CN115721326A - 放射线摄像装置和放射线摄像系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种放射线摄像装置和放射线摄像系统。放射线摄像装置在与放射线检测单元的放射线入射面相对的背面侧上包括衰减部件。衰减部件被配置为减少布置在放射线摄像装置的背面侧上的零件的意外出现，其意外出现是由于放射线摄像装置的背面侧上的结构零件反射的后向散射放射线造成的。衰减部件包括放射线透射率高于零件的放射线透射率的材料，覆盖在到与放射线检测单元的入射面相对的表面上的正交投影中与放射线检测单元重叠的零件的轮廓的端部，并且衰减部件的面积小于放射线检测单元的面积。

Description

放射线摄像装置和放射线摄像系统

技术领域

本发明涉及一种放射线摄像装置和放射线摄像系统。

背景技术

摄像装置使用由半导体材料制成的平板检测器(以下简称“FPD”)作为放射线检测单元。这种类型的放射线摄像装置广泛用作医疗诊断摄像或无损检测的摄像装置。例如，在放射线摄像系统中，放射线摄像装置是能够在医疗诊断摄像中进行静止图像拍摄(例如普通X射线摄像)或运动图像拍摄(例如透视摄像)的数字摄像装置。

放射线摄像装置使用布置在壳体内部的FPD将从放射线生成装置发出的放射线转换为电信号，并且将电信号转换为可用于生成放射线图像的数字数据。在此处理中，发出的放射线可以部分通过FPD，然后被与放射线入射到FPD上的一侧相对的结构反射，散射(后向散射放射线)，然后再次进入FPD。后向散射放射线可以穿过与FPD的放射线入射的表面相对的FPD表面上的零件，进入FPD，通过这样，该零件意外地作为伪影出现在放射线图像中。

例如，日本专利申请公开号2004-294114的公开讨论了使用按照区域放射线透射率不同的衰减部件来减少伪影的影响的技术，以使到达FPD的后向散射放射线量大致均匀。衰减部件越重，其放射线透射率越低。然而，日本专利申请公开号2004-294114的公开技术在对图像质量没有影响的区域中使用具有高放射线透射率(即低重量)的衰减部件，这使得放射线摄像装置的重量轻。减少放射线摄像装置的重量可以减少用户在携带放射线摄像装置以对被检体进行设置时的工作负荷。

发明内容

另一方面，日本专利申请公开号2004-294114公开的技术，在具有高放射线透射率的零件放置在与放射线入射侧相对的FPD的表面上的部分中，使用具有低放射线透射率(即高重量)的衰减部件。例如，如果有助于减轻放射线摄像装置重量的具有低放射线透射率的小型零件带来区域的更高放射线透射率，则将具有低放射线透射率的衰减部件放置在该区域中，这导致难以使放射线摄像装置更轻。

本发明旨在提供一种技术，用于减轻放射线摄像装置的重量，同时减少由于放射线图像中发生的后向散射放射线而产生的伪影。

根据本发明的一方面，一种放射线摄像装置，其向被检体发出由放射线生成单元生成的放射线，并基于透过被检体的放射线生成放射线图像，放射线摄像装置包括：放射线检测单元，包括第一表面和与第一表面相对的第二表面，第一表面上设置有多个像素，各个像素被配置为将放射线转换为电信号；多个零件，相对于放射线检测单元设置在第二表面侧；以及衰减部件，相对于放射线检测单元设置在第二表面侧，并被配置为衰减从第二表面侧入射到放射线检测单元上的后向散射放射线。衰减部件包括放射线透射率高于多个零件中的任何零件的放射线透射率的材料，覆盖在到第二表面上的正交投影中与放射线检测单元重叠的零件的轮廓的端部，并且面积小于放射线检测单元的面积。

