混合光子计数数据采集系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本申请涉及辐射成像系统的领域。本申请特别地应用于辐射成像系统的数据采集系统，该数据采集系统使用光子计数探测器阵列来测量撞击在该光子计数探测器阵列上的辐射光子的数量和/或能量。
【背景技术】
[0002]如今，辐射成像系统例如可用于提供被检测对象的信息、图像、内部特定部分，辐射成像系统诸如为计算机断层扫描(Computed Tomography，CT)系统、单光子发射计算机断层扫描(Single-Photon Emiss1n Computed Tomography，SPECT)系统、投影系统、和/或线扫描系统。通常地，对象被暴露在包含光子的辐射(例如X射线、γ射线等)中，并且基于由对象的内部特定部分所吸收和/或衰减的福射，或相反地基于能够穿过对象的福射光子数量来形成一个或多个图像。通常地，对象的高密度特定部分比较低密度的特定部分吸收和/或衰减更多的辐射，并且因此当被较低密度的特定部分(例如肌肉或衣服)包围时，具有较高密度的特定部分(例如骨骼或金属)将清楚可见。
[0003]辐射成像系统典型地包括具有一个或多个探测器单元的探测器阵列。各个探测器单元被配置成将撞击在探测器单元上的辐射光子间接地或直接地转换成用于生成电信号的电荷。探测器单元典型地为“能量积分”或“光子计数”类型的探测器单元(例如，成像系统工作在能量积分模式或光子计数模式)。
[0004]能量积分探测器单元被配置成将辐射能量转换成电荷。对在一段时间(例如，有时被称为测量区间)中所生成的电荷进行积分，以生成与探测器单元上的入射辐射光子通量率(incoming radiat1n photon flux rate)成比例的信号。尽管能量积分探测器单元被广泛地使用，但是该类型的探测器单元也存在许多缺点。例如，能量积分探测器单元通常无法提供关于所探测到的辐射光子的数量或能量的反馈。另一个缺点是，存在由噪音所限定的探测下限，以致具有很少乃至为零的入射辐射的探测器单元可以因(例如，由辐射探测元件和/或探测器单元的电子装置所生成的)热读取噪声和/或模拟读取噪声而产生某种信号。可以理解的是，由于这个下限，施加到被检测对象的辐射剂量通常大于在探测器单元为光子计数类型的情况下可施加到该对象的辐射剂量。
[0005]光子计数类型的探测器单元被配置成针对各个探测到的辐射光子(例如，其中，辐射光子的探测也可以被称为探测事件)输出信号(例如，脉冲)。在某些实施例中，信号(例如，脉冲的幅值)指示出所探测到的辐射光子的辐射能量。控制器例如被配置成基于该脉冲确定各个探测到的辐射光子的位置和能量、将在测量区间内所发生的探测事件进行累积、将信息数字化、和/或处理数字信息以形成图像。可以理解的是，光子计数类型的探测器单元相较于能量积分探测器单元具有很多优势。例如，对辐射光子的计数基本上没有噪声(例如，除了固有的光子散粒噪声)。因此，对被检测对象可以施加更低剂量的辐射。此外，光子计数单元通常具有能量鉴别或波长鉴别的能力。
[0006]虽然光子计数类型的探测器单元相较于能量积分探测器具有许多优势，但是由于在高辐射通量率处的饱和问题(例如，脉冲堆积)等，光子计数类型的探测器单元还没有广泛地应用于某些成像模态。例如，CT系统通常发射的光子数多达19个每平方毫米每秒，并且能够以更高的通量率发射辐射光子。在该高通量率处，光子计数类型的探测器单元可能无法在对第一辐射光子进行探测与对第二辐射光子进行检测的中间无法返回正常状态，这可能导致将两个探测事件计为单个(例如，更高能量)事件。
【发明内容】
[0007]本申请的方面解决了上述问题和其他问题。根据一个方面，提供了一种光子计数探测器阵列的电子装置。该电子装置包括积分电路，该积分电路被配置成对光子计数探测器阵列的探测器单元所生成的电荷进行积分，以生成电压信号。该电子装置还包括电荷注入电路，该电荷注入电路被配置成响应于所述电压信号超过指定阈值将注入电荷注入积分电路。注入电荷被配置成重置积分电路。
[0008]根据另一个方面，提出了一种用于对光子计数探测器阵列的积分电路进行重置的方法。该方法包括测量积分电路所生成的电压信号。该电压信号指示出从积分电路的上一次重置起，探测器单元上的探测事件的数量。该方法还包括当所述电压信号超过指定阈值时，将注入电荷注入积分电路。注入电荷被配置成用于重置积分电路。
[0009]根据又一个方面，提供了一种辐射成像系统。该系统包括电离辐射源和光子计数探测器阵列。光子计数探测器阵列包括一个或多个探测器单元，该一个或多个探测器单元被配置成探测来自于电离辐射源的辐射。光子计数探测器阵列的第一探测器单元包括辐射转换元件、电子装置。该辐射转换元件被配置成将第一探测器单元探测到的辐射转换成电荷，该电子装置被配置成根据该电荷来确定第一探测器单元上的探测事件的数量，该电子装置包括积分电路和电荷注入电路，该积分电路被配置成对电荷进行积分以生成电压信号;该电荷注入电路被配置成响应于电压信号超过指定阈值将注入电荷注入积分电路。
