Определение смещения базовой линии детектора фотонов
Использование: для определения смещения базовой линии электрического сигнала, сгенерированного детектором фотонов устройства для рентгеновского исследования. Сущность изобретения заключается в том, что детектор фотонов содержит блок обработки, выполненный с возможностью определения первой частоты пересечения первого порога амплитуды импульса электрическим сигналом, сгенерированным детектором фотонов. Первый порог амплитуды импульса располагается на первом фронте шумового пика в спектре амплитуды импульса электрического сигнала. Технический результат: обеспечение возможности более точного определения смещения базовой линии сигнала, сгенерированного детектором фотонов. 6 н. и 8 з.п. ф-лы, 5 ил.
ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к определению смещения базовой линии детектора фотонов. В частности, настоящее изобретение относится к блоку обработки, детектору фотонов, устройству для рентгеновского исследования, способу, программному элементу и машиночитаемому носителю.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Характеристики подсчета детектора фотонов могут резко ухудшаться при высоком потоке рентгеновского излучения за счет неуправляемых и непредсказуемых изменений базовой линии аналогового сигнала детектора подсчета фотонов, воспринимаемых считывающей микросхемой ASIC. Эти изменения базовой линии могут вводиться, например, посредством изменений в резистивности материала датчика под действием интенсивного рентгеновского излучения, изменений электрического поля из-за пространственного заряда или других эффектов в полупроводниках, а также могут зависеть от предыстории облучения.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Может существовать необходимость более точного определения смещения базовой линии сигнала, сгенерированного детектором фотонов.
Аспекты изобретения изложены в независимых пунктах формулы изобретения. Преимущества и дополнительные варианты осуществления изложены в зависимых пунктах формулы изобретения, в описании и на чертежах.
Первый аспект изобретения относится к блоку обработки для обработки электрического сигнала, сгенерированного детектором фотонов устройства для рентгеновского исследования. Блок обработки выполнен с возможностью определения смещения базовой линии электрического сигнала посредством определения изменения первого показателя превышения первого порога амплитуды импульса электрическим сигналом. Первый порог амплитуды импульса является амплитудой импульса на первом фронте шумового пика в спектре амплитуды импульса электрического сигнала.
Другими словами, сущность изобретения можно видеть при непрерывном контроле эффекта смещения или дрейфа базовой линии, причем смещение базовой линии может корректироваться в реальном режиме времени устройством восстановления базовой линии, или может вводиться в выходной сигнал детектора в качестве средства коррекции сигнала детектора с помощью последующей обработки. Смещение базовой линии может обнаруживаться с высокой чувствительностью посредством изменения изменений частоты пересечения порога амплитуды импульса, то есть, первого порога амплитуды импульса. Благодаря установке первого порога амплитуды импульса на первом фронте шумового пика смещение базовой линии может заставлять первый показатель превышения первого порога амплитуды импульса быстро увеличиваться или уменьшаться. Таким образом, из изменения первого показателя может быть получена очень точная мера текущего уровня смещения базовой линии.
Изобретение основано на знании того, что детектор фотонов имеет несколько проблем, в частности, связанных с полупроводниками, которые могут влиять на качество сигнала детектора фотонов. Совокупность таких эффектов может быть обобщена термином «поляризация». В упрощенной картине поляризации число пар «электрон-дырка», сгенерированных при интенсивном облучении полупроводникового детектора рентгеновским излучением, становится настолько большим, что даже под влиянием сильного электрического поля эффективность датчика может быть недостаточной, чтобы быстро транспортировать заряды от датчика. В этой ситуации в некоторых частях датчика могут формироваться области, где локальная плотность заряда влияет на локальное электрическое поле и, следовательно, эффективность сбора зарядов подвергается риску ухудшения. Другие эффекты, возникающие не под действием облучения, например, зависимость темнового тока от фототока, могут оказывать влияние на постоянный ток (DC) датчика.
Более того, когда компонент DC аналогового сигнала, принимаемого одним каналом считывающей микросхемы ASIC (блок обработки), подвергается динамическим изменениям, результаты измерений амплитуды импульсов для всех импульсов могут быть подвержены таким ошибкам. Этот эффект, если его не скорректировать, может значительно влиять на качество изображения устройства для рентгеновского исследования. Дополнительно, этот эффект может приводить к временной зависимости измеренного числа фотонов в определенном одностороннем или двустороннем окне даже в условиях постоянного облучения.
