專利名稱：具有第二射線管/檢測器修補的ct成像系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及診斷成像，更特別涉及校正在光子計數(shù)中發(fā)生的飽 和數(shù)據(jù)的方法和可配置模式檢測器。
背景技術(shù)：
通常，在計算斷層掃描(CT)成像系統(tǒng)中，x射線源向物體或目標(biāo)， 諸如病人或一件行李發(fā)出扇形射線束。下文中，術(shù)語"物體"和"目標(biāo)"應(yīng) 當(dāng)包括能夠被成像的任何東西。射線束在被物體衰減之后，撞擊輻射檢 測器陣列。在輻射器處檢測的經(jīng)過衰減的射線束輻射的強度通常取決于 物體對x射線束的衰減。檢測器陣列中每個檢測器元件產(chǎn)生單獨的電信 號，指示每個檢測器元件接收的經(jīng)過衰減的射線束。電信號被傳送到數(shù) 據(jù)處理系統(tǒng)進行分析，最終生成圖像。
通常，x射線源和檢測器陣列繞著成像平面中的臺架旋轉(zhuǎn)并圍繞物 體。X射線源通常包括x射線管，在焦點處發(fā)出x射線束。X射線檢測 器通常包括用于校準(zhǔn)在檢測器處接收的x射線束的準(zhǔn)直器，靠近準(zhǔn)直器 的、用于將x射線轉(zhuǎn)換成光能的閃爍體，以及用于接收鄰近的閃爍體發(fā) 出的光能并從中產(chǎn)生電信號的光電二極管。
通常，閃爍體陣列中的每個閃爍體將x射線轉(zhuǎn)換成光能。每個閃爍
體將光能放到與其相鄰的光電二極管。每個光電二極管檢測光能并生成 對應(yīng)的電信號。光電二極管的輸出被接著傳送到數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)用于圖像 重構(gòu)。
在大部分計算斷層掃描(CT)成像系統(tǒng)中，x射線源和檢測器陣列 繞包圍成像體積的臺架旋轉(zhuǎn)并圍繞目標(biāo)物體。X射線源通常包括x射線 管，從陽極焦點發(fā)出作為扇形或者錐形射線束的x射線。X射線檢測器 組件通常包括用于減少散射x射線光子到達檢測器的準(zhǔn)直器，靠近準(zhǔn)直 器的、用于將x射線轉(zhuǎn)換成光能的閃爍體，以及靠近閃爍體的、用于接 收光能并從中產(chǎn)生電信號的光電二極管。通常，閃爍體陣列中的每個閃 爍體將x射線轉(zhuǎn)換成光能。每個光電二極管檢測光能并生成對應(yīng)的電信 號。光電二極管的輸出被接著傳送到數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)，并接著到用于圖像
重構(gòu)的處理系統(tǒng)。
現(xiàn)有CT成像系統(tǒng)利用的檢測器將在一段時間上合計的x射線光子 能量轉(zhuǎn)換成電流信號，接著被測量并最終被數(shù)字化。這種檢測器的一個 缺陷是它們不能提供關(guān)于檢測的光子的能量和入射通量率的獨立數(shù)據(jù) 或反饋。即，現(xiàn)有CT檢測器具有的閃爍體部件和光電二極管部件中， 閃爍體部件在接收到x射線光子時發(fā)光，光電二極管檢測閃爍體部件的
發(fā)光，并提供作為多個入射x射線光子的強度和能量的函數(shù)的積分的電 流信號。盡管普遍認(rèn)同如果沒有現(xiàn)有CT檢測器設(shè)計實現(xiàn)的進步，CT成 像將不是一種可行的診斷成像工具，這些合計檢測器的一個缺陷是它們 不能提供能量可辨別數(shù)據(jù)，或者對給定的檢測器元件或像素實際接收的 光子的數(shù)量進行計數(shù)和/或測量它們的能量。從而，最近的檢測器開發(fā)已 經(jīng)包括能量可辨別檢測器的設(shè)計，其可以提供光子計數(shù)和/或能量辨別反 饋。在這個方面，可以使該檢測器工作在x射線計數(shù)模式，每次x射線 事件的能量測量模式，或者兩者。
這些能量可辨別檢測器不僅能夠進行x射線計數(shù)，還能提供檢測到 的每個x射線的能量等級的測量。盡管多種材料可以用于包括閃爍體和 光電二極管的能量辨別檢測器的構(gòu)造，已經(jīng)顯示具有諸如非晶鍺或者碲 鋅鎘的，直接將x射線光子轉(zhuǎn)換成電荷的光電導(dǎo)體的直接轉(zhuǎn)換檢測器是 在優(yōu)選的材料之中。光子計數(shù)檢測器的一個缺陷是這些類型的檢測器具 有有限的計數(shù)率，并且很難覆蓋包含非常高x射線光子通量率的寬廣的 動態(tài)范圍，而非常高x射線光子通量率是現(xiàn)有CT系統(tǒng)通常碰到。 一般， 需要1000000到1的CT檢測器動態(tài)范圍，以便正確應(yīng)對CT成像中碰 到的光子通量率的可能變化。在現(xiàn)在可用的快速掃描儀中，當(dāng)掃描域中 沒有目標(biāo)時碰到超過10s光子/mmV秒以上的x射線通量并不少見，而同 一系統(tǒng)需要計數(shù)能夠穿過大型目標(biāo)的中心的僅僅幾十個光子。
