УСТРОЙСТВО РАДИАЦИОННОЙ ВИЗУАЛИЗАЦИИ И СИСТЕМА РАДИАЦИОННОЙ ВИЗУАЛИЗАЦИИ Российский патент 2017 года по МПК G01N23/04 

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[0001] Настоящее изобретение относится к устройству радиационной визуализации и к системе радиационной визуализации.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] В последние годы было разработано устройство радиационной визуализации, имеющее большую площадь поверхности, например, 40 см×40 см. Для реализации такого устройства визуализации, имеющего большую площадь поверхности, в устройстве радиационной визуализации, имеющем многослойную структуру сенсорной панели и сцинтиллятора, сенсорную панель формируют в виде множества подложек для визуализации. Например, в публикации заявки на патент Японии № 2012-247401 описано устройство радиационной визуализации, имеющее многослойную структуру сенсорной панели и сцинтиллятора, в котором сенсорная панель образована путем размещения множества датчиков изображения.

[0003] Однако в упакованной структуре сцинтиллятора и сенсорной панели, образованной путем размещения множества подложек для визуализации, деформация на стыке между подложками для визуализации может быть больше, чем деформация в подложке для визуализации. Такая неоднородность в деформациях вызывает неоднородное искажение сцинтиллятора, что приводит к артефакту изображения, обнаруживаемому устройством радиационной визуализации.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0004] Один аспект настоящего изобретения обеспечивает технологию, имеющую преимущество в ослаблении искажения сцинтиллятора в устройстве радиационной визуализации, имеющем многослойную структуру сцинтиллятора и сенсорной панели, образованную множеством подложек для визуализации.

[0005] Первый аспект настоящего изобретения обеспечивает устройство радиационной визуализации для обнаружения радиационного изображения, содержащее: панель радиационной визуализации, включающую в себя множество подложек для визуализации, и сцинтиллятор, имеющий первую поверхность и вторую поверхность, которые расположены противоположно друг другу; корпус, выполненный с возможностью вмещения панели радиационной визуализации и включающий в себя первую часть в форме пластины и вторую часть в форме пластины; первый опорный элемент, расположенный между первой поверхностью сцинтиллятора и первой частью в форме пластины упомянутого корпуса, для поддержки сцинтиллятора через множество подложек для визуализации; и второй опорный элемент, расположенный между второй поверхностью сцинтиллятора и второй частью в форме пластины упомянутого корпуса, для поддержки сцинтиллятора.

[0006] Второй аспект настоящего изобретения обеспечивает систему радиационной визуализации, содержащую: источник излучения; и устройство радиационной визуализации, как указано в первом аспекте настоящего изобретения.

[0007] Дополнительные признаки настоящего изобретения станут более ясными из нижеследующего описания примерных вариантов выполнения (со ссылкой на прилагаемые чертежи).

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0008] Фиг. 1 представляет собой перспективное изображение, по отдельности показывающее компоненты устройства радиационной визуализации согласно первому варианту выполнения настоящего изобретения;

[0009] Фиг. 2A и 2B представляют собой, соответственно, поперечный разрез и вид сверху, показывающие устройство радиационной визуализации согласно первому варианту выполнения настоящего изобретения;

[0010] Фиг. 3A и 3B представляют собой, соответственно, поперечный разрез и вид сверху, показывающие устройство радиационной визуализации изображения согласно второму варианту выполнения настоящего изобретения;

[0011] Фиг. 4A и 4B представляют собой поперечные разрезы, взятые вдоль двух направлений и показывающие устройство радиационной визуализации согласно третьему варианту выполнения настоящего изобретения;

[0012] Фиг. 5 представляет собой вид сверху, показывающий устройство радиационной визуализации согласно третьему варианту выполнения настоящего изобретения;

[0013] Фиг. 6A и 6B представляют собой виды, каждый из которых схематически показывает соотношение между способом поддержки и изгибом (искажением) сцинтиллятора (или панели радиационной визуализации); и

[0014] Фиг. 7 представляет собой вид, показывающий конфигурацию системы радиационной визуализации согласно одному варианту выполнения настоящего изобретения.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0015] Настоящее изобретение будет описано ниже посредством примерных вариантов выполнения, со ссылкой на прилагаемые чертежи.

