光子计数探测器的制造方法
【专利摘要】一种成像系统（300）包括：具有直接转换探测器像素的探测器阵列（314），其探测穿越所述成像系统的检查区域的辐射，并生成指示所探测到的辐射的信号；脉冲成形器（316），其被配置为或者对由所述探测器阵列生成的指示所探测到的辐射的信号进行处理，或者对具有对应于不同的已知能量水平的不同的已知高度的一组测试脉冲进行处理，并被配置为生成具有指示经处理的所探测到的辐射的能量或者经处理的一组测试脉冲的能量的高度的输出脉冲；以及阈值调整器（330），其被配置为结合所述一组测试脉冲的高度以及一组预定的固定阈值，分析对应于所述一组测试脉冲的所述输出脉冲的高度，并被配置为基于所述分析的结果，生成指示基线的阈值调整信号。
【专利说明】光子计数探测器
【技术领域】
[0001]下文总体上涉及光子计数探测器，并且下文是利用对计算机断层摄影(CT)的具体应用而描述的；然而，下文还适用于其他成像模态。
【背景技术】
[0002]计算机断层摄影(CT)扫描器一般包括以可旋转的方式安装到固定扫描架上的旋转扫描架。旋转扫描架支撑X射线管，并且被配置为围绕纵向绕检查区域旋转。探测器阵列跨越检查区域X射线管相对设置。X射线管被配置为发射多聚能量电离辐射，该辐射穿越检查区域(以及其内的对象或受检者的部分)，并照射探测器阵列。探测器阵列包括探测器像素的一维或二维阵列，其探测辐射并生成指示辐射的信号。每个像素与用于传送对应的信号以供进一步处理的读出通道相关联。重建器重建经处理的信号，从而生成指示检查区域的体积图像数据。
[0003]对于谱CT而言，探测器像素已经包含了直接转换探测器像素。一般而言，直接转换像素包括设置在阴极和阳极之间的直接转换材料，其中，跨越阴极和阳极施加电压。光子照射阴极，从而将能量转移到直接转换材料中的电子上，由此建立电子/空穴对，其中，电子将朝向阳极漂移。作为响应，阳极产生由探测器阵列输出的电信号。脉冲成形器对所述电信号进行处理，并产生具有指示所探测到的辐射的能量的幅度峰值或高度的脉冲。能量鉴别器将脉冲的高度与一个或多个能量阈值进行比较。对于每个阈值而言，计数器对脉冲高度跨越阈值的次数计数。能量分箱器将计数`分箱到能量范围中，由此对所探测到的辐射进行能量解析。重建器使用谱重建算法对经分箱的信号进行重建。
[0004]一般而言，直接转换材料能够在受到X射线辐照时表现出基线漂移。因此，成形器输出的脉冲将上移(或者下移，取决于读出通道的拓扑结构)，并提高了脉冲的相对高度。这一基线漂移已经包含了低频分量，低频分量能够将其近似为DC分量。令人遗憾的是，基线漂移可能导致将探测到的辐射错误地分箱到不正确的能量箱中。结合图1和图2示出了这种情况的例子，其中，y轴102表示幅度，X轴104表示时间，能量阈值106^106^106^…、106κ(其中K是大于或等于一的整数)表示鉴别器的阈值，并且脉冲108是由成形器生成的，且具有峰值110。图1示出了没有基线漂移的脉冲108。在这种情况下，幅度峰值110处于阈值1061和1062之间。图2示出了存在基线漂移202的脉冲108。在这种情况下，基线漂移202使得脉冲向上移动，因而现在峰值110错误地处于阈值1063和106κ之间，因而鉴别器将生成错误地指示比脉冲108的实际能量更高的能量的输出。
[0005]此外，在基于光子计数的谱CT中，需要多个校准步骤以确保针对能量鉴别的准确能量阈值。这样的校准步骤的基本部分是执行所谓的“阈值扫描”，其中，针对具有已知能量的固定输入电脉冲逐步增大或者降低鉴别器的每个比较器的阈值水平，以便找到阈值位置和对应的相等能量输入之间的关系。对于例行使用而言，这样的阈值扫描必须是非常快的。一般而言，阈值扫描需要针对所有的探测器像素扫过所有的比较器，并读出在每个离散的阈值位置上探测到的计数的数量。这样做可能很费时，因为其要求探测器控制器针对每个位置设置所有的比较器。例如，就具有4X 16个像素、4个能量阈值以及512个阈值水平的探测器而言，其可能意味着访问阈值寄存器4X4X16X512或者十三万一千零七十二(131072)次。令人遗憾的是，执行阈值扫描所需的时间可能是不可接受的，特别是在执行系统校准时。
[0006]文中描述的各个方面解决了上文提到的问题以及其他问题。
【发明内容】
[0007]在一个方面中，一种成像系统包括具有多个直接转换探测器像素的探测器阵列，所述探测器阵列探测穿越所述成像系统的检查区域的辐射，并生成指示所探测到的辐射的信号。所述成像系统还包括脉冲成形器，所述脉冲成形器被配置为或者对由所述探测器阵列生成的指示所探测到的辐射的信号进行处理，或者对具有对应于不同的已知能量水平的不同的已知高度的一组测试脉冲进行处理，并生成具有指示经处理的所探测到的辐射的能够或者经处理的一组测试脉冲的能量的高度的输出脉冲。所述成像系统还包括阈值调整器，所述阈值调整器被配置为结合所述一组测试脉冲的高度以及一组预定的固定阈值分析对应于所述一组测试脉冲的所述输出脉冲的高度，并基于所述分析的结果，生成指示基线漂移的阈值调整信号。
