專(zhuān)利名稱(chēng)：間接輻射檢測(cè)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于檢測(cè)輻射，尤其是檢測(cè)用于醫(yī)學(xué)成像目的的X射線輻射的間 接輻射檢測(cè)器。本發(fā)明還涉及一種相應(yīng)的檢測(cè)輻射的方法，以及一種相應(yīng)的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
在典型的射線成像系統(tǒng)例如X射線成像系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)系統(tǒng)中，X射 線源或發(fā)射體向例如患者的對(duì)象或其它對(duì)象輻射X射線。射束穿過(guò)對(duì)象由此引發(fā)X射線束 強(qiáng)度的衰減。當(dāng)相對(duì)于X射線源和待調(diào)查對(duì)象合適地定位輻射檢測(cè)器時(shí)，可測(cè)量該減少的 射束強(qiáng)度。在例如正電子發(fā)射斷層攝影(PET)或單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層攝影(SPECT)的其它 射線成像系統(tǒng)中，輻射源被插入到對(duì)象中并且通過(guò)由能量敏感的光子計(jì)數(shù)檢測(cè)器檢測(cè)所發(fā) 射的伽馬輻射，能夠重建該對(duì)象的圖像。最近，光子計(jì)數(shù)X射線CT成像系統(tǒng)已經(jīng)引起了一些關(guān)注，因?yàn)榕c標(biāo)準(zhǔn)CT成像系統(tǒng) (即基于電流積分技術(shù))相比較，光子計(jì)數(shù)X射線CT成像具有很大的潛能來(lái)顯著地改善材 料識(shí)別、低對(duì)比率以及對(duì)低輻射劑量的靈敏度。迄今為止，已知的光子計(jì)數(shù)CT檢測(cè)器是基 于直接轉(zhuǎn)換材料或基于耦合到光敏裝置的快速閃爍體。閃爍體基本上通過(guò)一種間接檢測(cè)機(jī) 制進(jìn)行操作，這也解釋了在這個(gè)領(lǐng)域?yàn)槭裁催@些檢測(cè)器也被稱(chēng)為間接檢測(cè)器。通常，光子計(jì)數(shù)功能被用于在每個(gè)像素中和在每次掃描讀數(shù)中既測(cè)量X射線光 譜，又測(cè)量X射線光子數(shù)量。一個(gè)重要的方面是所接收的X射線通量密度，其為檢測(cè)器位置 處單位面積的X射線光子速率。這個(gè)量可以根據(jù)對(duì)于給定的掃描讀數(shù)、在給定檢測(cè)器元件 內(nèi)檢測(cè)到的光子計(jì)數(shù)數(shù)量來(lái)進(jìn)行計(jì)算。這個(gè)通量密度值(相當(dāng)于倍增因數(shù))對(duì)于重建對(duì)象 圖像是必需的。與基于電流積分技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)CT檢測(cè)器相比，光子計(jì)數(shù)檢測(cè)器的一個(gè)通常的缺點(diǎn) 是在不產(chǎn)生較大的誤差或者信號(hào)飽和的條件下，只能測(cè)量相對(duì)較低的X射線通量密度。在 對(duì)患者的典型臨床CT掃描中，檢測(cè)器位置處的最大X射線通量密度在IO9光子/秒/mm2的 量級(jí)并且甚至更高。這樣高的通量密度對(duì)于獲得就短掃描時(shí)間、低圖像噪聲和高空間分辨 率而言的整體上的好性能是必須的。給定檢測(cè)器像素時(shí)的最大可檢測(cè)光子計(jì)數(shù)率(在可容許的誤差范圍內(nèi))是響應(yīng)于 X射線光子的脈沖信號(hào)的時(shí)間常數(shù)的函數(shù)。該時(shí)間常數(shù)定義了該脈沖的上升時(shí)間、下降時(shí)間 和寬度。在適合于光子計(jì)數(shù)X射線CT的普通檢測(cè)器類(lèi)型中，脈沖寬度典型地在10到50ns 的量級(jí)。在一些對(duì)閃爍體優(yōu)化的信號(hào)處理技術(shù)中，僅僅上升脈沖的信息就足夠了。在快速 材料中，總的上升脈沖持續(xù)時(shí)間可以在l-5ns的量級(jí)。在時(shí)間常數(shù)的這些范圍中，可以設(shè)計(jì) 合適的快速電子設(shè)備，以使得速率限制僅僅依賴(lài)于檢測(cè)器的物理屬性。然而，檢測(cè)在時(shí)間上 具有泊松分布的任意光子很難達(dá)到有效成像所需的最大計(jì)數(shù)率。幾種已知的方法能夠部分地減輕光子計(jì)數(shù)CT中可檢測(cè)的X射線通量密度不足夠的問(wèn)題。一個(gè)常用的方法是將“成像像素”的面積(即，足以正確圖像重建的有效檢測(cè)器像 素面積)劃分為幾個(gè)檢測(cè)器子像素；其每一個(gè)具有單獨(dú)的信號(hào)處理通道。