CN102469975A - X射线检查装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种X射线检查装置和相应的方法。在每个探测时段内执行快速和定期的X射线通量的调节,在探测时段的开始时,使X射线通量低,以确保无探测通道过载。随着X射线通量的增加,探测到特别是外围的探测器通道将进入饱和。饱和的探测器通道被停止,不再进一步辐射探测,测量未饱和的辐射探测的有效时间,用于校正那些探测信号。对从已饱和的探测通道的探测信号进行任何校正之后,根据所有的探测信号重建X射线图像。
Description
技术领域
本发明涉及一种X射线检查装置和相应的方法以及计算机程序。本发明特别涉及一种使用运行在超高X射线通量条件下的单层或多层光子计数X射线探测器的X射线检查装置和相应的方法,例如,医学X射线CT(计算机断层摄影)、临床前CT、或者用于材料检查或安全应用的CT。
背景技术
目前,在基于光子计数探测器的谱CT扫描器的实现中,要克服的一个主要障碍是,现有技术中的探测器系统的计数率限于大约5-10百万计数每秒每像素。常规的CT系统被优化以获得短的扫描时间,并因此以大约10亿计数每秒每像素的非常高的光子通量率运行。因此,在可用的探测器的计数率和CT系统所需的计数率之间存在差异。
这种计数率问题对于CT中光子计数探测器的应用而言是严重的负担。CT中的计数率限制主要是针对对象(例如患者)外围和对象外部的X射线(称为外围射线)。穿过对象的大多数射线被充分衰减,而不会使计数探测器过载(overload)。尽管对象外部的射线的测量对于成像任务而言并不重要,但在外围区域中探测器读数的过载会产生严重的图像伪影,而不能为临床成像所接受。已知的两种原理都具有严重的缺陷:
尚未公布的欧洲专利申请No.08171898.3(PH011734EP1)描述了一种X射线检查装置和相应的方法,根据该申请,在至少两个不同的源电流之间调制X射线源的源电流,以获得针对至少两个不同的X射线通量的至少两个探测数据集,其中,最低的X射线通量足够低,以避免X射线探测器在直接X射线射束下发生过载。根据所述至少两个探测数据集重建X射线图像,其中,所述X射线图像的像素的像素值是考虑到较高的X射线通量是否导致X射线探测器在各个探测器元(cell)处的过载而重建的。然而,通过这种方式,减小了这两种采集类型(低通量、高通量)的角采样。
发明内容
本发明的目的是提供一种X射线检查装置和相应的方法以及计算机程序,通过本发明能够解决这种问题,并且通过本发明通常能够克服在基于光子计数的谱CT扫描器的构造中的高计数率问题。
在本发明的第一方面中,提出了一种X射线检查装置,其包括:
-X射线源,其用于在围绕成像区域旋转的同时发射X射线辐射的X射线射束,
-X射线探测器,其具有多个探测器元,用于探测由所述X射线源发射的并已通过所述成像区域的X射线辐射并且用于输出探测信号,
-源控制单元,其用于在探测时段期间对X射线通量进行调制,在探测时段的开始时以避免X射线探测器在直接X射线射束下饱和的X射线通量水平开始,并之后增加X射线通量,
-探测控制单元,其用于评估所述探测信号,该探测控制单元包括:
i)饱和探测单元,其用于在探测时段期间探测在预定探测器元和/或探测器元组处的饱和,
ii)探测停止单元,其用于在探测时段的剩余时间内停止在已饱和的探测器元或探测器元组处对X射线辐射的探测,以及
iii)时间测量单元,其用于获得指示探测时段的有效时间部分的时间信息,在该有效时间部分期间,已在未饱和的情况下探测了X射线辐射,以及
-信号处理装置,其用于基于探测信号重建X射线图像,其中,利用所述时间信息对在探测时段期间由于饱和而被停止在其位置处对X射线辐射的探测的探测器元和/或探测器元组的探测信号进行校正。
在本发明的另一方面中,提出了一种相应的方法。
在本发明的又一方面中,提出了一种相应的计算机程序,其包括用于令计算机控制X射线检查装置的程序代码模块,所述X射线检查装置包括用于在围绕成像区域旋转的同时发射X射线辐射的X射线射束的X射线源以及具有用于探测由所述X射线源发射的并已通过所述成像区域的X射线辐射的多个探测器元,所述计算机程序包括用以控制X射线检查装置的程序代码模块。
在从属权利要求中限定了本发明的优选实施例。应当理解,所主张保护的方法具有与所主张保护的装置以及在从属权利要求中所限定的相似和/或相同的优选实施例。
本发明是基于这样的思想,即在每个探测时段(也称为采样时段)内,对X射线通量执行快速并且优选定期的调制。所述X射线通量经具体地调制,使得以足够低从而使X射线探测器在直接X射线射束下不饱和的X射线通量水平开始,并之后在所述探测时段的剩余时时段间增加X射线通量。在探测时段开始时的X射线通量水平因而确保了没有探测器元以及没有探测器通道一开始就是过载的。然而,随着X射线通量的增加,一些探测器元,特别是在X射线探测器的外围处的探测器元将进入饱和。
