專利名稱：便攜式x射線檢測器單元的制作方法
技術領域：
本發(fā)明通常涉及一種X射線成像系統(tǒng)，更特別地，涉及一種用于這樣一種系統(tǒng)的便攜式X射線檢測器單元。
眾所周知，在非侵入式醫(yī)療診斷系統(tǒng)領域中，通過用輻射照射被成像對象，并且檢測已被透射穿過被成像對象的輻射強度分布，來獲得被成像對象的輻射圖像。
參考附圖中的

圖1，示意性地說明一種典型的X射線系統(tǒng)，其包含電離室1，該電離室1被布置在X射線源2和X射線圖像檢測器3之間，或者被布置在被檢查的患者4和X射線圖像檢測器3之間。該電離室包含多個測量區(qū)，在其中測量X射線劑量，并且可以選擇一個(或多個)測量區(qū)用于劑量測量。
X射線源2由包含高壓發(fā)電機5和控制單元6的X射線發(fā)生器供給。在X射線曝光期間，由在先前選擇的電離室1測量區(qū)中流經(jīng)關聯(lián)測量區(qū)電極的X射線流產(chǎn)生電離電流。這些電離電流被控制單元6集中，并確保當在選擇測量區(qū)中達到一給定整數(shù)值，即給定劑量時，X射線曝光自動終止。
便攜式X射線系統(tǒng)是已知的，其通常包含便攜式X射線發(fā)生單元和便攜式X射線檢測器單元，用于這樣一種情況，例如，患者(典型地，處于重癥監(jiān)護的)情況不好，以至于不能被移動到主X射線站。X射線檢測器單元可以被定位在相對于被成像患者來說所希望的任何方位。公開號為US2004/0114725A1的美國專利申請描述了一種便攜式X射線系統(tǒng)，其包含可調(diào)整的X射線管和包括執(zhí)行自動曝光控制的電離室的便攜式檢測器單元。與檢測器單元分離地提供用戶接口，并且檢測器單元通過電纜和/或無線連接可通信地耦合到它。
正是通過手持便攜式檢測器單元的特性，它可以以橫向或豎向模式(landscape or portrait mode)被使用，并且它可以倒置或正立著被使用。為了在所有方位上支持自動曝光控制，可能需要幾個(典型地是五個)電離室。然而，在一些方位上，只有被選擇的電離室基于它們在所需方位相對于患者的位置可能可用于執(zhí)行自動曝光控制。因此，操作人員需要經(jīng)由用戶接口輸入信息到控制系統(tǒng)，識別將要被用于自動曝光控制的電離室。
在公開號為US 2004 00114725A的美國專利申請所描述的系統(tǒng)中，這不是特別直接的，因為與便攜式檢測器單元分離地提供自動曝光控制設備和相應的用戶接口，一旦檢測器單元處于所需要的相對于患者的位置和方位，那么非常有可能的是，電離室的相對位置將不能從用戶接口的位置處精確可見，使得對于操作人員來說準確識別將要被用于自動曝光控制的電離室是困難的。
現(xiàn)在我們已經(jīng)設計了一種改進的裝置，并且本發(fā)明的目的是提供一種更容易更方便使用的便攜式X射線檢測器單元。本發(fā)明還有一個目的是提供包括這樣一種檢測器單元的便攜式X射線系統(tǒng)。
這樣，依據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種便攜式X射線檢測器單元，所述單元包含用于檢測已被透射穿過被成像對象的X射線強度分布的圖像檢測器、用于檢測對所述對象曝光的輻射級的曝光檢測裝置、和用于控制對所述對象曝光的輻射級的自動曝光控制裝置。
本發(fā)明擴展到一種便攜式X射線系統(tǒng)，包含X射線發(fā)生設備和如上定義的便攜式檢測器單元。
優(yōu)選地，所述手持單元進一步包含用于控制所述自動曝光控制裝置的操作的用戶接口，其使操作人員能夠比用現(xiàn)有技術裝置更容易更精確地輸入用于自動曝光控制的測量區(qū)。
實際上，依據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種便攜式X射線檢測器單元，所述單元包含用于檢測已被透射穿過被成像對象的X射線強度分布的圖像檢測器、用于檢測對所述對象曝光的輻射級和用于將代表它的信號傳送到用于控制對所述對象曝光的輻射級的自動曝光控制裝置的曝光檢測裝置，所述手持單元進一步包含用戶接口，用于控制所述自動曝光控制裝置的操作。
