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多探测器阵列成像系统制作方法

  • 专利名称
    多探测器阵列成像系统制作方法
  • 发明者
    B·E·哈伍德, C·J·弗列托斯, M·A·查波, R·A·马特森, R·P·卢赫塔
  • 公开日
    2012年5月9日
  • 申请日期
    2010年4月15日
  • 优先权日
    2009年5月28日
  • 申请人
    皇家飞利浦电子股份有限公司
  • 文档编号
    A61B6/03GK102448376SQ201080022949
  • 关键字
  • 权利要求
    1.一种成像系统(100),包括辐射源(108),所述辐射源发射贯穿检查区域(106)的辐射;探测系统(114),所述探测系统探测贯穿所述检查区域(106)的辐射并生成指示所述辐射的信号,所述探测系统(114)包括第一探测器阵列(IH1-IHn);以及第二探测器阵列(IH1-IHn),其中,所述第一探测器阵列和所述第二探测器阵列 (IH1-IHn)是分离独立的探测器阵列,并且所述探测器阵列(IH1-IHn)中的至少一个相对于辐射射束是能够移动的;以及重建器(116),所述重建器重建所述信号并生成指示所述信号的体图像数据2.根据权利要求1所述的成像系统(100),其中,所述探测器阵列(IH1-IHn)中的至少一个包括高级探测器阵列3.根据权利要求2所述的成像系统(100),其中,所述高级探测器阵列是谱探测器阵列、光子计数探测器阵列或高分辨率积分探测器阵列中的一种4.根据权利要求2到3中的任一项所述的成像系统(100),其中,所述探测器阵列 (114rl 14n)中的至少一个包括非高分辨率积分探测器阵列5.根据权利要求1到4中的任一项所述的成像系统(100),其中,所述探测器阵列 (IH1-IHn)中的至少一个中的一个的χ轴或ζ轴覆盖范围中的至少一个大于所述探测器阵列(IH1-IHn)中的至少一个中的另一个的χ轴或ζ轴覆盖范围中的对应一个6.根据权利要求1到4中的任一项所述的成像系统(100),其中,所述探测器阵列 (IH1-IHn)中的至少一个中的一个的χ轴和ζ轴覆盖范围与所述探测器阵列(IH1-IHn) 中的至少一个中的另一个的χ轴和ζ轴覆盖范围基本相同7.根据权利要求1到6中的任一项所述的成像系统(100),其中,所述信号包括由所述探测器阵列(IH1-IHn)中的至少一个中的仅一个生成的信号8.根据权利要求1到6中的任一项所述的成像系统(100),其中,所述信号包括由所述第一探测器阵列(IH1-IHn)生成的第一信号和由所述第二探测器阵列(IH1-IHn)生成的第二信号9.根据权利要求8所述的成像系统(100),其中,所述能够移动的探测器阵列 (IH1-IHn)包括至少两种不同类型的高级探测器10.根据权利要求1到9中的任一项所述的成像系统(100),其中,所述能够移动的探测器阵列(IH1-IHn)能够在第一位置(20 和第二位置(204)之间移动,在所述第一位置中,所述探测器阵列(IH1-IHn)处在所发射的辐射行进的路径中,而在所述第二位置中, 所述探测器阵列(IH1-IHn)处在所述路径之外11.根据权利要求1到10中的任一项所述的成像系统(100),其中,所述能够移动的探测器阵列(IH1-IHn)能够沿着ζ轴方向移动12.根据权利要求1到10中的任一项所述的成像系统(100),其中,所述能够移动的探测器阵列(IH1-IHn)能够沿着χ轴方向移动13.根据权利要求1到10中的任一项所述的成像系统(100),其中,所述能够移动的探测器阵列(IH1-IHn)能够沿着χ轴和ζ轴方向移动14.