本发明还基于这样的思想,即提供用于探测在一个或多个探测器元和/或探测器元组处(例如,在所述探测器不同外围的探测器元组)的饱和,并停止对在这样的已饱和的探测器元或探测器元组处的辐射的进一步探测的手段(means)。另外,测量那些探测器元或探测器元组的未饱和的有效时间。
最后,基于所采集的信息,特别是由非饱和的探测器元测量的探测信号、而且还有由已饱和的探测器元测量的探测信号、以及所获得的未饱和的有效测量的时间信息,来重建X射线图像。然而,对于这种重建,利用那些探测器元的相应时间信息预先校正从已进入饱和的探测器元采集的探测信号。
通过本发明能够实现:在探测时段期间不进入饱和的探测器元执行定期测量并发出“实时的”探测信号。根据同一探测时段期间的进一步测量仅停止在该探测时段期间进入饱和的探测器元,但之后对它们的测量结果进行校正。总体而言,与已知的装置和方法相比,测量期间“丢失”较少的数据,从而得到提高的图像质量,也具有较少的图像伪影。
根据优选实施例,源控制单元适于以这样的方式对X射线通量进行调制,该方式使得X射线通量在探测时段期间随着时间持续增加。例如,X射线源的X射线通量(和/或源电流)能够根据锯齿状函数进行调制。然而,对X射线源的X射线通量(和/或源电流)的其他调制方案也是适用的。
在WO 2008/155715A2中描述了用于快速X射线通量调制的一个实施例,其也能够用于本发明,并通过引用将其并入本文。本文所公开的方法和装置使用在旋转阳极或旋转框架管中的z-偏转,其中,电子射束从第一焦斑区域偏转到形成于阳极上的第二焦斑区域。仅有在第一焦斑区域中生成的电磁射束对有用的电磁曝光射束有贡献,其中,第二焦斑区域被设计成避免电磁射束发射到有用的电磁射束方向的方向上。
在另一实施例中,X射线通量调制可以通过调制提供给X射线源的电流来实现。
优选地,探测器是光子计数探测器,但敏感的集成探测器也会遭受过载,从而本发明对于这样的探测器也有意义。
根据另一实施例,探测控制单元包括针对多个个体(individual)探测器元和/或探测器元组,特别是针对在X射线探测器的外围的个体探测器元和/或探测器元组的多个探测控制单元。更进一步地,优选所述探测控制单元包括针对每个探测器元的探测控制子单元。这些实施例有助于进一步提高所采集的探测信号以及所重建的X射线图像的准确度。至少应当为可能进入饱和的探测器元提供分离的探测控制单元。然而,也可能所有的探测器元都具有其自己的探测控制单元。
有利地,饱和探测单元包括:电流测量单元,其用于测量在探测器元或探测器元组的输出处的探测器电流,特别是平均探测器电流;以及比较器,其用于将探测器电流与指示饱和的参考电流进行比较。由于探测器电流取决于所测量的X射线通量,因此能够使用简单的比较器来核查例如个体探测器元的平均电流是否超过了与探测器元的饱和相关联的限值(limit)。
存在实施这种功能的其他可能。例如,可以核查数字计数脉冲的平均频率,并且如果达到了频率的最大限值,则给出饱和。或者,可以观察计数的数值,并且如果达到了最大的、时间相关的计数数值,则给出饱和。
优选地,探测停止单元适于记录(registering)和/或评估来自已饱和的探测器元或探测器元组的探测信号。换言之,在探测到探测器元或探测器元组处的饱和的时刻,存储截至这一时刻所测量的已饱和的探测器元或探测器元组的探测信号,以供进一步处理,而在同一探测时段的剩余时间内,不再在那些探测器元处进行进一步测量,即不再存储和/或评估那些探测器通道上的探测信号。这为停止在已饱和的探测器元处的测量提供了最简单的措施。
在光子计数探测器中,也存在停止对其他光子进行计数并确保前端电子器件进入饱和状态的可能,这可能对下一探测时段带来负面影响。
此外,在实施例中,信号处理装置适于基于已知的通量调制函数、所测量的探测信号部分和所获得的针对这一探测信号的时间信息,通过估计探测信号的在探测时段中未探测X射线辐射的剩余时间内的缺失的探测信号部分,来校正在探测时段期间已停止在其位置处对X射线辐射的探测的探测器元和/或探测器元组的探测信号。通常有多种方式进行这种校正,并且所应用的方式取决于在探测时段期间调制通量的方式。
附图说明
参考下文所描述的(一个或多个)实施例,本发明的这些方面和其他方面将显而易见并得以阐述。在附图中:
图1示出了根据本发明的X射线检查装置的实施例;
图2示出了探测控制装置的实施例的框图;
图3示出了信号处理装置的实施例的框图;
图4示出了饱和探测装置的实施例的框图;
图5示出了信号处理单元的实施例的框图;以及
