CN117331110A - 一种用于成像系统的探测器 - Google Patents

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Abstract

本说明书实施例提供一种用于成像系统的探测器，包括：参考探测器模组，用于确定信号探测器的数据处理参数，所述信号探测器的数据处理参数通过获取所述参考探测器模组输出的参考数据，并分析所述参考数据而确定。其中，所述参考探测器模组包括至少一个前置滤过器，所述滤过器包括两种或以上滤过材料，用于与所述参考探测器模组中的至少一个参考探测器配合，修正所述信号探测器在预设入射光子条件下的非线性响应。

Description

一种用于成像系统的探测器
技术领域
本说明书涉及医疗器械领域，特别涉及一种用于成像系统的探测器。
背景技术
CT(Computed Tomography，计算机断层扫描)成像设备，是用X射线束对人体某部一定厚度的层面进行扫描，由CT探测器接收透过该层面的X射线，转变为可见光后，由光电转换变为电信号，再经模拟/数字转换器转为数字，输入计算机处理并最终形成图像信息，从而为医生判断患者体内组织是否发生病变提供科学依据。优质的CT图像，不仅取决于扫描参数集的设定，还取决于重建、矫正、后处理等过程中的数据处理参数的选择。
因此，希望提出一种用于成像系统的探测器，能够为信号探测器提供参考标准的同时，帮助确定更合理准确的数据处理参数。
发明内容
本说明书一个方面提供一种用于成像系统的探测器。该探测器包括：参考探测器模组，用于确定信号探测器的数据处理参数；所述信号探测器的数据处理参数通过获取所述参考探测器模组输出的参考数据，并分析所述参考数据而确定；其中，所述参考探测器模组包括至少一个前置滤过器，所述滤过器包括两种或以上滤过材料，用于与所述参考探测器模组中的至少一个参考探测器配合。
在一些实施例中，所述参考探测器模组包括至少两个参考探测器，所述至少两个参考探测器中的其中一个参考探测器用于修正所述信号探测器在预设入射条件下的非线性响应。
在一些实施例中，所述参考探测器模组包括至少一个光子计数型参考探测器。
在一些实施例中，所述信号探测器包括光子计数型探测器；所述滤过器被配置为对所述参考探测器接收前的未经过被检体的射线进行滤过，使得所述参考探测器对接收的射线的输出数据与所述信号探测器对接收的经过被检体的射线的输出数据的差值小于预设阈值。
在一些实施例中，所述滤过器的当前滤过材料根据扫描协议确定，和/或，所述滤过器的滤过厚度根据所述被检体的信息确定。
在一些实施例中，所述光子计数型参考探测器的能量探测范围与所述信号探测器的能量探测范围满足预设条件。
在一些实施例中，所述参考探测器模组进一步包括至少一个能量积分型参考探测器，所述能量积分型参考探测器用于修正所述信号探测器因射线源输出不稳定而导致的不稳定响应。
在一些实施例中，所述能量积分型参考探测器进一步被配置为对所述光子计数型参考探测器进行校正，以获得用于修正所述信号探测器的光谱响应的校正因子。
在一些实施例中，所述数据处理参数通过利用训练好的机器学习模型对所述参考数据进行分析而确定，或通过预设算法对所述参考数据进行迭代计算而确定。
在一些实施例中，所述数据处理参数包括以下中的至少一种：探测器输出数据处理参数、图像重建参数、图像后处理参数。
附图说明
本说明书将以示例性实施例的方式进一步说明，这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的，在这些实施例中，相同的编号表示相同的结构，其中：
图1是根据本说明书一些实施例所示的示例性成像系统的应用场景示意图；
图2是根据本说明书一些实施例所示的示例性用于成像系统的探测器的示意图；
图3是根据本说明书另一些实施例所示的示例性用于成像系统的探测器的示意图；
图4是根据本说明书一些实施例所示的示例性参考探测器模组的立体结构示意图；
图5是根据本说明书一些实施例所示的示例性前置滤过器的结构示意图；
图6是根据本说明书一些实施例所示的示例性探测器输出数据处理系统的模块示意图；
图7是根据本说明书一些实施例所示的示例性探测器输出数据处理方法的流程示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本说明书实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本说明书应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。
应当理解，本文使用的“系统”、“装置”、“单元”和/或“模块”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换所述词语。
如本说明书和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。
本说明书中使用了流程图用来说明根据本说明书的实施例的系统所执行的操作，相关描述是为帮助更好地理解医学成像方法和/或系统。应当理解的是，前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。
图1是根据本说明书一些实施例所示的示例性成像系统的应用场景示意图。
