CN107809953B - 具有降低的积聚的x射线设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于对对象(41)进行成像的X射线设备(1)。所述X射线设备的辐射探测器(3)包括用于探测辐射的探测器元件(21)，每个探测器元件(21)包括可调整敏感体积，其中，进入所述敏感体积的X射线光子产生用于生成图像数据的电信号。此外，所述设备包括控制单元(9)，所述控制单元被配置为根据被成像对象(41)的几何结构来控制所述探测器元件(21)中的至少一个的敏感体积，以降低所述探测器元件中的积聚效应。此外，本发明涉及一种用于操作所述设备(1)的方法以及用于实施所述方法的计算机程序。

Description

具有降低的积聚的X射线设备

技术领域

本发明涉及一种用于对对象进行成像的X射线设备。更具体而言，本发明涉及一种用于采集要被成像的对象的图像数据的X射线设备，所述设备包括X射线源和辐射探测器。此外，本发明还涉及一种用于操作X射线设备以采集要被成像的对象的图像数据的方法以及用于实施所述方法的计算机程序。具体而言，所述X射线设备可以是光子计数计算机断层摄影(CT) 设备。

背景技术

所谓的光子计数或光谱X射线设备允许分别探测撞击辐射探测器的单个X射线光子，并根据多个能带或“分箱”来确定入射光子的能量。然而，当两个或更多光子在短于所谓的探测器的死区时间的时间间隔内抵达辐射探测器时，它们将被记录为具有非常高(错误)的能量的单个事件。这一效应页被称为积聚效应，其将导致计数漏失以及失真的能谱。

而且，鉴于所述积聚效应，X射线射束的强度可以被选择使得在已经受到要被成像的对象衰减之后抵达探测器的的射束中的光子通量率不要过高，从而避免积聚。然而，在光束强度的对应适配之后，积聚却往往发生在辐射探测器的收集所述X射线射束的未受衰减或者受到弱衰减的部分的区域内。对于紧挨着(但未穿过)要被成像的对象传输的或者仅贯穿所述对象的弱衰减区域的射束部分(例如，在要被成像的对象为人或动物的情况下的肺组织)，尤其是这种情况。

为了降低针对接收直接来自X射线源的辐射的辐射探测器部分的积聚效应，被称为领结式滤波器的射束成形滤波器已经被用于降低未贯穿对象的辐射射束部分的强度。然而，在CT中，当X射线源和辐射探测器围绕对象旋转时，对象的相关轮廓(contour)变化。因此，必须使用动态射束成形滤波器，其允许在X射线源和辐射探测器的旋转期间改变射束形状。这样的动态滤波器具有非常高的机械复杂性，因而非常昂贵。此外，几乎不可能使用射束成形滤波器使X射线射束的中心衰减，因为该部分对于(例如)人类腿部或者对象内部的弱衰减区域成像是必要的。

US 2011/0017918 A1涉及一种适于CT扫描器中的能量解析单X射线光子探测的辐射探测器。所述探测器包括闪烁器元件的阵列，其中，入射的X射线光子被转化为光学光子的爆发。与闪烁器元件相关联的像素确定其在预定采集间隔内接收的光学光子的数量。辐射探测器的探测器单元能够被设计为使得它们在探测到单光学光子时从敏感状态变为非敏感状态，并且在重置间隔期间探测器单元被重置至敏感状态。包括采集时间和重置时间的占空比能够适应于探测到的通量。因而，可以降低积聚效应。然而，在已经变为非敏感状态的情况下，探测器单元在重置之前都不能再探测光子。

EP 2 371 288 A1涉及一种包括辐射源和探测器的成像***。所述***基于先验信息和初步图像数据来确定与辐射源和探测器相关联的参数。就探测器而言，所述***可以基于使用初步图像数据确定的通量而在光子计数和能量积分模式之间切换探测器元件。US 2015/0063527涉及一种包括光子计数探测器阵列的X射线***，所述光子计数探测器阵列具有探测器像素，所述探测器像素包括直接转换材料。为了确定正确的输入光子计数速率，多个输入光子计数速率被映射至单个输出光子计数速率。之后，基于所确定的输入光子计数速率来重建图像数据。

发明内容

本发明的目的在于以更低的复杂度实现X射线辐射探测器内的积聚效应的降低。此外，本发明的目的在于缩短X射线辐射探测器不能探测辐射的时间间隔。

在本发明的第一方面中，提供一种用于采集要被成像的对象的图像数据的X射线设备。所述设备包括X射线源和辐射探测器。所述辐射探测器包括用于探测辐射的探测器元件，每个探测器元件包括可调整的敏感体积，其中，进入所述敏感体积的X射线光子产生用于生成图像数据的电信号。所述设备还包括控制单元，所述控制单元被配置为根据要被成像的对象的几何结构来控制探测器元件中的至少一个的敏感体积，使得被暴露在高光子通量下的探测器元件具有与被暴露在较低光子通量下的探测器元件的所述敏感体积相比减小的敏感体积。

