CN101680956A - 用于多谱光子计数读出电路的数字脉冲处理 - Google Patents

用于多谱光子计数读出电路的数字脉冲处理 Download PDF

Info

Publication number
CN101680956A
CN101680956A CN200880020825A CN200880020825A CN101680956A CN 101680956 A CN101680956 A CN 101680956A CN 200880020825 A CN200880020825 A CN 200880020825A CN 200880020825 A CN200880020825 A CN 200880020825A CN 101680956 A CN101680956 A CN 101680956A
Authority
CN
China
Prior art keywords
energy
pulse
threshold value
signal
amplitude
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN200880020825A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101680956B (zh
Inventor
R·普罗克绍
J-P·施洛姆卡
E·勒斯尔
T·利兰
A·马克斯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Koninklijke Philips Electronics NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Koninklijke Philips Electronics NV filed Critical Koninklijke Philips Electronics NV
Publication of CN101680956A publication Critical patent/CN101680956A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101680956B publication Critical patent/CN101680956B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16—Measuring radiation intensity
    • G01T1/17—Circuit arrangements not adapted to a particular type of detector
    • G01T1/171—Compensation of dead-time counting losses
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H04N25/77—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components
    • H04N25/772—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components comprising A/D, V/T, V/F, I/T or I/F converters
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H04N25/77—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components
    • H04N25/772—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components comprising A/D, V/T, V/F, I/T or I/F converters
    • H04N25/773—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components comprising A/D, V/T, V/F, I/T or I/F converters comprising photon counting circuits, e.g. single photon detection [SPD] or single photon avalanche diodes [SPAD]

Landscapes

  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

Abstract

一种装置包括局部最小值识别器(408)和脉冲堆积误差校正器(232)，所述局部最小值识别器(408)识别信号中的重叠脉冲之间的局部最小值，其中所述脉冲具有指示由辐射敏感探测器相继探测的来自多能量辐射束的光子的能量的幅值，而所述脉冲堆积误差校正器(232)在使用对应于不同能级的至少两个阈值对所述脉冲进行能量鉴别时，基于所述局部最小值校正脉冲堆积能量鉴别误差。这一技术可以减少当以高计数率对光子计数时的谱误差。

