[发明专利]用于数字成像系统中的多传感器像素架构

说明书

技术领域

本公开通常涉及数字成像系统，并且更具体地，涉及用于数字成像系统中的多传感器像素架构。

背景技术

传统上，X射线诊断方法在卤化银胶片上记录x射线成像图形。这些系统通常指引撞击X射线辐射或X射线穿过待研究物体的初始均匀的图形，在X射线穿过待研究物体之后，采用X射线辐射增光屏截取X射线辐射的已调制图形，在卤化银胶片上记录已修改的图形，以及将潜影图形化学地转换为永久并可见的、称作射线照片的图像。

通过使用辐射敏感材料层而产生射线照片以直接地将射线照明图像捕捉作为电荷的已调制图形。取决于入射的X射线辐射的强度，使用离散固态辐射传感器的规则设置的阵列来量子化由X射线辐射电学地或光学地(经由闪烁体(scintillator)间接地)产生的电荷。

近期，在用于使用有源矩阵技术的数字射线学的大面积、平板、数字X射线成像器的领域已经具有快速的进展。有源矩阵包括采用大面积可兼容半导体材料制成的薄膜晶体管(TFT)的二维阵列(其每一个元件称作像素)。

存在用于制造平板X射线成像器的两种通常方案。这些方案可以视作直接方案或间接方案。直接方案主要地使用非晶硒光导电体作为直接地偶接到有源矩阵的X射线至电荷转换层。在间接方案中，使用磷光体屏幕或闪烁体(例如CsI、GdOS等)以将X射线转换为可见光子，随后使用由有源矩阵阵列上TFT制造的额外像素层光传感器而将可见光子转换为电荷。

尽管通过相互堆叠两个X射线成像器而进行大面积双能量X射线成像的概念已经甚至在计算射线照相领域出现，但采集良好质量图像的难度、工序的总时间的增长、以及与两个图像相关联的诊断时间已经限制了其在主流机器中的使用。堆叠两个成像器也推动制造成本直线地上升。最近，随着数字X射线成像器的兴起，称作快速kVp切换的技术已经获得了一些接受度，其中X射线源通常在<100ms内在高和低X射线曝光度之间切换，而使用单个数字成像器以顺序地采集图像。尽管可以使用该方案获得双能量图像，但该技术易受运动物体影响，例如由于患者呼吸。此外，可以仅优化数字成像器以捕获低或高能量频谱，但是这导致在分辨率和剂量效率之间的权衡。

优化商业上可购得的平板成像器以检测入射X射线能量的单频谱，例如优化胸腔射线照相成像器以检测100kVp频谱，或可替代地设计乳房造影法成像器以检测30kVp频谱。通常通过选择用于直接成像的光导电体的最优厚度、或可替代地用于间接成像的闪烁体的最优厚度而进行优化。如果闪烁体太薄，吸收效率受影响，并且如果闪烁体太厚，模糊增多。

因此，需要改进的数字X射线成像器。

发明内容

本公开涉及一种用于多传感器像素架构的系统和方法。在一个实施例中，像素架构集成在单个像素内的光导电检测元件中。在一个特征方面中，这使能产生下一代双能量成像器。在其优点之中，本公开的系统可以同时地获取双能量图像，可以相互独立地优化和/或可以减小或最小化制造成本。将结合以下详细说明书和附图而理解本公开的特征方面的这些和其他优点。

然而，能够检测两个不同能量频谱的成像器可以有助于区分两种密度不同的材料例如骨骼和软组织。该技术已经在双能量x射线吸收测量法(也即骨骼扫描)中采用，其中使用线性扫描器以获取双能量图像。双能量在计算机x射线断层照相术(CT)中增长显著，其中单晶或多晶探测器连接至能够经由构建至像素电路中的两个或多个不同阈值而区分入射X射线能量的光子计数电路。然而，迄今为止，双能量大面积X射线成像器尚未获得重大吸引力。

本公开的成像器能够实现以下中至少之一：同时地获取双能量图像而没有运动伪影、当获取高和低能量X射线频谱时对于空间分辨率和剂量效率优化、以及并未类似传统的成像器堆叠方案而抬升制造成本。

在本公开的一个特征方面中，提供了一种用于数字成像系统中的探测器元件，探测器元件包括：至少一个半导电层以用于吸收入射到至少一个半导电层的相对侧边上的辐射；以及位于至少一个半导电层的一个侧边上、用于传送与至少一个半导电层所吸收的辐射相关联的信号的电极组。信号随后传送至读出电子器件组。在另一特征方面中，电极组包括检测电极和偏置电极。在另外又一特征方面中，检测电极和偏置电极横向间隔开。探测器元件也可以包括位于电极组与半导电层之间的阻挡层。