光子計數(shù)探測器校準的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 下文總體上設(shè)及校準成像探測器，更具體地，設(shè)及校準光子計數(shù)成像探測器，并W 對譜計算機斷層攝影（CT)的具體應用進行描述。
【背景技術(shù)】
[0002] 非譜CT掃描器包括被安裝在穿過檢查區(qū)域被定位的探測器陣列對面的可旋轉(zhuǎn)機 架上的X射線管。可旋轉(zhuǎn)機架，W及因此X射線管圍繞檢查區(qū)域旋轉(zhuǎn)。X射線管被配置為發(fā) 射X射線福射。諸如公知的"蝴蝶結(jié)"濾波器的福射強度輪廓整形器在相對于更中屯、的區(qū) 域的周邊區(qū)域更大程度地衰減指向檢查區(qū)域的發(fā)射的X射線福射，從而降低外部區(qū)域的磁 通，運提高了福射效率。
[0003] 源準直器對經(jīng)濾波的X射線福射進行準直，在檢查區(qū)域方向上產(chǎn)生福射束。經(jīng)濾 波的福射束穿過檢查區(qū)域（W及其中的對象或物體），并由包括探測器像素的一維或二維 陣列的探測器陣列來探測。作為響應，探測器像素生成并輸出指示探測到的福射的信號。所 述信號能夠被重建，W生成體積圖像數(shù)據(jù)。此外，體積圖像數(shù)據(jù)能夠被處理，W生成對象或 物體的一幅或多幅圖像。
[0004] 譜CT掃描器包括加入了光子計數(shù)探測器像素（例如，CdTeX監(jiān)nTe等）的上述元 件（W及，任選的多個源、k化切換等）。不幸的是，蝴蝶結(jié)濾波器改變了X射線源的初級射 束譜。目P，盡管在蝴蝶結(jié)濾波器前面的譜能夠被認為是對于所有角度是均勻的，但譜失真由 蝴蝶結(jié)濾波器材料導致，并且蝴蝶結(jié)濾波器的形狀導致扇形角度方向上的變化。由于譜失 真，針對非光子計數(shù)探測器的校準方案不是非常適合于光子計數(shù)探測器。 陽〇化]光子計數(shù)探測器校準方法總體上被歸入兩種方法：啟發(fā)式和分析式（數(shù)學上的）。 從文獻來看，啟發(fā)式校準方法將已知的吸收劑成份的集合映射到探測器信號，所述探測器 信號隨后用作針對材料成份的查找表。然而，該技術(shù)需要校準體模（地antoms)，所述校準體 模的復雜性隨探測器像素的數(shù)量和吸收劑材料的數(shù)量而增加，因為可能出現(xiàn)在測量物體中 的每種材料組合必須在校準程序或吸收劑的等效對中被實現(xiàn)。
[0006] 例如，為了采集用于醫(yī)學CT的經(jīng)校準的數(shù)據(jù)，必須執(zhí)行校準程序，其中，骨骼的所 有相關(guān)厚度（例如O-IOcm)和軟組織的所有相關(guān)厚度（例如0 - 40cm)的所有組合必須予 W考慮。適當?shù)某绦驅(qū)⒎謩e產(chǎn)生具有與骨骼和軟組織相似的X射線衰減特性的材料（例如 侶和聚合物）的兩個階梯體模，并采集針對兩個階梯體模的階梯數(shù)量的所有組合的數(shù)據(jù)。
[0007] 為了允許改變依賴于X射線譜的個體像素或角度的特性，將需要針對所有探測器 像素采集經(jīng)校準的數(shù)據(jù)。例如，每個包括10種材料厚度的階梯體模，將需要針對每個像素 做出總共100個個體測量值。利用第=種材料，例如，艦或另一種造影劑，需要包括第=種 材料，向校準程序增加了額外的維度。
[0008] 與此相反，從文獻來看，分析式方法描述了多色衰減和探測器物理學。盡管運些方 法允許明確地計算探測器讀數(shù)，但X射線源譜的精確認知、衰減截面和探測器性能是必需 的。具體地，探測器增益、探測器靈敏度和脈沖堆積效應的像素-依賴性的變化向運類方法 強加了顯著的挑戰(zhàn)。因此，分析式方法是復雜的和不準確的。
[0009] 考慮到上述情況，存在對于用于校準光子計數(shù)探測器的其他方法的未解決的需 要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本文所描述的各方面解決上述及其他問題。
[0011] W下描述一種光子計數(shù)探測器校準?？傮w上，諸如公知的"蝴蝶結(jié)"濾波器的射束 強度輪廓整形器導致X射線射束中的譜失真。本文所描述的方法補償運種譜失真，并減輕 探測器增益的變化、脈沖堆積效應和/或可能影響分解和/或重建質(zhì)量的測量鏈中的其他 缺陷。
[0012] 在一個方面中，一種方法包括通過組合光子計數(shù)探測器的啟發(fā)式校準和光子計數(shù) 探測器的分析式校準來確定用于校準譜成像系統(tǒng)的光子計數(shù)探測器的校準因子，并且基于 所述啟發(fā)式校準和所述分析式校準的組合來生成光子計數(shù)校準因子的集合。當被應用于 來自對象或物體的譜CT掃描的光子計數(shù)探測器的測得的能量分辨數(shù)據(jù)時，所述光子計數(shù) 校準因子減輕由對所述譜CT掃描的福射射束進行濾波的福射強度輪廓整形器導致的譜失 真。