Description

用于多谱光子计数读出电路的数字脉冲处理
本申请一般涉及多谱光子计数探测器。虽然将本发明描述为特别适用于计算机断层摄影(CT)，但它也涉及期望对探测到的不同能量的光子进行能量分解的其他应用。
计算机断层摄影(CT)系统包括发射横穿检查区域的多能量电离光子的辐射源。这一系统也包括相对于辐射源位于检查区域对面的辐射敏感探测器。该探测器包括传感器，该传感器探测横穿检查区域的光子并产生针对每个所探测到的光子的电流脉冲。该探测器还包括用于基于电流对所探测到的光子进行能量分解的电子设备。
作为示例，图1图示说明常规的双能量探测器100，其具有产生指示所探测到的光子的电流的传感器104。前置放大器108放大该电流并将其提供给脉冲整形器112，该脉冲整形器生成具有指示所探测到的光子的能量的尖峰幅值的模拟电压脉冲。鉴别器116包括分别比较模拟电压脉冲的幅值和对应于特殊能级的两个电压阈值TH1和TH2的两个比较器120和124。比较器120和124中的每一个产生一个信号，该信号在幅值升高并穿越其阈值时从低向高转变并且在幅值降低并穿越其阈值时从高向低转变。计数器128针对每个阈值的上升沿的数目进行计数，且输出逻辑132传达该计数。将第一能量面元(bin)定义为在TH2和TH1之间的能量范围，而将第二能量面元定义为大于TH2的能量范围。通过从针对TH1的计数中减去针对TH2的计数来对所探测到的光子进行能量划分。该结果将所探测到的光子与能量面元之一相关联。
遗憾的是，相继光子探测之间的时间可能导致脉冲堆积，或者导致探测器传感器生成具有重叠电压脉冲的模拟信号。当脉冲重叠时，它们的幅值组合起来并可能彼此局部模糊，以致用于较低阈值的比较器可能在脉冲的幅值穿越其阈值时看不到脉冲的幅值穿越其阈值。结果，针对较低阈值的比较器输出信号可能不包括针对具有比对应于该阈值的能量更大的能量的每个所探测到的光子的上升沿，且针对该较低阈值的计数可能低于实际的计数。另外，在先脉冲的幅值贡献可能使得重叠脉冲的幅值能量移位，且针对较高阈值的计数可能是不正确的。因此，所探测到的光子的能量分布可能是不正确的。
本发明的各方面解决上述及其他问题。
根据一个方面，一种装置包括局部最小值识别器和脉冲堆积误差校正器，该局部最小值识别器识别信号中的重叠脉冲之间的局部最小值，其中所述脉冲具有指示由辐射敏感探测器相继探测的、来自多能量辐射束的光子的能量的幅值，该脉冲堆积误差校正器在使用对应于不同能级的至少两个阈值对所述脉冲进行能量鉴别时，基于所述局部最小值校正脉冲堆积能量鉴别误差。
在另一个方面，一种多谱计数探测器包括：传感器，其探测不同能量的光子；脉冲整形器，其生成具有指示所探测到的光子的能量的幅值的模拟信号；能量鉴别器，其为多个能量阈值中的每一个生成数字信号，其中每个数字信号在幅值超过相对应的阈值时包括脉冲；脉冲堆积误差校正器，其针对由脉冲堆积导致的脉冲丢失而校正数字信号；和计数器，其针对每个阈值对每个数字信号中的脉冲数目进行计数。
在另一个方面，一种方法包括：接收模拟信号，该模拟信号包括具有指示所探测到的光子的能量的幅值的至少两个部分重叠的模拟脉冲，其中将所述脉冲的重叠部分进行加法组合；比较模拟信号的幅值和至少两个阈值，其中每个阈值对应于不同能级；生成针对每个阈值的数字信号，其中针对阈值的数字信号包括当所述模拟信号的所述幅值穿越所述阈值时的状态转变；针对每个阈值校正所述数字信号以包括针对具有至少等于所述阈值的能量的每个所探测到的光子的状态转变；以及对针对每个阈值的状态转变的数目进行计数。
本领域普通技术人员在阅读和理解以下详细描述后将认识到本发明的更多方面。
本发明可能呈现为各种部件和部件的布置以及各种步骤和步骤的布置。附图仅用于图示说明优选的实施例，而并不应解读为限制本发明。
图1图示了一种常规的双能量探测器；
图2图示了一种成像系统；
图3图示了堆积脉冲；
图4图示了脉冲堆积误差校正器的框图；
图5A和图5B图示了脉冲堆积误差校正器的一种实现方式；
图6图示了一种用于补偿堆积脉冲的技术；
图7图示了脉冲能量校正器的一种实现方式；
图8图示了一种方法。
参考图2，计算机断层摄影(CT)系统200包括绕着在纵轴或z轴周围的检查区域208旋转的旋转扫描架部分204。旋转扫描架部分204支撑诸如X射线管的X射线源212，X射线源212发射横穿检查区域208的多能量辐射束或光子。辐射敏感探测器216包括探测由源212发射且横穿检查区域208的光子的一个或多个传感器，例如传感器218。该传感器218生成诸如电流或电压的电信号，其指示相对应的探测到的光子。
前置放大器220放大每个电信号。脉冲整形器222处理所探测到的光子的放大电信号并生成相对应的模拟信号，该模拟信号包括诸如电压的脉冲或表示所探测到的光子的其他脉冲。在这一示例中，该脉冲具有指示所探测到的光子的能量的尖峰幅值。
能量鉴别器224对模拟脉冲进行能量鉴别。在这一示例中，能量鉴别器224包括分别比较模拟信号的幅值和对应于特定能级的阈值的多个比较器228。每个比较器228产生指示脉冲的幅值是否超过其阈值的输出信号。在这一示例中，来自每个比较器的输出信号产生一数字信号，该数字信号包括当脉冲幅值增大并穿越其阈值时从低到高(或从高到低)的转变，以及当脉冲幅值减小并穿越其阈值时从高到低(或从低到高)的转变。
脉冲堆积误差校正器232处理由每个比较器228输出的数字信号并校正脉冲堆积误差。当脉冲堆积时，它们的幅值组合起来，并且由比较器针对较低阈值输出的信号可能不包括针对具有比对应于较低阈值的能量更大的能量的每个所探测到的光子的上升沿，和/或由比较器针对较高阈值输出的信号可能错误地包括上升沿。作为示例，图3示出叠置在六个能量阈值TH1-TH6上的第一非重叠脉冲304以及用于对脉冲304进行能量鉴别的六个比较器308的输出。如所示，每个比较器的输出在幅值增大并穿越其阈值时从低转变到高，并且在幅值减小并穿越其阈值时从高转变到低。
图3还示出关于六个能量阈值TH1-TH6的堆积的第二和第三脉冲312和316。如所示，脉冲的幅值组合起来，从而在总的信号中，经过最低能量阈值TH1的第二脉冲312衰减和第三脉冲316上升被遮蔽。另外，第一脉冲312的幅值贡献已经错误地将第二脉冲316的幅值移位到阈值TH6之上。图3还示出针对这种堆积脉冲的比较器输出。如所示，针对最低阈值TH1的比较器输出并不包括第二脉冲的上升沿，且针对最高阈值TH6的比较器输出错误地包括一个上升沿。
返回到图2，脉冲堆积误差校正器232识别用于区分脉冲的一个或多个分界线，例如脉冲之间的脉冲最大值和/或局部最小值，并且基于该分界线校正脉冲堆积误差，这在下面将更详细地描述。
