CN109601011B - 具有减少功耗的光子计数探测器 - Google Patents

具有减少功耗的光子计数探测器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种光子计数探测器，它包括探测器模块的第一子集和至少一个第二子集。每个探测器模块都具有功耗电路。在所述探测器模块被通电的操作模式中，在第一子集中的探测器模块的功耗电路是被配置以消耗第一功率量。相应地，在所述操作模式中，在所述至少一个第二子集中的探测器模块的功耗电路是被配置以消耗低于所述第一功率量的第二功率量。

Description

具有减少功耗的光子计数探测器
技术领域
本发明总体上涉及光子计数探测器和包括这种光子计数探测器的X射线探测器***，特别涉及一种功耗减小的光子计数探测器。
背景技术
现代的临床计算机断层扫描(CT)***是由具有X射线源的扇形束几何结构和面向弧形探测器的管组成。在患者周围不同角度的大量X射线投影的获取是通过在亚秒内以360度连续旋转源和探测器来执行的。记录衰减的(患者患病之后)和未衰减的(患者患病之前)的X射线强度，从而重建出患者体内的线性衰减系数的3D空间分布，准确地描绘出器官和组织。
所述探测器是CT***的最重要部件之一。在现代CT***中，最常用的是由耦合到光电二极管的闪烁器组成的闪烁探测器。在这些探测器中，首先将交互的X射线光子转换成闪烁器中的闪烁灯。通过光电二极管中的闪烁光的吸收产生电子-空穴对。在某一曝光时间上由相互作用的光子带来的能量沉积是被整合以获得由光电二极管得到的电信号输出，它与总沉积能量成比例。以这种方式，在探测器中由探测器元件产生的电子噪声和读出的电子装置也被集成到输出信号中，它通过模数转换专用集成电路(ASIC)传输给数据处理***，用于图像重建。
能量积分探测器(例如闪烁探测器)内的部件对温度非常敏感，特别是光电二极管。例如，如果光电二极管由硅制成，则来自体硅的暗电流，这是电子噪声的主要来源，每8℃的温度增加将被加倍。因此，希望在受控温度下保持能量积分探测器，包括在它的操作期间和和***校准期间，以避免由探测器组件中的温度漂移引起的图像质量问题。
用于现代CT探测器中的热控制的方法和装置通常采用冷却器和/或加热器来在探测器电子装置连续地打开时提供恒温环境。能量积分探测器的典型工作温度高于36℃[5]，该温度允许变化的范围小于0.5℃。
与能量积分探测器相比，可以在下一代X射线和CT成像***中使用的光子计数探测器以完全不同的方式工作。入射的X射线光子被直接转移到具有与光子能量成比例的脉冲幅度的电脉冲中。然后将这些电脉冲馈送到对应的ASIC通道中。每个ASIC通道典型地包含电荷灵敏放大器(CSA)、脉冲整形器、多个脉宽比较器和计数器。在放大和整形后，将每个电脉冲与多个可编程阈值进行比较，并根据其脉冲高度进行分类，并递增相应的计数器。
与能量积分探测器相比，本发明具有如下优点。首先，可以剔除由能量积分探测器整合到信号中的电子噪声，通过在所述光子计数探测器中的噪声层上方设置最低能量阈值。其次，可以识别和量化被检查的患者中的不同部件的材料分解，准备好使用由探测器提取的能量信息来实现[6]。第三，可以使用两种以上的基材，有利于分解技术，例如K-边缘成像，由此，对造影剂(例如碘或钆)的分布是定量测定的[7]。最后，通过使用较小的像素尺寸，可以实现更高的空间分辨率。与当前能量积分探测器的1mm2的典型像素尺寸相比较，光子计数探测器通常使用亚正方形-毫米像素尺寸。例如，硅带光子计数探测器可以保持0.2mm2的像素尺寸[8]。
用于光子计数X射线探测器的最有前景的材料是碲化镉(CdTe)、碲化镉锌(CZT)和硅。对于临床CT中使用的高能X射线的高吸收效率，在几个光子计数光谱CT中采用CdTe和CZT，由于CdTe/CZT的几个缺点，这些项目缓慢发展。CdTe/CZT具有低电荷载流子迁移率，其在流量比在临床实践中遇到的时间高10倍的情况下引起严重的脉冲堆积。缓解这个问题的一种方法是减小像素尺寸，由于电荷共享和K-逸出而导致频谱失真增加。而且，CdTe/CZT遭受电荷捕捉，这将导致偏振，即当光子通量达到某一水平以上时导致输出计数率的快速下降。
相反，硅具有较高的电荷载流子迁移率，且没有偏振问题。本发明的工艺成熟，成本较低，成本较低。但硅具有CdTe/CZT所不具有的局限性。硅传感器必须非常厚，以补偿其低停止功率。通常，硅传感器需要几厘米的厚度来吸收大部分入射光子，而CdTe/CZT只需几毫米。另一方面，硅的长衰减路径也使得其成为可能将所述探测器划分为不同的深度段，所述不同的深度段分别被读出。这又提高了检测效率，使得基于硅的光子计数探测器能够正确处理CT中的高通量。
然而，在深度段中采用探测器元件也会给硅基光子计数探测器带来问题。必须采用大量的ASIC通道来处理从探测器元件馈入的数据。这些ASIC通道中的每一个通常具有几毫瓦的功耗[9]。总面积大于200cm2的全光子计数探测器可以由数百万个这样的ASIC通道组成，这意味着所述ASIC的总功耗在数千瓦的水平上。因此，硅基光子计数探测器对热管理***提出了挑战光子计数探测器产生大量热量，待输运，例如，通过水冷或高级空调，这将是昂贵的。
现有技术的热管理***用于保持能量积分探测器的通用恒温环境，但不适用于光子计数探测器。
发明内容
本发明的目的是提供一种改进的光子计数探测器。
这里所公开的实施例满足了这一目的和其它目的。
本发明的一个方面涉及一种光子计数探测器，其包括探测器模块的第一子集和探测器模块的至少一个第二子集。每个探测器模块都具有功耗电路。在所述探测器模块被通电的操作模式中，第一子集中的探测器模块的功耗电路是被配置以消耗第一功率量。相应地，在所述操作模式中，所述至少一个第二子集中的探测器模块的功耗电路是被配置以消耗低于所述第一功率量的第二功率量。
本发明的另一个方面涉及根据一个实施例所述的一种控制光子计数检测器的方法。该方法包括：基于控制信号来选择在光子计数探测器中的探测器模块的至少一个第二子集中的用于探测器模块的操作模式，其中所述光子计数探测器包括探测器模块的第一子集和所述至少一个第二子集。每个探测器模块均具有功耗电路。该方法还包括：控制在所述至少一个第二子集中的所述探测器模块以在所选择的操作模式中操作，其中，在所述至少一个第二子集中的所述探测器模块的功耗电路是被配置为消耗低于在所述第一子集中的所述探测器模块的功耗电路所消耗的功率量的功率量。
本发明的另一个方面涉及根据一个实施例所述的一种控制光子计数检测器的方法。该方法包括：基于选择信号来选择属于探测器模块的至少一个第二子集的光子计数探测器的探测器模块和/或选择属于探测器模块的第一子集的光子计数探测器的探测器模块。每个探测器模块均具有功耗电路。该方法还包括：控制在所述至少一个第二子集中的所述探测器模块以在以下操作模式下操作：在所述至少一个第二子集中的所述探测器模块的所述功耗电路是被配置为消耗比在所述第一子集中的所述探测器模块的所述功耗电路所消耗的功率量更低的功率量。
本发明的又一个方面涉及包括指令的计算机程序，当所述指令是由至少一个处理器执行时，使所述至少一个处理器基于控制信号来选择在光子计数探测器中的探测器模块的至少一个第二子集中的探测器模块的操作模式，所述光子计数探测器包括探测器模块的第一子集和至少一个第二子集。每个探测器模块均具有功耗电路。所述至少一个处理器也被导致控制在所述至少一个第二子集中的所述探测器模块，以在所述至少一个第二子集中的所述探测器模块的功耗电路中的所选择的操作模式中操作，所述操作被配置为消耗低于所述第一子集中的所述探测器模块的功耗电路所消耗的功率量的功率量。
