FI106346B - Digitaalinen kuvantamismenetelmä ja laitteita digitaalisessa kuvantamisessa - Google Patents

Description

106346

Digitaalinen kuvantamismenetelmä ja laitteita digitaalisessa kuvantamisessa

Keksinnön kohteena on digitaalinen kuvantamismenetelmä, 5 jossa menetelmässä kuvannettavaa kohdetta säteilytetään ja säteily ilmaistaan puolijohdeantureilla, joiden kattama alue on olennaisesti pienempi kuin kuvanmuodostuspinta.

Edelleen keksinnön kohteena ovat laitteet digitaalisessa 10 kuvantamisessa, jossa kuvantamisessa käytetään säteilylähdettä kuvannettavan kohteen säteilyttämiseksi ja puolijoh-deantureita säteilyn ilmaisemiseksi, jolloin puolijohdean-tureiden kattama alue on olennaisesti pienempi kuin kuvanmuodostuspinta. Erityisesti keksinnön kohteena on tällais-15 ta tekniikkaa soveltava mammografialaite.

Erilaisia kuvantamismenetelmiä käytetään monenlaisissa sovelluksissa. Mm. lääketieteen ja biotekniikan kuvantamis-sovelluksissa on tyypillistä johtaa kuvannettavan kohteen 20 läpi ja edelleen kuvanmuodostuspinnalle röntgen-, gamma-tai beta-säteilyä. Viime vuosina on perinteisten filmipoh-, jäisten kuvantamismenetelmien rinnalle kehitetty digitaa- lisiä kuvantamismenetelmiä, joissa kuvanmuodostuspintana • · .I" käytetään puolijohdeantureita, kuten CCD-antureita • · *. 25 (Charge-Coupled Device) tai CMOS-antureita (Complementary • « · *· *· Metal-Oxide Semiconductor) .

• « • · · « · • · • ·· V * Mammografia on tyypillinen lääketieteelliseen tekniikkaan liittyvä digitaalisen kuvantamisen sovellusalue, jossa 30 edellytetään laajaa kuvanmuodostuspintaa, tyypillisesti vähintään kokoa 18 x 24 cm, ja suurta resoluutiota. Mammo- . grafiassa asetetaan myös tiukat rajat hyväksyttävälle sä- *·· '· ’ teilyaltistukselle. Mammografiakuvaus edellyttää myös ku vanmuodostuspintaa, jonka aktiivinen alue ulottuu kolmelta ·;· 35 sivultaan mahdollisimman lähelle kuvantamisalueen ulkoreu- • Ml ;·· naa, jotta rintakehä ja molemmat kainalot voidaan asettaa 2 106346 kuvausta varten niin, että mahdollisimman paljon kudosta saadaan näkyviin.

Puolijohdeanturit valmistetaan tyypillisesti piistä. Täl-5 laisten anturien yksi haittapuoli on kalleus, sillä anturin koon kasvaessa sen valmistuskustannukset pinta-alaa kohti kasvavat eksponentiaalisesti. Yhden puolijohdeantu-rin valmistaminen tulee näin erittäin kalliiksi sovellutuksissa, joissa tarvitaan laajaa kuvanmuodostuspintaa.

10

Edellä kuvattua ongelmaa on yritetty kiertää valmistamalla kuvanmuodostuspinta mosaiikkimaisesti useista pienemmistä puolijohdeantureista, kuten on kuvattu esimerkiksi GB-patenttijulkaisussa 2 305 096. Tällaisissa ratkaisuissa 15 ongelmaksi muodostuu yhtenäisen kuvanmuodostuspinnan aikaansaaminen, koska suorakaiteen muotoisesta puolijohdean-turista tyypillisesti yksi reuna on varattu ohjauskytken-nöille. Tällöin anturien kaikkia reunoja ei voida liittää toisen anturin aktiiviseen alueeseen, vaan niiden väliin 20 jää aina pieni rako. Rakojen aiheuttamien haittojen kompensoimiseksi voidaan käyttää erilaisia linsseihin tai kuituoptiikkaan perustuvia ratkaisuja, mutta linssien , r haittana on huono hyötysuhde ja kuituoptiikan käyttö aihe-uttaa suuria lisäkustannuksia. Joissakin sovelluksissa on- ~ i i ;t 25 gelmaa on yritetty ratkaista valmistamalla laajapintainen anturi amorfiseen piihin perustuvalla puolijohdetekniikal-la, mutta tällöin saavutettavissa oleva resoluutio ei rii- • · · V · tä suurta tarkkuutta edellyttäviin lääketieteellisiin so vellutuksiin, kuten esimerkiksi mammografiaan.