根据以下参照附图对示例性实施例的详细描述，本发明的其他特征将变得清楚。

附图说明

图1是示出根据第一示例性实施例的放射线摄像系统的配置的图。

图2A和图2B示出了根据第一示例性实施例的放射线摄像装置的配置。

图3是示出根据第一示例性实施例的后向散射放射线的示意图。

图4A和图4B是示出根据第一示例性实施例的衰减部件的布置的示意图。

图5A和图5B示出了根据第一示例性实施例的图4A和图4B中的位置与入射散射放射线量之间的关系。

图6A和图6B是示出根据第二示例性实施例的衰减部件的布置的示意图。

图7示出了根据第三示例性实施例的阴影差异和到遮蔽部件的距离之间的关系。

具体实施方式

将参考以下附图详细描述应用本发明的一些示例性实施例。

以下示例性实施例不限制根据所附权利要求的本发明。尽管将在示例性实施例中描述多个特征，但一些实施例可以不使用用于实现本发明的所有特征，并且其它实施例可以使用特征的任何组合。此外，在附图中，相同的附图标记表示相同的组件，并且将省略冗余描述。尽管术语“放射线”通常可以表示X射线，但它也可以表示另一种类型的放射线(例如，α射线、β射线或γ射线)。

图1示出了根据本发明第一示例性实施例的放射线摄像系统10的总体配置。放射线摄像系统10包括控制装置100、放射线生成装置101和放射线摄像装置102。控制装置100包括摄像条件设置单元103、摄像控制单元104、图像处理单元105和显示单元106。作为控制装置100，能够适当地使用包括中央处理单元(CPU)、主存储设备、辅助存储设备和显示设备的通用计算机。计算机可执行指令(程序代码)能够存储在存储设备中，由CPU执行，并且其结果由显示设备显示，从而实现控制装置100的单元的功能。

放射线生成装置101向被检体P发出放射线束B。放射线生成装置101包括生成放射线的管形灯L、调节所生成放射线光束的扩展角的准直器C以及连接到准直器的放射线剂量测量设备。

放射线摄像装置102基于从放射线生成装置101发出并透过被检体P的放射线生成放射线图像。生成的放射线图像被发送到图像处理单元105。放射线摄像装置102还将关于检测到的放射线剂量的信息发送到摄像控制单元104。将参考图2A和图2B详细描述放射线摄像装置102的内部结构。

摄像条件设置单元103包括摄像条件输入单元，用于操作者输入摄像条件(例如管电压、管电流和摄像目标部分)，并且操作者输入的摄像条件被发送到摄像控制单元104。基于输入的摄像条件，摄像控制单元104控制放射线生成装置101、放射线摄像装置102和图像处理单元105。

图像处理单元105对从放射线摄像装置102接收到的放射线图像执行图像处理，例如偏移校正处理、增益校正处理和降噪处理。图像处理单元105将经过图像处理的放射线图像发送到显示单元106。作为显示单元106，使用通用显示器。显示单元106输出从图像处理单元105发送的图像信息。

图2A和图2B示出了根据本示例性实施例的放射线摄像装置102的配置。图2A是当从放射线摄像装置102的入射面3a的方向上观察时放射线摄像装置102的外部透视图。图2B是当从垂直于箭头X方向上观看时放射线摄像装置102的截面图。该截面图是沿着图2A中所示的线A-A’切割放射线摄像装置102获得的。图2B中的箭头X示意性地指示入射到放射线摄像装置102的入射面3a上的放射线的方向。

放射线摄像装置102具有近似长方体的形状，并且壳体201包含放射线摄像装置102中包括的零件。壳体201包括包含胸垫部分202a和框架部分202b的前表面盖202、后表面盖203和二次电池209的可卸盖213。

胸垫部分202a是布置在壳体201的放射线入射的表面处的板状部件。由于存在当放射线摄像装置102用于摄像时放射线摄像装置102被施加负载的情况，因此具有高刚度的部件适合作为胸垫部分202a。由于胸垫部分202a是来自放射线生成装置101的放射线入射的表面，因此具有高放射线透射率的材料适合胸垫部分202a。

从这些观点来看，例如，碳纤维增强塑料(CFRP)用于胸垫部分202a。对于位于胸垫部分202a的外围的框架部分202b，使用镁合金。

后表面盖203是一个板状部件，布置在与壳体201的放射线入射面相对的表面处。如上所述，由于存在放射线摄像装置102被施加负载的情况，因此具有高刚度的部件适合作为后表面盖203。为了防止壳体201中的放射线的反射，具有高放射线透射率的材料也适用于后表面盖203。从这些观点来看，例如，CFRP用于后表面盖203。