非常高的x射線光子通量最終導(dǎo)致檢測器飽和。即，這些檢測器通 常在相對低的x射線通量水平飽和。這種飽和可以在小的物體厚度被夾 在檢測器和輻射源或x射線管之間的檢測器位置處發(fā)生。已經(jīng)表明這些 飽和區(qū)域?qū)?yīng)于投影到檢測器陣列的物體的寬度附近或者之外的低物 體厚度的通路。在很多情況下，物體在對x射線通量的衰減以及隨后的 對檢測器陣列的入射強度的影響上或多或少是圓柱形的。在此情況下， 飽和區(qū)域表示檢測器陣列的末端處兩個不相接的區(qū)域。在其它不太典型
但是并不少見的情況中，飽和在其它位置發(fā)生，并且位于檢測器上多于 兩個不相接的區(qū)域。在圓柱形物體的情況下，陣列邊緣的飽和可以通過
在物體和x射線源之間安放蝶形濾片(bowtie filter)而減少。通常，濾 片被構(gòu)造為以使得總衰減，濾片和物體在檢測器陣列上均衡的方式匹配 物體的形狀。從而入射到檢測器的通量在陣列上相對均勻，而不導(dǎo)致飽 和。然而，可能成為問題的是，在物體群體明顯不均勻并且在形狀上不 完全是圓柱形，也不中心位于射線束的情況下該蝶形濾片可能不是最優(yōu) 的。在這種情況下，也可能出現(xiàn)一個或多個不相接的飽和區(qū)域或者過度 過濾x射線通量并不必要地產(chǎn)生非常低通量的區(qū)域。投影中低的x射線 通量導(dǎo)致信息內(nèi)容減少，這最終會在重構(gòu)的物體圖像中助長不想要的噪 聲。
已經(jīng)提出多種技術(shù)來解決檢測器任何部分的飽和。這些技術(shù)包括在 檢測器陣列的寬度上保持低x射線通量，例如，通過在掃描過程中調(diào)制 射線管的電流或者x射線電壓。然而，這種解決方案使掃描時間增加。 即，存在圖像的獲取時間與額定通量成比例增加的不利之處，該額定通 量是獲取滿足圖像質(zhì)量要求的特定數(shù)量的x射線所需的。
此外，已經(jīng)開發(fā)了可配置模式檢測器，能夠工作在積分或者光子計 數(shù)模式，其中數(shù)據(jù)處理方法在檢測器的高通量部分從光子計數(shù)模式變化 到積分模式。然而，對于可配置模式檢測器，可能不能獲得完整的動態(tài) 范圍，仍會發(fā)生飽和。
已經(jīng)構(gòu)建了具有多源/檢測器子系統(tǒng)的系統(tǒng)，以便改進時間分辨率。 然而，這些系統(tǒng)既不包括光子計數(shù)能力，也不具有用來自不飽和檢測器 子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)重建(re-bin)或同時校正一個檢測器子系統(tǒng)中的飽和數(shù) 據(jù)的能力。
因此，期望有能夠校正在光子計數(shù)中發(fā)生的飽和數(shù)據(jù)的系統(tǒng)和方 法，以及在多源/檢測器CT系統(tǒng)中使用來自非飽和檢測器的數(shù)據(jù)的可配 置模式檢測器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及校正在光子計數(shù)中發(fā)生的飽和數(shù)據(jù)的方法和設(shè)備，以及 在多源/檢測器CT系統(tǒng)中使用來自非飽和檢測器的數(shù)據(jù)的可配置模式檢 測器。
揭示了具有笫二射線管/檢測器數(shù)據(jù)修補的光譜CT系統(tǒng)。CT檢測 器包括半導(dǎo)體層，該半導(dǎo)體層具有附著到其上的多個像素化的陽極。該 CT檢測器不僅支持X射線光子計數(shù)，還支持能量測量或標(biāo)記以及能量 積分。結(jié)果，本發(fā)明支持解剖學(xué)細(xì)節(jié)以及組織特征信息兩者的獲得。在 此方面，能量辨別信息或數(shù)椐可以用于減少射線束硬化之類的效應(yīng)。此 外，這些檢測器支持組織辨別數(shù)據(jù)的獲取，因而提供指示疾病或者其它 反常的診斷信息。這些檢測器也可以用于通過使用最優(yōu)能量加權(quán)增強碘 和鉤(以及其它高原子或材料)的對比度，檢測、測量和特征化可以注 入到物體中的材料，諸如造影劑和其它專用材料。造影劑例如可以包括 注入血流中的碘供更好的觀察。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面， 一種CT成像系統(tǒng)包括可旋轉(zhuǎn)臺架，具有 接收要掃描的目標(biāo)物體的開口；第一x射線發(fā)射源，連接到所述可旋轉(zhuǎn) 臺架并且配置為朝目標(biāo)物體發(fā)射x射線；以及第二x射線發(fā)射源，連接 到所述可旋轉(zhuǎn)臺架并且配置為朝目標(biāo)物體發(fā)射x射線。