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1、(10)授权公告号 CN 101304689 B (45)授权公告日 2012.03.21 CN 101304689 B *CN101304689B* (21)申请号 200680041710.2 (22)申请日 2006.11.07 05110553.4 2005.11.09 EP A61B 6/00(2006.01) G01T 1/20(2006.01) (73)专利权人 皇家飞利浦电子股份有限公司 地址 荷兰艾恩德霍芬 (72)发明人 PG范德哈尔 (74)专利代理机构 永新专利商标代理有限公司 72002 代理人 黄睿 王英 US 2005/0058251 A1,2005.03.17,。
2、 全文 . US 2005/0092909 A1,2005.05.05,说明书第 0031 段 , 第 0033 段 , 第 0035 段 . CN 1657010 A,2005.08.24, 全文 . CN 1447636 A,2003.10.08, 全文 . CN 1404797 A,2003.03.26, 全文 . US 2005/01511086 A1,2005.07.14, 全文 . J.H.Siewerdsen, D.A.Jaffray.A ghost story: Spatio-temporal response characteristics ofan indirect-det。
3、ection flat-panel imager.Medical Physics26 8.1999,26(8),1624-1641. Michael Overdick,etc.Temporal Artefacts in Flat Dynamic X-ray Detectors. Proceedings of SPIE4320.2001,432047-58. (54) 发明名称 减少 X 射线探测器中 3D 伪影的方法 (57) 摘要 一种至少减少关于对象获得的 X 射线图像中 出现差别伪影的方法， 其中至少每天执行一次所 述去伪影扫描以产生潜在的强均匀伪影， 以使得 最小化在随后扫描期间的差别。
4、(非均匀)伪影。 该 去伪影扫描包括在 X 射线源 (4) 和探测器 (5) 间 没有对象时， 以相对较高探测器剂量获得 “空气” 图像。 (30)优先权数据 (85)PCT申请进入国家阶段日 2008.05.08 (86)PCT申请的申请数据 PCT/IB2006/054148 2006.11.07 (87)PCT申请的公布数据 WO2007/054893 EN 2007.05.18 (51)Int.Cl. (56)对比文件 审查员 石艳丽 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 4 页 CN 101304689 B1/1 页 2 1。
5、. 一种减少使用 X 射线系统关于对象获得的 X 射线图像中差别伪影的方法， 其中所述 X 射线系统包括 X 射线源 (4)， 用于照射所述对象 ； 还包括 X 射线探测器 (5)， 用于接收穿过 所述对象的 X 辐射并产生表示其强度分布的电信号， 所述 X 射线探测器包括用于接收入射 其上的 X 辐射并将所述 X 辐射转换成光辐射的闪烁体 (11)， 所述方法包括 ： 在所述 X 射线 源 (4) 和 X 射线探测器 (5) 之间没有对象的时候， 通过使所述 X 射线源 (4) 产生 X 辐射束 并使所述探测器 (5) 接收所述 X 辐射束的 X 辐射并产生表示均匀伪影的电信号， 来周期性 。
