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X射线探测器像素布局的制作方法
【专利摘要】本发明涉及X射线探测器和像素布局。为了提供避免由X射线探测器提供的图像中的伪影的方便的方式，提供了X射线探测器(10)，所述X射线探测器(10)包括具有多个像素(14)的像素阵列(12)，所述多个像素(14)中的每个包括敏感区域(16)、体结构(18)以及电路(20)。所述敏感区域被附接到所述体结构，并且所述电路被提供为控制和读出所述敏感区域并且将所述敏感区域与处理单元连接。所述敏感区域被配置为提供表示X射线辐射撞击所述像素的电信号。所有像素被以具有像素布局方案(22)的像素布局来提供，在所述像素布局方案中所述敏感区域是对像素信号做出贡献的像素表面的第一部分(24)并且像素表面的第二部分(26)与对像素信号做出贡献无关。所述敏感区域在图样(30)中被布置在所述体结构上，以所述图样来提供具有相同像素布局方案的所述像素的至少一部分，以使得相邻像素的所述像素布局被不同地布置。
【专利说明】X射线探测器像素布局

【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及探测器的像素布局，并且具体地涉及X射线探测器、医学X射线成像系统和用于X射线成像的方法。

【背景技术】
[0002]在对X射线探测器的使用中，例如在无线便携探测器中，已经显示出了固定的防散射网格在图像中可以是可见的。为了经改进的图像质量，提供复杂的图像滤波器来缓解该问题。然而，已经显示出这些测量与时间或设备上的额外花费相连，因此与降低的经济上的劣势相关联。WO 2004/063803A1描述了具有矩阵形式的以行和列布置的像素阵列的探测器，其中，提供沿矩阵对角线以锯齿形式延伸的访问线路。


【发明内容】

[0003]因此，可能需要提供一种避免由X射线探测器提供的图像中的伪影的方便的方式。
[0004]本发明的目的是通过独立权利要求的主体来解决的，其中，另外的实施例被并入在从属权利要求中。
[0005]应当注意到，以下描述的本发明的各方面也适用于X射线探测器、医学X射线成像系统以及用于X射线成像的方法。
[0006]根据本发明的第一方面，提供了一种X射线探测器，所述X射线探测器包括具有多个像素的像素阵列，所述多个像素中的每个包括敏感区域。所述X射线探测器还包括体结构和电路。所述敏感区域被附接到所述体结构。所述电路被提供为控制和读出所述敏感区域并且将所述敏感区域与处理单元连接。所述敏感区域被配置为提供表示撞击所述像素的X射线辐射的电信号。所有像素都被以具有像素布局方案的像素布局来提供，在所述像素布局方案中所述敏感区域是对像素信号做出贡献的像素表面的第一部分并且像素表面的第二部分与对像素信号做出贡献无关。所述敏感区域以一图样被布置在所述体结构上，在所述图样中，具有相同像素布局方案的所述像素的至少一部分被提供为使得相邻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为正方形的形式、或者长方形的形式或诸如蜂窝形式的其他形式。术语“形式”指所述像素的所述敏感区域的相应表面区域，即包括所述第一部分和所述第二部分的所述像素。相邻像素的所述第二部分被布置在不同位置处。
[0008]根据示范性实施例，所述像素的至少一部分被布置为使得相邻像素的所述像素布局相对于彼此是:i)镜像的、和/或ii)旋转的。
[0009]根据示范性实施例，以沿第一方向的行并且以沿第二方向的列来提供所述像素。对于相邻像素，针对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来提供所述布局的不同布置。
[0010]根据示范性实施例，以具有三个重复方向的蜂窝结构来提供所述像素。针对所述像素的所述至少一部分沿所有三个重复方向来提供所述布局的不同布置。
[0011]根据又一个示范性实施例，对于所有像素，以所述像素布局的不同布置但利用相同的像素布局方案来提供相邻像素。