本发明的另一个方面涉及包括指令的计算机程序，当所述指令是由至少一个处理器执行时，使所述至少一个处理器基于选择信号来选择属于探测器模块的至少一个第二子集的光子计数探测器的探测器模块和/或选择属于探测器模块的第一子集的光子计数探测器的探测器模块。每个探测器模块均具有功耗电路。所述至少一个处理器也被导致控制在所述至少一个第二子集中的所述探测器模块以在以下操作模式下操作：在所述至少一个第二子集中的所述探测器模块的所述功耗电路是被配置为消耗比在所述第一子集中的所述探测器模块的所述功耗电路所消耗的功率量更低的功率量。
本发明的具体实施例的相关方面限定了包括根据上述的计算机程序的载体。所述载体为以下的一种：电子信号、光信号、电磁信号、磁信号、有线电信号、无线信号、微波信号或计算机可读存储介质。
本实施例提供了能够在减小的功耗下操作、但是在图像获取期间仍能提供足够的图像质量的光子计数探测器。这是通过减小光子计数探测器的那些部分中的功耗来实现的，所述光子计数探测器有助于更少感兴趣的图像特征。因此，在光子计数探测器的捕获最感兴趣的图像特征的那些部分的功耗和噪声抑制会更高。
附图说明
具体实施例与它们的进一步的目的和优点相结合，通过参考下面的描述以及所附的附图，可以最好地理解本发明，在这些附图中：
图1是根据一个具体实施例所述的X射线成像***的示例性框图。
图2是根据另一个具体实施例所述的X射线成像***的示例性框图。
图3是根据一个具体实施例所述的光子计数探测器的示意图。
图4是根据一个具体实施例所述的光子计数探测器的探测器模块的示意图。
图5是根据另一个实施例所述的光子计数探测器的探测器模块的示意图。
图6是根据进一步实施例所述的光子计数探测器的探测器模块的示意图。
图7是具有几个能量阈值的光子计数探测器的示意图。
图8是根据一个实施例所述的光子计数探测器的散热的示意图。
图9是根据另一个实施例所述的X射线成像***的示意性框图。
图10是根据一个实施例所述的光子计数探测器的热管理的示意性框图。
图11是示出在3pF处的总通道噪声对电荷敏感放大器(CSA)电流消耗的图。
图12是根据一个实施例所述的光子计数探测器的示意图。
图13是根据另一个实施例所述的光子计数探测器的示意图。
图14是示出用于CT采集的构造的一个示例的示意图。
图15是示出根据一个实施例所述的计算机装置的示例的示意性框图。
图16是示出根据一个实施例的控制光子计数探测器的方法的流程图。
具体实施方式
贯穿所有的附图中，相同的附图标记用于类似或相应的元件。
本实施例总体上涉及光子计数探测器和包括这种光子计数探测器的X射线探测器***，特别涉及一种功耗减小的光子计数探测器。
用于X射线探测器的功耗的减小在本领域中是已知的。例如，美国专利第8,779,907号公开了一种便携式、电池供电的数字平板X射线探测器，它可以切换到各种操作模式，以便保存能量，并延长电池的寿命。更详细地，在剩余部件保持激活的情况下，通过停用消耗大部分电力的部件，可将数字平板X射线探测器置入睡眠模式。
在睡眠模式与主动模式之间切换探测器的过程可以很好地适用于现有技术的数字平板X射线探测器。然而，这种过程对于下一代光子计数探测器是有问题的。例如，光子计数探测器利用校准数据，以可编程阈值的形式作为光子计数的一部分。如果将完整的光子计数探测器置入如美国专利第8,779,907号中所公开的睡眠模式，则需要对这种校准数据进行重新加载，每次光子计数探测器从睡眠模式切换到活动模式。这是一种耗时和消耗程序的过程。
此外，在睡眠模式下，X射线探测器消耗较少的功率，从而产生较少的热量。因此，与主动模式相比，X射线探测器的温度通常在睡眠模式下显著降低。然而，X射线探测器的检测效率通常随温度变化。因此，通常在X射线探测器中实现某种温度管理***以保持所述X射线探测器以恒定的温度工作。本发明公开了一种热管理***，X射线探测器的光子计数探测器模块具有作为其功能控制的发热电路探测器模块和传感器材料的电子功耗，使得探测器模块的总电功率保持恒定。
与本实施例相比，这显然与包括探测器模块的第一子集和探测器模块的至少一个第二子集的光子计数探测器有关。每个探测器模块都具有功耗电路。根据具体实施例，在探测器模块被通电的操作模式中，探测器模块的功耗电路被配置在第一子集中，以消耗第一功率量。然而，在该操作模式中，探测器模块的功耗电路被配置在至少一个第二子集中，以消耗低于第一功率量的第二功率量。
因此，在所述操作模式中，所述光子计数探测器被配置为检测入射光子和X射线，所述多个探测器模块的功率消耗电路，也就是第一子集，消耗第一功率量，而其它探测器模块的功耗电路，也就是至少一个第二子集，消耗较低的第二功率量。与如果所有探测器模块的功耗电路将消耗第一功率量相比，可以减小光子计数探测器的探测器模块的总功耗。
然而，减小了光子计数探测器的总功耗，不需要将所有探测器模块切换为睡眠模式，相关联的缺点是需要重新加载校准数据和阈值。相反，在所述操作模式下，光子计数探测器的所有探测器模块都在不同的水平上通电。因此，不需要重新加载用于探测器模块的任何校准数据。
在说明性但非限制性的示例中，参考图1的示例性整体X射线成像***的简要概述可以是有用的，X射线成像***100基本上包括X射线源10、X射线探测器***20和相关图像处理装置30，X射线探测器***20是被配置成从X射线源10接收辐射，其可选地已被可选的X射线光学装置聚焦并穿过物体、对象或其一部分。X射线探测器***20通过合适的功耗电路连接到图像处理装置30，以实现图像处理装置30的图像处理和/或图像重建。
图2是作为X射线成像***的说明性实例的CT***的示意性框图。CT***包括计算机，它接收指令和从操作者通过操作者控制台发来的扫描参数，操作者控制台具有显示器和某种形式的操作员界面，例如键盘和鼠标。操作者提供的指令和参数然后被计算机用来向X射线控制器、台架控制器和台控制器提供控制信号。具体地，X射线控制器向X射线控制器提供功率和定时信号，射线源将X射线的发射控制到位于所述台上的物体或患者上。台架控制器控制包括X射线源和光子计数探测器的台架的转速和位置。台控制器控制并确定患者台的位置和患者的扫描覆盖率。
在一个实施例中，所述计算机还对所述图像数据输出进行后处理和图像重建，从而形成所述光子计数探测器。计算机因此对应于图1中所示的图像处理设备。相关联的显示器允许操作者观察来自计算机的重建图像和其它数据。
设置在台架内的X射线源发出X射线。X射线探测器呈光子计数探测器的形式，在X射线穿过患者之后检测该X射线。光子计数探测器由多个传感器组成，也称为探测器元件，以及相关的功耗电路，如专用集成电路(ASIC)，设置在探测器模块中。ASIC通常包括模拟处理部分，其对来自所述探测器元件的所述原始电信号进行处理，并对其进行数字化；以及数字处理部，对所测得的数据进行进一步的处理操作，例如应用校正、暂存或滤波，如图9所示，光子计数探测器可选地但优选地连接到冷却区或散热片，从而有效地耗散由所述ASIC产生的热量。在扫描期间，获取X射线投影数据，台架和安装在其上的部件围绕等角点旋转。