6、地获得去伪影扫描， 其中所述均匀伪影是由所述 X 辐射束的 X 辐射入射其上的所述探测器 (5) 导致的， 并且其中， 以较高 X 辐射探测器剂量执行所述去伪影扫描， 所述均匀伪影所需 的剂量使得基本上所有闪烁体的陷阱被填满。 2. 根据权利要求 1 所述的方法， 其中至少每天执行一次所述去伪影扫描。 3. 根据权利要求 1 所述的方法， 其中在所述 X 射线系统打开的时候自动执行所述去伪 影扫描。 4. 根据权利要求 1 所述的方法， 其中通过与对各个对象获得随后扫描所使用的基本相 同数量级的探测器剂量来执行所述去伪影扫描。 权 利 要 求 书 CN 101304689 B1/3 页 3 减。
7、少 X 射线探测器中 3D 伪影的方法 0001 本发明涉及一种减少X射线探测器中3D伪影的方法， 该方法尤其适合于但不是仅 用在利用例如 C 形臂和体 CT( 计算机断层扫描 ) 系统对软组织成像的过程中。 0002 参照图 1， 通常的 X 射线系统包括通过机械臂 3、 由摆臂 (C 形弧或是 G 形弧 )1 支 撑的病人台 2。在摆臂 1 内， 设置有 X 射线管 4 和 X 射线探测器 5， 该探测器设置并配置为 接收穿过病人 ( 未示出 ) 的 X 射线， 并产生表示其强度分布的电信号， 从该电信号可以重建 病人受照射区域的 3D 图像。通过移动摆臂 1， X 射线管 4 和探测器 。
8、5 可以相对于躺在病人 台 2 上的病人放置在任何需要的位置和朝向。在显示屏幕 6 上显示病人受照射区域的 3D 重建图像。 0003 X射线探测器5通常是平板探测器(FD)， 其包括转换层， 该转换层具有掺杂铊的碘 化铯 (CsI:Tl)， 用于转换 X 辐射为光辐射， 还包括多个感光元件， 用于从光辐射中获得电信 号。 这种X射线探测器可以从T.Jing等人的论文 “Amorphous silicon pixel layers with Caesium Iodide converter for medicalradiography” IEEE Transactions in nuclear。
9、 science 41(1994)903-909中得知。 该已知X射线探测器的转换器层形成为厚度在65m到 220m 范围之间的 CsI:Tl 层。非晶硅 PIN 型二极管用作感光元件， 来探测入射到 CsI:Tl 层上的 X 辐射所产生的闪光。Tl 的掺杂程度保持在 0.1-0.2mol。 0004 尽管已知 X 射线探测器的转换层具有较高转换效率， 但是其受到显著的余辉的影 响。余辉是这样一种现象， 在 X 射线入射后， 由于转换层或闪烁体中所谓的 “陷阱” 效应， 转 换层中产生的光辐射在入射 X 射线停止后还继续一段 ( 较短 ) 时间。国际专利申请 No.WO 03/100460描述。
10、了一种X射线探测器， 其具有CsI:Tl转换层， 其中CsI:Tl超纯且Tl掺杂程 度在 0.25-1.00at的范围之内。结果， 在入射 X 射线后继续产生的光辐射水平减少， 并且 因此相应地减少余辉。 0005 老化 (brightburn) 或 “伪影” 是 “陷阱” 导致的另一个 ( 更长期的 ) 现象， 这是由 闪烁体中的增益效应导致的， 并且其导致长久的伪影， 该伪影通常在显示图像上产生圆形 假像， 并且使得 3D 重建容易受到影响。 0006 本发明的一个目的在于提供一种改进的方法， 以进一步减少 X 射线探测器中伪影 导致的假像在 3D 重建图像中出现。 0007 依照本发明，。
11、 提供了这样一种方法， 用于减少使用X射线系统获得的对象的X射线 图像中的差别伪影， 其中该 X 射线系统包括 X 射线源， 用于照射所述对象 ； 还包括 X 射线探 测器， 用于接收穿过所述对象的 X 辐射， 并产生表示其强度分布的电信号， 所述 X 射线探测 器包括用于接收入射其上的 X 辐射并将所述 X 辐射转换成光辐射的闪烁体， 该方法包括在 所述 X 射线源和 X 射线探测器间没有对象时， 通过使所述 X 射线源产生 X 辐射束、 并使得所 述探测器接收所述 X 辐射并产生表示均匀伪影的电信号， 来周期性地获得去伪影扫描， 其 中所述均匀伪影是在所述 X 辐射入射其上的所述探测器中产。
