CN108369284A - 采用具有时间偏移深度段的边缘上检测器的高分辨率计算机断层摄影 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种由计算机断层摄影(CT)系统10执行的测量方法。所述CT系统10包括X射线源和光子计数边缘上检测器的X射线探测器阵列，其中，每个边缘上检测器具有多个深度段，也称为检测器元件15，其被设置在入射的X射线方向的不同空间位置。所述方法包括应用时间偏移测量方案，所述时间偏移测量方案对于定位在不同深度的至少两个不同检测器元件15而提供在测量周期之间的时间偏移；所述时间偏移是被选择为使得至少两个测量周期在时间上至少部分地重叠。本发明还公开了相应的CT系统10、用于CT系统的控制单元20和用于CT系统10的测量电路30。本发明也公开了控制CT系统的计算机程序。所公开的技术提供了在角方向上的更高的采样频率。

Description

采用具有时间偏移深度段的边缘上检测器的高分辨率计算机 断层摄影
技术领域
本发明所提出的技术涉及一种由计算机断层摄影系统执行的测量方法。本发明所提出的技术还涉及被配置为执行所述测量方法的装置和系统。
背景技术
在医学应用和非破坏性测试中已经使用了诸如X射线成像等射线照相成像。
通常，X射线成像系统包括X射线源和包括多个检测器的X射线检测器阵列，所述多个检测器包括一个或多个检测器元件(测量X射线强度/流量的独立装置)。X射线源发射X射线，它穿过待成像的对象或物体，然后由所述检测器阵列进行配准。由于一些材料比其它材料吸收更大部分的X射线，所以图像由对象或物体形成。
通常使用的X射线成像系统的实施例是X射线计算机断层摄影(CT)系统，其可包括：X射线管，其产生X射线的扇形束或锥形束；以及X射线检测器的相对阵列，其测量穿过患者或物体透射的X射线的分数。X射线管和检测器阵列安装在围绕成像物体旋转的台架中。图3示出了扇形波束CT几何结构的示意图。
探测器阵列的尺寸和分段影响CT设备的成像能力。在台架的旋转轴方向(也就是，图3的z方向)上的多个检测器元件能使得实现多切片图像采集。在角方向(在图3中的ξ)上的多个检测器元件能够同时对同一平面中的多个投影进行测量，并应用于扇形/锥形束CT中。最常规的探测器是所谓的平板探测器，这意味着它们在切片方向(z)和角方向(ξ)上具有检测器元件。
由低Z材料制成的X射线检测器需要在X射线束的方向上具有相当大的厚度，以便具有足够的检测效率以被用于CT中。例如，可以通过采用“边缘上”几何结构来解决这个问题，正如在美国专利No.8,183,535中所述，其中探测器阵列由多个探测器构建的，它包括具有低原子序数材料的薄晶片，该薄晶片具有朝向撞击的X射线的边缘。图2示出了边缘上检测器的阵列的示意图，该图显示了：光源60的位置、X射线45的方向、检测器阵列50、单个的边缘上检测器5以及阵列55的运动的角方向。通常，在晶片上的2D网格上的每个检测器具有多个检测器元件。在图1中示出了边缘上半导体晶片的实施例，它示出了在探测器15的一列中的不同的探测器元件，以及照射的X射线45的方向，例如，每个单个晶片是这样定向以致它在切片方向(z)上和在X射线的方向上具有检测器元件，如图3中所示。用于半导体探测器的边缘上几何结构也可参见美国专利No.4,937,453、美国专利No.5,434,417、美国专利2004/0251419和WO 2010/093314所述。相对于X射线的方向以微小角度取向的晶片检测器通常也被包括在术语“边缘上”中。
相对于碰撞的X射线以不同深度进入检测器材料的检测器元件是被称为不同的“深度段”。在不同深度处的检测器元件通常这样对准以使得几个检测器元件(从不同的深度)测量相同的X射线束。
图9是示出了实施为与在美国专利No.8,183,535的示例性实施例类似的多芯片模块的半导体检测器模块的示意图。在这个实施例中，这些探测器元件是被组织为相对于入射的X射线45的方向的三个深度段15。这个实施例示出了半导体传感器如何也能在多芯片模块(MCM)中具有基底5的功能。信号从检测器元件15被路由到并行处理电路(例如，ASIC)30的输入端。应当理解的是，术语“专用集成电路(ASIC)”被广义地解释为用于特定应用的任何通用电路。ASIC处理从每个X射线产生的电荷并将其转换为数字数据，这些数字数据可被用于获取诸如光子计数和/或估计能量等测量数据。ASIC是被配置为用于连接到数字数据处理电路，使得数字数据可以被发送到位于MCM外部的进一步数字数据处理和/或存储器，最后该数据将被输入用于图像处理以生成重建的图像。