如图1所示，成像系统100可以包括成像设备110、处理设备120、一个或以上终端130、存储设备140以及网络150。成像系统100中的组件可以各种方式中的一种或以上方式连接。仅作为示例，如图1中所示，成像设备110可以通过网络150连接到处理设备120。作为另一示例，成像设备110可以直接连接到处理设备120，如成像设备110和处理设备120可以如图中虚线双向箭头所指示进行连接。作为又一示例，存储设备140可以直接与处理设备120连接(图1中未示出)或通过网络150连接。作为再一示例，一个或以上终端130可以直接与处理设备120连接(如由连接终端130和处理设备120的虚线双向箭头所示)或通过网络150连接。
成像设备110可以用于对检测区域内的目标对象进行扫描，得到该目标对象的扫描数据。在一些实施例中，目标对象可以包括生物对象和/或非生物对象。例如，目标对象可以包括身体的特定部分，例如头部、胸部、腹部等，或其组合。又例如，目标对象可以是有生命或无生命的有机和/或无机物质的人造成分。在一些实施例中，与目标对象有关的扫描数据可以包括目标对象的投影数据、一个或以上扫描图像等。
在一些实施例中，成像设备110可以包括用于疾病诊断或研究目的的非侵入性生物成像装置。例如，成像设备110可以包括单模态扫描仪和/或多模态扫描仪。单模态扫描仪可以包括例如超声波扫描仪、X射线扫描仪、计算机断层扫描(CT)扫描仪、磁共振成像(MRI)扫描仪、超声检查仪、正电子发射断层扫描(PET)扫描仪、光学相干断层扫描(OCT)扫描仪、超声(US)扫描仪、血管内超声(IVUS)扫描仪、近红外光谱(NIRS)扫描仪、远红外(FIR)扫描仪等。多模态扫描仪可以包括例如X射线成像-磁共振成像(X射线-MRI)扫描仪、正电子发射断层扫描-X射线成像(PET-X射线)扫描仪、单光子发射计算机断层扫描-磁共振成像(SPECT-MRI)扫描仪、正电子发射断层扫描-计算机断层摄影(PET-CT)扫描仪、数字减影血管造影-磁共振成像(DSA-MRI)扫描仪等。上面提供的扫描仪仅用于说明目的，而无意限制本说明书的范围。如本文所用，术语“成像模态”或“模态”广泛地是指收集、生成、处理和/或分析目标对象的成像信息的成像方法或技术。
在一些实施例中，成像设备110可以包括用于执行成像和/或相关分析的模块和/或组件。在一些实施例中，成像设备110可以包括射线发生装置、附属装置和成像装置。其中，射线发生装置是指完成射线(例如，X射线)产生并对其进行控制的装置。射线附属装置是指为满足临床诊疗的需要而设计的各种与射线发生装置配套的设施，例如，可以包括机械设备如检查床、诊断床、导管床、摄影床等、各种支撑、悬吊装置、制动装置、滤线栅、保持装置、遮线器等。在一些实施例中，射线成像装置可以有多种形式，例如，数字成像装置可以包括探测器、计算机系统及图像处理软件等；其他成像装置可以包括荧光屏、胶片暗匣、影像增强器、影像电视等。
本说明书实施例中将主要以成像设备包括数字成像装置为例进行描述。其中，探测器可以用于将采集到的光信号转换为电信号。
在一些实施例中，成像设备110可以包括参考探测器和信号探测器。其中，参考探测器可以用于测量入射被检体前的原始射线(即未经过被检体的射线)的能量强度。信号探测器可以用于接收经过被检体(目标对象)的射线，以获取目标对象的相关数据。通常将参考探测器测量的射线(例如，X射线)的能量数据作为入射被检体前的射线强度的参考校正数据，可以对不同工作条件下的信号探测器响应(例如，脉冲堆积、极化效应、预设条件(pre-condition)等导致输出与输入计数率间的非线性响应)进行校正，从而提高成像图像质量。
在一些实施例中，成像设备110可以包括一个或多个参考探测器，一个或多个参考探测器形成参考探测器模组。在一些实施例中，成像设备110可以包括一个或多个信号探测器，一个或多个信号探测器形成信号探测器模组。
在一些实施例中，探测器(例如，参考探测器、信号探测器)可以包括感光模块与读出电路。其中，感光模块可以用于采集入射射线的光子信号，并将采集到的光子信号转换为电信号。读出电路可以用于读出感光模块中收集的电信号并将其转化为数字化数据，以便用于生成医学图像等。在一些实施例中，探测器(例如，参考探测器、信号探测器)可以包括半导体探测器、光伏探测器等，本说明书对此不做限制。
在一些实施例中，由成像设备110获取的数据(例如，目标对象的医学图像、探测器的输出数据等)可以被传送到处理设备120以供进一步分析。附加地或替代地，由成像设备110获取的数据可以被发送到终端设备(例如，终端130)用于显示和/或存储设备(例如，存储设备140)用于存储。
处理设备120可以处理从成像设备110、终端130、存储设备140和/或其他存储设备获取和/或提取的数据和/或信息。例如，处理设备120可以获取参考探测器模组输出的参考数据，并分析参考数据，以确定信号探测器的数据处理参数。
在一些实施例中，处理设备120可以是单个服务器或服务器组。服务器组可以是集中式或分布式的。在一些实施例中，处理设备120可以是本地的或远程的。在一些实施例中，处理设备120可以被实现在云平台上。仅作为示例，云平台可以包括私有云、公共云、混合云、社区云、分布云、内部云、多层云等或其任意组合。在一些实施例中，处理设备120可以在计算设备上实现。在一些实施例中，处理设备120可以在终端(例如，终端130)上实现。在一些实施例中，处理设备120可以在成像设备(例如，成像设备110)上实现。例如，处理设备120可以集成在终端130和/或成像设备110中。
终端130可以与成像设备110和/或处理设备120连接，用于输入/输出信息和/或数据。例如，用户可以通过终端130与成像设备110进行交互，以控制成像设备110的一个或多个部件。又例如，成像设备110可以将生成的医学图像输出至终端130，以展示给用户。