:Y: 30 • · :*·*; Eräs tunnettu ratkaisu laajan kuvanmuodostuspinnan aikaan- .* . saamiseksi on puolijohdeantureiden järjestäminen shakki- *· lautakuvion omaiseen muotoon riveiksi ja sarakkeiksi si ten, että olennaisesti joka toinen shakkilautakuvion ruutu *:* 35 käsittää puolijohdeanturin niin, että yhteen suuntaan, « · · · ·:·· esimerkiksi rivien suuntaisesti antureilla on ylitystä 3 106346 suhteessa shakkilautakuvion ruutuun ja vastaavasti ortogo-naaliseen suuntaan eli sarakkeiden suuntaisesti antureiden : väliin jää rako. Tällöin puolijohdeanturiasetelma järjes tetään liikkuvaksi siten, että asetelma on siirrettävissä 5 kahdesti suuntaan, jossa antureiden välillä on rako, ja anturiasetelma säteilytetään alkuasennossa sekä molempien asetelman siirtojen jälkeen. Tällöin koko anturiasetelman kattama pinta-ala lukuunottamatta kuvanmuodostuspinnan reunoille jääviä ruutuja saadaan kuvattua kolmella valo-10 tuksella.

Ongelmana yllä kuvatussa järjestelyssä on, että anturiasetelma joudutaan siirtämään ja pysäyttämään peräti kolmea eri valotusta varten. Näin kuvantamislaitteen mekaaninen 15 rakenne muodostuu vaikeaksi toteuttaa, useat valotukset kuormittavat säteilylähdettä ja kuvausajasta tulee pitkä.

Liiallisen säteilyaltistuksen välttämiseksi on lääketieteellisissä sovelluksissa usein välttämätöntä kollimoinnin 20 järjestäminen eli säteilyn rajaaminen varjostuksen avulla vain antureiden kullakin hetkellä kattamalle alueelle.

, Kollimoinnin toteutus muodostaa tällöin oman ongelma- alueensa. Kun esimerkiksi tyypillinen röntgensäteilylähde « · ei ole pistemäinen vaan sen ulkomitat ovat äärelliset, • · Ί 25 esimerkiksi luokkaa 0,3 x 0,3 mm, muodostuu laitteiston • · *·rakenteesta riippuen kuvannettavan kohteen reuna-alueille • • · · muutaman millimetrin levyinen puolivarjon alue, jolla sä- • · · · teily ei ole täysimääräistä. Tämän johdosta kollimointi on suunniteltava siten, että reuna-alueille muodostuu joko 30 ylitystä tai alitusta, ts. että kuvannettavat alueet joko

. t t J

:*·*; menevät hiukan päällekkäin tai että minkäänlaista päällek- .* . käisyyttä ei synny. Tekniikan tason mukaista shakkilauta- • r · *· * kuviota käytettäessä ylitys kuitenkin aiheuttaa ristikon- muotoisella alueella säteilyannoksen kaksinkertaistumisen, •i* 35 pisteittäin jopa kolminkertaistumisen kuvannet tavassa koh- • * » ·;·· teessä, ja alitus puolestaan muodostuvaan kuvaan ristikon- 4 106346 muotoisen alueen, jossa kuvainformaatiota on vähemmän kuin muualla tai josta se puuttuu kokonaan.

Edelleen ongelman muodostavat kuvanmuodostuspinnan reuna-5 alueet, joita ei saada kokonaan säteilytettyä. Kuvanmuodostuspinnan reunoille jää tyhjät ruudut, ts. vain joka toisen ruudun alueelta saadaan kuvainformaatiota, jolloin kuvanmuodostuspinnan reunat muodostavat eräänlaisen lin-nanmuurikuvion.

10

Keksinnön tavoitteena on kehittää kuvantamismenetelmä ja menetelmää toteuttavia laitteita siten, että yllä mainitut ongelmat saadaan ratkaistua tai ainakin niiden haittoja pienennettyä. Nämä tavoitteet saavutetaan menetelmällä ja 15 laitteilla, joiden tunnusomaiset piirteet on määritelty oheisissa patenttivaatimuksissa, erityisesti itsenäisten vaatimusten tunnusmerkkiosissa.

Erityisesti keksinnön tavoitteet saavutetaan järjestämällä 20 puolijohdeanturit siten, että koko kuvanmuodostuspinta on kuvannettavissa kahdella säteilytyksellä siirtämällä puoli-, johdeantureita ainoastaan kerran säteilytysten välissä.

1 I I I ( < < I I I t ( , <

Keksinnön yhden edullisen suoritusmuodon mukaan puolijoh- < « 1 ** 25 deanturit järjestetään olennaisesti suorakaiteen muotoisek- • · si palkiksi siten, että mainittu palkki käsittää useita • · *,V puoli johdeantureita, joko yhden tai kaksi sarakkeen ista.

;*ί"ϊ Edullisesti puolijohdeantureiden ohjaamiseen ja muut tar vittavat kytkennät sijoitetaan tällöin anturin yhdelle si- .*.*· 30 vulle.