计数器236分别针对每个阈值对上升沿进行计数。计数器236可以包括单一的计数器或针对每个阈值的单独子计数器。能量面元划分器240将该计数能量划分成与能量阈值之间的范围对应的能量范围或能量面元。经划分的数据用于能量分解所探测到的光子。重建器244基于所探测到的光子的光谱特性选择性地重建由传感器118生成的信号。例如，经划分的数据可以用于大致隔离具有不同光子吸收特性的不同类型器官材料，例如骨骼、器官组织、脂肪和/或类似材料，定位对比增强材料，和/或基于光谱特性处理所探测的信号。
诸如躺椅的对象支架248支撑检查区域208中的患者或其他对象。对象支架248是可移动的，从而在执行扫描程序时相对于检查区域208引导该对象。通用计算机用作操作者控制台252。控制台252包括诸如监控器或显示器的人类可读的输出设备以及诸如键盘和鼠标的输入设备。控制台252中的软件允许操作者通过例如图像用户界面(GUI)来控制扫描器200并与其交互。这种交互可以包括基于能量划分数据对信号进行重建的指令。
如图4所示，脉冲堆积误差校正器232包括最大值识别器404，该最大值识别器基于来自鉴别器224的输出信号来识别脉冲的最大值。这包括识别脉冲幅值从增大到减小的转变。局部最小值识别器408基于来自鉴别器224的输出信号来识别脉冲之间的局部最小值。这包括识别脉冲幅值经由阈值穿越后从减小到增大的转变，其中相继穿越一个阈值而不穿越更低的阈值。
能量鉴别校正器412基于脉冲最大值和/或局部最小值校正来自鉴别器224的信号中的误差。作为示例，在一个示例中能量鉴别校正器412使用最大值来确定来自鉴别器224的输出信号何时应该从高转变到低，和/或使用局部最小值来确定来自鉴别器228的输出信号何时应该从低转变到高。这样一来，即使鉴别器224没有看到幅值降到其阈值之下或者幅值升到其阈值之上而不是首先升高到下一个较低阈值之上，也可以将遮蔽的穿越考虑在内。在一个示例中，可以基于最大值和局部最小值来调整由鉴别器224输出的信号以校正这种误差，从而计数器236接收经校正的信号。在另一个示例中，可以使用局部最小值来调用计数器236以在没有上升沿时进行计数。在其他示例中，最大值和/或局部最小值也可以用于校正脉冲堆积误差。
脉冲能量校正器416基于局部最小值校正由堆积脉冲产生的错误能量移位。例如，脉冲能量校正器416使用局部最小值来确定能量校正信号，该能量校正信号解决两个重叠脉冲中的第一个对两个重叠脉冲中的第二个的峰值幅值的至少部分贡献。该校正信号用于减去或去除第一脉冲的所述至少部分贡献。应该认识到可以省略脉冲能量校正器416。
图5A和图5B图示了连同能量鉴别器224的脉冲堆积误差校正器232的非限制性实现方式。应该理解出于示例性的目的而提供这种实现方式，且本文也预期其他的实现方式。在这种实现方式中，能量鉴别器224包括N个比较器2281、2282、2283、...、228N-1、228N(统称为比较器228)，以及N个不同阈值TH1、TH2、TH3、...、THN-1、THN(统称为阈值TH)。在这一示例中，TH1＜TH2＜TH3＜...＜THN-1＜THN.
将比较器228的输出提供给能量鉴别校正器412的N个复位-置位(RS)触发器5041、5042、5043、...、504N-1、504N(统称为RS触发器504)。如所示，将第N个比较器228N的输出传送给第N个RS触发器504N的置位输入，且将第N个比较器228N的反相输出传送给第N个RS触发器504N的复位输入。通过第N个反相器508N对该输出反转。
对于剩余的比较器228，将比较器228的输出以及到RS触发器504针对下一个较高阈值的置位输入的输入传送给“或逻辑”的逻辑单元如OR门5121、5122、5123、...、512N-1(统称为OR门512)，且将OR门512的输出提供给各自RS触发器504的置位输入。另外，将比较器228的反相输出以及到复位RS触发器504针对下一个较高阈值的输入传送给“或逻辑”的逻辑单元如OR门5161、5162、5163、...、516N-1(统称为OR门516)，且将OR门516的输出提供给各自RS触发器504的复位输入。RS触发器504通过来自比较器228的下降沿而被复位，所述下降沿针对处于或高于对应RS触发器504的阈值水平的阈值，该阈值导致复位输入处的高电平。
除RS触发器5041之外的RS触发器504的输出用于触发各个正边缘触发的D触发器5202、5203、...、520N-1、520N(统称为D触发器520)。除RS触发器504N之外的RS触发器504的反相输出用作到D触发器520对应于下一个较高阈值的输入。反相逻辑如反相器5182、5183、...、518N-1、518N(统称为反相器518)将RS触发器5042-504N的输出反转。D触发器520通过来自任何RS触发器504的下降沿而被复位。
校正信号发生器524基于一个或多个D触发器520的输出生成能量校正信号。在图示的实施例中，这包括使用查找表(LUT)526等确定校正信号，该校正信号是幅值从减小转变到增大时的幅值的函数或者是局部最小值处的幅值的函数。在一个示例中，该校正大约是D触发器520的输出的一半，其一般对应于将堆积脉冲校正所述脉冲基准水平的大约一半水平。
也将来自RS触发器504的输出信号提供给移位器528，该移位器保持、(根据需要)能量校正并传送经校正的信号到计数器236。移位器528基于经校正的信号对来自RS触发器504的输出信号进行能量校正。在一个示例中，来自移位器538的输出的数目小于到移位器538的输入的数目，这允许根据需要使用较少的子计数器。
基于图5所示的实现方式，脉冲堆积误差校正器232的能量鉴别校正器412部分的操作通过图2、图5和图6来描述。针对这一示例，将图2中所示的堆积脉冲312和316提供给能量鉴别器224，该能量鉴别器在这一示例中包括六个比较器228。
随着脉冲312的幅值增大并穿越TH1，比较器2281的输出从低到高转变。将这一高状态和剩余N-1个比较器228的输出提供给OR门5121并将其的输出拉高，这又将RS触发器5041的输出拉高。这在图6中的604处图示说明。返回到图5，随着脉冲312的幅值继续增大并穿越TH2，比较器2282的输出从低到高转变。如上所述，这将RS触发器5042的输出拉高。这在图6中的608处图示说明。随着该幅值继续增大并穿越阈值，针对每个穿越的阈值该过程继续进行。这在612和616处图示说明。为了解释的目的，在这一实例中，所穿越的最高阈值是TH4。如620处所示，比较器2285和2286的输出仍然为低。
