Спектральное получение отображения

Авторы патента:

ХЕРРМАНН Кристоф (NL)

СТЕДМЭН Роджер (NL)

БОЙМЕР Кристиан (NL)

РЮТТЕН Вальтер (NL)

G01T1/164 - сцинтиграфия (радиоизотопы G21G 4/00; индикаторы радиоактивности G21H 5/00)

Владельцы патента RU 2530780:

КОНИНКЛЕЙКЕ ФИЛИПС ЭЛЕКТРОНИКС Н.В. (NL)

Изобретение относится к спектральному получению отображения и находит конкретное применение в спектральной компьютерной томографии (КТ). Система получения отображения содержит матрицу (110) детекторов, включающую в себя матрицу (202) сцинтилляторов, которая принимает излучение и генерирует показывающий это световой сигнал, и матрицу (204) цифровых фотоумножителей, оптически связанных с матрицей (202) сцинтилляторов, которая принимает световой сигнал и генерирует показывающий это цифровой сигнал, препроцессор (118), содержащий канал (212) подсчета фотонов, который обрабатывает цифровой сигнал и генерирует первый выходной сигнал, интегрирующий канал (210), который обрабатывает цифровой сигнал и генерирует второй выходной сигнал, и канал (214) генерирования моментов, который обрабатывает цифровой сигнал и генерирует третий выходной сигнал, причем упомянутый канал генерирования моментов содержит фильтр (218), умножитель 220 и интегратор 222, и реконструктор (122), который спектрально разлагает первый, второй и третий выходные сигналы. Технический результат - повышение качества изображения. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 5 ил.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение в основном относится к спектральному получению отображения и находит конкретное применение в спектральной компьютерной томографии (КТ). Однако оно также пригодно для других медицинских и немедицинских применений.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Традиционный интегрирующий сканер компьютерной томографии (КТ) включает в себя рентгеновскую трубку, установленную на вращающейся платформе напротив матрицы детекторов. Рентгеновская трубка вращается вокруг исследуемой области и испускает полихроматическое излучение, которое пересекает исследуемую область. Матрица детекторов принимает излучение, которое пересекает исследуемую область и генерирует показывающий это сигнал, включающий в себя спектральную информацию.

К сожалению, в интегрирующем режиме, этот сигнал интегрируется по энергетическому спектру в течение каждого периода интегрирования, производя сигнал, показывающий среднее значение интенсивности за каждый период интегрирования, и спектральная информация теряется. Этот средний сигнал реконструируется для генерирования данных объемного изображения, которые могут быть обработаны для генерирования изображения просканированного субъекта или объекта. Такое изображение обычно включает в себя пиксели, которые представлены в виде значений шкалы серого, соответствующих относительной рентгенонепроницаемости, которая отражает характеристики затухания просканированного субъекта или объекта.

Для максимального использования спектральной информации в сигнале детектора были предложены различные методы. Однако существует неразрешенная потребность в других методах, которые максимально используют спектральную информацию в сигнале детектора.

Аспекты настоящей заявки затрагивают вышеуказанные объекты и другие.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩЕСТВА ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с одним аспектом, предложена система получения отображения, которая включает в себя матрицу детекторов с матрицей сцинтилляторов, которая принимает излучение и генерирует показывающий это световой сигнал, и матрицу цифровых фотоумножителей, оптически связанную с матрицей сцинтилляторов, которая принимает световой сигнал и генерирует показывающий это цифровой сигнал. Препроцессор включает в себя канал подсчета фотонов, который обрабатывает цифровой сигнал и генерирует первый выходной сигнал, интегрирующий канал, который обрабатывает цифровой сигнал и генерирует второй выходной сигнал, и канал генерирования моментов, который обрабатывает цифровой сигнал и генерирует третий выходной сигнал. Реконструктор спектрально разлагает первый, второй и третий выходные сигналы.

Согласно другому аспекту, предложена система получения отображения, которая включает в себя матрицу детекторов с по меньшей мере одним слоем подсчета фотонов и по меньшей мере двумя слоями сцинтилляторов и соответствующих фотосенсоров. Препроцессор включает в себя канал подсчета фотонов, который обрабатывает выходной сигнал по меньшей мере одного слоя подсчета фотонов и генерирует первый выходной сигнал, интегрирующий канал, который обрабатывает соответствующие выходные сигналы фотосенсоров и генерирует второй выходной сигнал, и канал генерирования моментов, который обрабатывает выходные сигналы фотосенсоров и генерирует третий выходной сигнал. Реконструктор спектрально разлагает первый, второй и третий выходные сигналы.

Согласно другому аспекту, предложен способ, который включает в себя детектирование излучения посредством матрицы сцинтилляторов матрицы детекторов получения отображения и генерирование сигнала посредством матрицы цифровых фотоумножителей матрицы детекторов получения отображения на основе детектированного излучения. Способ дополнительно включает в себя обработку сигнала посредством канала подсчета фотонов, если поток излучения удовлетворяет заранее заданному порогу, обработку сигнала посредством интегрирующего канала и обработку сигнала посредством канала генерирования моментов. Способ дополнительно включает в себя энергетическое разложение детектированного излучения на основе выходных сигналов канала подсчета фотонов, интегрирующего канала и канала генерирования моментов.

