專利名稱：光譜探測器的校準的制作方法
光譜探測器的校準下文大體上涉及校準輻射敏感探測器，并且尤其應用于計算機斷層攝影(CT)。不 過，它也可以適應于其他醫療成像應用和非醫療成像應用。計算機斷層攝影(CT)掃描器包括與探測器陣列相對定位的X射線管，探測器陣列 具有多個輻射敏感光傳感器。X射線管發射多能量電離(X射線)光子，這種光子穿過X射 線管和探測器陣列之間界定的檢查區域(包括其中的任意對象/受檢者)。光傳感器的每 個都探測穿過檢查區域的光子并產生表示其的投影數據。重建器重建投影數據以產生體圖 像數據，體圖像數據可用于產生圖像。所得的圖像包括像素，像素通常是以根據對應于相對 放射密度的灰度級值表示的。這種信息反映了被掃描對象/受檢者的衰減特性，并通常示 出被掃描對象/受檢者的結構。相對于光譜CT而言，還確定所探測輻射的光譜特性并用于提供諸如新陳代謝信 息的更多信息、用于識別被掃描結構的數據等。基于碲化鎘鋅(CZT)的探測器陣列以及其 他光譜探測器陣列通過對光子計數并測量其能量來探測光譜信息。這種探測器陣列結合電 子器件一起產生與入射光子能量相關的信號(電流、電荷或電壓)。這種相關是基于校準 的，通過如下操作執行校準探測從放射性材料發射的具有窄發射譜線和已知發射能量的 輻射，并將針對每個放射源的光傳感器的輸出信號中的最大響應值與對應放射性材料的已 知能量相關。根據至少兩個數據點，可以產生校準曲線。針對每個光傳感器執行這個操作。這種校準具有幾個缺點。例如，適當的放射性材料，例如鈷57 (Co57)可能相對昂 貴。此外，類似Co57的放射性材料具有小于一年的半衰期，于是，可能需要每年更換，進一 步增加了成本。此外，對于在小體積的放射性材料中能夠集中多少放射性活性有限制，對放 射性活性的限制限制了計數率，這可能導致為了獲得用于校準的適當計數需要較長校準時 間。此外，這種放射性材料通常是管制的，需要通過采用它們的機關的證明，并且這種放射 性材料是由技術人員處理的，技術人員必須要經過處理放射性材料的培訓。此外，可能需要 有額外的機械器件來在檢查區域中放置和定位放射性材料并從那里移除放射性材料。本申請的各個方面解決上述問題以及其他問題。根據一個方面，一種方法包括利用輻射敏感探測器像素探測穿過具有已知光譜特 性的材料的輻射，所述輻射敏感探測器像素輸出指示所探測輻射的信號；以及確定所述輸 出信號和所述光譜特性之間的映射。根據另一方面，一種醫療成像系統包括輻射源，其發射穿過檢查區域的輻射；光 譜探測器，其探測穿過檢查區域的輻射；以及校準部件，其基于所探測的輻射校準所述光譜 探測器。根據另一方面，一種計算機可讀存儲介質包含指令，在由計算機執行所述指令時， 所述指令使計算機執行如下步驟利用輻射敏感探測器像素探測穿過具有已知光譜特性的 材料的所產生的輻射，所述輻射敏感探測器像素輸出指示所探測輻射的信號；確定所述輸 出信號和所述光譜特性之間的映射；以及基于所述輻射敏感探測器像素的對應輸出和所述 映射確定由所述輻射敏感探測器像素探測的光子的能量。根據另一方面，一種用于校準成像系統的探測器陣列的方法包括利用所述探測器陣列的輻射敏感探測器像素探測具有已知光譜特性的熒光輻射，所述輻射敏感探測器像 素輸出指示所探測熒光輻射的能量的信號；確定所述輸出信號和所述已知光譜特性之間的 映射；以及基于所述映射確定針對所述成像系統的所述探測器陣列的校準。根據另一方面，一種成像系統包括輻射源，所述輻射源發射穿過檢查區域的第一 輻射；探測器陣列，所述探測器陣列探測所述第一輻射并產生指示所述第一輻射的信號； 以及探測器校準設備。所述探測器校準設備包括輻射擋板，所述輻射擋板阻擋所述第一輻 射使其免于照射所述探測器陣列；以及至少一個靶，所述靶接收所述第一輻射并產生第二 輻射，所述第二輻射具有已知光譜特性并照射所述探測器陣列。根據另一方面，一種探測器校準設備包括輻射擋板，其阻擋撞擊到其上的輻射； 以及靶，其接收所述輻射并作為響應發射具有已知光譜特性的輻射，其中采用所述探測器 校準設備來校準成像系統的探測器陣列。可以通過各種部件和部件布置，以及通過各種步驟和步驟布置的形式來實現本發 明。附圖的作用在于對優選實施例進行圖示，不應認為其對本發明構成限制。