[0008]在另一方面中，一种方法包括响应于对测试输入脉冲序列的处理而确定成像系统的脉冲成形器的输出中的基线漂移，其中，所述输入脉冲中至少有两个具有不同的高度，并且所述输入脉冲的高度对应于已知能量水平。所述方法还包括生成指示所述基线漂移的信号。所述方法还包括基于所述信号和一组预定的感兴趣脉冲能量鉴别器阈值，生成一组基线漂移调整的能量鉴别器阈值。
[0009]在另一方面中，一种成像系统包括具有多个直接转换探测器像素的探测器阵列，所述探测器阵列探测穿越所述成像系统的检查区域的辐射，并生成指示所探测到的辐射的信号。所述成像系统还包括脉冲成形器，所述脉冲成形器被配置为对所述信号进行处理，并生成具有指示经处理的辐射的能量的高度的脉冲。所述成像系统还包括具有比较器的鉴别器，所述鉴别器被配置为基于一组阈值对所述脉冲进行能量鉴别，并针对所述一组能量阈值中的每个生成指示所述脉冲的高度是否超过了所述能量阈值的信号。所述成像系统还包括计数器，所述计数器对所述鉴别器输出的信号进行处理，并针对每个阈值在所述信号指示所述脉冲的高度超过了所述能量阈值的情况下进行计数。所述成像系统还包括阈值校准器，所述阈值校准器生成定义了一组校准阈值与具有对应于已知能量水平的高度的输入校准电脉冲之间的关系的能量阈值校准数据，其方式是:向成形器中注入所述输入校准电脉冲、针对一个或多个数据采集帧使所述校准阈值中的每个在阈值数值的对应预定范围内步增或步减一次或多次、并针对阈值数值的每次变化分析每个阈值的对应计数值，其中，使用一个或多个数据采集帧的完成作为使所述校准阈值步增或步减的触发器。所述成像系统还包括能量分箱器，所述能量分箱器基于所述一组能量阈值和反映阈值水平与入射辐射的能量之间的关系的校准数据将对应于经处理的信号的计数分箱到能量范围中，由此对所探测到的辐射进行能量解析。
[0010]在另一方面中，一种方法包括生成一组校准电脉冲，每个都具有不同的并且对应于已知能量水平的高度。所述方法还包括注入所述一组校准电脉冲，使得其在能量鉴别器的比较器的输入端处被接收到。所述方法还包括为多个数据采集帧中的每个生成一组校准阈值，每组都包括针对所述比较器中的每个的阈值，其中，所述一组校准阈值是基于扫描计数器的当前值生成的，所述扫描计数器基于至少一个数据采集帧的完成步增或步减。所述方法还包括使用针对各自数据采集帧的各自比较器的各自能量阈值在每个数据采集帧对所注入的脉冲中的每个进行能量鉴别。所述方法还包括基于所述校准电脉冲中的每个与所述校准阈值中的每个之间的关系为所述阈值中的每个生成能量阈值校准数据。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]本发明可以采取各种部件和部件布置，以及各种步骤和步骤安排的形式。附图仅出于说明优选实施例的目的，而不得被解释为本发明的限制。
[0012]图1示出了在没有来自直接转换探测器的直接转换材料的基线漂移的情况下并结合多个固定的能量阈值由脉冲成形器生成的脉冲。
[0013]图2示出了在具有来自直接转换探测器的直接转换材料的基线漂移的情况下并结合多个固定的能量阈值由脉冲成形器生成的脉冲。
[0014]图3示意性地示出了包括阈值调整器和/或阈值校准器的范例成像系统。
[0015]图4示意性地示出了阈值调整器的例子。
[0016]图5结合一组预定的固定能量阈值示出了具有不同的已知高度的一组测试脉冲，所述高度对应于给定能量。
[0017]图6结合图5的一组预定的固定能量阈值示出了由脉冲成形器生成的，对应于所述一组测试脉冲的并且发生了基线漂移的脉冲。
[0018]图7示意性地示出了至少包括阈值生成器的阈值校准器的例子。
[0019]图8、9、10、11和12示意性地示出了阈值生成器的一组非限制性的变型。
[0020]图13示出了一种用于缓解在由脉冲成形器输出的脉冲中引入直接转换材料基线漂移的方法。
[0021]图14示出了一种结合光子计数探测器使用的用于校准阈值的方法。
【具体实施方式】
[0022]首先参考图3，示意性地示出了诸如计算机断层摄影(CT)扫描器的成像系统300。
[0023]成像系统300包括固定扫描架302和以可旋转的方式由固定扫描架302支撑的旋转扫描架304。旋转扫描架304绕纵轴或z轴308围绕检查区域306旋转。
[0024]诸如躺椅的受检者支撑物309支撑处于检查区域306中的对象或受检者。能够使用受检者支撑物309在扫描之前、期间和/或之后使受检者或对象相对于成像系统300垂直和/或水平放置。
[0025]诸如X射线管的辐射源310由旋转扫描架304支撑并随旋转扫描架304 —起绕纵轴或z轴308围绕检查区域306旋转。辐射源310发射多聚能量电离辐射，该辐射由准直器等准直以生成穿越检查区域306的大致为扇形、楔形或锥形的辐射束。