根据权利要求1到13中的任一项所述的成像系统(100),其中,所述能够移动的探测器阵列(IH1-IHn)被配置成不对称地定位在所述辐射射束中15.一种利用成像系统(100)进行扫描的方法,包括接收指示扫描规程的信号,所述扫描规程用于利用所述成像系统(100)扫描对象或受检者;基于所述信号识别探测器阵列类型,其中,所识别的探测器阵列类型对应于在所述成像系统(100)中安装的多个探测器阵列中的一个;响应于将能够移动的探测器阵列(IH1-IHn)识别为所述探测器阵列类型,将位于所述系统(100)的辐射源(108)所发射的辐射行进的路径之外的所述能够移动的探测器阵列 (IH1-IHn)移动到所述路径中或将所述能够移动的探测器阵列(IH1-IHn)维持在所述路径中16.根据权利要求15所述的方法,还包括响应于将不同的探测器阵列(IH1-IHn)识别为所述探测器阵列类型,将所述能够移动的探测器阵列(IH1-IHn)移动到所述路径之外或将所述能够移动的探测器阵列 (IH1-IHn)维持在所述路径以外17.根据权利要求15到16中的任一项所述的方法,其中,所述探测器阵列(IH1-IHn) 的至少一个包括谱探测器阵列、光子计数探测器阵列或高分辨率积分探测器阵列中的一个或多个,并且所述探测器阵列(IH1-IHn)中的另一个包括非高分辨率积分探测器阵列18.根据权利要求15到17中的任一项所述的方法,还包括采用所述探测器阵列 (IH1-IHn)中的单个用于所述扫描19.根据权利要求15到17中的任一项所述的方法,还包括同时采用所述探测器阵列 (IH1-IHn)中的两个或更多个用于所述扫描20.根据权利要求19所述的方法,还包括利用来自所述两个或更多个探测器阵列 (IH1-IHn)中的一个的投影数据来校正所述两个或更多个探测器阵列(IH1-IHn)中的另一个的删节的投影数据21.根据权利要求15到20中的任一项所述的方法,还包括基于所识别的探测器阵列类型的几何结构有选择地准直所述成像系统(100)的辐射射束22.—种方法,包括在成像系统(100)所发射的辐射行进的路径中安装静止的探测器阵列(IH1-IHn);以及在所述成像系统(100)中安装能够移动的探测器阵列(IH1-IHn),其中,所述能够移动的探测器阵列(IH1-IHn)被配置成有选择地移动到用于对对象或受检者成像的所述路径之中和之外
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专利名称:多探测器阵列成像系统的制作方法多探测器阵列成像系统下文总体涉及一种成像系统,该成像系统被配置成接收和采用超过一个探测器阵列,并将结合计算机断层摄影(CT)加以描述。然而,本发明还适用于其他医学和非医学成像应用。计算机断层摄影(CT)扫描器一般包括χ射线管和探测器阵列,其被安装在旋转机架上跨过检查区域彼此相对的对侧。旋转机架由大致静止的机架可旋转地支撑并被配置成绕检查区域旋转。探测器阵列包括光传感器的一维或二维阵列。对于常规的积分扫描器, 探测器阵列包括光学耦合到光电二极管像素阵列的闪烁体像素阵列。出于扫描的目的,对机架进行旋转,以及因此X射线管和探测器阵列绕检查区域旋转。X射线管发射辐射,所述辐射贯穿检查区域(以及设置于其中的对象或受检者)并照射探测器阵列。闪烁体像素探测辐射并生成指示所述辐射的光。光电二极管像素探测光并生成指示该光的信号。重建器处理信号并生成指示被扫描对象或受检者的体图像数据。可以处理所述体图像数据以生成对象或受检者的一幅或多幅图像。这种扫描器中的探测器阵列被配置成预定的常规扫描模式的集合,而不是高级的扫描模式,诸如谱CT、光子计数或高分辨率。