[0010]在阅读并理解附加描述的基础上，本领域的技术人员将理解本申请的更多其他方面。
【附图说明】
[0011]通过示例以及附图中非限制性的图形来对本申请进行了说明，附图中相似的参考标记指示了类似的元件，并且其中:
[0012]图1示出了辐射成像系统的示例性环境；
[0013]图2示出了探测器单元的示例性电子装置的示意图；
[0014]图3a示出了由探测器单元的辐射探测元件所产生的示例性电流信号；
[0015]图3b示出了由探测器单元的电子装置的电荷注入电路所产生的示例性电流信号；
[0016]图3c示出了为探测器单元的电子装置的积分电路所提供的示例性电流信号；
[0017]图4a示出了由探测器单元的电子装置的积分电路所输出的示例性电压信号；
[0018]图4b示出了由探测器单元的电子装置的求和电路所输出的示例性电流和/或电压信号；
[0019]图4c示出了由探测器单元的电子装置的电荷注入电路所输出的示例性电流和/或电压信号；
[0020]图5示出了辐射成像系统的示例性参数的表格；
[0021]图6是示出了用于对光子计数探测器阵列的积分电路进行重置的示例性方法的流程图；
[0022]图7是示出了用于确定在测量区间内所累计的光子数量的示例性方法的流程图。
[0023]图8示出了包含有处理器可执行指令的示例性计算机可读介质，该处理器可执行指令被配置成体现本文所提出的一个或多个规则。
【具体实施方式】
[0024]现在，参照附图对要求保护的主题进行描述，其中，在全文中相似地参考标记通常用于指示相似的元件。在下述描述中，为了说明，提出了许多具体细节以便提供对要求保护主题的全面理解。然而，显而易见的是实施要求保护的主题可以不需要这些具体细节。在其他的情况中，为了便于描述要求保护的主题，将结构和设备以框图的形式示出。
[0025]光子计数探测器阵列的探测器单元通常包括辐射探测元件和电子装置(例如，也被称为数据采集系统(Data Acquisit1n System,DAS)))。福射探测元件被配置成探测福射光子并且将福射光子的福射能量转换成电荷(electrical charge)(例如，有时electrical charge仅被称为电荷(charge))。电子装置被配置成使用电荷来生成指示福射光子(例如，指示出辐射光子的能量)的电压信号，并且将探测器单元在各个测量区间内所探测到的福射光子的数量和/或能量制成表格(例如，其中，一个测量区间可以对应于一次观察)。可以理解的是，虽然本申请将电子装置描述为探测器单元的部分，但是电子装置可以是物理上独立的部件，该部件通过通信介质(例如，电线、金属导线等)耦接至辐射探测元件。
[0026]电子装置除其他外通常包括如积分电路(例如，也被称为电荷放大器或电荷-电压转换器)，该积分电路被配置成通过将探测器单元响应于探测事件所生成的电荷施加到积分电路的电容器来将该电荷转换成电压信号。电荷在电容器两端之间产生电势，这将使积分电路生成与电容器两端之间的电势基本成比例的电压信号(例如，反过来，该电压信号基本上与响应于探测事件而生成的电荷成比例)。
[0027]随着时间地推移，由于电荷在电容器上的累积，因此电容器两端之间的电势可能超过期望的阈值(例如，导致积分电路将输出不精确的电压信号)。因此，可能希望间歇性地和/或周期性地重置积分电路(例如，或积分电路的电容器)以减小(例如，基本上为零)电容器两端之间的电势。
[0028]因此，本文提出了用于通过电荷源来重置积分电路的系统和/或方法。电荷源被配置成当积分电路输出的电压信号超过特定的阈值时，向积分电路中注入指定量的电荷(例如，有时也被称为注入电荷)。该注入电荷与电容器所储存的电荷(例如，有时被称为储存电荷)典型地具有相反的极性，以抵消该储存电荷。在某些实施例中，注入电荷与储存电荷基本上成反比(例如，导致储存电荷将基本上减小至零，并且积分电路将被基本上重置为零或某个预定值)。以这种方式，通过向积分电路注入电荷以减小储存电荷的数量，电容器两端之间的电势可以被减小，这导致电压信号(例如，或电压信号的幅值)将被减小。此外，在一个测量区间(诸如一次观察)中，电荷源向积分电路注入电荷的次数可以被记录，以确定在该测量区间中所累计光子的平均数量。
[0029]图1示出了包括本文所提出的一个或多个电子装置(例如，DASs)的辐射成像系统100。在示出的实施例中，辐射成像系统100是计算机断层扫描(CT)系统，尽管本文所描述的系统和/或技术可以应用于其他辐射成像系统，例如，诸如线扫描系统、乳房造影系统、和/或衍射系统。此外，可以理解的是，对示例性辐