(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出器モジュールを含む撮像システムであって、
前記検出器モジュールは、
複数の直接変換光子計数検出器ピクセルからなるブロックと、
前記複数の直接変換光子計数検出器ピクセルからなる前記ブロックに接続され、高エネルギー分解能撮像モード及び高Ｘ線フラックス撮像モードの両方用のハードウェアを有する対応する電子部品と、
を含み、
前記ハードウェアは、
第１の速度で動作する第１の整形器と、
第２の速度で動作する複数の第２の整形器と、
高エネルギー分解能撮像又は高Ｘ線フラックス撮像のうちの一方用に前記検出器モジュールを構成させるコントローラと、
を含み、
前記第１の速度は、前記第２の速度よりも速い、撮像システム。
【請求項２】
前記ハードウェアは、
前記検出器モジュールが前記高エネルギー分解能撮像モードにあることに反応して、前記複数の直接変換光子計数検出器ピクセルのすべてからの信号を、前記第１の整形器に送る複数のスイッチを含む、請求項１に記載の撮像システム。
【請求項３】
前記複数のスイッチは、前記検出器モジュールが前記高Ｘ線フラックス撮像モードにあることに反応して、前記複数の直接変換光子計数検出器ピクセルそれぞれからの信号を、前記複数の第２の整形器のうちの異なる１つに送る、請求項２に記載の撮像システム。
【請求項４】
前記第１の整形器の出力を処理する２つ以上の比較器及びカウンタからなり、各比較器は、異なるエネルギー閾値レベルを有する第１のセットと、
個別の比較器／カウンタペアからなり、各比較器／カウンタペアは、前記複数の第２の整形器のうちの対応する第２の整形器の出力を処理し、各比較器は、同じエネルギー閾値レベルを有する第２のセットと、
を更に含む、請求項１乃至３の何れか一項に記載の撮像システム。
【請求項５】
前記第１の整形器の出力を交互に処理する２つ以上の比較器及びカウンタからなる単一のセットを更に含み、各比較器は、異なるエネルギー閾値レベルを有するか、又は、２つ以上の比較器及びカウンタからなる前記セットのうちのそれぞれ異なる比較器及びカウンタを用いて前記複数の第２の整形器の個々の出力を処理し、この場合、各比較器は、同じエネルギー閾値レベルを有する、請求項１乃至３の何れか一項に記載の撮像システム。
【請求項６】
入力に基づいて、前記高エネルギー分解能撮像又は前記高Ｘ線フラックス撮像の少なくとも１つ用に、前記検出器モジュールを構成させるコントローラを更に含み、前記コントローラは、スキャン中のＸ線フラックスレートを決定し、前記入力は、決定された前記Ｘ線フラックスレートを示す、請求項１乃至５の何れか一項に記載の撮像システム。
【請求項７】
入力に基づいて、前記高エネルギー分解能撮像又は前記高Ｘ線フラックス撮像の少なくとも１つ用に、前記検出器モジュールを構成させるコントローラを更に含み、前記入力は、スキャンのための撮像プロトコルを示し、前記コントローラは、前記スキャン前に、前記高エネルギー分解能撮像又は前記高Ｘ線フラックス撮像用に前記検出器モジュールを構成させる、請求項１乃至６の何れか一項に記載の撮像システム。
【請求項８】
前記検出器モジュールは、同時用の高エネルギー分解能撮像及び高Ｘ線フラックス撮像用の電子部品を含む、請求項１に記載の撮像システム。
【請求項９】
単一の直接変換光子計数検出器ピクセルからの信号を処理する第１のペア、及び、前記複数の直接変換光子計数検出器ピクセルのすべてからの信号の合計を処理する第２のペアを含む、前記複数の直接変換光子計数検出器ピクセルそれぞれ用の２つの比較器／カウンタペアを更に含み、前記第１のペア及び前記第２のペアは、それぞれの信号を同時に処理する、請求項６に記載の撮像システム。
【請求項１０】
各第１のペアは、異なるエネルギー閾値を有し、各第２のペアは、同じエネルギー閾値を有する、請求項９に記載の撮像システム。
【請求項１１】
前記複数の直接変換光子計数検出器ピクセルのうちの少なくとも２つは、カウンタを共有する、請求項９又は１０に記載の撮像システム。
【請求項１２】
前記高エネルギー分解能撮像モード及び前記高Ｘ線フラックス撮像モードの両方用に構成される前記複数の直接変換光子計数検出器ピクセルそれぞれ用の単一の比較器／カウンタペアを更に含む、請求項８に記載の撮像システム。
【請求項１３】
前記コントローラは、スキャン中のＸ線フラックスレートを決定し、入力は、決定された前記Ｘ線フラックスレートを示す、請求項１乃至１０の何れか一項に記載の撮像システム。
【請求項１４】
より高いエネルギー分解能モード及びより高いＸ線フラックスモードのうちの１つを含む、選択された撮像プロトコル用のスキャンモードを特定するステップと、
前記より高いエネルギー分解能モード及び前記より高いＸ線フラックスモードの両方用に構成可能である検出器モジュールを、特定された前記スキャンモードに基づいて構成させるステップと、
選択された前記撮像プロトコルの前記スキャンモード用に構成された前記検出器モジュールを用いて、スキャンを行うステップと、
前記検出器モジュールを前記より高いエネルギー分解能モード用に構成させることに反応して、第１の速度で動作する第１の整形器を用いて、複数の検出器ピクセルからの出力信号を処理するステップと、
前記検出器モジュールを前記より高いＸ線フラックスモード用に構成させることに反応して、第２の速度で動作する第２の整形器をそれぞれ用いて、前記複数の検出器ピクセルからの前記出力信号を処理するステップと、