当脉冲312的幅值开始降低并穿越TH4时，比较器2284的输出从高到低转变。这一信号被反转且被提供给OR门5164，且同时提供针对下一个较高阈值TH5的复位信号，其也为低电平。该高信号将OR门5164的输出拉高，该输出将RS触发器5044的输出拉低。RS触发器5044的复位输入也被提供给OR门5163，且同时提供来自比较器2283的反相信号。结果，RS触发器5043的输出被拉低。这一复位连同来自比较器2282的反相信号一起被提供给OR门5162，且RS触发器5042的输出被拉低。这一复位被提供给OR门5161，且同时提供来自比较器2281的反相信号，这将RS触发器5041的输出拉低。一般来说，当比较器228的输出从高到低转变时，相应RS触发器504以及针对任何较低阈值的RS触发器504的输出被拉低。因此，当识别到通过从高到低的幅值转变来确定的脉冲最大值时，RS触发器504针对处于或低于幅值转变的阈值的输出被拉低。这在图6中的624处通过从高到低的转变来图示说明。
脉冲312的幅值继续减小并最终穿越TH2。在穿越TH1之前，脉冲316的幅值与脉冲312组合起来，从而两个脉冲312和316的总幅值开始朝向阈值TH2增大。这样一来，组合脉冲的幅值并不穿越TH1，且RS触发器5041的输出仍然为低。如上所述，当该幅值增大并穿越TH2时，比较器2282的输出从低到高转变，且RS触发器5042的输出被拉高。这一输出也被传送到OR门5121，同时被传送的还有5121的比较器的输出，该输出同时拉高OR门5121的输出，这一输出则拉高RS触发器5041的输出。因此，当比较器228的输出从低到高转变时，相应RS触发器504以及针对任何较低阈值的RS触发器504的输出在尚未处于高电位时会被拉高。因此，当识别到通过从低到高而不穿越较低阈值的幅值转变来确定的局部最小值时，针对处于或低于幅值转变的阈值的RS触发器504的输出被拉高。在一个示例中，这确保针对每个阈值而言将每个探测到的光子都考虑在内。RS触发器5041和5402的输出转变在图6中的628处图示说明。
如上所述，随着幅值继续升高并穿越阈值，RS触发器504针对较高阈值的输出进行状态转变。这在图6中的632、636、640和644处图示说明。类似地，当脉冲316的幅值开始降低时，RS触发器504的输出如上所述被共同拉到低状态。这在图6中的646处图示说明。
对于脉冲堆积误差校正器232的脉冲能量校正器416部分，随着脉冲312的幅值增大并穿越TH1，RS触发器5041的高电位输出被提供给移位器528并且还经由反相器5182被反转，且反转的输入被提供给D触发器5202的输入。随着该幅值增大并穿越TH2，RS触发器5042的高电位输出被提供给D触发器5202的时钟输入，且D触发器5202对来自RS触发器5041的低输入进行采样。D触发器5202的低电位输出被传送给校正信号发生器524。随着幅值增大并穿越能量阈值，这一过程继续。如上所述，对于这一示例，所穿越的最高阈值是TH4。对于较高的阈值，对应的D触发器520输出仍然为低。由于所有D触发器520的输出为低电位，因此校正信号并未导致任何能量调节，且移位器528提供信号给计数器236。
随着脉冲312的幅值转变成下降幅值并穿越TH4且RS触发器5044-5041的输出被拉低，D触发器520复位。
幅值继续减小并穿越TH2，然而增大并穿越TH2而不穿越TH1。结果，RS触发器5041的输出不被拉高，且高电位信号(低电位信号取反)被提供给D触发器5202的输入。当RS触发器5042的输出被拉高时，D触发器5202对高电位信号进行采样，且D触发器5202的输出被拉高。这导致高信号被提供给校正信号发生器524。随着幅值继续升高并穿越阈值，剩余D触发器520的输出如上所述仍然为低。
当脉冲316的幅值转变成下降幅值并穿越TH4时，RS触发器5044-5041的输出被拉低，D触发器520如上所述复位。
传送到能量移位发生器524的高电位信号用于经由LUT 526确定校正信号。在提供校正信号给计数器236之前该校正信号被提供给移位器528以对信号进行能量校正。在这一方面，局部最小值用于确定校正信号。在这一示例中，校正信号导致信号中一(1)比特的移位。这种校正从脉冲316的幅值中至少去除脉冲312的幅值的部分贡献。
现在描述各种变型。
在另一实施例中，脉冲堆积误差校正器232使用局部最小值来调用计数器236以便对从能量鉴别器224输出的信号进行计数而非调节。对于这一实施例，当识别到脉冲之间的局部最小值时，计数器236针对处于和低于局部最小值的所有阈值进行计数。
在另一实施例中，将计数器236配置为当脉冲幅值升高到阈值之上时针对阈值进行计数。只有当脉冲幅值首先降落到最低阈值之下时，计数器236才第二次针对第二阈值穿越进行计数。在一个示例中，这是通过标记等实现的。例如，计数器236可以包括针对每个阈值的标记。当为一个阈值设置标记时，计数器236在脉冲幅值超过该阈值时进行计数，且该标记被清除，从而再次超过该阈值将不会调用计数。当脉冲幅值下降到最低或其他期望阈值之下时复位该标记。
能量移位校正器416的可替代的非限制性实现方式在图7中示出。对于这种实现方式，比较器228的输出信号或经校正的输出信号被传递到局部最小值识别器7041、7042、704M(在此总称为局部最小值识别器704)和移位器708。每个局部最小值识别器704在时钟输入接收到有效低输入或低电平时转变到高。在图示说明的示例中，每个局部最小值识别器704包括具有异步复位输入的两个D触发器。该D触发器在复位输入接收到有效低输入时被复位。局部最小值识别器704之一的输出处的高电位信号基于局部最小值的水平对输出信号进行移位。
应该认识到前置放大器220、脉冲整形器222、能量鉴别器224、脉冲堆积误差校正器232和/或计数器236可以包含在探测器116内作为其一部分。
图8图示了一种方法。在804处，在脉冲的起始处识别局部最小值。在808处，在第一下降沿处识别脉冲的峰值水平。在812处，根据所探测到的脉冲最小值校正该峰值水平。在816处，对所校正的脉冲进行计数。
应用也包括需要对X射线、伽马射线或其他电离粒子进行计数的其他应用。这包括工业数字荧光成像术和含有乳房X射线照相术的医学数字荧光成像术，以及核物理、天文学和/或安保中的其他应用。
已经通过参考优选实施例描述了本发明。其他人通过阅读和理解前面详细的说明书容易想到各种修改和变化。意在将本发明解读为包括所有这些修改和变型，只要它们处于随附的权利要求及其等价物的范围内。

