专利名称：校正x射线探测器的探测器数据的方法和x射线拍摄系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于校正X射线探测器的探測器数据的方法，该X射线探测器具有多个探测器元件和探測器元件组，其探測器信号经由信道传输。本发明还涉及ー种X射线拍摄系统，特别是在CT系统或C形臂系统中的X射线拍摄系统，该X射线拍摄系统具有探測器，该探测器具有按照组逐信道地读取的多个探测器元件，和读取装置，该读取装置具有计算机辅助装置以用于在将探测器数据进一歩处理为投影的或断层造影的图像之前校正读取的探測器数据。
背景技术：
在计算机断层造影(=CT)和通过电离辐射进行的其它成像方法中通常采用固体探測器。普遍公知的是，对于CT中的这种探測器中关于灵敏度和线性特性提出极高的要求，因为在重建的图像中很小的偏差就已经会导致极大的伪影。长久以来公知的是，探測器材料由入射的X射线改变并且由此该探測器材料的信号响应依据所吸收的X射线的历史而变化。此外长久以来公知的是，这种探測器材料示出了恢复效应，从而在较长的静止阶段之后特性再次接近原始状态。所谓的该辐射漂移的性能会导致CT图像中的伪影，但该伪影应当避免，因为其会影响医疗诊断。因此，在现有技术中仅采用其辐射漂移足够小和均匀的探測器材料。由此对所使用的探測器材料的选择和品质提出极高的要求，这再次导致相应探测器的高开销。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题是，找到ー种方法以及ー种X射线拍摄系统，其减少了麻烦的选择方法。发明人已经认识到，如果可以实现，对所使用的探測器材料尽可能特定于像素地关于其施加的射线淀积的历史和过去发生的衰减特性进行评估并且从中预测剂量响应特性中的变化，则可以极大地減少该麻烦的选择方法并且也可以尽可能消除由于迄今为止探测器材料所需的均匀特性而目前存在的关于所使用的探測器材料的限制。辐射漂移特性一般不仅取决于所吸收的X射线的总量，而且也取决于用来辐照探测器的強度。漂移的原因尤其可以是极化效应及其在的直接改变的材料(诸如CdTe或CdZnTe)中的衰减特性。因此建议对于每个探测器元件采集入射的X射线的历史并且借助数学模型分别对于下一次測量这样校正信号输出的特性，使得校正了基本上总是存在的信号漂移。这样的校正能够一方面通过整个探測器或者小至像素平面实施。由此通过该校正尽可能避免漂移引起的伪影。原则上漂移特性可以以复杂的方式取决于大量參数，在此尤其也应当考虑时间的影响，例如通过仿真探測材料的取决于时间的恢复特性来考虑。下面为此描述ー种可能的模型按照简单的模型可以假定漂移通过探测器材料的极化引起。这种极化通过X射线建立并且受到在持续的強烈的X射线的情况下达到的最大值的限制。在辐照结束之后极化又逐渐消除，例如指数地通过ー个或多个时间常数来消除。探測器信道的精确特性取决于材料并且必须根据实验确定。通常在扫描期间漂移D是取决于N个前面的辐照B (N)的函数f :D = fB (B (N))如果漂移是已知的，则可以就此校正探测器信号IkOT = IniessXf11(D)如果不是所有的測量信道都是相似的，则例如对于每个信道应当根据实验确定函数fB和fD。fB和fD可以取决于一系列辐射參数，例如取决于-辐照的持续时间(DB)；-辐照的強度(IB)；-射线的频谱组成(SB)； -辐照间歇的持续时间(DP)。按照本发明，探测器测量并存储入射的X射线，特别是辐照的持续时间DB和強度IB。根据探测器类型也可以由探測器本身測量频谱组成SB，或者通过其它信息，诸如设置的加速电压、X射线管的已知滤波。由此可以不断地确定辐照历史B (BD (N)、IB(N)、SB (N) ,DP(N),...)