射线照相成像系统的制作方法
【专利说明】射线照相成像系统
[0001]本申请是原申请申请号201210563796.2，申请日2012年12月21日，发明名称为“射线照相图像检测器、射线照相成像装置及系统”的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及一种射线照相图像检测器(rad1graphic image detector)、射线照相成像装置(rad1graphic imaging apparatus)和射线照相成像系统(rad1graphicimaging system)。明确地说，本发明涉及一种射线照相图像检测器、射线照相成像装置及系统，用于将辐射直接转换为电荷。
【背景技术】
[0003]近来，已投入实践的射线照相图像检测装置使用例如平板检测器(Flat PanelDetector ；FPD)的福射检测器，所述检测器具有:在薄膜晶体管(Thin Film Transistor ；TFT)有源阵列基板(active matrix substrate)上方设置的X射线敏感层，且能够直接将X射线数据转换为数字数据。相比于例如传统胶片屏幕，这样的平板检测器具有实现较快速图像和视频图像确认的优势，且其用途迅速扩展。提出了各种类型的辐射检测器，例如，存在:直接转换型，其中在半导体层中将辐射直接转换为电荷、并积聚所述电荷；以及间接转换型，其中，首先由例如Cs1:T1或GOS (Gd2O2S:Tb)的闪烁体(scintillator)将辐射转换为光，且接着在半导体层中将所转换的光转换为电荷、并积聚所述电荷。
[0004]在辐射检测器中，例如，多条扫描线和多条信号线被设置为彼此交叉，且像素被设置为:对应于所述扫描线和所述信号线之间的每个交叉点的矩阵图案。所述多条扫描线和多条信号线连接到外部电路，例如，放大器集成电路(amplidier Integrated Circuit ；IC)或栅极集成电路(1C)。
[0005]减小辐射检测器中像素的大小，是提高平板检测器的分辨率的有效方式。尤其是在使用例如砸(Se)的直接转换型的辐射检测器中，针对高清晰度增强式图像质量提出了各种辐射检测器，这有助于在实际上并未改变像素大小的同时提高分辨率。例如，针对用于乳房造影术的平板检测器，提出了具有小像素大小的产品，其中着重于分辨率。
[0006]然而，由于敏感度与辐射检测设备中的表面积的比例关系，简单地减小像素大小可能导致敏感度降低。因此，提出了在辐射检测装置中使用六角形像素，以便达到分辨率和敏感度两者的提高(参见例如日本专利申请案公开(JP-A)第2003-255049号)。此外，使用正方形像素时，对角线方向上的分辨率低于水平和垂直方向上的分辨率。然而，使用六角形像素可确保在水平、垂直和对角线方向中的每个方向上的高分辨率。
[0007]当考虑在静态成像和视频成像(焚光成像(fluoroscopic imaging))中使用上文所描述的六角形像素时，考虑同时从多个像素读取电荷、并对所获得的值求和(合并)的方法，特别是，为了例如在视频中维持高帧率(frame rate)。也考虑在传感器内执行此像素求和。
[0008]然而，在多个六角形像素的像素求和中，取决于求和方法，求和前后可能出现像素位置(将多个像素作为一个像素簇(pixel cluster)处理时，为重心位置)的不均匀。因此，求和之后，可能无法维持:已在求和之前确保的水平、垂直和对角线方向中的每个方向上的均匀分辨率。
【发明内容】
[0009]本发明提供一种射线照相成像系统，可在组合多个像素的电荷前后，在水平、垂直和对角线方向中的每个方向上维持均匀分辨率。
[0010]本发明的第一方面是一种射线照相成像系统，其包括:押压板，用以固定乳房；辐射辐照部，从不同的成像角度而辐照辐射到所述乳房上；辐射检测器，包含多个像素，所述像素排列为蜂巢形图案，每个像素根据所辐照的辐射产生并输出电荷、且具有六角形像素区域，所述辐射检测器输出:第一分辨率的第一辐射图像，所述第一辐射图像是从单像素单元所输出的图像数据而形成、以及第二分辨率的第二辐射图像，所述第二辐射图像是从多像素单元所输出的图像数据而形成，所述第二分辨率小于所述第一分辨率；设定部，将要执行的断层合成成像设定在第一模式或第二模式；控制部，在设定为所述第一模式的场合，借由所述辐射辐照部在第一成像角度范围的每个成像角度辐照辐射，且从所述辐射检测器输出多个所述第一辐射图像，而执行断层合成成像，并且，在设定为所述第二模式的场合，借由所述辐射辐照部在第二成像角度范围的每个成像角度辐照辐射，且从所述辐射检测器输出多个所述第二辐射图像，而执行断层合成成像，所述第二成像角度范围被包含在所述第一成像角度范围内、且窄于所述第一成像角度范围；以及断层照相图像产生构件，产生多个断层照相图像，所述断层照相图像是:基于从所述辐射检测器输出的多个所述第一辐射图像或多个所述第二辐射图像，参照所述辐射检测器的检测面而重建。