Claims (29)

1、一种装置，包括：
局部最小值识别器(408)，其识别信号中的重叠脉冲之间的局部最小值，其中，所述脉冲具有指示由辐射敏感探测器相继探测到的、来自多能辐射束的光子的能量的幅值；以及
脉冲堆积误差校正器(232)，其在使用对应于不同能级的至少两个阈值对所述脉冲进行能量鉴别时，根据局部最小值校正脉冲堆积能量鉴别误差。
2、如权利要求1所述的装置，其中，所述脉冲堆积能量鉴别误差包括遮蔽所述脉冲中的至少一个的脉冲幅值的阈值穿越。
3、如权利要求1所述的装置，其中，所述脉冲堆积能量鉴别误差包括能量移位所鉴别的脉冲的幅值。
4、如权利要求1所述的装置，还包括计数器(236)，该计数器在所述信号的幅值增大并穿越相对应的阈值时针对每个阈值进行计数，其中，所述脉冲堆积误差校正器(232)基于所述局部最小值调整针对每个阈值的所述计数。
5、如权利要求1所述的装置，还包括计数器(236)，该计数器在所述信号的幅值增大并穿越相对应的阈值时针对每个阈值进行计数，其中，所述脉冲堆积误差校正器(232)调整针对对应于处于或低于与所述局部最小值相对应的能量的能级的阈值的所述计数。
6、如权利要求1所述的装置，还包括能量鉴别器(224)，该能量鉴别器包括至少两个比较器(228)，所述比较器分别比较所述信号的幅值和所述至少两个不同的阈值，并产生对其进行指示的数字信号，其中，每个数字信号包括当所述幅值增大并穿越相对应的阈值时的状态转变。
7、如权利要求6所述的装置，还包括：
脉冲最大值识别器(408)，其识别所述信号中的脉冲最大值；以及
能量鉴别校正器(412)，其基于所述脉冲最大值和所述局部最小值针对所述阈值校正所述数字信号。
8、如权利要求7所述的装置，其中，所述校正包括修改所述数字信号以使其包括针对所述信号中的每个具有大于所述阈值的能量的脉冲的状态转变。
9、如权利要求7所述的装置，其中，所述校正包括基于所述脉冲最大值将每个阈值的所述数字信号的状态同时转变成相同的状态。
10、如权利要求7所述的装置，其中，所述校正包括针对处于和低于所述局部最小值的能级的阈值将所述数字信号的状态同时转变成相同的状态。
11、如权利要求6所述的装置，还包括移位器(528)，该移位器针对探测到的光子将所述数字信号的二进制表示移动至少一位以便从重叠脉冲中去除能量贡献。
12、如权利要求6所述的装置，还包括移位器(528)，该移位器基于所述局部最小值针对探测到的光子将所述数字信号的二进制表示移位。
13、如权利要求1所述的装置，还包括能量移位校正器(416)，该能量移位校正器基于所述脉冲最小值生成校正信号，该校正信号从所述重叠脉冲中的第二个中去除所述重叠脉冲中的第一个的幅值贡献。
14、如权利要求13所述的装置，还包括移位器(528)，该移位器使用所述校正信号来对所述数字信号进行能量校正。
15、如权利要求1所述的装置，还包括：
计数器(136)，其对经校正的信号的幅值增大并穿越每个阈值的次数进行计数；和
面元划分器(140)，其基于所述计数将所述探测到的光子能量划分成能量范围。
16、如权利要求1所述的装置，还包括计数器(236)，针对每个阈值，当所述信号的幅值在先前的幅值穿越阈值后增大并穿越相对应的阈值时，只有所述幅值减小并在阈值穿越之间穿越最低阈值，所述计数器才进行计数。
17、一种多谱计数探测器，包括：
传感器(218)，其探测能量不同的光子；
脉冲整形器(222)，其生成具有指示所探测到的光子的能量的幅值的模拟信号；
能量鉴别器(224)，其针对多个能量阈值中的每一个生成数字信号，其中，每个数字信号在所述幅值超过相对应的阈值时包括脉冲；
脉冲堆积误差校正器(232)，其针对由脉冲堆积导致的脉冲丢失校正所述数字信号；和
计数器(236)，其针对每个阈值对每个数字信号中的脉冲的数目进行计数。
18、如权利要求17所述的探测器，其中，所述脉冲堆积误差校正器(232)包括：
脉冲最大值识别器(404)，其探测所述模拟信号中的脉冲最大值；
局部最小值识别器(408)，其探测所述模拟信号中的局部最小值；以及
能量鉴别校正器(412)，其基于所述最大值和所述最小值校正所述数字信号中的脉冲。
19、如权利要求18所述的探测器，其中，所述校正包括修改所述数字信号以使所述数字信号中的脉冲的数目表示探测到的具有的能量至少等于相对应的阈值的能量的光子的数目。
20、如权利要求17所述的探测器，其中，所述脉冲堆积误差校正器(232)包括探测所述模拟信号中的局部最小值的局部最小值识别器(408)，其中，所述计数器(236)在所述局部最小值被定位时自动递增针对低于所述局部最小值的能量的每个阈值的计数的数目。
21、如权利要求17所述的探测器，其中，所述脉冲堆积误差校正器(232)包括：
局部最小值识别器(408)，其探测所述模拟信号中的局部最小值；以及
脉冲能量校正器(416)，其基于所述最小值来能量校正所述数字信号中的脉冲。
22、如权利要求21所述的探测器，其中，所述局部最小值指示从所述数字信号中减去的基线能量。
23、如权利要求21所述的探测器，其中，所述校正至少说明来自探测到的光子的、对后续探测到的光子的能量有贡献的能量部分。
24、如权利要求21所述的探测器，其中，所述校正对应于所述光子的基准能级的大约半个能级。
25、一种方法，包括：
接收模拟信号，该模拟信号包括具有指示探测到的光子的能量的幅值的至少两个部分重叠的模拟脉冲，其中，所述脉冲的重叠部分进行加法组合；
比较所述模拟信号的幅值和至少两个阈值，其中，每个阈值对应于不同的能级；
生成针对每个阈值的数字信号，其中，针对阈值的数字信号包括当所述模拟信号的幅值穿越所述阈值时的状态转变；
校正针对每个阈值的所述数字信号以包括针对具有至少等于所述阈值的能量的每个探测到的光子的状态转变；以及
对针对每个阈值的状态转变的数目进行计数。
26、如权利要求25所述的方法，还包括基于针对每个探测到的光子的每个阈值的计数对所述探测到的光子进行能量划分。
27、如权利要求25所述的方法，还包括定位所述模拟信号中的模拟脉冲之间的局部最小值并且使所述校正基于所述局部最小值。
28、如权利要求27所述的方法，还包括定位所述模拟信号中的模拟脉冲的最大值并且使所述校正基于所述最大值和所述局部最小值。
29、如权利要求25所述的方法，还包括针对每个探测到的光子的每个阈值校正所述数字信号以便从重叠的模拟脉冲中去除幅值贡献。
CN2008800208252A 2007-06-19 2008-05-23 用于多谱光子计数读出电路的数字脉冲处理 Active CN101680956B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US94486107P 2007-06-19 2007-06-19
US60/944,861 2007-06-19
PCT/IB2008/052042 WO2008155679A2 (en) 2007-06-19 2008-05-23 Digital pulse processing for multi-spectral photon counting readout circuits

