輻射檢測器和使用輻射檢測器的計算機斷層掃描設備的制造方法
【專利摘要】公開了一種輻射檢測器以及使用輻射檢測器的斷層掃描成像設備。所述輻射檢測器包括：多個圖像像素，均包括至少一個計數(shù)像素并恢復圖像。所述至少一個計數(shù)像素包括：輻射吸收層，將入射光子轉(zhuǎn)換為電信號；光子處理器，基于從輻射吸收層傳送的電信號對光子的數(shù)量進行計數(shù)。所述圖像像素的數(shù)量小于所述計數(shù)像素的數(shù)量。
【專利說明】
輻射檢測器和使用輻射檢測器的計算機斷層掃描設備
技術領域
[0001]本發(fā)明的一個或多個實施例涉及一種輻射檢測器、使用輻射檢測器的斷層掃描設備以及使用輻射檢測器的X射線成像設備，更具體地講，涉及一種對入射輻射光子進行計數(shù)以測量入射輻射的量的輻射檢測器、使用輻射檢測器的斷層掃描設備以及使用輻射檢測器的X射線成像設備。
[0002]本發(fā)明的一個或多個實施例總體上涉及一種輻射檢測器和使用輻射檢測器的放射攝影成像系統(tǒng)(諸如計算機斷層掃描(CT)設備、正電子發(fā)射斷層掃描(PET)設備、乳房造影設備或單光子發(fā)射計算機斷層掃描(SPECT)設備或X射線系統(tǒng)等)，更具體地講，涉及一種對入射輻射光子進行計數(shù)以測量入射輻射的量的輻射檢測器和使用輻射檢測器的放射攝影成像系統(tǒng)。
【背景技術】
[0003]醫(yī)學圖像處理設備是用于將對象的內(nèi)部結(jié)構(gòu)獲得為圖像的設備。醫(yī)學圖像處理設備是展示人體的結(jié)構(gòu)細節(jié)、內(nèi)部組織及流體流動的無創(chuàng)檢查設備。用戶(諸如醫(yī)生)通過使用從醫(yī)學圖像處理設備中輸出的醫(yī)學圖像對患者的健康狀態(tài)及疾病進行診斷。
[0004]用于將輻射照射到患者上以拍攝對象的設備的代表性示例包括計算機斷層掃描(CT)設備和X射線設備。其它類型的設備和系統(tǒng)也構(gòu)成本發(fā)明的使用領域的代表性示例，諸如正電子發(fā)射斷層掃描(PET)設備、乳房造影設備和/或單光子發(fā)射計算機斷層掃描(SPECT)0
[0005]在醫(yī)學圖像處理設備之中，僅通過舉例的方式，這里參照CT設備，原因在于CT設備提供對象的橫截面圖像并表達對象的內(nèi)部結(jié)構(gòu)(例如，器官(諸如腎、肺等))以便不相互重疊，不同于一般的X射線設備。因此，CT設備被廣泛用于精確地診斷疾病。
[0006]X射線設備是通過發(fā)送穿過人體的X射線獲得人體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖像的醫(yī)學成像設備。X射線設備可在相比包括MRI設備和CT設備的其它醫(yī)學成像設備更短的時間內(nèi)簡單地獲得目標對象的醫(yī)學圖像。因此，X射線系統(tǒng)被廣泛用于簡單的胸腔拍攝、腹部拍攝、骨格拍攝、鼻賣拍攝、頸部軟組織拍攝及胸部拍攝。
[0007]用于照射輻射以拍攝對象的醫(yī)學圖像處理設備必然包括檢測穿過對象的輻射的輻射檢測器。此外，當足夠快速且足夠精確地檢測穿過對象的輻射時，可基于由輻射檢測器檢測到的輻射在(例如)圖像處理的后續(xù)處理中重構(gòu)精確的醫(yī)學圖像。然而，為了實現(xiàn)重構(gòu)的圖像的足夠的分辨率，穿過對象的足夠量的輻射撞擊到檢測器上。
[0008]因此，需要提供一種不僅快速且精確地檢測穿過對象的輻射而且檢測足夠量的輻射以實現(xiàn)對具有適當或更高分辨率的圖像的重構(gòu)的輻射檢測器和醫(yī)學圖像處理設備。過去將這些目標整合一直困擾著本發(fā)明的技術領域的技術人員。
[0009]這里，作為與本公開所提議的新穎特征相關的現(xiàn)有技術，參考了基于像素的子像素劃分的US-2010/282972，其中，子像素屬于具有不同橫截面面積以提供可檢測的通量密度的動態(tài)范圍的單個像素，其中，該出版物的公開限于基于間接檢測方法的檢測器。這里參考的其它現(xiàn)有技術出版物有 US-7829860、US-7473902、W0-2008/020379及 US-2005/285043。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]技術問題
[0011]因此，需要提供一種不僅快速且精確地檢測穿過對象的輻射而且檢測足夠量的輻射以實現(xiàn)對具有適當或更高分辨率的圖像的重構(gòu)的輻射檢測器和醫(yī)學圖像處理設備。過去將這些目標整合一直困擾著本發(fā)明的技術領域的技術人員。
[0012]技術方案
[0013]本發(fā)明的一個或多個實施例包括一種快速且精確地檢測穿過對象的輻射的輻射檢測器、使用輻射檢測器的斷層掃描設備以及使用輻射檢測器的X射線成像設備。
[0014]本發(fā)明的一個或多個實施例包括一種對穿過對象的輻射光子快速計數(shù)以精確地檢測輻射的量的輻射檢測器、使用輻射檢測器的斷層掃描設備以及使用輻射檢測器的X射線成像設備。
[0015]有益效果
[0016]本發(fā)明的示例性實施例可快速且精確地檢測穿過對象的輻射。
【附圖說明】
[0017]從以下結(jié)合附圖的所述實施例的描述中，這些和/或其它方面將變得清楚并且更容易理解，其中:
[0018]圖1A的一般CT系統(tǒng)的示意圖；
[0019]圖1B是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的CT系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的示圖；
[0020]圖2是示出通信單元的配置的示圖；
[0021]圖3A是示出X射線系統(tǒng)的配置的示圖；?0022]圖3Β是示出固定型X射線設備的示圖；
[0023]圖3C是示出移動X射線設備的示圖；
[0024]圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的輻射檢測器的示圖；
[0025]圖5是用于描述圖4的多個像素的示圖；
[0026]圖6是用于描述圖4的計數(shù)像素的示圖；
[0027]圖7Α是用于描述圖4的計數(shù)像素的另一示圖；
[0028]圖7Β是用于描述圖4的計數(shù)像素的另一示圖；
[0029]圖8是用于描述圖4的計數(shù)像素的另一示圖；
[0030]圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的計算機斷層掃描設備的示圖。
[0031]最佳實施方式
[0032]本發(fā)明的一個或多個實施例包括一種快速且精確地檢測穿過對象的輻射的輻射檢測器、使用輻射檢測器的斷層掃描設備以及使用輻射檢測器的X射線成像設備。
[0033]本發(fā)明一個或多個實施例包括一種對穿過對象的輻射光子快速計數(shù)以精確地檢測輻射的量的輻射檢測器、使用輻射檢測器的斷層掃描設備以及使用輻射檢測器的X射線成像設備。
[0034]附加的方面部分地將在隨后的描述中被闡述，部分地將從描述中變得清楚，或者可通過所呈現(xiàn)的實施例的實踐而被獲知。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例，一種用于感測輻射的輻射檢測器，包括均包括至少一個計數(shù)像素并恢復圖像的多個圖像像素，其中，所述至少一個計數(shù)像素包括:輻射吸收層，將入射光子轉(zhuǎn)換為電信號;光子處理器，基于從輻射吸收層傳送的電信號對光子的數(shù)量進行計數(shù)，并且所述圖像像素的數(shù)量小于所述計數(shù)像素的數(shù)量。
[0036]所述至少一個計數(shù)像素可對比入射到相應圖像像素上的光子的數(shù)量小的光子的數(shù)量進行計數(shù)。
[0037]所述光子處理器可根據(jù)將入射光子直接轉(zhuǎn)換為電荷以檢測光子的直接方法基于所述電信號對光子的數(shù)量進行計數(shù)。
[0038]所述多個圖像像素均可與構(gòu)成所述圖像的一個像素值相應。
[0039]所述多個圖像像素均可包括多個所述計數(shù)像素。
[0040]所述多個圖像像素均可以是用于基于由所述多個計數(shù)像素計數(shù)的光子的數(shù)量計算在所述圖像中包括的一個像素值的像素。
[0041]所述光子處理器可包括對比在特定時間內(nèi)入射到相應圖像像素上的光子的數(shù)量小的光子的數(shù)量進行計數(shù)并存儲的計數(shù)存儲器。
[0042]所述光子處理器可包括:比較器，將所述電信號與參考值進行比較以確定所述電信號是否超過所述參考值;計數(shù)存儲器，基于比較器的比較結(jié)果對超過所述參考值的光子的數(shù)量進行計數(shù)并存儲。
[0043]所述至少一個計數(shù)像素可包括:計數(shù)存儲器，對比在特定時間內(nèi)入射到相應圖像像素上的光子的數(shù)量小的光子的數(shù)量進行計數(shù)并存儲。
[0044]當所述多個圖像像素均與輻射檢測器的像素相應時，在所述像素中包括的所述至少一個計數(shù)像素可被劃分為至少一個計數(shù)像素群組，并且由所述至少一個計數(shù)像素群組計數(shù)的光子的數(shù)量可與在所述圖像中的一個圖像像素值相應。
[0045]所述計數(shù)像素群組的數(shù)量可等于或多于所述像素的數(shù)量。
[0046]所述至少一個計數(shù)像素群組的尺寸可等于或小于所述像素的尺寸。
[0047]當所述多個圖像像素均與輻射檢測器的像素相應時，在多個相鄰像素中包括的多個計數(shù)像素可被劃分為至少一個計數(shù)像素群組，并且由所述多個計數(shù)像素群組中的每個計數(shù)的光子的數(shù)量可與在所述圖像中的一個圖像像素值相應。
[0048]所述輻射檢測器可以是用于產(chǎn)生斷層掃描圖像的輻射檢測器。
[0049]所述輻射檢測器可感測從附接到臺架并旋轉(zhuǎn)的X射線源發(fā)射并穿過對象的輻射。
[0050]所述輻射檢測器可以是用于產(chǎn)生X射線圖像的輻射檢測器。
[0051]所述輻射檢測器可感測從附接到移動設備并被調(diào)整位置的X射線源發(fā)射并穿過對象的輻射。
[0052 ]所述輻射吸收層可由碲化鎘(CdTe)形成。
[0053]根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例，一種輻射檢測器包括感測輻射的多個像素。所述多個像素均包括感測用于恢復圖像的輻射的多個計數(shù)像素，其中，所述多個計數(shù)像素均包括:輻射吸收層，將入射光子轉(zhuǎn)換為電信號;光子處理器，基于所述電信號對光子的數(shù)量進行計數(shù)。
[0054]所述光子處理器可包括存儲計數(shù)值的計數(shù)存儲器。
[0055]所述多個計數(shù)像素均可包括對比入射到相應像素上的光子的數(shù)量小的光子的數(shù)量進行計數(shù)。
[0056]所述輻射檢測器可被用于產(chǎn)生斷層掃描圖像。
[0057]所述多個像素均可每秒吸收兩億或更多個光子并對其進行計數(shù)。
[0058]所述多個像素均可包括24個、25個或36個計數(shù)像素。
[0059]由所述計數(shù)像素計數(shù)的光子的數(shù)量可與在所述圖像中的一個圖像像素值相應。
[0060]由計數(shù)像素群組計數(shù)的光子的總數(shù)可與在所述圖像中的一個圖像像素值相應，其中，所述計數(shù)像素群組包含在所述像素中包括的且被布置為彼此相鄰的多個計數(shù)像素。
[0061]在多個相鄰像素中包括的多個計數(shù)像素可被劃分為多個群組，并且由所述多個群組中的每個計數(shù)的光子的總數(shù)與在所述圖像中的一個圖像像素值相應。
