改型数字胸部射线照相检测器

摘要

一种数字射线照相(20)检测器有第一壳体(18)，它实质上具有胶片暗盒的形式因素并且具有一个胸壁边(C)。第一壳体(18)含有带有检测阵列(26)的X射线转换器(70)，检测阵列的每一个检测器根据接收到的放射量生成信号。耦合到检测阵列中的开关元件的读出电子电路(74)，用于从那里得到信号。该读出电子电路(74)包括用晶体硅形成的元件，它们向第一壳体(18)的外边分布并远离胸壁边(C)。X射线屏蔽体选择性地保护读出电子电路(74)，并且被设置于部分X射线检测阵列之下。电连接到第一壳体(18)的第二壳体(40)，包括了用于检测器的电源，以及读取和控制电路，用于得到检测阵列(26)提供的信号。

说明书

技术领域

本发明总体涉及采用数字射线照相检测器的医学成像系统，具体涉及一种数字射线照相检测器，它可以被改型成现有的基于胶片的胸部射线照相曝光系统。

背景技术

长期以来，常规的胶片拍摄(film-screen)射线照相被用作医学成像诊断系统。X射线穿过患者身体部分照射到一个包含闪烁器屏幕的暗盒。闪烁器屏幕将X射线转换成光，在位于直接接触屏幕的胶片上形成潜在的射线照相图像。然后，对胶片进行化学处理或热处理，生成可视的射线照相图像，以让卫生保健专业人员用于诊断。基于胶片的常规系统包括以下问题：得到诊断图像有延迟，需要化学处理或热处理，以及在即时医疗设备外部提供射线照相图像存在困难。基于胶片解决方案的这些和其他问题，促使数字射线照相系统的发展。

射线照相成像的一个方面涉及控制患者和检测器接收的X射线曝光量的重要性，因为被这种致电离辐射(ionizing radiation)过度曝光对患者有害，并且会在胶片上产生不合适的密度水平。自动曝光控制(AEC)装置因此被开发用于此目的，并且可在包括胸部成像系统在内的大部分基于胶片的系统里被使用。自动曝光控制器(AECs)监控位于放射路径上检测器上的曝光，并且判断该放射水平，以在适当的时间自动终止X射线发射。采用高能量时，AEC检测器通常被置于成像暗盒之前。高能量通常在普通射线照相中被使用。在使用低能量级X射线来改进对象对比度的胸部射线照相中，由于AEC检测器吸收X射线会造成对射线照相图像的不合适的干扰，因此为减小这种可能性，最好将AEC检测器置于成像暗盒之后。

近来，计算射线照相(computed radiopraphy，CR)数字系统已被开发用于胸部射线照相。此系统利用可重用存储磷光片(storagephosphor plate)，扫描可重用存储磷光片以产生数字射线照相图像。该存储磷光片通常包含在可与胶片暗盒同样大小的暗盒中，屏幕与暗盒组合具有的射线照相衰减特性使得它兼容于现有的X射线曝光与AEC系统。CR系统被市场广泛接受的原因在于CR系统在利用现有X射线曝光系统的同时，提供了多种数字成像的好处，从而将转换到数字成像的成本减至最少。但是，在其他问题上，由于需要在成像装置中将CR暗盒从其位置上移除和扫描被曝光的CR板，CR系统在获得诊断图像上仍然有延迟。

作为胶片拍摄与CR射线照相系统的另一选择，数字射线照相胸部射线照相(digital radiographic mammography)逐渐被接受。通过数字射线照相(DR)，在放射传感层被捕获的放射曝光图像(radiationimage exposures)按各个像素被转换成数字图像数据。数字图像数据被存储然后显示在电子显示设备上。数字射线照相成功的驱动力之一是其快速显现图像和经由网络传送射线照相图像到远程位置供放射线学者分析和诊断的能力，该过程中没有化学处理和热处理的成本与延迟，也没通过信使或者邮件传送硬拷贝处理的射线照相胶片的延迟。而且，DR检测器的增强了的检测量子效率(detective quantumefficiency，DQE)在较低的患者放射剂量下，改进了图像质量。