图6示出了X射线通量调制函数的实施例的示意图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的X射线检查装置的第一实施例,特别是用于对患者的医学应用和检查的CT成像系统。图1中所示的CT成像系统包括机架1,其能够围绕平行于z方向延伸的旋转轴R旋转。辐射源2,特别是用于发射宽能谱X射线的(常规的)多色X射线管,被安装在机架1上。X射线管2配备有准直器装置3,准直器装置将X射线管2所产生的辐射形成为锥形辐射射束4。在圆柱形检查区(成像区域)5的感兴趣区域中,辐射贯穿诸如患者的对象(未示出)。在已贯穿检查区5之后,X射线射束4入射到X射线探测器单元6上,在本实施例中,X射线探测器单元6是具有多个探测器元61的二维光子计数探测器,其被安装在机架1上并将入射的X射线辐射转换为探测信号。
机架1由电机7以优选恒定但可调的角速度驱动。提供了另一电机8,用于平行于旋转轴R或z轴的方向移动对象,例如被布置在检查区5中的患者台上的患者。这些电机7、8由控制装置9控制,例如使得辐射源2和检查区5相对于彼此沿着螺旋形轨迹移动。然而,也可能对象或检查区5不移动,而仅仅旋转X射线源2。
为了控制X射线源2,特别是为了调制由X射线源2提供的X射线通量,提供了源控制装置10。该源控制装置10确保由X射线源2发射的X射线辐射的X射线通量在探测时段期间被调制,使得在采集探测信号的每个探测时段(即,从X射线源的固定角位置处或者从小角度范围采集单一探测信号的时间时段)中,在探测时段开始时的X射线通量水平足够低,从而没有探测器元61饱和。具体而言,X射线通量水平足够低,使得遭受直接X射线射束、即在探测器6中X射线射束不通过对象的外围位置处的探测元件,不会在探测时段的开始时因为所述低的X射线通量水平而饱和。此后,例如根据图6中所示的线性函数增加X射线通量。
所述检查装置还还包括探测控制装置11,其用于评估由探测器6的探测器元61采集的探测信号。优选地,为每个探测器元61提供分离的探测控制单元。然而,还可能仅为选定的探测器元61提供分离的探测控制单元。此外,也可能组合探测器元组,并为这样的组提供分离的探测控制单元,以为了饱和探测的目的而评估组合的探测信号。
图2中示出了探测控制装置11的实施例。在图示的范例中,为个体探测器元61a、61b、……、61n,优选为在探测器6的外围处的最可能进入饱和的探测器元,提供n个探测控制单元11a、11b、……、11n。因此,通过这样的探测控制单元11a-11n提供了n个探测通道17a、17b、……、17n。每个探测控制单元11a-11n具有其各自的饱和探测单元14a、14b、……、14n,用于探测在探测时段期间在相应的探测器元61a-61n处的饱和。此外,每个探测控制单元11a-11n包括个体探测停止单元15a、15b、……、15n,用于在探测时段的剩余时间内停止在相应探测器元61a-61n处对X射线辐射的探测。
换言之,如果在特定的探测器元处探测到饱和,所述探测通道的探测停止单元从那一时刻开始,直到该探测时段的结束,停止对所述探测通道中辐射的进一步探测,因为从那一时刻开始,已饱和的探测器元探测到的任何信号无论如何都不能反映在所述探测器元上的真实辐射入射。该停止具体是通过停止记录和/或评估来自已饱和的探测器元的任何信号,即简单地忽略所述信号来完成的,而仅记录截至饱和的时刻由所述探测器元输出的探测信号,以供进一步处理。
每个探测控制单元11a-11n还包括时间测量单元16a、16b、……、16n,用于获得时间信息,所述时间信息指示探测时段的有效时间部分,在该有效时间部分期间,在未饱和的情况下由其相应的探测器元61a-61n探测X射线辐射。换言之,所述时间是在相应的探测器元未饱和的期间测量的,其实质上包括了整个探测时段中探测器元有多长时间是饱和的信息。
然后将探测控制装置11所测量的探测信号,以及如果适用,将任何时间信息,提供给信号处理装置12,用于基于所述探测信号重建X射线图像。与探测控制装置11类似,信号处理装置12优选包括如图中3所图示的若干信号校正单元121a-121n,其中,信号校正单元121a-121n的数量通常与探测控制单元11a-11n的数量相对应。其中,已进入饱和的探测器元的探测信号不像从未饱和的探测器元输出的探测信号那样被直接处理,而是基于所采集的属于所述探测信号的时间信息预先进行校正。这种校正将在下文更为详细地进行说明。然后将来自非饱和探测器元(未校正)和来自饱和探测器元(已校正)两者的探测信号提供给信号处理单元122,例如用于根据所述探测信号重建x射线图像。
然后由信号处理装置12将重建的图像然后发送至例如显示器13,以显示所获得的图像。
为了对检查进行全面控制,优选不仅电机7、8,而且还有源控制装置10、探测控制装置11、信号处理装置12、以及探测器6自身均受控制装置9控制。
