CN111128991A

CN111128991A - Ct探测器及ct机

Info

Publication number: CN111128991A
Application number: CN201911257100.1A
Authority: CN
Inventors: 白普庆; 谭益广; 胡小青
Original assignee: Neusoft Medical Systems Co Ltd
Current assignee: Neusoft Medical Systems Co Ltd
Priority date: 2019-12-10
Filing date: 2019-12-10
Publication date: 2020-05-08

Abstract

本发明实施例提供一种CT探测器及CT机。该CT探测器包括基板、多个光电传感单元、模数转换器及连接器。基板具有相对的第一表面和第二表面。多个光电传感单元位于基板的第一表面。模数转换器位于基板的第一表面并与多个光电传感单元直接电性连接。连接器位于基板的第二表面，并与模数转换器电性连接。本发明实施例的CT探测器能够有效降低电子背景噪声，减少X射线的剂量。

Description

CT探测器及CT机

技术领域

本发明实施例涉及医疗设备技术领域，尤其涉及一种CT探测器及CT机。

背景技术

随着医疗水平的不断发展，越来越多的医疗设备被用于辅助医学诊断或治疗。例如CT(Computed Tomography，电子计算机断层扫描)机被用来探测人体疾病。CT机通过CT探测器探测穿过人体的X射线，并将接收到的光信号转换为电信号。CT探测器是CT机中的核心部件之一，其主要用于采集X射线穿过人体组织后的数据，为重建人体组织的图像信息提供依据。探测器系统通常由在CT机的X轴方向和Z轴方向上呈矩形排布的多个独立的探测器模块组成。

当前CT机的一个重要发展方向是低剂量成像，这要求探测器系统具有极低的电子背景噪声。另外，CT探测器中的模数转换器在工作过程中会产生热量，而CT探测器中的光电传感单元容易受温度的不稳定而产生漂移，从而降低系统的成像质量。

现有的CT探测器模块结构通常主要包括光电传感单元、ADC(Analog-to-DigitalConverter，模数转换器)和FPGA(Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)。图1揭示了现有的一种CT探测器10的结构示意图。如图1所示，在现有的CT探测器10中，光电传感单元12与ADC 13通常分别设置在基板11的相对两个表面，光电传感单元12产生的光电流模拟路径一般需要经过基板11、信号连接器14等路径后才可以到达ADC 13，ADC 13随后连接到FPGA 31。然而，这种结构的CT探测器10中，光电传感单元12的输出模拟信号距离ADC13过长，模拟路径过长会导致模拟路径上的寄生电容很大，增大了系统的背景噪声；同时，路径过长，增大了外部高频信号对模拟信号的干扰风险，这两个因素叠加在一起很难将CT探测器10的噪声降低到理想状态，为系统设计增加困难。

而且，一般CT探测器10上包括多达几百个的光电传感单元12，这些光电传感单元12都需要和ADC 13连接在一起，因此，相应的信号连接的数量也将达到几百个左右，这种设计结构给信号连接部分带来很大的挑战；而且，一般CT探测器10的尺寸空间又很小，所以，信号连接器14的选型很困难。例如，很多设计采用了高密连接器来满足这种连接关系。然而，这无疑会增加系统成本，同时给系统的可靠性带来很大的影响。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种能够有效降低背景噪声的CT探测器及CT机。

本发明实施例的一个方面提供一种CT探测器，其包括基板、多个光电传感单元、模数转换器及连接器。所述基板具有相对的第一表面和第二表面。所述多个光电传感单元位于所述基板的所述第一表面。所述模数转换器位于所述基板的所述第一表面并与所述多个光电传感单元直接电性连接。所述连接器位于所述基板的所述第二表面，并与所述模数转换器电性连接。