并且借助函数f(B(N))不断地确定漂移D。在最简单的情况下漂移D是ー维地描述材料的漂移状态的数。在较复杂的情况下漂移状态必须通过多个參数Dn来描述。这点取决于材料并且可以根据实验来确定。临床的测量过程看起来是这样的，即大多为I至40秒执行I至5次扫描并且然后插入数分钟的扫描间歇，以便在设备上准备新的患者。辐射漂移在大部分材料中以秒范围构造；消除延续几分钟至几小吋。因此辐照时间以及超过数小时的辐照间歇必须要计入漂移的计算。在最简单的情况下为了校正仅须考虑在扫描之前存在的漂移。如果这还不够，则也可以同样对于该扫描本身考虑在扫描期间自身感应出的漂移。有利地应当对于每个単独的測量信道进行校正，因为每个測量信道具有不同的辐照历史。同时根据当前扫描的辐照參数针对瞬时漂移状态更新每个信道的漂移状态。相应于该上面提到的认知，发明人建议了ー种用于校正X射线探测器的探測器数据的方法，其中按照本发明在当前測量中关于整个X射线探测器或者关于X射线探测器的局部区域，就由此引起的測量灵敏度衰减以及测量灵敏度衰减的恢复来说，考虑X射线探测器的射线负荷的历史，并且通过取决于射线负荷历史的校正因数来校正确定的測量信号。有利地，校正因数至少也可以取决于整个X射线探测器或者X射线探测器的局部区域的辐照的持续时间(DB)和/或辐照的強度(IB)和/或辐照的频谱组成(SB)和/或辐照间歇的持续时间(DP)。此外还可以确定在当前扫描期间出现的射线负荷并且计入各个当前校正因数的计算。最后建议，在计算校正因数时假定探測器材料的就对X射线信号的信号响应中的衰减来说的倒数指数(reziprok exponentiellen)特性。例如可以依据各个应用的剂量Dj来描述探测器信号的衰减A (Dj)，通过
A{D^cx-e +C2 ,其中C1至C3表示实验确定的常数并且も表示各个应用的剂量。此外，还可以假定探測器材料的就对X射线信号的信号响应随着时间的恢复来说
的指数特性。这样的特性例如可以通过恢复函数％) = 1_/マ来描述，其中t对应于时间并Ik1对应于时间常数。特别有利的是，探測器材料的就对X射线信号的信号响应随着时间的
恢复来说的指数特性通过至少两个具有不同时间，数的指数函数的和来表达。相应的恢复函数例如可以是￡(り=or I-eも+β \-e kl ,其中Ic1和k2是时间常数并且α和β表示其和为I的カロ^又因数I 除了上面描述的方法，发明人还建议了ー种X射线拍摄系统，特别是在CT系统或C形臂系统中的X射线拍摄系统，该X射线拍摄系统具有探測器和读取装置，该探测器具有按照组逐信道地读取的多个探测器元件，该读取装置具有计算机辅助装置以用于在将探测器数据进一歩处理为投影的或断层造影的图像之前校正读取的探測器数据，其中计算机辅助装置具有在其中存储了程序代码的存储器，该程序代码在运行时执行按照本发明的方法。
下面借助附图对本发明作进ー步说明，其中仅描述为了理解本发明必要的特征。使用如下的附图标记1 :在辐照的情况下的漂移曲线；2 :在辐照间歇的情况下的漂移曲线；3 :在将辐照和辐照间歇组合的情况下的漂移曲线；C1 CT系统/C形臂系统；C2 第一 X射线管；C3 :第一探測器；C4 :第二X射线管；C5 :第二探測器；C6 :机架壳体/驱动系统；C7 C形臂；C8 :患者卧榻；C9 :系统轴；C10 :调节和控制单元；Prg1-Prgn :计算机程序；S1-S5 重复的方法步骤iS/X :相对信号特性；t :时间。附图中图I示出了在辐照的情况下的漂移曲线；图2示出了在辐照间歇的情况下的漂移曲线；图3示出了在将辐照和辐照间歇组合的情况下的漂移曲线；图4示出了按照本发明的方法的示意图；图5示出了用于执行按照本发明的方法的CT系统；图6示出了用于执行按照本发明的方法的C形臂系统。
