CN116687431A - 用于计算机断层摄影系统的自适应数据采集 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种计算机断层摄影(CT)成像系统，该CT成像系统包括机架和数据通信系统(130)，该机架包括旋转侧(110)上的旋转构件、固定侧(120)上的固定构件。该旋转侧上的该旋转构件包括被配置成发射X射线的X射线源(112)、被配置成生成检测器数据的X射线检测器(114)、被配置成存储该检测器数据的数据存储单元(116)以及被配置成处理所存储的检测器数据的至少一部分以生成经处理的数据集的处理电路系统(118)。该固定侧上的该固定构件通信地联接到该旋转侧上的该旋转构件，并且该数据通信系统(130)被配置成将经处理的数据集从该旋转侧上的该旋转构件传输到该固定侧上的该固定构件。

Description

用于计算机断层摄影系统的自适应数据采集
技术领域
所提出的技术涉及X射线技术和X射线成像以及对应的校准、成像重建和成像任务。具体地，所提出的技术涉及计算机断层摄影(CT)成像系统和操作这种CT成像系统以实现改进的数据处理的方法。
背景技术
与计算机断层摄影(CT)成像系统结合的射线照相成像已经在医疗应用中使用多年，诸如用于医疗诊断和治疗。
通常，CT X射线成像系统或简称为CT成像系统包括X射线源和X射线检测器阵列，其中X射线检测器阵列由包括一个或许多个检测器元件的多个检测器组成，以用于独立测量X射线强度。X射线源发射X射线，这些X射线穿过待成像的对象或物体，然后被检测器阵列接收。X射线源和检测器阵列通常被布置成在机架的旋转构件上围绕对象或物体旋转。所发射的X射线在其穿过时被对象或物体衰减，并且所产生的透射X射线由检测器测量。然后，所测量的数据可用于重建对象或物体的图像。
参考图1A简要概述根据现有技术的说明性的通用X射线成像系统可能是有用的。在该说明性示例中，X射线成像系统1包括X射线源10、X射线检测器系统20和相关联的图像处理系统或设备30。一般来讲，X射线检测器系统20被配置成记录来自X射线源10的辐射，该辐射任选地已被任选的X射线光学器件或准直器聚焦并且已穿过物体、对象或其部分。X射线检测器系统20可经由合适的模拟读出电子器件连接到图像处理系统30，该模拟读出电子器件至少部分地集成在X射线检测器系统20中，以使图像处理系统30能够进行图像处理和/或图像重建。
举例来说，常规CT X射线成像系统或简称CT成像系统包括X射线源和X射线检测器，其被布置成使得可以覆盖至少180度的不同视角采集对象或物体的投影图像。这最常见地通过将源和检测器安装在能够围绕对象或物体旋转的支撑件(例如，机架的旋转构件)上来实现。包含针对不同视角在不同检测器元件中记录的投影的图像称为正弦图。在下文中，针对不同视角在不同检测器元件中记录的投影的集合将称为正弦图，即使检测器是二维的也是如此，从而使正弦图成为三维图像。
图1B是展示根据现有技术的X射线成像系统设置的示例的示意图，示出了从X射线源穿过物体到X射线检测器的投影线。
X射线成像的进一步发展是能量分辨X射线成像，也称为光谱X射线成像，其中针对若干不同能级测量X射线透射。这可通过使源在两个不同发射光谱之间快速地切换、通过使用发射不同X射线光谱的两个或更多个X射线源或通过使用测量两个或更多个能级下的入射辐射的能量分辨检测器来实现。这种检测器的示例是多仓光子计数检测器，其中每个记录的光子生成一个电流脉冲，将该电流脉冲与一组阈值进行比较，从而对入射到多个能量仓中的每个能量仓中的光子的数量进行计数。
光谱X射线投影测量产生每个能级的投影图像。可进行这些投影图像的加权和以优化用于指定成像任务的对比度-噪声比(CNR)，如在Tapiovaara和Wagner,“SNR and DQEanalysis of broad spectrum X-ray imaging”，Phys.Med.Biol.30,519中进行描述。
通过能量分辨X射线成像实现的另一种技术是基材料分解。这种技术利用这样一个事实：所有的由低原子序数元素构成的物质(诸如人体组织)都具有线性衰减系数，其能量依赖性可很好地近似表示为两个(或更多个)基函数的线性组合：
μ(E)＝a1f1(E)+a2f2(E)
其中，f1和f2是基函数，并且a1和a2是对应的基系数。更一般地，fi是基函数，并且ai是对应的基系数，其中i＝1,…,N，并且其中N是基函数的总数。如果成像体积中存在一个或多个具有高原子序数的元素，高到足以在用于成像的能量范围内出现k吸收边缘，则必须为每个这样的元素添加一个基函数。在医学成像领域中，此类k边缘元素通常可以是碘或钆，它们是用作造影剂的物质。
基材料分解已经在Alvarez和Macovski，“Energy-selective reconstructionsin X-ray computerised tomography”，Phys.Med.Biol.21,733中进行描述。在基材料分解中，基系数中的每个基系数的积分(Ai＝∫p aidl，i＝1,...,N，其中N是基函数的数量)根据从源到检测器元件的每条投影射线l中的测量数据推断。在一个具体实施中，这是通过首先将每个能量仓中的预期记录的计数数目表示为Ai的函数来实现的。
这里，λi是能量仓i中的预期计数数目，E是能量，Si是响应函数，该响应函数取决于入射到被成像物体上的光谱形状、检测器的量子效率以及能量仓i对能量为E的X射线的灵敏度。尽管术语“能量仓”最常用于光子计数检测器，但该式也可以描述其他能量分辨X射线成像系统，诸如多层检测器或kVp开关源。
然后，在假设每个仓中的计数数目是泊松分布的随机变量的情况下，可以使用最大似然法来估计Ai。这是通过最小化负对数似然函数来实现的，参见Roessl和Proksa，K-edge imaging in x-ray computed tomography using multi-bin photon countingdetectors,Phys.Med.Biol.52(2007),4679-4696：
其中mi是能量仓i中测量的计数数目，而Mb是能量仓的数目。
当将每条投影线所得的估计基系数线积分布置成图像矩阵时，结果是每个基i的特定材料投影图像，也称为基图像。该基图像可供直接查看(例如，在投影X射线成像中)或作为重建算法的输入以在物体内部形成基系数ai的图(例如，在CT成像中)。无论如何，基础分解的结果可以被视为一个或多个基础图像表示，诸如基系数线积分或基系数本身。
具有旋转部分(诸如机架的旋转构件)的CT成像系统通常通过数据集电环将所有采集的数据从旋转区段发送到固定计算机，其中，数据随后在固定计算机中进行处理以便重建对象或物体的图像。
CT X射线成像领域的发展使得越来越高的机架旋转速度和检测器的更高空间分辨率成为可能；因此，对充分处理数据的要求增加。
随着所生成的数据量的增加，对未被设计用于处理增加的数据流的传统CT成像系统造成了很大负担。因此，系统的限制在于，不能足够快地处理和传输大量数据通过集电环，导致例如限制CT成像系统的使用的瓶颈效应。
因此，对于CT成像系统的数据处理仍然存在普遍的改进需求。
发明内容
一个目的是单独地或以任何组合方式减轻、缓解或消除上述识别的本领域中的缺陷和缺点中的一个或多个缺陷和缺点，并且至少解决上述问题。
