專利名稱：電荷丟失校正的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文公開的主旨大體上涉及輻射檢測技術(shù)和系統(tǒng)，并且更加具體地涉及使用這樣的系統(tǒng)的信號的檢測和校正。
背景技術(shù)：
在單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層攝影(SPECT)成像和正電子發(fā)射斷層攝影(PET)成像中，將放射性藥物給予患者。該放射性藥物典型地選擇成以便基于身體中的生理或生物化學(xué)過程優(yōu)先或差異性地分布在身體中。例如，可選擇由腫瘤組織優(yōu)先處理或吸收的放射性藥物。在這樣的示例中，該放射性藥物將典型地在患者內(nèi)的腫瘤組織周圍采用更大的濃度被放置。在SPECT和PET成像中，當(dāng)放射性藥物在患者內(nèi)分解或衰變時(shí)產(chǎn)生伽瑪射線。這些伽馬射線與相應(yīng)PET或SPECT掃描儀內(nèi)的檢測機(jī)構(gòu)(其能夠定位衰變事件)相互作用， 由此提供放射性藥物分布在患者中的位置的視圖。如此，護(hù)理者可以觀察到放射性藥物不成比例地分布在患者中的位置并且可由此識別具有診斷意義的生理結(jié)構(gòu)和/或生物化學(xué)過程位于患者內(nèi)的位置。用于檢測伽瑪射線的機(jī)構(gòu)可包括轉(zhuǎn)換材料，其當(dāng)被伽瑪射線撞擊時(shí)產(chǎn)生可由臨近該轉(zhuǎn)換材料的電極檢測的電荷。該檢測的電荷(其提供關(guān)于伽瑪射線撞擊事件的位點(diǎn)、能量和時(shí)序的信息)可進(jìn)而用于產(chǎn)生經(jīng)受成像的患者或其他對象的圖像。然而，由于涉及檢測器的結(jié)構(gòu)因素，在某些情況下電荷信息可能丟失。例如，由于檢測器在測量或讀出的各種單位區(qū)域(例如像素)中的劃分，一般在兩個(gè)或更多像素之間發(fā)生的伽瑪射線撞擊可能未被檢測到或可能另外經(jīng)受另外會貢獻(xiàn)于成像過程的電荷信息中的一些的丟失。該電荷信息的丟失可導(dǎo)致成像系統(tǒng)的降低或退化的性能。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)實(shí)施例中，提供用于校正輻射檢測器中的電荷丟失的方法。根據(jù)該方法，從該輻射檢測器采集一個(gè)或多個(gè)陽極信號和陰極信號。該一個(gè)或多個(gè)陽極信號和陰極信號響應(yīng)于與該輻射檢測器的伽瑪射線相互作用而出現(xiàn)。對與該輻射檢測器的伽瑪射線相互作用確定相互作用的深度。確定關(guān)于該一個(gè)或多個(gè)陽極的伽瑪射線相互作用的橫向位置。該一個(gè)或多個(gè)陽極信號基于相互作用的深度和橫向位置分類到多個(gè)譜中之一?；谠撘粋€(gè)或多個(gè)陽極信號和該一個(gè)或多個(gè)陽極信號的預(yù)期值之間的差別確定校正因數(shù)。在另外的實(shí)施例中，提供用于確定在輻射檢測器處的信號丟失程度的方法。根據(jù)該方法，確定其中輻射在小于該輻射檢測器的厚度的深度范圍內(nèi)相互作用的檢測事件的第一子集。還確定對應(yīng)于輻射檢測器內(nèi)檢測事件的橫向位置的檢測事件的第二子集。產(chǎn)生與檢測事件關(guān)聯(lián)的陽極信號集的總和的發(fā)生頻率的計(jì)數(shù)輪廓。另外，基于該計(jì)數(shù)輪廓，確定相互作用深度和橫向位置的特定值的信號丟失的分?jǐn)?shù)。在另外的實(shí)施例中，提供成像系統(tǒng)。該成像系統(tǒng)包括輻射檢測器。該輻射檢測器包括直接轉(zhuǎn)換材料、設(shè)置在該直接轉(zhuǎn)換材料的第一表面上的一個(gè)或多個(gè)陰極電極和設(shè)置在該直接轉(zhuǎn)換材料的第二表面上的多個(gè)陽極電極。該成像系統(tǒng)還包括與該一個(gè)或多個(gè)陰極電極和多個(gè)陽極電極通信的數(shù)據(jù)采集電路和與該數(shù)據(jù)采集電路通信的信號處理電路。該成像系統(tǒng)還包括配置成控制該數(shù)據(jù)采集電路和信號處理電路中的一個(gè)或兩個(gè)的操作并且與其通信的操作員工作站。該數(shù)據(jù)采集電路、信號處理電路或操作員工作站中的一個(gè)或多個(gè)配置成執(zhí)行代碼，其當(dāng)執(zhí)行時(shí)進(jìn)行下列處理測量的信號數(shù)據(jù)集，訪問適合校正由于在陽極電極中的兩個(gè)或更多之間分流或丟失到分開相應(yīng)陽極電極的間隙所引起的電荷丟失的一個(gè)或多個(gè)校正因數(shù)，以及應(yīng)用該一個(gè)或多個(gè)校正因數(shù)于該測量的信號數(shù)據(jù)集以產(chǎn)生校正了電荷丟失的校正信號數(shù)據(jù)集。


