УМЕНЬШЕНИЕ ЭФФЕКТОВ ЗАХВАТА В СЦИНТИЛЛЯТОРЕ ЗА СЧЕТ ПРИМЕНЕНИЯ ВТОРИЧНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ Российский патент 2013 года по МПК G01T1/29 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относится к области техники детекторов излучения и, в частности, к детектору излучения, который содержит сцинтиллятор.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В европейской заявке EP 0 642 264 A1 раскрыто устройство регистрации изображений, имеющее полупроводниковую матрицу для регистрации изображений, предназначенную для регистрации рентгеновских изображений, в котором существенно ослаблены помехи, возникающие вследствие паразитных изображений. Согласно этой ссылке такие помехи вызывает запаздывающий перенос заряда вследствие захвата зарядов в полупроводниковом материале элементов датчика излучения. Устройство обнаружения согласно этой ссылке содержит матрицу регистраторов изображений, которая включает в себя элементы, чувствительные к излучению, для преобразования падающего излучения в заряды, и цепи считывания, предназначенные для переноса зарядов в схему считывания, которая выполнена таким образом, что осуществляет преобразование перенесенных зарядов в первичный сигнал электронного изображения. Устройство обнаружения дополнительно содержит схему коррекции, предназначенную для формирования сигнала коррекции изображения для преобразования первичного сигнала электронного изображения в скорректированный сигнал изображения путем удаления искажений изображения из-за задержки переноса заряда из первичного сигнала электронного изображения. Скорректированный сигнал изображения может быть скомпонован как суперпозиция экспоненциально ослабляющихся сигналов изображений, которые были зарегистрированы до регистрации изображения, зарегистрированного в текущий момент времени. После этого компонуют скорректированный сигнал изображения из сигнала коррекции изображения и сигнала изображения, содержащего искажения.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Целесообразным является создание устройства, представляющего собой детектор излучения, в котором преодолена проблема паразитных изображений и которое обеспечивает равномерное пространственное распределение коэффициента усиления.

Для лучшего решения этой проблемы в первом объекте настоящего изобретения предложено устройство, представляющее собой детектор излучения для первичного излучения, которое содержит сцинтиллятор, генерирующий преобразованное первичное излучение под действием падающего первичного излучения, и фотоприемник, предназначенный для регистрации преобразованного первичного излучения. Устройство, представляющее собой детектор излучения, дополнительно содержит источник вторичного излучения, предназначенный для облучения сцинтиллятора вторичным излучением, причем вторичное излучение имеет иную длину волны, чем длина волны первого излучения, и создает более равномерную по пространству чувствительность сцинтиллятора к первичному излучению. Согласно одному из вариантов осуществления изобретения вторичное излучение способно уменьшать эффекты, вызванные захватом, в сцинтилляторе. Средства уменьшения эффектов, вызванных захватом, могут включать в себя заполнение центров захвата путем облучения сцинтиллятора вторичным излучением и/или насыщение ловушек путем облучения сцинтиллятора вторичным излучением.

Преимущество первого объекта настоящего изобретения состоит в том, что эффекты запоминания, присущие сцинтиллятору, например, неравномерная по пространству чувствительность сцинтиллятора вследствие регистрации предыдущего изображения, могут быть устранены или, по меньшей мере, уменьшены без необходимости облучения сцинтиллятора первичным излучением. Согласно одному из вариантов осуществления изобретения эффекты, вызванные захватом, имеющие место в сцинтилляторе, устраняют или, по меньшей мере, уменьшают путем облучения сцинтиллятора вторичным излучением.

Согласно одному из вариантов осуществления изобретения длина волны вторичного излучения является большей, чем длина волны первичного излучения. Например, вторичное излучение может иметь длину волны неионизирующего излучения, например, излучения с длиной волны свыше 200 нм (нанометров). Согласно другому варианту осуществления изобретения длина волны вторичного излучения является большей, чем 300 нм. Согласно еще одному варианту осуществления изобретения вторичным излучением является световое излучение в ультрафиолетовой области спектра. Согласно еще одному варианту осуществления изобретения вторичным излучением является световое излучение в синей области спектра. Согласно еще одному варианту осуществления изобретения длина волны вторичного излучения находится в диапазоне от 350 нм до 450 нм.

Согласно еще одному варианту осуществления изобретения источник вторичного излучения содержит один или большее количество светодиодов (LED), способных излучать вторичное излучение.

Согласно одному из вариантов осуществления изобретения первичным излучением является рентгеновское излучение. Согласно другим вариантам осуществления изобретения первичным излучением является излучение, не являющееся рентгеновским излучением.

Согласно одному из вариантов осуществления изобретения первичным излучением является ионизирующее излучение, например нейтронное излучение. Согласно еще одному варианту осуществления изобретения первичным излучением является излучение, имеющее длину волны, более короткую, чем 100 нм.

Согласно еще одному варианту осуществления изобретения устройство, представляющее собой детектор, дополнительно содержит блок управления, сконфигурированный таким образом, что он управляет источником вторичного излучения в ответ на сигнал "не приведен в действие" (non-activation signal), указывающий отсутствие первичного излучения.

Согласно еще одному варианту осуществления изобретения устройство, представляющее собой детектор излучения, дополнительно содержит блок управления, сконфигурированный таким образом, что он приводит в действие источник вторичного излучения в непрерывном режиме в течение промежутка времени, который является достаточно длительным для насыщения центров захвата в сцинтилляторе. Согласно одному из вариантов осуществления изобретения интенсивность второго излучения является такой, что насыщение центров захвата в сцинтилляторе происходит в течение заданного промежутка времени.

Согласно еще одному варианту осуществления изобретения устройство, представляющее собой детектор излучения, дополнительно содержит блок управления, сконфигурированный таким образом, что он приводит в действие источник вторичного излучения в импульсном режиме.

Согласно еще одному варианту осуществления изобретения устройство, представляющее собой детектор излучения, дополнительно включает в себя источник третьего излучения, функционирующий таким образом, что он способен создавать третье излучение, которое является подходящим для заполнения центров захвата в фотоприемнике, которые, например, могли быть вызваны первичным излучением.