[0016] Фиг. 1 показывает по отдельности компоненты устройства 100 радиационной визуализации согласно первому варианту выполнения настоящего изобретения. Фиг. 2A представляет собой поперечный разрез, взятый вдоль линии A-A', показанной на Фиг. 1 и показывающий устройство 100 радиационной визуализации, а Фиг. 2B представляет собой вид сверху, показывающий устройство 100 радиационной визуализации. Следует отметить, что Фиг. 1 показывает только часть корпуса 150, а Фиг. 2B показывает корпус 150 при удалении его верхней части.

[0017] Устройство 100 радиационной визуализации выполнено с возможностью обнаружения изображения (радиационного изображения), образованного за счет излучения, которое было испущено из источника излучения для испускания такого излучения, как рентгеновское излучение, и пропущенного через объект. Устройство 100 радиационной визуализации включает в себя, например, панель 110 радиационной визуализации, первый 120 опорный элемент, второй 140 опорный элемент, подложку 130 схемы и корпус (внешний элемент) 150. Панель 110 радиационной визуализации включает в себя, например, множество подложек 112 для визуализации и сцинтиллятор 114, имеющий первую поверхность S1 и вторую поверхность S2, которые расположены противоположно друг другу. Устройство 100 радиационной визуализации или панель 110 радиационной визуализации могут дополнительно включать в себя основание 111 для поддержки множества подложек 112 для визуализации.

[0018] Сцинтиллятор 114 может быть расположен таким образом, чтобы множество подложек 112 для визуализации было уложено или расположено между сцинтиллятором 114 и основанием 111, или расположено таким образом, чтобы сцинтиллятор 114 был уложен или расположен между множеством подложек 112 для визуализации и основанием 111. Сцинтиллятор 114 может представлять собой узел из структур в виде колонок, изготовленных из CsI, легированного Tl. Сцинтиллятор 114 преобразует излучение 160 в свет. Множество подложек 112 для визуализации расположено одно- или двумерно, с образованием плоскости формирования изображения или области формирования изображения. Каждая подложка 112 для визуализации может иметь прямоугольную форму, с короткими сторонами и длинными сторонами. Гибкая подложка 113 схемы соединена с каждой подложкой 112 для визуализации. Каждая подложка 112 для визуализации может представлять собой, например, КМОП-датчик, изготовленный из кристаллического кремния, или PIN-датчик (датчик на основе положительного – собственного - отрицательного дипольного перехода) или МДП-датчик, изготовленный из аморфного кремния. Каждая подложка 112 для визуализации включает в себя множество пикселей для обнаружения света, преобразованного из излучения сцинтиллятором 114. Каждый пиксель включает в себя фотоэлектрический преобразователь.

[0019] Корпус 150 выполнен с возможностью вмещения панели 110 радиационной визуализации и имеет первую часть P1 в форме пластины, вторую часть P2 в форме пластины и боковую стенку (SW). Сторона 160 падения излучения представляет собой сторону второй части P2 в форме пластины. Первая часть P1 в форме пластины и вторая часть P2 в форме пластины расположены так, чтобы они были обращены друг к другу, а боковая стенка SW связывает первую часть P1 в форме пластины и вторую часть P2 в форме пластины. Первый 120 опорный элемент расположен между первой поверхностью S1 сцинтиллятора 114 и первой частью P1 в форме пластины корпуса 150, для поддержки сцинтиллятора 114 или панели 110 радиационной визуализации. Часть 120 первого опорного элемента может быть непосредственно или опосредованно связана с панелью 110 радиационной визуализации, а другая часть 120 первого опорного элемента может быть непосредственно или опосредованно связана с первой частью P1 в форме пластины корпуса 150. Второй 140 опорный элемент расположен между второй поверхностью S2 сцинтиллятора 114 и второй частью P2 в форме пластины корпуса 150, для поддержки сцинтиллятора 114 или панели 110 радиационной визуализации. Часть второго опорного элемента 140 может быть непосредственно или опосредованно связана с панелью 110 радиационной визуализации, а другая часть второго 140 опорного элемента может быть непосредственно или опосредованно связана со второй частью P2 в форме пластины корпуса 150.

