专利名称：基于辐射剂量的成像探测器瓦片参数补偿的制作方法
技术领域：
下文大体涉及基于沉积剂量对探测器瓦片(tile)的各种操作参数进行补偿，并且下文在计算断层摄影(CT)中有具体应用。然而，它也适用于其他医疗成像应用以及非医疗成像应用。
背景技术：
计算断层摄影(CT)扫描器包括安装在可旋转机架上的X射线管，可旋转机架绕纵向或者z轴围绕检查区域旋转。X射线管发射穿过检查区域以及在其中的受试者或者对象的致电离辐射。探测器阵列相对X射线管在检查区域对面对着一角度弧。探测器阵列探测穿过检查区域的辐射且产生指示所述辐射的信号。重建器重建体积图像数据以指示该信号。该体积图像数据能够被进一步处理以产生该受试者或者对象的一个或多个图像。
取决于扫描器，探测器阵列可以包括积分和/或光子计数辐射敏感像素。在一个示例中，探测器阵列包括多个探测器模块，每个模块包括多个探测器瓦片。探测器瓦片已包括光耦合至二维光传感器阵列的闪烁体，光传感器电耦合至电子装置。所述瓦片的各个组件的响应对辐射曝光敏感，且可以随着辐射曝光而变化。这样，当扫描器用于扫描对象和/或受试者且瓦片被辐射照射时，各个组件的诸如增益、热系数等的操作参数能够随着时间而改变并且因此瓦片能够随着时间而改变。遗憾的是，操作参数的变化响应可以导致伪影被引入图像数据。
发明内容
本申请的各方面解决了上面所提到的问题和其他问题。根据一方面，成像系统的探测器瓦片包括光传感器阵列以及电耦合至所述光传感器阵列的电子装置，其中，所述电子装置包括剂量确定器，所述剂量确定器确定所述探测器瓦片的沉积剂量以及产生指示所述沉积剂量的信号。在另一个实施例中，一种方法包括感测照射成像系统的传感器瓦片的辐射，产生指示所感测到的辐射的信号，以及至少部分基于所述信号校正所述传感器瓦片的电子装置的参数。在另一个实施例中，一种方法包括校正探测器瓦片的电子装置的参数，所述校正至少部分基于所述探测器瓦片所感测到的寿命内福射剂量(lifetime radiation dose)。
本发明可以采用各种组件和组件布置，以及各种步骤和步骤排列的形式。附图仅是用于图示优选实施例的目的，而并不被解读为限制本发明。图I图示了具有探测器阵列的示例成像系统，所述探测器阵列包括多个探测器模块。图2M和2B图示了探测器模块的示例探测器瓦片。
图3图示了示例二维光传感器阵列以及所述传感器瓦片的防散射栅格。图4图示了具有电子装置的二维光传感器阵列，所述电子装置电耦合至二维光传感器阵列。图5图示了随着辐射曝光而变化的电子装置的参数的描记图。
图6图示了瓦片的示例电子装置。图7图示了随着辐射曝光而变化的电子装置的辐射传感器的示例行为。图8、9、10和11图示了与电子装置有关的辐射传感器的示例放置。图12图示了一种方法。
具体实施例方式图I图示了诸如计算断层摄影(CT)扫描器的成像系统100。成像系统100包括通常的静止机架102和旋转机架104。旋转机架104由静止机架102可旋转地支撑且绕纵向或者z轴围绕检查区域106而旋转。诸如X射线管的辐射源108由旋转机架104支撑且随着旋转机架104而旋转，并且发射穿过检查区域106的辐射。辐射敏感探测器阵列112跨过检查区域106在(一个或多个)辐射源108对面对着一角度弧且探测穿过检查区域106的辐射。在图示的实施例中，辐射敏感探测器阵列112包括沿着横向于z轴的方向关于彼此而布置的多个探测器模块114。如图所示，探测器模块114包括沿着z轴关于彼此而布置的多个探测器镶嵌体或瓦片116。在2001年7月18日提交的，名称为 “Solid State X-Radiation Detector Modules and Mosaics thereof,and an Imaging Method and Mpparatus Employing the Same，，的美国专利 6, 510, 195B1中更详细描述了这种探测器阵列的非限制性示例，在此通过引用将其并入本文。