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(gè)像素的X射線(xiàn)檢測(cè)器的所捕獲的宏像素信號(hào)的 方法，所述多個(gè)像素在每種情況下被組合以形成至少一個(gè)宏像素并且在每種情況下捕獲離 散信號(hào)。更進(jìn)一步地，本發(fā)明涉及一種用于捕獲具有多個(gè)像素的X射線(xiàn)檢測(cè)器的宏像素信號(hào) 的方法，所述多個(gè)像素在每種情況下被組合以形成至少一個(gè)宏像素并且在每種情況下捕獲 離散信號(hào)。附加地，本發(fā)明涉及一種用于捕獲具有多個(gè)像素的X射線(xiàn)檢測(cè)器的宏像素信號(hào)的 信號(hào)捕獲設(shè)備，所述多個(gè)像素在每種情況下被組合以形成至少一個(gè)宏像素并且在每種情況 下捕獲離散信號(hào)。本發(fā)明還涉及一種X射線(xiàn)檢測(cè)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(qǐng)?zhí)朌E 10 2014 222 855.7下所提交的專(zhuān)利申請(qǐng)，其公開(kāi)在此以其整體 并入本專(zhuān)利申請(qǐng)。
[0003] 在借助于X射線(xiàn)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(xiàn)檢測(cè)器被用 作輻射檢測(cè)器。這些X射線(xiàn)檢測(cè)器可以被體現(xiàn)為閃爍體檢測(cè)器或具有直接轉(zhuǎn)換器的檢測(cè)器。 以下將被理解為，輻射檢測(cè)器是檢測(cè)放射性輻射(特別地，盡管捕獲X射線(xiàn)或其它硬射線(xiàn)(諸 如例如，γ射線(xiàn)））的任何類(lèi)型的檢測(cè)器。
[0004] 具有直接轉(zhuǎn)換器的檢測(cè)器包括使入射在其上的輻射直接轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的半導(dǎo)體 材料。入射的X射線(xiàn)輻射直接生成電子空穴對(duì)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(duì)通過(guò)由此生成的電場(chǎng)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(jiàn)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(píng)估的電荷脈沖。例如基于CdTe或者CdZnTe的在人類(lèi)醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域中 所利用的半導(dǎo)體檢測(cè)器當(dāng)前在普通用途中比閃爍體檢測(cè)器更具優(yōu)點(diǎn)：它們?cè)试S根據(jù)能量水 平分類(lèi)計(jì)數(shù)，即，所檢測(cè)到的X射線(xiàn)量子作為它們的能量的函數(shù)可以被分為例如兩類(lèi)(高能 和低能)或分為若干類(lèi)。
[0005] 在半導(dǎo)體直接轉(zhuǎn)換輻射檢測(cè)器(諸如例如，基于CdTe或CZT的檢測(cè)器)的操作中，極 化現(xiàn)象在憑借伽馬和X射線(xiàn)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(cè)器的半 導(dǎo)體材料中的內(nèi)部電場(chǎng)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(cè)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(cè)量的信號(hào)的信號(hào)特 點(diǎn)的改變。換言之，極化促使所測(cè)量的信號(hào)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(chēng)為信號(hào)漂移。在計(jì)算機(jī)斷層攝影中，檢測(cè)器的信號(hào)漂移引起不期望的環(huán)形偽影。 檢測(cè)器由多個(gè)像素構(gòu)成。因?yàn)閱为?dú)像素的信號(hào)漂移不同，所以檢測(cè)器受到分配給單獨(dú)像素 的信號(hào)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(hào)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(hào)漂移的可能性在于利用這樣的事實(shí):信號(hào)漂移因子的分布的寬度增 長(zhǎng)更強(qiáng)于分布改變的平均值。在這種情況下，多個(gè)檢測(cè)器被組合以形成單獨(dú)像素的組，這樣 的組被稱(chēng)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(hào)漂移，展現(xiàn)嚴(yán)重漂移的單獨(dú)像素被完全排除于信號(hào)傳輸之外。檢測(cè)器信號(hào)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(cè)器效率的相當(dāng)高的退化為代價(jià)，即，降低 信號(hào)強(qiáng)度5%_20%，因而還相應(yīng)地劣化信噪比。
[0007] 在申請(qǐng)?zhí)朌E 10 2014 222 855.7下所提交的申請(qǐng)中描述了對(duì)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(hào)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(cè)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(cè)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(guò)以下來(lái)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(cè)器的所捕獲的宏像素信號(hào)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(xiàn)檢測(cè)器的宏像素信號(hào)的方法、借助于如在權(quán)利要求11中所要求保護(hù)的信號(hào)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(cè)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(gè)宏像素并且 在每種情況下捕獲離散信號(hào)的多個(gè)像素的輻射檢測(cè)器(例如，計(jì)算機(jī)斷層攝影系統(tǒng)的X射線(xiàn) 檢測(cè)器)的所捕獲的(優(yōu)選地，未加權(quán)的)宏像素的信號(hào)的方法中，在第一實(shí)例中確定展現(xiàn)信 號(hào)穩(wěn)定性改善但劑量效率減少的加權(quán)的宏像素信號(hào)。