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X射線探測器像素布局的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及X射線探測器和像素布局。為了提供避免由X射線探測器提供的圖像中的偽影的方便的方式，提供了X射線探測器(10)，所述X射線探測器(10)包括具有多個像素(14)的像素陣列(12)，所述多個像素(14)中的每個包括敏感區(qū)域(16)、體結(jié)構(gòu)(18)以及電路(20)。所述敏感區(qū)域被附接到所述體結(jié)構(gòu)，并且所述電路被提供為控制和讀出所述敏感區(qū)域并且將所述敏感區(qū)域與處理單元連接。所述敏感區(qū)域被配置為提供表示X射線輻射撞擊所述像素的電信號。所有像素被以具有像素布局方案(22)的像素布局來提供，在所述像素布局方案中所述敏感區(qū)域是對像素信號做出貢獻的像素表面的第一部分(24)并且像素表面的第二部分(26)與對像素信號做出貢獻無關(guān)。所述敏感區(qū)域在圖樣(30)中被布置在所述體結(jié)構(gòu)上，以所述圖樣來提供具有相同像素布局方案的所述像素的至少一部分，以使得相鄰像素的所述像素布局被不同地布置。
【專利說明】X射線探測器像素布局

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及探測器的像素布局，并且具體地涉及X射線探測器、醫(yī)學(xué)X射線成像系統(tǒng)和用于X射線成像的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在對X射線探測器的使用中，例如在無線便攜探測器中，已經(jīng)顯示出了固定的防散射網(wǎng)格在圖像中可以是可見的。為了經(jīng)改進的圖像質(zhì)量，提供復(fù)雜的圖像濾波器來緩解該問題。然而，已經(jīng)顯示出這些測量與時間或設(shè)備上的額外花費相連，因此與降低的經(jīng)濟上的劣勢相關(guān)聯(lián)。WO 2004/063803A1描述了具有矩陣形式的以行和列布置的像素陣列的探測器，其中，提供沿矩陣對角線以鋸齒形式延伸的訪問線路。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]因此，可能需要提供一種避免由X射線探測器提供的圖像中的偽影的方便的方式。
[0004]本發(fā)明的目的是通過獨立權(quán)利要求的主體來解決的，其中，另外的實施例被并入在從屬權(quán)利要求中。
[0005]應(yīng)當(dāng)注意到，以下描述的本發(fā)明的各方面也適用于X射線探測器、醫(yī)學(xué)X射線成像系統(tǒng)以及用于X射線成像的方法。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種X射線探測器，所述X射線探測器包括具有多個像素的像素陣列，所述多個像素中的每個包括敏感區(qū)域。所述X射線探測器還包括體結(jié)構(gòu)和電路。所述敏感區(qū)域被附接到所述體結(jié)構(gòu)。所述電路被提供為控制和讀出所述敏感區(qū)域并且將所述敏感區(qū)域與處理單元連接。所述敏感區(qū)域被配置為提供表示撞擊所述像素的X射線輻射的電信號。所有像素都被以具有像素布局方案的像素布局來提供，在所述像素布局方案中所述敏感區(qū)域是對像素信號做出貢獻的像素表面的第一部分并且像素表面的第二部分與對像素信號做出貢獻無關(guān)。所述敏感區(qū)域以一圖樣被布置在所述體結(jié)構(gòu)上，在所述圖樣中，具有相同像素布局方案的所述像素的至少一部分被提供為使得相鄰像素的所述像素布局被不同地布置。
[0007]所述像素本身可以被提供為正方形的形式、或者長方形的形式或諸如蜂窩形式的其他形式。術(shù)語“形式”指所述像素的所述敏感區(qū)域的相應(yīng)表面區(qū)域，即包括所述第一部分和所述第二部分的所述像素。相鄰像素的所述第二部分被布置在不同位置處。