在壳体201中，减震片204、放射线检测单元205和基座206按此顺序从放射线的入射面层压。减震片204保护放射线检测单元205免受从壳体201外部接收的冲击。

放射线检测单元205是平板检测器(FPD)，其在分别包括光电转换元件并以二维阵列状配置的多个像素205a上，包括由将放射线的波长转换为可由光电转换元件感测的光的波长的闪烁体的多个晶体组成的闪烁体层205b。从放射线生成装置101发出的放射线由闪烁体层205b转换为光，并且光由多个像素205a的光电转换元件进一步转换为电信号。由驱动电路和读取电路读取来自多个像素205a的电信号，从而生成放射线图像。

在以下描述中，放射线检测单元205上配设多个像素205a的表面被称为“第一表面”，与第一表面相对的表面被称为“第二表面”。

放射线检测单元205通过柔性电路板207连接到控制板208。控制板208(208a-208b)包括驱动电路和读取电路。读取电路控制用于读取来自光电转换元件的电信号的驱动信号。

基座206是用于支撑放射线检测单元205和其它构件的平板状部件。在基座206的更靠近放射线入射面的表面上，放置放射线检测单元205。在与放射线入射的表面相对的基座206的表面上，控制板208、二次电池209以及未示出的无线模块和天线单元由基座206提供和支撑。例如，控制板208(208a-208b)通过紧固部件(例如螺栓)212附接到基座206。在与基座206的更靠近放射线入射面的表面相对的表面上，可以由垫片211形成用于支撑距基座206不同距离的各种零件的凹凸(交错面，staggered levels)。考虑到确保刚性的需要、减轻重量和减少电噪声的影响，镁合金适用于底座206。

二次电池209供给用于驱动电子构件(例如，放射线检测单元205、控制板208、以及无线模块和天线单元等)的电力。无线模块和天线单元用作将图像信号无线发送到外部装置的无线通信单元。

配设衰减部件210以衰减入射在放射线检测单元205上的后向散射放射线。“后向散射放射线”是指按以下方式获得的成分。当发射到放射线检测单元205的放射线的一部分透过放射线检测单元205或放射线的照射场比放射线检测单元205宽时，放射线由与放射线入射到放射线检测单元205的表面相对的一个或者多个结构反射，并且反射的放射线作为后向散射放射线再次入射到放射线检测单元205上。将参考图3详细描述后向散射放射线。对于衰减部件210，使用吸收放射线的材料，例如铋、铅、不锈钢(SUS)、铁或钨，或者可以使用它们的合金。

衰减部件210是用于衰减入射到放射线检测单元205上的后向散射放射线的部件。由于放射线被与放射线入射到放射线检测单元205的表面相对的一个或者多个结构反射，因此衰减部件210设置在放射线检测单元205的第二表面侧上。例如，在一个实施例中，衰减部件210设置在放射线检测单元205和基座206之间。在其它实施例中，衰减部件210设置在壳体201的后表面盖203的内部和/或外部。衰减部件可以通过粘合层粘合到壳体的内表面或外表面。然而，本发明不限于此。例如，在另一个实施例中，如图2B所示，衰减部件210设置在控制板208a-208b和壳体201的后表面盖203的内部。未示出衰减部件210定位在相比于放射线检测单元205的第一表面更靠近第二表面的这一布局。

接下来，参考图3描述后向散射放射线。图3示出了关于图1中的放射线生成装置101和放射线摄像装置102的后向散射放射线的状态。从放射线生成装置101发出的放射线穿过被检体P并且入射到放射线摄像装置102内的放射线检测单元205上。

入射到放射线检测单元205上的放射线的一部分穿过放射线检测单元205的闪烁体层205b而不被闪烁体层205b吸收，被放射线摄像装置102背面侧的壁面或底部等结构反射和散射，并再次从放射线检测单元205的背面侧的结构入射。从背表面侧的结构入射的该后向散射放射线包括由安装在背面侧的放射线摄像装置102的衰减零件衰减的后向散射放射线和入射在荧光体上的后向散射放射线。存在衰减零件的部分和不存在衰减零件的部分之间的放射线透射率的差异导致衰减零件在放射线图像中意外出现，即出现伪影。