具体实施例的X射线探测器是包括多个探测器模块的光子计数探测器。图3是根据示例性实施例的光子计数探测器的示意图。在该实施例中，示出了具有X射线源发射X射线的光子计数探测器的示意图。光子计数探测器的探测器模块优选地以稍微弯曲的整体配置来布置。指示了光子计数探测器的两个可能的扫描运动E、F。在每个扫描运动中，X射线源可以是静止的或移动的。在由E表示的扫描运动中，X射线源和光子计数探测器可以围绕位于其之间的物体或患者旋转。在用F表示的扫描运动中，光子计数探测器和X射线源可以相对于物体或患者平移，或者，物体或患者可以移动。同样在扫描运动E中，物体或患者可以在旋转期间被平移，从而称为螺旋扫描。作为示例，对于CT实现，X射线源和光子计数探测器可安装在围绕待成像物体或患者旋转的台架中。
图4是示出根据示例性实施例的光子计数探测器的探测器模块的一个示例的示意图。这是半导体探测器模块的实例，其中传感器部分以带的形式分成探测器元件，其中每个探测器元件通常基于二极管。X射线通过半导体探测器模块的边缘进入。
图5是示出了根据示例性实施例的光子计数探测器的探测器模块的另一个示例的示意图。在该示例中，再次假设X射线通过边缘，半导体探测器模块的基于带的探测器元件在深度方向分为所谓的深度段。
探测器模块可以被实现为所谓的多芯片模块(MCM)，所述探测器模块具有用于电路由的半导体基板和用于多个ASIC的多个半导体基板，参见图6。路由将包括从每个探测器元件到ASIC输入的信号以及从ASIC到外部存储器和/或数字数据处理(未示出)的连接的连接。可以通过类似的路由来提供对所述ASIC的功率，以考虑在这些连接中的大电流所需的横截面的增加，但是还可以通过单独的连接来提供电力。
在一个实施例中，基于硅作为探测器模块的半导体材料来制造光子计数探测器。
因此，在一个实施例中，光子计数探测器包括多个半导体探测器模块，也就是，所述第一子集包括多个半导体探测器模块，所述至少一个第二子集包括多个半导体探测器模块。在一个特定实施例中，所述光子计数探测器包括多个硅探测器模块，也就是，所述第一子集包括多个硅探测器模块，所述第二子集包括多个硅探测器模块。
为了补偿硅的低停止功率，探测器模块通常以面向边缘的几何形状定向其边缘为朝向X射线源，如图4-6所示，从而导致几厘米的吸收厚度。为了对临床CT中的高光子通量进行处理，优选地，将基于带的探测器元件的分段结构施加到深度段中，其通过在硅衬底上的深度段中注入单独的探测器元件，如图5和图6中所示，每个单独的探测器元件(有时称为电极)连接到随后的ASIC通道，采用MCM技术在硅衬底上集成ASIC和电路由。
在一个实施例中，所述光子计数探测器为光子计数边缘探测器，每个探测器模块均具有面向入射X射线的各自边缘。在一个特定实施例中，多个探测器模块的边缘的总面积大于200cm2。这些边缘的这个大的总面积为光子计数边缘探测器提供了足够的探测器面积。
在探测器模块中使用深度段和各个读出导致大量的ASIC通道。此外，CT应用的全光子计数探测器通常具有大于200cm2的总面积，这导致大量的探测器模块，例如1500-2000个探测器模块，如图3中所示。
因此，光子计数探测器将包含非常大量的功耗和热产生ASIC，因此通常消耗比现有技术的平板CT探测器更多的功率。如果这种光子计数探测器的所有探测器模块都消耗最大功率量，例如第一功率量，对热管理***的挑战是将光子计数探测器的探测器模块保持在恒温，传输掉探测器模块中的功耗ASIC产生的热量。本实施例解决了该问题，与第一子集的功耗电路相比，可以以减小的功率模式运行或操作至少一个第二子集的功耗电路。
在一个实施例中，探测器模块的第一子集是探测器模块的中央子集，探测器模块的至少一个第二子集是沿着所述光子计数探测器的轴线布置在所述中心子集的相应侧上的探测器模块的至少一个***子集，例如参见图3中所示的虚线轴。中央子集中的探测器模块的功耗电路被配置为消耗第一功率量的操作模式，以及所述至少一个***子集中的所述探测器模块的功耗电路被配置为在所述操作模式中消耗所述第二功率量。
在一个特定实施例中，探测器模块的第一***子集是沿着所述光子计数探测器的所述轴线被设置在所述中心子集的第一侧上；探测器模块的第二***子集是沿着所述光子计数探测器的所述轴线被设置在所述中心子集的第二侧即相对侧上。
这个特定实施例在图14中示意性地示出，该图示出了用于计算机断层摄影采集的配置的示例。相对于光子计数探测器的弯曲几何结构，该光子计数探测器可以被视为探测器模块的中心部分或中心子集，以及沿着轴向方向或轴的探测器模块的***部件或***子集。
探测器模块的中心子集包括光子计数探测器的测量和检测接近等角点(旋转中心)的X射线的部分。探测器模块的***子集包括光子计数探测器的测量和检测远离等角点的X射线的部件。
在计算机断层摄影中，与所述***子集中的所述探测器模块相比较，对于入射在光子计数探测器上的特定X射线的图像的信息值将会比入射在中心子集中的探测器模块上的X射线的图像的信息值更高。对于所有的成像任务，例如人头或心脏，这通常是真实的。因此，***子集中的探测器模块将仅影响所得到的图像的***部分。
因此，光子计数探测器的功耗并由此产生热可被减少，通过降低在所述***子集中的探测器模块的功率消耗，同时保持所述中央子集中的探测器模块的标称功耗。该方法将降低功耗和发热，同时保持剂量效率和图像质量。这是可行的，因为通常图像质量和噪声抑制依赖于探测器模块的功耗电路的功耗。通常，与较高的功耗相比，较低的功耗与更多的噪声和较低的图像质量相关联。
图11是示出了探测器模块的总信道噪声如何依赖于由3pF的电荷敏感放大器(CSA)中的电流表示的功率的示意图。在一个典型实施例中，标称电流，也就是，中央(第一)子集的探测器模块的功耗电路中用于CSA的电流为550μA。在CSA电流时，降低了功耗，降低了噪声。在***设备的功耗电路中的CSA电流的典型实例的***(第二)子集的探测器模块的电流约为100-120μA。
因此，由于最感兴趣的图像特征经常位于等角点附近，重要的是在图像的中心部分具有最高的图像质量。因此，CSA电流作为由探测器模块消耗的功率量的表示，所述探测器模块对所述图像的中心部分有贡献，所述探测器模块对所述图像的中心部分有较高的影响，即中央(第一)子集中的探测器模块。CSA电流作为由探测器模块消耗的功率量的表示，然而，对于仅仅或主要作用于***设备的探测器模块来说，图像的次要重要部分，即***(第二)子集中的探测器模块也可以是较低的。
在一个实施例中，探测器模块的每个功耗电路是如图6所示的相应的ASIC，探测器模块可以包括一个或多个，即至少两个，如图6中示意性地示出的ASIC。
在一个实施例中，每个ASIC包括连接到探测器模块中的相应探测器元件的至少一个相应输入通道。每个这样的输入通道包括各自的放大器。在所述操作模式中，在所述探测器模块的所述ASIC中的所述各自的放大器在所述第一(中心)子集中被配置为消耗第三功率量。相应地，在所述操作模式中，在所述探测器模块的所述ASIC中的所述各自的放大器在所述第二(***)子集中被配置为消耗第四功率量。第四功率量低于第三功率量。
在一个实施例中，每个ASIC包括至少一个各自输入通道，被连接到在所述探测器模块中的各自探测器元件。每个输入通道包括各自的电荷灵敏放大器。在所述操作模式中，在所述探测器模块的所述ASIC中的所述各自的电荷敏感放大器在所述第一子集中具有第一电流消耗。相应地，在所述操作模式中，在所述探测器模块的所述ASIC中的所述各自的电荷敏感放大器在所述至少一个第二子集中具有第二电流消耗。第二电流消耗低于第一电流消耗。