當(dāng)下列詳細(xì)說明參照附圖(其中類似的符號在整個(gè)附圖中代表類似的部件)閱讀時(shí)，本發(fā)明的這些和其他特征、方面和優(yōu)勢將變得更好理解，其中圖1是根據(jù)本公開的方面的SPECT成像系統(tǒng)的圖解表示；圖2是根據(jù)本公開的方面的檢測器模塊的一部分的剖視圖；圖3是根據(jù)本公開的方面描繪用于解決檢測器模塊內(nèi)的電荷丟失的算法的步驟的流程圖；圖4是根據(jù)本公開的方面描繪分別作為相互作用深度的函數(shù)的陽極和陰極的電荷收集效率的曲線圖；圖5是根據(jù)本公開的方面描繪作為相互作用深度的函數(shù)的陰極與陽極信號比的曲線圖；圖6根據(jù)本公開的方面描繪單個(gè)像素的直方圖的圖表；圖7根據(jù)本公開的方面描繪作為第一陽極信號對比第二陽極信號的電荷共享事件的圖表；圖8描繪其中強(qiáng)調(diào)感興趣像素和相鄰像素的像素網(wǎng)格的平面圖；圖9根據(jù)本公開的方面描繪指示有相互作用的深度的陰極/陽極信號對比陽極信號的圖表；圖10根據(jù)本公開的方面描繪在規(guī)定的相互作用深度的第一陽極信號對比第二陽極信號的圖表；圖11根據(jù)本公開的方面描繪用徑向位點(diǎn)采樣的第一陽極信號對比第二陽極信號的圖表；圖12根據(jù)本公開的方面描繪在規(guī)定的徑向位點(diǎn)的第一陽極信號對比第二陽極信號的圖表；圖13根據(jù)本公開的方面描繪在規(guī)定的相互作用深度沿徑向倉(bin)的觀察的計(jì)數(shù)分布和預(yù)期的計(jì)數(shù)分布的圖表；圖14根據(jù)本公開的方面描繪在規(guī)定的相互作用深度的第一陽極信號對比第二陽極信號的圖表；圖15根據(jù)本公開的方面描繪沿徑向線的計(jì)數(shù)輪廓；圖16根據(jù)本公開的方面描繪曲線擬合到從每個(gè)徑向樣本采樣的數(shù)據(jù)點(diǎn)；
圖17根據(jù)本公開的方面描繪對不同的相互作用深度擬合的曲線的圖表；圖18根據(jù)本公開的方面描繪徑向線與擬合到采樣的數(shù)據(jù)點(diǎn)的曲線的交叉；圖19根據(jù)本公開的方面描繪電荷丟失曲線；圖20根據(jù)本公開的方面描繪對每個(gè)相互作用深度標(biāo)繪的在校正之前和之后組合電荷共享陽極信號的直方圖；圖21根據(jù)本公開的方面描繪在對所有事件和相互作用深度的校正之前和之后的組合電荷共享陽極信號的直方圖；以及圖22是根據(jù)本公開的方面描繪用于應(yīng)用電荷丟失校正的算法的步驟的流程圖。
具體實(shí)施例方式根據(jù)本公開，信號數(shù)據(jù)使用成像或同位素檢測形態(tài)、例如單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層攝影(SPECT)或正電子發(fā)射斷層攝影(PET)成像系統(tǒng)或另一個(gè)適合的成像形態(tài)等來采集。 在一個(gè)實(shí)施例中，例如碲化鎘鋅(CZT)檢測器等輻射檢測器將入射輻射轉(zhuǎn)換成電信號，其可用于產(chǎn)生圖像。在這樣的實(shí)施例中，當(dāng)伽瑪射線與CZT材料相互作用時(shí)，產(chǎn)生電子空穴對，其朝與CZT材料關(guān)聯(lián)的電極移動。在一個(gè)實(shí)現(xiàn)中，陽極結(jié)構(gòu)可形成為分開的陽極電極 (例如，像素)的網(wǎng)格，移動的電子和空穴在其上引起電荷。在正常操作中，在陽極電極上引起的電荷與入射伽瑪能量成比例。因此，通過測量引起的電荷，可以間接測量入射伽瑪能量。取決于伽瑪射線相互作用的地點(diǎn)和陽極電極的形狀與大小，電荷中的一些可能沒有在相應(yīng)的陽極電極處被感測到。事件離陽極電極的距離具有強(qiáng)烈的影響，因?yàn)橛煽昭ㄔ陉枠O上引起的電荷量是距離的函數(shù)。另外，電子不是朝陽極電極自身中的一個(gè)移動而是可以朝陽極電極之間的間隙移動。由于這樣的電荷丟失的結(jié)果，感測的電荷可表示少于實(shí)際沉積的能量的信號。如本文論述的，本公開解決對這樣的電荷丟失的校正。記下前述并且現(xiàn)在轉(zhuǎn)向附圖，圖1描繪根據(jù)本公開的某些方面操作的SPECT系統(tǒng) 10。如將意識到的，在其他實(shí)現(xiàn)中，該成像系統(tǒng)可對應(yīng)于另一個(gè)類型的適合的成像形態(tài)，例如PET成像系統(tǒng)等。圖1的SPECT成像系統(tǒng)僅僅被描繪和論述以便于目前公開的信號處理方式在特定上下文中的說明使得該方式的方面可更容易理解。現(xiàn)在回到圖1，描繪的SPECT系統(tǒng)10包括檢測器組件12、數(shù)據(jù)采集電路14和圖像重建與處理電路16。SPECT系統(tǒng)10的該檢測器組件12典型地包括設(shè)置在一個(gè)或多個(gè)環(huán)中的許多檢測器模塊(一般由標(biāo)號18標(biāo)明)，如在圖1中描繪的。在某些實(shí)施例中，準(zhǔn)直儀組件也可與該檢測器組件12關(guān)聯(lián)以便于伽瑪射線撞擊的定位。描繪的SPECT系統(tǒng)10還包括操作員工作站26和圖像顯示工作站觀。為了便于SPECT系統(tǒng)10的操作的說明和論述，檢測器采集電路14和圖像重建與處理電路16與其他圖示的部件(例如，檢測器組件12、操作員工作站沈和圖像顯示工作站 28)分開示出。然而，在某些實(shí)現(xiàn)中，這些電路中的一些或所有可提供為檢測器組件12、操作員工作站26和/或圖像顯示工作站28的一部分。例如，在圖像重建與處理電路16 (無論提供為檢測器組件12、操作員工作站沈和/或圖像顯示工作站28的一部分)上執(zhí)行或提供為其的一部分的硬件、軟件和/或固件可用于進(jìn)行本文描述的各種圖像處理動作。