在一些实施例中，终端130可以包括移动设备131、平板计算机132、膝上型计算机133等，或其任意组合。在一些实施例中，移动设备131可以包括智能家居设备、可穿戴设备、智能移动设备、虚拟现实设备、增强现实设备等，或其任意组合。
在一些实施例中，一个或以上终端130可以远程操作成像设备110。在一些实施例中，终端130可以经由无线连接来操作成像设备110。在一些实施例中，一个或以上终端130可以是处理设备120的一部分。在一些实施例中，可以省略终端130。
存储设备140可以存储数据和/或指令。在一些实施例中，存储设备140可以存储从终端130和/或处理设备120获取的数据。例如，存储设备140可以存储参考探测器输出的参考数据、信号探测器输出的探测数据等。在一些实施例中，存储设备140可以存储数据和/或指令，处理设备120可以执行或使用该数据和/或指令来执行本申请中描述的示例性方法。
在一些实施例中，存储设备140可以包括大容量存储设备、可移动存储设备、易失性读写内存、只读内存(ROM)等或其任意组合。示例性大容量存储器可以包括磁盘、光盘、固态驱动器等。示例性可移动存储器可以包括闪存驱动器、软盘、光盘、内存卡、压缩盘、磁带等。示例性易失性读写内存可以包括随机存取内存(RAM)。在一些实施例中，存储设备140可以被实现在云平台上。在一些实施例中，存储设备140可以是处理设备120的一部分。
网络150可以包括可以促进成像系统100的信息和/或数据的交换的任何合适的网络。在一些实施例中，成像系统100的一个或以上组件(例如，成像设备110、一个或以上终端130、处理设备120或存储设备140)可以与成像系统100的一个或以上其他组件通信以传输信息和/或数据。在一些实施例中，网络150可以是任何类型的有线或无线网络或其组合。例如，网络150可以是和/或包括公共网络(例如，互联网)、私有网络(例如，局域网(LAN)、广域网(WAN)等)、有线网络(例如，以太网)、无线网络(例如，802.11网络、Wi-Fi网络等)、蜂窝网络(例如，长期演进(LTE)网络)、帧中继网络、虚拟专用网络(“VPN”)、卫星网络、电话网络、路由器、集线器、交换机、服务器计算机和/或其任何组合。在一些实施例中，网络150可以包括一个或以上网络接入点。
应当注意，对成像系统100的以上描述仅出于说明的目的，而无意于限制本说明书的范围。对于本领域普通技术人员而言，可以根据本说明书进行各种变型和修改。然而，这些变化和修改不脱离本说明书的范围。例如，成像设备110、处理设备120与终端130可以共用一个存储设备140，也可以有各自的存储设备。
在一些实施例中，探测器可以包括光子计数型探测器(Photon CountingDetector，PCD)和能量积分型探测器(Energy Integrating Detector，EID)。
射线射入半导体探测器沉积在某像素中时，对应的光子将产生电子-空穴对，电子-空穴对在高压(例如，100-150V的偏压)作用下分离并漂移至对应电极，产生感应电荷。探测器可以通过收集电极上的感应电荷，输出不同能量区间的光子计数值或电荷积分。输出的是不同能量区间的光子计数值(即射线的计数值)的探测器称为光子计数型探测器，输出的是不同能量区间的电荷积分的探测器称为能量积分型探测器。例如，光子计数型探测器可以包括由前放电路、整形滤波电路、脉冲比较器以及数字信号输出电路等组成的计数型集成电路，通过对整形滤波后的信号进行脉冲比较，输出不同能量区间的光子计数。又如，能量积分型探测器可以包括由整形滤波电路、电荷积分电路组成的积分型集成电路，通过对整形滤波后的光电流(即光子转换产生的电流信号)进行电流积分，以实现光生电荷数量的电荷积分。
基于光子计数型探测器的CT成像系统具有可实现材料成分分析、降低患者辐射剂量、提高CT定量分析准确性和实现超高空间分辨率等优点，因此，光子计数CT(Photon-Counting Computed Tomography，PCCT)已被广泛应用于医学成像。
对于能量积分型探测器，其输出计数率可在较宽范围内与输入计数率保持较好的线性响应，且多次放线结果差异较小，探测器长时间稳定性较好。然而，在PCCT系统中，光子计数探测器的输出特性强烈的受到工作条件的影响，按时序多次放线结果差异较为明显，长时间稳定性较差。而且，按探测器产品工艺的不同，还存在着不同程度的脉冲堆积、电荷共享、探测器数据读出电路漏电流保护机制的失效、探测器晶体本身的缺陷、极化效应、预设条件(pre-condition)等导致射线输出与输入计数值间的非线性响应。
在一些实施例中，可以通过在360°均匀分布的固定参考探测器实时监测探测器的特性(例如，光子计数阈值、漏电流值等)，解决PCCT系统中因极化效应带来的偏振影响。在一些实施例中，可以在至少两个成像光路外的设置参考探测器，解决PCCT系统中“快速能量切换”及其它变化导致的问题。但是，PCCT系统中，光子计数探测器在不同入射能量(与X-射线球管管电压相关)、不同入射计数率(与X-射线球管管电流、扫描部位、被检体体征、实时扫描角度等相关)和不同工作条件(例如，是否存在pre-condition、探测器模块温度变化等)下产生的响应非线性问题尚未有解决方法。