[0026]源控制器312使辐射发射状态在源310发射穿越检查区域306的辐射的状态和源310不发射穿越检查区域306的辐射的状态之间转变。这可以包括将源310 “开启”/ “关闭”，将滤波器向辐射路径中插入/从辐射路径中去除，向源310的切换栅极施加栅极电压/从源310的切换栅极去除栅极电压以禁止/允许电子从源306的阴极流向阳极，等等。
[0027]探测器阵列314相对于辐射源310界定了与检查区域306相对的角度弧。所示出的探测器阵列314包括诸如直接转换探测器像素的光子计数探测器像素的一维或二维阵列，所述直接转换探测器像素包括直接转换材料，例如，碲化镉(CdTe)、碲化镉锌(CZT)和/或其他直接转换材料。探测器阵列314探测穿越检查区域306的辐射，并生成指示所述辐射的信号。
[0028]脉冲成形器316接收由探测器阵列314生成的信号并生成具有指示对应的入射的所探测到的辐射的能量的高度或幅度峰值的脉冲(例如电压或电流脉冲)。任选地，能够在脉冲成形器316生成所述脉冲之前采用前置放大器对所述信号进行放大。
[0029]鉴别器318基于对应于不同能量水平的预定能量阈值322p3222、…、322N (文中统称为阈值322)对所述脉冲进行能量鉴别，其中，N是大于或等于一的整数。所示出的鉴别器318包括比较器32(^、3202、…、320n (文中统称为比较器322 )，所述比较器将来自成形器316的脉冲的高度分别与阈值322进行比较。阈值323包括将被用作阈值322的预定阈值。鉴别器318生成指示所述脉冲的高度超过了阈值322中的哪一个的输出信号。
[0030]针对比较器320中的每个，计数器324为所述多个脉冲中的每个在脉冲的峰值超过各个阈值时进行计数。
[0031]能量分箱器326基于阈值水平与入射辐射能量之间的关系将计数分箱到能量范围中，由此对所探测到的辐射进行能量解析。
[0032]重建器328经由谱和/或非谱重建算法重建经能量分箱的信号。
[0033]阈值调整器330确定阈值调整信号，所述阈值调整信号包括用于补偿基线漂移的值，所述基线漂移可能是由探测器阵列314的直接转换材料在成形器316处引入的和/或通过其他方式引入的。如在下文中更详细描述的，在一种情况下，这包括:在数据采集帧的辐射发射被中断的子部分期间向成形器316中注入具有不同的对应于已知能量水平的高度的脉冲、结合阈值323将成形器316输出的脉冲的高度与注入脉冲的高度进行比较并基于所述比较确定阈值调整值、并且提供所述阈值调整信号，使得能够当鉴别在数据采集帧的较早的不同子部分期间采集的扫描数据时针对基线漂移对阈值323进行调整。
[0034]阈值校准器332确定阈值校准数据，所述阈值校准数据定义了阈值322中的每个与能量水平之间的关系。如在下文中更详细描述的，在一种情况下，这包括基于预定时间表(例如，每次扫描之前、每天一次，等等)对探测器阵列314的探测器像素进行自动阈值扫描，其方式是:向比较器320中注入固定能量定义的脉冲并在一个或多个数据采集帧的一组或多组中使阈值322中的每个步增，以覆盖预定的感兴趣能量范围、基于所得到的计数确定每个阈值与注入脉冲的能量之间的关系、基于这一关系生成校准数据、并为响应于探测到源310发射的辐射而生成的能量分箱脉冲提供校准数据。阈值校准器332能够是非常重要的，因为CT图像能够对阈值中的像素间差非常敏感。
[0035] 阈值设置器334包括各种用于设置比较器320的阈值322的算法。在这一例子中，所述算法至少包括以下中的一个或多个:扫描算法336，其将阈值322设置为阈值323的值；利用阈值(TH)调整算法338的扫描，其将阈值322设置为利用由阈值调整器330输出的阈值调整信号调整的阈值323的值；以及校准算法340，其提供一系列步增或步减的阈值，以在一个或多个阈值扫描期间针对探测器阵列314的每个像素扫过每个比较器322的每个阈值322。
[0036]通用计算系统起着操作员控制台342的作用，并包括诸如显示器的输出设备以及诸如键盘、鼠标等的输入设备。存在于控制台342上的软件允许操作员与系统300交互。控制台342还与系统300的各个部件交互。其可以包括向源控制器312发送信号，以转变X射线发射状态，向阈值设置器334发送信号，以指示采用哪一算法，向阈值调整器330和/或阈值校准器332发送信号，以激活和/或停用阈值调整器330和/或阈值校准器332，等
坐寸ο
[0037]应当认识到，阈值调整器330、阈值校准器332或阈值设置器331中的至少一个或多个能够经由执行一个或多个计算机可读指令的处理器(例如，微处理器)来实施，所述指令编码在或者嵌入在诸如物理存储器的计算机可读存储介质上。额外地或备选地，由所述处理器执行的一个或多个计算机可读指令中的至少一个是由载波、信号或者其他诸如暂态介质的非计算机可读存储介质携带的。
[0038]还应当认识到，在另一实施例中，省略了阈值调整器330或者阈值校准器332中的一个或多个。
