包括用于探測(cè)x射線輻射的兩個(gè)閃爍體的探測(cè)裝置制造方法
【專利摘要】一種用于探測(cè)輻射的探測(cè)裝置。本發(fā)明涉及用于探測(cè)輻射的探測(cè)裝置。所述探測(cè)裝置包括具有不同時(shí)間行為的至少兩個(gè)閃爍體(14、15)，每個(gè)在接收到輻射時(shí)生成閃爍光，其中，所生成的閃爍光被閃爍光探測(cè)單元(16)共同探測(cè)到，由此生成共同光探測(cè)信號(hào)。探測(cè)值確定單元通過對(duì)所述探測(cè)信號(hào)應(yīng)用第一確定過程確定第一探測(cè)值并且通過對(duì)所述探測(cè)信號(hào)應(yīng)用第二確定過程確定第二探測(cè)值，所述第二探測(cè)過程不同于所述第一確定過程。所述第一確定過程包括對(duì)所述探測(cè)信號(hào)進(jìn)行頻率濾波。由于所述不同閃爍體的所述閃爍光被相同閃爍光探測(cè)單元集體地探測(cè)到，因而不必須要求用于分別地探測(cè)所述不同閃爍體的不同閃爍光的(例如)利用側(cè)視光電二極管的探測(cè)布置，由此降低了所述探測(cè)裝置的技術(shù)復(fù)雜度。
【專利說明】包括用于探測(cè)X射線輻射的兩個(gè)閃爍體的探測(cè)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于探測(cè)輻射的探測(cè)裝置、探測(cè)方法以及探測(cè)計(jì)算機(jī)程序。本發(fā)明還涉及用于對(duì)對(duì)象進(jìn)行成像的成像系統(tǒng)、成像方法以及成像計(jì)算機(jī)程序。
【背景技術(shù)】
[0002]S.Kappler 等人在 IEEE Nuclear Science Symposium Conference Record (NSS/MIC), 4828 至 4831 頁(2008 年)的文章“Comparison of dual-kVp and dual-layer CT insimulations and real CT system measurements”公開了一種雙能量計(jì)算機(jī)斷層攝影系統(tǒng)，其包括多色X射線源和雙層探測(cè)器。所述計(jì)算機(jī)斷層攝影系統(tǒng)適于生成穿過要被成像的對(duì)象的X射線，而所述X射線源關(guān)于所述對(duì)象旋轉(zhuǎn)。所述輻射，在已穿過所述對(duì)象之后，被雙層探測(cè)器探測(cè)，其中，在第一層(其首先被所述輻射擊中)中，第一閃爍體根據(jù)探測(cè)到的輻射生成第一閃爍光，并且其中，在第二層(其其次被所述輻射擊中)中，第二閃爍體根據(jù)所述輻射生成第二閃爍光。通過光電二極管探測(cè)所述第一閃爍光和所述第二閃爍光(它們對(duì)應(yīng)于所探測(cè)的輻射的不同能量)，其中，用于探測(cè)所述第一閃爍光的所述光電二極管被布置為鄰近所述第一閃爍體的側(cè)表面，即不在(例如)所述第一閃爍體的底表面上。在所述側(cè)表面上的該布置導(dǎo)致技術(shù)上相對(duì)復(fù)雜的探測(cè)器構(gòu)造。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種用于探測(cè)輻射的探測(cè)裝置、探測(cè)方法和探測(cè)計(jì)算機(jī)程序，其允許通過使用技術(shù)上較不復(fù)雜的探測(cè)器構(gòu)造來探測(cè)輻射。本發(fā)明另外的目標(biāo)是提供一種用于對(duì)對(duì)象進(jìn)行成像的成像系統(tǒng)、成像方法和成像計(jì)算機(jī)程序，其可以使用所述技術(shù)上較不復(fù)雜的探測(cè)器構(gòu)造。
[0004]在本發(fā)明的第一個(gè)方面中，提供一種用于探測(cè)輻射的探測(cè)裝置，其中，所述探測(cè)裝置包括:
[0005]-輻射接收單元，其包括:
[0006]-第一閃爍體，其用于根據(jù)所述輻射生成第一閃爍光，其中，所述第一閃爍光具有第一時(shí)間行為，
[0007]-第二閃爍體，其用于根據(jù)所述輻射生成第二閃爍光，其中，所述第二閃爍光具有不同于所述第一時(shí)間行為的第二時(shí)間行為，
[0008]-閃爍光探測(cè)單元，其用于探測(cè)所述第一閃爍光和所述第二閃爍光，并且用于生成指示所述第一閃爍光和所述第二閃爍光的共同光探測(cè)信號(hào)，
[0009]-探測(cè)值確定單元，其用于確定第一探測(cè)值和第二探測(cè)值，其中，所述探測(cè)值確定單元適于:
[0010]-通過對(duì)所述共同光探測(cè)信號(hào)應(yīng)用第一確定過程來確定所述第一探測(cè)值，其中，所述第一確定過程包括通過使用第一頻率濾波器來對(duì)所述共同光探測(cè)信號(hào)進(jìn)行頻率濾波，由此生成第一濾波共同光探測(cè)信號(hào)，并且根據(jù)所述第一濾波共同光探測(cè)信號(hào)來確定所述第一探測(cè)值，
[0011]-通過對(duì)所述共同光探測(cè)信號(hào)應(yīng)用第二確定過程，來確定所述第二探測(cè)值，其中，所述第二確定過程不同于所述第一確定過程。