进一步地，所述多个光电传感单元与所述模数转换器集成在一起。

进一步地，所述多个光电传感单元与所述模数转换器通过半导体过孔工艺集成在一起。

进一步地，所述基板包括多个过孔。

进一步地，所述多个过孔具有同样的大小，并且，所述多个过孔均匀地分布在所述基板上。

进一步地，所述CT探测器还包括散热件。所述散热件位于所述基板的所述第二表面，用于对所述模数转换器进行散热。

进一步地，所述基板的所述第二表面包括多个第一定位部，所述散热件包括多个第二定位部，所述多个第一定位部与所述多个第二定位部相配合以确保所述基板和所述散热件之间的装配精度。

进一步地，在所述基板的所述第二表面与所述散热件之间涂布有导热胶。

进一步地，所述散热件包括用于防止与所述基板的所述第二表面上的元器件干涉的镂空部。

进一步地，所述散热件由高导热系数的材料制成。

本发明实施例的另一个方面还提供一种CT机，其包括多个数据采集单元。所述多个数据采集单元中的至少一个数据采集单元包括多个如上所述的CT探测器以及数据采集板。其中，所述多个CT探测器中的所述连接器连接到所述数据采集板上。

进一步地，所述CT机还包括散热架。所述散热架用于对所述多个CT探测器进行散热，其中，所述多个CT探测器与所述数据采集板安装于所述散热架上。

本发明实施例的CT探测器及CT机能够大大减小光电传感单元的模拟信号到模数转换器的距离，可以大幅度地降低电子背景噪声，进而可以降低X射线的剂量。

而且，本发明实施例的CT探测器及CT机具有成本低、高可靠性等优点。

此外，本发明实施例的CT探测器及CT机具有良好的散热结构，能够有效地确保温度的稳定，降低图像伪影的产生。

附图说明

图1为现有的一种CT探测器的结构示意图；

图2为本发明一个实施例的CT探测器的结构示意图；

图3为本发明一个实施例的CT探测器的分解示意图；

图4为本发明一个实施例的CT机的数据采集单元的立体示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置的例子。

在本发明实施例使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。除非另作定义，本发明实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明说明书以及权利要求书中使用的“第一”“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“多个”或者“若干”表示两个及两个以上。除非另行指出，“前部”、“后部”、“下部”和/或“上部”等类似词语只是为了便于说明，而并非限于一个位置或者一种空间定向。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

需要说明的是，为了更好地体现本发明的创新之处，在本发明的附图及其说明书中仅仅示出及说明与本发明的创作点密切相关的结构特征，而对于CT机及CT探测器的其他公知的组件及其工作原理，为避免繁琐，在本说明书附图或说明书中并未示出或详细介绍。

图2揭示了本发明一个实施例的CT探测器20的结构示意图，图3揭示了本发明一个实施例的CT探测器20的分解示意图。结合参照图2和图3所示，本发明一个实施例的CT探测器20包括基板21、多个光电传感单元22、模数转换器(ADC，Analog-to-Digital Converter)23及连接器24。基板21具有相对的第一表面211和第二表面212。多个光电传感单元22位于基板21的第一表面211，光电传感单元22例如可以为光电二极管(Photo Diode)，光电传感单元22可以将X射线的光子信号转换为光电流模拟信号。模数转换器23也位于基板21的第一表面211并与多个光电传感单元22直接电性连接，模数转换器23可以将光电流模拟信号转换成数字信号。连接器24位于基板21的第二表面212，并与模数转换器23电性连接。

本发明实施例的CT探测器20通过将光电传感单元22与模数转换器23均设置在基板21的同一表面并且光电传感单元22与模数转换器23直接电性连接，从而可以降低光电传感单元22的模拟信号的走线长度，降低背景噪声。

如图2所示，在本发明实施例的CT探测器20中，光电传感单元22和模数转换器23位于基板21的第一表面211，而连接器24和FPGA(Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)31位于基板21的第二表面212。模数转换器23可以通过连接器24连接到FPGA 31。FPGA 31可以对模数转换器23转换后的数字信号进行处理并将处理后的数字信号传递给上层运算单元。

在一些实施例中，模数转换器23可以包括多个模数转换芯片，每个模数转换芯片可以采用其内部分别与若干个光电传感单元22电性连接的多路模数转换芯片。然后，多个模数转换芯片可以通过连接器24连接到FPGA 31。

