專利名稱：具有能量識別探測器的計算機斷層造影設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用由多個探測器組成的探測器單元探測X射線的計算機斷層造影設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
在很多醫(yī)學(xué)問題中借助計算機斷層造影來進行檢查。在機械制造的某些領(lǐng)域，尤其是在材料學(xué)和飛機安全的領(lǐng)域中，也將這種檢查用于檢驗?zāi)康摹?br> 其中，采用X射線，因為它可以部分地透過固體，例如非金屬體，從而可以了解所觀察物體的內(nèi)部材料分布。
采用X射線的缺點在于，X射線超過一定的劑量就可能對生物組織造成損害。因此在醫(yī)學(xué)中將測量所需的放射劑量保持得較少是值得追求的。
為了探測X射線，公知可以由特定的閃爍材料來吸收X射線，其中所吸收的X射線量子的能量轉(zhuǎn)換為光。每個X射線量子所產(chǎn)生的光子數(shù)一般與X射線量子的量子能量成正比。光電二極管將光轉(zhuǎn)換為電流，并由模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器對該電流進行數(shù)字化。由于光在閃爍材料中的自吸收減小了光輸出，因此對閃爍材料通常會混合使產(chǎn)生的光發(fā)生頻移的分子，從而減小所產(chǎn)生光的自吸收。
此外，為了探測X射線，還公知特定的半導(dǎo)體材料，其中入射的X射線可以產(chǎn)生載流子。每個X射線量子所產(chǎn)生的載流子數(shù)一般與X射線量子的量子能量成正比。
公知的用于探測X射線的探測器利用了上述效果。在此要注意，對于公知的集成探測器，每次測量只獲得一個測量值。因此，由每個測量周期內(nèi)接收的多個X射線量子產(chǎn)生的閃光或電荷在該測量周期的持續(xù)時間內(nèi)積分。然后，通過將探測器積分的值除以隨即獲得的每X射線量子的平均量子能量就得到所接收的X射線的強度(每時間單位內(nèi)所接收的平均量子能量的X射線量子數(shù))。
由于在計算機斷層造影中為測量目的所獲得的測量X射線通常具有多色頻譜，因此在這里要考慮硬化效應(yīng)。在放射源發(fā)射的測量X射線穿過測量對象時，根據(jù)所穿透的材料和穿過該材料的光束路徑長度，X射線的頻譜的低能量部分到目前為止被強烈抑制。由此散射光束和所接收的X射線量子的平均量子能量一樣，也被推移到頻譜的較高能量部分。
為了探測二維分布并由此產(chǎn)生入射X射線的圖像，公知將多個相同類型的探測器組合為一個探測器單元，用于探測入射的射線并輸出相應(yīng)的圖像信息。在此，探測器優(yōu)選按照光柵的形式在一個平面內(nèi)相鄰設(shè)置。
其結(jié)果是，由于探測器單元的每個探測器的硬化效應(yīng)取決于所觀察的測量對象內(nèi)的材料分布，對每X射線量子的實際平均量子能量給出不同的值。該實際值只能借助隨機方法近似確定。尤其是在所觀察的測量對象中不同材料相互毗鄰的區(qū)域(例如骨骼邊緣)，盡管有數(shù)值校正，近似確定的每X射線量子的平均量子能量還是存在很大的誤差。
在借助計算機斷層造影測量X射線時的另一個干擾參數(shù)是依賴于所觀察的測量對象而較強或較弱顯現(xiàn)的散射。散射光束可以根據(jù)所發(fā)射的測量X射線的頻譜以及所觀察測量對象的類型而占所發(fā)射的測量X射線的百分之幾十。散射會導(dǎo)致由探測器單元的探測器獲得的測量結(jié)果產(chǎn)生強烈的對比度惡化。
因此，在公知的計算機斷層造影設(shè)備的探測器單元之前設(shè)置散射光柵，只有具有確定方向和能量(以及由此對測量很重要)的X射線量子才能穿過該光柵。