12、生的。 0008 由于去伪影扫描导致闪烁体 ( 通常是 CsI:Tl 闪烁体 ) 中高度的 “陷阱” ， 使得在每 个随后扫描期间不产生进一步的显著伪影， 因此在获得去伪影扫描后获得的扫描中就显著 减少了差别伪影的产生。 说 明 书 CN 101304689 B2/3 页 4 0009 优选地， 去伪影扫描至少每天执行一次， 可能的话， 在 X 射线系统打开之后自动执 行。去伪影扫描最好以较高 X 辐射探测器剂量 (detector dose) 来进行， 通常与相对于各 个对象获得随后扫描所使用的数量级基本相同。 0010 参照下面描述的实施例， 本发明的这些和其他方面将变得显而易见。 001。
13、1 本发明的实施例将参照附图仅通过例子的方式来描述， 其中 ： 0012 图 1 是使用根据本发明的示例性实施例的 X 射线探测器的 X 射线系统的示意性侧 视图 ； 0013 图 2 是具有多个探测器元件的 CMOS 芯片的分解图 ； 0014 图 3 是示例性 X 射线系统的 X 射线探测器中结合的传感器矩阵的电路图 ； 0015 图 4 是根据本发明的示例性实施例的方法中主要步骤的示例性流程图。 0016 诸如参照图 1 和在图 1 中示出的、 系统中使用的平板 X 射线探测器通常包括多个 探测器元件， 该多个探测器元件设置为多行。图 2 示出形成这种探测器的 CMOS 衬底的分解 图，。
14、 其中具有多个探测器元件。多个光电二极管 8 和相关的放大器元件 ( 未示出 ) 通过集 成半导体技术在同一衬底上实现。因此， 在设置为矩阵形式的探测器元件 10( 还称作图像 元件或是像素 ) 上实现 CMOS 芯片 9 ； 例如， 在这种情况下， 它们在纵向设置为六行并在横向 设置为九列。完整的探测器阵列 3 通常包括多个连续设置的芯片 9。 0017 在每个 CMOS 芯片 9 之上， 设置有闪烁体 11 形成的转换层， 其与 CMOS 芯片 9 的大 小相同。闪烁体 11 由掺杂 Tl 的 CsI 形成， 并连接到 CMOS 芯片， 从而通过光学粘合剂 13 的 薄层相对其准确定位。吸。
15、收体层 14 设置在闪烁体的各个晶体 12 之间。 0018 CMOS 芯片 9 通过粘结层 16 安装在印刷电路板或 PCB 15 之上。通过到焊盘 17 的 导线形成从 CMOS 芯片 9 到 PCB 15 的电连接。 0019 在 X 辐射入射到探测器上时， 在闪烁体 11 中吸收 X 射线量子 () 并转换为可见 光。 参照图3， 对于X射线图像中的每个像素提供传感器元件21， 其包括光电传感器元件22， 收集电容 23 以及开关元件 40。通过光电传感器元件 22 从入射的 X 射线得到电荷， 其中通 过收集电容 23 来收集电荷。集电极 3 形成各个收集电容 23 的一部分。对于传。
16、感器元件的 每列， 设置有相应的读取线19， 且每个收集电容23通过其开关元件40耦接到其相应的读取 线 19。光电传感器元件设置在衬底 60 上， 并且作为一个例子， 图 3 仅仅示出 33 的传感器 元件， 但是在实际的实施例中， 使用很大数量的传感器元件， 例如 20002000 个。 0020 为了读出收集的电荷， 相关的开关元件40闭合(close)从而使得电荷从收集电容 传导到相应的读取线。分离的读取线 19 耦接到相应的高灵敏输出放大器 24， 放大器的输 出信号被提供给复用电路 25。电子图像信号包括来自复用电路 25 的输出信号。通过行驱 动器电路 26 控制开关元件 40，。
