具有所述优先性的所述探测像素17的所述鉴别器24和/或所述同一团簇的其子探测脉冲提供单元29(即，在该实施例中是整形器22)被连接到具有所述优先性的所述探测像素17的所述加法器23的所述另一探测像素17的所述鉴别器24己经探测到至少一个信号阈值已经在向下方向上被穿过，则将所述同一团簇的所述另一探测像素17的所述子探测脉冲提供单元从具有所述优先性的所述探测像素17的所述加法器23断开，并且从所述探测像素17去除所述优先性。
在一个实施例中，控制器33适于使得：如果所述探测像素17的所述鉴别器24已经探测到所述最低信号阈值已经由探测脉冲在向上方向上穿过，则如果所述优先性被分配给所述同一团簇的另一探测像素17，并且如果自向所述另一探测像素17分配所述优先性起的时间小于所述预先定义的时间阈值，则所述探测像素17的所述子探测脉冲提供单元29被连接到所述另一探测像素17的加法器23，并且将所述探测像素17的计数器25禁用。而且，在该实施例中，控制器33适于使得：如果具有优先性的所述探测像素17的所述鉴别器24探测到至少一个信号阈值已经在向下方向上被穿过，则将所述同一团簇的所述另一探测像素17的所述子探测脉冲提供单元29从具有所述优先性的所述探测像素17的所述加法器23断开，将所述同一团族的所述另一探测像素17的计数器25启用，并且从所述探测像素17去除所述优先性。在这种情况下，优选地是在探测由探测像素17的鉴别器24信号阈值的转变与由所述探测像素的计数器25考虑该转变之间存在足够的延迟，其允许在所述计数器25在考虑所述转变之前，所述计数器25响应于探测到的信号阈值的转变而被禁用。
在另一个实施例中，控制器33适于使得：如果所述探测像素17的所述鉴别器24已经探测到所述最低信号阈值已经由探测脉冲在向上方向上穿过，则如果所述优先性被分配给所述同一团簇的另一探测像素17，并且如果自向所述另一探测像素17分配所述优先性起的时间小于预先定义的时间阈值，则所述探测像素17的所述子探测脉冲提供单元29被连接到所述另一探测像素17的加法器23，并且将所述探测像素17的鉴别器24断开，使得其不能接收探测脉冲。而且，在该实施例中，控制器33适于使得：如果具有优先性的所述探测像素17的所述鉴别器24探测到至少一个信号阈值已经在向下方向上被穿过，则将所述同一团簇的所述另一探测像素17的所述子探测脉冲提供单元29从具有所述优先性的所述探测像素17的所述加法器23断开，将所述同一团族的所述另一探测像素17的鉴别器24断开，使得其不能接收探测脉冲，并且从所述探测像素17去除所述优先性。
优选地，所述控制器33也适于使得如果同一团簇的两个或更多个不同探测像素17的鉴别器24同时已经探测到各自的最低信号阈值已经由各自的探测脉冲在向上方向上穿过，并且如果所述优先性未被分配给所述同一团簇的另一探测像素17，则根据预定义的分配规则将所述优先性分配给这两个或更多个不同的探测像素17中的一个。此外，所述探测系统可以适于使得：如果针对一团簇的探测像素提供探测脉冲的速率小于预定义的阈值，则仅针对所述团簇的所述探测像素的经电荷共享校正的光子计数值被确定，其中，该阈值可以基于校准测量来预定义，该校准测量示出直到哪个探测脉冲率可以可靠地执行电荷共享校正。如果提供探测脉冲的速率大于预定阈值，则控制器33可以适于不使用由加法器23提供的相加功能。在这种高探测脉率的情况下，整形器22的输出被提供给相同探测像素的相应鉴别器24，而不使用相加函数。
加法器23、鉴别器24和计数器25可以被认为是用于确定经电荷共享校正的探测值的探测值确定单元31的部件。
下面参考图4描述探测值确定单元的另一个实施例。
图4示意性地示出了探测像素的子探测脉冲提供单元29，其中，子探测脉冲提供单元29包括如上参考图2所述的探测脉冲生成单元20、放大器21和整形器22。而且，各个探测像素包括鉴别器26和计数器27，其中，鉴别器26将从整形器22接收的相应探测脉冲与若干信号阈值进行比较，并且计数器25根据探测脉冲与信号阈值的比较来生成(特别是修改)光子计数值。特别地，将每个探测脉冲与信号阈值进行比较，以便针对每个探测脉冲确定相应的探测脉冲所属的能量仓，其中，对于每个能量仓和每个探测像素，存在一光子计数值，如果相应的探测脉冲属于相应的能量仓，则所述光子计数值增加。
