KR102411267B1 - 스퀘어클 형상의 디지털 평판 검출기 - Google Patents

스퀘어클 형상의 디지털 평판 검출기 Download PDF

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Abstract

스퀘어클 형상을 가진 디지털 평판 검출기를 사용하여 X선 영상을 생성하기 위한 시스템 및 방법이 설명된다. 평판 X선 검출기는 회로 기판, 그 회로 기판에 전기적으로 접속된 광 영상기, 및 상기 광 영상기에 결합된 신틸레이터를 포함한다. 검출기는 초타원 형상, 또는 제1 실질적 직선 에지와 상기 제1 에지에 실질적으로 수직으로 동작하는 제2 실질적 직선 에지를 가진 코너없는 형상을 가지며, 여기서 상기 제1 에지와 상기 제2 에지는 물리적으로 90도로 서로 교차하지 않는다. 이러한 형상을 가진 평판 검출기는 x선을 검출하여 x선 영상을 생성하도록 검출기를 사용하는 x선 촬영 시스템에 사용될 수 있다. 이러한 형상에 있어서, 상기 검출기의 활성 감지 영역은 검출기를 제조하는데 더 적은 재료를 사용하면서 직사각형 또는 정사각형 평판 검출기로 현재 이용가능한 영역과 유사할 수 있다.

Description

스퀘어클 형상의 디지털 평판 검출기{DIGITAL FLAT PANEL DETECTOR WITH SQUIRCLE SHAPE}
관련 출원들의 교차 참조
본 출원은 2014년 9월 5일자로 출원된 미국 특허 출원 제14/478,655호에 대한 우선권을 주장하며, 이 출원의 전체 내용은 본원에 참고로 통합된다.
분야
본 출원은 일반적으로 X선 영상을 획득하여 디스플레이하는 시스템 및 방법에 관한 것이다. 특히, 본 출원은 스퀘어클(squircle) 형상을 가진 디지털 평판 검출기를 사용하여 X선 영상을 생성하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
통상적인 X선 촬영 시스템은 X선 소스 및 X선 검출기를 포함한다. X선 소스로부터 방출되는 X선은 X선 검출기에 충돌하여 X선 소스와 X선 검출기 사이에 배치된 물체(또는 물체들)의 X선 영상을 제공할 수 있다. 하나의 유형의 X선 촬상 시스템, 형광 투시(fluoroscopic) 촬영 시스템에서, X선 검출기는 대개 영상 증배관이거나, 최근에는 평판 디지털 검출기이다. 평판 검출기는 x선을 광으로 변환시키는 신틸레이터 재료층을 포함한다. 신틸레이터 층 뒤에는 그리드에 배열된 복수의 화소를 포함하는 검출기 어레이가 있다. 각 화소는 화소 앞에 있는 신틸레이터 층으로부터의 광에 비례하는 전기 신호를 생성하는 광다이오드를 포함한다. 광다이오드로부터의 신호는 전자 기기에 의해 증폭되어 X선 소스와 X선 검출기 사이에 위치된 물체의 X선 영상의 디지털 표현을 생성한다.
본 출원은 스퀘어클 형상을 가진 디지털 평판 검출기를 사용하여 X선 영상을 생성하는 시스템 및 방법에 관한 것이다. 평판 X선 검출기는 회로 기판, 상기 회로 기판에 전기적으로 접속된 CMOS 웨이퍼와 같은 광 영상기, 및 상기 광 영상기 상의 신틸레이터를 포함한다. 검출기는 제1 실질적 직선 에지 및 상기 제1 에지에 실질적으로 수직하게 동작하는 제2 실질적 직선 에지를 갖는 코너없는 형상 또는 초타원(superellipse) 형상을 가지며, 여기서 제1 에지 및 제2 에지는 물리적으로 90도로 서로 교차하지 않는다. 이러한 형상을 갖는 평판 검출기는 x선을 검출하고 x선 영상을 생성하기 위해 검출기를 사용하는 X선 촬영 시스템에 사용될 수 있다. 이러한 형상을 사용하면, 검출기의 활성 감지 영역이 직사각형 또는 정사각형 평판 검출기에 의해 현재 이용가능한 영역과 유사하게 되는 반면에 감지기를 제조하는데 더 적은 재료를 사용할 수 있다.
이하의 설명은 도면을 고려하여 보다 잘 이해될 수 있다.
도 1은 스퀘어클 형상 평판 검출기의 일부 실시형태의 측면도를 도시한다.
도 2는 스퀘어클 형상 평판 검출기의 광 영상기에 대한 일부 실시형태의 평면도를 도시한다.
도 3은 스퀘어클 형상 평판 검출기의 다른 실시형태의 측면도를 도시한다.
도 4는 스퀘어클 형상 평판 검출기의 광 영상기의 다른 실시형태의 평면도를 도시한다.
도 5 내지 도 12는 스퀘어클 형상 평판 검출기의 형상의 일부 예를 도시한다.
도 13은 스퀘어클 형상 평판 검출기를 포함하는 x선 촬영 시스템의 일부 실시형태를 도시한다.
도 14는 스퀘어클 형상 평판 검출기를 포함하는 x선 촬영 시스템의 다른 실시형태를 도시한다.
도 15는 스퀘어클 형상 평판 검출기에 의해 생성된 x선 영상의 일부 실시형태를 도시한다.
도 16은 CMOS 기반 평판 검출기의 웨이퍼를 절약할 수 있는 스퀘이클 형상의 실시형태를 도시한다.