相对于图1现有的CT探测器10，本发明实施例的CT探测器20的模数转换器23可以仅通过一个连接器24就可以连接到FPGA 31，因此，相对于图1的信号连接器14，本发明实施例的连接器24的连接关系相对简单很多，选用普通的连接器即可实现，因此，可以大大降低CT探测器20的成本。并且，由于连接器24的连接关系简单，因此，系统的可靠性较高。

在一些实施例中，多个光电传感单元22与模数转换器23集成在一起。多个光电传感单元22与模数转换器23可以通过半导体过孔工艺，例如TSV(Through Silicon Via，硅通孔)技术集成在一起。

本发明实施例的CT探测器20通过将光电传感单元22与模数转换器23集成在一起，从而可以大大减小光电传感单元22的模拟信号到模数转换器23的距离，与图1现有的CT探测器10相比，本发明实施例的CT探测器20的模拟路径可以缩短上千倍，模拟路径上的寄生电容会降低很多，同时，CT探测器20对外输出全部为数字信号，外部的高频数字干扰几乎对CT探测器20不会造成干扰，因此，可以最大程度地降低背景噪声。另外，在图1现有的CT探测器10中，由于背景噪声大，因此，光电传感单元12的输入信号必须增大；而在本发明实施例的CT探测器20中，由于背景噪声小，因此，在相同信噪比的情况下，相对于图1现有的CT探测器10，本发明实施例的具有背景噪声小的CT探测器20所带来的好处是光电传感单元22的输入信号可以降低，由于光电传感单元22的输入信号的大小由X射线的剂量决定，因此，输入信号的降低可以降低X射线的剂量。

本发明实施例的基板21可以选用导热系数较高的材料制成。在一些实施例中，本发明实施例的基板21包括陶瓷基板或者氮化铝基板。

在本发明实施例的CT探测器20中，由于将光电传感单元22与模数转换器23集成在一起，因此，为了确保模数转换器23产生的热量不会对光电传感单元22造成影响，如图3所示，在本发明的一些实施例中，CT探测器20还可以包括散热件25。散热件25位于基板21的第二表面212，散热件25可以对模数转换器23进行散热。

本发明实施例的散热件25可以由高导热系数的材料制成。例如，在一些实施例中，散热件25可以包括散热铝块或者散热铜块。

本发明实施例的CT探测器20从局部温控角度出发，通过设置独立的散热件25，保证了模数转换器23产生的热量可以通过该散热件25尽可能地散发出去，从而保证了光电传感单元22不受热量的影响，确保CT探测器20的温度稳定，减少了图像伪影的发生。

在散热件25对应于连接器24的位置上设置有开槽251，开槽251能够确保连接器24可以延伸出以与FPGA 31电性连接。

为了确保模数转换器23产生的热量能够更好地导入到散热件25上，如图3所示，基板21包括多个过孔213。在一些实施例中，多个过孔213具有同样的大小，并且，多个过孔213均匀地分布在基板21上，从而，能够确保模数转换器23产生的热量能够通过该多个过孔213均匀地散发出去而不会影响到光电传感单元22。多个过孔213可以起到均匀散热的目的。

在另一些实施例中，为了降低基板21与散热件25的热阻，在基板21的第二表面212与散热件25之间还涂布有导热系数较高的导热胶(未图示)。

继续参照图3所示，在一些实施例中，基板21的第二表面212包括多个第一定位部214，散热件25包括多个第二定位部(未图示)，多个第一定位部214与多个第二定位部相配合，从而可以确保基板21和散热件25之间的装配精度。在一个实施例中，基板21的第一定位部214可以包括定位柱，定位柱可以设置在基板21的四周；对应地，散热件25的第二定位部包括定位孔。基板21的定位柱可以收容并定位于散热件25的定位孔中，从而确保基板21和散热件25的准确装配。

在基板21的第二表面212设置有阻容件215，可以给集成后的模数转换器23进行滤波处理。在一些实施例中，为了防止对基板21的第二表面212上的元器件例如阻容件215等的干涉，散热件25在与第二表面212上的元器件的对应位置上包括镂空部(未图示)，从而可以避免与基板21的第二表面212上的元器件发生干涉。