[0008]根據(jù)示范性實施例，所述像素的至少一部分被布置為使得相鄰像素的所述像素布局相對于彼此是:i)鏡像的、和/或ii)旋轉(zhuǎn)的。
[0009]根據(jù)示范性實施例，以沿第一方向的行并且以沿第二方向的列來提供所述像素。對于相鄰像素，針對所述像素的所述至少一部分沿所述第一方向和所述第二方向來提供所述布局的不同布置。
[0010]根據(jù)示范性實施例，以具有三個重復(fù)方向的蜂窩結(jié)構(gòu)來提供所述像素。針對所述像素的所述至少一部分沿所有三個重復(fù)方向來提供所述布局的不同布置。
[0011]根據(jù)又一個示范性實施例，對于所有像素，以所述像素布局的不同布置但利用相同的像素布局方案來提供相鄰像素。
[0012]例如，對于相鄰像素，術(shù)語“不同布置”指不同的布局取向。
[0013]根據(jù)示范性實施例，所有像素被布置為使得相鄰像素的所述像素布局方案相對于彼此是:i)鏡像的、和/或ii)旋轉(zhuǎn)的。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種醫(yī)學(xué)X射線成像系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括X射線源、X射線探測器和處理單元。所述X射線探測器被提供為根據(jù)以上提到的范例中的一個的X射線探測器。
[0015]所述敏感區(qū)域可以被提供為例如用于間接轉(zhuǎn)換的光電二極管。根據(jù)又一個范例，在直接轉(zhuǎn)換的情況下，可以提供例如具有硒的探測器，在所述探測器中所述敏感區(qū)域形成電極。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種用于X射線成像的方法，所述方法包括以下步驟:
[0017]a)由X射線源生成X射線輻射；
[0018]b)利用生成的X射線輻射的至少一部分來輻照感興趣目標(biāo)；
[0019]c)接收被所述目標(biāo)至少部分地衰減的X射線輻射；并且
[0020]d)由根據(jù)以上提到的范例中的一個的X射線探測器來將接收到的X射線輻射轉(zhuǎn)換成電信號。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的一方面，所謂光電二極管或其他像素的具體形狀不被改變，但所述像素布局被鏡像或旋轉(zhuǎn)，或者被鏡像并且旋轉(zhuǎn)，以使得例如所述光電二極管設(shè)計和所述讀出晶體管設(shè)計的設(shè)計規(guī)則不需要被修改。有益的是，由于線擴展函數(shù)的偏差的經(jīng)改進移位，實現(xiàn)了對網(wǎng)格線描畫的較小的敏感度。因此，促進了保留軟件的影響以利用軟件程序來消除所述網(wǎng)格線。結(jié)果，能實現(xiàn)更好的圖像質(zhì)量。根據(jù)又一個方面，具體關(guān)于無線便攜探測器，所述探測器上的長而窄的線的信號將更不依賴相對于所述光電二極管或敏感區(qū)域的精確位置。結(jié)果，固定的防散射網(wǎng)格的網(wǎng)格線將較為不可見。
[0022]參考下文描述的實施例，本發(fā)明的這些和其他方面將是顯而易見的，并且將參考下文描述的實施例對本發(fā)明的這些和其他方面進行說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]參考以下附圖以下將描述本發(fā)明的示范性實施例:
[0024]圖1在圖1A中以側(cè)視圖或截面并且在圖1B中以俯視圖示出了 X射線探測器的示范性實施例；
[0025]圖2在圖2A至圖2E中示出了像素布局方案的不同范例；
[0026]圖3在圖3A中的一個示范性實施例中并且在圖3B中的另一個示范性實施例中以俯視圖示出了X射線探測器；
[0027]圖4A至圖4C示出了針對X射線探測器的不同的像素布置；
[0028]圖5示出了醫(yī)學(xué)X射線成像系統(tǒng)；并且