在该实施例中，探测像素不包括上面参考图2所描述的加法器23，使得由相应计数器27生成的光子计数值未被针对电荷共享校正。所有探测像素的未经电荷共享校正的光子计数值被提供给电荷共享校正单元28，所述电荷共享校正单元28优选地是被配置为执行电荷共享校正的计算设备。特别地，电荷共享校正单元28适于提供用于对电荷共享效应进行建模的模型，其中，所述模型适用于考虑仅在同一团簇的探测像素之间的电荷共享并且通过使用所提供的模型来针对电荷共享校正未经电荷共享校正的光子计数值。该模型可以基于辐射源2的已知x射线源光、患者衰减以及当光子入射在探测设备6的探测表面上时探测设备6的已知行为。该模型特别包括关于电荷如何根据探测表面上的光子入射位置在同一个团簇的不同探测像素之间共享的知识。该模型还优选考虑探测设备6的光谱响应。由所述模型考虑的患者衰减可以是估计的患者衰减，其可以基于使用未经电荷共享校正的光子计数值或基于检查区5内的假定的衰减分布的患者图像的重建，其在检查具有相应的大小、重量、性别和年龄的患者时通常存在。通过使用该模型，电荷共享效应可以通过模拟来确定，其中，可以使用这些确定的电荷共享效应来校正未经电荷共享校正的光子计数值。例如，模拟可以揭示哪些光子计数值太大以及哪些光子计数值由于电荷共享而太小，其中，这可以通过相应地修改光子计数值来校正。例如，模拟可以揭示光子计数值的特定能量相关的部分需要从一个探测像素转移到同一团簇的另一探测像素和/或一些探测脉冲需要被分成两个探测脉冲，其中，这些部分中的一个需要随机地添加到同一团簇的相邻探测像素的探测脉冲。该模型可以被认为是光谱正演模型，只需要考虑相应团簇内的相邻探测像素，从而允许以相对低的计算量进行电荷共享校正。在该实施例中，所有探测像素的鉴别器26和计数器27以及电荷共享校正单元28可以被视为形成探测值确定单元32，特别是光子计数值确定单元32。电荷共享校正单元28可以是单独的单元，或者其可以被集成到另一个单元中，例如集成到计算机断层摄影系统40的图像生成单元10中。
电荷共享校正单元28还可以适于基于未经电荷共享校正的光子计数值并且以基于另一种方式的模型来确定电荷共享校正的探测值。特别地，电荷共享校正单元28可以适于：a)提供一模型，使得其提供同一团簇的探测像素的未经电荷共享校正的光子计数值和所述同一团簇的探测像素的经电荷共享校正分解探测值之间的关系，其中，经电荷共享校正的分解探测值对应于不同材料和/或不同物理效应，并且b)通过使用所提供的模型和所确定的未经电荷共享校正的光子来确定经电荷共享校正的分解探测值作为探测计数值。分解的探测值也可以被视为分量值。该模型可以是表示针对团簇的第i探测像素的、预期的未经电荷共享校正的光子计数值
作为示例，正向模型可以通过以下等公式来定义：
其中，φ(e)表示辐射源2的光谱，
成像系统40还包括如键盘、计算机鼠标、触摸板等的输入单元11和显示器12。输入单元11可以适于允许用户输入定义探测像素的期望分簇的分簇输入，其中，所述光子计数值确定单元可以适于在确定针对探测像素的经电荷共享校正的光子计数值时考虑由所述分簇输入定义的期望分簇。输入单元可以适于允许改变软件和/或硬件配置，以便修改分簇，特别是分簇的大小。这允许探测值确定系统与由抗电荷共享网格定义的探测像素的不同分簇一起使用。因此，如果使用具有另一分簇的另一反抗电荷共享网格，则可通过将新分簇输入到探测值确定系统中来使用相同的探测值确定单元，尤其是相同的电荷共享校正单元28。由于分簇输入是进入探测值确定系统的输入，其中，使用输入单元11，该输入单元11也可以被视为探测值确定系统的输入单元。