Согласно второму объекту настоящего изобретения предложено устройство получения изображений, которое содержит устройство, представляющее собой детектор излучения, согласно первому объекту настоящего изобретения или варианту его осуществления. Кроме того, устройство получения изображений согласно второму объекту настоящего изобретения содержит источник первичного излучения для генерации первичного излучения.

Примером такого устройства получения изображений является устройство получения рентгеновских изображений, в котором первичным излучением является рентгеновское излучение. Однако источником первичного излучения может являться источник излучения, не являющегося рентгеновским излучением.

Согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения предложено устройство получения изображений, которое дополнительно содержит блок управления, сконфигурированный таким образом, что он предотвращает приведение в действие источника вторичного излучения тогда, когда процесс получения изображений не выполняют. Согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения предложено устройство получения изображений, которое дополнительно содержит блок управления, сконфигурированный таким образом, что он предотвращает приведение в действие источника вторичного излучения тогда, когда источник первичного излучения приведен в действие. В дополнение к этому или в альтернативном варианте блок управления может быть сконфигурирован таким образом, что он предотвращает приведение в действие источника вторичного излучения тогда, когда приведен в действие вывод данных, считанных с детектора. Преимущество этого состоит в том, что источник вторичного излучения не мешает обычной работе детектора, то есть регистрации первичного излучения, например, получению изображения. Согласно одному из вариантов осуществления изобретения в блок управления может быть подан сигнал "не приведен в действие", где сигнал "не приведен в действие" указывает, что процесс получения изображений, в котором задействовано первичное излучение, не выполняют. Согласно другому варианту осуществления изобретения сигнал "не приведен в действие" указывает состояние источника первичного излучения, который не приведен в действие. Согласно другому варианту осуществления изобретения сигнал "не приведен в действие" указывает, что состояние вывода данных, считанных с детектора, не активировано. Согласно одному из вариантов осуществления изобретения в ответ на сигнал "не приведен в действие" блок управления разрешает приведение в действие источника вторичного излучения, например, приведение в действие источника вторичного излучения вручную или приведение в действие источника вторичного излучения в автоматическом режиме. Согласно другому варианту осуществления изобретения блок управления может быть сконфигурирован таким образом, что автоматически приводит в действие источники вторичного излучения в ответ на сигнал "не приведен в действие".

Согласно одному из вариантов осуществления изобретения предложено устройство получения изображений, которое дополнительно содержит блок управления, сконфигурированный таким образом, что выдает следующие команды: (1) произвести регистрацию последовательности изображений путем соответствующего приведения в действие процесса получения изображений, в котором задействовано первичное излучение, по меньшей мере, дважды с перерывом между двумя операциями приведения в действие упомянутого процесса получения изображений; и (2) привести в действие упомянутый источник вторичного излучения в упомянутом перерыве, когда упомянутый процесс получения изображений не приведен в действие.

Согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения предложено устройство получения изображений, которое дополнительно содержит блок управления, сконфигурированный таким образом, что он выдает команду произвести регистрацию последовательности изображений путем соответствующего приведения в действие источника первичного излучения, по меньшей мере, дважды с перерывом между двумя операциями приведения в действие источника первичного излучения. Кроме того, блок управления может быть сконфигурирован таким образом, что в перерыве приводит в действие источник вторичного излучения, когда источник первичного излучения не приведен в действие и/или когда состояние вывода данных, считанных с детектора, не активировано.

Согласно третьему объекту настоящего изобретения предложен способ функционирования устройства, представляющего собой детектор излучения, для регистрации первичного излучения, содержащий операцию, в соответствии с которой облучают сцинтиллятор вторичным излучением, имеющим иную длину волны, чем длина волны первичного излучения, для создания посредством этого более равномерной по пространству чувствительности сцинтиллятора. Согласно одному из вариантов осуществления изобретения устройством, представляющим собой детектор излучения, является устройство, представляющее собой детектор излучения согласно первому объекту настоящего изобретения или варианту его осуществления.

Согласно четвертому объекту настоящего изобретения предложен способ функционирования блока управления устройством, представляющим собой детектор излучения, в котором устройством, представляющим собой детектор излучения, является устройство, представляющее собой детектор излучения согласно первому объекту настоящего изобретения или варианту его осуществления, причем этот способ содержит операцию, в соответствии с которой генерируют управляющие сигналы для выдачи команды на приведение в действие источника вторичного излучения для создания более равномерной по пространству чувствительности сцинтиллятора.

Согласно пятому объекту настоящего изобретения предложен компьютерный программный продукт, который обеспечивает возможность выполнения процессором способа согласно четвертому объекту настоящего изобретения или варианту его осуществления. Преимущество такого компьютерного программного продукта состоит в отсутствии необходимости замены блока управления для управления устройством, представляющим собой детектор излучения, а он может быть перепрограммирован посредством соответствующего компьютерного программного продукта. Компьютерный программный продукт согласно соответствующему варианту осуществления настоящего изобретения может быть предоставлен в любом подходящем виде, например, в виде новой версии компьютерной программы или в виде обновления для существующей компьютерной программы. Компьютерный программный продукт может быть предоставлен посредством соответствующего носителя информации, например, на сменном носителе информации, через сеть Интернет и т.д.

Другие варианты осуществления настоящего изобретения включают в себя комбинацию, по меньшей мере, из двух вышеописанных вариантов осуществления изобретения.

Подводя итог описанному выше, согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения устройство, представляющее собой детектор излучения, для регистрации первичного излучения содержит сцинтиллятор, генерирующий преобразованное первичное излучение в ответ на падающее первичное излучение, и фотоприемник, предназначенный для регистрации преобразованного первичного излучения. Устройство, представляющее собой детектор излучения, дополнительно содержит источник вторичного излучения, предназначенный для облучения сцинтиллятора вторичным излучением, имеющего иную длину волны, чем длина волны первого излучения, и который способен создавать более равномерную по пространству чувствительность сцинтиллятора. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения устройством, представляющим собой детектор излучения, является детектор рентгеновского излучения, входящий в состав устройства получения рентгеновских изображений, где первичным излучением является рентгеновское излучение, а вторичное излучение имеет длину волны в интервале от 350 нм до 450 нм. Согласно одному из вариантов осуществления изобретения облучение вторичным излучением, например ультрафиолетовым излучением, создает равномерное распределение коэффициента усиления детектора рентгеновского излучения.