由于能够根据要被成像的对象的几何结构来控制一个或多个探测器元件的敏感体积，因而有可能使所述探测器元件的敏感体积以能够降低或避免积聚效应的方式适应于入射光子通量。可以省去用于适配光子通量的复杂动态领结式滤波器。此外，还有可能根据要被成像的对象的更复杂的几何结构来适配探测器元件的敏感体积，而机械滤波器则不能充分地适应于要被成像的对象的几何结构。

这里，术语探测器元件尤其涉及辐射探测器的部分，该部分包含的敏感体积能够独立于所述辐射探测器的其他部分(即，其他探测器元件)的敏感体积而被调整。

通过根据要被成像的对象的几何结构来控制一个或多个探测器元件的敏感体积，尤其有可能在这些探测器元件暴露于来自X射线源的直接光子通量或者暴露于仅受到弱衰减的X射线光子通量下时减小所述探测器元件的敏感体积。由此，能够避免或者至少显著降低这些探测器元件中的积聚效应。同时，可以以较大的“正常”敏感体积操作暴露于较低的光子通量下的探测器元件，由此优化这些探测器元件的能量分辨率。

对探测器元件的敏感体积能够适配的几何结构尤其可以包括要被成像的对象的三维(外侧)轮廓。就此而言，本发明的实施例提出，控制单元被配置为在所述探测器元件的至少部分位于由所述对象创建的阴影区域外时，根据所述对象的几何结构来减小所述探测器元件的敏感体积。所述由对象创建的阴影区域对应于仅在已经贯穿所述对象之后由X射线源发射的 X射线辐射抵达的区域。因而，有可能降低针对收集直接从X射线源传输至辐射探测器而未贯穿所述对象的辐射的探测器元件的积聚效应。

额外地或备选地，探测器元件的敏感体积适配的几何结构可以包括要被成像的对象内具有低X射线衰减系数的区域的轮廓。在所述对象是人体或动物体的情况下，这样的区域的一个范例是肺。鉴于这样的区域，本发明的另一实施例包括，所述控制单元被配置为在探测器元件的至少部分收集已经贯穿与所述对象的其他区域相比具有较小X射线衰减系数的对象区域的辐射时，减小所述探测器元件的敏感体积。

任选地，所述X射线设备可以被配置为CT设备。在这种情况下，所述X射线源和辐射探测器被配置为在对对象进行X射线扫描期间围绕对象旋转。

在本发明的一个相关实施例中，控制配置文件指示针对所述X射线扫描期间所述辐射探测器的若干位置用于控制探测器元件的敏感体积的控制参数的值，并且所述控制单元通过根据所述控制配置文件中指示的所述参数的值来改变所述控制参数而控制探测器元件的敏感体积。控制配置文件可以是在执行实际X射线扫描之前生成的。因此，相关实施例提出，所述控制单元被耦合至用于存储所述控制配置文件的存储器，并且所述控制单元结合所述X射线扫描的执行来读取所述控制配置文件。

在一个实施例中，所述控制单元被配置为基于在另一X射线扫描中采集的所述对象的一幅或多幅图像来生成所述控制配置文件。所述另一X射线扫描尤其可以是以降低的辐射强度来执行的侦查扫描。这样的侦查扫描往往已经执行用于规划“常规”CT扫描，因而不必为了确定用于控制探测器元件的敏感体积的控制配置文件而执行额外的扫描。此外，在侦查扫描期间生成的图像示出由所述对象生成的阴影区域，并且还能够示出对象的内部几何结构(尤其是该对象的弱衰减区域)，因而能够在生成所述控制配置文件时考虑这样的几何结构。

在本发明的实施例中，所述控制配置文件是根据所述对象的估计几何结构来生成的。具体而言，能够基于在指示所述对象的几何结构的测量数据由所述控制单元来估计所述对象的几何结构。在本发明的相关实施例中，所述CT设备还包括被配置为对扫描所述对象的测距仪，并且所述控制单元被配置为基于采用所述测距仪确定的对象的尺寸来估计所述对象的几何结构。借助于这样的测距仪，即，用于测量距离的设备，有可能在不使对象暴露于X射线辐射的情况下确定要被成像的对象的外轮廓。

此外，本发明的一个实施例提出，所述对象的估计几何结构对应于固定的预定几何结构。在相关实施例中，针对多个类别的所述对象的几何结构的预定控制配置文件被存储到控制单元中，并且所述控制单元被配置为基于有关要被成像的对象的类别的一条信息来选择控制配置文件。在这些实施例中，通常不能使所述用于控制探测器元件的敏感体积的控制配置文件像上述实施例中那样准确地适应于对象的实际几何结构。然而，所述控制配置文件却无需再由所述控制单元基于测得数据生成。而是，可以产生根据预定几何结构生成的预定的固定控制配置文件，并将其预存到所述控制单元中。对于每个要被成像的对象，所述控制单元则可以选择属于该对象的类别的几何结构的控制配置文件。