第一檢測器配置 為接收從第一x射線發(fā)射源發(fā)射的x射線，第二檢測器配置為接收從第 二x射線發(fā)射源發(fā)射的x射線。第一檢測器的第一部分配置為工作在積 分模式，第二檢測器的第一部分配置為工作在至少光子計數(shù)^^莫式。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面， 一種x射線成像的方法包括，在第一檢測 器陣列的第 一部分中接收x射線，所述x射線從第一x射線源發(fā)出穿過 成像區(qū)域的至少一部分，以及在第二才企測器陣列的第 一部分中接收x射 線，所述x射線從第二x射線源發(fā)出穿過成像區(qū)域的至少一部分。該方 法還包括，以積分模式操作第一檢測器陣列的第一部分，以從接收的x 射線生成第 一組數(shù)據(jù)，以光子計數(shù)模式操作第二檢測器陣列的第 一部 分，以從接收的x射線生成第二組數(shù)據(jù)，以及使用第一和第二組數(shù)據(jù)生 成圖像。
根據(jù)本發(fā)明的還有另一方面， 一種CT成像系統(tǒng)包括臺架，配置為 繞目標(biāo)物體旋轉(zhuǎn)；以及一對源，連接到所述臺架并配置為朝目標(biāo)物體發(fā) 出高頻電磁輻射。第一檢測器陣列模塊配置為接收從該對源的第一源發(fā) 出并穿過目標(biāo)物體的高頻電磁輻射，第二檢測器陣列模塊配置為接收從 該對源的第二源發(fā)出并穿過目標(biāo)物體的高頻電磁輻射。第 一檢測器陣列 模塊配置為工作在至少積分模式，第二檢測器陣列模塊配置為工作在至 少光子計數(shù)模式。
本發(fā)明的各種其它特征和優(yōu)點將從下面的詳細(xì)描述和附圖變得清楚。


附圖示出目前意圖實現(xiàn)本發(fā)明的 一個優(yōu)選實施例。
附圖中
圖1是CT成像系統(tǒng)的繪圖。
圖2是圖1所示系統(tǒng)的示意框圖。
圖3是CT系統(tǒng)檢測器陣列的一個實施例的透視圖。
圖4是檢測器的一個實施例的透視圖。
圖5是直接轉(zhuǎn)換檢測器的一個實施例的側(cè)視圖。
圖6示出根據(jù)本發(fā)明一實施例具有兩個源和兩個檢測器陣列的臺
圖7示出根據(jù)本發(fā)明另 一 實施例具有兩個源和兩個檢測器陣列的臺
圖8是與非侵入包裹檢查系統(tǒng)一起使用的CT系統(tǒng)的繪圖。
具體實施例方式
診斷設(shè)備包括x射線系統(tǒng)、磁共振(MR)系統(tǒng)、超聲系統(tǒng)、計算 斷層掃描(CT)系統(tǒng)、正電子發(fā)射斷層掃描(PET)系統(tǒng)、超聲、核醫(yī) 療學(xué)和其它類型的成像系統(tǒng)。X射線源的應(yīng)用包括成像、體格檢查、安 全、以及工業(yè);f企查應(yīng)用。然而，在此，本領(lǐng)域技術(shù)人員將見到一個適用 于與單層或其它多層配置一起使用的實現(xiàn)方案。以及， 一個可以用來檢 測和轉(zhuǎn)換x射線的實現(xiàn)方案。本領(lǐng)域技術(shù)人員還將進一步見到一個可以 用來檢測和轉(zhuǎn)換其它高頻電磁能量的實現(xiàn)方案。 一個可用于"第三代，，CT 掃描儀和/或其它CT系統(tǒng)的實現(xiàn)方案。
參考六十四層計算斷層掃描(CT)系統(tǒng)描述本發(fā)明的工作環(huán)境。然
的場合。此外，還將參照x射線的檢測和轉(zhuǎn)換描述本發(fā)明。然而，本領(lǐng) 域技術(shù)人員將進一步認(rèn)識到本發(fā)明也同樣適用于其它高頻電磁能量的 檢測和轉(zhuǎn)換。本發(fā)明將參照"第三代"CT掃描儀描述，但是同樣適用于 其它CT系統(tǒng)。
參考圖l,示出了計算斷層掃描(CT)系統(tǒng)10,包括表示"第三代，，CT 掃描儀的臺架12。臺架12具有x射線源14,朝臺架12的相對側(cè)上的 檢測器組件或準(zhǔn)直器18投射x射線束16?，F(xiàn)在參考圖2，檢測器組件 18由多個檢測器20和數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)(DAS) 32構(gòu)成。該多個檢測器20 感應(yīng)穿過醫(yī)療病人22的投射的x射線，DAS 32將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號 供后續(xù)處理。每個檢測器20產(chǎn)生表示撞擊的射線束并就此而隨著穿過 病人而被衰減的射線束的強度的模擬電信號。在獲取x射線投射數(shù)據(jù)的 掃描過程中，臺架12和安裝于其上的部件繞旋轉(zhuǎn)中心24旋轉(zhuǎn)。