Согласно другому аспекту, способ включает в себя детектирование излучения посредством одного или более слоев вещества прямого преобразования матрицы детекторов получения отображения и детектирование излучения посредством одного или более слоев вещества сцинтиллятора матрицы детекторов получения отображения и генерирование показывающего это сигнала посредством одного или более соответствующих фотосенсоров. Способ дополнительно включает в себя обработку выходного одного или более слоев вещества прямого преобразования с помощью канала подсчета фотонов, если поток излучения удовлетворяет заранее заданному порогу, обработку выходного сигнала одного или более фотосенсоров посредством интегрирующего канала и обработку выходного сигнала одного или более фотосенсоров посредством канала генерирования моментов. Способ дополнительно включает в себя энергетическое разложение детектированного излучения на основе выходных сигналов канала подсчета фотонов, интегрирующего канала и канала генерирования моментов.

Изобретение может быть выполнено с различными компонентами и компоновками компонентов и с различными этапами и компоновками этапов. Чертежи представлены только для цели иллюстрации предпочтительных вариантов осуществления и не должны толковаться как ограничивающие изобретение.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов воплощения со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:

фиг.1 изображает примерную систему получения отображения;

фиг.2 изображает примерный детектор и электронику предварительной обработки;

фиг.3 изображает другую примерную конфигурацию детектора;

фиг.4 и 5 изображает примерные способы.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ВОПЛОЩЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фиг.1 изображает систему 100 получения отображения, такую как сканер компьютерной томографии (КТ). Система 100 обычно включает в себя стационарную платформу 102 и вращающуюся платформу 104. Вращающаяся платформа 104 поддерживается с возможностью вращения обычной стационарной платформой 102. Источник 106 излучения, такой как рентгеновская трубка, поддерживается вращающейся платформой 104 и вращается с помощью нее вокруг исследуемой области 108 по продольной или Z-оси, и испускает полихроматическое излучение. Коллиматор источника, или тому подобное, коллимирует излучение, испущенное источником 106 излучения, производя пучок излучения, обычно в форме конуса, веера, клина или иной формы, который пересекает исследуемую область 108.

Матрица 110 детекторов стягивает угловую дугу, противоположную исследуемой области 108, относительно источника 106 излучения. Проиллюстрированная матрица 110 детекторов включает в себя двумерную матрицу пикселей детектора. Матрица 110 детекторов принимает излучение, которое пересекает исследуемую область 108, и генерирует указывающий на это сигнал. Как более подробно описано ниже, согласно одному не ограничивающему варианту осуществления, матрица 110 детекторов включает в себя матрицу сцинтилляторов (например, на основе оксисульфида гадолиния (GOS) или тому подобного), оптически связанную с матрицей цифровых фотосенсоров, имеющей множество пикселей цифрового фотосенсора с низким уровнем шума. Согласно другому описанному ниже неограничивающему варианту осуществления, матрица 110 детекторов содержит один или более слоев детектирования прямого преобразования (например, теллурид кадмия-цинка (CZT), теллурид кадмия (CdTe), кремний (Si)) и один или более слоев детектирования сцинтилляторов. По одному варианту, могут быть использованы один или более слоев быстрых сцинтилляторов в качестве альтернативы или дополнения к слоям детектирования прямого преобразования. По обоим этим вариантам осуществления, равно как и в случае других вариантов осуществления, выходной сигнал матрицы 110 детекторов включает в себя спектральную информацию, которая может быть использована для определения спектральной информации о детектированном излучении на протяжении всего или заранее заданного суб-участка динамического диапазона матрицы 110 детекторов, для сильного и слабого потоков излучения.

Спектральный препроцессор 118 обрабатывает сигнал детектора. Как более подробно описано ниже, по одному неограничивающему варианту осуществления, препроцессор 118 включает в себя множество каналов 120 обработки, включающих в себя канал подсчета фотонов, интегрирующий канал и канал генерирования моментов. Каналы 120 обработки независимо обрабатывают сигнал от матрицы 110 детекторов и совместно генерируют набор сигналов, которые могут быть спектрально разложены в области проецирования и/или области изображения. Реконструктор 122 реконструирует сигналы, используя алгоритм спектральной реконструкции или спектральное разложение, которое спектрально раскладывает сигналы для получения различных составляющих, таких как фотоэлектрической и Комптоновской составляющих, и/или одного или более К-краевой составляющих. Дополнительно или в качестве альтернативы, может быть выполнена традиционная реконструкция, и реконструированные сигналы могут быть спектрально разложены на основе сгенерированных вследствие того изображений. Для генерирования изображений может быть использован генератор 124 изображений.

Сканер 100 также включает в себя кушетку или опору 126 для пациента, которая поддерживает субъект, такой как человек или животное, или объект внутри исследуемой области 108. Опора 126 является подвижной, что позволяет оператору или системе соответственно позиционировать субъект внутри исследуемой области 108 до, во время и/или после сканирования. Вычислительная система, такая как операторская консоль 128 обеспечивает взаимодействие пользователя со сканером 100. Приложения программного обеспечения, исполняемые операторской консолью 128, позволяют пользователю конфигурировать и/или управлять работой сканера 100. Например, пользователь может взаимодействовать с операторской консолью 128 для выбора спектрального или традиционного протокола получения отображения.

Фиг.2 изображает примерный вариант осуществления, в котором матрица 110 детекторов включает в себя матрицу 202 сцинтилляторов, которая оптически связана с матрицей 204 фотосенсоров с низким уровнем шума, с такой как матрица цифровых кремниевых фотоумножителей. По проиллюстрированному варианту осуществления, матрица 202 сцинтилляторов включает в себя множество пикселей 206₁, 206₂,..., 206_k,..., 206_n сцинтиллятора (совместно именуемых в настоящем документе как пиксели 206 сцинтилляторов), и матрица 204 фотосенсоров включает в себя множество комплементарных пикселей 208₁, 208₂,..., 208_k,..., 208_n цифрового кремниевого фотоумножителя (совместно именуемых в настоящем документе как пиксели 208 фотоумножителей). Матрица 204 фотосенсоров дискретизирует выходной сигнал пикселей 206 сцинтиллятора и генерирует показывающий это цифровой сигнал.

