CN111803109A - 一种x射线探测器及x射线成像系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种X射线探测器及X射线成像系统。该X射线探测器包括设有感光区域阵列的面板；所述感光区域阵列包括多行感光区域和多列感光区域，每行所述感光区域均沿着第一方向延伸，每列所述感光区域均沿着第二方向延伸，相邻的两列所述感光区域之间存在间隔，所述第一方向与所述第二方向垂直，所述感光区域上设有用于感应照射到其上的所述X射线的强度的传感器。

Description

一种X射线探测器及X射线成像系统

技术领域

本申请涉及医疗器械领域，特别涉及一种X射线探测器及X射线成像系统。

背景技术

X射线探测器是一种用于接受并感应X射线的信息的装置，X射线探测器常被用于X射线成像。例如，X射线探测器常在X射线相衬成像的方法中用于接收X射线。X射线相衬成像的原理为：当X射线穿过物体时，会产生折射，这不可避免地会引起相位变化，这种变化可以通过观察X射线的强度变化而显示出来，利用上述相位改变，可以还原出物体的信息，从而实现物体的成像。

发明内容

本申请实施例之一提供一种X射线探测器，其包括设有感光区域阵列的面板；所述感光区域阵列包括多行感光区域和多列感光区域，每行所述感光区域均沿着第一方向延伸，每列所述感光区域均沿着第二方向延伸，相邻的两列所述感光区域之间存在间隔，所述第一方向与所述第二方向垂直，所述感光区域上设有用于感应照射到其上的所述X射线的强度的传感器。

本申请实施例之一提供一种X射线成像系统，其包括如本申请任一实施例所述的X射线探测器。

本申请实施例之一提供一种X射线成像系统，其包括射线源、掩模板、处理器及上述任一技术方案所述的X射线探测器；所述射线源用于发出X射线；所述掩模板布置在所述射线源和所述X射线探测器之间，用于将所述射线源发出的X射线分割成多束子射线，所述多束子射线照射到所述X射线探测器的面板上；所述处理器用于接收传感器的信息，以确定所述面板上的感光区域在不同位置时所分别感应到的照射到其上的子射线的强度。

附图说明

本申请将以示例性实施例的方式进一步说明，这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的，在这些实施例中，相同的编号表示相同的结构，其中：

图1是根据本申请一些实施例所示的X射线探测器的立体结构示意图；

图2是根据本申请一些实施例所示的X射线探测器的面板结构示意图；

图3是根据本申请另一些实施例所示的X射线探测器的立体结构示意图；

图4是根据本申请另一些实施例所示的X射线探测器的面板结构示意图；

图5是根据本申请一些实施例所示的X射线成像系统的结构示意图。

图中，10为X射线探测器，1为面板，2为感光区域，20为掩模板，30为射线源，40为第一驱动装置，50为第二驱动装置，100为X射线成像系统。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

相反，本申请涵盖任何由权利要求定义的在本申请的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本申请有更好的了解，在下文对本申请的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本申请。

本申请实施例涉及一种X射线探测器及X射线成像系统，该X射线探测器在其面板上设置了感光区域阵列，X射线探测器可以沿着第一方向运动，即面板(感光区域阵列)可以沿着第一方向运动。通过在面板上设置感光区域阵列，当需要进行X射线的相衬成像时，本申请的X射线探测器无需设置覆盖在探测器上的掩模板而可以直接用于X射线相衬成像。本申请的X射线探测器可以应用于能够发射X射线的各种设备中，包括但不限于CT、DR、X射线机等设备。优选的，本申请的X射线探测器可以应用于能够进行X射线相衬成像的设备中。

图1是根据本申请一些实施例所示的X射线探测器的立体结构示意图；图2是根据本申请一些实施例所示的X射线探测器的结构示意图。以下将结合图1-2对本申请实施例所涉及的X射线探测器进行详细说明。值得注意的是，以下实施例仅仅用以解释本申请，并不构成对本申请的限定。