[0039]成形器316、阈值调整器330、阈值校准器332、阈值设置器、鉴别器318、计数器324、能量分箱器326或者重建器328中的一个或多个能够是系统300的部分(如图所示)或者能够独立于所述系统。
[0040]图4示意性地示出了阈值调整器330的非限制性例子以及利用TH调整算法338的扫描。
[0041]辐射中断器402被配置为向源控制器312传送信号，所述信号令源控制器312至少在预定的时间段内，例如，在一个或多个数据采集帧的子部分(积分时段)内中断辐射源310的穿过检查区域306的辐射发射。作为非限制性例子，在一种情况下，所述信号令辐射发射在处于一个或多个数据采集帧的结束处的从大约八十(80)微秒(μ s)到大约一百二十(120) μ s的范围中的时间段内中断。
[0042]在中断辐射发射的同时，脉冲生成器404相继生成具有对应于预定能量水平的不同的已知幅度或高度的测试脉冲(例如，脉冲串)。脉冲生成器404在中断辐射发射的时间段期间将所生成的脉冲传送至成形器316。通过举例，在一个非限制性实例中，脉冲生成器404能够在80到120 μ s的时间段内以0.5keV的能量步长生成并传送具有大约十(10)兆赫(MHz )的频率以及具有大约十(10 )纳秒(ns )的脉冲持续时间的脉冲，从而在所述时间段中产生处于二十(20)千电子伏(keV)和一百二十(120) keV之间的1000个脉冲，其中，大约五(5)个脉冲具有相同的能量。
[0043]应当理解，提供上述例子仅出于说明的目的，而不是限制性的。因而，在其他实施例中，时间段、频率、脉冲持续时间、能量步长、脉冲数量和/或能量范围中的至少一个能够是不同的。这包括如上面的例子中的静态值和/或变化值。例如，在感兴趣能量水平附近，能够降低能量步长(例如，〈0.5keV)，而在其他地方则提高能量步长(例如，>0.5keV)。
[0044]调整确定器406被配置为对由成形器316生成的对应于注入的测试脉冲序列的脉冲进行处理。在一个实例中，这包括联系结合阈值323将注入的测试脉冲的高度与由成形器316生成的对应于注入的测试脉冲序列的脉冲的高度进行比较，并基于所述比较，量化其间的对应于基线的能量漂移，并生成阈值调整信号，所述阈值调整信号包括基于其的阈值调整值。
[0045]作为非限制性例子，图5结合一组阈值504、506、508和510示出了一组测试脉冲502，每个脉冲具有对应于不同能量水平的不同峰值高度，相邻峰值高度相隔固定值(例如，0.5keV)，并且图6连同由成形器316生成的脉冲602 —起示出了相同的阈值504-510，脉冲602对应于注入的测试脉冲序列502加上非零基线漂移604。在这一例子中，在没有基线漂移的情况下(图5)，有2个处于阈值510之上的脉冲，3个处于阈值508之上的脉冲，5个处于阈值506之上的脉冲，7个处于阈值504之上的脉冲，并且在有基线漂移602的情况下(图6)，有6个处于阈值510之上的脉冲，7个处于阈值508之上的脉冲，8个处于阈值506和504之上的脉冲。
[0046]在本范例中，调整确定器406迭代地使阈值504-510增加IkeV (或不同的增量)，直到上文指出的图5的模式与图6的模式匹配为止(和/或使所述阈值减小IkeV (或不同的增量)，直到图6的模式与图5的模式匹配为止)。由于在这一例子中，由脉冲生成器404生成的电脉冲的能量是已知的，并且它们的差很小，因而调整确定器406能够以大约IkeV加上所述脉冲和阈值上的噪声的准确度估计出基线漂移。之后，调整确定器406能够基于使模式基本相等的以keV为单位的变化量确定阈值调整值和信号。
[0047]尽管图5和图6的例子示出了 8个脉冲和4个阈值,但是应当理解,或者能够使用更多或更少的脉冲和/或更多或更少的阈值。例如，在另一实施例中，能够仅基于最高的阈值确定阈值调整，因为这样做就探测到的脉冲的数量的变化而言的可用“动态范围”是最高的。一般而言，使用更多的阈值可以改善对基线漂移的估计。
[0048]返回图4，阈值设置器334采用了利用TH调整算法338的扫描，其至少包括算法408，算法408将阈值调整值加到阈值323上，以为鉴别器318生成一组经调整的阈值。阈值设置器334将经调整的阈值传送至鉴别器318，鉴别器318使用经调整的阈值对脉冲进行能量鉴别。因此，相对于省略或者不使用阈值调整器330并且不考虑来自直接转换材料的基线漂移的配置而言，鉴别器318能够更加准确地对脉冲进行能量鉴别。
[0049]在上文的变型中，额外地或备选地，使用所述阈值调整值来调整由成形器316输出的脉冲的高度，而不是仅调整阈值323。
[0050]在一种备选方案中，能够使用被配置为感测在成形器316的输出端处的基线漂移的基线恢复电路来控制鉴别器318的输入端处的电流源，从而使感测到的基线漂移降至零。