本发明实施例的CT探测器20能够大大减小光电传感单元22的模拟信号到模数转换器23的距离，可以大幅度地降低电子背景噪声。

而且，本发明实施例的CT探测器20具有成本低、高可靠性等优点。

此外，本发明实施例的CT探测器20具有良好的散热结构，能够有效地确保温度的稳定，降低图像伪影的产生。

本发明实施例还提供了一种CT机。该CT机包括多个数据采集单元3。图4揭示了本发明一个实施例的数据采集单元3的立体示意图。如图4所示，多个数据采集单元3中的至少一个数据采集单元3可以包括多个如上面实施例所述的CT探测器20以及数据采集板30，图4示出了四个CT探测器20。其中，多个CT探测器20中的连接器24均连接到数据采集板30上。数据采集板30例如可以包括FPGA(Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)31。

在一些实施例中，CT机还可以包括散热架32。散热架32例如可以为散热铝架。散热架32可以对多个CT探测器20进行散热。其中，多个CT探测器20与数据采集板30安装于散热架32上。

本发明实施例的CT机不仅从系统整体温控角度出发，为CT机上的所有CT探测器20设置整体的散热架32，而且，从每一个CT探测器20的局部温控角度出发，为每一个CT探测器20设置独立的散热件25，从而，能够更加有效地确保每一个CT探测器20的温度稳定。

此外，本发明实施例的CT机具有与上述的CT探测器20相类似的有益技术效果，故，在此不再赘述。

以上对本发明实施例所提供的CT探测器以及CT机进行了详细的介绍。本文中应用了具体个例对本发明实施例的CT探测器以及CT机进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想，并不用以限制本发明。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也均应落入本发明所附权利要求书的保护范围内。

Claims

1.一种CT探测器，其特征在于：其包括：

基板，其具有相对的第一表面和第二表面；

多个光电传感单元，其位于所述基板的所述第一表面；

模数转换器，其位于所述基板的所述第一表面并与所述多个光电传感单元直接电性连接；以及

连接器，其位于所述基板的所述第二表面，并与所述模数转换器电性连接。

2.如权利要求1所述的CT探测器，其特征在于：所述多个光电传感单元与所述模数转换器集成在一起。

3.如权利要求2所述的CT探测器，其特征在于：所述多个光电传感单元与所述模数转换器通过半导体过孔工艺集成在一起。

4.如权利要求1所述的CT探测器，其特征在于：所述基板包括多个过孔。

5.如权利要求4所述的CT探测器，其特征在于：所述多个过孔具有同样的大小，并且，所述多个过孔均匀地分布在所述基板上。

6.如权利要求1至5中任一项所述的CT探测器，其特征在于：其还包括：

散热件，其位于所述基板的所述第二表面，用于对所述模数转换器进行散热。

7.如权利要求6所述的CT探测器，其特征在于：所述基板的所述第二表面包括多个第一定位部，所述散热件包括多个第二定位部，所述多个第一定位部与所述多个第二定位部相配合以确保所述基板和所述散热件之间的装配精度。

8.如权利要求6所述的CT探测器，其特征在于：在所述基板的所述第二表面与所述散热件之间涂布有导热胶。

9.如权利要求6所述的CT探测器，其特征在于：所述散热件包括用于防止与所述基板的所述第二表面上的元器件干涉的镂空部。

10.如权利要求6所述的CT探测器，其特征在于：所述散热件由高导热系数的材料制成。

11.一种CT机，其包括多个数据采集单元，其特征在于：所述多个数据采集单元中的至少一个数据采集单元包括：

多个如权利要求1至10中任一项所述的CT探测器；以及

数据采集板，

其中，所述多个CT探测器中的所述连接器连接到所述数据采集板上。

12.如权利要求11所述的CT机，其特征在于：其还包括：

散热架，其用于对所述多个CT探测器进行散热，

其中，所述多个CT探测器与所述数据采集板安装于所述散热架上。