CN106772544A - 动态扫描x‑射线检测器面板 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及动态扫描X‑射线检测器面板。一种用于形成受检者的图像的X‑射线成像系统，包括：配置成向受检者的一部分投射X‑射线辐射的X‑射线源、以及相对于受检者而言与X‑射线源相对地设置的、并且配置成接收通过受检者的X‑射线辐射的平板检测器(100)。平板检测器包括把X‑射线辐射转换成所选光谱的光线的闪烁层(102)以及多个微机电扫描仪(106)。每个微机电扫描仪(106)包括安装在对应的可移动平台上的以及配置成检测所选光谱的光的光电检测器。平板检测器包括配置成以所选的扫描图案移动每个平台的扫描控制模块(152)。

Description

动态扫描X-射线检测器面板
本申请是国际申请日为2012-10-30，国际申请号为PCT/US2012/062577，进入国家阶段的申请号为201280065723.9，题为“动态扫描X-射线检测器面板”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本公开涉及使用成像系统生成受检者的图像，该成像系统具有平板检测器，尤其，具有动态扫描X-射线检测器。
背景技术
本部分提供涉及不必定是现有技术的本公开的背景信息。
受检者，诸如人类患者，可以选择或被要求进行外科手术以修正或增强患者的解剖结构。解剖结构的增强可包括各种手术，诸如移除或增强骨骼、插入可植入设备、或其它合适的手术。外科医师可用患者的图像对受检者进行手术，患者的图像是使用成像系统得到的，成像系统诸如磁共振成像(MRI)系统、计算机断层扫描(CT)系统、透视(例如，C型臂成像系统)、或其它合适的成像系统。
患者的图像可辅助外科医师进行手术，包括规划手术以及进行手术。外科医师可以选择患者的两维图像或三维图像表示。图像可通过允许外科医师在进行手术时看到患者的解剖结构而无需除去所覆盖的组织(包括皮肤或肌肉组织)，辅助外科医师用较少侵入性的技术进行手术。
发明内容
本部分提供本公开的一般概要，并且不是其完整的范围或其所有特征的综合性的公开。
本教示提供用于对受检者成像的X-射线成像系统，包括配置成向受检者的一部分投射X-射线辐射的X-射线源，以及相对于(relative to)受检者而言与X-射线源相对地(opposite)放置、并且配置成接收通过受检者的X-射线辐射的平板检测器。平板检测器包括把X-射线辐射转换成所选光谱的光线的闪烁层、以及多个微机电扫描仪。每个微机电扫描仪包括安装在对应的可移动平台上且配置成检测所选光谱内的光的光电检测器。平板检测器包括配置成以所选扫描图案来移动每个平台的扫描控制模块。
本教示还提供X-射线成像方法，包括提供包含部署在玻璃层上的闪烁层的平板检测器、以及多个微机电扫描仪。每个微机电扫描仪包括安装在可移动平台上的光电检测器。该方法还包括将受检者定位在X-射线源和平板检测器之间，把从X-射线源发出的X-射线辐射引向闪烁层，并且把从闪烁层发出的光线引向微机电扫描仪。控制每个微机电扫描仪使之以独立的可选择的扫描图案来扫描的闪烁层的对应区域。处理扫描图案，并且创建受检者的一部分的图像。
在一些实施例中，微机电扫描仪可以包括具有光电二极管或镜子和电磁线圈的不同的光电检测器。使用柔性的致动器可使平台可枢转。
在一些实施例中，可将相邻的微机电扫描仪放置为具有重叠的视场。
在一些实施例中，扫描图案可包括具有独立的可选择的频率的矩形光栅扫描仪。在一些实施例中，扫描图案可包括螺旋扫描。
从这里提供的说明，进一步的可应用领域会变得显而易见。旨在仅以本概要中的说明以及特定示例作为示意，并不旨在限制本公开的范围。
附图说明
这里描述的附图仅是为了所选实施例以及并非所有可能的实现的说明目的，并不旨在限制本公开的范围。
图1是根据本教示的包括平板检测器的示例性成像系统的环境视图；
图2是与图1的成像系统一起使用的示例性计算机系统；
图3是图示为与平板检测器对准的图1的成像系统的X-射线源的示意性视图；
图4A是现有技术平板检测器的示意性截面侧视图；
图4B是图4A的现有技术平板检测器的示意性平面图；
图5A是根据本教示的平板检测器的示意性截面侧视图；
图5B是图5A的平板检测器的示意性平面图，示出示例性光栅图案；
图6是根据本教示的平板检测器的另一个实施例的示意性截面侧视图；
图7是根据本教示的平板检测器的另一个实施例的示意性截面侧视图；
图8是根据本教示的平板检测器的另一个实施例的示意性截面侧视图；
图9是根据本教示的平板检测器的示例性微型扫描仪设备的示意性截面侧视图；以及
图10是根据本教示的平板检测器的另一个示例性微型扫描仪设备的示意性透视图。
在附图的几个视图中，相应的标号表示相应的部件。
具体实施方式