图4中示出了饱和探测单元14a的实施例。相应的,饱和探测单元14a包括电流测量单元14a1,用于测量在相关联的探测器元61a的输出处的探测器电流,特别是平均探测器电流。此外,饱和探测单元包括比较器14a2,用于将所测量的探测器电流与指示饱和的参考电流进行比较。对于各个探测器,所述参考电流是已知的,并且能够由探测器的制造商事先采集。或者,为了采集所述参考电流,检查装置的制造商能够例如通过校准测量或分离的测量来获得这些参考电流。例如,能够为每个个体探测器元采集个体参考电流,其反映探测器元进入饱和时的电流。然而,也可能获得单一参考电流(例如,平均参考电流),将其用于探测所有探测器元的饱和,或者将参考电流提供给不同的探测器元组。
通过使用比较器14a2,然后探测相关联的探测器元61a的输出电流是否超过了参考电流。如果是,则比较器14a2将相应的输出信号发送到相关联的探测停止单元15a,以停止在这一探测通道上对探测信号的进一步记录。
时间测量单元16a-16n可以是简单的元件,例如对探测信号的已通过的部分进行计数的简单的计数器。然而,允许这样的时间记录的其他实现方式也是可能的。例如,探测时段可以被细分为较小的子时段,并且在每个子时段的结束时核查在指定的探测器元处是否存在过载。举例来说,可以假设10个子时段,并且如果在子时段,,n“的结束时探测到过载,将第一至,,n-1“时段的探测信号进行加和(=N饱和),并且然后通过t饱和=Δ/10(n-1)来确定直到过载的时间t饱和,其中,Δ是完整探测时段的时间持续期。
图5中示出了信号处理单元121a的实施例。如图所示,信号处理装置121a获得如下内容作为输入信息:由各个时间测量单元61a(最终由于探测器元61a的饱和受限而停止记录)获得的时间信息Ta、由各个探测器元61a采集的探测信号Da,以及应用在源控制单元10中以在在探测时段期间对X射线通量进行调制的已知的通量调制函数F。信号处理单元121a的输出再次作为探测信号Da′,其在相应的探测器元61a未进入饱和时对应于完整测量的探测信号Da,并且如果相应的探测器元61a进入饱和,则是经校正的探测信号。然后通过图像重建单元122进一步处理所有这些输出的探测信号D′,其中,使用从探测信号重建图像的常识,按照需要重建图像或生成(2D或3D)数据集。
将参考图6图示校正探测信号的可能方式,作为范例,其示出了随时间t变化的锯齿状函数,根据该函数,在每个具有持续期Δ的探测时段期间调制X射线通量I(t)。
在探测时段Δ内,强度(每单位时间内的光子)从I0到mI0而变化,其中,m被定义为调制深度。
在时段0...t中探测到的光子的数量为:
如果探测器进入饱和
I(t饱和)=I饱和。
在t饱和时,具有N饱和个探测到的光子,以上等式能够用于估计:
得知光子的总量I0,则能够估计
能够应用不同的方法来调制X射线通量。这在原理上是能够实现的,例如,通过利用具有独立栅格开关的灯丝和/或利用多个管,来调制源电流或者改变X射线管灯丝电流。此外,可使用WO 2008/155715A2中描述的利用在旋转阳极或旋转框架管中的z偏转进行快速剂量调制的思想。
本发明主要应用于基于单层或多层(3D)结构的、运行在超高X射线通量条件下的光子计数探测器,例如,医学X射线CT、临床前CT、或者用于材料检查或安全应用的CT。其允许重建与有无限计数率性能的探测器实质上具有同样质量的图像。
通过使用本发明,最终能够获得更好的图像质量。仅有由进入饱和的探测器元输出的那些探测信号被与实际探测信号比较进行修改。使用基于相应的探测器元已进入饱和的时时段间的时间测量对那些探测信号的校正,能够获得高准确度,有助于提高重建图像的所需质量。
尽管在附图和之前的描述中对本发明进行了说明和描述,这样的图示说明和描述应被认为说明性的或示范性的,而非限制性的;本发明并不限于所公开的实施例。本领域技术人员在实施所要求保护的发明时,从附图、说明书和权利要求中,可以理解并实现本发明所公开的实施例的其他变型。
在权利要求中,“包括”一词并不排除其他元件或步骤,不定冠词“一”或“一个”并不排除多个。单一元件或其他单元也可已实现权利要求中叙述的多项功能。在不同的从属权利要求中所叙述的特定措施并不意味着不能从这些措施的组合中获益。
计算机程序可以被存储/分布在适当的介质中,诸如与其他硬件一起提供或作为其他硬件的一部分的光存储介质或固态介质,但也可以通过其他形式分布,诸如经由因特网或其他有线或无线通信系统。
权利要求中的任何参考标记不应被解释为限制范围。
Claims (11)
1.一种X射线检查装置,包括:
-X射线源(2),其用于在围绕成像区域(5)旋转的同时发射X射线辐射的X射线射束(4),
-X射线探测器(6),其具有多个探测器元(61),用于探测由所述X射线源(2)发射的并已通过所述成像区域(5)的X射线辐射并且用于输出探测信号,
-源控制单元(10),其用于在探测时段期间对X射线通量进行调制,在探测时段的开始时以避免所述X射线探测器(6)在直接X射线射束下饱和的X射线通量水平开始,并且之后增加所述X射线通量,
-探测控制单元(11),其用于评估所述探测信号,所述探测控制单元(11)包括:
i)饱和探测单元(14a-14n),其用于在探测时段期间探测在预定探测器元(61)和/或探测器元组处的饱和,
ii)探测停止单元(15a-15n),其用于在所述探测时段的剩余时间内停止在已饱和的探测器元(61)或探测器元组处对X射线辐射的探测,以及
iii)时间测量单元(16a-16n),其用于获得指示所述探测时段的有效时间部分的时间信息,在该有效时间部分期间,已在未饱和的情况下探测了X射线辐射,以及
-信号处理装置(12),其用于基于所述探测信号重建X射线图像,其中,利用所述时间信息对探测时段期间由于饱和而停止在其位置处对X射线辐射的探测的探测器元(61)和/或探测器元组的探测信号进行校正。
2.根据权利要求1所述的X射线检查装置,
其中,所述源控制单元(10)适于以这样的方式对所述X射线通量进行调制,该方式使得所述X射线通量在探测时段期间随着时间持续增加。
3.根据权利要求1所述的X射线检查装置,
其中,所述源控制单元(10)适于根据锯齿状函数对所述X射线源(2)的所述X射线通量进行调制。
4.根据权利要求1所述的X射线检查装置,
其中,所述X射线探测器(6)是光子计数X射线探测器。
5.根据权利要求1所述的X射线检查装置,
其中,所述探测控制单元(11)包括针对多个个体探测器元(61a-61n)和/或探测器元组,特别是针对在所述X射线探测器(6)的外围处的个体探测器元和/或探测器元组的多个探测控制子单元(11a-11n)。
6.根据权利要求1所述的X射线检查装置,
其中,所述探测控制单元(11)包括针对每个探测器元(61)的探测控制子单元(11a-11n)。
7.根据权利要求1所述的X射线检查装置,
其中,所述饱和探测单元(14a)包括电流测量单元(14a1),用于在探测器元或探测器元组的输出处测量探测器电流,特别是平均探测器电流,并且所述饱和探测单元(14a)包括比较器(14a2),用于将所述探测器电流与指示饱和的参考电流进行比较。
8.根据权利要求1所述的X射线检查装置,
其中,所述探测停止单元(15a-15n)适于记录和/或评估来自已饱和的探测器元(61)或探测器元组的探测信号。
9.根据权利要求1所述的X射线检查装置,
其中,所述信号处理装置(12)适于基于已知的通量调制函数、所测量的探测信号部分和所获得的针对这一探测信号的所述时间信息,通过估计所述探测信号的在所述探测时段中未探测X射线辐射的剩余时间内的缺失的探测信号部分,来对所述探测时段期间已停止在其位置处对所述X射线辐射的探测的探测器元(61)和/或探测器元组的探测信号进行校正。
10.一种X射线检查方法,包括如下步骤:
-在围绕成像区域(5)旋转的同时发射X射线辐射的X射线射束(4),
-由具有多个探测器元(61)的X射线探测器(6)探测已通过所述成像区域(5)的X射线辐射并输出探测信号,
-在探测时段期间对X射线通量进行调制,在探测时段的开始时以避免所述X射线探测器(6)在直接X射线射束下饱和的X射线通量水平开始,并且之后增加所述X射线通量,
-评估所述探测信号,所述评估的步骤包括:
i)在探测时段期间探测在预定探测器元(61)和/或探测器元组处的饱和,
ii)在所述探测时段的剩余时间内停止在已饱和的探测器元(61)或探测器元组处对X射线辐射的探测,以及
iii)获得指示所述探测时段的有效时间部分的时间信息,在该有效时间部分期间,已在未饱和的情况下探测了X射线辐射,以及
-基于所述探测信号重建X射线图像,其中,利用所述时间信息对探测时段期间由于饱和而停止在其位置处对X射线辐射的探测的探测器元(61)和/或探测器元组的探测信号进行校正。
11.一种计算机程序,其包括用于令计算机控制X射线检查装置的程序代码模块,所述X射线检查装置包括:X射线源(2),其用于在围绕成像区域(5)旋转地同时发射X射线辐射的X射线射束(4),以及X射线探测器(6),其具有多个探测器元(61),用于探测由所述X射线源(2)发射的并已通过所述成像区域(5)的X射线辐射并且用于输出探测信号,所述计算机程序包括用于控制所述X射线检查装置以执行如下操作的程序代码模块:
-在探测时段期间对X射线通量进行调制,在探测时段的开始时以避免所述X射线探测器(6)在直接X射线射束下饱和的X射线通量水平开始,并且之后增加所述X射线通量,
-评估所述探测信号,所述评估包括如下步骤:
i)在探测时段期间探测在预定探测器元(61)和/或探测器元组处的饱和,
ii)在所述探测时段的剩余时间内停止在已饱和的探测器元(61)或探测器元组处对X射线辐射的探测,以及
iii)获得指示所述探测时段的有效时间部分的时间信息,在该有效时间部分期间,已在未饱和的情况下探测了X射线辐射,以及
-基于所述探测信号重建X射线图像,其中,利用所述时间信息对探测时段期间由于饱和而停止在其位置处对X射线辐射的探测的探测器元(61)和/或探测器元组的探测信号进行校正。
