数字放射摄影探测器图像读出过程的制作方法_2

文档序号:9794445阅读:来源:国知局
已存储在图像缓冲器中之后,在所缓冲的图像帧上执行后图像处理功能以产生最终图像,所述图像缓冲器可包含DR探测器内部的图像缓冲器,其包括用于存储若干图像数据帧的电子存储器位置。DR探测器的此图像读出方法具有以下益处:在不需要链接到X射线源控制电子装置且离开X射线源控制电子装置的侵害外部硬件连接的情况下提供X射线曝光事件的异步图像读出,直到DR探测器系统已准备好X射线曝光为止。然而,此图像读出方法导致图像伪影,所述图像伪影部分由在读出方法期间产生泄漏电流的寄生电容和X射线束曝光诱发。
[0030]图1是根据一个实施方案的数字放射摄影(DR)成像系统10的透视图,所述数字放射摄影成像系统包含通常平面的DR探测器40(为清楚描述起见示为不含外壳射线源14,其被配置成产生放射摄影能量(X射线辐射);以及数字监视器26,其被配置成显示由DR探测器40捕获的图像。DR探测器40可包含布置成可以电子方式寻址的行和列的探测器单元22(光电传感器)的二维阵列12 AR探测器40可被定位成接收在由X射线源14发出的放射摄影能量曝光或放射摄影能量脉冲期间穿过对象20的X射线16。如图1所示,放射摄影成像系统10可使用发出准直X射线16(例如,X射线束)的X射线源14,所述X射线选择性地瞄准且穿过对象20的预选定区域ISt3X射线束16可通过根据对象20的内部结构沿其多条射线改变等级而衰减,所述衰减的射线由光敏探测器单元22的阵列12探测到。平面DR探测器40尽可能与由X射线源14发出的多条射线16中的基本上中心的射线17垂直地定位。个别光敏单元(像素)22的阵列12可通过其根据列和行的位置以电子方式读出(扫描)。本文所使用的术语“列”和“行”是指光电传感器单元22的垂直和水平布置,并且为了清楚描述起见,假设行水平延伸而列垂直延伸。然而,列和行的定向是任意的且不限制本文所公开的任何实施方案的范围。此外,术语“对象”可图解为图1的描述中的病人,然而,如本文所使用的术语DR成像系统的对象可为人、动物、非生命物或其一部分。
[0031 ]在一个不范性实施方案中,可由电子扫描电路28同时一次或多次地扫描光敏单元22的阵列,使得来自阵列12的曝光数据可被传输到电子读出电路30。每个光敏单元22可独立地存储与衰减的放射摄影辐射的强度或能级成比例的电荷或在单元中接收和吸收到的X射线。因此,每个光敏单元在读出时提供界定放射摄影图像24的像素的信息,例如,亮度级或由像素吸收的能量总量,所述信息可通过图像处理电子装置34进行数字解码并且进行传输以由数字监视器26显示以供用户查看。电子偏置电路32电连接到二维探测器阵列12以向光敏单元22中的每一个提供偏置电压。
[0032]偏置电路32、扫描电路28和读出电路30中的每一者可通过连接电缆(有线)与采集控制和图像处理单元34通信,或DR探测器可配备有无线传输器以将放射摄影图像数据无线地传输到采集控制和图像处理单元34。采集控制和图像处理单元34可包含处理器和电子存储器(未示出)以例如通过使用程序指令控制本文所描述的DR探测器40的操作,包含电路28、30和32的控制。采集控制和图像处理单元34还可用于在放射摄影曝光期间控制X射线源14的激活,从而控制X射线管电流量值以及因此控制X射线束16中的X射线的积分通量和X射线管电压,以及因此控制X射线束16中的X射线的能级。
[0033]采集控制和图像处理单元34可基于从DR探测器40中的光敏单元22的阵列12接收到的放射摄影曝光数据而存储从DR探测器接收到的多个数据帧并且将图像(像素)数据传输到监视器26。或者,采集控制和图像处理单元34可处理图像数据并且存储图像数据,或所述采集控制和图像处理单元可将原始未经处理的图像数据存储在本地或远程访问的存储器中。
[0034]关于DR探测器40的直接探测实施方案,光敏单元22可各自包含对X射线敏感的感测元件,即,所述光敏单元吸收X射线并且与所吸收X射线能量的量值成比例地产生电荷载流子量。开关元件可被配置成选择性地激活以读出对应X射线感测元件的电荷电平。关于DR探测器40的间接探测实施方案,光敏单元22可各自包含对可见光谱中的光射线敏感的感测元件,即,所述光敏单元吸收光射线并且与所吸收光能量的量值成比例地产生电荷载流子量,以及开关元件,所述开关元件被选择性地激活以读取对应感测元件的电荷电平。闪烁器或波长转换器安置在光敏感测元件上以将入射的X射线放射摄影能量转换成可见光能量。因此,在本文所公开的实施方案中,应注意DR探测器40可包含间接或直接类型的DR探测器。