散射光柵一般具有按照薄片設(shè)置形式的特殊準(zhǔn)直儀系統(tǒng)，從而也能吸收發(fā)射的測量X射線中落在薄片壁上的X射線量子。
但是，設(shè)置散射光柵使得為測量目的而發(fā)射的測量X射線的百分之幾的射線量子被散射光柵吸收，從而無法被探測器采集到。
因此，由于散射光柵的存在而必須相應(yīng)提高為測量目的而發(fā)射的射線的強度。
在醫(yī)療應(yīng)用中，這將不可避免地導(dǎo)致增大用于患者的劑量。
此外，由于散射光柵的存在而通常不能足夠好的抑制散射。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，提供一種利用由多個探測器組成的探測器單元來探測X射線的計算機斷層造影設(shè)備和方法，其中簡單而又可靠地避免了由散射光束量子或硬化效應(yīng)導(dǎo)致的對測量結(jié)果的干擾。
該技術(shù)問題是根據(jù)獨立權(quán)利要求解決的。本發(fā)明的優(yōu)選方式在從屬權(quán)利要求中給出。
本發(fā)明的技術(shù)問題通過一種計算機斷層造影設(shè)備解決，該設(shè)備具有用于探測X射線的由多個探測器組成的探測器單元，其中探測器單元的各探測器用于接收入射的X射線的X射線量子，并采集所接收的X射線的強度和所接收的X射線的各X射線量子的量子能量。
由于計算機斷層造影設(shè)備探測器單元的探測器根據(jù)本發(fā)明用于接收入射的X射線，并采集所接收的X射線的強度和所接收的X射線的X射線量子的量子能量，因此在探測器單元的探測器的輸出端輸出頻譜來代替每測量周期內(nèi)的各測量值，該頻譜除了有關(guān)每測量周期內(nèi)接收的平均量子能量(強度)的X射線量子數(shù)的信息之外，還包括有關(guān)所接收的X射線的X射線量子的各量子能量(頻譜)的信息。
借助這樣獲得的信息，可在必要時具有的散射光柵之外進一步抑制由散射導(dǎo)致的影響。
此外，通過觀察所獲得的頻譜，可以特別可靠地借助平移所接收的X射線的頻譜對在所接收的X射線中的硬化效應(yīng)進行檢測，例如在骨骼邊緣出現(xiàn)的硬化效應(yīng)。然后，可以在進一步處理由探測器單元的探測器獲得的信息時，相應(yīng)地考慮并在必要時校正這樣檢測到的硬化效應(yīng)。
在進一步處理由探測器單元的探測器獲得的信息時，有利的是可以利用傳統(tǒng)計算機斷層造影中公知的方法來定量分析根據(jù)本發(fā)明的計算機斷層造影設(shè)備獲得的頻譜數(shù)據(jù)(例如通過ρ-Z變換)。
此外，與傳統(tǒng)探測器的電路相比，本發(fā)明的計算機斷層造影設(shè)備的探測器電路具有明顯較少的模擬部件，因為不需要積分很多由所接收的X射線的X射線量子導(dǎo)致的部分事件(Teil-Ereignissen)。這樣，本發(fā)明計算機斷層造影設(shè)備的探測器電路可以更小，更為經(jīng)濟，抗干擾能力更強。
總之，根據(jù)本發(fā)明可以提供一種具有用于探測X射線的由多個探測器組成的探測器單元的計算機斷層造影設(shè)備，其中簡單而又可靠地避免了由散射射線量子或硬化效應(yīng)導(dǎo)致的對測量結(jié)果的干擾。
根據(jù)第一優(yōu)選實施方式，探測器單元的探測器具有多個并聯(lián)的比較器，每個比較器具有一個額定值，并且每個比較器對應(yīng)一個計數(shù)器，其中當(dāng)所接收的X射線的X射線量子的量子能量超過各比較器的額定值時，比較器將各自對應(yīng)的計數(shù)器增加一個單位。
