CN220508835U - 一种动态双能探测器 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种动态双能探测器，包括滤波片以及设于所述滤波片两侧的第一转换单元和第二转换单元；所述第一转换单元包括第一闪烁体层和第一光电二极管层，所述第二转换单元包括第二闪烁体层和第二光电二极管层，所述第一闪烁体层和所述第二闪烁体层分别设于所述滤波片两侧，所述第一光电二极管层设于所述第一闪烁体层的上表面，所述第二光电二极管层设于所述第二闪烁体层的下表面。本申请可实现一次曝光且动态获取高能图像和低能图像，降低病人的辐射剂量；消除因病人的心脏跳动、呼吸、身体无意识移动等因素导致的图像中组织位移和形变，影响诊断的准确性；满足造影、减影等检查中双能实时成像的要求，为诊断提供更直观、准确的影像学依据。
Description
技术领域
本申请涉及X射线技术领域，特别是一种动态双能探测器。
背景技术
双能成像是数字X射线摄影领域重要的发展趋势之一，通过双能成像，利用减影技术能分别得到软组织图像和骨骼图像，临床诊断中可以有效避免因组织相互遮挡而造成的误诊和漏诊，提高诊断的准确性。目前，双能成像技术主要有以下两种实现方式：
(1)采用动态探测器分高能和低能两次曝光的方式分别采集高能图像和低能图像。如：公开号CN113040794A，公开了一种双能减影快速实现方法及系统，这种方法需要高能和低能两次曝光来分别采集高能图像和低能图像，但采集到的高能图像和低能图像中的组织会发生位移和形变，影响减影的效果，进而影响诊断的准确性。
(2)采用双能静态探测器一次曝光采集高能图像和低能图像。如：CN114397694A公开的一种X射线双能谱探测线阵探测器和CN101455573A公开的实现一次曝光双能减影的方法、双能过滤板和成像设备。这种类型的探测器仅支持静态采集图像，无法实现动态采集，无法满足消化道造影、输卵管造影及肾盂造影等造影检查中双能实时成像的要求。并且这种类型的双能探测器结构需要的曝光剂量大，图像的对比度和信噪比都比较低。
实用新型内容
鉴于所述问题，提出了本申请以便提供克服所述问题或者至少部分地解决所述问题的一种动态双能探测器，包括：
一种动态双能探测器，包括滤波片以及设于所述滤波片两侧的第一转换单元和第二转换单元；
所述第一转换单元包括第一闪烁体层和第一光电二极管层，所述第二转换单元包括第二闪烁体层和第二光电二极管层，所述第一闪烁体层和所述第二闪烁体层分别设于所述滤波片两侧，所述第一光电二极管层设于所述第一闪烁体层的上表面，所述第二光电二极管层设于所述第二闪烁体层的下表面；
当发出高能射线和低能射线时，所述第一闪烁体层将所述低能射线转换成可见光，所述第一光电二极管层将所述第一闪烁体层转换的可见光转换成电信号；所述滤波片过滤所述低能射线，所述第二闪烁体层将所述高能射线转换成可见光，所述第二光电二极管层将所述第二闪烁体层转换的可见光转换成电信号。
优选地，所述第二闪烁体层的厚度大于所述第一闪烁体层的厚度。
优选地，所述第二闪烁体层的厚度为所述第一闪烁体层厚度的两倍以上。
优选地，所述滤波片的厚度为2mm。
优选地，所述第一闪烁体层为碘化艳层。
优选地，所述第二闪烁体层为碘化艳层。
优选地，所述滤波片为金属滤波片。
优选地，所述金属滤波片为铜滤波片。
本申请具有以下优点：
在本申请的实施例中，相对于现有技术中动态采集图像时需要两次曝光，一次曝光仅支持静态采集图像的问题，本申请提供了一次曝光且能动态采集图像的解决方案，具体为：包括滤波片以及设于所述滤波片两侧的第一转换单元和第二转换单元；所述第一转换单元包括第一闪烁体层和第一光电二极管层，所述第二转换单元包括第二闪烁体层和第二光电二极管层，所述第一闪烁体层和所述第二闪烁体层分别设于所述滤波片两侧，所述第一光电二极管层设于所述第一闪烁体层的上表面，所述第二光电二极管层设于所述第二闪烁体层的下表面；当发出高能射线和低能射线时，所述第一闪烁体层将所述低能射线转换成可见光，所述第一光电二极管层将所述第一闪烁体层转换的可见光转换成电信号；所述滤波片过滤所述低能射线，所述第二闪烁体层将所述高能射线转换成可见光，所述第二光电二极管层将所述第二闪烁体层转换的可见光转换成电信号。本申请可实现一次曝光获取高能图像和低能图像，降低病人的辐射剂量；消除因病人的心脏跳动、呼吸、身体无意识移动等因素导致的图像中组织位移和形变，影响诊断的准确性；并且还能实现动态采集高质量的高能图像和低能图像，满足造影、减影等检查中双能实时成像的要求，为诊断提供更直观、准确的影像学依据。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对本申请的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请一实施例提供的一种动态双能探测器的结构示意图。