在一些實(shí)際的限 制內(nèi)，總的可獲得的通量密度與子像素的數(shù)量成比例。在從所有子像素獲得計(jì)數(shù)結(jié)果后，幾 個(gè)子像素?cái)?shù)據(jù)的集合可被組合來(lái)表示更大的成像像素。這個(gè)方法的明顯缺點(diǎn)是獨(dú)立電子通 道的數(shù)量有顯著增加，每個(gè)獨(dú)立電子通道需要被單獨(dú)處理。另外，在一些檢測(cè)器類(lèi)型(主要 被像素化的閃爍體)中，構(gòu)造小的子像素時(shí)可能引入技術(shù)問(wèn)題并減小有效檢測(cè)面積。另一個(gè)已知方法是將成像像素劃分為幾個(gè)垂直的檢測(cè)層，一個(gè)層位于另一層之 上；其每一個(gè)都具有單獨(dú)的信號(hào)處理通道，參見(jiàn)US2006/0056581 (具有直接轉(zhuǎn)換檢測(cè)器)。 這個(gè)技術(shù)也引入了有關(guān)光子計(jì)數(shù)光譜分析的顯著復(fù)雜性，因?yàn)槊總€(gè)層的光譜響應(yīng)彼此是不 同的。在這種情況下，需要復(fù)雜的校準(zhǔn)和校正。因此，一種改進(jìn)的輻射探測(cè)器將是有益的，并且尤其是一種更有效的和/或可靠 的輻射檢測(cè)器將是有益的。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明優(yōu)選尋求單獨(dú)地或組合地減輕、緩解或消除上述一個(gè)或多個(gè)缺點(diǎn)。尤 其，本發(fā)明的目的是提供一種通過(guò)檢測(cè)高X射線通量密度以及光子計(jì)數(shù)來(lái)解決現(xiàn)有技術(shù)中 的上述問(wèn)題的輻射檢測(cè)器。在本發(fā)明的第一方面，通過(guò)提供一種用于檢測(cè)輻射的間接輻射檢測(cè)器，從而達(dá)到 了這個(gè)目的以及幾個(gè)其他目的，該檢測(cè)器包括；像素元件陣列，每個(gè)像素元件被至少細(xì)分為 第一子像素元件和第二子像素元件，每個(gè)子像素元件具有平行于像素元件陣列的表平面的 截面面積，其中第一子像素元件的截面面積不同于第二子像素元件的截面面積，并且其中第 一子像素元件具有設(shè)置在子像素元件側(cè)面上的光敏裝置，該側(cè)面基本正交于像素元件陣列 的所述表平面。本發(fā)明特別有利于通過(guò)較簡(jiǎn)單的檢測(cè)器設(shè)計(jì)來(lái)獲得一種實(shí)現(xiàn)高通量光子計(jì)數(shù)的 間接輻射檢測(cè)器，但這并不是排他的。典型地，將光敏裝置安排在至少一個(gè)子像素元件的側(cè) 面的側(cè)面定向設(shè)置保證了子像素元件與相應(yīng)光敏裝置的良好光學(xué)耦合。特別地，本發(fā)明還 提供來(lái)自第一和第二子像素元件的相似的光譜響應(yīng)，這有利于更容易的圖像重建。此外，本 發(fā)明較容易通過(guò)使用現(xiàn)有的檢測(cè)器構(gòu)造技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。結(jié)合本發(fā)明，應(yīng)理解術(shù)語(yǔ)“表平面”等同于在像素元件陣列的邊界上的公共平面。 由于需要高數(shù)量的像素元件來(lái)獲得輻射檢測(cè)器的足夠的空間分辨率，各像素元件典型地具 有相類(lèi)似或相同的尺寸，并且并排地排列在陣列內(nèi)，以使得像素元件陣列的術(shù)語(yǔ)“表平面” 被很好地定義。對(duì)于不均勻的表面，適于將“表平面”定義為該陣列的一個(gè)平均表面。當(dāng)輻 射檢測(cè)器是裝配組成的時(shí)，該表平面可以是輻射檢測(cè)器的外表面，或者其可以是接近于該 表面的一個(gè)平面。通常，入射輻射的入射方向正交于陣列的所述表平面以給出最高的分辨 率。然而對(duì)于某些設(shè)置而言，該輻射的入射角度可以相對(duì)地偏離正交角度。也可以考慮像 素元件陣列即輻射檢測(cè)器可以具有一定的曲率；相應(yīng)地，該表平面定義了在檢測(cè)器的位置 處相對(duì)于輻射檢測(cè)器的一個(gè)切面。
結(jié)合本發(fā)明，應(yīng)理解術(shù)語(yǔ)“輻射”為光子所承載的任何類(lèi)型的電磁輻射，該光子的 能量范圍從幾電子伏特m到更高能量范圍。因此，術(shù)語(yǔ)輻射可包括紫外(uv)，x射線(軟 和硬)，以及伽馬(Y)(軟和硬)輻射。本發(fā)明對(duì)于檢測(cè)與醫(yī)學(xué)成像相關(guān)的χ射線輻射特別有益。有利地，第二子像素元件也具有設(shè)置在子像素元件側(cè)面上的光敏裝置，該側(cè)面基 本正交于像素元件陣列的表平面。由此，第一和第二子像素元件都具有側(cè)面定向的光敏裝 置，其給出了對(duì)兩種元件的良好光學(xué)耦合?？蛇x地，第二子像素元件具有設(shè)置在基本平行于像素元件陣列的表平面的側(cè)面元 件上的光敏裝置。