对于给定的旋转位置，每个检测器元件测量对于特定投影线的透射X射线。这样的测量被称为投影测量。对于许多投影线的投影测量的集合称为正弦图。通过利用正弦图数据进行图像重建以获得成像对象内部的图像。每个投影线(在正弦图中的一个点)是由角坐标(θ)和径向坐标(r)给出，如在图7中所定义的。在由(r,θ)给出的特定坐标处具有检测器元件的每个测量是正弦图的样本。在正弦图中的更多样本通常导致真实正弦图的更好表示，并且因此也更精确地重建图像。检测器阵列(类似于在图3中所示)如何采样正弦图空间的实施例是显示在图8A中，对于构台的相隔Δθ的两个角度位置。这些样本的不同r位置来自在该阵列中的不同检测器。
通常，台架连续旋转，每个检测器元件测量在帧时间内的X射线通量。测量周期在这里被定义为利用测量来占用特定的检测器元件的时间间隔。测量周期的长度可以是但不一定必须等于帧时间。测量周期远小于总数据采集时间，多个测量周期在整个测量过程中彼此直接跟随。测量周期的长度称为时间采样间隔，采样间隔的倒数1/T称为采样频率。CT系统的角度采样间隔由台架的角速度给出，ω＝dθ/dt，而时间采样间隔T是由Δθ＝ωT给出。在图4中显示了角度采样的示意图，其中，检测器和射线源被示出用于由采样间隔T隔开的两个不同的位置。对于对应于特定检测器元件的所有投影线，径向坐标对所述台架的旋转是不变的。
为了从断层数据执行精确的图像重建，必须有足够量的角样本。不足的角度采样可导致图像中的伪像、混叠和较差的分辨率。
一种增加角采样频率的方法(不使用特定的过采样方案，如后文中所述)是降低时间采样间隔T。然而，这通常受到检测器电子装置的限制。获得较高角度采样频率的另一种方法是降低旋转速度ω并降低流量(为了不增加患者剂量)。这伴随着传统能量积分检测器的噪声损失，因为当对信号积分时，较少的通量意味着更多的相对电子噪声。然而，对于光子计数检测器，由于没有积分过程，所以减小通量不会导致噪声损失。因此，与传统CT相比，能够在光子计数CT中使用更高的采样率。
有几种用于计算机断层摄影的过采样方案，例如：“四分之一检测器偏移量”和“飞行焦斑”。所述“四分之一检测器偏移量”方法是公知的，意味着所述检测器元件相对于扇形束的中心线空间偏移四分之一的检测器宽度。这意味着在θ和θ+180度上的投影不是相同的，而是偏移半个像素。这在径向方向上产生过采样(两倍以上)。“飞行焦斑”方法意味着焦斑是在测量过程中移动的，以便产生更多的投影线。这个方法可以在径向和角方向上产生过采样。对于边缘上检测器，飞行焦斑方法的缺点是：如果你通过移动射线源来改变检测器相对于射线源的对准，则检测器的空间相应会改变。
在US 7696481中，描述了一种用于多层检测器的过采样方法，其中不同层中的检测器元件相对于彼此空间偏移。这在径向和角方向上产生过采样。然而，当使用低Z材料作为探测器材料时，散射在探测器中的光子部分是重要的，因此，在至少一个探测器模块的至少一个子集之间相互折叠的防散射模块是有利的，正如US 8,183,535 B2所述。如果使用这样的防散射模块，则优选将防散射模块(和检测器模块)对准在X射线的方向上，以保持检测效率(如果不是对准的，所述防散射模块还将吸收由所述探测器收集的主辐射)。因此，如果使用在检测器模块之间相互折叠的防散射模块，包括在不同深度段中的检测器元件之间的空间偏移的过采样方案是不切实际的。
发明内容
本发明所提出的技术的一个一般目的是提供一种通过计算机断层摄影(CT)技术的机制，它可以在角方向上具有较高的采样频率。
更具体的目的是提供一种计算机断层摄影(CT)系统，它在角方向上提供更高的采样频率。
另一个目的是提供一种测量方法，它在角方向上导致较高采样频率。
再一个目的是提供一种用于计算机断层摄影(CT)系统的控制单元，它在角方向上提供较高的采样频率。
还一个目的是提供在计算机断层摄影(CT)系统中的测量电路，它在角方向上提供较高的采样频率。
另一个目的是提供一种控制CT系统的计算机程序，它在角方向上提供较高的采样频率。
根据第一个方面，提供了一种计算机断层摄影(CT)系统，包括X射线源和光子计数边缘上检测器的X射线探测器阵列，其中，每个边缘上检测器具有多个深度段，也称为检测器元件，其被设置在入射的X射线方向的不同空间位置；所述CT系统是被配置为基于时间偏移测量方案来操作，用于对于定位在不同深度的至少两个不同检测器元件而提供在测量周期之间的时间偏移；所述时间偏移是被选择为使得至少两个测量周期在时间上至少部分地重叠。
根据第二个方面，提供了一种由CT系统执行的测量方法，所述CT系统包括X射线源和光子计数边缘上检测器的X射线探测器阵列，其中，每个边缘上检测器具有多个深度段，也称为检测器元件，其被设置在入射的X射线方向的不同空间位置；所述方法包括应用时间偏移测量方案，所述时间偏移测量方案对于定位在不同深度的至少两个不同检测器元件而提供在测量周期之间的时间偏移；所述时间偏移是被选择为使得至少两个测量周期在时间上至少部分地重叠。