自動曝光控制裝置可以被可拆卸地連接到圖像檢測器。以兩個分離的元件提供檢測器單元的好處是，它可以由此被最優(yōu)化為小尺寸和最小重量。但是，自動曝光控制裝置可以可替換地與所述圖像檢測器集成，這樣圖像檢測器和自動曝光控制裝置的整體厚度小于如果它們以分離模塊(不是“雙蓋”)被提供的情況下的整體厚度。
實際上，依據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種結(jié)合便攜式X射線檢測器單元使用的自動曝光控制單元，該便攜式X射線檢測器單元具有用于檢測已被透射穿過被成像對象的X射線強度分布的圖像檢測器，所述自動曝光控制單元被布置和配置來控制對所述對象曝光的輻射級，并且可以可拆卸地與所述檢測器單元連接。
而且，依據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種結(jié)合如上所定義的自動曝光控制單元使用的便攜式X射線檢測器單元，并且進一步包含用于可拆卸地將所述自動曝光控制單元連接到它的裝置。
連接器可以被提供在檢測器單元或自動曝光控制單元之上。
在第一個典型實施例中，給檢測器單元提供用于控制自動曝光控制操作的用戶接口。這個用戶接口可以被提供在在檢測器單元上提供的手柄中或手柄上。可替換地，這種用戶接口可以被提供在自動曝光控制單元上。
在優(yōu)選實施例中，為了提高便利性和易用性，當所述對象在輻射中的曝光已經(jīng)終止時，該檢測器可以被布置和配置來從檢測模式自動地轉(zhuǎn)換到讀出模式。
在一個典型實施例中，曝光檢測裝置包含多個曝光測量區(qū)，還提供了用于根據(jù)曝光測量區(qū)與所述被成像對象的鄰近程度，對將要用于自動曝光控制的曝光測量區(qū)進行用戶選擇的裝置。由此，獲得更方便更精確的測量區(qū)選擇和輸入。一旦曝光量級被確定相對于預定閾值是足夠的，那么優(yōu)選地布置自動曝光控制裝置來導致所述對象在輻射中的曝光被終止。用戶接口可以進一步包含用于使用戶能夠調(diào)整檢測器靈敏度和/或預定曝光閾值的裝置。在一個典型實施例中，可以以缺省設置對自動曝光控制裝置預編程，該缺省值可以由用戶通過經(jīng)由用戶接口的調(diào)整覆蓋。這兩個特征提供了在現(xiàn)有技術裝置中不存在的靈活性。
因此，本發(fā)明提供了便攜式、手持X射線檢測器單元，其中自動曝光控制設備和/或與其通信的用戶接口被集成。以致使得能夠根據(jù)它們與被成像對象的相對鄰近程度，更方便更精確地選擇將要用于自動曝光控制的測量區(qū)，在使用中，其依賴于檢測器的方位。
本發(fā)明的這些和其它方面將從在此描述的實施例中顯而易見，并且參考在此描述的實施例被闡明。
現(xiàn)在將僅通過例子的方式和參考附圖來描述本發(fā)明的實施例，其中圖1是說明典型X射線系統(tǒng)的主要組件的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明典型實施例的便攜式X射線檢測器單元的示意性下側(cè)視圖；圖3是在本發(fā)明典型實施例中使用的電離室基底上的測量區(qū)電極布置平面圖；圖4是本發(fā)明典型實施例中使用的電離室的示意性剖面圖；以及圖5是說明根據(jù)本發(fā)明典型實施例的檢測器單元中使用的自動曝光控制設備的主要組件的示意性框圖。
參考附圖的圖2，根據(jù)本發(fā)明典型實施例的便攜式手持X射線檢測器單元包含，基本上矩形的盒10，其中容納有圖像檢測器(未示出)。該單元擁有一個或多個電離室，其限定多個用于在使用中檢測對被成像對象曝光的輻射級的曝光控制測量區(qū)(由盒10上的表面標記12表示)。
專利號為No.6,236,711的美國專利描述了在本發(fā)明檢測器單元中使用的適合的電離室結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在將更加詳細地對此進行描述。但是，能夠意識到本發(fā)明不規(guī)定為限于曝光檢測裝置的特定特征或結(jié)構(gòu)。
