[发明专利]具有快速上电的成像设备的射线照相检测器及其使用方法

说明书

发明领域

本发明总体上涉及医学成像领域，并且具体来说涉及射线照相成像和数字射线照相(DR)检测器，并且更具体地涉及减轻用于诊断目的的x射线图像中与其中使用非单晶材料相关的可能的图像质量损失。

背景

在医疗设施(例如，在放射科)中采用固定的射线照相成像设备来在x射线检测器上捕获医学x射线图像。移动手推车可包括用于在x射线检测器上捕获(例如，数字)x射线图像的x射线源。在射线照相检测器中可使用各种技术，如计算机射线照相术(CR)和数字射线照相术(DR)来捕获所述医学x射线图像。

相关技术的数字射线照相(DR)成像面板使用布置在行乘列矩阵(row-by-column matrix)中的单独传感器的阵列来从闪烁介质采集图像数据，其中每个传感器提供图像数据的单个像素。如本领域中通常已知的，每个像素通常包括可以共面或垂直集成的方式布置的光电传感器和开关元件。在这些成像装置中，常使用氢化的非晶硅(a-Si:H)形成每个像素所需的光电二极管和薄膜晶体管开关。在一个已知的成像布置中，前板具有光敏元件的阵列，而背板具有薄膜晶体管(TFT)开关的阵列。

由于非晶硅的非单晶结构，大密度的缺陷状态存在于光电传感器内。这些缺陷状态俘获电子和空穴，并且以主要由缺陷状态的能级确定的时间常数释放所述电子和空穴，所述时间常数在一些情况下比成像帧时间长得多。一般来说，本文仅描述光电传感器的俘获电子，但是应了解，空穴可以相似方式被俘获并且相同机制适用于空穴。因此，每当光电传感器/光电二极管内的电场受到来自x射线曝光的光所产生的电子、正在变化的偏置电压等干扰时，光电传感器内的俘获电子重新分布在这些缺陷状态之中，从而在光电传感器端子处产生具有长时间常数的解俘获电流。

图1为示出根据相关技术的区域检测器的透视图的图示，所述区域检测器包括处于适当位置的检测器单元的行和列，以接收在射线照相过程期间穿过患者的x射线。如图1中所示，可使用区域阵列12的x射线系统10可包括x射线管14，其经过准直以提供穿过患者20的区域18的区域x射线束16。射束16可由于患者20的内部结构而沿其许多射线衰减，以接着由检测器阵列12接收，所述检测器阵列12可通常在垂直于x射线束16的中心射线的指定区域(例如，平面)上方扩展。

阵列12可分成可直线地布置在列和行中的多个单独的单元22。如本领域普通技术人员将理解的，列和行的方向是任意的，然而为了描述的清楚起见，将假设行水平延伸而列垂直延伸。

在示例性操作中，单元22的行可由扫描电路28一次扫描一行(或多行)，以使得可由读出电路30读取来自每个单元22的曝光数据。每个单元22可独立测量在其表面处接收的辐射的强度，因此曝光数据读出提供了图像24中信息的一个像素，以显示在通常由用户观看的监视器26上。偏压电路32可控制对单元22的偏置电压。

偏压电路32、扫描电路28和读出电路30中的每一个可与采集控制和图像处理电路34进行通信，所述采集控制和图像处理电路34可例如通过使用电子处理器(未示出)来协调电路30、28和32的操作。采集控制和图像处理电路34还可控制示例性检查过程和x射线管14，将其接通和关断并控制管电流，并且因此控制射束16中x射线的注量和/或管电压，并且因此控制射束16中x射线的能量。

采集控制和图像处理电路34可基于每个单元22提供的曝光数据向监视器26提供图像数据。或者，采集控制和图像处理电路34可操纵图像数据、储存原始或经过处理的图像数据(例如，在本地或远程定位的存储器上)或输出图像数据。

示例性像素22可包括光激活的图像感测元件和用于读取来自图像感测元件的信号的开关元件。图像感测可通过直接检测来执行，在这种情况下，图像感测元件直接吸收X射线并且将其转换为电荷载流子。然而，在大多数商业数字射线照相系统中，使用间接检测，其中中间闪烁器元件将X射线转换为可接着由光敏图像感测元件感测到的可见光光子。

图像感测阵列12中使用的图像感测元件的实例包括各种类型的光电转换装置(例如，光电传感器)，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括MOS晶体管、双极晶体管和p-n结部件。