DR检测器可为直接或间接的转换设备。直接检测器采用如硒这类材料，接触到TFT(薄膜晶体管)阵列，用于转换X射线光子到电荷信号，随后电荷信号被转换成图像的数字表示。间接检测器采用闪烁器屏幕(scintillator screen)将X射线转换成可见光，然后该可见光通过接触非晶硅光电二极管和TFT阵列受检测。以上两种类型的DR检测器都可以生成诊断质量图像。

现今用在投影(projection)数字射线照相中的、基于致电离辐射的、固态的图像检测器(以下简称DR检测器)，相对较大和昂贵。这些检测器通常包含以下主要部件：保护性壳体；X射线转换材料；具有非晶硅电路的玻璃衬底基于像素捕获和选择性地提供图像信号；高密度互连电路，用于接收读出命令和传输图像信号到转换电子器件；读出ASICs(Application Specific Integrated Circuit特定用途集成电路)，用来放大信号电荷和多路传输信号以进行模拟信号到数字信号的转换；以及附加的电子器件(electronics)用来控制面板操作和传输数字图像数据到主机。这些设备存在很多设计限制。例如，这些系统中的低信号电平，要求检测面板到读出电子电路(electronics)的物理距离保持尽可能小，来达到可接受的信噪比，因此迫使检测组件在其外壳内包含其大部分的电子部件。而大部分的电子部件自身需要保护(通常以铅屏蔽的形式)，不受成像X射线的辐射，以降低损坏或者故障的风险。

成本仍然是个显著的问题。采用这种检测器完成胸部射线照相DR系统需要充足的资金投入，因为系统通常包括专有硬件诸如DR检测器、操作员界面、处理计算机、X射线生成器、X射线源以及患者定位器。由此导致DR系统代价高昂，其高投入使得其现有市场很小。由于目前基于DR检测器的系统与基于胶片的系统不兼容，因此没有为目前大量已安装的支持胶片或CR暗盒的X射线照相系统提供数字成像方案。因此提供一种基于DR检测器的成像系统，使其向后兼容大量已安装的胸部射线照相X射线照相系统，是合乎需要的。

为确保与X射线曝光装置兼容，国际标准ISO 4090：2001(E)规定医学射线照相暗盒/屏幕/胶片的尺寸，题名为“辐射医学射线照相暗盒/屏幕/胶片与硬拷贝成像胶片尺寸与规范(Photography-MedicalRadiographic cassettes/screens/films and hard-copy imagingfilms-Dimensions and specifications)”。此规范规定常规的胶片与CR磷光屏用于胸部射线照相的标定成像区域大小分别为18cm×24cm和24cm×30cm(公制)。ISO标准中的部分标准规定标准暗盒尺寸，其中最大暗盒厚度约为16.0mm。此标准中的“辐射检测器的自由场(freefield for radiation detector)”部分，规定暗盒/屏幕/胶片的区域与X射线传输特性以确保与常规AEC系统的兼容。

针对特定的射线照相程序，已经出现多种X射线设备与构造的设计和使用。例如，这些系统包括设计来用于仰卧、直立、或其他患者方位的立壁、架子、抽屉柜、或台式单元。特殊系统的设计使得胸部射线照相拍摄程序的操作更有效。传统X射线设备的主要厂商包括，例如，西门子，飞利浦和通用电器。据估计，全球传统胸部射线照相X射线设备的安装已超过30000台。为服务该大批装置的所有者和使用者，并为他们提供DR成像技术的优势，提供可以实现从基于胶片成像到数字成像的无缝转变的改型DR检测器将是有优势的。。

在这种目标下，已经出现多种问题解决方案提议使DR成像方案适应兼容于现有的基于胶片的X射线系统，包括：

美国专利NO.5844961(McEvoy等人)，披露一种无胶片数字X射线系统。这种系统与标准X射线暗盒壳体外部尺寸兼容，但是不与现有的胸部射线照相AEC系统兼容。

美国专利NO.6592257(Heidsieck等人)与美国专利NO.5715292(Sayag等人)，披露小区域胸部射线照相点成像检测器，用于诊断程序，如针头活组织切片检查，并且与胶片暗盒支架兼容。但没有提供全区域的成像能力或者与AEC系统的兼容。