一个具体目的是提供一种改进的计算机断层摄影(CT)成像系统。
还有一个目的是提供一种操作CT成像系统的方法。
这些和其他目的通过如权利要求所限定的本发明的一个或多个实施方案来实现。
根据第一方面，提供了一种计算机断层摄影(CT)成像系统，该CT成像系统包括机架，该机架包括旋转侧上的旋转构件和固定侧上的固定构件。旋转侧上的旋转构件包括被配置成发射X射线的X射线源、被配置成生成检测器数据的X射线检测器、被配置成存储检测器数据的数据存储单元以及被配置成处理所存储的检测器数据的至少一部分以生成经处理的数据集的处理电路系统。固定侧上的固定构件通信地联接到旋转侧上的旋转构件。该CT成像系统还包括数据通信系统，该数据通信系统被配置成将经处理的数据集从旋转侧上的旋转构件传输到固定侧上的固定构件。
根据第二方面，提供了一种操作CT成像系统的方法。该CT成像系统包括：旋转侧以及固定侧，该旋转侧包括被配置成发射X射线的X射线源、X射线检测器、数据存储单元、处理电路系统，该固定侧经由数据通信系统通信地联接到该旋转侧。该方法包括经由X射线检测器生成检测器数据并且将检测器数据存储在数据存储单元中。该方法还包括在处理电路系统中处理所存储的检测器数据以生成经处理的数据集。该方法还包括经由数据通信系统将经处理的数据集从旋转侧传输到固定侧。
因此，本发明的第一方面和第二方面共享共同的通用发明概念，即提供由CT成像系统执行的数据处理和/或数据传输的改进处理。即，通过将数据存储在CT成像系统的旋转侧上，处理存储在旋转侧上的数据的至少一部分以便在固定侧上生成经处理的数据集，并且将经处理的数据集传输或发送到固定侧，以便以更快、更有效和更通用的方式在固定侧上的CT成像系统中获得扫描结果或至少相关数据。
本发明提供了一种自适应程序，根据该自适应程序，可以选择性地调整从旋转侧传输到固定侧的数据量。此外，可以选择性地和/或自适应地选择分别在旋转侧和固定侧处理什么数据。
当阅读具体实施方式时，将理解其他优点。
根据下面给出的具体实施方式，本公开的适用性的进一步范围将变得显而易见。然而，应当理解，具体实施方式和具体示例虽然指示了本公开的优选实施方案，但仅以说明的方式给出，因为根据该具体实施方式，在本公开的范围内的各种改变和修改对于本领域技术人员而言将变得显而易见。
因此，应当理解，本公开不限于所描述的设备的特定部件部分或所描述的方法的步骤，因为这样的设备和方法可以变化。还应理解，本文所用的术语仅用于描述特定实施方案的目的，并不旨在进行限制。必须注意的是，如在说明书和所附权利要求中所用，除非上下文另有明确说明，否则冠词“一个”、“一种”、“该”和“所述”旨在表示存在一个或多个元件。因此，例如，对“一个单元”或“该单元”的引用可以包括若干设备等。此外，词语“包含”、“包括”、“含有”和类似词语不排除其他元件或步骤。
附图说明
图1A和图1B是展示整体X射线成像系统的示例的示意图。
图2是展示X射线成像系统(诸如CT成像系统)的另一个示例的示意图。
图3是作为X射线成像系统的说明性示例的CT成像系统的示意性框图。
图4是展示X射线成像系统(诸如CT成像系统)的相关部分的另一个示例的示意图。
图5是根据现有技术的光子计数电路和/或设备的示意图。
图6是展示根据示例性实施方案的半导体检测器子模块的示例的示意图。
图7是展示根据另一个示例性实施方案的半导体检测器子模块的示例的示意图。
图8A是展示根据又另一个示例性实施方案的半导体检测器子模块的示例的示意图。
图8B是展示一组平铺检测器子模块的示例的示意图，其中每个检测器子模块均为深度分段检测器子模块，并且如从入射的X射线的方向可见，专用集成电路(ASIC)或对应的电路系统布置在检测器元件下方。
图9示意性地示出根据示例性实施方案的CT成像系统100。
图10示意性地示出根据示例性实施方案的CT成像系统100。
图11示意性地示出根据示例性实施方案的CT成像系统100。
图12示意性地示出根据示例性实施方案的CT成像系统100。
图13是展示操作根据实施方案的CT成像系统的方法的示例的示意图。
图14是展示操作根据实施方案的CT成像系统的方法的示例的示意图。
图15是展示操作根据实施方案的CT成像系统的方法的示例的示意图。
具体实施方式
为了更好地理解，继续介绍性地描述整体X射线成像系统的非限制性示例可能是有用的，在该整体X射线成像系统中可以实施根据本发明概念的数据处理和传输。
图2是展示CT射线成像系统1的一个示例的示意图，该CT射线成像系统包括：X射线源10，其发射X射线；X射线检测器系统20，其具有X射线检测器，该X射线检测器在X射线已穿过物体之后检测这些X射线；模拟处理电路系统25，其处理来自X射线检测器的原始电信号并将其数字化；数字处理电路系统40，其可以对测量数据进行进一步的处理操作，诸如应用校正、临时存储，或促进；以及计算机50，其存储经处理的数据并且可以执行进一步的后处理和/或图像重建。根据一个示例性实施方案，模拟处理电路系统25的全部或部分可以在X射线检测器系统20中实现。X射线源和X射线检测器可以联接到CT成像系统1的机架15的旋转构件。
整体X射线检测器可以被视为X射线检测器系统20，或者与相关联的模拟处理电路系统25组合的X射线检测器系统20。
成像处理系统30与模拟处理电路系统25通信并且电联接到该模拟处理电路系统，该成像处理系统可以包括数字处理电路系统40和/或计算机50，其可以被配置成基于来自X射线检测器的图像数据执行图像重建。因此，图像处理系统30可以被看作计算机50，或者替代性地数字处理电路系统40和计算机50的组合系统，或者，如果数字处理电路系统40进一步还被专门用于图像处理和/或重建，则可能被看作该数字处理电路系统本身。
通常使用的X射线成像系统的一个示例是CT成像系统，其可以包括产生X射线的扇形束或锥形束的X射线源或X射线管和测量透过患者或物体的X射线的分数的相对的X射线检测器阵列。X射线源或X射线管和检测器阵列安装在围绕成像物体旋转的机架15中。
图3示意性地示出作为X射线成像系统的说明性示例的CT成像系统1。CT成像系统包括计算机50，该计算机经由操作员控制台60从操作员接收命令和扫描参数，该操作员控制台可以具有显示器62和某种形式的操作员界面，例如键盘、鼠标、操纵杆、触摸屏或其他输入设备。操作员提供的命令和参数然后被计算机50用来向X射线控制器41、机架控制器42和检查台控制器43提供控制信号。具体而言，X射线控制器41向X射线源10提供功率和定时信号，以控制X射线发射到位于检查台12上的物体或患者上。机架控制器42控制包括X射线源10和X射线检测器20的机架11的旋转速度和位置。举例来说，X射线检测器20可以是光子计数X射线检测器。检查台控制器43控制并确定患者检查台12的位置和患者的扫描覆盖率。还存在检测器控制器44，其被配置用于控制和/或接收来自X射线检测器20的数据。
在一个实施方案中，计算机50还对从X射线检测器20输出的图像数据执行后处理和图像重建。因此，计算机50对应于如图1和图2所示的图像处理系统30。相关联的显示器62允许操作员观察来自计算机50的重建图像和其他数据。