下述说明在性质上只是示例性的。应该理解，在所有附图中，相应的标号表示相似或相应的部件和特征。如上所述，本教示涉及成像系统，诸如可从美国科罗拉多州的Louisville的Medtronic Navigation有限公司(美敦力导航有限公司)商业获得的成像系统。然而，应该注意，本教示可应用于任何合适的成像设备，诸如C型臂成像设备。此外，如这里所使用的那样，术语“模块”是指计算设备可访问的计算机可读介质、专用集成电路(ASIC)、电子电路、处理器(共享的、专用的、或成组的)以及执行一个或多个软件或固件程序的存储器、组合逻辑电路、和/或提供所描述的功能的其它合适的软件、固件程序或部件。
本教示涉及医疗成像中使用的成像系统的动态扫描平板检测器的各个实施例，医疗成像诸如例如摄片、透视、计算机断层扫描(CT)以及锥束计算机断层扫描(CBCT)。本教示的平板检测器结合了多个独立的微型扫描仪(包括光电检测器)，这些设备可根据独立地选定的光栅图案来扫描感兴趣区域的一个部分。每个扫描部分贡献总图像的一部分，然后把分立部分拼合(stitch)在一起。与包括处于有规则的和固定光栅(grid)图案的光电检测器阵列的一些现有技术的平板检测器相比较，通过独立地控制包括在独立的微型扫描仪中的光电检测器的扫描图案、类型和位置，本教示的平板检测器提供了在控制分辨率、采样速率、图像处理、成本降低、校准校准等方面的附加灵活性和效率。可按行或列(二维阵列)来设置包括在本教示的平板检测器中的微型扫描仪，且包括在本教示的平板检测器中的微型扫描仪基于根据微机电系统(MEMS)原理。扫描运动可按预选择的图案，这些预选择的图案导致具有不同扫描频率的螺旋形的、径向的、圆形的或矩形的光栅图案。例如，可以通过使用x和y机械致动器用于相应的光电二极管围绕两个正交轴枢转或通过使用电子线圈和磁铁使MEMS镜子围绕两个正交轴枢转而来致动微型扫描仪。
简要地，图1-3示出示例性CBCT成像系统10的各个部件。图4A和4B示出现有技术的平板检测器40。图5-8示出根据本教示的基于MEMS的平板检测器100、100a、100b、100c的各个实施例。图9示出具有光电二极管和用于枢转的x、y致动器的微型扫描仪200。图10示出具有使用磁场致动的镜子的微型扫描仪300。
参考图1，诸如医疗专业人员或助理之类的用户12可在诸如人类患者14之类的受检者上进行手术。在手术进行中，用户12可使用成像系统10来捕获患者14的图像数据用于进行手术。捕获到的患者14的图像数据可包括用包括这里公开的那些X-射线成像系统捕获的二维(2D)投影。然而，要理解，还可以生成体积模型的2D正向投影，也如这里所公开的那样。
在一个示例中，可使用捕获的图像数据来生成模型。模型可以是根据基于捕获的图像数据使用各种技术(包括代数迭代技术)生成的三维(3D)体积模型，以生成可在显示器上显示的图像数据，称之为显示的图像数据18。可在显示设备20上显示显示的图像数据18，且此外，可在与成像计算系统32相关联的显示设备32a上显示显示的图像数据18。显示的图像数据18可以是2D图像、3D图像、或时变四-维图像。显示的图像数据18还可包括捕获的图像数据、生成的图像数据、两者、或两种图像数据的合并。
要理解，例如用X-射线成像系统，可捕获患者14的捕获的图像数据作为2D投影。然后可以使用2D投影来重建患者14的3D体积图像数据。同样，可从3D体积图像数据生成理论的或正向的2D投影。因此，要理解，图像数据可以是2D投影或3D体积模型或两者。
显示设备20可以是计算系统22的一部分。计算系统22可包括多种计算机可读介质。计算机可读介质可以是计算系统22可访问的任何可得到的介质，并且可以包括易失性和非易失性以及可移动和不可移动两种介质。例如计算机可读介质可包括计算机存储介质和通信介质。存储介质包括，但是不局限于，RAM、ROM、EEPROM、闪存或其它存储技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其它光盘存储、盒式磁盘、磁带、磁盘存储或其它磁存储器件、或任何其它介质，这些任何其它介质可以用来存储计算机可读指令、软件、数据结构、程序模块和其它数据、以及可由计算系统22访问的那些。可直接访问或通过诸如互联网之类的网络访问计算机可读介质。
在一个示例中，计算系统22可以包括诸如键盘之类的输入设备24，以及可以与计算系统22结合的一个或多个处理器26(一个或多个处理器可以包括多处理核处理器、微处理器等)。输入设备24可包括能使用户与计算系统22交互的任何合适的设备，诸如触摸垫、触控笔、触摸屏、键盘、鼠标、摇杆、跟踪球、无线鼠标、音频控制或其组合。此外，尽管这里描述和示出计算系统22为包括与显示设备20分立的输入设备24，计算系统22可包括触摸垫或平板计算设备，且此外，计算系统22可集成在与成像系统10相关联的成像计算系统32中或作为成像计算系统32的一部分。可以在计算系统22和显示设备20之间提供有线或无线连接28进行数据通信，以允许驱动显示设备20显示图像数据18。