根据第三个方面，提供了一种用于计算机断层摄影(CT)系统的控制单元，所述CT系统包括X射线源和光子计数边缘上检测器的X射线探测器阵列，其中，每个边缘上检测器具有多个深度段，也称为检测器元件，其被设置在入射的X射线方向的不同空间位置；所述控制单元是被配置为控制CT系统基于时间偏移测量方案来操作，用于对于定位在不同深度的至少两个不同检测器元件而提供在测量周期之间的时间偏移；所述时间偏移是被选择为使得至少两个测量周期在时间上至少部分地重叠。
根据第四个方面，提供了一种在计算机断层摄影(CT)系统中的测量电路，所述CT系统包括X射线源和光子计数边缘上检测器的X射线探测器阵列，其中，每个边缘上检测器具有多个深度段，也称为检测器元件，其被设置在入射的X射线方向的不同空间位置；所述测量电路是被配置为基于时间偏移测量方案来操作，用于对于定位在不同深度的至少两个不同检测器元件而提供在测量周期之间的时间偏移；所述时间偏移是被选择为使得至少两个测量周期在时间上至少部分地重叠。
根据第五个方面，提供了一种包括指令的计算机程序，当由至少一个处理器执行时，所述指令致使处理器控制CT系统，所述CT系统包括X射线源和光子计数边缘上检测器的X射线探测器阵列，其中，每个边缘上检测器具有多个深度段，也称为检测器元件，其被设置在入射的X射线方向的不同空间位置，以致所述CT系统基于时间偏移测量方案来操作，用于对于定位在不同深度的至少两个不同检测器元件而提供在测量周期之间的时间偏移；所述时间偏移是被选择为使得至少两个测量周期在时间上至少部分地重叠。
不足的角度采样频率导致在重建的CT图像中的采样伪像、混叠和受损的空间分辨率。所描述的方法是通过利用探测器上的深度段的内建冗余来提高边缘上检测器的角采样频率的有效方法。较高的采样频率允许较高的台架旋转速度而不会引入伪像。同样，如果使用该方法对信号进行过采样，则不需要在图像重建过程中对数据进行低通滤波以防止混叠，从而节省了更多的原始图像数据。本发明提出的方法易于在当今的边缘上检测器中实现。
附图说明
图1是示出了单个的边缘上光子计数检测器的一个实施例的示意图。
图2是示出了边缘上检测器的阵列的一个实施例的示意图。
图3是示出了扇形束CT系统的一个实施例的示意图。
图4是示出了一个边缘上检测器的角采样几何形状的示意图。
图5是示出用于具有三个深度段的检测器的两种不同时间采样方案的示意图，一种方案在测量周期之间有偏移，另一种方案在测量周期之间没有偏移。
图6是示出在测量周期的开始和结束时在一列的三个深度段中的检测器元件的位置的示意图。
图7是示出正弦图坐标的定义的示意图。
图8是示出正弦图的采样的示意图。
图9是示出具有三个深度段、测量电路和控制系统的边缘上检测器的一个实施例的示意图。
图10是示出用于在边缘上检测器系统中实现时间偏移测量方案的方法的示意性流程图。
图11是示出用于在边缘上检测器的测量电路中实现预先配置的控制设置的方法的示意性流程图。
具体实施方式
贯穿所有附图中，相同的附图标记是被用于表示类似或相应的元件。
为了更好地理解所提出的技术，用简要的系统概述和/或分析技术问题来开始说明是非常有用的。
根据所提出的技术，在边缘上检测器上的不同深度段中的探测器元件的起始测量周期之间引入时间偏移。由于构台连续旋转，时间的偏移对应于从所述不同深度段的所述测量的角度坐标中的偏移，从而在角方向上产生较高的采样频率。采样频率实际上可以通过探测器上的深度段的数量而增加。此外，如果台架以螺旋模式旋转，也就是，检测器元件在相对于成像对象的螺旋上进行测量，则这个方法在轴向方向上也实现了较高的采样率。
增加角采样频率具有减少混叠、改善空间分辨率并抑制采样伪像的潜力。该方法还可以用于允许更快的图像获取，因为在保持角采样率的同时，台架可以更快地旋转。
提出的技术旨在提供一种具有较高角度采样频率的机制，该采样频率能由计算机断层摄影(CT)系统执行的测量中获得。为此，本发明提出了一种用于提供这种机制的测量方法和相应的装置。
因此，本发明所提出的技术提供了一种由计算机断层摄影(CT)系统10执行的测量方法。该CT系统10包括X射线源和光子计数边缘上检测器的X射线探测器阵列，其中，每个边缘上检测器具有多个深度段，也称为检测器元件15，其被设置在入射的X射线方向的不同空间位置。所述方法包括应用时间偏移测量方案，所述时间偏移测量方案对于定位在不同深度的至少两个不同检测器元件15而提供在测量周期之间的时间偏移。所述时间偏移是被选择为使得至少两个测量周期在时间上至少部分地重叠。
