CN101074993A

CN101074993A - X射线检测器

Info

Publication number: CN101074993A
Application number: CNA2007101039494A
Authority: CN
Inventors: 西尔克·詹森; 卡尔·施蒂尔斯托弗
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2006-05-15
Filing date: 2007-05-15
Publication date: 2007-11-21
Also published as: JP2007309930A; DE102006022596A1; JP5159162B2; US20080048126A1; US7518116B2

Abstract

本发明涉及一种用于检测单个量子的X射线检测器，具有多个检测器元件(2)和与检测器元件连接的分析单元(4)，分析单元设计为对每个检测器元件分配一个第一能量阈值(e1)，其中由检测器元件记录的不同射线频谱(Sp1，Sp2)的一部分(s1(k))具有低于该能量阈值(e1)的能量，而另一部分(s2(k))具有高于该能量阈值(e1)的能量，不同检测器元件的能量阈值不同地设置，使得第一射线频谱(Sp1)中具有高于或低于能量阈值的射线频谱的部分(s1(k))与第二射线频谱(Sp2)中具有高于或低于能量阈值的射线频谱的部分(s2(k))之比对不同的检测器元件相互平衡。

Description

X射线检测器

技术领域

本发明涉及一种适用于检测单个量子的X射线检测器以及运行该X射线检测器的方法。

背景技术

用于检测单个量子而设计的检测器例如由DE4018859A1公开。该检测器既用于无破坏性的材料检验又用在医疗技术中，例如用于剂量分布测量。

在适合于采集单个事件的能量的射线检测器中，通常可以调节确定如何对事件分类的能量阈值，例如在测得的哪些能量之下不接受检测到的事件。这种能量阈值尤其用于将对应于特定辐射源的事件与不应当记录并只会干扰测量结果的其它事件区分开来。

在位置分辨地记录单个事件的能量的成像方法中，可能根据各个能量阈值的不同设置而产生伪影，例如以规则图案的形式。这种干扰测量结果的出现与下列现象相关联：射线检测器的不同区域只能按照不同的、用不足的结论描述的方式置于所到达的射线下。为了避免这种例如在二维图像中以环的形式可见的伪影，需要在射线检测器上进行费事的设置工作。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于改善在检测X射线时对单个量子的检测。

可以检测单个量子的X射线检测器具有多个检测器元件以及与这些检测器元件通过数据技术连接的分析单元，该分析单元可以捆绑在全面的数据处理网络中。该分析单元设计成为每个检测器元件分配一个第一能量阈值，其中可用该检测器元件记录的不同射线频谱的一部分具有低于该能量阈值的能量，而该射线频谱的另一部分具有高于该能量阈值的能量。不同检测器元件的能量阈值这样不同地设置，使得在第一射线频谱中具有高于或低于所述能量阈值的射线频谱部分与在第二射线频谱中具有高于或低于所述能量阈值的射线频谱部分之间的比例对不同的检测器元件相互平衡。在此优选将具有高于能量阈值的能量的所述另一部分设置到该比例中。其优点是不会出现噪声的干扰影响或干扰影响很小。

在此，由特定于每个检测器元件而设置的能量阈值限制的不同射线频谱部分之间的比例的平衡不应当仅理解为将针对每个检测器元件单独确定的商完全设置为相等。而是将平衡这些能量阈值之前的状况、也就是对所有检测器元件设置相同的能量阈值，与更改能量阈值之后的状况相比较：

对给出在拍摄第一射线频谱时记录的事件数量和在拍摄第二射线频谱时记录的事件数量之间比例的商进行平衡，只要分别对应于一个检测器元件的各个商与所有检测器元件的平均商之差的和在调整至少一个单独的检测器元件的能量阈值之后小于在所有检测器元件的能量阈值设置为相同的情况下的和。所记录的事件在此理解为具有高于可调能量阈值的能量的事件。在理想情况下通过至少近似相同的方式设置对应于各个检测器元件的商。已展示出通过这种方式在有意不同设置各个检测器元件的能量阈值的情况下将以特别高的可靠性避免成像中的伪影。

