用于使多通道量子計數射線探測器的閾值均勻化的方法技術

本發明專利技術涉及一種用于使多通道量子計數射線探測器(3)的閾值均勻化的方法。在該方法中利用探測器(3)在射線的不同光譜成分的情況下分別利用比較器(9)的不同調節的閾值進行空測量（110）。對于每個通道，所述通道的比較器(9)應當被調節到相同能量閾值，根據所述空測量確定對于該能量閾值的匹配的閾值，其中將通道的標準化的計數速率在射線的不同的光譜成分上的變化最小化。以這種方式可以避免在對探測器的測量數據的進一步處理中的問題，所述問題在光譜的改變中會出現。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種，如在X射線成像中被采用的。這樣的多通道探測器具有多個按行和列布置的探測器元件或像素，它們形成射線探測器的各個通道。對于量子計數射線探測器，每個探測的射線量子在各自的探測器元件中產生一個電荷脈沖。電荷脈沖由探測器電子電路形成并且產生的電信號在一個或多個比較器中與閾值比較。如果超過閾值，則計數器向上計數。在積分時間期間計數的射線量子產生對于各自的比較器通道的測量信號。
技術介紹
因為電荷脈沖的大小取決于入射的射線量子的能量，所以通過調節比較器的電閾值高度或閾值可以實現對計數的射線量子的光譜選擇。僅計數由于其能量而產生超過比較器閾值的電信號的射線量子。·由于探測器元件或像素和電子電路中的變化，對于每個通道，比較器的與射線量子的確定的能量相應的電閾值高度是不同的。由此在校準這樣的射線探測器時必須對于每個比較器和每個通道這樣分離地調節電子閾值高度，使得其相應于入射的射線量子的預先給出的能量。在能量校準中對于各自的比較器的不同的閾值確定，哪個能量閾值相應于該閾值。對于量子計數的X射線探測器的能量校準，采用例如放射性制劑、同步加速器光源或K熒光輻射器，它們發射定義的光譜線或量子。作為能量校準的結果，比較器的每個閾值與一個能量閾值對應。但是利用迄今為止已知的用于能量校準的方法僅達到有限精度，從而將射線探測器的比較器的閾值高度調節到預先給出的能量閾值也僅實現有限精度。由此產生實際的能量閾值高度在探測器的通道上的離差，以下也稱為閾值離差。該閾值離差的效果是，在入射的射線的不同能量分布情況下測量的探測器的空白圖像(也作為“Airscan”或“Flat fieldimage (平場圖像)”已知)不能通過簡單校準計數速率來互相轉化。由此在進一步處理探測器的測量數據的情況下的開銷極大提高。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是，實現一種，該方法允許將閾值更精確調節到預先給出的能量閾值。建議的方法的前提條件是多通道量子計數射線探測器，其對于每個通道具有至少一個具有可調節的閾值的比較器，其中比較器的可調節的閾值與能量閾值對應。優選，在此采用已經用來進行了能量校準的探測器。在該方法中利用探測器在射線的不同光譜成分的情況下分別利用比較器的不同調節的閾值進行空測量。空測量在此理解為進行或記錄所謂的“Airscan”或“Flat field image (平場圖像)”。在這樣的空測量中，例如在對于X射線成像的X射線探測器情況下在射線路徑中沒有要測量的對象。在所建議的方法中此時對于每個通道(其比較器應當被調節到相同能量閾值)，根據空測量確定對于該能量閾值的匹配的閾值，其中通道的標準化的計數速率在對射線(在所述射線情況下進行了測量)的不同光譜成分上的變化被減小或最小化。確定的匹配的閾值然后被用于各個通道的接收器來調節該能量閾值。在所建議的方法中由此利用了空白圖像與入射的射線的光譜的依賴關系的效果作為優化標準，以便通過改變閾值(以下由于其調節的種類也稱為電閾值高度)和減小或最小化空白圖像的光譜依賴性來減小閾值離差。這一點在所建議的方法中優選從電閾值高度的校準出發利用已知方法之一通過在后連接的均勻化步驟來進行，其中將單個閾值或閾值高度對于預先給出的能量閾值相應匹配。在此努力實現，對于探測器的所有考察的通道，對于入射的射線量子，能量閾值高度盡可能相同。作為在先校準的替換，閾值與能量閾值的對應還可以按照其他方法進行，例如通過調節到恒定的DAC值或在本底噪聲上(分別對于各自的能量閾值)調節到X DAC步驟，以便由此節省對于好的校準的開銷。以下結合對X射線探測器的閾值的均勻化解釋本方法。但是該方法也可以容易地移植到用于其他射線種類的探測器。