由此，該光敏裝置可位于第二子像素的頂部或底部。這兩個(gè)位置都較容 易制造。優(yōu)選地，基本正交于輻射的入射方向的該側(cè)面可定位在檢測(cè)器相對(duì)于入射輻射的 后側(cè)即底側(cè)。在一個(gè)實(shí)施例中，第一和第二子像素元件)可具有正交于像素元件陣列的表平面 的不同的幾何中心。由此，通過(guò)將像素元件分離成更小的元件，各元件可以彼此緊挨使得制 造較為容易。在這個(gè)實(shí)施例中，第一和第二子像素元件可具有平行于像素元件陣列的表平 面且大致呈矩形的截面面積。由此，能方便地制得這種盒形結(jié)構(gòu)的子像素元件。優(yōu)選地，對(duì) 于矩形結(jié)構(gòu)，其上設(shè)置有光敏裝置的側(cè)面是第一子像素元件具有最大面積的側(cè)面，從而保 證了子像素元件與相應(yīng)光敏裝置之間的最大光學(xué)耦合。在另一個(gè)實(shí)施例中，第一和第二子像素元件可具有正交于像素元件陣列的表平面 的基本相同的幾何中心，由此提供了高度的對(duì)稱(chēng)性，雖然制造具有這種對(duì)稱(chēng)性的檢測(cè)器更 加困難，但其有利于進(jìn)行重組。第一子像素元件的前表面和/或后表面可以分別與第二子像素元件的前表面和/ 或后表面基本對(duì)準(zhǔn)。由此，當(dāng)前表面對(duì)準(zhǔn)時(shí)該陣列的表平面基本上是平坦的，而在后表面對(duì) 準(zhǔn)結(jié)構(gòu)中，并不必須是這種情況。優(yōu)選地，第一和第二子像素元件的截面面積之比至少為5，或者更優(yōu)選至少為10。 這個(gè)比值也可以在1-10的區(qū)間內(nèi)，或者更優(yōu)選地在2-20的區(qū)間內(nèi)，以便提供一個(gè)寬范圍 的、可檢測(cè)的輻射通量密度。在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)子像素元件可進(jìn)一步被至少細(xì)分為第一、第二和第三子像 素元件，每個(gè)子像素元件具有平行于像素元件陣列的表平面的截面面積。類(lèi)似地，像素元件 可被細(xì)分為4個(gè)，5個(gè)，6個(gè)，7個(gè)，8個(gè)，9個(gè)，10個(gè)以及更高數(shù)量的子像素元件。對(duì)于3個(gè) 子像素元件的情況，三個(gè)子像素元件的截面面積之間的比可在從大約1 5 25到大約 1 10 100的范圍內(nèi)。其他的比可為大約1 4 8或大約2 4 8。在一個(gè)實(shí)施例中，第一和第二子像素元件可連接到光子計(jì)數(shù)電路裝置，以將本發(fā) 明應(yīng)用到高計(jì)數(shù)率(即高于IGcps)的場(chǎng)景。尤其是，第一和第二子像素元件可設(shè)置有光子 計(jì)數(shù)電路裝置，以使得測(cè)量通量密度輻射的兩個(gè)不同子范圍。通過(guò)最大的子像素元件來(lái)檢 測(cè)最小的子范圍，或者通過(guò)兩個(gè)子像素元件的組合來(lái)檢測(cè)該最小的子范圍。在最高的子范 圍中，通過(guò)具有最小面積的子像素元件來(lái)單獨(dú)完成光子檢測(cè)?？扇菀椎匦Ｕ煌酉袼卦?件中計(jì)數(shù)的光子數(shù)量來(lái)表示圖像重建所需要的真實(shí)輻射通量密度。相應(yīng)地，可將3個(gè)或更 多的子像素元件組合進(jìn)各個(gè)檢測(cè)子范圍內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，光敏裝置可以是雪崩光電二極管(APD)，硅光電倍增管(SiPM)，
7電壓偏置光電二極管，或光電倍增管，或其它能夠?qū)?lái)自子像素元件的光轉(zhuǎn)換為可測(cè)電信 號(hào)的合適的光敏裝置。典型地，像素元件可包括LSO，LYSO, GSO, YAP, LuAP,或LaBr3，或它們的任何合金， 用于將入射輻射轉(zhuǎn)換為光，這對(duì)于閃爍體而言是已知的。本發(fā)明還涉及一種包括根據(jù)本發(fā)明第一方面的輻射檢測(cè)器的正電子發(fā)射斷層攝 影(PET)設(shè)備，單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層攝影(SPECT)設(shè)備，計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)設(shè)備，或具 有大面積平板成像的計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)設(shè)備。在第二方面，本發(fā)明涉及一種檢測(cè)輻射的方法，該方法包括-提供像素元件陣列，每個(gè)像素元件被至少細(xì)分為第一和第二子像素元件，每個(gè)子 像素元件具有平行于像素元件陣列的表平面的截面面積，和-通過(guò)間接檢測(cè)來(lái)檢測(cè)輻射，其中第一子像素元件的截面面積不同于第二子像素元件的截面面積，以及其中第一子像素元件具有設(shè)置在子像素元件側(cè)面上的光敏裝置，該側(cè)面基本正交 于像素元件陣列的所述表平面。本發(fā)明的第一和第二方面每個(gè)都可與任何其它方面相組合。參照下面描述的實(shí)施 例，本發(fā)明的這些和其它方面將被闡述并變得清楚。