により、前記スキャンからのスキャンデータを処理し、ボリュメトリック画像データを生成するステップであって、前記第１の速度は、前記第２の速度よりも遅い、ステップと、
を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
以下は、概して、光子計数検出器に関し、より具体的には、高エネルギー（スペクトル）分解能撮像検査及び高Ｘ線フラックス撮像検査の両方用の光子カウンタ検出器に関し、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）への具体的な応用を用いて説明されるが、以下は、他の撮像モダリティにも適している。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータ断層撮影（ＣＴ）スキャナは、固定ガントリに回転可能に取り付けられる回転ガントリを含む。回転ガントリは、Ｘ線管を担持する。検出器アレイが、検査領域を挟んでＸ線管の反対側に置かれる。回転ガントリ及びＸ線管は、長手軸、即ち、ｚ軸について検査領域の周りを回転する。Ｘ線管は、検査領域を横断し、検出器アレイを照射する多エネルギー電離放射線を放出する。検出器アレイは、放射線を検出し、それを示す信号を生成する検出器ピクセルの１又は２次元アレイを含む。各ピクセルは、対応する信号を更なる処理のために伝達するために使用される読み出しチャネルに関連付けられる。再構成器が、処理済み信号を再構成し、ボリュメトリック画像データが生成される。
【０００３】
スペクトルＣＴでは、検出器ピクセルは、直接変換光子計数検出器ピクセルを含む。一般に、直接変換光子計数検出器ピクセルは、カソードとアノードとの間に配置される直接変換材料を含み、電圧がカソードとアノードとの間に印加される。光子は、カソードを照射し、エネルギーを、直接変換材料内の電子に伝達し、当該材料は電子／正孔ペアを作成し、電子はアノードに向かってドリフトする。これに反応して、アノードは電気信号を生成する。パルス整形器が電気信号を処理し、検出された光子のエネルギーを示すピーク振幅を有するパルスを生成する。パルス弁別器が、パルスの振幅をエネルギー閾値と比較する。カウンタは、各閾値について、閾値を超えたパルスの数を計数する。エネルギービンナーが、カウントをエネルギー範囲でビン化し、これにより、光子がエネルギー分解される。再構成器は、ビン化信号を再構成し、エネルギー固有のボリュメトリック画像データが生成される。
【０００４】
直接変換光子計数検出器ピクセルは、通常、１チャネル当たり、最大１０００万カウント毎秒（１０Ｍｃｐｓ）の観察Ｘ線フラックスレートに対処することができる。Ｘ線光子に固有のポアソン特性により、現在の光子の処理が完了する前に次の光子が到着するのでオーバーラップするパルス（即ち、パルス累積）が生じる。累積の可能性は、衝突Ｘ線光子フラックスの平均ポアソンレートとともに増加する。パルスがオーバーラップすると、これらの振幅は組み合わさり、したがって、当該組み合わせから個々のパルスは識別できず、パルスのピークエネルギーは、オーバーラップするパルスの振幅寄与によってシフトされ、したがって、検出された光子のエネルギー分布に誤りがある可能性があり、これにより、画質が低減する。従来の非スペクトルＣＴでは、Ｘ線フラックスレートは、１チャネル当たり数百Ｍｃｐｓほどであり、したがって、直接変換光子計数検出器ピクセルは、従来の非スペクトルＣＴ応用にはあまり適していない。
【０００５】
直接変換光子計数検出器アレイのＸ線フラックスを減少させる方法は、検出器ピクセルの物理的なサイズを縮小することにあった。より小さいピクセルは、読み出し電子部品のレート要件を減少し、単位面積当たりのレート能力を増加させる（即ち、Ｍｃｐｓ／ｍｍ２は、所与の電子部品性能及びより小さいピクセルについて幾何学的に増加する）。不都合なことに、ピクセルの物理的なサイズを縮小することは、隣接ピクセルとの電荷共有及びｋエスケープイベントによってエネルギー分解能を低下させる。文献によると、ある構成では、組立て時においてより小さいピクセルサイズが決定され、「仮想」のより大きいピクセルサイズが、飽和していないより小さいピクセルのパルス整形器の後の出力を組み合わせることによって動的に作成される。この構成は、ある場合にはどのピクセルが飽和しているかを決定し、飽和ピクセルからの信号を破棄し、真理値表及び／又はスイッチングネットワークを用いて非飽和ピクセルの出力を組み合わせる追加の調停回路を含む。不都合なことに、追加の調停回路は、空間を取り、回路の複雑性をもたらし、計数率能力を低下し、検出器の全体のコストを上げてしまう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本明細書において説明される態様は、上記問題等に対処する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一態様では、撮像システムは、検出器モジュールを含む。検出器モジュールは、複数の直接変換光子計数検出器ピクセルからなるブロックと、複数の直接変換光子計数検出器ピクセルからなるブロックに接続され、高エネルギー分解能撮像モード及び高Ｘ線フラックス撮像モードの両方用のハードウェアを有する対応する電子部品とを含む。
【０００８】