В контексте настоящего изобретения блок обработки может рассматриваться как блок считывания или как считывающая микросхема ASIC (специализированная интегральная микросхема) детектора фотонов. Детектор фотонов может быть рентгеновским детектором. Помимо этого, детектор фотонов может быть реализован как детектор подсчета фотонов. Таким образом, детектор фотонов может быть выполнен с возможностью подсчета входящих событий, заставляющих импульс превышать определенное пороговое значение амплитуды импульса. Следует понимать, что событие может относиться к фотону, попадающему на детектор фотонов. Детектор фотонов может быть выполнен с возможностью генерировать электрический сигнал в ответ на такое событие. Таким образом, электрический сигнал может пониматься как электрический ответный сигнал на входящее событие.
Этот электрический сигнал может быть подвержен смещению базовой линии или дрейфу базовой линии. Базовая линия может относиться к компоненте постоянного тока электрического сигнала детектора фотонов, как описано выше. Как упоминалось ранее, базовая линия может дрейфовать во времени. Смещение базовой линии может определяться посредством определения базовой линии или посредством определения изменения базовой линии. Таким образом, следует понимать, что определение смещения базовой линии может содержать определение базовой линии в различные моменты времени. Чтобы правильно идентифицировать амплитуду импульса сигнала, появляющегося в момент t, блок обработки может быть выполнен с возможностью определения базовой линии в тот же самый момент t, то есть, базовая линия может определяться как функция времени b(t). Другими словами, в случае, когда энергетические пороги были калиброваны, например, относительно базовой линии для b=0, смещение базовой линии в момент t, равное b(t)=b0 приведет к неправильному определению амплитуды импульса на фактически ту же самую величину b0. Таким образом, благодаря определению значения b0 измеренная амплитуда импульса может корректироваться даже после ошибочного измерения.
Следует понимать, что определение изменения первого показателя превышения первого порога амплитуды импульса электрическим сигналом может быть связано с определением числа пересечений первого порога амплитуды импульса электрическим сигналом и/или сравнением определенного числа с опорным значением числа импульсов. Пересечение первого порога амплитуды импульса может быть вызвано импульсом или шумовой составляющей электрического сигнала. В контексте настоящего изобретения показатель превышения порога амплитуды импульса может также быть обозначен как частота пересечения порога амплитуды импульса.
Спектр амплитуды импульса может относиться к показателю или к частоте превышения или пересечения порога амплитуды импульса электрическим сигналом как функции порога амплитуды импульса. Например, спектр амплитуды импульса может быть интегральным спектром амплитуды импульса. Шумовой пик может располагаться на нижнем краю амплитуды импульса спектра амплитуды импульса и может иметь гауссову форму. Первый фронт может относиться к нарастающему и/или ниспадающему фронту шумового пика. Например, первый фронт является нарастающим левым фронтом шумового пика, то есть, фронтом шумового пика, расположенного на меньших уровнях амплитуды импульса по сравнению с падающим правым фронтом шумового пика.
Шумовой пик может по меньшей мере частично, быть обусловлен электронной схемой детектора и/или блоком обработки. Более того, шумовой пик может быть пиком, расположенным около самого нижнего порога амплитуды импульса в спектре амплитуды импульса. Другими словами, не может быть никакого пика, расположенного около нижнего порога амплитуды импульса, кроме шумового пика.
Более того, блок обработки может быть выполнен с возможностью определения смещения базовой линии во время работы детектора фотонов. Таким образом, определение смещения базовой линии может выполняться во время считывания кадра детектора фотонов. Например, блок обработки может быть выполнен с возможностью определения смещения базовой линии для каждого кадра, для каждого пятого кадра или для каждого десятого кадра считывания детектора фотонов. В этом отношении может быть сделано различие между двумя случаями: облучение детектора фотонов малым потоком, когда эффекты накопления могут быть менее важны, и облучение детектора фотонов большим потоком, где эффекты накопления могут быть более значительными. Эффект накопления может относиться к ситуации детектора фотонов, когда несколько событий происходят в одно и то же время или с короткими интервалами, так что их невозможно различить. В случае малого потока детектор может бездействовать большую часть времени и смещение базовой линии может определяться во время периодов между импульсами. Например, смещение базовой линии может определяться, запуская определение смещения базовой линии, описанное в контексте изобретения, при завершении обработки одного импульса. В этом случае некоторые импульсы в пределах одного кадра могут корректироваться иначе, чем другие импульсы, так чтобы амплитуда импульса могла корректироваться непосредственно перед тем, как информация теряется, например, давая приращение счетчику. Смещение базовой линии альтернативно может определяться в начале или в конце каждого кадра. Кроме того, в случае малого потока частота пересечения левым фронтом может быть индикацией смещения базовой линии на покадровом уровне.