[0012]由于所述閃爍光探測(cè)單元(其優(yōu)選為光電二極管)探測(cè)所述第一閃爍光和所述第二閃爍光，并生成指示所述第一閃爍光和所述第二閃爍光的共同光探測(cè)信號(hào)，其中，所述探測(cè)值確定單元通過對(duì)所述共同光探測(cè)信號(hào)應(yīng)用不同的確定過程，來確定第一探測(cè)值和第二探測(cè)值，其中，所述確定過程中的至少一個(gè)包括頻率濾波，所述第一閃爍光和所述第二閃爍光可以集體地被所述相同的閃爍光探測(cè)單元探測(cè)到，而不需要被布置在所述閃爍體的側(cè)表面的用于分別地探測(cè)所述第一閃爍光和所述第二閃爍光的不同閃爍光探測(cè)單元，其中，仍可以生成分別不同的探測(cè)信號(hào)，其可以被用于，例如，能量區(qū)分的目的。由于可以通過所述相同的閃爍光探測(cè)單元來探測(cè)所述第一閃爍光和所述第二閃爍光，因而所述第一閃爍體和所述第二閃爍體可以被堆疊，例如在彼此之上，其中，所得到的堆疊可以被布置在所述閃爍光探測(cè)單元上。因此可以用技術(shù)上較不復(fù)雜的探測(cè)器構(gòu)造來探測(cè)所述輻射。
[0013]所述閃爍光探測(cè)單元優(yōu)選地適于探測(cè)所述第一閃爍光和所述第二閃爍光的組合強(qiáng)度，并且適于生成指示所探測(cè)的組合強(qiáng)度的共同光探測(cè)信號(hào)。
[0014]所述第一確定過程和第二確定過程優(yōu)選地適于使得對(duì)所述共同探測(cè)信號(hào)應(yīng)用所述第一確定過程得到頻譜上不同于第二信號(hào)的第一信號(hào)，所述第二信號(hào)是通過對(duì)所述共同光探測(cè)信號(hào)應(yīng)用所述第二確定過程而生成的。所述第一探測(cè)值和第二探測(cè)值優(yōu)選地是基于這些頻譜上不同的第一信號(hào)和第二信號(hào)而確定的。
[0015]在閃爍體中，相互作用的光子居于具有給定壽命的激發(fā)態(tài)的電子中。如果所述電子弛豫到基態(tài)，則生成閃爍光。該弛豫過程具有一衰減時(shí)間常數(shù)，各自的閃爍光對(duì)應(yīng)于所述衰減時(shí)間常數(shù)。到所述基態(tài)的單次轉(zhuǎn)變(其對(duì)應(yīng)于單個(gè)衰減時(shí)間常數(shù))，或到所述基態(tài)的幾次轉(zhuǎn)變(其對(duì)應(yīng)于幾個(gè)衰減時(shí)間常數(shù))均是可能的。相應(yīng)地，可以因此通過一個(gè)或幾個(gè)衰減時(shí)間常數(shù)來定義閃爍光的所述時(shí)間行為。
[0016]所述第一確定過程和第二確定過程優(yōu)選地根據(jù)所述第一時(shí)間行為和第二時(shí)間行為。尤其地，所述第一確定過程和第二確定過程可以包括適于所述第一時(shí)間行為和第二時(shí)間行為的第一頻率濾波程序和第二頻率濾波程序。
[0017]例如，所述第一頻率濾波器可以為用于抑制相對(duì)低頻率的高通濾波器，其可以對(duì)應(yīng)于所述第一閃爍光和第二閃爍光中較慢的一個(gè)的(即具有較大的一個(gè)或幾個(gè)衰減時(shí)間常數(shù)的所述閃爍光的)一個(gè)或幾個(gè)衰減時(shí)間常數(shù)。這允許生成這樣的第一濾波共同光探測(cè)信號(hào)，其具有來自所述較快閃爍光的較大貢獻(xiàn)，即具有較快時(shí)間行為(具體而言是較小的衰減時(shí)間常數(shù))的所述閃爍光的較大貢獻(xiàn)。此外，也可以抑制較高頻率，使得所述第一頻率濾波器為帶通濾波器。這可以降低所述第一濾波共同光探測(cè)信號(hào)中的噪聲。優(yōu)選地，所述帶通濾波器抑制對(duì)應(yīng)于具有較慢時(shí)間行為(具體而言是具有較大衰減時(shí)間常數(shù))的較慢閃爍光的頻率；并且抑制大于對(duì)應(yīng)于所述較快閃爍光的頻率的頻率，即對(duì)應(yīng)于所述較快時(shí)間行為，具體而言是對(duì)應(yīng)于所述較快閃爍光的較小時(shí)間常數(shù)。
[0018]在一個(gè)實(shí)施例中，使用高通濾波器，抑制小于所述第一閃爍光和第二閃爍光的所述衰減時(shí)間常數(shù)的逆值(inverse value)的平均值的頻率。尤其地，所述高通濾波器可以適于抑制這樣的頻率，其小于所述第一閃爍光的第一衰減時(shí)間常數(shù)的所述逆值與所述第二閃爍光的第二衰減時(shí)間常數(shù)的所述逆值的幾何平均。所述帶通濾波器可以適于也抑制小于所述第一衰減時(shí)間常數(shù)的所述逆值與所述第二衰減時(shí)間常數(shù)的所述逆值的平均值的頻率，并且所述帶通濾波器可以適于抑制大于所述逆第二衰減時(shí)間常數(shù)的十倍的頻率，其中，假設(shè)所述第二衰減時(shí)間常數(shù)小于所述第一衰減時(shí)間常數(shù)。
[0019]在一個(gè)實(shí)施例中，所述第一確定過程包括a)對(duì)第一頻率濾波共同光探測(cè)信號(hào)進(jìn)行方波化處理(squaring)或整流，b)對(duì)經(jīng)方波化處理的或整流的第一頻率濾波共同光探測(cè)信號(hào)進(jìn)行積分，由此生成第一積分值，并且c)根據(jù)所述第一積分值，確定所述第一探測(cè)值。這允許以相對(duì)簡(jiǎn)單的方式確定第一探測(cè)值，使得很可能所述較快閃爍光對(duì)所述第一探測(cè)值的貢獻(xiàn)大于所述較慢閃爍光。