遗憾的是,调整探测器阵列以提供这种高级扫描模式可能导致扫描器总成本显著增加。此外,这样调整探测器阵列可能降低扫描器在非高级扫描模式下的性能。性能降低的范例包括覆盖范围减小、扫描速度减小、最大管电流减小以及几何效率降低。本申请的各方面解决了上述问题以及其他问题。在一个方面中,一种成像系统包括发射贯穿检查区域的辐射的辐射源以及探测贯穿检查区域的辐射并生成指示所述辐射的信号的探测系统。探测系统包括第一探测器阵列和第二探测器阵列。第一和第二探测器阵列是分离独立的探测器阵列,并且探测器阵列的至少一个相对于辐射射束可移动。重建器重建所述信号并生成指示所述信号的体图像数据。在另一方面中,一种利用成像系统进行扫描的方法,包括接收指示扫描规程的信号以利用所述成像系统扫描对象或受检者,以及基于所述信号识别探测器阵列类型。所识别的探测器阵列类型对应于成像系统中安装的多个探测器阵列中的一个。该方法还包括响应于将所述可移动探测器阵列识别为所述探测器阵列类型,将位于系统的辐射源所发射的辐射行进的路径以外的可移动探测器阵列移动到所述路径中或将所述可移动探测器阵列维持在所述路径中。在另一方面中,一种方法包括在成像系统所发射的辐射行进的路径中安装静止探测器阵列;以及在成像系统中安装可移动探测器阵列,其中,可移动探测器阵列被配置成有选择地移动到用于对对象或受检者成像的路径之中和之外。本发明可以具体化为各种部件或部件设置,以及各种步骤或步骤安排。附图仅用于图示说明优选实施例,而不应认为其对本发明构成限制。图1图示了一种范例成像系统;图2和3图示了探测器阵列之间的相对运动;图4和5图示了用于移动探测器阵列的方式;图6、7、8和9图示了各种扫描配置;图10和11图示了可移动的裂缝探测器阵列;图12和13图示了另一种可移动裂缝探测器阵列;图14图示了具有等尺寸探测器阵列的实施例;图15图示了可有选择地定位的探测器阵列;图16和17图示了范例方法。首先参考图1,图示了成像系统100,诸如CT扫描器。扫描器100包括静止机架 102和旋转机架104,旋转机架104由静止机架102可旋转地支撑。旋转机架104关于纵向或ζ轴绕检查区域106旋转。辐射源108,诸如χ射线管,由旋转机架104支撑并随旋转机架104—起旋转,并从焦斑Iio发射辐射。源准直器112沿着X和Z轴准直所发射的辐射以形成贯穿检查区域 106的大致为锥形、扇形或其他形状的辐射射束。辐射探测系统114跨过辐射源108在检查区域106的对侧延伸一角度弧,并由旋转机架104支撑。辐射探测系统114包括N个物理上独立的探测器阵列IH1到114N,其中, N是等于或大于二的整数。注意,图示的探测器阵列114之间的分离以及图示的探测器阵列 114的χ轴范围或覆盖是出于示范性的目的,而并非要进行限制。如下文更为详细的描述,根据系统100的配置,探测器阵列114的至少一个可以相对于辐射射束有选择地定位,并且可以个体和/或组合地采用探测器阵列114。这样能够利用至少两个不同的探测器阵列配置系统100,包括至少一个非高级探测器阵列(例如,非高分辨率闪烁体/光传感器探测器阵列)和至少一个高级探测器阵列(例如,谱、光子计数、 高分辨率等)。或者,可以利用至少两个具有相同或不同探测器的高级探测器阵列配置系统 100。在任何情况下,高级探测器阵列可以包括单种类型的高级探测器或多种高级探测器。扫描期间采用的探测器阵列114探测贯穿检查区域106的辐射并生成指示所述辐射的信号。重建器116重建所述信号并生成指示其中包括对象或受检者的检查区域106的体图像数据。在扫描期间采用超过一个探测器阵列114的情况下,重建一个或多个探测器阵列生成的信号以生成体图像数据。适当的重建算法包括滤波反投影、迭代等。可以使用体图像数据以生成对象或受检者的一幅或多幅图像。