美国公开2010-0290690号，于2009年5月13日提交的，题为“System And MethodFor Automatic Registration Between An Image And A Subject(用于在图像和受检者之间的自动配准的系统与方法)”的美国专利申请12/465,206号中也描述了在所选手术期间使用的包括成像系统的成像系统10或其它合适的成像系统，通过引用将该专利申请结合至此。在美国专利号7,188,988、7,108,421、7,106,825、7,001,045、和6,940,941中可以找到关于成像系统或其它合适的成像系统的附加描述，通过应用将上述每一个专利结合至此。
参考图1-8，成像系统10可包括移动推车30，移动推车30包括成像计算系统32和成像机架(grantry)34，成像机架34具有源36、准直器37、本教示的平板检测器100、100a、100b、100c之一以及转子35。为了简单起见，结合图1-3参考平板检测器100，虽然也可以使用任何其它实施例100a、100b和100c。参考图1，移动推车30可以从一个手术室或房间移动到另一个，并且成像机架34可以相对于移动推车30移动，如这里进一步描述的那样。这允许成像系统10成为可移动的以致可以在多个地点并由多个手术使用而无需专用于固定成像系统的资本开支或空间。
继续参考图1，机架34可定义成像系统10的等中心(isocenter)。在这方面，通过机架34的中心线C1可定义成像系统10的等中心或中心。通常，沿机架34的中心线C1放置患者，以使患者14的纵轴可与成像系统10的等中心对齐。
参考图2，提供了示出成像计算系统32的示例性实施例的附图，其一些或全部部件可以连同本公开的教示一起使用。成像计算系统32可以包括多种计算机可读介质。计算机可读介质可以是成像计算系统32可以访问的任何可得到的介质，并且包括易失性和非易失性以及可移动和不可移动两种介质。通过示例的方式，而并非限制，计算机可读介质可以包括存储介质和通信介质。存储介质包括，但是不局限于，RAM、ROM、EEPROM、闪存或其它存储技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其它光盘存储、盒式磁盘、磁带、磁盘存储或其它磁存储器件、或任何其它介质，这些任何其它介质可以用来存储计算机可读指令、软件、数据结构、程序模块和其它数据、以及计算系统22可以对其进行访问。可以直接访问或通过诸如互联网之类的网络访问计算机可读介质。
在一个示例中，成像计算系统32包括显示设备32a和系统单元32b。如所示，显示设备32a可以包括计算机视频屏幕或监视器。成像计算系统32还可以包括至少一个输入设备32c。系统单元32b包括，如分解图所示，处理器92和可以包括具有图像控制模块96和数据98的软件的存储器94，如图2所示。
在这个示例中，至少一个输入设备32c包括键盘。然而，应该理解，至少一个输入设备32c可包括使用户与成像计算系统32交互的任何合适的设备，诸如触摸垫、触控笔、触摸屏、键盘、鼠标、摇杆、跟踪球、无线鼠标、音频控制或其组合。此外，尽管这里描述和示出成像计算系统32为包括具有显示设备32a的系统单元32b，成像计算系统32可包括触摸垫或平板计算设备或使用显示设备20。
简要地，参考图1和3，源36可以发出X-射线通过患者14以便由平板检测器100检测。源36可发出锥形束的X-射线，并且可以通过任选的准直器37进一步塑形从而供平板检测器100检测。示例性准直器37是可从美国科罗拉多州的Collimate Engineering ofWheat Ridge商业可获得的，作为小型方形场准直器销售，并且还与美国科罗拉多州的Louisville的Medtronic Navigation有限公司(美敦力导航有限公司)销售的成像系统包括在一起。简要地，准直器37可以包括一个或多个叶片，可控制这些叶片来塑形从源36发出的X-射线。如所讨论的，可使用准直器37把源36发出的X-射线塑形为与平板检测器100的形状对应的射线束。源36、准直器37和平板检测器100的每一个都可耦合至转子35。
通常，平板检测器100可耦合至转子35，为的是在机架中直接与源36和准直器37对角线地相对。平板检测器100通常可以箭头E的方向围绕患者14以360°运动旋转地移动，并且源36和准直器37可与平板检测器100一致运动以致源36和准直器37维持基本与平板检测器100间隔180°并且与平板检测器100相对。