[0029]圖6示出了用于X射線成像的方法的基本步驟。

【具體實施方式】
[0030]圖1在圖1A中以側(cè)視圖或截面并且在圖1B中以俯視圖示出了 X射線探測器10。提供具有多個像素14的像素陣列12，多個像素14中的每個包括敏感區(qū)域16 (也見圖2A至圖2E以及說明書的以下的相應(yīng)段落)。另外，提供體結(jié)構(gòu)18和電路20 (未進一步示出)。敏感區(qū)域16被附接到體結(jié)構(gòu)18。電路被提供為控制并且讀出敏感區(qū)域16并且將敏感區(qū)域16與處理單元(未進一步示出)連接。敏感區(qū)域16被配置為提供表示撞擊像素的X射線輻射的電信號。所有像素都被以具有像素布局方案22的像素布局來提供，像素布局方案22并未在圖1A和圖1B中進一步示出，但將參考圖2A對像素布局方案22進行描述。
[0031]術(shù)語“像素布局方案”指作為幾何圖形形式的敏感區(qū)域16和非敏感區(qū)域。術(shù)語“像素布局”指這種幾何圖形或像素布局方案被針對相應(yīng)像素而布置的方式。
[0032]在間接轉(zhuǎn)換的情況下，敏感區(qū)域可以被提供為光電二極管，或者在直接轉(zhuǎn)換的情況下，敏感區(qū)域可以被提供為具有硒的探測器，例如電極。
[0033]布局方案本身可以針對所有像素而重復(fù)。
[0034]術(shù)語“布置”指形成像素布局的像素布局方案的取向或定位。
[0035]電路可以包括讀出晶體管等。
[0036]例如，如圖2A所示，敏感區(qū)域16是對像素信號做出貢獻的像素表面的第一部分24，并且像素表面的第二部分26與對像素信號做出貢獻無關(guān)。利用整個圖2A、2B、2C、2D和2E上的散列的圖樣來示出第二部分26。相應(yīng)的敏感區(qū)域16或第一部分24被保留為白色。
[0037]圖2示出了像素的正方形形式，所述像素被提供為第二部分26的部分在四個邊中的三個的周圍。
[0038]在圖2B中，第二部分26只被提供在角落中。在圖2C中，第二部分26被沿一側(cè)提供。
[0039]圖2D示出了與如圖2A的像素布局方案22類似的像素布局，但具有長方形而不是正方形的像素的形式。
[0040]圖2E示出了又一個范例，在該范例中相應(yīng)的單個像素的形式被成形為具有沿周圍布局的部分布置的第二部分26的蜂窩。
[0041]如以上指示的，敏感區(qū)域16也被稱為像素的第一部分。敏感區(qū)域也被稱為像素的有效區(qū)域。
[0042]兩個相鄰像素的中心點的距離被稱為像素間距，該像素間距可以在整個像素陣列12上以恒定的方式提供，或者被提供有減少的像素間距或增加的像素間距。例如，沿不同的方向(例如X方向和y方向)這可以是相等的。然而，沿不同的方向間距也可以是不同的。間距也可以由不同的子間距組成。
[0043]像素尺寸是敏感區(qū)域的尺寸。敏感區(qū)域可以是具有不同X尺寸和y尺寸的長方形。像素表面可以是更復(fù)雜的，例如具有長方形角上的缺失部分的敏感區(qū)域(例如見圖2B)。
[0044]根據(jù)又一個范例，如圖2A和圖2D所示，敏感區(qū)域或有效區(qū)域可以是L形的。
[0045]例如，敏感區(qū)域可以是光電二極管、或者在直接轉(zhuǎn)換情況下可以是電極、具有硒的探測器。
[0046]可以針對所有像素來重復(fù)布局方案本身，以使得相鄰像素，即它們的像素布局被不同地布置。術(shù)語“布置”指像素布局方案的取向或定位。
[0047]電路可以包括讀出晶體管等。
[0048]圖3以俯視圖示出了具有若干像素的像素陣列12的兩個范例，一個范例在圖3A中，另一個范例在圖3B中。每個像素具有相同的布局方案22，但作為不同的像素布局，為了附圖簡單起見，利用被標(biāo)記的角部分28來指示所述不同的像素布局。此外，字母a、b、c、d、e、f、g和h指示不同的可能的布置，從而提供圖樣30，以圖樣30來提供至少具有相同的像素布局方案22的像素的至少一部分，以使得相鄰像素的像素布局被不同地布置。
[0049]例如，由相鄰像素的像素布局方案22形成的像素布局相對于彼此可以是鏡像的和/或旋轉(zhuǎn)的。