在某些實(shí)現(xiàn)中，圖像重建與處理電路16可包括特別編程的硬件、存儲器或處理器(例如，專用集成電路(ASIC))，其用于進(jìn)行數(shù)據(jù)處理步驟以補(bǔ)償在檢測器的電荷丟失，如本文論述的。相似地，這些電荷丟失校正步驟中的全部或部分可使用一個(gè)或多個(gè)通用或?qū)Ｓ锰幚砥骱痛鎯Φ呐渲贸稍谶@樣的處理器上執(zhí)行的代碼或算法進(jìn)行。同樣地，專用硬件和/或電路的組合可結(jié)合配置成執(zhí)行存儲的代碼的一個(gè)或多個(gè)處理器使用以實(shí)現(xiàn)本文論述的步驟。這樣的數(shù)據(jù)處理步驟的結(jié)果可在操作員工作站沈或獨(dú)立的圖像顯示工作站28 (如果存在的話)中的一個(gè)或二者上顯示。記住上文論述的SPECT系統(tǒng)10的示例或其他類型的適合的成像系統(tǒng)的對應(yīng)部件， 提供一個(gè)這樣的系統(tǒng)的功能的簡短描述以便于對本方式的進(jìn)一步說明。特別地，SPECT成像主要用于測量在組織和器官中發(fā)生的代謝活動，并且特別地定位異常代謝活動。在SPECT 成像中，患者典型地被注入包含放射性示蹤物的溶液。該溶液以不同的程度在身體中分布和吸收，這取決于采用的示蹤物和器官與組織的功能。特別地，該放射性示蹤物發(fā)射與周圍的粒子相互作用的正電子，由此產(chǎn)生伽瑪射線。在SPECT成像系統(tǒng)10中，伽瑪射線由檢測器組件12檢測。伽瑪射線可被準(zhǔn)直使得伽瑪射線的檢測可用于確定伽瑪射線在撞擊檢測器之前傳播所沿的響應(yīng)線，從而允許將湮滅事件定位于該線。通過檢測許多這樣的伽瑪射線，并且計(jì)算由伽馬射線傳播的對應(yīng)線，可以估計(jì)在身體的不同部分中的放射性示蹤物的濃度，并且由此可檢測腫瘤。因此，伽瑪射線的準(zhǔn)確檢測和定位形成SPECT系統(tǒng)10的基本和最重要的目標(biāo)。鑒于這些注釋，并且現(xiàn)在回到圖1，檢測器采集電路14適應(yīng)于讀出響應(yīng)于來自檢測器組件12的檢測器模塊18的伽瑪射線產(chǎn)生的信號。由檢測器采集電路14采集的該信號提供給圖像重建與處理電路16。圖像重建與處理電路基于導(dǎo)出的伽瑪射線發(fā)射位點(diǎn)產(chǎn)生圖像。操作員工作站20由系統(tǒng)操作員利用來提供控制指令給描述的部件中的一些或全部并且用于配置幫助數(shù)據(jù)采集和圖像產(chǎn)生的各種操作參數(shù)。操作工作站20還可顯示產(chǎn)生的圖像。備選地，產(chǎn)生的圖像可在遠(yuǎn)程查看工作站顯示，例如圖像顯示工作站22等。記下前述，圖2描繪檢測器模塊18的部分的剖視圖，其包括由陰極電極42和一組陽極電極44 (其限定檢測器組件12的像素)托住的直接轉(zhuǎn)換材料40，例如CZT晶體等。如將意識到的，在檢測器組件18中，陽極電極44可提供為包括以兩個(gè)維度(例如，χ和y維度)上橫向設(shè)置的數(shù)百、數(shù)千或數(shù)萬個(gè)陽極電極44的網(wǎng)格或陣列。相反，陰極電極42可形成為在ζ維度上(即在直接轉(zhuǎn)換材料40的相反端面上)與陽極電極44間隔開的單個(gè)或公共電極。如將意識到的，間隙46可分開檢測器模塊18的陽極電極44。在一個(gè)實(shí)施例中， 陽極電極44在長度和寬度維度兩者上是大約1.86mm，而分開相應(yīng)陽極電極44的對應(yīng)間隙 46是大約0.6mm寬。間隙46可以是填充的(例如用高電阻率材料)或可以是空的。不管它們的組成，間隙46與它們限定的陽極電極44是電分離和不同的。另外，圖2描繪其中伽瑪射線撞擊直接轉(zhuǎn)換材料40內(nèi)的區(qū)域由此產(chǎn)生電子空穴對的轉(zhuǎn)換事件48的示例。繼這樣的轉(zhuǎn)換事件48之后，電子50可朝陽極電極44遷移而空穴 52朝陰極電極42遷移。如將意識到的，取決于轉(zhuǎn)換事件48的直接轉(zhuǎn)換材料40內(nèi)的深度和 /或轉(zhuǎn)換事件48關(guān)于下面的陽極電極44的橫向位置，產(chǎn)生的電子50可都遷移到單個(gè)陽極電極44或可在兩個(gè)或多個(gè)陽極電極44之間分流。此外，取決于轉(zhuǎn)換事件48的深度和橫向位置，電子50的某些部分可遷移到間隙46，導(dǎo)致在單個(gè)陽極電極44的電荷丟失。從而，當(dāng)電荷在兩個(gè)或多個(gè)陽極電極之間分流時(shí)，理想的情況是電荷中的全部都將在陽極電極44被收集。然而，一些電荷在陽極電極44之間丟失是可能的。在這樣的事件中，在陽極電極44感測的電荷降至一定閾值下并且可能不登記或另外沒有在該陽極電極44被檢測到，導(dǎo)致該轉(zhuǎn)換事件48的信號丟失，這也是可能的。在極端示例中，所得的分流電荷可不足(在讀出閾值以下)以在每個(gè)陽極電極44讀出，導(dǎo)致對于給出的轉(zhuǎn)換事件48 沒有電荷在陽極電極44被檢測到。記下前述，并且轉(zhuǎn)向圖3，描述用于校正這樣的電荷丟失的方法M的一個(gè)示例。特別地，圖3描述用于進(jìn)行校準(zhǔn)以解決電荷丟失的算法的步驟。在該示例中，基于檢測器中陽極信號的相對位置(例如，深度和橫向位置)制定陽極信號的子集。