诸如卧榻的支撑物118在检查区域106中支撑对象或受检者。支撑物118可以协同旋转机架104的旋转沿ζ轴移动,以便于实现螺旋、轴向或其他希望的扫描轨线。通用计算机系统充当操作员控制台120,其包括诸如显示器和/或打印机的人可读输出装置和诸如键盘和/或鼠标的输入装置。驻存于控制台120上的软件允许操作员选择扫描规程,其采用至少两个探测器阵列114中的特定一个或同时采用至少两个探测器阵列114的超过一个。如上文简述,高级探测器阵列的范例包括,但不限于,谱、光子计数和高分辨率探测器阵列。谱探测器阵列的非限制性范例包括双平台探测器,其具有堆叠的闪烁体和光传感器,光传感器在入射辐射方向上位于闪烁体下方或在垂直于入射辐射方向上与堆叠闪烁体相邻。适当的光子计数探测器阵列包括直接转换材料,诸如碲化镉(CdTe)、碲化镉锌 (CZT)等。适当的高分辨率探测器阵列一般在探测器平面处具有小于一(1)毫米(mm)的χ和/或ζ轴孔径,其小于非高级探测器阵列的孔径。上述高级探测器阵列(即谱、光子计数、高分辨率等)通常比非高级探测器阵列每单位探测面积成本更高。在这种情况下,可以将高级探测器阵列配置成具有更小的X和/ 或ζ轴覆盖范围以降低成本。利用至少一个非高级探测器阵列和覆盖范围减小的至少一个高级探测器阵列配置系统,相对于具有覆盖范围未减小的高级探测器阵列的系统,可以降低系统100的总体成本,同时保持非高级探测器阵列的覆盖范围。高级探测器阵列,诸如具有光子计数探测器的探测器阵列,相对于非高级探测器阵列,可能具有更低的通量率(flux rate)能力。当采用高级探测器阵列时,相对于采用非高级探测器阵列,这可以减小辐射源最大电流极限和/或最大旋转机架旋转速度。利用至少一个非高级探测器阵列和具有光子计数探测器的至少一个高级探测器阵列配置系统,允许在光子计数模式下操作系统100,同时在利用非高级探测器阵列进行扫描时维持辐射源电流极限和旋转机架旋转速度。高级探测器阵列,诸如具有高分辨率探测器的探测器阵列,相对于非高级探测器阵列,可能具有更低的几何效率。利用至少一个非高级探测器阵列和具有高分辨率探测器的至少一个高级探测器阵列配置系统,允许在高分辨率模式下操作系统100,同时在利用非高级探测器阵列扫描时维持几何效率。此外,相对于其中结合非高级探测器阵列使用梳或其他装置进行高分辨率扫描的配置,具有高分辨率探测器的高级探测器阵列可以改善剂量效率(并减小患者剂量)。图2和3图示了 N = 2的辐射探测系统114的范例实施例。在本范例中,探测器阵列IH1静止固定在探测系统114中,而探测器阵列114N可移动地固定在探测系统114中。 探测器阵列114n被配置成在至少第一和第二位置202和204之间移动。如图2所示,在第一位置202中,探测器阵列114N被定位在探测器阵列IH1和焦斑110之间,探测器阵列IH1上方,并且在辐射源108发射的中心射线行进的路径206中。 如图3所示,在第二位置204中,探测器阵列114N被定位在路径206的外部。在这一实施例中,探测器阵列轴覆盖范围小于探测器阵列IH1的χ轴覆盖范围。在另一实施例中,探测器阵列轴覆盖范围和探测器阵列IH1的χ轴覆盖范围基本相等。在又一实施例中,探测器阵列轴覆盖范围大于探测器阵列IH1的 χ轴覆盖范围。同样地,探测器阵列114,的ζ轴覆盖范围可以基本类似于(如图所示)、大于或小于探测器阵列IH1的ζ轴覆盖范围。在图示的实施例中,探测器阵列IH1包括非高级探测器,而探测器阵列114N包括高级探测器。在另一实施例中,探测器阵列IH1包括高级探测器,而探测器阵列114N包括非高级探测器。在又一实施例中,探测器阵列IH1和114N两者都包括非高级探测器或高级探测器。