圖1圖示了與光譜探測器校準部件相連的成像系統；圖2圖示了校準部件的非限制性示例；圖3圖示了隨光子能量而變化的穿過釓的光子的吸收分布的圖形表示；圖4圖示了隨光子能量而變化的探測穿過釓的輻射的探測器像素的輸出信號的 圖形表示；圖5圖示了隨閾值能量而變化的探測穿過釓的輻射的探測器像素的輸出信號累 積計數的圖形表示；圖6圖示了示出所累積計數中的k邊緣的圖形表示；圖7圖示了一種方法；圖8圖示了包括探測器校準部件的另一示例系統；圖9圖示了示例的X射線熒光發射光譜；圖10圖示了校準部件的另一非限制性示例；圖11圖示了另一種方法；圖12圖示了包括探測器校準部件的另一示例系統。首先參考圖1，計算機斷層攝影(CT)掃描器100包括靜止臺架102，從掃描期間其 大致靜止的意義上來講它是靜止的。不過，靜止臺架102可以配置成傾斜和/或以其他方 式被移動。掃描器100還包括旋轉臺架(不可見)，其由靜止臺架102可旋轉地支撐。旋轉臺 架相對于縱向或ζ軸106繞著檢查區域104旋轉。諸如X射線管的輻射源110由旋轉臺架支撐并與旋轉臺架一起繞著檢查區域106 旋轉。輻射源110發射一般為扇形、楔形或錐形的多能量輻射束，該輻射束穿過檢查區域 106。位于源110附近的濾光器(不可見)從輻射束過濾掉能量低于診斷成像范圍的光 子，例如能量低于IOkeV的光子。去除這樣的光子可以減少患者劑量并增加射束的有效能 量。在一個實例中，濾光器位于托架中，托架位于源附近并可以有選擇地移入和移出輻射
束ο
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探測器陣列112探測撞擊到其上的光子并產生指示所探測輻射的信號。探測器陣 列112包括一排或多排輻射敏感像素，且每個像素產生具有指示利用其探測的光子能量的 峰值幅度的電壓、電流或電荷信號。能量鑒別器116例如通過將信號的峰值幅度與一個或多個閾值比較來對信號進 行能量鑒別，所述一個或多個閾值分別對應于特定的不同能量水平。將探測器陣列112的 輸出值與被探測光子的能量水平相關的校準118，用于針對一個或多個鑒別能量水平設置 一個或多個閾值。能量鑒別器116針對每個閾值產生輸出信號，該輸出信號指示輸出信號 的峰值幅度是否超過對應閾值。脈沖整形器和/或其他電子器件可以用于處理和/或調節 由探測器輸出的信號以進行鑒別。在信號的峰值幅度超過閾值時，計數器IM將對該閾值的對應計數值進行遞增 (increment) 0針對每個閾值的計數值提供了能量超過對應閾值的所探測光子數量。所探 測的光子基于計數被能量分箱到一個或多個能量箱。重建器1 有選擇地重建由探測器112基于計數產生的信號，如上所述，該計數指 示信號的光譜特性。諸如臥榻的患者支撐128在檢查區域104中支撐患者。患者支撐128可以沿著ζ 軸106與旋轉臺架的旋轉協調一致地移動，以促成螺旋形、軸向或其他期望的掃描軌跡。通用計算系統130用作操作員控制臺，其包括諸如顯示器和/或打印機的人類可 讀輸出裝置，以及諸如鍵盤和/或鼠標的輸入裝置。計算系統130上駐留的軟件允許操作 員控制系統100的工作，例如，通過允許操作員運行探測器校準例程、選擇掃描規程、發起 和終止掃描、觀察和/或操縱體圖像數據和/或以其他方式與系統100交互。如上所述，校準118將探測器陣列112的輸出與所探測光子的能量水平相關，并用 于基于感興趣的特定能量水平設置合適閾值。校準部件120產生校準118，校準118可以存 儲于存儲部件134中或別處。如下文更詳細描述的，在一個實例中，校準部件120通過如下 操作產生校準118 探測已知能量的輻射，并對于至少兩個不同能量的將對于探測器陣列 112的每個像素的輸出信號與已知能量相關，然后使用所得數據點，通過將探測器的輸出信 號與基于數據點的能量相關來確定所探測光子的能量。通過在輻射束的路徑中放置具有已知光譜特性(例如k邊緣能量或其他光譜特 性)的材料136，并探測穿過材料136的輻射來產生已知能量的輻射。在圖示的實施例中， 材料136被示為在檢查區域104的中心附近。然而，應該理解，這種位置是非限制性的，即備 選地，可以將材料136放置得更靠近源110或探測器112。在一個實例中，可以將材料136 放入濾光器托架(例如，用于過濾低能量光子的濾光器托架)中，并有選擇地移入輻射束 (例如在校準期間)和移出輻射束(例如在流程期間)。通常，將具有不同已知光譜特性的 至少兩種不同材料136用于校準118。還要認識到，至少兩種不同材料可以在獨立實體中或 同一實體的不同區域中。所使用的具體材料136可以取決于用于掃描流程的感興趣目標藥 劑和/或其他。使用輻射源110和材料136來產生具有已知光譜特性的輻射減輕了與使用放射性 材料相關的很多缺點。例如，不需要諸如Co57的放射性材料，由此減輕了與生產、更換和處 理這種放射性材料、補償受限的放射性活性、獲得使用這種放射性材料的證明以及引入用 于將這種放射性材料操控進入和離開檢查區域104的機械器件相關的缺點。