机架34一般可相对于患者14(患者14可位于患者支撑物或台子15上)在箭头A的方向等轴地摆动(sway)或摇摆(swing)(下文称为等轴摆(iso-sway)。机架34还可相对于患者14倾斜，如箭头B所示，相对于患者14和移动推车30沿线C纵向移动，一般可相对于移动推车30且横向于患者14沿线D向上和向下移动，并且一般沿箭头F的方向相对于患者14垂直地移动，以允许源36、准直器37、和平板检测器100相对于患者14放置。
成像计算系统32可精确地控制成像系统10使之相对于患者14移动源36、准直器37、和平板检测器100，以生成患者14的精确的图像数据。此外，经由包括有线或无线连接的连接31或从成像系统10转移到处理器26的物理介质，成像系统10可与处理器26连接。因此，还可以把由成像系统10收集的图像数据从成像计算系统32传送到计算系统22，用于导航、显示、重建等。
简要地，继续参考图1，根据各个实施例，可用非导航程序和导航程序来一起使用成像系统10。在导航程序中，可使用包括光学定位器60和电磁定位器62的每一个或两者的定位器来生成场或接收或发送在相对于患者14的导航域中的信号。如果期望，可把与执行导航程序相关联的部件集成在成像系统10中。可以把相对于患者14的导航空间或导航域配准到图像数据18以允许导航域中定义的导航空间以及图像数据18定义的图像空间的配准(registration)。患者跟踪器或动态参考帧64可连接至患者14，以允许患者14到图像数据18的动态配准和配准维护。
然后可以相对于患者14跟踪仪器66以允许导航程序。仪器66可以包括光学跟踪设备68和/或电磁跟踪设备70，以允许用具有光学定位器60或电磁定位器62的任一个或两者来跟踪仪器66。仪器66可包括具有导航接口设备74的通信线72，可与电磁定位器62和/或光学定位器60通信。分别使用通信线72、78，导航接口设备74然后就可用通信线80与处理器26通信。要理解，任何连接或通信线28、31、76、78或80可以是有线的、无线的、物理介质传输或移动、或任何其它合适的通信。但是，合适的通信系统可设置有各自的定位器，以允许相对于患者14跟踪仪器66，以允许示出仪器66相对于图像数据18的跟踪位置，以便执行程序。
要理解，仪器66可以是介入仪器和/或植入物。植入物可包括心室或血管支架、脊柱植入物、神经支架等。仪器66可以是介入仪器，诸如脑深部或神经电刺激器、消融设备、或其它合适的仪器。使用配准的图像数据18而无需直接观看患者14中的仪器66，跟踪仪器66允许查看仪器66相对于患者14的位置。例如，可以以图形示出仪器66，作为叠加在图像数据18上的图标。
此外，成像系统10可包括跟踪设备，诸如用各自的光学定位器60或电磁定位器62进行跟踪的光学跟踪设备82或电磁跟踪设备84。跟踪设备82、84可直接与源36、平板检测器100、转子35、机架34或成像系统10的其它合适的部件相关联，以确定源36、平板检测器100、转子35和/或机架34相对于所选的参考帧的定位或位置。如所示出，可把跟踪设备82、84放置在机架34的外壳的外部。因此，可相对于患者14跟踪成像系统10，如可跟踪仪器66那样，以允许患者14相对于图像数据18的初始配准、自动配准或继续配准。在上面结合的2009年5月13日提交的美国专利申请12/465,206号中讨论了配准和导航程序。
在一个示例中，图像数据18可包括单个2D图像。在另一个示例中，图形控制模块96可以执行患者14的感兴趣区域的初始三维模型的自动重建。可以按任何合适的方式执行三维模型的重建，诸如使用用于最优化的代数技术。合适的代数技术包括期望最大化(EM)、有序子集EM(OS-EM)、联合代数重建技术(SART)以及总变差最小化。基于2D投影执行3D体积重建的应用，允许有效和完整的体积重建。
通常，代数技术可以包括迭代处理，以执行患者14的重建以便作为图像数据18显示。例如，可以迭代地改变纯粹的或理论的图像数据投影(诸如基于“理论”患者的图集(atlas)或程式化模型的、或从“理论”患者的图集或程式化模型而生成的那些纯粹的或理论的图像数据投影)，直到理论投影图像与捕获的患者14的2D投影图像数据匹配。然后可适当地改变程式化模型作为所选患者14的捕获的2D投影图像数据的3D体积重建模型，并且可用在诸如导航、诊断或规划之类的手术介入中。在这方面，程式化模型可提供关于患者14的解剖构造的附加细节，这使用户能够更有效地规划手术介入。理论模型可与理论图像数据相关联以重建理论模型。以此方式，可用成像系统10基于患者14的捕获的图像数据来建立模型或图像数据18。图像控制模块96可向显示设备32a输出图像数据18。