在一个实施例中，探测器元件包括响应于入射光子而产生电荷载子的转换器元件，所述转换器元件被布置在阴极电极组件与阳极电极组件之间。所述阳极电极组件可以包括至少一个阳极电极和至少一个转向电极，所述至少一个阳极电极用于收集电荷载子以产生用于生成所述图像数据的电信号，所述至少一个转向电极能够被保持到与所述阳极电极相同或者更负的电势上。在这样的探测器元件中，能够通过改变阳极电极与转向电极之间的电压(即，电势差)来调整敏感体积，因为这一电压变化改变所述转换器元件内的阴极电极组件与阳极电极组件之间的电场。具体而言，能够通过使转向电极的电势更加接近阳极电极的电势或者使其比阳极电极电势更正而减小所述探测器元件的敏感体积。

在相关实施例中，控制配置文件指示针对X射线扫描期间所述辐射探测器若干位置的所述阳极电极与所述转向电极之间的电压的参数的值，并且所述控制单元被配置为通过根据所述控制配置文件中指示的所述参数的值改变所述电压而控制探测器元件的敏感体积。

在本发明的另一方面中，提出了一种用于操作X射线设备以采集要被成像的对象的图像数据的方法，所述设备包括X射线源和辐射探测器，所述辐射探测器包括用于探测辐射的探测器元件，每个探测器元件包括可调整的敏感体积，其中，进入所述敏感体积的X射线光子产生用于生成所述图像数据的电信号。在所述方法中，所述设备的控制单元根据要被成像的对象的几何结构来控制所述探测器元件中的至少一个的敏感体积，使得被暴露在高光子通量下的探测器元件具有与被暴露在较低光子通量下的探测器元件的所述敏感体积相比减小的敏感体积。

在本发明的另一方面中，提供了一种计算机程序，其可在根据本发明及其实施例的X射线设备的处理单元中执行。所述计算机程序包括程序代码模块，当所述计算机成像在处理单元上运行时，用于使所述处理单元执行根据本发明或其实施例的方法。

应当理解，根据权利要求1所述的X射线设备、根据权利要求14所述的方法和根据权利要求15所述的计算机程序具有类似和/或等同的优选实施例，尤其是如从属权利要求中所定义的。

应当理解，本发明的优选实施例还可以是从属权利要求或者上述实施例与相应的独立权利要求的任何组合。

通过参考下文描述的实施例，本发明的这些和其他方面将变得显而易见并得到阐释。

附图说明

在下述附图中：

图1示意性并且范例性地示出了根据本发明的X射线装置，其尤其被配置为CT装置，

图2示意性并且范例性地示出了所述X射线装置的辐射探测器的多个探测器元件，

图3a示意性并且范例性地示出了在转向电极浮置时一个探测器元件的部分中的电场，

图3b示意性并且范例性地示出了当转向电极具有比阳极电极低的电势时所述探测器元件的相同部分内的电场，

图4示意性并且示范性地示出了在辐射探测器的一个特定位置上处于要被成像的对象的阴影区域内部和外部的所述辐射探测器的探测器元件，

图5a-f示意性并且范例性地示出了针对一个切片以及辐射探测器的不同角位置的两个探测器元件相对于作为要被成像的对象的腿的相对位置，以及

图5g示意性并且范例性地示出了说明图5a-f所示的探测器元件的转向电极与阳极电极之间的电压作为辐射探测器的角位置的函数的图示。

具体实施方式

图1示意性并且范例性地示出了用于对对象进行成像的CT装置1的部件。在还将在下文中提及的一个实施例中，对象是患者身体或者患者身体的部分。但是，CT装置1同样可以用于对其他对象进行成像。

CT装置1包括X射线源2(例如，X射线管)和辐射探测器3。X射线源2产生X射线射束4，其在X射线辐射由辐射探测器3收集之前贯穿 X射线源2与辐射探测器3之间的检查区域12。X射线射束4可以是锥形射束，或者可以具有其他射束形状，例如，扇形形状。为了使X射线射束成形，X射线源2可以被提供具有适当的准直器5。辐射探测器3被配置为光子计数探测器，其能够探测单个入射X射线光子，并且允许根据多个预定义能量分箱来确定其能量。就此而言，入射到辐射探测器3上的光子根据其能量生成电荷，并诱发具有取决于能够被收集的光子能量的高度的脉冲信号。

X射线源2和辐射探测器3被安装到由电机7驱动的可旋转机架6上的相对位置处。利用电机7，能够使机架5旋转，从而使X射线源2和辐射探测器3能够围绕置于检查区域12内的要被成像的对象旋转。所述对象被放置到能够置于检查区域12中的支撑物(图中未示出)上。在对象是患者身体的情况下，所述支撑物可以被配置为患者台。通过将对象和机架6 沿z轴方向(即垂直于射束方向)相对于彼此移动，能够对对象的不同的所谓切片成像。出于这一目的，可以借助于另一电机8将支撑物(并且因此将对象)在检查区域12内沿z轴方向来回位移。然而，有可能不移动支撑物，而是使机架6沿z轴方向位移。