在辐射源2和患者的相对运动期间，探测设备6根据入射在探测设备6的探测表面上的辐射而生成投影值。如上所述，这些探测脉冲可以用于确定经电荷共享校正的光子计数值，其中，这些经电荷共享校正的光子计数值可以由图像生成单元10用于生成患者的计算机断层摄影图像。图像生成单元10可以适于使用已知的重建算法，如滤波反投影算法或radon反演算法，用于基于生成的光子计数值来重建计算机断层摄影图像。例如，图像生成单元10可以针对每个能量箱重建相应的计算机断层摄影图像或者针对不同能量箱的光子计数值可以被组合以重建对应的组合计算机断层摄影图像。图像生成单元10还可以适于应用分解算法并且将谱光子计数值分解成不同的材料或不同的物理效应(例如康普顿效应、光电效应和可选地还有k-边缘效应)，以便针对不同的材料和/或不同的物理效应来重建图像。最终可以在显示器12上示出一幅或多幅经重建的计算机断层摄影图像。
在辐射源2和患者的相对运动期间，根据入射在探测设备6的探测表面上的光子生成的探测脉冲也可以用于通过使用提供未经电荷共享校正的光子计数值和要确定的经电荷共享校正的元件值之间的关系的解析模型，来如上所述地确定电荷共享校正后的分量值。这些电荷共享校正的分量值对应于不同的材料和/或不同的物理效应，并且可以由图像生成单元10用于生成患者的计算机断层摄影图像。同样在该示例中，图像生成单元10可以适于使用已知的重建算法，如滤波反投影算法或radon反演算法，用于基于生成的分量值来重建计算机断层摄影图像。例如，图像生成单元10可以针对每个分量重建相应的计算机断层摄影图像或者针对不同分量的分量值可以被组合以重建对应的组合计算机断层摄影图像。
在以下中，将参考图5中所示的流程图示范性地描述用于生成患者的计算机断层摄影图像的的计算机断层摄影方法的实施例。
在步骤101中，辐射源2围绕旋转轴r旋转，并且患者沿旋转轴r移动，使得辐射源2沿着螺旋形轨迹相对于患者移动。在另一个实施例中，辐射源2和患者可以以另一种方式相对于彼此移动，例如以步进式拍摄采集方案和/或沿着另一轨迹(如圆形轨迹)移动。辐射源2发射穿过患者的光子，并且探测设备6探测穿过患者的光子，并且生成指示入射在探测表面上的光子的能量的探测脉冲。探测脉冲的该生成使用防散射网格15，以便抑制探测设备6的不同探测像素团簇之间的电荷共享。
在步骤102中，确定电荷共享校正的光子计数值，其中，每个经电荷共享校正的光子计数值指示由相应的探测像素探测到的具有特定能量的光子数量并且已经针对相邻探测像素之间的电荷共享进行了校正，其中，为了确定针对团簇的探测像素的经电荷共享校正的光子计数值，仅考虑同一团簇的探测像素。在步骤103中，由图像生成单元10使用经电荷共享校正的光子计数值来生成在步骤104中显示在显示器上的一个或多个计算机断层摄影图像。步骤101和102可以被认为是光子计数值确定方法的步骤。
可以通过使用专用集成电路(asic)来实现上述对同一团簇内的电荷共享的校正，尤其是上面参考图2所述的电荷共享校正。
探测像素的分簇以及电荷共享的分簇可以显著简化校正和评估电荷共享所需的电子器件。虽然没有抗电荷共享网格的通用电荷共享电路(尤其是没有抗散射网格)需要考虑完全的二维电荷共享，但是探测像素的分簇具有以下优点：例如在如图3所示的2x2分簇中，在如图6中所示的电荷共享探测电路中，每个探测像素只需要“监听”两个最近邻居或三个下一第二最近邻居(如果还应该考虑对角相邻像素的话)。
图6示例性和示意性地示出了包括四个探测像素17的团簇14，其中，为了确定由数字“1”指示的探测像素的电荷共享校正的光子计数值，只需要考虑电荷41是否与箭头42所示的同一团簇的两个或三个相邻探测像素的共享。优选地，该观察也被限制(即，硬连线)到相应团簇的探测像素，例如限制到同一团簇的四个探测像素，而不需要在这些边界之外传播模拟信号。应该注意的是，尽管这里提到了每个簇的示例性四个探测像素，但簇大小当然可以不同。
