[发明专利]用于电离放射的成像系统

说明书

本申请是申请人伊利克塔股份有限公司于2009年3月13日提交的、发明名称为“用于电离放射的成像系统”的中国专利申请No.200680055824.2的分案申请。

技术领域

本发明涉及用于检测电离放射的成像系统。

背景技术

平板影像通常被用在放射治疗和其他应用中，以实现从(例如)穿过患者的电离放射中获得图象。诊断影像通常采用千伏电压(kV)放射获得，且可被用作二维影像，或是被用作多个上述二维影像的，以便形成由计算机X线断层扫描的三维表示。放射治疗趋向于在兆伏(MV)范围内，且还可用于获得射野影像(portal image)。这是穿过患者后该放射治疗的影像；通常该影像具有低对比度引起的低质量。尽管如此，解剖学特点在影像中是显而易见的，而且这些特点可被用以证明(例如)患者得以正确地处置。

MV放射产生的影像具有固有的低对比度，因此，当前在影像中没有赝象使组织模糊是重要的。MV源典型地在占空因数近似为1/1000的脉冲方式下操作，因此在脉冲之间有充足的机会从平板影像的少数排中获得数据。

图1显示了平板成像器10的典型结构。上层12由在施加x-射线14下的闪烁物组成。如此产生光16撞击到光电二极管和晶体管的阵列18上，上述光电二极管和晶体管布置在直接位于上层12之下的层中。阵列18被分为单个的像素，每个像素与单独的光电二极管相关联。光在阵列中的光电二极管上撞击，产生由晶体管适当门控的电子信号。如此产生的电子信号20经由读出电子器件22从平板阵列中提取，以形成用于构造所述影像的数字数据流24。

发明内容

我们发现，此类射野影像受到和MV能量的脉冲有关的赝象的影响。当MV脉冲到达时，不仅将引起闪烁物的闪烁，还将在晶体管阵列上和读出电子器件上撞击、并且电离形成它们的材料。这将因此产生其它电子信号，完全忽略闪烁物和光电二极管。我们提出两种方法可克服该问题。

第一方面，因此，我们提供放射治疗仪器，包括用于治疗性放射的脉冲源和平板探测器，探测器包括控制电路，像素元件阵列，每个具有信号输出端和“使能”输入端，且被设置为在通过所述使能输入端的触发下经由信号输出端释放信号，以及解释器，该解释器被设置为接收像素元件的信号输出，解释器具有复位控制，该控制电路适用于在治疗性放射的脉冲之后复位解释器，该操作在使能该阵列的至少一像素之前。

因此，解释器复位在治疗脉冲期间保持打开(on)或在之后激活。这将导致系统忽视作为脉冲的结果收集的电荷，并且移除从中产生的赝象。

一般地，此类探测器的像素元件通过输出信号工作，在该信号中经过的总电荷量表明自从最后一次该像素被读取的总的入射的放射。因为像素中的放射是入射的，因此它导致电离且结果电荷被保留。当像素处于使能状态，电荷流经输出端且需被计算。这样，解释器通常包括积分器，在这种情况下，复位控制被设置为使得积分器清零。积分器被用于对进入光电二极管的电流进行积分，从而测量已经流过的电荷。

该问题的第二个解决方法在于在治疗加速器操作模式背后的一种假定的再评估。如上所述，上述操作以占空因数近似为1/1000在脉冲方式中操作。典型地，这是每3ms的3μs脉冲或在此附近。

治疗需要的总时间将被理想地减到最少。随着时间的流逝，患者变得疲倦，可能会移动或无意间的内在运动将发生，这意味着长时间的治疗将会降低临床效果。进一步，削减的治疗时间可允许更多的患者接收治疗，因此提高仪器的临床效率。这样，治疗从要求到交付在尽可能的最短时间内完成，由此可得出结论，必须有真正非常好的采用低至0.1％的占空因数的理由。即使低至1％的占空因数也将允许临床效率中的十倍的改进，和在临床效果中(难以估计)的改进。

这个原因是避免仪器热超负荷的保护手段。传送的脉冲包括很高的能量，制造它们所需要的能量也是巨大的。该能量必须被驱散，而且(不可避免地)一些能量将在仪器中以热的形式出现。占空因数需要降低以防止装置的温度升至不可接受的高。所选择的占空因数为，在该占空因数中，使得输入到装置中的加热速率与所提供的冷却速率相匹配。

我们已经认识到，装置的热态状况中的时间常数的存在，实际上意味着，在这个平衡关系中，在该时间常数内的平均占空因数是重要的。如果占空因数临时增长然后降低，仪器将开始发热，但随即在超过可接受的温度限度前冷却。