[0020] Подложка 130 схемы может быть расположена между первым опорным элементом 120 и первой частью P1 в форме пластины корпуса 150, а подложка 130 схемы может опираться на первый опорный элемент 120. Подложка 130 схемы соединена с множеством подложек 112 для визуализации посредством гибких подложек 113 схемы. Подложка 130 схемы управляет множеством подложек 112 для визуализации и обрабатывает сигналы, выходящие из множества подложек 112 для визуализации.

[0021] Между второй частью P2 в форме пластины корпуса 150 и панелью 110 радиационной визуализации или сцинтиллятором 114 обеспечено пространство (зазор). Это может предотвратить приведение в контакт друг с другом корпуса 150 и панели 110 радиационной визуализации, даже при приложении внешнего давления к устройству 100 радиационной визуализации для деформации корпуса 150, с предотвращением, таким образом, ущерба для панели 110 радиационной визуализации или сцинтиллятора 114.

[0022] С другой стороны, когда к устройству 100 радиационной визуализации прикладывают колебания, или когда устройство 100 радиационной визуализации поддерживают на горизонтальной или на наклонной плоскости формирования изображения, панель 110 радиационной визуализации может быть деформирована. Обычно деформация панели 110 радиационной визуализации на стыке между подложками 112 для визуализации может быть больше, чем деформация панели 110 радиационной визуализации в отдельных подложках 112 для визуализации. Такая неоднородность деформации вызывает неоднородное искажение сцинтиллятора 114, что приводит к образованию артефакта на изображении, сканируемом устройством 100 радиационной визуализации. С увеличением множества подложек 112 для визуализации, искажение панели 110 радиационной визуализации усиливается.

[0023] Обеспечен способ повышения толщины основания 111 для ослабления искажения панели 110 радиационной визуализации. Однако в таком способе толщина и масса устройства 100 радиационной визуализации также повышаются. В дополнение, только повышение толщины основания 111 накладывает ограничение на ослабление артефакта. Для решения этой проблемы, в первом варианте выполнения второй 140 опорный элемент располагают между второй S2 поверхностью сцинтиллятора 114 и второй частью P2 в форме пластины корпуса 150, для поддержки панели 110 радиационной визуализации. Второй 140 опорный элемент может быть выполнен таким образом, чтобы он поддерживал периферийную часть сцинтиллятора 114 и не поддерживал центральную часть внутри периферийной части. С другой точки зрения, второй опорный элемент 140 может быть выполнен таким образом, чтобы он поддерживал сцинтиллятор 114 на части или области за пределами области формирования изображения, которая образована множеством подложек 112 для визуализации.

[0024] Каждая подложка 112 для визуализации имеет прямоугольную форму с короткими сторонами и длинными сторонами. В массиве из множества подложек 112 для визуализации в направлениях x и y количество (4 в примере, показанном на Фиг. 1, 2A, и 2B) подложек 112 для визуализации, расположенных в направлении y (в первом направлении), будет больше, чем количество (2 в примере, показанном на Фиг. 1, 2A и 2B) подложек 112 для визуализации, установленных в направлении x (во втором направлении), перпендикулярном к направлению y. Является предпочтительным, чтобы второй опорный элемент 140 был выполнен с возможностью поддержки периферийной части сцинтиллятора 114 по меньшей мере частями, проходящими в направлении y (в первом направлении). Причина этого будет разъяснена со ссылкой на Фиг. 6A и 6B. Фиг. 6A схематически показывает случай, в котором второй 140 опорный элемент поддерживает периферийную часть сцинтиллятора 114 частями, проходящими в направлении y (в первом направлении). Фиг. 6B схематически показывает случай, в котором второй 140 опорный элемент, проходящий в направлении x (во втором направлении), поддерживает периферийную часть сцинтиллятора 114. Величина искажения (изгиба) сцинтиллятора 114 (или панели радиационной визуализации) в способе поддержки, показанном на Фиг. 6A, будет меньше, чем величина искажения в способе поддержки, показанном на Фиг. 6B. То есть способ поддержки, показанный на Фиг. 6A, будет лучше способа, показанного на Фиг. 6B. Это вызвано тем, что механическая прочность на стыке между подложками 112 для визуализации (механической прочностью между подложками 112 для визуализации) является низкой, и сцинтиллятор 114 (или панель радиационной визуализации) легко изгибается в этой части.