別の態様では、方法は、より高いエネルギー分解能モード及びより高いＸ線フラックスモードのうちの１つを含む、選択された撮像プロトコル用のスキャンモードを特定するステップと、より高いエネルギー分解能モード及びより高いＸ線フラックスモードの両方用に構成可能である検出器モジュールを、特定されたスキャンモードに基づいて構成させるステップと、選択された撮像プロトコルのスキャンモード用に構成された検出器モジュールを用いて、スキャンを行うステップと、スキャンからのスキャンデータを処理し、ボリュメトリック画像データを生成するステップとを含む。
【０００９】
別の態様では、より高いエネルギー分解能モード及びより高いＸ線フラックスモードの両方用に構成される検出器モジュールを使用してスキャンを開始するステップと、より高いエネルギー分解能モード用の第１のデータ、及び、より高いＸ線フラックスモード用の第２のデータを同時に生成するステップと、更なる処理のために、第１のデータ又は第２のデータの少なくとも１つを選択するステップと、第１のデータ又は第２のデータの選択された少なくとも１つを処理して、ボリュメトリック画像データを生成するステップとを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本発明は、様々なコンポーネント及びコンポーネントの構成、また、様々なステップ及びステップの構成の形を取ってよい。図面は、好適な実施形態を例示することのみを目的とし、本発明を限定するものと解釈されるべきではない。
【００１１】
【図１】図１は、直接変換光子計数検出器を有する例示的な撮像システムを概略的に示す。
【図２】図２は、直接変換光子計数検出器の例示的なサブポーションを概略的に示す。
【図３】図３は、本発明の一実施形態の直接変換光子計数検出器の例示的な電子部品を概略的に示す。
【図４】図４は、本発明の一実施形態の電子部品の例示的な電極を示す。
【図５】図５は、図４の直接変換光子計数検出器ピクセルパッドに関連する電極の一実施例を示す。
【図６】図６は、直接変換光子計数検出器の電子部品の別の実施例を概略的に示す。
【図７】図７は、図６の変形実施例を概略的に示す。
【図８】図８は、直接変換光子計数検出器の電子部品の別の実施例を概略的に示す。
【図９】図９は、本明細書において説明される一実施形態による例示的な方法を示す。
【図１０】図１０は、本明細書において説明される一実施形態による別の例示的な方法を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１を最初に参照するに、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）スキャナといった撮像システム１００が概略的に示されている。撮像システム１００は、固定ガントリ１０２と、固定ガントリ１０２によって回転可能に担持される回転ガントリ１０４とを含む。回転ガントリ１０４は、長手軸、即ち、ｚ軸について、検査領域１０６の周りを回転する。カウチといった被験者支持体１０８が、物体又は被験者を検査領域１０６内で担持する。撮像システム１００は、Ｘ線管といった放射線源１１０を含む。放射線源１１０は、回転ガントリ１０４によって担持され、回転ガントリ１０４とともに、長手軸、即ち、ｚ軸１０８について、検査領域１０６の周りを回転する。放射線源１１０は、検査領域１０６とその中にいる被験者又は物体の一部とを横断する電離（Ｘ線）放射線を放出する。
【００１３】
撮像システム１００は、放射線源１１０に対して検査領域１０６の反対側のある角度に亘る円弧に対応する検出器アレイ１１２を含む。検出器アレイ１１２は、横断方向、即ち、ｘ方向に沿って配置される光子計数検出器モジュールの１又は２次元アレイ１１４を含む。この実施例では、モジュール１１４は、カソード層１１６と、アノード層１１８と、これらの間に配置される直接変換材料１２０とを含む。適切な直接変換材料には、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、テルル化カドミウム亜鉛（ＣＺＴ）、シリコン（Ｓｉ）及び／又はヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）が含まれるが、これらに限定されない。アノード層１１８は、個別の検出器ピクセル１２２Ｎ，１、１２２Ｎ，２、１２２Ｎ，３、…１２２Ｎ，Ｍ（本明細書ではピクセル１２２と総称する）を含む。ただし、Ｎ及びＭは、正の整数である。ピクセルは、電子部品１２４（例えばＡＳＩＣ）と電気通信する。ピクセル１２２は、検査領域１０６を横断する放射線を検出し、そのエネルギーを示す電気信号を生成する。
【００１４】
図２を簡単に参照するに、アノード層１１８のサブポーション２０４が示され、サブポーション２０４は、対応するピクセルアノード電極２０２１，１、２０２１，２、２０２２，１及び２０２２，２を有する４つの光子計数ピクセル１２２１，１、１２２１，２、１２２２，１及び１２２２，２を含む。この実施例では、光子計数ピクセル電極２０２１，１、２０２１，２、２０２２，１及び２０２２，２は、円形で等方性である。変形実施例では、光子計数ピクセル１２２１，１、１２２１，２、１２２２，１及び１２２２，２又は電極２０２１，１、２０２１，２、２０２２，１及び２０２２，２は、別の形状（例えば四角形、長方形、六角形、不規則な形状等）であり、及び／又は、等方性ではない。図示される実施例では、ピッチ２０６（例えば隣接する検出器ピクセル１２２間の中心間の距離）は、１７５μｍ、２５０μｍ、３２５μｍ等といった約１５０乃至３５０ミクロン（μｍ）である。本明細書では、他のピッチも考えられる。隣接する検出器ピクセル１２２間の間隔２０８は、０．１０、２５．００、５０．００等といった約０．１０乃至７５．００ミクロン（μｍ）である。本明細書では、ピクセル１２２間の他の間隔も考えられる。