布置在机架11中的X射线源10发射X射线。X射线检测器20(其可以为光子计数X射线检测器的形式)在X射线已穿过物体或患者之后检测这些X射线。X射线检测器20可以例如由多个像素(也称为传感器或检测器元件)以及布置在检测器模块中的相关联的处理电路系统(诸如专用集成电路(ASIC))形成。该模拟处理部分的一部分可以在像素中实现，而任何剩余的处理部分例如在ASIC中实现。在一个实施方案中，该处理电路系统(ASIC)将来自这些像素的模拟信号数字化。该处理电路系统(ASIC)还可以包括数字处理部分，该部分可以对测量数据进行进一步的处理操作，诸如应用校正、临时存储和/或过滤。在扫描以获取X射线投影数据期间，机架和安装在其上的部件围绕等中心13旋转。
现代X射线检测器通常需要将入射X射线转换成电子，这往往通过光电效应或康普顿相互作用而发生，并且所得到的电子通常产生二次可见光，直到其能量损失并且这种光进而被光敏材料检测到为止。还存在基于半导体的检测器，并且在这种情况下，由X射线产生的电子根据通过施加的电场收集的电子-空穴对产生电荷。
存在以能量积分模式工作的检测器，就该模式的意义而言，这类检测器提供来自大量X射线的积分信号。输出信号与由所检测到的X射线沉积的总能量成比例。
具有光子计数和能量分辨能力的X射线检测器越来越普遍地用于医疗X射线应用。光子计数检测器具有优势，因为原则上可测量每个X射线的能量，这产生有关物体组成的附加信息。该信息可以用于提高图像质量并且/或者降低辐射剂量。
一般来讲，光子计数X射线检测器通过将由检测器材料中的光子相互作用生成的电脉冲的高度与一组比较器电压进行比较来确定光子的能量。这些比较器电压也被称为能量阈值。一般来讲，比较器中的模拟电压由数模转换器(DAC)设置。DAC将控制器发送的数字设置转换成模拟电压，光子脉冲的高度可以相对于该模拟电压进行比较。
光子计数检测器对在测量时间期间在检测器中已经相互作用的光子的数量进行计数。新光子一般通过这样一个事实来识别：电脉冲的高度超过至少一个比较器的比较器电压。当识别出光子时，通过递增与通道相关联的数字计数器来存储该事件。
当使用若干个不同的阈值时，获得所谓的能量分辨光子计数检测器，其中，检测到的光子可以被分类到对应于各种阈值的能量仓中。有时，这种类型的光子计数检测器也被称为多仓检测器。一般来讲，能量信息允许创建新种类的图像，其中新信息是可用的，并且可以去除常规技术固有的图像伪影。换句话讲，对于能量分辨光子计数检测器，将脉冲高度与比较器中的多个可编程阈值(T1-TN)进行比较，并且根据脉冲高度进行分类，其中脉冲高度又与能量成比例。换句话讲，包括多于一个比较器的光子计数检测器在这里被称为多仓光子计数检测器。就多仓光子计数检测器而言，光子计数被存储在一组计数器中，通常每个计数器对应于一个能量阈值。例如，计数器可以被分配为对应于光子脉冲已经超过的最高能量阈值。在另一个示例中，计数器跟踪光子脉冲越过每个能量阈值的次数。
作为一个示例，“侧面朝向”是光子计数检测器的特殊的非限制性设计，其中X射线传感器(诸如X射线检测器元件或像素)被定向为侧面朝向进入的X射线。
例如，此类光子计数检测器可以在至少两个方向上具有像素，其中侧面朝向光子计数检测器的这两个方向之一在X射线的方向上具有分量。这种侧面朝向光子计数检测器有时被称为深度分段光子计数检测器，其在进入的X射线的方向上具有两个或更多个像素深度分段。
替代性地，像素可以在基本上垂直于入射的X射线的方向上被布置为阵列(非深度分段的)，并且每个像素可以被定向为侧面朝向入射的X射线。换句话讲，该光子计数检测器可以是非深度分段的，同时仍然被布置成侧面朝向进入的X射线。
通过将侧面朝向光子计数检测器布置成侧面朝向，可提高吸收效率，在这种情况下，吸收深度可被选择为任何长度，并且该侧面朝向光子计数检测器仍然可被完全耗尽而不会达到非常高的电压。
通过直接半导体检测器检测X射线光子的常规机制基本上如下工作。检测器材料中的X射线相互作用的能量被转换成半导体检测器内部的电子-空穴对，其中电子-空穴对的数量通常与光子能量成比例。电子和空穴朝向检测器电极和背面漂移(或者反过来)。在该漂移期间，电子和空穴在电极中感应出电流，该电流可以被测量。
如图4所示出，信号从X射线检测器的检测器元件22路由26到并行处理电路(例如ASIC)25的输入端。应当理解，术语“专用集成电路(ASIC)”应广义地解释为针对特定应用而使用和配置的任何通用电路。ASIC处理从每个X射线生成的电荷并且将其转换成数字数据，该数字数据可以用于获得测量数据，诸如光子计数和/或估计的能量。ASIC被配置用于连接到数字数据处理电路系统，使得数字数据可被发送到另外的数字数据处理40和/或一个或多个存储器电路或部件45，并且最终该数据将是供图像处理30/50生成重建图像的输入。
由于来自一个X射线事件的电子和空穴的数量与X射线光子的能量成比例，因此一个感应电流脉冲中的总电荷与该能量成比例。在ASIC中的过滤步骤之后，脉冲振幅与电流脉冲中的总电荷成比例，因此与X射线能量成比例。然后可以通过在一个或多个比较器(COMP)中将脉冲振幅的值与一个或多个阈值(THR)进行比较来测量脉冲振幅，并且引入计数器，通过计数器可以记录脉冲大于阈值的情况的数量。以这种方式，可以对能量超过对应于已在某个时间帧内检测到的相应阈值(THR)的能量的X射线光子的数量进行计数和/或记录。
ASIC通常每个时钟周期对模拟光子脉冲采样一次，并且记录比较器的输出。取决于模拟信号是高于还是低于比较器电压，比较器(阈值)输出一或零。每个样本处的可用信息例如是每个比较器的一或零，其表示比较器是已被触发(光子脉冲高于阈值)还是未被触发。
在光子计数检测器中，通常存在光子计数逻辑部件，其确定是否已经记录了新光子，并且将光子记录在计数器中。就多仓光子计数检测器而言，通常存在若干个计数器，例如每个比较器一个计数器，并且光子计数根据光子能量的估计值被记录在这些计数器中。该逻辑部件能够以若干种不同的方式实施。光子计数逻辑部件的最常见类别中的两种类别是所谓的不可瘫痪计数模式和可瘫痪计数模式。其他光子计数逻辑部件包括例如局部最大值检测，其对电压脉冲中检测到的局部最大值进行计数，并且还可能记录其脉冲高度。
光子计数检测器有许多有益效果，包括但不限于：高空间分辨率、对电子噪声的灵敏度较低；良好的能量分辨率；和材料分离能力(光谱成像能力)。然而，能量积分检测器具有高计数率容差的优点。计数率容差来自这样的事实/认识：由于测量了光子的总能量，因此添加一个附加光子将总是增大输出信号(在合理的限度内)，而不管当前由检测器记录的光子的量是多少。这个优点是能量积分检测器成为当今医用CT的标准的主要原因之一。
图5示出了根据现有技术的光子计数电路和/或设备的示意图。
当光子在半导体材料中相互作用时，产生电子-空穴对云。通过在检测器材料上施加电场，电荷载流子被附接到检测器材料的电极收集。信号从检测器元件路由到并行处理电路(例如ASIC)的输入端。应当理解，术语“专用集成电路(ASIC)”应广义地解释为针对特定应用而使用和配置的任何通用电路。ASIC处理从每个X射线生成的电荷并且将其转换成数字数据，该数字数据可以用于获得测量数据，诸如光子计数和/或估计的能量。在一个示例中，ASIC可以处理电荷，使得产生最大高度与检测器材料中的光子所沉积的能量的量成比例的电压脉冲。