换句稍微不同的话来说，本发明提供了一种通过CT系统10执行的测量方法。根据这个方法，应用时间偏移测量方案以致实现较高的角采样频率，进而导致每个测量时间更丰富的测量输出。所述施加的时间偏移测量方案在启动在所述边缘上检测器阵列中的各种检测器元件15的测量时控制所述时间设置。根据所述方法，所述测量至少由两组以相对时延来启动的位于不同深度的检测器元件15。图5提供了具有位于不同深度的三个不同检测器元件的边缘上检测器阵列的简化情况的示意图。根据所提出的方法的示例性实施例，时间偏移方案用于启动第一检测器元件，以在t0处执行测量，所施加的时间偏移方案然后启动第二检测器元件，在时间t0+T/3时进行测量，其中T表示用于检测器的采样周期或积分周期。在该示例性实施例中，在来自第一和第二检测器元件的不同深度处的第三检测器元件然后被启动以在t0+2T/3处进行测量。正如图5所示，检测器元件的至少两个测量周期在所述测量过程中是重叠的。这确保获得较高的角采样频率。图5所示的实施例提供的例子仅仅是说明性的例子。其它测量方案也是可行的，例如，可以形成具有相同偏移量的多个深度段的组。如果存在至少两个具有相对于彼此的时间偏移量的不同组的深度段，利用这个偏移方案，采样频率低于对于每个深度段具有唯一时间偏移量的采样频率，但仍有过采样。然而，对于每个投影线，如果对深度段进行分组，则获取更多的统计，当使用一些类型的图像重建算法时，是有益的。
还应当注意的是，位于不同深度处的不同检测器元件的测量周期的持续时间可以变化。也就是，第一检测器元件可被控制为在特定设定的测量周期期间进行测量，该测量周期与第二检测器元件的测量周期不同，第二检测器元件是被控制为在与第一检测器的测量周期的测量周期时间偏移的测量期间内进行测量。可为在边缘上检测器内的不同检测器元件的所有的或子集的检测器元件提供不同的测量周期。
根据特定的实施方案，提供了一种方法，其中，所述至少两个不同的检测器元件包括三个或更多个不同的检测器元件，以及所述时间偏移是被选择为使得所述三个或更多个不同的检测器元件的至少两个测量周期在时间上至少部分地重叠。
根据所提出的技术的另一个特定实施例，提供了一种方法，其中，所述时间偏移的大小是被进一步选择为至少一个测量周期的一小部分持续时间。
换句话说，在两个测量初始化之间的时间偏移的大小或者持续时间是被精选的以致实现期望的角度采样模式。通过选择偏移量为测量周期之一的一小部分，人们确信可以获得角度采样频率的增加。
可能的实施例提供了一种方法，该方法包括施加时间偏移测量方案，该时间偏移测量方案在相同边缘上检测器的不同检测器元件的测量周期之间提供时间偏移。
换句话说，提供了用于检测器元件的测量或采样方案，这些测量元件被布置在单个检测器晶片上，因此受到检测器元件的必要的相对几何形状的限制。通过引入不同检测器元件的测量周期之间的时间偏移，采样模式可以在角方向上分布，从而达到较高的采样率。
作为示例，提出的技术提供了一种方法的实施例，其中，所述方法包括：将所述时间偏移施加到多个相邻的边缘上检测器。
根据这个实施例，共同的时间偏移可以被提供给多个相邻的边缘上检测器。共同的时间偏移方案将简化数据处理步骤，因为相同的数据处理步骤可被应用于来自每个检测器的数据，而不需要额外考虑唯一的采样模式。同时，共同的时间偏移方案保证了物体在角方向上均匀采样，可以防止图像中的不均匀性，例如条纹。
所提出的方法的一个可选实施例提供了一种测量方法，其中，对于位于不同深度处的所述至少两个不同检测器元件的测量周期是不同的，且所述时间偏移是较短的测量周期的一小部分持续时间。
根据所提出的方法的一个特定实施例，每个所述测量周期都具有相同的持续时间。
这个特定实施例确保在不同深度段中的测量的初始化之间的时间偏移对于所有连续测量是保守的。
已经描述了利用时间偏移测量方案的测量方法，在下文中，将描述被配置为基于所提出的技术的时间偏移测量方案来操作的各种装置和系统。参照所提出的方法提供的优点和说明对于这些装置是同样有效的。
根据所提出的技术的一个特定实施例，提供了一种计算机断层扫描(CT)系统10，该CT系统10包括X射线源和光子计数边缘上检测器的X射线探测器阵列，其中，每个边缘上检测器具有多个深度段，也称为检测器元件15，其被设置在入射的X射线方向的不同空间位置。该系统被配置为基于时间偏移测量方案来操作，用于对于定位在不同深度的至少两个不同检测器元件15而提供在测量周期之间的时间偏移，且所述时间偏移是被选择为使得至少两个测量周期在时间上至少部分地重叠。
换句话说，根据所提出的技术的CT系统10是被配置为基于用于为位于不同深度的至少两个不同的检测器元件15提供至少部分重叠的测量周期的测量方案来操作的。
图9示出了可被包括在CT系统中的边缘上检测器的一个实施例，包括检测器晶片5，从测量电路30各自连接到每个检测器元件15，在X射线45的方向上的至少两个深度段15。所述边缘上检测器还包括测量电路30和用于控制和读出的单元20。可以应用不同深度段的测量周期之间的时间偏移方案，从而在CT台架的连续旋转过程中实现角方向上的过采样。图2示出了如何将各个边缘上检测器5布置成在CT系统中形成检测器阵列50的示例。图2还示出了射线源60的位置，X射线45的方向。