按照优选扩展，除了上述第一能量阈值之外还为检测器元件分别分配一个更高的第二能量阈值，该第二能量阈值设置测量不同射线频谱时的另一个标准。尤其是因此可以进一步划分能量区域。利用该第二更高阈值可以确定从什么能量开始用检测器元件测量的事件对应于该射线频谱的另一个第三部分。与设置第一阈值类似，也可以特定于不同的检测器元件设置第二阈值。设置该第二阈值的前提是，所记录的频谱具有高于第二能量阈值的边界能量。

第一和第二射线频谱之间的转换例如可以通过更改X射线源的电压来实现。如果X射线检测器是医疗技术诊断设备的部件，则为了设置各个检测器元件的能量阈值优选采用反正要作为该医疗技术设备的X射线源而提供的X射线源。因此，通过设置该X射线检测器的不同能量阈值而进行的对X射线技术诊断设备的成像特性的调整可以没有额外设备花费—大约是外部X射线源的形式—地完成。

更改用于设置能量阈值的射线的能量频谱的另一种方法是通过对该射线进行滤波。在此其基础是，在不采用另外的、影响射线频谱的滤波器的情况下到达检测器的射线不是在借助检测器元件进行测量的每个地点上都具有相同的能量频谱。而是例如基于在包括至少一个X射线源和按照检测器阵列方式建立的X射线检测器的X射线技术系统、尤其是医疗技术系统中的形状滤波器来给出射线频谱与位置的依赖性。

如果为了实现在用于设置各个检测器元件的能量阈值的方法中所需要的射线频谱的改变而在辐射路径中设置滤波器，则原则上保留必要时存在的由系统引起的到达X射线检测器的射线对位置的依赖性。

例如，该射线频谱可以在扇形X射线检测器的边缘上、尤其是通过设置在X射线系统中的形状滤波器来滤出。其结果是在统一设置所有检测器元件的能量阈值的情况下，第一频谱位于该能量阈值之上的部分与第二频谱同样位于该能量阈值之上的部分之间的比并非对所有检测器元件都相同。作为第一频谱在此表示没有其它滤波器的频谱，作为第二频谱表示借助其它滤波器和/或更改X射线源的电压来修改的频谱。

在该X射线检测器的与其余检测器区域相比被置于更为硬化或按照其它方式更改的射线照射下的区域中，与该检测器的其余区域关联地更改第一频谱和第二频谱。该更改可以借助不同的比例数来描述，该比例数例如给出一频谱位于阈值以下的部分与该频谱位于该阈值以上的部分之间的比。令人吃惊的是，如果将用检测器元件记录的不同频谱位于可调阈值以上的部分相互设置为比例关系，以及将由此给出的商用作在设置检测器元件的能量阈值时针对不同检测器元件平衡的目标参数，则可以达到非常高的图像质量。通过选择这些频谱位于阈值以上的部分，将噪声的影响保持得很小。

本发明的优点尤其在于，在检测单个X射线量子的医疗技术诊断设备中可以通过简单方式采用该诊断设备现有的X射线源来设置各个检测器元件的能量阈值。尤其是该方法可以在不采用单频射线的情况下校准检测器，因为考察的是两个频谱的比，由此考察的是一个相对量。因此在该方法中，为了设置特定于检测器元件的能量阈值优选采用非单频的校准频谱。该校准频谱在此根据要设置的能量阈值来选择，也就是说对不同的能量区域优选预先选择不同的能量阈值，然后针对该能量阈值选择合适的校准频谱。针对预先选择的能量阈值，用上述方法确定特定于检测器元件的不同能量阈值。

附图说明

下面借助附图详细解释本发明的实施例。在此：

图1以示意图示出包括分析单元的X射线检测器，

图2以流程图示出设置图1的X射线检测器的能量阈值的方法，

图3和图4示出可用图1的X射线检测器记录的不同频谱。

具体实施方式

在图1中示意性示出X射线检测器1，其具有单个检测器元件2以及连接在这些检测器元件前面的滤波器3，并且与具有数据存储器5的分析单元4连接。X射线检测器1与X射线源6一样是未进一步示出的医疗技术诊断设备7的部件。该诊断设备优选是计算机断层造影设备。