臺架12的旋轉(zhuǎn)和x射線源14的工作由CT系統(tǒng)10的控制機構(gòu)26 管理?？刂茩C構(gòu)26包括x射線控制器28，提供功率和定時信號給x射 線源14以及臺架電動機控制器30，控制臺架12的旋轉(zhuǎn)速度和位置。圖 像重構(gòu)器34從DAS 32接收采樣并數(shù)字化的x射線數(shù)據(jù)并進行高速重 構(gòu)。將經(jīng)過重構(gòu)的圖像作為輸入施加到計算機36,計算機36在大容量 存儲裝置38中存儲該圖像。
計算機36還經(jīng)由控制臺40從操作員處接收指令和掃描參數(shù)，控制 臺40具有某種形式的操作員界面，諸如鍵盤、鼠標(biāo)、聲控控制器或者 任何其它適合的輸入裝置。相關(guān)的顯示器42允許操作員觀察重構(gòu)的圖 像和來自計算機36的其它數(shù)據(jù)。操作員提供的指令和參數(shù)由計算機36 用于提供控制信號和信息給DAS 32、 x射線控制器28和臺架電動機控 制器30。此外，計算機36操作工作臺電動機控制器44,控制電動機化 的工作臺46來定位病人22和臺架12。具體講，工作臺46將病人22整 體或者部分移動通過圖1的臺架開口 48。
如圖3所示，檢測器組件18包括導(dǎo)軌17,準(zhǔn)直葉片或板19置于其 間。放置板19以在x射線束碰撞到例如位于檢測器組件18上的圖4的 檢測器之前對其進行準(zhǔn)直。在一個實施例中，檢測器組件18包括57個 檢測器20,每個檢測器20具有像素元50的64xl6的陣列規(guī)格。結(jié)果， 檢測器組件18具有64行和912列(16x57個檢測器)，這允許隨臺架 12的每次旋轉(zhuǎn)收集64個同時的數(shù)據(jù)層。
參考圖4,檢測器20包括DAS32,每個檢測器20包括布置在包裝 51中的多個檢測器元件50。檢測器20包括相對于檢測器元件50設(shè)置 在包裝51中的引腳52。包裝51放置在具有多個二極管59的背光二極 管陣列53上。背光二極管陣列53接著放置在多層基底54上。間隔物
55放置在多層基底54上。檢測器元件50光耦合到背光二極管陣列53， 背光二極管陣列53接著電耦接到多層基底54。柔性電路56連接到多層 基板54的表面57以及DAS 32。檢測器20通過使用引腳52放置在檢 測器組件18中。
在一個實施例的操作中，撞擊在檢測器組件50中的x射線生成穿 過包裝51的光子，從而產(chǎn)生在背光二極管陣列53中的二極管上檢測到 的模擬信號。該產(chǎn)生的模擬信號傳送通過多層基板54,通過柔性電路 56，到DAS32，該模擬信號在其中求積分并被轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。
或者每個檢測器20可以被設(shè)計為將射線能量直接轉(zhuǎn)換成包含能量 辨別或光子計數(shù)數(shù)據(jù)的電信號。這種檢測器通常被稱為"直接轉(zhuǎn)換"器 件。直接轉(zhuǎn)換器件也可以相似地被配置為工作在積分模式。這種器件可 以被稱為可配置。在一優(yōu)選實施例中，每個檢測器20包括從CZT制作 的半導(dǎo)體層。每個檢測器20還包括連接到半導(dǎo)體層的多個金屬化陽極。 如后面將描述的，這種檢測器20其上具有多個比較器的電路，這可以 減少由于多個能量事件的積累引起的統(tǒng)計錯誤。
現(xiàn)在參考圖5,示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的CZT或直接轉(zhuǎn)換檢測 器的一部分。檢測器20由半導(dǎo)體層60定義，半導(dǎo)體層60具有多個電 子的像素化的結(jié)構(gòu)或者像素來定義多個檢測器元件，陽極或觸點62。該 電子像素化是通過將電觸點62的2D陣列64施加到直接轉(zhuǎn)換材料的層 60上來實現(xiàn)的。
檢測器20包括連接到半導(dǎo)體層60的鄰近的高壓電極66。高壓電極 66連接到電源(未示出)，并且其被設(shè)計為在x射線檢測過程中給半導(dǎo) 體層60供電。本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到高壓電極66應(yīng)當(dāng)相對薄以減少 x射線吸收特性，并且，在一優(yōu)選實施例中厚度為幾百埃。在一個優(yōu)選 實施例中，高壓電極66可以通過金屬化工藝固定到半導(dǎo)體層60上。撞 擊半導(dǎo)體層60的x射線光子將在其中產(chǎn)生電荷，該電荷在一個或多個 電觸點62中收集，并且可以被讀出到圖2的DAS32。收集的電荷的幅 度指示了產(chǎn)生該電荷的光子的能量。