參照附圖，僅以示例的方式來(lái)解釋本發(fā)明，其中圖1示出了計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)成像系統(tǒng)的示意圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的輻射檢測(cè)器的一個(gè)實(shí)施例；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的輻射檢測(cè)器的另一個(gè)實(shí)施例；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的輻射檢測(cè)器的又一個(gè)實(shí)施例；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的兩個(gè)輻射檢測(cè)器的頂視圖，且圖6是根據(jù)本發(fā)明的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式圖1示出了計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)成像系統(tǒng)的示意圖，其中計(jì)算機(jī)斷層攝影掃描儀 10容納或支撐輻射源12，該輻射源在一個(gè)實(shí)施例中為X射線源，其投射輻射束到由掃描儀 10定義的檢查區(qū)14。在穿過(guò)檢查區(qū)14后，輻射束由二維輻射檢測(cè)器16進(jìn)行檢測(cè)，該檢測(cè) 器設(shè)置來(lái)檢測(cè)穿過(guò)檢查區(qū)14的輻射束。輻射檢測(cè)器16包括多個(gè)檢測(cè)模塊或檢測(cè)元件18。 典型地，X射線管產(chǎn)生具有錐形束、楔形束或其它射束幾何結(jié)構(gòu)的發(fā)散X射線束，當(dāng)其穿過(guò) 檢查區(qū)14時(shí)，其擴(kuò)展以基本充滿(mǎn)輻射檢測(cè)器16的面積。成像對(duì)象放置在躺椅22或其它支撐上，其將成像對(duì)象移進(jìn)檢查區(qū)14。躺椅22可 沿著在圖1中被標(biāo)為ζ方向的軸向方向線性地移動(dòng)。輻射源12和輻射檢測(cè)器16相對(duì)于檢 查區(qū)14被相對(duì)地安裝在旋轉(zhuǎn)臺(tái)架24上，使得對(duì)臺(tái)架24得旋轉(zhuǎn)可以實(shí)現(xiàn)輻射源12圍繞檢 查區(qū)14的轉(zhuǎn)動(dòng)以提供一個(gè)角度范圍內(nèi)的視圖。采集的數(shù)據(jù)被稱(chēng)為投影數(shù)據(jù)，因?yàn)槊總€(gè)檢測(cè) 器元件檢測(cè)了相應(yīng)于沿著從輻射源延伸至檢測(cè)器元件的線形的、窄錐形的、或其它基本線 性的投影進(jìn)行的衰減線積分的信號(hào)。
8
在掃描期間，沿著每個(gè)投影穿過(guò)的輻射部分地被成像對(duì)象吸收，從而產(chǎn)生了空間 上變化的輻射衰減。輻射檢測(cè)器16的檢測(cè)器元件18對(duì)輻射束的輻射強(qiáng)度進(jìn)行采樣，以生 成輻射吸收投影數(shù)據(jù)。由于臺(tái)架24的旋轉(zhuǎn)，輻射源12圍繞檢查區(qū)14轉(zhuǎn)動(dòng)，從而可采集多 個(gè)視角的投影數(shù)據(jù)，其共同定義了 一個(gè)投影數(shù)據(jù)集，其被存儲(chǔ)在緩沖存儲(chǔ)器28中。對(duì)于多切片掃描儀中的源聚焦采集幾何結(jié)構(gòu)，存儲(chǔ)在緩沖存儲(chǔ)器28中的投影數(shù) 據(jù)集的衰減線積分或投影的讀數(shù)可用參數(shù)表示為P( Y，β，η)，其中γ為由旋轉(zhuǎn)臺(tái)架24 的位置確定的輻射源12的源角度，β為扇形內(nèi)的角度(β e [-Φ/2, Φ/2]，其中Φ為扇 角)，并且η是ζ方向上的檢測(cè)器行數(shù)目。優(yōu)選地，重組處理器30將投影數(shù)據(jù)重組為平行 的、非等距光柵的正準(zhǔn)橫軸坐標(biāo)。該重組可表示為Ρ(Υ，β，η) —Ρ(θ，1，η)，其中θ是表 示由平行讀數(shù)組成的投影數(shù)目的參數(shù)，該平行讀數(shù)由參數(shù)1表示，其規(guī)定了讀數(shù)和中心點(diǎn) (isocenter)之間的距離，并且η是ζ方向上的檢測(cè)器行數(shù)目。