本说明书实施例中提供一种用于成像系统的探测器，包括信号探测器模组和参考探测器模组。在一些实施例中，参考探测器模组可以包括至少一个前置滤过器。其中，滤过器可以包括两种或以上滤过材料，用于与参考探测器模组中的至少一个参考探测器配合，修正信号探测器在预设入射光子条件下的非线性响应。
图2是根据本说明书一些实施例所示的示例性用于成像系统的探测器的示意图。
如图2中所示，在一些实施例中，成像系统200(成像设备110)可以包括射线源210、参考探测器模组220和信号探测器模组230。
射线源210可以用于发射射线，例如，X射线。在一些实施例中，射线源210可以包括球管。
参考探测器模组220可以用于测量经过被检体前的射线，以对信号探测器模组230的测量数据进行校正。在一些实施例中，参考探测器模组220可以包括至少一个参考探测器。在一些实施例中，参考探测器模组220可以包括至少一个光子计数型参考探测器。在一些实施例中，参考探测器模组220可以包括至少一个能量积分型参考探测器。在一些实施例中，参考探测器模组220可以包括至少两个参考探测器。其中一个参考探测器可以用于输出参考数据，和/或，修正信号探测器在预设入射条件下的非线性响应。在一些实施例中，参考探测器模组220可以包括光子计数型参考探测器和能量积分型参考探测器。
信号探测器模组230可以用于测量经过被检体的射线，以用于获取被检体的扫描图像。在一些实施例中，信号探测器模组230可以包括至少一个信号探测器。在一些实施例中，信号探测器可以包括光子计数型探测器。
在一些实施例中，光子计数型参考探测器的能量探测范围可以与光子计数型信号探测器的能量探测范围满足预设条件。在一些实施例中，预设条件可以包括能量区间相同、和/或能量区间的能量阈值(也称bin阈值)相同。例如，信号探测器模组与参考探测器模组均用于分别接收0keV～40keV、40keV～60keV、60keV～最大值，四个能量区间的射线，其中40keV、60keV即为能量区间的能量阈值。
通过使得参考探测器的能量探测范围与信号探测器的能量探测范围满足预设条件，可以使得参考探测器测量的数据与信号探测器测量的数据一致或基本一致，进而提高对信号探测器的校正准确性。
在一些实施例中，参考探测器模组220可以用于对信号探测器模组230的探测器响应进行校正。
图3是根据本说明书另一些实施例所示的示例性用于成像系统的探测器的示意图。如图3所示，在一些实施例中，参考探测器模组220可以包括至少一个前置滤过器223。
在一些实施例中，参考探测器模组220的至少一个前置滤过器可以与参考探测器模组220中的至少一个参考探测器配合，修正信号探测器(例如，信号探测器模组230中的探测器)在预设入射光子条件下的非线性响应。在一些实施例中，前置滤过器可以与光子计数型参考探测器配合。例如图4中所示，参考探测器模组220可以包括位于滤过器223下方的PCD参考探测器225，滤过器223与该PCD参考探测器225配合，对PCD参考探测器225接收前的未经过被检体的射线进行滤过，以修正信号探测器模组230中信号探测器在预设入射光子条件下的非线性响应。
预设入射光子条件可以反映信号探测器测量经过被检体的射线时对应的相关参数。例如，预设入射光子条件可以包括能量区间、每个区间的能量阈值、球管管电压、管电流、射线入射角度等。在一些实施例中，可以基于扫描协议和/或被检体的信息确定预设入射光子条件。例如，可以基于被检体的信息确定bin数、bin阈值、球管管电压、管电流等。以材料碘为例，由于碘的k边缘吸收特性，当X射线的能量值大于33keV时将难以透过，容易导致对应的能量区间的光子计数值远低于其它能量区间或者甚至为0，因此，对于碘，可以设置特定的bin阈值，例如，能量区间1对应30keV～50keV，其包含有33keV值，能量区间2对应bin阈值为大于50keV。
在一些实施例中，滤过器223可以被配置为对PCD参考探测器225接收前的未经过被检体的射线进行滤过，使得PCD参考探测器225对接收的射线的输出数据(例如，计数值)与信号探测器对接收的经过被检体的射线的输出数据的差值小于预设阈值。相应地，此种情况下信号探测器模组230可以包括光子计数型探测器。其中，预设阈值可以为任意合理的数值，例如，1、3、5、7、10等，本说明书对此不做限制。在一些实施例中，滤过器223可以对PCD参考探测器225接收前的未经过被检体的射线进行滤过，使得PCD参考探测器225对接收的射线的计数值与信号探测器对接收的经过被检体的射线的计数值一致。
在一些实施例中，滤过器223的当前滤过材料可以根据扫描协议确定。在一些实施例中，可以通过提取扫描协议中的造影剂、基物质对类型、和/或bin阈值，确定滤过器的当前滤过材料。例如，当造影剂为碘时，可以确定滤过器223的当前滤过材料为碘。
在一些实施例中，滤过器可以包括两种或以上滤过材料。仅作为示例，如图5(a)中所示，PCD参考探测器225对应的前置滤过器223可以包括A1-A8等多种滤过材料(例如，A1为碘、A2为钠、A3为镁等)。在一些实施例中，滤过器的两种或以上滤过材料可切换选择。例如，可以基于造影剂或目标组织在当前bin阈值设定下的衰减特性选定图5(a)所示的滤过材料A1-A8中的一种为当前滤过材料。
在一些实施例中，滤过器的滤过厚度可以根据被检体的信息确定。滤过器的滤过厚度可以反映滤过器在参考探测器的光路上的厚度。例如，可以通过旋转、平移或者堆叠等方式，使得滤过器出现在参考探测器光路上的厚度发生改变。在一些实施例中，被检体的信息可以反映被检体的3D信息。例如，被检体的信息可以包括定位像(例如，CT图像、MR图像、PET图像等)或摄像数据(例如，通过摄像头拍摄的被检体的图像)。