積分檢測器或者在積分模式工作的光子計數(shù)檢測器提供CT數(shù)值或 Hounsfield值。另一方面，能量選擇或者能量辨別CT系統(tǒng)可以提供與 材料的原子數(shù)和密度相關(guān)的附加信息。該信息對于多種醫(yī)療臨床應(yīng)用可 以是特別有用的，其中不同材料的CT數(shù)值可能相似但是原子數(shù)可能較 為不同。例如，釣化的斑和-典對比增強的血液可能一起位于冠狀動脈或 其它組織中。如同本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到的，已知鈣化的斑和碘對比 增強的血液具有截然不同的原子數(shù)，但是在某種密度下這兩種材料不能
單獨由CT數(shù)值區(qū)分。
由于與光子計數(shù)檢測器相比積分檢測器不同的飽和水平和增加的 飽和閾值，光子計數(shù)檢測器的飽和區(qū)域可能發(fā)生在低于能量積分檢測器 中發(fā)生飽和的通量水平。此外，即使可以將光子計數(shù)檢測器配置為以積 分模式工作，這種工作具有有限的動態(tài)范圍并且可能不足以避免飽和。 因此，可以在雙源/雙檢測器布置中采用檢測器類型的組合，以便用來自 第二檢測器的非飽和數(shù)據(jù)修補檢測器的飽和區(qū)域，并保留最高的劑量使 用。
參考圖6,示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的CT臺架IO的軸位圖。 臺架12包括第一x射線源90和笫二x射線源92。在該實施例中，第一 檢測器100在弧102上接收數(shù)據(jù)，以便接收通過第一4見域(FOV) 104 的數(shù)據(jù)。第二檢測器106在孤108上接收數(shù)據(jù)，以便接收通過第二 FOV IIO的數(shù)據(jù)。在該實施例中，第二FOV 110小于第一FOV 104。然而， 本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到取決于檢測器100和106中實現(xiàn)的覆蓋弧102 和108,兩個FOV104和IIO可以大小相同，或者第二FOV 110可以大 于第一FOV 104?？勺兿x萊形濾片112， 114可以可選的》文置在一個或兩 個x射線源90, 92它們各自的檢測器100, 106之間。本領(lǐng)域技術(shù)人員 將認(rèn)識到具有例如高于光子計數(shù)檢測器的飽和閾值的檢測器，諸如積分 檢測器，可以不需要蝶形濾片。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，覆蓋FOV 104的檢測器IOO是基于閃爍 體的合計檢測器，覆蓋FOV110的第二檢測器106是直接轉(zhuǎn)換、光子計 數(shù)檢測器。由于兩個檢測器的飽和閾值不同，并且直接轉(zhuǎn)換檢測器中的 飽和閾值趨向于為較低，直接轉(zhuǎn)換檢測器106的部分在給定的通量水平 下容易飽和，不管是否存在蝶形濾片114。然而，由于積分檢測器100 增加的動態(tài)范圍能力，檢測器IOO將趨向于在相當(dāng)?shù)耐克较乱膊伙?和，從而提供可以用于修補FOV 110中發(fā)生的4企測器106的飽和區(qū)域的 數(shù)據(jù)。
換言之，當(dāng)?shù)诙z測器106飽和時，由于第二檢測器106對應(yīng)的FOV 110小于較大檢測器100的FOV 104,并且由于第一檢測器100具有較
高的通量能力，其中獲得的數(shù)據(jù)可以用于校正否則的話在光子計數(shù)檢測
器106中丟失的數(shù)據(jù)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到從一個檢測器100取得 并修補到第二檢測器106中的數(shù)據(jù)必須適當(dāng)?shù)嘏錅?zhǔn)，以計入獲取數(shù)據(jù)的 兩個臺架角度。