然后基于觀察的信號和預(yù)期的信號并且基于與信號關(guān)聯(lián)的相對位置確定適當(dāng)?shù)男Ｕ?。在一個(gè)實(shí)現(xiàn)中，在轉(zhuǎn)換材料40內(nèi)的相互作用的每個(gè)深度對每個(gè)像素組合(例如， 鄰近陽極電極44)并且對相對于討論的像素的不同橫向或角位置進(jìn)行各種描述的步驟。例如，在一個(gè)實(shí)現(xiàn)中橫向和/或角位置可由相應(yīng)“徑向倉”表示，該“徑向倉”基于具有第一像素(P1)和第二像素(P2)的特定值的所觀察事件的相對頻率的圖表而導(dǎo)出，使得“徑向”方面對應(yīng)于考慮位于描述P1和P2的恒定比率的通過原點(diǎn)的線附近的事件。從而，不同的徑向倉可對應(yīng)于P1A32的比率的不同范圍。在該示例中，在檢查或校準(zhǔn)會話期間采集(框56)采用陽極信號64 (S卩，從一個(gè)或多個(gè)陽極電極44讀出的電荷)和陰極信號66 ( S卩，從陰極電極42讀出的電荷)的形式的數(shù)據(jù)。這樣的讀出數(shù)據(jù)可進(jìn)而用于導(dǎo)出(框58)另外感興趣的數(shù)據(jù)，例如時(shí)序數(shù)據(jù)68(例如當(dāng)電荷在相應(yīng)陽極電極44和陰極電極42顯現(xiàn)的相應(yīng)時(shí)序)、測量電荷的地方的陽極(即， 像素)通道70和/或描述檢測到的已知的伽馬射線能量信號的內(nèi)容的能量信號72等。根據(jù)描繪的實(shí)現(xiàn)，一旦采集適合的數(shù)據(jù)，陽極信號64和陰極信號66按像素分類(框76)。在檢測其中轉(zhuǎn)換事件導(dǎo)致在兩個(gè)或多個(gè)陽極電極44的信號(即，電荷共享事件)的情況下， 分類可基于接收最多電荷的陽極電極44或基于其他適合的指定方案完成。使用相應(yīng)陰極信號66對陽極信號或陽極信號64的總和的比率和/或使用時(shí)序數(shù)據(jù)68來對每個(gè)轉(zhuǎn)換事件48計(jì)算相互作用的深度82 (框80)。陽極信號64和陰極信號66 然后可按相應(yīng)的相互作用深度82分類(框86)。通過示例并且轉(zhuǎn)向圖4和5，圖4的曲線 102、104示出相互作用的深度和分別在陽極和陰極收集的電荷量之間的關(guān)系。在該示例中， 電荷收集效率描述對于不同的相互作用深度在陽極電極44和陰極電極42收集的電荷的分?jǐn)?shù)。明顯地，陰極電荷收集效率具有對相互作用深度的強(qiáng)烈并且?guī)缀蹙€性的相關(guān)性，并且因此可用于確定相互作用的深度。在陰極附近發(fā)生的事件將導(dǎo)致更完全的陰極信號，并且在晶體中更深地發(fā)生的事件將導(dǎo)致不完全的陰極信號。在極端情況下，對于在陽極附近發(fā)生的轉(zhuǎn)換事件48，陰極電荷收集效率可以是非常差的使得沒有檢測到陰極信號。例如，如果陰極信號的檢測閾值是40keV，其中沉積能量是140keV但電荷收集效率小于0.觀處的相互作用可能不會被檢測到。對于最常見的相互作用深度，越靠近陰極表面，陽極信號越少依賴相互作用的深度。將陰極電荷收集效率除以陽極電荷收集效率(如在圖5中描繪的)示出作為深度的函數(shù)的關(guān)系。對于其中在陽極和陰極收集預(yù)期的電荷量的情況，趨勢由線106描繪。然而，如果一些電荷遺失或沒有在陽極收集，趨勢偏移更高(如由線108描繪的)。對于由線 108表示的曲線的區(qū)域，如果沒有收集所有陰極信號和陽極信號(即，如果發(fā)生關(guān)于陰極信號和陽極信號兩者的丟失)，可能難以或不可能將該情況與其中檢測到陽極電極和陰極電極兩者的預(yù)期電荷量的情況區(qū)別開。即，即使電荷在陰極和電極兩者處丟失，該比率可能是相似或相同的。從而，在某些情況下，陰極信號對陽極信號的比率可用于確定轉(zhuǎn)換事件48 的相互作用的深度82。記下在圖5中描繪的關(guān)系，可意識到陰極信號/陽極信號的較大比率可指示相互作用的深度82更靠近陰極電極42。同樣地，陰極信號/陽極信號的較小比率可指示相互作用的深度82更靠近陽極電極44。如上文論述的，這可的確如此，因?yàn)闄z測到相對小的陰極信號66，其可指示緩慢傳播(相對于電子50)或未能在信號積分時(shí)間內(nèi)達(dá)到陰極電極42 的空穴52。在當(dāng)陰極信號/陽極信號比率大于1的某些情況下，檢測到比預(yù)期的少的陽極信號(如由相對于陽極信號的更大的陰極信號指示的那樣)。在當(dāng)僅一個(gè)陽極電極44檢測為具有電荷并且陰極信號/陽極信號比率大于1的情況下，信號應(yīng)該已經(jīng)從第二陽極電極44 檢測到也是可能的，但由于電荷丟失和/或在陽極電極44中之一處的電荷未能超過與讀出關(guān)聯(lián)的閾值，沒有檢測到在陽極電極44中之一處的電荷。如上文提到的，如由線108表示的陰極/陽極信號比率曲線在圖5中對電荷丟失情況示出。此外，如上文提到的，在其中陰極信號也比完全信號少的情況下，曲線之間的差別不能容易地區(qū)別。即，在陽極電極以及在陰極電極是否也有不完全的信號是未知的。此外，如果在兩個(gè)不同的陽極電極44以及在陰極電極42測量電荷，這三個(gè)信號可用于對轉(zhuǎn)換事件48的位置(即，相互作用的深度82和橫向位置)作三角測量。