[0051]图7结合鉴别器318示意性地示出了阈值校准器332和校准算法340的非限制性例子。
[0052]脉冲生成器702针对比较器320中的每个生成校准脉冲。能够在通往比较器320的读出通道处或者在别处注入校准脉冲。针对比较器320中的每个的脉冲具有不同的高度，所述高度对应于不同阈值323的不同能量水平。在一种情况下，脉冲生成器702和脉冲生成器404 (图4)是相同的脉冲生成器。
[0053]阈值生成器704针对阈值322中的每个生成一组阈值。下文将结合图8、9、10、11和12描述用于针对不同比较器322的阈值322生成阈值组的适当方法的非限制性例子。
[0054]阈值设置器334采用校准算法340，校准算法340至少包括将针对阈值322中的每个生成的阈值组传送至鉴别器318的算法710。[0055]针对比较器320中的每个，计数分析器706为每个数据采集帧的对应阈值组中的阈值中的每个分析计数。理论上，对计数进行寄存，直到比较器320的阈值322达到了注入到比较器320中的脉冲的能量水平为止。在这一点上，阈值水平上升到了注入到比较器320中的脉冲的能量高度以上，因而不再对计数值进行寄存。然而，由于计数器324和/或其他部件的电子噪声的原因，实际轮廓将更像“ s”形。
[0056]校准器708基于计数分析针对比较器320生成校准数据。所述校准数据基于围绕阈值水平(在该阈值水平处寄存器计数下降至零或接近零)的范围，将阈值322映射至已知的能量注入的校准脉冲。将所述校准数据提供给能量分箱器326，能量分箱器326使用所述映射将对应于所探测到的辐射的计数进行正确地能量分箱。
[0057]参考图8，阈值生成器704采用在每个数据采集帧被步增(或步减)的扫描计数器802以生成针对不同数据采集帧的阈值322的阈值组。在这一实施例中，扫描计数器802最初设为零，并且被配置为按照预定的步长尺寸被步增，直到上限。所述步长尺寸表示每个数据采集帧阈值的变化。作为非限制性实例，将步长尺寸设置为使计数器以对应于IkeV的值步增，扫描计数器802在每个数据采集帧步增IkeV，例如，从O到IkeV，从IkeV到2keV，等
坐寸ο
[0058]图9与图8类似，只是阈值生成器704还包括加法器902。在这一实施例中，阈值生成器704将针对每个数据采集帧的计数器802的输出加到阈值323上，以生成阈值322的阈值组。就这一实施例而言，从不同的阈值数值开始，即，从用于阈值322的感兴趣阈值323的数值开始执行针对比较器320中的每个的阈值扫描。
[0059]在一种情况下，计数器802沿正向从零开始向上计数(例如，0、1、2、3、…)，并且这一计数被加到预先存储的阈值数值上。在另一种情况下，计数器802能够具有负值和/或正值，并且加法器902能够加上正值`和/或负值。在这种情况下，阈值生成器704能够在所存储的阈值数值的两侧上进行扫描。作为非限制性例子，阈值具有45的数值(或者其他数值)，这是先前用于扫描的值，计数器802能够计数-10、-9、-8、…、_1、0、1、2、3、…、9、10(或者其他范围)，这将产生覆盖45的两侧的输出阈值35、34、…、54、55。
[0060]图10与图9类似，只是将偏移1002加到每个数据采集帧的扫描计数器802的输出上，而不是加到感兴趣阈值323上。同样，就这一实施例而言，比较器中的每个的阈值扫描可以开始于不同的阈值水平。此外，每个比较器320的起始点能够不同于针对每个比较器320的阈值323。
[0061]图9和图10允许减少阈值扫描的时间。作为非限制性例子，鉴别器318包括五(5)个比较器320 (N=5),能够分别将阈值323或者偏移设置为例如20keV、44keV、68keV、92keV和116keV。在这种情况下，如果计数器802的最低有效位(LSB)对应于0.5keV，那么使扫描计数器802步增四十八(48)次将覆盖20-116keV的整个动态范围，而不是对阈值323中的每个扫过一百九十二(192)次。亦即，以每次0.5keV的增量进行48次步增将使阈值20keV转变至44keV，等等。
[0062]一般而言，时间的减少理论上能够使阈值扫描时间降至时间的1/N。在另一种情况下，未在五个比较器320间拆分动态范围。亦即，五个比较器中的每个或子集可以被配置为覆盖整个动态范围或者整个动态范围的子集。例如，对于20到116keV的动态范围而言，五个比较器中的每个或者子集能够被扫过一百九十二次。[0063]应当理解，上述范围、增量和/或比较器的数量是非限制性的，并且仅出于解释的目的而被提供。因而，在另一实施例中，动态范围、增量或者比较器数量中的至少一个是不同的。此外，在这一例子中，隔开24keV的各个子范围不必具有相同的宽度，甚至可以不存在子范围。此外，能够依次和/或同时执行各个范围的阈值扫描。