ASIC可包括一组比较器302，其中每个比较器302将电压脉冲的量值与参考电压进行比较。比较器输出通常为零或一(0/1)，这取决于所比较的两个电压中的哪一个较大。这里，我们假设：如果电压脉冲高于参考电压，则比较器输出为一(1)；如果参考电压高于电压脉冲，则比较器输出为零(0)。数模转换器(DAC)301能够用于将可以由用户或控制程序提供的数字设置转换成可以由比较器302使用的参考电压。如果电压脉冲的高度超过特定比较器的参考电压，则我们将把该比较器称为“被触发”。每个比较器通常与数字计数器303相关联，该数字计数器根据光子计数逻辑部件基于比较器输出而递增。
如先前所提及，当将每条投影线所得的估计基系数线积分布置成图像矩阵时，结果是每个基i的特定材料投影图像，也称为基图像。该基图像可供直接查看(例如，在投影X射线成像中)或作为重建算法的输入以在物体内部形成基系数ai的图(例如，在CT中)。无论如何，基础分解的结果可以被视为一个或多个基础图像表示，诸如基系数线积分或基系数本身。
应当理解，本文描述的机构和布置能够以多种方式实施、组合和重新布置。
例如，实施方案可以在硬件中实施，或至少部分地在由适当的处理电路系统执行的软件中实施，或者上述实施方式的组合。
本文描述的步骤、功能、过程和/或框可以使用任何常规技术(诸如离散电路或集成电路技术)在硬件(包括通用电子电路系统和专用电路系统)中实施。
替代性地，或者作为补充，本文描述的步骤、功能、过程和/或框中的至少一些能够在软件中实施，该软件诸如由适当的处理电路系统(诸如一个或多个处理器或处理单元)执行的计算机程序。
在下文中，将讨论特定检测器模块具体实施的非限制性示例。更具体地，这些示例是指边缘定向的检测器模块和深度分段的检测器模块。其他类型的检测器和检测器模块也是可行的。
图6是展示根据示例性实施方案的半导体检测器子模块的示例的示意图。这是半导体检测器子模块的示例，其中半导体传感器21被分成检测器元件或像素22，其中每个检测器元件(或像素)通常都基于具有电荷收集电极作为关键部件的二极管。X射线通过半导体传感器的边缘进入。
图7是展示根据另一个示例性实施方案的半导体检测器子模块的示例的示意图。在该示例中，再次假定X射线通过边缘进入，半导体传感器21在深度方向上也分成多个所谓的深度分段或检测器元件22。
通常，检测器元件为检测器的单个X射线敏感子元件。一般来讲，在检测器元件中发生光子相互作用，由此产生的电荷由检测器元件的相应电极收集。
每个检测器元件通常将入射的X射线通量测量为帧序列。帧是在指定时间间隔(称为帧时间)期间测量的数据。
取决于检测器拓扑，检测器元件可能对应于像素，尤其是当检测器为平板检测器时。深度分段检测器可被视为具有多个检测器条带，每个条带均具有多个深度段。对于此类深度分段检测器，每个深度段可被视为单独检测器元件，尤其是如果深度段中的每个深度段都与其自己的单独电荷收集电极相关联。
深度分段检测器的检测器条带通常对应于普通平板检测器的像素，并且因此有时也称为像素条带。然而，也可以将深度分段检测器视为三维像素阵列，其中每个像素(有时称为体素)均对应于单独的深度分段/检测器元件。
半导体传感器可实施为所谓的多芯片模块(MCM)，在这个意义上，半导体传感器用作电布线和多个ASIC的底部基板，这些ASIC优选通过所谓的倒装芯片技术来附接。布线将包括从每个像素或检测器元件到ASIC输入的信号连接以及从ASIC到外部存储器和/或数字数据处理的连接。考虑到这些连接中的大电流所需的横截面的增加，可通过类似的布线向ASIC提供功率，但也可通过单独的连接来提供功率。ASIC可以定位在有源传感器的侧面，这意味着如果吸收盖放置在顶部，则可以保护其免受入射X射线的影响，并且还可以通过也在该方向上定位吸收器来保护其免受来自侧面的散射X射线的影响。
图8A是展示类似于美国专利号8,183,535中的实施方案的被实现为MCM的半导体检测器子模块的示意图。在该示例中，展示了半导体传感器21如何也可以具有MCM中的基板的功能。信号通过信号路径23从检测器元件或像素22路由到定位在有源传感器区域旁边的并行处理电路24(例如，ASIC)的输入。应当理解，术语专用集成电路(ASIC)应广义地解释为针对特定应用而使用和配置的任何通用集成电路。ASIC处理从每个X射线生成的电荷并且将其转换成数字数据，该数字数据可用于检测光子和/或估计光子的能量。ASIC可以具有它们自己的用于小任务的数字处理电路系统和存储器。并且，ASIC可以被配置成连接到位于MCM外部的数字处理电路系统和/或存储器电路或部件，并且最终将数据用作输入以供重建图像。
然而，深度分段的采用也给基于硅的光子计数检测器带来两个值得注意的挑战。首先，必须采用大量ASIC通道来处理从相关联的检测器分段馈送的数据。除了由于较小的像素大小和深度分段而增加的通道数量外，多能量仓还增加了数据大小。第二，由于给定的X射线输入计数被分成更小的像素、分段和能量仓，每个仓具有低得多的信号，因此检测器校准/校正需要若干个数量级以上的校准数据，以最大限度地减少统计不确定性。
自然地，除了需要更大的计算资源、硬盘、存储器和中央处理单元(CPU)/图形处理单元(GPU)外，大若干个数量级的数据大小还减慢了数据处理和预处理。例如，当数据大小为10GB而不是10MB时，读取和写入数据的处理时间可能会长1000倍。对于堆积(辐射检测和测量(Radiation Detection and Measurement)，Glenn F.Knoll，第三版，John Wiley&Sons Inc，第632页-第642页)校准矢量生成，需要对堆积校准数据进行预处理以用于喷射校正。对于材料分解矢量生成，需要对材料分解数据进行预处理以用于喷射和堆积校正两者。对于患者扫描数据，在图像重建开始之前，需要对数据进行预处理以进行喷射、堆积和材料分解。这些是解释“预处理”的简化示例，因为实际的预处理步骤可以根据需要包括若干其他校准步骤，如参考归一化和空气校准。术语“处理”可能仅指示每个校准向量生成或患者扫描的最后步骤，但在一些情况下可以互换使用。
图8B是展示一组平铺检测器子模块的示例的示意图，其中每个检测器子模块均为深度分段检测器子模块，并且如从入射的X射线的方向可见，ASIC或对应的电路系统24布置在检测器元件22下方，从而允许从检测器元件22到ASIC 23在检测器元件之间的空间中存在布线路径。
本发明涉及一种用于关于数据处理和/或数据传输的改进数据处理能力的系统架构。
根据第一方面，提供了一种CT成像系统，该CT成像系统包括机架，该机架包括旋转侧上的旋转构件和固定侧上的固定构件。旋转侧上的旋转构件包括被配置成发射X射线的X射线源、被配置成生成检测器数据的X射线检测器、被配置成存储检测器数据的数据存储单元以及被配置成处理所存储的检测器数据的至少一部分以生成经处理的数据集的处理电路系统。固定侧上的固定构件通信地联接到旋转侧上的旋转构件。该CT成像系统还包括数据通信系统，该数据通信系统被配置成将经处理的数据集从旋转侧上的旋转构件传输到固定侧上的固定构件。
举例来说，旋转构件可以是机架的旋转部件/区段/分段/部分，其被配置成例如围绕待成像的对象/物体旋转。固定构件可定义为机架的固定部件/区段/分段/部分，其以固定方式布置在固定侧上，其中旋转和固定构件可以经由数据通信系统(例如，集电环)通信地连接。