重組的平行射線投影數(shù)據(jù)集Ρ( θ，1，η)被存儲(chǔ)在投影數(shù)據(jù)集存儲(chǔ)器32中。可選 地，在將投影數(shù)據(jù)Ρ( θ，1，η)存儲(chǔ)到投影數(shù)據(jù)集存儲(chǔ)器32之前，該投影數(shù)據(jù)可由插值處理 器34進(jìn)行插值，形成等距坐標(biāo)或其它理想坐標(biāo)間隔內(nèi)下數(shù)據(jù)。重建處理器36應(yīng)用濾波反 投影或其它圖像重建技術(shù)來(lái)將投影數(shù)據(jù)集重建為一個(gè)或多個(gè)重建圖像，該重建圖像被存儲(chǔ) 在重建圖像存儲(chǔ)器38中。重建圖像由視頻處理器40處理并顯示在用戶(hù)界面42上，或者被 另外處理或利用。在一個(gè)實(shí)施例中，用戶(hù)界面42也能使放射科醫(yī)師、技術(shù)人員或其它操作 者操作計(jì)算機(jī)斷層攝影掃描儀控制器44，以執(zhí)行所選擇的軸向的、螺旋狀的、或其它計(jì)算機(jī) 斷層攝影成像過(guò)程。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的輻射檢測(cè)器16的元件18，該元件具有包括像素元件Ρ1， Ρ2，Ρ3，Ρ4，Ρ5*Ρ6的陣列70。毫無(wú)疑問(wèn)，典型地對(duì)于一個(gè)陣列而言，像素元件的數(shù)量可以 更高，其范圍從幾百到幾萬(wàn)，甚至到幾十萬(wàn)。為了獲得對(duì)于普通CT應(yīng)用足夠的圖像分辨率， 像素元件Ρ1-Ρ6應(yīng)具有Imm2量級(jí)的有效面積，當(dāng)讓?zhuān)『透蟮臋z測(cè)面積對(duì)于本發(fā)明也 都是可以的。像素的高度(即圖2中向上的方向)典型地在從0.5mm到大約2-3mm的范圍 內(nèi)，其取決于所需的停止功率。陣列70具有在圖2的左側(cè)所示的上表平面60。在根據(jù)本發(fā)明的間接輻射檢測(cè)器 的所顯示的結(jié)構(gòu)中，輻射X旨在從上面入射，如陣列70上的三個(gè)箭頭所示。在圖2的右側(cè)，以分解圖的形式單獨(dú)地顯示了單個(gè)像素元件P。像素元件P被細(xì)分 為第一 PEl和第二 PE2子像素元件，每個(gè)子像素元件具有平行于像素元件陣列70的上述表 平面60的截面面積Al和A2。如圖2所示，第一子像素元件PEl的截面面積Al不同于第 二子像素元件PE2的截面面積A2，即A2比Al大好幾倍；A2 > Al。此外，第一 PEl和第二 PE2子像素元件具有分別設(shè)置在側(cè)面上的光敏裝置PSl和PS2。該側(cè)面基本正交于像素元 件P1-P6的陣列70的表平面60。由此，成像像素P被劃分為兩個(gè)不相等的矩形子元件PEl和PE2，其中兩個(gè)光敏裝 置PSl和PS2從側(cè)面進(jìn)行耦合(即，基本平行于X射線輻射X)，其每一個(gè)耦合到它的相應(yīng)子 元件。在所描述的結(jié)構(gòu)中，較小的子元件PEl具有對(duì)光敏裝置更有效的光學(xué)耦合，因?yàn)?與從底側(cè)粘附PEl的可能位置相比較，該耦合是通過(guò)子像素PEl的最大表面完成的。從閃爍 體像素的側(cè)面對(duì)光電二極管進(jìn)行粘附并選定路線的技術(shù)已經(jīng)建立起來(lái)了并且閃爍體結(jié)構(gòu)可通過(guò)已知的構(gòu)造技術(shù)來(lái)應(yīng)用到本發(fā)明，參見(jiàn)W02006/114716，其在此整體引入作為參考。如同通常在輻射檢測(cè)器組裝之后所進(jìn)行的，除了被粘附到光敏裝置PS 1和PS2的 那些表面之外，子像素PEl和PE2的所有表面優(yōu)選地用光反射材料覆蓋。具有較大面積的 子元件(或者可替換地，兩個(gè)子元件的信號(hào)之和)給出了 X射線通量密度的較低子范圍內(nèi) 的計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)。具有較小面積的子元件單獨(dú)給出了 X射線通量密度的較高子范圍內(nèi)的計(jì)數(shù)數(shù) 據(jù)。PEl和PE2之間的表面能夠或者平行于軸向方向或者平行于成像系統(tǒng)的角方向， 參見(jiàn)圖1。兩個(gè)光敏裝置PSl和PS2中的每一個(gè)可操作地連接到光子計(jì)數(shù)信號(hào)處理裝置PCl 和PC2，其在圖2的右下部分示意性地示出。在圖2示出的結(jié)構(gòu)中，每個(gè)子元件具有不同的幾何中心。因此，在圖像重建過(guò)程 中，應(yīng)進(jìn)行幾個(gè)適應(yīng)性調(diào)整。在重組中或在重組插值步驟中應(yīng)考慮不同的子元件坐標(biāo)。另 外，在反投影之前的重建濾波也可以被調(diào)整。通常，如果在考慮了不同子元件的影響之后成 像像素的尺寸被設(shè)計(jì)來(lái)允許獲得足夠的空間采樣，對(duì)于使用這些不相等的子元件而言，應(yīng) 該沒(méi)有重建限制。