如果设置衰减部件210盖住放射线检测单元205的整个表面以屏蔽放射线检测单元205免受后向散射放射线，则可以减少入射到放射线检测单元205上的后向散射放射线的绝对量，从而减少伪影。设置在整个表面上的衰减部件210将增加放射线摄像装置102的重量。在装置的性质上，携带放射线摄像装置102的用户在许多任务(例如为被检体进行设置)中使用放射线摄像装置102。因此，适合尽可能地减轻放射线摄像装置102的重量。

因此，在本发明中，由于在放射线摄像装置102的壳体201外部生成的后向散射放射线导致的衰减零件意外出现而引起的伪影减少，同时使用小于放射线检测单元205的面积的衰减部件而减轻了放射线摄像装置102的重量。

图4A和4B是以简化方式示出根据示例性实施例的放射线摄像装置102的配置的图。图4A示出了在没有衰减部件210的情况下与放射线入射到放射线摄像装置102上的表面(图2B中的箭头X)相对的一侧。图4B示出了添加到图4A的衰减部件210。在图4A所示的放射线摄像装置102中，配设了控制板208a、控制板208b和二次电池209。

这种布局导致这些零件中的各个的轮廓的端部与在放射线检测单元205的第二表面的平面内方向上不存在该零件的部分之间在入射后向散射放射线量上存在很大差异。在后向散射放射线量上存在如此大的差异的部分会导致放射线图像中出现伪影。

在本示例性实施例中，配设了衰减部件210以覆盖设置在放射线检测单元205的第二表面侧上的零件的轮廓的端部，并且该零件在放射线检测单元205的第二表面上的正交投影中的意外出现减少目标。衰减部件210的放射线透射率高于作为意外出现减少目标的零件的放射线透射率。

该配置允许通过减少到达放射线检测单元205的第二表面的后向散射放射线量的差异来减少伪影，该差异发生在作为意外出现减少目标的零件的轮廓的端部和不存在该零件的部分之间。

以下是参考图4A、图4B、图5A和图5B的描述。图5A和图5B示出了在图4A中的线B-B’的位置入射到放射线检测单元205上的散射放射线的量。图4A示出了沿着放射线摄像装置102中放射线检测单元205上与放射线入射面相对的表面上的线B-B’没有配设零件(图4A中的控制板208a和208b)的区域和配设了零件的区域。图5A和图5B示出了各个区域上的入射散射放射线的量。

图5A对应于图4A中未配设衰减部件210的情况。图5B对应于在图4B中配设衰减部件210的情况。在图5A中，未配设零件的区域和配设零件的区域之间的入射散射放射线量存在很大差异，由此零件意外地出现为伪影源。另一方面，在对应于配设衰减部件210的情况的图5B中，衰减部件210创建由零件和衰减部件210覆盖的区域、仅由衰减部件210覆盖的区域以及既不由零件也不由衰减部件210覆盖的区域。

图5B中的区域之间的入射散射放射线量的差异小于没有衰减部件210时的未配设零件的区域和配设了零件的区域之间的差异。因此，零件不太可能意外出现，从而减少了伪影。

衰减部件210的材料的放射线透射率高于作为意外出现减少目标的零件的放射线透射率。这是因为，衰减部件210的放射线透射率低于作为意外出现减少目标的零件的放射线透射率，会导致零件意外出现。在图4B中，配设衰减部件210以覆盖控制板208a、控制板208b和二次电池209。如上文参考图5A和图5B所述，与没有衰减部件210的情况相比，这些区域之间的后向散射放射线量的差异很小。因此，零件不太可能意外出现在结果的图像上，从而减少了伪影。

在图4B的上述描述中，作为意外出现减少目标的零件是控制板208和二次电池209，但要覆盖的被检体不限于这些。例如，可以配设衰减部件210以覆盖基座206中设置的凹凸部分的轮廓的端部、用于放射线摄像装置102的通信的天线、用于连接各种电气零件的电缆或用于固定各种零件的紧固部件。

衰减部件210的轮廓的端部的厚度可以连续改变。这可以减少到达衰减部件210的端部上的放射线检测单元205的第二表面的后向散射放射线量的差异，使得衰减部件210的轮廓的形状不太可能意外地出现在放射线图像中。