美国专利No.6800870(Sayag)，披露一种CR屏幕和与基于胶片暗盒的X射线曝光系统兼容的读取系统，但曝光后需要从存储磷光片读取，因而延迟图像的生成。

美国专利NO.6734441(Wendlandt)，披露一种CR暗盒设计的特征，这种设计虽然与AEC系统兼容，但是在曝光后仍然需要从存储磷光片读取，因而延迟图像的生成。

这些所示的方案表明，人们已经认识到数字改型到基于胶片的系统的需要。但是，针对DR改型装置提出的方案并没有解决要求全区域(full-field)胸部射线照相成像的特殊挑战。数字改型装备必须符合现有胸部射线照相胶片暗盒的形式因素(form factor)，而且需要紧凑的包装。同时，AEC兼容性是兼容于现有放射线系统的一种重要要求，进一步增加了部件包装的限制。提供所要求的胸壁通道(access)的距离更是一个挑战。因此，可以意识到，需要一种改型的数字胸部射线照相检测器，其既能提供DR的优点，又与现有X射线设备兼容。

发明内容

本发明目的在于提供一种系统，此系统解决上述讨论的问题与需求。本发明提供一种数字射线照相检测器，包括：

a)第一壳体，实质上具有胶片暗盒的形式因素而且具有一个胸壁边，该第一壳体包括：

(i)耦合到检测阵列的X射线转换器，其中检测阵列的每一个检测器根据X射线转换器接收到的辐射量生成信号；

(ii)耦合到检测阵列中的开关元件(switching elements)的读出电子电路，用于从那里得到信号，其特征在于，该读出电子电路包括用晶体硅形成的元件，以及读出电子电路向第一壳体的外边分布并远离第一壳体的胸壁边；

(iii)X射线屏蔽体，用于保护读出电子电路，设置在部分X射线转换器之下；以及

b)第二壳体，电连接到第一壳体，包括：

(i)电源，用于检测和开关元件阵列；以及

(ii)控制电子电路，用于获得在第一壳体中读出电子电路提供的信号。

本发明的特征在于，所提供的DR检测器有预定义区域，此区域对于X射线辐射有充份的透射性。

本发明的优点在于，提供一种数字射线照相改型装置，此装置利用了现有自动曝光控制系统。

附图说明

本发明的前述与其他目的、特征以及优势从以下本发明实施例的更具体的描述中将会变得明白(如附图中所说明)。图中的元件不必要互相成比例。

图1是现今X射线检查室内的常规X射线装置的简图。

图2是自动曝光控制需要的自由场区域平面图。

图3A是涉及成像系统其他部件的使用闪烁器屏幕的检测组件部件的框图。

图3B是涉及成像系统其他部件的使用直接辐射检测的检测组件部件的框图。

图4是一实施例中使用系线电子组件的检测器的立体图。

图5是依照一实施例，数字胸部射线照相检测器的横截面图。

图6是显示检测阵列的数字胸部射线照相检测器的平面图。

图7是系线DR检测器的平面图，显示与X射线管相反的面。

图8的框图示出一个曝光操纵系统，其采用一实施例中的系线DR检测器。

图9是DR检测器的暗盒组件中部件布局的平面图，显示与X射线管相反的面。

图10是带有附带电子组件的第二实施例的部件布局平面图，显示与X射线管相反的面。

图11显示一张各种类型的衬底和闪烁磷光体的X射线的传输特性表。

具体实施方式

以下是本发明优选实施例的详细说明，图中用同一参考数字标识各图结构中相同的元件。

现参考图1，其示出在X射线检查室中使用的典型X射线发射装置。如图所示，患者100位于支架102。X射线源104发射X射线106，穿过患者身体部位形成人体(解剖)相应的射线照相图像。X射线106被内置在支架102中的射线照相暗盒108中的数字检测器检测。X射线生成控制器110激活并控制X射线源104。支架102(带大立架的，bucky)也可内置反散射栅112。自动曝光控制(AEC)传感器114可被置于X射线106的路径上，位于射线照相暗盒108之前。作为替代，自动曝光控制(AEC)传感器114’被置于射线照相暗盒108之后，通常实行于胸部射线照相。检测器控制116连接到射线照相暗盒108中的数字检测器与主计算机118。反散射栅112和自动曝光控制114，114’连接到X射线生成控制器110，X射线生成控制器110通常连接到外部计算机或者其他控制逻辑处理器。