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的輻射檢測(cè)器18的另一實(shí)施例。圖3描述了與圖2類(lèi)似的 結(jié)構(gòu)，但其具有三個(gè)不相等的子像素元件PE1，PE2和PE3，即三個(gè)子元件，并且三個(gè)相應(yīng)的 信號(hào)處理通道PCl，PC2和PC3分別可操作地連接到三個(gè)光敏裝置PS1’，PS2’和PS3’。由 于與圖2的實(shí)施例相比較的額外子像素元件，這個(gè)結(jié)構(gòu)能夠進(jìn)一步增加可檢測(cè)的X射線通 量密度。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)考慮，可以在角方向和軸向方向這兩個(gè)方向上執(zhí)行重建 調(diào)整。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的輻射檢測(cè)器18的又一個(gè)實(shí)施例。圖4中，其結(jié)構(gòu)類(lèi)似于 圖2的結(jié)構(gòu)，但在這個(gè)實(shí)施例中，較大子像素元件PE2的光敏裝置PS2”粘附到閃爍體的底 部。在這種情況下，檢測(cè)陣列中許多大的子元件的光敏裝置能被形成在相同的平面芯片上 (同時(shí)沿著軸向的旋轉(zhuǎn)的拱形)。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，對(duì)于每個(gè)成像像素僅有單側(cè)光敏芯片。 這能使得檢測(cè)器陣列的活動(dòng)面積和非活動(dòng)面積之比增加。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的兩個(gè)輻射檢測(cè)器的頂視圖，如圖所示X射線輻射從紙前 射入紙平面。在圖5的A部分中，第一和第二子像素PEl和PE2具有正交于像素元件陣列的表 平面(即圖5視圖內(nèi)的紙平面)的基本相同的幾何中心。由此，兩個(gè)元件共享公共的旋轉(zhuǎn) 軸，這有利于一些重組算法。尤其是，相對(duì)于這個(gè)公共軸的180度旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)是有益的。也可 以看出，第一和第二子像素元件PEl和PE2具有相同的縱橫比，即圖5視圖中所示的高寬之 比。然而，第一和第二子像素元件PEl和PE2可以具有不同的縱橫比并仍然具有正交于像 素元件陣列的表平面(即圖5視圖內(nèi)的紙平面)的公共幾何中心。在圖5的B部分中，第一和第二子像素元件PEl和PE2具有正交于像素元件陣列 的表平面(即圖5視圖內(nèi)的紙平面)的不同的幾何中心。這類(lèi)似于圖2，3和4中所示的結(jié) 構(gòu)，其在前面有詳細(xì)的描述。如圖所示，第一和第二子像素元件PEl和PE2具有平行于像素 元件陣列的表平面(即圖5視圖內(nèi)的紙平面)的矩形截面面積。圖6是根據(jù)本發(fā)明的方法的流程圖。該方法包括
步驟Si，提供像素元件P1-P6的陣列，每個(gè)像素元件P被至少細(xì)分為第一 PEl和第 二 PE2子像素，每個(gè)子像素具有平行于像素元件陣列的表平面的截面面積Al和A2。步驟S2，通過(guò)間接檢測(cè)來(lái)檢測(cè)輻射X，其中第一子像素元件PE 1的截面面積Al不同于第二子像素元件PE2的截面面積 A2，以及其中第一子像素元件PEl具有設(shè)置在子像素元件側(cè)面上的光敏PS 1裝置，該側(cè)面 基本正交于像素元件陣列的所述表平面。本發(fā)明能以包括硬件、軟件、固件或它們的任意組合的任意適當(dāng)形式來(lái)實(shí)現(xiàn)。本發(fā) 明或本發(fā)明的一些特征能作為運(yùn)行在一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)處理器和/或數(shù)字信號(hào)處理器上的 計(jì)算機(jī)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的元件和部件可以適當(dāng)?shù)姆绞轿锢淼?、功能性?和邏輯地實(shí)現(xiàn)。實(shí)際上，該功能可在單個(gè)單元中，在多個(gè)單元中或作為其它功能性單元的部 分來(lái)實(shí)現(xiàn)。因而，本發(fā)明可以在單個(gè)單元中實(shí)現(xiàn)，或者物理地和功能性地分布在不同單元和 處理器之間。雖然本發(fā)明結(jié)合特定的實(shí)施例進(jìn)行了描述，但其并不旨在限制于在這里提出的特 定形式。相反，本發(fā)明的范圍僅僅限制于所附的權(quán)利要求。在權(quán)利要求中，術(shù)語(yǔ)“包括”并 不排除存在其它元件或步驟。另外，雖然各個(gè)單獨(dú)的特征被包括在不同的權(quán)利要求中，但它 們也可以被有利地進(jìn)行組合，并且存在于不同的權(quán)利要求中并不意味著這些特征的組合是 不可行的和/或沒(méi)有優(yōu)點(diǎn)。另外，單數(shù)的參考標(biāo)記并不排除多個(gè)。并且，權(quán)利要求中的參考 標(biāo)記不能被解釋來(lái)限制權(quán)利要求的范圍。