所提出的技术的一个特定实施例提供了计算机断层摄影(CT)系统10，其中至少两个不同的检测器元件包括三个或更多个不同的检测器元件15，且所述时间偏移是被选择为使得所述三个或更多个不同的检测器元件15的至少两个测量周期在时间上至少部分地重叠。
另一个可能的实施例提供了一种CT系统10，其中，所述时间偏移的大小是被进一步选择为至少一个测量周期的一小部分持续时间。
另一个实施例提供一种CT系统10，其中时间偏移测量方案提供了在位于同一边缘上检测器的不同深度处的不同检测器元件15的测量周期之间的时间偏移。
位于不同深度处的至少两个不同检测器元件15的测量周期是不同的，并且其中所述时间偏移是较短测量周期的持续时间的一部分。
一个特定实施例提供了一种CT系统10，其中多个相邻的边缘上检测器在测量周期之间具有相同的时间偏移。
根据可选实施例，提供了一种CT系统10，其中，对于位于不同深度处的所述至少两个不同检测器元件的测量周期是不同的；所述时间偏移是较短的测量周期的一小部分持续时间。
根据可选实施例，提供了一种CT系统10，其中每个所述测量周期都具有相同的持续时间。
以下是所提出的技术的多个详细实施例。这些实施例仅仅是示例性的，旨在便于理解所提出的技术。因此，所提供的实施例不应被认为是限制性的。
在一个示例性实施例中，偏移图案使得不同深度段的测量周期均匀分布在测量周期上。例如，在三个深度段的情况下，如果第一段在t0开始测量周期，则第二段在t0+T/3开始，第三段在t0+2T/3开始。然后在t0+T启动对第一段的新测量，等等。图5示出了在测量周期之间施加的时间偏移量的示意图。这个偏移图案意味着来自不同深度段的投影测量是均匀分布在角方向上。图6示出了由于这个偏移图案的角度采样的示意图，其中A示出了：对于所有三个深度段，在所述测量周期的开始处和结束处的所述检测器元件的位置，在t0开始和在t0+T结束。B示出了由于不同深度段的测量周期的偏移而引起的角采样的偏移。图8示出当在测量周期之间施加时间偏移时，正弦图中的采样方案如何变化，其中A示出了没有偏移量的采样方案，B示出了具有偏移量的采样方案。
如果在所有深度段中的检测器元件的测量周期在时间上是同步的，则所有的探测器元件沿着同一投影线测量，即在正弦图中的相同位置(r,θ)。
通常将边缘上检测器上的检测器元件相对于射线源对准，以使得特定的X射线束(即投影线)照射每个深度段的一个探测器元件。让我们调用测量同一投影线的检测器元件。在每一时刻，柱中的所有探测器元件测量同一投影线。测量周期定义了采集投影数据的时间窗口，并持续旋转，测得的投影线的角度坐标随时间变化，这意味着测量是由来自一组投影线的数据组成，该组投影线具有由当所述测量周期被启动和终止时定义的不同角度坐标。现在，如果一列中的所有检测器元件的测量周期被启动和终止，即测量周期在时间上同步，对于每个测量周期，所述列中的所有探测器元件从同一组投影线中采集数据。另一方面，如果测量周期是在时间上偏移的，也就是，如果在所述列中的不同检测器元件所执行的测量的启动和终止之间有时间偏移，则在该列中的每个检测器元件从不同组的投影线中收集数据。
在另一个示例性实施例中，形成多组深度段，并应用在这些组的测量周期之间的时间偏移。如果在每个投影测量中的计数的数量非常低，这可以是有益的，因为低计数可导致重建算法中的误差，以及对于这些深度段的分组会增加每个投影测量的统计量。
在又一个示例性实施例中，可以使用在这些深度段的测量周期之间的偏移以确保在同一投影线上执行来自未对准检测器的深度段的测量，假定所述探测器的未对准是在所述台架的旋转方向上。在这种情况下，偏移图案由边缘上检测器相对于X射线的方向的未对准的角度给出的。
如果由于有限的数据读出带宽，采用这个方案产生的数据量太大而不实用，则可以在读出之前执行对数据的抽取。由于高采样数据在抽取期间可以被低通滤波，所以减少混叠的益处仍然存在，这样消除了高频内容，否则会导致混叠。
已经描述了所提出的技术的几个说明性实施例，以下将接着详细描述用于计算机断层摄影(CT)系统的控制单元，所述控制单元用于控制所述CT系统基于所提出的技术的时间偏移测量方案进行操作。
所提出的技术还提供了用于计算机断层摄影(CT)系统的控制单元20，所述CT系统10包括X射线源和光子计数边缘上检测器的X射线探测器阵列，其中，每个边缘上检测器具有多个深度段，也称为检测器元件15，其被设置在入射的X射线方向的不同空间位置。所述控制单元是被配置为控制CT系统10基于时间偏移测量方案来操作，用于对于定位在不同深度的至少两个不同检测器元件15而提供在测量周期之间的时间偏移，其中所述时间偏移是被选择为使得至少两个测量周期在时间上至少部分地重叠。