先前引用的ISO4090：2001标准规定AEC设备所需要的自由场通道(access)的详细尺寸要求。参考图2，其示出按照此标准用于胸部射线照相的放射检测器10的自由场规格的平面图。自由场区域12被定义为检测器10应该提供最小衰减的区域。自动曝光控制(AEC)传感器114’的相对位置在图2中以虚线表示；在实践中，从这幅图上考虑，传感器114’可以被置于自由场区域12内的任何位置。此区域的最小衰减，使得AEC控制器工作在最理想的灵敏度范围，帮助最小化在患者上的曝光风险，为成像检测器提供理想的曝光水平。

但是检测器包装的另一个挑战涉及胸壁通道，在ISO4090：2001规范中用胶片-胸部距离来表述。为最大化可成像区域，保持检测组件边到它的活动区域的距离不大于最小通道距离是很重要的。这里进一步限制了检测器的设计，要求紧凑包装，同时限定组件的尺寸和放置。

在常规的DR检测器设计中，大量辅助电子部件需要屏蔽入射辐射。另外一些提供电源和逻辑信号的电子部件，虽然不需要屏蔽入射辐射，但也给辐射造成障碍。这种障碍易于衰减信号，因而降低AEC传感器114’的性能。放置DR检测阵列的衬底，同样也会给辐射造成障碍，从而易于衰减信号，降低AEC传感器114’的性能。因此，可以理解，常规的DR检测器的设计方法难以适合用于胸部射线照相成像的改型DR检测器的设计。

为给这些系统提供改型DR检测器，本发明采取一种新颖的方法来给部件包装，而不遵从DR检测器的常规设计方法。本发明的装置和方法可以利用两种关键DR检测器类型中的任意一种：如图3A中的示意性框图所示的间接DR装置，或者如图3B中的示意性框图所示的直接DR装置。这两种类型成像装置的主要区别在于初始图像信号在检测器组件20中的生成方式，其中检测器组件20采用内置于暗盒壳体中的X射线转换器70。在两种类型的检测器中，X射线转换器70都耦合到经过合理配置的用于信号生成模式的检测阵列26。

间接DR系统采用增强磷光屏(闪烁器)22转换X射线辐射为可见光。美国专利No.5650626(Trauernicht等人)中披露这种转换过程和检测系统的详细解释。如成像领域技术人员所熟知，检测阵列26中像素化的元件电耦合到相应的行/列驱动电子元件上，行/列驱动电子元件同步转换来自检测阵列26的信号到下阶段的成像电路，由成像电路实现图像收集与形成。在图3A所示的间接DR设备中，闪烁器屏幕22响应接收到的辐射，输出光。检测模块24包含检测阵列26，其中检测阵列中的每个检测器产生成像领域技术人员所熟知的以像素排列的信号，该信号对应于接收到的来自闪烁器屏幕22的光水平。光传感器和用于提供检测阵列26里每个像素元件的辅助信号交换电路皆为薄膜部件，这些薄膜部件对于入射X射线表现出低衰减特性。

直接DR系统采用一层光电导体材料诸如无定形硒(a-Se)和铅碘化物(PbI₂)将X射线辐射转换成电荷。美国专利No.5319206(Lee等人)中披露这种转换过程和检测系统的详细解释。在图3B所示的直接DR设备中，暗盒壳体18中的检测阵列26电耦合到光电导体层。检测阵列中的每一像素包含一个导电电极收集电荷，以及一个电容器存储该电荷。如成像领域技术人员所熟知，阵列中的每个元件提供与接收到的X射线辐射成比例的输出信号，并耦合到开关元件，该开关元件再将输出信号导向到信号线。由于图像信息是从X射线直接转换到电荷，没有中间阶段，所以该检测过程是直接的。

对于间接DR(图3A)和直接DR(图3B)实施例，读出电子电路74用于以行和列的形式获取每个像素元件生成的信号，为生成二维图像数据。与作为检测阵列26一部分的像素信号开关元件不同的是，读出电子电路74为常规的集成电路部件。读出电子电路74形成于晶体硅，因此显示出受入射X射线损伤的敏感度，其部件包括列读出电路28和行控制电路30，以及读出控制电路32。这些部件通常被屏蔽X射线辐射，下面将会描述。电子壳体40包括电源42和序列控制44部件，用于数据格式化和接口功能。外部计算机50包括控制逻辑处理器52，高速接口54，和图像处理子系统56以及其他部件。