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101680956A true CN101680956A (zh) 2010-03-24
CN101680956B CN101680956B (zh) 2013-02-13

Family

ID=40156758

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2008800208252A Active CN101680956B (zh) 2007-06-19 2008-05-23 用于多谱光子计数读出电路的数字脉冲处理

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8338791B2 (zh)
EP (1) EP2156219B1 (zh)
CN (1) CN101680956B (zh)
RU (1) RU2472179C2 (zh)
WO (1) WO2008155679A2 (zh)

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102073059A (zh) * 2010-12-31 2011-05-25 华中科技大学 一种数字化pileup波形处理方法及系统
CN102221703A (zh) * 2010-04-13 2011-10-19 Vega格里沙贝两合公司 辐射检测器诊断
CN102809756A (zh) * 2011-05-31 2012-12-05 西门子公司 校正量子计数探测器中计数率漂移的方法和x射线系统
CN102955164A (zh) * 2011-08-09 2013-03-06 西门子公司 用于使多通道量子计数射线探测器的阈值均匀化的方法
CN104471441A (zh) * 2012-06-27 2015-03-25 皇家飞利浦有限公司 谱光子计数探测器
CN104586414A (zh) * 2014-12-29 2015-05-06 沈阳东软医疗系统有限公司 一种堆积脉冲信号的处理方法和装置
CN105125231A (zh) * 2015-09-18 2015-12-09 沈阳东软医疗系统有限公司 一种pet图像环状伪影的去除方法和装置
CN105143918A (zh) * 2013-04-24 2015-12-09 皇家飞利浦有限公司 具有校正单元的脉冲处理电路
CN105793734A (zh) * 2013-11-27 2016-07-20 皇家飞利浦有限公司 用于探测光子的探测设备以及其方法
CN106405616A (zh) * 2016-09-06 2017-02-15 中国核动力研究设计院 一种脉冲测量方法
CN106471393A (zh) * 2014-06-27 2017-03-01 皇家飞利浦有限公司 用于光子计数应用的谱材料分解
CN106574978A (zh) * 2014-09-17 2017-04-19 株式会社日立制作所 X射线拍摄装置
CN109194331A (zh) * 2018-08-29 2019-01-11 苏州瑞迈斯医疗科技有限公司 电子装置以及校正该电子装置中比较器的方法
CN109171777A (zh) * 2018-07-19 2019-01-11 上海联影医疗科技有限公司 信号处理方法、装置、电路、存储介质及计算机设备
CN109211946A (zh) * 2018-08-29 2019-01-15 苏州瑞迈斯医疗科技有限公司 校正X-ray探测器中的探测通道的方法
CN110389374A (zh) * 2019-07-05 2019-10-29 东软医疗系统股份有限公司 一种探测器的前端电路及探测器
CN111142148A (zh) * 2020-01-10 2020-05-12 南昌大学 一种位置敏感型闪烁探测器的倒装sql方法
CN112929021A (zh) * 2019-12-05 2021-06-08 同方威视技术股份有限公司 探测器模块及其信号计数校正方法