具体实施例方式图I示出了具有先前剂量负荷的探測器材料的示意性示出的信号特性。在横坐标上描绘时间t，但该时间在此由于按照相同的间隔以相同的剂量辐照探测器而也与应用的齐IJ量成比例。在纵坐标上描绘探测器的(对应于漂移的)相对信号特性S/4的曲线1，其中S表示对特定的剂量率的当前信号响应，并且Stl表示对该剂量率的初始信号响应。图2示出了同一个探测器的该相对信号特性S/\的关于恢复时间t曲线2。此时先后进行辐照和辐照间歇，从而得出探測器的漂移特性，如图3中通过曲线3示出的那样。相应地，可以在每次测量时基于探测器的关于其负荷和恢复阶段的历史的知识分别采用当前要应用的校正因数以用于校正測量信号。图4中示出了对于校正流程的简单的示例。在此关于探測器的測量信道在两个起始步骤SI和S2中基于探测器材料的已知的历史一方面在步骤SI确定探測器材料的漂移状态D (N = η)，其中N表示具有预定剂量的辐照的数量并且η表示进行辐照的当前量。同时基于在第η次測量之后的当前已发生的辐照间歇DP (N = η)确定恢复。由此利用经验确定的近似函数在步骤S3计算出用于下一次測量或探测器辐照N = η+1的特定于测量信道的校正值。由此在步骤S4在存储了的特定于测量信道的辐照參数(诸如持续时间、射线强度、总剂量、频谱分布)的条件下进行具有编号N = η+1的当前測量以用于在下一次測量中考虑。然后特定于信道地基于前面确定的校正因数校正測量值，并且在步骤S5将该校正后的值传输到图像重建。之后重复该方法，从步骤SI和S2开始，但是其中起始值已经通过当前进行的第η+1次测量以及必要时出现的第η+1次辐照间歇相应改变了。 图5示例性示出了 CT系统Cl，在该CT系统中可以执行按照本发明的关于探測器校正的方法。CT系统Cl由机架壳体C6组成，其中由第一 X射线管C2和相对布置的第一探测器C3组成的第一管/探測器系统位于机架上。可选地可以设置由第二 X射线管C4和相对布置的第二探測器C5组成的另ー个管/探測器系统。两个管/探測器系统都可以在扫描期间围绕測量场旋转，该测量场在此通过机架壳体C6中的开ロ来描述，而位于可移动的患者卧榻CS上的患者P沿着系统轴C9移动穿过測量场。患者P的运动在此可以既连续又顺序地进行。此外，在对特定的区域进行检查时也可以仅将患者的该特定区域置于测量场，然后其在扫描期间保持静止。对CT系统Cl的控制通过调节和控制单元ClO进行，该调节和控制单元具有带有计算机程序Prg1至Prgn的存储器，在该存储器中存储了用于控制CT系统以及用于分析所接收的包括相应于重建的图像数据在内的探測器数据的必要的方法。按照本发明的用于校正所接收的探測器数据的方法同样在计算机程序中进行编码并且在控制和调节单元C10，也就是计算単元的程序存储器中实现，从而在系统运行时执行该方法。图6同样示出了构造为C形臂系统Cl的CT系统，其具有C形臂C7，在该C形臂的端部存在X射线管C2与相对布置的探測器C3。该C形臂C7可以借助驱动系统C6旋转地围绕位于患者卧榻CS上的患者P运动。由于C形臂系统Cl的构造方式，在检查期间更容易接近患者P。对C形臂系统Cl的调节和控制通过调节和控制单元ClO实施，其具有计算机程序Prg1至Prgn，其中在此也可以在该调节和控制单元的存储器中设置程序代码，其在运行时执行按照本发明的方法并且相应地校正探測器数据。总之通过本发明建议，在借助X射线探测器进行当前射线测量的情况下，关于整个X射线探测器或者关于X射线探测器的局部区域，就由此引起的測量灵敏度衰减以及测量灵敏度衰减的恢复来说，考虑X射线探测器的射线负荷的历史，并且通过取决于射线负荷历史的因数来校正确定的測量信号。可以理解的是，上述提到的本发明的特征不仅按照分别给出的组合，而且按照其它组合或在単独设置时也是适用的，而不脱离本发明的范围。
权利要求