图4的立体图示出采用系线布置(tethered arrangement)的检测器20部件的布置。采用这种结构，壳体18包括用于获取图像信号所需要的部件，如图3A和3B所示。电子壳体40有线连接到壳体18的部件上，使得电源和部分电子部件位于与成像区域有较短距离的地方。一实施例中，这种布置允许壳体18具有胸部射线照相胶片暗盒的形式因素。可选的天线46或者其他类型的无线传输机制可提供到外部计算机50的接口。该接口也可以是硬线连接，用于数据传输。

图3A，图3B，图4所示的布置的优势在于，检测器20的设计仅包装进在暗盒壳体18中获取信号所必需的组件。其他提供电源，控制，数据通讯功能的部件被包装在壳体40内，从而不会阻碍自由场区域12。

值得注意的是，在检测阵列26中生成的信号水平相对较弱。因此，要准确地得到每一个像素的信号水平以及最小化噪音的影响，最好将列读出电路28和行控制电路30置于离对应的传感元件最近的地方。为将噪音和电磁干扰(electro-magnetic interference，EMI)的负面影响降至最低，获取并缓存这些信号的部件应该置于附近。但是，依照常规的信号路由准则，短的分离距离是可以接受的。不过其他辅助部件，如电源，控制，数据接口部件，可间隔离检测阵列26中的像素传感元件更远而丝毫不影响检测器性能。因此，图4中的系线布置，可为该设备提供有用的替代性部件布置。

图5，图6示出披露于先前引证的美国专利申请SerialNo.11/441,584的本发明的替代实施例。这里，DR检测器200包括的上壳体202和下壳体204，紧闭在一起形成槽206。安置在槽206中的有：安置于支肋210上的检测阵列26，屏幕(闪烁器)212，适应性泡沫214，和安置在下壳体204的凹陷壁217上的弹性减震支撑物216。弯曲电路218连接在检测阵列26与电子器件220之间。可选电池组224可安置在下壳体204的隔间226中。电池组224与电子器件220热耦合到金属片228，金属片228作为电池组224与电子器件220的散热片。X射线106按箭头A的方向投射到DR检测器200。提供屏蔽体238用于保护电子器件220，电池组224和其他部件。

图5，图6中的实施例具有闪烁器屏幕212，闪烁器屏幕212借助适应性泡沫214接触到检测阵列26，其中适应性泡沫214实施并保持该物理接触。作为替代，屏幕212与检测阵列26的物理接触的实施可借助如弹簧或者组合弹簧等物。此外，可以使用指数匹配类型光学粘合剂将屏幕212直接粘到检测阵列26，因此可省去适应性泡沫。重要的是，物理接触应该保持在整个检测阵列26的活动区域来最大化光耦合。这样，可使经过转换的可见光均匀并有效地传输。

为改型，DR检测器200被设计成与现有的胸部射线照相胶片暗盒的形式因素相兼容。如前所述，这些暗盒的标准图像区域尺寸为18cm×24cm和24cm×30cm，不过其他尺寸也可以被使用。DR检测器200设计的一个目标是自动曝光控制(AEC)部件的继续使用(基于胶片的X射线照相系统通常提供AEC)。但是，与为自动曝光控制传感器114’提供均匀低衰减辐射的胶片不同的是，DR检测器200部件包括：晶体硅形成的固态设备，连动杆(interconnecting traces)，和电池或其他电源部件。DR检测器200中至少一部分的电子部件需要屏蔽辐射，导致更复杂的情况。另外，放置检测阵列26的衬底必需在自由场区域12内对于辐射提供低衰减，以提供AEC传感器114’充足的信号。因此，同时为现有基于胶片的X射线照相装置提供改型DR检测器和保留AEC能力的任务具有相当大的挑战。