如图2M所示，图示的探测器阵列112的瓦片116包括闪烁体阵列202，该闪烁体阵列202具有面向穿过检查区域106的辐射的第一侧和物理及光学地耦合至二维光传感器阵列204的第二侧。如图3所示，二维光传感器阵列204包括探测器像素302的NXM排列以及对应的二维防散射栅格304，该栅格包括围绕着各个探测器像素302的薄片(lamella)。在图3中探测器像素302的数目是用于解释性的目的而非限制。回到图2M，图示的二维光传感器阵列204通过基底206电耦合至电子装置208。诸如连接销等的电路径212载运电力供应及数字1/0信号。在Luhta 等人的 “M New 2D_Tiled Detector for Multislice CT”，MedicalImaging 2006:Physics of Medical Imaging, Vol. 6142,pp. 275-286 (2006)中更详细地描述了这种瓦片116的非限制性示例。图2B图示了瓦片116的备选实施例，其中省略了基底206且电子装置208耦合至光传感器阵列204，从而排除了辐射屏蔽。如上文所提到的，瓦片116的各种组件的响应对辐射曝光敏感，且随着辐射曝光而变化。因此，相对于具有辐射屏蔽的实施例，在本实施例中瓦片的响应更可能受辐射曝光影响。在2006年3月30日申请的，专利申请序列号为12/293，842，公开号为US2009/0121146M1且名称为“RadiationDetector Mrray”的专利申请中描述了这种瓦片116的非限制的示例,在此通过引用将其并入本文。在又一个实施例中，瓦片116包括方向转换材料(例如，CdTe)，且电子装置208耦合至该方向转换材料。如图4所示，图示的电子装置208包括针对探测器瓦片116确定寿命内沉积剂量并产生指示该沉积剂量的确定器402。如下面更为详细地描述的，剂量确定器402包括ー个或多个组件，所述ー个或多个组件感测照射探測器瓦片116的ー个或多个部分的辐射且基于所感测到的辐射确定所述信号。所述信号能够用来补偿或校正瓦片的操作參数(例如，增益，热系数等)，其中瓦片的操作參数在成像系统100中瓦片116的寿命期间可能随着沉积剂量而变化。虽然没有示出，电子装置208包括各种其它组件。图5描述了曲线502，曲线502大体上显示了这种參数的行为随着辐射曝光而变化的关系。在该示例中，參数随着増加的辐射曝光而线性减小。通过更为具体的示例，在ー个具体的辐射曝光量后探測器像素302的增益从I. 0減少0. I至0. 9。在另ー个示例中，在一个具体的辐射曝光量后闪烁体202和/或光传感器阵列204的热系数可以从0. 2%/C減少
0.1%/C至0. 1%/C。当然，在本文中也预期具有其他形状曲线(例如，非线性，递增等)的其它參数。针对具体瓦片116能够通过瓦片寿命测试、制造商规格和/或其它来确定具体曲线。回到图1，所得到的信号也可以用于将能够观察到的图像质量下降(例如，伪影)与 瓦片116的沉积剂量相关联，和/或基于沉积剂量预报或预测瓦片116何时可能需要更换。例如长榻的患者支架118在检查区域106中支撑诸如病人的对象或者受试者。患者支架118配置成在扫描对象或者受试者之前、期间和/或之后将对象或者受试者移进和/或移出检查区域106。重建器120重建来自探测器阵列120的信号并产生指示所述信号的体积图像数据。体积图像数据能够被进ー步处理以产生能够通过显示器、胶片或者其他输出而呈现的一幅或多幅图像。通用计算系统充当操作者控制台122。控制台122包括一个或多个处理器，所述处理器执行存储或者编码在计算机可读存储介质中的一条或多条计算机可读指令(软件)，所述计算机可读存储介质相对于系统100是本地的或者远程的。控制台122上驻留的软件允许操作者控制系统100的初始化扫描等操作。控制台122也包括诸如显示器的输出装置以及诸如键盘、鼠标、触摸屏等的输入装置。