[0064]图11与图9类似，只是阈值生成器704还包括帧计数器1100和锁存器1102。与图9类似，通过使阈值323与扫描计数器802的输出相加而生成一组阈值。然而，在这种情况下，并非在每个数据采集帧使扫描计数器802步增。
[0065]相反，帧锁存器1102设置了在使扫描计数器802步增之前必须发生的期望数量的帧，并且帧计数器1100在每个数据采集帧都被触发，并且在经过锁存器1102设置的数据采集帧数量后，帧计数器1100触发扫描计数器802步增。帧计数器1100能够向上计数到期望数量的数据采集帧或者从期望数量的数据采集帧向下计数。
[0066]就这一实施例而言，每个阈值扫描基于多个数据采集帧，多个数据采集帧能够被平均或者以其他方式组合。在一种情况下，这可以相对于基于单个帧的阈值扫描(每个阈值位置一帧，这可能表现出使唯一地识别出阈值转变变得困难的噪声水平)降低噪声。
[0067]图12与图11类似，只是使偏移1002与扫描计数器802的输出相加而不是与阈值323相加，如结合图10描述的。
[0068]图13示出了一种用于缓解由脉冲成形器316生成的数据脉冲中的基线漂移的方法。
[0069]应当认识到，文中描述的方法中的动作顺序并不是限制性的。因此，文中可以预见到其他顺序。此外，可以省略一个或多个动作，和/或可以包括一个或者多个额外的动作。
[0070]在1302中，对应于受检者或对象的扫描的扫描数据在数据采集帧的发射辐射的第一较早的子部分中被采集，并由脉冲成形器316进行处理，从而生成具有指示扫描数据的能量的高度数据脉冲。
[0071]在1304中，在所述数据采集帧的第二稍后的子部分内中断辐射发射。
[0072]在1306中，不同高度的测试脉冲在所述数据采集帧的所述第二稍后的子部分期间被生成，并被依次馈送至所述脉冲成形器。所述不同高度对应于已知能量水平。
[0073]在1308中，在测试脉冲中的每个被馈送至脉冲成形器316时，脉冲成形器316对所述测试脉冲进行处理，并生成具有指示测试脉冲的能量的高度的输出脉冲。
[0074]在1310中，结合阈值323对成形器316的输出脉冲的高度和测试脉冲的高度进行比较。
[0075]在1312中，基于所述比较估计阈值调整值。所述阈值调整值对应于所述基线漂移。
[0076]在1314中，当对与在所述数据采集帧的第一子部分期间采集的扫描数据相对应的数据脉冲进行能量鉴别时，阈值调整信号基于所述阈值调整值被生成，并被用于调整阈值323以补偿所述基线漂移。
[0077]针对探测器阵列314的一个或多个探测器像素的一个或多个数据采集帧，重复动作1300到1314 —次或多次。
[0078]图14示出了一种结合光子计数探测器使用的用于校准能量鉴别器能量阈值的方法。[0079]应当认识到，文中描述的方法中的动作顺序并不是限制性的。因此，文中可以预见到其他顺序。此外，可以省略一个或多个动作，和/或可以包括一个或者多个额外的动作。
[0080]在1402中，在数据采集帧期间，一组不同的固定能量校准脉冲生成，并被分别注入到鉴别器318的不同比较器320中。
[0081]在1404中，在一个或多个数据采集帧期间，一组校准阈值被生成，并被分别提供给鉴别器318的不同比较器320。
[0082]如文中讨论的，能够以各种方式确定所述阈值，例如，在每个数据采集帧或者在预定数量的数据采集帧之后，并且基于扫描计数器802、阈值323、偏移1002和/或帧计数器1100和帧锁存器1102，这将使校准阈值步增或步减。
[0083]在1406中，基于所述校准阈值对注入脉冲进行能量鉴别。
[0084]在1408中，计数器324针对每个比较器322生成指示注入脉冲的能量是否超过了对应阈值的信号。
[0085]在1410中，针对一个或多个数据采集帧，利用相同的和/或一个或多个不同的校准阈值组重复动作1404到1408。
[0086]在1412中，使用指示注入脉冲的能量是否超过了阈值的信号确定阈值322与注入脉冲的能量之间的关系。
[0087]在1414中，基于所述关系生成阈值校准数据。
[0088]如文中所讨论的，能够在每次扫描之前、在预定次数的扫描之后、每天一次或者基于某个其他标准执行上述动作。
[0089]可以经由一个或多个处理器实施上述方案，所述处理器执行编码在或者体现在诸如物理存储器的计算机可读存储介质上的一个或多个计算机可读指令，所述指令使所述一个或多个处理器执行所述的各种动作和/或其他功能和/或动作。额外地或备选地，所述一个或多个处理器能够执行诸如信号或载波的由暂态介质携带的指令。
[0090]已经参考优选实施例描述了本发明。他人在阅读和理解以上详细描述之后可以做出修改和变化。本发明旨在被解释为包括所有这样的修改和变化，只要它们落在权利要求书或其等价要件的范围之内。
【权利要求】