[0012]例如，对于相邻像素，术语“不同布置”指不同的布局取向。
[0013]根据示范性实施例，所有像素被布置为使得相邻像素的所述像素布局方案相对于彼此是:i)镜像的、和/或ii)旋转的。
[0014]根据本发明的第二方面，提供了一种医学X射线成像系统，所述系统包括X射线源、X射线探测器和处理单元。所述X射线探测器被提供为根据以上提到的范例中的一个的X射线探测器。
[0015]所述敏感区域可以被提供为例如用于间接转换的光电二极管。根据又一个范例，在直接转换的情况下，可以提供例如具有硒的探测器，在所述探测器中所述敏感区域形成电极。
[0016]根据本发明的第三方面，提供了一种用于X射线成像的方法，所述方法包括以下步骤:
[0017]a)由X射线源生成X射线辐射；
[0018]b)利用生成的X射线辐射的至少一部分来辐照感兴趣目标；
[0019]c)接收被所述目标至少部分地衰减的X射线辐射；并且
[0020]d)由根据以上提到的范例中的一个的X射线探测器来将接收到的X射线辐射转换成电信号。
[0021]根据本发明的一方面，所谓光电二极管或其他像素的具体形状不被改变，但所述像素布局被镜像或旋转，或者被镜像并且旋转，以使得例如所述光电二极管设计和所述读出晶体管设计的设计规则不需要被修改。有益的是，由于线扩展函数的偏差的经改进移位，实现了对网格线描画的较小的敏感度。因此，促进了保留软件的影响以利用软件程序来消除所述网格线。结果，能实现更好的图像质量。根据又一个方面，具体关于无线便携探测器，所述探测器上的长而窄的线的信号将更不依赖相对于所述光电二极管或敏感区域的精确位置。结果，固定的防散射网格的网格线将较为不可见。
[0022]参考下文描述的实施例，本发明的这些和其他方面将是显而易见的，并且将参考下文描述的实施例对本发明的这些和其他方面进行说明。

【专利附图】

【附图说明】
[0023]参考以下附图以下将描述本发明的示范性实施例:
[0024]图1在图1A中以侧视图或截面并且在图1B中以俯视图示出了 X射线探测器的示范性实施例；
[0025]图2在图2A至图2E中示出了像素布局方案的不同范例；
[0026]图3在图3A中的一个示范性实施例中并且在图3B中的另一个示范性实施例中以俯视图示出了X射线探测器；
[0027]图4A至图4C示出了针对X射线探测器的不同的像素布置；
[0028]图5示出了医学X射线成像系统；并且
[0029]图6示出了用于X射线成像的方法的基本步骤。

【具体实施方式】
[0030]图1在图1A中以侧视图或截面并且在图1B中以俯视图示出了 X射线探测器10。提供具有多个像素14的像素阵列12，多个像素14中的每个包括敏感区域16 (也见图2A至图2E以及说明书的以下的相应段落)。另外，提供体结构18和电路20 (未进一步示出)。敏感区域16被附接到体结构18。电路被提供为控制并且读出敏感区域16并且将敏感区域16与处理单元(未进一步示出)连接。敏感区域16被配置为提供表示撞击像素的X射线辐射的电信号。所有像素都被以具有像素布局方案22的像素布局来提供，像素布局方案22并未在图1A和图1B中进一步示出，但将参考图2A对像素布局方案22进行描述。
[0031]术语“像素布局方案”指作为几何图形形式的敏感区域16和非敏感区域。术语“像素布局”指这种几何图形或像素布局方案被针对相应像素而布置的方式。
[0032]在间接转换的情况下，敏感区域可以被提供为光电二极管，或者在直接转换的情况下，敏感区域可以被提供为具有硒的探测器，例如电极。
[0033]布局方案本身可以针对所有像素而重复。
[0034]术语“布置”指形成像素布局的像素布局方案的取向或定位。
[0035]电路可以包括读出晶体管等。
[0036]例如，如图2A所示，敏感区域16是对像素信号做出贡献的像素表面的第一部分24，并且像素表面的第二部分26与对像素信号做出贡献无关。利用整个图2A、2B、2C、2D和2E上的散列的图样来示出第二部分26。相应的敏感区域16或第一部分24被保留为白色。
[0037]图2示出了像素的正方形形式，所述像素被提供为第二部分26的部分在四个边中的三个的周围。