參考附圖的圖3和4，所說明的電離室包含帶有平面方形側(cè)壁的平面外罩，側(cè)壁之一支持測量區(qū)電極，而其它側(cè)壁支持大面積電極，在工作條件下該大面積電極攜帶相對于測量區(qū)電極的負電勢，因此在電極中由X射線釋放的電子可以到達測量區(qū)電極。
如從圖4中所顯現(xiàn)的，電離室外罩的下壁包含絕緣材料的基底120，例如，有機玻璃板。基底120的外側(cè)擁有薄的導電層110，其使電離室與外界電絕緣。
將測量區(qū)電極提供在基底120內(nèi)側(cè)上的層130中。如所示，在一個典型實施例中，提供有帶有測量區(qū)電極131的中心測量區(qū)、關于垂直中心線對稱地位于水平中心線之上包含測量區(qū)電極132的兩個測量區(qū)、和三個較小的測量區(qū)，它們關于中心相對彼此偏移90°，并且其中每一個包含測量電極133。每個測量電極通過在基底上提供的電源線134連接到各自的積分電路，積分電路提供在自動曝光控制單元中，并且具有高歐姆輸入，從而對流到測量區(qū)電極的電離電流進行積分。
在電源線134的區(qū)域，層130擁有絕緣層140，其覆蓋電源線和到接地漏電級135的中間空間(intermediates pace)。
第二室壁包含與基底120相同材料相同厚度的基底160。該基底的外側(cè)擁有導電層170，其具有與層110相同的功能。在該基底的內(nèi)側(cè)上，形成局部均勻的導電層180，其應當足以在X射線影響下產(chǎn)生足夠數(shù)量的自由電子，但必須足夠薄以產(chǎn)生僅僅微小的X射線總衰減。
在電極層180上，提供絕緣層190，其在面對測量區(qū)電極的區(qū)域中擁有開口191，在這個區(qū)域的電極中產(chǎn)生的電荷載流子可以穿過該開口，并且在中間空氣空間中電荷載流子倍增(multiplication)之后到達相反定位的測量區(qū)電極。
絕緣層190、140有效地確保電荷載流子在電源線區(qū)域不是被電極180放射，或者確保它們不能撞到或入射到電源線134上。這些絕緣層的X射線透明度如此之高，以至于在X射線圖像中由這些層形成的圖案的再現(xiàn)實際上被排除。
回頭參考附圖的圖2，如上所陳述的，根據(jù)本發(fā)明的這個典型實施例，一個或多個電離室被容納在便攜式檢測器單元的盒10中。為了吸收X射線，每個電離室包含一個或多個頂部和相應的底部電極，在這些電極之空氣。將直流電壓(大約300-500V)連接到電極，并且提供DC/DC轉(zhuǎn)換器(未示出)來產(chǎn)生這個電壓。標記12被提供在盒10的外表面，其向操作人員指示曝光控制測量區(qū)的位置。
檢測器單元進一步包含連接到盒10的手柄14，和容納在該手柄14中的可編程自動曝光控制單元，該單元包括帶有可編程閾值電壓的比較器，其用于當達到預定曝光量級時切斷入射輻射。在手柄上提供包含有靈敏度顯示器、調(diào)整按鈕16、區(qū)選擇顯示器和開/關按鈕18的用戶接口。在使用中，操作人員相對于被成像對象按要求定位該單元，然后從標記12中確定應當選擇哪一個曝光控制測量區(qū)(歸因于它們與被成像對象的相對鄰近程度)。然后可以使用區(qū)選擇按鈕18選擇這些區(qū)，由此只有被選擇的測量區(qū)將是起作用的。
參考附圖的圖5，可編程自動曝光控制單元包含處理器20，該處理器接收指示預編程設置22的數(shù)據(jù)，該設置22用于曝光系統(tǒng)(其可以例如是缺省設置)和/或用戶接口區(qū)選擇(使用區(qū)選擇顯示按鈕18設置)和劑量設置24(使用靈敏度顯示器和調(diào)整按鈕16設置)，這些設置可以覆蓋缺省設置。能夠意識到，可以提供許多不同的用戶可編程功能，并且通過用戶接口控制這些功能。將處理器20連接到數(shù)模轉(zhuǎn)換器26以創(chuàng)建曝光控制電壓，該電壓被饋送到比較器28的第一輸入。
提供DC/DC轉(zhuǎn)換器30用于產(chǎn)生連接到電離室32的電極的直流電壓。每個室30通過各自的開關34連接到比較器28的第二輸入。由用戶執(zhí)行的和通過用戶接口輸入的區(qū)選擇將確定哪個開關34被閉合，即，被選擇的測量區(qū)的開關將被閉合，而其余的將是打開的，因此相應的室將不被用在自動曝光控制過程中。