说明书附图中的附图标记如下：
1、滤波片；2、第一转换单元；21、第一闪烁体层；22、第一光电二极管层；3、第二转换单元；31、第二闪烁体层；32、第二光电二极管层。
具体实施方式
为使本申请的所述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
发明人通过分析现有技术发现：第一种双能成像的实现方式因为是两次曝光，所以病人的辐射剂量较大，增大病人的辐射损伤；并且，两次曝光之间存在时间差(150ms以上)，在这个时间差内，因病人心脏跳动、呼吸及无意识的移动等因素，导致采集到的高能图像和低能图像中的组织会发生位移和形变，影响诊断的准确性；
第二种双能成像的实现方式在短时间内只能采集一组高能图像和低能图像，采集完一组高能图像和低能图像后需要等待3-5秒才能再次采集，无法实现动态采集。
参照图1，示出了本申请实施例提供的一种动态双能探测器，包括滤波片1以及设于所述滤波片1两侧的第一转换单元2和第二转换单元3；
所述第一转换单元2包括第一闪烁体层21和第一光电二极管层22，所述第二转换单元3包括第二闪烁体层31和第二光电二极管层32，所述第一闪烁体层21和所述第二闪烁体层31分别设于所述滤波片1两侧，所述第一光电二极管层22设于所述第一闪烁体层21的上表面，所述第二光电二极管层32设于所述第二闪烁体层31的下表面；
当发出高能射线和低能射线时，所述第一闪烁体层21将所述低能射线转换成可见光，所述第一光电二极管层22将所述第一闪烁体层21转换的可见光转换成电信号；所述滤波片1过滤所述低能射线，所述第二闪烁体层31将所述高能射线转换成可见光，所述第二光电二极管层32将所述第二闪烁体层31转换的可见光转换成电信号。
在本申请的实施例中，相对于现有技术中动态采集图像时需要两次曝光，一次曝光仅支持静态采集图像的问题，本申请提供了一次曝光且能动态采集图像的解决方案，具体为：包括滤波片1以及设于所述滤波片1两侧的第一转换单元2和第二转换单元3；所述第一转换单元2包括第一闪烁体层21和第一光电二极管层22，所述第二转换单元3包括第二闪烁体层31和第二光电二极管层32，所述第一闪烁体层21和所述第二闪烁体层31分别设于所述滤波片1两侧，所述第一光电二极管层22设于所述第一闪烁体层21的上表面，所述第二光电二极管层32设于所述第二闪烁体层31的下表面；当发出高能射线和低能射线时，所述第一闪烁体层21将所述低能射线转换成可见光，所述第一光电二极管层22将所述第一闪烁体层21转换的可见光转换成电信号；所述滤波片1过滤所述低能射线，所述第二闪烁体层31将所述高能射线转换成可见光，所述第二光电二极管层32将所述第二闪烁体层31转换的可见光转换成电信号。本申请可实现一次曝光获取高能图像和低能图像，降低病人的辐射剂量；消除因病人的心脏跳动、呼吸、身体无意识移动等因素导致的图像中组织位移和形变，影响诊断的准确性；并且还能实现动态采集高质量的高能图像和低能图像，满足造影、减影等检查中双能实时成像的要求，为诊断提供更直观、准确的影像学依据。
下面，将对本申请各示例性实施例中的一种动态双能探测器作进一步的说明。
需要说明的是，球馆用于向所述动态双能探测器发出X射线，其中X射线包含了高能射线和低能射线。X射线的成像原理是X射线照射到闪烁体层上后，闪烁体层会产生可见光，光电二极管层将光信号转化为电信号，进而采集得到图像。
本实施例在滤波片1的上表面依次设置第一闪烁体层21和第一光电二极管层22，在滤波片1的下表面依次设置第二闪烁体层31和第二光电二极管层32。
与传统的探测器相比，本申请将第一光电二极管层22放置在第一闪烁体层21的上表面，这种结构能有效减小可见光的传输距离，降低可见光的散射和衰减，有效提高量子转换效率，提高图像的对比度。并且，这种结构探测器的量子转换效率高，可以使用较小的曝光参数获取高质量的图像，有效降低病人的辐射剂量。
第二光电二极管层32放置在第二闪烁体层31下面的目的是：因光电二极管层是采集图像的单元，里面包含了许多的电子元器件，在其工作时会产生电磁波，本申请的结构是为了在保证探测器厚度不增加的前提下，增大第一光电二极管层22和第二光电二极管层32间的距离，降低两个光电二极管层之间的电磁干扰，提高图像的质量。