도면은 스퀘어클 형상을 가진 디지털 평판 검출기를 사용하여 X선 영상을 생성하는 시스템 및 방법의 특정 양태를 예시한다. 이하의 설명과 함께, 도면은 본원에 설명된 구조, 방법 및 법칙의 원리를 증명하고 설명한다. 도면에서, 구성요소의 두께 및 크기는 명료성을 위해 과장되거나 수정될 수도 있다. 상이한 도면에서의 동일한 참조 부호는 동일한 요소를 나타내며, 그 설명은 반복하지 않는다. 또한, 공지된 구조들, 재료들 또는 동작들은 설명된 디바이스들의 양태를 모호하게 하는 것을 피하기 위해 상세히 도시되거나 설명되지 않는다. 또한, 명료성을 위해, 도면은 단순화된 또는 부분적인 뷰를 나타낼 수도 있으며, 도면에서 요소들의 치수는 과장되거나 비례하지 않을 수도 있다.
이하의 설명은 철저한 이해를 제공하기 위해 구체적인 세부사항을 제공한다. 그럼에도 불구하고, 당업자는 콜리메이트된 X선 영상을 획득하여 표시하는 상기 설명된 시스템 및 방법이 이러한 특정 세부사항을 사용하지 않고 구현되고 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 실제로, 상기 설명된 시스템 및 방법은, 예시된 디바이스 및 방법을 변경함으로써 실시될 수 있으며, 산업에서 통상적으로 사용되는 임의의 다른 장치 및 기술과 함께 사용될 수 있다. 예를 들어, 이하의 설명은 거의 실시간으로 X선 영상을 획득하는 형광투시 X선 디바이스를 사용하여 생성된 X선 영상을 표시하는 시스템 및 방법에 초점을 맞추지만, 설명된 시스템 및 방법(또는 그 일부)은 다른 적합한 디바이스 또는 기술과 함께 사용될 수 있다. 예를 들어, 설명된 시스템 및 방법(또는 그 일부)은 종래의, 평이한(plain) X선 영상을 생성하는 X선 디바이스와 함께 사용될 수도 있다.
부착, 접속, 또는 결합에 대한 용어가 본원에 사용되므로, 하나의 물체가 다른 물체에 직접 부착, 접속, 또는 결합되는지 여부 또는 하나의 물체와 다른 물체 사이에 하나 이상의 개재 물체들이 존재하는지 여부에 관계없이, 하나의 물체(예를 들어, 재료, 요소, 구조 등)는, 다른 물체에 부착, 접속, 또는 결합될 수 있다. 또한, 방향(예를 들어, 맨 위에, 아래, 보다 위, 최상부, 바닥부, 측부, 위, 아래, 밑, 위에, 상부, 하부, 수평, 수직 등)은, 만일 제공되는 경우, 상대적이며, 제한을 위한 것이 아니라 예시 및 논의의 용이함을 위하여 단지 예에 의해 제공된다. 기준(reference)이 요소들(예를 들어, 요소 a, b, c)의 리스트로 이루어지는 경우, 이러한 기준은 자체로 나열된 요소들 중 임의의 하나, 나열된 모든 요소들 미만의 임의의 조합, 및/또는 나열된 모든 요소들의 조합을 포함하도록 의도된다. 또한, 용어 a, an 및 one은 각각 적어도 하나 및 하나 이상의 용어와 교환될 수도 있다. 또한, X선 영상, 영상, 콜리메이트된 영상 및 콜리메이트된 X선 영상이라는 용어는, 콜리메이터로 콜리메이트된 X선 빔에 노출된 X선 검출기의 일부로부터 생성된 X선 영상을 지칭할 수도 있다.
일부 실시형태에서, 정사각형이라는 용어는 4개의 90도 모서리를 또한 갖는 동일한 길이의 4변을 갖는 형상을 지칭할 수도 있다. 일부 실시형태에서, 원이라는 용어는, 공통 중심점으로부터의 주어진 거리에서 모든 점들을 갖는 폐쇄 평면 곡선을 지칭할 수도 있다. 일부 실시형태에서, 스퀘어클라는 용어는 동심원과 정사각형의 불린(Boolean) 교차를 지칭할 수도 있으며, 여기서 최종 형상은 원 또는 정사각형보다 작은 영역을 갖는다. 다른 실시형태에서, 스퀘어클이라는 용어는 정사각형과, 직경이 그 정사각형의 변의 길이보다 크지만 정사각형의 대각선보다 작은 동심원의 불린 교차를 지칭할 수도 있다. 일부 실시형태에서, 수학적 스퀘어클이라는 용어는, 동심의 정사각형의 형상과 원 사이의 형상을 갖는 특정 유형의 초타원을 지칭할 수도 있으며, 2차 평면 곡선 또는 2차 데카르트 방정식으로 표현될 수도 있다. 수학적 스퀘어클은, 바로 위의 스퀘어클 형상과는 반대로, 초타원의 플래터 에지를 가진 원형 코너 사이에 탄젠트 연속성을 유지한다. 일부 실시형태에서, 둥근 정사각형과 둥근 직사각형 이라는 용어는, 각각 정사각형 또는 모서리(예를 들어, 정사각형 또는 직사각형의 에지에 접하는 원형 코너)를 절단한 필렛을 가진 정사각형 또는 직사각형을 지칭할 수도 있다. 또한, 일부 실시형태에서, 모따기된 정사각형 및 모따기된 직사각형이라는 용어는, 각각 그 코너를 절단하는 임의의 수의 모따기를 가지는 정사각형 및 직사각형을 지칭할 수도 있다.