[0020]所述第二確定過程優(yōu)選地包括a)通過使用第二頻率濾波器，來對(duì)所述共同光探測(cè)信號(hào)進(jìn)行頻率濾波，由此生成第二濾波共同光探測(cè)信號(hào)，并且b)根據(jù)所述第二濾波共同光探測(cè)信號(hào)，來確定所述第二探測(cè)值。所述第二頻率濾波器優(yōu)選為低通濾波器，并且所述第二確定過程優(yōu)選地還包括對(duì)所述第二濾波共同光探測(cè)信號(hào)進(jìn)行積分，由此生成第二積分值，其中，所述第二探測(cè)值是根據(jù)所述第二積分值來確定的。所述低通濾波器優(yōu)選地適于抑制這樣的頻率，其大于所述第一閃爍光的第一衰減時(shí)間常數(shù)的逆值與所述第二閃爍光的第二衰減時(shí)間常數(shù)的逆值的平均值。所述平均值優(yōu)選為幾何平均值。這允許以相對(duì)簡(jiǎn)單的方式確定第二探測(cè)值，所述第二探測(cè)值包括所述較慢閃爍光增加的貢獻(xiàn)，即包括所述較慢閃爍光對(duì)所述第二探測(cè)值的這樣的貢獻(xiàn)，所述貢獻(xiàn)大于所述較慢閃爍光對(duì)所述第一探測(cè)值的所述貢獻(xiàn)。
[0021]在另一個(gè)實(shí)施例中，所述第二確定過程包括對(duì)所述共同光探測(cè)信號(hào)進(jìn)行積分，由此生成第二積分值，并且根據(jù)所述第二積分值，來確定所述第二探測(cè)值，而無需應(yīng)用第二頻率濾波器。這降低了用于確定所述第二探測(cè)值的計(jì)算成本。
[0022]在一個(gè)實(shí)施例中，所述較快閃爍光的衰減時(shí)間常數(shù)為約50ns并且所述較慢閃爍光的所述衰減時(shí)間常數(shù)為約3 μ S。
[0023]所述探測(cè)裝置優(yōu)選地適于被計(jì)算機(jī)斷層攝影系統(tǒng)使用，其中，所述計(jì)算機(jī)斷層攝影系統(tǒng)包括輻射源和所述探測(cè)裝置。所述輻射源和所述探測(cè)裝置可關(guān)于要被成像的對(duì)象旋轉(zhuǎn)，以允許所述計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置在所述輻射源相對(duì)于所述對(duì)象的不同位置，采集第一探測(cè)值和第二探測(cè)值。優(yōu)選地在時(shí)間區(qū)間上執(zhí)行所述積分，所述時(shí)間區(qū)間對(duì)應(yīng)于所述輻射源在其期間處于對(duì)應(yīng)于投影的某個(gè)角度區(qū)間中的時(shí)間區(qū)間。因此，優(yōu)選地在投影時(shí)間上執(zhí)行所述積分，所述投影時(shí)間由所述輻射源在其期間處于某個(gè)角度區(qū)間中的所述時(shí)間區(qū)間限定，以針對(duì)所述各自投影，確定第一探測(cè)值和第二探測(cè)值。所述投影時(shí)間以及因此所述積分時(shí)間可以在50至500 μ s的范圍內(nèi)。
[0024]在一個(gè)實(shí)施例中，所述第一確定過程適于對(duì)所述共同光探測(cè)信號(hào)進(jìn)行頻率濾波，使得所述第一濾波共同光探測(cè)信號(hào)為交替水平的共同光探測(cè)信號(hào)，同時(shí)所述第二確定過程適于使得所述第二確定過程對(duì)所述共同光探測(cè)信號(hào)的所述應(yīng)用產(chǎn)出恒定水平的共同光探測(cè)信號(hào)。所述第一確定過程可以適于對(duì)所述交替水平進(jìn)行方波化處理或整流，其也可以被視為所述共同光探測(cè)信號(hào)的AC水平；并且對(duì)經(jīng)方波化處理或整流的交替水平進(jìn)行積分，用于確定所述第一探測(cè)值。而且，所述第二確定過程可以適于對(duì)所述恒定水平進(jìn)行積分，其也可以被視為所述共同光探測(cè)信號(hào)的DC水平，用于確定所述第二探測(cè)值。[0025]優(yōu)選地，所述第一閃爍體、所述第二閃爍體和所述閃爍光探測(cè)單元被光學(xué)耦合，使得所述第一閃爍光和所述第二閃爍光兩者可以被所述閃爍光探測(cè)單元集體探測(cè)到。尤其地，所述第一閃爍體、所述第二閃爍體和所述閃爍光探測(cè)單元形成堆疊，使得所述第一閃爍體和所述第二閃爍體中的一個(gè)定位于所述閃爍光探測(cè)單元上，并且所述第一閃爍體和所述第二閃爍體中的另一個(gè)定位于所述第一閃爍體和所述第二閃爍體中的所述一個(gè)上。所述堆疊優(yōu)選地被布置為使得要被探測(cè)的所述輻射首先使得所述第一閃爍體和所述第二閃爍體中的所述一個(gè)，并且然后進(jìn)入所述第一閃爍體和所述第二閃爍體中的所述另一個(gè)。低能量輻射將主要被吸收在首先被穿過的所述閃爍體中，使得所述對(duì)應(yīng)的閃爍光指示所述低能量輻射。其次被穿過的所述另外的閃爍體與低能量輻射相比，更多地被高能量輻射穿過，這是因?yàn)樗龅湍芰枯椛渲械拇罅恳驯凰鲩W爍體吸收，所述閃爍體已被首先穿過。所述對(duì)應(yīng)的閃爍光因此指示所述高能量輻射。(所述第一閃爍光和所述第二閃爍光不同程度地對(duì)其做出貢獻(xiàn)的)所述第一探測(cè)值和第二探測(cè)值因此可以對(duì)應(yīng)于不同的能量。所述第一探測(cè)值和第二探測(cè)值因此可以被用于獲得有關(guān)被所述探測(cè)裝置探測(cè)到的所述輻射的能量的信息。