現(xiàn)在參考圖7，示出了根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的CT臺架10的軸 位圖。臺架12包括第一x射線源190和第二x射線源192。在該實施例 中，笫一檢測器200在弧202上接收數(shù)據(jù)，以便接收通過第一FOV204 的數(shù)據(jù)。第二、分段弧檢測器206在弧208上接收數(shù)據(jù)，以便接收通過 第二FOV210的數(shù)據(jù)。在該實施例中，第一FOV204小于第二FOV210。 然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到取決于檢測器200和206中實現(xiàn)的覆蓋 弧202和208,兩個FOV204和210可以大小相同，或者第二FOV210 可以小于第一FOV 204?？勺兊螢V片212， 214可以可選的放置在一 個或兩個x射線源190, 192它們各自的檢測器200， 206之間。本領(lǐng)域 技術(shù)人員將認(rèn)識到具有例如高于光子計數(shù)檢測器的飽和閾值的檢測器， 諸如積分檢測器，可以不需要蝶形濾片。
在一個實施例中，檢測器200可以是基于閃爍體的積分檢測器，或 者可配置為工作在積分或者光子計數(shù)模式之一的光子計數(shù)檢測器。另一 方面，分段弧檢測器206具有第一部分220和第二部分222, 223。根據(jù) 本發(fā)明一個實施例，第一部分220配置為工作在與第二部分222, 223 不同的處理模式。以這種方式，第一部分220可以是配置為工作在光子 計數(shù)模式的可配置能量辨別檢測器部分，第二部分222, 223可以是基 于閃爍體的積分檢測器，或配置為工作在積分模式的可配置能量辨別檢 測器部分。這樣，檢測器206可以具有由在第二FOV210中包含的第一 部分220限定的二次FOV 230。盡管二次FOV 230顯示為直徑小于對應(yīng) 于第一檢測器200的FOV 204，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到FOV 204， 230同樣可以具有相若的直徑或者二次FOV 230直徑可以小于FOV204 的直徑。
由于檢測器在部分220中的飽和閾值不同于檢測器在部分222, 223 中的飽和閾值，第 一部分220的部分容易在低于檢測器200的給定的通 量水平下飽和，不管是否存在蝶形濾片212。然而，由于檢測器200增 加的動態(tài)范圍能力，檢測器200將趨向于在相若的通量水平下也不飽和，
數(shù)據(jù)。
換言之，當(dāng)?shù)谝徊糠?20中數(shù)據(jù)飽和時，才企測器200中的數(shù)據(jù)可以 用于校正否則的話在光子計數(shù)部分220中丟失的數(shù)據(jù)。本領(lǐng)域技術(shù)人員 將認(rèn)識到從檢測器200取得并修補到第一檢測器部分220中的數(shù)據(jù)必須 適當(dāng)?shù)嘏錅?zhǔn)，以計入獲取數(shù)據(jù)的兩個臺架角度。
在這里描述的實施例中，數(shù)據(jù)的校正可以通過使用迭代重構(gòu)技術(shù)完 成。在該技術(shù)中，通過對所研究的目標(biāo)的圖^象進行初始猜測或者嘗試來 開始飽和數(shù)據(jù)的校正。前面的方法使用系統(tǒng)模型來設(shè)計嘗試圖像，以便 獲得預(yù)期的數(shù)據(jù)。預(yù)期的數(shù)據(jù)與實際測量的數(shù)據(jù)之間的差異產(chǎn)生用于調(diào) 整嘗試圖像的誤差。重復(fù)該過程以便使預(yù)期的數(shù)據(jù)更好地匹配測量的數(shù) 據(jù)，直到達到精度或者迭代次數(shù)的限制。
在這里描述的實施例中，數(shù)據(jù)修補可以通過計入各檢測器之間臺架 角度的差異并相應(yīng)地內(nèi)插來進行。對于軸向掃描，通過基于獲取的數(shù)據(jù) 是否偏移了整數(shù)數(shù)量的視圖來計入臺架角度中的差異，重建(rebin)數(shù) 據(jù)。如果兩個檢測器偏移了整數(shù)數(shù)量的視圖，那么通過簡單的將數(shù)據(jù)集 偏移該整數(shù)數(shù)量的偏移視圖來執(zhí)行重建(rebinning)。如果兩個檢測器 沒有偏移整數(shù)數(shù)量的視圖，那么將來自 一 個檢測器的在 一組臺架角度上 的數(shù)據(jù)線性插值到第二檢測器的臺架角度集。
對于螺旋掃描，需要更精細(xì)的內(nèi)插。即，當(dāng)一源/檢測器子系統(tǒng)在時 間T處于第一角度A時，那么直到時間T + delta第二源/檢測器子系統(tǒng) 不會到達角度A。在該時間間隔delta內(nèi)，病人被移動，從而通過該病 人的視圖不是等價的(由于它們是在軸向掃描中)。數(shù)據(jù)實際上是角度 和沿Z軸的病人位置的二維離散集合的函數(shù)。從而，內(nèi)插必須計入螺旋 掃描中檢測器的視位(view position )和沿Z軸的病人位置。