Эти и другие объекты настоящего изобретения станут очевидными из приведенного ниже описания вариантов осуществления изобретения и будут объяснены со ссылкой на них.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

В приведенном ниже подробном описании приведены ссылки на чертежи, на которых изображено следующее:

на Фиг.1 на схематичном виде показан вариант осуществления устройства получения изображений согласно настоящему изобретению;

на Фиг.2 на виде в частичном разрезе показан вариант осуществления устройства, представляющего собой детектор излучения, согласно настоящему изобретению;

на Фиг.3 на виде в частичном разрезе показан другой вариант осуществления устройства, представляющего собой детектор излучения, согласно настоящему изобретению;

на Фиг.4 на виде в разрезе показан еще один вариант осуществления устройства, представляющего собой детектор излучения, согласно настоящему изобретению;

на Фиг.5 на виде в разрезе показан еще один вариант осуществления устройства, представляющего собой детектор излучения, согласно настоящему изобретению;

на Фиг.6 на виде в разрезе показан еще один вариант осуществления устройства, представляющего собой детектор излучения, согласно настоящему изобретению;

на Фиг.7 на виде в разрезе показан еще один вариант осуществления устройства, представляющего собой детектор излучения, согласно настоящему изобретению;

на Фиг.8 на виде в разрезе показан еще один вариант осуществления устройства, представляющего собой детектор излучения, согласно настоящему изобретению;

на Фиг.9 на виде в перспективе с пространственным разнесением деталей показан еще один вариант осуществления детектора излучения согласно настоящему изобретению;

на Фиг.10 показана схема последовательности операций способа функционирования устройства получения изображений согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Теперь будет приведено более подробное описание вариантов осуществления настоящего изобретения, приведенных в качестве иллюстративных примеров, со ссылкой на чертежи. Во всем подробном описании вариантов осуществления изобретения иллюстративным примером первичного излучения является рентгеновское излучение, а примером вторичного излучения является излучение, не являющееся рентгеновским излучением, и, в частности, ультрафиолетовое излучение или световое излучение в синей области спектра.

На Фиг.1 на схематичном виде показан приведенный в качестве примера вариант осуществления устройства 2 получения изображений. Устройство 2 получения изображений содержит источник 4 первичного излучения для облучения объекта 8, подлежащего исследованию с использованием первичного излучения 6. Например, объектом 8, показанным на Фиг.1, может являться человек. Однако объектом 8 также может являться животное или любое вещество. В варианте осуществления изобретения, показанном на Фиг.1, источником 4 первичного излучения является источник рентгеновского излучения, и первичным излучением является рентгеновское излучение. Однако первичным излучением может являться любое другое излучение, которое является пригодным для исследования объекта 8.

После прохождения через объект 8 первичное излучение 6 регистрируют устройством 10, представляющим собой детектор излучения. Устройство 10, представляющее собой детектор, содержит сцинтиллятор 12 и фотоприемник 14. В качестве реакции на падающее первичное излучение 6 сцинтиллятор 12 генерирует преобразованное первичное излучение 18. Предусмотрено наличие фотоприемника 14 для регистрации преобразованного первичного излучения 18 и для создания в качестве реакции на него сигналов изображения, отображающих преобразованное первичное излучение 18.

В приведенном в качестве примера варианте осуществления изобретения, показанном на Фиг.1, сцинтиллятором является сцинтиллятор типа CsI:Tl (йодид цезия, легированный таллием). Однако сцинтиллятором может являться любой сцинтиллятор, пригодный для выбранного первичного излучения 6. Фотоприемником 14, используемым в устройстве 2 получения изображений, показанном на Фиг.1 является плоский динамический детектор рентгеновского излучения (FDXD), который содержит множество фотодиодов 16 для регистрации преобразованного первичного излучения 18, что более подробно показано на Фиг.2.

Сцинтиллятор типа CsI:Tl, обычно используемый в плоских детекторах рентгеновского излучения, обладает эффектом временного усиления, который ниже именуют "ярким свечением" ("bright-burn"). Этот эффект усиления зависит от информационного содержимого спроецированного изображения: вследствие захвата носителей заряда коэффициент усиления сцинтиллятора 12 и, следовательно устройства 10, представляющего собой детектор, может зависеть от предыстории во времени, от пространственных характеристик и от интенсивности. При высокой интенсивности облучения усиленное изображение оставляет след на сцинтилляторе 12 и накладывается на изображения, собранные впоследствии. В случае получения изображений с низким контрастом это изображение будет просвечивать в течение длительных промежутков времени (нескольких суток). В частности, при получении изображений мягких тканей, например, при получении изображений методом компьютерной томографии (СЕ, далее - КТ), эти оставившие след контрасты проявятся в виде колец в восстановленном изображении. Эти эффекты являются нежелательными, так как они ограничивают видимость ткани при низком контрасте. Как уже было изложено выше, в варианте осуществления настоящего изобретения решают проблему устранения этого эффекта.

Зависимость коэффициента усиления от примененной дозы может составлять до 6% от нулевой экспозиции до насыщения в зависимости от содержания таллия (Tl). Фактически, после цифровой субтракционной ангиографии (DSA) получают значения, равные, приблизительно, 1%, которые являются слишком высокими для получения изображений мягких тканей, при котором должны быть зарегистрированы значения контраста того же самого порядка величины.