В качестве неограничивающего примера, пиксель 206_k сцинтиллятора генерирует оптический сигнал, указывающий на сталкивающееся с ним излучение, и пиксель 208_k фотоумножителя дискретизирует оптический сигнал в течение периода интегрирования и генерирует показывающий это цифровой сигнал за период интегрирования. По одному примеру, пиксель 208_k фотоумножителя дискретизирует сигнал в течении периода дискретизации (T_cycle=1/f_s, где f_s является заранее заданной частотой дискретизации) посредством дискретизации по времени, что может быть быстрее, чем период интегрирования. Оптический сигнал регистрируется отдельными ячейками пикселя 208_k фотоумножителя, и считывающая электронная схема 230 накапливает подсчитанные числа ячеек пикселя 208_k фотоумножителя в пределах данного периода интегрирования и генерирует выходной сигнал.

Вышеуказанное описано более подробно в международной патентной заявке PCT/IB2009/051034, поданной 12.03.2009, и озаглавленной "Single Photon Radiation Detector", которая включена в настоящий документ по ссылке в полном объеме. Пример подходящей матрицы фотосенсоров рассмотрен в патентной заявке РСТ/IB2006/051089, поданной 10 апреля 2006 г., озаглавленной "Digital Silicon Photomultiplier for TOF-PET", и опубликованной W0/2006/111883, которая включена в настоящий документ по ссылке в полном объеме. Следует учесть, что в вышеуказанной заявке период интегрирования обычно длиннее, чем период интегрирования в проиллюстрированных в настоящем документе вариантах осуществления.

По этому варианту осуществления, препроцессор 118 включает в себя по меньшей мере три канала, включающих интегрирующий канал 210, канал 212 подсчета фотонов и канал 214 генерирования моментов. Препроцессор 118, включая его каналы, может быть реализован в виде программируемой пользователем вентильной матрицы (FPGA), процессора цифровой обработки сигналов (DSP) или тому подобного. Обычно, интегрирующий канал 210 включает в себя интегратор 216, который усредняет сигнал детектора, за период интегрирования. Соответствующий канал 214 генерирования моментов включает в себя фильтр 218, умножитель 220 и интегратор 222. Фильтр 218 фильтрует составляющую постоянного тока (DC) в выходном сигнале, умножитель 220 сконфигурирован с возможностью возведения в квадрат отфильтрованных данных, и интегратор 222 интегрирует возведенные в квадрат отфильтрованные данные и генерирует оценку второго (2й) центрального момента электрического сигнала за период интегрирования.

Канал 212 подсчета фотонов идентифицирует случаи излучения. По не ограничивающему варианту осуществления, это может быть достигнуто посредством формирователя 224 сигнала, дискриминатора 226 энергии и счетчика 228. Формирователь 224 сигнала обрабатывает выходной сигнал детектора и генерирует импульс, показывающий детектированное излучение. Дискриминатор 226 энергии дискриминирует энергию импульса, что может включать в себя сравнение амплитуд импульса с одним или более заранее заданным энергетическим порогом, как например, три или четыре порога для К-краевого отображения. По одному примеру, дискриминатор 226 энергии производит выходной сигнал, для каждого порога, указывающий на то, отвечает ли амплитуда соответствующему порогу. Счетчик 228 подсчитывает сколько раз сигнал отвечает каждому порогу. Подсчитанные числа могут быть распределены среди множества полос дискриминации, делая возможным спектральную дискриминацию детектированных фотонов. По другому варианту осуществления, канал 212 подсчета фотонов также включает в себя интегратор, который обрабатывает сигнал до формирователя 224 сигнала.

По проиллюстрированному варианту осуществления, канал 212 подсчета фотонов активируется только, если измеренный поток излучения, который может быть определен на основе выходного сигнала интегрирующего канала 210, находится ниже заранее заданного порога потока, который может соответствовать более слабому или другому уровню потока. В связи с этим, канал 212 подсчета фотонов может выборочно активироваться для обработки выхода матрицы 110 детекторов для конкретных потоков (например, более слабые потоки, такие как меньше миллиона подсчетов в секунду), и деактивироваться при других уровнях потока, каких как при уровнях потока, при которых выходной канала 212 подсчета фотонов может недостаточно подходить для спектрального получения отображения, как например, когда материал прямого преобразования находится в насыщенном состоянии (например, промежуточные, такие как между одним миллионом и десятью миллионами подсчетов в секунду, и более сильные потоки, такие как с более десятью миллионами подсчетов в секунду). Проиллюстрированный вариант осуществления включает в себя контроллер 232, который обрабатывает выходной сигнал интегрирующего канала 210 и генерирует управляющий сигнал, основанный на нем, который управляет каналом 212 подсчета фотонов, например, активирует канал 212 подсчета фотонов, когда поток удовлетворяет заранее заданному пороговому уровню потока. По другим вариантам осуществления, для оценки потока излучения могут быть использованы другие методы и/или канал 212 подсчета фотонов может быть всегда активированным в течение сбора данных.

Как рассмотрено выше, сигналы из каналов 210, 214 и 212 могут быть спектрально разложены в области проецирования и/или области изображения. Это включает в себя разложение сигнала для получения фотоэлектрической и комптоновской, или фотоэлектрической, комптоновской и одной или более К-краевых составляющих. По этому проиллюстрированному вариант осуществления, сигналы из каналов 210, 214 и 212 обрабатываются реконструктором 122.