現(xiàn)在參考圖8,包裹/行李檢查系統(tǒng)510包括可旋轉(zhuǎn)臺架512，可旋 轉(zhuǎn)臺架512中具有開口 514，包裹和^f亍李可以通過該開口。可旋轉(zhuǎn)臺架 512包含高頻電磁能量源516以及檢測器組件518,沖全測器組件518具 有由類似于圖4或圖5中所示的閃爍體單元的閃爍體單元構(gòu)成的閃爍體 陣列。還提供傳送機系統(tǒng)520,其包括由結(jié)構(gòu)524支撐的傳送帶522, 以便自動和連續(xù)的將包裹或行李526傳過開口 514以進行掃描。目標(biāo)526 由傳送帶522饋送通過開口 514，接著獲取成像數(shù)據(jù)，傳送帶522以受 控和連續(xù)的方式從開口 514移走包裹526。結(jié)果，郵政檢查員、行李處理員以及其它安全人員可以非侵入地檢查包裹526的內(nèi)容，查找爆炸物、 刀具、槍支、違禁品等。
因此，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例， 一種CT成像系統(tǒng)包括可旋轉(zhuǎn)臺 架，具有接收要掃描的目標(biāo)物體的開口；第一x射線發(fā)射源，連接到所 述可旋轉(zhuǎn)臺架并且配置為朝目標(biāo)物體發(fā)射x射線；以及第二 x射線發(fā)射 源，連接到所述可旋轉(zhuǎn)臺架并且配置為朝目標(biāo)物體發(fā)射x射線。第一檢 測器配置為接收從第一x射線發(fā)射源發(fā)射的x射線，第二檢測器配置為 接收從第二 x射線發(fā)射源發(fā)射的x射線。第 一檢測器的第 一部分配置為 工作在積分模式，第二檢測器的第一部分配置為工作在至少光子計數(shù)模 式。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施例， 一種x射線成像的方法包括，在第一檢 測器陣列的第 一部分中接收x射線，所述x射線從第一 x射線源發(fā)出穿 過成像區(qū)域的至少一部分，以及在第二^r測器陣列的第一部分中接收x 射線，所述x射線從第二x射線源發(fā)出穿過成像區(qū)域的至少一部分。該 方法還包括，以積分模式操作第一檢測器陣列的第一部分，以從接收的 x射線生成第一組數(shù)據(jù)，以光子計數(shù)^^莫式^t喿作第二檢測器陣列的第一部 分，以從接收的x射線生成第二組數(shù)據(jù)，以及使用第一和第二組數(shù)據(jù)生 成圖像。
根據(jù)本發(fā)明的再一實施例， 一種CT成像系統(tǒng)包括臺架，配置為繞 目標(biāo)物體旋轉(zhuǎn)；以及一對源，連接到所述臺架并配置為朝目標(biāo)物體發(fā)出 高頻電磁輻射。第 一檢測器陣列模塊配置為接收從該對源的第 一源發(fā)出 并穿過物體的高頻電磁輻射，第二檢測器陣列模塊配置為接收從該對源 的第二源發(fā)出并穿過物體的高頻電磁輻射。第一檢測器陣列模塊配置為 工作在至少積分模式，第二檢測器陣列模塊配置為工作在至少光子計數(shù) 模式。
已經(jīng)借助優(yōu)選實施例描述了本發(fā)明，但應(yīng)理解除了明確表述的那些 之外的等價物，替換和修改是可能的，并且在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
10 計算斷層掃描(CT)成像系統(tǒng)
12 臺架
14 x射線源
16 x射線束 17導(dǎo)軌
18檢測器組件或準(zhǔn)直器
19準(zhǔn)直葉片或板
20 多個檢測器
32 數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)(DAS)
22 醫(yī)療病人
24 旋轉(zhuǎn)中心
26 控制才幾構(gòu)
28 x射線控制器
30 臺架電動機控制器
34 圖像重構(gòu)器
36 計算機
38 大容量存儲裝置
40操作員經(jīng)由控制臺
42 相關(guān)的顯示器
44 工作臺電動機控制器
46 電動機化的工作臺
48 臺架開口
50 像素元
51 包裝
52 引腳
53 背光二極管陣列
59 多個二極管
54 多層襯底
55 間隔物
56 柔性電路
60 半導(dǎo)體層 62 陽才及或觸點
66 鄰近的高壓電極 90第一x射線源 92 笫二x射線源 100第一檢測器 102弧
104第一視域(FOV) 106第二檢測器 108弧
110笫二FOV 112可變蝶形濾片 114可變蝶形濾片 190第一x射線源 192第二x射線源 200第一檢測器 202弧
204第一FOV
206第二、分段弧檢測器