相反，如上文論述的，如果沒有檢測到陰極信號但檢測到兩個(gè)陽極信號，轉(zhuǎn)換事件48可能在陽極電極44附近發(fā)生。這樣的信息可用于使用三信號三角測量數(shù)據(jù)選擇適合的電荷丟失校準(zhǔn)曲線或因數(shù)(如本文論述的)。記下相互作用深度82的前面論述并且回到圖3，在其中存在多個(gè)陽極信號64的實(shí)現(xiàn)中，第一陽極的相應(yīng)信號可作為計(jì)算的相互作用深度82的函數(shù)對比第二陽極的相應(yīng)信號來標(biāo)繪(框90)。相應(yīng)第一陽極對比第二陽極信號然后可分類(框94)至表示與檢測到電荷共享的第一和第二陽極有關(guān)的電荷的相應(yīng)橫向位置的徑向倉中。校準(zhǔn)關(guān)系98(例如， 校準(zhǔn)因數(shù)、偏離或曲線)可針對相應(yīng)的相互作用深度和徑向位點(diǎn)在預(yù)期信號和觀察信號之間確定(框96)。例如，校準(zhǔn)關(guān)系可描述預(yù)期和觀察信號(例如陽極信號)之間計(jì)算的差別或從這樣的觀察和預(yù)期信號導(dǎo)出的平均數(shù)、中位數(shù)或眾數(shù)(mode)。同樣地，校準(zhǔn)關(guān)系可基于偏離或偏移(其將擬合到譜(即，觀察譜)的峰與一個(gè)或多個(gè)特征能量峰(即，預(yù)期譜)對準(zhǔn))或基于觀察譜中的平均峰高的比率。在另外的實(shí)施例，校準(zhǔn)關(guān)系可基于或描述倍增因數(shù)，其提供預(yù)期和觀察能譜之間的最佳擬合。校準(zhǔn)關(guān)系一旦確定然后可存儲(框100)用于隨后在檢查或其他成像會話期間使用。轉(zhuǎn)向圖6-13，描述前面算法的示例以用于校正單個(gè)相互作用深度和單個(gè)徑向倉的 (即，單個(gè)轉(zhuǎn)換事件48的)在兩個(gè)陽極電極測量的信號。轉(zhuǎn)向圖6，在該示例中一系列直方圖110描繪在一個(gè)像素的各種采集的信號。如將意識到的，各種直方圖110(例如單像素直方圖)被提供用于說明并且不必按比例描繪。在描繪的示例中，直方圖112表示感興趣的像素P1和一個(gè)或多個(gè)相鄰像素P2之間的電荷共享事件?；谶@些采集的信號，并且轉(zhuǎn)向圖 7，對于其中確定電荷共享已經(jīng)在陽極電極44之間發(fā)生的轉(zhuǎn)換事件48，可產(chǎn)生圖表114，其描繪對于所有相互作用深度的由第一像素采集的信號對比由一個(gè)或多個(gè)第二像素采集的信號。這些步驟中的一個(gè)或兩個(gè)可一般對應(yīng)于作為如在圖3的框62描繪的采集校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的一部分所進(jìn)行的步驟。 接著，信號可基于電荷共享事件的相應(yīng)陽極像素分類，如在圖3的框76描述的。通過示例，圖8描繪其中一個(gè)陽極電極(例如，像素P1)描繪為具有相鄰陽極電極(例如，像素己)的陽極像素網(wǎng)格120的示例。如將意識到的，電荷共享可在像素P1和一個(gè)或多個(gè)相鄰像素P2之間發(fā)生。如本文論述的，可對每個(gè)像素對單獨(dú)地或?qū)ο袼豍1和所有相鄰像素P2 共同地進(jìn)行校準(zhǔn)。 轉(zhuǎn)向圖9，相互作用的深度82 (如由陰極/陽極信號比確定的)可對比感興趣的像素的陽極信號64標(biāo)繪，如在圖示126中描繪的。備選地，代替使用陰極/陽極信號比將陽極信號64按相互作用82的深度分類，而是在電極處的上升時(shí)間可用于提供關(guān)于相互作用深度82的信息。在這樣的實(shí)施例中，上升時(shí)間可標(biāo)繪作為y軸。如此，相應(yīng)陽極信號64可根據(jù)引起相應(yīng)陽極信號64的關(guān)聯(lián)轉(zhuǎn)換事件48的相互作用深度82分類或分倉?；谶@些相互作用深度確定，第一陽極電極的信號可在給定的相互作用深度對比第二陽極電極的信號標(biāo)繪，如在圖10的圖表130中描繪的。兩個(gè)陽極信號的存在指示可能的電荷共享事件并且這樣的電荷共享事件的各種陽極信號按相互作用深度 82分類使得與每個(gè)相互作用深度關(guān)聯(lián)的信號可單獨(dú)處理。盡管前面描述確定相互作用深度和根據(jù)相互作用深度分類的過程，在某些實(shí)施例中也可考慮事件關(guān)于像素幾何結(jié)構(gòu)的橫向位置。例如，轉(zhuǎn)向圖11，描繪圖表134，其中第一陽極對比第二陽極信號分類至徑向倉136中，其中每個(gè)徑向倉136對應(yīng)于相對于第一陽極電極44(8卩，像素？》的不同徑向或角位置或片段。在圖12中可采用任何數(shù)目的徑向倉(例如，3、4、6、8、10、12等等)，對于單個(gè)徑向倉136的第一陽極對比第二陽極信號的圖表140 被分類出以用于進(jìn)一步處理。從而，采用此方式來確定對應(yīng)于像素P1和它的相鄰像素P2的陽極電極的對應(yīng)于單個(gè)相互作用深度和單個(gè)徑向倉的信號。在該點(diǎn)，選擇的徑向樣本可用于找到選擇的相互作用深度倉的電荷丟失相關(guān)性。 例如，可標(biāo)繪沿選擇的徑向倉的觀察到的計(jì)數(shù)146對比總能量的輪廓144并且將其與預(yù)期計(jì)數(shù)148比較。