轉到圖2，其圖示了校準部件120的非限制性示例。校準部件120包括計數累加器 202、峰值增強器204、映射器206、k邊緣能量庫208和校準確定器210。對于本示例而言，假設光譜特性是材料136的k邊緣能量。出于解釋的目的，結 合釓(Gd)描述以下內容，釓具有大約50. 2keV的k邊緣。其他適當的材料136包括，但不 限于銀(Ag :k邊緣 25. 5keV)、錫(Sn :k邊緣 29. 2keV)、銻(Sb :k邊緣 30. 5keV)、碘 (I :k 邊緣 33. 2keV)、鋇(Ba :k 邊緣 37. 4keV)、镥(Lu :k 邊緣 63. 3keV)、金(Au :k 邊 緣 80. 7keV)、鉛(Pb :k邊緣 88. OkeV)、鈾(U :k邊緣 115. 6keV)或另一種具有已知k 邊緣的材料。通常，材料136越厚，k邊緣就越顯著(pronounced)，材料136越薄，探測器輸 出的信號就越大。在圖示的示例中，材料大約為0. 7mm厚，并且其結果是針對IOOkVp的鎢 X射線管的。通常，材料136吸收的光子數量隨著光子能量增加而減少。然而，由于光電效應， 相對于能量恰好低于k邊緣能量的光子而言，能量稍高于材料136的k邊緣能量(k外殼結 合能)的光子更可能被材料136吸收。結果是材料136吸收的光子數量在k邊緣能量處突 然增大。圖3示出了 Gd的示例吸收分布302。第一軸304表示吸收，第二軸306表示光子 能量。分布302示出了吸收大體隨著光子能量增加而減小。然而，有幾個上升沿308、310 和312，或光子吸收的增大，其對應于電子內層的結合能。上升沿312落入在診斷成像中一 般使用的那些能量范圍(例如20keV-120keV)。吸收的這種增加對應于Gd的k邊緣，大約 在50. 2keV附近。在低能量，探測器陣列中測得的強度隨著光子能量增加而增大，因為如上所述較 高能量的光子相對于較低能量的光子被吸收的可能性小，通常經過濾的發射光譜隨著能量 而增大強度。在高能量一側，測得的強度由于初級光譜的強度減小而開始隨著能量下降，在 相當于X射線管加速電壓的能量處到達零強度。在探測器陣列的輸出信號中可以將k邊緣 識別為探測器陣列輸出信號值的突然減小。在圖4中圖解示出了前述內容，其示出了 Gd的 示例探測器陣列輸出信號分布402。第一軸404表示探測器輸出，而第二軸406表示光子能 量。分布402示出，探測器輸出信號大體隨著光子能量增加而增大。然而，在診斷成像中通 常使用的那些能量范圍中，如408處所示，探測器輸出信號有突然的減小。這種減小對應于 Gd的k邊緣。圖4中還示出了第二分布410，第二分布410是分布402與假設的探測器分 辨率和死區效應(dead time effect)的卷積。繼續參考圖1和2，為了校準的目的，對于能量鑒別器116的閾值對應于由探測器 陣列110輸出的值的一范圍。對于本示例而言，該范圍從大約20毫伏(mV)到大約160mV。 能量鑒別器116將探測器陣列110的每個像素的輸出信號的峰值幅度與閾值比較。能量鑒 別器116產生指示峰值幅度超過哪個閾值(如果有的話)的輸出信號。在一個實例中，輸 出可以是數字信號，在信號的峰值幅度超過對應閾值時，數字信號包括對于該閾值的上升 沿或下降沿。計數器124基于鑒別器116的輸出將對于每個閾值的計數值進行遞增。例如，在 鑒別器116的輸出產生指示輸入信號的幅度超過對應閾值的信號時，將對于該閾值的計數 值進行遞增。這樣一來，例如，對于被跨過的一個或多個閾值，可以將對于信號的一個或多 個計數值進行遞增。計數器124的輸出包括針對每個閾值的計數值。計數累加器202累積來自計數器124的計數。在一個實例中，作為閾值的函數累積計數。在圖5中示出了這種情況，其中第一軸502表示所累積的計數，而第二軸504表示 以mV為單位的閾值。第一分布506表示對于第一探測器像素所累積計數，第二分布508表 示對于第二探測器像素所累積計數。注意，對于兩個不同探測器像素的分布506和508偏 移開幾個mV。這可能是由于探測器及其通道的不同性能，例如不同的增益和/或偏移導致 的。繼續參考圖1和2，峰值增強器204增強指示所累積計數中k邊緣的峰值。