通過這種探測器結(jié)構(gòu)，可以通過特別簡單的方式采集所接收的X射線的強度和頻譜。由于所接收的具有一定量子能量的X射線量子數(shù)是由具有較低額定值的比較器的所有計數(shù)器一起獲得的，因此不會放棄任何事件。然后，可以簡單地由兩個具有相鄰額定值的比較器的計數(shù)狀態(tài)差計算出具有額定值區(qū)域內(nèi)量子能量的X射線量子數(shù)。在此可利用計數(shù)器的計數(shù)率的相關(guān)性，從而不會增大減法中的統(tǒng)計錯誤。
優(yōu)選的，比較器的額定值是任意可調(diào)的，從而本發(fā)明的計算機斷層造影設(shè)備能與不同的待觀察測量對象和不同的測量方法匹配。
如果探測器單元的探測器具有多個脈沖邏輯電路，則可以特別簡單地進一步處理由探測器單元的探測器獲得的信息。脈沖邏輯電路對比較器的輸出信號進行時間上的標(biāo)準(zhǔn)化。其中，脈沖邏輯電路分別連接在各比較器后面以及各計數(shù)器前面。
根據(jù)特別優(yōu)選的實施方式，本發(fā)明的計算機斷層造影設(shè)備還具有放射源，用于發(fā)射具有預(yù)定強度和預(yù)定頻譜的X射線；傳輸裝置，用于向分析裝置傳送由探測器單元的探測器獲得的信息，以及分析裝置。在此，分析裝置用于借助由探測器單元的探測器獲得的信息，在考慮由放射源發(fā)射的X射線的強度和頻譜的條件下，計算對被X射線穿透的測量對象的測量結(jié)果。
利用這樣的結(jié)構(gòu)，通過將放射源發(fā)射的X射線的強度和頻譜與本發(fā)明計算機斷層造影設(shè)備的探測器單元的探測器獲得X射線的強度和所接收的X射線的頻譜進行比較，可以特別簡單和可靠地計算對所觀察測量對象的特別詳細(xì)的測量結(jié)果。
優(yōu)選的，探測器單元的探測器具有用于X射線的接收平面，該平面由釓氧化硫-陶瓷、鉍-鍺氧化物或镥氧正硅酸鹽制成。這種非?？焖俚拈W爍材料可以使本發(fā)明計算機斷層造影設(shè)備中優(yōu)選的計數(shù)率在大約1/50mm2的像素大小時達到最大10MHz。
但是探測器也可以具有用于直接轉(zhuǎn)換X射線的接收平面，該平面優(yōu)選由鎘-鋅碲化物或鎘-碲化物制成。
直接轉(zhuǎn)換的探測器的優(yōu)點特別在于，進一步處理由探測器產(chǎn)生的信號所需的大部分分析電路都可以集成到探測器中，從而特別是由于減少了將要引出的導(dǎo)線數(shù)而減小了探測器單元的復(fù)雜性。
作為本發(fā)明基礎(chǔ)的上述技術(shù)問題還通過一種利用具有由多個探測器組成的探測器單元的計算機斷層造影設(shè)備來探測X射線的方法解決，其中，采集借助探測器單元的探測器所接收的X射線的強度和所接收的X射線的X射線量子的量子能量。
根據(jù)本發(fā)明方法的第一實施方式，采集由探測器單元的探測器接收的X射線量子的步驟包括下列步驟-檢測探測器中以所接收的X射線量子的順序產(chǎn)生的信號，該信號的信號強度與所接收的X射線量子的量子能量成正比；-將該信號強度與多個預(yù)定額定值進行比較；-如果該信號的信號強度位于兩個相鄰額定值之間的區(qū)域內(nèi)，則將分別對應(yīng)于該兩個相鄰額定值之間區(qū)域的計數(shù)器增加一個單位。
由于計數(shù)器的計數(shù)狀態(tài)在一個測量周期結(jié)束時可以獲得有關(guān)所接收的X射線量子數(shù)的信息和有關(guān)所接收的X射線量子的量子能量的信息，因此可以方便地借助計數(shù)器的計數(shù)狀態(tài)給出所接收的X射線的強度和頻譜。
根據(jù)本發(fā)明方法的可選第二優(yōu)選實施方式，采集由探測器單元的探測器接收的X射線量子的步驟包括下列步驟-檢測探測器中以所接收的X射線量子的順序產(chǎn)生的信號，該信號的信號強度與所接收的X射線量子的量子能量成正比；-將該信號強度與多個預(yù)定額定值進行比較；-如果該信號的信號強度超過各額定值，則將分別對應(yīng)于該額定值的計數(shù)器增加一個單位。