Для улучшения видимости при низком контрасте предложен вариант осуществления изобретения, в котором показанное на Фиг.1 устройство 10, представляющее собой детектор излучения, содержит источник 20 вторичного излучения, предназначенный для приложения к сцинтиллятору вторичного излучения 22, который способен создавать более равномерное по пространству распределение коэффициента усиления сцинтиллятора 12 для первичного излучения 6, то есть для рентгеновского излучения в данном варианте осуществления изобретения. Поскольку источник вторичного излучения 22 расположен на стороне, противоположной источнику 4 рентгеновского излучения, то есть на задней стороне устройства 10, представляющего собой детектор излучения, то устройство 10, представляющее собой детектор, этого типа здесь именуют освещенным плоским динамическим детектором рентгеновского излучения (FDXD) с подсветкой сзади. В частности, термин "с подсветкой сзади" относится к облучению фотодиодов и/или сцинтиляционного слоя через подложку, служащую опорой для этих фотодиодов и сцинтиляционного слоя. Для этого подложка может быть выполнена из стекла.

Эксперименты показали, что световое излучение в диапазоне длин волн между 350 нм и 450 нм или, например, между 365 нм и 400 нм, или, например, между 370 и 390 нм, или, например, с длиной волны, равной 380 нм, является подходящим для создания более равномерной по пространству чувствительности сцинтиллятора к рентгеновскому излучению. Это имеет преимущество, состоящее в том, что может быть получено равномерное распределение коэффициента усиления детектора без "сильного облучения" (flooding) детектора рентгеновским излучением. Использование вторичного излучения в виде ультрафиолетового излучения или в виде светового излучения в синей области спектра, приводящее к равномерному распределению коэффициента усиления сцинтиллятора, не сопровождается радиационным облучением персонала или пациента.

В варианте осуществления изобретения, показанном на Фиг.1 и Фиг.2, источник 20 вторичного излучения установлен под подложкой 21. Над подложкой 21 сформирован фотоприемник 14. Над фотоприемником 14 сформирован сцинтиллятор 12 устройства 10, представляющего собой детектор. Соответственно, источник 20 вторичного излучения установлен таким образом, что он обращен к участку 26 второй поверхности сцинтиллятора 12, противоположной участку 24 первой поверхности сцинтиллятора 12, обращенной к источнику 4 первичного излучения. Следовательно, в проиллюстрированном варианте осуществления изобретения траектория лучей первичного излучения проходит между источником 4 первичного излучения и участком 24 первой поверхности, а траектория лучей вторичного излучения 22 проходит между источником 20 вторичного излучения и участком 26 второй поверхности.

На Фиг.3 показаны элементы из Фиг.2 в ином рабочем состоянии. В то время как Фиг.2 сцинтиллятор 12, фотоприемник 14 и подложка 21 показаны во время регистрации изображения первичного излучения, то есть во время облучения сцинтиллятора 12 первичным излучением 6 на Фиг.3 сцинтиллятор 12, фотоприемник 14 и подложка 21 показаны во время облучения сцинтиллятора 12 вторичным излучением 22.

На Фиг.3 показана приведенная в качестве примера траектория лучей вторичного излучения 22 в устройстве 10, представляющем собой детектор, из Фиг.2. Вторичное излучение 22 проходит через прозрачные части подложки 21, проходит мимо фотодиодов 16 и доходит до сцинтиллятора 12. Прохождение вторичного излучения 22 через фотоприемник 14 может включать в себя прохождение вторичного излучения мимо фотодиодов 16 через пространство 28 между фотодиодами 16, где это пространство 28 является прозрачным для второго излучения 22. В изображенном на чертеже варианте осуществления изобретения задняя сторона фотодиодов 16 является непрозрачной для вторичного излучения 22, то есть для светового излучения. В альтернативном варианте фотодиоды 16 могут быть прозрачными для вторичного излучения 22.

Вторичное излучение 22, доходящее до сцинтиллятора 12, заполняет центры захвата, сгенерированные при предыдущих регистрациях изображений с использованием первичного излучения 6. Согласно одному из вариантов осуществления изобретения центры захвата насыщают путем облучения сцинтиллятора 12 вторичным излучением 22. Вследствие полученного в результате этого равномерного по пространству распределения коэффициента усиления сцинтиллятора 12 отсутствует необходимость в калибровке, которая обеспечила бы учет неравномерного распределения коэффициента усиления.

Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения флуоресценцию 29, сгенерированную возбужденным сцинтиллятором 12 под действием вторичного излучения 22, используют для заполнения центров захвата в фотоприемнике 14. В другом варианте осуществления изобретения фотодиоды также могут иметь непосредственную чувствительность к световому излучению в ультрафиолетовой области спектра и, следовательно, также могут быть подвергнуты операции заполнения центров захвата. Например, в варианте осуществления устройства 2 получения изображений, показанном на Фиг.1, флуоресценция 29 возбужденного сцинтиллятора может использоваться для заполнения центров захвата в фотодиодах 16, уменьшая тем самым эффект усиления и, в частности, разброс коэффициента усиления между фотодиодами, вызванный захватом. На Фиг.1 показан приведенный в качестве примера вариант осуществления блока 30 управления устройства получения изображений согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. Блок управления 30 осуществляет управление устройством 2 получения изображений, показанным на Фиг.1. В частности, блок 30 управления сконфигурирован таким образом, что управляет источником 20 вторичного излучения. С этой целью блок 30 управления подает управляющие сигналы 32 в источник 20 вторичного излучения, вызывающие испускание вторичного излучения 22 источником 20 вторичного излучения.

Кроме того, блок 30 управления подает управляющие сигналы 34 в источник 4 первичного излучения, вызывающие испускание первичного излучения 6 источником 4 первичного излучения. В общем случае, блок управления может быть сконфигурирован таким образом, что приводит в действие источник 20 вторичного излучения тогда, когда процесс получения изображений не активизирован. Согласно одному из вариантов осуществления изобретения блок управления может быть сконфигурирован таким образом, что приводит в действие источник 20 вторичного излучения тогда, когда не приведен в действие источник 4 первичного излучения или когда не активизирован вывод данных, считанных с детектора 14. Например, что касается неактивизации процесса получения изображений, например, неприведения в действие источника 4 первичного излучения или неактивизации вывода данных, считанных с детектора 14, то блок 30 управления может генерировать сигнал "не приведен в действие", указывающий, что источник 4 первичного излучения не приведен в действие или что вывод данных, считанных с детектора 14, не активизирован. Блок 30 управления или его управляющее устройство могут быть сконфигурированы таким образом, что приводят в действие источник 20 вторичного излучения в ответ на сигнал "не приведен в действие". Такая конфигурация блока 30 управления имеет преимущество, заключающееся в том, что источник 20 вторичного излучения не приводят в действие во время получения изображений, при этом источник 4 первичного излучения приводят в действие для генерации первичного излучения.