在一個 實例中，這是通過對所累積計數分布求導以識別經求導分布中的最大值來實現的。圖6示 出了一示例，其中第一軸602表示經求導的計數，而第二軸604表示閾值。第一分布606示 出了對于第一探測器像素的經求導的計數分布，而第二分布608示出了對于第二探測器像 素的經求導的計數分布。經求導分布中的峰值位置與圖4的410中的最大值相關，其低于k 邊緣能量幾keV。在圖4的410中以及圖6的606和608中可以發現k邊緣的位置是相應 曲線中最急劇減小的能量位置。可以容易地發現急劇下降是曲線負一階導數的最大值。由 于數據中的噪聲，可能必須要應用一些平滑。注意，圖6中的分布606和608在Gd的k邊 緣能量的幾keV之內到達峰值。映射器206將經求導的所累積計數分布606和608中的峰值映射到材料136的對 應k邊緣，這將k邊緣能量相關到閾值。k邊緣庫208包括各種材料的k邊緣能量。映射器 206基于材料136的類型和k邊緣庫208中的對應k邊緣能量將峰值映射到適當的k邊緣 能量。在圖示的示例中，與大約57. 5mV的閾值對應的第一探測器像素峰值與Gd k邊緣能 量50. 2keV相關，并且與大約62. 5的閾值對應的第二探測器像素峰值也與50. 2keV相關。校準確定器210基于映射器206的輸出為每個探測器像素確定校準118。通常， 使用針對使用至少兩種不同材料的每個探測器像素的至少兩個映射(數據點)來確定校準 118，每種材料具有不同但已知的k邊緣能量。對于兩個數據點而言，使用線性擬合將期望 的能量水平與適當閾值相關。對于超過兩個數據點而言，可以使用更高階的技術，例如二次 或三次擬合。在一個實例中，校準118包括查找表(LUT)，其提供針對診斷成像范圍的輸出 信號到能量的映射。在另一個實例中，數據點是多項式函數的系數。可以經由內插法或外 插法和/或其他方法確定數據點之間和外部的映射。要認識到，除了產生的輻射束之外，可以使用放射性材料為校準118確定至少一 個數據點。在備選方法中，如果探測器的光譜響應是已知的，可以將探測器的能量譜與相應 光譜響應卷積，并且將結果與測得光譜加以比較。現在結合圖7描述校準。在702，掃描具有已知k邊緣能量的材料。在704，跨表示由探測器像素輸出的值范圍中的值的多個不同閾值對探測穿過所 述材料的光子的探測器像素的輸出信號進行求導。在706，對于每個閾值，在輸出信號的幅度超過對應閾值時將計數進行遞增。在708，跨各閾值累積計數。在710，通過對所累積計數分布求導(例如)，將材料的k邊緣定位于累積計數分 布中。在712，將與k邊緣對應的閾值映射到材料的k邊緣能量。
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在714，利用具有不同已知k邊緣能量的第二材料至少第二次執行步驟702-712。在716，使用映射產生校準118，在掃描期間使用校準118將探測器像素的輸出信 號與所探測光子的能量相關。圖8圖示了用于確定校準118的另一實施例。對于該實施例而言，使用已知能量 的熒光輻射來確定校準118。在圖示的示例中，經由軸承等將輻射或射束擋板800可移動地固定到掃描器100， 并且輻射或射束擋板800配置成在第一或校準位置和至少一個非校準(掃描)位置之間移 動，在校準位置，輻射或射束擋板800位于輻射源110的焦斑802和探測器陣列112之間 (如圖所示)，在非校準位置，輻射或射束擋板800不位于焦斑802和探測器陣列112 (未 示出)之間。對于該示例而言，焦斑802位于假想軸804上，假想軸804垂直于探測器陣列 112的中心區域延伸并切割通過該區域。當在校準位置時，包括諸如鉛的高Z材料或其他高Z材料的射束擋板800阻擋從 焦斑802發射的輻射。在一個實例中，這包括衰減所發射的輻射，使得基本沒有透射(直 接)輻射照射探測器陣列112。虛線806之間的區域示出了被射束擋板800阻擋的輻射束 的部分。在射束擋板800處于非校準位置(未示出)時，透射輻射穿過檢查區域104以及 其中的任意對象或受檢者，并照射探測器陣列112，如虛線806所示。射束擋板控制器808控制諸如馬達等的驅動設備，驅動設備機械耦合到軸承并移 動軸承，從而移動射束擋板800。這種移動可以是進出校準和掃描位置，例如上述第一位置 和非校準位置。為了校準的目的，至少一個靶810位于射束擋板800未阻擋且不直接照射探測器 陣列112的射線路徑中。