在图示的实施例中,探测器阵列114N沿着ζ轴移动。在另一实施例中,探测器阵列114n沿着χ轴移动。在又一实施例中,探测器阵列114n沿着ζ轴和χ轴两者移动。图4和5图示了相对于辐射射束并在图2和3中所示的第一和第二位置202和 204之间移动探测器阵列114n的非限制性方式。在图示的实施例中,平台或可移动支撑物402支撑探测器阵列114n。可移动支撑物402可以是轴承406的一部分(如图所示)或固定到轴承406的第一部分404。轴承406的第二部分408静止固定在探测系统114中。适当的轴承包括,但不限于,球轴承、滑动轴承、磁性和液压轴承。电动机410在第一位置202 (图4)和第二位置204 (图5)之间驱动可移动支撑物 402(并由此驱动探测器阵列114n)。控制器412基于所选择的扫描规程或以其他方式控制电动机410。可以使用编码器等为控制器412提供可移动支撑物的位置信息。在另一实施例中,经由液压系统或以其他方式在位置202和204之间移动可移动支撑物402。图6、7、8和9图示了针对结合图2和3所述的配置的各种扫描模式。首先参考图6,在这一实施例中,探测器阵列114N在第一位置202。在这一位置, 探测器阵列114,位于探测器阵列IH1上方,并且在辐射射束602的路径中。准直器112准直射束602并生成具有χ轴射束角α 604和ζ轴射束角605 β的射束。在这一实施例中, 重建由探测器阵列114ν生成的信号以生成体图像数据。转到图7,在这一实施例中,探测器阵列114Ν处在第二位置204。在这一位置,探测器阵列114ν位于辐射射束602的路径以外。准直器112准直射束602并生成具有χ轴射束角Υ 702和ζ轴射束角δ 703的射束。在这一实施例中,重建由探测器阵列IH1生成的信号以生成体图像数据。此外,可以如同从系统100省略了探测器阵列114Ν那样地操作探测器阵列IH1,包括保持相同的覆盖范围、速度、几何效率和/或通量率。注意,在图6和7中,探测器阵列轴覆盖范围(由角度β和δ 限定)基本相等,而探测器阵列轴覆盖范围(由角度α限定)小于探测器阵列 IH1Wx轴覆盖范围(由角度Y限定)。在另一实施例中,探测器阵列的ζ轴覆盖范围基本相等,并且探测器阵列IH1和轴覆盖范围基本相等。在又一实施例中,探测器阵列IH1和轴覆盖范围基本相等,而探测器阵列114,的2轴覆盖范围小于探测器阵列IH1的ζ轴覆盖范围。在又一实施例中,探测器阵列114ν的ζ轴覆盖范围和χ轴覆盖范围分别小于探测器阵列IH1的ζ轴覆盖范围和χ轴覆盖范围。接下来参考图8,在这一实施例中,探测器阵列114Ν处在第一位置202,如结合图6 所述。然而,准直器112准直射束602以生成具有射束角Y 702的射束,如参考图7所述。 辐射射束602照射探测器阵列114ν以及探测器阵列IH1上未被探测器阵列114,覆盖的子部分802和804。在这一实施例中,重建由探测器阵列114工和114Ν之一或两者生成的信号以生成体图像数据。例如,探测器阵列114,可能由于χ轴覆盖范围的减小而生成不完整或被删节的投影。可以将来自探测器阵列IH1的部分802和804的信号与来自探测器阵列114ν的信号组合来“补全”不完整的投影。图9图示了其中准直器112准直射束以生成对探测器阵列114ν以进行不对称照射的实施例。图10和11图示了其中探测器阵列114Ν包括第一和第二独立的可移动部分114Ν1 和114Ν2的实施例。可移动部分114Ν1和114Ν2沿着ζ轴平移,并在探测器阵列IH1上方会合以形成探测器阵列114ν。图12和13图示了其中探测器阵列114ν包括第一和第二独立可移动部分114Ν1和 114Ν2的另一实施例。在这一实施例中,可移动部分11知和114Ν2沿着χ轴平移,在探测器阵列IH1上方会合以形成探测器阵列114ν。