• · · • · » · · « · > • · · ’· t Edelleen keksinnön yhden edullisen suoritusmuodon mukaan '! mainitut palkit järjestetään etäisyyden päähän toisistaan ·'· muodostamaan anturimatriisi siten, että etäisyys palkkien :j. 35 välillä on korkeintaan yhtä suuri kuin mainittujen palkkien

IMI

puoli johdeantureiden aktiivisen alueen leveys.

• · 5 106346

Keksintö perustuu puolijohdeanturien järjestämiseen sellaiseen, edullisesti suorakaiteenomaiseen muotoon, että puolijohdeantureita ensimmäisestä asennosta toiseen asen-5 toon siirtämällä ja säteilyttämällä kuvannettava kohde molemmissa asennoissa koko kuvanmuodostuspinta saadaan katetuksi, jolloin nämä kaksi kuvaa yhdistämällä saadaan yhtenäinen kuva koko kuvanmuodostuspinnasta. Kaihdinmatriisin avulla säteily on mahdollista rajata molemmissa asennoissa 10 vain puolijohdeantureiden kattamalle alueelle.

Keksinnön mukaisen menetelmän ja laitteen etuna on helposti toteuttavissa oleva mekaaninen rakenne sekä anturiase-telman että kollimoinnin suhteen. Anturi- ja kaihdinase-15 telmasta saadaan myös selkeästi kohdistettava ja rakenteeltaan tukeva. Valotuskertojen vähentyessä myös säteily-lähteen lämpökuormitus pienenee, minkä ansiosta säteily-lähteen jäähdytys ei muodostu merkittäväksi ongelmaksi eikä kuvausten välissä jouduta odottamaan kuvantamistyötä 20 hidastavaa säteilylähteen jäähtymistä. Myös yksittäisen , kohteen kuvaamiseen käytettävä aika lyhenee, kun koko ku- vanmuodostuspinta saadaan katettua jo kahdella kuvauksel- I i '··*’ la. Edelleen päästään eroon kuvanmuodostuspinnan reunan i a : *' tyhjistä ruuduista, ts. saadaan suorat kuvanmuodostuspin- · 25 nan reunat, ja myös edellä kuvatut kollimoinnista aiheutu- • · vat haitat ovat pienempiä kuin tunnetun tekniikan mukai-sissa ratkaisuissa.

Keksintöä selostetaan nyt lähemmin sen edullisten suori- • · 30 tusmuotojen avulla ja oheisiin kuvioihin viittaamalla, • · · joista kuvioista • « • · · • · · t · *·*" kuvio 1 esittää keksinnön esimerkinomaista toteutusta mam- mografiakuvauksen yhteydessä, 35 • « kuvio 2a esittää yhtä edullista anturipalkin rakennetta, 6 106346 kuvio 2b esittää toista edullista anturipalkin rakennetta, kuvio 3 esittää yhtä edullista anturimatriisirakennetta ja 5 kuvio 4 esittää yhtä edullista anturipalkin muodostusta-paa.