通过将数据存储在CT成像系统的旋转侧上，处理数据的至少一部分以在旋转侧上生成经处理的数据集并且将经处理的数据集传输或发送到固定侧，可以以快速、高效和通用的方式在固定侧获得相关数据。处理旋转侧上的检测器数据的至少一部分可将经由数据通信系统(例如，集电环)传输的数据的数据大小减小2倍-20000倍，从而使得许多校准和/或成像步骤能够在现有集电环带宽内发送数据，因此加速成像和/或校准的整个过程。数据存储单元可包括专用大存储器，例如非易失性快速存储器(NVMe)。旋转侧上的数据存储单元可以附加地或替代性地包括在连续数据处理期间所需的临时存储器，例如ASIC、现场可编程门阵列(FPGA)寄存器或存储器。数据存储单元可以附加地或替代性地包括RAM(随机存取存储器)。对存储在旋转侧上的数据的处理可以包括一个或多个操作。作为一个示例，操作可以是例如但不限于X射线源或X射线管喷射校正、数据累积和堆积校正。
X射线管“喷射”是指有时在X射线管内部发生的暂时性电气短路。典型地，一旦发生管喷射，X射线管的电源供应会暂时中断以防止出现拱形，并且不会生成X射线输出。喷射可以被修正并且目前应用于固定侧，参见美国专利号7,114,850。当在旋转侧进行校正时，也使得能够在旋转侧对检测器数据(例如校准数据)进行帧累积。如所提及的，在给定的X射线输入的情况下，较小的像素、深度分段和多能量仓将每个仓中的X射线计数减少一个数量级(输入X射线计数/(像素大小比率×分段数量×能量仓数量))。要生成具有统计意义的校准向量，例如堆积(每次X射线碰撞生成一定长度的电信号。由于信号脉冲的长度有限，它可与下一个入射的X射线脉冲重叠。重叠被称为“堆积”。它使需要被校正的计数和能量分布二者失真)，并且材料分解需要经累积或平均的许多帧，100-10000。由于大量的数据大小，即使在固定侧具有最新的计算能力，相当简单的喷射和累积任务也要花费一段时间，这是不切实际的。旋转侧的分布式电子器件，每个子检测器的ASIC/FPGA/CPU(图4中的40/45，图9中的114/118/116)，可以并行用于实现相同的目标，而没有任何延迟或在不明显的时间内。
当帧被累积时，数据大小更小，这使得能够通过数据通信系统(例如，集电环)进行快速数据传输，并且能够更快地处理检测器数据(例如，校准数据)以在固定侧处生成堆积和材料分解校准矢量。
此外，为了使数据采集更有效，可以将堆积和材料分解校准向量/算法加载到寄存器/存储器(例如，数据存储单元)中，并且同时将其应用于正在收集的数据。其通过利用平行检测器电子器件消除了较慢的固定侧校准预处理。
一旦数据在旋转侧被校正，像素和分段就可以被组合以支持不同的患者扫描模式，例如，超高分辨率、高分辨率、心脏特异性、轴向扫描等。一个示例性患者扫描模式需要超高空间分辨率，另一个示例性扫描模式需要更好的材料对比度，这可以通过组合像素以增加统计量来实现。所组合的数据可以被迅速地传输到固定侧并且被重建用于患者诊断。
作为一个示例，可以如下实施X射线管喷射校正。在将ASIC能量仓计数的一帧读出到ASIC寄存器/存储器时，通过数据采集板将该帧的X射线管喷射信息传播到所有检测器元件。一帧的长度典型地长于25微秒以累积X射线计数，并且来自X射线管的喷射传播可以在小于1皮秒内完成。在下一帧收集期间，如果在当前帧中发生喷射，则将喷射校正应用于当前帧，并且将经校正的当前帧移动到ASIC中的下一个寄存器/存储器。这允许将第一寄存器/存储器空间用于下一帧，同时无缝地应用喷射校正。
可以根据需要累积经喷射校正的视图。作为一个示例，如果要累积1000帧，则可以对来自每帧的计数相加。在第1000帧之后，相加的计数被传输到数据通信单元，例如图9中的130-1，并且寄存器/存储器在接下来的1000帧中被重置。
由于现代FPGA具有大量计算资源，因此可以在FPGA中实现处理电路系统以执行更复杂的算法。一个简单的示例是进行视图平均和标准偏差计算。一种更复杂的算法将对数据流应用堆积算法。
例如，本系统架构发明允许同时处理和传输数据，这可以加速使用CT成像系统和检索结果的过程。本发明还可以通过允许在旋转侧迅速处理数据并且将其转变成根据每单位时间发送的信息更快和/或更有效地通过数据通信系统传输的格式来进一步加速检索结果的过程。
此外，本发明的优势在于，其允许CT成像系统在关于用于处理和传输的数据的选择和定时更加通用。具体地，通过将检测器数据存储在旋转侧上的数据存储单元中而不进行任何预处理或压缩，实现了具有这种改进的通用性的CT成像系统。例如，该系统可以以一种方式用于快速患者扫描，并且以另一种方式用于对象/物体的更彻底的检查，因为它提供了选择要处理和发送的数据以及何时处理和发送的选项。对于快速患者扫描，系统可以通过例如在旋转侧上关于视图和/或像素合并来处理全扫描的检测器数据，并且将经处理的数据传输到固定侧，在固定侧例如执行生成图像的最终步骤。这允许CT成像系统的用户以更快的方式检索足够好的结果。在彻底检查的情况下，CT成像系统可以将由X射线检测器生成的全部原始检测器传输到固定侧。
根据一个实施方案，经处理的数据集包括缩减数据集。术语“缩减数据集”在这里是指但不限于从对先前数据集(例如，所生成的检测器数据)的操作得到的数据集，其缩减了数据的大小。如所提及的，由于较小像素、深度分段和能量仓，检测器校准需要多个相同的视图/帧数据以减少统计误差。对相同视图数据执行的操作的示例包括平均化每个能量仓的数据和/或累积每个能量仓的帧数据，其中检测器元件可以包括至少一个能量仓。输入可以是例如1000个视图，并且其输出是一个累积或平均视图。它们可以在ASIC中同时实现，同时从检测器读出每个视图数据。或者可以将计数传输到单独的其他存储器并进行累积。
在下文中，将参考多个可选特征来描述处理电路系统的“输出模式”。应当理解，本发明人设想了这些特征的任何组合。
根据一个实施方案，处理电路系统被配置成在多个输出模式中操作，每个输出模式生成相应的经处理的数据集。例如，多个输出模式可以包括用于校准的输出模式和用于患者成像的输出模式。多个输出模式可以包括用于CT成像系统的多个不同校准模式和用于患者成像的多个输出模式。
多个输出模式可以生成相应的经处理的数据集，每个输出模式关于相应的所生成的处理数据集的数据大小不同于其他输出模式。
根据一个实施方案，响应于使用所选择的输出模式生成对应的经处理的数据集的请求来选择输出模式。本实施方案允许CT成像系统的用户经由用户界面请求输出模式。因此，就如何处理数据而言，用户可以至少部分地决定如何运行CT成像系统。用户界面可以是例如旋转侧或固定侧上的计算机上的显示器。
根据一个实施方案，处理电路系统被配置成选择预定输出模式以使用预定输出模式生成对应的经处理的数据集，这允许CT成像系统运行一个或多个输出模式而无需用户请求特定输出模式。例如，CT成像系统可以具有预定的一个或多个默认模式。
根据一个实施方案，处理电路系统被配置成使用一组连续输出模式来处理所存储的数据，以生成相应的经处理的数据集，并且其中数据通信系统被配置成连续地传输相应的经处理的数据集。本实施方案的优势在于，CT成像系统可以按步骤操作，其中这些步骤可以是预定的。例如，这允许CT成像系统优化如何存储、处理和传输检测器数据，以便首先生成用于快速诊断的初始图像，然后生成用于最终诊断的更详细的图像。此外，本实施方案允许CT成像系统在不需要来自用户的输入的情况下处理并传输一个或多个经处理的数据集，因此通过避免步骤之间的暂停来缩短整个过程的停机时间。