【００１５】
図１に戻るに、以下により詳細に説明されるように、ピクセル１２２は、複数のピクセルブロックにまとめられ、各ブロックが検出器として構成され、ピクセル１２２は、分光モードといったより高いエネルギー分解能応用と、ハウンズフィールド単位（ＨＵ）モードといったより高いＸ線フラックス応用との両方について検出するように構成される。例示的なブロックは、図２に示される２×２ブロックといった２×２ブロックである。他のサイズのブロックの例としては、Ｎ＝Ｍ及びＮ≠Ｍについて、Ｎ＝１、２、３、４、…等及びＭ＝１、２、３、４、…等が含まれるが、これらに限定されない。以下に詳細に説明されるように、一例では、コントローラ１２６が、例えばスキャンのためのスキャンプロトコル、ユーザ設定、初期設定等に基づいて、事前に、即ち、スキャンが行われる前に、より高いエネルギー分解能及び／又はより高いＸ線フラックス用のハードウェアを使って各ブロックを構成させる。したがって、ピクセルが飽和したかどうかを決定し、決定に基づいてピクセルによって出力された信号を組み合わせる方法を決定する調停回路は緩和され、処理の複雑さ及び／又は全体のコストが減少される。しかし、スキャン中のＸ線フラックスレートに基づいて、特定の動作モードを選択することもできる。
【００１６】
各検出器ピクセル１２２について、増幅器／パルス整形器１２８が、出力電気信号を増幅し、検出された放射線のエネルギーを示すピーク振幅を有するパルス（例えば電圧、電流等）を生成する。弁別器１３０は、１つ以上の比較器１３２を含む。各比較器１３２は、パルスの振幅を、１つ以上の異なるエネルギー範囲に対応する１つ以上の所定のエネルギー閾値と比較する。比較器１３２は、検出された光子イベントのエネルギーが閾値を上回るか又は下回るかを示す出力信号をそれぞれ生成する。カウンタ１３４が、各エネルギー範囲について、比較器出力信号に基づいて、エネルギー範囲に属する幾つかのパルスを計数する。例えばカウンタ１３４は、比較器１３２の出力が対応する閾値を超えることに応えて、当該閾値のカウント値をインクリメントする。
【００１７】
ビンナー１３６は、カウント、したがって、検出された放射線を、エネルギービン化する、即ち、エネルギーウィンドウに割り当て、これにより、検出された放射線はエネルギー分解される。１ビンは、２つの閾値間のエネルギー範囲について規定される。ビンナー１３６は、より低い閾値についてカウントを有するがより高い閾値についてはカウントを有さない光子イベントを、当該２つの閾値間のエネルギー範囲について規定されているビンに割り当てる。分解器１３８は、エネルギー分解された検出放射線を分解する。例えば分解器１３８は、エネルギー分解された検出放射線を、光電子成分、コンプトン散乱成分、ｋエッジ成分及び／又は他の基本材料若しくは成分に分解する。再構成器１４０が、分解成分のうちの１つ以上を再構成し、スペクトルボリュメトリック画像データが生成される。或いは、分解成分が組み合わされ、再構成されて、非スペクトルボリュメトリック画像データが生成される、及び／又は、スペクトルボリュメトリック画像データが組み合わされて、非スペクトルボリュメトリック画像データが生成される。
【００１８】
コンピュータシステムが、オペレータコンソール１４２として機能し、ディスプレイといった出力デバイスと、キーボード、マウス等といった入力デバイスとを含む。オペレータは、コンソール１４２内のソフトウェアによって、システム１００とインタラクトすることができる。これには、撮像取得プロトコルを選択すること、撮像再構成プロトコルを選択すること、スキャンを開始すること、スキャンを一時停止すること等が含まれる。一例では、撮像取得プロトコル及び／又は撮像再構成プロトコルは、行われるスキャンに対し、検出器モジュール１１４のモード（より高いエネルギー分解能及び／又はより高いＸ線フラックス）を示すパラメータを含む。この場合、コンソール１４２は、コントローラ１２６に、モード信号を送信、伝達等し、コントローラ１２６は、モード信号に基づいて、特定の動作モードについてピクセル１２２のブロックをプログラミングする。
【００１９】
図３は、図２に示されるピクセル１２２１，１、１２２１，２、１２２２，１及び１２２２，２を含むピクセルブロック３００用の電子部品１２４の非限定的な実施例を示す。当然ながら、本明細書では、他のブロック（例えばより大きい、より小さい、非四角形等）も考えられる。
【００２０】
この実施例では、電子部品１２４は、ピクセル１２２１，１、１２２１，２、１２２２，１及び１２２２，２にそれぞれ対応し、ピクセルアノード電極２０２１，１、２０２１，２、２０２２，１及び２０２２，２と電気通信する導電性の電極３０２１，１、３０２１，２、３０２２，１及び３０２２，２を含む。電極３０２１，１の出力は、第１の導電性チャネル３０４１（例えばトレース、ワイヤ等）を通り、増幅器／パルス整形器１２８（図示１）の第１の副増幅器／整形器１２８１に送られる。電極３０２１，２の出力は、第２の導電性チャネル３０４２を通り送られる。図示される第２のチャネル３０４２は、第１のスイッチ３０６２，１と第２のスイッチ３０６２，２とを含む。第１のスイッチ３０６２，１は、チャネル３０４２を第１のチャネル３０４１に交互に電気的に接続したり切断したりする。第２のスイッチ３０６２，２は、チャネル３０４２を第２の副増幅器／整形器１２８２に交互に電気的に接続したり切断したりする。