饋送到比較器28的第一輸入的曝光控制電壓設置用于曝光控制的閾值。當比較器28第二輸入處的值(來自激活的電離室32)超過由曝光控制電壓設置的預定閾值時，比較器28產(chǎn)生使X射線供給終止的信號。該檢測器可以被布置或配置為隨后直接地和自動地轉(zhuǎn)向讀出模式。
能夠意識到，帶有集成的曝光控制的檢測器整體厚度可以比現(xiàn)有技術的檢測器和分離的曝光控制設備加起來的厚度薄(因為兩者都被容納在單個蓋子內(nèi)，而不是否則將會需要的兩個蓋子)。這還會引起更低的X射線吸收和更高的圖像質(zhì)量。
在本發(fā)明的另一個典型實施例中，檢測器單元可以被分成兩個分離的組件發(fā)動檢測器(wage detector)本身和可拆卸地連接到圖像檢測器的自動曝光控制(AEC)裝置。AEC還可以與反散射柵一起被集成為一個單元。有效地，主要觀點保持與構(gòu)成上面描述的第一典型實施例基礎的觀點相同，即，曝光控制裝置作為檢測器單元的一部分被控制，并且不需要到X射線發(fā)生器的分離連接。這可以例如通過當曝光控制裝置和圖像檢測器單元連接在一起時兩者之間的連接器實現(xiàn)。在這種情況下，圖像檢測器手柄對于控制曝光控制裝置(AEC)的用戶接口來說將是理想的位置?？商鎿Q地，檢測器手柄可以被設計為與在分離集成的AEC/柵設備上提供的手柄一起形成組合的“子系統(tǒng)手柄”，該子系統(tǒng)手柄將包含用戶接口。不管怎樣，在設計用于將AEC和圖像檢測器安裝在一起的連接器(可能是“可以夾住的”)中可能需要考慮的一些主要問題是提供電源給AEC，提供邏輯接口給AEC作為輸入(目標速度，KV等)和提供X射線同步信號或輸出。通過使AEC從檢測器分離，檢測器可以被優(yōu)化為小尺寸和最小重量。AEC部分可以與反散射柵一起被集成在子系統(tǒng)中，其在本領域是已知的，并且作為標準被提供給許多應用。
應當注意到，上述實施例說明而不是限制本發(fā)明，并且那些本領域技術人員將能夠設計許多可替換的實施例，而不偏離如由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍。在權(quán)利要求中，任何放置在括號中的參考符號不應當被解釋為限制權(quán)利要求。單詞“包含”、“包括”及其類似詞語不能排除除了那些作為整體在任何權(quán)利要求或說明書中列出的元件或步驟以外的元件或步驟的存在。元件的單數(shù)引用不能排除這種元件的復數(shù)引用，反之亦然。本發(fā)明可以通過包含幾個不同元件的硬件，和通過適當編程的計算機實現(xiàn)。在列舉幾個裝置的設備權(quán)利要求中，幾個這些裝置可以通過同一個硬件產(chǎn)品實施。僅僅在互不相同的從屬權(quán)利要求中描述某些措施的事實不暗示著這些措施的組合不能被有利地使用。
權(quán)利要求
1.一種便攜式X射線檢測器單元(10)，所述單元包含用于檢測已被透射穿過被成像對象(4)的X射線強度分布的圖像檢測器、用于檢測對所述對象曝光的輻射級的曝光檢測裝置(130)、和用于控制對所述對象(4)曝光的輻射級的自動曝光控制裝置(26)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的檢測器單元(10)，其中所述自動曝光控制裝置(26)可拆卸地連接到所述圖像檢測器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的檢測器單元(10)，其中將所述自動曝光控制裝置(26)與所述圖像檢測器集成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的檢測器單元(10)，進一步包含用戶接口(16，18)，用于控制所述自動曝光控制裝置(26)的操作。
