專利名稱：數(shù)字x射線探測(cè)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及x射線探測(cè)器，更具體而言，涉及便攜式數(shù)字X射線探測(cè)器的結(jié)構(gòu)部件的材料和構(gòu)造. 背景技術(shù)成像系統(tǒng)被用于醫(yī)學(xué)和非醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的各種應(yīng)用.例如，醫(yī)學(xué)成像 系統(tǒng)包括通用x射線照相、乳房x射線照相術(shù)、x射線c形臂、層析x射線照相組合以及計(jì)算機(jī)X線斷層攝影術(shù)(CT)成像系統(tǒng)。這些具有各自 不同相應(yīng)拓樸的各種成像系統(tǒng)用于生成患者的圖像或視圖，用于基于穿 過(guò)患者的射線(例如x射線)的衰減的臨床診斷.備選地，成像系統(tǒng)還可以應(yīng)用于非醫(yī)學(xué)應(yīng)用中，例如在工業(yè)質(zhì)量控制或乘客行李、包泉和/或 貨物的安全篩選，在這些應(yīng)用中，所采集的代表體積或體積的部分(例 如切片)的數(shù)據(jù)和/或產(chǎn)生的圖像可用于檢測(cè)篩選者感興趣的對(duì)象、形狀 或不規(guī)則受檢者，否則它們將從視覺(jué)檢察隱藏.通常，醫(yī)學(xué)的或非醫(yī)學(xué)的X射線成像系統(tǒng)利用X射線管來(lái)產(chǎn)生在成像過(guò)程中使用的x射線.產(chǎn)生的x射線穿過(guò)成像的對(duì)象(在那里它們基 于對(duì)象的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和組成被吸收或衰減)，生成了不同強(qiáng)度的x射線束的矩陣或分布(profile).衰減的X射線入射到X射線探測(cè)器，所述X射 線探測(cè)器被設(shè)計(jì)成將入射的X射線能量轉(zhuǎn)換成在圖像重建中可用的形 式。這樣，衰減的X射線的X射線分布被X射線探測(cè)器感測(cè)和記錄，通 常，X射線探測(cè)器基于薄膜屏幕、計(jì)算機(jī)X射線照相(CR)或數(shù)字X射 線照相(DR)技術(shù).在薄膜屏幕探測(cè)器中，通過(guò)X射線曝光之后光敏薄 膜的化學(xué)顯影產(chǎn)生X射線圖像.在CR探測(cè)器中，儲(chǔ)存褲光體成像板捕獲 X射線照相圖像.所述板然后被傳遞到激光圖像讀取器以從磷光體"釋 放"潛像，并生成數(shù)字化圖像，在DR探測(cè)器中，閃爍層吸收X射線并隨 后產(chǎn)生光，所述光然后被硅光電探測(cè)器的二維(2D)平板陣列探測(cè).硅 光電探測(cè)器中的光吸收生成電荷.控制系統(tǒng)電學(xué)地讀出存儲(chǔ)在X射線探 測(cè)器中的電荷并使用它來(lái)產(chǎn)生可視的數(shù)字化X射線圖像.數(shù)字X射線探測(cè)器通常在玻璃基板(成像板)上制造硅光電探測(cè)器
的2D平板陣列。因?yàn)槌蒰是易碎的，因此在使用過(guò)程中它必須被某種 類型的面板支撐物機(jī)械地支撐.面板支撐物還為整個(gè)探測(cè)器封裝提供剛 性。此外，可以提供外部機(jī)殼或外殼以保護(hù)成像板.該外部外殼的一部 分一般包括具有低X射線衰減特性的材料以允許入射的X射線易于到達(dá) 成像板。通常，面板支撐物和外部保護(hù)外殼由重機(jī)械加工金屬(例如鎂)組 成，從而為平板基板和位于外部機(jī)殼內(nèi)的相關(guān)讀出電子部件提供高度的 機(jī)械保護(hù)。而且，當(dāng)前可用的X射線探測(cè)器基于多片金屬外部外殼組件， 該組件具有很多弱機(jī)械接縫和螺釘緊固件，如果探測(cè)器掉落或與硬對(duì)象 碰撞，它們都容易發(fā)生機(jī)械故陣.這樣，X射線探測(cè)器的常規(guī)結(jié)構(gòu)導(dǎo)致相對(duì)厚重的且在探測(cè)器掉落在硬 表面上時(shí)易于發(fā)生機(jī)械故陣(即，革子可能凹陷或^t)的X射線探測(cè) 器.這在便攜式X射線探測(cè)器設(shè)計(jì)中是尤其有問(wèn)趙的，便攜式X射線探 測(cè)器的設(shè)計(jì)是理想地輕巧，同時(shí)承受多次偶然撞擊負(fù)栽.然而，當(dāng)這些 便攜式探測(cè)器通常在它們可以掉落、與堅(jiān)硬對(duì)象碰撞、或經(jīng)歷患者的重 量(例如，直接放置在成像的患者下面)環(huán)境中使用時(shí)，需要相對(duì)厚和 重的面板支撐物和外部外殼來(lái)保護(hù)敏感和易碎的成像部件和讀出電子設(shè) 備。例如，堅(jiān)硬的外部外殼防止當(dāng)承受重負(fù)栽時(shí)，讀出電子設(shè)備被壓到 成像組件中，因此希望提供一種X射線探測(cè)器，它是輕巧的，然而又是機(jī)械堅(jiān)硬 和堅(jiān)固的，能夠承受重的撞擊或支撐位于探測(cè)器表面上的患者負(fù)栽.還 希望提供一種成像板可以附著到其上的堅(jiān)硬的支撐板，從而防止探測(cè)器 的內(nèi)部元件由于重的撞擊或患者負(fù)栽受到損壞.