[0011]在根据所述第一方面的本发明的第二方面中，在设定为所述第二模式的场合，所述控制部控制所述辐射辐照部，以致于辐照到所述乳房上的辐射量是:根据所述多像素单元、而小于在所述第一模式中的量。
[0012]在根据所述第一方面或第二方面的本发明的第三方面中，基于由所述断层照相图像产生构件所产生的所述第一辐射图像的所述断层照相图像的厚度，是比基于所述第二辐射图像的所述断层照相图像的厚度还薄。
[0013]在根据所述第一方面的本发明的第四方面中，所述辐射检测器包括:检测部，由多个像素配置而成，所述像素具有排列为蜂巢形图案的六角形像素区域，每个像素包含:传感器部分，根据所辐照的辐射产生电荷，第一切换元件，读出所产生的所述电荷，以及第二切换元件，读出所产生的所述电荷；多条第一扫描线，针对由沿着行方向彼此邻近的多个所述像素配置的多个像素行中的每个像素行、而设置一条所述第一扫描线，所述第一扫描线连接到所述对应像素行的每个所述像素中的所述第一切换元件的控制端子；多条第二扫描线，针对所述多个像素行中的每个像素行设置一条所述第二扫描线，所述第二扫描线分为多个线群，且连接到属于每个相应线群的像素群的所述第二切换元件的控制端子，以使得当组合和读取来自各自由所述多个像素行中多个邻近像素配置而成的多个像素群的电荷时，通过不同的相应数据线传输对应于从所述相应多个像素群读出的所组合的电荷量的电荷信号；以及多条数据线，设置为分别与所述多条第一扫描线和所述多条第二扫描线交叉，所述数据线传输第一电荷信号，所述第一电荷信号对应于由所述多个像素中的每个像素中的所述第一切换元件读出的电荷，且所述数据线传输第二电荷信号，所述第二电荷信号对应于由所述相应多个像素群的所述第二切换元件读取的所述所组合的电荷量；其中，配置相应像素群的所述像素的组合经确定以使得，当多个六角形像素区域形成为彼此邻近时，所述多个六角形像素区域导致蜂巢形图案阵列，且其中，通过在内部包含由相应3个像素或相应4个像素配置的所述多个像素群的轮廓所环绕的区域的一个重心，且通过将位于所述一个重心外围的6个个别重心连接在一起，来形成每个所述六角形像素区域。
[0014]在根据所述第一方面的本发明的第五方面中，借由吸收所辐照的辐射且将所述吸收的辐射转换成电荷，使所述辐射检测器的所述像素根据所辐照的辐射而产生电荷。
[0015]在根据所述第一方面的本发明的第六方面中，借由将所辐照的辐射转换成可见光、且根据所转换的光而产生电荷，使所述辐射检测器的所述像素根据所辐照的辐射而产生电荷。
[0016]这样，根据上述方面，本发明可按快速率使射线照相图像成像，且可在由多个像素配置的像素群的电荷合并前后，在水平、垂直和对角线方向中的每个方向上维持均匀分辨率。
【附图说明】
[0017]将基于附图详细描述本发明的示范性实施例。
[0018]图1为说明根据本发明的第一示范性实施例的射线照相成像系统的配置的框图。
[0019]图2为说明根据第一示范性实施例的成像装置的辐射检测器的电配置的图式。
[0020]图3为说明根据第一示范性实施例的辐射检测器的辐射检测设备的部分截面图的图式。
[0021]图4为说明第一示范性实施例中经历合并的像素和像素群的布局的图式。
[0022]图5为图示根据第一示范性实施例的射线照相成像系统的成像处理顺序的实例的流程图。
[0023]图6为说明根据本发明的第二示范性实施例的成像装置的辐射检测器的电配置的图式。
[0024]图7为说明第二示范性实施例中经历合并的像素和像素群的布局的图式。
[0025]图8为说明根据本发明的第三示范性实施例的成像装置的辐射检测器的电配置的图式。
[0026]图9为说明第三示范性实施例中经历合并的像素和像素群的布局的图式。
[0027]图10为说明根据本发明的第四示范性实施例的成像装置的辐射检测器的电配置的图式。
[0028]图11为第四示范性实施例的合并处理期间的辐射检测器的操作时序图。
[0029]图12为说明应用于间接转换型辐射检测器的第一示范性实施例的辐射检测器的简化实例的图式。
[0030]图13为说明应用于间接转换型辐射检测器的第三示范性实施例的辐射检测器的简化实例的图式。
[0031]图14为说明本发明第五示范性实施例的用于乳房造影术(mammography)的成像装置的配置的示意配置图。
[0032]图15为说明在成像时，根据第五示范性实施例的成像装置的配置的配置图。
[0033]图16为解释在成像时，根据第五示范性实施例的成像装置的解释图。