Kuviossa 1 keksinnön toteutusta kuvataan esimerkinomaises-10 ti mammografiakuvauksen yhteydessä, mutta luonnollisesti keksintöä voidaan käyttää missä tahansa muussa vastaavassa digitaalisessa kuvantamisessa. Kuvion 1 mukaisesti puoli-johdeanturit 1 järjestetään olennaisesti suorakaiteen muotoisiksi anturipalkeiksi 2, joista anturipalkeista 2 muo-15 dostuu liikkuva anturimatriisi 3. Anturipalkit 2 järjestetään anturimatriisiin 3 toisiinsa nähden kiinteästi siten, että anturipalkkien 2 väliin jää anturipalkkia 2 kapeampi tyhjä alue. Kollimointi toteutetaan olennaisesti suorakaiteen muotoisilla kaihtimilla 4, jotka puolestaan muodosta-20 vat liikkuvan kaihdinmatriisin 5, jossa kaihtimet 4 on asetettu toisiinsa nähden kiinteästi. Kaihdinmatriisi 5 asetetaan kuvausta varten siten, että kaihtimet 4 varjos-tavat säteilylähteestä 6 katsottuna anturimatriisin 3 an- f * : " turipalkkien 2 väliset tyhjät alueet, jolloin näille alu- i · 25 eille ei kohdistu säteilyä. Kaihdinrakenne voidaan sijoit- • · taa joko kuten kuviossa 1 kuvannettavan kohteen välittö-mään läheisyyteen tai etäisyyden päähän siitä, jopa aivan säteilylähteen välittömään läheisyyteen. Kuvannettava koh-de 7, mammografiassa tyypillisesti rinta, asetetaan kaih- • · 30 dinmatriisin 5 ja anturimatriisin 3 väliin ja kohdetta sä-teilytetään säteilylähteestä 6 saatavalla säteilyllä. Puo- • · ·. *: lijohdeanturit 1 ilmaisevat vastaanottamansa säteilyn, jonka perusteella muodostetaan digitaalinen kuvainformaa-tio näytteenotto- ja pitopiirin 8 ja analogia- »«ti ....: 35 digitaalimuuntimen 9 avulla. Kuvainformaatiota voidaan • · tarvittaessa muokata lisää esimerkiksi pimeävirran ja mah- 7 106346 elollisten epälineaarisuuksien kompensoimiseksi. Kuvainfor-maatio siirretään eteenpäin joko prosessointivälineille 10 tai muistielimelle 11. Tämän jälkeen ja kuvannettavan kohteen 7 pysyessä paikoillaan anturimatriisia 3 siirretään 5 sivuttaissuunnassa siten, että anturipalkit 2 peittävät olennaisesti samat kohdat, missä ennen siirtoa oli anturi-palkkien 2 väliset tyhjät kohdat. Tyypillisesti mammografiassa kuvannettava kohde 7 eli rinta pidetään paikallaan puristusvälineiden (ei kuvattu) avulla. Kaihdinmatriisia 5 10 siirretään vastaavasti siten, että kaihtimet 4 varjostavat nyt anturimatriisin 3 uuden sijainnin mukaiset anturipalk-kien 2 väliset tyhjät alueet. Kuvannettava kohde 7 sätei-lytetään toisen kerran anturimatriisin 3 ja kaihdinmatrii-sin 5 uusilla asetuksilla, ja ensimmäisen säteilytyksen 15 perusteella muodostettuun kuvainformaatioon yhdistetään toisen säteilytyksen perusteella muodostettava kuvainfor-maatio prosessointivälineissä 10. Näin kahdella säteily-tyksellä saadaan muodostettua kuva koko kuvanmuodostuspin-nasta.

20

Edellä kuvatulla ratkaisulla saavutetaan huomattavia etuja tunnettuun tekniikkaan nähden. Keksinnön mukainen mekaaninen rakenne on helpompi toteuttaa sekä anturimatriisin et-: '·' tä kollimoinnin suhteen. Suorakaiteen muotoisista anturi- r t '·/· 25 palkeista muodostuva anturimatriisi on selkeästi kohdis- :Y: tettavissa ja se on rakenteeltaan tukeva. Kaihdinmatriisi • * :*·*: on myös helppo rakentaa ja se on helposti kohdistettavissa anturimatriisin suhteen. Edelleen kun kuvannettavaa koh-detta säteilytetään vain kahdesti säteilylähteen kuormitus * * 30 pienenee, mikä pidentää sen käyttöikää ja nopeuttaa kuvan- • » · tamistatyötä säteilylähteen jäähdytystarpeen pienentyessä, • m ja myös yksittäisen kohteen kuvantamiseen kuluva aika ly-"·*” henee.

• · · 35 Yhtenäiseen kuvanmuodostuspintaan verrattuna keksinnön mu- • » kaisessa järjestelyssä tarvitaan vain puolet puolijohdean- 8 106346 tureiden aktiivisesta pinta-alasta. Toisaalta esimerkiksi CMOS-antureita käytettäessä keksintö voidaan haluttaessa toteuttaa siten, että minkäänlaisia linsseihin tai kuituoptiikkaan perustuvia järjestelyjä puolijohdeantureiden 5 välisten rakojen kompensoimiseksi ei tarvita.

Kun anturi- ja kaihdinmatriisia siirretään vain kerran, joudutaan huolehtimaan ainoastaan yhteen suuntaan toteutettavan siirron tarkkuudesta. Näin kaihdinmatriisin mi-10 toitus ja kohdistus on mahdollista tehdä siten, että ylitys säteilytettävissä alueissa vähenee merkittävästi ja siten kollimoinnin haitat tunnettuihin ratkaisuihin verrattuna pienenevät.

15 Digitaalisen kuvan lopullinen muodostaminen voidaan tehdä kytkemällä kuvantamislaitteisto tietokoneeseen, jolloin voidaan hyödyntää tietokoneen muistia ja prosessointiväli-neitä. Kuvion 1 mukaiset prosessointivälineet 10 voidaan myös toteuttaa esimerkiksi dedikoidulla ACID-piirillä 20 (Application Specific Integrated Circuit), jonka yhteyteen on liitetty muistivälineet 11, esimerkiksi FLASH-muistia.

; Sinänsä lopullisen kuvainformaation muodostaminen on alan ammattimiehelle tunnettua tekniikkaa eikä sen tarkempi selostaminen ole keksinnön toteutuksen kannalta tarpeen.