1.一种成像系统(300)，包括: 探测器阵列(314)，其包括多个直接转换探测器像素，所述探测器阵列探测穿越所述成像系统的检查区域的辐射，并生成指示所探测到的辐射的信号； 脉冲成形器(316)，其被配置为或者对由所述探测器阵列生成的指示所探测到的辐射的信号进行处理，或者对具有对应于不同的已知能量水平的不同的已知高度的一组测试脉冲进行处理，并被配置为生成具有指示经处理的所探测到的辐射的能量或者经处理的一组测试脉冲的能量的高度的输出脉冲； 阈值调整器(330)，其被配置为结合所述一组测试脉冲的高度以及一组预定的固定能量阈值分析对应于所述一组测试脉冲的所述输出脉冲的高度，并被配置为基于所述分析的结果，生成指示基线漂移的阈值调整信号。
2.根据权利 要求1所述的成像系统，其中，所述阈值调整信号包括基于所述脉冲和所述测试脉冲的高度差来确定的值。
3.根据权利要求2所述的成像系统，还包括: 阈值设置器(334)，其基于所述阈值调整信号和一组预定的感兴趣阈值来确定一组鉴别器阈值。
4.根据权利要求3所述的成像系统，其中，所述阈值调整信号对所述一组预定的感兴趣阈值进行调整，以补偿所述基线漂移。
5.根据权利要求3到4中任一项所述的成像系统，还包括: 鉴别器(318)，其被配置为基于所确定的一组鉴别器阈值对与指示所探测到的辐射的所述信号相对应的所述输出脉冲进行能量鉴别。
6.根据权利要求5所述的成像系统，所述鉴别器包括: 多个比较器(320)，每个比较器将所述输出脉冲的高度与所述一组鉴别器阈值的不同阈值进行比较，并生成指示所述输出脉冲的高度是否超过对应阈值的信号。
7.根据权利要求1到6中任一项所述的成像系统，还包括: 辐射源(310)，其被配置为发射穿越所述检查区域的所述辐射；以及 辐射源控制器(312)，其被配置为将所述辐射源至少转变至这样的状态:在该状态中，穿越所述检查区域的辐射发射被中断，并且 所述阈值调整器包括: 辐射中断器(402)，其向所述辐射源控制器传送信号，所述信号令辐射发射的状态转变至这样的状态:在该状态中，穿越所述检查区域的辐射发射被中断； 脉冲生成器(404)，其在中断穿过所述检查区域的辐射发射的同时生成所述一组测试脉冲，并将所述脉冲注入到所述脉冲成形器中；以及 调整确定器(406)，其基于所述分析的结果，确定指示所述基线漂移的所述阈值调整信号。
8.根据权利要求7所述的成像系统，其中，所述调整确定器迭代地向所述一组测试脉冲添加一个或多个固定的能量增量，直到所述测试脉冲相对于所述一组预定的固定能量阈值的高度与对应于所述一组测试脉冲的所述输出脉冲相对于所述一组预定的固定能量阈值的高度基本上相同为止。
9.根据权利要求7所述的成像系统，其中，所述调整确定器迭代地从对应于所述一组测试脉冲的所述输出脉冲减去一个或多个固定的能量增量，直到所述测试脉冲相对于所述一组预定的固定能量阈值的高度与对应于所述一组测试脉冲的所述输出脉冲相对于所述一组预定的固定能量阈值的高度基本上相同为止。
10.根据权利要求8到9中任一项所述的成像系统，其中，基于用于使所述测试脉冲相对于所述一组预定的固定能量阈值的高度与对应于所述一组测试脉冲的所述输出脉冲相对于所述一组预定的固定能量阈值的高度基本上相同的多个增量，确定所述阈值调整信号。
11.一种方法，包括: 响应于对测试输入脉冲序列的处理而确定成像系统(300)的脉冲成形器(316)的输出中的基线漂移，其中，所述输入脉冲中的至少两个具有不同的高度，并且所述输入脉冲的高度对应于已知能量水平； 生成指示所述基线漂移的信号；并且 基于所述信号和一组预定的感兴趣脉冲能量鉴别器阈值来生成一组基线漂移调整的能量鉴别器阈值。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括: 在确定所述基线漂移之前， 在数据采集帧的第二子部分期间中断直接转换探测器阵列的数据收集，其中，扫描数据在所述数据采集帧 的第一子部分期间被收集，其中，所述第一子部分在时间上发生在所述第二子部分之前； 在所述第二子部分期间将所述测试脉冲序列注入到所述脉冲成形器中；并且 基于对应于所述测试脉冲序列的所述成形器的输出的高度、所述测试脉冲序列的高度以及一组固定的感兴趣阈值中的差，生成所述信号，其中，所述高度之间的差对应于所述基线漂移。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括: 迭代地使所述测试脉冲序列的高度提高一个或多个固定的能量增量，直到所述测试脉冲序列相对于所述一组预定的固定能量阈值的高度大致等于对应于所述一组测试脉冲的输出脉冲相对于所述一组预定的固定能量阈值的高度为止。
14.根据权利要求12所述的方法，还包括: 迭代使对应于所述一组测试脉冲的所述输出脉冲的高度降低一个或多个固定的能量增量，直到所述测试脉冲序列相对于所述一组预定的固定能量阈值的高度大致等于对应于所述一组测试脉冲的所述输出脉冲相对于所述一组预定的固定能量阈值的高度为止。
15.根据权利要求13到14中任一项所述的方法，其中，基于用于使所述测试脉冲相对于所述一组预定的固定能量阈值的高度与对应于所述一组测试脉冲的所述输出脉冲相对于所述一组预定的固定能量阈值的高度基本上相等的多个增量，确定所述阈值调整信号。
