Ct圖像中偽影的校正中的噪聲抑制的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于校正具有多個像素的X射線檢測器的所捕獲的宏像素信號的 方法，所述多個像素在每種情況下被組合以形成至少一個宏像素并且在每種情況下捕獲離 散信號。更進(jìn)一步地，本發(fā)明涉及一種用于捕獲具有多個像素的X射線檢測器的宏像素信號 的方法，所述多個像素在每種情況下被組合以形成至少一個宏像素并且在每種情況下捕獲 離散信號。附加地，本發(fā)明涉及一種用于捕獲具有多個像素的X射線檢測器的宏像素信號的 信號捕獲設(shè)備，所述多個像素在每種情況下被組合以形成至少一個宏像素并且在每種情況 下捕獲離散信號。本發(fā)明還涉及一種X射線檢測器。最后，本發(fā)明涉及一種計(jì)算機(jī)斷層攝影 系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 參照在申請?zhí)朌E 10 2014 222 855.7下所提交的專利申請，其公開在此以其整體 并入本專利申請。
[0003] 在借助于X射線進(jìn)行的醫(yī)療檢查中，例如，在計(jì)算機(jī)斷層掃描中，X射線檢測器被用 作輻射檢測器。這些X射線檢測器可以被體現(xiàn)為閃爍體檢測器或具有直接轉(zhuǎn)換器的檢測器。 以下將被理解為，輻射檢測器是檢測放射性輻射(特別地，盡管捕獲X射線或其它硬射線(諸 如例如，γ射線））的任何類型的檢測器。
[0004] 具有直接轉(zhuǎn)換器的檢測器包括使入射在其上的輻射直接轉(zhuǎn)換成電信號的半導(dǎo)體 材料。入射的X射線輻射直接生成電子空穴對形式的電荷載流子。作為被施加到半導(dǎo)體材料 的電壓(偏壓）的結(jié)果，電荷載流子對通過由此生成的電場分離并且使它們到達(dá)被安裝在半 導(dǎo)體材料上的電觸頭或電極(見圖1)。這導(dǎo)致生成與所吸收的能量成比例的并且由連接到 下游的讀出電子電路評估的電荷脈沖。例如基于CdTe或者CdZnTe的在人類醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域中 所利用的半導(dǎo)體檢測器當(dāng)前在普通用途中比閃爍體檢測器更具優(yōu)點(diǎn)：它們允許根據(jù)能量水 平分類計(jì)數(shù)，即，所檢測到的X射線量子作為它們的能量的函數(shù)可以被分為例如兩類(高能 和低能)或分為若干類。
[0005] 在半導(dǎo)體直接轉(zhuǎn)換輻射檢測器(諸如例如，基于CdTe或CZT的檢測器)的操作中，極 化現(xiàn)象在憑借伽馬和X射線輻射(特別地，高強(qiáng)度)的照射下出現(xiàn)。這本身表現(xiàn)在檢測器的半 導(dǎo)體材料中的內(nèi)部電場的不希望的改變。該極化導(dǎo)致電荷載流子傳送特性的改變，因此還 導(dǎo)致檢測器特點(diǎn)的改變。特別地，所引用的改變作為時(shí)間函數(shù)引起所測量的信號的信號特 點(diǎn)的改變。換言之，極化促使所測量的信號強(qiáng)度以保持恒定的輻射劑量隨時(shí)間而改變。這種 現(xiàn)象還被稱為信號漂移。在計(jì)算機(jī)斷層攝影中，檢測器的信號漂移引起不期望的環(huán)形偽影。 檢測器由多個像素構(gòu)成。因?yàn)閱为?dú)像素的信號漂移不同，所以檢測器受到分配給單獨(dú)像素 的信號漂移因子的分布的影響。該分布隨時(shí)間而改變或者視情況而定:在照射下，信號漂移 因子的分布的寬度顯著增加遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于所述分布的平均值。