参考图4A和4B，用图形示出了示例性现有技术平板检测器40。平板检测器40可包括放置为接收来自X-射线源(诸如图3中的源36)的X-射线的闪烁层42(在通过受检者14之后)，以及包括电子层46的玻璃层44。闪烁层42是直接部署在玻璃层44上的闪烁材料的层。例如，闪烁层42可以是例如钆氧硫化物层(gadolinium oxysulfite layer)或碘化铯(Csl)层。电子层46可包括专用集成电路阵列(ASICS)，诸如薄膜晶体管(TFT)48的阵列，并且连接到扫描控制模块52和读出模块50。更具体地，将闪烁层42放置为接收来自X-射线源(通过受检者)的入射X-射线，并且把X-射线转换成通过玻璃层44的光子或光线。可用非晶硅涂覆玻璃层44，该非晶硅印有以有规则的行和列的栅格设置的众多的TFT 48(在图4B中示出)，TFT48是电子层46的一部分。TFT 48的每一个都附连至与各个像素(图像元素)对应的光电二极管。击中TFT 48中的光电二极管的光子具有可变的强度，并且转换成诸如存储在光电二极管的电容器中的电荷(电子)之类的电信号，并且创建与光子的可变强度对应的电子图案。使用扫描控制模块52在一个方向上一次对一排(诸如一行或一列)的TFT/光电二极管48逐步扫描。TFT 48用作开关，使所选行(或列)中的每个像素所存储的电荷释放到耦合到读出模块50的数据线。在每个数据线的末端处，放大器把电荷转换成电压。读出模块50可包括可编程增益级以及把电压转换成可以在计算机显示器上产生数字图像的数字数的模数转换器(ADC)。要注意，在现有技术平板检测器40中，把ASICS对准在栅格上，并且创建具有固定大小的光收集像素的区域。
与现有技术平板检测器40相对比，本教示提供各种平板检测器100、100a、100b、100c(图5-8)，这些平板检测器使用包括具有窄接收角的光电检测器的微型扫描仪或MEMS扫描仪106，以致每个光电检测器从闪烁层的较小区域收集光，从而对于每个MEMS扫描仪106可控制校准、扫描图案以及采样率。由相应MEMS扫描仪扫描的每个区域生成图像块，通过把这些块拼合而创建整个图像，如现有技术平板检测器40中那样。可由具有重叠视场的两个(或更多个)MEMS扫描仪来扫描闪烁层42的一些感兴趣的区域。MEMS扫描仪可包括线性致动器以及枢转器，并且可允许，例如，具有可变扫描频率的矩形形状的扫描光栅图案122a、122b、122c、螺旋光栅图案120、或其它光栅图案，如图5B所示。
参考图5A，本教示的MEMS检测器100包括闪烁层102以及具有内表面105以及外表面109的玻璃层104。闪烁层接收通过受检者和闪烁材料的X-射线以生成通过玻璃层104的特定光谱的光。光线可以在人眼可见或不可见的光谱中。从闪烁层102发出的光的光谱取决于所选闪烁层102的特定组分。所示出的光是通过硬化基板110(它支撑着MEMS扫描仪(MEMSTFT)106)上的非晶硅层108的光线101。基板110可基本上与玻璃层104平行。MEMS平板检测器100包括MEMS控制模块152以及读出电子模块150。MEMS控制模块152耦合到每个MEMS扫描仪106，并且控制两个正交方向上的线性致动器，以便围绕一个或两个正交轴枢转(在107处示出)，并且生成不同的扫描光栅图案(包括矩形光栅图案122a、122b、122c和螺旋光栅图案120)，诸如上述图5B中所示出。在图9和10中以图形示出MEMS扫描仪200、300的示例性实施例，并且将在下面讨论。包括在MEMS检测器100中的MEMS扫描仪106可以是不同的，例如，包括具有不同灵敏度的不同类型的光电二极管，包括pin二极管(pin diode)以及雪崩光电二极管。此外，可以选择光电检测器来检测从不同闪烁层102发出的不同的光谱。可把MEMS扫描仪放置在不同距离处，诸如足够地接近以创建相邻MEMS扫描仪106之间的重叠区域103，或足够地隔开以致在相邻MEMS扫描仪106之间没有重叠。在这方面，可由具有不同灵敏度的两种不同类型的光电二极管(诸如雪崩光电二极管和标准光电二极管)来扫描感兴趣的特定区域，或简单地，用具有相同灵敏度的两个光电二极管对同一区域进行过采样。因此，可用由ADC的所选采样率控制的分辨率来对特定感兴趣区域成像，并且提供图像处理中的灵活性和创造性。
下面参考图6-8描述本教示的MEMS平板检测器100的另外的实施例100a、100b、100c，突出不同之处而不重复相似特征的描述。
参考图6，示出根据本教示的MEMS平板检测器100a的另一个实施例。在这个实施例中，MEMS扫描仪106(106a)可附连在玻璃层104之下，在与其上部署了闪烁层102的外表面109相对的玻璃层104的内表面105上。如图5的实施例中那样，X-射线通过闪烁层102，但是来自的闪烁层102的光子击中附连到MEMS平板检测器100a的基板110的镜表面130，并且反射，以致MEMS微型扫描仪106检测到反射光线101。反射光线101可避免可由将MEMS扫描仪106a直接放置在玻璃层104下而引起的任何阴影。面对MEMS扫描仪106a，镜表面130可以是凹形的。尤其，镜表面130的形状可以把所有的或大多数的反射光线101引向MEMS扫描仪106a，并且避免来自MEMS平板检测器100b边缘的损耗。