在一个典型实施例中，每个ASIC包括多个CSA，这依赖于存在于探测器模块中的探测器元件的数量，例如几十个CSA，甚至高达几百个CSA。在这样的方法中，在ASIC中的所有CSA的电流可以被设置为相同的电流电平或电流，它们可以单独或成组地设置，用于在ASIC中的不同的CSA或CSA组。还可能的是，在探测器模块的一个ASIC中的CSA的电流电平是与同一探测器模块的另一个ASIC中的CSA的电流电平不同。上述方法总体上实现了对电流消耗的精细控制，从而降低了光子计数探测器中的探测器模块的功耗。
因此，在一个特定实施例中，每个ASIC包括连接到相应探测器元件的多个输入通道。在所述探测器模块中，每个所述输入通道包括各自的放大器，优选地为相应的CSA。相应放大器的总电流消耗，优选为CSA，在所述至少一个第二子组中的探测器模块的ASIC中低于各个放大器的总电流消耗，优选地，CSA在所述第一子集中的探测器模块的ASIC中。
在一个实施例中，光子计数探测器是所谓的能量识别或能量分辨光子计数探测器，有时称为光谱X射线探测器。在这个实施例中，参见图7，每个配准的光子产生与一组阈值(T1-TN)相比较的电流脉冲，从而对入射在多个能量仓中的每一个中的光子数量进行计数。
通常，X射线光子(包括在康普顿散射之后的光子)被转换为在所述探测器模块的半导体衬底内的电子-空穴对，其中电子-空穴对的数量通常与光子能量成比例。电子和空穴朝向探测器元件漂移，然后离开光子计数探测器。在该漂移期间，电子和空穴在探测器元件中感应电流，可以例如通过CSA来测量的电流，后者是一种整形滤波器，如图7所示。
随着电子的数量和来自一个X射线事件的空穴的数量与X射线能量成比例，感应电流脉冲中的总电荷与这个能量成正比。电流脉冲在CSA中被放大，然后由SF滤波器滤波。通过选择SF滤波器的适当整形时间，滤波后的脉冲幅度与电流脉冲中的总电荷成比例，从而与X射线能量成比例。在SF滤波器之后，通过将其值与一个或几个阈值(T1-TN)相比较来测量脉冲幅度，在一个或多个比较器(COMP)中比较，并引入计数器，其中当脉冲大于阈值时的数量情况可以被记录。以此方式，可以计数和/或记录具有与相应阈值(T1-TN)相对应的能量的X射线光子数量，在某一时间帧内进行检测。
当使用几种不同的阈值时，得到所谓的能量分辨光子计数探测器，其中，所检测到的光子可以被分类为与所述各种阈值相对应的能量仓。有时，这种类型的光子计数探测器也称为多仓探测器。
一般地，能量信息允许创建新种类的图像，可去除现有技术固有的图像伪像。
换句话说，对于能量分辨光子计数探测器，将脉冲高度与多个可编程阈值在比较器中进行比较，根据脉冲高度分类，依次与能量成比例。
然而，任何CSA中的固有问题是将电子噪声加到检测到的电流。因此，为了避免检测噪声而不是真实的X射线光子，重要的是将最低阈值设置为足够高，使得噪声值超过阈值的次数足够低，不足以干扰X射线光子的检测。
通过设定噪声层(电子噪声)之上的最低阈值，可以显著降低X射线成像***的辐射剂量减小的主要障碍。
此外，由CSA添加的噪声取决于如图11所示的CSA电流。
本发明的有益效果是：整形时间的大值将导致X射线光子引起的长脉冲，减小滤波器后的噪声幅度。整形时间的小值将导致短脉冲和较大的噪声振幅。因此，为了计数尽可能多的X射线光子，需要大的整形时间来最小化噪声并允许使用相对较小的阈值水平。
在比较器中比较所述组或阈值的表的值，其中所述阈值的值与所述脉冲高度相比较，从而影响由光子计数探测器产生的图像数据的质量。
在一个实施例中，每个功耗电路包括多个比较器，它们被配置为比较响应于检测到具有一组阈值的光子而产生的电流脉冲，参见图7。
本发明的一个方面涉及一种X射线探测器***。X射线探测器***包括根据各实施例的光子计数探测器。X射线探测器***还包括连接到光子计数探测器的探测器控制器，参见图2。在一个实施例中，探测器控制器被配置为基于控制信号选择在所述至少一个第二子集中的用于探测器模块的操作模式。在这个实施例中，探测器控制器也被配置为控制在所述至少一个第二子集中的所述探测器模块以在所选择的操作模式下操作，其中所述至少一个第二子集是被配置为消耗低于在所述第一子集中的所述探测器模块的所述功耗电路所消耗的功率量的功率量。
因此，在该实施例中，至少一个第二子集中的探测器模块可以根据多个(也就是，至少两个)关于所述探测器模块的功耗电路的功耗的操作模式。例如，在第一操作模式中，所述至少一个第二子集中的探测器模块消耗给定的功率量，而在第二操作模式中，不同于给定的功率量，功耗电路代替消耗另一功率量。
在第一实施例中，存在Q种不同的操作模式，其中所述至少第二子集中的所述探测器模块的功耗电路消耗功率Pq W，其中q＝1…Q，q＝2且在第一操作模式中，功耗电路消耗第一功率量P1，即与第一子集中的探测器模块的功耗电路相同的功率量。然而，在第二操作模式中，功耗电路消耗第二功率量P2＜P1。因此，第二操作模式可以被认为是低功耗操作模式，而第一操作模式为正常或默认操作模式。在另一个示例中，所述探测器模块的功耗电路在所述至少一个第二子集消耗第一和第二操作模式中的P1和P2的功率量，其中，所述第一子集中的所述探测器模块的功耗电路消耗Pn的功率量，其中P2＜P1＜Pn。因此，与所述第一子集中的所述探测器模块的操作模式进行比较，第一和第二操作模式都是低功耗操作模式。
这个概念当然可以应用于至少一个第二子集中的探测器模块的两个以上不同操作模式的情况。
在上述实施例中，有一组具有定义的功率电平的多个定义的操作模式。这意味着所述至少一个第二子集中的所述探测器模块的功耗电路所消耗的功率量可以通过所述探测器控制器在离散步骤中来改变。
在可选实施例中，探测器控制器可以改变在至少一个第二子集中的或多或少连续的(也就是，不一定在预定台阶中)探测器模块的功耗电路的功耗。
在一个实施例中，每个功耗电路都是相应的ASIC和每个ASIC包括至少一个各自的输入通道，所述输入通道连接到所述探测器模块中的相应的探测器元件。每个这样的输入通道包括相应的放大器，例如CSA，如图7所示，探测器控制器被配置为将电流输入设置到诸如CSA的相应放大器，在所述至少一个第二子集中的所述探测器模块的所述ASIC中的电流水平低于在所述第一子集中的所述探测器模块的所述ASIC中的相应放大器(例如CSA)的电流输入的电流电平。
因此，在低功耗操作模式中或在多个可用的低功耗操作模式之一中，在所述至少一个第二子集中的所述探测器模块的所述ASIC中的CSA的电流低于所述第一子组中的所述探测器模块的所述ASIC中的CSA的电流输入。
例如，在两个操作模式的情况下，探测器控制器可以被配置为将所述当前输入设置为所述CSA中的CSA所述至少一个第二子集中的所述探测器模块的ASIC在电流水平I1或I2处，其中I2＜I1。在第一种情况下，I1等于第一子集中的探测器模块的ASIC中的CSA的电流输入。在第二种情况下，In表示第一子集中的探测器模块的ASIC中的CSA的当前输入，I2＜I1＜In。
在一个实施例中，探测器控制器被配置为根据多个定义的电流水平中的一个来设置电流，也就是，在所述至少一个第二子集中的所述探测器模块的所述ASIC中逐步改变所述ASIC的电流输入。在另一个实施例中，探测器控制器被配置为在最小水平之间连续地改变电流，例如零，以及诸如In的最大水平。