衰减部件210可以连接到放射线摄像装置102，也可以从放射线摄像装置102上拆卸。

上述配置使得在查看实际拍摄的放射线图像中的意外出现的状态后，轻松将衰减部件210布置在适当的位置。衰减部件210可连接到放射线摄像装置102并可从放射线摄像装置102拆卸的配置也使得可以基于放射线图像中的意外出现的状态而轻松改变衰减部件210的材料。

将描述本发明的第二示例性实施例。第二示例性实施例与第一示例性实施例的不同之处在于，衰减部件210覆盖作为意外出现减少目标的零件的轮廓的端部，而不是整个零件。

图6A和图6B以简化的方式示出了根据本示例性实施例的放射线摄像装置102的配置。图6A示出了没有衰减部件210时与放射线摄像装置102的放射线入射面相对的一侧。图6B示出了将衰减部件210添加到图6A的放射线摄像装置102。

在本示例性实施例中，在放射线摄像装置102中配设控制板208a、控制板208b和二次电池209，作为成为意外出现减少目标的零件，并且衰减部件210沿着各个零件的轮廓的端部而放置。衰减部件210布置为如图6B所示，与第一示例性实施例中相比，其减小了衰减部件210的面积。因此，该配置允许减少放射线摄像装置102的重量。

将描述本发明的第三示例性实施例。在本示例性实施例中，减少了衰减部件210的端部的意外出现。

为了定量评估伪影的量，假设A表示零件意外出现的区域的平均像素值，B表示该零件附近未出现零件的区域的平均像素值，阴影差可以通过以下公式(1)获得。

阴影差＝(B-A)/A...(1)

图7示出了表示阴影差和距离x之间关系的评估的图，其中x是从多个像素205a中的各个和闪烁体层205b之间的界面到在到检测表面的正交投影中覆盖控制板208a的区域中所布置的衰减部件210的距离。如图7所示，随着距离x越大，阴影差越小。这是因为，当距离x大时，后向散射放射线围绕衰减部件210的外围并到达闪烁体层205b，这阻止衰减部件210的端部清晰出现。

图示为基准值的虚线表示从多个放射线图像获得、并被认为不影响图像的实际使用的阴影差的基准值。基准值和关于阴影差的数据之间的交点对应于5mm。从该结果可以理解，如果从闪烁体层205b和多个像素205a中的各个像素之间的界面到放射线衰减部件210的距离大于或等于5mm，则阴影差低于基准值。为了获得更合适的图像，距离可以大于或等于8mm。

如上所述，在本示例性实施例中，为了减少衰减部件210的意外出现，在远离放射线检测单元205处设置衰减部件210。该布置允许使用衰减部件210减少由于后向散射放射线导致的伪影的量，同时也减少由于衰减部件210导致的伪影的出现。

根据本发明，可以提供一种放射线摄像装置，其减少由于放射线摄像装置后方生成的后向散射放射线导致的伪影，并减轻放射线摄像装置的重量。

虽然参考示例性实施例描述了本发明，但应理解，本发明不限于所公开的示例性实施例。以下权利要求的范围应得到最广泛的解释，以涵盖所有此类修改以及等效结构和功能。

Claims (19)

1.一种放射线摄像装置，其向被检体发出由放射线生成单元生成的放射线，并基于透过被检体的放射线生成放射线图像，所述放射线摄像装置包括：

放射线检测单元，包括第一表面和与第一表面相对的第二表面，包括多个像素的第一表面，被配置为将放射线转换为电信号；

多个零件，相对于放射线检测单元设置在第二表面侧；以及

衰减部件，相对于放射线检测单元设置在第二表面侧，并被配置为衰减从第二表面侧入射到放射线检测单元上的后向散射放射线，

其中，衰减部件包括放射线透射率高于多个零件中的任何零件的放射线透射率的材料，覆盖在到第二表面上的正交投影中与放射线检测单元重叠的多个零件中的至少一个零件的轮廓的端部，并且面积小于放射线检测单元的面积。