X射线源2和辐射探测器3被耦合至控制X射线源2和辐射探测器3 的操作的控制单元9。就X射线源2而言，控制单元9尤其控制用于生成X 射线辐射的定时和功率。就辐射探测器3而言，控制单元9尤其按照下文将更加详细地解释的方式控制辐射探测器3的探测器元件21的敏感体积。此外，控制单元9控制驱动机架6和对象支撑物的电机7和8。辐射探测器 3还被耦合至重建单元10，所述重建单元基于由辐射探测器3收集的测量数据来重建图像。这些测量数据通常是对象的投影，并且能够以本领域技术人员已知的方式根据这些投影来重建图像。由于使用能量鉴别光子计数探测器3，因而有可能针对每个能量范围或分箱创建单独的图像。

控制单元9和重建单元10可以被配置成包括执行计算机程序的处理器单元的计算机装置，所述计算机程序实施由控制单元9和重建单元10执行的例程。在一个实施例中，在单独的计算机设备中实施所述控制单元9和重建单元10。然而，同样有可能将控制单元9和重建单元10包含到单个计算机设备中，并且在计算机设备的若干处理器单元或者单个处理器单元中实施控制单元9和重建单元10。

如图2中示意性并且范例性地所示，辐射探测器3包括多个探测器元件21，所述探测器元件有时被称为模块或铺片，它们优选按照可以是平面或者曲面的阵列布置。因而，探测器元件21被布置为相互垂直布置的行和列的形式。

每个探测器元件21包括用于将X射线转换为电信号的转换器元件31，所述元件被提供于阴极触点组件32与阳极触点组件33之间。转换器元件 31由半导体材料构成，其中，例如，适当的半导体材料为硅(Si)、碲化镉 (CdTe)、碲化镉锌(CZT)、碘化汞(HgI)和砷化镓(GaAs)。阴极触点组件32一般保持在比阳极触点组件33低的电势上(即，相对于阳极触点组件33向阴极触点组件32施加负电压)，从而在转换器元件31的阴极触点组件32与阳极触点组件33之间形成电场。探测器元件31的阴极侧可以对着X射线源2，使得X射线光子通过阴极组件32进入转换器元件31，并且使得所述电场平行于(主)射束方向。然而，有可能以其他方式配置探测器元件。

在一个实施例中，转换器元件31可以被配置成立体块，并且其横向尺寸可以比其厚度大得多。例如，转换器元件31的长度和宽度可以处于10mm 和20mm之间，并且转换器元件31可以具有大约2-3mm的厚度。阴极触点组件32和阳极触点组件33可以被连接至转换器元件31的大的顶面和底面，使得电场沿转换器元件31的较小的厚度方向延伸。此外，阴极触点组件32可以被配置为连续的阴极电极，其可以由被施加到转换器元件31上的薄金属化膜形成。相比之下，阳极组件33可以包括像素化阳极电极34，即，隔开的阳极电极34，其被布置为相互间隔一定距离，并且通常被称为阳极像素。例如，这样的阳极像素可以具有处于50μm和1mm之间的直径。

阳极电极或像素34用于收集由入射到转换器元件31上的光子产生的电脉冲，并且被连接至读取电子器件(图中未示出)，所述读取电子器件收集所述电脉冲并确定接下来将被提供给重建单元10的测量数据。因而，当 X射线光子进入到转换器元件31时，其激发半导体材料，并由此生成电荷载子(电子和空穴)。负电荷载子在转换器元件31中的电场的影响下向阳极电极34中的一个漂移，并且产生上文提及的由读取电子器件收集的电脉冲。

在这一转换过程中，每个阳极电极34收集在该阳极电极34附近的转换器元件31的相关区域中产生的电荷载子，而转换器元件31的其他区域中产生的电荷载子则由其他阳极电极34收集。一个阳极电极34收集的所生成电荷载子所来自的区域在文中又被称为阳极电极34的敏感体积。属于一个探测器元件21的阳极电极34的敏感体积共同形成探测器元件21的敏感体积。就此而言，还应当理解，当阳极电极34如上文所述被配置为像素化电极时，属于探测器元件21的阳极电极34中的一个的敏感体积可以与属于同一探测器元件21的另一阳极电极34的敏感体积重叠。

在辐射探测器3中，能够调整阳极电极34的敏感体积，因而能够调整探测器元件21的敏感体积。出于这一目的，可以提供转向电极35。这些转向电极35未被连接至读取电子器件，使得重建单元10在重建图像时不考虑转向电极35收集的电荷。在一个实施例中，转向电极35可以被布置在探测器元件21的转换器元件31处，其与阳极电极34同侧，并且与阳极电极34相邻。具体而言，转向电极35可以被配置为环形电极，其中，每个转向电极35环绕一个相关联的阳极电极34。在图3a和图3b中示意性并且范例性地示出了这样的实施例，其示出了包括一个阳极电极34和围绕所述阳极电极34的一个转向电极35的探测器元件21的截面。在这一实施例中，能够通过改变阳极电极34与转向电极35之间的电压来控制探测器元件21的阳极电极34的敏感体积。能够通过降低转向电极35相对于阳极电极34 的电势而增大阳极电极34的敏感体积。由于就浮置转向电极35而言，将在转向电极35与阳极电极34之间产生某一开路电压(通常比阳极电势更呈负值)，因而相对于浮置转向电极35的情况而言只能通过选择比所述开路电压更负(more negative)的转向电极电势才能实现敏感体积的增大。在图3a和图3b中还进一步示出了支配探测器元件21的敏感体积的调整的机制。

