通過量子計數(shù)檢測器來優(yōu)化信號檢測的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于設(shè)置具有多個像素的X射線檢測器的巨像素信號的檢測的方法， 該多個像素各自被組合成至少一個巨像素并檢測在每種情況下的單個信號。本發(fā)明還涉及 用于檢測具有多個像素的X射線檢測器的巨像素信號的方法，該多個像素各自被組合成至 少一個巨像素并檢測在每種情況下的單個信號。另外，本發(fā)明涉及用于檢測具有多個像素 的X射線檢測器的巨像素信號的信號檢測設(shè)備，該多個像素各自被組合成至少一個巨像素 并檢測在每種情況下的單個信號。本發(fā)明還涉及X射線檢測器。最后，本發(fā)明涉及計算機 斷層攝影系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] X射線檢測器用于在醫(yī)學(xué)檢查中使用，例如在借助于X射線輻射的計算機斷層攝 影記錄中使用。這些X射線檢測器能夠被實現(xiàn)為閃爍體檢測器或具有直接轉(zhuǎn)換器的檢測 器。X射線檢測器應(yīng)在下面被理解為任何類型的檢測器，其檢測X射線或其它硬射線，例如 諸如伽馬射線。
[0003] 在由閃爍體材料制成的檢測器中，閃爍體材料在X射線輻射的通過期間被激勵并 且激勵能量再次以光的形式被發(fā)射。借助于光電二極管來測量在材料中創(chuàng)建的可見光。閃 爍體檢測器通常被實現(xiàn)為包括若干閃爍體元件的一種類型的陣列，其中，該閃爍體元件被 分配有單獨的光電二極管，使得光電二極管同樣形成陣列。
[0004] 另一方面，具有直接轉(zhuǎn)換器的檢測器特征在于半導(dǎo)體材料，其承擔(dān)到撞擊它們的 輻射的電信號的直接轉(zhuǎn)換。撞擊檢測器的X射線輻射直接創(chuàng)建以電子空穴對的形式的電荷 載流子。通過對半導(dǎo)體材料施加電壓（偏置電壓），電荷載流子對通過由此創(chuàng)建的電場而分 離并且到達(dá)電接觸（contact)或電極，其被附接到半導(dǎo)體材料（參見圖1)。通過這樣創(chuàng)建 電荷脈沖，其與被吸收的能量成比例并且由下游讀出電子設(shè)備評價。在人類醫(yī)學(xué)成像的領(lǐng) 域中采用的例如基于CdTe或CdZnTe的半導(dǎo)體檢測器相較于當(dāng)今在該領(lǐng)域中通常使用的閃 爍體檢測器具有以下優(yōu)點：能夠?qū)ζ溥M(jìn)行能量分類計數(shù)，即，檢測到的X射線量子能夠例如 根據(jù)它們的能量被劃分成兩類（高能量和低能量）或被劃分成若干類。
[0005] 在半導(dǎo)體的直接轉(zhuǎn)換輻射檢測器（諸如例如基于CdTe或CZT的檢測器）的操作 期間，極化的現(xiàn)象在由伽馬和X射線輻射（尤其是在高強度）照射期間出現(xiàn)。這體現(xiàn)在檢 測器的半導(dǎo)體材料中的內(nèi)部電磁的不想要的變化中。由于極化，電荷載流子傳輸特性并且 由此檢測器特性也變化。具體而言，所述變化導(dǎo)致根據(jù)時間的測量信號的信號特性的變化。 換言之，由于極化，測量信號的強度隨時間變化，其中，輻射劑量保持相同。該現(xiàn)象還被稱作 信號漂移。從多個像素來構(gòu)建檢測器。由于單獨的像素的信號漂移是不同的，所以對于檢 測器存在被分配給單獨的像素的信號漂移因素的分布。隨著時間或在照射下該分布分別變 化，其中，信號漂移因數(shù)的分布的寬度（breadth)比該分布的平均值更加強烈地增大。
[0006] 減少信號漂移的一個可能性包括利用信號漂移因數(shù)的分布的寬度比該分布的平 均值的變化更強烈地增長的事實。在這種情況下，若干檢測器被組合成單個像素的組，所謂 的巨像素。這些巨像素能夠包括例如2x2、3x3或4x4數(shù)量的單個像素。為了減少信號漂移， 從信號傳輸完全排除正在強烈漂移的單個像素。以這種方式，實現(xiàn)檢測器信號的改進(jìn)的漂 移行為。然而，該改進(jìn)以檢測器的效率的非常大的退化為代價，即信號利用減少例如6. 25% 到25%并且因此還有對應(yīng)地惡化的信噪比（SNR)或惡化的劑量利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明潛在的問題因此包括獲得具有有限的信號漂移并且同時具有良好劑量利 用（或SNR)的檢測器信號。
[0008] 該目的通過權(quán)利要求1要求保護(hù)的一種用于設(shè)置X射線檢測器的巨像素信號的方 法、通過權(quán)利要求5要求保護(hù)的一種用于檢測X射線檢測器的巨像素信號的方法、通過權(quán)利 要求6要求保護(hù)的一種信號檢測設(shè)備、通過權(quán)利要求7要求保護(hù)的一種X射線檢測器以及 還有通過權(quán)利要求9要求保護(hù)的一種計算機斷層攝影系統(tǒng)來實現(xiàn)。