在本申请的实施例中，如图1所示，该X射线探测器10包括设有感光区域阵列的面板1。如图2所示，感光区域阵列包括多行感光区域2和多列感光区域2，每行所述感光区域2均沿着第一方向延伸，每列所述感光区域2均沿着第二方向延伸，相邻的两列所述感光区域之间存在间隔。在本申请的实施例中，第一方向与第二方向垂直。感光区域2上设有用于感应照射到其上的X射线的强度的传感器。面板1第一方向和第二方向在图1中已被标示出。相邻的两列感光区域2之间存在间隔，可以理解为相邻的两列感光区域2之间设置为非感光区域。在一些实施例中，传感器可以包括任意能够感应X射线的强度的传感器。例如，传感器可以包括闪烁探测器、半导体探测器等。如图2所示，可以理解，在每个方形格子区域内，右侧的长方形区域为感光区域，如附图标记2表示的，格子内的左侧空白区域为非感光区域。

在本申请的实施例中，通过X射线探测器10沿着第一方向的运动，面板1可以使得面板1上的感光区域阵列能够沿着第一方向运动，设置在感光区域2上的传感器能够在感光区域2移动前后分别感应照射到感光区域2的X射线的强度，进而实现X射线的相衬成像。

在一些实施例中，如图1所示，X射线探测器10可以与第一驱动装置40(如步进电机、伺服电机等)相连，第一驱动装置40能够驱动X射线探测器10沿第一方向运动。在一些实施例中，X射线探测器10可以通过第一传动装置与第一驱动装置40相连。在一些实施例中，第一传动装置可以包括沿第一方向设置的丝杆以及设于X射线探测器10上的螺母，螺母能够与丝杆配合，丝杆与第一驱动装置40相连。第一驱动装置40能够驱动丝杆转动而使得螺母在丝杆上运动，进而带动X射线探测器10沿第一方向运动。在另一些实施例中，第一传动装置可以包括沿第一方向设置且设于X射线探测器上的齿条以及能够与齿条啮合的齿轮。第一驱动装置40能够驱动齿轮转动而使得齿条运动，进而带动X射线探测器10沿第一方向运动。本领域技术人员可以在本申请的基础上对本申请技术方案做出各种合理的变换。例如，可以根据实际需要具体设置电机的数量、电机的布置方式和/或电机的种类。又例如，第一传动装置还可以包括带传动装置、链传动装置等。

在本申请的实施例中，X射线探测器10可以与掩模板以及射线源配合使用来实现X射线的相衬成像。其中，掩模板上具有与X射线探测器10上感光区域2的形状、大小和位置相对应的多个孔。在一些实施例中，掩模板上的一个孔可以对应于一个感光区域2；或者，掩模板上的一个孔可以对应于多个感光区域2(如一列感光区域)。掩模板位于射线源与X射线探测器10之间，待成像的物体位于掩模板与X射线探测器10之间。在具体的成像过程中，射线源发出的X射线穿过掩模板而被分割成多束子射线，多束子射线照射在X射线探测器10上的面板1上。每束子射线可以对应地照射在一个或一列感光区域2上。在放入成像物体后，使得感光区域2的第一部分区域(如一半区域)被子射线的照射区域覆盖，先进行第一次曝光，得到第一个X射线强度信息。然后沿着第一方向移动面板1而使得感光区域中的不同于第一部分的第二部分区域(如另一半区域)被子射线的照射区域覆盖，再进行第二次曝光，得到第二个X射线强度信息。由于被掩模板分割后的子射线穿过了待成像的物体，使得子射线的相位发生变化，表现为射线折射，这使得每个感光区域2在两次曝光后检测到的子射线的强度发生变化。通过对两个X射线强度信息进行处理，可以得到X射线的折射角信息，从而得到的X射线的相位变化信息。