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---|---|
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106572823A (zh) * | 2014-07-15 | 2017-04-19 | 皇家飞利浦有限公司 | 投影数据采集装置 |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2594606C2 (ru) | 2011-08-30 | 2016-08-20 | Конинклейке Филипс Н.В. | Детектор счета фотонов |
JP2015516832A (ja) * | 2012-03-27 | 2015-06-18 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ | 光子計数検出器を備える撮像システムによる従来型のイメージング |
JP6257948B2 (ja) * | 2012-08-07 | 2018-01-10 | 東芝メディカルシステムズ株式会社 | X線撮影システム |
US9952164B2 (en) * | 2012-12-21 | 2018-04-24 | General Electric Company | Photon-counting CT-system with reduced detector counting-rate requirements |
WO2014206794A1 (en) | 2013-06-26 | 2014-12-31 | Koninklijke Philips N.V. | Imaging apparatus |
US9554760B2 (en) * | 2015-05-04 | 2017-01-31 | Toshiba Medical Systems Corporation | Method and apparatus for reducing the recovery time due to polarization within an imaging device |
EP3399341A1 (en) | 2017-05-04 | 2018-11-07 | Koninklijke Philips N.V. | Dose modulation for a photon scanning apparatus |
Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4465103A (en) * | 1982-07-20 | 1984-08-14 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Self-regulating flow control device |
US5117445A (en) * | 1990-07-02 | 1992-05-26 | Varian Associates, Inc. | Electronically enhanced x-ray detector apparatus |
CN1127060A (zh) * | 1994-03-18 | 1996-07-17 | 维斯达技术有限公司 | 用于x射线图象应用的多能量系统 |
US5696807A (en) * | 1996-09-05 | 1997-12-09 | General Electric Company | Methods and apparatus for modulating x-ray tube current |
US6399950B1 (en) * | 2000-11-27 | 2002-06-04 | Shimadzu Corporation | Two-dimensional radiation detector |
JP2003209746A (ja) * | 2002-01-16 | 2003-07-25 | Shimadzu Corp | 放射線撮影装置 |
CN1768705A (zh) * | 2004-09-10 | 2006-05-10 | 通用电气公司 | 动态控制辐射探测器的整形时间的方法和系统 |
CN1781458A (zh) * | 2004-11-24 | 2006-06-07 | 通用电气公司 | Ct数据校正的方法和系统 |
US20070206721A1 (en) * | 2004-09-13 | 2007-09-06 | Tkaczyk John E | Photon counting x-ray detector with overrange logic control |