[0050]如以上提到的，也如圖3A所示，像素本身可以被提供有正方形的形式，或者具有長方形的形式或諸如蜂窩形式的其他形式。術(shù)語“形式”指像素的相應(yīng)的表面區(qū)域，即包括第一部分和第二部分的像素。
[0051]敏感區(qū)域可被提供為長方形的形式，有時具有一個或多個所說的缺失的角。缺失的區(qū)域，即不對X射線的照射敏感度做出貢獻的表面，可以由晶體管和電路路徑，即帶狀導(dǎo)體占用。
[0052]像素本身可以被提供為長方形的形式，其中，第一對對邊具有比第二對對邊更小的長度，或者被提供為正方形的形式。
[0053]例如，像素具有例如圖2B所示的矩形的形式(例如正方形或長方形)。與對敏感區(qū)域的信號(例如光電二極管的信號)做出貢獻無關(guān)的像素表面的第二部分被提供在像素的角32上。該角也被稱為“盲像素角”。像素可以具有如圖3A所示的正方形的形式，或者作為長方形的形式。
[0054]此外，還是如圖3A所示，以沿利用箭頭36指示的第一方向的行34、并且以沿利用箭頭40指示的第二方向的列38來提供像素。針對相鄰像素并且針對像素的至少一部分，沿第一方向36和第二方向40來提供布局的不同布置。
[0055]沿兩個重復(fù)的方向來提供行和列34、38，并且沿全部兩個重復(fù)的方向來提供不同的布置。
[0056]圖3A示出了以行和列的像素布置的范例，并且圖3B示出了以具有三個重復(fù)方向的蜂窩結(jié)構(gòu)來提供的像素。
[0057]如圖3B所示，在另一個范例中，以具有三個重復(fù)方向的蜂窩結(jié)構(gòu)42來提供像素22，利用針對第一方向的第一箭頭44、針對第二重復(fù)方向的第二箭頭46和指示第三重復(fù)方向的第三箭頭48來指示所述三個重復(fù)方向。對于相鄰像素，針對像素的至少一部分沿全部三個重復(fù)方向來提供布局的不同布置。再次利用虛線角50來指示蜂窩像素。
[0058]根據(jù)也適用于圖3A和圖3B以及圖4A至圖4C的又一個范例，對于所有像素，相鄰像素被以像素布局的不同布置來提供，但具有相同的布局方案。
[0059]如以上提到的，對于相鄰像素，術(shù)語“不同布置”指不同的布局取向。
[0060]如圖4A所示，可以利用兩種像素布局，即類型“a”和類型“b”，來將相鄰像素提供為鏡像的。例如，第一像素52具有布局類型“a”，而相鄰像素54被示為具有布局類型“b”。
[0061]圖4A示出了造成兩種像素布局的一種軸鏡像，而圖4B示出了造成四種像素布局，即類型“a”、類型“b”、類型“c”和類型“d”的雙軸鏡像。在圖4B中指示了相應(yīng)的類型。
[0062]圖4C示出了又一個范例，其中，雙軸鏡像與旋轉(zhuǎn)一起被應(yīng)用，造成具有類型“a”到“h”的八種像素布局。
[0063]另外，還提供了像素在其中被旋轉(zhuǎn)造成不同像素布局(未進一步示出)的像素圖樣。
[0064]例如，像素具有四個相鄰像素，所述相鄰像素與它們相鄰的像素相比都是不同的。在L形有效區(qū)域的情況下，可以提供八種不同的布置形式。在長方形有效區(qū)域的情況下，這是兩種不同的布置形式。例如，提供棋盤狀布置。
[0065]例如，重復(fù)一組3x3的布置。
[0066]在另一個范例中，例如如圖3A所示，提供隨機布置以防止類似像素布置的群集。
[0067]術(shù)語“無關(guān)”指并不對光電二極管的信號做出貢獻。A轉(zhuǎn)換元件(閃爍器)可以被針對每個像素來提供以用于將X射線輻射轉(zhuǎn)換成光電二極管可見的光，其中，由(可見光)光電二極管將光轉(zhuǎn)換成電信號。這也被稱為間接探測。
[0068]敏感區(qū)域還可以被配置為將X射線輻射轉(zhuǎn)換為電信號，這也被稱為直接轉(zhuǎn)換。敏感區(qū)域被提供為電極。
[0069]圖5示出了醫(yī)學(xué)X射線成像系統(tǒng)80，醫(yī)學(xué)X射線成像系統(tǒng)80包括X射線源82、X射線探測器84和處理單元86。X射線探測器84被提供為根據(jù)以上提到的范例中的一個的X射線探測器。