스퀘어클 형상(squircle-shaped; SS) 평판 검출기의 일부 실시형태가 2에 도시되어 있다. 도 1에서, 평판 검출기(또는 검출기 조립체)(10)는 회로 기판(11), 지지 기판(12), 광 영상기(13), 신틸레이터(14), 신틸 레이터 커버(15), 밀봉 제(16), 및 커넥터(17)를 포함한다. 도 1에 있어서, 검출기 제어 전자 장치는 지지 기판 아래에 구성되고 최소 xy 치수를 유지하기 위하여 커넥터(17)를 통해 광 영상기(13)에 접속된다. 지지 기판은 정지 구성요소(도시되지 않음)를 통해 접속 폴(20)을 사용하여 검출기 커버(도시되지 않음)에 접속된다. 도 1에 예시된 검출기(10)의 구성요소는, 이러한 검출 시스템 내에 존재하는 구성요소의 일부만을 나타낼 수도 있다. 예를 들어, 이들 검출기(10)는 다른 전자 기기, 배터리 및 무선 송수신기, 통신 및 전원 케이블, 외측 커버 또는 슬리브, 정지 구성요소 등을 포함할 수도 있다.
검출기(10)는 또한 지지 기판(12)을 포함한다. 이 기판(12)은 주로 검출기(10) 내의 나머지 구성 요소에 대한 지지를 제공하는데 사용될 수 있다. 따라서, 기판(12)은 이러한 지지를 제공하는 임의의 재료 및/또는 구조로 제조 될 수 있다. 일부 구성에서, 기판(12)은 금속, 금속 합금, 플라스틱, 복합 재료, 탄소 섬유, 또는 이들 재료의 조합으로 제조될 수 있다.
도 1은 광 영상기(13)(예를 들어, CMOS 광 영상기) 상에 배치된 신틸레이터 층(또는 신틸레이터(14))을 포함하는 검출기(10)(예를 들어, CMOS 기반 검출기)의 일부 실시형태를 예시한다. 신틸레이터(14)는 요오드화 세슘(CsI) 또는 산화 루테튬(Lu2O3)과 같은 임의의 신틸레이터 조성물로 제조될 수도 있다.
일부 구성에서, 광 영상기(13)는 광검출 층을 포함할 수도 있다.(예를 들어, CMOS 기반 검출기 내의) 일부 종래의 분리된 신틸레이터 플레이트는, X선 검출기의 광검출 능력의 차선 성능을 초래하는 불량한 광 반사 및 투명성을 나타내는 보호 필름으로 코팅된다. 이러한 결함을 경감시키기 위해, 검출기(10) 내의 신틸레이터(14)는 광 영상기(13)의 광검출 층 상에 직접 배치될 수 있다. 따라서, 이들 구성에서, 신틸레이터(14)는 광검출 층과 직접 접촉할 수 있다.
신틸레이터(14)와 광 영상기(13)의 광검출 층은, X선 광자를 영상 데이터를 획득하고 프로세싱하기 위한 전기 신호로 변환하도록 조합되어 기능한다. 일반적으로, X선 광자는 방사선 소스(예컨대, X선 소스)로부터 방출되고, 물체 또는 대상(subject)이 위치된 영역을 가로지른 다음, 신틸레이터(14)와 충돌한다. 신틸레이터(14)는 X선 광자는 에너지 광자를 낮추고 에너지와 흡수된 X선의 양에 비례하여 광을 방출하도록 설계된다. 이와 같이, 더 많은 X선이 수신되는 신틸레이터(14)의 영역에서 광 방출이 더 높을 것이다. 물체 또는 대상의 조성이 방사선 소스에 의해 투사된 X선을 다양한 정도로 감쇠시킬 것이기 때문에, 에너지 레벨 및 신틸레이터(14)와 충돌하는 X선 광자의 양은 신틸레이터(14)에 걸쳐 균일하지 않을 것이다. 불균일한 충돌은 재구성된 영상에서 콘트라스트를 생성하는데 사용될 발광의 변화를 야기한다.
X선 광자가 광학 광자로 변환된 후, 신틸레이터(14)에 의해 방출된 결과적인 광학 광자는 광 영상기(13)의 광검출 층에 의해 검출된다. 광검출 층은, 각각의 검출기 요소에 의해 흡수된 입사광의 양에 비례하여 전하를 저장하는 감광 요소 또는 검출기 요소의 어레이를 포함할 수도 있다. 일반적으로, 각각의 검출기 요소는 감광 영역 및 그 검출기 요소로부터의 전하의 저장 및 출력을 위한 전자 제어 영역을 갖는다. 감광 영역은 광을 흡수하는 광다이오드로 구성될 수도 있으며, 이후에 광다이오드 또는 저장 커패시터에 저장된 전자 전하를 생성한다. 노광 후, 각 검출기 요소의 전기 전하는 로직 제어 전자 장치를 통해 판독되고 촬영 시스템에 의해 프로세싱된다.
일부 다른 실시형태에서, 광 영상기(13)는 전하 결합 소자(charged coupled device; CCD) 영상기, 비정질 실리콘 수용체 광 영상기, 또는 적합한 전계효과 트랜지스터 제어광 영상기일 수도 있다. 신틸레이터(14)는 임의의 광 영상기(13) 상에 직접 증착될 수도 있으며, 임의의 광 영상기(13)와 직접 접촉하여 전술한 유용한 광자의 감소를 방지할 수도 있다.
신틸레이터(14)를 습기로부터 보호하고 구조적 지지를 제공하기 위해, 신틸 레이터 커버(또는 커버)(15)가 신틸레이터(14)의 표면 위에 배치될 수도 있다. 커버(15)는 금속, 금속 합금, 플라스틱, 복합 재료, 또는 상기 재료의 조합으로 제조될 수도 있다. 일부 실시형태에서, 커버(15)는 탄소 섬유와 같은 저 X선 감쇠, 경량의 내구성 복합 재료로 구성될 수도 있다.
일부 실시형태에서, 검출기(10)는 습기가 신틸레이터 재료로 들어가는 것을 차단하기 위해 수분 차단 층 또는 밀봉제를 포함할 수도 있다. 따라서, 도 1에 예시된 바와 같이, 검출기(10)는 신틸레이터(14)의 외측 에지뿐만 아니라 커버(15)의 측면 주위에 배치될 수있는 밀봉제(16)를 포함한다.
또한, 검출기(10)는 광 영상기(13)와 회로 기판(11) 사이의 전기적 접속을 포함한다. 도 1에 예시된 실시형태에서, 이러한 전기적 접속은 플렉스 커넥터(17)를 포함한다. 플렉스 커넥터는 회로 기판(11)과 광 영상기(13)(이들 양자는 실질적으로 강성)를 하나 또는 둘 모두의 움직임을 위한 공간과 접속하는데 사용된다. 도 1의 광 영상기(13)는 진동과 같은 기계적 힘으로 인해 변위될 수도 있지만, 이 움직임에도 불구하고 플렉스 커넥터(17)는 전기 접속을 유지한다. 플렉스 커넥터(17)는 광 영상기(13)에 대한 열초음파 본딩(18) 및 회로 기판(11)에 대한 히로세형(hirose-type) 커넥터(19)를 포함하는 임의의 접속을 사용하여 광 영상기(13) 및 회로 기판(11)에 접속될 수 있다.
검출기 조립체(10)의 일부 실시형태의 예시적인 평면도가 도 1에 예시된다. 도 2에서, 광 영상기(13)의 접촉 핑거 영역(25)은 플렉스 커넥터(17)에 접속된다. 접촉 핑거 영역(25)은 컬럼 A/D 변환기, 주사 구동 회로, 및 접촉 패드를 포함 할 수 있으며, 이들은 플렉스 커넥터(17)를 사용하여 전자 기기를 제어하는 검출기에 접속된다.
검출기(10)는 도 1에 예시된 구조를 형성하는 임의의 방법에 의해 조립될 수도 있다. 일부 실시형태에서, 신틸레이터(14)는 광 영상기(13)의 광검출 층 상에 증착될 수 있다. 이 방법은 또한 신틸레이터(14)의 상부 표면 상에 광 반사기를 증착하는 단계를 포함한다. 그 후, 결과적인 구조는 이미 회로 기판(11)에 접속되어 있는 지지 기판(12)에 제공된다. 탄소 섬유 커버와 같은 커버(15)는, 광 반사기 상에 증착될 수도 있다. 그 후, 신틸레이터(14) 및 커버(15)의 측면에 밀봉제(16)를 제공할 수 있다. 마지막으로, 플렉스 커넥터(17)를 광 영상기(13)의 상면 및 회로 기판(11)의 하면에 본딩하여, 도 1에 도시된 바와 같은 검출기 조립체를 형성한다.
다른 실시형태에서, CMOS 광 영상기(13)와 회로 기판(11) 사이의 전기적 접속은 상이하게 구성될 수 있다. 이들 실시형태에서, 칼럼 A/D 변환기 및 주사 구동 회로는 화소 어레이 내부에 형성되고, 패널 이면의 접촉 트레이스는 TSV(Through-Silicon-Via) 기술을 사용하여 달성될 수 있다. 도 1에 도시된 실시형태와 비교하면, 이러한 구성은 검출기 조립체의 더 작은 xy 치수를 산출할 것이다.
이들 실시형태 중 일부는 도 3에 도시된다. 이 검출기 조립체의 구성요소는, 플렉스 커넥터(17)가 CMOS 광 영상기(13)로부터 지지 기판(12)을 통해 그 후 회로 기판(11)에 전기 신호를 재라우팅하도록 구성된 플렉스 커넥터(27)로서 구성되었다는 점을 제외하고는, 도 1에 도시된 구성요소와 실질적으로 유사하다. 일부 실시형태에서, 광 영상기(13)는 기판(12) 상에 접착될 수도 있고 밀봉제(16)는 신틸레이터 커버(15)와 기판(12) 사이에 적용될 수도 있다.
도 4는 검출기 조립체(10)의 일부 구성에 사용될 수있는 주사 구동기 회로 및 판독 회로뿐만 아니라 화소의 2차원(2D) 어레이를 개략적으로 도시한다. 도 4에서, 스캔 구동 회로(30)는 어레이의 하나의 열에 위치한 화소와 부동산 공간을 공유하며, 판독 회로는 어레이의 하나의 행에 있는 화소와 공간을 공유한다. 판독 행과 주사 열은 2D 어레이의 모든 픽셀에 액세스할 수 있음을 보증하도록 스퀘어클의 둥근 코너로부터 떨어져 위치된다. 스캐닝 회로는 순차적으로 판독을 위해 화소의 행을 선택하고 판독 후에 이들 화소를 리셋한다. 판독 회로는 아날로그 화소 신호를 샘플링하고 아날로그 신호를 디지털화하며 데이터 버스를 통해 디지털화된 화소 값을 하나씩 감출기 제어 보드로 전송한다. 판독 회로에 A/D를 도입하고 데이터 버스를 사용하면, 화소 데이터를 전송하는 배선 수를 크게 감소시킬 수 있고, 이는 접촉 손가락 수를 줄이고 사용되는 TSV 기술을 단순화할 수 있다.
도 5 내지 도 12는 SS 평판 검출기의 형상의 일부 실시형태를 도시한다. 일부 구성에서, 형상은 초타원 형상 또는 코너없는 형상일 수 있다. 코너없는 형상은 하나 이상의 90도 코너가 없는 형상(즉, 에지들 사이에 90도 코너를 포함하지 않고 서로 실질적으로 수직으로 이어지는 2개의 에지)을 포함한다. 코너없는 형상는 90도 미만의 각도를 가진 코너를 포함할 수도 있다. 이러한 형상의 일부 예는, 둥근 정사각형, 둥근 직사각형, 모따기된 정사각형, 모따기된 직사각형, 곡선형 경계가 있는 직사각형, 잘린 원, 팔각형, 육각형, 또는 임의의 다른 적합한 형상을 포함한다.
검출기가 초타원의 형상을 가지는 경우, 검출기는 초타원(본원에서 설명됨)으로 분류될 수 있는 임의의 적절한 특성을 가질 수 있다. 예로서, 개구는
(i)
Figure 112017033096092-pct00001
, 및 (ii)
Figure 112017033096092-pct00002
로부터 선택된 공식에 의해 생성된 형상일 수 있으며, 여기서, a, b는 중심점이고, r은 마이너이고, n은 4와 동일하고, ra 및 rb는 각각 각각 세미 메이저 및 세미 마이너 축이다.
도 5는 초타원(superellipse)의 형상의 일부 실시형태를 도시한다. 도 5에서, 검출기는 각각 제1 및 제2 영상 에지(51 및 52), 제2 및 제3 에지(52 및 53), 제3 및 제4 에지(53 및 54), 및 제4 및 제1 에지(54 및 51)를 포함하며, 이들은 물리적으로 90도 코너에서 교차하지 않는다. 오히려, 검출기 코너(56)는 검출기의 제1 에지(51) 및 제3 에지(53)가 각각 비선형(즉, 실질적으로 곡선형) 영상 경계에 의해 제2 에지(52) 및 제4 에지(54)로부터 분리되도록 제거된다.
도 6은 평판 검출기의 형상의 다른 실시형태를 도시한다. 도 6에서, 검출기는 2개의 수직 에지 사이에(예를 들어, 제3 에지(53)와 제4 에지(54) 사이 그리고 제1 에지(51)와 제4 에지(54) 사이에) 90도 코너가 없는 2개의 코너(56)를 포함한다. 도 6의 구성은 유방 촬영(mammographic) 애플리케이션에 유용할 수 있다. 이 구성에서는, 두 개의 오른쪽 코너가 있는 에지를 환자의 가슴 벽에 대고 배치할 수 있다. 반대쪽의 두 코너에는 환자의 몸이 없으므로, 그 두 코너는 둥근 모양이 된다.
실제로, 검출기는 서로 수직으로 이어지는 인접한 에지 사이에 임의의 적절한 형상의 경계를 가질 수 있다. 적합한 경계의 일부 예들은 원의 원호 형상을 가진 경계, 모따기된 경계, 둥근 경계, 볼록한 경계, 오목한 경계, 지그재그 경계, 곡선 경계, 불규칙한 경계 등을 포함한다. 이와 관련하여, 도 7은 4개의 모든 경계가 원호 형상 경계(65)를 포함하는 일부 실시형태를 도시한다. 도 8은, 검출기가 둥근 정사각형(또는 다른 구성에서의 둥근 직사각형)을 포함하도록, 검출기의 4개의 경계 각각이 둥근 경계를 포함하는 일부 구성을 도시한다. 그리고 도 9는 검출기가 모따기된 사각형(또는 다른 구성에서의 모따기된 직사각형)을 포함하도록 상기 검출기의 4개의 경계(63)의 각각이 모따기된 경계를 포함하는 일부 실시형태를 도시한다.
일부 구성에서는, 경계가 두 개의 실질적으로 수직인 에지를 분리한다. 이러한 구성에서, 경계는 본원에 설명된 바와 같이 검출기를 기능하게 하는 임의의 적합한 형상을 가질 수 있다. 예로서, 도 10은 주로 정사각형 형상을 가진 검출기(10)를 도시하고, 도 12는 주로 원 형상인 검출기를 도시하고, 도 11에서, 검출기(10)는 도 10 및 도 12에 도시된 형상들 사이의 형상을 갖는다.
스퀘어클 형상의 평판 검출기는 임의의 방사선 촬영(radiographic) 또는 형광 투시 시스템에 사용될 수 있다. 방사선 촬영 시스템의 일부 실시형태가 도 13에 도시되어 있고. 도 13은 영상 데이터를 획득하고 프로세싱하기 위한 X선 시스템(110)을 개략적으로 예시한다. 예시된 실시형태에서, x선 시스템(110)은 원래의 영상 데이터를 획득하고 본 기술에 따라 디스플레이하기 위해 영상 데이터를 프로세싱하도록 설계된 디지털 X선 시스템이다. 도 13에 예시된 실시형태에서, x선 시스템(110)은 콜리메이터(114)에 인접하여 위치 된 X선 방사 소스(112)를 포함한다. 콜리메이터(114)는 방사선의 스트림(116)이 물체 또는 대상(118)이 위치되는 영역 내로 통과하게 한다. 방사선(120)의 일부는 물체를 통과하거나 물체 주위를 통과하여 일반적으로 도면 부호 122로 표시된 디지털 X선 검출기에 영향을 미친다. 당업자라면 알 수 있는 바와 같이, 디지털 X선 검출기(122)는 그 표면에서 수신된 X선 광자를 더 낮은 에너지 광자로 변환하고, 이어서 전기 신호로 변환할 수도 있고, 상기 전기 신호는 대상 내의 피처의 영상을 재구성하기 위하여 획득되고 프로세싱된다.
X선 방사 소스(112)은 검사 시퀀스에 대한 전력 및 제어 신호를 공급하는 전원/제어 회로(124)에 의해 제어된다. 또한, 디지털 X선 검출기(122)는 검출기(122) 내에 생성된 신호의 획득을 명령하는 검출기 제어기(126)에 통신가능하게 결합된다. 현재 예시된 실시형태에서, 검출기(122)는, 케이블(T) 또는 일부 다른 기계적 접속을 통해 검출기 제어기(126)와 통신하는 디지털 X선 검출기(122)의 사용이 또한 고려되지만, 임의의 적합한 무선 통신 표준(R)을 통해 검출기 제어기(126)와 통신할 수도 있다. 검출기 제어기(126)는 또한 동적 범위의 초기 조정, 디지털 영상 데이터의 인터리빙 등과 같은 다양한 신호 프로세싱 및 여과 기능을 실행할 수도 있다.
전원/제어 회로(124) 및 검출기 제어기(126) 양자는 시스템 제어기(128)로부터의 신호에 응답한다. 일반적으로, 시스템 제어기(128)는 x선 시스템(110)을 동작시켜 검사 프로토콜을 실행하고 획득된 영상 데이터를 프로세싱한다. 시스템 제어기(128)는 또한, 일반적으로 프로그램된 범용 또는 주문형 디지털 컴퓨터에 기초한 신호 프로세싱 회로; 구성 파라미터 및 영상 데이터를 저장할뿐만 아니라 다양한 기능을 수행하기 위해 컴퓨터의 프로세서에 의해 실행되는 프로그램 및 루틴을 저장하기 위한 광학 메모리 디바이스, 자기 메모리 디바이스, 또는 솔리드 스테이트 메모리 디바이스와 같은 연관된 제조자; 인터페이스 회로 등등을 포함할 수 있다. 도 13에 예시된 실시형태에서, 시스템 제어기(128)는 디스플레이 및/또는 프린터(130)와 같은 적어도 하나의 출력 디바이스에 링크될 수 있다. 출력 디바이스는 표준 또는 특수 목적 컴퓨터 모니터 및 연관 프로세싱 회로를 포함할 수도 있다. 하나 이상의 오퍼레이터 워크스테이션(132)은 시스템 파라미터를 출력하고, 검사를 요청하고, 영상을 시청하는 등의 시스템에서 더 링크될 수도 있다. 일반적으로, 시스템 내에 제공된 디스플레이, 프린터, 워크스테이션 및 이와 유사한 디바이스는, 데이터 획득 구성요소에 국한되어 있거나, 인터넷, 가상 사설 네트워크 등과 같은 하나 이상의 구성가능한 네트워크를 통해 영상 획득 시스템에 링크되는, 기관이나 병원 내의 다른 곳 또는 전혀 다른 위치에서 이러한 구성 요소와 떨어져 있을 수도 있다.
도 13에 도시된 바와 같은 X선 시스템(110)은, 또한 어떤 애플리케이션의 특정 요구를 충족시키도록 일반적으로 구성된 다양한 대안적인 실시형태를 포함할 수도 있다. 예를 들어, X선 시스템(110)은 X선 검출기가 c형 암(arm)의 일 단부 내부에 영구적으로 장착되거나 시스템으로부터 제거가능한 고정식, 이동식 시스템 또는 이동식 c형 암 시스템일 수도 있다. 또한, X선 시스템(110)은 X선 검출기(122)가 시스템과 함께 영구적으로 장착되거나 휴대될 수 있는 고정된 X 선실에서의 테이블 및/또는 벽 스탠드 시스템일 수도 있다. 대안적으로, X선 시스템(110)은 휴대용 X선 검출기를 구비한 이동식 X선 시스템일 수도 있다. 이러한 휴대용 X선은 검출기 판독 전자 기기를 스캐너의 데이터 획득 시스템에 접속하는 데 사용되는 탈착가능한 테더(tether) 또는 케이블로 추가로 구성될 수도 있다. 사용하지 않을 때는, 휴대용 X선 검출기는 보관 또는 이동을 위해 스캔 스테이션에서 분리될 수도 있다.
방사선 촬영 시스템의 다른 실시형태가 도 1에 도시된다. 이들 실시형태에서, X선 시스템은 휴대용 X선 디바이스(예를 들어, C형 아암, 미니 C형 아암, 0형 아암, 비원형 아암 등을 포함하는 X선 디바이스) 및 고정된 X선 디바이스를 포함한다. 예시로서, 도 14는 SS 평판 검출기를 포함하는 C형 아암 X선 디바이스(218)를 포함하는 X선 촬영 시스템(215)을 도시한다.
도 14에 도시된 실시형태에서, X선 시스템(215)은 X선 소스(220), X선 검출기(225), 및 콜리메이터(230)를 포함한다. 임의의 적절한 X선 소스는, 표준 X선 소스, 고정식 또는 고정된 양극 X선 소스, 솔리드 스테이트 X선 방출 소스 또는 형광투시 X선 소스(235)(도 14에 도시됨)을 포함하여 사용될 수 있다. 영상 증배관 또는 SS 평판 디지털 검출기(240)(도 14에 도시됨)와 같은 임의의 적절한 X선 검출기가 사용될 수 있다.
도 14는 콜리메이터(230)가 개구(250)를 규정하는 X선 감쇠 재료(245)를 포함하는 일부 실시형태를 도시한다. 콜리메이터(230)는 X선 빔을 콜리메이트할 수 있게 하는 임의의 적합한 X선 감쇠 재료(245)를 포함할 수있다. 적합한 X선 감쇠 재료의 일부 예들은, 텅스텐, 납, 금, 구리, 텅스텐이 침지된 기판(예를 들어, 유리 또는 텅스텐이 침지된 중합체), 코팅된 기판(예를 들어, 유리 또는 텅스텐, 납, 금 등으로 코팅된 중합체 등), 강철, 알루미늄, 청동, 황동, 희토류 금속 또는 이들의 조합을 포함한다.
SS 평판 검출기를 사용하면 검출기 자체와 거의 동일한 형상을 가진 X선 영상을 생성할 수 있다. 예시적인 x선 영상이 도 15에 예시된다. 이들 실시형태에서, X선 영상(1000)은 (i) 초타원 형상 및 (ii) 서로 실질적으로 수직으로 이루어진 적어도 2개의 실질적 직선 에지를 갖는 코너없는 형상을 갖는 둘레(perimeter)를 가지며, 여기서 이러한 에지들은 90도 코너에서 서로 물리적으로 교차하지 않는다. 설명된 형상들 중 임의의 것을 구비함으로써, 상기 X선 영상이 디스플레이 디바이스의 디스플레이 영역의 비교적 큰 부분(예를 들어, 정사각형 또는 직사각형의 모니터, 스크린, 프로젝터, TV 등)에 표시될 수 있고, 전체 영상은 영상이 재구성되거나 크기가 조정될 필요없이 중앙을 중심으로 회전할 때 보여질 수 있다. 따라서, x선 영상은 디스플레이 디바이스 상에서 회전하는 동안 그 크기 및 지오메트리를 유지하면서, 스크린 상의 영상, 영상 크기 및 영상을 촬영하는데 사용되는 X선 검출기의 수용체 영역의 양을 최대화할 수 있다.
SS 검출기를 사용하면, 디지털 평판 검출기(FPD)의 피처들 중 일부뿐만 아니라 영상 증배관의 피처들 중 일부를 제공할 수 있다. 이러한 디바이스 양자는 일반적으로 X선 검출기로서 사용된다. FPD는 일반적으로 직사각형 또는 정사각형 형상을 갖는 반면에, 영상 증배관은 통상적으로 원형 형상을 갖는다. FPD는 종종 더 높은 동적 범위, 향상된 밝기 및 공간 해상도의 균일성, 베일링이 적은 눈부심, 난(non) 지오메트릭 및 지구 필드 왜곡 등을 포함하는 많은 영역에서 X선 영상 증배관보다 성능이 우수하다. 그러나 영상 증배관의 원 형상에 비해, 직사각형 형상의 코너는 촬영 시스템(즉, 이동식 c형 아암)에서 인체 공학적으로 덜 유연한 xy치수에 있어서 FPD를 더 크게 만든다. 또한, 직사각형 코너는 많은 임상 애플리케이션에서 이동식 c형 아암 디바이스를 배치하는 것을 어렵게 만든다.
많은 종래의 촬영 시스템에서, 디스플레이된 영상은 종종 사용자가 편리하게 리뷰할 수 있는 각도로 회전된다. FPD에서 회전 중에 물리적 신체 크기가 변화되지 않도록 유지하기 위하여, 영상의 코너는 촬영 프로세스에 사용되지 않는다. 그러나 이러한 제거는 영상의 코너를 쓸모 없는 것으로 만든다. 실제로, 환자의 방사 영역을 감소시키기 위하여, x선 소스의 콜리메이터는, 종종 상기 검출기의 코너들이 심지어 x선으로 방사되지 않도록 설계된다.
스퀘어클 형상에 있어서, SS 검출기의 활성 감지 영역이 원형 형상의 x선 영상 증배관보다 더 클 수 있다. 실제로, SS 검출기는 1× 정사각형 측면 길이와
Figure 112017033096092-pct00003
× 정사각형 측면 길이 사이에 있는 원의 직경을 가진 원과 정사각형 사이의 중첩 영역에 실질적으로 유사한 감지 영역을 가질 수 있다.
개선된 인체 공학(ergonomics) 이외에, 스퀘이클 형상의 감지 영역을 사용하면 실리콘 웨이퍼를 보다 효율적으로 활용할 수 있다. 산업 표준 실리콘 웨이퍼는 일반적으로 직경이 1 인치(25mm), 2 인치(51mm), 3 인치(76mm), 4 인치(100mm), 5 인치(130mm), 150mm(5.9”), 200mm(7.9”), 300mm(11.8”, 일반적으로 12인치 웨이퍼라고 함), 및 450mm(17.7”, 일반적으로 18인치 웨이퍼라고 함)인 원형 형상을 가진다. 그러나 표준 21cm의 정사각형 FPD를 생성하기 위해, 12 인치 웨이퍼의 단일 조각은 도 16으로부터 보여지는 바와 같이 충분히 크지 않다. 따라서 21cm의 정사각형 FPD를 만들기 위해 2 개의 결합된 웨이퍼(또는 18 인치 웨이퍼)가 대신 사용된다. 이러한 옵션들 모두는 낭비를 초래하고 비용을 증가시킨다. 그러나 감지 영역을 스퀘어클 형상으로 변경하면 12 인치 웨이퍼를 사용하여 21cm 스퀘어클 FPD를 제공할 수 있다.
이전에 나타낸 임의의 변형예 이외에도, 많은 다른 변형 및 대안적인 배열은 이러한 설명부의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 당업자에 의해 고안될 수도 있고, 첨부된 청구범위는 그러한 변형 및 배열을 포함하도록 의도된다. 이에 따라, 정보가 가장 실용적이고 바람직한 양태로 현재 간주되는 것과 관련하여 세부적으로 상세히 전술되었지만, 형태, 기능, 동작의 방식, 사용(이들로 제한되지는 않음)을 포함하는 많은 변형이 본원에 기재된 원리와 개념을 벗어나지 않고 행해질 수도 있음이 당업자에게 명백할 것이다. 또한, 본원에서 사용되는 바와 같이, 실시예 및 실시형태는, 모든 점에서 단지 예시적인 것을 의미하며 어떤 방식으로든 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.

Claims (20)

  1. 평판 X선 검출기에 있어서,
    검출기 제어 전자 장치를 구비한 회로 기판과,
    상기 회로 기판에 전기적으로 연결된 광 영상기(light imager)와,
    상기 광 영상기에 결합된 신틸레이터를 포함하며,
    상기 평판 X선 검출기는 실질적으로 스퀘어클(squircle) 형상인 감지 영역을 갖고, 상기 스퀘어클 형상은 정사각형과 원 사이의 중첩 영역인 것인 평판 X선 검출기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스퀘어클 형상은, 제1 실질적 직선 에지와, 상기 제1 에지에 실질적으로 수직으로 동작하는 제2 실질적 직선 에지를 가지며, 상기 제1 에지와 상기 제2 에지는 물리적으로 90도로 서로 교차하지 않는 것인 평판 X선 검출기.
  3. 제2항에 있어서, 상기 스퀘어클 형상은 또한, 제3 실질적 직선 에지와, 상기 제3 에지에 실질적으로 수직으로 동작하는 제4 실질적 직선 에지를 포함하며, 상기 제3 에지와 상기 제4 에지는 물리적으로 90도로 서로 교차하지 않는 것인 평판 X선 검출기.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1 에지와 상기 제2 에지는 물리적으로 90도로 서로 교차하지 않고, 상기 제4 에지와 상기 제1 에지는 물리적으로 90도로 서로 교차하지 않는 것인 평판 X선 검출기.
  5. 제3항에 있어서, 상기 스퀘어클 형상은 또한, 상기 제1 에지와 상기 제2 에지 사이에, 상기 제2 에지와 상기 제3 에지 사이에, 상기 제3 에지와 상기 제4 에지 사이에, 그리고 상기 제4 에지와 상기 제1 에지 사이에 둥근 또는 곡선형 경계(border)를 포함하는 것인 평판 X선 검출기.
  6. 제3항에 있어서, 상기 스퀘어클 형상은 또한, 상기 제1 에지와 상기 제2 에지 사이에, 상기 제2 에지와 상기 제3 에지 사이에, 상기 제3 에지와 상기 제4 에지 사이에, 그리고 상기 제4 에지와 상기 제1 에지 사이에 모따기된 경계를 포함하는 것인 평판 X선 검출기.
  7. 제1항에 있어서, 상기 회로 기판과 상기 광 영상기 사이에 위치하는 지지 기판을 더 포함하고, 상기 회로 기판은 상기 지지 기판 아래에 위치하고 상기 광 영상기에 전기적으로 연결되는 것인 평판 X선 검출기.
  8. X선 촬영 시스템에 있어서,
    X선 소스와,
    상기 X선 소스로부터 방출되는 X선을 검출하도록 구성되는 평판 X선 검출기를 포함하며,
    상기 평판 X선 검출기는, 검출기 제어 전자 장치를 구비한 회로 기판, 상기 회로 기판에 전기적으로 연결된 광 영상기, 및상기 광 영상기에 결합된 신틸레이터를 포함하고,
    상기 평판 X선 검출기는 실질적으로 스퀘어클 형상인 감지 영역을 갖고, 상기 스퀘어클 형상은 정사각형과 원 사이의 중첩 영역인 것인 X선 디바이스.
  9. 제8항에 있어서, 상기 스퀘어클 형상은, 제1 실질적 직선 에지와, 상기 제1 에지에 실질적으로 수직으로 동작하는 제2 실질적 직선 에지를 가지며, 상기 제1 에지와 상기 제2 에지는 물리적으로 90도로 서로 교차하지 않는 것인 X선 디바이스.
  10. 제9항에 있어서, 상기 스퀘어클 형상은 또한, 제3 실질적 직선 에지와, 상기 제3 에지에 실질적으로 수직으로 동작하는 제4 실질적 직선 에지를 포함하며, 상기 제3 에지와 상기 제4 에지는 물리적으로 90도로 서로 교차하지 않는 것인 X선 디바이스.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제1 에지와 상기 제2 에지는 물리적으로 90도로 서로 교차하지 않고, 상기 제1 에지와 상기 제4 에지는 물리적으로 90도로 서로 교차하지 않는 것인 X선 디바이스.
  12. 제10항에 있어서, 상기 스퀘어클 형상은 또한, 상기 제1 에지와 상기 제2 에지 사이에, 상기 제2 에지와 상기 제3 에지 사이에, 상기 제3 에지와 상기 제4 에지 사이에, 그리고 상기 제4 에지와 상기 제1 에지 사이에 둥근 또는 곡선형 경계를 포함하는 것인 X선 디바이스.
  13. 제10항에 있어서, 상기 스퀘어클 형상은 또한, 상기 제1 에지와 상기 제2 에지 사이에, 상기 제2 에지와 상기 제3 에지 사이에, 상기 제3 에지와 상기 제4 에지 사이에, 그리고 상기 제4 에지와 상기 제1 에지 사이에 모따기된 경계를 포함하는 것인 X선 디바이스.
  14. 제8항에 있어서, 상기 회로 기판과 상기 광 영상기 사이에 위치하는 지지 기판을 더 포함하고, 상기 회로 기판은 상기 지지 기판 아래에 위치하고 상기 광 영상기에 전기적으로 연결되는 것인 X선 디바이스.
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