根据一个实施方案，经由数据通信系统传输第一经处理的数据集的部分，同时生成第一经处理的数据集的其他部分，使得至少部分地同时执行对检测器数据的处理和将经处理的数据集从旋转侧上的旋转构件传输到固定侧上的固定构件。本实施方案允许以更快和更有效的方式使用CT成像系统，基本上减少从执行对象/物体的扫描到产生从检测器数据重建的图像所花费的时间。
根据一个实施方案，数据通信系统包括旋转侧上的旋转构件上的第一数据通信单元和固定侧上的固定构件上的第二数据通信单元。
根据一个实施方案，数据通信系统包括一个或多个集电环。
根据一个实施方案，X射线检测器被配置成将检测器数据发送到数据存储单元，并且其中数据存储单元被配置成整体地存储所生成的检测器数据。本实施方案的优势在于，来自使用CT成像系统的扫描的所有信息都被存储并且可以被处理或传输，这允许更通用的方式来处理检测器数据。
根据一个实施方案，数据存储单元是非易失性存储器NVMe和/或随机存取存储器RAM，其允许CT成像系统在旋转侧上存储检测器数据和/或经处理的数据，以便优化数据处理。NVMe可以提供更可靠的数据存储，以例如最大限度地减少因功率损失造成的后果。
根据一个实施方案，数据存储单元是作为数据处理电路系统的一部分的一组瞬态寄存器。
根据一个实施方案，X射线检测器是光子计数检测器。本发明对于生成大量数据的检测器技术特别有用，诸如光子计数检测器。
根据一个实施方案，X射线检测器是能量分辨检测器，诸如具有多个能量仓的检测器。
根据一个实施方案，处理检测器数据以生成经处理的数据集包括组合检测器数据。
根据一个实施方案，处理电路系统被配置成在将所生成的检测器数据存储在数据存储单元上之前处理所生成的检测器数据的至少一部分，以便进一步优化数据处理。可以在存储前应用喷射校正或堆积校正或其他校正。在存储之后，可以通过数据通信单元(例如，集电环)将其原样传输，或者可以根据患者数据处方组合分段、像素和视图。也可以应用过滤来平滑统计变化。
根据一个实施方案，该系统包括第二数据存储单元和第二组处理电路系统，其中该第二数据存储单元被配置成从旋转侧上的旋转构件接收经处理的数据集，其中该第二组处理电路系统被配置成处理所接收的经处理的数据集，其中该第二数据存储单元和该第二组处理电路系统两者被布置在固定侧上的固定构件上。
为了更好地理解，现在将参考图9至图13更详细地描述所提出的技术，图9至图13展示了根据本发明的数据处理和传输的非限制性示例。
图9示意性地示出根据本发明的示例性实施方案的CT成像系统100。在图9中，CT成像系统100包括旋转侧110和固定侧120。旋转侧110可以包括机架，该机架包括布置在旋转侧110上的旋转构件，该旋转构件能够围绕对象/物体旋转，例如，如图3中所述，其中X射线源112布置在机架的一侧上并且X射线检测器114布置在相对侧上，使得由X射线源112发射的X射线可以穿过对象/物体并且在X射线检测器114处被接收/检测。X射线检测器114可以是光子计数检测器，并且可选地也可以是具有能量分辨的多个能量仓的检测器，例如，如图3至图7、图8a、图8b中所述。X射线检测器可以替代性地是能量积分检测器(EID)，其中所检测到的信号与由所有光子沉积的总能量成比例，而没有关于单个光子或其能量的特定信息。CT成像系统100还包括数据存储单元116，其允许来自X射线检测器114的检测器数据被存储在旋转侧110上。数据存储单元116可以是非易失性存储器。CT成像系统100还包括处理电路系统118，其可以接收数据(诸如检测器数据)并对其进行处理。术语“处理电路系统”在这里是指能够执行用于处理/转换数据的操作(诸如数学运算)的电路系统，例如处理器。处理电路系统可以是数字处理电路系统。处理电路系统118和数据存储单元116可以通信地连接，使得数据可以在它们之间传输。应当理解，处理电路系统118可以处理检测器数据和/或已经处理的数据，以便获得所得的经处理过的数据集，该数据集可以被传输到固定侧120。经处理的数据集可以是缩减数据集，其中缩减数据集可以具有缩减数据大小。
由处理电路系统118执行的处理可以包括一个或多个操作，例如以改变数据的格式或减小数据的大小。例如，可以对检测器数据的至少部分进行平均或累积，以便生成具有缩减数据大小的缩减数据集。可以通过有损和/或无损压缩来执行数据大小的缩减。CT成像系统100还包括数据通信系统130，未经处理的检测器数据和/或经处理的检测器数据可以通过该数据通信系统从旋转侧110传输到例如固定侧120上的计算机。
举例来说，数据通信系统130可以包括旋转侧上的第一数据通信单元130-1和固定侧上的第二数据通信单元130-2。例如，数据通信系统130可以是通常在具有机架的旋转构件的CT成像系统中使用的集电环。“集电环”在这里是指但不限于允许功率和电信号的传输(例如，旋转结构和固定结构之间的功率和数据传输)的电机设备。图9的CT成像系统100还可以包括联接到第二数据通信单元130-2并且被配置成接收和显示经处理的数据集的显示器132。
图10示意性地示出了类似于图9中CT成像系统100的CT成像系统100。由于CT成像系统100的许多配置和操作基本类似于图9中描述的配置和操作，为了简洁起见，省略了与图9所展示的实施方案共有的特征的详细描述，以避免不必要的冗长。
在图10中，CT成像系统100包括布置在固定侧120上的第二数据存储单元126和第二组处理电路系统128。第二数据存储单元126被配置成经由数据通信系统130从旋转侧110接收经处理的数据集。第二组处理电路系统120可以被配置成处理在数据存储单元126处接收到的数据，以便构建对象/物体的扫描的最终图像。举例来说，CT成像系统100可以完整地存储检测器数据。CT成像系统100可以用处理电路系统118处理存储在旋转侧110上的数据存储单元116上的检测器数据的一部分，以便生成经处理的数据集。CT成像系统还可以处理旋转侧110上的所有存储的检测器数据，以便生成经处理的数据集。正在处理的检测器数据可以是所存储的检测器数据的副本并且/或者经处理的数据集可以是从检测器数据集生成的新数据集，因此允许以不同方式多次处理相同的检测器数据。
CT成像系统100可以经由数据通信系统130将经处理的数据集和/或检测器数据传输到固定侧120。所传输的经处理的数据集和/或检测器数据可以由数据存储单元126接收并存储在其中。例如，可以在固定侧120上处理任何经处理的数据集和/或检测器数据，以便例如完成检测器数据的图像重建。因此，可在旋转侧110对检测器数据进行一次处理并且生成经处理的数据集，然后可在固定侧120对经处理的数据集再次执行处理。此外，检测器数据可以全部从旋转侧110传输到固定侧120，即使检测器数据的一部分已经用于生成已经被传输到固定侧120的经处理的数据集。这在以下情形中可能是有用的：当需要以更快的方式根据来自患者扫描的检测器数据处理数据集以允许更快的诊断，并且之后需要基于完整的检测器数据进行更彻底的调查时。
CT成像系统100可以将检测器数据和/或经处理的数据的任何部分存储在数据存储单元116和/或第二数据存储单元126上。
图11示意性地示出了类似于图9和图10中的CT成像系统100的CT成像系统100。因为CT成像系统100的许多配置和操作基本类似于图9和图10中描述的配置和操作，为了简洁起见，省略了与图9和图10所展示的实施方案共有的特征的详细描述，以避免不必要的冗长。