[0062]所述光子處理器可還包括:比較器，將所述電信號與參考值進行比較以確定所述電信號是否超過所述參考值;計數(shù)存儲器，對超過所述參考值的光子的數(shù)量進行計數(shù)并存儲。
[0063]根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例，一種斷層掃描成像設備包括:輻射檢測器，包括均包含至少一個計數(shù)像素并恢復圖像的多個圖像像素；圖像處理器，基于由輻射檢測器感測到的光子的數(shù)量來重構(gòu)斷層掃描圖像，其中，所述至少一個計數(shù)像素包括:輻射吸收層，將入射光子轉(zhuǎn)換為電信號;光子處理器，基于從輻射吸收層傳送的電信號對所述光子的數(shù)量進行計數(shù)，并且所述圖像像素的數(shù)量小于所述計數(shù)像素的數(shù)量。
[0064]根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例，一種X射線成像設備包括:輻射檢測器，包括均包含至少一個計數(shù)像素并恢復圖像的多個像素；圖像處理器，基于由輻射檢測器感測到的光子的數(shù)量來重構(gòu)斷層掃描圖像，其中，所述至少一個計數(shù)像素包括:輻射吸收層，將入射光子轉(zhuǎn)換為電信號;光子處理器，基于從輻射吸收層傳送的電信號對所述光子的數(shù)量進行計數(shù)，并且所述像素的數(shù)量小于所述計數(shù)像素的數(shù)量。
【具體實施方式】
[0065]本申請要求于2013年11月12日提交到韓國知識產(chǎn)權局的第10-2013-0137188號及第10-2014-0152859號韓國專利申請的利益，其公開內(nèi)容通過引用完整合并于此。
[0066]現(xiàn)在將詳細參照在附圖中示出其示例的實施例，其中，同樣的附圖標號始終指示同樣的元件。就此而言，本實施例可具有不同形式并且不應理解為限于在此展示的描述。因此，通過參照附圖在下文描述實施例僅用于解釋本描述的各方面。當表述(諸如..中的至少一個”)位于一列元件之后時，該表述修飾整列元件而非修飾所述列中的單個元件。
[0067]通過參照下文對實施例的詳細描述以及附圖，本發(fā)明的一個或多個實施例以及實施本發(fā)明的方法的優(yōu)點和特征可被更容易地理解。就此而言，本實施例可具有不同形式并且不應理解為限于在此展示的描述。相反地，提供這些實施例使得本公開將是徹底且完整的，并將向本領域普通技術人員全面地傳達本實施例的構(gòu)思，并且本發(fā)明將僅由權利要求書限定。貫穿說明書，同樣的附圖標號指示同樣的元件。
[0068]在下文中，將簡要限定在說明書中所使用的術語，并且將詳細描述實施例。
[0069]應將在此使用的全部術語(包括描述性或技術術語)理解為具有對本領域普通技術人員而言是顯而易見的含義。然而，所述術語可根據(jù)本領域普通技術人員的意圖、先例或新技術的出現(xiàn)而具有不同含義。此外，一些術語可由
【申請人】任意選擇，在這種情況下，將在本發(fā)明的詳細描述中具體描述所選擇的術語的含義。因此，必須基于所述術語的含義連同貫穿說明書的描述來限定在此使用的術語。
[0070]當一個部件“包括”或“包含”一個元件時，除非存在與此相反的具體描述，否則所述部件可還包括其它元件而非排除所述其它元件。此外，在本發(fā)明的實施例中的術語“單元”意指軟件組件或硬件組件(諸如現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)或?qū)Ｓ眉呻娐?ASIC))并且執(zhí)行特定功能。然而，術語“單元”不限于軟件或硬件。所述“單元”可被形成為位于可尋址存儲介質(zhì)中或者可被形成為操作一個或多個處理器。因此，例如，術語“單元”可指示組件(諸如軟件組件、面向?qū)ο蟮能浖M件、類組件及任務組件)并且可包括處理、功能、屬性、程序、子程序、程序代碼段、驅(qū)動器、固件、微代碼、電路、數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、表格、陣列或變量。由所述組件和“單元”提供的功能可與數(shù)量更少的組件和“單元”相關聯(lián)或者可被劃分為額外的組件和“單元”。
[0071]現(xiàn)在將詳細參照在附圖中示出其示例的實施例。就此而言，本實施例可具有不同形式并且不應理解為限于在此展示的描述。在以下描述中，由于公知的功能或構(gòu)造將利用不必要的細節(jié)來模糊實施例，因此不詳細描述它們。
[0072]當表述(諸如..中的至少一個”)位于一列元件之后時，該表述修飾整列元件而非修飾所述列中的單個元件。
[0073]貫穿說明書，“圖像”可意指由離散圖像元素(例如，二維(2D)圖像中的像素以及三維(3D)圖像中的體素)形成的多維度數(shù)據(jù)。例如，圖像可包括由計算機斷層掃描(CT)圖像捕捉設備捕捉到的對象的醫(yī)學圖像。
[0074]貫穿說明書，“CT圖像”可意指通過將在CT圖像捕捉設備圍繞相對于對象的至少一個軸旋轉(zhuǎn)的同時通過拍攝對象獲得的多個X射線圖像合成而產(chǎn)生的圖像。
[0075]貫穿說明書，“對象”可包括人、動物或者人或動物的一部分。例如，對象可包括器官(諸如肝臟、心臟、子宮、大腦、胸部、腹部等)或血管。此外，對象可包括模型。所述模型意指具有非常接近于有機體的密度及有效原子數(shù)的體積的材料，并且可包括具有類似于人體的特性的球體模型。
[0076]貫穿說明書，“用戶”可以是(但不限于)醫(yī)學專家(包括醫(yī)生、護士、醫(yī)學實驗室技師、醫(yī)學圖像專家)以及修理醫(yī)學設備的技術人員。
[0077]由于CT系統(tǒng)能夠提供對象的橫截面圖像，因此與一般的X射線捕捉設備相比，CT系統(tǒng)可表達對象的內(nèi)部結(jié)構(gòu)(例如，器官(諸如腎、肺等))而沒有相互間的重疊。
[0078]CT系統(tǒng)可每秒獲得具有不超過2mm的厚度的多條圖像數(shù)據(jù)數(shù)十次至數(shù)百次，然后可處理所述多條圖像數(shù)據(jù)，使得CT系統(tǒng)可提供對象的相對精確的橫截面圖像。根據(jù)現(xiàn)有技術，僅可獲得對象的水平橫截面圖像，但是這一問題因各種圖像重構(gòu)方法而已被克服。3D圖像重構(gòu)方法的示例有:
[0079]-遮蔽表面顯示(SSD)方法:SSD方法是最初的3D成像方法，僅顯示具有預定亨氏單位(HU)值的體素。
[0080]-最大強度投影(MIP)/最小強度投影(MinIP)方法:MIP/MinIP方法是僅顯示構(gòu)成圖像的體素之中具有最大或最小HU值的體素的3D成像方法。
[0081]-體繪制(VR)方法:VR方法是能夠根據(jù)感興趣區(qū)域調(diào)整構(gòu)成圖像的體素的色彩和透明度的成像方法。
[0082]-虛擬內(nèi)窺鏡方法:該方法允許在通過使用VR方法或SSD方法重構(gòu)的3D圖像中的內(nèi)窺鏡觀察。
[0083]-多平面重建(MPR)方法:MPR方法用于將圖像重構(gòu)為不同的橫截面圖像。用戶可按照每個期望的方向重構(gòu)圖像。
[0084]-編輯方法:該方法涉及編輯相鄰體素以便允許用戶在體繪制時容易地觀察感興趣區(qū)域。
[0085 ]-感興趣體素(VOI)方法:VOI方法僅在體繪制時顯示所選擇的區(qū)域。
[0086]現(xiàn)在將參照圖1A描述根據(jù)本發(fā)明的實施例的CT系統(tǒng)20XT系統(tǒng)20可包括具有各種形式的裝置。作為所展示的CT系統(tǒng)20的可選方案，本發(fā)明可與其它放射攝影成像系統(tǒng)相關。例如，本發(fā)明可與X射線系統(tǒng)、正電子發(fā)射斷層掃描(PET)裝置、乳房造影設備或單光子發(fā)射計算機斷層掃描(SPECT)相關。在其中也可基于被發(fā)射且或多或少被發(fā)送的輻射的檢測產(chǎn)生或重構(gòu)對象的圖像，其中，可由對能量等級敏感并且可對光子進行計數(shù)的輻射檢測器獲得所述檢測。
[0087]圖1A通過實施例的示例的方式示意性地示出CT系統(tǒng)20。參照圖1A，CT系統(tǒng)20可包括臺架172、臺子175、X射線產(chǎn)生單元176及X射線檢測單元178。
[0088]臺架172可包括X射線產(chǎn)生單元176及X射線檢測單元178。
[0089]對象10可位于臺子175上。
[0090]臺子175可在CT成像程序期間按照預定方向(例如，上下-左右方向中的至少一個)移動。此外，臺子175可按照預定方向傾斜或旋轉(zhuǎn)預定角度。
[0091]臺架172也可按照預定方向傾斜預定角度。
[0092]圖1B是示出CT系統(tǒng)20的結(jié)構(gòu)的示圖。
[0093]CT系統(tǒng)20可包括臺架172、臺子175、控制單元188、存儲單元194、圖像處理單元196、輸入單元198、顯示單元191以及可實現(xiàn)到服務器134等的通信的通信單元192。
[0094]如上所述，對象10可位于臺子175上。在本實施例中，臺子175可通過控制單元188的控制按照預定方向(例如，上、下、右、左方向中的至少一個)移動。
[0095]臺架172可包括旋轉(zhuǎn)框架174、X射線產(chǎn)生單元176、X射線檢測單元178、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動單元180、數(shù)據(jù)獲得系統(tǒng)(DAS)186以及數(shù)據(jù)發(fā)送單元190。
[0096]臺架172可包括具有能夠相對于預定旋轉(zhuǎn)軸RA旋轉(zhuǎn)的環(huán)形的旋轉(zhuǎn)框架174。此外，旋轉(zhuǎn)框架174可具有盤形。
[0097]旋轉(zhuǎn)框架174可包括面對面以具有預定視場FOV的X射線產(chǎn)生單元176和X射線檢測單元178。旋轉(zhuǎn)框架174也可包括防散射濾線柵184。防散射濾線柵184可位于X射線產(chǎn)生單元176和X射線檢測單元178之間。
[0098]在醫(yī)學成像系統(tǒng)中，到達檢測器(或光敏膜)的X射線輻射不僅包括形成有用圖像的衰減原輻射，而且包括使圖像的質(zhì)量劣化的散射輻射。為了發(fā)送原輻射并使散射輻射衰減，防散射濾線柵184可位于患者和檢測器(或光敏膜)之間。
[0099]例如，可通過交替地堆疊鉛箔條和空隙材料(諸如固體聚合物材料、固體聚合物或纖維復合材料)形成防散射濾線柵184。然而，防散射濾線柵184的形成不限于此。
[0100]旋轉(zhuǎn)框架174可從旋轉(zhuǎn)驅(qū)動單元180接收驅(qū)動信號并且可使X射線產(chǎn)生單元176和X射線檢測單元178按照預定旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)框架174可在旋轉(zhuǎn)框架174經(jīng)由滑環(huán)(未示出)接觸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動單元180的同時從旋轉(zhuǎn)驅(qū)動單元180接收驅(qū)動信號和電能。此外，旋轉(zhuǎn)框架174可經(jīng)由無線通信從旋轉(zhuǎn)驅(qū)動單元180接收驅(qū)動信號和電能。
[0101]X射線產(chǎn)生單元176可經(jīng)由滑環(huán)(未示出)和高電壓產(chǎn)生單元(未示出)從電源分配單元(PDU)(未示出)接收電壓和電流，然后可產(chǎn)生并發(fā)射X射線。當高電壓產(chǎn)生單元將預定電壓(在下文中，稱之為“管電壓”)施加到X射線產(chǎn)生單元176時，X射線產(chǎn)生單元176可產(chǎn)生具有與管電壓相應的多個能量譜的X射線。
[0102]由X射線產(chǎn)生單元176產(chǎn)生的X射線可因準直器182而具有預定形式然后可被發(fā)射。