Посредством использования матрицы 110 детекторов на основе цифровых фотоумножителей, шум от электроники относительно мал, относительно конфигурации, в которой матрица детекторов включает в себя традиционные фотодиоды. Это позволяет использовать канал 214 генерирования моментов по всему или по существенной части динамического диапазона детектирования, нежели чем только при более сильных потоках, как когда матрица 110 детекторов конфигурируется традиционными фотодиодами. В связи с этим, и интегрирующий канал 210, и канал 214 генерирования моментов могут использоваться одновременно по всему или по существенной части динамического диапазона детектирования. Это делает возможным получение по меньшей мере двух разных спектральных измерений в течение сбора данных для каждого пикселя детектора. При более слабых потоках (например, менее чем один (1) миллион подсчетов в секунду (Mcps)), канал 212 подсчета фотонов может использоваться для предоставления дополнительной спектральной информации (в дополнение к спектральной информации от каналов 210 и 214 интегрирующего и генерирования моментов) или иной спектральной информации (вместо спектральной информации из одного или более каналов 210 и 214 интегрирующего и генерирования моментов).

Несмотря на то, что вышеуказанное описание применительно к одиночной матрице сцинтилляторов, по другому варианту осуществления матрица детекторов включает в себя две (2) или более матриц сцинтилляторов, каждая из которых связана с соответствующей матрицей цифровых фотоумножителей. В случае двух слоев матриц сцинтилляторов, доступно по меньшей мере четыре (4) независимых измерения на всем динамическом диапазоне, и шесть (6) независимых измерения доступно при более слабых потоках, если используются все три канала 210, 214 и 212. Это позволяет разложить сигнал для получения фотоэлектрической, комптоновской и К-краевой (что требует по меньшей мере трех (3) независимых измерений) составляющих.

Фиг.3 изображает вариант осуществления, в котором матрица 110 детекторов включает в себя множество слоев. Проиллюстрированная матрица 110 детекторов включает в себя один или более слоев 302 прямого преобразования и два или более слоев 304 сцинтилляторов. Один или более слоев 302 прямого преобразования включают в себя слои 302₁,..., 302_n, и два или более слоев 304 сцинтилляторов, включают в себя m слоев 304₁, 304₂,..., 304_m. По проиллюстрированному варианту осуществления, слои скомпонованы относительно друг друга так, что слои 302 прямого преобразования являются ближайшими к входящему излучению. По другим вариантам осуществления, слои могут быть скомпонованы иначе.

При этом варианте осуществления, выходной сигнал по меньшей мере одного из слоев 302 прямого преобразования может быть обработан электроникой подсчета фотонов, например, рассмотренный в настоящем документе, применительно к фиг.2, канал 212 подсчета фотонов или другой электроникой подсчета фотонов. Слои 304 сцинтилляторов оптически связаны с соответствующими фотосенсорами 306, такими как фотодиоды или другие фоточувствительные пиксели, и выходной сигнал фотосенсоров может быть обработан интегрирующей электроникой или электроникой генерирования моментов, такой, как, например, каналы 210 и 214 интегрирующий и генерирования моментов, рассмотренные в настоящем документе применительно к фиг.2, или другой интегрирующей электроникой или электроникой генерирования моментов. Несмотря на то, что фотосенсоры 306 показаны сбоку от слоя 304 сцинтилляторов, фотосенсоры 306 могут размещаться под слоями 304 сцинтилляторов, на стороне напротив слоев 302 прямого преобразования, или иначе.

Конфигурирование матрицы 110 детекторов, и слоями 302 прямого преобразования, и слоями 304 сцинтилляторов, делает возможным спектральное получение отображения, включая К-краевое отображение (что требует по меньшей мере трех (3) одновременных независимых измерений). В качестве не ограничивающего примера, допускается конфигурация, в которой матрица 110 детекторов включает в себя один слой 302 прямого преобразования (с по меньшей мере тремя (3) или четырьмя (4) полосами дискриминации) и два слоя 304 сцинтилляторов. Когда поток излучения является более слабым, выходной сигнал канала генерирования моментов может недостаточно подходить для спектрального получения отображения. Однако выходной сигнал канала подсчета фотонов предоставляет три (3) одновременных независимых измерения и выходной сигнал интегрирующего канала предоставляет еще два (2) одновременных независимых измерения. Одновременные независимые измерения делают возможным спектральное получение отображения, в том числе К-краевое отображение.

Когда поток излучения является более сильным и слой 302 прямого преобразования находится в насыщенном состоянии, выходной сигнал интегрирующей электроники предоставляет два (2) одновременных независимых измерения и выходной сигнал электроники генерирования моментов предоставляет два (2) одновременных независимых измерения, или в итоге четыре (4) одновременных независимых измерения, что делает возможным спектральное получение отображения, в том числе К-краевое отображение. В связи с этим, проиллюстрированная матрица 110 детекторов может предоставить спектральную информацию для более слабого и более сильного потоков излучения во время одного и того же сканирования, включая случаи, при которых излучение, освещающее матрицу 110 детекторов, сильно ослаблено структурой в исследуемой области, немного ослаблено структурой в исследуемой области, или не ослаблено структурой исследуемой области (например, когда излучение непосредственно освещает матрицу 110 детекторов, не пересекая структуру).

Вышеуказанное рассматривает вариант осуществления с одним слоем 302 прямого преобразования и двумя слоями 304 сцинтилляторов. Нижеследующее описывает измеренные значения M наиболее общего случая n слоев 302 прямого преобразования и (N-n) слоев 304 сцинтилляторов.