参考图7，示出根据本教示的MEMS平板检测器100b的另一个实施例。在这个实施例中，把一个或多个MEMS扫描仪106(106b)放置在MEMS平板检测器100b的侧板125上、位于玻璃层104和镜表面130之间的区域的一侧和外部。镜表面130的形状可以把反射光线101引向侧面MEMS扫描仪106b。在图7的示例性实施例中，示出镜表面130为附连到基板110的倾斜的平面。MEMS扫描仪106b的侧面设置可简化MEMS平板检测器100b的制造，并且帮助感兴趣区域的末端区域的扫描和控制。应该理解，可组合图6和7的实施例，以致MEMS平板检测器包括侧面MEMS扫描仪106b以及玻璃下MEMS扫描仪106a，具有对应的镜表面130形状，以便把反射光引导到MEMS扫描仪106a和106b两个位置处。
参考图8，示出根据本教示的MEMS平板检测器100c的另一个实施例。在这个实施例中，在X-射线通过受检者的直接路径中和在附连到玻璃层104的内表面105的闪烁层102之上的X-射线可穿透的基板110上放置一个或多个MEMS扫描仪106(106c)。在这个实施例中，X-射线通过基板110且击中闪烁层102，然后发光并且发出光线101。然后MEMS扫描仪106检测光线101，并且进行处理，如上参考图5A和5B所描述。
参考图9和10，以图形示出图5-8中所引用的MEMS扫描仪106的示例性实施例200、300。参考图9，MEMS扫描仪200可包括具有透镜204的光电二极管206形式的光电检测器。透镜204可以是广角发散透镜或固定焦距会聚透镜或者是特定应用的任何其它透镜。还可以使用护套或屏蔽202来保护透镜204和/或窄化或优化视场。可把光电二极管206安装在平台208上，该平台可移动地支撑在基板上，例如诸如支撑在图5的平板检测器100的基板110上，或根据以前描述的平板检测器100、100a、100b、100c的实施例，可安装在MEMS扫描仪200的其它表面上。在图9的实施例中，通过万向轴或铰链220、一对x-轴致动器210和一对y-轴致动器210’(未示出，但是正交地对准垂直于图9的平面的平台208)来影响平台208的运动。可以通过相应的MEMS控制模块(诸如图5A所示的MEMS控制模块152)经由加长的连接器212来激励x-和y-致动器210、210’。可用通过连接器212传输的脉冲信号来激励致动器210、210’，并且允许平台围绕两个正交轴(x和y轴)枢转。可致动平台208使之按预定的图案运动，例如，诸如具有特定频率的矩形或正方形光栅扫描或螺旋扫描，如图5B所示。MEMS扫描仪200的覆盖面积可以具有毫米平方的数量级，而MEMS平板检测器100具有30×40或40×40cm2的数量级。
参考图10，示出MEMS扫描仪300的另一个实施例。MEMS扫描仪包括可相对于第一和/或第二(x和y轴)振荡的盘状镜子330形式的光电检测器。可把镜子330支撑在具有柔性元件322的框架320上。框架320可包括薄的柔性的磁层，并且可通过弹簧316由柱(column)314上的柔性元件进行支撑。柱314可从固定的基板延伸，或从缠绕有电磁线圈形成磁通发生器磁芯310的一些部分延伸。可通过端口P1和P2提供交流电并且诱发磁场。产生的力可以使框架320围绕x轴旋转以及使镜子330相对于框架围绕y轴旋转。可将框架320放置为使之相对于电子线圈的中心有较小的偏移，以便提供净力矩。例如，在Yalcinkaya等人的“NiFePlated Biaxial MEMS Scanner for 2-D Imaging(用于2D成像的涂镀NiFe的双轴MEMS扫描仪)”(IEEEPhotonics Technology letters(IEEE光子技术通信),第19卷，第5期，2007年3月1日，330-332页)中提供使用镜子的MEMS扫描仪的细节，通过引用将该文献结合至此。可商业地获得各种基于镜子的MEMS扫描仪，例如，从美国华盛顿州的Redmond的Microvision。
总结而言，本教示提供用于基于X-射线的成像的各种MEMS平板检测器100、100a、100b、100c，基于X-射线的成像包括患者的CBCT成像。MEMS平板检测器可包括两维阵列的多个相同的或不同的MEMS扫描仪106(包括200、300的MEMS扫描仪)，可致动这些扫描仪以在多个所选的位置处提供各种不同的扫描图案，包括设计成提供重叠视场和重叠扫描的位置，以定制扫描、改变分辨率、控制信噪比以及捕获捕获。此外，通过用来自具有重叠区域103的不同MEMS扫描仪106的两个不同的增益扫描同一区域，可改进图像处理。因此，本教示的MEMS平板检测器可简化制造，并且提供感兴趣区域的图像扫描的灵活性、成本降低、减少校准和图像处理。