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1794884A4 (en) 2004-09-16 2009-03-04 Southern Innovation Internat P METHOD AND DEVICE FOR RECOVERING A STACK OF PULSES
GB2456149B (en) * 2008-01-03 2012-05-30 Toshiba Res Europ Ltd A photon detection system and a method of photon detection
JP2011516838A (ja) 2008-03-31 2011-05-26 サザン イノヴェーション インターナショナル プロプライアトリー リミテッド スクリーニング方法および装置
AU2009230876B2 (en) 2008-03-31 2014-07-10 Southern Innovation International Pty Ltd Radiation imaging method with individual signal resolution
WO2009121131A1 (en) 2008-03-31 2009-10-08 Southern Innovation International Pty Ltd Method and apparatus for borehole logging
EP2359261B1 (en) 2008-12-18 2018-04-25 Southern Innovation International Pty Ltd Method and apparatus for resolving piled-up pulses by using a mathematical transform
US8503748B2 (en) * 2010-08-02 2013-08-06 Toseh Sanaye Tasvirbardari Parto Negar Persia Nonlinear recursive filter for medical image processing
WO2012058579A2 (en) * 2010-10-28 2012-05-03 Schlumberger Canada Limited In-situ downhole x-ray core analysis system
EP2490441A1 (en) * 2011-02-16 2012-08-22 Paul Scherrer Institut Single photon counting detector system having improved counter architecture
EP2734861B1 (en) * 2011-07-20 2017-12-20 DECTRIS Ltd. Photon counting imaging method and device with instant retrigger capability
GB2493397A (en) * 2011-08-05 2013-02-06 Base4 Innovation Ltd Pulse counter for single photon events
KR101871361B1 (ko) * 2011-11-01 2018-08-03 삼성전자주식회사 고해상도 및 고대조도 영상을 동시에 생성하기 위한 광자 계수 검출 장치 및 방법
US20130301799A1 (en) * 2012-05-14 2013-11-14 Samsung Electronics Co., Ltd. X-ray imaging apparatus and control method therefor
US8927920B2 (en) * 2013-02-07 2015-01-06 Schlumberger Technology Corporation Correcting gamma-ray energy spectra for pileup degradation
WO2014163187A1 (ja) * 2013-04-04 2014-10-09 株式会社 東芝 Ｘ線コンピュータ断層撮影装置
JP2015180859A (ja) * 2014-03-05 2015-10-15 株式会社東芝 フォトンカウンティングｃｔ装置
US10159450B2 (en) * 2014-10-01 2018-12-25 Toshiba Medical Systems Corporation X-ray CT apparatus including a photon-counting detector, and an image processing apparatus and an image processing method for correcting detection signals detected by the photon-counting detector
KR101725099B1 (ko) * 2014-12-05 2017-04-26 삼성전자주식회사 컴퓨터 단층 촬영장치 및 그 제어방법
US10499869B2 (en) 2016-02-05 2019-12-10 Toshiba Medical Systems Corporation Apparatus and method for material decomposition of spectrally resolved projection data using singles counts
WO2017216378A1 (en) * 2016-06-16 2017-12-21 Koninklijke Philips N.V. Improved photon-counting in a spectral radiation detector
WO2018002226A1 (en) 2016-06-29 2018-01-04 Koninklijke Philips N.V. Photon-counting computed tomography
CN114866718A (zh) * 2017-11-24 2022-08-05 浜松光子学株式会社 光子计数装置和光子计数方法
EP4194902A1 (en) * 2021-12-09 2023-06-14 ams International AG Method for operating a circuit arrangement and circuit arrangement

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3814937A (en) * 1972-04-24 1974-06-04 Kevex Corp Pulse pile-up rejector with live-time corrector circuit
US4152596A (en) * 1977-07-05 1979-05-01 Mdh Industries, Inc. Apparatus for reducing pulse pileup in an elemental analyzer measuring gamma rays arising from neutron capture in bulk substances
US4883956A (en) * 1985-12-23 1989-11-28 Schlumberger Technology Corporation Methods and apparatus for gamma-ray spectroscopy and like measurements
NL8700949A (nl) * 1987-04-22 1988-11-16 Philips Nv Inrichting voor het meten van stralingsquanta, impulsonderscheidingsinrichting geschikt voor gebruik in en spectrometer voorzien van een dergelijke inrichting.
JPH01265184A (ja) 1988-04-15 1989-10-23 Matsushita Electric Ind Co Ltd 放射線受像装置
US5270547A (en) * 1992-05-07 1993-12-14 Independent Scintillation Imaging Systems (Isis) Inc. Scintillation camera valid event discrimination
US5349193A (en) * 1993-05-20 1994-09-20 Princeton Gamma Tech, Inc. Highly sensitive nuclear spectrometer apparatus and method
US5532944A (en) * 1994-07-28 1996-07-02 Sorrento Electronics, Inc. Multi-channel analysis system and method using digital signal processing
US5684850A (en) * 1995-08-14 1997-11-04 William K. Warburton Method and apparatus for digitally based high speed x-ray spectrometer
EP0880821B1 (en) * 1995-08-14 2003-12-17 William K. Warburton Method and apparatus for digitally based high speed x-ray spectrometer
US5873054A (en) * 1995-08-14 1999-02-16 William K. Warburton Method and apparatus for combinatorial logic signal processor in a digitally based high speed x-ray spectrometer
DE10110925A1 (de) * 2001-03-07 2002-09-12 Zeiss Carl Jena Gmbh Verfahren zur Photonenzählung in Laser-Scanning-Systemen
JP4160275B2 (ja) * 2001-05-28 2008-10-01 浜松ホトニクス株式会社 エネルギー測定方法及び測定装置
US20020195565A1 (en) * 2001-06-26 2002-12-26 European Organization For Nuclear Research PET scanner
GB2401766B (en) * 2003-03-11 2006-03-15 Symetrica Ltd Improved gamma-ray camera system
DE10312450A1 (de) * 2003-03-20 2004-10-07 Siemens Ag Verfahren zur Kompensation von Bildstörungen bei Strahlungsbildaufnahmen sowie Strahlungsbildaufnahmevorrichtung
US7592596B2 (en) * 2005-06-03 2009-09-22 Ge Medical Systems Israel, Ltd Methods and systems for medical imaging
US7208739B1 (en) * 2005-11-30 2007-04-24 General Electric Company Method and apparatus for correction of pileup and charge sharing in x-ray images with energy resolution