在該實施方式中特別具有優(yōu)點的是不會放棄任何事件，因為所接收的具有一定量子能量的X射線量子數(shù)是由所有具有較低額定值的計數(shù)器一起獲得的。然后，可以簡單地由具有相鄰額定值的兩個比較器的計數(shù)器的計數(shù)狀態(tài)差計算出在一個額定值區(qū)域內(nèi)具有量子能量的X射線量子數(shù)。
此外有利的是，如果所獲得信號的信號強度小于最低的額定值，則放棄在探測器中以所接收的X射線量子的順序產(chǎn)生的信號。
在本發(fā)明方法中同樣特別有利的是，額定值任意可調(diào)。
根據(jù)特別優(yōu)選的實施方式，本發(fā)明的方法還具有下列步驟-向分析裝置傳輸借助探測器獲得的信息；-利用該分析裝置，借助由探測器獲得的信息，在考慮由放射源發(fā)射的X射線的強度和頻譜的條件下計算對被該X射線穿透的測量對象的測量結(jié)果。
利用這樣的方法，通過將放射源發(fā)射的X射線的強度和頻譜與探測器單元的探測器獲得的強度和所接收的X射線的頻譜進行比較，可以特別簡單和可靠地校正散射射線影響和硬化效應(yīng)，并計算對所觀察測量對象的特別詳細(xì)的測量結(jié)果。


下面借助附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。在附圖中相同的元件用相同的附圖標(biāo)記標(biāo)注。在此示出圖1示出了計算機斷層造影設(shè)備的、用于探測X射線的由多個探測器組成的探測器單元，圖2示意性地示出了按照特別優(yōu)選的實施方式的本發(fā)明計算機斷層造影設(shè)備的探測器的主要元件，圖3示出了圖2探測器的原理展開圖，圖4示意性地示出了利用本發(fā)明計算機斷層造影設(shè)備的優(yōu)選測量結(jié)構(gòu)的主要元件，圖5示出了利用具有由多個探測器組成的探測器單元的計算機斷層造影設(shè)備探測X射線的本發(fā)明方法的優(yōu)選實施方式的流程圖。
具體實施例方式
圖1示出了計算機斷層造影設(shè)備的、用于探測X射線的由多個探測器組成的探測器單元。
探測器單元2的各探測器1分別具有相同的結(jié)構(gòu)，并分別具有用于X射線的接收平面4。
在所示出的優(yōu)選實施方式中，探測器的接收平面4具有閃爍材料，在該閃爍材料中將入射的X射線量子轉(zhuǎn)換為光。在此，由所接收的X射線量子產(chǎn)生的光子數(shù)大致與所接收的X射線量子的量子能量成正比。作為閃爍材料，圖1中采用鉍-鍺氧化物(Bi4Ge3O12)。但釓氧化硫(Gd2O2S)-陶瓷或镥氧正硅酸鹽(Lu2SiO5)由于其快速性也極其適合作為閃爍材料。
或者，探測器的接收平面3也可以由鎘-鋅碲化物(CdZnTe)或鎘碲化物(CdTe)制成，因為這些材料可以按照所接收的X射線量子的順序直接(即無需通過光)輸出電信號。在此，該信號的值/強度(按照產(chǎn)生的電荷或電壓或產(chǎn)生的電流形式)大致與所接收的X射線量子的量子能量成正比。探測器直接轉(zhuǎn)換的優(yōu)點尤其在于，可以將用于各探測器的用于進一步處理的分析電路(未示出)的部分直接集成到各探測器中。
圖2示意性示出根據(jù)特別優(yōu)選實施方式的本發(fā)明計算機斷層造影設(shè)備的探測器的主要元件。
如前所述，在圖2所示的探測器1的接收平面3中以所接收的X射線量子的順序產(chǎn)生一個信號，該信號的信號強度與所接收的X射線量子的量子能量成正比。該信號由放大器12放大。
放大器12連接一個采集電路16，該電路具有3個并聯(lián)的比較器131、132和133。
