[发明专利]减小和压缩量子计数探测器的原始数据的方法和传输线路

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于减小和压缩具有多个探测器像素的量子计数探测器的待传输的探测器原始数据的方法，所述探测器像素被分成多个子探测器像素并且各子探测器像素将至少两个不同的能量门限用于待计数的入射量子的能量分辨。此外，本发明还涉及一种在量子计数探测器和计算系统之间的数据传输线路以及一种具有这样的数据传输线路的CT系统。

背景技术

在量子计数X射线探测器中通常采用信号处理通道，其确定了在不同的能量门限中的计数率。由此，X射线信号的测量不是仅通过每个通道的单独的值，而是通过每个能量门限的各一个值来描述。这一点在相同的空间分辨率（像素维度）的情况下和在N个能量门限的情况下通常导致了N倍的数据量。每个能量门限的数据量几乎不变，因为动态区域分别保持大致相同。

在具有高的光子流的X射线应用中，特别是在计算机断层造影（CT）的领域内，附加地会导致问题变得困难，即每个像素的计数率必须保持尽可能小，从而避免单个脉冲的叠加（“脉冲堆积”）和由此计数效率的减小。因此，像素面积通常被分割为M个子探测器像素，从而每个子探测器像素的流减小到1/M。但这一点导致了数据体积进一步提升了大约倍数M。总之，相对于在CT中的积分探测器，（原始）数据体积在相同空间分辨率和相同面积的情况下提高了大约倍数M*N。

更确切地说：由于像素面积减小，则每个通道所需的动态范围也减小了倍数1/M，从而每个通道的所需要的数据宽度与未分割的像素相比可以减小log2(M)比特。将像素（下面称为“宏像素”）例如分成4×4子探测器像素，每个子探测器像素被看作流的十六分之一，从而测量值的数据宽度与未分割的像素相比可以减小4比特。因此，每个子探测器像素的具有16比特的16倍分割的像素的动态区域相应于例如未分割的具有20比特的像素。在具体的情况下具有M＝16、N＝4并且在考虑从20比特减小到16比特的情况下，由此得出相对于当前的积分探测器系统提高了倍数50（～16*4*(16/20)）的计数探测器的原始数据率，该计数探测器具有四个能量门限和在宏像素上的16个子探测器像素。因为常规的积分探测器的待传输的数据体积已经提出了挑战，所以通过计数探测器的提高了倍数50的数据量产生相应的问题。

在常规的积分探测器系统的范围内，用于数据减小的各种方法是公知的。这样的方法可以基本上转用于计数探测器系统并且在此产生类似的数据减小，但在此没有解决在量子计数探测器中提高大约50倍的数据率的问题。

在计数探测器中公知的是，通过减小所分析的能量门限的数量来减小数据率，这导致按比例的节省并且根据临床方案是部分地可以接受的。但由此也至少部分地放弃了量子计数探测器的能量分辨率的优点。此外，通过将在那里存在的子探测器像素的值综合为宏像素的总值，在探测器中还可以进行数据减小。在极端情况下，可以将数据量由此减小到常规系统的量。但在此失去了较高的本征位置分辨率和不同能量门限的谱信息。也就是，通过该措施仅产生由于信息损失的数据减小。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，找到一种用于减小和压缩来自于量子计数探测器的待传输的数据量的方法，其中发生尽可能小的信息损失。

发明人已经认识到，可以通过在应用所使用的能量谱的典型特性和探测器的本征特性的情况下变换数据，在基本上没有损失在其中包含信息内容的情况下明显减小来自于探测器原始数据的待传输的数据体积。此外，还可以通过有针对性地结构化在数据体积中包含的信息和减小不需要的信息内容来灵活地缩放信息量，以及仅传输需要的或期望的部分。在此，基本上采用如下的典型探测器特性：

a）在准备阶段中确定的在典型入射的X射线谱中各自的探测器的不同能量门限的计数率的典型关系，

b）子探测器像素的不同能量门限的计数率的共同点，和

c）属于宏像素或另一组子探测器像素的子探测器像素的计数率的共同点。

原则上也可以单独应用这些措施中的每一个，并且也单独地引起效果。特别地，可以补充或替换地应用a）和b）。