[0070]另外，作為范例，患者88被提供在患者臺90上，該患者臺可以是能在高度、長度和傾斜度上調(diào)節(jié)的。
[0071]X射線源82和X射線探測器84被布置在匚形臂結(jié)構(gòu)92的相對端上，所述匚形臂結(jié)構(gòu)92由大的匚形臂支持裝備96從屋頂結(jié)構(gòu)94支承。
[0072]另外，還示出了照明和監(jiān)控器98。
[0073]必須注意到，X射線成像系統(tǒng)80僅作為范例被示為匚形臂類型的布置。當(dāng)然，也提供其他類型的醫(yī)學(xué)X射線成像系統(tǒng)，例如CT系統(tǒng)等。
[0074]圖6示出了用于X射線成像的方法100，方法100包括以下步驟:在第一步驟110中，由X射線源來生成X射線輻射。在第二步驟112中，利用生成的X射線輻射的至少一部分來輻照感興趣的對象。在第三步驟114中，已接收到的X射線輻射被目標(biāo)至少部分地衰減。在第四步驟116中，接收到的X射線輻射由根據(jù)以上提到的范例中的一個的X射線探測器轉(zhuǎn)換成電信號。
[0075]第一步驟110也被稱為步驟a)，第二步驟112被稱為步驟b)，第三步驟114被稱為步驟c)，并且第四步驟116被稱為步驟d)。
[0076]根據(jù)一方面，提供被定位在不同位置處的該位置相關(guān)的對象具有與另一位置相同的屬性(如對比度)。因此，有可能將目標(biāo)在探測器上移位而不帶來負面影響。在更廣泛的解釋中，也可期望對象的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致類似的信號。例如，如果利用被布置為比像素寬度更小的線來對探測器進行成像，則這樣的線撞擊探測器的不同部分，因此防止并且避免相應(yīng)的偽影。為了避免散射的輻射，也可能使用探測器頂上的防散射網(wǎng)格。然而，在這方面的一個折衷辦法是使用具有與探測器的像素間距相同的大小數(shù)量級的間隔的薄片的網(wǎng)格；正好被定位在例如光電二極管的長方形柱的頂上的每個網(wǎng)格薄片將被描畫為具有比其他薄片更高的對比度。由于這樣，莫爾圖樣可以變得可見。利用根據(jù)本申請的發(fā)明的像素布局，這樣的圖樣的對比度甚至低于零。
[0077]必須注意到，參考不同的主體描述了本發(fā)明的實施例。具體地，參考方法類型權(quán)利要求描述了一些實施例，而參考設(shè)備類型權(quán)利要求描述了其他實施例。然而，除非另外說明，本領(lǐng)域技術(shù)人員將根據(jù)以上和以下的說明推斷出，除了屬于一種類型的主體的特征的任意組合，涉及不同主體的特征之間的任意組合也被視為隨本申請公開。然而，所有特征都可以被組合提供多于對特征的簡單加成的協(xié)同作用。
[0078]盡管已經(jīng)在附圖和前文的描述中詳細說明并描述了本發(fā)明，但這種說明和描述被視為說明性或示范性的，而非限制性的。本發(fā)明不限于所公開的實施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員通過研究附圖、公開內(nèi)容以及權(quán)利要求書，在實踐要求保護的本發(fā)明時，能夠理解并實現(xiàn)對所公開的實施例的其他變型。
[0079]在權(quán)利要求書中，詞語“包括”不排除其他元件或步驟，并且詞語“一”或“一個”不排除多個。單個處理器或其他單元可以滿足權(quán)利要求中記載的若干項目的功能。盡管在互不相同的從屬權(quán)利要求中記載了特定措施，但是這并不指示不能有利地使用這些措施的組合。