在一些实施例中，感光区域2的形状为长方形，长方形的宽边与第一方向平行。在一些实施例中，每一列中的感光区域2可以首尾相接；或者，每一列中相邻感光区域2之间可以留有一定的间隙。通过将感光区域2设置为长方形，可以便于对一维折射角(即X射线朝向一个方向偏转的角度)信息进行提取。当感光区域2的形状为长方形时，在X射线成像系统中与X射线探测器配套使用的掩模板的孔的形状可以是长条形或长方形。

在一些实施例中，感光区域2为长方形时，感光区域2的宽度a与任意相邻的两列感光区域2之间的间隔距离b相等。通过这样的设置，在X射线相衬成像的过程中能够便于对面板1沿着第一方向的移动距离进行调节。例如，在进行第一次曝光并获得第一个X射线强度信息后，面板1可以移动0.5个周期(周期对应于第一方向上相邻感光区域2中心点的距离)。或者，面板1移动的距离可以是0.5个周期的奇数倍数(如1.5个周期、2.5个周期等)。在面板1移动到位后，即可进行第二次曝光，以获取第二个X射线强度信息。在一些替代性实施例中，感光区域2的宽度a与任意相邻的两列感光区域2之间的间隔距离b可以不相等。例如，感光区域2的宽度a可以小于任意相邻的两列感光区域2之间的间隔距离b。如感光区域2的宽度a可以为任意相邻的两列感光区域2之间的间隔距离b的4/5、2/3、1/2等。

图3是根据本申请另一些实施例所示的X射线探测器10的立体结构示意图，图4是根据本申请另一些实施例所示的X射线探测器10的结构示意图。如图3-4所示，多列感光区域2中相邻的两列感光区域之间存在间隔，且多行感光区域2相邻的两行感光区域2之间存在间隔，以使从至少两行或者至少两列上看，感光区域2是交错排列的。相邻的两行感光区域2之间存在间隔可以理解为相邻的两行感光区域2之间设置为非感光区域(如对X射线的吸收率较大的区域)。在一些实施例中，X射线探测器10既可以沿着第一方向运动，也可以沿着第二方向运动。面板1此时，在X射线相衬成像的过程中，在面板1沿着第一方向运动而进行第二次曝光后，还可以使得面板1沿着第二方向运动一定距离而进行第三次曝光，从而可以提取到X射线的二维折射角(即X射线朝向两个方向偏转的角度)信息。

在一些实施例中，如图4所示，感光区域2的形状可以为正方形，正方形的边与第一方向或第二方向平行。正方形的感光区域2便于对二维折射角信息的提取，且便于加工制造。在一些实施例中，感光区域2的边长c与任意相邻的两列感光区域2之间的间隔距离d相等，且感光区域2的边长c还与任意相邻的两行感光区域2之间的间隔距离e相等。通过这样的设置，在X射线相衬成像的过程中能够便于对面板1沿着第一方向和第二方向的移动距离进行调节和确定。在一些替代性实施例中，感光区域2的边长c与任意相邻的两列感光区域2之间的间隔距离d可以不相等，和/或感光区域2的边长c与任意相邻的两行感光区域2之间的间隔距离e可以不相等。

在一些实施例中，如图3所示，X射线探测器10可以与第二驱动装置50(如步进电机、伺服电机等)相连，第二驱动装置50能够驱动X射线探测器10沿着第二方向运动。在一些实施例中，X射线探测器10可以通过第二传动装置与第二驱动装置50相连。在一些实施例中，第一传动装置和第二传动装置可以采用相似的结构。

本申请所披露的X射线探测器可能带来的有益效果包括但不限于：(1)可以方便地调节X射线的照射区域与面板上的感光区域的相对位置；(2)无需再使用X射线探测器前的掩模板来部分遮挡X射线，能够降低X射线相衬成像的成本和操作难度；(3)可以用于获取一维折射角信息或二维折射角信息，从而保证成像效果。需要说明的是，不同实施例可能产生的有益效果不同，在不同的实施例里，可能产生的有益效果可以是以上任意一种或几种的组合，也可以是其他任何可能获得的有益效果。