转向图6，图示了瓦片116的示例电子装置208。在该示例中，电子装置208包括了上面讨论的剂量确定器402。图示的剂量确定器402包括至少ー个辐射传感器602，所述辐射传感器感测穿过检查区域106且照射瓦片116的辐射，并产生指示所感测到的辐射的输出。所图示的至少ー个辐射传感器602可以包括金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)或者具有由于辐射曝光而以已知或能够测量的方式改变的电特性的其他电装置。图7示出了 MOSFET的阈值电压如何基于辐射曝光而改变的示例。如图所示，第一曲线702表不在曝光于福射前的或具有第一福射曝光的随着门-源电压(Ves)而变化的漏电流(ID)，所述门-源电压具有第一阈值电压(VT)。第二曲线702’表示在具体辐射曝光量之后或具有第二辐射曝光的随着门-源电压(Ves)而变化的漏电流(ID)，所述门-源电压具有第二阈值电压(V’T)。如图所示，第二曲线702’从第一曲线702处移位，这从第一阈值电压(Vt)处移位了第二阈值电压(V’ T)。该移位是能够测量的且与辐射曝光成比例，并且因此在任何给定时刻的移位能够用来确定指示在该时刻的沉积剂量的信息。回到图6,映射器604将该移位映射至表示福射剂量的值,诸如指示沉积剂量的值，其中表示辐射剂量的值的是単位是诸如格雷、拉德、居里或其他単位的表示所吸收辐射剂量的単位。參数校正器606基于在寄存器612中的ー个或多个校正曲线610和映射器604所产生的值对由參数确定器608确定的參数(例如，増益、热系数等)进行校正。參数确定器608能够确定诸如增益、热系数等的參数，如在2009年3月26日提交的、专利申请序列号为61/163，493、名称为“Data Mcquisition”的专利申请，以及2009年8月26日提交的、专利申请序列号为61/237，056、名称为“Imaging Detector Thermal Controls”的专利申请中所描述的，在此通过引用将两者均并入本文。适当曲线的示例包括示出増益如何随着辐射曝光而变化的曲线，示出热系数如何随着辐射曝光而变化的曲线，等。如上文所提及的，这样的曲线能够基于测试、制造规格和/或其他。參数确定器608能够基于所述值从曲线识别用于增益、热系数等的校正因子且通过该校正因子对来自參数确定器608的对应參数进行校正。此外或备选地，寄存器612可以存储能够用于基于所述值确定校正因子的校正因子查找表(LUT)、数学函数，等，和/或能够被用于确定校正因子的其他信息。在另ー个实施例中，省略了映射器604，且所测得的移位被用于从所述曲线、表格、数学函数等确定校正因子。指示沉积剂量的值和/或移位可以存储在寄存器612和/或其他寄存器中，且如果需要的话，可以被读出。读出值能够用于将可观察到的图像质量下降与瓦片116的沉积 剂量相关联。例如，创建包括诸如伪影类型、伪影程度、批号(lot number)、制造商等信息的日志，带着所读出的沉积剂量值。在日志上执行统计或其他的分析以创建根据辐射曝光的信息，该信息例如示出瓦片更换的分布和/或伪影类型。这样的信息可以利于识别许多被怀疑的瓦片，预报或预测安装在系统中的瓦片何时可能需要更换等。这样的信息可以提供给诸如购买者、制造者、服务者等不同的人员。在图示的实施例中，辐射传感器602、剂量确定器402、映射器604、參数确定器608、參数校正器606以及寄存器612均位于探测器瓦片116的电子装置208内。在其它实施例中，后面所提及组件的一个或多个能够位于电子装置208的外面。作为非限制性的示例，在另ー个实施例中，映射器604、參数确定器608、參数校正器606以及寄存器612位于探測器瓦片116的外面，例如，与重建器120、控制台122和/或其它计算装置一起。图8图示了在剂量确定器402中单个辐射传感器602的放置的非限制性示例。