图14图示了其中探测器阵列IH1和114n的覆盖范围基本相同的实施例。图15图示了其中可以在射束中有选择地定位探测器阵列114n的实施例。在图示的实施例中,探测器阵列114,能够沿着χ轴和ζ轴两者平移并相对于探测器阵列IH1不对称地定位或偏离中心定位。在图示的实施例中,探测器阵列114n的边缘1502大约处在辐射中心线206上。在另一实施例中,边缘1502在辐射中心线206上方延伸。使用这样的非对称射束能够减小探测器的面积,如图所示,这样可以降低探测器成本。在上述实施例中,探测器阵列IH1静止,而探测器阵列114,可移动。在另一实施例中,探测器阵列IH1可移动,而探测器阵列114N静止。在又一实施例中,探测器阵列IH1 和114N两者都是可移动的。图16图示了范例方法。在1602,在成像系统中安装第一探测器阵列。跨过辐射源在检查区域106的对侧安装第一探测器阵列。在1604,在成像系统中安装第二探测器阵列。同样地,跨过辐射源在检查区域106的对侧安装第二探测器阵列。第一或第二探测器阵列IH1UHn之一静止固定在系统100中,而另一探测器阵列IH1UHn可移动地固定在系统100中。在1606,系统100被配置成基于所选择的扫描规程在发射辐射行进的路径中或路径之外有选择地移动可移动探测器。在1608,系统100被配置成基于所选择的扫描规程准直所发射的辐射并处理来自探测器阵列之一或两者的数据。图17图示了范例方法。在1702,接收指示所选择的扫描规程的信号。在1704,基于扫描规程识别探测器阵列的类型。从成像系统100中安装的多种类型的探测器阵列中选择探测器阵列类型。在1706,如果所识别的探测器阵列对应于静止固定的探测器阵列,那么在1708,将任何可移动地固定的探测器阵列维持在或移动到发射辐射行进的路径之外。或者,在1710,如果所识别的探测器阵列对应于可移动地固定的探测器阵列,那么将适当的可移动地固定的探测器阵列维持在或移动到发射辐射行进的路径之中。在1712执行扫描。可以通过计算机可读指令实现以上内容,当通过(一个或多个)计算机处理器执行时,所述指令将使所述(一个或多个)处理器执行所描述的动作。在这种情况下,将所述指令存储在与相关计算机相关联或者能够以其他方式对其进行访问的计算机可读存储介质中。应当认识到,可以如本文所述那样配置成像系统100,并且其仅包括单个探测器阵列。在这种情况下,随后可以在系统中安装一个或多个额外的探测器阵列。这样允许客户购买具有特定类型探测器阵列114的扫描器100并稍后添加另一种探测器阵列114。在另一种情况下,或者,可以将不同类型的探测器阵列与单个探测器阵列交换。在任一种情况下, 单个探测器阵列都可以是非高级或高级探测器阵列。此外或备选地,额外的探测器阵列可以都是非高级或高级探测器阵列。本文已经参考各实施例描述了本发明。在阅读本文的描述后,他人可以想到修改和变化。这意味着,应当将本发明推断为包括所有此类落在权利要求及其等同要件的范围内的修改和变化。一种成像系统(100)包括辐射源(108)和探测系统(114),辐射源(108)发射贯穿检查区域(106)的辐射,探测系统(114)探测贯穿检查区域(106)的辐射并生成指示所述辐射的信号。探测系统(114)包括第一探测器阵列(1141-114N)和第二探测器阵列(1141-114N)。第一和第二探测器阵列(1141-114N)是分离独立的探测器阵列,探测器阵列(1141-114N)的至少一个能够相对于辐射射束移动。重建器(116)重建所述信号并生成指示所述信号的体图像数据。

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