\·: 25 ::: Keksinnön yhden edullisen totetutusmuodon mukaan anturi- matriisiin 3 asetettavat anturipalkit 2 muodostetaan antu- » ripalkkeja 2 olennaisesti pienemmistä puolijohdeantureista 1. Kuvioissa 2a ja 2b on kuvattu kaksi edullista tapaa • · · /·. 30 järjestää puolijohdeanturit 1 anturipalkiksi 2. Molemmissa • · * kuvioissa anturipalkki 2 käsittää puolijohdeantureita la, :.‘*i Ib, . . . , jotka on järjestetty suorakaiteen muotoiseksi anturipalkiksi 2. Tyypillinen puolijohdeanturi In käsittää aktiivisen alueen A, jota käytetään vastaanotetun säteilyn « 35 ilmaisemiseen ja kytkentäalueen K, jota kautta välitetään « · anturin In ohjaussignaalit ja varausten purku eli tässä 9 106346 tapauksessa kuvainformaation keruu. Puolijohdeanturissa In on tyypillisesti vähintään yksi reuna varattu kytkentäalu-eelle K, joten puolijohdeanturi In voidaan edullisesti liittää toiseen puolijohdeanturiin In kolmelta reunalta 5 kuvion 2b mukaisesti, mikäli halutaan antureiden aktiivisten alueiden muodostavan yhtenäisen pinnan. Anturipalkki 2 voidaan näin muodostaa joko yhdestä (1 x N) tai kahdesta (2 x N) sarakkeesta puolijohdeantureita In. Anturipalkkien 2 välinen etäisyys anturimatriisissa 3 määräytyy käytettä-10 vien puolijohdeantureiden 1 aktiivisen alueen A leveyden #A mukaan, ts. anturipalkkien 2 välinen etäisyys voi maksimissaan olla yhden sarakkeen anturipalkkien 2 tapauksessa A:n leveyden #A verran (kuvio 3) tai kahden sarakkeen anturipalkkien yhteydessä 2 x A:n leveys eli 2 x #A.

15

Kun anturipalkki 2 muodostetaan olennaisesti anturipalkkia 2 pienemmistä puolijohdeantureista In, ei tarvita suurikokoisia ja siten kalliita puolijohdeantureita. Edelleen kustannuksia säästää se, että yksittäisen puolijohdeantu-20 rin In vioittuessa se voidaan vaihtaa uuteen ilman, että koko anturipalkki 2 jouduttaisiin vaihtamaan.

Kuvio 3 esittää keksinnön mukaista tapaa järjestää anturi-palkit 2 edullisesti siten, että kuvanmuodostuspinta muo-·,'·· 25 dostuu mahdollisimman suureksi ja kuvanmuodostuspinnan reunat saadaan yhtenäisiksi. Anturipalkit 2 muodostuvat yhdestä sarakkeesta (1 x N) puolijohdeantureita In, jolloin uloimmaiset anturipalkit 2 asetetaan siten, että puo-li johdeantureiden In kytkentäalue K sijoitetaan kohti an- • · · 30 turimatriisin 3 sisäpuolta. Tällöin kuvanmuodostuspinta • · * kattaa koko anturimatriisin 3 peittämän alueen eikä ns.

• · \‘*i linnanmuurikuviota muodostu kuvanmuodostuspinnan reunoil- le. Anturimatriisin 3 sisäpuolisten anturipalkkien 2 kyt-kentäalueiden sijoitus voidaan valita vapaasti, kunhan an-35 turipalkkien väliset tyhjät alueet mitoitetaan oikein. An- • t turipalkit 2 voidaan luonnollisesti muodostaa myös kahdes- 10 106346 ta sarakkeesta (2 x N) puolijohdeantureita In, mutta jos myös reunimmaiset anturipalkit 2 muodostetaan tällä tavoin, ei anturimatriisin 3 aktiivista aluetta saada ulottumaan sivusuunnassa aivan kuvantamispinnan reunoihin as-5 ti.

Luonnollisesti keksintöä voidaan myös ajatella sovellettavaksi rakentamalla anturimatriisi, jossa on erilaisia, siis esimerkiksi eri levyisiä aktiivisia alueita omaavia, 10 sekä yksi- että kaksisarakkeisia, vastakkaisilla sivuilla olevia kytkentäalueita omaavia ja/tai jopa eri tekniikkaan perustuvia anturipalkkeja. Kuitenkin ja erityisesti jos tällaisia anturimatriiseja käytetään sovellutuksissa, joissa säteily on rajoitettava anturimatriisin alueelle, 15 saatetaan samalla menettää joitakin keksinnöllä saavutettavissa olevia etuja.