图10显示了控制单元20的示意图，该控制单元20被配置为控制包括边缘上检测器的CT系统10。控制单元20可以包括存储器25和一个或多个处理器或处理电路27。处理电路的例子包括但不限于：一个或多个微处理器、一个或多个数字信号处理器(DSP)、一个或多个中央处理器(CPU)、视频加速硬件和/或任何适当的可编程逻辑电路，例如一个或多个现场可编程门阵列(FPGA)，或一个或多个可编程逻辑控制器(PLC)。
在特定实施例中，计算机程序可编程所述控制单元和/或所述控制系统可包括的存储器。根据特定实施例，该CT系统10可以由计算机程序225控制，所提出的技术因此提供了包括指令的计算机程序225，当由至少一个处理器27执行时，该计算机程序使处理器控制CT系统10。所述CT系统10包括X射线源和光子计数边缘上检测器的X射线探测器阵列，其中，每个边缘上检测器具有多个深度段，也称为检测器元件15，其被设置在入射的X射线方向的不同空间位置，以致所述CT系统10基于时间偏移测量方案来操作，用于对于定位在不同深度的至少两个不同检测器元件而提供在测量周期之间的时间偏移，其中所述时间偏移是被选择为使得至少两个测量周期在时间上至少部分地重叠。
在特定实施例中，所述程序还可以包括用于改变由CT系统所使用的测量方案的指令。
在图10中，在光子计数边缘上检测器上的每个探测器元件分别连接到测量电路30。该测量电路30对各X射线产生的电荷进行处理，并将其转换为数字数据，可用于获取诸如光子计数等测量数据。测量电路可以包括一个或多个计数器，它计数在测量周期内由检测器元件检测到的X射线的数量。在特定实施例中，所述测量电路可以包括存储器35，所述测量电路又由所述控制单元控制并与所述控制单元通信。控制单元可以从测量电路读出数据。在特定实施例中，控制单元可以包括存储器。控制单元被配置为通过发送命令来操作测量电路。该命令可以包括：启动测量、终止测量、读取计数器和复位计数器。因此，控制系统/控制单元可被配置为确定测量方案，该测量方案可以包括对于每个单个的检测器元件的一个或多个测量周期的初始时间和持续时间，通过检测器元件而被实用，并根据特定的测量方案指令测量电路进行测量。换言之，根据示例性实施例，所述控制系统可以被配置为应用时间偏移方案。
所述CT系统的测量数据输出可从控制系统中提取。
所提出的技术的一个特定实施例提供了一种控制单元，其中，至少两个不同的检测器元件包括三个或更多个不同的检测器元件，其中所述时间偏移是被选择为使得所述三个或更多个不同的检测器元件的至少两个测量周期在时间上至少部分地重叠。
所提出的技术的一个可能的实施例提供了一种控制单元，其中，时间偏移的大小是被进一步选择为至少一个测量周期的一小部分持续时间。
根据所提出的控制单元的另一个实施例，提供了一种控制单元，其中所述时间偏移测量方案在对于定位于相同边缘上检测器的不同检测器元件的测量周期之间提供时间偏移。
根据另一个可能的实施例，提供了一种控制单元，其中多个相邻的边缘上检测器被提供为在测量周期之间具有相同的时间偏移。
根据另一个实施例，提供一种控制单元，其中，对于位于不同深度处的所述至少两个不同检测器元件的测量周期是不同的，且其中所述时间偏移是较短的测量周期的一小部分持续时间。
根据一个特定实施例，提供了一种控制单元，其中每个所述测量周期都具有相同的持续时间。
所提出的技术还提供了一种在计算机断层摄影(CT)系统中的测量电路30，所述CT系统10包括X射线源和光子计数边缘上检测器的X射线探测器阵列，其中，每个边缘上检测器具有多个深度段，也称为检测器元件15，其被设置在入射的X射线方向的不同空间位置。所述测量电路是被配置为基于时间偏移测量方案来操作，用于对于定位在不同深度的至少两个不同检测器元件而提供在测量周期之间的时间偏移，且其中所述时间偏移是被选择为使得至少两个测量周期在时间上至少部分地重叠。
图11显示了边缘上检测器的测量设置的示意图，其中测量电路30包括一组预先配置的控制设置。在光子计数边缘上检测器上的每个检测器元件可被分别连接到测量电路30。该测量电路对各X射线产生的电荷进行处理，并将其转换为数字数据，可被用于获取诸如光子计数等测量数据。测量电路30可以包括一个或多个计数器，其计数在测量周期内由检测器元件检测到的X射线的数量。在特定实施例中，所述测量电路可以包括存储器35，所述测量电路可以包括一个或几个处理器或处理电路。处理电路的示例包括但不限于：一个或多个微处理器，一个或多个数字信号处理器(DSP)，一个或多个中央处理单元(CPU)，视频加速硬件和/或诸如一个或多个现场可编程门阵列(FPGA)的任何适当的可编程逻辑电路)，或一个或多个可编程逻辑控制器(PLC)。在图11所示的示例性实施例中，测量电路30包括预先配置的控制设置的集合，其可包括一个或多个单个检测器元件的一个或多个测量周期的初始时间和持续时间。换句话说，预先配置的控制设置可以包括用于检测器元件的测量周期的时间偏移方案。