為每個并聯(lián)的比較器131、132和133分配一個互不相同的、任意可調(diào)的額定值。在該例中，為比較器131分配最低額定值，為比較器133分配最高額定值。
比較器131、132和133設(shè)計用來，將放大器12輸出的信號與這些比較器各自的額定值進行比較，并且當(dāng)放大器12接收的信號大于各額定值時，輸出一個正信號。
比較器131、132和133分別與脈沖邏輯電路141、142和143串聯(lián)。脈沖邏輯電路141、142和143分別設(shè)計用來，對比較器131、132和133的輸出信號進行時間上的標(biāo)準(zhǔn)化。此外，與脈沖邏輯電路141、142和143分別串聯(lián)的還有計數(shù)器151、152和153。
由各比較器131、132和133輸出并由各脈沖邏輯電路141、142和143標(biāo)準(zhǔn)化的正信號使得各計數(shù)器151、142和153分別增加一個單位。
在此，脈沖邏輯電路141、142和143優(yōu)選相互同步，并具有未示出的共同控制導(dǎo)線。
因此，在圖2示出的本發(fā)明計算機斷層造影設(shè)備的探測器的特別優(yōu)選實施方式中，如果接收一個X射線量子，該量子的量子能量大于比較器132的額定值并由此也大于比較器131的額定值，但小于比較器133的額定值，則比較器131和比較器132都輸出一個正信號。該信號使得計數(shù)器151和152增加1。相反，比較器133輸出一個負(fù)信號，并且對應(yīng)于比較器133的計數(shù)器153保持不變。
如果在該例中接收一個X射線量子，該量子的量子能量大于比較器131的額定值但小于比較器132的額定值，并因此也小于比較器133的額定值，則相應(yīng)的只將計數(shù)器151增加1，而計數(shù)器152和153保持不變。
相反，如果接收其量子能量小于比較器131的額定值的X射線量子，則沒有一個計數(shù)器151、152、153采集該X射線量子。
這樣，通過精心選擇最低額定值，可以從一開始就排除散射量子注入，因為沒有一個計數(shù)器采集這些散射量子。
如前面所示例子中清楚所示的，所接收的其量子能量對應(yīng)于各額定值區(qū)域的X射線量子數(shù)可以簡單地通過具有相鄰額定值的比較器的計數(shù)器的計數(shù)狀態(tài)差來計算。
為清楚起見，圖2所示的特別優(yōu)選的實施方式僅示出X射線量子在4個量子能量區(qū)域內(nèi)(小于比較器131的額定值、在比較器131的額定值和比較器132的額定值之間、在比較器132的額定值和比較器133的額定值之間，以及大于比較器133的額定值)的頻譜差異。
為了由此使所接收的X射線的頻譜分辨率達到實際中值得期望較高值，只需要在采集電路16中設(shè)置更多具有不同額定值的并聯(lián)比較器。如圖3所示，每個比較器又對應(yīng)一個脈沖邏輯電路和一個計數(shù)器。因此，可以通過簡單的方式使探測器1的接收平面3接收的X射線的分辨率達到幾乎任意精細(xì)的程度。
由此，利用上述本發(fā)明計算機斷層造影設(shè)備的探測器單元2的探測器1，可以采集所接收的X射線的各X射線量子的強度和量子能量。
根據(jù)圖4所示的特別優(yōu)選的實施方式，更為有利的是，除了用于發(fā)射具有預(yù)定強度和預(yù)定頻譜的X射線40的放射源41之外，本發(fā)明的計算機斷層造影設(shè)備還具有傳輸裝置43，用于向分析裝置44傳送由探測器單元2的探測器1獲得的信息。
在此，分析裝置44優(yōu)選構(gòu)造為用于借助由探測器單元2的探測器1獲得的信息，在考慮放射源41發(fā)射的X射線40的強度和頻譜的條件下，計算對被放射源41的X射線40穿透的測量對象42的測量結(jié)果。