以检测器阵列8的形式设置的检测器元件2使得可以位置和能量分辩地检测单个X射线量子。与该示意图不同，分析单元4以及用于存储借助诊断设备7获取的数据的数据存储器5是全面的数据处理网络、例如放射学信息系统(RIS)的一部分。

为每个检测器元件2分配能量阈值e1、e2(图3，图4)，该能量阈值可以用硬件和/或软件技术实现。下面借助图2解释下能量阈值e1的设置：

在第一步骤S1中，X射线检测器1通过X射线源6被具有第一能量频谱Sp1的射线照射。该能量频谱Sp1的一部分位于能量阈值e1之下，而频谱Sp1的另一部分位于能量阈值e1之上，该能量阈值e1在步骤S1中对所有检测器元件2都相同。每个检测器元件2向分析单元4提供一个单独的信号。还提到X射线检测器1的通道k，这些通道分别对应于一个检测器元件2。在步骤S1中借助检测器元件2采集的事件存储在数据存储器5中。由每个检测器元件2、即在每个通道k中记录的能量高于第一阈值e1的事件数量用s1(k)表示。通常数字s1(k)对不同的检测器元件2是不同的。

在下个步骤S2中，对于不变的能量阈值e1用变化的射线频谱S2进行X射线检测器1的第二次测量。对于每个检测器元件2来说，该测量提供数量s2(k)，其说明记录了多少能量在能量阈值e1之上的事件。用同样有一部分在第一能量阈值e1之上而有一部分在该阈值之下的第二射线频谱S2记录的事件的数量s2(k)一般取决于检测器元件2在检测器阵列8内的位置。

第三步骤S3在第二步骤S2结束之后借助分析单元4来执行：对每个检测器元件2、也就是对每个通道k确定商r(k)＝s1(k)/s2(k)，该商给出在第一步骤S1中记录的、具有大于第一能量阈值e1的能量的事件数量与在第二步骤S2中记录的、同样具有大于第一能量阈值e1的能量的事件数量之间的关系。

在随后的步骤S4中自动查询商r(k)对不同的检测器元件2来说是否满足可预先给定的标准，尤其是是否位于所有通道的平均商r附近的容许间隔之内。如果还不满足该标准，则在步骤S5中调整至少一个检测器元件2的能量阈值e1，以便将对应通道k的商r(k)向平均商r的方向移动。

如果例如特定通道k的比r(k)小于平均商r，其中通过从第一频谱Sp1中滤波来得到第二频谱Sp2，则意味着所涉及的检测器元件2在检测高能量的射线时与检测低能量射线时相比提供更高的计数率。对记录在不同能量区域中的事件数量的错误比这样来校正，即使检测器元件2的能量阈值e1降低。在这样降低能量阈值e1时，记录在第一频谱S1中分别对应于一个X射线量子的事件的百分比增加大于在测量第二频谱Sp2时记录的事件数量的百分比增加。商r(k)＝s1(k)/s2(k)因此增大，也就是说接近平均商r。

随着更改地设置至少一个检测器元件2、优选多个检测器元件2的能量阈值e1(k)，重新在步骤S3中针对不同的检测器元件2确定对应的商r(k)，其中还可以重新执行测量。然后又在步骤S4中查询是否满足关于对应于各个检测器元件2的商r(k)是否一致的标准。如果是，则达到该用于设置检测器元件2的能量阈值e1(k)的方法的结尾E。理想情况下，这样设置所有能量阈值e1(k)，即将对应的商r(k)调整为相同的值。与此不同，还可以只平滑在检测器阵列8内具有位置相关性的曲线r(k)。这种平滑在很多情况下都足以避免在用X射线检测器1拍摄的图像中形成伪影。

图3和图4分别示出用X射线源6产生的射线St的第一能量频谱Sp1以及与第一频谱Sp1相比改变了的第二频谱Sp2、Sp2’。在两种情况下第一能量频谱Sp1以及第二频谱Sp2、Sp2’都既具有位于第一能量阈值e1之上的分量又具有位于第一能量阈值e1以下的分量。由于X射线检测器1是计数的检测器，因此不同的频谱部分Sp1、Sp2、Sp2’对应于事件的数量。在此，与检测器通道k有关的数量s1(k)对应于位于能量阈值e1以上的第一频谱Sp1部分，数量s2(k)对应于位于能量阈值e1以上的第二频谱Sp2部分。