Источник 20 вторичного излучения может быть автоматически приведен в действие после получения изображений объекта 8, дающего высокий контраст в изображении, полученном с использованием первичного излучения, поскольку такой высокий контраст может привести к ранее описанному эффекту "яркого свечения" и, следовательно, к неравномерной по пространству чувствительности сцинтиллятора 12 после получения таких высококонтрастных изображений. Согласно другим вариантам осуществления изобретения источник 20 вторичного излучения может быть автоматически приведен в действие после каждой операции получения изображений или после каждой операции регистрации последовательности изображений. Кроме того, может быть создан интерфейс пользователя, позволяющий пользователю приводить в действие источник вторичного излучения вручную.

Согласно другому варианту осуществления изобретения блок 30 управления сконфигурирован таким образом, что выдает команды "произвести регистрацию последовательности изображений". Примеры последовательности изображений включают в себя, в том числе, последовательность изображений применительно к циклу сбора данных в компьютерной томографии, в котором получают множество двумерных изображений, на основе которых восстанавливают трехмерное изображение интересующего объекта, и последовательность изображений из рентгеновских изображений при малой дозе облучения, но эти примеры не являются ограничивающим признаком. Последовательность изображений может требовать наличия значительного количества изображений, и эффект "яркого свечения" может оказывать на нее неблагоприятное воздействие. Применительно к регистрации последовательности изображений блок 30 управления может быть сконфигурирован таким образом, что приводит в действие источник первичного излучения, по меньшей мере, дважды с перерывом между двумя операциями приведения в действие источника 4 первичного излучения. Блок 30 управления дополнительно сконфигурирован таким образом, что приводит в действие источник 20 вторичного излучения в перерыве, когда источник 4 первичного излучения не приведен в действие. Этот вариант осуществления изобретения позволяет сохранять равномерное распределение коэффициента усиления сцинтиллятора во время регистрации последовательности изображений. Следовательно, может быть повышено качество изображения без увеличения дозы облучения первичным излучением для пациента.

Согласно одному из вариантов осуществления изобретения время облучения, в течение которого сцинтиллятор облучают вторичным излучением, определяет блок управления в зависимости от сигналов датчиков и/или установочных параметров программы. Согласно другому варианту осуществления изобретения время облучения является постоянным. Этот вариант осуществления изобретения может быть использован тогда, когда вторичное излучение не оказывает неблагоприятное воздействие на сцинтиллятор, например, с точки зрения срока службы и т.д. Например, когда в качестве источника вторичного излучения используют источник ультрафиолетового излучения, время облучения может быть постоянным, равным значению, которое обеспечивает равномерную чувствительность сцинтиллятора вне зависимости от предыстории получения изображений с его использованием. Кроме того, время облучения может зависеть от режима получения изображений. Например, для получения одиночного изображения сцинтиллятор может быть подвергнут воздействию вторичного излучения в течение времени, достаточного для обеспечения равномерной чувствительности сцинтиллятора. В отличие от этого для регистрации последовательности изображений сцинтиллятор может быть подвергнут воздействию вторичного излучения в перерывах между приведением в действие источника 4 первичного излучения только лишь в течение более короткого промежутка времени. Кроме того, в перерывах при регистрации последовательности изображений сцинтиллятор может быть подвергнут воздействию вторичного излучения с относительно меньшей интенсивностью по сравнению с интенсивностью облучения сцинтиллятора перед регистрацией одиночного изображения.

Постоянное время облучения может быть обеспечено различными способами. Например, значения времени облучения сцинтиллятора вторичным излучением могут быть зафиксированы во время изготовления устройства 2 получения изображений. Согласно другому варианту осуществления изобретения значения времени облучения сцинтиллятора вторичным излучением могут быть зафиксированы во время ввода устройства 2 получения изображений в эксплуатацию. Согласно еще одному варианту осуществления изобретения значения времени облучения сцинтиллятора вторичным излучением могут быть зафиксированы пользователем через интерфейс пользователя перед выполнением регистрации изображений.

На Фиг.10 проиллюстрирован вариант осуществления способа функционирования устройства получения изображений. Последовательность операций способа выполняют последовательно во времени t, что указано на Фиг.10 номером позиции 31. Сначала (операция A) получают рентгеновский снимок. Затем (операция B) сцинтиллятор 20 облучают вторичным излучением. После этого (операция C) получают еще один рентгеновский снимок, после чего сцинтиллятор облучают вторичным излучением (операция D). Эта последовательность может быть повторена один или большее количество раз. Кроме того, последовательность может быть завершена после регистрации двух изображений. Знак ? после регистрации последнего изображения может быть опущен. Кроме того, перед регистрацией первого изображения может быть выполнено облучение сцинтиллятора вторичным излучением. В других вариантах осуществления изобретения при операциях A и C вместо регистрации одного изображения регистрируют два или большее количество изображений.

Кроме того, блок 30 управления подает управляющие сигналы 36 в фотоприемник 14, например, для выбора одного или большего количества элементов фотоприемника 14 для считывания.

Кроме того, блок 30 управления производит прием сигналов 38 изображения из фотоприемника 14. Сигналами изображения могут являться любые сигналы, связанные с изображением, зарегистрированным фотоприемником 14.

Кроме того, блок 30 управления может быть приспособлен для управления другими компонентами устройства 2 получения изображений. Например, в компьютерном томографе устройства получения изображений сердечно-сосудистой системы со сканированием по С-образной дуге (C-arc) источник 4 первичного излучения и устройство 10, представляющее собой детектор излучения, установлены на диаметрально противоположных сторонах С-образной дуги. В качестве примера в этом варианте осуществления устройства 2 получения изображений блок 30 управления может быть приспособлен для управления электродвигателями привода С-образной дуги (на чертеже не показаны).