[0006] -種減少信號漂移的可能性在于利用這樣的事實(shí):信號漂移因子的分布的寬度增 長更強(qiáng)于分布改變的平均值。在這種情況下，多個檢測器被組合以形成單獨(dú)像素的組，這樣 的組被稱為宏像素。所述宏像素可以包括例如若干2 X 2、3 X 3或4 X 4的單獨(dú)像素。為了減少 信號漂移，展現(xiàn)嚴(yán)重漂移的單獨(dú)像素被完全排除于信號傳輸之外。檢測器信號的改進(jìn)的漂 移行為以這種方式實(shí)現(xiàn)。然而，這種改進(jìn)是以檢測器效率的相當(dāng)高的退化為代價(jià)，即，降低 信號強(qiáng)度5%_20%，因而還相應(yīng)地劣化信噪比。
[0007] 在申請?zhí)朌E 10 2014 222 855.7下所提交的申請中描述了對憑借其可以最小化 劑量效率的減少的一種途徑。借助所述途徑，展現(xiàn)嚴(yán)重漂移的宏像素的單獨(dú)像素比展現(xiàn)不 太嚴(yán)重漂移的單獨(dú)像素被更弱地加權(quán)。為了減少信號強(qiáng)度的損失，表征劑量效率的減少的 函數(shù)按照單獨(dú)像素的權(quán)重被最小化。即使借助這種途徑，然而，仍然存在檢測器效率的一定 損失，其引起計(jì)算機(jī)斷層攝影應(yīng)用中圖像噪聲的增加。
[0008] 因此，本發(fā)明的目的在于借助于直接轉(zhuǎn)換輻射檢測器改善成像質(zhì)量，例如，如找到 計(jì)算機(jī)斷層攝影中的應(yīng)用一樣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 該目的通過以下來實(shí)現(xiàn):借助于用于校正如在權(quán)利要求1中所要求保護(hù)的輻射檢 測器的所捕獲的宏像素信號的方法、借助于用于捕獲如在權(quán)利要求10中所要求保護(hù)的X射 線檢測器的宏像素信號的方法、借助于如在權(quán)利要求11中所要求保護(hù)的信號捕獲設(shè)備、借 助于如在權(quán)利要求13中所要求保護(hù)的輻射檢測器、以及借助于如在權(quán)利要求14中所要求保 護(hù)的計(jì)算機(jī)斷層攝影系統(tǒng)。
[0010]在根據(jù)本發(fā)明的用于校正具有在每種情況下被組合以形成至少一個宏像素并且 在每種情況下捕獲離散信號的多個像素的輻射檢測器(例如，計(jì)算機(jī)斷層攝影系統(tǒng)的X射線 檢測器)的所捕獲的(優(yōu)選地，未加權(quán)的)宏像素的信號的方法中，在第一實(shí)例中確定展現(xiàn)信 號穩(wěn)定性改善但劑量效率減少的加權(quán)的宏像素信號。單獨(dú)宏像素信號由多個像素信號構(gòu) 成。在確定加權(quán)的宏像素信號期間，現(xiàn)在，單獨(dú)像素信號不是簡單地被加起來以便獲得宏像 素信號，而是單獨(dú)像素信號被分配不同權(quán)重并且然后，加權(quán)的像素信號被加起來以形成加 權(quán)的宏像素信號。這可以例如以展現(xiàn)很少信號漂移的像素的像素信號比展現(xiàn)十分顯著的信 號漂移的像素信號被更重地加權(quán)的這樣的方式發(fā)生。這樣，與所捕獲的(優(yōu)選地，未加權(quán)的） 宏像素信號相比較，加權(quán)的宏像素信號在最不顯著的信號漂移方面得以改善。