[0025] В примере, показанном на Фиг. 1, 2A, и 2B, множество подложек 112 для визуализации расположено с образованием первой и второй колонок, каждая из которых проходит вдоль направления y (вдоль первого направления). Второй 140 опорный элемент включает в себя первую часть, которая поддерживает, через сцинтиллятор 114, подложки 112 для визуализации, которые образуют первую колонку среди множества подложек 112 для визуализации, и вторую часть, которая поддерживает, через сцинтиллятор 114, подложки 112 для визуализации, образующие вторую колонку среди множества подложек 112 для визуализации. Следует отметить, что первая часть соответствует второму 140 опорному элементу с левой стороны на Фиг. 1, 2A, и 2B, а вторая часть соответствует второму 140 опорному элементу с правой стороны на Фиг. 1, 2A, и 2B.

[0026] Расположение устройства 100 радиационной визуализации согласно второму варианту выполнения настоящего изобретения будет описано со ссылкой на Фиг. 3A и 3B. Следует отметить, что детали, не упомянутые во втором варианте выполнения, могут соответствовать деталям в первом варианте выполнения. Фиг. 3A и 3B согласуются, соответственно, с Фиг. 2A и 2B. Устройство 100 радиационной визуализации согласно второму варианту выполнения включает в себя опорную пластину 115 между второй S2 поверхностью сцинтиллятора 114 и вторым 140 опорным элементом для поддержки сцинтиллятора 114 (или панели 110 радиационной визуализации). Одна поверхность опорной пластины 115 непосредственно или опосредованно связана со сцинтиллятором 114 (или панелью 110 радиационной визуализации), а другая поверхность опорной пластины 115 непосредственно или опосредованно связана со вторым 140 опорным элементом. Опорная пластина 115 может иметь область для поддержки всей второй поверхности S2 сцинтиллятора 114. Опорная пластина 115 может быть расположена таким образом, чтобы множество подложек 112 для визуализации и сцинтиллятор 114 были уложены или расположены между основанием 111 и опорной пластиной 115. Опорная пластина 115 должна представлять собой функциональную единицу и иметь толщину, пригодную для пропускания излучения. Опорная пластина 115 может быть изготовлена, например, из аморфного углерода, углепластика, алюминия или титана.

[0027] Устройство 100 радиационной визуализации согласно второму варианту выполнения может дополнительно включать в себя связывающий элемент 116 для связывания основания 111 и опорной пластины 115 на области за пределами области, где расположено множество подложек 112 для визуализации и сцинтиллятор 114. Связывающий элемент 116 может быть изготовлен, например, из смолы, такой как кремнийорганическая смола, акриловая смола, эпоксидная смола или полиуретановая смола. Например, связывающий элемент 116 может быть расположен таким образом, чтобы он частично или полностью окружал множество подложек 112 для визуализации и сцинтиллятор 114. Множество подложек 112 для визуализации может опираться на второй 140 опорный элемент через связывающий элемент 116 и опорную пластину 115. Второй 140 опорный элемент может быть выполненный с возможностью поддержки опорной пластины 115 в области за пределами области, где расположен сцинтиллятор 114. Эта структура выгодна тем, что она удлиняет эффективную пиксельную область.