[0103]X射線檢測單元178可被置于面對X射線產(chǎn)生單元1764射線檢測單元178可包括多個X射線檢測裝置。所述多個X射線檢測裝置均可建立一個信道，不過本發(fā)明的一個或多個實施例不限于此。
[0104]X射線檢測單元178可檢測由X射線產(chǎn)生單元176產(chǎn)生并經(jīng)由對象10發(fā)送的X射線，并且可產(chǎn)生與檢測到的X射線的強度相應的電信號。
[0105]本發(fā)明涉及用于通過將輻射直接轉(zhuǎn)換為電荷來檢測輻射的直接型X射線檢測單元108。直接型X射線檢測器可使用光子計數(shù)檢測器。DAS 186可被連接到X射線檢測單元178。由X射線檢測單元產(chǎn)生的電信號可由DAS 186有線地或無線地收集。
[0106]根據(jù)層厚或?qū)訑?shù)，可經(jīng)由數(shù)據(jù)發(fā)送單元190僅將由X射線檢測單元178收集的多條數(shù)據(jù)中的一些提供給圖像處理單元196，或者圖像處理單元196可僅選擇所述多條數(shù)據(jù)中的
——止匕
~、O
[0107]可經(jīng)由數(shù)據(jù)發(fā)送單元190將數(shù)字信號提供給圖像處理單元196?？蓪?shù)字信號有線地或無線地提供給圖像處理單元196。
[0108]控制單元188可控制CT系統(tǒng)20中的所述部件、元件、組件或模塊中的每個的操作。例如，控制單元188可控制臺子175、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動單元180、準直器182、DAS 186、存儲單元194、圖像處理單元196、輸入單元198、顯示單元191、通信單元192等的操作。
[0109]圖像處理單元196可經(jīng)由數(shù)據(jù)發(fā)送單元190接收從DAS186獲得的數(shù)據(jù)(例如，在處理操作之前的純數(shù)據(jù))，并且可執(zhí)行預處理。
[0110]預處理可包括校正信道間的靈敏度不規(guī)則性的處理、校正歸因于信號強度的快速下降或歸因于X射線吸收材料(諸如金屬等)的信號損失的處理。
[0111]從圖像處理單元196輸出的數(shù)據(jù)可被稱為“原始數(shù)據(jù)”或“投影數(shù)據(jù)”。投影數(shù)據(jù)以及在數(shù)據(jù)的獲得期間的圖像捕捉條件(例如，管電壓、圖像捕捉角度等)可被共同存儲在存儲單元194中。
[0112]投影數(shù)據(jù)可以是與來自X射線源106和準直器182的組合件的穿過對象10并由檢測單元108檢測到的X射線的強度相應的一組數(shù)據(jù)值。為便于描述，假設按照同一圖像捕捉角度同時從所有信道獲得的多條投影數(shù)據(jù)的群組被稱為投影數(shù)據(jù)集。
[0113]存儲單元194可包括從閃存型存儲介質(zhì)、硬盤型存儲介質(zhì)、微型多媒體卡存儲介質(zhì)、卡片型存儲器(例如，SD卡、XD存儲器等)、隨機存取存儲器(RAM)、靜態(tài)隨機存取存儲器(SRAM)、只讀存儲器(R0M)、電可擦除可編程只讀存儲器(EEPROM)、可編程只讀存儲器(PROM)、磁性存儲器、磁盤以及光盤之中的至少一個存儲介質(zhì)。
[0114]圖像處理單元196可通過使用投影數(shù)據(jù)集重構(gòu)針對對象10的橫截面圖像。橫截面圖像可以是3D圖像。換言之，圖像處理單元196可基于投影數(shù)據(jù)集通過使用錐形束重構(gòu)方法等重構(gòu)對象10的3D圖像。
[0115]輸入單元198可接收針對X射線斷層掃描成像條件、圖像處理條件等的外部輸入。例如，X射線斷層掃描成像條件可包括管電壓、針對多個X射線的能量值設置、圖像捕捉協(xié)議的選擇、圖像重構(gòu)方法的選擇、FOV區(qū)域的設置、層數(shù)、層厚、針對圖像后處理的參數(shù)設置等。此外，圖像處理條件可包括圖像的分辨率、針對圖像的衰減系數(shù)設置、圖像組合比的設置等。
[0116]輸入單元198可包括用于從外部源接收預定輸入的裝置。例如，輸入單元198可包括麥克風、鍵盤、鼠標、操縱桿、觸摸板、觸摸筆、語音識別裝置、手勢識別裝置等。
[0117]顯示單元191可顯示由圖像處理單元196重構(gòu)的X射線斷層掃描圖像。
[0118]可通過使用有線通信、無線通信和/或光學通信中的至少一個執(zhí)行在前述元件之間的數(shù)據(jù)、電能等的交換。
[0119]通信單元192可經(jīng)由服務器134等執(zhí)行與外部裝置、外部醫(yī)學設備等的通信?，F(xiàn)在將參照圖2描述所述通信。
[0120]圖2是示出通信單元192的結(jié)構(gòu)的示圖。
[0121]通信單元192可被有線地或無線地連接到網(wǎng)絡15并由此可與服務器134、外部醫(yī)學設備136或外部便攜式裝置138執(zhí)行通信。通信單元192可與在經(jīng)由影像歸檔和通信系統(tǒng)(PACS)連接的醫(yī)院中的醫(yī)院服務器或其它醫(yī)學設備交換數(shù)據(jù)。此外，通信單元192可根據(jù)醫(yī)學數(shù)字成像和通信(DICOM)標準與便攜式裝置138等執(zhí)行數(shù)據(jù)通信。
[0122]通信單元192可經(jīng)由網(wǎng)絡15發(fā)送和接收與診斷對象10相關的數(shù)據(jù)。此外，通信單元192可發(fā)送和接收從外部醫(yī)學設備136(諸如磁共振成像(MRI)設備、X射線設備等)獲得的醫(yī)學圖像。
[0123]另外，通信單元192可從服務器134接收患者的診斷歷史或醫(yī)學治療日程并可將診斷歷史或醫(yī)學治療日程用于患者的臨床診斷。此外，通信單元192可不僅與醫(yī)院中的服務器134或外部醫(yī)學設備136而且與(例如)用戶或患者的便攜式裝置138執(zhí)行數(shù)據(jù)通信。通信單元192也可獲得與輸入單元198相關的如上所述的控制參數(shù)，因此，在實施例中可將輸入單元198和通信單元192組合。
[0124]此外，通信單元192可經(jīng)由網(wǎng)絡15向系統(tǒng)管理器或服務管理器發(fā)送關于裝置錯誤的信息、關于質(zhì)量控制狀態(tài)的信息等，并且可接收與所述信息相應的反饋。
[0125]圖3A是示出X射線系統(tǒng)1000的配置的示圖。
[0126]參照圖3A，X射線系統(tǒng)1000包括X射線設備100和工作臺110。圖3A中示出的X射線設備可以是固定型X射線設備或移動X射線設備。X射線設備100可包括X射線照射單元120、高電壓產(chǎn)生器121、檢測器130、操縱單元140及控制單元150?？刂茊卧?50可控制X射線設備100的整體操作。
[0127]高電壓產(chǎn)生器121產(chǎn)生用于產(chǎn)生X射線的高電壓并將高電壓施加到X射線源122。
[0128]X射線照射單元120包括:X射線源122，接收從高電壓產(chǎn)生器121施加的高電壓以產(chǎn)生并照射X射線;準直器123，引導從X射線源122照射的X射線的路徑以調(diào)整X射線的照射區(qū)域。
[0129]X射線源122包括:X射線管，可被實現(xiàn)為包括陰極和陽極的二極管。X射線管的內(nèi)部被設置為約1mmHg的高真空狀態(tài)，陽極的燈絲被加熱到高溫以產(chǎn)生熱電子。所述燈絲可以是鎢絲，約1V的電壓和約3至5A的電流可被施加到連接到燈絲的電線以加熱燈絲。
[0130]另外，當在陰極和陽極之間施加約IOkvp至約300kvp的高電壓時，熱電子被加速以撞擊到陰極的目標材料上，然后產(chǎn)生X射線。X射線經(jīng)由窗口被照射到外部，所述窗口可由鈹薄膜形成。這里，與所述目標材料碰撞的電子的大部分能量被消耗為熱量，剩余能量被轉(zhuǎn)換為X射線。
[0131]陰極主要由銅形成，所述目標材料被布置在陽極的對面。所述目標材料可以是高電阻材料，諸如Cr、Fe、Co、N1、W或Mo?？捎尚D(zhuǎn)場使所述目標材料旋轉(zhuǎn)。當使所述目標材料旋轉(zhuǎn)時，電子撞擊面積增加，并且每單位面積的熱積累率可被增加到10倍于在將所述目標材料固定的情況下的每單位面積的熱積累率。
[0132]在X射線管的陰極和陽極之間施加的電壓被稱為“管電壓”，從高電壓產(chǎn)生器121施加管電壓，并且管電壓的量級可由峰值(kvp)表達。當管電壓增加時，熱電子的速率增加，因此，當熱電子與所述目標材料碰撞時產(chǎn)生的X射線的能量(光子的能量)也增加。在X射線管中流動的電流被稱為“管電流”，其中，管電流可被表達為平均值(mA)。當管電流增加時，從燈絲發(fā)射的熱電子的數(shù)量增加，因此，當熱電子與所述目標材料碰撞時產(chǎn)生的X射線的劑量(X射線光子的數(shù)量)增加。
[0133]因此，可根據(jù)管電壓調(diào)整X射線的能量，可根據(jù)管電流和X射線曝光時間調(diào)整X射線的強度或劑量。
[0134]檢測器130檢測從X射線照射單元120照射且已經(jīng)穿過對象的X射線。檢測器130可以是數(shù)字檢測器。可利用薄膜晶體管(TFT)或電荷耦合裝置(CCD)實施檢測器130。在圖3A中，檢測器130被示出為被包括在X射線設備100中，但是檢測器130可以是作為可拆卸地連接到X射線設備100的單獨設備的X射線檢測器。
[0135]此外，X射線設備100可還包括提供用于操縱X射線設備100的界面的操縱單元140。操縱單元140可包括輸出單元141和輸入單元142。輸入單元142可從用戶接收用于操縱X射線設備100的命令以及關于X射線拍攝的各種信息?？刂茊卧?50可基于輸入到輸入單元142的信息控制或操縱X射線設備100。輸出單元141可在控制單元150的控制下輸出指示拍攝相關信息(諸如X射線的照射)的聲音。
[0136]工作臺110和X射線設備100可通過有線或無線地相互連接。如果工作臺110和X射線設備100相互無線連接，則可還包括用于相互同步時鐘的裝置(未示出)。工作臺110可被布置在物理上從X射線設備100分開的空間中。
[0137]工作臺110可包括輸出單元111、輸入單元112及控制單元113。輸出單元111和輸入單元112向用戶提供用于操縱工作臺110和X射線設備100的界面?？刂茊卧?13可控制工作臺110和X射線設備100。
[0138]可通過工作臺110控制X射線設備100，并可由在X射線設備100中包括的控制單元150控制X射線設備100。因此，用戶可通過工作臺110控制X射線設備100或可通過使用在X射線設備100中包括的操縱單元140和控制單元150控制X射線設備100。換言之，用戶可通過工作臺110遙控X射線設備100或可直接控制X射線設備100。
[0139]在圖3A中，工作臺110的控制單元113以及X射線設備100的控制單元150被分開示出，但是圖3A僅是示例。作為另一示例，控制單元113和控制單元150可被實施為一個集成控制單元，其中，可僅在從工作臺110和X射線設備100中所選擇的一個中包括所述集成控制單元。在下文中，控制單元113和控制單元150表示工作臺110的控制單元113和/或X射線設備100的控制單元150。
[0140]工作臺110的輸出單元111和輸入單元112以及X射線設備100的輸出單元141和輸入單元142均可向用戶提供用于操縱X射線設備100的界面。在圖3A中，示出工作臺110包括輸出單元111和輸入單元112并且X射線輻射單元100包括輸出單元141和輸入單元142，但是本實施例不限于此。作為另一示例，可僅在從工作臺110和X射線設備100中所選擇的一個中包括輸出單元或輸入單元。