[0026]優(yōu)選地，通過第一衰減時(shí)間常數(shù)表征所述第一閃爍體的所述時(shí)間行為，并且通過所述第二衰減時(shí)間常數(shù)表征所述第二閃爍體的所述時(shí)間行為，所述第二衰減時(shí)間常數(shù)小于所述第一衰減時(shí)間常數(shù)，其中，所述第一閃爍體、所述第二閃爍體和所述閃爍光探測(cè)單元形成堆疊，使得所述第二閃爍體定位于所述閃爍光探測(cè)單元上，并且所述第一閃爍體定位于所述第二閃爍體上。由于上面的第一閃爍體主要探測(cè)低能量輻射，所述低能量輻射獲得多個(gè)相對(duì)小的第一閃爍光脈沖，得到的第一閃爍光對(duì)應(yīng)于相對(duì)平滑的光探測(cè)信號(hào)。而且，由于所述較低的第二閃爍體探測(cè)更高能量的輻射，所述較低的第二閃爍體生成第二閃爍光，其比所述第一閃爍光波動(dòng)更大。相對(duì)平滑的第一閃爍光和相對(duì)波動(dòng)的第二閃爍光的該作用增強(qiáng)了由所述不同的衰減時(shí)間常數(shù)引起的作用，這是因?yàn)樗霾煌p時(shí)間常數(shù)也得到比所述波動(dòng)更大的第二閃爍光更為平滑的第一閃爍光。
[0027]可以通過使用光學(xué)耦合材料來光學(xué)耦合所述第一閃爍體、所述第二閃爍體和所述閃爍光探測(cè)單元。所述光學(xué)耦合材料優(yōu)選地為光學(xué)透明膠粘物，其中，所述膠粘物至少對(duì)所述第一閃爍光和所述第二閃爍光透明。
[0028]在本發(fā)明的另外一方面中，提供一種用于對(duì)對(duì)象進(jìn)行成像的成像系統(tǒng)，其中，所述成像系統(tǒng)包括:
[0029]-用于探測(cè)輻射的探測(cè)裝置，其受所述對(duì)象影響，如權(quán)利要求1所述，
[0030]-重建單元，其用于從所述第一探測(cè)值和第二探測(cè)值重建所述對(duì)象的圖像。
[0031]所述成像系統(tǒng)優(yōu)選地還包括用于生成所述輻射的輻射源，其中，所述成像系統(tǒng)適于提供所述輻射，使得其在被所述探測(cè)裝置探測(cè)到之前穿過所述對(duì)象。輻射源優(yōu)選地為用于生成多色X射線的多色X射線源，其中，所述探測(cè)裝置可以適于在所述多色X射線穿過所述對(duì)象之后探測(cè)所述多色X射線，并且適于根據(jù)探測(cè)到的多色X射線來生成所述第一探測(cè)值和第二探測(cè)值。
[0032]所述重建單元可以適于將所述第一探測(cè)值和第二探測(cè)值分解成分量探測(cè)值，所述分量探測(cè)值對(duì)應(yīng)于不同分量，所述不同分量例如為不同物理效應(yīng)和/或不同材料。例如，所述不同分量可以對(duì)應(yīng)于康普頓效應(yīng)和光電效應(yīng)，或者所述不同分量可以對(duì)應(yīng)于軟組織和骨。所述重建單元可以適于通過對(duì)各自的分量探測(cè)值應(yīng)用計(jì)算機(jī)斷層攝影算法，來重建對(duì)應(yīng)于所述不同分量的分量圖像。在另一個(gè)實(shí)施例中，在將所述探測(cè)值分解成分量探測(cè)值之前，所述重建單元可以將所述第一探測(cè)值和第二探測(cè)值變換成第一中間探測(cè)值和第二中間探測(cè)值，其分別對(duì)應(yīng)于所述第一閃爍光和第二閃爍光的強(qiáng)度。因此，可以提供用于量化所述第一閃爍光和第二閃爍光的所述強(qiáng)度的變換，并將其應(yīng)用于所述第一探測(cè)值和第二探測(cè)值?？梢酝ㄟ^校準(zhǔn)測(cè)量來確定該變換，并且所述變換優(yōu)選為線性變換。所述重建單元可以然后適于執(zhí)行分解程序，用于基于所生成的中間探測(cè)值來生成所述分量探測(cè)值。
[0033]在一個(gè)實(shí)施例中，也可以沒有隨后的基于這些探測(cè)值的重建，來執(zhí)行用于將所述第一探測(cè)值和第二探測(cè)值變換成對(duì)應(yīng)于所述第一閃爍光和第二閃爍光的所述強(qiáng)度的探測(cè)值的所述變換。在該情況中，可以例如由可以適于提供這些探測(cè)值的所述探測(cè)值確定單元和所述探測(cè)裝置，來執(zhí)行所述變換。
[0034]在一個(gè)實(shí)施例中，所述輻射源以及所述探測(cè)裝置的所述第一閃爍體和第二閃爍體適于使得所述第一閃爍體光的強(qiáng)度與所述第二閃爍體光的強(qiáng)度相近或相差小于十的因數(shù)。這可以例如通過相應(yīng)地選擇所述閃爍體材料、它們的摻雜、它們的厚度等來達(dá)到。這可以確保兩個(gè)閃爍體均顯著貢獻(xiàn)于兩個(gè)探測(cè)值，并且例如，探測(cè)值不僅由單個(gè)閃爍體主導(dǎo)，并且所述另一閃爍體的所述貢獻(xiàn)在噪聲水平之下，由此提高所述第一探測(cè)值和第二探測(cè)值的質(zhì)量。
[0035]在本發(fā)明的另外一方面中，提供一種用于探測(cè)輻射的探測(cè)方法，其中，所述探測(cè)方法包括:
[0036]-通過第一閃爍體根據(jù)所述輻射生成第一閃爍光，其中，所述第一閃爍光具有第一時(shí)間行為，