出于解釋的目的，示出了沿著ζ軸方向在射束擋板800相對側上 的兩個靶810。在圖示的實施例中，靶810固定到掃描器100并且是其一部分，如圖所示，并 且可以沿著ζ軸取向或成一定角度，使得從其發射的輻射穿過照射探測器陣列112的路徑。靶810包括一種或多種材料，這些材料響應于被輻射擊中而發射熒光或發射具有 已知光譜或發射譜線的輻射。靶810中的至少一個包括至少兩種材料或材料合金，為低能 量和高能量提供充分多的發射譜線。這樣的靶810可以被可移動地固定到掃描器100并配 置成在第一位置和第二位置之間移動，在第一位置，一種材料在輻射路徑中，在第二位置， 另一種材料在輻射路徑中。靶材料的示例包括，但不限于銀(Kal 22. 2keV)、鉭(Kal 57. OkeV)、金(Kal 68. 8keV)和鉛(Kal 75. OkeV)和/或其他材料。圖9示出了鉭的示例發射譜線。第一軸 或y軸902表示光子密度(單位keV—1)，第二軸或χ軸904表示光子能量(單位keV)。第 一組發射譜線或雙線906對應于K-a (Ka)發射譜線(Kal*Ka2)，在電子從“L”殼層的2p 軌道躍遷到“K”殼層時得到這種發射譜線，根據電子自旋和2p軌道的軌道動量之間的自 旋-軌道相互作用能，每條線對應于稍有不同的能量。第二組發射譜線或雙線908對應于 K-β (K0)發射譜線(K01和K02),在電子從“Μ”殼層的2ρ軌道躍遷到“K”殼層時得到這種 發射譜線。返回到圖8，其中靶810可移動地固定到掃描器100，靶控制器812控制諸如馬達 等移動靶810的驅動設備。如上所述，這種移動可以包括在第一位置和第二位置之間移動 靶810，在第一位置，一種材料在輻射路徑中，在第二位置，材料在輻射路徑中。這種移動也可以包括將靶810移入移出輻射路徑。準直器814準直從焦斑802發射的輻射以形成具有適當ζ軸射束角或寬度的輻射 束。在圖示的示例中，這包括準直所發射的輻射，使得所得輻射束照射靶810。為了非校準 的目的，準直器814可以準直所發射的輻射，使得輻射不照射靶810，而照射探測器陣列112 的適當區域。如上所討論的，探測器陣列112探測擊中探測器陣列112的輻射，在本示例中，這 種輻射包括由靶810發射的輻射，并且探測器陣列產生具有表示所探測輻射的能量的幅度 峰值的信號。能量鑒別器116基于一個或多個能量閾值對信號進行能量鑒別，并產生表示 峰值幅度超過哪個閾值的輸出信號(如果有的話)。計數器1 基于鑒別器116的輸出將 針對每個閾值的計數值進行遞增。如圖10所示，在該實施例中，校準部件120包括計數累加器202，如上所述，計數累 加器累積來自計數器124的計數，例如用于產生作為能量的函數的計數分布。特征標識器1000標識指示來自計數分布的所探測輻射能量的至少一個特征。例 如，特征標識器1000可以標識計數分布中一個或多個尖峰或脈沖的峰值幅度、超過對應閾 值的幅度的快速上升或下降和/或其他信息。相對于圖9，特征標識器1000可以標識一個、 兩個、三個或全部四個峰值和/或其他信息。映射器206將所標識的峰值和/或其他信息與發射光譜庫1002中存儲的對應發 射光譜進行映射。例如，映射器206可以基于靶材料的類型和發射光譜庫1002中對應的發 射光譜將與峰值幅度相關聯的能量映射到合適的發射光譜。校準確定器210基于映射器206的輸出為探測器像素確定校準118。通常，獲得至 少兩個用于探測器像素的映射或數據點并將其用于確定校準118。對于兩個數據點而言，可 以使用線性擬合來將由探測器陣列112輸出的期望能量水平與適當閾值相關。對于超過兩 個數據點而言，可以使用更高階的技術，例如二次或三次擬合。可以經由外插法和/或其他 方法確定所獲得的數據點范圍之外的數據點。如上所述，可以將校準118存儲在存儲器134和/或別處，并在掃描器100的正常 (非校準)工作期間使用。圖11圖示了一種校準方法。在1102，將射束擋板800定位在焦斑802和探測器 陣列112之間的路徑中。在1104，準直輻射束，使得從焦斑802發射的輻射照射靶810。在 1106，適當地定向靶810以利用期望的靶材料進行測量。在1108，執行校準掃描。在1110， 從掃描數據提取校準信息。可以針對一種或多種其他靶材料重復步驟1106-1110。在1112， 存儲校準信息。在1114，將射束擋板800從焦斑802和探測器陣列112之間的路徑移出。 在1116，可以將校準信息用于非校準(正常)掃描。