如果使用asic来确定经电荷共享校正的光子计数值，则asic优选地包括与其可以被设计为一起使用的抗电荷共享网各相同的团簇结构，即asic设计优选地根据给定的抗电荷共享电网几何结构定制，或者反之亦然。asic可以被认为是具有多个探测像素的大面积asic，其中，每个探测像素包含光子计数电子器件，即优选地如电荷敏感放大器(csa)那样的放大器，整形器，具有若干信号阈值的鉴别器和用于生成若干光子计数值的计数器，并且任选地还支持探测像素特定的电子器件。所述asic优选地还包括额外的电子器件，其对于形成簇的有限数量的探测像素是特定的，其中，该额外的电子器件适于例如在单个团簇内设置针对电荷相加的优先性，尤其是如上面参考图2所述的，其也可以被称为电荷求和，使得在asic内无需团簇之间的通信。因此，优选地，asic电子设备仅在每个团簇内交换信息。由于共享现在被限制在一个团簇的壁内，跨团簇的通信和路由开销被完全消除，即事件不需要被传播到团簇的边界之外。这大大减少了仲裁电路的数量和复杂性。例如，在一个实施例中，仅一个也可以被称为求和节点的加法器可以用于同一团簇的所有探测像素，其中，该单个加法器可以适用于添加同一团簇的若干探测像素的探测脉冲，并将得到的求和探测脉冲提供给这些探测像素中的一个的鉴别器，其中，如上参考图2所述，每个团簇的该单个加法器或求和节点可以由控制器控制。
电荷共享事件通常在例如皮秒内在时间上同时，即跨两个或更多探测像素的事件共享电荷，或者换句话说，跨两个或更多个探测像素生成电荷的光子将由前端电子器件(即，由探测设备)在基本相同的时间点记录。
图7示意性并且示例性地示出跨两个探测像素的可能电荷共享事件，其中，第一探测像素记录70kev，如第一曲线图50所示，并且第二探测像素记录30kev，如第二曲线图51所示，它们来自具有100kev能量的入射光子。在两个曲线图50、51中，由各个整形器提供的探测脉冲由53、55表示，并且附图标记54表示信号阈值。探测脉冲指示能量，使得在曲线图50、51的比例轴上示出以kev为单位的各个能量e。
由于探测脉冲动态和阈值时间超过阈值，具有最大电荷的探测像素将越过给定信号阈值54，其对于所有探测像素在时间上优选地相同，并且其鉴别器输出将是如第三曲线图52所示的最长的活动，其中，附图标记56指示第一探测像素的鉴别器电平l并且附图标记57的指示第二探测像素的鉴别器电平l。光子计数值确定系统，即探测设备6，可以适于使得：如果探测像素借助于鉴别器输出的前沿记录了事件，即如果鉴别器的信号阈值在向上方向上被穿过，则在如果允许的话，其立即请求优先性。如图7所示，具有最大电荷的探测像素也将首先触发信号阈值。优选在此时开始事件观察窗口，其中，该时间窗口优选对应于整形器输出的估计的到达峰值时间，例如10ns。同一团簇中任何其他探测像素记录下其最低阈值的前沿将立即被拒绝其优先性，因为另一个探测像素做得更早，并且其整形器输出将被连接到被赋予优先性的探测像素的加法器。同时，相应的“共享”探测像素的计数器优选地被禁用。在鉴别器之前进行求和，即，已经请求优先性的探测像素“看到”其幅度由在相同峰值时间窗口上触发的来自同一团簇的探测像素的相加信号增加。一旦所涉及的探测像素中的任一个记录到其鉴别器的向下转变，探测像素就优先从加法器断开。此时假定导致电荷共享的事件已经被完全处理。整形器可能仍然是拖尾，但不再需要求和，因为已达到最大值。该断开可以确保在高堆积条件下加和功能不会瘫痪。
所述到达峰值时间可以基于子探测脉冲提供单元的已知构造通过模拟来估计，其中，该模拟特别考虑转换材料的瞬态响应，转换材料布置在阴极和像素化阳极之间，并且可以是例如czt转换材料。到达峰值时间也可以被测量，以便确定子探测脉冲提供单元的实际性能。例如，转换材料可以在生产/筛选期间被表征。可以通过使用伽玛源并通过电荷敏感放大器观察子探测脉冲提供单元的瞬态响应来测量瞬态时间，以例如10％到90％的上升时间，这将对应于使用整形器时的到达峰值时间。这提供了可以有时间阈值的统计裕量，其中，时间阈值可以被设置为最坏的情况，不包括异常值。此外，整形器的到达峰值时间可以通过模拟或通过实验地注入电荷并观察瞬态响应而知道。这可以在整合到扫描仪之前在测试台上完成。这也可以与转换材料和放射源一起进行。此外，在校准步骤期间，可以调整最佳时间阈值，使得观察到最小的低能量尾部，即，可以用放射源或x射线源执行若干阈值扫描，以便找到最佳拟合到没有电荷共享的或具有预期的电荷共享程度的预期频谱。