如在圖13的圖表中描繪的，觀察計(jì)數(shù)146和預(yù)期計(jì)數(shù)148之間的差別指示電荷丟失?；谠摫容^，可對于像素P1和一個(gè)或多個(gè)相應(yīng)像素P2對選擇的相互作用深度82 和徑向倉136確定校正值或因數(shù)。例如，在一個(gè)實(shí)施例中適當(dāng)?shù)男Ｕ珊唵蔚厥谴_定對準(zhǔn)相應(yīng)計(jì)數(shù)分布的平均值、眾數(shù)和/或中位數(shù)所需要的必需偏離值。即，在這樣的實(shí)現(xiàn)中，觀察計(jì)數(shù)146的分布偏移到它預(yù)期的地方。該校正值然后可存儲并且在隨后的成像操作中使用。盡管前面描述其中電荷丟失校正可對于一個(gè)相互作用深度和徑向倉對像素計(jì)算的一個(gè)方式，在某些實(shí)施例中確定所有信號組合的電荷共享和丟失校準(zhǔn)可是可取的。例如， 這樣的方式可允許產(chǎn)生描述電荷丟失行為的連續(xù)曲線和在處理采集的信號數(shù)據(jù)中待采用的適當(dāng)校正因數(shù)。在這樣的實(shí)現(xiàn)中，檢測事件(即，輻射轉(zhuǎn)換事件)可按它們的相應(yīng)相互作用深度和輻射檢測器內(nèi)的橫向位置(例如，位點(diǎn)、取向等等)分類或劃類?？蓪εc檢測的事件關(guān)聯(lián)的陽極信號集的總和的發(fā)生頻率產(chǎn)生計(jì)數(shù)輪廓。然后可對于相互作用深度和/或橫向位置的特定值確定丟失的信號的分?jǐn)?shù)?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖14-21，描述用于校正信號的組合的電荷丟失的一個(gè)這樣的方式的示例。轉(zhuǎn)向圖14，描繪初始圖表200，其中在第一陽極電極(即，P1)的能量在規(guī)定的相互作用深度82對比一個(gè)或多個(gè)第二陽極電極(即，P2)標(biāo)繪。另外，計(jì)數(shù)輪廓210從沿徑向線的數(shù)據(jù)產(chǎn)生，如在圖15描繪的。即，產(chǎn)生對于數(shù)據(jù)所識別或規(guī)定的每個(gè)徑向倉136的輪廓。計(jì)數(shù)輪廓210可進(jìn)而用于識別對于每個(gè)徑向倉136的數(shù)據(jù)的代表點(diǎn)(Pp P2) 214。如在圖17中描繪的，在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)曲線可擬合到數(shù)據(jù)點(diǎn)214。在描繪的示例中，三個(gè)曲線220、222、2M擬合到數(shù)據(jù)點(diǎn)214。在該示例中，具有最小誤差(即，最佳擬合)(如由曲線220、222、2M和數(shù)據(jù)點(diǎn)214之間的差別確定)的曲線222被選擇用于隨后處理。在圖17中，還標(biāo)繪描繪預(yù)期能量的線230。預(yù)期能量線230和數(shù)據(jù)點(diǎn)214(或擬合到數(shù)據(jù)點(diǎn)214的曲線222)之間的差別表示觀察到的電荷丟失。提供最佳擬合的曲線222可用作用于標(biāo)繪不同相互作用深度的對應(yīng)趨勢線236的基礎(chǔ)，如在圖17的圖表238中描繪的。如將意識到的，曲線222還可以是分段組合、樣條 (spline)或其他已知方法。如在圖表238中描繪的，更靠近圖表238的中心(即，更靠近預(yù)期的能量線230)的趨勢線236 —般對應(yīng)于更靠近陰極電極42的相互作用深度，而更靠近圖表238的外部(即，更靠近圖表的原點(diǎn))的趨勢線236 —般對應(yīng)于更靠近陽極電極44的相互作用深度。如此，不同相互作用深度的描述曲線可使用與不同相互作用深度關(guān)聯(lián)的預(yù)期電荷之間的已知關(guān)系導(dǎo)出。相似地，轉(zhuǎn)向圖18的圖表250，數(shù)據(jù)點(diǎn)還可徑向采樣。例如，如在圖表250中描繪的，徑向線252與提供最佳擬合的曲線222的交叉可用于將采樣數(shù)據(jù)點(diǎn)214作為角度的函數(shù)再分倉，其中該角度表示從第一陽極像素到第二陽極像素的橫向位置。例如，在描繪的圖表250中，當(dāng)相互作用的位置接近P1時(shí)，P1能量增加并且P2能量減小。相反，當(dāng)相互作用的位置接近己時(shí)，P2能量增加并且P1能量減小。對于P1和P2能量的中間值，相互作用的位置在將P1和P2分開的間隙46附近出現(xiàn)。一旦相互作用的徑向和深度信息如此導(dǎo)出，可確定徑向樣本與預(yù)期能量之間的差別。例如，轉(zhuǎn)向圖19，電荷丟失曲線260基于徑向樣本與預(yù)期能量之間的差別(如從圖17 和18的圖表確定的)標(biāo)繪。這樣的電荷丟失曲線260可從原點(diǎn)(0，0)到(P1,P2)能量作為角度的函數(shù)標(biāo)繪。即，電荷丟失曲線260可作為角度的函數(shù)擬合，由此將電荷丟失量或百分比作為角度的函數(shù)描述，并且角度描述沿關(guān)于陽極電極44的不同橫向位置發(fā)生的事件的電荷丟失。接著，可確定每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)214的校正因數(shù)，如在圖20的圖表270中描繪的。