權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記都不應(yīng)被解釋為對范圍的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種X射線探測器(10)，包括: -具有多個像素(14)的像素陣列(12)，所述多個像素中的每個包括敏感區(qū)域(16)； -體結(jié)構(gòu)(18)，以及 -電路(20)； 其中，所述敏感區(qū)域被附接到所述體結(jié)構(gòu)； 其中，所述電路被提供為控制和讀出所述敏感區(qū)域并且將所述敏感區(qū)域與處理單元連接; 其中，所述敏感區(qū)域被配置為提供表示撞擊所述像素的X射線輻射的電信號；并且其中，所有像素都被以具有像素布局方案(22)的像素布局來提供，在所述像素布局方案中所述敏感區(qū)域是對像素信號做出貢獻的像素表面的第一部分(24)并且像素表面的第二部分(26)與對像素信號做出貢獻無關(guān)；并且 其中，所述敏感區(qū)域以一圖樣(30)被布置在所述體結(jié)構(gòu)上，在所述圖樣中，具有相同像素布局方案的所述像素的至少一部分被提供為使得相鄰像素的所述像素布局被不同地布置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線探測器，其中，所述像素的至少一部分被布置為使得相鄰像素的所述像素布局相對于彼此是: i)鏡像的，和/或 ?)旋轉(zhuǎn)的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的X射線探測器，其中，對所述光電二極管的信號做出貢獻的所述像素表面的所述第一部分被提供為長方形的形式。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的X射線探測器，其中，所述像素具有長方形的形式；并且 其中，與對所述光電二極管的信號做出貢獻無關(guān)的所述像素表面的所述第二部分被提供在所述像素的角(32)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項所述的X射線探測器，其中，以沿第一方向(36)的行(34)并且以沿第二方向(40)的列(38)來提供像素；并且 其中，針對所述像素的所述至少一部分沿所述第一方向和所述第二方向來提供所述布局的不同布置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項所述的X射線探測器，其中，以具有三個重復(fù)方向(44、46、48)的蜂窩結(jié)構(gòu)(42)來提供所述像素；并且 其中，針對所述像素的所述至少一部分沿所有三個重復(fù)方向來提供所述布局的不同布置。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的X射線探測器，其中，對于所有像素，以所述像素布局的不同布置但利用相同的像素布局方案來提供相鄰像素。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的X射線探測器，其中，所有像素被布置為使得相鄰像素的所述像素布局方案相對于彼此是:i)鏡像的、和/或ii)旋轉(zhuǎn)的。
9.一種醫(yī)學(xué)X射線成像系統(tǒng)(80)，包括: -X射線源(82)； -X射線探測器(84);以及 -處理單元(86)； 其中，所述X射線探測器被提供為根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的X射線探測器。
10.一種用于X射線成像的方法(100)，包括以下步驟: a)由X射線源生成(IlO)X射線輻射； b)利用生成的X射線輻射的至少一部分來輻照(112)感興趣目標(biāo)； c)接收(114)被所述目標(biāo)至少部分地衰減的X射線輻射；并且 d)由根據(jù)權(quán)利要求1至8中的任一項所述的X射線探測器來將接收到的X射線輻射轉(zhuǎn)換(116)成電信號。
【文檔編號】G01T1/29GK104412129SQ201380032507
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2013年5月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月20日
【發(fā)明者】H-I·馬克 申請人:皇家飛利浦有限公司