利用該結(jié)構(gòu)，可以獲得特別精確且沒有錯誤的測量結(jié)果，因為可以非常有效地檢測、量化并因此校正散射射線的影響以及硬化效應(yīng)。
參考圖5，下面借助流程圖描述本發(fā)明的利用具有由多個探測器1組成的探測器單元2的計算機斷層造影設(shè)備探測X射線的方法的優(yōu)選實施例。
根據(jù)本發(fā)明，在該方法中，采集借助探測器單元2的探測器1接收的X射線40的各X射線量子的強度和量子能量。
根據(jù)圖5示出的優(yōu)選實施方式，采集借助探測器單元2的各探測器1接收的X射線量子的步驟包括下列步驟在第一步驟S1中，連續(xù)監(jiān)控入射到探測器1上的X射線量子，以檢測由于所接收的X射線量子而由探測器1輸出的模擬信號。在此，探測器1這樣構(gòu)造，使得輸出信號的值(強度)與所接收的X射線量子的量子能量成正比(如閃爍探測器就是這樣)。所輸出的信號可以例如是具有一定值的電流或電壓或電荷。
如果在步驟S2檢測到由于所接收的X射線量子而由探測器1產(chǎn)生的信號，則在步驟S3中，首先將所產(chǎn)生的信號的值與第一最低額定值比較，以確定導(dǎo)致產(chǎn)生該信號的所接收的X射線量子的量子能量。
如果在步驟S4中確定該信號的值大于最低額定值，則在下個步驟S5中，將對應(yīng)于該最低額定值的計數(shù)器151增加一個單位。
否則該方法返回步驟S1，在該步驟中連續(xù)監(jiān)控入射到探測器1上的X射線量子。
如果在步驟S4中確定該信號的值大于最低額定值，則在步驟S6中，在將對應(yīng)于該最低額定值的計數(shù)器151增加之后(參見步驟S5)將該信號與下一個較高額定值進行比較。
如果在下個步驟S7中確定該信號的值大于下個較高的額定值，則在步驟S8中也將對應(yīng)于該額定值的計數(shù)器152、153加1。
接著又在步驟S6中將該信號與下個較高的額定值進行比較。
如果在步驟S7中確定該信號值小于當(dāng)前額定值，則該方法返回步驟S1，在該步驟中連續(xù)監(jiān)控入射到探測器1上的X射線量子。
要注意，如果圖5描述的方法中的各步驟(尤其是步驟S3、S4、S5和S6、S7、S8)是由根據(jù)圖2的采集電路實施的，則優(yōu)選不是象圖5所示的那樣串行地執(zhí)行，而是并行地執(zhí)行。在此，圖2中的步驟的時鐘由脈沖邏輯電路預(yù)先給定，優(yōu)選為幾MHz。
如借助圖5所示的本發(fā)明方法的實施方式所示，如果信號值小于最低額定值，則放棄由于接收X射線量子而由探測器1產(chǎn)生的信號。由此可以通過適當(dāng)選擇最低額定值而進一步排除散射射線的影響。
但是在此，額定值原理上是任意可調(diào)的，從而可以將最低額定值設(shè)想為零或近似于零。這樣低的額定值的優(yōu)點是不會放棄任何事件。
根據(jù)上述方法的流程，可以很容易地通過對應(yīng)于相鄰額定值的計數(shù)器的計數(shù)狀態(tài)差來確定入射的X射線量子數(shù)，這些入射的量子具有對應(yīng)于特定額定值區(qū)域的量子能量。
在所描述的優(yōu)選實施方式中，圖5所示的方法在采集電路16中實施，該采集電路16集成到本發(fā)明計算機斷層造影設(shè)備的探測器單元2的每一個探測器中。
根據(jù)本發(fā)明方法的另一個未示出的實施方式，與上述實施方式相反，也可以只將那些分別對應(yīng)于兩個相鄰額定值之間區(qū)域的計數(shù)器增加一個單位，而其它計數(shù)器保持不變。這使得無需進一步計算就能直接輸出具有對應(yīng)于特定額定值區(qū)域的量子能量的入射X射線量子數(shù)。