[0141]在下文中，輸入單元112和輸入單元142表示工作臺110的輸入單元112和/或X射線設備100的輸入單元142，輸出單元111和輸出單元141表示工作臺110的輸出單元111和/或X射線設備100的輸出單兀141。
[0142]輸入單元112和輸入單元142均可包括(例如)鍵盤、鼠標、觸摸屏、語音識別器、指紋識別器及虹膜識別器，并且可包括對于本領域普通技術人員而言是公知的輸入裝置。用戶可經(jīng)由輸入單元112和輸入單元142輸入用于照射X射線的命令，為此，輸入單元112和輸入單元142均可包括用于輸入所述命令的開關。所述開關可被配置為可僅當所述開關被按壓兩次時輸入用于照射X射線的照射命令。
[0143]也就是說，當用戶按壓所述開關時，可通過所述開關輸入用于執(zhí)行針對X射線照射的預熱操作的準備命令，然后，當用戶再次按壓所述開關時，可通過所述開關實質(zhì)性地輸入用于照射X射線的照射命令。當如上所述用戶操縱所述開關時，控制單元113和控制單元150均產(chǎn)生與通過所述開關操縱輸入的命令相應的信號(即，準備信號)，并將所產(chǎn)生的信號輸出到產(chǎn)生用于產(chǎn)生X射線的高電壓的高電壓產(chǎn)生器121。
[0144]當高電壓產(chǎn)生器121接收到從控制單元113和控制單元150輸出的準備信號時，高電壓產(chǎn)生器121開始預熱操作，當預熱完成時，高電壓產(chǎn)生器121向控制單元113和控制單元150輸出就緒信號。另外，檢測器130也需要為檢測X射線做準備，因此，控制單元113和控制單元150在高電壓產(chǎn)生器121的預熱處理的同時向檢測器130傳輸準備信號，使得檢測器130為檢測穿過對象的X射線做準備。當接收到準備信號時，檢測器130為檢測X射線做準備，并且當針對檢測的準備完成時，檢測器130向控制單元113和控制單元150傳輸檢測就緒信號。
[0145]當高電壓產(chǎn)生器121的預熱操作完成并且檢測器130準備好檢測X射線時，控制單元113和控制單元150向高電壓產(chǎn)生器121傳輸照射信號。因此，高電壓產(chǎn)生器121產(chǎn)生高電壓以將高電壓施加到X射線源122，X射線源122照射X射線。
[0146]在傳輸照射信號時，控制單元113和控制單元150可向輸出單元111和輸出單元141傳輸聲音輸出信號，使得輸出單元111和輸出單元141輸出特定聲音。此外，除X射線照射以外，輸出單元111和輸出單元141可輸出表示與拍攝相關的其它信息的聲音。在圖3A中，輸出單元141被示出為被包括在操縱單元140中，不過本實施例不限于此。輸出單元141或輸出單元141的一部分可位于與操縱單元140不同的位置。例如，輸出單元141可位于在其中執(zhí)行對象的X射線拍攝的檢查室的墻面上。
[0147]控制單元113和控制單元150根據(jù)由用戶設置的拍攝條件控制X射線照射單元120和檢測器130的位置、拍攝定時以及拍攝條件。
[0148]具體而言，控制單元113和控制單元150根據(jù)經(jīng)由輸入單元112和輸入單元142輸入的命令控制高電壓產(chǎn)生器121和檢測器130，以便控制X射線的照射定時、X射線的強度以及X射線的照射區(qū)域。另外，控制單元113和控制單元150根據(jù)拍攝條件調(diào)整檢測器130的位置并控制檢測器130的操作定時。
[0149]另外，控制單元113和控制單元150通過使用從檢測器130發(fā)送的圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生對象的醫(yī)學圖像。具體而言，控制單元113和控制單元150從檢測器130接收圖像數(shù)據(jù)，然后通過移除圖像數(shù)據(jù)中的噪聲并調(diào)整圖像數(shù)據(jù)的動態(tài)范圍和交織產(chǎn)生對象的醫(yī)學圖像。
[0150]輸出單元111和輸出單元141可輸出由控制單元113和控制單元150產(chǎn)生的醫(yī)學圖像。輸出單元111和輸出單元141可輸出用戶操縱X射線設備100所必需的信息，例如，用戶界面(UI)、用戶信息或?qū)ο笮畔?。輸出單?11和輸出單元141的示例可包括打印機、陰極射線管(CRT)顯示器、液晶顯示器(IXD)、等離子顯示面板(PDP)、有機發(fā)光二極管(OLED)顯示器、場發(fā)射顯示器(FED)、發(fā)光二極管(LED)顯示器、真空熒光顯示器(VFD)、數(shù)字光處理(DLP)顯示器、主飛行顯示器(ΡΠ))、三維(3D)顯示器、透明顯示器以及本領域公知的其它各種輸出
目.ο
[0151]在圖3A中示出的工作臺110可還包括可經(jīng)由網(wǎng)絡15連接到服務器162、醫(yī)學設備164及便攜式終端166的通信單元(未示出)。
[0152]通信單元可經(jīng)由有線或無線地連接到網(wǎng)絡15以與外部服務器162、外部醫(yī)學設備164或外部便攜式終端166進行通信。通信單元可經(jīng)由網(wǎng)絡15發(fā)送或接收與對象的診斷相關的數(shù)據(jù)，并且可發(fā)送或接收由另一醫(yī)學設備164(例如，CT設備、MRI設備或X射線設備)捕捉到的醫(yī)學圖像。此外，通信單元可從服務器162接收對象(例如，患者)的病史或治療日程以診斷對象的疾病。另外，通信單元可執(zhí)行與便攜式終端166(諸如醫(yī)生或患者的移動電話、個人數(shù)字助理(PDA)或膝上型計算機)以及醫(yī)院中的服務器162或醫(yī)學設備164的數(shù)據(jù)通信。
[0153]通信單元可包括實現(xiàn)與外部設備的通信的一個或多個元件，例如，短距離通信模塊、有線通信模塊以及無線通信模塊。
[0154]短距離通信模塊是用于與位于預定距離內(nèi)的裝置進行通信的模塊。短距離通信技術可以是無線局域網(wǎng)(LAN)、W1-F1、藍牙、ZigBee、W1-Fi直連(WFD)、超寬帶(UWD)、紅外數(shù)據(jù)協(xié)會(IrDA)、藍牙低能量(BLE)、近場通信(NFC)等;然而，本發(fā)明的實施例不限于此。
[0155]有線通信模塊是用于通過使用電信號或光信號進行通信的模塊，有線通信技術可以是使用雙股電纜、同軸電纜或光纖電纜的有線通信技術以及本領域公知的有線通信技術。
[0156]無線通信模塊可向移動通信網(wǎng)絡中的基站、外部裝置及服務器中的至少一個發(fā)送無線信號/從移動通信網(wǎng)絡中的基站、外部裝置及服務器中的至少一個接收無線信號。這里，無線信號可以是語音呼叫信號、視頻呼叫信號或根據(jù)文本/多媒體消息傳輸?shù)母鞣N類型的數(shù)據(jù)。
[0157]在圖3A中示出的X射線設備100可包括多個數(shù)字信號處理器(DSP)、超小型計算器以及用于特殊用途(例如，高速模擬/數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換、高速傅立葉變換、陣列處理等)的處理電路。
[0158]另外，在工作臺110和X射線產(chǎn)生器100之間的通信可使用高速數(shù)字接口(諸如低電壓差分信號(LVDS))、異步串行通信(諸如通用異步收發(fā)器(UART))、同步串行通信或低延遲網(wǎng)絡協(xié)議(諸如控制器局域網(wǎng)(CAN))或者本領域公知的任何其它各種通信方法。
[0159]圖3B是示出固定型X射線設備200的示圖。
[0160]圖3B是示出固定型X射線設備200的透視圖。圖3B的X射線設備200可以是圖1的X射線設備100的實施例。在圖3B的X射線設備200中包括元件之中，與圖1的元件相同的元件由與圖1的附圖標號相同的附圖標號指示，并且將不提供重復描述。
[0161]如圖3B所示，X射線設備200包括:操縱單元140，用于向用戶提供用于操縱X射線設備200的界面;X射線照射單元120，向?qū)ο笳丈鋁射線;檢測器130，檢測已經(jīng)穿過對象的X射線;第一電機211、第二電機212、第三電機213，提供驅(qū)動力以運送X射線照射單元120、導軌220、活動機架230以及柱機架240，其中，導軌220、活動機架230及柱機架240被形成以通過使用電機211、電機212、電機213的驅(qū)動力運送X射線照射單元120。
[0162]導軌220包括被提供為相對于彼此形成預定角度的第一導軌221和第二導軌222。第一導軌221和第二導軌222可按照相互交叉的方向分別延伸。
[0163]第一導軌221被提供為在其中布置有X射線設備200的檢查室的天花板上。
[0164]第二導軌222位于第一導軌221下方并且被安裝在第一導軌221上以便沿著第一導軌221滑動?？裳刂谝粚к?21移動的滾子(未不出)可被提供為在第一導軌221上。第二導軌222被連接到滾子(未示出)以沿著第一導軌221移動。
[0165]第一方向Dl被定義為第一導軌221延伸的方向，第二方向D2被定義為第二導軌222延伸的方向。因此，第一方向Dl第二方向D2相互交叉并且可平行于檢查室的天花板。
[0166]活動機架230被布置在第二導軌222下方以便沿著第二導軌222移動。沿著第二導軌222移動的滾子(未示出)可被提供為在活動機架230上。
[0167]因此，活動機架230可與第二導軌222—起按照第一方向Dl移動，并且可沿著第二導軌222按照第二方向D2移動。
[0168]柱機架240被固定在活動機架230上并且位于活動機架230下方。柱機架240可包括多個柱 241、242、243、244及 245。
[0169]所述多個柱241、242、243、244及245被相互連接為可折疊的，因此，柱機架240可具有在處于被固定到活動機架230的狀態(tài)下可按照檢查室的上下方向調(diào)整的長度。
[0170]第三方向D3被定義為柱機架240的長度增加或減少的方向。因此，第三方向D3可與第一方向Dl和第二方向D2交叉。
[0171]檢測器130檢測穿過對象的X射線，并且可被結(jié)合到臺式感受器290或立式感受器280。
[0172]旋轉(zhuǎn)接頭250被布置在X射線照射單元120和柱機架240之間。旋轉(zhuǎn)接頭250允許X射線照射單元120結(jié)合到柱機架240并支持施加到X射線照射單元120的負載。
[0173]連接到旋轉(zhuǎn)接頭250的X射線照射單元120可在垂直于第三方向D3的平面上旋轉(zhuǎn)。這里，X射線照射單元120的旋轉(zhuǎn)方向可被定義為第四方向D4。
[0174]此外，X射線照射單元120可被配置為可在垂直于檢查室的天花板的平面上旋轉(zhuǎn)。因此，X射線照射單元120可按照第五方向D5旋轉(zhuǎn)，其中，第五方向D5是相對于旋轉(zhuǎn)接頭250的基于與第一方向Dl或第二方向D2平行的軸的旋轉(zhuǎn)方向。
[0175]第一電機211、第二電機212、第三電機213可被提供為使X射線照射單元120按照第一方向Dl、第二方向D2及第三方向D3移動。第一電機211、第二電機212、第三電機213可被電驅(qū)動，并且第一電機211、第二電機212、第三電機213可分別包括編碼器。
[0176]第一電機211、第二電機212、第三電機213可通過考慮設計便利性而被布置在各種位置。例如，使第二導軌222按照第一方向Dl移動的第一電機211可被布置在第一導軌221周圍，使活動機架230按照第二方向D2移動的第二電機212可被布置在第二導軌222周圍，使柱機架240的長度按照第三方向D3增加或減少的第三電機213可被布置在活動機架230中。在另一示例中，第一電機211、第二電機212、第三電機213可被連接到驅(qū)動力傳輸單元(未示出)以便使X射線照射單元120按照第一方向D1、第二方向D2、第三方向D3線性移動。驅(qū)動力傳輸單元(未示出)可以是常用的皮帶和滑輪、鏈條和鏈輪或者軸。
[0177]作為另一示例，電機可被布置在旋轉(zhuǎn)接頭250和柱機架240之間以及在旋轉(zhuǎn)接頭250和X射線照射單元120之間，以便使X射線照射單元120按照第四方向D4和第五方向D5旋轉(zhuǎn)。