[0028] Расположение устройства 100 радиационной визуализации согласно третьему варианту выполнения настоящего изобретения будет описано со ссылкой на Фиг. 4A, 4B и 5. Следует отметить, что детали, не упомянутые в третьем варианте выполнения, могут соответствовать деталями, описанными в первом или во втором варианте выполнения. Фиг. 4A соответствует Фиг. 2A, а Фиг. 5 соответствует Фиг. 2B. Фиг. 4B представляет собой поперечный разрез, взятый вдоль направления, перпендикулярного разрезу, показанному на Фиг. 4A. В третьем варианте выполнения второй 140 опорный элемент выполнен с возможностью поддержки четырех сторон сцинтиллятора 114. То есть в третьем варианте выполнения второй 140 опорный элемент поддерживает периферийную часть сцинтиллятора 114 частью, проходящей в первом направлении (в направлении y), и частью, проходящей во втором направлении (в направлении x).

[0029] Система 200 радиационной визуализации согласно одному варианту выполнения настоящего изобретения будет описана ниже со ссылкой на Фиг. 7. Система 200 радиационной визуализации включает в себя источник 204 излучения для испускания излучения, такого как рентгеновское излучение, вышеописанное устройство 100 радиационной визуализации, для приема излучения, испускаемого из источника 204 излучения через объект, и блок 201 управления. В этом варианте выполнения система 200 радиационной визуализации выполнена в виде устройства радиоскопической диагностики типа рентгеновского аппарата типа C-образной рамы. То есть источник 204 излучения и устройство 100 радиационной визуализации прикреплены к вращающейся C-образной раме 203 таким образом, чтобы они были обращены друг к другу. Можно изменять направление облучения излучения в сторону объекта путем поворота C-образной рамы 203, без изменения положения объекта. Это обеспечивает возможность 3D (трехмерной) радиационной визуализации. Каждое радиационное изображение, обнаруживаемое устройством 100 радиационной визуализации, поступает на блок 201 управления и обрабатывается блоком 201 управления. Полученное 3D-изображение может быть направлено на блок 202 дисплея.

[0030] При том, что настоящее изобретение было описано с обращением к примерным вариантам выполнения, следует понимать, что изобретение не ограничено раскрытыми примерными вариантами выполнения. Объем нижеследующей формулы изобретения согласуется с самой широкой интерпретацией, охватывающей все такие модификации, эквивалентные структуры и функции.

Изобретение относится к устройству радиационной визуализации и к системе радиационной визуализации. Устройство радиационной визуализации для обнаружения радиационного изображения включает в себя панель радиационной визуализации, включающую в себя множество подложек для визуализации и сцинтиллятор, имеющий первую поверхность и вторую поверхность, которые расположены противоположно друг другу, корпус, выполненный с возможностью вмещения панели радиационной визуализации и включающий в себя первую часть в форме пластины и вторую часть в форме пластины, первый опорный элемент, расположенный между первой поверхностью сцинтиллятора и первой частью в форме пластины упомянутого корпуса, для поддержки сцинтиллятора посредством множества подложек для визуализации, и второй опорный элемент, расположенный между второй поверхностью сцинтиллятора и второй частью в форме пластины упомянутого корпуса, для поддержки сцинтиллятора. Технический результат – снижение образования артефактов на изображении, получаемом сканирующим устройством. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Устройство радиационной визуализации для обнаружения радиационного изображения, содержащее:

- панель радиационной визуализации, включающую в себя множество подложек для визуализации и сцинтиллятор, имеющий первую поверхность и вторую поверхность, которые расположены противоположно друг другу, причём каждая из множества подложек для визуализации имеет множество пикселей, каждый из которых выполнен с возможностью обнаружения света, преобразованного из излучения сцинтиллятором, причём количество подложек для визуализации, расположенных в первом направлении (направлении y) в массиве из множества подложек для визуализации, больше, чем количество подложек для визуализации, расположенных во втором направлении (направлении x), перпендикулярном первому направлению в массиве;

- корпус, выполненный с возможностью вмещения панели радиационной визуализации и включающий в себя первую часть в форме пластины и вторую часть в форме пластины;

- первый опорный элемент, расположенный между первой поверхностью сцинтиллятора и первой частью в форме пластины упомянутого корпуса для поддержки сцинтиллятора посредством множества подложек для визуализации; и

- второй опорный элемент, расположенный между второй поверхностью сцинтиллятора и второй частью в форме пластины упомянутого корпуса для поддержки сцинтиллятора, причём второй опорный элемент включает в себя часть, проходящую в первом направлении, при этом второй опорный элемент выполнен с возможностью поддерживать периферийную часть сцинтиллятора, которая проходит в первом направлении, посредством упомянутой части, и не поддерживать центральную часть сцинтиллятора, которая находится внутри периферийной части.