論述圖8的實施例的變化。在另一實施例中，將系統100配置成基于預定的校準日程(例如每周、每月等)、按 照需要、基于多次掃描和/或其他條件來自動執行校準。在以上實施例中，將校準部件，例如射束擋板800和靶810固定到系統。在另一實 施例中，現場技術人員或其他人員安裝這些部件進行校準，并在校準之后移除它們。在以上示例中，靶810包括至少兩種材料，一種低能量發射體和一種高能量發射 體。在另一實施例中，使用至少兩個物理上不同的靶，一個是低能量發射體，一個是高能量發射體。對于本實施例而言，靶810是可以經由控制器812、人工地和/或以其他方式互換 或替換的。在另一實施例中，使用超過兩種靶材料，例如至少三種具有不同發射光譜的靶材 料。如所圖示的，由靶810產生的輻射束基本照射整個探測器陣列112。在其他實施例 中，可以照射探測器陣列112的較小區域。對于這種實施例而言，可以利用同樣的靶材料并 覆蓋探測器陣列112的不同區域來執行多于一次掃描，并可以將得到的數據加以組合(如 果需要的話)以產生用于整個探測器陣列112的數據。否則，可以通過其他方式確定校準 期間未照射的探測器陣列112的區域的數據。在圖12中，至少出于校準的目的，焦斑802沿著ζ軸從軸804偏移開(例如10到 30mm)。可以通過電磁的或靜電的方式(取決于輻射源技術)，和/或通過物理地人工或自 動平移輻射源110來這樣定位焦斑802。在本示例中，用于校準目的的單個靶810位于軸 804上或附近。再次，定位射束擋板800以阻擋本來將會擊中探測器陣列112的透射輻射， 但允許輻射擊中靶810。本實施例一般適于與二維抗散射光柵一起使用。可以組合這里描述的技術，從而基于熒光、特征和/或放射性輻射的組合確定校 準。這樣一來，在一個實例中，經過濾的光譜提供高或低能量特征，而熒光輻射提供另一特 征。在另一個實例中，輻射源110的特征輻射被用作校準譜線之一，而經過濾的光譜或熒光 輻射提供另一特征。在又一個實例中，可以將光譜的高能量截止用作高能量校準點，高能量 截止是由輻射源加速電壓給出的。在使用兩次相繼測量的上述所有情況下，可以調節輻射源電壓和/或電流，而且 可以應用光譜過濾。要認識到，可以以計算機可讀存儲介質中體現和/或編碼的計算機可讀指令的方 式來實現這里所述的技術，計算機可讀指令由計算機處理器執行時，使處理器執行這里所 述的動作。作為非限制性示例，計算機系統130可以執行指令以實現這里所述的動作。這 可以包括在輻射路徑中定位適當的材料、掃描材料并根據穿過材料并照射探測器像素的輻 射產生校準，以及將這些步驟重復至少一次。在這里已經參考各實施例描述了本發明。在閱讀這里的描述后，其他人可以想到 修改和變化。旨在將本發明解讀為包括所有此類落在權利要求及其等同替代的范圍內的修 改和變化。
權利要求
1.一種方法，包括利用輻射敏感探測器像素探測穿過具有已知光譜衰減或熒光特性的材料的所產生的 輻射，所述輻射敏感探測器像素輸出指示所探測的輻射的信號；以及確定所述像素的輸出信號和所述已知光譜特性之間的映射。
2.根據權利要求1所述的方法，還包括基于所述輻射敏感探測器像素的對應輸出和所 述映射確定由所述輻射敏感探測器像素探測的光子的能量。
3.根據權利要求1所述的方法，還包括對所述輸出信號的峰值幅度超過對應于所述探 測器像素的輸出范圍的多個不同閾值中的每個的次數進行計數，其中，所述映射基于所述 計數在所述輸出范圍上的分布。
4.根據權利要求3所述的方法，還包括基于所述計數在所述輸出范圍上的累積在所述 分布中定位所述光譜特性。
5.根據權利要求3所述的方法，還包括對所述分布求導一次或多次以識別對應于所述 光譜特性的經求導分布中的峰值。
6.根據權利要求1所述的方法，還包括將所述輸出信號的峰值幅度與表示所述探測器像素的輸出范圍的多個不同閾值進行 比較；對所述峰值幅度超過每個閾值的次數進行計數；以及基于所述計數在所述輸出范圍上的累積的分布來映射所述像素的所述輸出信號和所 述已知光譜特性。
7.根據權利要求1所述的方法，其中，所述輻射是由X射線管產生的。
8.根據權利要求1所述的方法，其中，所述信號指示所探測光子的能量。
9.根據權利要求1所述的方法，其中，所述光譜特性是所述材料的k吸收邊緣。
10.根據權利要求1所述的方法，其中，所述材料包括銀、錫、釓、銻、碘、鋇、镥、金、鉛、 鉍或鈾之一。
11.一種執行根據權利要求1所述的方法的動作的計算機斷層攝影掃描器。