1.一种用于校正X射线探测器(C3，C5)的探測器数据的方法，其特征在于，在当前测量中关于整个X射线探测器或者关于X射线探测器的局部区域，就由此引起的測量灵敏度衰减以及测量灵敏度衰减的恢复来说，考虑X射线探测器(C3，C5)的射线负荷的历史，并且通过取决于射线负荷历史的校正因数来校正确定的測量信号。
2.根据上述权利要求I所述的方法，其特征在于，所述校正因数至少也取决于整个X射线探测器(C3，C5)或者X射线探测器的局部区域的辐照的持续时间。
3.根据上述权利要求I至2中任一项所述的方法，其特征在于，所述校正因数至少也取决于整个X射线探测器(C3，C5)或者X射线探测器的局部区域的辐照的強度。
4.根据上述权利要求I至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述校正因数至少也取决于整个X射线探测器(C3，C5)或者X射线探测器的局部区域的辐照的频谱组成。
5.根据上述权利要求I至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述校正因数至少也取决于整个X射线探测器(C3，C5)或者X射线探测器的局部区域的辐照间歇的持续时间。
6.根据上述权利要求I至5中任一项所述的方法，其特征在干，还确定在当前扫描期间出现的射线负荷并且计入各个当前校正因数的计算。
7.根据上述权利要求I至6中任一项所述的方法，其特征在于，在计算校正因数时假定探測器材料的就对X射线信号的信号响应中的衰减来说的倒数指数特性。
8.根据上述权利要求I至7中任一项所述的方法，其特征在于，假定探測器材料的就对X射线信号的信号响应随着时间的恢复来说的指数特性。
9.根据上述权利要求8所述的方法，其特征在于，所述探测器材料的就对X射线信号的信号响应随着时间的恢复来说的指数特性通过至少两个具有不同时间常数的指数函数的和来表达。
10.根据上述权利要求I至9中任一项所述的方法，其特征在于，对历史的采集和校正逐信道地进行。
11.根据上述权利要求I至9中任一项所述的方法，其特征在于，对历史的采集和校正逐像素地进行。
12.—种X射线拍摄系统，特别是在CT系统或C形臂系统(Cl)中的X射线拍摄系统，所述X射线拍摄系统具有探測器(C3，C5)和读取装置，该探测器具有按照组逐信道地读取的多个探测器元件，该读取装置具有计算机辅助装置(ClO)以用于在将探测器数据进一歩处理为投影的或断层造影的图像之前校正读取的探測器数据，其特征在于，所述计算机辅助装置(ClO)具有在其中存储了程序代码(Prg1-Prgn)的存储器，该程序代码在运行时执行根据上述权利要求中任一项所述的方法。
全文摘要
本发明涉及用于校正X射线探测器(C3，C5)的探测器数据的方法，其中在当前测量中关于整个X射线探测器或者关于X射线探测器的局部区域，就由此引起的测量灵敏度衰减以及测量灵敏度衰减的恢复来说，考虑X射线探测器的射线负荷的历史，并通过取决于射线负荷历史的校正因数校正确定的测量信号。本发明还涉及特别在CT系统或C形臂系统(C1)中的X射线拍摄系统，具有探测器和读取装置，该探测器具有按照组逐信道地读取的多个探测器元件，该读取装置具有计算机辅助装置(C10)以在将探测器数据进一步处理为投影的或断层造影的图像之前校正读取的探测器数据，其中计算机辅助装置具有在其中存储了程序代码的存储器，该程序代码在运行时执行所述方法。
文档编号A61B6/02GK102688052SQ20121008217
公开日2012年9月26日 申请日期2012年3月26日 优先权日2011年3月25日
发明者C.施罗特, D.尼德尔洛赫纳, E.克拉夫特, J.基普斯, S.卡普勒, T.冯德哈尔, T.雷切尔 申请人:西门子公司