Следует отметить следующее: согласно другому варианту осуществления изобретения источник вторичного излучения может функционировать таким образом, что создает вторичное излучение 22 с относительно низкой интенсивностью, причем это вторичное излучение 22 способно обеспечивать генерацию изображения пространственного распределения вторичного коэффициента усиления сцинтиллятора 12 для вторичного излучения 22, причем это изображение пространственного распределения вторичного коэффициента усиления соответствует изображению пространственного распределения первичного коэффициента усиления сцинтиллятора 12 для первичного излучения 6, которым в проиллюстрированном варианте осуществления изобретения является рентгеновское излучение. Это изображение пространственного распределения вторичного коэффициента усиления может использоваться для проверки равномерности чувствительности сцинтиллятора к первичному излучению. Согласно другому варианту осуществления изобретения изображение пространственного распределения вторичного коэффициента усиления может использоваться для калибровки устройства 10, представляющего собой детектор. Следует отметить, что выравнивание пространственного распределения коэффициента усиления и регистрация изображения пространственного распределения вторичного коэффициента усиления могут быть выполнены с одним и тем же источником вторичного излучения, всего лишь путем применения к сцинтиллятору относительно высокой интенсивности вторичного излучения для выравнивания его чувствительности или путем применения к сцинтиллятору относительно низкой интенсивности вторичного излучения для регистрации изображения пространственного распределения вторичного коэффициента усиления. Кроме того, следует понимать, что более низкая интенсивность может быть скомпенсирована более длительным временем облучения и наоборот.

Блок 30 управления может содержать одно или большее количество отдельных управляющих устройств 40, при этом каждая из упомянутых отдельных функций блока 30 управления может выполняться одним из управляющих устройств 40. В других вариантах осуществления настоящего изобретения блок управления может выполнять только лишь часть вышеупомянутых отдельных функций. В иных вариантах осуществления настоящего изобретения блок управления может выполнять дополнительные функции в дополнение к части вышеупомянутых отдельных функций или ко всем вышеупомянутым отдельным функциям. Согласно другим вариантам осуществления изобретения блок (30) управления может включать в себя запоминающее устройство 41 или может быть подключен к запоминающему устройству для сохранения рабочих программ, рабочих параметров, установленных пользователем заданных значений, автоматически сгенерированных значений и т.д. Под действием заданной программы могут выполняться некоторые или все отдельные функции блока 30 управления. Кроме того, некоторые или все отдельные функции блока 30 управления могут выполняться в ответ на сигналы датчиков или на другие внешние сигналы. Некоторые или все отдельные функции блока 30 управления могут быть выполнены путем выполнения соответствующей компьютерной программы в микропроцессоре. Согласно другим вариантам осуществления изобретения некоторые или все отдельные функции блока 30 управления могут быть выполнены дискретной схемой. Блок 30 управления или одно или большее количество управляющих устройств 40 блока 30 управления могут являться частью системы управления более высокого ранга.

На Фиг.4-8 проиллюстрированы некоторые из возможных вариантов осуществления устройств, представляющих собой детекторы излучения. В некоторых из этих вариантов осуществления изобретения в качестве источника вторичного излучения используют фотолюминесцентный лист или светодиод. Фотолюминесцентный лист может содержать органический люминесцентный слой органического светодиода (OLED). Однако в других вариантах осуществления настоящего изобретения также возможны и другие виды источников вторичного излучения, в том случае, если они обеспечивают надлежащее вторичное излучение для создания более равномерной по пространству чувствительности сцинтиллятора 12 к первичному излучению. Следует понимать, что в том случае, когда вторичным излучением является ультрафиолетовое излучение, соответствующим фотолюминесцентным листом является люминесцентный лист, светящийся ультрафиолетовым светом, а соответствующим светодиодом является ультрафиолетовый светодиод, который испускает излучение в ультрафиолетовом диапазоне. В приведенных в качестве примера вариантах осуществления изобретения, которые показаны на Фиг.4-8, фотоприемник 14 содержит множество фотодиодов 16. Однако следует понимать, что фотоприемник может иметь любой вид, пригодный для регистрации излучения, сгенерированного сцинтиллятором под действием облучения вторичным излучением. Каждый из вариантов осуществления детектора излучения, показанных на Фиг.4-8, может быть использован вместо детектора 10 излучения, показанного на Фиг.1. В этом смысле признаки и преимущества, которые были изложены применительно к детектору 10 излучения, повторно не изложены для вариантов осуществления детекторов излучения, показанных на Фиг.4-8.

При обсуждении преимуществ вариантов осуществления изобретения, показанных на Фиг.4-8, предполагают, что первичное излучение 6 испускают сверху на соответствующее устройство, представляющее собой детектор излучения. Однако это предположение было сделано только лишь для иллюстративных целей, и варианты осуществления изобретения не ограничены этим случаем.

На Фиг.4 показан вариант осуществления устройства 110, представляющего собой детектор излучения, которое содержит фотолюминесцентный лист 120, сформированный поверх подложки 121. Фотодиоды 116 фотоприемника 114 сформированы поверх фотолюминесцентного листа 120. Сцинтиллятор 112 сформирован поверх фотодиодов 116. Этот вариант осуществления изобретения имеет преимущество, заключающееся в том, что подложка 121 не обязательно должна быть прозрачной для вторичного излучения.

На Фиг.5 показан вариант осуществления устройства 210, представляющего собой детектор излучения, которое содержит фотолюминесцентный лист 220, сформированный на поверхности 244 подложки 221. Поверхность 244 подложки 221 является противоположной поверхности 246, на которой сформирован фотоприемник 214. Поверх фотоприемника 214 сформирован сцинтиллятор 212. Подложка 221 может быть выбрана таким образом, что является прозрачной для вторичного излучения и непрозрачной для первичного излучения. Вместо такой "фильтрующей подложки" может быть предусмотрено наличие подложки, являющейся прозрачной для первичного излучения и вторичного излучения, которая снабжена надлежащим фильтром для излучения. В обоих случаях можно избежать облучения фотолюминесцентного листа 220 первичным излучением.