Keksinnön yhden edullisen suoritusmuodon mukaan kaihdin-matriisin ja anturimatriisin liikkeet eivät ole kytkettyjä 20 toisiinsa, vaan kumpaakin matriisia liikutetaan erikseen. Edullisesti tämä tehdään siten, että ensin siirretään an-turimatriisi uuteen asemaansa ja sen jälkeen kohdistetaan kaihdinmatriisi anturimatriisin mukaan. Luonnollisesti j '·. keksintö voidaan kuitenkin toteuttaa myös siten, että I t i '.j 25 kaihdinmatriisin ja anturimatriisin liikkeet ovat synkro- noituja.

* · • « f • · · • · ·

Anturien ja/tai kaihtimien liike voidaan toteuttaa esimer-kiksi solenoideilla tai erillisillä servomoottoreilla.

• · · l.m.m 30 Erityisesti solenoidin käyttö on suositeltavaa, koska se • · on halpa, tarkka ja luotettava komponentti. Keksintö ni- • · !.*· menomaan mahdollistaa solenoidien käytön, kun sen mukai- sesti antureita ja/tai kaihtimia tarvitsee siirtää ainoastaan kahden aseman välillä.

« · a 35 • « „ 106346

Keksinnön yhden edullisen suoritusmuodon mukaan puolijoh-deanturit ovat säteilyn suoraan ilmaisuun perustuvia CMOS-antureita, joilla on tiettyjä etuja perinteisiin puolijoh-deantureihin nähden. CMOS-antureilla saavutetaan parempi 5 resoluutio kuin perinteisillä puolijohdeantureilla ja rinnakkais väylä tyyppi sen tiedonsiirron ansioista ne mahdollistavat kuvainformaation nopeamman siirtämisen. CMOS-teknologia on yleisimmin sovellettava puolijohdeteknologia, minkä ansioista CMOS-piirien saatavuus on hyvä ja 10 niiden valmistuskustannukset pienenevät teknologian kehittyessä .

Kuviossa 4 on kuvattu eräs edullinen tapa muodostaa CMOS-antureista keksinnön mukainen anturipalkki. CMOS-anturit 15 13, 14, . . . liitetään edullisesti suorakaiteen muotoi seen, olennaisesti palkin ulkomitat käsittävään säteilyn ilmaisimeen 12. Ilmaisin 12 on valmistettu edullisesti seostetusta piistä (Si) tai kadmiumsinkkitelluriidiyhdis-teestä (CdZnTe). Ilmaisimen ylä- ja alapinnan väliin gene-20 roidaan biasointijännite Ur, jonka avulla säteilyn synnyttämä virta kerätään lähimmän pikselin kohdalle. Syntyvä virta johdetaan CMOS-antureille 13, 14, . . ., jotka on liitetty ilmaisimeen 12 edullisesti mikroskooppisen pien-; ten pallojohteiden eli ns. pallojuotoksen (bump bonding)

( I

·.'·· 25 avulla. CMOS-antureiden kytkentäalueella, antureiden pääs- sä sijaitsevien liitinnastojen avulla antureille voidaan sekä syöttää kontrollisignaaleja että lukea ilmaistu sä-teily kuvainformaation muodostamista varten. Säteilyn il-maisu CMOS-antureiden avulla on alan ammattimiehelle si- lit ’·· 30 nänsä tunnettua.

• · m • · · 9 • ·

Keksinnön mukaisesti voidaan tietysti käyttää myös sinänsä tunnettuja linssien tai kuituoptiikan käyttöön perustuvia * puolijohdeantureita, jolloin kytkentäalueet on mahdollista ><it; 35 sijoittaa anturin kolmiulotteisessa rakenteessa myös sei- • · laiselle pinnalle, että anturin koko leveys saadaan hyö- 12 106346 dynnetyksi säteilyä ilmaisevana aktiivisena alueena. Tällöin kuitenkin samalla menetetään osa keksinnöllä saavutettavissa olevista eduista.

5 Vaikka keksintöä on edellä kuvattu esimerkinomaisesti mammografiaan liittyen, voidaan sitä luonnollisesti käyttää myös minkä tahansa muun vastaavan kuvantamissovellutuksen yhteydessä. Keksinnön mukaisesti voidaan käyttää mitä tahansa puolijohdeantureiden ilmaistavissa olevaa säteilyä.

10

Erityisen hyödyllinen keksintö on lääketieteellisen tekniikan kuvantamissovellutuksissa, joissa tyypillisesti käytetään röntgen- tai gammasäteilyä, ja biotekniikan sovelluksissa, joissa tyypillisesti käytetään betasäteilyä. 15 Edelleen keksintö on sovellettavissa läpivalaisua hyödyntävissä teollisissa testaus- ja laaduntarkastusmenetelmis-sä.

Alan ammattilaiselle on ilmeistä, että tekniikan kehitty-20 essä keksinnön perusajatus voidaan toteuttaa monin eri tavoin, jolloin sen eri suoritusmuodot eivät rajoitu yllä kuvattuihin esimerkkeihin, vaan ne voivat vaihdella oheis-ten patenttivaatimusten määrittelemän suojapiirin puit- ; '1 teissä.