在图11中，X射线检测器114为包括单独的检测器元件114a/114b/114c/114d的能量分辨检测器。CT成像系统100可以辨别来自特定检测器元件114a/114b/114c/114d的检测器数据，存储检测器数据而不丢失关于其源自哪个检测器元件的信息。所存储的检测器数据可以由处理电路系统118通过执行一个或多个操作来处理。例如，一个操作可以是来自不同检测器元件114a/114b/114c/114d的检测器数据被平均，或者来自某些元件(例如，相邻元件)的数据被分组在一起/累积。CT成像系统提供了在旋转侧和固定侧之间单独存储、处理和/或传输来自一个或多个检测器元件114a/114b/114c/114d的检测器数据和/或经处理的数据集的选项。图11的CT成像系统100还可以包括联接到第二数据通信单元130-2并且被配置成接收和显示经处理的数据集的显示器132。
图12示意性地示出了类似于图9、图10和图11中的CT成像系统100的CT成像系统100。因为CT成像系统100的许多配置和操作基本类似于图9、图10和图11中描述的配置和操作，为了简洁起见，省略了与图9、图10和图11所展示的实施方案共有的特征的详细描述，以避免不必要的冗长。
在图12中，处理电路系统118被配置成在多个输出模式中操作，其中每个输出模式生成相应的经处理的数据集。一个或多个输出模式可以与CT成像系统100的校准相关，并且一个或多个模式可以与患者成像相关。校准CT成像系统100可以包括产生用于稍后扫描的重建的校正系数。校准的目的可以是表征系统特定行为，其可以稍后在扫描之前/期间或者在扫描之后进行补偿。可以通过扫描体模来执行校准，其中体模可以是在组成方面模仿人体的物体，例如以便提供参考，使得可以由CT成像系统100提供所扫描物体/对象的更准确的定量表示。替代性地，可通过扫描空气来执行校准，例如以使检测器中不同位置处的检测器响应归一化。另一种替代方案是通过在X射线源关闭的情况下采集数据来进行校准，以例如表征和补偿由于检测器电子器件引起的现象。
CT成像系统100的校准可以包括进行多个检测器测量以获得多组检测器数据，并且一起处理这些数据以计算校准系数。例如，可以将在相同角度拍摄的具有对应的检测器数据的多个连续扫描/视图一起平均，以便减少噪声对测量的影响并且产生更好的校正系数统计数据。一种替代方案是将检测器数据传输到固定侧120并且在其中执行处理；当数据通信系统130的带宽相对于检测器数据的大小成为瓶颈时，这可能会十分慢。另一种替代方案是在旋转侧110上从检测器数据生成一个或多个经处理的数据集，并且传输经处理的数据集，经处理的数据集的数据大小小于检测器数据，这可以允许经由数据通信系统130进行更快的传输。
CT成像系统100可以提供在许多不同患者成像模式中操作的选项，诸如允许生成重建图像的过程更快但不太详细的主要患者扫描模式。CT成像系统100可以更快地提供例如图像的原因是，因为CT成像系统100允许指定存储在数据存储单元116上的哪些检测器数据将由处理电路系统118处理，以及如何处理检测器数据。此外，它允许指定的经处理的数据集经由数据通信系统130传输到固定侧120，从而允许例如检测器数据中的最重要/期望的部分在大量检测器数据被处理和/或传输之前被处理和/或传输到固定侧120。另一个示例性输出模式是第二患者扫描模式，其在例如重建图像中提供更多细节，但是花费更长时间来产生。在扫描物体时也可以采用不同的输出模式。
在某种意义上，输出模式可以被认为是数据处理模式，在该模式中，生成并输出相应的经处理的数据集以供进一步使用和/或传输。
由相应输出模式生成的相应经处理的数据集关于数据大小可以不同。例如，第一输出模式可以从检测器数据的第一部分生成第一经处理的数据集，并且第二输出模式可以从检测器数据的第二部分生成第二经处理的数据集，其中与第二经处理的数据集相比，第一经处理的数据集的数据大小可较小。检测器数据可以从数据存储单元116上的存储装置接收，或者直接从X射线检测器114接收，或者从各个检测器元件114a/114b/114c/114d接收。处理电路系统118可以根据正在运行的输出模式对数据执行不同的操作。检测器数据的第一部分可以与检测器数据的第二部分相同或者是其一部分。取决于正在运行的输出模式，可以改变在旋转侧110上和在固定侧120上处理的检测器数据的量以及将检测器数据和/或经处理的数据集传输到固定侧120的时间点。
在例如用于患者成像的第一输出模式中，CT成像系统100可以被配置成首先基于来自对象/物体的扫描的检测器数据产生不太详细的图像，并且之后产生更详细的扫描图像。这可以通过最初从检测器数据的第一部分生成第一经处理的数据集，之后经由数据通信系统130将第一经处理的数据集传输到固定侧120来完成。随后，在第一输出模式中，CT成像系统100可以被配置成经由数据通信系统130将剩余的检测器数据传输到固定侧120，而无需使用处理电路系统118对其进行处理。因此，CT成像系统的第一输出模式允许初始的、更快的扫描被执行并显示给系统的用户，而剩余的检测器数据可以在之后被处理和/或传输。
在例如第二输出模式中，CT成像系统100可以被配置成最初处理检测器数据的第二部分以生成第二经处理的数据集，经由数据通信系统130将第二经处理的数据集传输到固定侧120，以基于第二经处理的数据集提供图像。随后，CT成像系统100可以被配置成处理检测器数据的第三部分以生成第三经处理的数据集，该第三经处理的数据集然后经由数据通信系统130被传输到固定侧120，以便提供具有在第二经处理的数据集中不存在的信息的二次图像，例如以实现更详细的图像。图12的CT成像系统100还可以包括联接到第二数据通信单元130-2并且被配置成接收和显示经处理的数据集的显示器132。
图13是展示操作根据实施方案的CT成像系统的方法的示例的示意图。
根据第二方面，提供了一种操作CT成像系统的方法。该CT成像系统包括：旋转侧以及固定侧，该旋转侧包括被配置成发射X射线的X射线源、X射线检测器、数据存储单元、处理电路系统，该固定侧经由数据通信系统通信地联接到该旋转侧。
该方法基本上包括经由X射线检测器生成310检测器数据并且将检测器数据存储320在数据存储单元中。该方法还包括在处理电路系统中处理330所存储的检测器数据以生成经处理的数据集。该方法还包括经由数据通信系统将经处理的数据集从旋转侧传输340到固定侧。“存储数据”可以用处理电路系统中的专用存储器和/或传输寄存器/存储器来完成。例如，当通过传输寄存器同时处理生成检测器数据310时，可以互换320和330或者可以跳过320。
根据一个实施方案，处理电路系统中的处理包括从多个输出模式中选择输出模式，每个输出模式生成相应的经处理的数据集。本实施方案的优势在于，CT成像系统更加通用，因为它可以根据用户的需要或期望来存储和处理数据。
根据一个实施方案，处理电路系统中的处理包括从多个输出模式中选择输出模式，其中多个输出模式中的每一个输出模式生成相应的经处理的数据集，每个经处理的数据集关于经处理的数据集的数据大小彼此不同。本实施方案的优点在于，数据处理可以被定制以适应不同的时间帧和对所得图像的要求。
根据一个实施方案，可以响应于请求从多个输出模式中选择输出模式，以使用所选择的输出模式生成对应的经处理的数据集。