在一个实施例中，每个功耗电路都是相应的ASIC，而每个ASIC包括多个输入通道，所述多个输入通道连接于所述探测器模块中的相应的探测器元件。每个输入通道包括各自的放大器，优选为相应的CSA。在这样的实施例中，探测器控制器被配置为将相应的电流输入设置到相应的放大器，优选为CSA，在所述至少一个第二子组中的所述探测器模块的所述ASIC中第二子组，以使得相应放大器的总电流消耗，优选为CSA，在所述至少一个第二子组中的所述探测器模块的所述ASIC中比优选地在所述第一子集中的所述探测器模块的所述ASIC中的相应放大器的总电流消耗低。
如上所述，探测器控制器被配置为基于控制信号来选择操作模式。在一个实施例中，控制信号由用户输入装置产生，由图2中的操作者控制台表示，用户输入装置例如键盘、鼠标、触敏屏等形式，其由用户或操作者用来为所述至少一个第二子集中的所述探测器模块选择操作模式。因此，例如通过按压键来激活用户输入设备，点击所述鼠标或触摸所述触敏屏的指定区域，生成所述控制信号。用户由此手动选择为当前对象使用哪个操作模式。
在一个实施例中，光子计数探测器可以根据多个成像模式操作。每个这样的成像模式然后被适配于由光子计数探测器成像的至少一个相应的器官或组织。在这种情况下，探测器控制器被配置为基于操作模式来选择操作模式，所述控制信号表示所述多个成像模式中的成像模式。
例如，在对于对象的心脏进行成像时，采用心脏成像模式；在对于对象的脑进行成像时，采用脑成像模式。在拍摄全体或其至少一个主要部分时，可以使用全体成像模式。相应地，当成像对象的躯干时，可以使用躯干成像模式。
在这种情况下，电源所消耗的功率量所述至少一个第二子集中的所述探测器模块的消耗电路，诸如在这些探测器模块中的ASIC的CSA的电流输入，由探测器控制器基于所选择的成像模式确定或设置。例如，在完整身体扫描或成像的情况下，例如在全身或躯干成像模式下，身体的较大部分可能需要光子计数探测器的所有探测器模块在完全、标称功率下进行操作，以便检测例如身体或躯干中某处的创伤或损伤。因此，待成像的感兴趣部分可能不一定等于或甚至接近于等角点。在这种情况下，重要的是在图像的***部分中获得足够的图像质量。这应该与其中目标器官或组织的图像相对较小且居中于或接近等角点的成像模式进行比较。在这种情况下，图像***部件中的图像质量不太重要。因此，所述至少一个第二子集中的探测器模块的功耗电路的功耗与第一子集中的探测器模块中的功耗相比，可以显著地减少。
在一个实施例中，X射线探测器***包括配置为监控所述光子计数探测器的至少一个温度传感器的温度，并产生表示所述光子计数探测器的温度的控制信号。
图6示出了诸如在探测器模块的ASIC中的探测器模块中的温度传感器的一个示例性布置。例如，每个探测器模块可以包括例如设置的相应的温度传感器，在一个ASIC中或在探测器模块中的每个ASIC中的温度传感器中。可选地，温度传感器可以仅布置在探测器模块的选择部分中。此外，还可选择一个或多个温度传感器，还可以设置在所述光子计数探测器中的其他位置，用以监测所述光子计数探测器的温度。
在一个实施例中，由温度传感器产生的控制信号是代表性的基于温度监测确定的光子计数探测器上的电流温度。在一个实施例中，每个温度传感器集成在各自的功耗电路中至少一个探测器模块的子集，如图6所示，每个功耗电路由图中的ASIC表示，可包括各自的温度传感器。或者，每个探测器模块只有诸如ASIC的功耗电路的子集包括各自的温度传感器。例如，每个探测器模块中只有一个ASIC可以包括温度传感器。
还可以将温度传感器设置在探测器模块上的其他位置，而不是集成在功耗电路中。例如，温度传感器可以设置在半导体衬底上。
在一个实施例中，每个温度传感器是基于振荡器的温度传感器，它被配置为测量在所述多个探测器模块的所述至少一个子集的相应功耗电路中实施的振荡器的频率变化。这样的温度传感器的实施特别适用于在ASIC中的集成。
如果所述光子计数探测器包括多个温度传感器，则所述控制信号可以表示所述光子计数传感器的平均温度。在可选的实施例中，控制信号表示在所述至少一个第二子集的所述探测器模块的(平均)温度或者在所述第一子集中的所述探测器模块的(平均)温度。
在这个实施例中，所述至少一个第二子集中的所述探测器模块的功耗电路所消耗的功率量是通过基于述光子计数探测器的温度的探测器控制器来选择的，由来自温度传感器的控制信号所表示。
例如，探测器控制器可以被配置为在至少一个第二子集中对于探测器模块用作高功率，只要光子计数探测器的温度在给定温度范围内或在给定温度以下。然而，如果光子计数探测器的温度开始增加，正如由控制信号来表示，所述探测器控制器可以降低功率到在至少一个第二子集中的探测器模块，因而减小所述光子计数探测器的总功耗，并因而减少或至少控制光子计数探测器的温度。
在一个实施例中，探测器控制器被配置为基于选择信号来选择属于至少一个第二子集的探测器模块和/或属于第一子集的探测器模块。
因此，在这个实施例中，第一子集中和至少一个第二子集中的探测器模块的数量不是固定的，而是可以基于所述选择信号而改变。这意味着在一些应用中给定探测器模块可以被探测器控制器选择为属于第一子集，而在其它应用中，所述探测器模块被选择为属于所述至少一个第二子集。
在一个实施例中，由用户输入设备生成选择信号，类似于前面结合控制信号描述的内容。在这个实施例中，用户可以由此使用用户输入装置选择光子计数探测器中的探测器模块的各个子集的尺寸。例如，用户可以在屏幕上使用用户输入装置来标记，所述探测器模块在所述光子计数探测器中应属于所述第一子集和/或属于所述至少一个第二子集。
在一个特定实施例中，光子计数探测器包括探测器模块的第一子集，其中，所述光子计数探测器中的其余探测器模块属于所述至少一个第二子集。因此，足以定义属于第一(或第二)子集的探测器模块，因为剩下的探测器模块将属于第二(或第一)子集。
在一个实施例中，探测器控制器被配置为选择属于所述至少一个第二子集的探测器模块和/或选择属于所述第一子集的探测器模块，基于表示用于光子计数探测器的多个成像模式中的图像模式的选择信号。
例如，如果光子计数探测器用于对空间有限的器官或组织进行成像，例如心脏，可以选择心脏成像模式，居中心或至少接近等角点。在这种情况下，探测器控制器被配置为基于指示心脏成像模式的选择信号来选择属于所述第一和/或至少一个第二子集的探测器模块。因此，在此模式中，第一子集仅包含第一子集光子计数探测器中的探测器模块的有限中心子集，而***探测器模块则应属于第二子集。因此，基于所述成像模式，所述探测器控制器可以确定和选择中央子集中的探测器模块的数量，从而使所述器官或组织的尺寸成像。通常，器官或组织越大，需要在中心(第一)子集的更多探测器模块，从而在***(第二)子集中需要较少的探测器模块。
上述基于选择信号选择用于第一和第二子组的探测器模块的实施例可以基于控制信号与选择操作模式相结合。或者，可以独立于选择操作模式来选择使用探测器模块。在后一种情况下，X射线探测器***包括根据实施例所述的光子计数探测器。所述X射线探测器***还包括探测器控制器，所述探测器控制器连接到所述光子计数探测器，并被配置为选择所述光子计数探测器的探测器模块，所述探测器模块属于所述光子计数探测器所述光子计数探测器的至少一个第二子集和/或选择探测器模块基于所述选择信号而属于所述第一子集。所述探测器控制器还被配置为控制在所述至少一个第二子集中的所述探测器模块以在以下操作模式下操作：在所述至少一个第二子集中的所述探测器模块的所述功耗电路是被配置为消耗比在所述第一子集中的所述探测器模块的所述功耗电路所消耗的功率量更低的功率量。