где: S_inc представляет собой энергетический спектр фотонов, освещающих матрицу 110 детекторов; f^(l)(E, E_dep) представляет собой отклик детектора; E_dep представляет собой внесенную энергию для большого числа фотонов единичной энергии E, освещающей матрицу 110 детекторов; l представляет собой (серийный) номер слоев матрицы детекторов; k представляет собой (серийный) номер измерений для каждого режима (подсчет, интегрирование и генерация моментов) за заданный период интегрирования; и N_EWin представляет собой подсчитанное число полос дискриминации.

Несмотря на то, что проиллюстрированный вариант осуществления показывает горизонтально уложенные слои, в настоящем документе предполагаются слои другой компоновки, например, вертикально уложенные слои. К тому же, слой прямого преобразования может быть сформирован из тех же или других веществ прямого преобразования (например, таких как CZT, CdTe, Si и так далее). По одному варианту осуществления, вместо слоя прямого преобразования может использоваться слой быстрых сцинтилляторов. Аналогично, слои сцинтилляторов могут быть сформированы из тех же или других сцинтилляционных веществ. Однако размеры одного или более различных слоев могут быть подобными или разными.

Матрица 110 детекторов может также использоваться с переключением пикового анодного напряжения и/или системе с несколькими трубками. При переключении пикового анодного напряжения, трубка переключается между по меньшей мере разными напряжениями, которые изменяют спектр испускания. В связи с этим, матрица 110 детекторов может генерировать первые сигналы, соответствующие первому спектру испускания и вторые сигналы, соответствующие второму спектру испускания. При системе с несколькими трубками, каждая трубка управляется с помощью разного напряжения трубок, предоставляя первые и вторые сигналы, соответствующие первому и второму спектру испускания. По обоим случаям, для получения четырех (4) измерений могут использоваться итоговые сигналы, два от интегрирующей электроники и два от электроники генерации моментов.

На фиг.4 показана блок-схема этапов способа. Следует понимать, что порядок действий предоставляется для целей пояснения и может быть другим. К тому же, некоторые из действий могут выполняться одновременно. На этапе 402, полихроматическое излучение, пересекающее исследуемую область, детектируется посредством фотосенсоров с низким уровнем шума, таких как цифровые фотоумножители. На этапе 404, цифровые фотоумножители генерируют и выводят цифровой сигнал, показывающий детектированное излучение. На этапе 406, сигнал обрабатывается посредством интегрирующего канала 210, который генерирует среднее значение на основе сигнала. На этапе 408, сигнал обрабатывается посредством канала 214 генерации моментов, который генерирует момент более высокого порядка на основе сигнала. На этапе 410, сигнал обрабатывается посредством канала 212 подсчета, который разлагает детектированное излучение по заранее заданной группе полос дискриминации, основываясь на потоке излучения, который может быть определен на основе выхода интегрирующего канала 210 или иначе. На этапе 412, выходной сигнал интегрирующего канала 210, канала 214 генерирования моментов и/или канала 212 подсчета спектрально разлагается, как описано в настоящем документе или иначе.

На фиг.5 показана блок-схема этапов способа. На этапе 502, полихроматическое излучение, пересекающее исследуемую область, детектируется посредством детектора, имеющего один или более слоев прямого преобразования и один или более слоев сцинтилляторов. На этапе 504, канал 212 подсчета обрабатывает сигнал от слоя прямого преобразования посредством множества заранее заданных полос дискриминации, если поток излучения удовлетворяет первому заранее заданному порогу. На этапе 506, интегрирующий канал 210 интегрирует сигнал от слоя сцинтилляторов за период интегрирования, генерируя среднее значение за период интегрирования. На этапе 508, канал 214 генерирования моментов генерирует момент более высокого порядка на основе сигнала от слоя сцинтилляторов, если поток излучения удовлетворяет второму заранее заданному порогу. На этапе 510, выход интегрирующего канала 210, канала 214 генерирования моментов и/или канала 212 подсчета спектрально разлагается, как описано в настоящем документе или иначе.

Изобретение было описано в соответствии с предпочтительными вариантами осуществления. После прочтения и осмысления предшествующего подробного описания на ум могут прийти модификации и изменения. Предполагается, что изобретение следует истолковывать как содержащее все модификации и изменения настолько, насколько они попадают в границы прилагаемой формулы изобретения или ее эквивалентов.

1. Система получения отображения, содержащая: матрицу (110) детекторов, включающую в себя:
матрицу (202) сцинтилляторов, которая принимает излучение и генерирует показывающий это световой сигнал; и
матрицу (204) цифровых фотоумножителей, оптически связанных с матрицей (202) сцинтилляторов, которая принимает световой сигнал и генерирует показывающий это цифровой сигнал; препроцессор (118), содержащий:
канал (212) подсчета фотонов, который обрабатывает цифровой сигнал и генерирует первый выходной сигнал;
интегрирующий канал (210), который обрабатывает цифровой сигнал и генерирует второй выходной сигнал; и
канал (214) генерирования моментов, который обрабатывает цифровой сигнал и генерирует третий выходной сигнал, причем упомянутый канал генерирования моментов содержит фильтр (218), умножитель 220 и интегратор 222; и
реконструктор (122), который спектрально разлагает первый, второй и третий выходные сигналы.

2. Система по п.1, в которой реконструктор (122) спектрально разлагает второй и третий выходные сигналы, соответственно, интегрирующего канала (210) и канала (214) генерирования моментов при промежуточных и более сильных потоках излучения.

3. Система по п.1 или 2, в которой реконструктор (122) спектрально разлагает первый сигнал канала (212) подсчета фотонов при более слабых потоках излучения.

4. Система по п.1 или 2, в которой реконструктор (122) спектрально разлагает все три из первого, второго и третьего сигналов при более слабых потоках излучения.