[0037]-通過第二閃爍體根據(jù)所述輻射生成第二閃爍光，其中，所述第二閃爍光具有不同于所述第一時(shí)間行為的第二時(shí)間行為，
[0038]-探測(cè)所述第一閃爍光和所述第二閃爍光，并且通過閃爍光探測(cè)單元生成指示所述第一閃爍光和所述第二閃爍光的共同光探測(cè)信號(hào)，
[0039]-通過探測(cè)值確定單元來確定第一探測(cè)值和第二探測(cè)值，其中，所述探測(cè)值確定單元:
[0040]-通過對(duì)所述共同光探測(cè)信號(hào)應(yīng)用第一確定過程來確定所述第一探測(cè)值，其中，所述第一確定過程包括使用第一頻率濾波器來對(duì)所述共同光探測(cè)信號(hào)進(jìn)行頻率濾波，由此生成第一濾波共同光探測(cè)信號(hào)，并且根據(jù)所述第一濾波共同光探測(cè)信號(hào)確定所述第一探測(cè)值，
[0041]-通過對(duì)所述共同光探測(cè)信號(hào)應(yīng)用第二確定過程來確定所第二探測(cè)值，其中，所述第二確定過程不同于所述第一確定過程。
[0042]在本發(fā)明的另外一方面中，提供一種用于對(duì)對(duì)象進(jìn)行成像的成像方法，其中，所述成像方法包括:
[0043]-如權(quán)利要求12所述地探測(cè)受所述對(duì)象影響的輻射，
[0044]-通過重建單元，從所述第一探測(cè)值和第二探測(cè)值重建所述對(duì)象的圖像。
[0045]在本發(fā)明的另外一方面中，提供一種用于探測(cè)輻射的探測(cè)計(jì)算機(jī)程序，其中，所述探測(cè)計(jì)算機(jī)程序包括程序代碼模塊，當(dāng)所述計(jì)算機(jī)程序運(yùn)行于控制如權(quán)利要求1所述的探測(cè)裝置的計(jì)算機(jī)上時(shí)，程序代碼模塊用于在令所述探測(cè)裝置執(zhí)行如權(quán)利要求12所述的探測(cè)方法的步驟。
[0046]在本發(fā)明的另外一方面中，提供一種用于對(duì)對(duì)象進(jìn)行成像的成像計(jì)算機(jī)程序，其中，所述成像計(jì)算機(jī)程序包括程序代碼模塊，當(dāng)所述計(jì)算機(jī)程序運(yùn)行于控制如權(quán)利要求11所述的成像系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)上時(shí)，所述程序代碼模塊用于令所述成像系統(tǒng)執(zhí)行如權(quán)利要求13所述的成像方法的步驟。
[0047]應(yīng)理解，如權(quán)利要求1所述的探測(cè)裝置、如權(quán)利要求10所述的成像系統(tǒng)、如權(quán)利要求12所述的探測(cè)方法、如權(quán)利要求13所述的成像方法、如權(quán)利要求14所述的探測(cè)計(jì)算機(jī)程序以及如權(quán)利要求15所述的成像計(jì)算機(jī)程序具有相近和/或相同的優(yōu)選實(shí)施例，尤其如在從屬權(quán)利要求中所限定的。
[0048]應(yīng)理解，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例也可以為從屬權(quán)利要求與各自的獨(dú)立權(quán)利要求的任
意組合。
[0049]參考后文描述的實(shí)施例，本發(fā)明的這些和其他方面將是顯而易見的，并且本發(fā)明的這些和其他方面將 參考后文描述的實(shí)施例而得以闡述。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0050]圖1示意性且示范性地示出了用于對(duì)對(duì)象進(jìn)行成像的成像系統(tǒng)的實(shí)施例，
[0051]圖2示意性且示范性地示出了所述成像系統(tǒng)的輻射接收單元的輻射接收像素的實(shí)施例，并且
[0052]圖3示出的流程圖示范性地圖示了用于對(duì)對(duì)象進(jìn)行成像的成像方法的實(shí)施例?！揪唧w實(shí)施方式】
[0053]圖1示意性且示范性地示出了用于對(duì)感興趣區(qū)域進(jìn)行成像的成像系統(tǒng)，所述成像系統(tǒng)為計(jì)算機(jī)斷層攝影系統(tǒng)19。所述計(jì)算機(jī)斷層攝影系統(tǒng)包括機(jī)架I，其能夠關(guān)于平行于z軸延伸的旋轉(zhuǎn)軸R旋轉(zhuǎn)。輻射源2 (其在該實(shí)施例中為X射線管)被安裝在機(jī)架I上。輻射源2 (其生成多色輻射)被提供有準(zhǔn)直器3 (其在該實(shí)施例中從由輻射源2生成的所述輻射形成錐形輻射束4)。所述輻射穿過檢查區(qū)5(其在該實(shí)施例中為圓柱形)中的對(duì)象，例如患者。在已芽過檢查區(qū)5之后，福射束4入射在福射接收單兀6 (其包括二維探測(cè)表面)上。輻射接收單元6被安裝在機(jī)架I上。