如上面所讨论的，光传感器阵列204包括探測器像素302的ニ维阵列和具有包围各个探測器像素302的薄片的ニ维防散射栅格304。如图8所示，在防散射栅格304的薄片和对应的邻近的(ー个或多个)探測器像素302之间具有间隙(或空隙)802。在剂量确定器402上方照射瓦片116的辐射的一些可以穿过间隙802且撞击剂量确定器402。在图8中，单个辐射传感器602位于对于四(4)个探测器像素302的间隙802的间隙汇合处。应当明白，在图8中不同元件之间的关系，诸如间隙802的相对宽度，是用于解释的目的且可以反映或者可以不反映实际的关系。图9、10和11图示了针对ー个或多个辐射传感器的其他不同的非限制性的位置。在图9中，四(4)个辐射传感器放置在剂量确定器402的四(4)个角落，没有一个在间隙802下面。剂量确定器402所产生的信号可以是来自四(4)个辐射传感器602信号的平均或者其它组合。在另ー个实施例中，可以提供一个或多个辐射传感器602作为冗余，备份传感器，等。图10示出了具有三(3)个辐射传感器602的实施例，包括在间隙802下面的一(I)个辐射传感器602以及位于其他地方的两(2)个辐射传感器602。在图11中，辐射传感器602位于电子装置208上、剂量确定器402タト，且导电路径1102路由该信号至剂量确定器402。其他的位置和/或分组也是可以预期的，包括图示示例的组合和/或子组合。图12图示了一种示例方法。 在1202，剂量确定器402的至少ー个辐射传感器602感测在成像系统100的所述探測器瓦片寿命期间照射探測器瓦片116的辐射。如上所述的，传感器602中的至少ー个可以位于间隙802的下面并且/或者传感器602中的至少ー个可以位于其他地方。在1204，剂量确定器402产生指示所感测到的辐射的信号。在1206，所述信号被用于识别针对电子装置的參数的校正因子。所述參数可以涉及电子装置208的増益、热系数、温度等。在1208，基于校正因子对所述參数进行校正。可选地，在1210，所述信号能够用于将可观察到的图像质量下降与针对瓦片116的沉积剂量相关联和/或基于沉积剂量预报或预测瓦片116何时可能需要更换。已经參考不同实施例描述了本发明。在阅读本文详细描述的基础上可以发生修改和变更。可以预计，本发明可以被解读为包括这样所有的修改和变更，只要其在权利要求书或其等同的范围内。
权利要求
1.一种成像系统(100)的探测器瓦片(116)，包括 光传感器阵列(204);以及 电耦合至所述光传感器阵列(204)的电子装置(208)，所述电子装置包括 剂量确定器(402)，所述剂量确定器确定所述探测器瓦片(116) 的沉积剂量并且产生指示所述沉积剂量的信号。
2.根据权利要求I所述的探测器瓦片(116)，还包括 参数校正器(606)，所述参数校正器基于所述信号校正所述电子装置(208)的操作参数。
3.根据权利要求2所述的探测器瓦片(116)，其中，所述操作参数包括所述电子装置(208)的增益或热系数中的至少一个。
4.根据权利要求2或3中任一项所述的探测器瓦片(116)，还包括 具有校正数据的寄存器(612)，其中，所述参数校正器(606)基于所述校正数据和所述信号识别校正因子，并且基于所述校正因子校正所述操作参数。
5.根据权利要求4所述的探测器瓦片(116)，其中，所述校正数据包括描述所述操作参数随着辐射曝光而变化的校正曲线、校正查找表或者校正数学函数中的至少一个。
6.根据权利要求4到5中任一项所述的探测器瓦片(116)，其中，所述校正数据基于制造规格或所述瓦片(116)的寿命测试中的至少一个而确定。
7.根据权利要求2到6中任一项所述的探测器瓦片(116)，还包括 映射器(604)，所述映射器映射所述信号至指示吸收的剂量的值。
8.根据权利要求7所述的探测器瓦片(116)，其中，所述值被存储在可读寄存器中。