本申请的另一实施例还涉及一种X射线成像系统，图5是根据本申请一些实施例所示的X射线成像系统的结构示意图。如图5所示，该X射线成像系统100包括射线源30、掩模板20、处理器及上述任一技术方案的X射线探测器10。射线源30用于发出X射线。掩模板20布置在射线源30和X射线探测器10之间，用于将射线源30发出的X射线分割成多束子射线，多束子射线照射到X射线探测器10的面板1上。处理器用于接收传感器的信息，以确定面板1上的感光区域2在不同位置时所分别感应到的照射到其上的子射线的强度。在本申请的实施例中，射线源30可以选择本领域中常用的用于CT或DR成像的射线管。在X射线成像系统100的使用过程中，成像物体被放置在掩模板20和X射线探测器10之间。

在一些实施例中，感光区域2的形状为长方形，长方形的宽边与第一方向平行；掩模板20包括沿着第一方向间隔且平行布置的多个条形孔，X射线透过多个条形孔照射到X射线探测器10的面板1上的子射线的宽度与长方形的宽度相等。具体的，掩模板20的条形孔的宽度可以与感光区域2的宽度呈一定比例，该比例可以根据掩模板20与X射线探测器10之间的距离来确定，以保证子射线在面板1上的照射区域的宽度等于长方形的感光区域2的宽度。在本实施例中，X射线在被条形孔分割后的一束子射线的照射区域可以覆盖感光区域阵列的一列感光区域。例如，子射线的照射区域的宽可以与长方形的宽相等，子射线的照射区域的长度可以等于一列感光区域的长度。通过上述设置，在提高感光区域2的占空比的同时，可以保证感光区域2与掩模板20稳定配合而实现相衬成像，同时可以方便掩模板的生产制造。

在一些实施例中，当感光区域为长方形时，不同位置可以包括感光区域2的第一位置和第二位置。当感光区域2位于第一位置时，感光区域中的一部分区域(如一半区域)被子射线的照射区域覆盖；当感光区域2位于第二位置时，感光区域中的另一部分区域(如另一半区域)被子射线的照射区域覆盖。当掩模板20与X射线探测器10之间不放置成像物体时，处理器记录下的面板1上的感光区域2在第一位置和第二位置时照射到其上的子射线的强度相同，而当掩模板20与X射线探测器10之间放置了成像物体时，X射线在穿过成像物体后会发生折射，这使得处理器记录下的面板1上的感光区域2在第一位置和第二位置时照射到其上的子射线的强度不同。根据两次采集的子射线的强度差异，可以得到子射线的一维折射角数据。

在一些实施例中，沿着第二方向布置的多行感光区域2相邻的两行感光区域2之间存在间隔，X射线探测器10面板1能够沿着第二方向运动，感光区域2的形状为正方形，正方形的边与第一方向或第二方向平行；掩模板20包括正方形孔阵列，X射线透过正方形孔阵列上的多个正方形孔照射到X射线探测器10的面板1上的子射线的形状与感光区域2的形状相同(如为大小一致的正方形)。在一些实施例中，掩模板20的正方形孔的边长可以与感光区域2的边长呈一定比例，该比例可以根据掩模板20与X射线探测器10之间的距离来确定，以保证X射线透过正方形孔阵列上的多个正方形孔照射到X射线探测器10的面板1上的子射线的照射区域的形状与感光区域2的形状相同。通过上述设置，可以保证感光区域2与掩模板20稳定配合而实现相衬成像。