【００２１】
電極３０２２，１の出力は、第１のスイッチ３０６３，１と第２のスイッチ３０６３，２とを含む第３の導電性チャネル３０４３を通り送られる。第１のスイッチ３０６３，１は、（第１のスイッチ３０６２，１を介して）チャネル３０４３を第１のチャネル３０４１に交互に電気的に接続したり切断したりする。第２のスイッチ３０６３，２は、チャネル３０４３を第３の副増幅器／整形器１２８３に交互に電気的に接続したり切断したりする。電極３０２２，２の出力は、第１のスイッチ３０６４，１と第２のスイッチ３０６４，２とを含む第４の導電性チャネル３０４４を通り送られる。第１のスイッチ３０６４，１は、（第１のスイッチ３０６２，１及び３０６３，１介して）チャネル３０４４を第１のチャネル３０４１に交互に電気的に接続したり切断したりする。第２のスイッチ３０６４，２は、チャネル３０４４を第４の副増幅器／整形器１２８４に交互に電気的に接続したり切断したりする。
【００２２】
第１のスイッチ３０６２，１、３０６３，１及び３０６４，１は、本明細書では、第１のスイッチ３０６１と総称する。第２のスイッチ３０６２，２、３０６３，２及び３０６４，２は、本明細書では、第１のスイッチ３０６２と総称する。第１のスイッチ３０６１及び第２のスイッチ３０６２は、本明細書では、スイッチ３０６と総称する。コントローラ１２６は、スイッチ３０６を制御する。当該制御には、スイッチ３０６を「開くこと」及び「閉じること」が含まれ、これらは、本明細書において説明されたように、第１のスイッチ３０６１をチャネル３０４２乃至３０４４に、また、第２のスイッチ３０６２を副増幅器／整形器１２８１乃至１２８４に電気的に接続する又は切断する。図示される例では、コントローラ１２６は、スキャン前に、モード信号に反応してスイッチ３０６を作動させる。モード信号は、本明細書において説明されたように、行われるスキャンのための動作モード（より高いエネルギー分解能又はより高いＸ線フラックス）を示す。
【００２３】
動作時、被験者のスキャン前に、コントローラ１２６は、モード信号を受信する。一例では、モード信号は、例えばコンソール１４２上で実行されるコンソールスキャン計画アプリケーションとユーザがインタラクトすることに関連して、スキャン計画段階中に生成される。モード信号は、コントローラ１２６に、スイッチ３０６を「閉じ」させるか又は「開け」させるコマンドを表す。例えばより高いエネルギー分解能が必要であり、Ｘ線フラックスが検出器ピクセル１２２を飽和しないスキャンについて、モード信号は、コントローラ１２６に、第１のスイッチ３０６１を閉じさせ、第２のスイッチ３０６２を開けさせる。この構成では、すべてのピクセル３０２１，１、３０２１，２、３０２２，１及び３０２２，２の出力が、チャネル３０４１及び副増幅器／整形器１２８１に送られる。より高いＸ線フラックススキャンでは、モード信号は、コントローラ１２６に、第１のスイッチ３０６１を開けさせ、第２のスイッチ３０６２を閉じさせる。この構成では、各ピクセル３０２１，１、３０２１，２、３０２２，１の出力が、副増幅器／整形器１２８のうちの対応する異なる福増幅器／整形器に送られる。
【００２４】
この構成では、２５０μｍのピッチ及びＮ＝Ｍ＝２について、取得電子部品は、４つの個別の２５０×２５０μｍのピクセルか、又は、単一の５００×５００μｍのより大きいピクセルで事前に（即ち、スキャン前に）構成可能である。したがって、ブロック３００は、より高いエネルギー分解能のより大きいピクセルスキャン構成か、又は、より高いＸ線フラックスのより小さいピクセルスキャン構成で構成可能である。非スペクトルスキャンでは、個々のピクセル出力は、単一の比較器１３２と、例えばノイズだけと信号とを区別するためのノイズフロア及び／又は別の方法に従って設定される閾値とを有する対応する弁別器１３０に個々に送られる。スペクトルスキャンでは、ピクセル１２２の組み合わせ出力が、副増幅器／整形器１２８１によって処理された後、３、４、５、…、１０、…、１００個等の比較器といった３つ以上の比較器１３２のバンクを有する弁別器１３０に送られる。各比較器は、エネルギー分離のための異なるエネルギー閾値を有する。
【００２５】
当然ながら、図２に関連して説明される物理的なコンポーネントの幾何学的配置及び／又は空間的配向は、説明を目的として示されたものであり、限定ではない。更に、電極３０２１，１は、副増幅器／整形器１２８１に常に接続され（即ち、チャネル３０４１が任意のスイッチ３０６を含まない）、他の電極３０２の出力部がいずれもチャネル３０４１に接続可能であるものとして示されているが、別の例では、電極３０２のうちの異なる１つの電極が、エネルギー分離のために異なるエネルギー閾値を有する比較器のバンクを有する弁別器１３０に接続された副増幅器／整形器に常に接続されている。いずれの場合も、ブロック３００は、より高いＸ線フラックス及びより高いエネルギー分解能の両方用に構成可能であり、スキャンの前に特定のモードにされることが可能である。この構成は更に、モードに関係なく、一定データ転送レートを可能にする。
【００２６】