在一个特定实施例中，X射线探测器***的探测器控制器是被连接到所述光子计数探测器，并被配置为选择性地切换在所述至少一个第二子集中的探测器模块，在第二功耗操作模式与在第二功耗操作模式之间切换，在第二功耗操作模式中，探测器模块的所述功耗电路是被配置为消耗所述第二功率量；在第一功耗操作模式中，探测器模块的所述功耗电路是被配置为消耗所述第一功率量，所述第二功率量低于所述第一功率量。
因此，在这个实施例中，探测器控制器可以在至少一个第二子集中的探测器模块的消耗电路的不同功耗操作模式之间切换功耗。在第二或低功耗操作模式中，功耗电路消耗第二功率量。在第一或高功耗操作模式中，功耗电路消耗与第一子集中的探测器模块的功耗电路相同的功率量，即第一功率量，或大于所述第二功率量但仍低于所述第一功率量的功率量。
在一个特定实施例中，探测器控制器被配置为将输入电流切换到诸如CSA的放大器，在所述探测器模块的所述ASIC中，以实现这里所公开的不同级别的功耗。
正如以上所述，在至少一个第二子集中的探测器模块可以被控制为消耗变化的功率量，或者在不同的预定级别的功耗之间切换。在这些实施例中，所述至少一个第二子集中的探测器模块优选地与所述第一子集中的探测器模块相同，但其差别在于它们可以在减小的功耗下操作。然而，功耗电路，也就是，ASIC，以及所述探测器模块的深度元件可以是相同的，而不管属于所述第一或第二子集。
在另一个实施例中，所述至少一个第二子集中的所述探测器模块与所述第一子集中的所述探测器模块是不同的。例如，由于最感兴趣的图像特征经常位于等角点附近，最高空间分辨率应位于图像的中心部分。这可以通过在等角点附近具有较小的像素来实现。如果较小的像素在大多数成像任务的光子计数探测器的中心处，则较小的像素将大部分信息添加到图像中。较小的像素是数据速率和功率的驱动器，通常是光子计数探测器可以处理的总功率和数据速率的约束，从而实用。太多的功率将光子计数探测器置于在房间中的太高温度或环境温度下，这将是不舒适的，或者它将需要昂贵的冷却***设备，如水冷而不是空气冷却。
因此，可能以这样一种方式改变空间分辨率，即中心中的空间分辨率，也就是，第一子集的探测器模块的空角分辨率是高于第二子集的探测器模块的空间分辨率。因此，与所述至少一个第二子集中的所述探测器模块相比较，第一子集中的探测器模块可以具有较小的像素。
可以通过探测器模块中的较小的探测器元件和/或更多的深度段来实现较小的像素。例如，与所述至少一个第二子集中的探测器模块相比，第一子集中的探测器模块可以具有更大的厚度。这在图12和图13中示意性地示出，探测器模块厚度在中心处最大，然后逐渐向光子计数探测器的***端减小。在图13中，探测器模块厚度代替中心朝向***端以台阶方式变化。
以上所述的光子计数探测器主要是以参考的方式描述了第一子集的探测器模块和至少一个第二子集的探测器模块。该概念当然可以扩展到多于两个不同子集的探测器模块的情况。例如，可以存在探测器模块的中央子集、探测器模块的中间子集和探测器模块的***子集(如图13中示意性地示出)，三种不同类型的子集的探测器模块的功耗可以是不同的，例如，在中央子集中的功耗较高，在中间子集中的中间功耗中等，而在***子集中的功耗较低。
在一个实施例中，光子计数探测器与热导体连接前端ASIC，如图8所示，在一个实施例中，热导体是由氮化铝制成，由于其温度膨胀系数与硅相匹配。在一个实施例中，散热片由于其相对低的密度而由铝制成，从而减小散热器的重量。环境空气或水可用于带走散热片的热量。
因此，在一个实施例中，光子计数探测器包括散热片和多个热导体。每个热导体互连探测器模块和散热器的功耗电路。
在一个实施例中，多个热导由氮化铝制成。在一个实施例中，散热器由铝制成。
在一个实施例中，图10示出了用于光子计数探测器的热管理***的简化模型，热管理***可以包括上述的散热片。在X射线成像***开启后，功耗电路(由图中的模拟和数字处理电路表示)产生热量，传递给散热器。热管理***的对流传热和风扇有助于将热量从光子计数探测器和散热器扩散出来，从而使光子计数探测器保持在大致恒定的温度。风扇和/或对流热传递的操作可以由热控制器来操作，参见图2，响应于来自一个或多个温度传感器的温度信号。
如图9所示，X射线成像***100的另一个实例包括X射线源10，它发射X射线；X射线探测器***20，它检测所述X射线穿过所述对象后的X射线；功耗电路30，例如ASIC，它集成在光子计数探测器的探测器模块中。在一个实施例中，功耗电路30包括模拟处理电路32，其对来自所述探测器元件的所述原始电信号进行处理，并对其进行数字化，以及数字处理电路34，其可对所测量的数据进行进一步的处理操作，例如应用校正、暂存或滤波等步骤。X射线成像***100还包括计算机40，它存储所述处理后的数据，并进行进一步的后处理和/或图像重建。
通常使用的X射线成像***的实例是CT***，其可包括：X射线源10，其产生扇形或锥形束的X射线；以及相应的X射线探测器***20，用于配准通过患者或物体传输的X射线的部分。X射线源10和光子计数探测器通常安装在围绕成像物体旋转的台架中，如箭头153所示。
因此，在一个实施例中，每个功耗电路包括模拟处理电路和数字处理电路。在一个实施例中，在至少第二子集中的探测器模块的模拟处理电路32的功耗是低于在第一子集中的探测器模块的模拟处理电路32的功耗。在另一个实施例中，在至少第二子集中的探测器模块的数字处理电路34的功耗是低于在第一子集中的探测器模块的数字处理电路34的功耗。在另一个实施例中，在至少第二子集中的探测器模块的模拟处理电路32的功耗是低于在第一子集中的探测器模块的模拟处理电路32的功耗，且在至少第二子集中的探测器模块的数字处理电路34的功耗是低于在第一子集中的探测器模块的数字处理电路34的功耗。
本发明的另一方面涉及一种X射线成像***，其包括根据实施例所述的光子计数探测器或根据实施例所述的X射线探测器***。
在一个实施例中，X射线成像***是CT***。
图16是示出根据实施例的控制光子计数探测器的方法的流程图。该方法包括在步骤S1中基于控制信号来选择在光子计数探测器中的探测器模块的至少一个第二子集中的用于探测器模块的操作模式，所述光子计数探测器包括探测器模块的第一子集和所述至少一个第二子集。每个探测器模块均具有功耗电路。该方法还包括在步骤S2中控制在所述至少一个第二子集中的所述探测器模块以在所选择的操作模式中操作，其中，在所述至少一个第二子集中的所述探测器模块的功耗电路是被配置为消耗低于在所述第一子集中的所述探测器模块的功耗电路所消耗的功率量的功率量。
在另一个实施例中，图16的方法包括在步骤S1中基于选择信号来选择属于探测器模块的至少一个第二子集的光子计数探测器的探测器模块和/或选择属于探测器模块的第一子集的光子计数探测器的探测器模块。每个探测器模块均具有功耗电路。该方法还包括在步骤S2中控制在所述至少一个第二子集中的所述探测器模块以在以下操作模式下操作：在所述至少一个第二子集中的所述探测器模块的所述功耗电路是被配置为消耗比在所述第一子集中的所述探测器模块的所述功耗电路所消耗的功率量更低的功率量。