阈值的向上转变通常将用于计数，即增加光子计数值。为了有足够的时间来确定事件是否应该由相应的计数器统计，延迟线可以存在于鉴别器和计数器之间。如果相应的事件是由电荷共享引起的，使得相应的整形器连接到另一个探测像素的加法器，则可以在延迟线已经逝去之前禁用计数器。延迟线可以定义为比最低信号阈值处的鉴别器输出的宽度更长。应该注意，延迟线不会影响性能，因为它只是延迟。
如果探测像素被赋予优先性，则优选地观察时间仅被限制到到达峰值时间，即如果另一个探测像素在该窗口外记录事件，则允许该探测像素独立地处理其探测脉冲。实际上，该其他探测像素可以开始自己的优先性处理。这意味着，例如，在2x2团簇中，两个探测像素可以共享一事件，并且另外两个探测像素可以共享另一事件，取决于在不同时间点记录的信号阈值穿过是否在其各自的到达峰值时间窗之外。与没有电荷共享的2x2实施相比，最大计数率因此得以保留。
为了连接和断开整形器到加法器或求和器，可以使用网格开关。具体地说，所描述的校正过程可以通过数字器件来实现，使用控制开关位置的触发器或者状态机来实现。
在图7中，示例性地示出了25kev的信号阈值54。实际上这意味着低于25kev的已记录的共享事件将不会包含在求和模式中。因此，在优选的实施例中，用于电荷共享校正的鉴别器内的最低阈值更低，特别是在2至5kev的范围内。
尽管在上述实施例中，“首先采用全部”方案已被用于电荷共享校正，但是在其他实施例中，可以使用其他电荷分配方案。例如，如果探测像素具有最大探测脉冲幅度的探测像素基本上同时探测到该电荷，则也可以使用这样的方案，在所述方案中，还接收来自同一团簇的相邻探测像素的电荷。
尽管在上述实施例中成像系统是计算机断层摄影系统，但是在其他实施例中成像系统可以是另一成像系统，特别是另一x射线成像系统，如c型臂x射线成像系统。
本领域技术人员通过研究附图、公开以及权利要求书，在实践请求保护的本发明时，可以理解和实现对所公开实施例的其他的变型。
在权利要求中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。
单个单元或装置可以完成权利要求中列举的几项的功能。尽管在互不相同的从属权利要求中记载了特定措施，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。
可以由任何其他数量的单元或设备执行由一个或多个单元或设备执行的诸如放大、整形、相加、鉴别、计数、应用用于校正电荷共享的模型等的程序，等等。根据成像方法对成像系统的这些流程和控制和/或根据光子计数值确定方法对光子计数值确定系统的控制可以实现为计算机程序的程序代码模块和/或专用硬件。
计算机程序可以存储/分布在适合的介质上，例如与其他硬件一起被提供或作为其他硬件的部分被提供的光学存储介质或固态介质，但是计算机程序也可以以其他形式分布，例如经由因特网或其他的有线或无线的电信系统分布。
权利要求书中的任何附图标记不应被解释为对范围的限制。
本发明涉及一种探测值确定系统，特别是用于光子计数ct扫描仪的探测值确定系统，其包括探测脉冲提供单元，所述探测脉冲提供单元用于提供针对探测像素的阵列的探测脉冲，所述探测像素的阵列被提供有抗电荷共享网格，所述抗电荷共享网格用于抑制所述探测像素的不同团簇之间的电荷共享，其中，所述探测脉冲指示入射在所述探测像素上的光子的能量。基于所提供的探测脉冲来确定经电荷共享校正的探测值，其中，为了确定针对团簇的探测像素的经电荷共享校正的探测值，仅考虑同一团簇的探测像素。这允许相对较高的dqe，其中，用于提供电荷共享校正的技术努力可以相对较低。