1權(quán)利要求
一種檢測(cè)輻射(X)的間接輻射檢測(cè)器，該檢測(cè)器包括像素元件(P1 P6)陣列，每個(gè)像素元件(P)被至少細(xì)分為第一(PE1)子像素元件和第二(PE2)子像素元件，每個(gè)子像素元件具有平行于像素元件陣列的表平面(60)的截面面積(A1，A2)，其中第一子像素元件(PE1)的截面面積(A1)不同于第二子像素元件(PE2)的截面面積(A2)，并且其中第一子像素元件(PE1)包括設(shè)置在子像素元件側(cè)面上的光敏裝置(PS1)，該側(cè)面基本正交于所述像素元件陣列的所述表平面。
2.如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)器，其中第二子像素元件(PE2)包括設(shè)置在子像素元件 (PE2)側(cè)面上的光敏裝置(PS2)，該側(cè)面基本正交于所述像素元件陣列的所述表平面。
3.如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)器，其中第二子像素元件(PE2)包括設(shè)置在子像素元件 (PE2)側(cè)面上的光敏裝置(PS2)，該側(cè)面基本平行于所述像素元件陣列的所述表平面。
4.如權(quán)利要求3所述的檢測(cè)器，其中基本正交于輻射(X)的入射方向(U)的該側(cè)面被 定位在檢測(cè)器的相對(duì)于入射輻射(X)的后側(cè)上。
5.如權(quán)利要求1-3之任一所述的檢測(cè)器，其中第一和第二子像素元件(PE1，PE2)具有 正交于所述像素元件陣列的表平面的不同的幾何中心。
6.如權(quán)利要求5所述的檢測(cè)器，其中第一和第二子像素元件(PE1，PE2)具有平行于所 述像素元件陣列的表平面且大致為矩形的截面面積(Al，A2)。
7.如權(quán)利要求1-3之任一所述的檢測(cè)器，其中第一和第二子像素元件(PE1，PE2)具有 正交于所述像素元件陣列的表平面的基本相同的幾何中心。
8.如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)器，其中第一子像素元件(PEl)的前表面和/或后表面分 別與第二子像素元件(PE2)的前表面和/或后表面基本對(duì)齊。
9.如權(quán)利要求6所述的檢測(cè)器，其中其上設(shè)置有光敏裝置(PSl)的側(cè)面是第一子像素 元件(PEl)的具有最大面積的側(cè)面。
10.如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)器，其中第二子像素元件(PE2)和第一子像素元件(PEl) 的截面面積(A2，A1)之比至少為5，優(yōu)選至少為10。
11.如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)器，其中每個(gè)像素元件(P)被至少細(xì)分為第一，第二和 第三子像素元件(PE1，PE2，PE3)，每個(gè)子像素元件具有平行于所述像素元件陣列的表平面 (60)的截面面積(A1，A2，A3)。
12.如權(quán)利要求11所述的檢測(cè)器，其中三個(gè)子像素元件(PE1，PE2，PE3)的截面面積 (Al，A2，A3)之比在從大約1 5 25到大約1 10 100的范圍內(nèi)。
13.如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)器，其中所述第一和第二子像素元件(PE1，PE2)被耦合 到光子計(jì)數(shù)電路裝置。
14.如權(quán)利要求13所述的檢測(cè)器，其中第一和第二子像素元件被設(shè)置有光子計(jì)數(shù)電路 裝置，以測(cè)量通量密度輻射的兩個(gè)不同子范圍。
15.如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)器，其中光敏裝置(PS)為雪崩二極管(APD)，硅光電倍增 管(SiPM)，電壓偏置光電二極管，或光電倍增管。
16.如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)器，其中像素元件包括LSO，LYSO,GSO, YAP, LuAP，或 LaBr3，或它們的任何合金。