12.—種醫療成像系統，包括輻射源(110)，其發射穿過檢查區域(104)的輻射；光譜探測器(112)，其探測穿過檢查區域(104)的輻射；以及校準部件(120)，其基于所探測的輻射校準所述光譜探測器(112)。
13.根據權利要求12所述的醫療成像系統，其中，所述輻射在被所述光譜探測器(112) 探測之前穿過具有已知k邊緣的材料，并且所述探測器(11 輸出指示所探測輻射的能量 的信號，且其中，所述校準部件(120)基于所述材料的所述k邊緣和所述光譜探測器(112) 的輸出值產生校準。
14.根據權利要求12所述的醫療成像系統，其中，所述校準部件(120)包括計數累加器002)，所述計數累加器累積表示所述輸出信號的峰值超過多個不同閾值 中的每個的次數的計數；映射器006)，所述映射器將所累積的計數的峰值映射到所述材料的k邊緣能量，其 中，所述校準部件(120)基于所述映射產生針對所述光譜探測器(112)的校準。
15.根據權利要求14所述的醫療成像系統，其中，所述校準部件(120)還包括峰值增強器O04)，其在所述映射之前增強所累積的計數的所述峰值。
16.根據權利要求15所述的醫療成像系統，其中，所述峰值增強器(204)對所累積的計 數求導以增強所累積的計數的所述峰值。
17.根據權利要求14所述的醫療成像系統，還包括能量鑒別器(116)，其基于所述閾值對所述輸出信號進行能量鑒別；以及計數器(IM)，其針對所述閾值中的每個對所述輸出信號的所述峰值超過閾值的次數 進行計數。
18.根據權利要求12所述的醫療成像系統，其中，所述材料具有從大約20keV到大約 120keV范圍的k邊緣。
19.根據權利要求12所述的醫療成像系統，其中，所述醫療成像系統是計算機斷層攝 影系統。
20.一種包含指令的計算機可讀存儲介質，在通過計算機執行所述指令時，所述指令使 所述計算機執行以下步驟利用輻射敏感探測器像素探測穿過具有已知光譜特性的材料的所產生的輻射，所述輻 射敏感探測器像素輸出指示所探測輻射的信號；確定所述輸出信號和所述光譜特性之間的映射；以及基于所述輻射敏感探測器像素的對應輸出和所述映射確定由所述輻射敏感探測器像 素探測的光子的能量。
21.根據權利要求20所述的計算機可讀存儲介質，其中，所述指令在被所述計算機執 行時還使所述計算機執行以下步驟將所述輸出信號的峰值幅度與表示所述探測器像素的輸出范圍的多個不同閾值進行 比較；對所述峰值幅度超過閾值中的每個的次數進行計數，其中，所述映射基于所述計數在 所述輸出范圍上的累積的分布。
22.根據權利要求21所述的計算機可讀存儲介質，其中，所述指令在被所述計算機執 行時還使所述計算機執行以下步驟確定表示所述峰值幅度超過所述閾值中的每個的次數的分布；在所述分布中定位峰值；以及將對應于所述峰值的閾值映射到所述光譜特性以產生所述映射。
23.根據權利要求20所述的計算機可讀存儲介質，其中，所述光譜特性是所述材料的k 邊緣能量。
24.一種方法，包括利用輻射敏感探測器探測輻射，所述輻射敏感探測器輸出指示所探測輻射的信號；確定所述像素的輸出信號和所述已知光譜特性之間的映射；以及基于所述映射確定針對所述成像系統(100)的所述探測器陣列(11 的校準。
25.根據權利要求M所述的方法，其中，所述輻射是具有已知光譜衰減或熒光特性的 產生的或熒光輻射。
26.一種用于校準成像系統(100)的探測器陣列(112)的方法，包括利用所述探測器陣列(11 的輻射敏感探測器像素來探測具有已知光譜特性的熒光輻射，所述輻射敏感探測器像素輸出指示所探測熒光輻射的能量的信號；確定所述輸出信號和所述已知光譜特性之間的映射；以及基于所述映射確定針對所述成像系統(100)的所述探測器陣列(11 的校準。
27.根據權利要求沈所述的方法，還包括利用X輻射照射具有已知光譜特性的材料來產生所述熒光輻射，其中，所述材料發射 所述熒光輻射。
28.根據權利要求27所述的方法，還包括采用所述校準來設置所述系統(100)的光子能量鑒別器(116)的至少一個能量閾值。
29.根據權利要求沈到觀中的任何一項所述的方法，其中，所述已知光譜特性是所述 熒光輻射的發射光譜。
30.根據權利要求沈到四中的任何一項所述的方法，還包括確定所述輸出信號的特征，其中，所述特征指示所探測熒光輻射的能量；以及將所述特征映射到所述已知光譜特性。
31.根據權利要求30所述的方法，其中，所述特征包括下列中的至少一個所探測熒光 輻射的發射分布的峰值幅度、所述分布中大于第一閾值的幅度增加或所述分布中大于第二 閾值的幅度減小。
