[发明专利]间接辐射检测器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于检测辐射，尤其是检测用于医学成像目的的X射线辐射的间接辐射检测器。本发明还涉及一种相应的检测辐射的方法，以及一种相应的计算机程序产品。

背景技术

在典型的射线成像系统例如X射线成像系统和计算机断层摄影(CT)系统中，X射线源或发射体向例如患者的对象或其它对象辐射X射线。射束穿过对象由此引发X射线束强度的衰减。当相对于X射线源和待调查对象合适地定位辐射检测器时，可测量该减少的射束强度。

在例如正电子发射断层摄影(PET)或单光子发射计算机断层摄影(SPECT)的其它射线成像系统中，辐射源被插入到对象中并且通过由能量敏感的光子计数检测器检测所发射的伽马辐射，能够重建该对象的图像。

最近，光子计数X射线CT成像系统已经引起了一些关注，因为与标准CT成像系统(即基于电流积分技术)相比较，光子计数X射线CT成像具有很大的潜能来显著地改善材料识别、低对比率以及对低辐射剂量的灵敏度。迄今为止，已知的光子计数CT检测器是基于直接转换材料或基于耦合到光敏装置的快速闪烁体。闪烁体基本上通过一种间接检测机制进行操作，这也解释了在这个领域为什么这些检测器也被称为间接检测器。

通常，光子计数功能被用于在每个像素中和在每次扫描读数中既测量X射线光谱，又测量X射线光子数量。一个重要的方面是所接收的X射线通量密度，其为检测器位置处单位面积的X射线光子速率。这个量可以根据对于给定的扫描读数、在给定检测器元件内检测到的光子计数数量来进行计算。这个通量密度值(相当于倍增因数)对于重建对象图像是必需的。

与基于电流积分技术的标准CT检测器相比，光子计数检测器的一个通常的缺点是在不产生较大的误差或者信号饱和的条件下，只能测量相对较低的X射线通量密度。在对患者的典型临床CT扫描中，检测器位置处的最大X射线通量密度在10⁹光子/秒/mm²的量级并且甚至更高。这样高的通量密度对于获得就短扫描时间、低图像噪声和高空间分辨率而言的整体上的好性能是必须的。

给定检测器像素时的最大可检测光子计数率(在可容许的误差范围内)是响应于X射线光子的脉冲信号的时间常数的函数。该时间常数定义了该脉冲的上升时间、下降时间和宽度。在适合于光子计数X射线CT的普通检测器类型中，脉冲宽度典型地在10到50ns的量级。在一些对闪烁体优化的信号处理技术中，仅仅上升脉冲的信息就足够了。在快速材料中，总的上升脉冲持续时间可以在1-5ns的量级。在时间常数的这些范围中，可以设计合适的快速电子设备，以使得速率限制仅仅依赖于检测器的物理属性。然而，检测在时间上具有泊松分布的任意光子很难达到有效成像所需的最大计数率。

几种已知的方法能够部分地减轻光子计数CT中可检测的X射线通量密度不足够的问题。

一个常用的方法是将“成像像素”的面积(即，足以正确图像重建的有效检测器像素面积)划分为几个检测器子像素；其每一个具有单独的信号处理通道。在一些实际的限制内，总的可获得的通量密度与子像素的数量成比例。在从所有子像素获得计数结果后，几个子像素数据的集合可被组合来表示更大的成像像素。这个方法的明显缺点是独立电子通道的数量有显著增加，每个独立电子通道需要被单独处理。另外，在一些检测器类型(主要被像素化的闪烁体)中，构造小的子像素时可能引入技术问题并减小有效检测面积。

另一个已知方法是将成像像素划分为几个垂直的检测层，一个层位于另一层之上；其每一个都具有单独的信号处理通道，参见US2006/0056581(具有直接转换检测器)。这个技术也引入了有关光子计数光谱分析的显著复杂性，因为每个层的光谱响应彼此是不同的。在这种情况下，需要复杂的校准和校正。

因此，一种改进的辐射探测器将是有益的，并且尤其是一种更有效的和/或可靠的辐射检测器将是有益的。

发明内容

因此，本发明优选寻求单独地或组合地减轻、缓解或消除上述一个或多个缺点。尤其，本发明的目的是提供一种通过检测高X射线通量密度以及光子计数来解决现有技术中的上述问题的辐射检测器。

在本发明的第一方面，通过提供一种用于检测辐射的间接辐射检测器，从而达到了这个目的以及几个其他目的，该检测器包括；像素元件阵列，每个像素元件被至少细分为第一子像素元件和第二子像素元件，每个子像素元件具有平行于像素元件阵列的表平面的截面面积，