17.—種包括輻射檢測(cè)器的正電子發(fā)射斷層攝影(PET)設(shè)備，其中該輻射檢測(cè)器包括像素元件(P1-P6)陣列，每個(gè)像素元件(P)被至少細(xì)分為第一子像素元件(PEl)和第二子像素元件(PE2)，每個(gè)子像素元件具有平行于所述像素元件陣列的表平面(60)的截面 面積(A1，A2)，其中第一子像素元件(PEl)的截面面積(Al)不同于第二子像素元件(PE2)的截面面 積(A2)，并且其中第一子像素元件(PEl)包括設(shè)置在子像素元件側(cè)面上的光敏裝置(PSl)，該側(cè)面 基本正交于所述像素元件陣列的所述表平面。
18.—種包括輻射檢測(cè)器的單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層攝影(SPECT)設(shè)備，其中該輻射檢 測(cè)器包括像素元件(P1-P6)陣列，每個(gè)像素元件(P)被至少細(xì)分為第一子像素元件(PEl)和第 二子像素元件(PE2)，每個(gè)子像素元件具有平行于像素元件陣列的表平面(60)的截面面積 (Al，A2)，其中第一子像素元件(PEl)的截面面積(Al)不同于第二子像素元件(PE2)的截面面 積(A2)，并且其中第一子像素元件(PEl)包括設(shè)置在子像素元件側(cè)面上的光敏裝置(PSl)，該側(cè)面 基本正交于像素元件陣列的所述表平面。
19.一種包括輻射檢測(cè)器的計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)設(shè)備，其中該輻射檢測(cè)器包括像素元件(P1-P6)陣列，每個(gè)像素元件(P)被至少細(xì)分為第一子像素元件(PEl)和第 二子像素元件(PE2)，每個(gè)子像素元件具有平行于像素元件陣列的表平面(60)的截面面積 (Al，A2)，其中第一子像素元件(PEl)的截面面積(Al)不同于第二子像素元件(PE2)的截面面 積(A2)，并且其中第一子像素元件(PEl)包括設(shè)置在子像素元件側(cè)面上的光敏裝置(PSl)，該側(cè)面 基本正交于像素元件陣列的所述表平面。
20.一種包括輻射檢測(cè)器的大面積平板成像的計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)設(shè)備，其中該輻射 檢測(cè)器包括像素元件(P1-P6)陣列，每個(gè)像素元件(P)被至少細(xì)分為第一子像素元件(PEl)和第 二子像素元件(PE2)，每個(gè)子像素元件具有平行于像素元件陣列的表平面(60)的截面面積 (Al，A2)，其中第一子像素元件(PEl)的截面面積(Al)不同于第二子像素元件(PE2)的截面面 積(A2)，并且其中第一子像素元件(PEl)包括設(shè)置在子像素元件側(cè)面上的光敏裝置(PSl)，該側(cè)面 基本正交于像素元件陣列的所述表平面。
21.一種檢測(cè)輻射(X)的方法，該方法包括-提供像素元件(P1-P6)陣列，每個(gè)像素元件(P)被至少細(xì)分為第一子像素元件(PEl) 和第二子像素元件(PE2)，每個(gè)子像素元件具有平行于所述像素元件陣列的表平面(60)的 截面面積(A1，A2)。-通過(guò)間接檢測(cè)來(lái)檢測(cè)輻射(X)，其中第一子像素元件(PEl)的截面面積(Al)不同于第二子像素元件(PE2)的截面面 積(A2)，以及其中第一子像素元件(PEl)包括設(shè)置在子像素元件側(cè)面上的光敏裝置(PSl)，該側(cè)面 基本正交于所述像素元件陣列的所述表平面。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于檢測(cè)輻射(X)，例如用于醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)的間接輻射檢測(cè)器。該檢測(cè)器具有像素元件(P1-P6)陣列，每個(gè)像素元件(P)被至少細(xì)分為第一子像素元件(PE1)和第二子像素元件(PE2)。每個(gè)子像素元件具有平行于像素元件陣列的表平面(60)的截面面積(A1，A2)。第一子像素元件(PE1)的截面面積(A1)不同于，例如小于，第二子像素元件(PE2)的截面面積(A2)，以提供可檢測(cè)通量密度的動(dòng)態(tài)范圍。另外，第一子像素元件(PE1)具有設(shè)置在子像素元件側(cè)面上的光敏裝置(PS1)，該側(cè)面基本正交于像素元件陣列的所述表平面，以提供良好的光學(xué)耦合。該檢測(cè)器能夠以較簡(jiǎn)單的檢測(cè)器設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)高的光子通量計(jì)數(shù)。
文檔編號(hào)G01T1/29GK101918860SQ200880114694
公開(kāi)日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2008年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月6日
發(fā)明者A·奧爾特曼, R·卡米 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司