不同材料在不同厚度下对射线的衰减/滤过程度不同。例如，同一种材料，对应的滤过厚度越厚，对射线的衰减程度将越大。
在一些实施例中，可以确定不同滤过厚度下不同滤过材料与人体对射线(例如，X射线)的衰减系数之间的转换关系。例如，可以通过数据统计、仿真模拟等方式确定转换关系。在一些实施例中，可以基于被检体的信息，确定被检体(目标对象)对射线的衰减系数(吸收能力)，并基于转换关系将该衰减系数转化为当前滤过材料对应的厚度，以确定滤过器的滤过厚度。
在一些实施例中，滤过器可以包括两种或以上滤过厚度，两种或以上滤过厚度可切换选择。例如图5(b)中所示，滤过器223可以包括B1-B8等多种滤过厚度。选定当前滤过材料后，可以进一步基于被检体的信息从B1-B8中选择对应的滤过厚度，以与PCD参考探测器225配合，使得PCD参考探测器225接收的未经过被检体240的射线被衰减，从而实时模拟、反馈经滤过、患者吸收后的射线到达信号探测器的射线的计数值。
在一些实施例中，可以基于信号探测器模组230的滤过参数确定滤过器的滤过材料和/或滤过厚度。例如，可以基于信号探测器的前置滤过器的滤过材料、滤过厚度，对参考探测器模组220中滤过器223选择相同的滤过材料、滤过厚度。在一些实施例中，可以基于扫描协议、被检体的信息、信号探测器模组的滤过参数确定滤过器的滤过材料和/或滤过厚度。
通过设置具有不同材料和不同滤过厚度的前置滤过器的参考探测器模组，可以1)使得PCD参考探测器各bin的输出数据与PCD信号探测器各bin的输出数据可比拟，从而使得PCD的非线性响应在PCD参考探测器端和PCD信号探测器端同时、等量的体现；2)由于PCD参考探测器的前置衰减不随CT机架的旋转而变化，从而使得PCD探测器表现的短时间内(例如，15min内)放线历史对当前输出数据会产生明显的影响，以及对于每一次放线扫描行为，从开始工作到输出稳定存在一定时长的“探测器稳定时间”，能够得到直接明显的体现。由于PCD参考探测器与PCD信号探测器具有相同或相近的表现，因此基于PCD参考探测器响应的校正办法可明显提高对PCD信号探测器的校正准确性。
在一些实施例中，滤过器可以包括蝶形滤过器。在一些实施例中，滤过器可以包括两个旋转盘，一个对应不同的滤过材料，另一个对应不同的滤过厚度。通过对其中一个旋转盘进行旋转可以为滤过器(例如，滤过器223)选择不同的滤过材料或滤过厚度，以与参考探测器(例如，参考探测器225)配合。仅作为示例，基于扫描协议确定当前滤过材料、基于被检体的定位像确定滤过厚度后，可以通过旋转图5(b)中所示的小圆盘选择相应的滤过材料，旋转大圆盘选择相应的滤过厚度，使得当前滤过材料以及对应的滤过厚度对准射线以对未经过被检体的射线进行滤过。
可以理解，图5中所示结构、材料数量、厚度数量等仅作为示意，在一些实施例中，滤过材料对应的结构和/或滤过厚度对应的结构可以为其他形状、大小，滤过器可以包括任意数量的滤过材料和/或滤过厚度，本说明书对此不作限制。例如，滤过材料对应的圆盘与滤过厚度对应的圆盘的直径可以相同。又如，可以通过扇形、矩形等结构设置多种滤过材料和/或滤过厚度。
在一些实施例中，滤过材料对应的结构可以靠近射线源，例如，靠近球管的位置。在一些实施例中，滤过厚度对应的结构可以靠近参考探测器。
通过根据扫描协议和被检体的信息选择滤过器的当前滤过材料和滤过厚度，并基于该滤过器(例如，滤过器223)对未经过被检体的射线进行滤过，可以使得与该滤过器对应的参考探测器(例如，PCD参考探测器225)接收的射线与信号探测器接收的经过被检体的射线的衰减一致或基本一致。从而使得参考探测器模组可以实时模拟、反馈经滤过、被检体吸收后射线到达探测器的光子计数值，以修正探测器的不同毫安、不同管电流下的不同能量区间的光子计数值的非线性变化，提高对信号探测器的校正准确性。
仅作为示例，如图3中所示，在预设入射光子条件下，基于相关信息选定滤过器223的滤过材料和滤过厚度后，PCD参考探测器225接收射线源210发射出的未经过被检体240的、经滤过器223滤过的射线，输出相应的光子计数值(即射线的计数值)；同时，信号探测器模组230中信号探测器接收射线源210发射出的经过被检体240的射线，输出相应的光子计数值。进一步地，基于探测器输出的光子计数值确定探测器响应校正曲线，基于该曲线对信号探测器的测量结果进行校正，以修正信号探测器在预设入射光子条件下的非线性响应。
如图3中所示，在一些实施例中，参考探测器模组220可以包括EID参考探测器227，用于修正信号探测器模组230因射线源输出不稳定而导致的不稳定响应。例如，可以基于在相同bin数、bin阈值下，EID参考探测器227的测量数据对应的能谱图，与信号探测器模组230的测量数据对应的能谱图，确定探测器响应校正曲线，基于该校正曲线对信号探测器的测量数据进行校正。
在一些实施例中，不同预设条件下，可以分别获取相应的探测器校正曲线，以对信号探测器进行校正。例如，对于给定kvp能谱、不定光子密度输入(即入射计数率)，与给定光子密度输入、不定kvp能谱，这两种情况下，可以分别确定相应的探测器响应校正曲线(例如，横坐标为能量(keV)，纵坐标为信号强度/入射计数率的校正曲线)。