16.一种成像系统(300),包括: 探测器阵列(314)，其具有多个直接转换探测器像素，所述探测器阵列探测穿越所述成像系统的检查区域的辐射，并生成指示所探测到的辐射的信号； 脉冲成形器(316)，其被配置为对所述信号进行处理，并生成具有指示经处理的辐射的能量的高度的脉冲；具有比较器(320)的鉴别器(318)，其被配置为基于一组阈值(322)对所述脉冲进行能量鉴别，并针对所述一组能量阈值中的每个能量阈值生成指示所述脉冲的高度是否超过了所述能量阈值的信号； 计数器(324)，其对由所述鉴别器输出的所述信号进行处理，并针对每个阈值在所述信号指示所述脉冲的高度超过了所述能量阈值的情况下进行计数； 阈值校准器(332)，其生成定义了一组校准阈值与具有对应于已知能量水平的高度的输入校准电脉冲之间的关系的能量阈值校准数据，其方式是:向所述成形器中注入所述输入校准电脉冲、针对一个或多个数据采集帧使所述校准阈值中的每个在阈值数值的对应预定范围内进行一次或多次步增或步减、并针对阈值数值的每次变化分析每个阈值的对应计数值，其中，使用一个或多个数据采集帧的完成作为使所述校准阈值步增或步减的触发器；以及 能量分箱器(326)，其基于所述一组能量阈值和反映阈值水平与入射辐射的能量之间的关系的校准数据将对应于经处理的信号的计数分箱到各个能量范围中，由此对所探测到的辐射进行能量解析。
17.根据权利要求16所述的成像系统，所述阈值校准器包括: 扫描计数器(802)，其被配置为在每个数据采集帧之后步增或步减；以及 阈值生成器(704)，其基于数据采集帧之后的所述扫描计数器的当前值为下一数据采集帧生成所述一组校准阈值。
18.根据权利要求17所述的成像系统，其中，相同的校准阈值数值被用于针对数据采集帧的所述一组校 准阈值中的所有阈值。
19.根据权利要求16所述的成像系统，所述阈值校准器还包括: 针对所述比较器中的每个的不同的固定能量水平值(323、1002);以及 加法器(902)， 其中，所述阈值生成器针对所述比较器中的每个通过将所述扫描计数器的当前值经由所述加法器加到所述不同的固定能量值上由此创建每个具有不同值的一组校准阈值，来为下一数据采集帧生成所述一组校准阈值。
20.根据权利要求19所述的成像系统，其中，阈值的所述不同的固定能量水平值对应于所述阈值的预定的感兴趣能量阈值水平(323)。
21.根据权利要求19所述的成像系统，其中，阈值的所述不同的固定能量水平值对应于所述阈值的感兴趣偏移(1002)。
22.根据权利要求19到21中任一项所述的成像系统，所述阈值校准器还包括: 帧计数器(1100)，其在预定数量的数据采集帧之后生成触发信号，并将所述触发信号传送至所述扫描计数器，所述扫描计数器响应于所述触发信号的接收而步增或步减，并且所述阈值生成器基于每个数据采集帧之后的所述扫描计数器的当前值，确定针对下一数据采集帧的所述一组校准阈值。
23.—种方法,包括: 生成一组校准电脉冲，每个都具有不同的并且对应于已知能量水平的高度； 将所述一组校准电脉冲分别注入到能量鉴别器(318)的比较器(320)的输入端中， 为多个数据采集帧中的每个生成一组校准阈值，每组都包括针对所述比较器中的每个的阈值，其中，所述一组校准阈值是基于扫描计数器的当前值生成的，所述扫描计数器基于至少一个数据采集帧的完成了基础来增大或减小； 使用针对各自数据采集帧的各自比较器的各自能量阈值在每个数据采集帧对所注入的脉冲中的每个进行能量鉴别；并且 基于所述校准电脉冲中的每个与所述校准阈值中的每个之间的关系为所述阈值中的每个生成能量阈值校准数据。
24.根据权利要求24所述的方法，其中，所述扫描计数器在每个数据采集帧被步增或步减。
25.根据权利要求24所述的方法，其中，在预定数量的数据采集帧之后，所述扫描计数器被步增或步减。
26.根据权利要求25到26中任一项所述的方法，还包括: 向所述扫描计数器的当前值上加上预定的固定值，以生成所述能量阈值校准数据。
27.根据权利要求27所述的方法，其中，所述固定值针对每个比较器是相同的。
28.根据权利要求27所述的方法，其中，所述固定值针对至少两个比较器是不同的。
29.根据权利要求23到28中任一项所述的方法，还包括: 为成像系统的光子计数探测器阵列的每个像素确定所述校准数据。
30.根据权利要求23到29中任一项所述的方法，还包括: 至少在扫描对象或受检者之前`自动确定所述校准数据。
【文档编号】G01T7/00GK103890610SQ201280051041
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2012年10月12日 优先权日:2011年10月19日
【发明者】R·斯特德曼布克, R·P·卢赫塔, C·赫尔曼 申请人:皇家飞利浦有限公司