所提出的技术的一个可能的实施例提供了一种测量电路30，其中至少两个不同的检测器元件包括三个或更多个不同的检测器元件，且其中所述时间偏移是被选择为使得所述三个或更多个不同的检测器元件的至少两个测量周期在时间上至少部分地重叠。
另一个可能的实施例提供了一种测量电路30，其中，所述时间偏移的大小是被进一步选择为至少一个测量周期的一小部分持续时间。
作为示例，提出的技术提供了一种测量电路30，其中时间偏移测量方案在对于定位于相同边缘上检测器的不同检测器元件的测量周期之间提供时间偏移。
另一个可能的实施例提供了一种测量电路30，其中多个相邻的边缘上检测器被提供为在测量周期之间具有相同的时间偏移。
所提出的技术的一个可选的实施例提供了一种测量电路30，其中，对于位于不同深度处的所述至少两个不同检测器元件的测量周期是不同的；所述时间偏移是较短的测量周期的一小部分持续时间。
根据所提出的技术的一个特定实施例，提供了一种测量电路30，其中每个所述测量周期都具有相同的持续时间。
应当理解的是，这里所述的方法和装置可以以各种方式来实施、组合和重新排列。
例如，具体实施例可以以硬件或通过适合的处理电路执行的软件或其组合来实现。
在此描述的步骤、功能、过程和/或方块可以使用任何常规技术(诸如分立电路或集成电路技术，包括通用电子电路和专用电路)在硬件中实现。
可选地，或作为补充，这里所述的至少一些步骤、功能、过程和/或方块可以在诸如计算机程序的软件中实现，用于由诸如一个或多个处理器或处理单元之类的适当处理电路执行。
还应当理解的是，可以采用任何常规设备或单元的一般处理能力来重新使用本发明所提出的技术而实施本发明所提议的技术。还可以重新使用现有软件，例如通过重新编程现有软件或通过添加新的软件组件，从而实施本发明所提议的技术。

Claims (29)

1.一种计算机断层摄影(CT)系统(10)，包括X射线源和光子计数边缘上检测器的X射线探测器阵列，其特征在于：每个边缘上检测器具有多个深度段，也称为检测器元件(15)，其被设置在入射的X射线方向的不同空间位置；所述CT系统(10)是被配置为基于时间偏移测量方案来操作，用于对于定位在不同深度的至少两个不同检测器元件(15)而提供在测量周期之间的时间偏移；所述时间偏移是被选择为使得至少两个测量周期在时间上至少部分地重叠。
2.根据权利要求1所述的计算机断层摄影(CT)系统(10)，其特征在于：所述至少两个不同的检测器元件(15)包括三个或更多个不同的检测器元件(15)；所述时间偏移是被选择为使得所述三个或更多个不同的检测器元件的至少两个测量周期在时间上至少部分地重叠。
3.根据权利要求1或2所述的计算机断层摄影(CT)系统(10)，其特征在于：所述时间偏移的大小是被进一步选择为至少一个测量周期的一小部分持续时间。
4.根据权利要求1至3之一所述的计算机断层摄影(CT)系统(10)，其特征在于：所述时间偏移测量方案提供在对于定位于同一边缘上检测器的不同深度处的不同检测器元件的测量周期之间的时间偏移。
5.根据权利要求4所述的计算机断层摄影(CT)系统(10)，其特征在于：多个相邻的边缘上检测器被提供为在测量周期之间具有相同的时间偏移。
6.根据权利要求1至5之一所述的计算机断层摄影(CT)系统(10)，其特征在于：对于位于不同深度处的所述至少两个不同检测器元件(15)的测量周期是不同的；所述时间偏移是较短的测量周期的一小部分持续时间。
7.根据权利要求1至5之一所述的计算机断层摄影(CT)系统(10)，其特征在于：每个所述测量周期都具有相同的持续时间。
8.一种由CT系统(10)执行的测量方法，所述CT系统(10)包括X射线源和光子计数边缘上检测器的X射线探测器阵列，其特征在于：每个边缘上检测器具有多个深度段，也称为检测器元件(15)，其被设置在入射的X射线方向的不同空间位置；所述方法包括应用时间偏移测量方案，所述时间偏移测量方案对于定位在不同深度的至少两个不同检测器元件(15)而提供在测量周期之间的时间偏移；所述时间偏移是被选择为使得至少两个测量周期在时间上至少部分地重叠。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：所述至少两个不同的检测器元件包括三个或更多个不同的检测器元件；所述时间偏移是被选择为使得所述三个或更多个不同的检测器元件的至少两个测量周期在时间上至少部分地重叠。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于：所述时间偏移的大小是被进一步选择为至少一个测量周期的一小部分持续时间。
