[发明专利]混合光子计数数据采集系统

说明书

除了其他方面，本文描述了用于重置探测器单元的积分电路(206)和/或探测器单元中的电子装置(200)的一个或多个技术和/或系统。当积分电路(206)输出的电压信号超过指定阈值(例如，指示已经探测到指定数量的辐射光子)时，电荷注入电路(208)被配置成向积分电路(206)注入电荷。注入电荷典型地与积分电路(206)的电容器(214)所储存的储存电荷具有相反的极性，并且注入电荷被配置成抵消储存电荷。以这种方式，电容器(214)的电势减小，这将导致由积分电路(206)输出的电压信号减小。此外，每个测量区间中的重置次数可以被记录，以确定在该测量区间中探测器单元的辐射探测元件输出的平均电流，进而有助于获取光子积分读数。

技术领域

本申请涉及辐射成像系统的领域。本申请特别地应用于辐射成像系统的数据采集系统，该数据采集系统使用光子计数探测器阵列来测量撞击在该光子计数探测器阵列上的辐射光子的数量和/或能量。

背景技术

如今，辐射成像系统例如可用于提供被检测对象的信息、图像、内部特定部分，辐射成像系统诸如为计算机断层扫描(Computed Tomography，CT)系统、单光子发射计算机断层扫描(Single-Photon Emission Computed Tomography，SPECT)系统、投影系统、和/或线扫描系统。通常地，对象被暴露在包含光子的辐射(例如x射线、γ射线等)中，并且基于由对象的内部特定部分所吸收和/或衰减的辐射，或相反地基于能够穿过对象的辐射光子数量来形成一个或多个图像。通常地，对象的高密度特定部分比较低密度的特定部分吸收和/或衰减更多的辐射，并且因此当被较低密度的特定部分(例如肌肉或衣服)包围时，具有较高密度的特定部分(例如骨骼或金属)将清楚可见。

辐射成像系统典型地包括具有一个或多个探测器单元的探测器阵列。各个探测器单元被配置成将撞击在探测器单元上的辐射光子间接地或直接地转换成用于生成电信号的电荷。探测器单元典型地为“能量积分”或“光子计数”类型的探测器单元(例如，成像系统工作在能量积分模式或光子计数模式)。

能量积分探测器单元被配置成将辐射能量转换成电荷。对在一段时间(例如，有时被称为测量区间)中所生成的电荷进行积分，以生成与探测器单元上的入射辐射光子通量率(incoming radiation photon flux rate)成比例的信号。尽管能量积分探测器单元被广泛地使用，但是该类型的探测器单元也存在许多缺点。例如，能量积分探测器单元通常无法提供关于所探测到的辐射光子的数量或能量的反馈。另一个缺点是，存在由噪音所限定的探测下限，以致具有很少乃至为零的入射辐射的探测器单元可以因(例如，由辐射探测元件和/或探测器单元的电子装置所生成的)热读取噪声和/或模拟读取噪声而产生某种信号。可以理解的是，由于这个下限，施加到被检测对象的辐射剂量通常大于在探测器单元为光子计数类型的情况下可施加到该对象的辐射剂量。

光子计数类型的探测器单元被配置成针对各个探测到的辐射光子(例如，其中，辐射光子的探测也可以被称为探测事件)输出信号(例如，脉冲)。在某些实施例中，信号(例如，脉冲的幅值)指示出所探测到的辐射光子的辐射能量。控制器例如被配置成基于该脉冲确定各个探测到的辐射光子的位置和能量、将在测量区间内所发生的探测事件进行累积、将信息数字化、和/或处理数字信息以形成图像。可以理解的是，光子计数类型的探测器单元相较于能量积分探测器单元具有很多优势。例如，对辐射光子的计数基本上没有噪声(例如，除了固有的光子散粒噪声)。因此，对被检测对象可以施加更低剂量的辐射。此外，光子计数单元通常具有能量鉴别或波长鉴别的能力。

虽然光子计数类型的探测器单元相较于能量积分探测器具有许多优势，但是由于在高辐射通量率处的饱和问题(例如，脉冲堆积)等，光子计数类型的探测器单元还没有广泛地应用于某些成像模态。例如，CT系统通常发射的光子数多达10⁹个每平方毫米每秒，并且能够以更高的通量率发射辐射光子。在该高通量率处，光子计数类型的探测器单元可能无法在对第一辐射光子进行探测与对第二辐射光子进行检测的中间无法返回正常状态，这可能导致将两个探测事件计为单个(例如，更高能量)事件。

发明内容