單獨(dú)宏像素信號(hào)由多個(gè)像素信號(hào)構(gòu) 成。在確定加權(quán)的宏像素信號(hào)期間，現(xiàn)在，單獨(dú)像素信號(hào)不是簡(jiǎn)單地被加起來(lái)以便獲得宏像 素信號(hào)，而是單獨(dú)像素信號(hào)被分配不同權(quán)重并且然后，加權(quán)的像素信號(hào)被加起來(lái)以形成加 權(quán)的宏像素信號(hào)。這可以例如以展現(xiàn)很少信號(hào)漂移的像素的像素信號(hào)比展現(xiàn)十分顯著的信 號(hào)漂移的像素信號(hào)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(hào)相比較，加權(quán)的宏像素信號(hào)在最不顯著的信號(hào)漂移方面得以改善。
[0011]然而，因?yàn)閱为?dú)像素信號(hào)的加權(quán)，所以加權(quán)的宏像素信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度被減少。另一 方面，在最簡(jiǎn)單的情況下所捕獲的（優(yōu)選地，未加權(quán)的）宏像素信號(hào)本身簡(jiǎn)單地呈現(xiàn)為分配 給宏像素的若干像素信號(hào)的總和。在所捕獲的宏像素信號(hào)和加權(quán)的宏像素信號(hào)的基礎(chǔ)上， 現(xiàn)在，確定與加權(quán)的宏像素信號(hào)相比較指定未加權(quán)的宏像素信號(hào)的相對(duì)信號(hào)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(hào)相比較，所捕獲的宏像素信號(hào)的相對(duì)漂 移行為從所捕獲的宏像素信號(hào)隨時(shí)間的變化的觀察中確定。所確定的相對(duì)漂移行為通常受 到由噪聲現(xiàn)象所導(dǎo)致的相對(duì)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(duì)信號(hào)漂移的基礎(chǔ)上確定相對(duì)于時(shí)間被濾波并且因此被噪聲效應(yīng)較少劣化的 相對(duì)信號(hào)漂移。
[0012]最后，確定由時(shí)間濾波的相對(duì)信號(hào)漂移校正的宏像素信號(hào)。換句話(huà)說(shuō)，因此，所捕 獲的宏像素信號(hào)通過(guò)求助于由適當(dāng)?shù)募訖?quán)所配置的信號(hào)而關(guān)于其信號(hào)漂移被校正以展現(xiàn) 小信號(hào)漂移，由于加權(quán)的信號(hào)的低劑量效率而更加集中地出現(xiàn)的較差的信噪比的問(wèn)題通過(guò) 濾波確定所捕獲的宏像素信號(hào)相對(duì)于時(shí)間的相對(duì)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(gè)宏像素并且 在每種情況下捕獲離散信號(hào)的多個(gè)像素的X射線(xiàn)檢測(cè)器的宏像素信號(hào)的方法中，多個(gè)像素 的信號(hào)在第一實(shí)例中被捕獲。與被單獨(dú)像素檢測(cè)到的輻射劑量相對(duì)應(yīng)的所述信號(hào)被組合以 形成宏像素信號(hào)。在最簡(jiǎn)單的情況下，單獨(dú)信號(hào)被簡(jiǎn)單地加起來(lái)以產(chǎn)生宏像素信號(hào)。最后， 根據(jù)本發(fā)明的用于校正所捕獲的宏像素信號(hào)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(gè)宏像素并且在 每種情況下捕獲離散信號(hào)的多個(gè)像素的X射線(xiàn)檢測(cè)器的宏像素信號(hào)的信號(hào)捕獲設(shè)備包括像 素信號(hào)捕獲單元，其被配置成檢測(cè)多個(gè)像素的信號(hào)。該像素信號(hào)捕獲單元可以被連接到例 如多個(gè)像素，并且可以將由單獨(dú)像素捕獲的信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)到其它單元，并且另外，組合它們以形 成一個(gè)(優(yōu)選地，未加權(quán)的)宏像素信號(hào)。更進(jìn)一步地，根據(jù)本發(fā)明的信號(hào)捕獲設(shè)備包括信號(hào) 加權(quán)單元，其被配置成確定展現(xiàn)具有信號(hào)穩(wěn)定性改善但劑量效率減少的加權(quán)的信號(hào)。因此， 信號(hào)加權(quán)單元通過(guò)在加權(quán)的像素信號(hào)的組成中比展現(xiàn)更顯著的信號(hào)漂移的像素信號(hào)更多 地考慮受到小信號(hào)漂移的影響的像素信號(hào)來(lái)確定優(yōu)選優(yōu)化的信號(hào)，其就信號(hào)漂移而言被改 進(jìn)。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的信號(hào)捕獲設(shè)備還包括信號(hào)漂移確定單元，其被配置成確定與加權(quán)的 宏像素信號(hào)相比較指定未加權(quán)的宏像素信號(hào)的相對(duì)信號(hào)漂移的變量。所引用的變量可以例 如通過(guò)由所捕獲的宏像素信號(hào)和加權(quán)的宏像素信號(hào)形成的商來(lái)確定。
[0016] 附加地，根據(jù)本發(fā)明的信號(hào)捕獲設(shè)備包括濾波器單元，其被配置成在相對(duì)信號(hào)漂 移的基礎(chǔ)上，確定時(shí)間濾波的相對(duì)信號(hào)漂移。因此，濾波器單元用來(lái)減少或理想地消除由加 權(quán)的宏像素信號(hào)的較低劑量效率所導(dǎo)致的相對(duì)漂移的噪聲。相對(duì)于時(shí)間的濾波可以例如借 助于低通濾波器來(lái)完成。
[0017]最后，根據(jù)本發(fā)明的信號(hào)捕獲設(shè)備包括信號(hào)校正單元，其被配置成確定由時(shí)間濾 波的相對(duì)信號(hào)漂移校正的宏像素信號(hào)。宏像素信號(hào)的校正例如通過(guò)由時(shí)間濾波相對(duì)信