以上结合图16所描述的两个实施例可以被组合。
应当理解的是，本文描述的方法、装置和布置可以被实施、组合和重新安排。
例如，具体实施方式可以以硬件来实现，或以通过适合的处理电路来执行的软件来实现，或硬件与软件的组合来实现。
这里描述的步骤、功能、过程、模块和/或块可以使用任何常规技术在硬件中实现，例如分立电路或集成电路技术，包括通用电子电路和专用电路。
可选地，或作为补充，这里描述的至少一些步骤、功能、程序、模块和/或块可以在诸如计算机程序的软件中实现，用于由诸如一个或多个处理器或处理单元之类的适当处理电路来执行。
处理电路的示例包括但不限于：一个或多个微处理器，一个或多个数字信号处理器(DSP)，一个或多个中央处理单元(CPU)，视频加速硬件和/或诸如一个或多个现场可编程门阵列(FPGA)的任何适当的可编程逻辑电路，或一个或多个可编程逻辑控制器(PLC)。
还应当理解的是，可以使用任何常规设备或单元的一般处理能力来重新使用所提出的技术。还可以例如通过对现有软件的重新编程或通过添加新的软件组件来重新使用现有软件。例如，X射线探测器***的探测器控制器可以是在根据实施例的处理器-存储器实现的形式中。在该特定实例中，检测器控制器包括处理器和存储器。存储器包括处理器可执行的指令，其中所述处理器被配置为在空闲模式和操作模式之间选择性地切换所述检测器模块。
在另一个实施例中，探测器控制器可以是根据实施例的硬件电路实现的形式。合适的硬件电路的特定示例包括一个或多个适当配置的或可能的可重新配置的电子电路，例如专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或诸如基于离散逻辑门的电路的任何其它硬件逻辑和/或触发器互连以执行与适当寄存器(REG)和/或存储器单元(MEM)相关联的专用功能。
还可以基于硬件和软件的组合来提供解决方案。实际的硬件-软件分区可以由***设计者基于多个因素来决定，包括处理速度、实现成本和其他要求。
图15是示出根据实施例所述的计算机装置200的示例的示意图。在该特定实例中，这里所述的计算机程序225中实现的至少一些步骤、功能、程序在模块和/或块，其被加载到存储器220中，用于由包括一个或多个处理器210的处理电路执行，并与存储器220相互连接以实现正常的软件执行。可选的输入/输出设备240也可以与处理器210和/或存储器220互连，以实现诸如输入参数和/或所得到的输出参数的相关数据的输入和/或输出。
术语“处理器”应在一般意义上被解释为能够在任何***或设备执行程序代码或计算机程序指令来执行特定的处理，确定或计算任务。
因此，当执行计算机程序225时，包括一个或多个处理器210的处理电路被配置为执行诸如本文所述的明确定义的处理任务。
所述处理电路不必专用于仅执行上述步骤、功能、过程和/或块，也可以执行其他任务。
本发明所提出的技术还提供计算机程序225、235，其包括当由至少一个处理器210执行时所述指令，使得所述至少一个处理器210基于控制信号选择光子计数探测器的至少一个第二子集的探测器模块的操作模式，该光子计数探测器包括第一子集的探测器模块和至少一个第二子集的探测器模块。每个探测器模块都具有功耗电路。还使得所述至少一个处理器210控制所述至少一个第二子集中的探测器模块以在所选择的操作模式中操作，在所述选择的操作模式中，所述至少一个第二子集中的探测器模块被配置为消耗低于所述第一子集中的所述探测器模块的功耗电路所消耗的功率量的功率量。
在另一个实施例中，计算机程序225、235包括指令，其在由至少一个处理器210执行时，使得所述至少一个处理器210基于选择信号来选择属于探测器模块的至少一个第二子集的光子计数探测器的探测器模块和/或选择属于探测器模块的第一子集的光子计数探测器的探测器模块。每个探测器模块都具有功耗电路。还使得所述至少一个处理器210控制所述至少一个第二子集中的探测器模块以在所选择的操作模式中操作，在所述选择的操作模式中，所述至少一个第二子集中的探测器模块被配置为消耗低于所述第一子集中的所述探测器模块的功耗电路所消耗的功率量的功率量。
本发明所提出的技术还提供了一种包括计算机程序235的载体230，载体230是选自以下之一：电子信号、光信号、电磁信号、磁信号、有线电信号、无线信号、微波信号或计算机可读存储介质。
作为示例，软件或计算机程序225、235可以被实现为计算机程序产品，其通常承载或存储在计算机可读介质220、230上，尤其是非易失性介质上。计算机可读介质可以包括一个或多个可移动或不可移动存储设备，但不限于：只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、光盘、数字多功能光盘(DVD)、蓝光光盘、通用串行总线(USB)存储器、硬盘驱动器(HDD)存储装置、闪存、磁带或任何其他常规存储装置。因此，计算机程序可以被加载到计算机或等效处理设备的操作存储器中以供其处理电路执行。因此，该计算机程序225、235可以被加载入计算机或等同处理设备200的操作存储器220中，用于通过它的处理电路210来执行。
当由一个或多个处理器执行时，在此呈现的流程图或图可以被认为是计算机流程图或框图。对应的设备可以被定义为一组功能模块，其中由处理器执行的每个步骤对应于功能模块。在这种情况下，功能模块被实现为在处理器上运行的计算机程序。
驻留在存储器中的计算机程序因此可以被组织为被配置为执行的适当功能模块，当由所述处理器执行时，至少部分所述步骤和/或任务在此描述。
在一个实施例中，这样的装置包括选择模块，用于基于控制信号来选择在光子计数探测器中的探测器模块的至少一个第二子集中的用于探测器模块的操作模式，所述光子计数探测器包括探测器模块的第一子集和所述至少一个第二子集。每个探测器模块均具有功耗电路。该装置还包括控制模块，用于控制控制所述至少一个第二子集中的所述探测器模块以工作在所述至少一个第二子集中的所述探测器模块的功耗电路的操作模式中所述至少一个第二子集被配置为消耗低于所述第一子集中的所述探测器模块的功耗电路所消耗的功率量的功率量。
在另一个实施例中，这样的装置包括选择模块，用于基于选择信号来选择属于探测器模块的至少一个第二子集的光子计数探测器的探测器模块和/或选择属于探测器模块的第一子集的光子计数探测器的探测器模块。每个探测器模块均具有功耗电路。该装置还包括控制模块，用于控制在所述至少一个第二子集中的所述探测器模块以在以下操作模式下操作：在所述至少一个第二子集中的所述探测器模块的所述功耗电路是被配置为消耗比在所述第一子集中的所述探测器模块的所述功耗电路所消耗的功率量更低的功率量。
以上所述的实施例应被理解为本发明的几个示例性的实施例。本领域技术人员将会理解，在不脱离本发明的范围的情况下，各种修改都可以对这些实施例进行组合和改变。具体地，在技术上可能的情况下，在不同实施例中的不同部分解决方案可以在其他配置中组合。然而，本发明的保护范围由所附的权利要求来限定的。
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Claims (18)

1.一种X射线探测器***（20），包括光子计数探测器和连接到所述光子计数探测器的探测器控制器，
其中，所述光子计数探测器包括：
探测器模块的第一子集，其中，探测器模块的所述第一子集为探测器模块的中心子集；以及