在图3a所示的情况下，转向电极35保持在与阳极电极34相同的电势上。这里，转换器元件31内的电场的场力线从电极组件33到阴极电极32 平行延伸。因此，阳极电极34仅收集由其向阳极侧的投影将得到阳极面积 32的体积大致确定的体积内生成的电荷载子。在图3a中，框36a示出了这一敏感体积。在图3b所示的情况下，转向电极35具有低于阳极电极34的电势。因此，使电场线变形，使得与转向电极35保持与阳极电极34相同的电势的前述情况相比，从阳极电极34上开始的电场线将穿过更大的体积延伸。因而，增大了属于所述阳极电极34的敏感体积。在图3b中，框36b 示出了这一增大的敏感体积。

辐射探测器3的探测器元件21的转向电极35被耦合至控制单元9，以便允许控制单元9相对于阳极电极34的电势改变转向电极35的电势，并且因此改变探测器元件21的敏感体积。优选地，控制单元21可以独立于辐射探测器3的其他探测器元件21的敏感体积来控制每个探测器元件21 的敏感体积。因而，控制单元21能够共同控制探测器元件21的转向电极35的电势，并且独立于其他探测器元件21的转向电极35的电势来控制探测器元件21的转向电极35的电势。此外，一个实施例提出，控制单元9 能够根据若干预定值来控制转向电极电势。例如，控制单元9有可能选择值0V、-50V和-70V中的一个作为探测器元件21的阳极电极34与转向电极35之间的电压。

为了降低辐射探测器3中的积聚效应，控制单元9控制所述辐射探测器3的探测器元件21的敏感体积，使得与暴露在较低光子通量下的探测器元件21相比，暴露在高光子通量下的探测器元件21具有减小的敏感体积。就此而言，对探测器元件21的敏感体积的控制是以要被成像的对象的几何结构为基础的。因而，当探测器元件21处于对象在辐射探测器3的探测器表面上的阴影区域之外时，探测器元件21被暴露在高光子通量下。此外，要被成像的对象可以包括相较于对象的其他区域对X射线具有更低的衰减系数的区域。因而，当收集已经贯穿具有较低衰减系数的区域的X射线辐射时，探测器元件21被暴露在较高光子通量下。

鉴于这些发现，当探测器元件21处于对象在辐射探测器21的探测器表面上创建的阴影区域以外时，控制单元9特别地减小辐射探测器3的每个探测器元件21的敏感体积。因而，探测器元件21的敏感体积收集直接从X射线源2传输至辐射探测器3而未贯穿要被成像的对象的辐射。如果探测器元件21的部分处于所述阴影区域外，而探测器元件21的另一部分处于阴影区域内，则优选减小敏感体积；否则，部分暴露于高直接光子通量下可能导致探测器元件21内的积聚效应。因而，控制单元9优选地减小至少部分地暴露于来自X射线源2的直接光子通量下的每个探测器元件21 的敏感体积。

这一点在图4中给出了示意性并且示范性的图示。对于一个具体切片而言，即，对于一个z位置而言，图4示出了对象41的对应截面。此外，图4示出了发射X射线射束4的X射线源2，所述X射线射束4部分贯穿对象41，部分未贯穿对象41，使得对象41创建如图4中的阴影区所示的阴影区域42。作为范例，图4还根据X射线源2和辐射探测器3的特定位置示出了三个探测器元件21a、21b和21c。在这一位置上，探测器元件21c 处于阴影区域42内，并且因此收集贯穿了对象41的辐射。因此，控制单元9将探测器元件21c配置为具有“正常的”，即，未减小的敏感体积。探测器元件21a处于阴影区域42外，并且因此被暴露于来自X射线源2的直接光子通量下。探测器元件21b部分地处于阴影区域42外。因此，控制单元9将探测器元件21a，并且优选将探测器元件21b配置为与探测器元件 21c相比具有减小的敏感体积。

由于X射线源2和辐射探测器3在CT中围绕对象412旋转，因而个体探测器元件21的辐射曝光度可以在CT扫描期间变化。因此，探测器元件31的敏感体积可能必须在CT扫描期间变化。该变化优选由控制单元9 使用控制配置文件来控制，在执行所述CT扫描之前，所述控制配置文件可以被存储在控制单元9中。这些控制配置文件中的每个可以被分配给探测器元件21中的一个，并且可以针对在CT扫描期间X射线源2或机架6的不同位置所分配的探测器元件21指定转向电极电压。具体而言，所述控制配置文件可以指定转向电极电压作为机架6的角位置的函数或者作为在CT 扫描期间检查的每一切片的可比较参数的函数。在一个实施例中，可以针对辐射探测器3的每个探测器元件21，具有这样的内容的一个控制配置文件被存储到控制单元9中。在另一实施例中，所述控制单元9可以针对在CT扫描期间离开对象41的阴影区域42的每个探测器元件21存储一个控制配置文件(在这一实施例中，如果探测器元件21在CT扫描期间保持在所述阴影区内(中央探测器元件21可以就是这种情况)，则不会存储针对该探测器元件21的控制配置文件)。