При большом потоке случаи, когда аналоговый сигнал детектора фотонов преобладает над базовой линией, могут становиться редкостью. Следовательно, при этом может обеспечиваться блок управления, выполненный с возможностью выключения источника рентгеновского излучения устройства для рентгеновского исследования во время определенных периодов времени, в течение которых может выполняться оценка или определение базовой линии. Например, источник рентгеновского излучения может выключаться посредством вариантов переключения затвора или переключения по сетке. Такое переключение источника рентгеновского излучения предпочтительно, но не обязательно, синхронизируется со считыванием кадров рентгеновского детектора или системы.
В соответствии с дополнительным примерным вариантом осуществления первый фронт является нарастающим фронтом шумового пика. Таким образом, первый фронт может ассоциироваться с нижними порогами амплитуды импульса, сравниваемыми с ниспадающим фронтом шумового пика.
Благодаря выбору порога амплитуды импульса расположенным на нарастающем фронте шумового пика определяемое изменение показателя пересечения первого порога определенной амплитуды импульса менее подвержено влиянию компоненты рентгеновского сигнала.
В соответствии с дополнительным примерным вариантом осуществления изобретения блок обработки дополнительно выполнен с возможностью определения смещения базовой линии электрического сигнала посредством определения изменения второго показателя превышения второго порога амплитуды импульса электрического сигнала. Второй порог амплитуды импульса является амплитудой импульса на втором фронте шумового пика в спектре амплитуды импульса электрического сигнала. Дополнительно, второй фронт является ниспадающим фронтом шумового пика. Таким образом, второй фронт может ассоциироваться с более высокими порогами амплитуды импульса, сравниваемыми с нарастающим фронтом шумового пика.
Более того, признаки и преимущества, описанные со ссылкой на первый показатель и первый порог амплитуды импульса, могут также применяться ко второму показателю и второму порогу амплитуды импульса. Благодаря измерению двух показателей превышения двух порогов амплитуды импульса смещение базовой линии может определяться более точно. Дополнительно, использование двух порогов может увеличивать динамический диапазон определения смещения базовой линии, то есть, допустимый диапазон разрешенных амплитуд смещения.
В соответствии с дополнительным примерным вариантом осуществления изобретения блок обработки выполнен с возможностью определения первого опорного значения для первого показателя. Дополнительно, блок обработки выполнен с возможностью определения изменения первого показателя путем вычитания текущего измеренного показателя превышения первого порога амплитуды импульса электрическим сигналом из первого опорного значения.
Здесь, текущий измеренный показатель превышения первого порога амплитуды импульса может относиться к показателю превышения первого порога амплитуды импульса во время кадра считывания детектора фотонов. Блок обработки может быть выполнен с возможностью определения первого опорного значения в первом периоде и определения изменения во втором периоде, причем второй период может меть место во время кадра считывания детектора фотонов.
В соответствии с дополнительным примерным вариантом осуществления изобретения блок обработки выполнен с возможностью выполнять сканирование порогов электрического сигнала для определения спектра амплитуды импульса электрического сигнала. Дополнительно, блок обработки выполнен с возможностью установки первой опорной точки в точке перегиба фронта шумового пика определенного спектра амплитуды импульса.
Кроме того, блок обработки может также быть выполнен с возможностью выполнять сканирование порогов электрического сигнала для определения спектра амплитуды импульса электрического сигнала и установки опорной точки в другом положении фронта шумового пика. Сканирование порогов может относиться к определению числа импульсов, превышающих или пересекающих определенный порог амплитуды импульса, сканируя, тем самым, пороги амплитуды импульса. Сканирование порогов может давать в итоге интегрированный спектр амплитуды импульса. Благодаря установке первой опорной точки в точке перегиба линейная аппроксимация смещения базовой линии может дать в результате точное значение смещения базовой линии.
В соответствии с дополнительным примерным вариантом осуществления изобретения блок обработки выполнен с возможностью вычитания смещения базовой линии из электрического сигнала.
Другими словами, блок обработки может содержать дополнительную аппаратурную схему, способную активно компенсировать базовую линию как функцию самой последней выборки базовой линии. Например, блок обработки может содержать схему восстановления базовой линии. Например, определение смещения базовой линии может выполняться перед считыванием кадра детектора с тем, чтобы электрический сигнал детектора мог корректироваться в режиме онлайн. Например, пороги могут устанавливаться посредством блока цифро-аналогового преобразователя (ЦАП), чтобы соответствовать значениям амплитуды импульса, связанным с заданными энергетическими значениями. ЦАП может преобразовывать определенное пользователем цифровое значение энергии (например, целочисленный множитель в кэВ) в уровень аналогового напряжения, соответствующий амплитуде импульса, соответствующей этой энергии. Основываясь на определении смещения базовой линии, ЦАП всех порогов блока обработки может быть смещен на величину определенного смещения базовой линии.