I ( < t e • «· • · « · • « · • · · • « • · « • · · • · f t 1 • · « * · • t · ♦ 1 # I « · « t • · • « « « « « · t • « ♦ · I « · · .

·

Claims (30)

13 106346 l. Digitaalinen kuvantamismenetelmä, jossa menetelmässä kuvannettavaa kohdetta säteilytetään ja säteilyä ilmaistaan 5 puolijohdeanturei11a, jotka käsittävät aktiivisen alueen ja kolmiulotteisessa rakenteessaan alueen tai alueita ohjaus-kytkentöjä varten, jolloin puolijohdeanturien kattama alue on olennaisesti pienempi kuin kuvannettavan kohteen kuvan-muodostuspinta, tunnettu siitä, että kuvannettavaa 10 kohdetta säteilytetään kaksi kertaa ja puolijohdeantureita siirretään uuteen asemaan säteilytysten välissä, jolloin anturit järjestetään kattamaan kuvanmuodostuspinta siten, että koko kuvanmuodostuspinta saadaan kuvannetuksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kuvantamismenetelmä, tunnettu siitä, että puoli johdeanturin kytkentäalue järjestetään sen yhdelle sivulle.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen kuvantamismenetel-20 mä, tunnettu siitä, että puolijohdeanturit järjestetään muodostamaan olennaisesti suorakaiteen muotoinen palkki. • I*« <41

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen kuvantamismenetelmä, • 4 I tunnettu siitä, että mainittu palkki järjestetään 25 muodostumaan yhdestä sarakkeesta (1 x N) puolijohdeantu- • · reita. * · · • · • · · • · · • · ·

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen kuvantamismenetelmä, ... tunnettu siitä, puoli johdeanturit järjestetään palkis- « » ';*·* 30 sa siten, että niiden kytkentäalueet sijaitevat olennai- • f ··' sesti palkin yhdellä sivulla. ' « · 4 * * ·

6. Jonkin patenttivaatimuksen 3-5 mukainen kuvantamis- « « < menetelmä, tunnettu siitä, että palkeista muodostetaan • * · 35 anturimatiriisi, jolloin palkit järjestetään etäisyyden '«·.* päähän toisistaan siten, että mainittu etäisyys on 14 106346 yhtä suuri kuin puolijohdeantureiden palkeissa muodostaman aktiivisen alueen leveys.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen kuvantamismenetelmä, 5 tunnettu siitä, että anturimatriisin uloimmat palkit järjestetään siten, että niiden aktiivinen alue käsittää kuvanmuodostuspinnan ulkoreunat.

8. Patenttivaatimuksen 3 mukainen kuvantamismenetelmä, 10 tunnettu siitä, että mainittu palkki järjestetään käsittämään kaksi saraketta (2 x N) puolijohdeantureita.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen kuvantamismenetelmä, tunnettu siitä, että puoli johdeanturit järjestetään 15 palkissa siten, että niiden kytkentäalueet sijaitsevat olennaisesti palkin kahdella sivulla.

10. Patenttivaatimuksen 8 tai 9 mukainen kuvantamismenetelmä, tunnettu siitä, että palkeista muodostetan anturi- 20 matiriisi, jolloin palkit järjestetään etäisyyden päähän toisistaan siten, että mainittu etäisyys on korkeintaan yhtä suuri kuin puolijohdeantureiden palkeissa muodostaman aktiivisen alueen leveys.

11. Jonkin patenttivaatimuksen 1-10 mukainen kuvantamisme- • · netelmä, tunnettu siitä, että säteily rajataan olennai-: sesti anturien kattamalle alueelle, jossa rajaamisessa käytetään edullisesti sopivaa kaihdinrakennetta. « · • · · • · · * ·

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen kuvantamismenetelmä, • · · ♦ tunnettu siitä, että kaihdinrakennetta ja antureita • · • · · ·: liikutetaan erikseen. • ·

13. Jonkin patenttivaatimuksen 1-12 mukainen kuvantamisme- • · · · 35 netelmä, tunnettu siitä, että kaihdinrakenteen ja/tai anturien liike toteutetaan solenoidien avulla. 15 106346

14. Jonkin patenttivaatimuksen 1-13 mukainen kuvantamismenetelmä, tunnettu siitä, että puolijohdeantureina käytetään CMOS-antureita. 5

15. Jonkin patenttivaatimuksen 1-14 mukainen kuvantamismenetelmä, tunnettu siitä, että menetelmää käytetään mam-mografiakuvauksen yhteydessä.