探测器模块的至少一个第二子集，其中，探测器模块的所述至少一个第二子集是沿着所述光子计数探测器的轴线布置在所述中心子集的相应侧上的探测器模块的至少一个***子集，
每个探测器模块具有功耗电路（30），以及其中：
在所述探测器模块被通电的操作模式中，在所述第一子集中的探测器模块的功耗电路，即探测器模块的所述中心子集中的探测器模块的功耗电路，被配置为消耗第一功率量；以及
在所述探测器模块被通电的所述操作模式中，在所述至少一个第二子集中的探测器模块的功耗电路，即探测器模块的所述至少一个***子集中的探测器模块的功耗电路，被配置为消耗低于所述第一功率量的第二功率量，以及
其中，所述探测器控制器被配置为控制所述至少一个第二子集，即探测器模块的所述至少一个***子集中的探测器模块，以在所述探测器模块被通电的操作模式中操作，以及其中，在所述至少一个第二子集中的所述探测器模块的所述功耗电路被配置为消耗低于在所述第一子集中的所述探测器模块的所述功耗电路所消耗的所述第一功率量的所述第二功率量，即以减小的功率操作。
2.根据权利要求1所述的X射线探测器***（20），其特征在于，所述光子计数探测器包括：
探测器模块的第一***子集是沿着所述光子计数探测器的所述轴线被设置在所述中心子集的第一侧上；
探测器模块的第二***子集是沿着所述光子计数探测器的所述轴线被设置在所述中心子集的第二侧即相对侧上。
3.根据权利要求1或2所述的X射线探测器***（20），其特征在于：每个功耗电路都是各自的专用集成电路即ASIC。
4.根据权利要求3所述的X射线探测器***（20），其特征在于：
每个ASIC包括至少一个各自输入通道，被连接到在所述探测器模块中的各自探测器元件；
每个输入通道包括各自的放大器；
在所述操作模式中，在所述探测器模块的所述ASIC中的所述各自的放大器在所述第一子集中被配置为消耗第三功率量；
在所述操作模式中，在所述探测器模块的所述ASIC中的所述各自的放大器在所述第二子集中被配置为消耗低于所述第三功率量的第四功率量。
5.根据权利要求3所述的X射线探测器***（20），其特征在于：
每个ASIC包括至少一个各自输入通道，被连接到在所述探测器模块中的各自探测器元件；
每个输入通道包括各自的电荷灵敏放大器；
在所述操作模式中，在所述探测器模块的所述ASIC中的所述各自的电荷灵敏放大器在所述第一子集中具有第一电流消耗；以及
在所述操作模式中，在所述探测器模块的所述ASIC中的所述各自的电荷灵敏放大器在所述至少一个第二子集中具有第二电流消耗，所述第二电流消耗低于所述第一电流消耗。
6.根据权利要求3所述的X射线探测器***（20），其特征在于：
每个ASIC包括多个输入通道，被连接到在所述探测器模块中的各自探测器元件；
每个输入通道包括各自的电荷灵敏放大器；
在所述探测器模块的所述ASIC中的所述各自的电荷灵敏放大器在所述至少一个第二子集中的总电流消耗是低于在所述探测器模块的所述ASIC中的所述各自的电荷灵敏放大器在所述第一子集中的总电流消耗。
7.根据权利要求4至6之一所述的X射线探测器***（20），其中，所述探测器控制器被配置为将在所述至少一个第二子集中的所述探测器模块的所述ASIC中的所述各自的放大器的电流输入设置为低于在所述第一子集中的所述探测器模块的所述ASIC中的所述各自的放大器的电流输入的电流电平的电流水平，或
其中，所述探测器控制器被配置为设置在所述至少一个第二子集中的所述探测器模块的所述ASIC中的所述各自的电荷灵敏放大器的各自电流输入，以使得在所述至少一个第二子集中的所述探测器模块的所述ASIC中的所述各自的电荷灵敏放大器的总电流消耗低于在所述第一子集中的所述探测器模块的所述ASIC中的所述各自的电荷灵敏放大器的总电流消耗。
8. 根据权利要求1或2所述的X射线探测器***（20），其特征在于：
所述光子计数探测器为光子计数边缘探测器，每个探测器模块具有面向入射X射线的各自边缘；以及
所述探测器模块的所述边缘的总面积大于200cm2。
9. 根据权利要求1或2所述的X射线探测器***（20），其中，所述探测器控制器被配置为
基于控制信号选择在所述至少一个第二子集中的用于探测器模块的操作模式；以及
控制在所述至少一个第二子集中的所述探测器模块以在所选择的操作模式下操作。
10.根据权利要求9所述的X射线探测器***（20），其特征在于：所述探测器控制器是被配置为基于由用户输入设备生成的所述控制信号选择所述操作模式。
11.根据权利要求9所述的X射线探测器***（20），其特征在于：所述探测器控制器被配置为基于所述控制信号来选择所述操作模式，所述控制信号表示用于所述光子计数探测器的多个成像模式中的成像模式，其中所述多个成像模式的每个成像模式是适合于待成像的至少一个相应的器官或组织。
12. 根据权利要求1或2所述的X射线探测器***（20），其特征在于，所述探测器控制器被配置为：
基于选择信号选择属于所述至少一个第二子集的所述光子计数探测器的探测器模块和/或选择属于所述第一子集的所述光子计数探测器的探测器模块；以及
控制在所述至少一个第二子集中的所述探测器模块以在所选择的操作模式下操作。
13.根据权利要求12所述的X射线探测器***（20），其特征在于：所述探测器控制器是被配置为基于由用户输入设备生成的所述选择信号来选择属于所述至少一个第二子集的探测器模块和/或属于所述第一子集的选择探测器模块。
14.根据权利要求12所述的X射线探测器***，其特征在于：所述探测器控制器是被配置为基于表示用于所述光子计数探测器的多个成像模式中的成像模式的所述选择信号来选择属于所述至少一个第二子集的探测器模块和/或属于所述第一子集的选择探测器模块，其中所述多个成像模式的每个成像模式适合于待成像的至少一个相应的器官或组织。
15.一种X射线成像***（100），包括根据权利要求1至14之一所述的X射线探测器***（20）。
16.根据权利要求15所述的X射线成像***（100），其特征在于，该X射线成像***为计算机断层扫描(CT)***。
17.一种控制光子计数探测器的方法，所述光子计数探测器包括探测器模块的第一子集和探测器模块的至少一个第二子集，其中，探测器模块的所述第一子集为探测器模块的中心子集，以及探测器模块的所述至少一个第二子集是沿着所述光子计数探测器的轴线布置在所述中心子集的相应侧上的探测器模块的至少一个***子集，所述方法包括：
（S1）基于控制信号来选择在光子计数探测器中的探测器模块的至少一个第二子集中的用于探测器模块的操作模式，每个探测器模块均具有功耗电路，或者基于选择信号来选择属于探测器模块的至少一个第二子集的所述光子计数探测器的探测器模块；
（S2）控制在所述至少一个第二子集，即探测器模块的所述至少一个***子集中的所述探测器模块以在所述探测器模块被通电的操作模式中操作，以及其中，在所述至少一个第二子集中的所述探测器模块的功耗电路是被配置为消耗低于在所述第一子集中的所述探测器模块的功耗电路所消耗的功率量的功率量，即以减小的功率操作。
18.一种计算机可读存储介质，其存储有包括指令的计算机程序（225；235），当该指令由用于控制光子计数探测器的探测器控制器的至少一个处理器执行时，导致所述探测器控制器的所述至少一个处理器执行根据权利要求17所述方法。
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