[0013] 在另一方面中，一種方法包括通過將校準因子的集合應用于每個探測器像素/能 量分箱對的每個測量值來校準譜成像系統(tǒng)的光子計數(shù)探測器像素，其中，所述校準因子是 基于所述光子計數(shù)探測器的啟發(fā)式校準和所述光子計數(shù)探測器的分析式校準的組合來確 定的。所述校準因子減輕由福射強度輪廓整形器導致的譜失真，所述福射強度輪廓整形器 對由所述譜成像系統(tǒng)執(zhí)行的譜CT掃描的福射射束進行濾波。
[0014] 在另一方面中，一種系統(tǒng)包括校準因子生成器，其確定針對譜CT成像系統(tǒng)的光子 計數(shù)探測器像素的光子計數(shù)校準因子的集合。所述校準因子生成器從數(shù)據(jù)和分析模型基于 針對每個探測器像素、能量分箱和厚度組合的計數(shù)來確定所述光子計數(shù)校準因子的集合， 所述數(shù)據(jù)來自通過所述譜CT掃描成像系統(tǒng)的單一材料組成的單個體模的多個階梯的單次 掃描，其中，每個階梯具有已知的并且不同的大致均勻的厚度，所述分析模型估計針對相同 探測器像素、能量分箱和厚度組合的計數(shù)。所述系統(tǒng)還包括數(shù)據(jù)校正器，其基于所述光子計 數(shù)校準因子的集合來校正來自響應于利用所述譜CT成像系統(tǒng)的對象或物體的掃描所產(chǎn)生 的對象或物體的所述光子計數(shù)探測器像素的測量數(shù)據(jù)。
【附圖說明】
[0015] 本發(fā)明可W采取各種部件和部件的布置，W及各種步驟和步驟的安排的形式。附 圖僅用于圖示說明優(yōu)選實施例的目的，不應當被解讀為限制本發(fā)明。
[0016] 圖1示意性地圖示了與數(shù)據(jù)校正器結(jié)合的范例成像系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)校正器經(jīng)由校 準因子校正針對X射線射束中的譜失真的測量信號。
[0017] 圖2圖示了用于確定校準因子的范例方法。
[0018] 圖3圖示了用于采用校準因子的范例方法。
[0019] 圖4示意性地圖示了范例校準體模，其包括粘附在一起的均勻厚度材料的多個堆 疊的和偏移片材。
[0020] 圖5示意性地圖示了范例單一部件校準體模。
【具體實施方式】
[0021] W下描述了一種光子計數(shù)探測器校準。所述校準包括執(zhí)行單一材料和多個不同但 均勻厚度的階梯構(gòu)成的單一體模的單次掃描，并且將結(jié)果映射到分析式（數(shù)學上的）模型 W生成校準（或縮放）因子，所述校準因子能夠隨后被應用到來自對象或物體的測量信號， W校準或轉(zhuǎn)換測量信號來配分析模型，從而校正測量數(shù)據(jù)并生成經(jīng)校正的測量數(shù)據(jù)。
[0022] 首先參考圖1，示意性圖示了諸如計算機斷層攝影（CT)掃描器的成像系統(tǒng)100。
[0023] 成像系統(tǒng)100包括固定機架102和旋轉(zhuǎn)機架104,旋轉(zhuǎn)機架104由固定機架102可 旋轉(zhuǎn)地支撐。旋轉(zhuǎn)機架104關(guān)于縱向或Z軸圍繞檢查區(qū)域106旋轉(zhuǎn)。諸如病榻的對象支撐 物108支撐檢查區(qū)域106中的物體或?qū)ο蟆ο笾挝?08能夠被用于在掃描之前、掃描 期間和/或掃描之后相對于成像系統(tǒng)100垂直地和/或水平地定位對象或物體。
[0024] 諸如X射線管的福射源110由旋轉(zhuǎn)機架104支撐并連同旋轉(zhuǎn)機架104-起關(guān)于縱 向或Z軸圍繞檢查區(qū)域106旋轉(zhuǎn)。福射源110包括焦斑112,其至少在檢查區(qū)域106的方向 上發(fā)射多能電離福射。源準直器114對在檢查區(qū)域106的方向中穿過的福射進行準直，產(chǎn) 生穿過檢查區(qū)域106的射束116,射束116具有預先確定的感興趣的幾何形狀，例如扇形、錐 形、模形或其他形狀的射束。
[00巧]福射強度輪廓整形器118被布置在焦斑112和源準直器114之間。在所示實施例 中，福射強度輪廓整形器114包括"蝴蝶結(jié)"濾波器，如本文中所討論的，所述"蝴蝶結(jié)"濾波 器對穿過其的福射的強度輪廓進行整形，從而使傳輸更多地接近射束116的中屯、射線120， 并在遠離射線120和朝向射束116的外圍射線122的方向上降低，并導致譜失真。本文也 設(shè)想其他射束強度輪廓整形器。
[0026] 探測器陣列124朝向相對于福射源110的檢查區(qū)域106對面的角弧。圖示的探測 器陣列124包括光子計數(shù)探測器像素的一維或二維陣列，例如直接轉(zhuǎn)換探測器像素，其包 括直接轉(zhuǎn)換材料，例如蹄化儒（CdTe)、蹄化儒鋒（CZT)和/或其他直接轉(zhuǎn)換材料。探測器陣 列124探測穿過檢查區(qū)域106的福射并生成指示所述福射的能量的信號。
[0027] 脈沖整形器126接收由探測器陣列124所生成的信號，并生成具有指示相應的入 射的探測到的福射的能量的高度或振幅峰值的脈沖（例如，電壓或電流脈沖）。任選地，能 夠采用前置放大器在脈沖整形器126生成脈沖之前放大所述信號。其