16. Laite digitaalisessa kuvantamisessa, jossa kuvantami sessa käytetään säteilylähdettä kuvannettavan kohteen sä-teilyttämiseksi ja puolijohdeantureita säteilyn ilmaisemiseksi, jolloin puolijohdeanturit (1) käsittävät aktiivisen alueen (A) ja kolmiulotteisessa rakenteessaan alueen tai 15 alueita ohjauskytkentöjä varten (K) ja joiden puolijohdean-tureiden (1) kattama alue on olennaisesti pienempi kuin ku-vanmuodostuspinta, tunnettu siitä, että laitteeseen kuuluu välineet siirtämään puolijohdeantureita (1) uuteen asemaan kahden säteilytyksen välissä, jolloin puolijohdean-20 turit (1) ja välineet niiden siirtämiseksi on järjestetty siten, että puolijohdeantureiden (1) kattama alue alkuase- • » t « ··” massaan yhdistettynä puolijohdeantureiden (1) kattamaan alueeseen siirretyssä asemassaan kattavat koko kuvanmuodos- ; " tuspinnan. ’·'·' 25 » ·

17. Patenttivaatimuksen 16 mukainen laite, tunnettu • · siitä, että puolijohdeanturin (1) kytkentäalue (K) on järjestetty sen yhdelle sivulle. · • · · • · · ··· 30 18. Patenttivaatimuksen 16 tai 17 mukainen laite, tun- * · · 1 '11» nettu siitä, että useasta puoli johdeanturista (In) on • · ·.*” järjestetty muodostumaan olennaisesti suorakaiteen muotoi- nen palkki (2) . • « · 16 106346

19. Patenttivaatimuksen 18 mukainen laite, tunnettu siitä, että mainittu palkki (2) käsittää yhden sarakkeen (1 x N) puolijohdeantureita (In).

20. Patenttivaatimuksen 19 mukainen laite, tunnettu siitä, puolijohdeanturit (In) on järjestetty palkissa (2) siten, että niiden kytkentäalueet (K) sijaitsevat olennaisesti palkin (2) yhdellä sivulla.

21. Jonkin patenttivaatimuksen 18-20 mukainen laite, tun nettu siitä, että palkit (2) muodostavat anturimatirii-sin (3), jossa palkit (2) sijaitsevat etäisyyden (A#) päässä toisistaan siten, että mainittu etäisyys (A#) on korkeintaan yhtä suuri kuin puolijohdeantureiden (In) maini- 15 tuissa palkeissa (2) muodostaman aktiivisen alueen (A) leveys .

22. Patenttivaatimuksen 21 mukainen laite, tunnettu siitä, että anturimatriisin (3) uloimpien palkkien (2) ak- 20 tiivinen alue (A) käsittää kuvanmuodostuspinnan ulkoreunat. . 23. Patenttivaatimuksen 18 mukainen laite, tunnettu siitä, että mainittu palkki (2) käsittää kaksi saraketta (2 '·. x N) puolijohdeantureita (In). 25 • · :V: 24. Patenttivaatimuksen 23 mukainen laite, tunnettu • · siitä, että puolijohdeanturit (In) on järjestetty palkissa (2) siten, että niiden kytkentäalueet (K) sijaitsevat olennaisesti palkin (2) kahdella sivulla. t · · 30 • · ·

25. Patenttivaatimuksen 23 tai 24 mukainen laite, tun- nettu siitä, että mainitut palkit (2) muodostavat antu- ·:··: rimatiriisin (3) , jossa palkit (2) sijaitsevat etäisyyden (A#) päässä toisistaan siten, että mainittu etäisyys (A#) "**. 35 on korkeintaan yhtä suuri kuin puoli johdeantureiden (In) • · 17 106346 mainituissa palkeissa (2) muodostaman aktiivisen alueen (A) leveys.

26. Jonkin patenttivaatimuksen 16-25 mukainen laite, tun-5 nettu siitä, että siihen kuuluu välineet säteilyn rajaamiseksi olennaisesti anturien (1) kattamalle alueelle, jotka välineet käsittävät edullisesti sopivan kaihdinra-kenteen (4, 5).

27. Patenttivaatimuksen 26 mukainen laite, tunnettu siitä, että siinä on erilliset välineet yhtäältä kaihdin-rakenteen (4, 5) ja toisaalta anturien (1) liikuttamiseksi.

28. Jonkin patenttivaatimuksen 16-27 mukainen laite, tun- 15 nettu siitä, että mainitut välineet kaihtimien (4, 5) ja/tai anturien (1) liikuttamiseksi käsittävät solenoidin.

29. Jonkin patenttivaatimuksen 16 - 28 mukainen laite, tunnettu siitä, että puolijohdeanturit (1) ovat CMOS- 20 antureita.

30. Mammografialaitteisto, johon kuuluu minkä tahansa vaa-timuksen 16-29 mukainen laite kuvannettavan kudoksen digitaaliseksi kuvantamiseksi. • · · « · • » » · » · · • » • · * * « · • · · • · • · · » · · « I » « · « • · * * · · « < 18 106346