[0038]在图2B中，第二部分26只被提供在角落中。在图2C中，第二部分26被沿一侧提供。
[0039]图2D示出了与如图2A的像素布局方案22类似的像素布局，但具有长方形而不是正方形的像素的形式。
[0040]图2E示出了又一个范例，在该范例中相应的单个像素的形式被成形为具有沿周围布局的部分布置的第二部分26的蜂窝。
[0041]如以上指示的，敏感区域16也被称为像素的第一部分。敏感区域也被称为像素的有效区域。
[0042]两个相邻像素的中心点的距离被称为像素间距，该像素间距可以在整个像素阵列12上以恒定的方式提供，或者被提供有减少的像素间距或增加的像素间距。例如，沿不同的方向(例如X方向和y方向)这可以是相等的。然而，沿不同的方向间距也可以是不同的。间距也可以由不同的子间距组成。
[0043]像素尺寸是敏感区域的尺寸。敏感区域可以是具有不同X尺寸和y尺寸的长方形。像素表面可以是更复杂的，例如具有长方形角上的缺失部分的敏感区域(例如见图2B)。
[0044]根据又一个范例，如图2A和图2D所示，敏感区域或有效区域可以是L形的。
[0045]例如，敏感区域可以是光电二极管、或者在直接转换情况下可以是电极、具有硒的探测器。
[0046]可以针对所有像素来重复布局方案本身，以使得相邻像素，即它们的像素布局被不同地布置。术语“布置”指像素布局方案的取向或定位。
[0047]电路可以包括读出晶体管等。
[0048]图3以俯视图示出了具有若干像素的像素阵列12的两个范例，一个范例在图3A中，另一个范例在图3B中。每个像素具有相同的布局方案22，但作为不同的像素布局，为了附图简单起见，利用被标记的角部分28来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，从而提供图样30，以图样30来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，以使得相邻像素的像素布局被不同地布置。
[0049]例如，由相邻像素的像素布局方案22形成的像素布局相对于彼此可以是镜像的和/或旋转的。
[0050]如以上提到的，也如图3A所示，像素本身可以被提供有正方形的形式，或者具有长方形的形式或诸如蜂窝形式的其他形式。术语“形式”指像素的相应的表面区域，即包括第一部分和第二部分的像素。
[0051]敏感区域可被提供为长方形的形式，有时具有一个或多个所说的缺失的角。缺失的区域，即不对X射线的照射敏感度做出贡献的表面，可以由晶体管和电路路径，即带状导体占用。
[0052]像素本身可以被提供为长方形的形式，其中，第一对对边具有比第二对对边更小的长度，或者被提供为正方形的形式。
[0053]例如，像素具有例如图2B所示的矩形的形式(例如正方形或长方形)。与对敏感区域的信号(例如光电二极管的信号)做出贡献无关的像素表面的第二部分被提供在像素的角32上。该角也被称为“盲像素角”。像素可以具有如图3A所示的正方形的形式，或者作为长方形的形式。
[0054]此外，还是如图3A所示，以沿利用箭头36指示的第一方向的行34、并且以沿利用箭头40指示的第二方向的列38来提供像素。针对相邻像素并且针对像素的至少一部分，沿第一方向36和第二方向40来提供布局的不同布置。
[0055]沿两个重复的方向来提供行和列34、38，并且沿全部两个重复的方向来提供不同的布置。
[0056]图3A示出了以行和列的像素布置的范例，并且图3B示出了以具有三个重复方向的蜂窝结构来提供的像素。
[0057]如图3B所示，在另一个范例中，以具有三个重复方向的蜂窝结构42来提供像素22，利用针对第一方向的第一箭头44、针对第二重复方向的第二箭头46和指示第三重复方向的第三箭头48来指示所述三个重复方向。对于相邻像素，针对像素的至少一部分沿全部三个重复方向来提供布局的不同布置。再次利用虚线角50来指示蜂窝像素。
[0058]根据也适用于图3A和图3B以及图4A至图4C的又一个范例，对于所有像素，相邻像素被以像素布局的不同布置来提供，但具有相同的布局方案。