图5示意性地示出了对于采用CT装置1对包括人类腿部的对象41 进行成像的两个探测器元件21d和21e的示范性控制配置文件：在图5a-5f 中，针对一个切片以及机架6的各种角位置描绘了这两个探测器元件21d 和21e。图5g包括示出了转向电极电压V_ST作为在属于探测器元件21d和 21e的控制配置文件中指定的该切片中的角位置的函数的图示，其中，曲线 51表示针对探测器元件21d的控制配置文件，并且曲线52代表探测器元件 21e的控制配置文件。从图5g中能够看出，在探测器元件21d、21e处于腿部的阴影区域42之外时，提高转向电极电压V_ST，并且因此减小探测器元件21d、21e的敏感体积。

在一个实施例中，用于控制探测器元件21的敏感体积的控制配置文件是基于要被成像的对象41的轮廓来确定的。所述对象轮廓可以是在使用控制配置文件执行实际的CT扫描之前估计的。为了估计对象轮廓，可以以降低的辐射强度进行CT扫描，即，辐射强度低于实际CT扫描中使用的辐射强度。这样的CT扫描在文中又可以称为侦查CT扫描。在侦查CT扫描中，对象41暴露于比“完全”CT扫描期间显著较低的辐射剂量下。此外，侦查CT扫描往往已经包含在CT检查例程中，以便规划实际CT扫描，例如，选择要在实际CT扫描中成像的切片。因而，往往无需执行用于确定控制配置文件的额外扫描。

为了确定控制配置文件，X射线源2和辐射探测器3可以经历与实际 CT扫描中相同的位置。在另一实施例中，X射线源2和辐射探测器3可以经历比实际CT扫描更少的位置。对于这样的位置而言，能够直接根据这些位置上的探测器测量结果来确定控制配置文件，而对于实际CT扫描的其余位置而言，可以使用适当的内插过程来确定控制配置文件。

在每个相关位置处，可以针对每个探测器元件21确定探测器元件21 是收集全部辐射强度(即，处于对象41的阴影区域42外)，还是不收集或者收集显著降低的辐射强度(即，处于对象41的阴影区域42内)。如果对于X射线源2和辐射探测器3的某一位置确定探测器元件21至少部分地处于阴影区域42外，则在该探测器元件21的针对所述位置的控制配置文件中指定敏感体积的减小。否则，即，当在该位置上探测器元件21仅记录很少的辐射或者未记录任何辐射，因而处于所述阴影区42内时，在探测器元件21的针对这一位置的控制配置文件中指定“正常”的敏感体积。

尽管以上述方式能够非常准确地确定控制配置文件，但是在这一实施例中对象暴露于较高辐射剂量之下。因此，其他实施例将避免为了确定用于控制探测器元件21的敏感体积的控制配置文件而执行CT扫描。

在一个相关实施例中，要被成像的对象41的三维轮廓是使用三维激光扫描器(图1所示)或者其他光学或超声波对象扫描器来确定的，所述扫描器可以任选安装在机架6上。这样的对象扫描器可以以本领域技术人员已知的方式配置，其同样允许准确地确定要被成像的对象41的实际三维轮廓。具体而言，所述对象扫描器可以包括测距仪11，例如，激光测距仪，并且对于每个相关切片，测距仪11可以用于针对若干角位置测量沿射束方向到下一对象的距离。基于在这些测量结果，控制单元9可以估计对象的三维轮廓。之后，控制单元9可以针对在后续CT扫描期间X射线源2和辐射探测器3的每个位置并且针对每个探测器元件21来确定所述探测器元件21处于对象的阴影区域42之内还是之外。这一确定可以是基于所估计的三维对象轮廓、所述探测器元件21相对于所述对象轮廓和X射线源的已知位置以及辐射射束4的已知形状做出的。作为该确定的结果，控制单元9 生成用于控制探测器元件21的敏感体积的控制配置文件，使得在探测器元件21至少部分地位于对象41的阴影区42之外的位置上减小探测器元件21 的敏感体积。

在另一实施例中，省去对对象41的实际尺寸的确定。而是，控制单元 9可以存储针对不同对象类别的预定义控制配置文件。对象类别包括使用 CT装置1来成像的对象的典型类型。如果CT装置1被用于医学应用中，则对象类型可以包括人体或者动物体的胸部、整个上身和四肢，例如，人腿。任选地，还可以根据预定义标准将这样的对象类型细分为子类型(例如，根据对象尺寸)，并且每个子类型可以对应于与控制配置文件相关联的一个对象类别。因而，例如，对于成年人和儿童可以提供不同的针对胸部的控制配置文件。