在已经在说明书中和所示的附图中描述了特定示例的同时，熟悉本领域普通技术的人员会理解，可以作出各种改变以及对其元件以等效物来替代而不偏离本教示的范围。此外，这里可以明确地设想各个示例之间的特征、元件和/或功能的混合和匹配，以致熟悉本领域普通技术的人员会从本教示理解到，如果合适的话，一个示例的特征、元件和/或功能可以结合到另一个示例中，除非另行描述如上。此外，可以作出许多修改来适应本教示的特定的情况或材料而不偏离其重要的范围。因此，旨在不使本教示局限于通过附图示出的和说明书中描述的特定的示例，而是本教示的范围将包括落在上述说明中的任何实施例。

Claims (35)

1.一种系统，包括：
闪烁层，配置为用于(i)接收从X-射线源发出的X-射线，以及(ii)将所述X-射线转换成光；
多个微机电扫描仪，配置为用于(i)检测所述光的对应部分，以及(ii)生成各自的信号；
扫描模块，配置为用于致动所述多个微机电扫描仪中的每一个，其中所述信号中的每一个基于所述多个微机电扫描仪中的对应一个的致动而生成的；以及
处理器，配置为用于基于所述信号生成图像，其中所述信号中的每一个贡献于所述图像的对应部分。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述多个微机电扫描仪包括多个晶体管。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述多个微机电扫描仪各自包括多个光电检测器；
所述多个光电检测器包括多个平台；以及
所述扫描模块被配置为用于移动所述多个平台中的每一个。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述扫描模块被配置为用于：
选择多个图案；以及
以所述多个图案中的对应一个来移动所述多个平台中的每一个。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述多个图案包括螺旋形图案、径向图案、圆形图案、或矩形图案。
6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述扫描模块被配置为用于以不同的扫描频率来移动所述多个微机电扫描仪中的一个。
7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述多个微机电扫描仪包括第一微机电扫描仪和第二微机电扫描仪；以及
所述扫描模块被配置为用于(i)以第一扫描频率移动所述第一微机电扫描仪，和(ii)以第二扫描频率移动所述第二微机电扫描仪。
8.如权利要求1所述的系统，还包括多个机械致动器，其中：
所述多个微机电扫描仪各自包括多个光电二极管；以及
所述扫描模块被配置为用于，通过所述多个机械致动器移动所述多个微机电扫描仪，从而绕着两个对应的正交轴枢转所述多个光电二极管中的每一个。
9.如权利要求1所述的系统，还包括多个电磁线圈，其中：
所述多个微机电扫描仪各自包括多个镜子；以及
所述扫描模块被配置为用于，通过所述多个电磁线圈，绕着两个对应的正交轴枢转所述多个镜子中的每一个。
10.如权利要求1所述的系统，还包括：
所述X-射线源，其中所述X-射线源被配置为用于朝着对象发出X-射线；以及
平板检测器，其包括所述闪烁层和所述多个微机电扫描仪，其中所述平板检测器(i)位于所述对象的不同于所述X-射线源的相对侧，并且(ii)被配置为用于在所述X-射线已穿过所述对象后接收所述X-射线。
11.如权利要求1所述的系统，还包括置于所述闪烁层和所述多个微机电扫描仪之间的第二层。
12.如权利要求11所述的系统，
所述第二层被配置为用于接收来自所述闪烁层的光；以及
所述多个微机电扫描仪被配置为用于在所述光穿过所述第二层后接收所述光。
13.如权利要求12所述的系统，还包括镜子，其中所述多个微机电扫描仪被置于所述第二层和所述镜子之间，从而使所述多个微机电扫描仪被配置为用于在所述光已经从所述镜子反射之后接收所述光。
14.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括第二层和第三层，其特征在于，
所述第二层包括所述多个微机电扫描仪，其中所述X-射线穿过所述第二层且随后在所述闪烁层被接收；
所述闪烁层置于所述第二层和所述第三层之间；以及
所述多个微机电扫描仪被配置为用于在所述光已经从所述闪烁层发出后接收所述光。
15.一种系统，包括：
闪烁层，配置为用于(i)接收从X-射线源发出的X-射线，以及(ii)将所述X-射线转换成光；
多个晶体管，配置为用于(i)检测所述光的对应部分，以及(ii)生成各自的信号；
扫描模块，配置为用于致动所述多个晶体管中的每一个，其中所述信号中的每一个基于所述多个晶体管中的对应一个的致动而生成的；以及