208孤
210笫二FOV
212可變蝶形濾片
214可變蝶形濾片
220第一部分
222第二部分
223第二部分
230 二次FOV
510包裹/行李檢查系統(tǒng)
512可旋轉(zhuǎn)臺架
514開口
516高頻電磁輻射源 518檢測器組件 520傳送4幾系統(tǒng) 522傳送帶
524結(jié)構(gòu)支撐的傳送帶 526包裹或4亍李
權(quán)利要求
1. 一種CT成像系統(tǒng)(10)，包括可旋轉(zhuǎn)臺架(12)，具有接收要掃描的目標(biāo)物體(22)的開口(48)；第一x射線發(fā)射源(90，190)，連接到所述可旋轉(zhuǎn)臺架(12)并且配置為朝目標(biāo)物體(22)發(fā)射x射線；第二x射線發(fā)射源(92，192)，連接到所述可旋轉(zhuǎn)臺架(12)并且配置為朝目標(biāo)物體(22)發(fā)射x射線；第一檢測器(100，200)，配置為接收從第一x射線發(fā)射源(90，190)發(fā)射的x射線；以及第二檢測器(106，206)，配置為接收從第二x射線發(fā)射源(92，192)發(fā)射的x射線；其中第一檢測器(100，200)的第一部分配置為工作在積分模式，第二檢測器(106，220)的第一部分配置為工作在至少光子計數(shù)模式。
2. 如權(quán)利要求1所述的CT成像系統(tǒng)(10),還包括計算機，編程 為使用第一檢測器(100， 200)的第一部分的非飽和數(shù)據(jù)校正第二檢測 器(106, 206)中的飽和數(shù)據(jù)。
3. 如權(quán)利要求1所述的CT成像系統(tǒng)(10)，其中第一檢測器(100) 的第一部分包括整個第一檢測器。
4. 如權(quán)利要求3所述的CT成像系統(tǒng)(10),其中第二檢測器的第 一部分包括整個第二檢測器(106)。
5. 如權(quán)利要求3所迷的CT成像系統(tǒng)(10)，其中第二檢測器(106) 具有有限的視域(FOV) (110)，其小于第一檢測器的FOV (210)。
6. 如權(quán)利要求3所述的CT成像系統(tǒng)(10),其中第一x射線發(fā)射 源(卯)具有的峰值功率能力大于第二x射線發(fā)射源(92)的峰值功率 能力。
7. 如權(quán)利要求1所述的CT成像系統(tǒng)(10),其中第二檢測器(206) 包括直接轉(zhuǎn)換檢測器，可配置為工作在積分模式或者光子計數(shù)模式。
8. 如權(quán)利要求1所述的CT成像系統(tǒng)(10),其中第二檢測器的第 二部分(222, 223 )配置為工作在至少積分模式。
9. 如權(quán)利要求8所述的CT成像系統(tǒng)(10)，其中第二檢測器的第 一部分(220)被放置為中心地接收從第二x射線發(fā)射源(192)發(fā)出的 中心x射線束。
10.如權(quán)利要求8所述的CT成像系統(tǒng)(10)，其中第二檢測器的 第二部分(222， 223 )配置為工作在積分模式和光子計數(shù)模式中的任意 模式，并且其中第二 x射線發(fā)射源(192)具有的峰值功率能力大于第 一x射線發(fā)射源(190)的峰值功率能力。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有第二射線管/檢測器修補的CT成像系統(tǒng)和方法。一種CT成像系統(tǒng)(10)，包括可旋轉(zhuǎn)臺架(12)，具有接收要掃描的目標(biāo)物體(22)的開口(48)；第一x射線發(fā)射源(90，190)，連接到所述可旋轉(zhuǎn)臺架(12)并且配置為朝目標(biāo)物體(22)發(fā)射x射線；以及第二x射線發(fā)射源(92，192)，連接到所述可旋轉(zhuǎn)臺架(12)并且配置為朝目標(biāo)物體(22)發(fā)射x射線。第一檢測器(100，200)配置為接收從第一x射線發(fā)射源(90，190)發(fā)射的x射線，第二檢測器(106，206)，配置為接收從第二x射線發(fā)射源(92，192)發(fā)射的x射線。第一檢測器(100，200)的第一部分配置為工作在積分模式，第二檢測器(106，220)的第一部分配置為工作在至少光子計數(shù)模式。
文檔編號G01T1/161GK101375798SQ20081021427
公開日2009年3月4日 申請日期2008年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月29日
發(fā)明者J·E·特卡奇克, S·K·巴蘇, X·吳, 杜巖峰 申請人:通用電氣公司