此外，希望在最小化或 消除多片外部外殼裝置所需的弱機(jī)械連接點(diǎn)和緊固件的同時(shí)，提供堅(jiān)硬 和堅(jiān)固的外部外殼。發(fā)明內(nèi)容簡(jiǎn)而言之，根據(jù)本技術(shù)的一個(gè)方案，提供一種X射線探測(cè)器.該X 射線探測(cè)器包括被配置成響應(yīng)于X射線的接收輸出電學(xué)信號(hào)的探測(cè)器子 系統(tǒng)以及具有至少一個(gè)開(kāi)口來(lái)接收探測(cè)器子系統(tǒng)的一體式(single-piece) 保護(hù)夕卜殼，根據(jù)本技術(shù)的另一方案，提供一種便攜式x射線探測(cè)器.該便攜式x 射線探測(cè)器包括被配置成響應(yīng)x射線的接收輸出電學(xué)信號(hào)的探測(cè)器子系統(tǒng).該探測(cè)器子系統(tǒng)包括成像板和布置在由碳纖維增強(qiáng)塑料材料形成的面板支撐物上的相關(guān)電子設(shè)備.該便攜式x射線探測(cè)器還包括一體式保護(hù)外殼，該外殼由碳纖維增強(qiáng)塑料材料形且具有至少一個(gè)開(kāi)口來(lái)接收探 測(cè)器子系統(tǒng).根據(jù)本技術(shù)的另一方案，提供一種用于制造x射線探測(cè)器的方法.該方法用于制造具有至少一個(gè)開(kāi)口的一體式保護(hù)外殼，并組裝探測(cè)器子系統(tǒng)，該探測(cè)器子系統(tǒng)被配置成響應(yīng)于x射線的接收輸出電學(xué)信號(hào).所述探測(cè)器子系統(tǒng)包括成像板、面板支撐物和相關(guān)的電子設(shè)備.該方法還 用于通過(guò)該至少 一個(gè)開(kāi)口在一體式保護(hù)外殼中布置探測(cè)器子系統(tǒng).


當(dāng)結(jié)合附閨閱讀下面的詳述時(shí)，將更好地理解本發(fā)明的這些和其他 特征、方面和優(yōu)點(diǎn)，附圖中，貫穿附圖，相似的符號(hào)表示相似的部件，附圖中圖1示出了使用根據(jù)本技術(shù)的一個(gè)方案的便攜式數(shù)字X射線探測(cè)器的示例性移動(dòng)X射線成^(象系統(tǒng)；圖2示出了圖1的示例性X射線成像系統(tǒng)的示意性框困；圖3示出了根據(jù)本技術(shù)的一個(gè)方案的便攜式平板數(shù)字X射線探測(cè)器的透視圖；圖4示出了通過(guò)圖3的便攜式平板數(shù)字X射線探測(cè)器中的開(kāi)口布置在一體式保護(hù)外殼中的數(shù)字探測(cè)器子系統(tǒng)；以及圖5示出了圖3的便攜式平板數(shù)字X射線探測(cè)器的剖面圖.具體實(shí)施方式
本技術(shù)一般直接涉及便攜式數(shù)字X射線探測(cè)器. 一般地，這些探測(cè) 器用在各種成像系統(tǒng)中，例如，用于醫(yī)學(xué)成像、工業(yè)成像和行李或包泉 篩選.盡管本討論提供了醫(yī)學(xué)成像背景的實(shí)例，本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易 理解其他背景中的這些探測(cè)器的應(yīng)用(例如用于工業(yè)成像、安全篩選和/ 或行李或包哀檢查)也在本技術(shù)的范圍內(nèi).將參考供移動(dòng)X射線成像系統(tǒng)使用的數(shù)字平板固態(tài)間接探測(cè)便攜式 X射線探測(cè)器描述本發(fā)明.然而，本發(fā)明可以等價(jià)地應(yīng)用于其他類型的X 射線探測(cè)器(包括直接探測(cè)數(shù)字探測(cè)器).此外，本發(fā)明還可以結(jié)合靜態(tài)或固定場(chǎng)所x射線成像系統(tǒng)使用.而且，本申請(qǐng)引用了成像"受檢者"以及成像"對(duì)象".這些術(shù)語(yǔ)并不是相互排他的，且這些術(shù)語(yǔ)的使用是可 交換的，且并不意在限制所附權(quán)利要求的范圍.參考圖1，示出了采用便攜式X射線探測(cè)器的示例性移動(dòng)X射線成像 系統(tǒng)IO.在所述實(shí)施例中，移動(dòng)X射線成像系統(tǒng)10包括輻射源12，例 如安裝或以其它方式固定到水平臂14端部的輻射源12.臂14允許X射 線源12可以變化地定位在患者臺(tái)或床17上停留的受檢者16上，以便優(yōu) 化感興趣的特定區(qū)域的輻射.X射線源12通常通過(guò)柱狀物18中的萬(wàn)向型 裝置(未示出)安裝.就這點(diǎn)而言，X射線源12可以從移動(dòng)X射線單元 基座20上的停留或停放位置垂直旋轉(zhuǎn)到受檢者16上的合適的位置，以 對(duì)受檢者16進(jìn)行x射線膝光.柱狀物18的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通常受限于360度 或更小的值，以防止用于向X射線源12供電的高壓電纜(未示出)的纏 繞.電纜可以連接到基座20中的電力線(utility line)源(未示出) 或電池(未示出)，以激勵(lì)X射線元件12以及系統(tǒng)IO的其他電子部件.X射線源12向待成像的受檢者16投射扇形射線束22.本領(lǐng)域技術(shù) 人員將意識(shí)到，使用示例性X射線成像系統(tǒng)10,醫(yī)學(xué)患者以及行李、包 裹等可以被非入侵地檢查.位于受檢者16之下的便攜式X射線探測(cè)器24 采集衰減的輻射并產(chǎn)生探測(cè)器輸出信號(hào).該探測(cè)器輸出信號(hào)然后可以通 過(guò)有線或無(wú)線鏈路26被傳送到移動(dòng)成像系統(tǒng)IO.本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí) 到系統(tǒng)10可以裝配有或連接到顯示單元(未示出)，用于顯示從成像受 檢者16捕獲的圖像，圖2中示出了圖I的X射線成像系統(tǒng)IO的示意困.如上所述，系統(tǒng) 10包括X射線源12，該射線源12被設(shè)計(jì)成從焦點(diǎn)28沿著軸30向待成 像受檢者16投射扇形射線束22.射線22經(jīng)過(guò)提供衰減的受檢者16，且 所得的射線的衰減部分照射探測(cè)器陣列24.應(yīng)當(dāng)注意部分X射線束22 可以延伸出患者16的邊界并可以不被患者16衰減而照射探測(cè)器陣列 24.在這里討論的實(shí)施例中，可以采用平板數(shù)字探測(cè)器來(lái)探測(cè)透射穿過(guò) 或繞過(guò)受檢者16的射線22的強(qiáng)度，并響應(yīng)探測(cè)到的輻射產(chǎn)生探測(cè)器輸 出信號(hào).準(zhǔn)直器32可以與X射線源12相鄰布置.準(zhǔn)直器通常限定進(jìn)入 放置了受檢者16 (例如患者)的區(qū)域的X射線扇形束22的大小和形狀， 并由此可以控制照射的范圍.
數(shù)字探測(cè)器24 —般由探測(cè)穿過(guò)或繞過(guò)受檢者16的X射線22的多個(gè) 探測(cè)器元件形成.例如，探測(cè)器24可以包括以二維陣列布置的多行和/ 或列探測(cè)器元件.當(dāng)被X射線流照射時(shí)，每個(gè)探測(cè)器元件產(chǎn)生與探測(cè)器 24中的各個(gè)探測(cè)器元件的位置處吸收的X射線流量成比例的電學(xué)信號(hào). 這些信號(hào)被采集并處理以重建受檢者內(nèi)的特征圖像，如下所述.輻射源12由系統(tǒng)控制器34控制，該系統(tǒng)控制器34供應(yīng)用于成像序 列的電能、焦點(diǎn)位置、控制信號(hào)等.而且，探測(cè)器24與系統(tǒng)控制器34 耦合，該控制器控制了探測(cè)器24中產(chǎn)生的信號(hào)的采集.系統(tǒng)控制器34 還可以執(zhí)行各種信號(hào)處理和過(guò)濾功能，例如用于動(dòng)態(tài)范閨的初始調(diào)整、 數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的交錯(cuò)(interleaving)等等. 一般地，系統(tǒng)控制器34 命令成像系統(tǒng)10的搮作以執(zhí)行檢查協(xié)議和處理采集的數(shù)據(jù).在本文中， 系統(tǒng)控制器34還可以包括通?；谕ㄓ媚康幕?qū)Ｓ玫臄?shù)字計(jì)算機(jī)的信號(hào) 處理電路以及相關(guān)的存儲(chǔ)器電路.相關(guān)的存儲(chǔ)器電路可以存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)執(zhí) 行的程序和例行程序、配置參數(shù)、圖像數(shù)據(jù)等.例如，相關(guān)的存儲(chǔ)器電 路可以存儲(chǔ)用于從探測(cè)器輸出信號(hào)重建困像的程序或例行程序.在困2中所示的實(shí)施例中，系統(tǒng)控制器34可以通過(guò)電機(jī)控制器38 控制運(yùn)動(dòng)子系統(tǒng)36的運(yùn)動(dòng).在所示的成像系統(tǒng)10中，運(yùn)動(dòng)子系統(tǒng)36可 以相對(duì)于患者16在空間的一個(gè)或更多的方向移動(dòng)X射線源12、準(zhǔn)直器 32和/或探測(cè)器24.應(yīng)當(dāng)注意運(yùn)動(dòng)子系統(tǒng)36可以包括支撐結(jié)構(gòu)，例如其 上可以布置源12和/或探測(cè)器24的C形臂或其他可移動(dòng)臂.運(yùn)動(dòng)子系統(tǒng) 36還進(jìn)一步4吏得患者16 (或更具體而言，患者臺(tái)17),能夠相對(duì)于源12 和探測(cè)器24布置以產(chǎn)生患者16的特定區(qū)域的圖像.本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到，輻射源12可以通過(guò)布置在系統(tǒng)控制器34 中的輻射控制器40控制.輻射控制器40可以被配置成向輻射源12提供 電力和定時(shí)信號(hào).此外，輻射控制器40可以被配置成提供焦點(diǎn)位置，例 如，如果源12是包括分立的電子發(fā)射器的分布式源，提供發(fā)射點(diǎn)激活.而且，系統(tǒng)控制器34可以包括數(shù)據(jù)采集電路42.在該示例性實(shí)施例 中，探測(cè)器24輛合到系統(tǒng)控制器34，且更具體而言，輛合到數(shù)據(jù)采集電 路42。數(shù)據(jù)采集電路42接收由探測(cè)器24的讀出電子設(shè)備收集的數(shù)據(jù). 尤其是，數(shù)據(jù)采集電路42通常從探測(cè)器24接收采樣的模擬信號(hào)并將該 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)供圖像重建器44和/或計(jì)算機(jī)46進(jìn)行后續(xù)處理，計(jì)算機(jī)或處理器46通常輛合到系統(tǒng)控制器34并可以包括微處理 器、數(shù)字信號(hào)處理器、微控制器以及設(shè)計(jì)成實(shí)施邏輯和處理操作的其他設(shè)備。數(shù)據(jù)采集電路42收集的數(shù)據(jù)可以被傳送到困像重建器44和/或計(jì) 算機(jī)46，用于后續(xù)的處理和重建.例如，從探測(cè)器24收集的數(shù)據(jù)可以在 數(shù)據(jù)采集電路42、圖像重建器44和/或計(jì)算機(jī)46處進(jìn)行預(yù)處理和校準(zhǔn) 以調(diào)整數(shù)據(jù)使其代表被掃描對(duì)象的衰減系數(shù)的線積分，經(jīng)處理的數(shù)據(jù)然 后可以被重新排序、濾波和反投影，從而用公式表示被掃描區(qū)域的圖像. 盡管在本方案中描述了典型的濾波反投影重建算法，應(yīng)當(dāng)注意可以采用 很多合適的重建算法，包括統(tǒng)計(jì)重建方法. 一旦重建，成像系統(tǒng)10產(chǎn)生 的圖像展現(xiàn)患者16的感興趣的內(nèi)部區(qū)域，這可用于診斷、評(píng)估等等.計(jì)算機(jī)46可以包括存儲(chǔ)器48或與存儲(chǔ)器48通信，該存儲(chǔ)器48可 以存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)46處理的數(shù)據(jù)或?qū)⒁挥?jì)算機(jī)46處理的數(shù)據(jù).應(yīng)當(dāng)理解 該示例性系統(tǒng)10可以使用能夠存儲(chǔ)所需數(shù)量的數(shù)據(jù)和/或代碼的任意類 型的計(jì)算機(jī)可存取存儲(chǔ)設(shè)備.而且，存儲(chǔ)器48可以包括一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ) 器設(shè)備，例如，可以位于系統(tǒng)10本地和/或遠(yuǎn)程的相似或不同類型的磁 性或光學(xué)設(shè)備.存儲(chǔ)器48可以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、處理參數(shù)和/或包括一個(gè)或多 個(gè)用于執(zhí)行重建處理的例行程序的計(jì)算機(jī)程序.而且，存儲(chǔ)器48可以直 接耦合到系統(tǒng)控制器34以促進(jìn)所采集數(shù)據(jù)的存儲(chǔ).計(jì)算機(jī)46還可以適于控制系統(tǒng)34可以實(shí)現(xiàn)的特性，即，掃描操作 和數(shù)據(jù)采集.而且，計(jì)算機(jī)46可以被配置成通過(guò)裝配有鍵盤(pán)和/或其他 輸入設(shè)備的操作員工作站50從操作員接收命令和掃描參數(shù).操作員由此 可以通過(guò)操作員工作站50控制系統(tǒng)10.這樣，操作員可以從搮作員工作 站50觀察重建的圖像以及與系統(tǒng)相關(guān)的其他數(shù)據(jù)，啟動(dòng)成像等.耦合到操作員工作站50的顯示器52可用于觀察重建的圖像.此外， 掃描的圖像可以通過(guò)耦合到操作員工作站50的打印機(jī)54打印.顯示器 52和打印機(jī)54也可以直接或通過(guò)操作員工作站50連接到計(jì)算機(jī)46,而 且，操作員工作站50還可以耦合到圖像存檔和通信系統(tǒng)(PACS) 56.應(yīng) 當(dāng)注意PACS 56可以輛合到遠(yuǎn)程系統(tǒng)58 (例如放射科信息系統(tǒng)UIS)、 醫(yī)院信息系統(tǒng)(HIS))或耦合到內(nèi)部或外部網(wǎng)絡(luò)，使得不同地點(diǎn)的其他 人員可以獲得對(duì)圖像數(shù)據(jù)的訪問(wèn).一個(gè)或多個(gè)操作員工作站50可以鏈接在系統(tǒng)中，用于輸出系統(tǒng)參 數(shù)、請(qǐng)求檢查、觀看圖像等. 一般地，在系統(tǒng)中提供的顯示器、打印機(jī)、 工作站以及類似的裝置對(duì)于數(shù)據(jù)采集部件可以是本地的，或可以遠(yuǎn)離這
些部件，例如在機(jī)構(gòu)或醫(yī)院中的任意地點(diǎn)，或在完全不同的地點(diǎn)，通過(guò) 一個(gè)或多個(gè)可配置網(wǎng)絡(luò)(例如互聯(lián)網(wǎng)、虛擬私有網(wǎng)絡(luò)等)鏈接到圖像采 集系統(tǒng).示例性成像系統(tǒng)io以;8L^于輻射探測(cè)的其他成像系統(tǒng)采用了探測(cè)器24，例如平板數(shù)字X射線探測(cè)器.這種示例性平板數(shù)字X射線探測(cè)器60 的透視圖在圖3中提供.示例性平板數(shù)字X射線探測(cè)器60包括探測(cè)器子 系統(tǒng)(未示出)，用于響應(yīng)于入射X射線的接收產(chǎn)生電學(xué)信號(hào)，根據(jù)本技 術(shù)的多個(gè)方面， 一體式保護(hù)機(jī)殼62為探測(cè)器子系統(tǒng)提供外部外殼，從而 防止易碎的探測(cè)器組件在受到外部負(fù)栽或碰撞時(shí)損壞.本領(lǐng)域技術(shù)人員 將意識(shí)到一體式保護(hù)外殼62可以是連續(xù)的結(jié)構(gòu)且可以基本避免任何不連 續(xù)。在一個(gè)實(shí)施例中， 一體式保護(hù)外殼可以是袖狀配置的4-5邊結(jié)構(gòu)， 具有至少一個(gè)開(kāi)口以允許探測(cè)器子系統(tǒng)的插入，應(yīng)當(dāng)注意， 一體式袖的 各個(gè)邊或邊緣不必是平的，而可以是圃的、彎曲的、波形的(contoured) 或成形的以改善探測(cè)器的堅(jiān)固度和使用方便性. 一體式保護(hù)外殼62可以 由諸如金屬、金屬合金、塑料、合成材料的材料或上述材料的組合形成. 應(yīng)當(dāng)注意所述材料必須具有低的X射線衰減特性.在一個(gè)實(shí)施例中，保 護(hù)外殼62可以由輕巧耐久的合成材料，例如碳纖維增強(qiáng)塑料材料形成. 此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到， 一體式保護(hù)外殼62可以被設(shè)計(jì)成當(dāng)受到外部負(fù)載時(shí)基本是剛性的，具有最小的撓曲.可以在一體式保護(hù)外殼62的各個(gè)角、邊緣或各個(gè)邊緣的一部分，提 供一個(gè)或多個(gè)角或邊緣帽64.應(yīng)當(dāng)注意該一個(gè)或多個(gè)角或邊緣帽64可以 由抗沖擊的能量吸收材料(例如，尼龍、聚乙烯、超高分子量聚乙烯 (UHMW-PE)、迭爾林或聚碳酸酯)形成.UHMW聚乙烯是分子量為 3， 100， 000- 6， 000， 000的線性聚合物.而且，手柄66可以機(jī)械地耦合 到一體式保護(hù)外殼62以支持探測(cè)器60的便攜性.該手柄可以是附著到 一體式保護(hù)外殼62的單獨(dú)的部件.同樣，應(yīng)當(dāng)注意手柄66可以由抗沖 擊的能量吸收材料(例如高分子量聚乙烯)形成.或者，本領(lǐng)域技術(shù)人 員將意識(shí)到，在某些實(shí)施例中，手柄66可以是一體式保護(hù)外殼62的連 續(xù)延伸。換句話說(shuō)，手柄66可以與一體式保護(hù)外殼整體地形成，由此消 除或最少化手柄66和保護(hù)外殼62之間的機(jī)械附著點(diǎn).在這些實(shí)施例中 可以提供可去除的邊緣帽，以允許探測(cè)器子系統(tǒng)插入到 一體式保護(hù)外殼 62中.
如圖所示，探測(cè)器24可以無(wú)固定系鏈(tether)地構(gòu)造.或者，探 測(cè)器可以連接到系鏈(未示出)，當(dāng)使用時(shí)，該系鏈用于將探測(cè)器讀出電 子設(shè)備連接到掃描器的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng).當(dāng)不使用時(shí)，探測(cè)器可以容易地 從該系鏈分離并遠(yuǎn)離成像系統(tǒng)存放.這樣，探測(cè)器可以在彼此遠(yuǎn)離的多 個(gè)掃描工作站之間傳遞。這對(duì)于急癥室和傷員檢別分類機(jī)構(gòu)是極其有利 的.本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)意識(shí)到探測(cè)器的便攜性和可拆卸性進(jìn)一步增強(qiáng) 了移動(dòng)X射線成像系統(tǒng)(例如如圖1中所示)的移動(dòng)性.圖4示出了通過(guò)開(kāi)口 70布置在一體式保護(hù)外殼62中的便攜式平板 數(shù)字X射線探測(cè)器60的探測(cè)器子系統(tǒng)68.本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)意識(shí)到探 測(cè)器子系統(tǒng)68 —般地包括成像板72、面板支撐物74以及相關(guān)的讀出電 子設(shè)備76.成像板72 —般包括用于將入射X射線轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)光的閃爍體 層?？梢詮臋M化銫(Csl)或其他閃爍材料制造的閃爍體層被設(shè)計(jì)成發(fā)射 與吸收的X射線的能量和數(shù)量成比例的光.這樣，在接收較多X射線或 接收的X射線的能量水平較高的閃爍體層的區(qū)域中，光發(fā)射將較高.因 為受檢者的成分將衰減X射線源投射的X射線到變化的程度，照射閃爍 體層的X射線的能量水平和數(shù)量在整個(gè)閃爍體層上不均勻.光發(fā)射的這 種變化將用于產(chǎn)生重建圖像中的對(duì)比度.閃爍體層發(fā)射的光被2D平板基板上的光敏層探測(cè)到.該光敏層包括 光敏元件或探測(cè)器元件的陣列，以存儲(chǔ)與每個(gè)探測(cè)器元件吸收的入射光 的數(shù)量成比例的電荷. 一般地，每個(gè)探測(cè)器元件具有光敏區(qū)域和包括用 以控制該探測(cè)器元件的電荷存儲(chǔ)和輸出的電子設(shè)備的區(qū)域.光敏區(qū)域一 般地包括吸收光并隨后生成和存儲(chǔ)電荷的光電二極管.在膝光之后，使 用邏輯控制的電子設(shè)備7 6讀出每個(gè)探測(cè)器元件中的電荷.每個(gè)探測(cè)器元件一般使用基于晶體管的開(kāi)關(guān)控制.為此，晶體管的 源極連接到光電二極管，晶體管的漏極連接到讀出線，且晶體管的柵極 連接到布置在探測(cè)器60中的電子設(shè)備76上的掃描控制接口.當(dāng)向柵極 施加負(fù)電壓時(shí)，開(kāi)關(guān)被驅(qū)動(dòng)成OFF狀態(tài)，由此防止源極和漏極之間的導(dǎo) 通.相反，當(dāng)向柵極施加正電壓時(shí)，開(kāi)關(guān)被導(dǎo)通(0N),由此允許光電二 極管中存儲(chǔ)的電荷從源極到達(dá)漏極并到輸出線上.探測(cè)器陣列的每個(gè)探 測(cè)器元件使用相應(yīng)的晶體管構(gòu)造且以與下面相一致的方式控制.具體而言，在瀑光于X射線的過(guò)程中，向所有槺極線施加負(fù)電壓， 導(dǎo)致所有的晶體管開(kāi)關(guān)被驅(qū)動(dòng)成或置于OFF狀態(tài).因此，在曝光過(guò)程中
積累的任意電荷被存儲(chǔ)在每個(gè)探測(cè)器元件的光電二極管中.在讀出過(guò)程 中，順序向每個(gè)柵極線施加正電壓， 一次一個(gè)柵極線.即，探測(cè)器是探測(cè)器元件的X-Y矩陣，且一條線上的所有晶體管柵極連接在一起，以便 導(dǎo)通(ON)—條柵極線，就讀出該線上的所有探測(cè)器元件.就這點(diǎn)而言， 一次僅讀出一條探測(cè)器線。多路復(fù)用器(未示出)可用于支持以光柵的 方式讀出探測(cè)器元件.順序地單獨(dú)讀出每個(gè)探測(cè)器元件的優(yōu)點(diǎn)在于，來(lái) 自于一個(gè)探測(cè)器元件的電荷不經(jīng)過(guò)任意其他的探測(cè)器元件.每個(gè)探測(cè)器 元件的輸出然后被輸入到輸出電路(例如，數(shù)字轉(zhuǎn)換器)，該電路數(shù)字化 采集的信息，用于隨后在每個(gè)像素的基礎(chǔ)上重建圖像.重建圖像的每個(gè) 像素對(duì)應(yīng)于探測(cè)器陣列的單個(gè)探測(cè)器元件.成像面板72由薄且輕的面板支撐物74支撐.讀出電子設(shè)備和其他 電子設(shè)備76在與成像板72相對(duì)的一側(cè)上布置在面板支撐物74上.即， 面板支撐物74將成像板72的成像部件與讀出電子設(shè)備76;^地隔離.一般地，面板支撐物74可以由金屬、金屬合金、塑料、合成材料或 上述材料的組合形成，在一個(gè)實(shí)施例中，面板支撐物74可以基本由碳纖 維增強(qiáng)塑料材料形成.在另一個(gè)實(shí)施例中，面板支撐物74可以基本由疊 層三明治結(jié)構(gòu)的結(jié)合了發(fā)泡芯材的復(fù)合材料形成，從而提供重量輕但堅(jiān) 固的組件以用作面板支撐物.僅由合成材料或由結(jié)合了發(fā)泡芯材的合成 材料構(gòu)造面板支撐物74，減小了重量，同時(shí)提供了較大的M硬度以及 改善的能量吸收能力.本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，合成材料一般是強(qiáng)化和矩陣的組合.矩 陣材料(典型地，樹(shù)脂或環(huán)氣樹(shù)脂)環(huán)繞和支撐強(qiáng)化材料.典型地為有 機(jī)或無(wú)機(jī)纖維或顆粒的強(qiáng)化材料通過(guò)合成矩陣束綽在一起.對(duì)于纖維增 強(qiáng)，各個(gè)纖維的方向可以被定向以控制合成物的剛性和強(qiáng)度.而且，合 成物可以由若干個(gè)獨(dú)立的層形成，強(qiáng)化層的取向或?qū)?zhǔn)跨過(guò)合成物的厚 度是變化的.該構(gòu)造可以是層疊型構(gòu)造(僅包含強(qiáng)化層)或夾層型構(gòu)造 (軟芯被插入到兩組強(qiáng)化層之間).使用的樹(shù)脂可以是熱固的或熱塑的. 在夾層型構(gòu)造中，軟芯可以導(dǎo)致額外的重量減少并可以具有金屬或非金 屬化的引腳以提高能量吸收能力.而且，合成物的層將使用不同形式(顆 粒、纖維、織物、薄箔等)的多種材料(碳、凱夫拉爾(Kevlar)、鋁箔 等)。在一個(gè)實(shí)施例中，用于便攜式X射線探測(cè)器60的合成材料可以從 具有發(fā)泡芯材的層化結(jié)構(gòu)的碳纖維或環(huán)氧樹(shù)脂構(gòu)造.現(xiàn)在參考圖5，示出了根據(jù)本技術(shù)的多個(gè)方面的便攜式平板數(shù)字X射 線探測(cè)器60的剖面圖.如圖所示，根據(jù)本技術(shù)的多個(gè)方面， 一或多層78 可壓縮材料可以布置在一體式保護(hù)外殼62的內(nèi)表面的一個(gè)或多個(gè)部分 上，以保持探測(cè)器子系統(tǒng)68，使得探測(cè)器子系統(tǒng)68可以在一體式保護(hù)外 殼62中懸掛(自由浮動(dòng))而不剛性地附著到一體式保護(hù)外殼62.本領(lǐng)域 技術(shù)人員將意識(shí)到，在一個(gè)實(shí)施例中，可壓縮材料可以是碰撞吸收材料， 例如橡膠、泡沫、彈性體、泡沫橡膠或其他彈性材料.此外， 一體式保護(hù)外殼62可以使用緩沖器、泡沫插入物、碰撞吸收 材料層等構(gòu)造以阻止當(dāng)?shù)袈浠虺惺茇?fù)栽時(shí)探測(cè)器部件的破碎.如上所 述，X射線探測(cè)器被設(shè)計(jì)成承受相對(duì)高能的撞擊、壓力以及張力，使得相對(duì)敏感的部件(例如成像板和相關(guān)的電子設(shè)備)在探測(cè)器掉落或承受外 部負(fù)栽時(shí)不被損壞.在一個(gè)實(shí)施例中，X射線探測(cè)器60包括兩層碰撞吸 收材料，它們緊靠一體式保護(hù)外殼62的頂面和底面密封或以其它方式放 置在一體式保護(hù)外殼62的頂面和底面之下.而且，本領(lǐng)域技術(shù)人員將意 識(shí)到，探測(cè)器60可以包括填隙地布置在探測(cè)器部件之間的多層碰撞吸收 材料.應(yīng)當(dāng)注意碰撞吸收材被設(shè)計(jì)成不衰減射線，從而不干擾數(shù)據(jù)采集. 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，碰撞吸收材料是彈性材料，被配置成當(dāng) 掉落時(shí)吸收探測(cè)器受到的沖擊和振動(dòng)，且當(dāng)被踩踏或承受負(fù)栽(例如患 者體重)時(shí)，偏轉(zhuǎn)探測(cè)器上的受力.該彈性材料可以是橡膠、泡沫、泡 沫橡膠或其他彈性材料，且被設(shè)計(jì)成偏轉(zhuǎn)和吸收探測(cè)器上的壓力和張 力.這樣，當(dāng)探測(cè)器被i^it或掉落時(shí)，探測(cè)器的內(nèi)部部件不破碎或不以 其它方式損壞。本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到碰撞吸收材料的厚度、密度和 成分可以可變化地進(jìn)行選擇以定義探測(cè)器可以承受負(fù)栽或掉落而不損壞 探測(cè)器部件的極限.而且，兩個(gè)碰撞吸收層可以具有相似或不同的厚度，且可以包括相 似或不同的(多個(gè))碰撞吸收材料.例如，頂層可以被設(shè)計(jì)成比底層更 具吸收性和偏轉(zhuǎn)性且因此比底層厚，或可以由具有改善的吸收和偏轉(zhuǎn)特 性的材料形成.在一個(gè)實(shí)施例中，頂層可以由具有顯著的彈性屬性的泡 沫形成而底層可以由聚氨酯、PVC或其他彈性特性較不顯著的材料形成.上面討論的各個(gè)實(shí)施例中描述的便攜式X射線探測(cè)器重量輕，又是 機(jī)械堅(jiān)硬和堅(jiān)固的，且具有改善的能量吸收能力.該便攜式X射線探測(cè)
器的結(jié)構(gòu)負(fù)栽支承部件(保護(hù)外殼和面板支撐物)可以由合成材料形成. 合成材料提供高機(jī)械剛性和強(qiáng)度，同時(shí)使得該結(jié)構(gòu)的重量輕.本領(lǐng)域技 術(shù)人員將意識(shí)到，使用低密度的合成材料有助于減小重量，同時(shí)碳纖維 合成物的高模量和強(qiáng)度有助于該結(jié)構(gòu)堅(jiān)硬和堅(jiān)固，因?yàn)椴辉傩枰o固件將外部外殼的面和邊保持在一起，保護(hù)外殼的 袖設(shè)計(jì)(在至少一端開(kāi)口用于插入探測(cè)器子系統(tǒng))提供了機(jī)械強(qiáng)度.此 外，這種設(shè)計(jì)允許使用合成物或塑料制造，由此減少了重量和改善了機(jī) 械韌性.本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到，外部外殼的一體式設(shè)計(jì)更加堅(jiān)固， 因?yàn)槎嗥M件可能在機(jī)械碰撞中發(fā)生故陣.而且，使用合成構(gòu)造的熱塑 基環(huán)氧樹(shù)脂或橡膠增韌的環(huán)氣樹(shù)脂改善了能量吸收.而且，上面討論的各個(gè)實(shí)施例中描述的用于便攜式X射線探測(cè)器的新的封裝設(shè)計(jì)，通過(guò)在所有側(cè)采用碰撞吸收彈性體的泡沫片，將易碎的 探測(cè)器子系統(tǒng)(成像板和讀出電子設(shè)備)與外部保護(hù)外殼隔離.本領(lǐng)域 技術(shù)人員將意識(shí)到，將探測(cè)器子系統(tǒng)與外部保護(hù)外殼隔離保護(hù)了探測(cè)器 子系統(tǒng)免受在偶然的掉落或碰撞硬對(duì)象時(shí)發(fā)生的外部撞擊和應(yīng)力.盡管這里只示出和描述了本發(fā)明的某些特征，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員 而言可以做出很多修改和變化.