仅作为示例，由于EID探测器的输出数据的值与该探测器端输入的X射线的值在一般的CT工作条件下(例如，10keV～140keV)表现为十分良好的线性正相关。因此，可以在CT设备初次使用前，测量获得一组球管的管电流与EID探测器的输出数据之间的线性关系曲线，在使用CT设备时，基于EID参考探测器的输出数据确定当前CT设备的球管的实际的X射线输出值，以对信号探测器的测量数据进行校正。其中，管电流可以决定X射线的输出值，球管发生老化或其它异常状态将会导致在原本的管电流下，球管发射的X射线的输出值发生变化。例如，可以将EID参考探测器227在当前管电流下的输出数据值作为基准，得到实际的球管的X射线输出值，并将该输出值进行扫描对象衰减、滤过衰减，以及按bin阈值划分方案进行处理，得到PCD信号探测器各bin的期望输出值。然后，利用先验公式，对PCD信号探测器各bin的实际输出值进行拟合和修正，以期PCD信号探测器的实际输出值向期望输出值靠拢。
在一些实施例中，EID参考探测器227可以进一步被配置为对PCD参考探测器225进行校正，以获得用于修正信号探测器的光谱响应的校正因子。例如，可以采用上述对信号探测器的校正方式，将EID参考探测器227在当前管电流下的输出数据值作为基准，得到实际的球管的X射线输出值，根据该输出值确定PCD参考探测器225的期望输出值，使得PCD参考探测器225的实际输出值与期望输出值一致或接近一致，以获得用于修正信号探测器的光谱响应的校正因子。
在一些实施例中，可以基于EID参考探测器227的信号强度值(例如，能量积分值)与PCD参考探测器225的信号输出值(例如，光子计数值)，确定用于修正信号探测器的光谱响应的校正因子。仅作为示例，可以将EID参考探测器227输出的信号强度值作为光子计数的总数，然后与球管当前的管电压、管电流进行换算，模拟出球管在不同能量下的射线的谱强度，将该谱图作为修正PCD参考探测器225的输入，对PCD参考探测器225输出的光子计数值进行修正，以获得用于修正信号探测器的光谱响应的校正因子。
利用EID参考探测器的输出数据对PCD参考探测器的输出数据进行校正，可以获得不受扫描对象衰减干扰的校正结果。再将该校正结果作用于PCD信号探测器上，可以对PCD信号探测器输出进行校正，从而提高对PCD信号探测器校正的准确性。
在一些实施例中，参考探测器模组220可以用于确定信号探测器的数据处理参数。在一些实施例中，可以通过获取参考探测器模组220输出的参考数据，并分析参考数据进而确定信号探测器的数据处理参数。数据处理参数确定的更多内容可以参见图7及其相关描述，此处不再赘述。
在一些实施例中，射线可以从探测器的边缘、或表面射入。例如，球管发出的X射线可以从图4中所示的黑色箭头方向垂直射入参考探测器模组和/或信号探测器模组。
应当注意的是，上述图2-图5中有关成像系统和/或其探测器的描述仅仅是为了示例和说明，而不限定本说明书的适用范围。对于本领域技术人员来说，在本说明书的指导下可以对成像系统和/或其探测器的结构进行各种修正和改变。例如，成像系统200可以包括准直器，用于调整射线束的方向、形状等。又如，图4中所示探测器中的多组黑色矩形表示的电极条可以替换为共平面栅结构电极或漂移型结构电极。再如，图3中参考探测器模组220可以包括多个滤过器223以及与其对应的PCD参考探测器225，或者参考探测器模组220可以包括两个或多个EID参考探测器227。然而，这些修正和改变仍在本说明书的范围之内。
能谱CT(Spectral CT)是指利用多能谱信息提高图像质量或者提供新的图像信息的成像方式。能谱CT图像的图像质量依赖于操作者对数据后续处理参数(例如，数据校正参数、图像重建参数、重建图像后处理参数等)的选择，不同的后续处理参数的选择可以给操作者提供满足临床需求的CT图像。在一些实施例中，可以通过训练好的机器学习等智能优化方案对整个数据集进行迭代处理，以输出最佳的后续处理的数据处理参数结果。但是，巨量的光子计数数据常常会给迭代过程带来一定的困难。
本说明书一些实施例中提供一种探测器输出数据的处理方法，通过获取参考探测器模组输出的参考数据，并对参考数据进行分析确定信号探测器的后续处理的数据处理参数。
图6是根据本说明书一些实施例所示的示例性探测器输出数据处理系统的模块示意图。如图6所示，本说明书一些实施例中提供一种探测器输出数据的处理系统。在一些实施例中，数据处理系统600可以包括第一获取模块610、第二获取模块620、数据分析模块630以及数据处理模块640。
第一获取模块610可以用于获取参考探测器模组输出的参考数据。例如，第一获取模块610可以用于获取参考探测器模组220输出的光子计数值、能量积分值等参考数据。
第二获取模块620可以用于获取信号探测器输出的探测数据。例如，第二获取模块620可以用于获取信号探测器模组230输出的光子计数值等探测数据。
数据分析模块630可以用于对参考数据进行分析，以确定数据处理参数。在一些实施例中，数据分析模块630可以通过利用训练好的机器学习模型对参考数据进行分析，确定数据处理参数。在一些实施例中，数据分析模块630可以通过预设算法对参考数据进行迭代计算，确定数据处理参数。
数据处理模块640可以用于基于数据处理参数，对探测数据进行处理。
需要注意的是，以上对于数据处理系统600及其模块的描述，仅为描述方便，并不能把本说明书限制在所举实施例范围之内。可以理解，对于本领域的技术人员来说，在了解该系统的原理后，可能在不背离这一原理的情况下，对各个模块进行任意组合，或者构成子系统与其他模块连接。然而，这些修正和改变仍在本说明书的范围之内。
图7是根据本说明书一些实施例所示的示例性探测器输出数据处理方法的流程示意图。在一些实施例中，数据处理方法700可以由成像设备110或处理设备120执行。例如，数据处理方法700可以以程序或指令的形式存储在存储装置(如存储设备140)中，当成像设备110或处理设备120执行该程序或指令时，可以实现数据处理方法700。在一些实施例中，数据处理方法700可以由数据处理系统600执行。