9.根据权利要求I到8中任一项所述的探测器瓦片(116)，其中，所述剂量确定器(402)包括至少一个辐射传感器(602)，所述至少一个辐射传感器感测照射所述瓦片(116)的辐射并且基于所感测到的辐射产生所述信号。
10.根据权利要求9所述的探测器瓦片(116)，其中，所述至少一个辐射传感器(602)包括具有由于辐射曝光而以已知或者能够测量的方式改变的电特性的电组件。
11.根据权利要求10所述的探测器瓦片(116)，其中，所述至少一个辐射传感器(602)包括金属氧化物半导体场效应晶体管。
12.根据权利要求9到11中任一项所述的探测器瓦片(116)，所述光传感器阵列(204)包括 至少一个探测器像素(302);以及 至少一个防散射栅格薄片，其邻近所述至少一个探测器像素(302)的侧面设置并且通过具有非零宽度的间隙(802)与所述至少一个探测器像素(302)相分离。
13.根据权利要求12所述的探测器瓦片(116)，其中，所述至少一个辐射传感器(602)中的第一个位于所述间隙(802)下方并且感测穿过所述间隙(802)的辐射。
14.根据权利要求12到13中任一项所述的探测器瓦片(116)，其中，所述至少一个辐射传感器(602)中的第二个感测穿过所述探测器像素(302)的辐射。
15.—种方法,包括 感测照射成像系统(100)的探测器瓦片(116)的辐射； 产生指示所感测到的辐射的信号。
16.根据权利要求15所述的方法，还包括 至少部分基于所述信号校正所述探测器瓦片(116)的电子装置(208)的参数。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述参数包括所述电子装置(208)的增益或热系数中的至少一个。
18.根据权利要求17所述的方法，还包括 基于校正因子校正所述参数，所述校正因子基于所述信号从校正曲线、校正查找表或者校正数学函数中的至少一个而确定。
19.根据权利要求15到18中任一项所述的方法，还包括 感测穿过位于所述瓦片(116)的第一探测器像素(302)和所述瓦片(116)的防散射薄片之间的间隙(802)的辐射或者穿过所述瓦片(116)的第二探测器像素(302)的辐射中的至少一个。
20.根据权利要求15到19中任一项所述的方法，其中通过具有由于辐射曝光而以已知或者能够测量的方式改变的电特性的电组件来感测所述辐射。
21.根据权利要求15到20中任一项所述的方法，还包括 针对在不同时刻执行的多次成像采集来感测辐射； 产生指示分别针对所述多次成像采集中的所有或子集所感测到的辐射的值。
22.根据权利要求21到22中任一项所述的方法，还包括 基于所存储的值产生根据瓦片辐射曝光的瓦片更换的分布。
23.根据权利要求21到22中任一项所述的方法，还包括 基于所存储的值产生根据瓦片辐射曝光的成像伪影的分布。
24.根据权利要求21到23中任一项所述的方法，还包括 基于所存储的值确定何时更换所述瓦片(116)。
25.—种方法,包括 至少部分基于探测器瓦片(116)的所感测到的寿命内辐射剂量校正所述探测器瓦片(116)的电子装置(208)的参数。
全文摘要
一种成像系统(100)的探测器瓦片(116)包括光传感器阵列(204)；以及电耦合至所述光传感器阵列(204)的电子装置(208)，其中所述电子装置包括剂量确定器(402)，所述剂量确定器确定所述探测器瓦片(116)的沉积剂量以及产生指示所述沉积剂量的信号。在一个非限制性的示例中，该信号用于校正诸如增益和热系数的、可能随着辐射剂量变化的参数。
文档编号G01T7/00GK102656478SQ201080057215
公开日2012年9月5日 申请日期2010年11月18日 优先权日2009年12月15日
发明者M·A·查波, R·A·马特森, R·P·卢赫塔 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司