上記は、ブロック３００の動作モードを事前に設定することについて説明しているが、当然ながら、別の例では、動作モードは、ピクセル１２２に入射する入来Ｘ線フラックスに依存して自動的に選択される。この場合、コントローラ１２６は、フラックス情報に基づいて実施可能であるスイッチ基準を使用する。
【００２７】
図４、図５及び図６は、図２に示されるピクセル１２２１，１、１２２１，２、１２２２，１及び１２２２，２を含む図３のピクセルブロック３００用の電子部品１２４の別の実施例を示す。同様に、この実施例について、他のブロック（例えばより大きい、より小さい、非四角形等）も考えられる。
【００２８】
図４は、個別のピクセル処理に対応する４つの領域４０４、４０６、４０８及び４１０を有する電子部品１２４のサブポーション４０２を示す。図５は、図２のサブポーション２０４上に重ねられたサブポーション４０２を示し、電極４０４、４０６、４０８及び４１０とピクセルアノードパッド２０２１，１、２０２１，２、２０２２，１及び２０２２，２との間の導電性経路を示す。この実施例では、電極４０６は、どれも等しい面積を有する電極４０４、４０８及び４１０よりも大きい面積を有する。この構成では、ブロック３００は、例えばスキャン前に、電極４０４がすべてのピクセルアノードパッド２０２１，１、２０２１，２、２０２２，１及び２０２２，２からの信号を送るモードか、又は、各電極４０４、４０６、４０８及び４１０がピクセルアノードパッド２０２１，１、２０２１，２、２０２２，１及び２０２２，２のうちの対応する１つからの信号を送るモードで構成可能である。この構成では、電極４０６は、エネルギー分解能モードにおいて使用される追加のエネルギー閾値用の追加の構造を有する。
【００２９】
図６において、電極４０４の処理チェーン６０２１は、例えば半値全幅（ＦＷＨＭ）での１０ナノ秒（ｎｓ）から３０ｎｓＦＷＨＭ（例えば１８、２０、２５ｎｓＦＷＨＭ等）の範囲内の単一値を有する第１のパルス持続時間用に構成される増幅器６０４１及び整形器６０６１を有する副増幅器／整形器１２８１を含む。電極４０６、４０８及び４１０の処理チェーン６０２２（ページのサイズ制限により不可視）、６０２３及び６０２４は、例えばフルＦＷＨＭでの３０ナノ秒（ｎｓ）から５０ｎｓＦＷＨＭ（例えば３５、４０、４８ｎｓＦＷＨＭ等）の範囲内の単一値を有する第２の異なるパルス持続時間を有する増幅器６０４２（ページのサイズ制限により不可視）、６０４３及び６０４４と整形器６０６２（ページのサイズ制限により不可視）、６０６３及び６０６４とを有する副増幅器／整形器１２８２（ページのサイズ制限により不可視）、１２８３及び１２８４を含む。第１の処理チェーン６０２１の整形器６０６１は更に、第２の異なるパルス持続時間及び／又は他のパルス持続時間用に構成されてもよい。
【００３０】
処理チェーン６０２１、６０２２、６０３３及び６０４４は、比較器１３２のセット１３２１と、カウンタ１３４のセット１３４１とを共有する。処理チェーン６０２１は、高エネルギー分解能スキャンモード用に構成されている。このモードでは、コントローラ１２６は、ピクセルアノードパッド２０２１，１、２０２１，２、２０２２，１及び２０２２，２からの信号が処理チェーン６０２１に送られるように、スイッチ６０８２（ページのサイズ制限により不可視）、６０８３及び６０８４を制御する。コントローラ１２６は更に、整形器６０６１の出力だけが比較器１３２のセット１３２１及びカウンタのセット１３４１によって処理されるように、スイッチ６１０１、６１０２、６１０３、…及びスイッチ６１２２（ページのサイズ制限により不可視）、６１２３及び６１２４を制御する。このモードでは、各比較器／カウンタペア１３２／１３４が、信号のエネルギー分離のための異なるエネルギー閾値に対応する。このモードでは、処理チェーン６０２２、６０２３及び６０２４は、アイドル状態であるか、及び／又は、オフ、スリープ状態、ハイバネート状態等といった低電力状態に遷移し、比較器１３２のセット１３２１及びカウンタのセット１３４１を使用しない。
【００３１】
処理チェーン６０２１、６０２２、６０３３及び６０４４は、高Ｘ線フラックススキャンモード用に構成されている。このモードでは、コントローラ１２６は、各ピクセルアノードパッド２０２１，１、２０２１，２、２０２２，１及び２０２２，２からの各信号が、各自の処理チェーン６０２１、６０２２、６０３３及び６０４４を通り送られるように、スイッチ６０８２、６０８３及び６０８４を制御する。また、コントローラ１２６は更に、整形器６０６１、６０６２、６０６３及び６０６４の出力が、比較器のセット１３２１及びカウンタのセット１３４１のうちの単一の異なる比較器／カウンタペア１３２／１３４によってそれぞれ処理されるように、スイッチ６１０１、６１０２、６１０３、…及びスイッチ６１２２、６１２３及び６１２４を制御する。このモードでは、各比較器／カウンタペア１３２／１３４は、例えばノイズフロアに対応する同じ閾値か又は他の所定の閾値を有する。
【００３２】
図７は、各処理チェーン６０２１、６０２２、６０３３及び６０４４がそれ自身の比較器／カウンタペア７０２２（ページのサイズ制限により不可視）、７０２３及び７０２４のセットを有する図６の変形実施例を示す。例えばこの実施例では、処理チェーン６０２１は、比較器のセット１３２１及びカウンタのセット１３４１を依然として使用し、高Ｘ線フラックスモードでは単一の比較器／カウンタペア１３２／１３４を使用し、また、高エネルギー分解能モードでは比較器／カウンタペア１３２／１３４のうちの２つ以上の比較器／カウンタペアを使用する。しかし、各処理チェーン６０２２、６０３３及び６０４４は、高Ｘ線フラックスモードでは、それ自身の比較器／カウンタペア７０２２、７０２３及び７０２４を使用するが、チェーン６０２２、６０３３及び６０４４がオフであるか又は低電力モードにある高エネルギー分解能モードでは、比較器／カウンタペアを使用しない。