步骤710，获取参考探测器模组输出的参考数据。在一些实施例中，步骤710可以由第一获取模块610执行。
参考数据可以指参考探测器输出的对接收的未经过被检体的射线的测量数据。在一些实施例中，可以获取参考探测器模组220对接收的未经过被检体的射线的测量数据。
步骤720，获取信号探测器输出的探测数据。在一些实施例中，步骤720可以由第二获取模块620执行。
探测数据可以指信号探测器输出的对接收的经过被检体的射线的测量数据。在一些实施例中，可以获取信号探测器模组230中信号探测器输出的探测数据。
步骤730，对参考数据进行分析，以确定数据处理参数。在一些实施例中，步骤730可以由数据分析模块630执行。
在一些实施例中，数据处理参数可以包括探测器输出数据处理参数、图像重建参数、重建图像后处理参数等中的一种或多种。在一些实施例中，数据处理参数可以包括以下中的至少一种：信号探测器每个能量区间对应的权重值，图像重建中使用的降噪算法类型、降噪等级、重建图像层厚、滤波函数、重建视野范围、重建矩阵的大小，以及各基物质图像的权重值、图像值(例如，CT值、灰度值等)提取/去除方法等。
在一些实施例中，可以通过对参考数据进行分析，输出可实现最佳CNR(ContrastTo Noise Ratio，噪声对比度分辨率)的预定图像指标的数据处理参数集。在一些实施例中，可以通过利用训练好的机器学习模型对参考数据进行分析，确定数据处理参数。在一些实施例中，可以通过预设算法对参考数据进行迭代计算，确定数据处理参数。仅作为示例，可以将参考数据输入训练好的机器学习模型，获得机器学习模型输出的各能量区间对应的权重值。
在一些实施例中，确定信号探测器的数据处理参数的机器学习模型可以基于，探测器的数据采集设置参数以及后续处理使用的数据处理参数，训练获得。仅作为示例，可以基于参考探测器输出的参考数据和信号探测器输出的探测数据，进行常规的图像重建和图像后处理，得到某一相同特性(例如，最佳CNR或低对比度增强等)的参考图像和信号图像。然后，分别提取参考数据在图像重建、图像后处理中使用的数据处理参数1，和探测数据在图像重建、图像后处理中使用的数据处理参数2，并从参数配置模块获得参考探测器和信号探测器的在数据采集时的设置参数1和设置参数2。进一步地，将数据处理参数1和数据处理参数2、参考探测器的设置参数1以及信号探测器的设置参数2分别作为样本数据，对初始模型进行训练，获得训练好的用于确定信号探测器的数据处理参数的机器学习模型。
步骤740，基于数据处理参数，对探测数据进行处理。在一些实施例中，步骤740可以由数据处理模块640执行。
在一些实施例中，可以基于确定的数据处理参数对探测器数进行处理，以获得图像质量更优的能谱CT图像。例如，可以基于确定的信号探测器每个能量区间对应的权重值对探测数据进行计算，和/或通过确定的降噪算法对探测数据进行迭代重建，以获得能谱CT图像。
基于每个能量区间对应的权重值对探测数据进行处理，可以使得获得的图像中造影区域和非造影区域的区分更加明显，从而提高诊断结果准确性。造影区域可以指反映被检体中增加造影剂的区域，相应地，非造影区域即反映没有造影剂的区域。以应用碘造影剂进行扫描为例，由于碘对大于33keV的能量的射线吸收显著，在30keV～45keV的能量区间，获得的测量数据将远小于其他能量区间的测量数据。此种情况下，若使得该能量区间的权重值大于其它能量区间的权重值，反映在图像的CT值或灰度值上，该能量区间对应的值与其他能量区间的值将存在明显区分，可以帮助医生更加明确的知晓造影区域的位置及该区域与其他区域的区别，从而提高诊断效率和结果准确性。
应当注意的是，上述有关方法700的描述仅仅是为了示例和说明，而不限定本说明书的适用范围。对于本领域技术人员来说，在本说明书的指导下可以对方法700进行各种修正和改变。然而，这些修正和改变仍在本说明书的范围之内。
本说明书另一个方面还提供一种成像设备，该设备包括处理器以及存储器，所述存储器用于存储指令，当所述处理器执行所述指令时实现如前所述的探测器输出数据处理方法。
本说明书另一个方面还提供一种计算机可读存储介质，存储计算机指令，当计算机读取存储介质中的计算机指令后，计算机执行如前所述的探测器输出数据处理方法。
本说明书实施例可能带来的有益效果包括但不限于：(1)通过在参考探测器模组中添加前置滤过器，使得参考探测器可以更好的模拟在不同管电流下的不同能量区间的光子计数值的非线性变化；(2)利用参考探测器前附加的滤过器对进入参考探测器前的射线进行滤过，可以在灵活的临床扫描协议下实现校正，扩大了光子计数技术的临床应用范围；(3)通过使参考探测器与信号探测器的能量探测范围、光子计数值、接收到的射线的衰减程度相同，使得校正实时且等效，从而可以更好的校正光子计数探测器功耗密度在长时间扫描或密集多次扫描后明显使得探测器达到新的暂稳状态的问题，提高成像图像的质量；(4)基于包含能量积分型和光子计数型参考探测器的参考探测器模组，可以同时修正因射线源输出不稳定和探测器工作条件变化带来的探测器响应的非线性、不一致、不稳定的问题；(5)基于参考探测器的测量数据确定信号探测器的最优数据处理参数，可以减少迭代计算量、提高数据后处理效率，同时提高能谱CT图像的图像质量；(6)通过利用机器学习模型或迭代算法对参考数据进行分析，可以提高处理效率，降低运算量的影响。