处理器，配置为用于基于所述信号生成图像，其中所述信号中的每一个贡献于所述图像的对应部分。
16.如权利要求15所述的系统，其特征在于，所述扫描模块被配置为用于：
选择多个图案；以及
以所述多个图案中的对应一个来移动所述多个晶体管中的每一个。
17.如权利要求16所述的系统，其特征在于，所述多个图案包括螺旋形图案、径向图案、圆形图案、或矩形图案。
18.如权利要求15所述的系统，其特征在于，所述扫描模块被配置为用于以不同的扫描频率来移动所述多个晶体管中的一个。
19.如权利要求15所述的系统，其特征在于：
所述多个晶体管包括第一晶体管和第二晶体管；以及
所述扫描模块被配置为用于(i)以第一扫描频率移动所述第一晶体管，以及(ii)以第二扫描频率移动所述第二晶体管。
20.如权利要求15所述的系统，还包括多个机械致动器，其中：
所述扫描模块被配置为用于，通过所述多个机械致动器移动所述多个晶体管，从而绕着两个对应的正交轴枢转所述多个晶体管中的每一个。
21.如权利要求15所述的系统，还包括：
所述X-射线源，其中所述X-射线源被配置为用于朝着对象发出X-射线；以及
平板检测器，其包括所述闪烁层和所述多个晶体管，其中所述平板检测器(i)位于所述对象的不同于所述X-射线源的相对侧，并且(ii)被配置为用于在所述X-射线已穿过所述对象后接收所述X-射线。
22.如权利要求15所述的系统，还包括置于所述闪烁层和所述多个晶体管之间的玻璃层。
23.如权利要求22所述的系统，其特征在于：
所述玻璃层被配置为用于接收来自所述闪烁层的光；以及
所述多个晶体管被配置为用于在所述光已穿过所述玻璃层后接收所述光。
24.如权利要求23所述的系统，还包括镜子，其中所述多个晶体管被置于所述玻璃层和所述镜子之间，从而使所述多个晶体管被配置为用于在所述光已经反射离开所述镜子之后接收所述光
25.如权利要求15所述的系统，还包括硅层和玻璃层，其特征在于，
所述硅层包括所述多个晶体管，其中所述X-射线穿过所述硅层且随后在所述闪烁层被接收；
所述闪烁层位于所述硅层和所述玻璃层之间；以及
所述多个晶体管被配置为用于在所述光已经从所述闪烁层发出后接收所述光。
26.一种方法，包括：
提供闪烁层；
在所述闪烁层处接收从X-射线源发出的X-射线；
经由所述闪烁层将所述X-射线转换成光；
经由多个光电二极管检测所述光的对应部分；
经由所述多个光电二极管，基于所述光的被检测部分生成信号；
致动所述多个光电二极管中的每一个，其中所述信号中的每一个是基于所述多个光电二极管中的对应一个被致动的光电二极管而生成的；以及
基于所述信号生成图像，其中所述信号中的每一个贡献于所述图像的对应部分。
27.如权利要求26所述的方法，其特征在于：
致动所述多个光电二极管包括致动多个平台；以及
所述多个光电二极管被安装在所述多个平台上。
28.如权利要求27所述的方法，还包括：
选择多个图案；以及
以所述多个图案中的对应一个来移动所述多个平台中的每一个。
29.如权利要求26所述的方法，还包括以不同的扫描频率来移动所述多个光电二极管中的一个。
30.如权利要求26所述的方法，还包括：
以第一扫描频率移动第一光电二极管；以及
以第二扫描频率移动第二光电二极管，
其中所述多个光电二极管包括所述第一光电二极管和所述第二光电二极管。
31.如权利要求26所述的方法，还包括：通过多个机械致动器移动所述多个光电二极管，从而围绕两个对应的正交轴枢转所述多个光电二极管中的每一个。
32.如权利要求26所述的方法，其特征在于，所述X-射线从所述X-射线源朝着对象发出，并且在所述X-射线已穿过所述对象后被所述多个光电二极管所接收。
33.如权利要求26所述的方法，还包括提供置于所述闪烁层和所述多个光电二极管之间的第二层，其中：
在所述第二层处，从所述闪烁层接收所述光；以及
在所述光已穿过所述第二层后，在所述多个光电二极管处接收所述光。
34.如权利要求26所述的方法，还包括，提供：
置于所述闪烁层和所述多个光电二极管之间的第二层；以及
镜子，
其中，
在所述第二层处，从所述闪烁层接收所述光；以及
在所述光已穿过所述第二层后，在所述多个光电二极管处接收所述光，
所述多个光电二极管置于所述第二层和所述镜子之间，以及
在所述光已反射离开所述镜子后，在所述多个光电二极管处接收所述光。
35.如权利要求26所述的方法，还包括，提供：
第二层；以及
第三层，其置于所述闪烁层和所述多个光电二极管之间，
其中，
所述第二层包括所述多个光电二极管，
所述X-射线穿过所述第二层且随后在所述闪烁层处被接收，
所述闪烁层置于所述第二层和所述第三层之间，以及
在所述光已经从所述闪烁层发出后，在所述多个光电二极管处接收所述光。
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