通過在每個計數(shù)器前面連接一個具有反向輸入端的與門，可以在電路技術(shù)上特別簡單地實現(xiàn)本發(fā)明方法的上述可選實施方式。在這種情況下，具有相鄰額定值的比較器的輸出端(必要時通過脈沖邏輯電路)與該與門的輸入端連接。
在本發(fā)明的方法中特別有利的是，該方法還包括向分析裝置44傳送借助探測器1獲得的信息的步驟，和利用該分析裝置44計算對被X射線40穿透的測量對象42的測量結(jié)果的步驟。在此，分析裝置44借助由探測器1獲得的信息，在考慮放射源41發(fā)射的X射線40的強度和頻譜的條件下，計算測量結(jié)果。由此，在計算測量對象42的測量結(jié)果時，可以較高的防錯可靠性校正散射射線的影響和硬化效應(yīng)。
總之，根據(jù)本發(fā)明，通過獲得由計算機斷層造影設(shè)備的探測器單元2的探測器1接收的X射線40的強度和頻譜，可以提供一種利用由多個探測器1組成的探測器單元2探測X射線40的計算機斷層造影設(shè)備和方法，其中簡單而又可靠地避免了由散射量子或硬化效應(yīng)引起的對測量結(jié)果的干擾。
權(quán)利要求
1.一種計算機斷層造影設(shè)備，具有用于探測X射線(40)的、由多個探測器(1)組成的探測器單元(2)，其中，所述探測器單元(2)的各探測器(1)被設(shè)計成，用于接收入射的X射線(40)的X射線量子，并采集所接收的X射線(40)的各X射線量子的強度和量子能量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計算機斷層造影設(shè)備，其特征在于，所述探測器單元(2)的探測器(1)具有多個并聯(lián)的比較器(131，132，133)，每個比較器(131，132，133)分別具有一個額定值，并且每個比較器(131，132，133)對應(yīng)一個計數(shù)器(151，152，153)，當(dāng)所接收的X射線(40)的X射線量子的量子能量超過各比較器(131，132，133)的額定值時，比較器(131，132，133)將各自對應(yīng)的所述計數(shù)器(151，152，153)增加一個單位。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的計算機斷層造影設(shè)備，其特征在于，所述比較器(131，132，133)的額定值是任意可調(diào)的。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的計算機斷層造影設(shè)備，其特征在于，所述探測器單元(2)的探測器(1)具有多個脈沖邏輯電路(141，142，143)，其中，各脈沖邏輯電路(141，142，143)分別連接在各比較器(131，132，133)后面以及各計數(shù)器(151，152，153)前面，并且這些脈沖邏輯電路(141，142，143)對各比較器(131，132，133)的輸出信號進行時間上的標(biāo)準(zhǔn)化。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的計算機斷層造影設(shè)備，其特征在于，所述計算機斷層造影設(shè)備還具有-放射源(41)，用于發(fā)射具有預(yù)定強度和預(yù)定頻譜的X射線(40)；-傳輸裝置(43)，用于向分析裝置(44)傳送由所述探測器單元(2)的探測器(1)獲得的信息；以及-分析裝置(44)，用于借助由所述探測器單元(2)的探測器(1)獲得的信息，在考慮由放射源(41)發(fā)射的X射線(40)的強度和頻譜的條件下，計算對被該X射線(40)穿透的測量對象(42)的測量結(jié)果。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的計算機斷層造影設(shè)備，其特征在于，所述探測器單元(2)的探測器(1)具有用于X射線(40)的接收平面(3)，該平面由釓氧化硫-陶瓷、鉍-鍺氧化物或镥氧正硅酸鹽制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的計算機斷層造影設(shè)備，其特征在于，所述探測器單元(2)的探測器(1)具有用于直接轉(zhuǎn)換X射線(41)的接收平面(3)，該平面由鎘-鋅碲化物或鎘-碲化物制成。
