[发明专利]使用薄电路的计算机断层摄影探测器

说明书

本发明涉及用于计算机断层摄影(CT)系统的x射线探测器阵列。它还获得对于探测除x辐射以外的辐射的应用以及在需要辐射敏感探测器阵列的其它医疗和非医疗应用。

CT扫描器典型地包括接收由x射线管发射的x辐射的探测器。单切片系统常规包括排列在面向x射线管的横向弧上的一维阵列的探测器元件。最近，已经开发出具有精确的、在横向和纵向两个方向上延伸的探测器元件的二维阵列的多层探测器。

相对更常规的系统，多层或区域CT扫描器具有许多优点。例如，这些扫描器典型地提供了沿纵向或z轴增加的空间分辨率、增加的扫描速度、对相对大的体积进行扫描的能力、以及改进对x射线管功率的利用。除其它事项外，这些优点有助于促进开发新的临床应用，从而对患者护理产生重要的提高。

随着多层CT扫描器被广泛接受，趋向于进一步提供更多数目的纵向层以及因此更大的纵向覆盖和空间分辨率。然而，这种朝更大的探测器阵列发展的趋势已将探测器设计复杂化。例如，更大数目的探测器元件导致必须处理和路由相对更大数目的电子信号。此外，探测器元件之间的空间和死角具有各种有害效应，例如图像伪影的引入、减小了剂量利用率以及降低了空间分辨率。相对更大数目的探测器也将变得相对昂贵，并且对有效制造和装配探测器的需求也越来越突出。

此外，大多数CT系统常规上获得在单个相对宽能量范围上的辐射衰减信息。尽管单个能量系统已证明是并且仍将在多种临床应用中非常有用，但是它们在提供与受检对象的物质组成有关的信息方面能力有限。另一方面，双或多能量系统利用波谱信息提供有关对象的物质组成和其它信息。一种用于获取多能量信息的技术是使用多个探测器，所述探测器提供指示具有一个以上能量或能量范围的辐射的多个输出。然而正如将要领会到的，这样的探测器导致增加了物理和电子复杂度，并且还提供了额外的输出信号。当外加上朝更大探测器阵列发展的趋势时，这些问题越来越突出。

本发明的各方面致力于这些问题和其它问题。

根据本发明的第一个方面，x射线探测器阵列包括探测器元件的一维阵列和第一电路板。每个探测器元件包括第一闪烁器和布置在第一闪烁器侧面并光耦合到第一闪烁器的第一光电探测器。第一光电探测器接收由第一闪烁器发射的光并响应其产生电信号。多个第一光电探测器被所述电路板所承载。将第一光电探测器布置在第一电路板和第一闪烁器侧面之间。

根据本发明的更受限方面，第一电路板包括厚度为0.150mm或更薄的挠性电路。

根据本发明的另一方面，辐射探测器包括具有主表面的第一电路板；具有侧面、背面和接收辐射的正面的闪烁器阵列。辐射探测器也包括光电探测器阵列，其电连接到电路板并且与闪烁器阵列进行光通信以接收由其发射的光。将光电探测器阵列布置在闪烁器与电路板主表面之间。

根据本发明的另一方面，一种x射线探测器包括挠性电路和多个x射线探测器元件。挠性电路的厚度约小于0.150mm。每个探测器元件包括第一闪烁器，以及布置在第一闪烁器背面并接收穿过第一闪烁器的x辐射的第二闪烁器。每个探测器元件也包括电连接到挠性电路并与第一闪烁器进行光通信的第一光电二极管，以及电连接到电路板并且与第二闪烁器进行光通信的第二光电二极管。第一光电二极管被布置在第一闪烁器和挠性电路主表面之间。第二光电二极管被布置在第二闪烁器和挠性电路主表面之间。

本领域的技术人员通过阅读并理解随附的说明书将会领会到本发明的其它方面。

图1描述了CT系统；

图2a和图2b描述了探测器阵列；

图3描述了排列为形成精确的二维阵列探测器元件的多个探测器阵列；

图4描述了探测器阵列的一部分；

图5描述了探测器阵列；

图6是垂直堆叠的信号处理电路的截面视图。

参照图1，CT扫描器包括围绕检查区域14旋转的旋转机架18。机架18支撑x射线源12，例如x线管。机架18也支撑x射线敏感探测器20，其对着检查区域14对侧上的弧。由x射线源12产生的x射线穿过检查区域14并被探测器20所探测。因此，扫描器10产生指示沿着多个投影或射线的辐射衰减的扫描数据，所述多个投影或射线穿过布置在检查区域14上的对象。

诸如躺椅支架的支架16支撑检查区域14中的患者或其他对象。患者支架16优选地可沿纵向或z方向移动。在螺旋扫描中，支架16和机架18的运动沿着这样的方式相协调：x射线源12和探测器20相对于患者在大体螺旋路径上横向旋转。