[0011]然而，因?yàn)閱为?dú)像素信號的加權(quán)，所以加權(quán)的宏像素信號的信號強(qiáng)度被減少。另一 方面，在最簡單的情況下所捕獲的（優(yōu)選地，未加權(quán)的）宏像素信號本身簡單地呈現(xiàn)為分配 給宏像素的若干像素信號的總和。在所捕獲的宏像素信號和加權(quán)的宏像素信號的基礎(chǔ)上， 現(xiàn)在，確定與加權(quán)的宏像素信號相比較指定未加權(quán)的宏像素信號的相對信號漂移的變量。 換言之，與被配置用于低漂移的加權(quán)的宏像素信號相比較，所捕獲的宏像素信號的相對漂 移行為從所捕獲的宏像素信號隨時(shí)間的變化的觀察中確定。所確定的相對漂移行為通常受 到由噪聲現(xiàn)象所導(dǎo)致的相對于時(shí)間的強(qiáng)大變化性的影響。為了抑制這種干擾噪聲效應(yīng)，在 所確定的相對信號漂移的基礎(chǔ)上確定相對于時(shí)間被濾波并且因此被噪聲效應(yīng)較少劣化的 相對信號漂移。
[0012]最后，確定由時(shí)間濾波的相對信號漂移校正的宏像素信號。換句話說，因此，所捕 獲的宏像素信號通過求助于由適當(dāng)?shù)募訖?quán)所配置的信號而關(guān)于其信號漂移被校正以展現(xiàn) 小信號漂移，由于加權(quán)的信號的低劑量效率而更加集中地出現(xiàn)的較差的信噪比的問題通過 濾波確定所捕獲的宏像素信號相對于時(shí)間的相對漂移的變量得以解決。
[0013] 在根據(jù)本發(fā)明的用于捕獲具有在每種情況下被組合以形成至少一個宏像素并且 在每種情況下捕獲離散信號的多個像素的X射線檢測器的宏像素信號的方法中，多個像素 的信號在第一實(shí)例中被捕獲。與被單獨(dú)像素檢測到的輻射劑量相對應(yīng)的所述信號被組合以 形成宏像素信號。在最簡單的情況下，單獨(dú)信號被簡單地加起來以產(chǎn)生宏像素信號。最后， 根據(jù)本發(fā)明的用于校正所捕獲的宏像素信號的方法被實(shí)施。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的用于捕獲具有在每種情況下被組合以形成至少一個宏像素并且在 每種情況下捕獲離散信號的多個像素的X射線檢測器的宏像素信號的信號捕獲設(shè)備包括像 素信號捕獲單元，其被配置成檢測多個像素的信號。該像素信號捕獲單元可以被連接到例 如多個像素，并且可以將由單獨(dú)像素捕獲的信號轉(zhuǎn)發(fā)到其它單元，并且另外，組合它們以形 成一個(優(yōu)選地，未加權(quán)的)宏像素信號。更進(jìn)一步地，根據(jù)本發(fā)明的信號捕獲設(shè)備包括信號 加權(quán)單元，其被配置成確定展現(xiàn)具有信號穩(wěn)定性改善但劑量效率減少的加權(quán)的信號。因此， 信號加權(quán)單元通過在加權(quán)的像素信號的組成中比展現(xiàn)更顯著的信號漂移的像素信號更多 地考慮受到小信號漂移的影響的像素信號來確定優(yōu)選優(yōu)化的信號，其就信號漂移而言被改 進(jìn)。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的信號捕獲設(shè)備還包括信號漂移確定單元，其被配置成確定與加權(quán)的 宏像素信號相比較指定未加權(quán)的宏像素信號的相對信號漂移的變量。所引用的變量可以例 如通過由所捕獲的宏像素信號和加權(quán)的宏像素信號形成的商來確定。
[0016] 附加地，根據(jù)本發(fā)明的信號捕獲設(shè)備包括濾波器單元，其被配置成在相對信號漂 移的基礎(chǔ)上，確定時(shí)間濾波的相對信號漂移。因此，濾波器單元用來減少或理想地消除由加 權(quán)的宏像素信號的較低劑量效率所導(dǎo)致的相對漂移的噪聲。相對于時(shí)間的濾波可以例如借 助于低通濾波器來完成。
[0017]最后，根據(jù)本發(fā)明的信號捕獲設(shè)備包括信號校正單元，其被配置成確定由時(shí)間濾 波的相對信號漂移校正的宏像素信號。宏像素信號的校正例如通過由時(shí)間濾波相對信