根据一个实施方案，传输包括经由数据通信系统传输第一经处理的数据集的部分，同时生成第一经处理的数据集的其他部分，使得至少部分地同时执行对检测器数据的处理和将经处理的数据集从旋转侧传输到固定侧。
根据一个实施方案，将检测器数据发送到数据存储单元，并且其中数据存储单元被配置成整体地存储所生成的检测器数据。
根据一个实施方案，处理电路系统被配置成在将所生成的检测器数据存储在数据存储单元上之前处理所生成的检测器数据的至少一部分。
根据一个实施方案，可以在固定侧上在第二数据存储单元处接收来自旋转侧的经处理的数据，并且在固定侧上在第二组处理电路系统中处理在该第二数据存储单元处接收的经处理的数据。
图14示意性地示出了根据实施方案的CT成像系统100的非限制性示例。在图14中，CT成像系统100包括X射线检测器114、数据存储单元116和处理电路系统118，它们布置在CT成像系统100的旋转侧，例如机架的旋转构件上。这里，来自X射线检测器114的所生成的检测器数据的至少一部分在被存储在数据存储单元116上之前和/或在被处理电路系统118处理之前被预处理电路系统115预处理。处理电路系统118可以包括逻辑盒118-1和/或处理盒118-2，其中处理盒118-2可被配置成执行与逻辑盒118-1相比更高复杂度的计算。处理电路系统118可以处理数据存储单元116上的检测器数据的至少一部分，并且数据收集器119可以从所有通道或其子集收集经处理的或未经处理的数据，并且将其发送到数据通信系统130，该数据通信系统然后可以将数据从机架的旋转构件传输到机架的固定构件，该固定构件布置在CT成像系统100的固定侧上。举例来说，来自X射线检测器114的所生成的检测器数据的所选择的子集可以在存储在数据存储单元116上之前和/或在由处理电路系统118进行主处理之前由预处理电路系统115进行预处理。在一个特定示例中，相同的检测器数据子集或至少部分不同或完全不同的检测器数据子集可以由处理电路系统118处理。
图15示意性地示出了根据实施方案的CT成像系统100的另一个非限制性示例。在图15中，CT成像系统100包括X射线检测器114、数据存储单元116和处理电路系统118，它们布置在CT成像系统100的旋转侧，例如机架的旋转构件上。这里，来自X射线检测器114的所生成的检测器数据被存储在数据存储单元116上和/或由处理电路系统118处理而不被预处理。处理电路系统118可以包括逻辑盒118-1和/或处理盒118-2，其中处理盒118-2可被配置成执行与逻辑盒118-1相比更高复杂度的计算。处理电路系统118可以处理数据存储单元116上的检测器数据的至少一部分，并且数据收集器119可以从所有通道或其子集收集经处理的或未经处理的数据，并且将其发送到数据通信系统130，该数据通信系统然后可以将数据从机架的旋转构件传输到机架的固定构件，该固定构件布置在CT成像系统100的固定侧上。如前所述，该实施方案具有某些技术优势。第二方面的效果和特征很大程度上类似于上文结合第一方面所述的效果和特征。关于第一方面所提及的实施方案在很大程度上与第二方面相容。还应注意，除非另有明确说明，否则本发明的概念涉及所有可能的特征组合。

Claims (15)

1.一种计算机断层摄影(CT)成像系统(100)，所述CT成像系统包括：
机架，所述机架包括旋转侧(110)上的旋转构件和固定侧(120)上的固定构件；
所述旋转侧上的所述旋转构件包括：
X射线源(112)，所述X射线源被配置成发射X射线；
X射线检测器(114)，所述X射线检测器被配置成生成检测器数据；
数据存储单元(116)，所述数据存储单元被配置成存储所述检测器数据；
处理电路系统(118)，所述处理电路系统被配置成处理所存储的检测器数据的至少一部分以生成经处理的数据集；
所述固定侧上的所述固定构件通信地联接到所述旋转侧上的所述旋转构件；
数据通信系统(130)，所述数据通信系统被配置成将所述经处理的数据集从所述旋转侧上的所述旋转构件传输到所述固定侧上的所述固定构件。
2.根据权利要求1所述的CT成像系统，其中所述经处理的数据集包括缩减数据集。
3.根据权利要求1所述的CT成像系统，其中所述处理电路系统被配置成在多个输出模式中操作，所述多个输出模式各自生成相应的经处理的数据集。
4.根据权利要求3所述的CT成像系统，其中所述多个输出模式包括用于校准的输出模式和用于患者成像的输出模式。
5.根据权利要求3所述的CT成像系统，其中所述多个输出模式生成相应的经处理的数据集，每个经处理的数据集关于所述经处理的数据集的数据大小彼此不同。
6.根据权利要求3中任一项所述的CT成像系统，其中响应于使用所选择的输出模式生成对应的经处理的数据集的请求来选择输出模式。
7.根据权利要求3中任一项所述的CT成像系统，其中所述处理电路系统被配置成选择预定输出模式，以使用所述预定输出模式生成对应的经处理的数据集。
8.根据权利要求3中任一项所述的CT成像系统，其中所述处理电路系统被配置成使用一组连续输出模式来处理所存储的数据，以生成相应的经处理的数据集，并且其中所述数据通信系统被配置成连续地传输所述相应的经处理的数据集。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的CT成像系统，其中经由所述数据通信系统传输第一经处理的数据集的部分，同时生成所述第一经处理的数据集的其他部分，使得至少部分地同时执行对所述检测器数据的处理和将经处理的数据集从所述旋转侧上的所述旋转构件传输到所述固定侧上的所述固定构件。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的CT成像系统，其中所述X射线检测器被配置成将所述检测器数据发送到所述数据存储单元，并且其中所述数据存储单元被配置成整体地存储所生成的检测器数据。
11.根据权利要求1至8中任一项所述的CT成像系统，其中所述X射线检测器是光子计数检测器。
12.根据权利要求1至8中任一项所述的CT成像系统，其中所述X射线检测器是能量分辨检测器，诸如具有多个能量仓的检测器。
13.根据权利要求1至8中任一项所述的CT成像系统，其中所述处理电路系统被配置成在将所生成的检测器数据存储在所述数据存储单元上之前，处理所生成的检测器数据的至少一部分。
14.根据权利要求1至8中任一项所述的CT成像系统，其中所述系统在所述固定侧的所述固定构件上包括：
第二数据存储单元(126)，其中所述第二数据存储单元被配置成从所述旋转侧上的所述旋转构件接收所述经处理的数据集，和第二组处理电路系统(128)，其中所述第二组处理电路系统被配置成处理所接收的经处理的数据集。
15.一种操作CT成像系统的方法，所述CT成像系统包括：
旋转侧，所述旋转侧包括：
X射线源，所述X射线源被配置成发射X射线；
X射线检测器；
数据存储单元；
处理电路系统；和
固定侧，所述固定侧经由数据通信系统通信地联接到所述旋转侧；
其中所述方法包括：
经由所述X射线检测器生成(310)检测器数据；
将所述检测器数据存储(320)在所述数据存储单元中；
在所述处理电路系统中处理(330)所存储的检测器数据以生成经处理的数据集；
经由所述数据通信系统将所述经处理的数据集从所述旋转侧传输(340)到所述固定侧。
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