【００３３】
整形器の近似電力要件は、意図した帯域幅の二乗に比例する（又はパルス持続時間の二乗に反比例する）。したがって、３０ｎｓのパルス持続時間及び２５０μｍピッチのピクセルを有するより高いＸ線フラックスモードでは、ピクセル当たりの必要電力は、２０ｎｓのパルス持続時間における５００μｍピクセルに必要な電力よりも（３／２）２＝２．２５倍小さい。高Ｘ線フラックスモードは、１平方ミリメートル当たり４／２．２５＝１．８倍高い電力消費量を有する。
【００３４】
上記は、ブロック３００の動作モードを事前に設定することについて説明しているが、当然ながら、別の例では、動作モードは、入来フラックスに依存して自動的に選択される。この場合、コントローラ１２６は、フラックス情報に基づいて実施可能であるスイッチ基準を使用することができる。この情報は、例えば増幅器の出力部における平均電圧（レートを示す）若しくは高エネルギー分解能モードにおける最小閾値のカウント密度（又は高Ｘ線フラックスモードにおける任意の閾値）を使用することによって、又は、別の方法によって得られる。これには更に、複数のエネルギービン（高エネルギー分解能モード）、又は、固定閾値計数（高Ｘ線フラックスモード）への閾値の自動調整が含まれる。現在使用されているモードは、画像データにおいて、及び／又は、別の方法で送信される。
【００３５】
図８は、図２に示されるピクセル１２２１，１、１２２１，２、１２２２，１及び１２２２，２を含む図３のピクセルブロック３００の検出器モジュール電子部品１２４の別の実施例を示す。同様に、この実施例について、他のブロック（例えばより大きい、より小さい、非四角形等）も考えられる。
【００３６】
この実施例では、可算器８０２が、ピクセル１２２１，１、１２２１，２、１２２２，１及び１２２２，２の副増幅器／整形器１２８１、…、１２８４からの電荷を合計し、ピクセル１２２のブロック３００の集合体のスペクトル情報を生成する。結果として得られるパルス高さは、同じ等価面積からの単一の整形器からの出力と等しい。即ち、ピクセル１２２の電荷（電圧）を加算することは、高さ及びスペクトル品質に関して、ブロック３００の同じ２×２の面積の等価の従来の単一のピクセル読み出しと等しい（同じｋエスケープフラクション、電荷共有、…）。
【００３７】
各ピクセル１２２１，１、１２２１，２、１２２２，１及び１２２２，２は、第１の弁別器１３０１，１、１３０２，１、１３０３，１及び１３０４，１と、対応する第１のカウンタ１３４１，１、１３４２，１、１３４３，１及び１３４４，１とを有する。各第１の弁別器１３０１，１、１３０２，１、１３０３，１及び１３０４，１は、異なる関心のエネルギーレベルに対応する異なるエネルギー閾値を有する。加算器８０２の出力は、各第１の弁別器１３０１，１、１３０２，１、１３０３，１及び１３０４，１に送られる。第１の弁別器１３０１，１、１３０２，１、１３０３，１及び１３０４，１の出力は、第１のカウンタ１３４１，１、１３４２，１、１３４３，１及び１３４４，１のうちの対応する第１のカウンタに送られる。第１のカウンタ１３４１，１、１３４２，１、１３４３，１及び１３４４，１の出力は、集合的に、ピクセルブロック３００、即ち、２×２ピクセルに対応するピクセルサイズを形成する等価電荷からのマルチビンスペクトル情報を提供する。
【００３８】
各ピクセル１２２１，１、１２２１，２、１２２２，１及び１２２２，２は更に、第２の弁別器１３０１，２、１３０２，２、１３０３，２及び１３０４，２と、対応する第２のカウンタ１３４１，２、１３４２，２、１３４３，２及び１３４４，２とを有する。各第２の弁別器１３０１，２、１３０２，２、１３０３，２及び１３０４，２は、同じ関心のエネルギーレベルに対応する同じエネルギー閾値、例えば第１の弁別器１３０１，１、１３０２，１、１３０３，１及び１３０４，１等の最小閾値のエネルギーレベルを有する。各副増幅器／整形器１２８１、１２８２、１２８３及び１２８４の出力は、第２の弁別器１３０１，２、１３０２，２、１３０３，２及び１３０４，２のうちの対応する第２の弁別器に送られる。第２の弁別器１３０１，２、１３０２，２、１３０３，２及び１３０４，２の出力は、第２のカウンタ１３４１，２、１３４２，２、１３４３，２及び１３４４，２のうちの対応する第２のカウンタに送られる。各第２のカウンタ１３４１，２、１３４２，２、１３４３，２及び１３４４，２の出力は、個々のピクセル１２２のレート情報を提供する。
【００３９】
この実施例では、どのピクセル１２２１，１、１２２１，２、１２２２，１及び１２２２，２も２セットの情報を同時に提供する２つのチャネルに関連付けられている。即ち、エネルギー分解能によく適したより大きいピクセル面積（ピクセル１２２の集合体）のサイズでのスペクトル分解チャネルと、個々のピクセル１２２の計数チャネルとに関連付けられている。一例では、撮像のためにどちらか一方のチャネルを使用することは撮像要件による。両方のチャネルが常に利用可能であるため、どの情報が撮像に最適であるかの決定は、スキャン前、スキャン中及び／又はスキャン後にすることができる。エネルギー分解チャネルの信号対雑音比は、撮像性能の低下が、サブピクセルレベルで提供される情報の使用が必要であるかどうかを指示するものとして役に立つ。一般に、この実施例は、ハードウェアにより実現されるピクセル内電荷加算を既に行うことによって、小さいピクセルの電荷共有（及びｋエスケープ）欠点を軽減する。