2. Устройство по п. 1, дополнительно содержащее:

- опорную пластину, расположенную между второй поверхностью сцинтиллятора и вторым опорным элементом для поддержки сцинтиллятора.

3. Устройство по п. 2, в котором опорная пластина имеет область для поддержки всей второй поверхности сцинтиллятора.

4. Устройство по п. 2, дополнительно содержащее:

- основание, выполненное с возможностью поддержки множества подложек для визуализации,

причем первый опорный элемент поддерживает сцинтиллятор через основание и множество подложек для визуализации.

5. Устройство по п. 4, в котором опорная пластина расположена таким образом, чтобы множество подложек для визуализации и сцинтиллятор были уложены между основанием и опорной пластиной.

6. Устройство по п. 5, дополнительно содержащее:

- связывающий элемент, выполненный с возможностью связывания основания и опорной пластины в области за пределами области, в которой расположено множество подложек для визуализации и сцинтиллятор.

7. Устройство по п. 1, в котором:

- каждая из множества подложек для визуализации имеет прямоугольную форму с короткими сторонами и длинными сторонами, и

- периферийная часть является частью, размещённой за пределами области формирования изображения, которая образована множеством подложек для визуализации.

8. Устройство по п. 7, в котором множество подложек для визуализации размещено с образованием первой колонки и второй колонки, каждая из которых проходит вдоль первого направления, а упомянутая часть второго опорного элемента включает в себя первую часть, проходящую в первом направлении и выполненную с возможностью поддержки, через сцинтиллятор, подложек для визуализации, образующих первую колонку среди множества подложек для визуализации, и вторую часть, проходящую в первом направлении и выполненную с возможностью поддержки, через сцинтиллятор, подложек для визуализации, образующих вторую колонку среди множества подложек для визуализации.

9. Устройство по п. 1, в котором второй опорный элемент выполнен с возможностью поддержки четырех сторон сцинтиллятора.

10. Устройство по п. 1, в котором часть второго опорного элемента включает в себя первую часть, непосредственно или опосредованно соединённую с панелью радиационной визуализации, и вторую часть, непосредственно или опосредованно соединённую со второй частью в форме пластины.

11. Устройство по п. 10, в котором корпус включает в себя боковую стенку, соединяющую первую часть в форме пластины и вторую часть в форме пластины, при этом второй опорный элемент не соединён с боковой стенкой.

12. Устройство по п. 1, в котором упомянутая часть второго опорного элемента включает в себя первую часть, непосредственно соединённую с панелью радиационной визуализации, и вторую часть, непосредственно соединённую со второй частью в форме пластины.

13. Устройство по п. 8, в котором каждая из первой и второй частей второго опорного элемента включает в себя первую часть, непосредственно или опосредованно соединённую с панелью радиационной визуализации, и вторую часть, непосредственно или опосредованно соединённую со второй частью в форме пластины.

14. Устройство по п. 13, в котором корпус включает в себя боковую стенку, соединяющую первую часть в форме пластины и вторую часть в форме пластины, при этом второй опорный элемент не соединён с боковой стенкой.

15. Устройство по п. 8, в котором каждая из первой и второй частей второго опорного элемента включает в себя первую часть, непосредственно соединённую с панелью радиационной визуализации, и вторую часть, непосредственно соединённую со второй частью в форме пластины.

16. Система радиационной визуализации, содержащая:

- источник излучения; и

- устройство радиационной визуализации по любому из пп. 1-15, размещенное для обнаружения излучения, испускаемого источником излучения.

17. Система по п. 16, в которой источник излучения и устройство радиационной визуализации прикреплены к вращающейся C-образной раме таким образом, чтобы они были обращены друг к другу.