В соответствии с дополнительным примерным вариантом осуществления изобретения блок обработки выполнен с возможностью хранения определенного смещения базовой линии для различных точек во времени в запоминающем блоке.
Запоминающий блок устройства может быть, например, блоком памяти. Таким образом, запоминающий блок, обрабатывающий выходной сигнал блока обработки, может корректировать выходной сигнал блока обработки с использованием сохраненного смещения базовой линии.
В соответствии с дополнительным примерным вариантом осуществления изобретения блок обработки выполнен с возможностью определения смещения базовой линии на основе функциональной зависимости между смещением базовой линии и изменением первого показателя.
Дополнительно, если блок обработки выполнен с возможностью определения второго показателя, как описано выше, блок обработки также выполнен с возможностью смещения базовой линии на основе функциональной зависимости между смещением базовой линии и изменением второго показателя.
Эта функциональная зависимость может быть, например, линейной зависимостью между смещением базовой линии и изменением первого показателя:
b(t)=b0+c [H - H(p-)],
где b(t) - текущая определенная базовая линия, b0 - начальное значение базовой линии, c - коэффициент пропорциональности между базовой линией и изменением частоты пересечения, H - опорное значение первого показателя превышения первого порога амплитуды импульса (первая частота пересечения)) и H(p-) - текущий определенный первый показатель превышения первого порога p- амплитуды импульса (первая частота пересечения). Другими словами, [H - H(p-)] означает изменение первого показателя (первую частоту пересечения). Однако функциональная зависимость может также содержать члены более высокого порядка или более сложные функции.
Второй аспект изобретения относится к детектору фотонов устройства для рентгеновского исследования, содержащему блок обработки, описанный в контексте настоящего изобретения. Как описано выше, детектор фотонов может быть рентгеновским детектором, предпочтительно, детектором подсчета фотонов.
Третий аспект изобретения относится к устройству для рентгеновского исследования, содержащему детектор фотонов, описанный в контексте настоящего изобретения.
Устройство для рентгеновского исследования может быть, например, сканером компьютерной томографии (КТ). Более того, устройство для рентгеновского исследования может быть устройством для выполнения спектральных КТ-сканирований или сканирований спектральной маммографии. Однако устройство для рентгеновского исследования может также относиться и к другим видам устройств для рентгеновского исследования.
В соответствии с дополнительным примерным вариантом осуществления изобретения устройство для рентгеновского исследования дополнительно содержит источник рентгеновского излучения и блок управления для выключения источника рентгеновского излучения, когда блок обработки определяет смещения базовой линии.
Блок управления может быть, например, затвором или устройством переключения по сетке источника рентгеновского излучения. Таким образом, обеспечивается то, что изменение первого показателя является индикацией истинного смещения базовой линии, не затронутого падением рентгеновских лучей в тот же самый момент времени. Например, в процесс измерения могут вводиться периоды, в которых источник рентгеновского излучения выключается, с тем, чтобы смещение базовой линии определялось во время таких периодов. Например, для типичного КТ-кадра длительностью примерно 400 мкс период длительностью 10 мкс, в котором источник рентгеновского излучения выключен, может быть достаточен для определения смещения базовой линии на покадровой основе с достаточно хорошей статистикой. Другими словами, источник рентгеновского излучения может быть выключен в течение малой доли длительности кадра. Эта доля может быть, например, меньше 10%, 5% или 2,5% от длительности кадра.
Четвертый аспект изобретения относится к способу определения смещения базовой линии в электрическом сигнале детектора фотонов устройства для рентгеновского исследования. Способ содержит этап, на котором определяют изменение первого показателя превышения первого порога амплитуды импульса электрическим сигналом, причем первый порог амплитуды импульса является амплитудой импульса на первом фронте шумового пика в спектре амплитуды импульса электрического сигнала. Дополнительно, способ содержит этап, на котором определяют смещение базовой линии электрического сигнала на основе определенного изменения первого показателя.
В соответствии с дополнительным примерным вариантом осуществления способ содержит этап, на котором определяют изменение второго показателя превышения второго порога амплитуды импульса электрическим сигналом, причем второй порог амплитуды импульса является амплитудой импульса на втором фронте шумового пика в спектре амплитуды импульса электрического сигнала. Дополнительно, способ содержит этап, на котором определяют смещение базовой линии электрического сигнала на основе определенного изменения второго показателя.