[0059]如以上提到的，对于相邻像素，术语“不同布置”指不同的布局取向。
[0060]如图4A所示，可以利用两种像素布局，即类型“a”和类型“b”，来将相邻像素提供为镜像的。例如，第一像素52具有布局类型“a”，而相邻像素54被示为具有布局类型“b”。
[0061]图4A示出了造成两种像素布局的一种轴镜像，而图4B示出了造成四种像素布局，即类型“a”、类型“b”、类型“c”和类型“d”的双轴镜像。在图4B中指示了相应的类型。
[0062]图4C示出了又一个范例，其中，双轴镜像与旋转一起被应用，造成具有类型“a”到“h”的八种像素布局。
[0063]另外，还提供了像素在其中被旋转造成不同像素布局(未进一步示出)的像素图样。
[0064]例如，像素具有四个相邻像素，所述相邻像素与它们相邻的像素相比都是不同的。在L形有效区域的情况下，可以提供八种不同的布置形式。在长方形有效区域的情况下，这是两种不同的布置形式。例如，提供棋盘状布置。
[0065]例如，重复一组3x3的布置。
[0066]在另一个范例中，例如如图3A所示，提供随机布置以防止类似像素布置的群集。
[0067]术语“无关”指并不对光电二极管的信号做出贡献。A转换元件(闪烁器)可以被针对每个像素来提供以用于将X射线辐射转换成光电二极管可见的光，其中，由(可见光)光电二极管将光转换成电信号。这也被称为间接探测。
[0068]敏感区域还可以被配置为将X射线辐射转换为电信号，这也被称为直接转换。敏感区域被提供为电极。
[0069]图5示出了医学X射线成像系统80，医学X射线成像系统80包括X射线源82、X射线探测器84和处理单元86。X射线探测器84被提供为根据以上提到的范例中的一个的X射线探测器。
[0070]另外，作为范例，患者88被提供在患者台90上，该患者台可以是能在高度、长度和倾斜度上调节的。
[0071]X射线源82和X射线探测器84被布置在匚形臂结构92的相对端上，所述匚形臂结构92由大的匚形臂支持装备96从屋顶结构94支承。
[0072]另外，还示出了照明和监控器98。
[0073]必须注意到，X射线成像系统80仅作为范例被示为匚形臂类型的布置。当然，也提供其他类型的医学X射线成像系统，例如CT系统等。
[0074]图6示出了用于X射线成像的方法100，方法100包括以下步骤:在第一步骤110中，由X射线源来生成X射线辐射。在第二步骤112中，利用生成的X射线辐射的至少一部分来辐照感兴趣的对象。在第三步骤114中，已接收到的X射线辐射被目标至少部分地衰减。在第四步骤116中，接收到的X射线辐射由根据以上提到的范例中的一个的X射线探测器转换成电信号。
[0075]第一步骤110也被称为步骤a)，第二步骤112被称为步骤b)，第三步骤114被称为步骤c)，并且第四步骤116被称为步骤d)。
[0076]根据一方面，提供被定位在不同位置处的该位置相关的对象具有与另一位置相同的属性(如对比度)。因此，有可能将目标在探测器上移位而不带来负面影响。在更广泛的解释中，也可期望对象的旋转导致类似的信号。例如，如果利用被布置为比像素宽度更小的线来对探测器进行成像，则这样的线撞击探测器的不同部分，因此防止并且避免相应的伪影。为了避免散射的辐射，也可能使用探测器顶上的防散射网格。然而，在这方面的一个折衷办法是使用具有与探测器的像素间距相同的大小数量级的间隔的薄片的网格；正好被定位在例如光电二极管的长方形柱的顶上的每个网格薄片将被描画为具有比其他薄片更高的对比度。由于这样，莫尔图样可以变得可见。利用根据本申请的发明的像素布局，这样的图样的对比度甚至低于零。
[0077]必须注意到，参考不同的主体描述了本发明的实施例。具体地，参考方法类型权利要求描述了一些实施例，而参考设备类型权利要求描述了其他实施例。然而，除非另外说明，本领域技术人员将根据以上和以下的说明推断出，除了属于一种类型的主体的特征的任意组合，涉及不同主体的特征之间的任意组合也被视为随本申请公开。然而，所有特征都可以被组合提供多于对特征的简单加成的协同作用。