US20070236699A1 (en) * | 2006-04-07 | 2007-10-11 | Chien Chou | Optical tomography method & device |
WO2009073284A1 (en) * | 2007-12-07 | 2009-06-11 | General Electric Company | Filter with alternating pattern for use in energy sensitive computed tomography |
CN101460863A (zh) * | 2006-04-05 | 2009-06-17 | 加利福尼亚州技术学院 | 通过声扭曲和散焦的3维成像 |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0675051A (ja) * | 1992-08-27 | 1994-03-18 | Shimadzu Corp | 撮像装置 |
JP3446327B2 (ja) * | 1994-08-31 | 2003-09-16 | 株式会社島津製作所 | 放射線撮像装置 |
US5550889A (en) | 1994-11-28 | 1996-08-27 | General Electric | Alignment of an x-ray tube focal spot using a deflection coil |
US7649974B2 (en) | 2004-11-18 | 2010-01-19 | General Electric Company | Method and system for controlling an X-ray imaging system |
US7209536B2 (en) * | 2004-11-19 | 2007-04-24 | General Electric Company | CT colonography system |
US7332724B2 (en) | 2005-07-26 | 2008-02-19 | General Electric Company | Method and apparatus for acquiring radiation data |
US8189742B2 (en) | 2007-06-21 | 2012-05-29 | Koninklijke Philips Electronics Nv | Fast dose modulation using Z-deflection in a rotaring anode or rotaring frame tube |
US7433443B1 (en) * | 2007-08-29 | 2008-10-07 | General Electric Company | System and method of CT imaging with second tube/detector patching |
US7916836B2 (en) * | 2007-09-26 | 2011-03-29 | General Electric Company | Method and apparatus for flexibly binning energy discriminating data |
WO2010070583A1 (en) | 2008-12-17 | 2010-06-24 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | X-ray examination device and method |
-
2010
- 2010-07-20 WO PCT/IB2010/053304 patent/WO2011013031A1/en active Application Filing
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- 2010-07-20 US US13/386,906 patent/US8842805B2/en active Active
- 2010-07-20 CN CN201080033602.7A patent/CN102469975B/zh active Active
Patent Citations (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4465103A (en) * | 1982-07-20 | 1984-08-14 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Self-regulating flow control device |