[0178]操縱單元140可被布置在X射線照射單元120的一側(cè)。
[0179]雖然圖3B示出被連接到檢查室的天花板的固定型X射線設備200，但是圖3B的X射線設備200僅是為便于理解的示例。也就是說，在不脫離對本領域技術人員而言顯而易見的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，根據(jù)本發(fā)明的實施例的X射線設備可以是具有各種結(jié)構(gòu)的X射線設備，例如，C型臂X射線設備和血管造影X射線設備。
[0180]圖3C是示出移動X射線設備300的示圖。
[0181]圖3C是根據(jù)本發(fā)明的實施例的示出能夠執(zhí)行X射線拍攝操作而不考慮執(zhí)行拍攝操作的地點的移動X射線設備300的配置的示圖。圖3C的X射線設備300可以是圖1的X射線設備100的實施例。在圖3C的X射線設備300中包括的元件之中，與圖1的元件相同的元件由與圖1的附圖標號相同的附圖標號指示，并且不提供重復描述。
[0182]在圖3C中示出的移動X射線設備300包括:運送單元370，包含用于運送X射線設備300的輪子;主單元305(包括:操縱單元140，提供用于操縱X射線設備300的界面;高電壓產(chǎn)生器121，產(chǎn)生施加到X射線源122的高電壓;控制單元150，控制X射線設備300的整體操作)；X射線照射單元120(包括:X射線源122，產(chǎn)生X射線;準直器123，用于引導從X射線源122產(chǎn)生并發(fā)射的X射線的路徑以調(diào)整X射線的照射區(qū)域)；檢測器130，檢測從X射線指照射單元120照射并穿過對象的X射線。
[0183]在圖3C中，檢測器130被示出作為臺式390，不過顯而易見的是:檢測器130可被實施為立式。
[0184]在圖3C中，操縱單元140被示為被包括在主單元305中，不過本實施例不限于此。例如，如圖2所示，X射線設備300的操縱單元140可被提供在X射線照射單元120的一側(cè)。
[0185]根據(jù)示例性實施例的輻射檢測器是用于感測輻射的設備并且以直接型感測入射輻射光子。因此，根據(jù)示例性實施例的輻射檢測器可被應用于感測輻射光子的所有電子裝置。
[0186]具體而言，根據(jù)示例性實施例的輻射檢測器可與上文參照圖1A和圖1B描述的X射線檢測器178相應并且可被包括在上文參照圖1A和圖1B描述的斷層掃描成像系統(tǒng)20中。具體而言，根據(jù)示例性實施例的輻射檢測器可以是被用于產(chǎn)生斷層掃描圖像的輻射檢測器。具體而言，根據(jù)示例性實施例的輻射檢測器可以是被用于產(chǎn)生CT圖像的輻射檢測器。具體而言，根據(jù)示例性實施例的輻射檢測器可感測從X射線產(chǎn)生單元176發(fā)射并已經(jīng)穿過對象的輻射，其中，X射線產(chǎn)生單元176是附接到圖1A和圖1B的臺架并旋轉(zhuǎn)的X射線源。
[0187]此外，根據(jù)示例性實施例的輻射檢測器可與上文參照圖3A和圖3B描述的檢測器130相應并且可被包括在上文參照圖3A至圖3C描述的X射線系統(tǒng)1000或者X射線設備100、200及300中。具體而言，根據(jù)示例性實施例的輻射檢測器可以是被用于產(chǎn)生X射線圖像的輻射檢測器。具體而言，根據(jù)示例性實施例的輻射檢測器可感測從X射線產(chǎn)生單元176發(fā)射并已經(jīng)穿過對象的輻射，其中，X射線產(chǎn)生單元176是附接到移動設備并且被調(diào)整位置的X射線源。這里，X射線源所附接到的移動設備可包括從上文參照圖3B已經(jīng)描述的導軌220、活動機架230及柱機架240中所選擇的至少一個。此外，移動設備可包括上文參照圖3C描述的運送單元370。
[0188]現(xiàn)在將參照圖4至圖9詳細描述根據(jù)示例性實施例的輻射檢測器。
[0189]圖4是示出輻射檢測器400的示圖。輻射檢測器400是按照直接方法將入射輻射轉(zhuǎn)換為電荷以檢測已經(jīng)穿過對象10的輻射的計數(shù)檢測器。具體而言，輻射檢測器是將入射輻射光子轉(zhuǎn)換為電信號并對轉(zhuǎn)換后的與所述光子相應的電信號的數(shù)量進行計數(shù)的光子計數(shù)檢測器。
[0190]參照圖4，根據(jù)本發(fā)明的實施例的輻射檢測器400包括檢測輻射的多個像素410和430。所述多個像素410和430均包括多個子像素411和415。在下文中，一個像素包括m個子像素，并且將描述作為示例的在像素410的子像素中的一個的子像素411。
[0191]詳細地講，輻射檢測器400可以是用于產(chǎn)生CT圖像的輻射檢測器并且可與圖1和圖2的X射線檢測單元108相應。
[0192]如所示，所述多個像素410和430可具有按照晶格形式排列的四面體結(jié)構(gòu)并且所述像素可具有相同形狀和/或尺寸。
[0193]子像素411包括輻射吸收層412以及光子處理器413。
[0194]這里，以子像素411為單位執(zhí)行對入射光子的計數(shù)處理，因此，子像素411可被稱為計數(shù)像素。在下文中，作為在像素410中包括的局部像素的子像素被稱為計數(shù)像素。此外，可確定基于在至少一個計數(shù)像素中計數(shù)的光子的數(shù)量恢復的圖像的一個像素值，因此，包括至少一個計數(shù)像素的計數(shù)像素群組可被稱為圖像像素。例如，當基于在像素410中包括的多個計數(shù)像素411和415中計數(shù)的光子的數(shù)量獲得圖像的一個像素值時，圖像像素變成像素410。作為另一示例，當基于在四個相鄰計數(shù)像素中計數(shù)的光子的數(shù)量獲得圖像的一個像素值時，圖像像素可變成包括四個計數(shù)像素的計數(shù)像素群組。
[0195]具體而言，輻射檢測器400包括至少一個計數(shù)像素411并包括用于恢復圖像的多個圖像像素。計數(shù)像素411包括:輻射吸收層412，將入射光子轉(zhuǎn)換為電信號；光子處理器417，基于從輻射吸收層412傳輸?shù)碾娦盘枌庾拥臄?shù)量進行計數(shù)。這里，在輻射檢測器400中包括的圖像像素的數(shù)量小于計數(shù)像素411的數(shù)量。此外，在輻射檢測器400中包括的圖像像素中的每個的尺寸大于計數(shù)像素的尺寸。
[0196]具體而言，計數(shù)像素411對小于入射到圖像像素上的光子的數(shù)量的光子的數(shù)量進行計數(shù)。
[0197]具體而言，圖像像素與構(gòu)成圖像的一個像素值相應，基于在一個圖像像素中計數(shù)的光子的總數(shù)計算在圖像中的一個像素值。具體而言，圖像像素可包括多個計數(shù)像素，并且基于在包括多個計數(shù)像素的計數(shù)像素群組中計數(shù)的光子的總數(shù)計算在圖像中的一個像素值。當在像素410中包括的多個計數(shù)像素構(gòu)成一個計數(shù)像素群組時，一個像素410可變成一個圖像像素。此外，當在像素410中包括的多個計數(shù)像素構(gòu)成多個計數(shù)像素群組時，像素410與一個計數(shù)像素群組的一個圖像像素相應，因此可包括多個圖像像素。
[0198]另外，在包括感測輻射的多個像素410的輻射檢測器400中，像素410包括感測用于恢復圖像的輻射的多個計數(shù)像素411和415。這里，計數(shù)像素411包括:輻射吸收層412，將入射光子轉(zhuǎn)換為電信號;光子處理器413，基于電信號對光子的數(shù)量進行計數(shù)。
[0199]所述吸收層可被布置在除朝向X射線源的表面以外的任何其它表面(諸如側(cè)面或背面)或任何其它表面上。在所描述的實施例中，輻射吸收層412可由在圖4中描述的所述層的整個厚度構(gòu)成，或者可被布置在子像素411的側(cè)面上。
[0200]輻射吸收層412可將入射X射線光子轉(zhuǎn)換為電信號。輻射吸收層412可將電信號傳輸?shù)焦庾犹幚砥?13。
[0201]此外，輻射吸收層412可被形成在面向X射線源的表面的至少一部分上。具體而言，輻射吸收層412可被形成在作為面向X射線源的表面的輻射檢測器400的正面、面向X射線源的表面的一側(cè)或輻射檢測器400的背面的至少一部分上，其中，歸因于散射，來自X射線源的X射線有可能入射到所述正面、一側(cè)或背面上。在圖4中，輻射吸收層412被形成在輻射檢測器400面向X射線源的正面上以具有均勻厚度的情況被示出作為示例。
[0202]具體而言，福射吸收層412可將福射光子直接轉(zhuǎn)換為電信號并且可由碲化錦(CdTe)形成。CdTe是半導體材料。潛在地，可在如圖5中的520所指示的在下面的半導體層中形成光子處理器和存儲器，盡管示例性材料CdTe本身較不適合于在其中集成任何半導體組件。所述在下面的層或后部520也可由其它半導體材料形成，以用于相同目的。不考慮所述在下面的層或后部也由CdTe制成或由可選的半導體材料制成，可利用整體的半導體組件獲得非常緊湊的配置。
[0203]光子處理器413對所吸收的光子進行計數(shù)。具體而言，光子處理器413根據(jù)直接將入射光子轉(zhuǎn)換為電荷以檢測光子的直接方法基于由輻射吸收層412所產(chǎn)生的電信號對光子的數(shù)量進行計數(shù)。
[0204]具體而言，光子處理器413將所吸收的光子的能量與參考值進行比較，并對具有等于或大于參考值的光子的數(shù)量進行計數(shù)。
[0205]光子處理器413可包括存儲計數(shù)的光子的數(shù)量的計數(shù)存儲器(未示出)。具體而言，在計數(shù)像素411中包括的光子處理器413可對小于在特定時間入射到圖像像素上的光子的數(shù)量的光子的數(shù)量進行計數(shù)并存儲。
[0206]所述存儲器(未示出)存儲由光子處理器413通過計數(shù)獲得的值。當像素410在特定的預定時間段期間吸收約η個光子時，所述存儲器(未示出)具有值約為n/m的存儲容量，其中，m表示子像素的數(shù)量。
[0207]參照圖4，子像素411包括光子處理器413和存儲器(未示出)，并且子像素415包括光子處理器417和存儲器(未示出)。
[0208]如所示，光子處理器413被包括在每個計數(shù)像素411中，并且允許針對每個計數(shù)像素411單獨執(zhí)行光子計數(shù)操作。
[0209]將參照圖5至圖7更詳細地描述每個像素的結(jié)構(gòu)和每個計數(shù)像素的結(jié)構(gòu)。
[0210]圖5是用于描述圖4的多個像素的示圖。
[0211]參照圖5，輻射檢測器400包括按照晶格形式排列的多個像素。在圖5中，在下部的正視圖中，在輻射檢測器單元中包括256個像素(16*16個像素)的情況被示出作為示例。在圖5的上部，描述該輻射檢測器的一部分的透視圖。
[0212]參照圖5，輻射吸收層412和輻射吸收層416可被置于輻射檢測器400的前部510中或可被置于前部510。光子處理器413、光子處理器417及存儲器(未示出)可被布置在輻射檢測器400的后部520、布置在后部520上、布置在后部520之后或布置在后部520的一側(cè)。在本實施例中，前部510可構(gòu)成或包括吸收層。相對表述“前”和“后”在這里相對于X射線從其入射到輻射檢測器400上的方向而使用。如上所指示，所述后部可由半導體材料形成，并且可在其中實現(xiàn)每個子像素的光子處理器和存儲器以提供非常緊湊的配置，類似或形成三明治結(jié)構(gòu)。