5. Система по п.1 или 2, дополнительно включающая в себя контроллер (232), который избирательно активирует канал (212) подсчета фотонов, причем контроллер (232) активирует канал (212) подсчета фотонов для обработки цифрового сигнала на основе второго выходного сигнала интегрирующего канала (210).

6. Система по п.5, в которой контроллер (232) активирует канал (212) подсчета фотонов для обработки цифрового сигнала, только если определенный на основе второго выходного сигнала поток излучения ниже заранее заданного порога.

7. Система по п.1, в которой препроцессор (118) предоставляет по меньшей мере два независимых одновременных энергозависимых сигнала и реконструктор (122) спектрально разлагает два сигнала на фотоэлектрическую и комптоновскую составляющие.

8. Система по п.1, в которой препроцессор (118) предоставляет по меньшей мере три независимых одновременных энергозависимых сигнала и реконструктор (122) спектрально разлагает три сигнала на фотоэлектрическую, комптоновскую и К-краевую составляющие.

9. Система по п.1, в которой канал (212) подсчета фотонов сконфигурирован с по меньшей мере тремя полосами дискриминации для К-краевого отображения.

10. Способ обработки сигнала, содержащий этапы, на которых:
детектируют излучение с помощью матрицы (202) сцинтилляторов матрицы (110) детекторов получения отображения;
генерируют сигнал на основе детектированного излучения с помощью матрицы (204) цифровых фотоумножителей;
обрабатывают сигнал с помощью канала (212) подсчета фотонов; обрабатывают сигнал с помощью интегрирующего канала (210); обрабатывают сигнал с помощью канала (214) генерирования моментов, причем упомянутый канал генерирования моментов содержит фильтр (218), умножитель 220 и интегратор 222; и
энергетически разлагают детектированное излучение на основе выходных сигналов канала (212) подсчета фотонов, интегрирующего канала (210) и канала (214) генерирования моментов.

11. Способ по п.10, в котором этап энергетического разложения детектированного излучения включает в себя энергетическое разложение выходных сигналов интегрирующего канала (210) и канала (214) генерирования моментов при промежуточных и более сильных потоках излучения.

12. Способ по п.10 или 11, в котором этап энергетического разложения детектированного излучения включает в себя энергетическое разложение выходного сигнала канала (212) подсчета фотонов, интегрирующего канала (210) и канала (214) генерирования моментов при более слабых потоках излучения.

13. Способ по п.10 или 11, дополнительно включающий в себя этап, на котором выборочно активируют канал (212) подсчета фотонов для обработки сигнала на основе выходного сигнала интегрирующего канала (210).

14. Способ по п.10 или 11, дополнительно включающий в себя этап, на котором энергетически разлагают детектированное излучение на фотоэлектрическую и комптоновскую составляющие или фотоэлектрическую, комптоновскую и по меньшей мере одну К-краевую составляющую.

15. Способ получения отображения, содержащий этапы, на которых:
детектируют излучение с помощью одного или более слоев (302) вещества прямого преобразования матрицы (110) детекторов получения отображения;
детектируют излучения с помощью одного или более слоев (304) вещества сцинтиллятора матрицы (110) детекторов получения отображения и генерируют показывающий это сигнал посредством одного или более соответствующих фотосенсоров (306);
обрабатывают выходной сигнал от одного или более слоев (302) вещества прямого преобразования с помощью канала (212) подсчета фотонов;
обрабатывают выходной сигнал от одного или более фотосенсоров (306) с помощью интегрирующего канала (210);
обрабатывают выходной сигнал от одного или более фотосенсоров (306) с помощью канала (214) генерирования моментов, причем упомянутый канал генерирования моментов содержит фильтр (218), умножитель 220 и интегратор 222; и
энергетически разлагают детектированное излучение на основе выходных сигналов канала (212) подсчета фотонов, интегрирующего канала (210) и канала (214) генерирования моментов.

Изобретение относится к способам и устройствам определения положения и интенсивности пучка заряженных частиц. Устройство для мониторинга параметров пучка ионов содержит сцинтиллятор, установленный перпендикулярно направлению пучка ионов, фотоприемники, расположенные равномерно по периметру сцинтиллятора, схему регистрации и обработки сигналов с фотоприемников, при этом сцинтиллятор выполнен в виде дискообразной светонепроницаемой камеры, а фотоприемники установлены в отверстиях, выполненных в ее боковой стенке, и снабжены светофильтрами, прозрачными для инфракрасного излучения, при этом сцинтиллятор вместе с фотоприемниками заключен в герметичную оболочку с отверстиями для впуска и выпуска сцинтиллирующего газа.

Формирование спектральных изображений // 2515338

Изобретение относится к формированию спектральных изображений и находит конкретное применение в спектральной компьютерной томографии (CT). Спектральный процессор, который обрабатывает сигнал детектора, показывающий полихроматическое излучение, детектированное системой формирования изображений, содержащий: первый канал обработки, который формирует первый спектральный сигнал, полученный из сигнала детектора, при этом первый спектральный сигнал включает в себя первую спектральную информацию о сигнале детектора; и второй канал обработки, который формирует второй спектральный сигнал, полученный из составляющей переменного тока сигнала того же самого сигнала детектора, при этом второй спектральный сигнал включает в себя вторую спектральную информацию о сигнале детектора, при этом первый и второй спектральные сигналы используются для спектрального разложения сигнала детектора.