На Фиг.6 показан вариант осуществления устройства 310, представляющего собой детектор излучения, которое содержит фотоприемник 314, сформированный поверх подложки 321. Поверх фотоприемника 314 сформирован сцинтиллятор 312. Поверх сцинтиллятора 312 сформирован фотолюминесцентный лист 320, который является прозрачным для первичного излучения. Следовательно, общий участок 324 поверхности сцинтиллятора 12 облучают первичным излучением 6 и вторичным излучением 22. На Фиг.7 показан вариант осуществления устройства 410, представляющего собой детектор излучения, которое содержит сцинтиллятор 212, фотоприемник 214 и подложку 221 согласно варианту осуществления изобретения, показанному на Фиг.5. Однако по сравнению с вариантом осуществления изобретения, показанным на Фиг.5, вместо фотолюминесцентного листа 220 устройства 210 с Фиг.5 детектор 410 излучения содержит множество диодов 420, испускающих вторичное излучение. Следует отметить, что в любом из вариантов осуществления изобретения, показанных на Фиг.4-6, соответствующий фотолюминесцентный лист 120, 220, 320 может быть заменен множеством соответствующих светодиодов.

На Фиг.8 показан вариант осуществления устройства 510, представляющего собой детектор излучения, которое соответствует устройству 410, представляющему собой детектор излучения, которое показано на Фиг.7, дополнительно содержащему множество источников 548 третьего излучения, которыми в изображенном варианте осуществления изобретения являются светодиоды, которые могут функционировать таким образом, что создают третье излучение, которое является пригодным для заполнения центров захвата, вызванных первичным излучением, в фотоприемнике 214. Этот вариант осуществления изобретения имеет преимущество, заключающееся в том, что после заполнения центров захвата в фотоприемнике 214 третьим излучением фотоприемник имеет равномерную чувствительность для регистрации изображения, полученного с использованием первичного излучения. Источником третьего излучения может являться световое излучение в красной области спектра. Согласно одному из вариантов осуществления изобретения источник 548 третьего излучения включают и отключают в соответствии с включением действия и отключением источника 20 вторичного излучения. Согласно другим вариантам осуществления изобретения источник 548 третьего излучения включают и/или отключают независимо от источника вторичного излучения.

На Фиг.9 на виде в перспективе с пространственным разнесением деталей показан еще один вариант осуществления устройства 610, представляющего собой детектор излучения, которое содержит фотоприемник 614 КМОП-типа (на основе комплементарной структуры металл-оксид-полупроводник) с подсветкой спереди.

Устройство 610, представляющее собой детектор излучения, содержит матрицу светодиодов в качестве источника 620 вторичного излучения. Источник 620 вторичного светового излучения расположен за пределами пучка первичного излучения 6. Преимущество этого варианта осуществления изобретения состоит в том, что вместо матрицы 620 светодиодов в этом варианте осуществления изобретения может использоваться источник вторичного излучения любого другого типа, например, светоизлучающая трубка, которая излучает вторичное световое излучение, в частности, светоизлучающая трубка, которая излучает световое излучение в ультрафиолетовой области спектра, в том случае, если используется сцинтиллятор типа CsI. Первичное излучение 6 излучают на поверхность сцинтиллятора 612, обращенную к подложке 621, то есть на Фиг.9 первичным излучением 6 облучают снизу.

Для направления вторичного светового излучения 22 из матрицы 620 светодиодов в устройство 610, представляющее собой детектор, для реализации освещения устройства 610, представляющего собой детектор, спереди, предусмотрено, что устройство 610, представляющее собой детектор излучения, содержит световод 650, например, световодную пластину, изображенную на Фиг.9, которая распределяет вторичное световое излучение 22 от источника 620 вторичного светового излучения. Например, световодная пластина 650 может быть сконструирована таким образом, что распределяет вторичное световое излучение 22 по поверхности, которая соответствует регистрирующей поверхности фотоприемника 614, или на поверхность сцинтиллятора 612. На поверхности 652 световодной пластины 650, которая является противоположной устройству 610, представляющему собой детектор, может быть предусмотрен лист-отражатель 654, который является прозрачным для первичного излучения и который отражает вторичное излучение. Кроме того, может быть предусмотрено наличие отражателя 656 для фокусировки вторичного светового излучения 22 на световодную пластину 650.

Предусмотрено наличие подложки 621, которая в варианте осуществления изобретения, показанном на Фиг.9, выполнена из стекла. Однако пригодны и другие материалы при условии, что они являются прозрачными для первичного излучения и вторичного излучения. Подложка 621 служит несущим элементом для оптического фильтра 658 и сцинтиллятора 612, которым является, например, слой сцинтиллятора из CsI (йодида цезия). На верхней поверхности сцинтиллятора 612, которая является противоположной подложке 621, расположен фотоприемник 614 КМОП-типа. Фотоприемник 614 может быть создан в виде пластины, содержащей множество фотоприемников. Подложка может быть сформирована из кремния или из любого иного подходящего материала. Вместо описанного детектора излучения 614 КМОП-типа может быть использован любой другой детектор излучения. Оптический фильтр представляет собой фильтр нижних частот, который пропускает вторичное излучение и первичное излучение и который отражает световое излучение сцинтиллятора. Таким образом, возрастает чувствительность сцинтиллятора 612 к фотонам, сгенерированным первичным излучением.

Для направления вторичного светового излучения на сцинтиллятор 612 может быть предусмотрено наличие направляющего устройства 660 для излучения, которым является, например, лист из перевернутых призм, показанный на Фиг.9. В изображенном на чертеже варианте осуществления изобретения направляющее устройство 660 направляет вторичное излучение 22, по существу, перпендикулярно поверхности сцинтиллятора. Для обеспечения еще большей равномерности вторичного излучения 22 может быть предусмотрено наличие листа диффузора. Например, надлежащим образом сконструированная подложка 621 может действовать как лист диффузора.

В варианте осуществления изобретения, показанном на Фиг.6, источник 620 вторичного излучения и элементы на траектории лучей вторичного излучения между источником вторичного излучения и подложкой, например, световод 650 и направляющее устройство 660, могут быть заменены фотолюминесцентным листом. Кроме того, фотоприемником 314 в варианте осуществления изобретения, показанном на Фиг.5, может являться фотоприемник КМОП-типа, как и фотоприемник 614 из варианта осуществления изобретения, показанного на Фиг.9.