例如， 使用圖17和19的圖表，電荷丟失曲線260可用于對每個(gè)相互作用深度倉將作為角度的函數(shù)的數(shù)據(jù)點(diǎn)偏移。如在圖20中描繪的，在每個(gè)相互作用深度倉中采集的數(shù)據(jù)特征在于獨(dú)立分布。由虛線表示的分布272是使用電荷丟失曲線260校正之前在不同相互作用深度的組合陽極能量的能量直方圖，而由實(shí)線表示的分布274描述使用電荷丟失曲線260校正后在不同相互作用深度的能量直方圖。相互作用深度倉中的每個(gè)的相應(yīng)分布可組合，如由圖21的圖表觀0描繪的，以提供組合的電荷共享譜。通過示例，由虛線表示的譜282描述電荷丟失校正之前的組合的電荷共享譜。由實(shí)線表示的譜284描述電荷丟失校正之后的電荷共享譜。校正的電荷共享譜 284可存儲并且隨后用于校正隨后成像操作中的電荷丟失。前面描述用于計(jì)算校準(zhǔn)因數(shù)或曲線以解決成像系統(tǒng)中的電荷丟失發(fā)生的各種方式。圖22描繪用于在成像操作中應(yīng)用這樣的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的算法的流程圖。例如，根據(jù)該算法，采用陽極信號64和陰極信號66的數(shù)據(jù)在檢查或校準(zhǔn)會話期間采集(框56)。這樣的讀出數(shù)據(jù)可進(jìn)而用于導(dǎo)出(框58)另外感興趣的數(shù)據(jù)，例如時(shí)序數(shù)據(jù)68、陽極(即，像素)通道 70和/或能量信號72等?；诓杉?或?qū)С龅某上駭?shù)據(jù)，一個(gè)或多個(gè)校正因數(shù)可在進(jìn)行中或通過訪問存儲的校準(zhǔn)因數(shù)或曲線304(例如經(jīng)由查找表或其他存儲器位置等)確定(框30幻。如將意識到的，該存儲的校準(zhǔn)因數(shù)或曲線304可使用本文論述的方式導(dǎo)出。一旦可應(yīng)用的校正因數(shù)確定，校正可應(yīng)用(框308)于采集的信號數(shù)據(jù)以補(bǔ)償或校正檢測過程中的電荷丟失。該校正或補(bǔ)償?shù)男盘枖?shù)據(jù)然后可用在用于基于校正的數(shù)據(jù)產(chǎn)生和顯示圖像的隨后過程中。前面的論述提供某些實(shí)現(xiàn)的示例和論述，校準(zhǔn)因數(shù)(例如，校正偏離、乘數(shù)、偏移等等)可由此確定以解決檢測器中的電荷丟失。如將意識到的，在某些實(shí)施例中這樣的校準(zhǔn)因數(shù)可對檢測器確定一次并且隨后不僅用于該檢測器并且用于其他檢測器，例如用于相同型號的、具有相同設(shè)計(jì)的、使用相同材料的等等其他檢測器。即，就深度/橫向校正是裝置的基本物理的函數(shù)來說，校準(zhǔn)關(guān)系將僅需要對具有相同或相似結(jié)構(gòu)的裝置確定一次。從而，對一個(gè)檢測器確定的校準(zhǔn)關(guān)系可在其他相似或相同檢測器上使用，例如通過存儲導(dǎo)出的校準(zhǔn)關(guān)系在對不同的檢測器可訪問的存儲器或表格中。同樣地，本文論述的類型的進(jìn)行中的計(jì)算可在繼續(xù)進(jìn)行或例行基礎(chǔ)上進(jìn)行以確認(rèn)這樣存儲的校準(zhǔn)關(guān)系保持可應(yīng)用于給定的檢測器(即，證實(shí)觀察到的電荷丟失保持與由存儲的校準(zhǔn)關(guān)系描述的電荷丟失關(guān)系一致)。在其中存儲的校準(zhǔn)關(guān)系確定為不再有效的情況下，可對討論的檢測器確定或訪問新的校準(zhǔn)關(guān)系。此外，為了說明，本論述已經(jīng)描述作為對個(gè)體像素和像素對確定的關(guān)系。如將意識到的，在其中像素可以關(guān)于位點(diǎn)、性能或其他設(shè)計(jì)因素組在一起的某些實(shí)施例中，這樣的像素的電荷丟失校正(和使用這樣的像素的比較)可基于討論的像素的組或類型。例如，像素可如本文論述的基于行、列來分倉和處理，而無論像素在檢測器的邊緣上，無論像素在檢測器的中心等等。在這樣的實(shí)施例中，對應(yīng)的校準(zhǔn)關(guān)系(例如，校正因數(shù)、偏離等等)可對相應(yīng)組中的像素確定。即，橫過組中或類型的所有像素，對應(yīng)的校正因數(shù)可以是公共的。本發(fā)明的技術(shù)效果包括通過補(bǔ)償電荷丟失的發(fā)生而恢復(fù)輻射檢測器的性能，例如 CZT檢測器等。本發(fā)明的其他技術(shù)效果包括提高輻射檢測器的能量分辨率和/或絕對計(jì)數(shù)效率。該書面說明使用示例以公開本發(fā)明，其包括最佳模式，并且還使本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制作和使用任何裝置或系統(tǒng)和進(jìn)行任何包含的方法。本發(fā)明的專利范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員想到的其他示例。這樣的其他示例如果它們具有不與權(quán)利要求的書面語言不同的結(jié)構(gòu)元件，或者如果它們包括與權(quán)利要求的書面語言無實(shí)質(zhì)區(qū)別的等同結(jié)構(gòu)元件則規(guī)定在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。部件列表
