KR20030036261A - Electric portric image device using vidicon X-ray detector with tolerance to radioaction - Google Patents

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KR20030036261A
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최흥국
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학교법인 인제학원
남상희
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Abstract

PURPOSE: A radiation-resistant vidicon X-ray detector of EPID is provided to maintain the mechanical and electric stability and improve the picture quality by using a radiation-resistant detector. CONSTITUTION: A built-up metal portion(110) emits electrons when X-rays transmit a body of a patient. A phosphor layer(120) is used for emitting visible rays in response to the electrons emitted from the built-up metal portion(110). A fluorescent module(100) is formed with the built-up metal portion(110) and the phosphor layer(120). A large-sized photoconductive layer(220) is used for detecting the X-rays transmitting the body of the patient and the visible rays emitted from the phosphor layer(120). A substrate layer(210) is used as an electrode of the photoconductive layer(220) and a physical base. An electron gun(300) is used for generating electron beams. A lead-out device substrate module is used for converting electric signals to image data.

Description

이피아이디 시스템의 내(耐)방사선 비디콘 엑스레이 디텍터{Electric portric image device using vidicon X-ray detector with tolerance to radioaction}Electric portric image device using vidicon X-ray detector with tolerance to radioaction}

본 발명은 고 에너지 치료 방사선을 이용한 방사선 치료 시 환자의 해부학적구조와 관련해서, 병적 부위를 포함하는 환자의 체내로 입사되어지는 고 에너지 치료방사선의 정확한 입사부위 및 환자의 치료 위치확인을 위한 일렉트릭 포탈 이미지 디바이스 (Electric portal image device :이하 'EPID'라 칭함)에 관한 것으로서, EPID 시스템에 있어서, 광 변환과 집속, 전달과정에서의 광 손실 그리고 그에 따른 획득영상의 퍼짐현상과 낮은 대조도를 극복하기 위하여 아몰퍼스 셀레늄(이하 a-Se)에 Cl과 As을 일정비율로 첨가하여 생성시킨 38 ×40 cm의 대면적 광전도 층을 포함하는 비디콘(Vidicon)을 이용한 EPID 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to the anatomical structure of a patient during radiotherapy using high energy therapeutic radiation, an electric field for precisely incidence of the high energy therapeutic radiation incident to the body of a patient including a pathological site and the treatment location of the patient. Electric portal image device (hereinafter referred to as 'EPID'), which overcomes light conversion and convergence, optical loss in the EPID system, and consequently the spread of acquired images and low contrast To this end, the present invention relates to an EPID system using a Vicon including a large area photoconductive layer of 38 x 40 cm, which is produced by adding Cl and As in a predetermined ratio to amorphous selenium (hereinafter, a-Se).

EPID 기술은, 고 에너지의 방사선을 이용한 방사선 치료 시, 환자의 환부위치 확인을 위해 환자를 투과한 방사선을 검출, 전기적 신호로 변환하여 영상을 획득하는 기술로써, 크게 비디오카메라 기반의 EPID, Matrix ion chamber EPID, a-Si pixel array EPID 방식으로 연구가 수행되고 있다.EPID technology is a technology that acquires images by detecting the radiation transmitted through the patient and converting it into an electrical signal in order to check the affected position of the patient during radiation treatment using high energy radiation. Research has been carried out using a chamber EPID and an a-Si pixel array EPID method.

이 세 가지 방식 모두 치료 방사선의 높은 투과성과 산란으로 인한 영상의 퍼짐현상과 낮은 콘트라스트(contrast), 광 수집과 집속을 위한 광학 렌즈 사용에 따른 획득영상의 기하학적 왜곡, 그리고 고 에너지 방사선에 의한 기계적, 전기적 영향 등의 많은 문제점을 내포하고 있다.In all three methods, the spreading and low contrast of the image due to the high transmission and scattering of therapeutic radiation, the geometric distortion of the acquired image due to the use of optical lenses for light collection and focusing, and the mechanical, There are many problems such as electrical influence.

종래기술방식에 있어서, 비디오카메라 기반의 EPID 기술은 고 에너지 치료 방사선에 의한 비디오카메라의 기계적 전기적 영향을 최소화하기 위해, 환자를 투과한 방사선이 형광 물질에 부딪혀 발생하는 가시광선을 거울 등의 반사층을 이용하여 반사시키고, 이렇게 반사된 빛을 비디오카메라로 입사시켜 영상을 생성하게 되는데, 비디오카메라 렌즈 등에 의한 영상의 기하학적인 왜곡 현상과 생성되고 반사되는 과정에서 야기되는 가시광의 산란 및 확산에 따른 낮은 광 수집 효율과 영상의 퍼짐현상이 문제점으로 지적되고 있고, Matrix ion chamber EPID 기술은 선량률 변화에 의한 획득영상의 기하학적 왜곡과 신호검출 시간이 길다는 단점을 가지고 있다. a-Si pixel array EPID 기술은 차세대 방사선 검출 기술로 각광받고 있지만 높은 누설전류와 고 에너지 치료방사선에 의한 기계적, 전기적 영향, 그리고 여전히 연구진행 단계에 있는 a-Si:H TFT의 낮은 기술적 뒷받침이 단점으로 지적되고 있다.In the conventional method, the video camera-based EPID technology uses a reflective layer such as a mirror to reflect visible light generated by the radiation transmitted through the patient to the fluorescent material in order to minimize the mechanical and electrical effects of the video camera by the high energy therapeutic radiation. The reflected light is incident on the video camera to generate an image, which is a geometric distortion of the image caused by the video camera lens or the like and low light due to scattering and diffusion of visible light caused in the process of being generated and reflected. Acquisition efficiency and image spreading have been pointed out as problems, and the matrix ion chamber EPID technique has disadvantages of long geometric distortion and signal detection time due to dose rate change. Although the a-Si pixel array EPID technology is in the spotlight as the next generation radiation detection technology, it has the disadvantages of high leakage current, high energy therapeutic radiation and mechanical and electrical effects, and low technical support of a-Si: H TFT which is still in the research stage. It is pointed out.

또한, 종래기술방식에 있어서는 넓은 관심영역의 영상을 획득하기 위해서 가시광선 또는 획득 영상을 광학적 렌즈를 사용하여 집속시키거나, 픽셀 형태의 Ion Chamber를 array로 조합하는 방식이 사용되었다.In addition, in the prior art, a method of focusing visible light or an acquired image using an optical lens or combining pixel-type ion chambers in an array in order to acquire an image of a wide region of interest.

하지만, 상기와 같은 종래기술방식은 광학적 렌즈 사용에 따른 획득영상의 기하학적인 왜곡과 집속 과정에서의 광 손실로 인한 영상신호발생효율의 저하, 그리고 수십∼수백 개의 Ion Chamber를 array로 조합시킴으로써 야기되는 전기적 신호 검출시간의 지연과 각각의 픽셀에 고전압을 인가해야 하는 등의 영상의 질을 저하시키는 문제점이 있다.However, the above-described prior art method is caused by the geometric distortion of the acquired image due to the use of an optical lens, the degradation of the image signal generation efficiency due to the light loss in the focusing process, and the combination of tens to hundreds of ion chambers in an array. There is a problem of degrading the quality of an image such as a delay of an electrical signal detection time and a high voltage applied to each pixel.

본 발명은, 앞서 상술한 종래 기술방식에서의 광 산란 및 손실에 의한 영상의 퍼짐현상과 낮은 대조도, 광 집속을 위한 광학렌즈 사용에 기인하는 획득영상의 기하학적 왜곡, 그리고 고 에너지 치료방사선에 대한 신호 검출부의 기계적, 전기적 영향을 극복하여, 획득영상의 기하학적 왜곡과 광 산란 및 영상의 퍼짐현상이없는 영상획득이 가능한 치료방사선 용 EPID 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention relates to the spreading and low contrast of an image due to light scattering and loss in the above-described conventional technique, to geometric distortion of an acquired image due to the use of an optical lens for light focusing, and to high energy therapeutic radiation. It is an object of the present invention to provide an EPID system for therapeutic radiation, which overcomes the mechanical and electrical effects of the signal detection unit and acquires an image without geometric distortion, light scattering, and spread of the image.

도 1은 본 발명에 의한 EPID 시스템이 장착된 방사선 치료 장치의 전체적인 구조도.1 is an overall structural diagram of a radiation treatment apparatus equipped with an EPID system according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 EPID 시스템을 구성하고 있는 비디콘 형태의 엑스레이 디텍터를 나타낸 단면도.Figure 2 is a cross-sectional view of the X-ray detector in the form of a beacon constituting the EPID system according to the present invention.

*도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명** Explanation of symbols on main parts of the drawings *

10 : 환자 30 : 엑스레이 조사기10: patient 30: x-ray irradiator

100 : 형광모듈 110 : 빌드업메탈(Build-up Metal)(110)100: fluorescent module 110: build-up metal (110)

120 : 인광층(Phosphor Layer) 200 : 비디콘 엑스레이 디텍터120: Phosphor Layer 200: videocone X-ray detector

210 : 기판 층 220 : 광전도 층210: substrate layer 220: photoconductive layer

300 : 전자총 400 : 전자빔300: electron gun 400: electron beam

500 : 리드아웃장치기판모듈500: lead-out device board module

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여 안출된 것으로써, 일렉트릭 포탈 이미지 디바이스(Electric portal image device : EPID) 시스템의 엑스레이 디텍터에 있어서, 환자의 몸을 투과한 엑스레이에 의하여 전자, 정공 쌍을 발생시키는 38 ×40 cm의 대면적 광전도 층과; 상기 광전도 층의 전극 및 물리적인 지지베이스인 기판 층과; 전자총으로 상기 광전도 층의 전기신호를 스캔하기 위한 전자빔을 발생시키고 상기 전자빔에 의해 발생된 전기적 신호를 영상정보로 변환시키는 리드아웃장치로; 구성되는 EPID 시스템의 내(耐)방사선 비디콘 엑스레이 디텍터를 기술적 요지로 한다.The present invention has been made to achieve the above object, in the X-ray detector of the electric portal image device (EPID) system, generating an electron, hole pair by the X-ray penetrating the patient's body A large area photoconductive layer of 38 × 40 cm; A substrate layer, which is an electrode of the photoconductive layer and a physical support base; A readout device for generating an electron beam for scanning an electrical signal of the photoconductive layer with an electron gun and converting the electrical signal generated by the electron beam into image information; The radiation-resistant video-cone X-ray detector of the constructed EPID system is a technical subject.

그리고 상기 광전도층은 a-Se에 30ppm의 Cl과 0.3%의 As을 첨가하여 형성시킨 38 ×40cm 크기의 대면적 광전도 층인 것을 특징으로 하는 EPID 시스템의 내(耐)방사선 비디콘 엑스레이 디텍터로 되는 것이 바람직 하다.In addition, the photoconductive layer is a large radiation photodiode X-ray detector of an EPID system, which is a large area photoconductive layer formed by adding 30 ppm Cl and 0.3% As to a-Se. It is desirable to be.

또힌 상기 비디콘 엑스레이 디텍터의 촬상면에는 엑스레이에 감응하여 전자를 방출시키는 빌드업메탈(Build-up Metal)과; 상기 빌드업메탈(Build-up Metal)에서 방출된 전자에 감응하여 가시광선을 방출하는 인광층(Phosphor Layer)로; 구성되는 형광모듈이 부착되어 엑스레이와 가시광선에 의해 영상정보가 맺히는 것을 특징으로 하는 EPID 시스템의 내(耐)방사선 비디콘 엑스레이 디텍터로 되는 것이 바람직 하다.In addition, the imaging surface of the non-cone X-ray detector (Build-up Metal) for emitting electrons in response to X-rays; A phosphor layer that emits visible light in response to electrons emitted from the build-up metal; It is preferable that the fluorescence module is configured to be a radiation-resistant video beacon X-ray detector of the EPID system, characterized in that the image information is formed by the X-ray and visible light.

이하 도면과 함께 본 발명의 상세한 설명을 하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 의한 EPID 시스템이 장착된 방사선 치료 장치의 전체적인 구조도이다.1 is an overall structural diagram of a radiation treatment apparatus equipped with an EPID system according to the present invention.

도1에는 크게 환부를 진단하는 피사체인 환자(10)와 엑스레이 조사기(30)와 형광모듈(100)과 비디콘 엑스레이 디텍터(200)가 도시되어 있다.In FIG. 1, a patient 10, an X-ray irradiator 30, a fluorescent module 100, and a videocone X-ray detector 200, which are subjects for diagnosing lesions, are illustrated.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명은, 고 에너지 방사선을 이용한 치료 시 환자의 해부학적 구조와 관련해서, 병적 부위를 포함하는 환자의 체내로 입사되어지는 고 에너지 치료방사선의 정확한 입사부위 및 환자의 치료 위치확인을 위한 EPID 시스템에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는, 환자의 몸을 투과한 엑스레이가 부딪혀서 전자를 방출시키는 빌드업메탈(Build-up Metal)(110)과, 상기 빌드업메탈(Build-up Metal)(110)에서 방출된 전자에 감응하여 가시광선을 방출하는 인광층(Phosphor Layer)(120)로 구성되는 형광모듈(100)과 환자의 몸을 투과한 엑스레이와 인광층(Phosphor Layer)(120)에서 발생된 가시광선을 디텍터 하여 전자, 정공 쌍을 발생시키는 38 ×40 cm 크기의 대면적 광전도 층(220)과, 상기 광전도 층(220)의 전극 및 물리적인 지지베이스인 기판 층(210), 그리고 상기 광전도 층(220)의 전기신호를 스캔하기 위한 전자빔을 발생시키는 전자총(300)과 전자빔에 의해 발생된 전기적 신호를 영상정보로 변환시키는 리드아웃장치기판모듈(500)을 포함하는 비티콘 엑스레이 디텍터로 구성된다.As shown in FIG. 1, the present invention relates to an accurate site of incidence of high-energy therapeutic radiation that is incident into the body of a patient including a pathological site in relation to the anatomical structure of the patient during treatment with high-energy radiation. The present invention relates to an EPID system for positioning a treatment, and more particularly, a build-up metal 110 that emits electrons by hitting an X-ray penetrating a patient's body and the build-up metal. Metal) 110, a fluorescent module 100 composed of a phosphor layer (Phosphor Layer) 120 that emits visible light in response to electrons emitted from the (110) and the X-ray and the phosphor layer (Phosphor Layer) transmitted through the body of the patient ( A large area photoconductive layer 220 having a size of 38 × 40 cm that detects visible light generated at 120 and generates electron and hole pairs, and a substrate layer which is an electrode and a physical support base of the photoconductive layer 220. 210, and the above Viticon X-ray detector including an electron gun 300 for generating an electron beam for scanning the electrical signal of the photoconductive layer 220 and a lead-out device substrate module 500 for converting the electrical signal generated by the electron beam into image information It consists of.

상기 구성물들을 방사선 치료 장치에 일체형으로 장착시키기 위한 Box형태의 Case에 수납된다.The components are housed in a box shaped case for integrally mounting the radiation treatment apparatus.

본 발명의 상기 형광모듈(100)은 도 1에서 도시한 바와 같이 환자를 투과한 방사선에 의해 전자를 방출시키는 빌드업메탈(Build-up Metal)(110)과, 빌드업메탈(Build-up Metal)(110)에서 방출된 전자에 감응하여 가시광선을 방출하는 인광층(Phosphor Layer)(120)로 구성된다.As shown in FIG. 1, the fluorescent module 100 of the present invention includes a build-up metal 110 for emitting electrons by radiation transmitted through a patient, and a build-up metal. It is composed of a phosphor layer (Phosphor Layer) 120 that emits visible light in response to the electrons emitted from the (110).

상기 빌드업메탈(Build-up Metal)(110)은 환자의 몸을 투과한 고 에너지 치료 방사선에 의해 많은 양의 전자를 방출시킬 수 있는 2mm 두께를 가지는 구리재질의 평판이 사용된다.The build-up metal 110 is a copper plate having a thickness of 2 mm capable of emitting a large amount of electrons by high energy therapeutic radiation transmitted through the patient's body.

빌드업메탈(Build-up Metal)(110)의 재질로 구리를 사용하는 이유는 일함수가 낮아서, 인광(Phosphor)을 발광 시키는 역할을 수행하는 많은 양의 전자를 쉽게 방출 시킬 수 있기 때문이다.The reason why copper is used as a material for the build-up metal 110 is because the work function is low, and thus a large amount of electrons, which serve to emit phosphorous, can be easily emitted.

상기 인광층(Phosphor Layer)(120)는 물리적인 지지체인 베이스와, 상기 베이스상에 형성된 형광층과, 상기 형광층상에 형성되어 형광층의 발광 빛을 되돌려 반사시키는 반사층으로 구성된다.The phosphor layer 120 is composed of a base which is a physical support, a fluorescent layer formed on the base, and a reflective layer formed on the fluorescent layer to reflect and return the emitted light of the fluorescent layer.

상기 기판 층(210)은 투명재질의 기판으로 폴리에스터 플라스틱이 사용된다.The substrate layer 210 is a polyester plastic is used as the substrate of the transparent material.

상기 기판 층(210)이 투명재인 이유는 엑스레이에 의해 발생된 가시광선의 투과성 때문이다.The reason why the substrate layer 210 is a transparent material is because of the transmittance of visible light generated by X-rays.

상기 형광층은 엑스레이에 반응하여 가시광선을 발생시키는 물질이 사용되며 주로 가돌리니움(Gd2O2S2), 인, 텅스텐화 칼슘(CaWO4), 희토류 인광물질이 있다.The fluorescent layer is a material that generates visible light in response to X-rays, and mainly includes gadolinium (Gd 2 O 2 S 2 ), phosphorus, tungsten calcium (CaWO 4 ), and rare earth phosphors.

상기의 형광층을 구성하는 물질들은 엑스레이에 반응하여 가시광선을 발생시키는 것으로 널리 공지된 물질이므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.Since the materials constituting the fluorescent layer are materials well known to generate visible light in response to X-rays, a detailed description thereof will be omitted.

상기 방사선 치료 장치와 일체형으로 부착된 Box형태의 Case는 환자를 투과한 방사선에 의해 전자를 방출시키는 빌드업메탈(Build-up Metal)(110)과, 빌드업메탈(Build-up Metal)(110)에서 방출된 전자에 감응하여 가시광선을 방출하는 인광층(Phosphor Layer)(120)로 구성된 형광모듈(100)과 비디콘 엑스레이 디텍터()를 수납, 장착하여 고 에너지 치료 방사선으로부터 시스템의 전기적, 기계적인 안전성을 유지하고, 전체적인 시스템의 외관을 형성한다.The case of box type attached integrally with the radiation treatment device includes a build-up metal 110 and a build-up metal 110 that emit electrons by radiation transmitted through the patient. ) Is equipped with a fluorescent module (100) consisting of a phosphor layer (120) emitting a visible light in response to the electrons emitted from the device and a videocone X-ray detector () to the electrical, Maintain mechanical safety and form the overall system appearance.

도 2는 본 발명의 상기 EPID 시스템을 구성하고 있는 비디콘 엑스레이 디텍터를 나타낸 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing a videocone X-ray detector constituting the EPID system of the present invention.

상기 비디콘이란 텔레비전에서 사용되고 있는 대표적인 촬상관으로서, 소형이고 값이 싸고 수명이 길며, 형상은 원통형 진공관(400)으로 관의 단부는 평활한 유리면인데 여기에 피사체상이 렌즈를 통하여 맺어지게 되어 있고, 그 안쪽에 투명한 도전피막이 형성되어 전극의 역할을 한다.The videoconductor is a representative imaging tube used in televisions, which are small, inexpensive, and have a long lifespan, and have a cylindrical vacuum tube 400 having a flat glass end, and the subject image is formed through a lens. A transparent conductive film is formed inside and serves as an electrode.

상기 도전피막의 상측에 광도전물질의 얇은 증착막이 있으며, 투영된 피사체상의 부분적인 명암에 따라 전기저항값이 변화함으로써 광학상을 전기상으로 변환시킨다.There is a thin deposited film of a photoconductive material on the upper side of the conductive film, and the electrical resistance value is changed in accordance with the partial contrast of the projected object to convert the optical image into an electrical image.

이 전기상을 전자빔(310)으로 주사함으로써 상기 도전피막을 통해 영상신호를 끄집어 낼 수가 있다.By scanning this electric image with the electron beam 310, it is possible to extract the video signal through the conductive film.

본 발명의 비티콘 엑스레이 디텍터는 환자의 몸을 투과한 엑스레이와인광층(Phosphor Layer)에서 발생된 가시광선을 디텍터 하여 전자, 정공 쌍을 발생시키는 38 ×40 cm의 대면적 광전도 층(220)과, 광전도 층(220)의 전기신호를 스캔하기 위한 전자빔(310)을 발생시키는 전자총(300)과, 상기 광전도 층(220)의 전극 및 물리적인 지지베이스 및 전자빔에 의해 발생된 전기적 신호를 영상정보로 변환시키는 리드아웃장치기판모듈(500)로 구성된다.The Viticon X-ray detector of the present invention detects visible light generated in an X-ray and a phosphor layer penetrating the patient's body and detects a large area photoconductive layer 220 of 38 × 40 cm that generates electron and hole pairs. And an electron gun 300 for generating an electron beam 310 for scanning an electrical signal of the photoconductive layer 220, and an electrical signal generated by an electrode, a physical support base, and an electron beam of the photoconductive layer 220. The lead-out device substrate module 500 converts the image information.

즉, 본 발명의 비디콘 엑스레이 디텍터는 종래기술의 광도전물질의 얇은 증착막에 대용하여 38 ×40 cm의 대면적 광전도 층(220)을 사용하며, 상기 리드아웃장치는 종래기술의 도전피막을 의미한다.That is, the videocone X-ray detector of the present invention uses a large area photoconductive layer 220 of 38 x 40 cm in place of a thin deposition film of a photoconductive material of the prior art, the lead-out device is a conductive film of the prior art it means.

상기 38 ×40 cm의 대면적 광전도 층(220)은 엑스레이 영역의 광학상에 대하여도 반응하나 특히 가시광선 영역의 반응성이 우수한 것을 특징으로 한다.The 38 × 40 cm large area photoconductive layer 220 reacts to the optical image of the X-ray region but is particularly characterized by excellent reactivity of the visible region.

따라서 상기 대면적 광전도 층(220)은 환자의 몸을 투과한 엑스레이와 인광층(Phosphor Layer)(120)에서 발생된 가시광선에 감응하여 전자, 정공 쌍을 발생시키기 위해 광 민감도 물질인 a-Se에 30ppm의 Cl 그리고 0.3%의 As을 첨가하여 생성시키는 것이 바람직 하다.Therefore, the large-area photoconductive layer 220 is a light-sensitive material a- to generate electron and hole pairs in response to visible rays generated from the X-rays and the phosphor layer 120 that have passed through the patient's body. It is preferable to produce by adding 30 ppm Cl and 0.3% As to Se.

상기 광전도 층(220)은 a-Se에 30ppm의 Cl과 0.3%의 As 시료를 첨가하여 진공 열 증착 과정을 통해 형성시킨다.The photoconductive layer 220 is formed through vacuum thermal evaporation by adding 30 ppm Cl and 0.3% As sample to a-Se.

상기 전자총은 광전도 층(220)에서 생성된 전자, 정공 쌍을 스캔하여 전기적 신호로 리드아웃 하기 위해 전자 빔을 주사한다.The electron gun scans the electron and hole pairs generated in the photoconductive layer 220 and scans the electron beam to read out an electrical signal.

전자총의 구조나 기능, 방식 등은 종래의 비디콘과 동일하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.The structure, function, method, etc. of the electron gun are the same as those of the conventional beacon, and thus detailed description thereof will be omitted.

상기 기판 층(210)은 전기적 영상 신호를 검출하는 ITO와 같은 투명전극으로써, 광전도 층의 물리적인 지지체가 된다.The substrate layer 210 is a transparent electrode such as ITO that detects an electrical image signal, and becomes a physical support of the photoconductive layer.

상기 기판 층(210)을 ITO와 같은 투명적극으로 형성하는 이유는 인광층(Phosphor Layer)(120)로부터 발생된 가시광선을 손실 없이 광전도 층(220)으로 전달시키기 위함이다.The reason why the substrate layer 210 is formed as a transparent electrode such as ITO is to transfer visible light generated from the phosphor layer 120 to the photoconductive layer 220 without loss.

이하 상기와 같은 구성의 본 발명의 기능에 관하여 살펴보기로 한다.Hereinafter, the function of the present invention having the above configuration will be described.

상기 EPID 시스템에서 비디콘 엑스레이 리셉터를 구성하고 있는 38 ×40 cm의 대면적 광전도 층(220)의 반응특성은, 환자를 투과한 고 에너지의 방사선에 의하여 즉, 엑스레이의 영역에서 전자와 정공 쌍을 발생시키는 것은 분명하나, 가시광선의 영역에서 더욱 많은 전자와 정공 쌍을 발생시킨다.The response characteristics of the large area photoconductive layer 220 constituting the videocone x-ray receptor in the EPID system are determined by the high energy radiation transmitted through the patient, that is, electron and hole pairs in the X-ray region. Obviously, it generates more electrons and hole pairs in the region of visible light.

따라서 본 발명은 환자를 투과한 고 에너지의 방사선 뿐만 아니라, 환자를 투과한 방사선이 변환된 가시광선에 의해 영상정보가 획득되도록 하였다.Therefore, the present invention allows the image information to be obtained not only by the high-energy radiation transmitted through the patient but also by the visible light converted from the radiation transmitted through the patient.

이를 위하여 방사선에 의하여 전자를 방출시키는 빌드업메탈(Build-up Metal)(110)과, 상기 빌드업메탈(Build-up Metal)(110)에서 방출된 전자에 감응하여 가시광선을 방출하는 인광층(Phosphor Layer)(120)로 구성된 형광모듈(100)을 두어 방사선을 가시관선으로 변환시켰으며 이에 의해 영상을 형성하는 전기적 신호의 발생이 최대화 되도록 하였다.To this end, a build-up metal 110 that emits electrons by radiation, and a phosphorescent layer that emits visible light in response to electrons emitted from the build-up metal 110. (Phosphor Layer) 120 composed of a fluorescent module 100 to convert the radiation into a visible line, thereby maximizing the generation of electrical signals to form an image.

또한 본 발명에 사용된 광전도 층(220)은 38 ×40 cm의 대면적으로 형성하여, 영상을 획득하고자 하는 환자의 어떠한 부위도 무리 없이 이미지를 형성할 수 있도록 하였다.In addition, the photoconductive layer 220 used in the present invention was formed to a large area of 38 × 40 cm, so that any part of the patient to obtain an image can be formed without difficulty.

즉, 상기 광전도 층(220)을 38 ×40 cm의 대면적으로 형성시킨 이유는 기존의 비디오카메라 기반의 EPID 기술에서 광학적 렌즈를 통한 광 집속 과정에서 오는 기하학적인 왜곡현상과 광 손실을 방지하기 위함이다.That is, the reason why the photoconductive layer 220 is formed in a large area of 38 × 40 cm is to prevent geometric distortion and light loss that occur during the light focusing process through the optical lens in the conventional video camera-based EPID technology. For sake.

또한 본 발명에서는 진단 방사선과는 비교가 되지 않을 정도의 높은 에너지를 가지는 치료 방사선에 의한 시스템의 영향을 최소화하기 위해 고 에너지 방사선에 강한 내성을 가지는 내(耐)방사선 비디콘을 특징으로 한다.In addition, the present invention is characterized by radiation-resistant beacons having a strong resistance to high-energy radiation in order to minimize the effect of the system by the therapeutic radiation having a high energy incomparable with diagnostic radiation.

종래기술방식에서는 상기와 같은 고 에너지 치료 방사선 때문에 디텍터를 포함한 전체 시스템의 기계적, 전기적 안정성을 유지하기 위해 거울 등과 같은 반사층을 이용하여 인광층(Phosphor Layer)(120)에서 발생된 가시광선을 간접적으로 검출하여 영상을 획득하였다.In the prior art method, in order to maintain the mechanical and electrical stability of the entire system including the detector due to the high energy therapeutic radiation as described above, the visible light generated in the phosphor layer 120 may be indirectly used by using a reflective layer such as a mirror. Images were obtained by detection.

상기와 같은 종래의 기술방식에 의하면, 인광층(Phosphor Layer)에서 발생된 가시광선이 거울 등의 반사체를 거치는 과정에서 거리와 산란 등에 따른 광 손실을 초래하여 획득영상의 퍼짐현상과 낮은 대조도, 그리고 전체적인 질적 저하를 유발하였는데, 본 발명에서는 빌드업메탈(Build-up Metal)(110)과 인광층(Phosphor Layer)(120)로 구성된 형광모듈(100)에서 발생된 가시광선 뿐만 아니라, 환자를 투과한 엑스레이에도 감응할 수 있는 38 ×40 cm 크기의 대면적 광전도 층(220)을 두어, 거울 등의 반사체를 거치면서 발생하는 광 손실을 극복하였다.According to the conventional technique as described above, the visible light generated in the phosphor layer (Phosphor Layer) in the process of passing through a reflector such as a mirror causes light loss due to the distance and scattering, such as the spread phenomenon of the acquired image and low contrast, In addition, in the present invention, in addition to the visible light generated in the fluorescence module 100 including the build-up metal 110 and the phosphor layer 120, the patient is provided with a qualitative deterioration. A large area photoconductive layer 220 having a size of 38 × 40 cm capable of responding to transmitted X-rays was provided to overcome light loss generated through a reflector such as a mirror.

즉, 엑스레이 영역에서의 반응특성보다는 가시광선 영역에서의 반응특성이 더 좋은 광전도 층(220)과 엑스레이에 반응하여 가시광선을 발생시키는 빌드업메탈(Build-up Metal)(110)과 인광층(Phosphor Layer)(120)로 구성된 형광모듈(100)에 의하여 고 에너지 방사선량으로 인체의 영상정보를 획득시키고, 상기 인체의 영상정보를 가시광선화시켜 상기 광전도 층(220)에서 검출함으로서, 높은 에너지의 엑스레이로 정확한 영상정보를 획득할 수 있을 뿐 만 아니라, 반사체등을 거치지 않고 직접적인 정보의 획득이 가능하여 영상의 왜곡을 방지 시킬 수 있다.That is, the photoconductive layer 220 having better reaction characteristics in the visible light region than the reaction characteristic in the X-ray region, and the build-up metal 110 and the phosphor layer which generate visible light in response to the X-rays (Phosphor Layer) 120 is configured to obtain the image information of the human body with a high energy radiation dose by the fluorescent module 100, and to visualize the image information of the human body by detecting the photoconductive layer 220, Not only can accurate image information be acquired by X-rays of energy, but also direct information can be obtained without going through a reflector to prevent distortion of the image.

또한 본 발명에서는 R, L, C, TR 등의 수동소자(Passive Device)를 이용한 3 ×107Rads 이상의 고 에너지 방사선에도 견딜 수 있는 내(耐)방사선 비디콘을 엑스레이 디텍터로 사용하여 전체 시스템의 기계적, 전기적 안정성을 확보함으로써 거울 등과 같은 반사체를 사용하지 않고, 환자의 몸을 투과한 엑스레이와 인광층(Phosphor Layer)에서 발생된 가시광선을 직접 디텍터 하여 영상신호발생효율의 증가, 획득영상의 대조도 개선, 그리고 기계적, 전기적 안정성 유지로 인한 전체적인 시스템의 수명연장을 가져왔다.In addition, the present invention uses a radiation beacon that can withstand high energy radiation of 3 × 10 7 Rads or more using passive devices such as R, L, C, and TR as an X-ray detector. By securing the mechanical and electrical stability, without using a reflector such as a mirror, the detector directly detects the X-rays transmitted through the patient's body and visible light generated from the phosphor layer, increasing the image signal generation efficiency and contrasting the acquired image. Improvements have also been made to the life of the system as a result of maintaining mechanical and electrical stability.

또한 본 발명에서는 상기의 빌드업메탈(Build-up Metal)과 인광층(Phosphor Layer)로 구성된 형광모듈과 38 ×40 cm 크기의 대면적 광전도 층을 포함하는 비디콘 형태의 내(耐)방사선 엑스레이 디텍터를 Box형태의 Case에 모두 수납, 치료방사선 장치에 일체형으로 부착하여, 전체 시스템을 고 에너지 치료 방사선으로부터 보호하고, 필요시 탈착의 번거로움을 줄이며, 전체적으로 안정감 있는 외관을 가지도록 하였다.In the present invention, the radiation-resistant radiation of the beacon type including the fluorescent module composed of the build-up metal and the phosphor layer and a large area photoconductive layer having a size of 38 × 40 cm. The X-ray detectors are all housed in a box-type case and integrally attached to the therapeutic radiation device to protect the entire system from high-energy therapeutic radiation, reduce the hassle of desorption when necessary, and have an overall stable appearance.

이상 설명한 본 발명에 의하면, 형광모듈과 광전도 층을 38 ×40 cm의 대면적으로 형성시킴으로써, 환자를 투과한 엑스레이와 인광층(Phosphor Layer)에서 발생된 가시광선을 반사를 거치지 않고 직접 디텍터 하여 기존 방식에서 광학 렌즈 사용 및 광 손실과 광 산란에 기인하는 기하학적 왜곡 및 대조도의 저하와 영상의 퍼짐현상을 극복한 높은 영상신호발생효율과 대조도를 얻을 수 있는 EPID 시스템을 제공하는 이점이 있다.According to the present invention described above, by forming a fluorescent module and a photoconductive layer in a large area of 38 × 40 cm, by directly detecting the X-rays transmitted through the patient and visible light generated in the phosphor layer (reflected) without undergoing reflection In the existing method, there is an advantage of providing an EPID system that can obtain high image signal generation efficiency and contrast that overcomes the geometric distortion and contrast deterioration due to the use of optical lens, light loss and light scattering, and image spreading. .

또한 방사선에 대한 강한 내성을 가지는 내(耐)방사선 엑스레이 디텍터를 사용함으로써, 고 에너지 치료 방사선으로부터 기계적, 전기적인 안정성을 유지하고, 획득영상의 질을 향상시키며, 수명이 긴 EPID 시스템을 제공하는 이점이 있다.In addition, the use of a radiation-resistant X-ray detector with a strong resistance to radiation, maintains mechanical and electrical stability from high energy therapeutic radiation, improves the quality of acquired images, and provides a long-life EPID system. There is this.

그리고 전체적인 시스템을 일체형으로 수납하여 치료방사선 장치에 부착시킴으로써, 고 에너지 치료 방사선으로부터 전체 시스템을 보호하며 사용 시 조작이 용이하고 외관상 견고한 EPID 시스템을 제공하는 이점이 있다.In addition, the entire system is integrally stored and attached to the therapeutic radiation device, thereby protecting the entire system from high energy therapeutic radiation and providing an EPID system that is easy to operate and apparently robust in use.

Claims (3)

일렉트릭 포탈 이미지 디바이스(Electric portal image device : EPID) 시스템의 엑스레이 디텍터에 있어서,In the X-ray detector of the electric portal image device (EPID) system, 환자의 몸을 투과한 엑스레이에 의하여 전자, 정공 쌍을 발생시키는 38 ×40 cm의 대면적 광전도 층과;A large area photoconductive layer of 38 × 40 cm that generates electron and hole pairs by X-rays penetrating the patient's body; 상기 광전도 층의 전극 및 물리적인 지지베이스인 기판 층과;A substrate layer, which is an electrode of the photoconductive layer and a physical support base; 전자총으로 상기 광전도 층의 전기신호를 스캔하기 위한 전자빔을 발생시키고 상기 전자빔에 의해 발생된 전기적 신호를 영상정보로 변환시키는 리드아웃장치로; 구성되는A readout device for generating an electron beam for scanning an electrical signal of the photoconductive layer with an electron gun and converting the electrical signal generated by the electron beam into image information; Constituted EPID 시스템의 내(耐)방사선 비디콘 엑스레이 디텍터.Radiation Vidicon X-ray Detector of EPID System. 제1항에 있어서, 상기 광전도층은The method of claim 1, wherein the photoconductive layer is a-Se에 30ppm의 Cl과 0.3%의 As을 첨가하여 형성시킨 것을 특징으로 하는 EPID 시스템의 내(耐)방사선 비디콘 엑스레이 디텍터.An anti-radiation beacon x-ray detector of an EPID system, which is formed by adding 30 ppm Cl and 0.3% As to a-Se. 제1항 또는 제2항에 있어서 상기 광전도층에는The photoconductive layer of claim 1 or 2, 촬상면에 엑스레이에 감응하여 전자를 방출시키는 빌드업메탈(Build-up Metal)과;Build-up metal for emitting electrons in response to the X-ray on the imaging surface; 상기 빌드업메탈(Build-up Metal)에서 방출된 전자에 감응하여 가시광선을방출하는 인광층(Phosphor Layer)로; 구성되는 형광모듈이 부착되어 엑스레이와 가시광선에 의해 영상정보가 맺히는 것을 특징으로 하는 EPID 시스템의 내(耐)방사선 비디콘 엑스레이 디텍터.A phosphor layer that emits visible light in response to electrons emitted from the build-up metal; Radiation video beacon x-ray detector of the EPID system, characterized in that the fluorescent module is attached to the image information by the X-ray and visible light.
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