对于每个对象类别，可以基于相关类别的对象的典型三维轮廓来生成相关联的控制配置文件。优选地，控制配置文件尤其是基于比相应类别的对象的实际三维轮廓小的三维轮廓而生成的。由此，在使用CT装置1对属于特定类别的小对象进行成像的情况下，也能够实现积聚效应的降低。在这一实施例中，在控制单元9中存储的预定义控制配置文件能够用于控制探测器元件21的敏感体积而不必在控制单元9中估计对象轮廓。而是，控制单元9可以直接选择并加载针对要被成像的对象41的类别存储的控制配置文件。出于这一目的，例如，对象类别可以是由CT装置1的操作者输入的。

在上文提及的实施例中，减小处于要被成像的对象41的阴影区域42 外的辐射探测器3的探测器元件21的敏感体积，以便降低针对这样的探测器元件21的积聚效应。然而，对于阴影区域42内的探测器元件21而言，也可能发生积聚效应。具体而言，积聚效应能够发生在收集已经贯穿对象 41的具有相对较小的X射线衰减系数的区域的辐射的探测器元件21中。在人体或动物体的情况下，这样的区域的一个范例是肺。

考虑这一背景，一个实施例提出，当探测器元件21收集贯穿了对象41 的仅对X射线辐射进行弱衰减的区域的辐射时，也减小该探测器元件21的敏感体积。这样的区域的几何结构可以同样基于上文提及的先于实际CT扫描的侦查CT扫描中采集的图像来确定。优选地，该侦查CT扫描中的辐射强度被选择，使得所述辐射不会被具有低X射线衰减系数的身体区域完全衰减。在以这种方式选择辐射强度时，尤其有可能识别出在辐射探测器3 的某些位置上收集穿过这样的身体区域的辐射的探测器元件21。在侦查CT 扫描期间生成的图像中，控制单元9可以基于与其他图像区域相比提高的光子计数速率来识别所述相关区域。具体而言，在光子计数速率超过基于在先CT扫描期间发射的辐射强度而选择的预定阈值时，控制单元9可以识别出对应于对象的具有弱X射线衰减的区域的图像区域。

在对象轮廓线并未借助于侦查CT扫描来确定，而是基于借助于对象扫描器对对象41所做的扫描，控制单元9可以存储具有弱X射线衰减的典型类型的对象区域(例如，肺)的三维形状，并且可以基于对象轮廓的尺寸来估计实际区域的尺寸。在此基础上，控制单元9可以计算用于控制探测器元件21的敏感体积的控制配置文件，使得当探测器元件21收集在CT扫描期间贯穿了所讨论的身体区域的辐射时减小其敏感体积。

此外，在如上文所述使用预定义控制配置文件的情况下，这些控制配置文件也可以考虑具有弱X射线衰减的对象区域。因而，针对包括这样的区域的对象类别的控制配置文件可以是以这样的方式基于这样的区域的典型三维轮廓以及这样的区域在对象内的典型位置而生成的：在探测器元件 21根据区域的所考虑轮廓和位置收集贯穿该区域的辐射时，减小该探测器元件21的敏感体积。在通过这样的方式估计相关对象区域的轮廓和位置时，鉴于所讨论区域的典型轮廓和位置与要被成像的对象的所述区域的实际轮廓和位置之间的偏差，优选考虑适当的裕量。

尽管本发明的上述实施例具体涉及在CT装置中使用本发明，但是本发明不限于此。而是，本发明能够类似地被应用到包括具有一个或多个探测器元件21的辐射探测器1的其他X射线装置中，能够独立于其他探测器元件21来调整所述探测器元件21的敏感体积。在不围绕要被成像的对象41 旋转的辐射探测器3和X射线源的情况下，可以基于在按照与上文描述的类似的方式采集实际X射线图像之前以降低的辐射强度采集的X射线图像导出用于调整敏感体积的控制设置。作为一种替代方案，可以基于使用对象扫描器确定的估计对象轮廓或者基于针对要被成像的对象的类别的预定义轮廓导出所述控制设置。

通过研究附图、说明书和所附权利要求，本领域技术人员能够在对所要求保护的本发明的实践中理解并实施针对所公开的实施例的其他变型。

在权利要求中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，单数冠词不排除复数。

单个单元或装置可以完成权利要求中列举的几个项目的功能。在互不相同的从属权利要求中陈述某些措施不表示不能有利地采用某些措施的组合。

计算机程序可以被存储/分布在适当的介质中，例如，所述介质可以是光存储介质或者与其他硬件一起提供的或者作为其他硬件的部分的固体介质，但是，也可以使所述计算机程序通过其他形式分布，例如，通过互联网或者其他有线或无线电信***。

权利要求中的附图标记不应被解读为限制范围。

Claims (16)

1.一种用于采集要被成像的对象(41)的图像数据的X射线设备(1)，所述设备(1)包括X射线源(2)和辐射探测器(3)，

所述辐射探测器(3)包括用于探测辐射的探测器元件(21)，每个探测器元件(21)包括能够调整的敏感体积，其中，进入所述敏感体积的X射线光子产生用于生成所述图像数据的电信号，