32.根據權利要求沈到31中的任何一項所述的方法，還包括通過交替地利用由所述成 像系統(100)的X射線管(110)產生的輻射照射至少一個高能量發射體(810)和利用由所 述成像系統(100)的X射線管(110)產生的輻射照射至少一個低能量發射體(810)來產生 所述熒光輻射。
33.根據權利要求32所述的方法，還包括基于第一映射和第二映射產生校準曲線，所述第一映射使用與所述至少一個低能量發 射體(810)對應的所述探測器陣列(112)的第一輸出信號，所述第二映射使用與所述至少 一個高能量發射體(810)對應的所述探測器陣列(11 的第二輸出信號。
34.根據權利要求32到33中的任何一項所述的方法，還包括阻擋由所述X射線管 (110)產生的輻射中這樣的部分，該部分不會照射所述發射體(810)并且如果不被阻擋將 會照射所述探測器陣列(112)。
35.一種成像系統(100)，包括輻射源(110)，所述輻射源發射穿過檢查區域(104)的第一輻射；探測器陣列(112)，所述探測器陣列探測所述第一輻射并產生指示所述第一輻射的信 號；以及探測器校準設備(800，810)；其包括輻射擋板(800)，所述輻射擋板(800)阻擋所述第一輻射使其免于照射所述探測器陣 列(112)；以及至少一個靶(810)，所述靶接收所述第一輻射并產生第二輻射，所述第二輻射具有已知 光譜特性并照射所述探測器陣列(112)。
36.根據權利要求35所述的系統，還包括特征標識器(1000)，所述特征標識器在所述第二輻射中標識所述已知光譜特性；以及校準部件(120)，所述校準部件基于所標識的光譜特性和所述靶(810)的預定光譜特性為所述探測器陣列(112)產生校準(118)。
37.根據權利要求36所述的系統，其中，所述校準將所標識的光譜特性與所述預定光 譜特性相關。
38.根據權利要求36到37中的任何一項所述的系統，其中，所述所標識的光譜特性包 括下列中的至少一個對應于所述第二輻射的發射分布的峰值幅度、所述分布中大于第一 閾值的幅度增加或所述分布中大于第二閾值的幅度減小。
39.根據權利要求35到38中的任何一項所述的系統，其中，所述輻射擋板(800)有選 擇地在第一位置和至少第二位置之間移動，在所述第一位置所述輻射擋板(800)阻擋透射 輻射，在所述第二位置所述輻射擋板(800)不阻擋透射輻射。
40.根據權利要求35到39中的任何一項所述的系統，其中，所述靶(810)包括至少兩 種材料，每種材料具有不同的光譜特性。
41.根據權利要求40所述的系統，其中，將所述至少兩種材料交替定位在所述第一輻 射的路徑中，并且針對所述至少兩種材料中的一種識別第一光譜特性，并針對所述至少兩 種材料中的另一種識別第二光譜特性，并且所述校準部件(120)基于所述第一和第二光譜 特性產生所述校準(118)。
42.一種用于校準成像系統(100)的探測器陣列(112)的探測器校準設備，包括輻射擋板(800)，其阻擋撞擊到其上的輻射；以及靶(810)，其接收所述輻射并作為響應發射具有已知光譜特性的輻射。
43.根據權利要求42所述的設備，其中，所述輻射擋板(800)和/或所述靶(810)在校 準所述探測器陣列(112)時可移除地安裝到所述系統(100)，并且所述輻射擋板(800)和/ 或所述靶(810)在掃描對象或受檢者時從所述系統(100)移除。
44.根據權利要求42所述的設備，其中，所述輻射擋板(800)或所述靶(810)中的至少 一個是所述系統(100)的部分。
45.根據權利要求42到44中的任何一項所述的設備，其中，所述靶(810)包括發射具 有不同已知光譜特性的輻射的至少兩種材料。
全文摘要
一種方法包括利用輻射敏感探測器像素探測穿過具有已知光譜特性的材料的輻射，所述輻射敏感探測器像素輸出指示所探測輻射的信號；以及確定所述輸出信號和所述光譜特性之間的映射。該方法還包括基于所述輻射敏感探測器像素的對應輸出和所述映射確定由所述輻射敏感探測器像素探測的光子能量。
文檔編號A61B6/00GK102089647SQ200980111561
公開日2011年6月8日 申請日期2009年3月20日 優先權日2008年4月1日
發明者A·利夫內, E·勒斯爾, J-P·施洛姆卡, N·魏納, R·普羅克紹 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司