5.一種檢測器單元(10)，所述單元包含用于檢測已被透射穿過被成像對象(14)的X射線強度分布的圖像檢測器、用于檢測對所述對象(4)曝光的輻射級并且將代表它的信號傳送到用于控制對所述對象(4)曝光的輻射級的自動曝光控制裝置(26)的曝光檢測裝置(130)，所述手持單元(10)進一步包含用戶接口(16，18)，用于控制所述自動曝光控制裝置(26)的操作。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的檢測器單元(10)，合并了所述自動曝光控制裝置(26)。
7.一種結(jié)合便攜式手持X射線檢測器單元(10)使用的自動曝光控制單元(26)，該便攜式手持X射線檢測器單元(10)具有用于檢測已被透射穿過被成像對象的X射線強度分布的圖像檢測器，所述自動曝光控制單元(26)被布置和配置為控制對所述對象曝光的輻射級，并且可拆卸地與所述檢測器單元(10)連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的自動曝光控制單元(26)，進一步包括用于控制其操作的用戶接口。
9.一種結(jié)合根據(jù)權(quán)利要求7的自動曝光控制單元(26)使用的便攜式X射線檢測器單元(10)，進一步包含用于可拆卸地將所述自動曝光控制單元連接到它的裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的檢測器單元(10)，進一步包含用戶接口，用于控制所述自動曝光控制裝置的操作。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的檢測器單元(10)，進一步包含手柄，在手柄上提供所述用戶接口。
12.根據(jù)權(quán)利要求1、權(quán)利要求4或權(quán)利要求9的檢測器單元(10)，被布置和配置為當所述對象(4)到輻射的曝光已經(jīng)終止時，自動地從檢測模式轉(zhuǎn)換到讀出模式。
13.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求4的檢測器單元(10)，其中所述曝光檢測裝置包含多個曝光測量區(qū)(12)，還提供了用于根據(jù)曝光測量區(qū)(12)與所述被成像對象(4)的鄰近程度，對將要用于自動曝光控制的曝光測量區(qū)(12)進行用戶選擇的裝置(18)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1、權(quán)利要求4或權(quán)利要求9的檢測器單元(10)，其中所述自動曝光控制裝置(16)被布置為，一旦曝光量級被確定為相對于預定閾值是足夠的，那么導致所述對象(4)到輻射的曝光終止。
15.根據(jù)權(quán)利要求3、權(quán)利要求4或權(quán)利要求10的檢測器單元(10)，其中用戶接口包含用于使用戶能夠調(diào)整該檢測器靈敏度和/或預定曝光閾值的裝置(16)。
16.根據(jù)權(quán)利要求3、權(quán)利要求4或權(quán)利要求10的檢測器單元(10)，其中以缺省設置對該自動曝光控制裝置(26)預編程，該缺省設置可以由用戶通過經(jīng)由用戶接口(16，18)的調(diào)整而覆蓋。
17.一種便攜式X射線系統(tǒng)，包含X射線發(fā)生設備和根據(jù)權(quán)利要求1、權(quán)利要求4或權(quán)利要求9的便攜式檢測器單元。
全文摘要
一種便攜式X射線檢測器單元，包含便攜式手持盒(10)，該盒具有多個曝光檢測區(qū)(由標記(12)標識)，用于測量對被成像對象曝光的輻射級。自動曝光控制裝置(26)，用于當確定曝光量級超過預定閾值時終止對對象(4)的輻射供給，被解釋為處于該便攜式檢測器單元中，并且提供用戶接口(16，18)來控制曝光檢測區(qū)(12)和/或控制裝置(26)。
文檔編號A61B6/00GK101052351SQ200580037547
公開日2007年10月10日 申請日期2005年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月29日
發(fā)明者H·-I·馬克, W·盧馬 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司