在本申请一实施例中，所述第二闪烁体层31的厚度大于所述第一闪烁体层21的厚度。
作为一种示例，为了提高高能图像的信噪比，所述第二闪烁体层31的厚度为所述第一闪烁体层21厚度的两倍以上。
在本申请一实施例中，所述滤波片1的厚度为2mm。
需要说明的是，滤波片1的作用是滤除低能射线，确保到达第二闪烁体层31的全部都是高能射线。
在一具体实现中，滤波片1是为了完全滤除低能射线，并且高能射线无衰减的穿过，滤波片1的厚度为2mm，不能有任何偏差。
在本申请一实施例中，所述第一闪烁体层21和所述第二闪烁体层31均为碘化艳层，所述第一光电二极管层22和所述第二光电二极管层32均为TFT模组。
需要说明的是，碘化艳是目前探测器的主要闪烁材料，TFT模组为具有光电二极管作用的非晶硅层(amorphous Silicon，a-Si)再加TFT(Thin Film Transistor，薄膜场效应晶体管)阵列构成。闪烁体经X射线曝光后，将X射线光子先转变成可见光，而后由具有光电二极管作用的非晶硅层变为图像电信号，最后获得数字图像。
在本申请一实施例中，所述滤波片1为金属滤波片。
在本申请一实施例中，所述金属滤波片为铜滤波片。
作为一种示例，滤波片1的材质是纯度≥99.99％的铜。
本实施例的动态双能探测器的工作原理为：
1)球馆发出X射线，其中包含了高能射线和低能射线，第一闪烁体层21产生的可见光照射到第一光电二极管层22，经光电转换后采集得到低能图像(因包含了低能射线和高能射线，所有射线综合后，我们定义为低能射线)。需要说明的是，第一闪烁体层21产生的可见光与日常生活中的灯泡发出的光是类似的，四面八方都可以照射到。
2)高能射线和低能射线穿过第一闪烁体层21后到达滤波片1，低能射线被滤波片过滤掉，高能射线穿过滤波片后到达第二闪烁体层31。
3)第二闪烁体层31产生可见光，照射到第二光电二极管层32，经光电转换后采集得到高能图像。
4)采集完高能图像和低能图像后，球馆可以第二次发射X射线，采集第二组高能图像和低能图像。
5)依次循环上述过程，动态采集高能图像和低能图像，每秒最高可以采集30组高能图像和低能图像，满足消化道造影、输卵管造影、肾盂造影等造影检查。
本申请的动态双能探测器仅需一次曝光就能得到高能图像和低能图像，大幅降低病人的辐射剂量。并且这两幅图像之间不存在时间差，无需担心因病人呼吸、心脏跳动或身体移动而导致的组织位移或形变问题。
尽管已描述了本申请实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请实施例范围的所有变更和修改。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
以上对本申请所提供的一种动态双能探测器，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
Claims (8)
1.一种动态双能探测器，其特征在于，包括滤波片以及设于所述滤波片两侧的第一转换单元和第二转换单元；
所述第一转换单元包括第一闪烁体层和第一光电二极管层，所述第二转换单元包括第二闪烁体层和第二光电二极管层，所述第一闪烁体层和所述第二闪烁体层分别设于所述滤波片两侧，所述第一光电二极管层设于所述第一闪烁体层的上表面，所述第二光电二极管层设于所述第二闪烁体层的下表面；
当发出高能射线和低能射线时，所述第一闪烁体层将所述低能射线转换成可见光，所述第一光电二极管层将所述第一闪烁体层转换的可见光转换成电信号；所述滤波片过滤所述低能射线，所述第二闪烁体层将所述高能射线转换成可见光，所述第二光电二极管层将所述第二闪烁体层转换的可见光转换成电信号。
2.根据权利要求1所述的动态双能探测器，其特征在于，所述第二闪烁体层的厚度大于所述第一闪烁体层的厚度。
3.根据权利要求2所述的动态双能探测器，其特征在于，所述第二闪烁体层的厚度为所述第一闪烁体层厚度的两倍以上。
4.根据权利要求1所述的动态双能探测器，其特征在于，所述滤波片的厚度为2mm。
5.根据权利要求1所述的动态双能探测器，其特征在于，所述第一闪烁体层为碘化艳层。
6.根据权利要求1所述的动态双能探测器，其特征在于，所述第二闪烁体层为碘化艳层。
7.根据权利要求1所述的动态双能探测器，其特征在于，所述滤波片为金属滤波片。
8.根据权利要求7所述的动态双能探测器，其特征在于，所述金属滤波片为铜滤波片。
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