【００４０】
変形実施例では、各第２の弁別器１３０１，２、１３０２，２、１３０３，２及び１３０４，２には、単一のカウンタしか関連付けられていない。単一のカウンタは、第２の弁別器１３０１，２、１３０２，２、１３０３，２及び１３０４，２のいずれによってもトリガされることが可能である。この変形実施例では、コントローラ１２６が、カウンタを制御して、カウンタのトリガリングメカニズムにおける競争状態を回避する。別の変形実施例では、すべてのピクセル１２２１，１、１２２１，２、１２２２，１及び１２２２，２が同じカウンタセットを使用する。この変形実施例では、コントローラ１２６は、例えば検出器の動作点（例えば入来フラックス）に基づいて、エネルギービンのスペクトル情報、又は、各個別のピクセルのレートを表すようにカウンタを制御する。当然ながら、閾値の数、ピクセルにおける配置及び／又は場所は、図８によって限定されるものではない。更に別の変形実施例では、第２のカウンタ１３４１，２、１３４２，２、１３４３，２及び１３４４，２の出力は、４×１２ビット語ではなく、１×１４ビット語を介して送信可能である。これは、競争状態を軽減しつつ、単一のカウンタを有することと同様である。本明細書では、他の語長も考えられる。
【００４１】
別の変形実施例では、コントローラ１２６（図１）は、検出された放射線のフラックスを決定する論理回路を含む。コントローラ１２６は、検出された放射線のフラックスがブロック３００のレート能力内にあることに反応して、第１のカウンタ１３４１，１、１３４２，１、１３４３，１及び１３４４，１の出力を更なる処理用に送る。コントローラ１２６は、検出された放射線のフラックスがブロック３００のレート能力を上回ることに反応して、第２のカウンタ１３４１，２、１３４２，２、１３４３，２及び１３４４，２の出力を更なる処理用に送る。各第２の弁別器１３０１，２、１３０２，２、１３０３，２及び１３０４，２は、２×２ピクセルブロックサイズの１／４のピクセル面積に関連付けられている。したがって、第２の弁別器の１３０２，１、１３０２，２、１３０３，２及び１３０４，２のレートは、第１の弁別器１３０１，１、１３０２，１、１３０３，１及び１３０４，１のレートよりも少なくとも４倍大きい。
【００４２】
図９は、本明細書における一実施形態による方法を示す。
【００４３】
当然ながら、本明細書において説明される方法におけるステップの順序は限定ではない。したがって、本明細書では、他の順序も考えられる。更に、１つ以上のステップが省略されても、及び／又は、１つ以上の追加のステップが含まれてもよい。
【００４４】
９０２において、選択された撮像プロトコル用のスキャンモードが特定される。本明細書において説明されるように、オプションのスキャンモードには、より高いエネルギー分解能モード及びより高いＸ線フラックスモードが含まれる。
【００４５】
９０４において、より高いエネルギー分解能モード及びより高いＸ線フラックスモードの両方用の検出器モジュールが、選択された撮像プロトコルのモード用に構成される。
【００４６】
９０６において、選択された撮像プロトコルのモード用の検出器モジュールを用いてスキャンが行われる。
【００４７】
９０８において、スキャンからのスキャンデータが処理され、スキャンされた被験者又は物体のボリュメトリック画像データが生成される。
【００４８】
図１０は、本明細書における一実施形態による方法を示す。
【００４９】
当然ながら、本明細書において説明される方法におけるステップの順序は限定ではない。したがって、本明細書では、他の順序も考えられる。更に、１つ以上のステップが省略されても、及び／又は、１つ以上の追加のステップが含まれてもよい。
【００５０】
１００２において、より高いエネルギー分解能モード及びより高いＸ線フラックスモードの両方用の検出器モジュールを使用する被験者又は物体のスキャンが行われる。
【００５１】
１００４において、より高いエネルギー分解能モードの第１のデータと、より高いＸ線フラックスモードの第２のデータとが同時に生成される。
【００５２】
１００６において、第１のデータ及び第２のデータは、処理のために検出器モジュールから送信される。任意選択的に、例えばＸ線フラックスレートに基づいて、第１のデータ及び第２のデータのうちの１つのみが送信される。
【００５３】
１００８において、第１のデータ及び第２のデータの一方又は両方がボリュメトリック画像データを生成するために選択される。第１のデータ及び第２のデータの一方のみが選択される場合、Ｘ線フラックスレート、撮像プロトコル等といった基準を用いて決定することができる。
【００５４】
本発明は、好適な実施形態を参照して説明されている。修正態様及び変形態様は、上記詳細な説明を読み、理解することによって、他の人によって想到可能であろう。本発明は、すべてのそのような修正態様及び変形態様を、それらが添付の請求項又はその等価物の範囲内にある限り含むと解釈されることを意図している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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