[0078]尽管已经在附图和前文的描述中详细说明并描述了本发明，但这种说明和描述被视为说明性或示范性的，而非限制性的。本发明不限于所公开的实施例。本领域技术人员通过研究附图、公开内容以及权利要求书，在实践要求保护的本发明时，能够理解并实现对所公开的实施例的其他变型。
[0079]在权利要求书中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以满足权利要求中记载的若干项目的功能。尽管在互不相同的从属权利要求中记载了特定措施，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。权利要求中的任何附图标记都不应被解释为对范围的限制。
【权利要求】
1.一种X射线探测器(10)，包括: -具有多个像素(14)的像素阵列(12)，所述多个像素中的每个包括敏感区域(16)； -体结构(18)，以及 -电路(20)； 其中，所述敏感区域被附接到所述体结构； 其中，所述电路被提供为控制和读出所述敏感区域并且将所述敏感区域与处理单元连接; 其中，所述敏感区域被配置为提供表示撞击所述像素的X射线辐射的电信号；并且其中，所有像素都被以具有像素布局方案(22)的像素布局来提供，在所述像素布局方案中所述敏感区域是对像素信号做出贡献的像素表面的第一部分(24)并且像素表面的第二部分(26)与对像素信号做出贡献无关；并且 其中，所述敏感区域以一图样(30)被布置在所述体结构上，在所述图样中，具有相同像素布局方案的所述像素的至少一部分被提供为使得相邻像素的所述像素布局被不同地布置。
2.根据权利要求1所述的X射线探测器，其中，所述像素的至少一部分被布置为使得相邻像素的所述像素布局相对于彼此是: i)镜像的，和/或 ?)旋转的。
3.根据权利要求1或2所述的X射线探测器，其中，对所述光电二极管的信号做出贡献的所述像素表面的所述第一部分被提供为长方形的形式。
4.根据权利要求1、2或3所述的X射线探测器，其中，所述像素具有长方形的形式；并且 其中，与对所述光电二极管的信号做出贡献无关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.根据权利要求1至4中的任一项所述的X射线探测器，其中，以沿第一方向(36)的行(34)并且以沿第二方向(40)的列(38)来提供像素；并且 其中，针对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来提供所述布局的不同布置。
6.根据权利要求1至4中的任一项所述的X射线探测器，其中，以具有三个重复方向(44、46、48)的蜂窝结构(42)来提供所述像素；并且 其中，针对所述像素的所述至少一部分沿所有三个重复方向来提供所述布局的不同布置。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的X射线探测器，其中，对于所有像素，以所述像素布局的不同布置但利用相同的像素布局方案来提供相邻像素。
8.根据权利要求7所述的X射线探测器，其中，所有像素被布置为使得相邻像素的所述像素布局方案相对于彼此是:i)镜像的、和/或ii)旋转的。
9.一种医学X射线成像系统(80)，包括: -X射线源(82)； -X射线探测器(84);以及 -处理单元(86)； 其中，所述X射线探测器被提供为根据前述权利要求中的任一项所述的X射线探测器。
10.一种用于X射线成像的方法(100)，包括以下步骤: a)由X射线源生成(IlO)X射线辐射； b)利用生成的X射线辐射的至少一部分来辐照(112)感兴趣目标； c)接收(114)被所述目标至少部分地衰减的X射线辐射；并且 d)由根据权利要求1至8中的任一项所述的X射线探测器来将接收到的X射线辐射转换(116)成电信号。
【文档编号】G01T1/29GK104412129SQ201380032507
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2013年5月28日 优先权日:2012年6月20日
【发明者】H-I·马克 申请人:皇家飞利浦有限公司