在一些实施例中，当感光区域2为正方形时，不同位置可以包括感光区域2的第三位置、第四位置和第五位置。当感光区域2位于第三位置时，感光区域2中的第一子区域被子射线的照射区域覆盖；当感光区域2位于第四位置时，感光区域2中的第二子区域被子射线的照射区域覆盖；当感光区域2位于第五位置时，感光区域2中的第三子区域被子射线的照射区域覆盖。其中，第一子区域、第二子区域和第三子区域分别为子正方形，子正方形的边长是感光区域2的边长的一半，第一子区域和第二子区域沿着第一方向相邻布置，第二子区域和第三子区域沿着第二方向相邻布置。当掩模板20与X射线探测器10之间不放置成像物体时，处理器记录的面板1上的感光区域2在第三位置、第四位置和第五位置时照射到其上的子射线的强度相同，而当掩模板20与X射线探测器10之间放置了成像物体时，X射线在穿过成像物体后会发生折射，这使得处理器记录的面板1上的感光区域2在第三位置、第四位置和第五位置时照射到其上的子射线的强度不同。根据三次采集的子射线的强度差异，可以得到子射线的二维折射角数据。例如，根据处理器记录下的面板上的感光区域2在第三位置和第四位置的子射线的强度，可以得到子射线在第一方向上偏转的折射角数据；根据处理器记录下的面板上的感光区域2在第四位置和第五位置的子射线的强度，可以得到子射线在第二方向上偏转的折射角数据。

在一些实施例中，处理器还用于根据面板1上的感光区域2在不同位置时所分别感应到的照射到其上的子射线的强度确定X射线的相位信息。由于子射线在穿过成像物体后会发生偏转，因此通过面板1上的感光区域2在不同位置时的子射线强度，可以得到X射线的折射角信息，进而得到子射线的相位信息。进一步，根据子射线的相位信息可以确定出成像物体的图像。

在本申请的实施例中的X射线成像系统100的成像方法可以包括以下步骤(以感光区域为长方形为例)：

步骤一，使得感光区域2处于第一位置；例如，可以控制X射线探测器10面板1沿着第一方向运动，从而使得感光区域移动至第一位置；

步骤二，将成像物体放置在掩模板20与X射线探测器10之间；

步骤三，进行第一次曝光，使得子射线穿过成像物体，并控制传感器分别采集照射在每个感光区域2上的子射线的强度，以得到第一射线强度信息；

步骤四，控制X射线探测器10面板1沿着第一方向运动，以使得感光区域2处于第二位置；

步骤五，进行第二次曝光，控制传感器分别采集照射在每个感光区域2上的子射线的强度，以得到第二射线强度信息；

步骤六，处理器根据第一射线强度信息和第二射线强度信息得到照射在各个感光区域2上的子射线的折射角信息，进而得到子射线的相位信息。

本申请所披露的X射线成像系统可能带来的有益效果包括但不限于：(1)通过光源、掩模板、X射线探测器和处理器的配合，能够得到X射线穿过成像物体后的折射角信息，进而得到X射线的相位信息。(2)可以方便地调节X射线的照射区域与面板上的感光区域的相对位置；(3)无需再使用X射线探测器前的掩模板来部分遮挡X射线，能够降低X射线相衬成像的成本和操作难度；(4)可以用于获取一维折射角信息或二维折射角信息，从而在获取相位信息后能够提高成像效果。需要说明的是，不同实施例可能产生的有益效果不同，在不同的实施例里，可能产生的有益效果可以是以上任意一种或几种的组合，也可以是其他任何可能获得的有益效果。

以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种X射线探测器，其特征在于，包括设有感光区域阵列的面板，所述感光区域阵列包括多行感光区域和多列感光区域，各行所述感光区域沿着第一方向延伸，各列所述感光区域沿着第二方向延伸，相邻的两列所述感光区域之间存在间隔，所述第一方向与所述第二方向垂直，所述感光区域上设有用于感应照射到其上的所述X射线的强度的传感器。

2.如权利要求1所述的X射线探测器，其特征在于，所述X射线探测器被配置为能够沿着所述第一方向运动。

3.如权利要求1所述的X射线探测器，其特征在于，所述多行感光区域中相邻的两行所述感光区域之间存在间隔。

4.如权利要求1所述的X射线探测器，其特征在于，所述感光区域的形状为长方形，所述长方形的宽边与所述第一方向平行。

5.如权利要求4所述的X射线探测器，其特征在于，所述感光区域的宽度与任意相邻的两列所述感光区域之间的间隔距离相等。

6.如权利要求3所述的X射线探测器，其特征在于，所述X射线探测器被配置为能够沿着所述第二方向运动。

7.如权利要求6所述的X射线探测器，其特征在于，所述感光区域的形状为正方形，所述正方形的边与所述第一方向或所述第二方向平行。

8.如权利要求6所述的X射线探测器，其特征在于，所述感光区域的边长与任意相邻的两列所述感光区域之间的间隔距离相等，且所述感光区域的边长还与任意相邻的两行所述感光区域之间的间隔距离相等。

9.一种的X射线成像系统，其特征在于，包括如权利要求1至8中任一项所述的X射线探测器。

10.一种的X射线成像系统，其特征在于，包括射线源、掩模板、处理器及权利要求1所述的X射线探测器；

所述射线源用于发出X射线；

所述掩模板布置在所述射线源和所述X射线探测器之间，用于将所述射线源发出的X射线分割成多束子射线，所述多束子射线照射到所述X射线探测器的面板上；

所述处理器用于接收传感器的信息，以确定所述面板上的感光区域在不同位置时所分别感应到的照射到其上的子射线的强度。

11.如权利要求10所述的X射线成像系统，其特征在于，所述感光区域的形状为长方形，所述长方形的宽边与第一方向平行；

所述掩模板包括沿着所述第一方向间隔且平行布置的多个条形孔，所述X射线透过所述多个条形孔照射到所述X射线探测器的面板上的子射线的宽度与所述长方形的宽度相等。

12.如权利要求11所述的X射线成像系统，其特征在于，所述不同位置包括所述感光区域的第一位置和第二位置；

当所述感光区域位于所述第一位置时，所述感光区域中的第一部分区域被所述子射线的照射区域覆盖；

当所述感光区域位于所述第二位置时，所述感光区域中的不同于所述第一部分的第二部分区域被所述子射线的照射区域覆盖。

13.如权利要求10所述的X射线成像系统，其特征在于，多行感光区域中相邻的两行所述感光区域之间存在间隔，所述X射线探测器还能够沿着所述第二方向运动，所述感光区域的形状为正方形，所述正方形的边与所述第一方向或所述第二方向平行；

所述掩模板包括正方形孔阵列，所述X射线透过所述正方形孔阵列上的多个正方形孔照射到所述X射线探测器的面板上的子射线的形状与所述感光区域的形状相同。

14.如权利要求13所述的X射线成像系统，其特征在于，所述不同位置包括所述感光区域的第三位置、第四位置和第五位置；

当所述感光区域位于所述第三位置时，所述感光区域中的第一子区域被所述子射线的照射区域覆盖；

当所述感光区域位于所述第四位置时，所述感光区域中的第二子区域被所述子射线的照射区域覆盖；

当所述感光区域位于所述第五位置时，所述感光区域中的第三子区域被所述子射线的照射区域覆盖；其中，

所述第一子区域、第二子区域和第三子区域分别为子正方形，所述子正方形的边长是所述感光区域的边长的一半，所述第一子区域和所述第二子区域沿着所述第一方向相邻布置，所述第二子区域和所述第三子区域沿着所述第二方向相邻布置。

15.如权利要求10所述的X射线成像系统，其特征在于，所述处理器还用于根据所述面板上的感光区域在不同位置时所分别感应到的照射到其上的子射线的强度确定相位信息。

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