8.一種利用具有由多個探測器(1)組成的探測器單元(2)的計算機斷層造影設(shè)備來探測X射線的方法，其中，對借助該探測器單元(2)的探測器(1)所接收的X射線(40)的各X射線量子的強度和量子能量進行采集。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于探測X射線的方法，其特征在于，所述采集由探測器單元(2)的探測器(1)接收的X射線量子的步驟包括下列步驟-檢測在該探測器(1)中以所接收的X射線量子的順序產(chǎn)生的信號，其信號強度與所接收的X射線量子的量子能量成正比；-將該信號強度與多個預(yù)定額定值進行比較；-如果該信號的信號強度位于兩個相鄰額定值之間的區(qū)域內(nèi)，則將分別對應(yīng)于該兩個相鄰額定值之間區(qū)域的計數(shù)器(151，152，153)增加一個單位。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于探測X射線的方法，其特征在于，所述采集由探測器單元(2)的探測器(1)接收的X射線量子的步驟包括下列步驟-檢測在該探測器(1)中以所接收的X射線量子的順序產(chǎn)生的信號，其信號強度與所接收的X射線量子的量子能量成正比；-將該信號強度與多個預(yù)定額定值進行比較；-如果該信號的信號強度超過各額定值，則將分別對應(yīng)于該額定值的計數(shù)器(151，152，153)增加一個單位。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的用于探測X射線的方法，其特征在于，如果所獲得信號的信號強度小于最低額定值，則放棄在該探測器(1)中以所接收的X射線量子的順序產(chǎn)生的信號。
12.根據(jù)權(quán)利要求9、10或11所述的用于探測X射線的方法，其特征在于，所述額定值任意可調(diào)。
13.根據(jù)權(quán)利要求8至12中任一項所述的用于探測X射線的方法，其特征在于，所述方法還具有下列步驟-向分析裝置(44)傳輸借助所述探測器(1)獲得的信息；-利用該分析裝置(44)，借助由所述探測器(1)獲得的信息，在考慮由放射源(41)發(fā)射的X射線(40)的強度和頻譜的條件下計算對被該X射線(40)穿透的測量對象的測量結(jié)果。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種計算機斷層造影設(shè)備，具有由多個探測器(1)組成的探測器單元(2)，用于探測X射線(40)，其中，該探測器單元(2)的各探測器(1)用于接收入射的X射線(40)的X射線量子，并采集入射的X射線(40)的各X射線量子的強度和量子能量。此外還公開了一種利用具有由多個探測器(1)組成的探測器單元(2)的計算機斷層造影設(shè)備來探測X射線的方法。
文檔編號A61B6/03GK1642482SQ03806621
公開日2005年7月20日 申請日期2003年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月21日
發(fā)明者托馬斯·馮德哈爾, 比約恩·海斯曼 申請人:西門子公司