[0213]詳細地講，穿過對象的輻射入射到輻射檢測器400的正面540上，其中，布置在前部510中或布置在前部510的輻射吸收層412和416吸收入射的輻射并將所吸收的輻射傳送到分別連接到福射吸收層412和416的各個光子處理器413和417。具體而言，福射吸收層412和416將光子(入射輻射)轉(zhuǎn)換為電信號，并將轉(zhuǎn)換后的電信號傳送到光子處理器413和417。[°214] 一個像素541的正面可具有= ImnT 2的尺寸。具體而言，在圖5的下部正視圖中劃定一個像素541的周界的所述一個像素541的一側(cè)邊緣的長度可以是約0.9mm至約I.Imm0
[0215]圖6是用于描述圖4的子像素的示圖。
[0216]參照圖6中的上部示圖，一個像素600可包括多個子像素。例如，在圖6中的右下部的正視圖642中的一個像素600可包括24個像素(4*6個像素)，在圖6中的左下部的正視圖641中的一個像素600可包括36個像素(6*6個像素)?？蛇x地，像素600可包括(未示出)16個像素(4*4個像素)、25個像素(5*5個像素)、36個像素(6*6個像素)、35個像素(7*5個像素)，并且如所述及所示，子像素的組合體可以是矩形的，或者可選地，可以是方形的、蜂巢形的、三角形的、菱形的或十字形的(例如，包括5個像素、20個像素或45個像素等)、所述形狀和/或其它形狀的任何組合或者具有任何其它適當?shù)恼晥D形狀，其中，一個考慮的因素是子像素應緊密鄰接或相鄰以覆蓋所述子像素所屬的由這些子像素構(gòu)建的像素的整個表面。
[0217]在CT系統(tǒng)中包括的輻射檢測器可在特定拍攝條件下拍攝對象時吸收特定數(shù)量的光子?？筛鶕?jù)以下光譜建模確定由具有約Imnf 2的單位面積的一個像素吸收并計數(shù)的光子的數(shù)量。
[0218]在針對高級CT系統(tǒng)或高規(guī)格CT系統(tǒng)中包括的光子計數(shù)檢測器的拍攝條件中，管電壓可被設置為約120kVp，管電流可被設置為200mA或更多的最小值，并且與過濾條件(filter condit1n)相應的招當量厚度可被設置為約5.6mm。
[0219]在所述拍攝條件下，可基于使用插值多項式(TASMIP)的鎢陽極光譜模型根據(jù)X射線光譜建模計算由一個像素600吸收并計數(shù)的光子的數(shù)量。
[0220]詳細地講，每秒由一個像素吸收的光子的數(shù)量可以是約兩億個至約五億個。這里，一個像素可具有Imnf 2的單位面積。
[0221]例如，可如下設計光譜建模。
[0222]在光譜建模中，平均光子能量為約60.605keV(千電子伏)，第一半值層為6.886mmAl。當在約Im的距離執(zhí)行測量時，曝光為約7，730mR/mAs，并且當在約Im的距離執(zhí)行測量時，空氣比釋動能為約67.799uGy/mAs。在所述建模條件下，當在約Im的距離執(zhí)行測量時，穿過Imnf 2的單位面積且入射的注量為2，004，955 [光子/mnf 2/mAs ]
[0223]根據(jù)所述光譜建模，當發(fā)射約ImA的X射線時產(chǎn)生的光子的數(shù)量為約2，004，955光子/mnf 2/mAs，即，約2百萬光子/mnf 2/mAs。在下文中，百萬(M)被用作百萬的單位。
[0224]在具有約200mA的劑量的檢測器的情況下，入射到約lmnT2的單位面積上的光子的數(shù)量可以是約200*2，004，955光子/臟~2/8，8卩，約4001光子/臟~2/8。此外，當所述檢測器以約10mA的劑量運行時(8卩，當福射的劑量被減少約50%時)，入射到約lmnT2的單位面積上的光子的數(shù)量可以是約100*2，004，955光子/mnf 2/s，即，約200M光子/mnf 2/s。
[0225]因此，具有約lmnf2的單位面積的一個像素600可每秒吸收200M或更多個光子并對其進行計數(shù)。為了實現(xiàn)期望的分辨率，甚至可需要(例如)200M光子/mnf 2的最小值，但是相比現(xiàn)有技術中可用的輻射檢測器，積累每Imnf 2像素尺寸200M個光子的計數(shù)值可能耗費更長的時間，這尤其是不利的，但不只是在CT掃描器中，其中，連續(xù)圖像配準的速度至關重要。在任何情況下，關于能夠每秒每ImnT 2配準(regi ster) 200M個光子的福射檢測器的要求至今困擾著本技術領域的技術人員，這將在下文中更詳細地解釋。
[0226]雖然這里將每秒200M光子/mnf2的最小值指示作為當前要求，但是其值可隨時間變化，并且這里應注意到:相比上述每秒每Imnf 2的200M個光子，根據(jù)本公開的本發(fā)明能夠符合較高及甚至更高的最低要求。
[0227]此外，對在像素(當m的值是25時)中的25個計數(shù)像素中的一個計數(shù)像素可每秒吸收8M(200M/25)或更多個光子并對其進行計數(shù)。隨后，如在下文中更全面地描述，相比需要吸收足量的200M個光子并對其進行計數(shù)的僅利用整個像素的任何實施例，作為一個整體的像素更能夠吸收200M個光子的撞擊劑量并對其進行計數(shù)。
[0228]參照圖6中的左下部，在正視圖641中示出的像素600可包括36個計數(shù)像素(6*6個計數(shù)像素)。也就是說，像素600的正面640可展示在圖6中的左下部的正視圖641。如上所述，當像素600每秒吸收約200M個光子并對其進行計數(shù)并且包括36個計數(shù)像素時，一個計數(shù)像素可每秒吸收5.56M個光子(200/36M個光子)并對其進行計數(shù)。
[0229]參照圖6中的右下部，像素600可包括如附圖標號642指示的24個計數(shù)像素(6*4個計數(shù)像素)。也就是說，像素600的正面640可與附圖標號642相應。如上所述，當像素600每秒吸收約200M個光子并對其進行計數(shù)并且包括24個計數(shù)像素時，一個計數(shù)像素可每秒吸收8.336M個光子(200/24M個光子)并對其進行計數(shù)。另外，像素600可包括25個計數(shù)像素(5*5個計數(shù)像素)。如上所述，當像素600每秒吸收約200M個光子并對其進行計數(shù)并且包括25個計數(shù)像素時，一個計數(shù)像素可每秒吸收SM個光子(200/25M個光子)并對其進行計數(shù)。
[0230]如在上述實施例中，可基于輻射檢測器所應用于的詳細產(chǎn)品規(guī)格(例如，X射線設備、斷層掃描成像設備等)設置特定時間計數(shù)的光子的數(shù)量，并且可基于所設置的光子的數(shù)量調(diào)整在一個像素中包括的計數(shù)像素的數(shù)量和尺寸。例如，可基于所設置的光子的數(shù)量調(diào)整在光子處理器中包括的計數(shù)存儲器的尺寸。另外，這里應注意到:在圖6的上部示圖中，像素600也被顯示為具有前部610和后部620，其中，相對于輻射入射的方向而言，正面640在前部610上。
[0231 ]圖7是用于描述圖4的計數(shù)像素的另一示圖。
[0232] 參照圖7A，在輻射檢測器中，計數(shù)像素700包括輻射吸收層710、光子處理器720及存儲器730。輻射吸收層710與圖4中的輻射吸收層412或416相同或者至少可與圖4中的輻射吸收層412或416相提并論。
[0233]輻射吸收層710將入射X射線光子轉(zhuǎn)換為電信號。輻射吸收層710可被布置在計數(shù)像素700的前部并且可包括由CdTe形成的電容。輻射吸收層710可吸收X射線光子，并且可利用通過轉(zhuǎn)換每個X射線光子獲得的電信號充電。輻射吸收層710可將充電后的電信號傳送到光子處理器720。這里，由輻射吸收層710通過轉(zhuǎn)換獲得的電信號可以是電壓信號。
[0234]光子處理器720可包括比較器721和計數(shù)器723。
[0235]比較器721將電信號與參考值進行比較以確定電信號是否超過參考值。具體而言，當電信號是電壓信號時，比較器721將與光子相應的電信號與預定參考電壓Sref進行比較。當作為比較結(jié)果電信號大于參考電壓Sref時，比較器721將由計數(shù)器723積累并進行計數(shù)的信號輸出到計數(shù)器723。
[0236]這里，參考電壓Sref是與光子的能量相應的值并且可根據(jù)X射線源而被改變。例如，實現(xiàn)對是否通過轉(zhuǎn)換光子產(chǎn)生從比較器721輸入的電信號的確定的值可被設置為參考值Sref。
[0237]計數(shù)器723根據(jù)比較器721的輸出信號對光子的數(shù)量進行計數(shù)。
[0238]例如，當將比較器721偏置到+Vh電壓和-Vh電壓時，比較器721可將+Vh電壓輸出為邏輯高電平信號并將-Vh電壓輸出為邏輯低電平信號。當與光子相應的電信號的電平高于參考電壓Sref的電平時，比較器721可輸出與邏輯高電平相應的+Vh電壓，并且當將+Vh電壓輸入到計數(shù)器723時，計數(shù)器723可將入射光子的數(shù)量的計數(shù)值增加+1并由此對光子的數(shù)量進行計數(shù)。另一方面，當與光子相應的電信號的電平低于參考電壓Sref的電平時，比較器721可輸出-Vh電壓，并且當將-Vh電壓輸入到計數(shù)器723時，計數(shù)器723可繼續(xù)積累已經(jīng)形成邏輯低電平的光子(即，比較器721已經(jīng)針對所述光子辨別出來自輻射吸收層710的電信號不與在其上的光子的撞擊相應)的數(shù)量的計數(shù)值而沒有增加針對從輻射吸收層710到光子處理器720的電信號的光子的數(shù)量的值。
[0239]存儲器730存儲由計數(shù)器723計數(shù)的光子的數(shù)量。具體而言，當一個像素特定時間吸收η個光子時，存儲器730需要具有值為n/m的存儲容量。例如，當像素每秒吸收約200M或更多個光子并對其進行計數(shù)并且包括25個計數(shù)像素時，存儲器730存儲與約8M相應的數(shù)量的比特以便每秒存儲SM或更多的光子(200/25M個光子)?？苫谔囟〞r間由一個計數(shù)像素計數(shù)的光子的數(shù)量設置存儲器730的存儲容量。
[0240]另外，在圖7A中，存儲器730被包括在光子處理器720中的情況被示出作為示例，不過可將存儲器730提供為獨立于光子處理器720。
[0241]在圖7B中，展示針對圖7A的配置的可選實施例。在根據(jù)圖7B的輻射檢測器中，計數(shù)像素724包括輻射吸收層710、形成光子處理器725的實施例的如同圖7A中的比較器的比較器721以及增量計數(shù)器726。如圖7B中的虛線所指示，光子處理器725也可包括比較器721或者可僅由增量計數(shù)器726形成。操作系統(tǒng)可周期性地讀取出在增量計數(shù)器726中積累的值并將在其中積累的值重置為0，隨后，對撞擊光子進行計數(shù)的新周期可開始。因此，可按照簡單精煉的方式避免對如在圖7A的實施例中的單獨的計數(shù)器和存儲器的需求。尤其是，可省略單獨的存儲器。
[0242]此外，增量計數(shù)器726可被稱為計數(shù)存儲器726。具體而言，計數(shù)存儲器726根據(jù)比較器721的輸出信號對光子的數(shù)量進行計數(shù)并將其存儲。此外，可基于特定時間由一個計數(shù)像素計數(shù)的光子的數(shù)量設置計數(shù)存儲器726的存儲容量。
[0243]圖7A中的存儲器的必要存儲器容量或圖7B中的增量計數(shù)器的計數(shù)值容量可根據(jù)在測量時間段期間(其中，所述測量時間段可以是在本公開別的地方所稱的“特定時間”)預計撞擊到輻射吸收層710上的光子的量以及每個像素中的計數(shù)像素的數(shù)量m而被改變或者被設置或被設計?？蓛?yōu)選地實時讀取出任何存儲器(單獨的或集成的)或增量計數(shù)器。在下文中，也采用存儲器容量的表述以指示圖7B的實施例的增量計數(shù)器的最大計數(shù)值。
[0244]可從圖7A和圖7B的呈現(xiàn)中獲得以下印象:比較器、計數(shù)器以及(如有)存儲器被布置為靠近計數(shù)像素或者至少形成檢測器單元的一部分，但是事實上，計數(shù)器或其它形式的光子處理器、比較器(如有)以及存儲器(如有)可優(yōu)選地布置在圖1B的DAS 186中或?qū)?yōu)選地布置在圖1B的DAS 186中。