[0054]計(jì)算機(jī)斷層攝影系統(tǒng)19包括兩個(gè)電機(jī)7、8。由電機(jī)7以優(yōu)選為恒定但可調(diào)節(jié)的角速度驅(qū)動(dòng)機(jī)架I。電機(jī)8被提供用于移動(dòng)所述對(duì)象，例如患者，其被布置在檢查區(qū)5中的患者臺(tái)上，平行于旋轉(zhuǎn)軸R或所述z軸的方向。這些電機(jī)7、8例如受控制單元9控制，使得輻射源2和檢查區(qū)5 (尤其是檢查區(qū)5內(nèi)的所述對(duì)象)沿螺旋軌跡相對(duì)于彼此移動(dòng)。然而，也有可能不移動(dòng)所述對(duì)象，而是僅旋轉(zhuǎn)輻射源2，即輻射源2沿圓形軌跡相對(duì)于檢查區(qū)5，尤其是相對(duì)于所述對(duì)象，移動(dòng)。此外，在另一個(gè)實(shí)施例中，準(zhǔn)直器3可以適于形成另一種束形狀，尤其是扇形束，并且輻射接收單元6可以包括探測(cè)表面，其對(duì)應(yīng)于另一束形狀，尤其對(duì)應(yīng)于所述扇形束成形。
[0055]輻射接收單元6包括幾個(gè)輻射接收像素17，在圖2中示意性且示范性地示出了它們中的一個(gè)。輻射接收像素17包括用于根據(jù)所探測(cè)的輻射生成第一閃爍光的第一閃爍體14，和用于根據(jù)所探測(cè)的輻射生成第二閃爍光的第二閃爍體15，其中，所述第一閃爍光對(duì)應(yīng)于第一衰減時(shí)間，所述第一衰減時(shí)間大于所述第二閃爍光對(duì)應(yīng)于的第二衰減時(shí)間，即第一閃爍光和所述第二閃爍光具有通過不同衰減時(shí)間常數(shù)表征的不同時(shí)間行為。輻射接收像素17還包括閃爍光探測(cè)單元16，其用于探測(cè)所述第一閃爍光和所述第二閃爍光以及用于生成指示所述第一閃爍光和所述第二閃爍光的共同光探測(cè)信號(hào)。第一閃爍體14、第二閃爍體15和閃爍光探測(cè)單元16被光學(xué)耦合，使得所述第一閃爍光和所述第二閃爍光兩者可以被閃爍光探測(cè)單元16集體探測(cè)到。閃爍光探測(cè)單元16優(yōu)選為適用于探測(cè)所述第一閃爍光和所述第二閃爍光的光電二極管。所述光電二極管足夠快以對(duì)所述相對(duì)短的閃爍體光的脈沖進(jìn)行時(shí)間分辨。
[0056]第一閃爍體14、第二閃爍體15和第二光探測(cè)單元16形成堆疊，使得第二閃爍體15定位于閃爍光探測(cè)單元16上，并且第一閃爍體14定位于第二閃爍體15上，其中，通過使用光學(xué)I禹合材料18光學(xué)稱合第一閃爍體14、第二閃爍體15和閃爍光探測(cè)單兀16,光學(xué)率禹合材料18在該實(shí)施例中為對(duì)所述第一閃爍光和所述第二閃爍光透明的光學(xué)透明膠粘物。
[0057]第一閃爍體14和第二閃爍體15適于使得所述第一閃爍光的和所述第二閃爍光的強(qiáng)度相近或相差小于十的因數(shù)。尤其地，所述閃爍材料、它們的摻雜和它們的厚度適于使得滿足有關(guān)所述第一閃爍光的和所述第二閃爍光的所述強(qiáng)度的該相近度條件，尤其在X射線的典型能量范圍內(nèi)，例如為40至140keV。
[0058]在輻射源2與檢查區(qū)5內(nèi)的所述對(duì)象的相對(duì)移動(dòng)期間，輻射接收單元6集體地探測(cè)所述第一閃爍光和所述第二閃爍光，并生成指示所述第一閃爍光和所述第二閃爍光的共同光探測(cè)信號(hào)。
[0059]所生成的共同光探測(cè)信號(hào)被提供到探測(cè)值確定單元12，用于確定第一探測(cè)值和第二探測(cè)值。探測(cè)值確定單元12適于:通過對(duì)所述共同光探測(cè)信號(hào)應(yīng)用第一確定過程，來確定所述第一探測(cè)值，其中，所述第一確定過程包括通過使用第一頻率濾波器，來對(duì)所述共同光探測(cè)信號(hào)進(jìn)行頻率濾波，由此生成第一濾波共同光探測(cè)信號(hào)，并且根據(jù)所述第一濾波共同光探測(cè)信號(hào)來確定所述第一探測(cè)值。所述探測(cè)值確定單元還適于通過對(duì)所述共同光探測(cè)信號(hào)應(yīng)用第二確定過程，來確定所述第二探測(cè)值，其中，所述第二確定過程不同于所述第一確定過程。在該實(shí)施例中，所述第一頻率濾波器為高通濾波器或帶通濾波器，并且所述第一確定過程包括a)對(duì)第一頻率濾波共同光探測(cè)信號(hào)進(jìn)行方波化處理或整流，b)對(duì)經(jīng)方波化處理或整流的第一頻率濾波共同光探測(cè)信號(hào)進(jìn)行積分，由此生成第一積分值，并且c)根據(jù)所述第一積分值，確定所述第一探測(cè)值。所述第二確定過程包括a)通過使用第二頻率濾波器，來對(duì)所述共同光探測(cè)信號(hào)進(jìn)行頻率濾波，由此生成第二濾波共同光探測(cè)信號(hào)，以及b)根據(jù)所述第二濾波共同光探測(cè)信號(hào)，來確定所述第二探測(cè)值，其中，所述第二頻率濾波器為低通濾波器。
[0060]優(yōu)選地，使用高通濾波器，抑制小于所述第一閃爍光和第二閃爍光的所述衰減時(shí)間常數(shù)的逆值的平均值的頻率。尤其地，所述高通濾波器可以適于抑制小于所述第一閃爍光的第一衰減時(shí)間常數(shù)的所述逆值與所述第二閃爍光的第二衰減時(shí)間常數(shù)的所述逆值的幾何平均的頻率。所述帶通濾波器可以也適于抑制小于所述第一衰減時(shí)間常數(shù)的所述逆值與所述第二衰減時(shí)間常數(shù)的所述逆值的平均值的頻率，并且所述帶通濾波器可以適于抑制比逆第二衰減時(shí)間常數(shù)更大十倍的頻率，其中，假設(shè)所述第二衰減時(shí)間常數(shù)小于所述第一衰減時(shí)間常數(shù)。低通濾波器優(yōu)選地適于抑制這樣的頻率，其大于所述第一閃爍光的第一衰減時(shí)間常數(shù)的所述逆值與所述第二閃爍光的第二衰減時(shí)間常數(shù)的所述逆值的平均值。所述平均值優(yōu)選為幾何平均值。