Способ, описанный в контексте настоящего изобретения, может исполняться блоком обработки, описанным в контексте изобретения. Дополнительно, признаки и преимущества, кратко описанные в отношении блока обработки, также могут относиться к описанному здесь способу. Кроме того, способ может также содержать этапы, описанные в отношении блока обработки.
Пятый аспект изобретения относится к программному элементу, который, будучи исполняемым блоком обработки, подает команду блоку обработки осуществлять способ согласно описанной здесь формуле изобретения.
Программный элемент может быть, например, управляющей программой, которая загружается в блок обработки с тем, чтобы блок обработки был выполнен с возможностью осуществления способа, описанного в контексте изобретения. Более того, программный элемент может также относиться к обновлению, позволяющему программному элементу осуществлять способ, описанный в контексте изобретения.
Шестой аспект изобретения относится к машиночитаемому носителю, на котором хранится программный элемент, который, будучи исполняемым блоком обработки, подает команду блок обработки осуществлять способ, описанный в контексте изобретения.
Например, машиночитаемый носитель может быть блоком памяти, выполненным с возможностью расширения блока обработки с тем, чтобы блок обработки был конфигурирован для выполнения описанного здесь способа.
Эти и другие варианты настоящего изобретения станут очевидны и полностью понятны при обращении к описанным здесь далее вариантам осуществления.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - устройство для исследования, содержащее детектор фотонов и блок обработки, соответствующие примерному варианту осуществления изобретения.
Фиг. 2 - спектр амплитуды импульса согласно примерному варианту осуществления изобретения.
Фиг. 3 - шумовой пик спектра амплитуды импульса согласно примерному варианту осуществления изобретения.
Фиг. 4 - блок-схема последовательности выполнения операций способа согласно примерному варианту осуществления изобретения.
Фиг. 5 - блок-схема последовательности выполнения операций способа согласно примерному варианту осуществления изобретения.
Чертежи являются схематичными и могут быть не в реальном масштабе. Если в последующем описании одни и те же ссылочные позиции используются в отношении различных чертежей, то они относятся к одним и тем же или схожим элементам. Одни и те же или схожие элементы могут также быть снабжены другими ссылочными позициями.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРИМЕРНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
На фиг. 1 показано устройство 100 для рентгеновского исследования согласно примерному варианту осуществления. Устройство 100 для рентгеновского исследования содержит гантри 101, содержащий источник 104 рентгеновского излучения и детектор 102 фотонов. Источник 104 рентгеновского излучения и детектор 102 фотонов могут поворачиваться в различные угловые положения гантри 101, так чтобы пробный образец 106 мог исследоваться под разными углами. Источник 104 рентгеновского излучения выполнен с возможностью излучения рентгеновских лучей 105, которые по меньшей мере частично проходят через пробный образец 106 и обнаруживаются детектором 102 фотонов. Детектор 102 фотонов содержит блок 103 обработки для обработки электрического сигнала, сгенерированного детектором 102 фотонов устройства 100 для рентгеновского исследования. Блок 103 обработки выполнен с возможностью определения смещения базовой линии электрического сигнала посредством определения изменения первого показателя превышения первого порога амплитуды импульса электрическим сигналом. Дополнительно, первый порог амплитуды импульса является амплитудой импульса на первом фронте шумового пика в спектре амплитуды импульса электрического сигнала.
Блок 103 обработки может, таким образом, активно компенсировать смещение базовой линии электрического сигнала или может сохранять смещение базовой линии для использования в другие моменты времени в запоминающем блоке 108 компьютерной системы 107, подключенной к устройству для рентгеновского исследования. Таким образом, блок 109 обработки компьютерной системы 107 имеет доступ к значениям смещения базовой линии для различных моментов времени, хранящимся в запоминающем блоке 108 с тем, чтобы показания детектора могли корректироваться с помощью программного обеспечения компьютерной системы 107, выполняемого блоком 109 обработки.
Дополнительно, источник рентгеновского излучения содержит блок 110 управления, например, устройство переключения по сетке или затвор для включения и выключения источника 104 рентгеновского излучения. Таким образом, источник рентгеновского излучения может выключаться на короткую долю кадра считывания детектора 102, так чтобы в это время могло быть определено смещение базовой линии.
Хотя на чертеже показано устройство для рентгеновского исследования, имеющее гантри, устройство для рентгеновского исследования может также иметь другую конструкцию.