Несмотря на то что настоящее изобретение было проиллюстрировано и подробно описано на чертежах и в приведенном выше описании, эти иллюстрации и это описание следует расценивать как иллюстративные или как приведенные в качестве примера, а не как ограничительные; настоящее изобретение не ограничено вариантами его осуществления.

Например, настоящее изобретение не ограничено устройством, представляющим собой детектор рентгеновского излучения, или калибровкой устройства, представляющего собой детектор рентгеновского излучения. Наоборот, возможно использовать облучение сцинтиллятора вторичным излучением в любой области применения, в которой необходимо равномерное пространственное распределение коэффициента усиления сцинтиллятора для первичного излучения.

Другие изменения рассмотренных вариантов осуществления изобретения могут быть поняты и осуществлены специалистами в данной области техники при практической реализации заявленного изобретения исходя из изученных чертежей, описания изобретения и прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения слово "содержащий" не исключает другие элементы или операции, и неопределенный артикль "a" или "an" не исключает множество. Одиночный процессор или иное устройство могут выполнять функции нескольких элементов, перечисленных в пунктах формулы изобретения. Сам факт того, что определенные признаки перечислены во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения, не означает того, что не может быть с выгодой использована комбинация этих признаков. Компьютерная программа может быть сохранена/распространена на подходящем носителе информации, поставляемом вместе с другой аппаратурой или как ее часть, но также может быть распространена в других видах, например, через сеть Интернет или через другие системы проводной или беспроводной связи. Любые обозначения ссылок в формуле изобретения не следует истолковывать как ограничивающие объем патентных притязаний.

Изобретение относится к области техники детекторов излучения и, в частности, к детектору излучения, который содержит сцинтиллятор. Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения устройство (10) детектора излучения для регистрирования первичного излучения (6) содержит сцинтиллятор (12), генерирующий преобразованное первичное излучение под действием падающего первичного излучения (6), и фотоприемник (14), предназначенный для регистрации преобразованного первичного излучения. Устройство (10), представляющее собой детектор излучения, дополнительно содержит источник (20) вторичного излучения, предназначенный для облучения сцинтиллятора (12) вторичным излучением (22), которое имеет иную длину волны, чем длина волны первого излучения (6), и которое способно создавать более равномерную по пространству чувствительность сцинтиллятора (12) к первичному излучению. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения устройством (10) детектора излучения является детектор рентгеновского излучения, входящий в состав устройства получения рентгеновских изображений, где первичным излучением является рентгеновское излучение, а вторичное излучение имеет длину волны между 350 нм и 450 нм. Согласно одному из вариантов осуществления изобретения облучение вторичным излучением, например ультрафиолетовым излучением, создает равномерное распределение коэффициента усиления детектора (10) рентгеновского излучения. Технический результат - обеспечение равномерного пространственного распределения коэффициента усиления. 4 н. и 8 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Устройство (10) детектора для регистрации первичного излучения (6), содержащее:
сцинтиллятор (12), генерирующий преобразованное первичное излучение под действием падающего первичного излучения;
фотоприемник (14), предназначенный для регистрации упомянутого преобразованного первичного излучения;
источник (20) вторичного излучения, предназначенный для облучения сцинтиллятора вторичным излучением (22), чтобы посредством этого создать более равномерную по пространству чувствительность сцинтиллятора (12) к первичному излучению; причем вторичное излучение имеет иную длину волны, чем длина волны первичного излучения, при этом вторичное излучение представляет собой световое излучение в синем или ультрафиолетовом диапазоне.

2. Устройство по п.1, в котором вторичное излучение (22) имеет длину волны от 300 до 450 нм.

3. Устройство по п.1, в котором источник вторичного излучения (20) содержит, по меньшей мере, один светодиод.

4. Устройство по п.1, дополнительно содержащее блок (30) управления, сконфигурированный таким образом, что он приводит в действие источник (20) вторичного излучения в ответ на сигнал "не приведен в действие", указывающий отсутствие первичного излучения и/или отсутствие считывания с детектора.

5. Устройство по п.1, в котором источник (20) вторичного излучения содержит по меньшей мере фотолюминесцентный лист.

6. Устройство по п.5, в котором фотолюминесцентный лист содержит органический люминесцентный слой органического светодиода.

7. Устройство (2) получения изображений, содержащее:
устройство (10) детектора по п.1; и
источник (4) первичного излучения, предназначенный для генерации упомянутого первичного излучения.

8. Устройство получения изображений по п.7, дополнительно содержащее:
блок (30) управления, сконфигурированный таким образом, что он приводит в действие источник вторичного излучения в ответ на сигнал "не приведен в действие", указывающий, что процесс получения изображений не выполняют.

9. Устройство получения изображений по п.7, дополнительно содержащее:
блок (30) управления, сконфигурированный таким образом, что:
он выдает команду произвести регистрацию последовательности изображений путем соответствующего приведения в действие процесса получения изображений, в котором задействовано первичное излучение (6), по меньшей мере, дважды с перерывом между двумя операциями приведения в действие упомянутого процесса получения изображений; и приводит в действие упомянутый источник (20) вторичного излучения в упомянутом перерыве, когда процесс получения изображений не приведен в действие.

10. Способ функционирования устройства (10) детектора для регистрации первичного излучения, содержащий операцию,
в соответствии с которой облучают сцинтиллятор (20) вторичным излучением (22), имеющим иную длину волны, чем длина волны упомянутого первичного излучения (6), для создания посредством этого более равномерной по пространству чувствительности сцинтиллятора (12),
при этом вторичное излучение представляет собой световое излучение в синем или ультрафиолетовом диапазоне.

11. Способ по п.10, в котором вторичное излучение (22) имеет длину волны от 350 до 450 нм.

12. Способ функционирования блока (30) управления устройством детектора по п.1, содержащий операцию, в соответствии с которой генерируют управляющие сигналы (32) для выдачи команды на приведение в действие источника (20) вторичного излучения.