[0034]图17为说明根据第五示范性实施例的，在射线照相成像系统中进行图像成像的处理顺序的流程图。
【具体实施方式】
[0035]接下来是参考所述图式的、与本发明的示范性实施例有关的解释。
[0036]第一示范性实施例
[0037]图1为说明根据本发明的第一示范性实施例的射线照相成像系统100的配置的框图。射线照相成像系统100包含:成像装置41 (imaging apparatus)，使射线照相图像成像；图像处理装置50 (imaging processing apparatus)，对表示所成像的射线照相图像的图像数据执行图像处理；以及显示器件80 (display device)，用于显示由已经历图像处理的图像数据所表示的图像。
[0038]成像装置41包含:福射福照部24 (radiat1n irradiat1n sect1n);福射检测器42，检测射线照相图像；操作面板44，输入有包含例如管电压、管电流、辐照持续时间的数据的曝光条件、成像条件、各种操作数据和各种操作指令；成像装置控制部46(imagingapparatus control sect1n)，整体控制装置的操作；显示器47，显示了例如操作菜单和各种信息的显示；以及通信Ι/F部48 (communicat1n I/F sect1n)，连接到例如LAN的网络56，且向连接到网络56的其他设备传输各种数据、或从连接到网络56的其他设备接收各种数据。根据本示范性实施例的成像装置41，配置成:能够在连续使射线照相图像成像(视频成像)的视频成像模式、与执行静态成像的静态成像模式之间进行切换。可将成像模式作为成像条件中的一个条件，从操作面板44输入到成像装置41。成像装置41根据通过操作面板44输入的成像模式，来执行视频成像或静态成像。
[0039]成像装置控制部46包含:CPU 46A、R0M 46B、RAM 46C以及由HDD或快闪存储器配置而成的非易失性存储部46D (non-volatile storage sect1n)。成像装置控制部46经由总线(图式中未图示)连接到辐射辐照部24、辐射检测器42、操作面板44、显示器47以及通信Ι/F部48。作为程序，例如由CPU 46A执行的程序，是被存储在存储部46D中。表示射线照相图像的例如图像数据(数字数据)的数据，是被存储在存储部46D中。例如，当本示范性实施例的成像装置41用于乳房造影术时，通过使对象的乳房成像而获得的射线照相图像数据是被存储在存储部46D中。
[0040]当根据曝光条件，使用来自辐射辐照部24的辐射源31的辐射进行辐照时，辐射检测器42检测所述辐射，并向成像装置控制部46输出表示射线照相图像的图像数据。稍后给出关于辐射检测器42的配置的细节。
[0041]成像装置控制部46能够通过通信Ι/F部48和网络56，而与图像处理装置50通信，且成像装置控制部46执行向图像处理装置50传输各种数据，或从图像处理装置50接收各种数据。管理服务器57也连接到网络56。管理服务器57配置为:包含存储特定管理数据的存储部57A。成像装置控制部46能够通过通信Ι/F部48和网络56，而与管理服务器57通信。
[0042]图像处理装置50配置为服务器计算机，且包含显示器52以显示例如操作菜单和各种数据，且配置操作输入部54 (operat1n input sect1n)，包含用于输入各种数据和操作指令的多个键。图像处理装置50包含:CPU 60，用于整体控制装置操作；R0M 62，预先存储有包含控制程序的各种程序；RAM 64，用于各种数据的临时存储；HDD 66，用于存储和保留各种数据的HDD 66 ;显示驱动器68，用于控制各种数据在显示器52上的显示；操作输入检测部70 (operat1n input detect1n sect1n)，用于检测关于操作输入部54的操作状态；通信Ι/F部72，通过网络56连接到成像装置41，并执行向成像装置41传输各种数据、或从成像装置41接收各种数据；以及图像信号输出部74 (image signal output sect1n)，通过显示电缆58向显示器件80输出图像数据。图像处理装置50经由通信Ι/F部72，从成像装置41获取表示存储在存储部46D中的射线照相图像的图像数据(数字数据)。
[0043]CPU 60, ROM 62, RAM 64, HDD 66、显示驱动器68、操作输入检测部70、通信Ι/F部72和图像信号输出部74是通过系统总线而互相连接。因此，CPU 60能够存取ROM 62,RAM64和HDD 66。CPU 60能够执行各种控制，例如通过显示驱动器68而控制各种数据在显示器52上的显示、通过通信Ι/F部72而控制向成像装置41传输各种数据、或从成像装置41接收各种数据，以及通过图像信号输出部74而控制显示器件80的显示部80A上的图像显示。CPU 60也能够通过操作输入检测部70，而对操作输入部54确认用户操作状态。