在图3中示出的第二频谱Sp2是从第一频谱Sp1中通过借助滤波器3的滤波来产生的。用于驱动X射线源8的电压在此保持恒定的60kV。相反，在图4所示的情况中频谱Sp2’不是通过滤波器，而是通过将电压从60kV上升到80kV来从频谱Sp1中产生的。

从图3和图4中可以看出，全部频谱Sp1、Sp2、Sp2’的边界能量都位于第二能量阈值e2以下。在这种情况下，在设置单个检测器元件2的第一能量阈值e1(k)时不必考察第二能量阈值e2。但在第二能量阈值e2位于第二能量频谱Sp2、Sp2’内或位于第一能量频谱Sp1内的情况下，必须在设置第一能量阈值r1(k)时提高第二能量阈值e2。通常较大的第二能量阈值e2(k)类似于第一能量阈值e1(k)那样可以对每个检测器元件2单独设置。

Claims

1.一种用于检测单个量子的X射线检测器，具有多个检测器元件(2)以及与这些检测器元件通过数据技术连接的分析单元(4)，该分析单元设计成为：为每个检测器元件(2)分配一个第一能量阈值(e1)，其中可用该检测器元件(2)记录的不同射线频谱(Sp1，Sp2)的一部分具有低于该能量阈值(e1)的能量，而该射线频谱(Sp1，Sp2)的另一部分(s1(k)，s2(k))具有高于该能量阈值(e1)的能量，以及其中不同检测器元件(2)的该能量阈值(e1)这样不同地设置，使得在第一射线频谱(Sp1)中具有高于或低于所述能量阈值(e1)的该射线频谱(Sp1)的部分(s1(k))与在第二射线频谱(Sp2)中具有高于或低于所述能量阈值(e1)的该射线频谱(Sp2)的部分(s2(k))之间的比(r(k))对不同的检测器元件(2)相互平衡。

2.根据权利要求1所述的X射线检测器，其特征在于，为检测器元件(2)分别分配一个更高的第二能量阈值(e2)，该第二能量阈值确定从什么能量开始由该检测器元件(2)测量的事件对应于相应射线频谱(Sp1，Sp2)的第三部分。

3.根据权利要求2所述的X射线检测器，其特征在于，所述更高的第二能量阈值(e2)可以被抑制。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的X射线检测器，其特征在于，可以在检测器元件(2)之前连接用于影响所述射线频谱(Sp1，Sp2)的滤波器(3)。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的X射线检测器，其特征在于，给出在检测器阵列(8)中的检测器元件(2)的设置与在该检测器元件(2)处的射线频谱(Sp1，Sp2)之间的相关性。

6.一种用于运行具有多个适用于检测单个量子的检测器元件(2)的X射线检测器(1)的方法，具有以下步骤：

将检测器元件(2)置于具有第一能量频谱(Sp1)的射线下，其中对每个检测器元件(2)存在位于该能量频谱(Sp1)内的第一能量阈值(e1)；

获得用每个检测器元件采集的能量在第一能量阈值(e1)之上或之下的事件的数量并作为第一数目存储；

将所述检测器元件(2)置于具有第二能量频谱(Sp2)的射线下，其中每个检测器元件(2)的第一能量阈值(e1)保持不变；

获得用每个检测器元件(2)采集的能量在第一能量阈值(e1)之上或之下的事件的数量并作为第二数目存储；

对每个检测器元件(2)从所述第一数目和第二数目中形成商(r(k))，

这样更改至少一部分检测器元件(2)的第一能量阈值(e1)，使得针对各个检测器元件(2)来平衡该商(r(k))。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，通过不同检测器元件(2)的第一能量阈值(e1)不同设置来将所述针对各个检测器元件(2)的商(r(k))设置为至少近似相同的值。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，采用像X射线检测器(1)那样的也构成为诊断设备(7)的一部分的X射线源(6)来设置所述能量阈值(e1)。