在一实施例中，本发明的DR检测器200通过使用其内部电子部件的替代布置解决这一问题。为避免障碍自由场区域12，本发明的方法转移电子部件的位置和它们的相关屏蔽离开此区域到其他位置。另外，由于需要在最低噪音下得到相对低水平信号，用于获得这些信号的重新布置位置的电路需要离对应的传感器部件尽可能近，但得离自由场区域12尽可能远。

图7示出检测器20系线实施例的布置方式平面图。这里，暗盒壳体18(以与X射线源相反的方向显示，无盖)包括用于得到传感图像数据的必要电子器件，如先前参考图3A，图3B所描述。以屏蔽体238的轮廓定义的非障碍区62对应于图7中以虚线定义的自由场区域12。C标明胸壁边。亦如先前参考图3A，图3B所描述，电子壳体40包括可以方便地被置于远离于电路的部件，其中，电路用于获得提供图像数据的低水平信号。一根或多根电线48连接电子壳体40到暗盒壳体18。

图8中框图示出使用本发明的DR检测器组件20时，非障碍区域62在AEC控制系统64中的作用。简单起见，图中未示出患者和下阶段的用于协作形成和显示从检测组件20得到的图像数据图像处理部件。同样，图中也未示出检测器组件20的保护盖和闪烁器屏幕22(间接DR)或者光电导体23(直接DR)。以光束66表示的一部分辐射穿过检测器20，被AEC传感器114’采样作为反馈。然后X射线生成控制器110使用此反馈信号控制X射线源104，当曝光充足时关闭辐射。具有指导意义的是，如果没有自由场区域12，带有AEC传感器114’的操纵系统64将不能被使用。

图9中的详细平面图示出检测器组件20内电子部件的包装布置，使得非障碍区域62为此目的得以保留。自由场区域12同样是以虚线表示。为达到紧密包装的要求和胸壁通道，这种布置将衰减X射线束的电子部件分布到远离胸壁边C的地方，并且需要屏蔽来自非障碍区域62的辐射。因此，这些部件被放置到暗盒壳体18的其他边。屏蔽体238的轮廓定义非障碍区62。为达到高密度包装，行驱动电路230沿着暗盒壳体18的每条短边放置。列读出电路232沿着暗盒壳体18胸壁边的对面边放置。对每个传感图像像素获取低水平信号的读出控制和接口电路234被置于离非障碍区域62最近的地方。位于驱动电路、读出控制和接口电路234之间的板互连线236也被置于非障碍区域62之外。其他互连线柔性电路也被设定路线，以免在此区域形成障碍。

安置检测阵列26的衬底必需被放置在非障碍区域62之内。通常检测阵列由例如晶体管的薄膜非晶硅部件和厚度在毫微米光电探测器组成。这些结构不会受到X射线曝光有害的影响，并且最小限度地衰减辐射束。

用于DR检测器的衬底可用玻璃制成，例如铝矽酸盐玻璃(Corning1737 aluminosilicate glass)和溶解成形玻璃(Corning EAGLE²⁰⁰⁰fusion-formed glass)，厚度在0.4毫米至0.7毫米。在常规的DR检测器中，来自X射线束源(称作原始X射线)的X射线没有被X射线转换器70完全吸收。一些X射线被检测阵列26吸收(例如，被信号传感元件自身吸收)，一些X射线穿过检测阵列遇到玻璃衬底。玻璃衬底可能包含高度浓缩的重元素，如钡(barium)。一些重元素原子，在吸收X射线的基础上，放射出低能量的荧光X射线(称作次级X射线)。这些次级X射线是在元素的K或L吸收边上，吸收X射线所产生。入射X射线的吸收使K或L壳内的电子射出。当电子级联填入该空位低能量状态时，特别的元素可以产生特征能量的X射线。

次级X射线可以任意方向被发射，但那些射回到磷光屏的次级X射线可造成空间分辨率的丢失和图像噪音的增加，从而导致图像质量的下降。为了减少X射线辐射穿过衬底的吸收损失和在衬底产生的K荧光，在不牺牲功能性、机械强度、和衬底耐久力的前提下，衬底的厚度和衬底中重元素的密度应该尽量小。通常，由于衬底造成的X射线辐射吸收损失应该小于约40％，在X射线能量约为28keV(千电子伏)时，最好能小于约26％。

其他可以用作DR检测器衬底的有机和无机材料的类型包括塑料(例如，聚乙烯酯(ployethylene terephthalate，PET)，聚乙烯萘(polyethylene naphthalate)，醋酸纤维素(cellulose acetate)，或者任何其他合适的塑料材料或其化合物)，金属薄片(例如，不锈钢(stainless steel)，碳钢(carbon steel)，铝(aluminum)，阳极氧化铝(anodized aluminum)，铜(copper)，黄铜(brass)，任何其他合适金属，或其化合物)，或其他合适的材料。一般来说，在常规的屏幕胶片(screen-film)射线照相装置中，PET被用于作为磷光屏的衬底和胶片底部感光乳剂。这种材料拥有很多出色的基本属性，诸如高机械强度，很好的化学抵抗力，低水吸收，和高维度稳定性。而且，它比玻璃更轻，更结实。此外，PET薄膜的表面在制造过程中可被预处理以赋予其他理想的表面属性，诸如对脱水金属的粘附力，一定范围的溶解力和含水漆(aqueous-based lacquers)，紫外线固化聚合体(ultraviolet-curedpolymers)，和为能量超过72dynes/cm的表面提供强黏合的照相凝胶(photographic gelatins)。PET薄膜的绝缘属性在23℃和70％相对湿度下，导致高表面电阻系数超过10¹⁴ohm/m²。更重要的是，PET薄膜对于X射线可高度穿透和产生可忽略的K-荧光X射线。结果，由PET衬底造成的X射线辐射吸收损失和空间分辨率的丢失比玻璃衬底所造成的要低得多。

通常，DR检测器被包装在一个有前面板(面对引入的X射线辐射)和后面板的暗盒壳体中。这些面板可由X射线穿透性材料制成(例如，碳素纤维，塑料和铝)以最大化信号检测和为AEC传感器提供足够的辐射。ISO4090：2001标准，对于AEC传感器(大约0.58mR到1.14mR或5到10μGy)要求一定的最小剂量使得能进行AEC操作。

图11的表，示出在含有三种带有各种衬底材料和厚度不同DR检测器的暗盒中的X射线传输和在AEC传感器上X射线的曝光。这里，使用典型的X射线束(28kVp，Mo/Mo，含有0.636mm A1半吸收层HVL的4.5cm透明合成树脂Lucite)用于胸部射线照相。穿过典型暗盒前后面板的传输损失在约20％。这里，考虑的三种DR检测器是：

间接DR检测器，带有厚度为84um的Gd₂O₂S：Tb屏幕(Kodak Min-Rphosphor)，

间接DR检测器，带有厚度为150um的CsI：T1屏幕，以及

直接DR检测器，带有75um厚度的硒层(a-Se layer)。

暗盒前面板的X射线入射曝光假定为12mR，对应于典型胸部上的3毫居平均胸腺剂量(3mGy mean glandular dose，MGD)。X射线经过Gd₂O₂S，CsI，和硒(a-Se)检测器的传输分别为71.2％，82.6％，81.4％。如图11所示，其中所有的案例，在AEC传感器上能得到的X射线曝光均达到了前述ISO的要求。

值得强调的是，图9所示的布置是一个实施例。可以有很多替代布置，提供的非障碍区域62至少可以充分摆脱多种电子部件，例如晶体硅形成的集成电路，来自屏蔽区的衰减X射线信号的部件；提供达到要求的胸壁通道。例如，检测器组件20可在暗盒壳体18内包括所有必要的电源，控制转换器和信号处理电路，因此不需要系线布置。图10说明了这样的实施例，其中电源42和序列控制44部件被置于暗盒壳体18内的一部分，邻近检测模块外围。此实施例中，带有增加外围部分的暗盒壳体18达到传统暗盒标准的厚度和宽度，但其在长度尺寸上利用额外可用空间，长度尺寸不会显著干扰患者的胸部射线照相成像定位。此空间可为X射线平向盘(bucky tray)的一部分，平向盘通常被保留，用于在X射线曝光前后插入和移除胶片暗盒。暗盒支撑栓中间站(holding-latchinterface loation)中提供的凹进处，使得这种更大的暗盒壳体18与保留标准暗盒尺寸和位置的设备相兼容。作为替代，可以使用合理布置的计算机工作站或者精密的逻辑处理器提供电源和控制电子电路，这样便不需要电子壳体40。

值得注意的是，用于普通射线照相的常规DR检测设备并不提供如图7，8，9所描述相当于非障碍区域62的相等物。与本发明中允许X射线在检测器预定义区域充分非障碍的传输相反，常规DR检测器设备阻挡X射线的传输，屏蔽所有位于闪烁器和检测器层后面的电子部件。常规DR检测器设备能在多种情况下采用现有AEC机制，其中AEC传感器114被置于DR检测器之前，采样X射线曝光(如图1所描述)。但是，用于胸部射线照相的X射线能量和因AEC传感器导致的位置布置的限制使得有必要改变这种成像的DR检测器的设计方法，如本发明装置所示。

在实践中，非障碍区域62应该最小化入射X射线束的衰减。前述的ISO4090：2001规范规定到达AEC传感器的最小曝光应该在0.58到1.14mR(5-10μGy)。为达到在AEC上的这种最小曝光级别，对于典型的产生于范围在25到35kVP的峰值千伏电压胸部射线照相X射线光谱，在检测器中使用的感光衬底材料应吸收少于60％的X射线。如图11所示，采用合适的衬底，如PET或者玻璃，来得到这种性能水平，效果显著。总的来说，在自由场区域12被射线照相暗盒108的吸收不应该超过95％，最好不超过90％。前述的ISO4090：2001规范也规定在自由场区域12辐射传输均匀度的测量。目前，在自由场区域直径为3.5cm范围的任意两点间辐射传输中的这种均匀值的差不超过5％。

闪烁器设计

为给胸部射线照相提供所需的灵敏度和分辨率，必需使用合适的磷光材料。在一实施例中，使用铯碘化物(cesium iodide，CsI：T1)。在另一实施例中，使用钆氧硫化物(gadolinium oxysulfide，Gd₂O₂S：Tb)。其他材料可以替代使用。磷光材料可直接安置在检测阵列之上。

光束触发读出器

对于改型应用，较好的是，在曝光周期里中适当的时间捕获图像而不需电连接到现有的X射线控制系统。之前引述的美国专利申请SerialNo.11/409883披露适合此需要的被动检测/控制系统—“光束触发读出器”。带着本发明的兼容AEC的思想使用这种光束-检测特性，胸部射线照相检测器可被改型成现有的胸部射线照相曝光系统，而不需要对系统电子电路的任何改动。

本发明已经具体参考一些优选实施例描述细节，但本发明范围内可实现的变化和改动将可以被理解。例如，检测器20部件的电源可由安装在暗盒壳体18内的电池提供或者由外部常规的dc电源提供。检测器20可替代性地为直接DR系统，不使用磷光体和检测器，但通过如非晶硒和带有像素电荷板的薄膜晶体管阵列等光电导体的使用提供辐射到信号的转变。

因此，本发明提供的数字射线照相检测器可被改型成为现有的基于胶片的胸部射线照相曝光系统。

部件清单

10     检测器

12     自由场区域

18     暗盒壳体

20     检测器组件

22     闪烁器屏幕

23     光电导体

24     检测模块

26     检测阵列

28     列读出电路

30     行控制电路

32     读出控制电路

40     电子壳体

42     电源

44     序列控制

46     天线

48     电线

50     计算机

52     控制逻辑处理器

54     高速接口

56     图像处理子系统

60     射线照相系统

62     无阻区域

64     操纵系统

66     X射线束

70     X射线转换器

74     读出电路

100    患者

102    支架

104    X射线源

106    X射线

108    射线照相暗盒

110    X射线生成器与控制器

112    反散射栅

114    自动曝光控制传感器

114’  自动曝光控制传感器

116    检测器控制

118    主计算机

200    DR检测器

202    上壳体

204    下壳体

206    槽

210    支肋

212    闪烁器屏幕

214    适应性泡沫

216    弹性支撑物

217    凹陷壁

218    弯曲电路

220  电子电路

222  无线接口

224  电池组

226  隔间

228  金属片

230  行驱动电路

234  读出控制和接口电路

236  互连线

238  屏蔽体

240  暗盒支撑栓中间站