2.根据权利要求1所述的放射线摄像装置，其中，衰减部件设置为远离放射线检测单元的第二表面。

3.根据权利要求1所述的放射线摄像装置，

其中，多个零件包括由用于形成零件的多个组成零件组成的零件，以及

其中，衰减部件覆盖在到第二表面上的正交投影中与放射线检测单元重叠的多个组成零件中的各个的轮廓的端部。

4.根据权利要求1所述的放射线摄像装置，

其中，多个零件包括被配置为从放射线检测单元读取信号的控制板，以及

其中，衰减部件覆盖在到第二表面上的正交投影中与放射线检测单元重叠的控制板的轮廓的端部。

5.根据权利要求1所述的放射线摄像装置，

其中，多个零件包括配置为向放射线摄像装置供电的二次电池，以及

其中，衰减部件覆盖在到第二表面上的正交投影中与放射线检测单元重叠的二次电池的轮廓的端部。

6.根据权利要求1所述的放射线摄像装置，

其中，多个零件包括用于放射线摄像装置与外部装置通信的天线，以及

其中，衰减部件覆盖在到第二表面上的正交投影中与放射线检测单元重叠的天线的轮廓的端部。

7.根据权利要求1所述的放射线摄像装置，

其中，多个零件包括被配置为在放射线检测单元的第二表面上支撑放射线检测单元的基座，以及

其中，衰减部件覆盖在到第二表面上的正交投影中与放射线检测单元重叠的基座的凹凸的端部。

8.根据权利要求1所述的放射线摄像装置，

其中，多个零件包括被配置为紧固包括在放射线摄像装置中的零件的紧固部件，以及

其中，衰减部件覆盖在到第二表面上的正交投影中与放射线检测单元重叠的紧固部件的轮廓的端部。

9.根据权利要求1所述的放射线摄像装置，

其中，多个零件包括连接到放射线摄像装置中包括的零件的电缆，以及

其中，衰减部件覆盖在到第二表面上的正交投影中与放射线检测单元重叠的电缆的轮廓。

10.根据权利要求1所述的放射线摄像装置，其中，衰减部件的轮廓的端部的厚度连续变化。

11.根据权利要求1所述的放射线摄像装置，其中，衰减部件可连接到放射线摄像装置并可从放射线摄像装置上拆卸。

12.根据权利要求1所述的放射线摄像装置，其中，衰减部件包括铋、铅、不锈钢(SUS)、铁或钨中的至少任何一种。

13.根据权利要求1所述的放射线摄像装置，还包括容纳放射线检测单元和多个零件的壳体，

其中，壳体的与放射线入射面相对的表面包括碳纤维增强塑料(CFRP)。

14.根据权利要求1所述的放射线摄像装置，还包括被配置为封装放射线检测单元和多个零件的壳体，

其中，衰减部件设置在壳体外部,在外壳的外表面上，使得衰减部件在到第二表面上的正交投影中与放射线检测单元重叠或者与多个零件中的至少一个重叠。

15.根据权利要求1所述的放射线摄像装置，还包括容纳放射线检测单元和多个零件的壳体，

其中，衰减部件设置在壳体内部，在外壳的内表面上，使得衰减部件在到第二表面上的正交投影中与放射线检测单元重叠或者与多个零件中的至少一个重叠。

16.根据权利要求1所述的放射线摄像装置，还包括容纳放射线检测单元和多个零件的壳体，

其中，衰减部件通过粘合层粘合到壳体。

17.根据权利要求1所述的放射线摄像装置，其中，多个像素中的各个像素包括光电转换元件，并且放射线检测单元包括被配置为将放射线转换为可由光电转换元件感测的光的闪烁体。

18.一种放射线摄像装置，其向被检体发出由放射线生成单元生成的放射线，并基于透过被检体的放射线生成放射线图像，所述放射线摄像装置包括：

放射线检测单元，包括第一表面和与第一表面相对的第二表面，第一表面上设置有多个像素，各个像素被配置为将放射线转换为电信号；

多个零件，设置在放射线检测单元的第二表面侧；以及

衰减部件，设置在放射线检测单元的第二表面侧，并被配置为衰减入射到衰减部件上的放射线，以减少放射线图像中多个零件中的任何零件的出现，

其中，在到第二表面上的正交投影中，衰减部件的面积小于放射线检测单元的面积且衰减部件的轮廓的端部呈锥形，并且衰减部件设置为远离放射线检测单元的第二表面。

19.一种放射线摄像系统，包括：

根据权利要求1所述的放射线摄像装置；以及

图像处理单元，被配置为将放射线摄像装置检测到的放射线作为放射线图像进行处理。

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