Улучшенное устройство формирования гамма-изображения для точного определения расположения источников излучения // 2497150

Изобретение относится к устройству формирования гамма-изображения. Устройство формирования гамма-изображения, содержащее гамма-камеру (10) для съемки изображения наблюдаемой сцены (17) в гамма-лучах, называемого гамма-изображением, имеющую переднюю сторону (11) и ось обзора (х1'), и вспомогательную камеру (15) для съемки изображения наблюдаемой сцены (17) в видимом свете, при этом вспомогательная камера (15) расположена перед передней стороной (11) гамма-камеры (10), которая представляет собой коллиматорную гамма-камеру с точечным отверстием, причем вспомогательная камера (15) имеет оптическую ось (х2'), по существу, совпадающую с осью обзора (х1') гамма-камеры (10), так что изображение в видимом свете и гамма-изображение снимаются, по существу, одновременно с одним и тем же направлением обзора, благодаря чему определяют расположение источников радиации, находящихся на расстоянии от десятков сантиметров до десятков метров от гамма-камеры.

Геометрические преобразования, сохраняющие данные в виде списка // 2493572

Изобретение относится к области диагностической визуализации. Аппарат для диагностической визуализации, содержащий: детекторную матрицу, включающую в себя индивидуальные детекторные элементы (16), для приема событий излучения от области сканирования (18); инициирующий процессор (20) для присвоения метки времени воспринятым потенциальным событиям; процессор (24) верификации событий, который применяет критерии верификации к пикам канала измерительного элемента; процессор (30) преобразования событий, который преобразует воспринятые события и соответствующие линии отклика в пространственно смещенные преобразованные события; буферную память (32) для хранения событий в виде списка для хранения действительных событий, имеющих метку времени; процессор (34) восстановления для реконструирования действительных событий в виде изображения области (18) сканирования; и дополнительно содержащий: процессор (38) анализа изображения, который анализирует изображение, реконструированное процессором (34) восстановления, на предмет артефактов движения и распознает события излучения для преобразования процессором (30) преобразования событий; при этом анализ посредством процессора (38) анализа изображения применяется несколько раз с целью уменьшения артефактов в реконструированном изображении с каждым повтором.

Устройство рентгеновской визуализации и способ рентгеновской визуализации // 2491578

Изобретение относится к устройству рентгеновской визуализации и способу рентгеновской визуализации с использованием рентгеновских лучей. .

Виртуальный детектор рет и схема квазипикселированного считывания для рет // 2473099

Изобретение относится к позитронно-эмиссионной томографии (PET) и/или однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (SPECT) в медицинских приложениях с использованием пикселей разных размеров или подобного.

Складываемый гентри для ядерной медицины // 2464591

Изобретение относится к медицинским системам получения изображения, в частности оно касается гамма-камер, содержащих две, три, четыре или более радиационных детекторных головок, и описывается с конкретной ссылкой на них.

Устройство и способ для спектральной компьютерной томографии // 2437118

Изобретение относится к области спектральной компьютерной томографии (СТ), а также относится к детектированию рентгеновского излучения и другого излучения, где желательно получить информацию относительно интенсивности или энергетического спектра обнаруженного излучения.

Цифровой кремниевый фотоумножитель для врп-пэт // 2411542

Изобретение относится к области детектирования излучения. .

Высокоразрешающий детектор для медицинской визуализации // 2401440

Изобретение относится к детекторам для медицинской визуализирующей техники, например, в однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (SPECT) или позитронно-эмиссионной томографии (PET).

Автономный детекторный модуль как строительный блок для масштабируемых систем pet и spect // 2536792

Изобретение относится к системам формирования ядерного изображений. При детектировании событий сцинтилляции в системе формирования ядерного изображения процесс обработки установки временной метки и стробирования энергии внедряют в автономные детекторные модули (ADM) (14) для уменьшения объема последующей обработки. Каждый ADM (14) съемно установлен на неподвижно закрепленной детали (13) детектора и содержит массив (66) сцинтилляционных кристаллов и ассоциированный(ые) светоприемник(и) (64), такой(ие) как кремниевый фотоумножитель или тому подобное. Светоприемник(и) (64) соединен(ы) с модулем (62) обработки в или на одном из ADM (14), который выполняет стробирование энергии и установку временной метки. Технический результат - уменьшение объема обработки служебных данных. 6 н. и 13 з.п. ф-лы, 5 ил.

Создание оптимальных энергетических окон для рассеянных событий при формировании радионуклидных изображений // 2544388

Изобретение относится к области формирования радионуклидных изображений и связанным с ними областям. Способ формирования радионуклидных изображений содержит этапы, на которых сохраняют данные о формировании радионуклидного изображения, содержащие количественные значения энергии событий обнаружения излучения, причем данные о формировании радионуклидного изображения получены посредством формирования радионуклидного изображения объекта; создают энергетическое окно, используемое при фильтрации данных о формировании радионуклидного изображения, основываясь на (i) полученном нерадионуклидном изображении объекта или (ii) первоначальном реконструированном изображении объекта, созданном посредством реконструкции сохраненных данных о формировании радионуклидного изображения; фильтруют сохраненные данные о формировании радионуклидного изображения, соответствующие сохраненным количественным значениям энергии событий обнаружения излучения, используя созданное энергетическое окно, для создания набора отфильтрованных данных о формировании радионуклидного изображения и реконструируют набор отфильтрованных данных о формировании радионуклидного изображения для создания реконструированного изображения объекта. Технический результат - повышение качества изображения. 4 н. и 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

Система позитрон-эмиссионной и компьютерной томографии с единым детектором // 2578856

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к технологиям формирования медицинских изображений. Система детекторов излучения содержит первый и второй слои детекторов, с различными размерами поперечных сечений, расположенные друг под другом. Система формирования изображений, обеспечивающая осуществление способа формирования изображения, содержит гентри, множество систем детекторов, расположенных вокруг области исследования, источник рентгеновского излучения и процессор реконструкции. Комбинированная система формирования изображений в передаваемом и эмиссионном излучении содержит гентри, источник передаваемого излучения, расположенный смежно с областью исследования, и систему детекторов излучения, расположенных вокруг области исследования. Использование изобретения позволяет повысить эффективность сканирования. 4 н. и 15 з.п. ф-лы, 7 ил.

