KR102467711B1 - X-ray detector and X-ray apparatus using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 행라인과 열라인을 따라 매트릭스 형태로 배치되고, X선 조사 중의 메인프레임 구간에서 X선 이미지 신호의 생성을 위한 전하를 축적하는 다수의 이미지 픽셀을 포함하고, 상기 다수의 이미지 픽셀 중 일부는 상기 X선의 조사 여부를 감지하거나 조사량을 감지하는 기능 픽셀로 정의되며, 상기 기능 픽셀을 포함한 상기 다수의 이미지 픽셀은, 상기 메인프레임 구간 중 또는 상기 메인프레임 구간 후 제 1 프레임 레이트로 리드아웃되고, 상기 기능 픽셀은, 상기 X선 조사 전의 대기구간과 상기 X선 조사 시작 후 상기 메인프레임 구간 전의 감지구간에서 상기 제 1 프레임 레이트 보다 높은 제 2 프레임 레이트로 리드아웃되는 X선 디텍터를 제공한다.The present invention includes a plurality of image pixels arranged in a matrix form along row lines and column lines and accumulating electric charges for generating an X-ray image signal in a main frame section during X-ray irradiation, among the plurality of image pixels Some are defined as function pixels that detect whether or not the X-ray is irradiated or detect the amount of radiation, and the plurality of image pixels including the function pixels are read out at a first frame rate during or after the main frame period and the functional pixels are read out at a second frame rate higher than the first frame rate in a waiting period before the X-ray irradiation and a sensing period before the main frame period after the start of the X-ray irradiation. .
Description
본 발명은 X선 디텍터 및 이를 이용한 X선 촬영 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 X선 촬영모드에 따라 X선 디텍터 자체의 AEC(Auto Exposure Control) 또는 오토트리거(Auto Trigger)가 가능한 X선 촬영 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an X-ray detector and an X-ray imaging device using the same, and more specifically, an X-ray imaging device capable of AEC (Auto Exposure Control) or Auto Trigger of the X-ray detector itself according to an X-ray imaging mode. It is about.
X선 촬영 장치의 일례인 맘모그래피 장치(Mammography apparatus)는 유방암 또는 미세석회화(macrocalcification) 등을 조기 진단하기 위한 것으로, 일정량의 X선을 피검체인 유방에 조사하고, 유방을 투과한 X선을 센서로 수광해서 유방에 대한 이차원 X선 영상(이하, 이차원 영상이라 한다) 또는 삼차원 X선 영상(이하, 삼차원 영상이라 한다)을 구현한다.A mammography apparatus, which is an example of an X-ray imaging device, is for early diagnosis of breast cancer or microcalcification, etc., radiates a certain amount of X-rays to the breast, which is a subject, and transmits the X-rays that have passed through the breast to a sensor. By receiving light, a two-dimensional X-ray image of the breast (hereinafter referred to as a two-dimensional image) or a three-dimensional X-ray image (hereinafter referred to as a three-dimensional image) is implemented.
맘모그래피 촬영은 크게 FFDM(full-field digital mammography) 촬영, DBT(digital breast tomosynthesis) 또는 BTS(breast tomosynthesis) 촬영, BCT(breast computed tomography) 촬영 등이 있다.Mammography scans include full-field digital mammography (FFDM) scans, digital breast tomosynthesis (DBT) or breast tomosynthesis (BTS) scans, and breast computed tomography (BCT) scans.
FFDM 촬영은 이차원 영상을 획득하여 유방암을 조기 진단하기 위한 촬영방식이고, DBT 촬영은 FFDM 촬영방식에서 식별이 어려운 매스(mass)의 검출률을 높이기 위해 X선 광원이 일정 각도 이동되는 촬영방식이며, BCT 모드는 X선 광원과 센서를 일정 각도 이상 회전시켜 삼차원 영상을 획득하여 병변의 위치 정보를 자세히 알 수 있도록 하는 촬영방식이다.FFDM imaging is a imaging method for early diagnosis of breast cancer by obtaining two-dimensional images, DBT imaging is a imaging method in which an X-ray source is moved at a certain angle to increase the detection rate of masses that are difficult to identify in FFDM imaging, and BCT The mode is a photographing method in which an X-ray light source and a sensor are rotated over a certain angle to obtain a three-dimensional image so that the location information of the lesion can be known in detail.
본 발명은 보다 개선된 특성을 지닌 X선 디텍터 및 이를 이용한 X선 촬영 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide an X-ray detector having more improved characteristics and an X-ray imaging device using the same.
구체적으로 본 발명은 X선 촬영종류에 따라 X선 디텍터 자체의 AEC(Auto Exposure Control) 또는 오토트리거(Auto Trigger)가 가능한 X선 촬영 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Specifically, an object of the present invention is to provide an X-ray imaging device capable of auto exposure control (AEC) or auto trigger of an X-ray detector itself according to the type of X-ray imaging.
전술한 바와 같은 과제를 달성하기 위해, 본 발명은 행라인과 열라인을 따라 매트릭스 형태로 배치되고, X선 조사 중의 메인프레임 구간에서 X선 이미지 신호의 생성을 위한 전하를 축적하는 다수의 이미지 픽셀을 포함하고, 상기 다수의 이미지 픽셀 중 일부는 상기 X선의 조사 여부를 감지하거나 조사량을 감지하는 기능 픽셀로 정의되며, 상기 기능 픽셀을 포함한 상기 다수의 이미지 픽셀은, 상기 메인프레임 구간 중 또는 상기 메인프레임 구간 후 제 1 프레임 레이트로 리드아웃되고, 상기 기능 픽셀은, 상기 X선 조사 전의 대기구간과 상기 X선 조사 시작 후 상기 메인프레임 구간 전의 감지구간에서 상기 제 1 프레임 레이트 보다 높은 제 2 프레임 레이트로 리드아웃되는 X선 디텍터를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is a plurality of image pixels arranged in a matrix form along row lines and column lines and accumulating electric charges for generating an X-ray image signal in a main frame section during X-ray irradiation. Including, some of the plurality of image pixels are defined as function pixels for detecting whether or not the X-ray is irradiated or detecting the amount of radiation, and the plurality of image pixels including the function pixels are during the main frame section or the main frame section. read out at a first frame rate after a frame period, and the functional pixels have a second frame rate higher than the first frame rate in a waiting period before the X-ray irradiation and a detection period before the main frame period after the start of the X-ray irradiation Provides an X-ray detector that is read out as
여기서, 상기 다수의 이미지 픽셀에 대한 상기 기능 픽셀의 수량비는 0.23%~3.0%이고, 상기 기능 픽셀의 단위 면적 당 밀도는, 43~600[수/㎠]일 수 있다.Here, the quantity ratio of the functional pixels to the plurality of image pixels may be 0.23% to 3.0%, and the density per unit area of the functional pixels may be 43 to 600 [number/cm 2 ].
상기 감지구간과 상기 메인프레임 구간 전 상기 기능픽셀을 포함한 상기 다수의 이미지 픽셀이 리셋되는 리셋구간을 더 포함할 수 있다.It may further include a reset period in which the plurality of image pixels including the functional pixels are reset before the detection period and the main frame period.
상기 X선 디텍터는 촬영모드 별로 상기 X선 이미지 신호를 생성하고, 상기 촬영모드는 리트로핏(Retrofit) 모드, FFDM(full-field digital mammography) 모드, 지속적으로 X선을 조사하고 간헐적으로 상기 X선 이미지 신호를 리드아웃하는 연속 리드아웃(Continuous Readout)의 BTS(breast tomosynthesis 또는 digital breast tomosynthesis) 모드, 간헐적으로 X선을 조사하고 상기 X선 이미지 신호를 리드아웃하는 펄스드 리드아웃(Pulsed Readout)의 BTS 모드 중 적어도 하나를 포함하며, 상기 기능 픽셀은 상기 리트로핏 모드에서 상기 X선 조사여부를 감지하고, 상기 FFMD 모드에서 상기 X선 조사량을 감지하며, 상기 연속 리드아웃의 BTS 모드에서 상기 X선 조사량을 감지하고, 상기 펄스드 리드아웃의 BTS 모드에서 상기 X선 조사여부를 감지할 수 있다. The X-ray detector generates the X-ray image signal for each photographing mode, and the photographing mode is a retrofit mode and a full-field digital mammography (FFDM) mode, continuously irradiating X-rays and intermittently BTS (breast tomosynthesis or digital breast tomosynthesis) mode of continuous readout that reads out image signals, pulsed readout that intermittently irradiates X-rays and reads out the X-ray image signals At least one of a BTS mode is included, wherein the functional pixel detects whether or not the X-ray is irradiated in the retrofit mode, detects the X-ray irradiation amount in the FFMD mode, and detects the X-ray irradiation amount in the continuous readout BTS mode. It is possible to detect the irradiation amount and detect whether or not the X-rays are irradiated in the BTS mode of the pulsed readout.
본 발명에 따른 X선 디텍터는 이미지 픽셀들 중 일부를 기능 픽셀로 활용하여 X선 촬영종류에 따라 AEC 또는 오토트리거를 적절하게 수행할 수 있고, X선 영상 촬영을 위한 메인프레임 구간 동안에는 기능 픽셀을 포함한 X선 디텍터 내 전체 픽셀을 통해 X선 이미지를 구현할 수 있다. The X-ray detector according to the present invention utilizes some of the image pixels as function pixels to appropriately perform AEC or auto-trigger according to the type of X-ray imaging, and uses function pixels during the main frame section for X-ray imaging. An X-ray image can be realized through all pixels in the X-ray detector, including
따라서, 전체 픽셀의 일부인 기능 픽셀만 사용하여 해당 기능을 수행하므로 상대적으로 짧은 시간 내에 AEC 또는 오토트리거를 수행할 수 있으면서도, 기능 픽셀을 실질적인 X선 디텍터의 전체 면적에 걸쳐 적절히 배치함으로써 보다 정확한 AEC 또는 오토트리거를 수행할 수 있다.Therefore, AEC or auto-trigger can be performed in a relatively short time because the function is performed using only function pixels that are part of the total pixels, while more accurate AEC or auto-triggering can be performed by appropriately arranging function pixels over the entire area of the actual X-ray detector. Auto trigger can be performed.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 X선 촬영 장치의 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 X선 디텍터의 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 X선 디텍터의 각 픽셀 구조를 개략적으로 도시한 도면
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 X선 디텍터의 모식도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 X선 촬영 장치의 촬영종류에 따른 X선 디텍터의 동작 시퀀스를 도시한 도면.1 is a perspective view of an X-ray imaging apparatus according to an embodiment of the present invention;
2 is a diagram schematically showing the configuration of an X-ray detector according to an embodiment of the present invention.
3 is a schematic diagram of each pixel structure of an X-ray detector according to an embodiment of the present invention;
4 is a schematic diagram of an X-ray detector according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating an operation sequence of an X-ray detector according to an imaging type of an X-ray imaging apparatus according to an embodiment of the present invention.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 맘모그래피 장치의 사시도이다. 아래에서는 편의상 본 발명에 따른 X선 촬영 장치의 일례로 맘모그래피 장치를 들어 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되지는 않는다. 1 is a perspective view of a mammography device according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, for convenience, a mammography device will be described as an example of an X-ray imaging device according to the present invention, but the present invention is not limited thereto.
도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 맘모그래피 장치는 X선 촬영을 위한 본체(100)와, 본체(100)를 지탱하는 컬럼(200)을 포함한다.As shown, the mammography apparatus according to the embodiment of the present invention includes a
컬럼(200)은 하단부가 바닥에 고정된 수직 기둥 형상으로서, 본체(100)는 컬럼(200)의 길이방향을 따라 승강한다.The
본체(100)는 상하 양단부가 서로 마주보는 C자 또는 이와 유사한 형상을 나타낸다. 본체(100)는 컬럼(200)을 따라 승강 가능하도록 컬럼(200)과 연결되는 컬럼 연결부(110), 컬럼 연결부(110)에 대해 회전 가능하도록 컬럼 연결부(110)에 연결되는 수직 연결부(120)를 포함할 수 있다.The
본체(100)의 일단, 일례로 상단부에는 제너레이터(130)가 장착되어 타단인 하단부를 향해 X선을 조사하고, 본체(100)의 타단, 일례로 하단부에는 X선 디텍터(140)가 장착되어 그 사이에 놓인 피검체를 투과한 X선을 수광한다. 그리고 본체(100)에는 제너레이터(130)와 X선 디텍터(140) 사이에서 X선 디텍터(140) 또는 지지 패널(160)에 놓여진 유방을 가압하는 압박 패드(150)를 포함할 수 있다.One end of the
이때, 본 발명의 실시예에 따른 맘모그래피 장치는 본체(100) 전체가 일정각도 회전하여 FFDM(full-field digital mammography) 촬영을 할 수 있고, 본체(100)의 상단부가 하단부에 대해 일정각도 상대회전하여 DBT(digital breast tomosynthesis) 또는 BTS(breast tomosynthesis) 촬영을 할 수 있다.At this time, in the mammography device according to the embodiment of the present invention, the entire
한편, X선 디텍터(140)는 유방을 투과한 X선의 위치별 세기에 따른 이미지 신호를 생성한다. 이를 위한 X선 디텍터(140)는 복수의 센서가 픽셀 단위로 이차원적 배열된 형태, 단위 픽셀 센서가 복수의 행렬을 이루며 매트릭스(matrix) 형태로 배치된 형태이다.On the other hand, the
이하에서는, 맘모그래피의 촬영모드에 따라 X선 디텍터 자체의 AEC(Auto Exposure Control) 또는 오토트리거(Auto Trigger)가 가능한 X선 디텍터(140)에 대해 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the
구체적인 설명에 앞서, AEC(Auto Exposure Control)는 X선 촬영 동안 X선 노출을 제어하는 기술로서, 종래에는 별도의 이온 챔버(ionization chamber)로 피검체를 투과한 X선을 감지하고 그 감지결과에 따라 제너레이터의 관전압 및 관전류를 조절하는 기술을 일컫었다. 하지만, DR(Digital radiography)이 보편화되면서 이온 챔버의 적용이 실질적으로 불가능해졌고, 이에 따라 X선 디텍터 내에 별도의 AEC 센서를 형성하여 해당 기능을 수행하도록 하는 것이 일반적이었다.Prior to a detailed description, AEC (Auto Exposure Control) is a technology for controlling X-ray exposure during X-ray imaging. Accordingly, it refers to a technology that controls the tube voltage and tube current of the generator. However, as digital radiography (DR) became common, the application of the ion chamber became practically impossible, and accordingly, it was common to form a separate AEC sensor in the X-ray detector to perform the corresponding function.
하지만 본 실시예에서는, X선 이미지 신호 생성을 위한 X선 디텍터 내의 이미지 픽셀의 일부를 기능 픽셀로 겸용하여 사용하되, 기능 픽셀은 필요 시 X선 조사량을 감지하는 AEC 또는 X선 조사여부를 감지하는 오토트리거(auto Trigger) 기능을 하게 되고, 그 외에는 통상의 이미지 픽셀로 동작하게 함으로써 보다 빠르고 정확한 AEC 또는 오토트리거를 수행하는 것을 특징으로 한다. 아래에서는 편의상 AEC 또는 오토트리거 기능을 겸하는 기능 픽셀을 AEC 픽셀이라 한다.However, in this embodiment, some of the image pixels in the X-ray detector for generating an X-ray image signal are used as function pixels, but the function pixels are AEC for detecting the amount of X-ray irradiation or detecting whether or not X-ray irradiation is necessary. It has an auto trigger function, and other than that, it is characterized by performing faster and more accurate AEC or auto trigger by operating with normal image pixels. Below, for convenience, a function pixel that also serves as an AEC or auto trigger function is referred to as an AEC pixel.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 X선 디텍터의 구성을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 X선 디텍터의 각 픽셀 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.2 is a diagram schematically showing the configuration of an X-ray detector according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a diagram schematically showing each pixel structure of the X-ray detector according to an embodiment of the present invention.
도 2 및 3을 참조하면, 본 실시예의 X선 디텍터(140)는, 기판(일예로, CMOS 기판)의 활성영역(active area)에 정의된 픽셀어레이를 포함할 수 있다. 픽셀어레이는, 다수의 로우 라인과 다수의 컬럼 라인을 따라 매트릭스 형태로 배열된 픽셀(P)로 구성된다.Referring to FIGS. 2 and 3 , the
여기서, 각 픽셀(P)은, 일반적인 X선 촬영 모드에서 X선 이미지 신호 생성을 위한 이미지 센서로 기능하게 된다. 그리고, 픽셀어레이의 전체 픽셀(P)들 중 일부는, AEC 및 오토트리거 기능을 겸비하는 기능 픽셀 소위 AEC 픽셀에 해당된다.Here, each pixel P functions as an image sensor for generating an X-ray image signal in a general X-ray imaging mode. In addition, some of the total pixels P of the pixel array correspond to functional pixels having both AEC and auto trigger functions, so-called AEC pixels.
구체적으로 도시하지는 않았지만, X선 디텍터(140)는 로우제어회로와 리드아웃회로를 구비할 수 있다.Although not specifically shown, the
로우제어회로는 픽셀어레이를 로우 라인 단위로 제어하게 되는데, 로우제어회로는 로우 라인 단위로 선택신호를 순차적으로 출력하고, 이에 응답하여 해당 로우 라인의 픽셀(P)이 선택될 수 있다.The row control circuit controls the pixel array in units of row lines. The row control circuit sequentially outputs selection signals in units of row lines, and in response thereto, a pixel P of a corresponding row line may be selected.
리드아웃회로는, 각 컬럼 라인을 따라 연장된 신호 출력배선과 연결되며, 신호 출력배선을 통해 선택된 로우 라인의 픽셀에서 출력된 픽셀 신호를 리드아웃하게 된다. 리드아웃회로는, 입력된 픽셀 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다.The read-out circuit is connected to a signal output line extending along each column line, and reads out a pixel signal output from a pixel of a row line selected through the signal output line. The read-out circuit can convert an input pixel signal into a digital signal.
픽셀(P)은 X선을 전기적 신호로 검출하기 위해 포토다이오드(PD)를 포함할 수 있다. 그리고, 픽셀(P)에는 다수의 트랜지스터가 구비될 수 있는데, 본 실시예에서는 3개의 트랜지스터가 구비된 3T 구조의 픽셀(P)을 일예로 하여 설명한다.The pixel P may include a photodiode PD to detect X-rays as electrical signals. In addition, a plurality of transistors may be provided in the pixel P. In this embodiment, a 3T structure pixel P having three transistors will be described as an example.
이 경우에, 픽셀(P)은 리셋(reset)트랜지스터(Tr)와, 소스팔로우(source follow)트랜지스터(Tsf)와, 선택트랜지스터(Tse)를 포함할 수 있다.In this case, the pixel P may include a reset transistor Tr, a source follow transistor Tsf, and a selection transistor Tse.
리셋트랜지스터(Tr)는 픽셀(P)에 대한 리셋 기능을 수행하게 된다. 리셋트랜지스터(Tr)의 게이트전극은 리셋신호(RS)를 인가받고, 소스전극은 제1전원전압(VDD)으로서 고전위전원전압(VDD)을 인가받고, 드레인전극은 포토다이오드(PD)에 연결될 수 있다.The reset transistor Tr performs a reset function for the pixel P. The gate electrode of the reset transistor Tr receives the reset signal RS, the source electrode receives the high potential power supply voltage VDD as the first power supply voltage VDD, and the drain electrode is connected to the photodiode PD. can
소스팔로우트랜지스터(Tsf)는, X선 조사에 따라 노드(N)에 발생된 픽셀 신호 즉 전압에 대한 버퍼 기능을 수행하게 된다. 소스팔로우트랜지스터(Tsf)의 게이트전극은 리셋트랜지스터(Tr)와 포토다이오드(PD) 간의 노드(N)에 연결되고, 소스전극은 제1전원전압(VDD)을 인가받게 되며, 드레인전극은 선택트랜지스터(Tse)에 연결될 수 있다.The source follow transistor Tsf performs a buffer function for a pixel signal, that is, a voltage generated at the node N according to X-ray irradiation. The gate electrode of the source follow transistor Tsf is connected to the node N between the reset transistor Tr and the photodiode PD, the source electrode receives the first power supply voltage VDD, and the drain electrode is a selection transistor (Tse).
*선택트랜지스터(Tse)는 선택신호(SEL)에 따라 픽셀 신호를 출력하는 기능을 수행하게 된다. 선택트랜지스터(Tse)의 게이트전극은 선택신호(SEL)를 인가받고, 소스전극은 소스팔로우트랜지스터(Tsf)의 드레인전극에 연결되고, 드레인전극은 신호 출력배선(RL)에 연결될 수 있다.* The selection transistor Tse performs a function of outputting a pixel signal according to the selection signal SEL. A gate electrode of the selection transistor Tse may receive the selection signal SEL, a source electrode may be connected to a drain electrode of the source follow transistor Tsf, and a drain electrode may be connected to the signal output line RL.
포토다이오드(PD)의 제1전극인 애노드(anode)는 제2전원전압(GND)으로서 저전위전원전압 일예로 접지전압을 인가받게 되고, 제2전극인 캐소드(cathode)는 리셋트랜지스터(Tr)의 드레인전극에 연결될 수 있다.The anode, which is the first electrode of the photodiode PD, is applied with a ground voltage as a low potential power voltage, for example, as the second power supply voltage (GND), and the cathode, which is the second electrode, is the reset transistor (Tr). may be connected to the drain electrode of
이하, 도 4를 함께 참조하여 X선 디텍터의 기능 픽셀인 AEC 픽셀에 관해 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, an AEC pixel, which is a function pixel of an X-ray detector, will be described in more detail with reference to FIG. 4 .
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 X선 디텍터의 모식도로서, 설명의 편의상 기능 픽셀인 AEC 픽셀(Pa)을 강조해서 표시하였으며 기능 픽셀과는 다른 일반적인 이미지 픽셀(P)은 도시하지 않았다.FIG. 4 is a schematic diagram of an X-ray detector according to an embodiment of the present invention. For convenience of description, an AEC pixel (Pa), which is a functional pixel, is highlighted and a general image pixel (P) different from the functional pixel is not shown.
각 픽셀(P)의 사이즈(pixel size)는 50um~90um, 바람직하게는 70um일 수 있는데, 이에 한정되지는 않는다. 그리고, 픽셀어레이가 정의된 활성영역의 가로*세로의 길이는 (29㎠~33.5㎠)* (22㎠*23.5㎠), 바람직하게는 30.3㎠*23.1㎠로서, 가로 및 세로의 비율은 1.2~1.52 바람직하게는 1.31일 수 있는데, 이에 한정되지는 않는다.The pixel size of each pixel P may be 50um to 90um, preferably 70um, but is not limited thereto. And, the length of the active area where the pixel array is defined is (29cm2~33.5cm2)*(22cm2*23.5cm2), preferably 30.3cm2*23.1cm2, and the ratio of width and height is 1.2~ 1.52 may be preferably 1.31, but is not limited thereto.
또한, X선 이미지 신호 생성 시의 제 1 프레임 레이트(frame rate)는 1fps~10fps, 바람직하게는 2fps~8fps일 수 있는데, 이에 한정되지는 않는다. In addition, the first frame rate at the time of generating the X-ray image signal may be 1 fps to 10 fps, preferably 2 fps to 8 fps, but is not limited thereto.
한편, X선 디텍터의 인터페이스는 Gig E(Gigabit Ethernet) 및 USB 등을 지원할 수 있다.Meanwhile, the interface of the X-ray detector may support Gig E (Gigabit Ethernet) and USB.
한편, 본 실시예에 따른 X선 디텍터(140)의 AEC 픽셀(Pa)은 X선 디텍터(140) 전면적(total area) 즉 활성영역의 전면적에 걸쳐 일정하게 배치될 수 있다.Meanwhile, the AEC pixels (Pa) of the
AEC 픽셀(Pa)의 배치와 관련하여, 본 실시예에서는, 활성영역에서 픽셀(P)이 배치된 가로(로우)*세로(컬럼)의 수가 110*162~408*590를 갖는다고 한다. 즉, 전체 픽셀(P)의 수는 17820~240720을 갖는다고 한다.Regarding the arrangement of the AEC pixels Pa, in this embodiment, it is assumed that the number of horizontal (rows)*vertical (columns) in which the pixels P are arranged in the active area has 110*162 to 408*590. That is, it is said that the total number of pixels P is 17820 to 240720.
이때, 전체 픽셀(P) 대비 AEC 픽셀(Pa)의 수량비(즉, 밀도)는 0.23%~3%일 수 있다. At this time, the quantity ratio (ie, density) of the AEC pixels Pa to all pixels P may be 0.23% to 3%.
그리고, 단위면적(㎠) 당 AEC 픽셀(Pa)의 수(밀도)는 43[개/㎠]~600[개/㎠]일 수 있다.Also, the number (density) of AEC pixels (Pa) per unit area (cm 2 ) may be 43 [pcs/cm 2 ] to 600 [pcs/cm 2 ].
또한, AEC 픽셀(Pa)의 프레임 레이트 즉 AEC 기능 또는 오토트리거 기능 시의 AEC 픽셀(Pa)의 제 2 프레임 레이트는 50fps~500fps, 바람직하게는 100fps~416fps일 수 있다. 그리고, AEC 픽셀(Pa)이 다른 픽셀(P)과 동일하게 일반적인 이미지 픽셀(P)로 기능할 때에는, 다른 이미지 픽셀(P)과 동일한 제 1 프레임 레이트로 동작할 수 있으며, 이때 일반적 동작시의 제 1 프레임 레이트는 제 2 프레임 레이트 보다 매우 낮다.In addition, the frame rate of the AEC pixel (Pa), that is, the second frame rate of the AEC pixel (Pa) during the AEC function or the auto trigger function may be 50 fps to 500 fps, preferably 100 fps to 416 fps. And, when the AEC pixel (Pa) functions as a general image pixel (P) in the same way as the other pixels (P), it can operate at the same first frame rate as the other image pixels (P). The first frame rate is much lower than the second frame rate.
한편, 본 실시예에서는, 이때, AEC 픽셀(Pa)이 활성영역에 대해 불균일하게 분포될 수 있다. 즉, 이웃한 AEC 픽셀(Pa) 간의 간격이 균일하지 않고 위치에 따라 상이할 수 있다. 이와 관련하여 도 4를 참고할 수 있는데, 도 4에는 AEC 픽셀(Pa)들 간의 간격으로서 11,12,20,21,22(mm) 등의 여러 수치가 표시되어 있다.Meanwhile, in this embodiment, at this time, the AEC pixels Pa may be non-uniformly distributed with respect to the active area. That is, the intervals between neighboring AEC pixels Pa are not uniform and may vary according to positions. In this regard, reference may be made to FIG. 4, in which various numerical values such as 11, 12, 20, 21, and 22 (mm) are displayed as intervals between AEC pixels (Pa).
이처럼, AEC 픽셀(Pa)의 위치에 따라 상이한 이격 간격으로 배치되어, 실질적으로 불균일하게 분포될 수 있다.As such, the AEC pixels Pa may be arranged at different distances according to the positions of the AEC pixels Pa, and may be substantially non-uniformly distributed.
본 실시예의 AEC 픽셀(Pa)은 AEC 등의 기능 이외에도 맘모그래피의 촬영 모드에 따라 다양한 기능을 수행할 수 있는데, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 맘모그래피의 촬영모드에 따른 X선 디텍터의 동작 시퀀스를 도시한 도면이다.The AEC pixel (Pa) of this embodiment can perform various functions according to the shooting mode of mammography in addition to functions such as AEC. It is a diagram showing the operation sequence.
먼저, 리트로핏(Retrofit) 모드는 AEC 기능이 없는 통상의 X선 디텍터 시퀀스로써, AEC 픽셀은 X선 조사여부를 감지하는 오토트리거 기능을 수행한다. 즉, X선 조사를 기다리는 대기구간에서 AEC 픽셀은 X선 조사여부를 감지하는 오토트리거 모드(TRG Mode)로 동작하고, AEC 픽셀에 X선 조사가 감지되면 X선 디텍터는 모든 픽셀을 리셋하는 리셋 구간(A)을 거쳐 메인 프레임(Main Frame) 구간 동안 X선을 수광하여 전하를 축적(integration)한다. 그리고, X선 조사가 완료되면 X선 디텍터의 전체 픽셀 내 충전된 전하가 리드아웃 되는 리드아웃 구간(R)이 진행된 후, 다음번 X선 조사를 기다리는 대기 모드(Stand by)로 진입한다.First, the retrofit mode is a normal X-ray detector sequence without an AEC function, and the AEC pixel performs an auto-trigger function for detecting whether or not X-rays are irradiated. That is, in the waiting period for X-ray irradiation, AEC pixels operate in an auto-trigger mode (TRG Mode) that detects whether or not X-ray irradiation occurs, and when X-ray irradiation is detected on AEC pixels, the X-ray detector resets all pixels. Through section A, X-rays are received during the main frame section to accumulate charges (integration). Then, when the X-ray irradiation is completed, a read-out period (R) in which charges charged in all pixels of the X-ray detector are read out proceeds, and then a standby mode (Stand by) is entered to wait for the next X-ray irradiation.
다음으로, FFDM AEC 모드는 FFDM에서 AEC 기능을 수행하는 경우로써, 별도의 사전 노출 없이 AEC 픽셀은 X선 조사와 동시에 X선 조사량을 감지하고, 맘모그래피 장치의 제어부는 AEC 픽셀의 감지결과에 따라 제너레이터의 관전류 및/관전압을 적절히 결정 및 제어한다. 이 같은 AEC 동작은 도면에 표시된 AEC 모드 구간(AEC) 동안 진행된다. 이 AEC 모드 구간에서는 AEC 픽셀에 전하가 축적되고 이를 리드아웃하며, 제어부는 AEC 픽셀에 의한 감지결과에 따라 X선량을 결정하고 제어하게 된다. 이후 X선 디텍터는 모든 픽셀을 리셋한 후 리트로핏과 유사하게, 메인 프레임 구간과 리드 아웃 구간(R)을 거쳐 대기 모드로 진입한다.Next, the FFDM AEC mode is a case where the AEC function is performed in FFDM, and the AEC pixel detects the amount of X-ray irradiation at the same time as the X-ray irradiation without a separate pre-exposure, and the control unit of the mammography device detects the AEC pixel according to the detection result. The generator's tube current and/or tube voltage are appropriately determined and controlled. This AEC operation proceeds during the AEC mode period (AEC) shown in the drawing. In this AEC mode section, charges are accumulated in the AEC pixels and read out, and the control unit determines and controls the amount of X-rays according to the detection result by the AEC pixels. After resetting all pixels, the X-ray detector enters standby mode through the main frame section and the lead-out section (R), similar to retrofit.
다음으로, BTS AEC 모드는 BTS에서 AEC 기능을 수행하는 모드이며, 이 BTS AEC 모드 중 연속 리드아웃(Continuous Readout)은 지속적인 X선 조사를 통해 BTS를 수행하는 경우이다. 이 경우에는, 별도의 사전 노출 없이 AEC 픽셀은 X선 조사와 동시에 X선을 감지하고, 맘모그래피 장치의 제어부는 AEC 픽셀의 감지결과를 통해 제너레이터의 관전류 및/관전압을 적절히 결정 및 제어한다. 이 같은 AEC 동작은 도면에 표시된 AEC 모드 구간(AEC) 동안 진행된다. 이후 X선 디텍터는 모든 픽셀을 리셋한 후, 모든 픽셀 내에 충전된 전하를 리드아웃하는 리드아웃 구간(R)을 복수회 주기적으로 수행하고, X선 조사가 완료되면 대기 모드로 진입한다.Next, the BTS AEC mode is a mode in which the BTS performs an AEC function, and the continuous readout among the BTS AEC modes is a case in which the BTS performs continuous X-ray irradiation. In this case, the AEC pixels sense X-rays simultaneously with X-ray irradiation without separate prior exposure, and the control unit of the mammography device appropriately determines and controls the tube current and/or tube voltage of the generator through the detection results of the AEC pixels. This AEC operation proceeds during the AEC mode period (AEC) shown in the drawing. Thereafter, the X-ray detector resets all pixels, periodically performs a read-out period (R) for reading out charges charged in all pixels multiple times, and enters a standby mode when X-ray irradiation is completed.
다음으로, BTS AEC 모드 중 펄스드 리드아웃(Pulsed Readout)은 간헐적인 X선 조사를 통해 BTS를 수행하는 경우로써, X선 조사를 기다리는 대기구간에서 AEC 픽셀은 X선 조사여부를 감지하는 오토트리거 모드로 동작하고, AEC 픽셀에 X선 조사가 감지되면 X선 디텍터는 모든 픽셀을 리셋하는 리셋 구간(A)을 거쳐 첫 번째 펄스의 X선에 대해 메인프레임 구간(MF) 동안 X선을 수광하고 X선 디텍터의 모든 픽셀 내 충전된 전하를 리드아웃하는 리드아웃 구간(R)을 진행한다. 이어서, X선 조사 펄스에 따라 오토트리거 구간(T), 리셋 구간(A), 메인프레임 구간(MF), 리드아웃 구간(R)을 단위 주기로 반복하고, X선 조사가 모두 완료되면 대기 모드(Stand by)로 진입한다.Next, in the BTS AEC mode, Pulsed Readout is a case where BTS is performed through intermittent X-ray irradiation, and in the waiting period for X-ray irradiation, the AEC pixel detects whether or not the X-ray is irradiated. mode, and when X-ray irradiation is detected on AEC pixels, the X-ray detector receives X-rays during the main frame period (MF) for the first pulse X-rays through a reset period (A) in which all pixels are reset, A read-out period (R) in which charges charged in all pixels of the X-ray detector are read out is performed. Subsequently, the auto trigger section (T), reset section (A), main frame section (MF), and readout section (R) are repeated in unit cycles according to the X-ray irradiation pulse, and when all X-ray irradiation is completed, the standby mode ( Stand by).
한편, 전술한 리트로핏 모드나 BTS AEC의 펄스드 리드아웃 모드에서도, AEC 모드 구간이 설정될 수 있다. 즉, 오토트리거 모드 구간 직후, AEC 모드 구간이 수행되고, 이 후에 리셋 구간(A)이 수행될 수 있다.Meanwhile, in the aforementioned retrofit mode or the pulsed readout mode of the BTS AEC, the AEC mode section can be set. That is, immediately after the auto trigger mode period, the AEC mode period may be performed, and then the reset period (A) may be performed.
전술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 X선 디텍터는 이미지 픽셀들 중 일부를 기능 픽셀로 활용하여 맘모그래피 장치의 촬영종류에 따라 AEC 및 오토트리거를 적절하게 수행할 수 있고, X선 영상 촬영을 위한 메인프레임 구간 동안에는 기능 픽셀을 포함한 X선 디텍터 내 전체 픽셀을 통해 X선 이미지를 구현할 수 있다. As described above, the X-ray detector according to the present embodiment utilizes some of the image pixels as function pixels to appropriately perform AEC and auto-trigger according to the type of shooting of the mammography device, and to perform X-ray image shooting. During the main frame section for the first time, an X-ray image can be realized through all pixels in the X-ray detector including functional pixels.
따라서, 전체 픽셀의 일부인 기능 픽셀만 사용하여 해당 기능을 수행하므로 상대적으로 짧은 시간 내에 AEC 및 오토트리거를 수행할 수 있으면서도, 기능 픽셀을 실질적인 X선 디텍터의 전체 면적에 걸쳐 적절히 배치함으로써 보다 정확한 AEC 및 오토트리거를 수행할 수 있다.Therefore, AEC and auto-trigger can be performed in a relatively short time because the function is performed using only function pixels, which are a part of all pixels, while function pixels are appropriately placed over the entire area of the actual X-ray detector to achieve more accurate AEC and Auto trigger can be performed.
한편, 본 발명의 실시예는, 맘모그래피 장치 뿐만 아니라 이와 다른 용도의 X선 촬영 장치에도 적용될 수 있다.Meanwhile, an embodiment of the present invention may be applied not only to a mammography device but also to an X-ray imaging device for other purposes.
전술한 본 발명의 실시예는 본 발명의 일예로서, 본 발명의 정신에 포함되는 범위 내에서 자유로운 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명은, 첨부된 특허청구범위 및 이와 등가되는 범위 내에서의 본 발명의 변형을 포함한다.The above-described embodiment of the present invention is an example of the present invention, and free modification is possible within the scope included in the spirit of the present invention. Accordingly, this invention covers the modifications and variations of this invention within the scope of the appended claims and their equivalents.
100: 본체 110: 컬럼 연결부
120: 수직 연결부 130: 제너레이터
140: X선 디텍터 150: 압박 패드
160: 지지 패널 200: 컬럼
P: 픽셀
Pa: AEC 픽셀
PD: 포토다이오드
Tr: 리셋트랜지스터
Tsf: 소스팔로우트랜지스터
Tse: 선택트랜지스터100: body 110: column connection
120: vertical connection part 130: generator
140: X-ray detector 150: compression pad
160: support panel 200: column
P: pixel
Pa: AEC pixels
PD: Photodiode
Tr: reset transistor
Tsf: source follow transistor
Tse: selection transistor
Claims (4)
X선 조사 전의 대기구간과 X선 조사 중의 감지구간, 리셋구간, 메인프레임 구간, 리드아웃 구간을 순서대로 거치면서 동작하는 X선 디텍터로서,
상기 다수의 이미지 픽셀 중 일부는, 상기 대기구간과 상기 감지구간에서 제 1 프레임 레이트로 리드 아웃되어 X선의 조사 여부를 감지하거나 조사량을 감지하고,
상기 다수의 이미지 픽셀 모두는, 상기 리셋 구간에서 리셋되고, 상기 메인 프레임 구간 또는 리드아웃 구간에서 제 2 프레임 레이트로 리드 아웃되어 X선 영상을 구현하며,
상기 제 1 프레임 레이트는 상기 제 2 프레임 레이트 보다 높은 X선 디텍터.comprising a plurality of image pixels arranged in a matrix form along row and column lines;
As an X-ray detector that operates while passing through the waiting period before X-ray irradiation, the detection period during X-ray irradiation, the reset period, the main frame period, and the read-out period in order,
Some of the plurality of image pixels are read out at a first frame rate in the waiting period and the sensing period to detect whether or not X-rays are irradiated or to detect the amount of radiation;
All of the plurality of image pixels are reset in the reset section and read out at a second frame rate in the main frame section or readout section to implement an X-ray image;
The first frame rate is higher than the second frame rate X-ray detector.
상기 다수의 이미지 픽셀에 대한 상기 대기구간과 감지구간에서 제 1 프레임 레이트로 리드 아웃되어 X선의 조사 여부를 감지하거나 조사량을 감지하는 일부 픽셀의 수량비는 0.23%~3.0%이고,
상기 대기구간과 감지구간에서 제 1 프레임 레이트로 리드 아웃되어 X선의 조사 여부를 감지하거나 조사량을 감지하는 일부 픽셀의 단위 면적 당 밀도는, 43~600[수/㎠]인 X선 디텍터.According to claim 1,
The quantity ratio of some pixels that are read out at the first frame rate in the waiting section and the detection section for the plurality of image pixels to detect whether X-rays are irradiated or to detect the amount of irradiation is 0.23% to 3.0%,
The density per unit area of some pixels that are read out at the first frame rate in the waiting section and the detection section to detect whether X-rays are irradiated or to detect the amount of irradiation is 43 to 600 [number/cm 2 ] X-ray detector.
상기 X선 디텍터는 촬영모드 별로 X선 이미지 신호를 생성하고,
상기 촬영모드는 리트로핏(Retrofit) 모드, FFDM(full-field digital mammography) 모드, 지속적으로 X선을 조사하고 간헐적으로 상기 X선 이미지 신호를 리드아웃하는 연속 리드아웃(Continuous Readout)의 BTS(breast tomosynthesis 또는 digital breast tomosynthesis) 모드, 간헐적으로 X선을 조사하고 상기 X선 이미지 신호를 리드아웃하는 펄스드 리드아웃(Pulsed Readout)의 BTS 모드 중 적어도 하나를 포함하며,
상기 대기구간과 감지구간에서 제 1 프레임 레이트로 리드 아웃되어 X선의 조사 여부를 감지하거나 조사량을 감지하는 일부 픽셀은 상기 리트로핏 모드에서 상기 X선 조사여부를 감지하고, 상기 FFDM 모드에서 상기 X선 조사량을 감지하며, 상기 연속 리드아웃의 BTS 모드에서 상기 X선 조사량을 감지하고, 상기 펄스드 리드아웃의 BTS 모드에서 상기 X선 조사여부를 감지하는 X선 디텍터.
According to claim 1,
The X-ray detector generates an X-ray image signal for each shooting mode,
The photographing mode includes a retrofit mode, a full-field digital mammography (FFDM) mode, continuous readout of continuous readout (BTS) that continuously irradiates X-rays and intermittently reads out the X-ray image signal at least one of a tomosynthesis or digital breast tomosynthesis mode and a pulsed readout BTS mode for intermittently irradiating X-rays and reading out the X-ray image signal,
Some pixels that are read out at the first frame rate in the waiting period and detection period and detect whether or not X-rays are irradiated or detect the irradiation amount detect whether or not the X-rays are irradiated in the retrofit mode, and in the FFDM mode, the X-rays An X-ray detector that detects an irradiation amount, detects the X-ray irradiation amount in the continuous readout BTS mode, and detects whether or not the X-ray irradiation occurs in the pulsed readout BTS mode.
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