[0245]假設輻射檢測器被設計為每個像素具有25個計數(shù)像素700并且在使用中將受制于每個所述特定時間不多于500M個光子，隨后針對每個計數(shù)像素的每個存儲器的計數(shù)值500M/25 = 20M的存儲器容量以及針對在光子撞擊的較低電平的應用以及后續(xù)的較低的X射線管輸出被視為是足夠的。在本公開以及權利要求書的框架內(nèi)，鑒于最大入射輻射(例如，500M個光子)設置與每個像素的預定的給定數(shù)量m個計數(shù)像素(例如，25個計數(shù)像素)相應的存儲器尺寸成為可能。在200M個光子的情況下，存儲器容量無論如何滿足(500M/25 = ) 16M，其中，在所述情況下，(200M/25=)8M的容量將是足夠的。此外，在所需要的存儲器730的最大存儲器容量或增量計數(shù)器726的最大計數(shù)值、最大入射輻射η和計數(shù)像素的數(shù)量m、子像素的數(shù)量m之間的設計權衡可被改變以便(例如)允許更高或更低的所需要的最大存儲器容量。例如，在500M個光子的最大入射輻射中，通過采用每個像素具有36個計數(shù)像素而不是每個像素25個計數(shù)像素的設計，所需要的最大存儲器容量可被減少到最大計數(shù)值(500M/36=)13.89M。然而，如在下文所解釋，像素的計數(shù)像素設計允許計數(shù)像素的組合被創(chuàng)建為在使用中被重新定義像素的尺寸、形狀或其它參數(shù)，由此根據(jù)使用情況創(chuàng)建像素的新邊界，特別是每個時間單位的撞擊光子的數(shù)量。這甚至允許以下功能:每個像素中的計數(shù)像素的數(shù)量可被減少，如果所需要的計數(shù)值被太快獲得或被增加，如果必要的計數(shù)值不足以快速獲得。類似地，如在下文中所闡述，作為較高計數(shù)速度的后果，允許入射輻射撞擊到輻射檢測器上的曝光時間或特定時間或時間段可被減少。例如，如果更多的入射輻射可被可靠地檢測到，則較短的曝光時間(在本公開的其它部分中也被稱為“特定時間”)可被減少并由此在所述特定時間中的最大入射輻射將被減少，以允許存儲器730具有較低要求的容量。更詳細地講，如果所述特定時間從I秒減少到(例如)1秒的一半，則在一秒的一半中最大入射輻射被減半到250M個光子。然后，在具有25個計數(shù)像素的配置的情況下針對每個計數(shù)像素的每個存儲器的所需要的最大存儲器容量可被降低到保持計數(shù)值(2501/25 = )101。
[0246]針對降低所述特定時間或時段或曝光時間的后一方面，應注意到:每個像素中的m個計數(shù)像素中的每個將其自己的計數(shù)值積累在存儲器730中或增量計數(shù)器726中，或者，每個計數(shù)像素。在沒有每個計數(shù)像素的單獨計數(shù)的先前配置中，當(例如)兩個或更多個光子以在Imnf 2的尺寸的像素的表面內(nèi)的撞擊之間相對大的距離實際上同時撞擊到圖6中的像素600的正面640上時，存在多個實際上同時撞擊的光子引發(fā)增加單個計數(shù)值I的風險，而在整個像素的存儲器中的計數(shù)值應增加與實際上同時撞擊的光子的數(shù)量相同數(shù)量。畢竟，在所述情況下，來自光子吸收層的電信號將暫時高于參考值，其中，比較器輸出在所述參考值之上的邏輯高電平，但是并不指示這由多個實際上同時撞擊的光子所引起。因此，需要特定時間或曝光時間以獲得足夠的數(shù)據(jù)以便利用足夠的細節(jié)和/或按照期望的分辨率重構(gòu)圖像，這可能常常明顯長于200M像素實際撞擊到先前配置的Imnf 2的尺寸的像素上。
[0247]作為減少所要求的特定時間或曝光時間的新穎特征，增強輻射吸收層、比較器以及計數(shù)器的組合體以能夠更快速地區(qū)分實際上同時撞擊的光子成為可能。然而，這樣的方式可能導致關于具有Imnf 2的尺寸的像素的先前配置的輻射吸收層、比較器以及計數(shù)器的相當大且繁重的設計要求，更快速的區(qū)分光子的要求可能難以滿足，盡管這并沒有從本公開中排除。
[0248]然而，在上述實施例中，像素的正面640被劃分為m個計數(shù)像素的區(qū)域，其中，像素的每個計數(shù)像素對撞擊到各個計數(shù)像素上的光子進行計數(shù)并且在其各自的存儲器或增量計數(shù)器中保存或存儲撞擊的光子的計數(shù)值。由于實際上同時撞擊的光子不可能恰好撞擊到像素600的表面640的相同位置，而是更有可能撞擊到像素的不同計數(shù)像素上，實際上同時撞擊到每個像素的不同計數(shù)像素上的有區(qū)別的光子將被分開計數(shù)，促成獲得足夠的數(shù)據(jù)以按照足夠的細節(jié)和/或分辨率構(gòu)建圖像的速度和所要求的總時間。因此，所要求的總的特定時間或曝光時間可被減少和/或?qū)崿F(xiàn)所要求的最小計數(shù)速度，并且，作為結(jié)果，針對在單獨的計數(shù)像素的存儲器中的計數(shù)值的所要求的最大容量可被減少。因此，可提供更高速度的計數(shù)輻射檢測器。
[0249]圖8是用于描述圖4的計數(shù)像素的另一示圖。
[0250]在輻射檢測器400中，由計數(shù)像素中的至少一個計數(shù)的光子的數(shù)量可與恢復后的圖像的一個圖像像素值相應。詳細地講，計數(shù)像素中的至少一個可被分組，輻射檢測器400可通過使用由包括多個計數(shù)像素的一個群組計數(shù)的光子的數(shù)量來產(chǎn)生CT圖像的一個圖像像素值。這里，被分組的計數(shù)像素稱為計數(shù)像素群組。具體而言，由一個計數(shù)像素群組(例如，821)計數(shù)的光子的總數(shù)可與恢復后的CT圖像的一個圖像像素值相應。在輻射檢測器400中，由一個計數(shù)像素計數(shù)的光子的數(shù)量也可與恢復后的圖像的所述一個圖像像素值相應。
[0251]在圖8A中，一個像素810包括24個計數(shù)像素(6*4個像素)的情況被示出作為示例。在圖SB中，兩個鄰接像素850和870均包括36個計數(shù)像素(6*6個像素)的情況被示出作為示例。
[0252]參照圖8A，所述一個像素810包括被布置為彼此相鄰的多個計數(shù)像素，多個計數(shù)像素群組821至826均包括所述多個計數(shù)像素。所有的計數(shù)像素屬于所述群組中的一個，并且所有的群組在所述一個像素810的邊界以內(nèi)。由所述多個計數(shù)像素群組821至826計數(shù)的光子的總數(shù)可與恢復后的圖像的一個圖像像素值相應。具體而言，由一個計數(shù)像素群組(例如，821)計數(shù)的光子的總數(shù)可與恢復后的CT圖像的一個圖像像素值相應。
[0253]在圖8A中，與一個圖像像素值相應的一個計數(shù)像素群組包括四個計數(shù)像素的情況被示出作為示例。在這種情況下，當一個像素包括24個計數(shù)像素(6*4個像素)時，所述一個像素可被劃分為6個計數(shù)像素群組(2*2個計數(shù)像素群組)，并且所述一個像素可從恢復后的圖像中產(chǎn)生6個圖像像素值。具體而言，參照圖8A，一個像素810包括6個計數(shù)像素群組821至826。這里，計數(shù)像素群組821至826可構(gòu)建產(chǎn)生一個像素值的圖像像素，因此，所述一個像素810包括6個圖像像素。因此，在輻射檢測器400中包括的計數(shù)像素群組的數(shù)量可等于或多于在輻射檢測器400中包括的像素的數(shù)量。此外，計數(shù)像素群組(例如，821)的尺寸可等于或小于像素810的尺寸。
[0254]作為可選示例，在一個像素中包括的24個計數(shù)像素可被劃分為3*2個計數(shù)像素的四個計數(shù)像素群組，并且所述一個像素可產(chǎn)生單個組合計數(shù)值作為圖像像素值或者產(chǎn)生針對恢復后的圖像的4個不同圖像像素值(針對所述4個計數(shù)像素群組中的每個的一個圖像像素值)。
[0255]參照圖8B，示出兩個相鄰像素850和870。
[0256]在輻射檢測器400中，在多個像素中包括的多個計數(shù)像素可被劃分為多個群組，并且由劃分后的群組中的一個計數(shù)的光子的數(shù)量可與恢復后的圖像的一個圖像像素值相應。
[0257]參照圖SB，在兩個相鄰像素850和870中包括的72個計數(shù)像素可被劃分為6個群組881至886。詳細地講，可根據(jù)由在一個群組(例如，881)中包括的12個計數(shù)像素計數(shù)的光子的總數(shù)確定恢復后的圖像的一個圖像像素值。計數(shù)像素群組881-886跨越像素850和870之間的邊界。因此，像素可被重新定義為相比原始像素810中的計數(shù)像素的總數(shù)更小的計數(shù)像素群組，也允許入射的若干光子的期望計數(shù)值的更快速獲得，以便快速達到允許按照期望水平的細節(jié)或分辨率的圖像恢復的測量結(jié)果。其原因是與計數(shù)像素群組相應且小于原始像素810的這些重新定義的像素的面積小于原始像素的面積，隨后，在這些重新定義的像素中較少數(shù)量的光子在相同時間量中撞擊。由于單獨操作計數(shù)像素允許撞擊光子的空間分布的分辨率的增加，并且形成重新定義的像素的計數(shù)像素群組小于原始像素810的尺寸，如在下文中進一步地描述，甚至可增加作為結(jié)果的細節(jié)或分辨率的水平。
[0258]另外，參照圖8B，在兩個像素850和870包括6個計數(shù)像素群組881至886。也就是說，在一個輻射檢測器400中包括的像素(例如，850)的尺寸可等于或大于計數(shù)像素群組(例如，881)的尺寸。
[0259]圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的計算機斷層掃描設備900的示圖。
[0260]根據(jù)本發(fā)明的實施例的計算機斷層掃描設備900包括輻射檢測器910和圖像處理器950。輻射檢測器910具有與上文參照圖2及圖4至圖8描述的根據(jù)本發(fā)明的實施例的輻射檢測器的技術精神和配置相同的技術精神和配置，因此，不再重復針對圖2及圖4至圖8提供的相同描述。
[0261]此外，圖像處理器950可以是與上文參照圖1B描述的圖像處理器196相應的元件?？蛇x地，圖像處理器950可以是與如圖2中通過有線/無線網(wǎng)絡15連接到CT系統(tǒng)20的外部醫(yī)學設備136相應的元件。
[0262]參照圖9，輻射檢測器910包括檢測輻射的多個像素。這里，所述多個像素均包括計數(shù)像素中的至少一個。例如，一個像素可包括m個計數(shù)像素。
[0263]所述多個計數(shù)像素均包括:輻射吸收層412，將入射的X射線光子轉(zhuǎn)換為電信號;光子處理器413，對被轉(zhuǎn)換為多個電信號的光子的數(shù)量進行計數(shù);存儲器(未示出)，存儲所吸收的光子的數(shù)量并且當相應像素吸收η個光子時具有值為n/m的存儲容量。
[0264]圖像處理器950基于由輻射檢測器910檢測到的光子的數(shù)量重構(gòu)CT圖像。例如，圖像處理器950可基于由輻射檢測器910感測到的光子的數(shù)量產(chǎn)生CT圖像、OCT圖像、PET-CT圖像或X射線圖像。在下文中，圖像處理器950恢復CT圖像的情況已經(jīng)作為示例在上文被描述。
[0265]詳細地講，圖像處理器950可通過使用由計數(shù)像素群組計數(shù)的光子的數(shù)量產(chǎn)生CT圖像的一個圖像像素值。這里，計數(shù)像素群組包括在至少一個像素中包括的至少一個計數(shù)像素。
[0266]此外，圖像處理器950可通過使用由一個計數(shù)像素計數(shù)的光子的數(shù)量產(chǎn)生CT圖像的一個圖像像素值。