[0061 ] 優(yōu)選地，針對(duì)輻射源2相對(duì)于檢查區(qū)5內(nèi)的所述對(duì)象的每個(gè)位置，以及針對(duì)每個(gè)輻射接收像素17，所述探測(cè)值確定單元分別地確定第一探測(cè)值和第二探測(cè)值。
[0062]所述第一探測(cè)值和第二探測(cè)值一其已針對(duì)輻射源2相對(duì)于檢查區(qū)5內(nèi)的所述對(duì)象的每個(gè)位置以及針對(duì)每個(gè)輻射接收像素17得以確定——被提供到重建單元10，用于基于所述第一探測(cè)值和第二探測(cè)值來重建所述對(duì)象的圖像。由重建單元10重建的所述圖像被提供到顯示單元11，用于顯示所重建的圖像。
[0063]控制單元9優(yōu)選地也適于控制輻射源2、輻射接收單元6、探測(cè)值確定單元12和重建單元10。由于輻射接收單元6和探測(cè)值確定單元12基于入射在所述輻射接收單元的所述探測(cè)表面上的所述輻射來生成所述第一探測(cè)值和第二探測(cè)值，因而所述輻射接收單元和所述探測(cè)值確定單元可以被視為用于探測(cè)輻射的探測(cè)裝置。
[0064]重建單元10優(yōu)選地適于將所述第一探測(cè)值和第二探測(cè)值分解成不同的分量探測(cè)值，所述分量探測(cè)值對(duì)應(yīng)于所述對(duì)象的不同分量。這些不同分量例如涉及不同的物理作用，例如康普頓效應(yīng)和光電效應(yīng)，和/或所述不同分量可以涉及不同材料，例如人類的骨、軟組織等。在該實(shí)施例中，所述第一探測(cè)值和第二探測(cè)值被變換成中間探測(cè)值，其對(duì)應(yīng)于所述第一閃爍光和第二閃爍光的強(qiáng)度。所述變換優(yōu)選為線性變換，其可以通過校準(zhǔn)測(cè)量得以確定。例如，可以通過所述探測(cè)裝置探測(cè)產(chǎn)生已知閃爍光強(qiáng)度的輻射，其中，可以基于所述已知閃爍光強(qiáng)度以及由所述探測(cè)裝置生成的所述第一探測(cè)值和第二探測(cè)值來確定所述變換。重建單兀 10 可以適于將 R.E.Alvarez 等人的文章“Energy-selective reconstructionsin X-ray computerized tomography，，,Physics in Medicine and Biology,第 21 卷、第 5號(hào)，733至744頁(1976年)中公開的分解技術(shù)應(yīng)用到所述中間探測(cè)值，在此通過引用將其并入。
[0065]在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)所述中間探測(cè)值的所述分解是根據(jù)以下方程執(zhí)行的，該方程基于對(duì)描述所述測(cè)量過程的物理模型的反演:
【權(quán)利要求】
1.一種用于探測(cè)輻射的探測(cè)裝置，所述探測(cè)裝置出、12)包括: -輻射接收單元出)，其包括: -第一閃爍體(14)，其用于根據(jù)所述輻射生成第一閃爍光，其中，所述第一閃爍光具有第一時(shí)間行為， -第二閃爍體(15)，其用于根據(jù)所述輻射生成第二閃爍光，其中，所述第二閃爍光具有不同于所述第一時(shí)間行為的第二時(shí)間行為， -閃爍光探測(cè)單元(16)，其用于探測(cè)所述第一閃爍光和所述第二閃爍光，并且用于生成指示所述第一閃爍光和所述第二閃爍光的共同光探測(cè)信號(hào)， -探測(cè)值確定單元(12)，其用于確定第一探測(cè)值和第二探測(cè)值，其中，所述探測(cè)值確定單元(12)適于: -通過對(duì)所述共同光探測(cè)信號(hào)應(yīng)用第一確定過程來確定所述第一探測(cè)值，其中，所述第一確定過程包括通過使用第一頻率濾波器來對(duì)所述共同光探測(cè)信號(hào)進(jìn)行頻率濾波，由此生成第一濾波共同光探 測(cè)信號(hào)，并且根據(jù)所述第一濾波共同光探測(cè)信號(hào)來確定所述第一探測(cè)值， -通過對(duì)所述共同光探測(cè)信號(hào)應(yīng)用第二確定過程來確定所述第二探測(cè)值，其中，所述第二確定過程不同于所述第一確定過程。
2.如權(quán)利要求1所述的探測(cè)裝置，其中，所述第一頻率濾波器為高通濾波器。
3.如權(quán)利要求1所述的探測(cè)裝置，其中，所述第一頻率濾波器為帶通濾波器。
4.如權(quán)利要求1所述的探測(cè)裝置，其中，所述第一確定過程包括: -對(duì)第一頻率濾波共同光探測(cè)信號(hào)進(jìn)行方波化處理或整流， -對(duì)經(jīng)方波化處理或整流的第一頻率濾波共同光探測(cè)信號(hào)進(jìn)行積分，由此生成第一積分值，并且 -根據(jù)所述第一積分值來確定所述第一探測(cè)值。