[0009] 在用于檢測具有多個像素的X射線檢測器的巨像素信號的發(fā)明的方法中，該多個 像素各自被組合成至少一個巨像素并且檢測在每種情況下的單個信號，執(zhí)行對單個像素信 號的加權(quán)相加以形成巨像素信號，其中，使用提前定義的權(quán)重。為了設(shè)置這些權(quán)重，首先建 立與單個像素的幾何效率和信號漂移因數(shù)有關(guān)的參數(shù)并且還有定義目標(biāo)漂移值。隨后，執(zhí) 行用于限制信號漂移的步驟，其中，獲得最好的可能劑量效率。這通過最小化將得到的巨像 素信號的信號漂移以及還有劑量利用（或SNR)考慮在內(nèi)的函數(shù)同時改變單個像素信號的 權(quán)重來實現(xiàn)。信號漂移和劑量利用（或SNR)對函數(shù)的相對貢獻(xiàn)能夠由可自由選擇的參數(shù) λ來設(shè)置。最后，執(zhí)行在開始提到的基于建立的權(quán)重對單個像素的加權(quán)相加以形成巨像素 信號。在這種情況下，幾何效率取決于單個像素的大小的示例性散射。
[0010] 在用于檢測具有多個像素的X射線檢測器的巨像素信號的發(fā)明的方法中，該多個 像素各自被組合成至少一個巨像素并且檢測在每種情況下的單個信號，首先，作為一種類 型的校準(zhǔn)過程，執(zhí)行用于設(shè)置X射線檢測器的巨像素信號的檢測的發(fā)明的方法。隨后，在 輻射劑量的實際測量過程中，檢測來自多個像素的信號并且通過借助于建立的權(quán)重對信號 的加權(quán)相加來將檢測到的信號組合成巨像素。巨像素有利地遵從信號漂移的先前定義的 上限，并且由于將在如描述的對單個像素信號的權(quán)重的定義中的劑量利用（或SNR)考慮在 內(nèi)，實現(xiàn)了改進(jìn)的劑量利用，即改進(jìn)了布置的劑量效率。
[0011]用于檢測具有多個像素的X射線檢測器的巨像素信號的發(fā)明的信號檢測設(shè)備具 有參數(shù)建立單元，該參數(shù)建立單元用于建立單個像素的幾何效率、單個像素的信號漂移因 數(shù)以及還有目標(biāo)漂移值，該多個像素各自被組合成至少一個巨像素并且檢測在每種情況下 的單個信號。能夠例如通過測試測量來建立并定義單個參數(shù)。目標(biāo)漂移值和自由參數(shù)λ 能夠由用戶或定義單元預(yù)先確定。最大可接受信號漂移能夠例如由用戶定義并被傳輸?shù)叫?號漂移定義單元。發(fā)明的信號檢測設(shè)備還具有優(yōu)化單元，該優(yōu)化單元用于考慮將得到的巨 像素信號的信號漂移以及還有劑量利用（或SNR)兩者考慮在內(nèi)的根據(jù)像素信號的權(quán)重的 函數(shù)來建立單個像素信號的權(quán)重。最后，發(fā)明的信號檢測設(shè)備具有信號加權(quán)單元，該信號加 權(quán)單元用于對單個像素信號的加權(quán)相加以基于建立的權(quán)重來形成巨像素信號。
[0012] 發(fā)明的X射線檢測器具有信號檢測設(shè)備。
[0013] 發(fā)明的計算機斷層攝影系統(tǒng)具有發(fā)明的X射線檢測器。
[0014] 以上提到的發(fā)明的信號檢測設(shè)備的部件中的大多數(shù)，尤其是參數(shù)建立單元、信號 漂移定義單元、優(yōu)化單元以及還有信號加權(quán)單元能夠整體或部分地以軟件模塊的形式被實 現(xiàn)在信號檢測設(shè)備或?qū)?yīng)的控制設(shè)備的處理器中。這在已經(jīng)存在的控制設(shè)備能夠通過軟件 安裝來更新以執(zhí)行發(fā)明的方法的程度上是有利的。因此，本發(fā)明還包括計算機程序產(chǎn)品，其 能夠被直接加載到計算機斷層攝影的處理器中，該計算機程序產(chǎn)品具有用于當(dāng)程序產(chǎn)品在 計算機斷層攝影上運行時執(zhí)行發(fā)明的方法（以及根據(jù)下面描述的方面）的所有步驟的程序 代碼模塊。
[0015] 從從屬權(quán)利要求以及還有下面給出的描述呈現(xiàn)本發(fā)明的另外的特別有利的實施 例和發(fā)展。在這種情況下，發(fā)明的信號檢測設(shè)備或發(fā)明的X射線檢測器以及發(fā)明的計算機 斷層攝影系統(tǒng)還能夠以與從屬方法權(quán)利要求類似的方式被發(fā)展。
[0016] 在用于設(shè)置X射線檢測器的巨像素信號的檢測的發(fā)明的方法的優(yōu)選實施例中，目 標(biāo)漂移值被定義為零值。在該實施例中，巨像素信號的漂移被避免。
[0017] 在發(fā)明的方法的特別優(yōu)選的實施例中，將得到的巨像素信號的信號漂移以及還有 劑量利用兩者考慮在內(nèi)的函數(shù)被優(yōu)化。因此，在該實施例中，考慮到要容許的最大信號漂 移，針對給定信號漂移將劑量效率減少到最小，其會產(chǎn)生具有最優(yōu)信號強度和最優(yōu)信噪比 的巨像素信號。
[0018] 在發(fā)明的方法的特