[0267]此外，與在恢復后的CT圖像中的一個圖像像素值相應的計數(shù)像素群組可包括在一個像素中包括的被布置為彼此相鄰的多個計數(shù)像素。
[0268]此外，與恢復后的CT圖像中的所述一個圖像像素值相應的計數(shù)像素群組可包括在多個像素中包括的被布置為彼此相鄰的多個計數(shù)像素。
[0269]例如，當如圖8A所示每個像素包括24個計數(shù)像素時，圖像處理器950可將在一個像素中包括的24個計數(shù)像素劃分為6個群組并通過使用由6個計數(shù)像素群組中的一個計數(shù)的光子的數(shù)量從恢復后的CT圖像中產(chǎn)生一個圖像像素值。也就是說，在這種情況下，將由一個像素檢測到的光子用于從恢復后的CT圖像中產(chǎn)生6個圖像像素值。
[0270]作為另一示例，當如圖SB所示每個像素包括36個計數(shù)像素時，圖像處理器950可將在兩個像素中包括的72個計數(shù)像素劃分為6個群組并通過使用由6個計數(shù)像素群組中的一個計數(shù)的光子的數(shù)量從恢復后的CT圖像中產(chǎn)生一個圖像像素值。也就是說，在這種情況下，將由兩個像素中的計數(shù)像素檢測到的光子用于從恢復后的CT圖像中產(chǎn)生6個圖像像素值。
[0271]圖像處理器950可根據(jù)恢復后的CT圖像的分辨率調(diào)整用于從恢復后的CT圖像中產(chǎn)生一個圖像像素值的計數(shù)像素的數(shù)量。例如，當期望產(chǎn)生超高分辨率的CT圖像時，圖像處理器950可通過使用由一個計數(shù)像素計數(shù)的光子的數(shù)量從恢復后的CT圖像中產(chǎn)生一個圖像像素值。這可能或可能不對特定時間期間的參數(shù)(諸如管電壓或該時間的長度等)產(chǎn)生影響。
[0272]輻射檢測器910可檢測針對特定時間(曝光時間)的入射輻射以對檢測到的在所述特定時間期間入射的輻射進行取樣。例如，在一般診斷輻射檢測器中的入射光子的數(shù)量每秒可以是與的面積相應的約500M。因此，針對每個像素執(zhí)行光子計數(shù)操作的現(xiàn)有技術中的輻射檢測器測量針對特定取樣時間的入射光子的能量并對具有等于或大于特定值的光子的數(shù)量進行計數(shù)。當每秒500M個光子入射到的面積上時，現(xiàn)有技術中的福射檢測器用2納秒(1/500M秒)對一個光子取樣。根據(jù)尼奎斯特取樣定理，現(xiàn)有技術中的輻射檢測器可靠地每納秒對一個光子取樣，其中，一納秒與2納秒的一半相應。
[0273]然而，難以在I納秒內(nèi)執(zhí)行測量并比較光子的能量以對光子的數(shù)量進行計數(shù)的操作。即使當兩個光子撞擊到圖6中的像素600的表面640的完全不同的位置上時，存在計數(shù)值可僅被增加I的風險，盡管兩個光子已經(jīng)撞擊了。此外，即使測量并比較光子的能量以對光子的數(shù)量進行計數(shù)的電路針對取樣時間執(zhí)行上述測量和比較操作，也難以調(diào)整吸收輻射的輻射吸收層對取樣時間的響應。此外，當若干光子同時入射到比較器上時，將光子的能量進行比較的操作可不被正常執(zhí)行。此外，雖然正在執(zhí)行針對一個光子的能量的比較和計數(shù)操作，如果另一光子入射，則計數(shù)操作可不被正常執(zhí)行，并且針對后一個撞擊光子的計數(shù)值可被丟失。
[0274]此外，現(xiàn)有技術中的計數(shù)檢測器按照像素對光子進行計數(shù)并包括按照幀存儲計數(shù)的光子的數(shù)量的存儲器或存儲按照由多個像素構(gòu)成的每個群組計數(shù)的光子的數(shù)量的存儲器。
[0275]如上所述，在根據(jù)本發(fā)明的實施例的輻射檢測器和設備中，在輻射檢測器中包括的所述多個像素均包括m個計數(shù)像素，其中，每個計數(shù)像素包括對光子進行計數(shù)的光子處理器以及存儲計數(shù)的光子的數(shù)量的存儲器。詳細地講，所述多個計數(shù)像素中的每個單獨地執(zhí)行對光子進行計數(shù)的操作以及存儲計數(shù)的光子的數(shù)量的操作。當相應像素吸收η個光子并對其進行計數(shù)時，相應計數(shù)像素的存儲器具有值為n/m的存儲容量。
[0276]因此，在根據(jù)本發(fā)明的實施例的輻射檢測器中，由于針對每個計數(shù)像素單獨地執(zhí)行光子計數(shù)操作，與將被現(xiàn)有技術中的像素處理的光子的數(shù)量相比，針對每個計數(shù)像素將被處理的光子的數(shù)量被減少n/m。因此，l/(n/m)秒的取樣時間可用于每個光子并且針對每個光子保證l/(n/m)秒的取樣時間，同樣降低了關于輻射吸收層、光子處理器、比較器和存儲器(如果被分開提供)的要求。也就是說，與針對每個光子的取樣時間是I/η秒的現(xiàn)有技術中的輻射檢測器相比，根據(jù)本發(fā)明的實施例的輻射檢測器保證與現(xiàn)有技術中的輻射檢測器的取樣時間的m倍相應的l/(n/m)秒的取樣時間。因此，增強了在對光子進行計數(shù)時的精確程度，并且輻射吸收層可對所吸收的光子的數(shù)量進行充分計數(shù)。此外，由于由比較器和計數(shù)器處理后的光子的數(shù)量被減少n/m，因此根據(jù)本發(fā)明的實施例的輻射檢測器解決了現(xiàn)有技術中的福射檢測器在光子實際上同時入射時(即，在一個時間段以內(nèi)撞擊，其中，在所述時間段中，根據(jù)上述尼奎斯特取樣定理吸收層、比較器以及計數(shù)器可能無法區(qū)分分開撞擊的光子)無法對光子的數(shù)量正常計數(shù)的問題。
[0277]基于實施例的上述公開，對本領域技術人員而言非常清楚的是:像素被稱為用于提供撞擊光子的數(shù)量并從其中產(chǎn)生重構(gòu)的圖像的最小構(gòu)建塊。通過在m個計數(shù)像素上將所述貢獻劃分到撞擊光子的計數(shù)數(shù)量，可針對像素實現(xiàn)所要求數(shù)量的光子的更精確和更快速的積累，(例如)以在特定或可用時間段中實現(xiàn)期望的高計數(shù)值，針對所要求的每秒(例如)200M的計數(shù)值至今困擾著本技術領域的技術人員。此外，本公開的實施例允許所選擇的數(shù)量的計數(shù)像素的重新組合以重新定義像素，因此，將針對(例如)光子注入的變化情況考慮在內(nèi)和/或甚至降低每個像素的計數(shù)像素的數(shù)量以增加期望或所要求的計數(shù)值的獲得時間。
[0278]此外，每個計數(shù)像素的存儲器被設計為具有值為n/m的存儲容量，因此，在每個計數(shù)像素中包括的存儲器的尺寸被最小化。因此，根據(jù)本發(fā)明的實施例，通過在每個計數(shù)像素中包括一個存儲器來實現(xiàn)輻射檢測器。
[0279]此外，根據(jù)本發(fā)明的實施例的輻射檢測器和設備(諸如計算機斷層掃描設備)通過使用由至少一個計數(shù)像素計數(shù)的光子的總數(shù)產(chǎn)生恢復后的圖像的一個圖像像素值，因而實現(xiàn)根據(jù)用戶期望的圖像分辨率的圖像的質(zhì)量。
[0280]本發(fā)明的所述實施例可被寫為計算機程序并且可在使用計算機可讀記錄介質(zhì)執(zhí)行所述程序的通用數(shù)字計算機中實施。
[0281 ] 計算機可讀記錄介質(zhì)的示例包括磁存儲介質(zhì)(例如，ROM、軟盤、硬盤等)、光學記錄介質(zhì)(例如，CD-ROM或DVD)等。
[0282]應理解:在其中描述的實施例應被視為僅僅是描述性的而非為了限制的目的。在每個實施例內(nèi)的特征或各方面的描述通常應被視為可用于其它實施例中的其它相似特征或方面。
[0283]雖然已經(jīng)參照附圖描述本發(fā)明的一個或多個實施例，但是本領域普通技術人員將理解:在不脫離由權利要求書限定的本發(fā)明的范圍的情況下，可在其中做出形式和細節(jié)方面的各種改變。
【主權項】
1.一種用于感測輻射的輻射檢測器，所述檢測器包括均包含有至少一個計數(shù)像素并恢復圖像的多個圖像像素， 其中， 所述至少一個計數(shù)像素包括: 輻射吸收層，將入射光子轉(zhuǎn)換為電信號；以及 光子處理器，基于從輻射吸收層傳送的電信號對光子的數(shù)量進行計數(shù)，并且所述圖像像素的數(shù)量小于所述計數(shù)像素的數(shù)量。2.如權利要求1所述的輻射檢測器，其中，所述至少一個計數(shù)像素對比入射到相應圖像像素上的光子的數(shù)量小的光子的數(shù)量進行計數(shù)。3.如權利要求1所述的輻射檢測器，其中，光子處理器根據(jù)將入射光子直接轉(zhuǎn)換為電荷以檢測光子的直接方法基于所述電信號對光子的數(shù)量進行計數(shù)。4.如權利要求1所述的輻射檢測器，其中，所述多個圖像像素均與構(gòu)成所述圖像的一個像素值相應。5.如權利要求1所述的輻射檢測器，其中，所述多個圖像像素均包括多個計數(shù)像素，其中，所述多個圖像像素均是用于基于由所述多個計數(shù)像素計數(shù)的光子的數(shù)量來計算在所述圖像中包括的一個像素值的像素。6.如權利要求1所述的輻射檢測器，其中，光子處理器包括:計數(shù)存儲器，對比在特定時間內(nèi)入射到相應圖像像素上的光子的數(shù)量小的光子的數(shù)量進行計數(shù)并存儲。7.如權利要求1所述的輻射檢測器，其中，光子處理器包括: 比較器，將所述電信號與參考值進行比較以確定所述電信號是否超過所述參考值；以及 計數(shù)存儲器，基于比較器的比較結(jié)果對超過所述參考值的光子的數(shù)量進行計數(shù)并存儲。8.如權利要求1所述的輻射檢測器，其中，所述至少一個計數(shù)像素包括:計數(shù)存儲器，對比在特定時間內(nèi)入射到相應圖像像素上的光子的數(shù)量小的光子的數(shù)量進行計數(shù)并存儲。9.如權利要求1所述的輻射檢測器，其中，當所述多個圖像像素均與輻射檢測器的像素相應時，在所述像素中包括的所述至少一個計數(shù)像素被劃分為至少一個計數(shù)像素群組，并且由所述至少一個計數(shù)像素群組計數(shù)的光子的數(shù)量與在所述圖像中的一個圖像像素值相應。10.如權利要求9所述的輻射檢測器，其中，所述計數(shù)像素群組的數(shù)量等于或多于所述像素的數(shù)量。11.如權利要求9所述的輻射檢測器，其中，所述至少一個計數(shù)像素群組的尺寸等于或小于所述像素的尺寸。12.如權利要求1所述的輻射檢測器，其中，當所述多個圖像像素均與輻射檢測器的像素相應時，在多個相鄰像素中包括的多個計數(shù)像素被劃分為至少一個計數(shù)像素群組，并且由所述多個計數(shù)像素群組中的每個計數(shù)的光子的數(shù)量與在所述圖像中的一個圖像像素值相應。13.如權利要求1所述的輻射檢測器，其中，輻射檢測器是用于產(chǎn)生斷層掃描圖像的輻射檢測器。14.如權利要求1所述的輻射檢測器，其中，輻射檢測器是用于產(chǎn)生X射線圖像的輻射檢測器。15.一種斷層掃描成像設備，包括: 輻射檢測器，包括均包含至少一個計數(shù)像素并恢復圖像的多個圖像像素；以及 圖像處理器，基于由輻射檢測器感測到的光子的數(shù)量來重構(gòu)斷層掃描圖像， 其中， 所述至少一個計數(shù)像素包括: 輻射吸收層，將入射光子轉(zhuǎn)換為電信號；以及 光子處理器，基于從輻射吸收層傳送的電信號對光子的數(shù)量進行計數(shù)，并且所述圖像像素的數(shù)量小于所述計數(shù)像素的數(shù)量。
【文檔編號】A61B6/12GK105899137SQ201480072945
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2014年11月12日
【發(fā)明人】趙敏局
【申請人】三星電子株式會社