Чувствительные к вертикальному излучению детекторы одной или многих энергий // 2589252

Изобретение относится к формированию изображений, а конкретнее к чувствительным к вертикальному излучению детекторам одной и/или многих энергий. Матрица чувствительных к вертикальному излучению детекторов включает в себя по меньшей мере одну детекторную пластину. Детекторная пластина включает в себя матрицу сцинтилляторов, включающую в себя, по меньшей мере, верхнюю сторону, которая принимает излучение, нижнюю сторону и заднюю сторону, и монтажную плату фотодатчиков, включающую в себя фоточувствительную область, оптически связанную с задней стороной матрицы сцинтилляторов. Детекторная пластина дополнительно включает в себя обрабатывающую электронику, размещенную под матрицей сцинтилляторов, гибкую монтажную плату, электрически соединяющую фоточувствительную область и обрабатывающую электронику, и экран для защиты от излучения, расположенный под нижней частью матрицы сцинтилляторов между сцинтиллятором и обрабатывающей электроникой, тем самым защищая обрабатывающую электронику от остаточного излучения, проходящего через матрицу сцинтилляторов. Технический результат - повышение качества изображения. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 11 ил.

Способ определения плотности ткани патологического очага с помощью позитронно-эмиссионного томографа // 2599192

Изобретение относится к медицине, а именно к медицинской диагностической технике и может быть использовано для определения плотности биоткани в патологическом очаге. С помощью позитронно-эмиссионного томографа, содержащего устройство, измеряющее разность частот γ-квантов, одновременно поступающих на детекторы γ-излучения, измеряют максимальную разность частот указанных γ-квантов. По этой разности частот на основе эффекта Доплера находят скорость позитрона и пропорциональную ей плотность биоткани в патологическом очаге. Способ позволяет измерить плотность биоткани в патологическом очаге за счет использования устройства, позволяющего измерять разность частот γ-квантов, одновременно поступающих на детекторы γ-излучения. 3 ил.

Способ энергетической калибровки цифровой позитронно-эмиссионной томографии (dpet) // 2620863

Изобретение относится к позитронно-эмиссионной томографии (PET) и находит конкретное применение в связи с энергетической калибровкой детектора цифровой PET (DPET). Сущность изобретения заключается в том, что принимаются данные событий для множества событий соударений, соответствующих событиям гамма-излучения. Каждое событие соударения детектируется пикселем детекторного модуля и включает в себя энергию и время. Энергия событий соударений линеаризуется с использованием модели коррекции энергетической линейности, включающей в себя один или более параметров. Кластеры событий соударений идентифицируются на основании времен событий соударений, а субкластеры кластеров идентифицируются на основании пикселей, соответствующих событиям соударений кластеров. Энергии субкластеров корректируются с использованием первого набора коэффициентов коррекции, а энергии кластеров, включающих в себя множество субкластеров, корректируются с использованием второго набора коэффициентов коррекции. Технический результат – увеличение энергетического разрешения детекторов позитронно-эмиссионной томографии и повышение контрастности изображений. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 14 ил.

Виртуальные кадры для распределительной времяпролетной реконструкции данных в режиме списка с непрерывным движением стола // 2640787

Группа изобретений относится к медицинской визуализации, а именно к позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ). Система ПЭТ содержит память, сконфигурированную с возможностью непрерывной записи обнаруживаемых совпадающих пар событий, обнаруживаемых ПЭТ-детекторами, опору субъекта для поддержки субъекта и перемещения в режиме непрерывного движения через поле видения ПЭТ-детекторов, группирующий блок для группировки записанных совпадающих пар в каждый из множества пространственно ограниченных виртуальных кадров на основании времяпролетной информации, при этом обнаруженные события некоторых из обнаруженных совпадающих пар событий расположены в двух разных виртуальных кадрах, и группирующий блок распределяет совпадающую пару событий одному из двух виртуальных кадров, и блок реконструкции сгруппированных совпадающих пар каждого виртуального кадра в изображение кадра и объединения изображений кадров в общее удлиненное изображение. Способ ПЭТ содержит этапы, на которых перемещают субъект на опоре субъекта непрерывно через поле видения ПЭТ-детекторов, группируют записанные совпадающие пары событий в каждый из множества пространственно ограниченных виртуальных кадров на основании времяпролетной информации, при этом этап группирования включает в себя этап, на котором распределяют совпадающие пары одному из двух виртуальных кадров там, где обнаруженная совпадающая пара событий находится в двух разных виртуальных кадрах, реконструируют сгруппированные совпадающие события каждого виртуального кадра в общее удлиненное изображение. Система времяпролетной ПЭТ содержит решетку ПЭТ-детекторов, которая обнаруживает и записывает совпадающие события в режиме списка, опору субъекта, один или более процессоров, сконфигурированных с возможностью группировки записанных совпадающих пар событий в один из множества пространственно ограниченных виртуальных кадров, когда совпадающие события одной из совпадающих пар событий сгруппированы в смежные виртуальные кадры, распределения указанных обоих совпадающих событий общему виртуальному кадру на основании времяпролетной информации, реконструкции изображения кадра из каждого виртуального кадра и объединения изображений кадра в непрерывное удлиненное изображение. Использование изобретений позволяет получить распределенную реконструкцию данных в режиме списка при непрерывном движении стола. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил.