下文總體上涉及成像，尤其涉及一種成像檢測(cè)器，所述成像檢測(cè)器包括模塊化成像檢測(cè)器的專用集成電路(ASIC)的至少一子部分，并且下文以用于計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)的特定用途進(jìn)行描述。然而，下文還能用于其他成像模式。

背景技術(shù)：

計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)掃描器包括安裝在可旋轉(zhuǎn)門架上的X射線管，所述可旋轉(zhuǎn)門架繞縱向軸線或z軸圍繞檢測(cè)區(qū)域旋轉(zhuǎn)。X射線管發(fā)射穿過檢測(cè)區(qū)域和其內(nèi)部的對(duì)象或目標(biāo)的電離輻射。檢測(cè)器陣列遠(yuǎn)離X射線管與檢測(cè)區(qū)域相對(duì)地對(duì)著一角度弧。檢測(cè)器陣列檢測(cè)穿過檢測(cè)區(qū)域的輻射并生成指示信號(hào)。重建器處理該信號(hào)并重建指示檢測(cè)區(qū)域的體積圖像數(shù)據(jù)。重建的體積圖像可被進(jìn)一步處理以生成檢測(cè)區(qū)域的一幅或多幅圖像。

檢測(cè)器陣列包括集成檢測(cè)器，所述集成檢測(cè)器具有閃爍體陣列和ASIC，所述閃爍體陣列光學(xué)地耦合到且安裝到光傳感器陣列的一側(cè)，所述ASIC安裝到光傳感器陣列的另一側(cè)。所述ASIC包括通道，所述通道利用電接觸點(diǎn)與光敏像素進(jìn)行電通信。例如，對(duì)于帶有64個(gè)光敏像素的光傳感器陣列的檢測(cè)器來說，它具有帶有64個(gè)對(duì)應(yīng)的通道的ASIC。通常，ASIC被針對(duì)具定數(shù)目的像素而優(yōu)化成具有例如64、128、256或者512個(gè)通道。然而，這限制了一條特定的產(chǎn)品線的ASIC的實(shí)用性。例如，針對(duì)64個(gè)通道優(yōu)化的ASIC，一般被限制于具有下述檢測(cè)器陣列的成像系統(tǒng)，即，所述檢測(cè)器陣列具有帶有64個(gè)光敏像素的光傳感器陣列。

因此，用于不同成像系統(tǒng)配置的多種不同的檢測(cè)器配置(例如，64、128、256、512個(gè)光敏像素等)需要對(duì)應(yīng)的多種不同的優(yōu)化的ASIC(例如，64、128、256、512個(gè)通道等)。遺憾的是，這樣導(dǎo)致生產(chǎn)效率低。例如，開發(fā)一種特定的ASIC可能需要花費(fèi)兩年時(shí)間，其中每個(gè)成本超過一百萬美元，并且每個(gè)ASIC都是個(gè)性化的，且利用特定的測(cè)試設(shè)備進(jìn)行合格測(cè)試。在另一示例中，在檢測(cè)時(shí)具有功能不正常的通道的ASIC(針對(duì)128個(gè)光敏像素的檢測(cè)器優(yōu)化的)將被舍棄，降低了總產(chǎn)量。克服效率低的一些問題的一個(gè)方案是，針對(duì)全部成像系統(tǒng)配置僅使用較高端的ASIC(例如，512個(gè)通道)。遺憾的是，對(duì)于低端成像系統(tǒng)(例如，少于512個(gè)光敏像素)來說，這在尺寸和成本方面樣可能是被禁止的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本文描述的各方面解決了上述問題和其他問題。

下面描述單個(gè)模塊化ASIC，所述單個(gè)模塊化ASIC能夠被分成能夠用于不同的檢測(cè)器配置(例如，1、2、4、8、16、32、64、128、256、512、1024個(gè)像素等)中的一個(gè)或多個(gè)全功能的通道減少的ASIC。使用這種方案，具有較大數(shù)目的通道的ASIC(例如，512個(gè)或更多通道)能夠被制造(例如，具有在0.05微米到0.20微米之間的較小的尺寸特征)和測(cè)試，并被用在高清晰度的檢測(cè)器中，或者被物理分開以產(chǎn)生用于較低清晰度或較低像素?cái)?shù)的檢測(cè)器的一個(gè)或多個(gè)通道減少的ASIC(例如，64通道)。因此，具有不同數(shù)目的通道的ASIC可以在單次制造中生產(chǎn)，使得在不同的檢測(cè)器配置上成本和尺寸都得到優(yōu)化。

在一方面中，成像系統(tǒng)檢測(cè)器陣列包括檢測(cè)器平鋪件(tile)。所述檢測(cè)器平鋪件包括光傳感器陣列，所述光傳感器陣列包括多個(gè)光敏像素。所述檢測(cè)器平鋪件還包括與所述光傳感器陣列光學(xué)地耦合的閃爍體陣列。所述檢測(cè)器平鋪件還包括與所述光傳感器陣列電聯(lián)接的電子器件層(electronics layer)。所述電子器件層包括多個(gè)獨(dú)立的處理區(qū)域。每個(gè)處理區(qū)域包括與所述多個(gè)光敏像素的子集相對(duì)應(yīng)的預(yù)定數(shù)目的通道。所述處理區(qū)域彼此電通信。每個(gè)處理區(qū)域都包括其自己的參考電路和偏置電路。

在另一方面中，一種方法包括制造和測(cè)試包括第一數(shù)目的處理區(qū)域的ASIC。每個(gè)處理區(qū)域包括預(yù)定數(shù)目的通道。每個(gè)處理區(qū)域包括其自己的參考電路和偏置電路。所述方法還包括將所述ASIC分切成分別具有第二數(shù)目的通道和第三數(shù)目的通道的至少兩個(gè)全功能的通道減少的ASIC。第二數(shù)目的通道和第三數(shù)目的通道少于第一數(shù)目的通道。所述方法還包括，將所述至少兩個(gè)全功能的通道減少的ASIC中的至少一個(gè)應(yīng)用在成像系統(tǒng)的檢測(cè)器陣列中。

在另一方面中，一種用于成像檢測(cè)器平鋪件的ASIC包括多個(gè)獨(dú)立的處理區(qū)域，每個(gè)處理區(qū)域包括與所述檢測(cè)器平鋪件的多個(gè)光敏像素的子集相對(duì)應(yīng)的預(yù)定數(shù)目的通道，其中，所述處理區(qū)域彼此電通信，并且每個(gè)處理區(qū)域包括其自己的參考電路和偏置電路。

附圖說明

本發(fā)明可體現(xiàn)為各種部件和部件的布置，以及各種步驟和步驟的安排。附圖僅是為了例示優(yōu)選實(shí)施例的目的，而不應(yīng)解讀為限制本發(fā)明。

圖1示意性地示出帶有檢測(cè)器陣列的示例成像系統(tǒng)，該檢測(cè)器陣列包括能分成一個(gè)或多個(gè)全功能的通道減少的ASIC的單個(gè)模塊化ASIC的至少一個(gè)子部分。

圖2示意性地示出包括單個(gè)模塊化ASIC的示例檢測(cè)器平鋪件。

圖3示意性地示出具有M×N個(gè)處理區(qū)域的單個(gè)模塊化ASIC的示例。

圖4示意性地示出具有四個(gè)(M＝N＝2，或2×2)處理區(qū)域以及數(shù)字區(qū)域和模擬區(qū)域的單個(gè)模塊化ASIC的示例。

圖5示意性地示出從圖4所示的單個(gè)模塊化ASIC中分切出的通道減少的ASIC的示例。

圖6示意性地示出從圖4所示的單個(gè)模塊化ASIC中分切出的通道減少的ASIC的另一示例。

圖7示意性地示出從圖4所示的單個(gè)模塊化ASIC中分切出的通道減少的ASIC的又一示例。

圖8示意性地示出其中每個(gè)處理區(qū)域都包括其自己的內(nèi)部參考電路和偏置電路的ASIC的示例。

圖9示意性地示出其中ASIC被分切的圖8所示的ASIC。

圖10示意性地示出ASIC的側(cè)視圖，示出了ASIC的金屬層。

圖11示意性地示出ASIC的俯視圖，示出了穿過ASIC的處理區(qū)域的電連接。

圖12示意性地示出圖4的變體，其中處理區(qū)域被設(shè)置在數(shù)字區(qū)域之間。

圖13示意性地示出圖8的變體，其中參考電路和偏置電路在處理區(qū)域的外部。

圖14示出了根據(jù)本文所述的系統(tǒng)的一種方法。

具體實(shí)施方式

圖1示出了成像系統(tǒng)100，例如計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)掃描儀。成像系統(tǒng)100包括大體上固定的門架102和旋轉(zhuǎn)門架104。旋轉(zhuǎn)門架104由固定的門架102可旋轉(zhuǎn)地支撐，并繞縱向軸線或z軸圍繞檢測(cè)區(qū)域106旋轉(zhuǎn)。諸如X射線管的輻射源108由旋轉(zhuǎn)門架104支撐并與其一起旋轉(zhuǎn)，并且發(fā)射貫穿檢測(cè)區(qū)域106的輻射。

輻射敏感的檢測(cè)器陣列112對(duì)著跨過檢測(cè)區(qū)域106與輻射源108相對(duì)的一角度弧，并檢測(cè)貫穿檢測(cè)區(qū)域106的輻射。輻射敏感的檢測(cè)器陣列112包括沿著橫向于z軸的方向相對(duì)于彼此布置的多個(gè)檢測(cè)器模塊114。檢測(cè)器模塊114包括沿z軸相對(duì)于彼此布置的多個(gè)檢測(cè)器馬賽克(mosaics)或檢測(cè)器平鋪件116。這種檢測(cè)器陣列的非限制性示例在2001年7月18日提交的名稱為“Solid State X-Radiation Detector Modules and Mosaics thereof，and an Imaging Method and Apparatus Employing the Same”的美國專利US 6,510,195B1中描述，所述專利通過全文引用的方式并入本文中。

暫時(shí)轉(zhuǎn)到圖2，示意性地示出了檢測(cè)器平鋪件116的示例。檢測(cè)器平鋪件116是集成檢測(cè)器，包括光傳感器層202，該光傳感器層202包括在第一側(cè)208上的多個(gè)光敏像素204。示出的光傳感器層202是利用電極(不可見)進(jìn)行背面照射的，所述電極將光敏像素204互連到位于光傳感器202的相反的第二側(cè)210的焊盤或類似物上(不可見)。在一變體中，光傳感器202可以是利用通孔(包括但不限制于硅通孔，TSV)的正面照射的光傳感器，所述通孔從第一側(cè)208傳送信號(hào)到相反側(cè)210的焊盤。在另一變體中，檢測(cè)器平鋪件116可以是多層的、具有多個(gè)閃爍體/光傳感器對(duì)的光譜(多種能量)檢測(cè)器平鋪件，其中每個(gè)閃爍體/光傳感器對(duì)針對(duì)不同的光子能量范圍敏感。

檢測(cè)器平鋪件116還包括閃爍體層212。閃爍體層212可以是單層，或者包括多個(gè)閃爍體像素(被像素化)。在后一示例中，閃爍體層212可包括以閃爍體像素和光敏區(qū)域204之間形成一對(duì)一的關(guān)系與多個(gè)光敏區(qū)域相對(duì)應(yīng)的多個(gè)閃爍體像素。在另一示例中，不同的閃爍體像素可對(duì)應(yīng)光敏區(qū)域204的不同子組。閃爍體層212與光傳感器202是光學(xué)地耦合的。

檢測(cè)器平鋪件116還包括電子器件層(electronics layer)214(例如，ASIC)，該電子器件層具有與光敏像素204的焊盤相聯(lián)接的導(dǎo)電盤216。所述ASIC或基底上的ASIC 214包括用于每個(gè)光敏像素204的與數(shù)字電路和模擬電路一起的通道。這種電路包括A/D轉(zhuǎn)換器，該A/D轉(zhuǎn)換器被實(shí)施為電流-頻率(I/F)轉(zhuǎn)換器，其可產(chǎn)生一系列脈沖，所述脈沖具有指示入射到檢測(cè)器像素上的x射線光子的脈沖頻率。這種轉(zhuǎn)換器的示例在2001年11月7日由Vrettos等提交的名稱為“Data Acquisition for Computed Tomography”的美國專利US6,671,345B2中描述，所述專利通過全文引用的方式并入本文中，并且也Luhta等的“A New 2D-Tiled Detector for Multislice CT”，Medical Imaging 2006：Physics of Medical Imaging，Vol.6142，pp.275-286(2006)中描述。

示出的ASIC或基底上的ASIC 214是模塊化ASIC，其具有單個(gè)的整體式裸片218，該裸片可分成用于不同的檢測(cè)器配置(例如，1、2、8、16、32、64、128、256、512、1024個(gè)光敏像素等)中一個(gè)或多個(gè)通道減少的ASIC。單個(gè)的整體式裸片218可包括柔性材料、陶瓷、硅等材料、印刷電路板(PCB)等中的至少一種。如下文更詳細(xì)的描述，單個(gè)的整體式裸片218被用電子器件(electronics)填充，使得單獨(dú)的通道減少的ASIC包括適當(dāng)?shù)碾娮悠骷猿蔀槿δ艿耐ǖ罍p少的ASIC。因此，通過制造并測(cè)試單個(gè)模塊化ASIC 218并從中生產(chǎn)預(yù)期通道尺寸的ASIC 218，可以緩解制造效率低的問題，且沒有在低端系統(tǒng)上帶來尺寸和成本上的禁止性限制。

這種方案還可以提高產(chǎn)量，因?yàn)榫哂泄δ懿徽５耐ǖ赖腁SIC 218可以被切掉以生產(chǎn)具有功能正常的通道的通道減少的ASIC，而不是丟棄整個(gè)ASIC或基底上的ASIC 214。通常，ASIC的通道數(shù)目應(yīng)該與檢測(cè)通道的數(shù)目匹配，這樣每個(gè)光敏二極管將連接到一個(gè)前置放大器。如果ASIC有更多通道，那么它將占用更多的電力消耗且在通常已經(jīng)密集的區(qū)域占用更大的物理空間。在一個(gè)示例中，特定尺寸的ASIC(如，512個(gè)通道)被制造并測(cè)試合格，隨后被用來生產(chǎn)512個(gè)通道的ASIC或比如256、128或64個(gè)通道的子單元的ASIC。這樣可導(dǎo)致直接和間接的成本節(jié)省，例如，由于大量使用一種類型的ASIC。基本的ASIC將服務(wù)很多類型的檢測(cè)器，每一個(gè)檢測(cè)器都有不同數(shù)目的輸入通道。

回到圖1，患者支撐件118，諸如躺床，支撐在檢測(cè)區(qū)域106中的諸如人類患者的目標(biāo)或?qū)ο??；颊咧渭?18被配置成在掃描目標(biāo)或?qū)ο笾啊⑵陂g和/或之后將目標(biāo)或?qū)ο笠苿?dòng)入和/或出檢測(cè)區(qū)域106。重建器120重建來自檢測(cè)器陣列112的信號(hào)，并產(chǎn)生指示其的體積圖像數(shù)據(jù)。所述體積圖像數(shù)據(jù)可被進(jìn)一步處理以產(chǎn)生一幅或多幅圖像，所述圖像可通過顯示器呈現(xiàn)、形成膠片或其他方式輸出。

通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)用作操作員控制臺(tái)122。控制臺(tái)122包括一個(gè)或多個(gè)處理器，所述處理器執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)可讀指令(軟件)，所述指令存儲(chǔ)或編碼在本地或遠(yuǎn)離系統(tǒng)100的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)上。駐留在控制臺(tái)122上的軟件允許操作員控制系統(tǒng)100啟動(dòng)掃描等操作?？刂婆_(tái)122還包括諸如顯示器的輸出裝置，以及諸如鍵盤、鼠標(biāo)、觸摸屏等的輸入裝置。

圖3示意性地示出單個(gè)模塊化ASIC或者基底上的ASIC 214的示例。ASIC 218包括單獨(dú)的和獨(dú)立的全功能的處理區(qū)域302。每個(gè)處理區(qū)域302包括與光敏像素204(圖2)相連接的通道，以及用于處理由光敏像素204產(chǎn)生并獲取的電信號(hào)的電路。

在所示的實(shí)施例中，處理區(qū)域302彼此之間通過劃分區(qū)域304(在圖3中用虛線示出)分開，所述劃分區(qū)域存在于ASIC的公共區(qū)域或共享區(qū)域內(nèi)，例如，在跨過處理區(qū)域302共享的共享模擬區(qū)域和/或共享數(shù)字區(qū)域。在圖3中，處理區(qū)域302共有N行M列，其中N和M均取正整數(shù)。

圖4示出了N＝M＝2的圖3中的ASIC 218。在圖4中，處理區(qū)域3021，3022，3023和3024中的每個(gè)都包括J個(gè)通道402(J是正整數(shù))和公共數(shù)字區(qū)域406的子部分404以及公共模擬區(qū)域410的子部分408形成的陣列。劃分區(qū)域304在公共數(shù)字區(qū)域406和公共模擬區(qū)域410內(nèi)。

轉(zhuǎn)到圖5，處理區(qū)域302中的一個(gè)(即，處理區(qū)域3021)被示為從單個(gè)模塊化ASIC 214切下并分開。對(duì)于ASIC制造領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，例如通過激光切割、機(jī)械鋸切、劃刻斷開、和/或其他分切方法對(duì)ASIC 218裸片進(jìn)行分切。由于分切，ASIC裸片的小百分比部分將會(huì)丟失，例如，大約150微米或更少。然而，如果需要的話ASIC 218在制造時(shí)可以考慮該因素。

在圖5中，ASIC 218被在劃分區(qū)域304內(nèi)分切。在分切之前，單個(gè)模塊化ASIC 218包括四個(gè)處理區(qū)域302，每個(gè)區(qū)域都有J個(gè)通道，提供了用于4J個(gè)光敏像素陣列的4J個(gè)通道。分切后的處理區(qū)域3021提供了用于J個(gè)光敏像素陣列的J個(gè)通道。單個(gè)模塊化ASIC 218的剩余部分可用于3J個(gè)光敏像素矩陣，或進(jìn)一步分切成三個(gè)J個(gè)通道的ASIC，或另一個(gè)J個(gè)通道的ASIC和一個(gè)2J個(gè)通道的ASIC。

圖6中，一對(duì)相鄰的處理區(qū)域302被示為從單個(gè)模塊化ASIC 218上分切出來。在圖6中，ASIC 218是在公共模擬電路408內(nèi)的劃分區(qū)域304內(nèi)分切的，并且導(dǎo)致產(chǎn)生了用于2J個(gè)光敏像素陣列的2J個(gè)通道。單個(gè)模塊化ASIC 214的剩余部分可用于2J個(gè)光敏像素陣列，或進(jìn)一步分切以提供兩個(gè)J個(gè)通道的ASIC。

在圖7中，不同的一對(duì)相鄰的處理區(qū)域302被示為從單個(gè)模塊化ASIC218上分切出來。在圖7中，ASIC 218是在公共數(shù)字電路404內(nèi)的劃分區(qū)域304內(nèi)分切的，并且導(dǎo)致產(chǎn)生了用于2J個(gè)光敏像素陣列的2J個(gè)通道。單個(gè)模塊化ASIC 214的剩余部分可用于2J個(gè)光敏像素陣列，或進(jìn)一步分切以提供兩個(gè)J個(gè)通道的ASIC。

圖8示意性地示出了ASIC 218的一個(gè)實(shí)施例，其中每個(gè)可分割的處理區(qū)域302包括其各自的參考電路802和偏置電路804，所述參考電路和偏置電路在處理區(qū)域302的內(nèi)部。因此，ASIC 218將包括重復(fù)的參考電路802和偏置電路804。利用這種配置，如圖5所示(或其他方式)分切ASIC模塊帶來了如圖9所示的全功能的通道減少的ASIC 902。

圖10和11分別示出了ASIC 218的兩個(gè)處理區(qū)域302₁和302₂的側(cè)視圖1200和俯視圖1300。ASIC 218包括裸片基底1202和多個(gè)金屬化層1004₁、1004₂、1004₃、1004₄、....、1004_k(k是正整數(shù))，統(tǒng)稱為金屬化層1004。鈍化層1006位于所述金屬化層之間。

通孔1008提供了用于金屬化層1004和基底1002之間的電連接的路徑。電路徑1004穿過劃分區(qū)域304。一般地，金屬化層1004之間的間隔和在兩個(gè)處理區(qū)域3021和3202之間跨過的電路徑1104的寬度1102都被適當(dāng)?shù)卮_定尺寸，使得分切步驟不會(huì)導(dǎo)致邊緣處的電連接失去功能。

圖12示出了圖4的ASIC 218的變體，其中處理區(qū)域302位于(例如，被夾在)數(shù)字區(qū)域406的第一子部分1202₁和第二子部分1202₂之間，而不是數(shù)字電路406位于(例如，被夾在)處理區(qū)域302之間。

圖13示意性地示出了圖8的變體，其中參考電路802和偏置電路804在處理區(qū)域302的外部。處理區(qū)域302中的每一個(gè)都包括用于外部的參考電路802和偏置電路804的電觸點(diǎn)1302和1304。在另一種變體中，用于處理區(qū)域302的參考電路802或偏置電路804中的至少一個(gè)在處理區(qū)域302的內(nèi)部(圖8)，且用于處理區(qū)域302的參考電路802或偏置電路804中至少一個(gè)位于處理區(qū)域302的外部(圖13)。

圖14示出了根據(jù)本文描述的示例方法。

應(yīng)當(dāng)理解，在本文描述的方法中的步驟順序不是限制性的。因此，本文設(shè)想到了其他順序。此外，可省略一個(gè)或多個(gè)步驟和/或可包括一個(gè)或多個(gè)附加的步驟。

在步驟1402處，制造并測(cè)試ASIC，所述ASIC包括預(yù)定的第一數(shù)目的通道和多個(gè)處理區(qū)域，每個(gè)處理區(qū)域包括其自己的參考電路和偏置電路。如本文所論述的，所述ASIC是單個(gè)模塊化ASIC，其具有單個(gè)的整體式裸片，該裸片能分割成一個(gè)或多個(gè)通道減少的ASIC。

在步驟1404處，所述ASIC被分成分別具有第二數(shù)目的通道和第三數(shù)目的通道的至少兩個(gè)全功能的通道減少的ASIC，其中第二數(shù)目的通道和第三數(shù)目的通道少于第一數(shù)目的通道。

在步驟1406處，所述至少兩個(gè)全功能的通道減少的ASIC中的至少一個(gè)被使用在成像系統(tǒng)的檢測(cè)器陣列中。

在步驟1408處，利用所述成像系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)或?qū)ο筮M(jìn)行掃描。

已經(jīng)參照優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明。在閱讀并理解了前面的詳細(xì)描述之后，他人可以做出修改和改變。應(yīng)指出的是，本發(fā)明應(yīng)解釋為包括所有此類修改和改變，只要其落在所附的權(quán)利要求或其等效物的范圍內(nèi)。