在以下解釋中假定，每個通道的探測器僅具有一個比較器并且所有通道應當調節到相同的能量閾值。該方法當然還可以直接擴展為每個通道多 個比較器和能量閾值，方法是，對于每個能量閾值分開地進行。但是在此空測量可以對于所有能量閾值平行進行。如果不是所有通道都應當被調節到相同能量閾值，則該方法還可以這樣進行，即，將通道相應于要求的能量閾值劃分為組并且該方法分開地應用于這些組的每一個。在此還可以對于所有組平行進行空測量。為了執行該方法，探測器必須利用X射線的至少兩個不同光譜成分，即，利用至少兩個不同X射線能量光譜來照射。這一點例如可以通過X射線管的不同加速電壓或通過將不同的濾波器材料引入到射線路徑中來實現。理想地，光譜的改變通過濾波器以如下方式進行，即，在光譜之間產生的光譜改變與通過引入不同的對象而產生的類似，因為恰好對于在X射線成像中的該應用進行通道的閾值的均勻化。在確定的應用中，例如由于領結濾波器，可能不可以在探測器的每個位置達到入射的X射線的相同光譜。如果入射的光譜至少分別對于多個通道是恒定的，則該方法又可以通過成組而在該數量的通道上進行，如上面已經解釋的。在CT設備中的領結濾波器的情況下，例如可以假定，相同列的所有行的通道，也就是在患者臥榻的推移方向上與通過領結濾波器對射線的調制正交，看到相同的輸入光譜并且由此形成一個組。該方法的目標在于，將所考察的通道的各個比較器的閾值或電閾值高度盡可能精確地、特別是比通過優選進行的在先能量校準更精確地調整或調節到入射的X射線量子的能量閾值，例如35keV，并且由此同時實現關于不同光譜的均勻化。平均能量校準的絕對值傳輸到均勻化的平均值。由此有利的是，在準備階段中的能量校準時就已經盡可能精確并且例如利用在說明書引文中提到的現有技術的方法進行。該方法可以按照不同方式進行。在第一構造中，探測器的閾值分別被調節到如下值，該值從對于確定的能量閾值的已知的對應得出。然后在X射線的不同能量譜情況下進行第一空測量并且分別對于每個通道計算標準化的計數速率。以相同方式進行在不同能量譜情況下的其他空測量，其中然后改變比較器的閾值。改變一直進行，直到根據分別考察的通道的如下面解釋的標準化的計數速率而獲得的關于不同的能量譜的變化減小或最小化。以這種方式得出的閾值(在本專利申請中也稱為匹配的閾值)然后被用于在相應的能量閾值情況下調節該通道的比較器。在空測量情況下，即，在各自的光譜情況下從空測量到空測量，閾值的改變優選根據為此采用的最小化算法的規定來進行。對于執行所建議的方法的計數速率在該方法的一種替換中被標準化為如下的值，該值根據在相同能量閾值情況下各自空測量的所有考察的通道的計數速率被確定。在此可以使用通道的計數速率的簡單(算術)平均值。但是還可以考慮加權平均、中值、或其他分位數用于標準化。該標準化的使用允許將每個通道的各自標準化的計數速率在能量譜上的變化作為距離度量來考慮，該 距離度量通過改變閾值來最小化，優選通過合適的最小化算法。用于最小化距離度量的這樣的算法是一般公知的。該距離度量的優點是，在探測器被劃分為模塊并且在該模塊內部執行該方法的情況下僅需在模塊之間傳輸小的信息量。按照另一種替換，以另一種方式執行計數速率的標準化。這要求至少三個不同的能量譜，其中一個作為參考譜被使用。每個通道(其比較器被調節到相同的能量閾值)的計數速率僅利用相同通道的計數速率來標準化，該計數速率是在利用參考譜的測量中在比較器的相同調節的情況下所獲得的。然后在該替換中，作為距離度量，各自的通道的標準化的計數速率與本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于使多通道量子計數射線探測器(3)的閾值均勻化的方法，所述多通道量子計數射線探測器對于每個通道具有至少一個具有可調節的閾值的比較器(9)，其中?采用探測器(3)，其中所述比較器(9)的可調節的閾值與能量閾值對應，?利用所述探測器(3)在射線的不同光譜成分的情況下分別利用所述比較器(9)的不同調節的閾值進行空測量，并且?對于每個通道，所述通道的比較器(9)應當被調節到相同能量閾值，根據空測量確定對于該能量閾值的匹配的閾值，其中，將所述通道的標準化的計數速率在射線的不同的光譜成分上的變化減小或最小化。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：T哈尼曼，S卡普勒，E克拉夫特，D尼德爾洛納，
申請(專利權)人：西門子公司，
類型：發明
國別省市：