17、 通过寻址线 27 对于每一行将该行驱动器电路耦接到开关元 件。例如， 该复用电路提供电子图像信号到监视器 6， 在该监视器上随后显示 X 射线图像的 图像信息， 或者该电子图像信号可以提供给图像处理器以用于进一步处理。 0021 因此， 回头参考图 1， 在公知的 X 射线系统中， 要被检查的病人位于病人台 2 之上， 并随后被 X 射线管 4 发出的 X 射线束照射。由于病人对 X 射线吸收的局部差异， 在 X 射线 探测器上就形成了 X 射线阴影图像。通过结合在 X 射线探测器 5 中的传感器矩阵， 将 X 射 线图像转换成电子图像信号。电子图像信号被供给其上显示 X 射线图像的图像信息。
18、的监视 器 6。 说 明 书 CN 101304689 B3/3 页 5 0022 如上所述， 平板探测器中使用的 CsI:Tl 闪烁体受到出现长期伪影的缺陷的影响， 这对于 3D 重建图像的质量有不利影响， 因为它们 ( 通常 ) 导致在其中出现圆形的假像。这 种伪影是由非均匀辐射与闪烁体中陷阱效应的结合而产生的、 闪烁体中差别增益效应造成 的。由于伪影是一种增益效应， 其可以 ( 理论上 ) 通过利用增益较正来校正。增益较正是 基于 “空气” 图像 ( 即， 在 X 射线管和 X 射线探测器之间没有任何对象且没有校准而获得的 图像 )， 并且在利用增益校正时， 将伪影从对象图像中 “分开”。
19、 。然而， 如果在闪烁体中产生 余辉之前执行增益扫描(即， 获得空气图像)， 则这种增益较正将会失败。 换句话说， 伪影对 于每次扫描会改变， 由此增益扫描(在常规方法中)只能每天获得一次， 并且上述的增益较 正方法因此不能应对改变的伪影。 0023 通过以很高 ( 积累的 ) 探测器剂量 (ca.40mGy) 获得 ( 优选在每天的开始 )“去 伪影” 扫描 (“空气” 扫描 )， 依照本发明的示例性实施例解决了上述问题。这可以得到很 强但是均匀的伪影 9( 由于大多数闪烁体的陷阱被填满 )， 由此防止进一步产生强的差别伪 影。 因此， 在第一例子中产生潜在的强伪影， 使得在所有随后获得的扫。
20、描中都具有同样的潜 在伪影， 并且没有产生需要校正的进一步差别 ( 变化 ) 伪影。因此， 通过在初始 “去伪影” 扫 描期间产生强但是均匀的伪影， 来抑制非均匀伪影。通常， 在一天的时间量程左右， 伪影会 衰减， 因此优选应该每天重复执行一次去伪影扫描。 因此， 几天都不使用的系统就很容易受 到差别伪影的影响， 除非已经初始地执行了 “去伪影” 扫描。 0024 因此总的来说， 参照图 4， 根据本发明的方法包括通过以较高探测器剂量获得 “空 气” 图像来执行去伪影扫描100， 相对于相应对象执行随后的扫描102， 确定自从最后一次执 行去伪影扫描已经经过了预定时间周期 104， 以及重复去。
21、伪影扫描。 0025 应该注意， 上述实施例是示出而不是限制本发明， 并且本领域技术人员在不脱离 所附权利要求限定的发明范围内可以设计出很多替换实施例。在权利要求中， 括号中的任 何参考标记不应被理解为限制该权利要求。术语 “包括” 和 “具有” 等不排除存在任何权利 要求或说明书整体中没有列出的那些元件和步骤。 元件的单数表示并不排除多个这样的元 件， 反之亦然。 本发明可以通过包括若干不同元件的硬件实现， 也可以通过适当设置的计算 机来实现。在列举了若干装置的设备权利要求中， 这些装置的一部分可以实现为一个或是 同样的硬件。事实上， 在不同从属权利要求中描述的某些部件并不表示不能对这些部件结 合使用。 说 明 书 CN 101304689 B1/4 页 6 说 明 书 附 图 CN 101304689 B2/4 页 7 说 明 书 附 图 CN 101304689 B3/4 页 8 说 明 书 附 图 CN 101304689 B4/4 页 9 图 4 说 明 书 附 图 。