其中，所述设备(1)还包括控制单元(9)，所述控制单元被配置为根据要被成像的所述对象(41)的几何结构来控制所述探测器元件(21)中的至少一个的所述敏感体积，使得被暴露在高光子通量下的探测器元件具有与被暴露在较低光子通量下的探测器元件的所述敏感体积相比减小的敏感体积。

2.根据权利要求1所述的X射线设备(1)，其中，所述控制单元(9)被配置为当所述探测器元件(21)的至少部分位于根据所述对象(41)的所述几何结构由所述对象(41)创建的阴影区域(42)之外时减小所述探测器元件(21)的所述敏感体积。

3.根据权利要求1所述的X射线设备(1)，其中，所述控制单元(9)被配置为当所述探测器元件(21)的至少部分收集已经贯穿与所述对象(41)的另一区域相比具有较小X射线衰减系数的所述对象(41)的区域的辐射时，减小所述探测器元件(21)的所述敏感体积。

4.根据权利要求1所述的X射线设备(1)，所述X射线源(2)和所述辐射探测器(3)被配置为在对所述对象的X射线扫描期间围绕所述对象旋转。

5.根据权利要求4所述的X射线设备(1)，其中，控制配置文件指示针对所述X射线扫描期间所述辐射探测器(3)的若干位置的用于控制所述探测器元件(21)的所述敏感体积的控制参数的值，并且其中，所述控制单元(9)根据所述控制配置文件中指示的所述控制参数的所述值来控制所述探测器元件(21)的所述敏感体积。

6.根据权利要求5所述的X射线设备(1)，其中，所述控制单元(9)被耦合至用于存储所述控制配置文件的存储器，并且其中，所述控制单元(9)结合所述X射线扫描的执行来读取所述控制配置文件。

7.根据权利要求5所述的X射线设备(1)，其中，所述控制单元(9)被配置为基于在另一X射线扫描中采集的所述对象(41)的一幅或多幅图像来生成所述控制配置文件。

8.根据权利要求5所述的X射线设备(1)，其中，所述控制单元(9)被配置为基于在侦察扫描中采集的所述对象(41)的一幅或多幅图像来生成所述控制配置文件。

9.根据权利要求5所述的X射线设备(1)，其中，所述控制单元(9)被配置为根据所述对象(41)的估计的几何结构来生成所述控制配置文件。

10.根据权利要求9所述的X射线设备(1)，还包括测距仪设备(11)，所述测距仪设备被配置为扫描所述对象(41)，其中，所述控制单元(9)被配置为基于使用所述测距仪设备(11)确定的所述对象(41)的尺寸来估计所述对象(41)的所述几何结构。

11.根据权利要求5所述的X射线设备(1)，其中，针对多个类别的所述对象(41)的几何结构的预定控制配置文件被存储到所述控制单元(9)中，并且其中，所述控制单元(9)被配置为基于关于要被成像的所述对象(41)的所述类别的信息来选择所述控制配置文件。

12.根据权利要求1所述的X射线设备(1)，其中，探测器元件(21)包括响应于入射光子而生成电荷载子的转换器元件(31)，所述转换器元件(31)被布置在阴极电极组件(32)与阳极电极组件(33)之间，所述阳极电极组件(33)包括至少一个阳极电极(34)和至少一个转向电极(35)，所述至少一个阳极电极用于收集电荷载子以产生用于生成所述图像数据的电信号，所述至少一个转向电极能够被保持到与所述阳极电极(34)相同或者更负的电势上。

13.根据权利要求12所述的X射线设备(1)，其中，通过使所述转向电极(35)的所述电势更加接近所述阳极电极的所述电势或者通过使其比所述阳极电极的所述电势更正而减小所述探测器元件(21)的所述敏感体积。

14.根据权利要求12所述的X射线设备(1)，其中，控制配置文件指示参数的值，所述参数的值指示针对X射线扫描期间所述辐射探测器(3)的若干位置的所述阳极电极(34)与所述转向电极(35)之间的电压，并且其中，所述控制单元(9)被配置为根据指示所述控制配置文件中指示的所述电压的所述参数的所述值来控制所述探测器元件(21)的所述敏感体积。

15.一种用于操作X射线设备(1)以采集要被成像的对象(41)的图像数据的方法，所述设备(1)包括X射线源(2)和辐射探测器(3)，所述辐射探测器(3)包括用于探测辐射的探测器元件(21)，每个探测器元件(21)包括能够调整的敏感体积，其中，进入所述敏感体积的X射线光子产生用于生成所述图像数据的电信号，其中，所述设备(1)的控制单元(9)根据要被成像的所述对象(41)的几何结构来控制所述探测器元件(21)中的至少一个的所述敏感体积，使得被暴露在高光子通量下的探测器元件具有与被暴露在较低光子通量下的探测器元件的所述敏感体积相比减小的敏感体积。

16.一种存储能够在根据权利要求1所述的X射线设备(1)的处理单元中执行的计算机程序的计算机可读介质，所述计算机程序包括程序代码模块，当所述计算机程序在所述处理单元中执行时，程序代码模块用于使所述处理单元执行根据权利要求15所述的方法。

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