5.如權(quán)利要求1所述的探測(cè)裝置，其中，所述第二確定過程包括: -通過使用第二頻率濾波器來對(duì)所述共同光探測(cè)信號(hào)進(jìn)行頻率濾波，由此生成第二濾波共同光探測(cè)信號(hào)，并且 -根據(jù)所述第二濾波共同光探測(cè)信號(hào)來確定所述第二探測(cè)值。
6.如權(quán)利要求5所述的探測(cè)裝置，其中，所述第二頻率濾波器為低通濾波器。
7.如權(quán)利要求5所述的探測(cè)裝置，其中，所述第二確定過程還包括: -對(duì)所述第二濾波共同光探測(cè)信號(hào)進(jìn)行積分，由此生成第二積分值，并且 -根據(jù)所述第二積分值來確定所述第二探測(cè)值。
8.如權(quán)利要求1所述的探測(cè)裝置，其中，所述第二確定過程包括: -對(duì)所述共同光探測(cè)信號(hào)進(jìn)行積分，由此生成第二積分值，并且 -根據(jù)所述第二積分值來確定所述第二探測(cè)值。
9.如權(quán)利要求1所述的探測(cè)裝置，其中，所述第一閃爍體的所述時(shí)間行為能夠通過第一衰減時(shí)間常數(shù)來表征，其中，所述第二閃爍體的所述時(shí)間行為能夠通過小于所述第一衰減時(shí)間常數(shù)的第二衰減時(shí)間常數(shù)來表征，并且其中，所述第一閃爍體(14)、所述第二閃爍體(15)和所述閃爍光探測(cè)單元(16)形成堆疊，使得所述第二閃爍體(15)定位于所述閃爍光探測(cè)單元(16)上，并且所述第一閃爍體(14)定位于所述第二閃爍體(14)上。
10.一種用于對(duì)對(duì)象進(jìn)行成像的成像系統(tǒng)，所述成像系統(tǒng)(19)包括: -如權(quán)利要求1所述的探測(cè)裝置(6、12)，其用于探測(cè)受所述對(duì)象影響的輻射， -重建單元(10)，其用于從所述第一探測(cè)值和所述第二探測(cè)值來重建所述對(duì)象的圖像。
11.如權(quán)利要求10所述的成像系統(tǒng)，其中，所述成像系統(tǒng)還包括輻射源(2)，所述輻射源用于生成要被所述探測(cè)裝置出、12)探測(cè)的所述輻射，其中，所述輻射源(2)和所述探測(cè)裝置出、12)的所述第一閃爍體(14)和所述第二閃爍體(15)適于使得所述第一閃爍光的強(qiáng)度和所述第二閃爍光的強(qiáng)度相近或相差小于十的因數(shù)。
12.一種用于探測(cè)輻射的探測(cè)方法，所述探測(cè)方法包括: -通過第一閃爍體(14)來根據(jù)所述輻射生成第一閃爍光，其中，所述第一閃爍光具有第一時(shí)間行為， -通過第二閃爍體(15)來根據(jù)所述輻射生成第二閃爍光，其中，所述第二閃爍光具有不同于所述第一時(shí)間行為的第二時(shí)間行為， -通過閃爍 光探測(cè)單元(16)來探測(cè)所述第一閃爍光和所述第二閃爍光并且生成指示所述第一閃爍光和所述第二閃爍光的共同光探測(cè)信號(hào)， -通過探測(cè)值確定單元(12)來確定第一探測(cè)值和第二探測(cè)值，其中，所述探測(cè)值確定單元(12): -通過對(duì)所述共同光探測(cè)信號(hào)應(yīng)用第一確定過程來確定所述第一探測(cè)值，其中，所述第一確定過程包括通過使用第一頻率濾波器來對(duì)所述共同光探測(cè)信號(hào)進(jìn)行頻率濾波，由此生成第一濾波共同光探測(cè)信號(hào)，并且根據(jù)所述第一濾波共同光探測(cè)信號(hào)來確定所述第一探測(cè)值， -通過對(duì)所述共同光探測(cè)信號(hào)應(yīng)用第二確定過程來確定所第二探測(cè)值，其中，所述第二確定過程不同于所述第一確定過程。
13.一種用于對(duì)對(duì)象進(jìn)行成像的成像方法，所述成像方法包括: -如權(quán)利要求12中所述地探測(cè)受所述對(duì)象影響的輻射， -通過重建單元(10)來從所述第一探測(cè)值和所述第二探測(cè)值重建所述對(duì)象的圖像。
14.一種用于探測(cè)輻射的探測(cè)計(jì)算機(jī)程序，所述探測(cè)計(jì)算機(jī)程序包括程序代碼模塊，當(dāng)所述計(jì)算機(jī)程序運(yùn)行于控制如權(quán)利要求1所述的探測(cè)裝置的計(jì)算機(jī)上時(shí)，所述程序代碼模塊用于令所述探測(cè)裝置執(zhí)行如權(quán)利要求12所述的探測(cè)方法的步驟。
15.一種用于對(duì)對(duì)象進(jìn)行成像的成像計(jì)算機(jī)程序，所述成像計(jì)算機(jī)程序包括程序代碼模塊，當(dāng)所述計(jì)算機(jī)程序運(yùn)行于控制如權(quán)利要求10所述的成像系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)上時(shí)，所述程序代碼模塊用于令所述成像系統(tǒng)執(zhí)行如權(quán)利要求13所述的成像方法的步驟。
【文檔編號(hào)】G01T1/20GK103959097SQ201280058860
【公開日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2012年11月23日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月2日
【發(fā)明者】E·勒斯?fàn)? A·特倫, R·普羅克紹 申請(qǐng)人:皇家飛利浦有限公司