[0044]图2说明根据本示范性实施例的成像装置的辐射检测器的电配置(electricalconfigurat1n)。图2中所说明的辐射检测器42的辐射检测元件10配置有多个像素20，像素20具有:邻近排列为二维蜂巢形图案的六角形像素区域，以便配置实质上整体为矩形的区域。每个像素20配置为包含:传感器部分103，接收已辐照的辐射(X射线)并产生电荷；电荷存储电容器5，积聚已在传感器部分103中产生的电荷；以及两个薄膜晶体管(在下文称为TFT开关)4a、4b，用于读取电荷存储电容器5中所积聚的电荷。因此，如稍后所描述，辐射检测器42为直接转换型辐射检测器，其在光电转换层中使用例如非晶砸的辐射-电荷转换材料来吸收辐射，并将辐射转换为电荷。
[0045]将像素20设置为蜂巢形图案，意谓着:具有彼此大小相同的六角形像素区域的像素20，排列成以行方向(row direct1n)(图2中的水平方向)排列的多个第一像素行，及多个第二像素行，由像素20所配置，所述像素20具有与以行方向排列的第一像素行的像素20大小相同的六角形像素区域。所述第一像素行和所述第二像素行沿着与列方向(columndirect1n)(图2中的垂直方向)交叉的方向而交替排列。第二像素行的像素20设置为在第一像素行的邻近像素之间对准，以使得第二像素行的像素20在行方向上相对于第一像素行的像素20位移达第一像素行像素20的排列间距(array pitch)的1/2。
[0046]辐射检测器42包含:对应于每个像素行而设置的第一扫描线Gl-O到Gl_7 (也称为第一扫描线G1，当一起提到下面所述的扫描线时，进一步也统称为扫描线G)。提供于每个像素20中的TFT开关4a的栅极电极是连接到第一扫描线Gl，且TFT开关4a根据第一扫描线Gl中流动的信号来进行接通/切断控制。辐射检测器42也配备有第二扫描线G2-0到G2-3 (也称为第二扫描线G2)，设置成对应于配备有第一扫描线Gl-O到G1-3的每个像素行，且配备有第三扫描线G3-0到G3-3 (也称为第三扫描线G3)，设置成对应于配备有第一扫描线G1-4到G1-7的每个像素行。提供于配置像素群(configuring pixel group)的像素中的TFT开关4b的栅极电极是:被连接到第二扫描线G2和第三扫描线G3，且TFT开关4b根据第二扫描线G2和第三扫描线G3中流动的信号来进行接通/切断控制。
[0047]因此，辐射检测器42的辐射检测元件10配置为具有:与第一扫描线Gl中的一条扫描线和第二扫描线G2中的一条扫描线一起设置的像素行，且配置为具有:与第一扫描线Gl中的一条扫描线和第三扫描线G3中的一条扫描线一起设置的像素行。辐射检测器42也配备有:多条数据线Dl到D6 (也统称为数据线D)，用于读取产生于每个像素的传感器部分103中、并积聚在相应电荷存储电容器5中的电荷，且配备有公用接地线30 (common groundline)ο
[0048]应注意，每个像素20的传感器部分103配置为连接到公用线(common line)(图式中未图示)，以便通过所述公用线被施加来自电源供应器(图式中未图示)的偏压电压。另外，尽管图2说明了第二扫描线G2-0到G2-3和第三扫描线G3-0到G3-3分别从自扫描信号控制部35(scan signal control sect1n)延伸出的单条线路分支为四条线路的配置，但是不限于此。例如，可进行配置，以使得第二扫描线G2-0到G2-3和第三扫描线G3-0到G3-3独立从扫描信号控制部35延伸出，且所述第二扫描线G2-0到G2-3同时受到驱动，且接着所述第三扫描线G3-0到G3-3同时受到驱动。
[0049]也可使用独立于扫描信号控制部35提供的第二扫描信号控制部进行配置，以使得从所述第二扫描信号控制部延伸出的I条线路分支为4条。此外，进行配置，以使得存在:从独立于扫描信号控制部35提供的第二扫描信号控制部延伸出的、独立的个别第二扫描线G2-0到G2-3和第三扫描线G3-0到G3-3，其中所述第二扫描线G2-0到G2-3同时受到驱动、且所述第三扫描线G3-0到G3-3同时受到驱动。应注意，尽管将单条线路分支为4条的配置中的驱动负载大，但具有不必提供第二扫描信号控制部的优势，且分别连接到独立的第二扫描信号控制部的配置具有驱动负载小的优势。
[0050]在图2中，为易于解释和说明，图示了布局有14条扫描线和6条数据线的配置的实例。一般来说，例如，当存在分别在行方向和列方向上设置的mXn个别像素20时(其中m和η是正整数)，提供了 2m条扫