1權(quán)利要求
1.一種用于校正輻射檢測器(1 中的電荷丟失的方法，其包括步驟從所述輻射檢測器(1 采集(56) —個(gè)或多個(gè)陽極信號(64)和陰極信號(66)，其中所述一個(gè)或多個(gè)陽極信號(64)和陰極信號(66)響應(yīng)于與所述輻射檢測器(1 的伽瑪射線相互作用(48)而出現(xiàn)；確定與所述輻射檢測器(12)的伽瑪射線相互作用G8)的相互作用深度(82)；確定關(guān)于所述一個(gè)或多個(gè)陽極G4)的伽瑪射線相互作用G8)的橫向位置；將所述一個(gè)或多個(gè)陽極信號(64)基于所述相互作用深度(8 和橫向位置分類到多個(gè)譜中之一中；基于所述一個(gè)或多個(gè)陽極信號(64)和所述一個(gè)或多個(gè)陽極信號(64)的預(yù)期值之間的差別確定(96)校正因數(shù)(98)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中確定(96)所述校正因數(shù)(98)包括以下其中之一確定所述一個(gè)或多個(gè)陽極信號(64)和所述一個(gè)或多個(gè)陽極信號(64)的預(yù)期值之間的偏離、 確定譜中平均峰高的比率，或確定用于擬合預(yù)期和觀察能譜的倍增因數(shù)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中確定所述相互作用深度(82)包括使用所述陰極信號 (66)和陽極信號(64)的比率計(jì)算(80)所述相互作用深度(82)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中確定所述相互作用深度(82)包括使用時(shí)序數(shù)據(jù) (68)計(jì)算所述相互作用深度(82)。
5.一種成像系統(tǒng)，其包括輻射檢測器(12)，其包括直接轉(zhuǎn)換材料(40)、設(shè)置在所述直接轉(zhuǎn)換材料00)的第一表面上的一個(gè)或多個(gè)陰極電極0 和設(shè)置在所述直接轉(zhuǎn)換材料GO)的第二表面上的多個(gè)陽極電極(44)；與所述一個(gè)或多個(gè)陰極電極0 和所述多個(gè)陽極電極G4)通信的數(shù)據(jù)采集電路 (14)；與所述數(shù)據(jù)采集電路(14)通信的信號處理電路(16)；以及配置成控制所述數(shù)據(jù)采集電路(14)和所述信號處理電路(16)中的一個(gè)或二者的操作并且與其通信的操作員工作站06)；其中所述數(shù)據(jù)采集電路(14)、所述信號處理電路(16)或所述操作員工作站06)中的一個(gè)或多個(gè)配置成執(zhí)行代碼，其當(dāng)執(zhí)行時(shí)進(jìn)行下列處理測量的信號數(shù)據(jù)集(64、66)；訪問適合校正由于在所述陽極電極G4)中的兩個(gè)或更多之間分流或丟失到分開相應(yīng)陽極電極G4)的間隙06)引起的電荷丟失的一個(gè)或多個(gè)校正因數(shù)；以及應(yīng)用(308)所述一個(gè)或多個(gè)校正因數(shù)于所述測量的信號數(shù)據(jù)集以產(chǎn)生校正了電荷丟失的校正信號數(shù)據(jù)集。
6.如權(quán)利要求5所述的成像系統(tǒng)，其中所述直接轉(zhuǎn)換材料00)包括碲化鎘鋅或其他適合的半導(dǎo)體。
7.如權(quán)利要求5所述的成像系統(tǒng)，其中所述一個(gè)或多個(gè)校正因數(shù)基于所述輻射檢測器 (12)內(nèi)的相應(yīng)電荷產(chǎn)生事件的相互作用深度(82)和橫向位點(diǎn)來訪問。
8.如權(quán)利要求5所述的成像系統(tǒng)，其中訪問所述一個(gè)或多個(gè)校正因數(shù)包括訪問其中存儲校正因數(shù)的查找表或其他存儲器位點(diǎn)。
9.如權(quán)利要求5所述的成像系統(tǒng)，其中所述一個(gè)或多個(gè)校正因數(shù)從描述基于相互作用深度(82)和橫向取向所預(yù)期的電荷丟失的校準(zhǔn)曲線(304)導(dǎo)出。
10.如權(quán)利要求5所述的成像系統(tǒng)，其中應(yīng)用(308)所述一個(gè)或多個(gè)校正因數(shù)包括調(diào)節(jié)所述測量的信號數(shù)據(jù)中的一些或所有以對應(yīng)于在沒有電荷丟失的情況下預(yù)期由所述陽極電極G4)看到的信號量。
全文摘要
本公開涉及輻射檢測器(12)中的電荷丟失的校正。在一個(gè)實(shí)施例中，電荷丟失的校正因數(shù)可基于電荷形成事件(48)的輻射檢測器(12)內(nèi)的相互作用深度(82)和橫向位置確定。該校正因數(shù)可應(yīng)用于隨后測量的信號以校正該測量的信號中的電荷丟失的發(fā)生。
文檔編號A61B6/03GK102331586SQ20111016050
公開日2012年1月25日 申請日期2011年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月4日
發(fā)明者F·H·詹森, K·A·萬格林, 李文, 杜巖峰 申請人:通用電氣公司