因此，應(yīng)當(dāng)理解所附權(quán)利要求意在覆蓋 落在本發(fā)明的真實(shí)精神內(nèi)的所有這些修改和變化.部件列表10移動(dòng)成像系統(tǒng)12插射源14水平臂16受檢者/對(duì)象17患者臺(tái)或支撐物18柱狀物2 0移動(dòng)X射線單元基座22 X射線束24探測(cè)器26有線/無(wú)線鏈路28焦點(diǎn)30軸32準(zhǔn)直器34系統(tǒng)控制器36運(yùn)動(dòng)子系統(tǒng)38電機(jī)控制器40輻射控制器42數(shù)據(jù)采集電路44圖像重建器46計(jì)算機(jī)48存儲(chǔ)器50操作員工作站52顯示器54打印機(jī)56 PACS58遠(yuǎn)程客戶60平板數(shù)字X射線探測(cè)器 62 —體式保護(hù)外殼 64邊緣/角帽 66手柄68探測(cè)器子系統(tǒng)70開(kāi)口72成像板74面板支撐物76讀出電子設(shè)備78在外部外殼的內(nèi)表面處提供的可壓縮材料
權(quán)利要求
1.一種X射線探測(cè)器(60)，包括探測(cè)器子系統(tǒng)(68)，被配置成響應(yīng)于X射線(22)的接收，輸出電學(xué)信號(hào)；以及一體式保護(hù)外殼(62)，具有至少一個(gè)開(kāi)口(70)以接收探測(cè)器子系統(tǒng)(68)。
2. 權(quán)利要求1的X射線探測(cè)器(60)，其中一體式保護(hù)外殼(62) 包括至少金屬、金屬合金、塑料、合成材料或其組合之一.
3. 權(quán)利要求1的X射線探測(cè)器(60)，其中探測(cè)器子系統(tǒng)(68)進(jìn) 一步包括成像板(72)、面板支撐物(74)和相關(guān)的電子設(shè)備(76),
4. 權(quán)利要求3的X射線探測(cè)器(60)，其中面板支撐物(74)包括 至少金屬、金屬合金、塑料、合成材料、結(jié)合了發(fā)泡芯材的合成材料、 或其組合之一。
5. 權(quán)利要求1的X射線探測(cè)器(60)，進(jìn)一步包括布置在一體式保 護(hù)外殼(62)的各個(gè)角、邊緣或各個(gè)邊緣的一部分上的一個(gè)或多個(gè)角或 邊緣帽(64 )。
6. 權(quán)利要求1的X射線探測(cè)器(60)，進(jìn)一步包括機(jī)械地耦合到所 述一體式保護(hù)外殼(62)的手柄(").
7. 權(quán)利要求1的X射線探測(cè)器(60),進(jìn)一步包括布置在一體式保 護(hù)外殼(62)的內(nèi)表面的一個(gè)或多個(gè)部分上的一層或多層可壓縮材料(78)以保持探測(cè)器子系統(tǒng)(68).
8. 權(quán)利要求l的X射線探測(cè)器(60)，進(jìn)一步包括布置在X射線探 測(cè)器(60)的不同部件之間的一層或多層碰撞吸收材料。
9. 一種便攜式X射線探測(cè)器(60),包括探測(cè)器子系統(tǒng)(68)，其配置成響應(yīng)于X射線(22)的接收，輸出電 學(xué)信號(hào)，該探測(cè)器子系統(tǒng)(68)包括布置在由碳纖維增強(qiáng)塑料材料形成 的面板支撐物(74)上的成像板(72)和相關(guān)的電子設(shè)備(76);一體式保護(hù)外殼(62),其由破纖維增強(qiáng)塑料材料形成，并具有至少 一個(gè)開(kāi)口 (70)以接收探測(cè)器子系統(tǒng)(68).
10. —種制造X射線探測(cè)器(60)的方法，該方法包括 制造具有至少一個(gè)開(kāi)口 (70)的一體式保護(hù)外殼(62); 組裝配置成響應(yīng)于X射線(22)的接收輸出電學(xué)信號(hào)的探測(cè)器子系統(tǒng)(68 )，該探測(cè)器子系統(tǒng)(68 )包括成像板(72 )、面板支撐物(74 ) 和相關(guān)的電子設(shè)備(76);以及通過(guò)所述至少一個(gè)開(kāi)口 (70)在所述一體式保護(hù)外殼(62)中布置 探測(cè)器子系統(tǒng)(68)。
全文摘要
提供一種用于成像系統(tǒng)(10)的X射線探測(cè)器(60)。該X射線探測(cè)器(60)包括探測(cè)器子系統(tǒng)(68)，該探測(cè)器子系統(tǒng)被配置成響應(yīng)X射線(22)的接收輸出電學(xué)信號(hào)。該X射線探測(cè)器(60)還包括一體式保護(hù)外殼(62)，該外殼具有至少一個(gè)開(kāi)口(70)以接收所述探測(cè)器子系統(tǒng)(68)。
文檔編號(hào)A61B6/00GK101156782SQ20071016223
公開(kāi)日2008年4月9日 申請(qǐng)日期2007年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月3日
發(fā)明者B·C·C·阿姆, D·E·卡斯特爾貝里, H·瓦菲, M·J·烏特希格, S·P·喬希, S·S·塔爾亞, V·V·蓋克瓦德, W·A·亨尼西 申請(qǐng)人:通用電氣公司