11.根据权利要求8至10之一所述的方法，其特征在于：所述方法包括应用时间偏移测量方案，所述时间偏移测量方案在对于定位于相同边缘上检测器的不同检测器元件的测量周期之间提供时间偏移。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：所述方法包括将所述时间偏移应用于多个相邻的边缘上检测器上。
13.根据权利要求8至12之一所述的方法，其特征在于：对于位于不同深度处的所述至少两个不同检测器元件的测量周期是不同的；所述时间偏移是较短的测量周期的一小部分持续时间。
14.根据权利要求8至12之一所述的方法，其特征在于：每个所述测量周期都具有相同的持续时间。
15.一种用于计算机断层摄影(CT)系统(10)的控制单元(20)，所述CT系统(10)包括X射线源和光子计数边缘上检测器的X射线探测器阵列，其特征在于：每个边缘上检测器具有多个深度段，也称为检测器元件(15)，其被设置在入射的X射线方向的不同空间位置；所述控制单元是被配置为控制CT系统(10)基于时间偏移测量方案来操作，用于对于定位在不同深度的至少两个不同检测器元件(15)而提供在测量周期之间的时间偏移；所述时间偏移是被选择为使得至少两个测量周期在时间上至少部分地重叠。
16.根据权利要求15所述的控制单元(20)，其特征在于：所述至少两个不同的检测器元件(15)包括三个或更多个不同的检测器元件；所述时间偏移是被选择为使得所述三个或更多个不同的检测器元件的至少两个测量周期在时间上至少部分地重叠。
17.根据权利要求15或16所述的控制单元(20)，其特征在于：所述时间偏移的大小是被进一步选择为至少一个测量周期的一小部分持续时间。
18.根据权利要求15至17之一所述的控制单元(20)，其特征在于：所述时间偏移测量方案在对于定位于相同边缘上检测器的不同检测器元件的测量周期之间提供时间偏移。
19.根据权利要求18所述的控制单元(20)，其特征在于：多个相邻的边缘上检测器被提供为在测量周期之间具有相同的时间偏移。
20.根据权利要求15至19之一所述的控制单元(20)，其特征在于：对于位于不同深度处的所述至少两个不同检测器元件的测量周期是不同的；所述时间偏移是较短的测量周期的一小部分持续时间。
21.根据权利要求15至19之一所述的控制单元(20)，其特征在于：每个所述测量周期都具有相同的持续时间。
22.一种在计算机断层摄影(CT)系统中的测量电路(10)，所述CT系统(10)包括X射线源和光子计数边缘上检测器的X射线探测器阵列，其特征在于：每个边缘上检测器具有多个深度段，也称为检测器元件(15)，其被设置在入射的X射线方向的不同空间位置；所述测量电路是被配置为基于时间偏移测量方案来操作，用于对于定位在不同深度的至少两个不同检测器元件而提供在测量周期之间的时间偏移；所述时间偏移是被选择为使得至少两个测量周期在时间上至少部分地重叠。
23.根据权利要求22所述的测量电路(30)，其特征在于：所述至少两个不同的检测器元件(15)包括三个或更多个不同的检测器元件；所述时间偏移是被选择为使得所述三个或更多个不同的检测器元件的至少两个测量周期在时间上至少部分地重叠。
24.根据权利要求22或23所述的测量电路(30)，其特征在于：所述时间偏移的大小是被进一步选择为至少一个测量周期的一小部分持续时间。
25.根据权利要求22至24之一所述的测量电路(30)，其特征在于：所述时间偏移测量方案在对于定位于相同边缘上检测器的不同检测器元件的测量周期之间提供时间偏移。
26.根据权利要求25所述的测量电路(30)，其特征在于：多个相邻的边缘上检测器被提供为在测量周期之间具有相同的时间偏移。
27.根据权利要求22至26之一所述的测量电路(30)，其特征在于：对于位于不同深度处的所述至少两个不同检测器元件的测量周期是不同的；所述时间偏移是较短的测量周期的一小部分持续时间。
28.根据权利要求22至26之一所述的测量电路(30)，其特征在于：每个所述测量周期都具有相同的持续时间。
29.一种包括指令的计算机程序(225)，当由至少一个处理器(27)执行时，所述指令致使处理器控制CT系统(10)，所述CT系统(10)包括X射线源和光子计数边缘上检测器的X射线探测器阵列，其特征在于：每个边缘上检测器具有多个深度段，也称为检测器元件(15)，其被设置在入射的X射线方向的不同空间位置，以致所述CT系统(10)基于时间偏移测量方案来操作，用于对于定位在不同深度的至少两个不同检测器元件而提供在测量周期之间的时间偏移；所述时间偏移是被选择为使得至少两个测量周期在时间上至少部分地重叠。
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