На фиг. 2 показан спектр 200 амплитуды импульса согласно примерному варианту осуществления изобретения. Спектр 200 амплитуды импульса является типичным спектром амплитуды импульса детектора подсчета фотонов устройства для рентгеновского исследования, описанного в контексте изобретения. Ось х 201 представляет пороги амплитуды импульса, а ось y 202 представляет показатель превышения или пересечения порога амплитуды импульса. Другими словами, ось y 202 представляет частоты пересечения для различных порогов амплитуды импульса.
В этом примерном варианте осуществления спектр 200 амплитуды импульса является интегрированным спектром амплитуды импульса. Таким образом, для каждого значения порога амплитуды импульса показано общее число событий или импульсов, превышающих или пересекающих конкретное значение порога амплитуды импульса. Поскольку электрический сигнал содержит неисчезающий шумовой компонент, спектр 200 амплитуды импульса содержит гауссов шумовой пик 203. Сигнал детектора, созданный рентгеновскими лучами источника рентгеновского излучения, показан кривой 204. Полный сигнал, содержащий шумовой пик 203 и рентгеновский сигнал 204, показан кривой 205. Можно предположить, что форма шумового пика меняется, когда к шумовому пику 203 добавляется рентгеновский сигнал 204.
Повышенный шумовой компонент в электрическом сигнале мог бы увеличивать полную ширину по половине максимума шумового пика.
На фиг. 3 показан порог 300 амплитуды импульса электрического сигнала детектора фотонов согласно примерному варианту осуществления настоящего изобретения, когда источник рентгеновского излучения выключен. Ось X 301 представляет порог амплитуды импульса, который измеряется, а ось y 302 представляет показатель превышения или пересечения упомянутого порога амплитуды импульса. Шумовой пик 303 определяется, например, во время сканирования порога, которое выполняется, когда источник рентгеновского излучения выключен.
В то время, когда источник рентгеновского излучения выключен, спектр 300 амплитуды импульса содержит только гауссов шумовой пик 303. Шумовой пик содержит первый, нарастающий фронт 305 и второй, ниспадающий фронт 304. Положение 306 на оси x 301 представляет первый порог p- амплитуды импульса, а положение 307 по оси x 301 представляет второй порог p+ амплитуды импульса. Первый порог 306 p- амплитуды импульса расположен в точке перегиба первого фронта 305 шумового пика 303, а второй порог p+ 307 амплитуды импульса располагается в точке перегиба второго фронта 304 шумового пика 303.
Положение 308 на оси y 302 указывает первое опорное значение H для первого показателя превышения первого порога H(p-) 306 амплитуды импульса (первая частота пересечения). Хотя явно не показано, может быть определено аналогичное опорное значение H для второго показателя превышения второго порога H(p+) 307 амплитуды импульса (второй частоты пересечения), где опорное значение второго порога H(p+) амплитуды импульса может иметь то же самое значение, что и опорное значение первого порога H(p-) амплитуды импульса.
Если во время работы детектора фотонов смещение базовой линии детектора фотонов изменяется, может быть определен другой показатель превышения сигналом первого порога H(p-) 306 амплитуды импульса. Например, может быть измерен более высокий показатель 311 превышения первого порога 306 амплитуды импульса, относящийся к положительному изменению 309 первого показателя. Однако может также быть измерен более низкий показатель 312 превышения первого порога 306 амплитуды импульса, который представляет отрицательное изменение 310 первого показателя.
В результате крутого падения шумового пика 303 на фронтах 305 и 304 скорости пересечения первого или второго пика 306, 307 амплитуды импульса сильно зависят от смещения базовой линии электрического сигнала. Другими словами, когда базовая линия смещается во времени, смещение может обнаруживаться с очень высокой чувствительностью, измеряя изменения первого или второго показателя.
Частота подсчетов шума может быть крайне чувствительна к изменениям в базовой линии, когда один или два порога располагаются в точках 306 и/или 307 в спектре 300 амплитуды импульса. Для первого порога 306 амплитуды импульса любое положительное смещение базовой линии будет вызывать быстрое уменьшение частоты, тогда как любое отрицательное смещение базовой линии будет вызывать быстрое увеличение частоты пересечения первого порога амплитуды импульса.
Мгновенное смещение базовой линии при членах первого порядка может аппроксимироваться следующим образом:
b(t)=b0+c [H - H(p-)],
где b(t) -текущая определенная базовая линия, b0 - начальное значение базовой линии, c - коэффициент пропорциональности между базовой линией и изменением частоты пересечения, H - опорное значение первого показателя превышения порога амплитуды импульса (первая частота пересечения), и H(p-) - текущий определенный первый показатель превышения первого порога p- амплитуды импульса(первый показатель пересечения). Другими словами, [H - H(p-)] означает изменение первого показателя (первой частоты пересечения). Однако функциональная зависимость может также содержать члены более высокого порядка. Значения для b0 и c могут быть определены во время калибровки детектора фотонов.