需要说明的是，不同实施例可能产生的有益效果不同，在不同的实施例里，可能产生的有益效果可以是以上任意一种或几种的组合，也可以是其他任何可能获得的有益效果。
上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本说明书的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本说明书进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本说明书中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本说明书示范实施例的精神和范围。
同时，本说明书使用了特定词语来描述本说明书的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本说明书至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本说明书的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
此外，除非权利要求中明确说明，本说明书所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本说明书流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本说明书实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的系统。
同理，应当注意的是，为了简化本说明书披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本说明书实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本说明书对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。
一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有±20％的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本说明书一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。
针对本说明书引用的每个专利、专利申请、专利申请公开物和其他材料，如文章、书籍、说明书、出版物、文档等，特此将其全部内容并入本说明书作为参考。与本说明书内容不一致或产生冲突的申请历史文件除外，对本说明书权利要求最广范围有限制的文件(当前或之后附加于本说明书中的)也除外。需要说明的是，如果本说明书附属材料中的描述、定义、和/或术语的使用与本说明书所述内容有不一致或冲突的地方，以本说明书的描述、定义和/或术语的使用为准。
最后，应当理解的是，本说明书中所述实施例仅用以说明本说明书实施例的原则。其他的变形也可能属于本说明书的范围。因此，作为示例而非限制，本说明书实施例的替代配置可视为与本说明书的教导一致。相应地，本说明书的实施例不仅限于本说明书明确介绍和描述的实施例。

Claims (9)

1.一种用于成像系统的探测器，其特征在于，包括：
参考探测器模组，用于确定信号探测器的数据处理参数；所述信号探测器的数据处理参数通过获取所述参考探测器模组输出的参考数据，并分析所述参考数据而确定；
其中，所述参考探测器模组包括至少一个前置滤过器，所述滤过器包括两种或以上滤过材料，用于与所述参考探测器模组中的至少一个参考探测器配合。
2.根据权利要求1所述的探测器，其特征在于，所述参考探测器模组包括至少两个参考探测器，所述至少两个参考探测器中的其中一个参考探测器用于修正所述信号探测器在预设入射条件下的非线性响应。
3.根据权利要求1所述的探测器，其特征在于，所述参考探测器模组包括至少一个光子计数型参考探测器。
4.根据权利要求3所述的探测器，其特征在于，
所述信号探测器包括光子计数型探测器；
所述滤过器被配置为对所述参考探测器接收前的未经过被检体的射线进行滤过，使得所述参考探测器对接收的射线的输出数据与所述信号探测器对接收的经过被检体的射线的输出数据的差值小于预设阈值。
5.根据权利要求4所述的探测器，其特征在于，所述滤过器的当前滤过材料根据扫描协议确定，和/或，所述滤过器的滤过厚度根据所述被检体的信息确定。
6.根据权利要求3所述的探测器，其特征在于，所述光子计数型参考探测器的能量探测范围与所述信号探测器的能量探测范围满足预设条件。
7.根据权利要求3所述的探测器，其特征在于，所述参考探测器模组进一步包括至少一个能量积分型参考探测器，所述能量积分型参考探测器用于修正所述信号探测器因射线源输出不稳定而导致的不稳定响应，和/或，对所述光子计数型参考探测器进行校正，以获得用于修正所述信号探测器的光谱响应的校正因子。
8.根据权利要求1所述的探测器，其特征在于，所述数据处理参数通过利用训练好的机器学习模型对所述参考数据进行分析而确定，或通过预设算法对所述参考数据进行迭代计算而确定。
9.根据权利要求1所述的探测器，其特征在于，所述数据处理参数包括以下中的至少一种：探测器输出数据处理参数、图像重建参数、图像后处理参数。
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