US5117445A (en) * | 1990-07-02 | 1992-05-26 | Varian Associates, Inc. | Electronically enhanced x-ray detector apparatus |
CN1127060A (zh) * | 1994-03-18 | 1996-07-17 | 维斯达技术有限公司 | 用于x射线图象应用的多能量系统 |
CN1522669A (zh) * | 1996-09-05 | 2004-08-25 | ͨ�õ�����˾ | 动态调整成像系统中元件的系统 |
US5696807A (en) * | 1996-09-05 | 1997-12-09 | General Electric Company | Methods and apparatus for modulating x-ray tube current |
US6399950B1 (en) * | 2000-11-27 | 2002-06-04 | Shimadzu Corporation | Two-dimensional radiation detector |
JP2003209746A (ja) * | 2002-01-16 | 2003-07-25 | Shimadzu Corp | 放射線撮影装置 |
CN1768705A (zh) * | 2004-09-10 | 2006-05-10 | 通用电气公司 | 动态控制辐射探测器的整形时间的方法和系统 |
US20070206721A1 (en) * | 2004-09-13 | 2007-09-06 | Tkaczyk John E | Photon counting x-ray detector with overrange logic control |
CN1781458A (zh) * | 2004-11-24 | 2006-06-07 | 通用电气公司 | Ct数据校正的方法和系统 |
CN101460863A (zh) * | 2006-04-05 | 2009-06-17 | 加利福尼亚州技术学院 | 通过声扭曲和散焦的3维成像 |
US20070236699A1 (en) * | 2006-04-07 | 2007-10-11 | Chien Chou | Optical tomography method & device |
WO2009073284A1 (en) * | 2007-12-07 | 2009-06-11 | General Electric Company | Filter with alternating pattern for use in energy sensitive computed tomography |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
SEBASTIAN FEUERLEIN,MD ET.AL: "Multienergy photon-counting k-edge imaging:Potential for improved luminal depiction in vascular imaging", 《RADIOLOGY》 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106572823A (zh) * | 2014-07-15 | 2017-04-19 | 皇家飞利浦有限公司 | 投影数据采集装置 |
CN106572823B (zh) * | 2014-07-15 | 2020-11-20 | 皇家飞利浦有限公司 | 投影数据采集装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN102469975B (zh) | 2014-07-09 |
JP5497897B2 (ja) | 2014-05-21 |
JP2013500113A (ja) | 2013-01-07 |
WO2011013031A1 (en) | 2011-02-03 |
US20120121063A1 (en) | 2012-05-17 |
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EP2459069A1 (en) | 2012-06-06 |
US8842805B2 (en) | 2014-09-23 |
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