Можно видеть, что изменения первых показателей 309 и 310 сильно зависят от изменений 314 и 313 базовой линии.
На фиг. 4 представлена блок-схема последовательности выполнения операций способа определения смещения базовой линии в электрическом сигнале детектора фотонов устройства для рентгеновского исследования согласно примерному варианту осуществления. Способ содержит этап S1 определения изменения первого показателя превышения первого порога амплитуды импульса электрическим сигналом, причем первый порог амплитуды импульса является амплитудой импульса на первом пороге шумового пика в спектре амплитуды импульса электрического сигнала. Кроме того, способ содержит этап S2 определения смещения базовой линии электрического сигнала на основе определенного изменения первого показателя.
На фиг. 5 представлена дополнительная блок-схема способа определения смещения базовой линии в электрическом сигнале детектора фотонов устройства для рентгеновского исследования согласно варианту осуществления изобретения. Способ содержит этап S1 определения изменения первого показателя превышения первого порога амплитуды импульса электрическим сигналом, причем первый порог амплитуды импульса является амплитудой импульса на первом фронте шумового пика в спектре амплитуды импульса электрического сигнала. Дополнительно, способ содержит этап S3 определения изменения второго показателя превышения второго порога амплитуды импульса электрическим сигналом, причем второй порог амплитуды импульса является амплитудой импульса на втором фронте шумового пика в спектре амплитуды импульса электрического сигнала. Дополнительно, способ содержит этап S2 определения смещения базовой линии электрического сигнала на основе определенного изменения первого показателя и этап S4 определения смещения базовой линии электрического сигнала на основе определенного изменения второго показателя.
Изобретение было показано и подробно описано на чертежах и в предшествующем описании и такие демонстрация и описание должны рассматриваться как иллюстративные и/или примерные, но не ограничительные. Изобретение не ограничивается раскрытыми вариантами осуществления.
Другие вариации раскрытых вариантов осуществления могут стать понятными и подвергнуться изменениям специалистами в области техники при практическом осуществлении заявленного изобретения, исходя из изучения чертежей, раскрытия и приложенной формулы изобретения. В формуле изобретения слово «содержащий» не исключает другие элементы или этапы, а единственное число не исключает множественное число. Простой факт, что определенные средства могут повторяться в различных взаимно зависимых пунктах формулы изобретения, не означает, что объединение этих средств не может использоваться для достижения преимущества. Программный элемент может храниться/ распространяться на соответствующем носителе, поставляемом вместе с или как часть другого аппаратурного обеспечения, но может также распространяться в других формах, таких как через Интернет или другие проводные или беспроводные системы связи. Любые ссылочные позиции в пунктах формулы изобретения не должны истолковываться как ограничивающие объем формулы изобретения.
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ
100 Устройство для рентгеновского исследования
101 Гантри
102 Детектор фотонов
103 Блок обработки
104 Источник рентгеновского излучения
105 Рентгеновские лучи
106 Пробный образец
107 Компьютерная система
108 Запоминающий блок
109 Блок обработки компьютерной системы
110 Блок управления
200 Спектр амплитуды импульса
201 Ось x
202 Ось y
203 Шумовой пик
204 Рентгеновский сигнал
205 Объединенная кривая
300 Спектр амплитуды импульса
301 Ось x
302 Ось y
303 Шумовой пик
304 Ниспадающий фронт
305 Нарастающий фронт
306 Первый порог p- амплитуды импульса
307 Второй порог p+ амплитуды импульса
308 Опорное значение для первого показателя H
309 Положительное изменение первого показателя
310 Отрицательное изменение первого показателя
311 Повышенный первый показатель H(p-)
312 Пониженный первый показатель H(p-)
313 Положительное изменение смещения базовой линии
314 Отрицательное изменение смещения базовой линии.
1. Блок (103) обработки для обработки электрического сигнала, сгенерированного детектором (102) фотонов устройства (101) для рентгеновского исследования;
причем блок обработки выполнен с возможностью определения смещения базовой линии электрического сигнала посредством определения изменения (309, 310) первого показателя превышения первого порога (306) амплитуды импульса электрическим сигналом; и
причем первый порог амплитуды импульса является амплитудой импульса на первом фронте (305) шумового пика (303) в спектре (300) амплитуды импульса электрического сигнала;
причем первый фронт (305) является нарастающим фронтом шумового пика.
