[发明专利]X射线探测装置

说明书

本发明公开了一种X射线探测装置，用于探测X射线并将探测到的X射线强度转换成数字信号。该装置沿X射线束方向直接将模数转换芯片设置在闪烁晶体阵列的下方，并用设置在光电二极管基板和模数转换芯片之间的X射线防护体阻挡X射线使其不能直接到达对X射线敏感的模数转换芯片。本发明同时提供了利用该的X射线探测装置的X射线CT系统。

技术领域

本发明涉及一种用于X射线计算机断层扫描（CT）系统的探测X射线并将其转换为数字信号的装置。

背景技术

在X射线CT系统中，X射线被用于对一主体的局部或一对象的内部结构和特性进行成像。术语“主体”和“对象”包括任何可以被成像的物体。所述成像由X射线CT系统实现，利用X射线对内部结构和特性成像形成一组薄层平面切片或者对象的一个区域的3D图像。对于医学应用来说，成像对象包括人体。

X射线CT系统通常包括一提供锥形X射线束的X射线源，以及面对X射线源设置的紧密排列的一组X射线探测器阵列。X射线源和探测器阵列被安装在一环形支架上，使用CT系统成像的病人，通常躺在一合适的支撑垫上，被定位在环形支架内，位于X射线源和探测器阵列之间。所述环形支架和支撑垫可以相对运动，使得X射线源和探测器阵列能够以病人的身体为轴被定位在所需的位置。

环形支架包括一可称为定子的固定结构，以及一称为转子的转动结构，所述转子被安装在定子上并可绕轴向转动。在第三代CT系统中，X射线源和探测器阵列被安装在转子上。转子相对于轴的角度位置是可控的，从而使X射线源能够被定位到环绕病人身体的所需的角度，即视角。

为了对病人身体的局部进行一个层的成像，X射线源被设置在该层的轴向位置并绕该层转动以便用X射线从一组不同的视角照射该层。在每个视角，探测器阵列中的探测器产生与从X射线源穿越该层的X射线的强度相关的信号。该信号被处理以确定X射线从X射线源经过不同的路径长度穿越成像的层导致的衰减的数值。利用该X射线衰减的数值，确定该层的材料的X射线吸收系数与该层的位置的函数关系。吸收系数被用来生成该层的图像，确定该层的组织的组成和密度。

包括在CT系统的探测器阵列中的X射线探测器通常被封装为几个模块，此后称之为CT探测器模块，每一模块包括一组X射线探测元件。现代大部分的CT系统被设计成对病人的多个层同时成像的多层CT系统。在多层CT系统中的每个探测器模块中的X射线探测元件被设置成由行和列构成的矩阵。在一个CT系统中的任意两个CT探测器模块中的X射线探测器矩阵是实质相同的，包括相同行数和相同列数的探测元件。模块被相邻连续布置，各行的探测器相邻的端部互相对准，使得X射线探测元件形成一组长的平行设置的X射线探测元件多行排列。

多层X射线CT系统通常以其能够同时成像的最多层数命名或表征，例如，8层CT系统是指其能够同时成像最多8个层的系统；16层CT系统能够同时成像至多16个层。

探测阵列中每一长行的X射线探测元件设置在以CT系统的X射线源的焦点为圆心的一圆弧上，这些探测元件和探测器模块的设计依赖于圆的半径，此后将该半径称为聚焦距离。因此，设置在根据一个CT系统的聚焦距离设计的圆弧上的X射线探测器模块不能被应用于另一个不同聚焦距离的CT系统。

在一闪烁体阵列中的每一探测元件包括一使用X射线直接转换材料的限定的敏感区域，用于探测X射线光子，并产生第二能量光子或者电子。探测元件被非敏感区域包围，该非敏感区域此后称为沟槽，其对X射线光子不产生响应。

典型的X射线探测器阵列包括具有多个反散射板的一反散射准直器，用以对每一探测元件接收到的X射线束进行准直处理，与准直器相邻设置的用以将X射线转换成光能的闪烁体，以及用于从耦合的闪烁体接收光能并由此产生电子的光电二极管。

然后，由探测器阵列产生的电子被输入到模数转换（ADC）集成电路（ICs）以生成数字信号，用于处理并重构被扫描对象的断层图像。