[0035]用于感测阵列12中的感测元件的实例包含各种类型的光电转换装置(例如,光电传感器),例如,光电二极管(P-N或PIN二极管)、光电电容器(MIS)、光电晶体管或光电导体。用于信号读出的开关元件的实例包含MOS晶体管、双极型晶体管和其它p-n结组件。
[0036]图2是DR探测器40的二维阵列12的一部分的示意图240。光电传感器单元212的阵列(其操作可与上述光电传感器阵列12—致)可包含多个氢化非晶娃(a_S1:H)n-1_p光电二极管270以及薄膜晶体管(TFT)271,所述薄膜晶体管形成为各自具有栅极(G)端、源极(S)端和漏极(D)端的场效应晶体管(FET)。在本文所公开的DR探测器40(例如,多层DR探测器)的实施方案中,光电传感器单元12的二维阵列可形成于邻接DR探测器结构的相邻层的装置层中。多个栅极驱动器电路228可电连接到控制施加到TFT 271的栅极的电压的多个栅极线283,多个读出电路230可电连接到数据线284,并且多个偏置线285可电连接到控制施加到光电二极管270的电压的偏置线总线或可变偏置参考电压线232。电荷放大器286可电连接到数据线284以从其中接收信号。来自电荷放大器286的输出可电连接到多路复用器287(例如,模拟多路复用器),随后电连接到模数转换器(ADC)288,或所述输出可直接连接到ADC以按所需速率流出数字放射摄影图像数据。在一个实施方案中,图2的示意图可表示DR探测器40的一部分,例如,基于a-S1:H的间接平板成像器。
[0037]入射的X射线或X射线光子16通过闪烁器转换成光子或光射线,所述光射线随后在撞击a-S1:H n-1-p光电二极管270后转换成电子空穴对或电荷。在一个实施方案中,可在本文中等效地称为像素的示范性探测器单元222可包含光电二极管270,所述光电二极管具有电连接到偏置线285的阳极以及电连接到TFT 271的漏极的阴极(D)。偏置参考电压线232可控制在探测器单元222中的每一者处的光电二极管270的偏置电压。光电二极管270中的每一者的电荷容量是其偏置电压和其电容的函数。通常,反向偏置电压(例如,负电压)可施加到偏置线285以在光电二极管270中的每一者的p-n结上形成电场(以及因此形成耗尽区),从而提高由入射光射线产生的电荷的收集效率。通过光电传感器单元212的阵列表示的图像信号可由光电二极管积分,同时光电传感器单元的相关联TFT 271例如通过经由栅极驱动器电路228将栅极线283维持在负电压而保持在非导电(断开)状态。光电传感器单元阵列212可通过借助于栅极驱动器电路228按顺序将TFT 271的行切换到导电(接通)状态来读出。当像素22的行例如通过将正电压施加到对应栅极线283而切换到导电状态时,来自那些像素中的光电二极管的所收集电荷可沿数据线284传递并且通过外部电荷放大器电路286积分。所述行随后可切换回非导电状态,并且针对每个行重复所述过程直到已读出光电传感器单元212的整个阵列为止。积分信号输出使用并串转换器(例如,多路复用器287)从外部电荷放大器286传递到模数转换器(ADC) 288,其一起包括读出电路230。
[0038]此数字图像信息随后可由图像处理系统34处理以产生随后可进行数字存储且立即显示在监视器26上的数字图像,或所述数字图像以后可通过访问含有所存储图像的数字电子存储器来显示。具有如参考图2所描述的成像阵列的平板DR探测器40能够进行单步(例如,静态、放射摄影)和持续(例如,透视)图像采集。
[0039]图3示出根据本文所公开的DR探测器40的实施方案的示范性现有技术的通常矩形的平面便携式无线DR探测器300的透视图。DR探测器300可包含包围多层结构的外壳314,所述多层结构包括DR探测器300的光电传感器阵列部分22 AR探测器300的外壳314可包含围绕DR探测器300的内部空间的连续刚性不透射线壳体。外壳314可包括四个正交边缘318以及与DR探测器300的顶侧322相对安置的底侧321。顶盖312包围顶侧322,所述顶侧与外壳314—起基本上包围DR探测器300的内部空间中的多层结构,并且可附接到外壳314以在其间形成密封。顶盖312可由使X射线16穿过而不显著衰减X射线的材料
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