2. Блок (103) обработки по п. 1 для обработки электрического сигнала, сгенерированного детектором (102) фотонов устройства (101) для рентгеновского исследования;
причем блок обработки выполнен с возможностью определения смещения базовой линии электрического сигнала посредством определения изменения (309, 310) первого показателя превышения первого порога (306) амплитуды импульса электрическим сигналом; и
причем первый порог амплитуды импульса является амплитудой импульса на первом фронте (305) шумового пика (303) в спектре (300) амплитуды импульса электрического сигнала;
причем блок (103) обработки дополнительно выполнен с возможностью определения смещения базовой линии электрического сигнала посредством определения изменения второго показателя превышения второго порога (307) амплитуды импульса электрического сигнала;
причем второй порог (307) амплитуды импульса является амплитудой импульса на втором фронте (304) шумового пика (303) в спектре (300) амплитуды импульса электрического сигнала; и
причем второй фронт является ниспадающим фронтом шумового пика.
3. Блок (103) обработки по п. 1,
причем блок (103) обработки дополнительно выполнен с возможностью определения смещения базовой линии электрического сигнала посредством определения изменения второго показателя превышения второго порога (307) амплитуды импульса электрического сигнала;
причем второй порог (307) амплитуды импульса является амплитудой импульса на втором фронте (304) шумового пика (303) в спектре (300) амплитуды импульса электрического сигнала; и
причем второй фронт является ниспадающим фронтом шумового пика.
4. Блок (103) обработки по любому из предшествующих пунктов,
причем блок обработки выполнен с возможностью определения первого опорного значения (308) для первого показателя; и
причем блок обработки выполнен с возможностью определения изменения первого показателя посредством вычитания текущего измеренного показателя превышения первого порога амплитуды импульса электрическим сигналом из первого опорного значения.
5. Блок (103) обработки по любому из предшествующих пунктов,
причем блок обработки выполнен с возможностью выполнять сканирование порога электрического сигнала для определения спектра (300) амплитуды импульса электрического сигнала; и
причем блок обработки выполнен с возможностью установки первой опорной точки в точке перегиба фронта шумового пика определенного спектра амплитуды импульса.
6. Блок (103) обработки по любому из предшествующих пунктов,
причем блок обработки выполнен с возможностью вычитания смещения базовой линии из электрического сигнала.
7. Блок (103) обработки по любому из предшествующих пунктов,
причем блок обработки выполнен с возможностью сохранения определенного смещения базовой линии для других моментов времени в запоминающем блоке (108).
8. Блок (103) обработки по любому из предшествующих пунктов,
причем блок обработки выполнен с возможностью определения смещения базовой линии на основе функциональной зависимости между смещением базовой линии и изменением первого показателя.
9. Детектор (102) фотонов устройства (101) для рентгеновского исследования, содержащий блок (103) обработки по любому из предшествующих пунктов.
10. Устройство (101) для рентгеновского исследования, содержащее детектор (102) фотонов по п. 9.
11. Устройство (101) для рентгеновского исследования по п. 10, дополнительно содержащее:
источник (104) рентгеновского излучения;
блок (110) управления для выключения источника рентгеновского излучения, когда блок обработки определяет смещение базовой линии.
12. Способ определения смещения базовой линии в электрическом сигнале детектора фотонов устройства для рентгеновского исследования, содержащий этапы, на которых:
определяют изменение первого показателя превышения первого порога амплитуды импульса электрическим сигналом, причем первый порог амплитуды импульса является амплитудой импульса на первом фронте шумового пика в спектре амплитуды импульса электрического сигнала (S1);
определяют смещение базовой линии электрического сигнала на основе определенного изменения первого показателя (S2);
определяют изменение второго показателя превышения второго порога амплитуды импульса электрическим сигналом, причем второй порог амплитуды импульса является амплитудой импульса на втором фронте шумового пика в спектре амплитуды импульса электрического сигнала (S3); и
определяют смещение базовой линии электрического сигнала на основе определенного изменения второго показателя (S4).
13. Способ определения смещения базовой линии в электрическом сигнале детектора фотонов устройства для рентгеновского исследования, содержащий этапы, на которых:
определяют изменение первого показателя превышения первого порога амплитуды импульса электрическим сигналом, причем первый порог амплитуды импульса является амплитудой импульса на первом фронте шумового пика в спектре амплитуды импульса электрического сигнала (S1); и
определяют смещение базовой линии электрического сигнала на основе определенного изменения первого показателя (S2);
причем первый фронт (305) является нарастающим фронтом шумового пика.
14. Машиночитаемый носитель, на котором хранится программный элемент, который, будучи исполняемым блоком обработки, подает команду блоку обработки осуществлять способ по п. 12 или 13.