Cited By (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102221703A (zh) * 2010-04-13 2011-10-19 Vega格里沙贝两合公司 辐射检测器诊断
CN102221703B (zh) * 2010-04-13 2016-08-10 Vega格里沙贝两合公司 辐射检测器诊断
CN102073059B (zh) * 2010-12-31 2013-05-22 华中科技大学 一种数字化pileup波形处理方法及系统
CN102073059A (zh) * 2010-12-31 2011-05-25 华中科技大学 一种数字化pileup波形处理方法及系统
CN102809756A (zh) * 2011-05-31 2012-12-05 西门子公司 校正量子计数探测器中计数率漂移的方法和x射线系统
CN102809756B (zh) * 2011-05-31 2014-10-22 西门子公司 校正量子计数探测器中计数率漂移的方法和x射线系统
US9075153B2 (en) 2011-05-31 2015-07-07 Siemens Aktiengsellschaft Method for correcting count rate drift in a quantum-counting detector, an X-ray system with a quantum-counting detector and a circuit arrangement for a quantum-counting detector
CN102955164A (zh) * 2011-08-09 2013-03-06 西门子公司 用于使多通道量子计数射线探测器的阈值均匀化的方法
CN102955164B (zh) * 2011-08-09 2015-01-14 西门子公司 用于使多通道量子计数射线探测器的阈值均匀化的方法
CN104471441A (zh) * 2012-06-27 2015-03-25 皇家飞利浦有限公司 谱光子计数探测器
CN105143918A (zh) * 2013-04-24 2015-12-09 皇家飞利浦有限公司 具有校正单元的脉冲处理电路
CN105793734A (zh) * 2013-11-27 2016-07-20 皇家飞利浦有限公司 用于探测光子的探测设备以及其方法
CN105793734B (zh) * 2013-11-27 2019-05-07 皇家飞利浦有限公司 用于探测光子的探测设备以及其方法
CN106471393A (zh) * 2014-06-27 2017-03-01 皇家飞利浦有限公司 用于光子计数应用的谱材料分解
CN106471393B (zh) * 2014-06-27 2019-11-26 皇家飞利浦有限公司 用于光子计数应用的谱材料分解
CN106574978A (zh) * 2014-09-17 2017-04-19 株式会社日立制作所 X射线拍摄装置
CN106574978B (zh) * 2014-09-17 2018-11-23 株式会社日立制作所 X射线拍摄装置
CN104586414B (zh) * 2014-12-29 2017-03-29 沈阳东软医疗系统有限公司 一种堆积脉冲信号的处理方法和装置
CN104586414A (zh) * 2014-12-29 2015-05-06 沈阳东软医疗系统有限公司 一种堆积脉冲信号的处理方法和装置
CN105125231A (zh) * 2015-09-18 2015-12-09 沈阳东软医疗系统有限公司 一种pet图像环状伪影的去除方法和装置
CN105125231B (zh) * 2015-09-18 2018-02-16 沈阳东软医疗系统有限公司 一种pet图像环状伪影的去除方法和装置
CN106405616A (zh) * 2016-09-06 2017-02-15 中国核动力研究设计院 一种脉冲测量方法
CN106405616B (zh) * 2016-09-06 2019-05-21 中国核动力研究设计院 一种脉冲测量方法
CN109171777A (zh) * 2018-07-19 2019-01-11 上海联影医疗科技有限公司 信号处理方法、装置、电路、存储介质及计算机设备
CN109171777B (zh) * 2018-07-19 2022-03-01 上海联影医疗科技股份有限公司 信号处理方法、装置、电路、存储介质及计算机设备
CN109211946A (zh) * 2018-08-29 2019-01-15 苏州瑞迈斯医疗科技有限公司 校正X-ray探测器中的探测通道的方法
CN109194331A (zh) * 2018-08-29 2019-01-11 苏州瑞迈斯医疗科技有限公司 电子装置以及校正该电子装置中比较器的方法
CN109211946B (zh) * 2018-08-29 2021-08-27 苏州瑞迈斯医疗科技有限公司 校正X-ray探测器中的探测通道的方法
CN110389374A (zh) * 2019-07-05 2019-10-29 东软医疗系统股份有限公司 一种探测器的前端电路及探测器
CN112929021A (zh) * 2019-12-05 2021-06-08 同方威视技术股份有限公司 探测器模块及其信号计数校正方法
CN111142148A (zh) * 2020-01-10 2020-05-12 南昌大学 一种位置敏感型闪烁探测器的倒装sql方法
CN111142148B (zh) * 2020-01-10 2022-05-20 南昌大学 一种位置敏感型闪烁探测器的倒装sql方法

Also Published As

Publication number Publication date
RU2472179C2 (ru) 2013-01-10
EP2156219B1 (en) 2012-11-21
WO2008155679A2 (en) 2008-12-24
EP2156219A2 (en) 2010-02-24
US8338791B2 (en) 2012-12-25
RU2010101425A (ru) 2011-07-27
CN101680956B (zh) 2013-02-13
US20100270472A1 (en) 2010-10-28
WO2008155679A3 (en) 2009-07-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101680956B (zh) 用于多谱光子计数读出电路的数字脉冲处理
US10078009B2 (en) Pulse processing circuit with correction means
US9176238B2 (en) Detection device for detecting photons emitted by a radiation source
CN101680954A (zh) 谱光子计数探测器
EP2867702B1 (en) Spectral photon counting detector
CN104136938B (zh) 谱成像
US9335424B2 (en) Spectral photon counting detector
US8471210B2 (en) Radiation imaging method with individual signal resolution
US10162066B2 (en) Coincidence-enabling photon-counting detector
CN103890571B (zh) 具有偏移校正的用于探测光子的放射探测装置
EP2076790A1 (en) Readout circuit for use in a combined pet-ct apparatus
CN101903799A (zh) 用于对信号计数或积分的辐射探测器
CN102088907A (zh) K边缘成像
US6509565B2 (en) Discriminator circuit for a charge detector
CN110025328A (zh) 断层扫描成像装置、控制其的方法以及计算机程序产品
CN105378508A (zh) 直接转换辐射探测器数字信号处理电子设备
CN102327125B (zh) 核医学成像装置以及核医学成像控制方法
Miller et al. Utilization of phoswich detectors for simultaneous, multiple radiation detection
HU200001B (en) Method and device for measuring activity of sample containing beta emissive isotopes in high intensity background of gamma radiation

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant