CN1865955A - 探测器组件、探测器和计算机x射线断层照相装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有一个探测元件阵列和一个印制电路板(11、31)的探测器组件(8、28)，其中，该印制电路板(11、31)包括一个用于容纳该探测元件阵列的第一区域(14、32)和至少一个相对于该第一区域(14、32)弯折成角度的第二区域(12、13、33)，在第二区域上最好设置用于信号处理的电子器件(16－18、34－36)。通过探测器组件(8、28)的垂直结构，一个面探测器(5)的结构在大量并排设置的探测器组件(8、28)的基础上实现。该面探测器(5)优选用于计算机X射线断层照相装置(1)。

Description

探测器组件、探测器和计算机X射线断层照相装置

技术领域

本发明涉及一种具有探测元件阵列和印制电路板的探测器组件。此外，本发明还涉及一种具有这种探测器组件的探测器和计算机X射线断层照相装置。

背景技术

在利用X射线装置，例如利用具有包括X射线源和X射线探测器的X射线系统的计算机X射线断层照相装置成像时，力求尽可能大地构成可供获取图像使用的X射线探测器的检波面，以便例如在X射线系统围绕病人旋转时，能够扫描病人的整个器官如心脏。也称为面探测器的这种X射线探测器一般由大量彼此二维排列的探测器组件构成。每个探测器组件具有例如闪烁器阵列和光电二极管阵列，它们彼此对齐并形成探测器组件的探测元件。闪烁器阵列的元件将出现在其上面的X射线转换为可见光，可见光由光电二极管阵列的后置光电二极管转换为电信号。面探测器的结构方面，特别是探测器组件光电二极管的导电触点接触证明存在问题。在传统构造的X射线探测器中，单个探测器组件连续设置在一个圆弧上，信号处理电子装置可以侧面设置或可以将用于组件光电二极管触点接触的电缆侧面通到具有信号处理电子装置的印制电路板，这一点可参阅US2005/0029463 A1，而这种结构在面探测器上不再可能，因为通过探测器组件的二维设置侧面不再存在自由空间。在此还要注意的是，出于测量技术的原因尽可能靠近探测元件设置的电子装置为对由探测器组件的探测元件提供的测量信号进行信号处理需要一定的占用面积，它可能大于探测器组件检波面积本身的两倍-四倍。出于这一原因，看来需要垂直构成带有信号处理电子装置的探测器组件。

US 6 396 898 B1介绍了一种面探测器结构，该结构具有多个彼此成行排列的探测器组件，每个组件各自包括一个所谓的元件组。探测器的元件组具有一个垂直结构，即元件组的包括闪烁器、光电二极管、带有信号处理电子器件的衬底和组件基板在内的组成部件垂直重叠地设置。

在探测器组件的这种垂直结构中，此外必须注意良好的散热性，因为否则在信号处理电子器件运行时相当大的放热会损坏电子器件。

发明内容

本发明的目的因此在于，对本文开头提到的探测器组件这样改进其结构，即，使其能够构成一种面探测器并使探测面的附近存在用于设置信号处理电子器件的足够空间。本发明的另一目的在于提供一种由这种探测器组件构成的探测器和一种具有这种探测器的计算机X射线断层照相装置。

依据本发明，涉及探测器组件的目的通过一种具有探测元件阵列和印制电路板的探测器组件得以实现，其中，印制电路板包括用于容纳探测元件阵列的第一区域和至少一个相对于第一区域弯折成角度的第二区域。依据本发明在此方面的一个方案，分配给探测元件阵列的信号处理电子器件以电子或电子技术元件的方式设置在印制电路板的相对于其第一区域弯折成角度的第二区域上。印制电路板第一和第二区域之间的角度最好为90°或者略小些。按照这种方式，达到探测元件阵列和设置在其下面印制电路板第二弯折成角度区域上的信号处理电子器件的垂直设置。探测元件阵列和印制电路板最好具有这种尺寸，在探测器组件的俯视图上，使具有信号处理电子器件的印制电路板不在最好正方形或者矩形的探测器组件投影面的侧边上凸起。因此这样构成的探测器组件毫无问题地二维彼此相对设置在探测器组件之间的微小间隙下以形成一个面探测器。

依据本发明的方案，印制电路板基本上L形或者U形构成。在印制电路板L形构成的情况下，如前面已介绍的那样，探测元件阵列设置在一个腿上和信号处理电子器件设置在L形印制电路板的另一个腿上。在印制电路板U形构成的情况下，探测元件阵列最好设置在U形印制电路板连接两个腿的部分上，而U形印制电路板的这两个腿提供用于设置信号处理电子器件的面积。

依据本发明的一种实施方式，印制电路板通过至少一个插头或者电缆可导电触点接触。插头或电缆接头最好处于L形或者U形印制电路板携带信号处理电子器件的腿末端上。就此而言，也就是说例如电缆在探测器组件的垂直结构延续中垂直或向后从探测器组件外延，从而可以将利用信号处理电子器件预处理来自探测器组件的探测元件的测量信号传输到计算机以进行进一步的信号处理。

依据本发明的另一方案，印制电路板最好整体构成。市场上可买到的至少部分柔性的印制电路板在此可以毫无问题地形成例如所要求的L形或者U形。

依据本发明一种特别优选的实施方式，探测器组件具有用于印制电路板的支架。印制电路板在此可与支架的形状或者支架与印制电路板的形状相配合。该支架用于定位和固定印制电路板。此外，该支架对电磁干扰产生积极影响并至少部分吸收对信号处理电子器件有害的、穿过探测元件阵列的X射线部分。

依据本发明的方案，该支架由导热良好的材料，最好金属、陶瓷或者由玻璃纤维强化的塑料构成。在印制电路板在支架上平面定位方面，例如借助于螺钉连接或者粘接，该支架以具有优点的方式也用于导出在信号处理电子器件工作时产生的热量并因此避免电子元件过热和损坏。

根据本发明的一种方案，探测元件阵列为对X射线直接进行转换的探测元件阵列。但探测元件阵列也可以包括彼此相对对齐的闪烁器阵列和光电二极管阵列。

另外，依据本发明的一种实施方式在探测元件阵列上设置准直仪，从而由一个探测器组件的探测元件仅测定一定空间角的X射线。

涉及探测器的目的通过用于X射线的探测器得以实现，该探测器具有多个二维并排设置的上述类型的探测器组件。如果探测器用于计算机X射线断层照相装置的话，探测器组件最好设置在一个圆柱状分度曲面上，以形成面探测器。

附图说明

下面借助附图所示实施方式对本发明予以详细说明。附图中：

图1示出计算机X射线断层照相装置的部分方框图式的示意图；

图2示出依据本发明探测器组件的分解透视图；

图3示出图2所示探测器组件的侧视图；

图4示出图3所示探测器组件的俯视图；以及

图5示出依据本发明另一实施形式的探测器组件的侧视图。

具体实施方式

图1示出计算机X射线断层照相装置1部分方框图式的示意图。计算机X射线断层照相装置1包括X射线源2，从其焦点F发出X射线束3，该射束在图1中未示出，但在本身公知的遮光板上构成例如平面形或者角锥形。X射线束3透射所要检查的检查对象4并击中X射线探测器5。X射线源2和X射线探测器5以图1中未示出的方式彼此相对设置在计算机X射线断层照相装置1的旋转环上，该旋转环可在方向上环绕计算机X射线断层照相装置1的系统轴线Z转动。计算机X射线断层照相装置1工作时，设置在旋转环上的X射线源2和X射线探测器5环绕检查对象4转动，其中，从不同的投影方向获取检查对象4的X光片。每个投影在此通过透射检查对象4并通过透射检查对象4减弱的X射线击中X射线探测器5，其中，X射线探测器5产生与所击中的X射线强度相应的信号。从利用X射线探测器5测定的信号中图像计算机6随后以本身公知的方式计算检查对象4的一个或者多个二维或者三维图像，该图像可在显示装置7上显示。

在本实施例的情况下，X射线探测器5具有大量探测器组件8，它们在方向和Z方向上并排设置在一个圆柱状分度曲面上并形成面状的X射线探测器5。

X射线探测器5的探测器组件8在图2中以分解图方式示出。探测器组件8具有垂直结构，其中，闪烁器阵列9设置在光电二极管阵列10上面。闪烁器阵列9结构化并因此包括大量未详细示出的闪烁元件，它们各自分配给包括大量光电二极管的光电二极管阵列10的光电二极管。闪烁器阵列9和光电二极管阵列10彼此相互对齐并相互粘接。闪烁器阵列9和光电二极管阵列因此形成用于X射线的探测元件阵列，其中，探测元件具有闪烁元件和光电二极管。光电二极管阵列10设置在本实施例情况下U形构成的印制电路板11上，该电路板具有以在图2中未详细示出的方式与用于供电和信号线路的集成印制导线。光电二极管阵列10在U形印制电路板11连接两个腿12、13的部分14上可松开地亦即可更换插接地与印制电路板11的印制导线导电接触并在需要时附加固定，以便计算机X射线断层照相装置在X射线探测器5环绕系统轴线Z高速旋转工作时，光电二极管阵列不会与印制电路板11意外分离。这种固定例如可以如图2所示借助于埋头螺钉15完成。但也可以具有其它固定装置，例如固定夹、弹簧卡脚或者类似装置。也可以选择将光电二极管阵列10这样钎焊在部位14上，使印制电路板11的印制导线由光电二极管阵列10触点接触。

在印制电路板11上设置电子元件16、17、18，用于对利用探测元件阵列获取的测量信号进行信号预处理。例如，这些电子元件是用于提供电压、干扰信号退耦、预放大和模拟数字信号转换的电子元件或电路。此外，可以具有一个或者多个用于信号处理的ASIC。最好整体构成的印制电路板11可以通过设置在腿12末端上的插头19或者通过钎焊在腿13末端上的连接电缆20导电接触。印制电路板11因此通过可连接在插头19上的电缆和/或者通过电缆20输送供电电压和供电电流。此外，通过插头19和/或者电缆20输出印制电路板11最好数字化的测量信号。测量信号在此通过计算机X射线断层照相装置1的旋转部分与计算机X射线断层照相装置1的固定部分之间未示出的例如为接触环的接口传输到图像计算机6。

如从图2还可看出的那样，为印制电路板11分配一支架21。印制电路板11在本实施例情况下与支架21的形状配合，在支架上该电路板几乎环绕支架21折叠。U形或夹子式构成的印制电路板11在此具有与支架21尽可能大平面的接触，这一点通过例如借助于未详细示出的螺钉连接的平面配合实现。最好由金属、陶瓷或者由玻璃纤维强化塑料构成的支架21不仅用于固定和定位印制电路板11，而且还用于排出探测器组件工作时通过设置在印制电路板11上的电子元件16-18产生的热量。出于这种原因，支架21由导热良好的材料构成。另外，事实证明支架21具有如下优点，即它至少部分吸收以不希望的方式穿过闪烁器阵列9和光电二极管阵列10的X射线，这些射线会对设置在印制电路板11上的电子器件造成损坏。

如从图2还可看出的那样，探测器组件8此外还具有准直仪22，它以确定的方式设置在闪烁器阵列9上面。按照这种方式射中闪烁器阵列9上的仅是来自确定空间角的X射线，这一点通过图4中详细示出的准直仪22的准直板23达到。

图3以侧视图示出组装状态下的探测器组件8。特别是从作为图3所示探测器组件8俯视图的图4可以看出的那样，探测器组件8这样构成，在探测器组件8的俯视图中，使探测器组件8的组成部分特别是不从具有电子器件的印制电路板11侧面凸出。按照依据本发明的该结构，探测器组件8因此如图1示意所示，可以在Z和方向上这样并排二维设置，使其可以构成X射线探测器5形式的一个大面积的探测器。在此，在一个圆柱状分度曲面上装备多个所述探测器组件8。

此外，通过探测器组件8依据本发明的垂直结构还可以使探测器稳定工作，其中，特别是产生有利影响的是，稳定的支架21将由电子元件产生的热量从印制电路板11导出。支架21为此还可以未详细示出的方式与其它用于导出热量的线路或者装置连接。

因此当计算机X射线断层照相装置1工作时，穿透检查对象4并减弱的X射线通过准直仪22射到闪烁器阵列9上，闪烁器阵列9的单个闪烁元件将X射线转换成可见光，该可见光再由光电二极管阵列10的光电二极管转换成电信号，这些电信号通过印制电路板11上存在的电子元件的处理传输给图像计算机6进行进一步信号处理。如已提到的那样，利用图像计算机6可以从在不同的投影角度下获取的X光片中复制检查对象4的图像。

图5示出依据本发明探测器组件28的可选择结构，其中，探测器组件28在其结构和功能方面基本上与探测器组件8的组成部分相应的组成部分具有相同的附图标记。

图5所示的探测器组件28与图3所示的探测器组件8的主要区别在于，探测元件阵列为对X射线直接进行转换的探测元件阵列30。它是一种由本身公知的半导体材料制成的探测元件阵列，该阵列能够将击中的X射线直接转换成电信号。与图3探测器组件8的另一区别在于印制电路板31为L形构成。该L形印制电路板31具有上面设置对X射线直接进行转换的探测元件阵列30的腿32和上面设置电子元件34-36并具有插头19的腿33。元件34-36和插头19功能方面与图3所示的相应组成部分没有区别。印制电路板31也设置在最好由金属、陶瓷或者玻璃纤维强化的塑料构成的支架21上，该支架用于固定、定位并用于导出在电子元件34-36工作时产生的热量。在使用图5所示的探测器组件的情况下，因此也可以构成大面积的X射线探测器。

不言而喻，在本发明的范围内图3和5所示的探测器组件的不同组成部分可以任意方式组合。

如果按如上所述印制电路板为U形或者L形构成，那么这一点并不意味着印制电路板必须精确地具有L或者U的形状。确切地说，特别是正如从图3和5可看到的那样，印制电路板的形状可以基本上仅为L形或者U形并在功能方面，但在遵守形状的情况下可以这样变化，使印制电路板的腿易于移动，从而防止在将电子元件设置在印制电路板上时电子元件侧向从探测器组件凸起。这一点特别具有优点，即除了专门为信号处理设计的开关电路外，可以使用市场上可买到的电子技术的标准元件。

电子元件此外也可以设置在印制电路板对准支架的内侧上。在这种情况下，支架具有一个或者多个相应的需要时与各自元件配合的间隙。

此外，印制电路板不一定必须为L形或者U形，而是在本发明的范围内也可以矩形或者其它形状构成。重要的是，为了能够实现探测器组件的垂直结构，印制电路板包括至少一个相对于第一区域弯折成角度的第二区域。

Claims (17)

1.一种探测器组件，其具有一个探测元件阵列和一个印制电路板(11、31)，其中，该印制电路板(11、31)包括一个用于容纳该探测元件阵列的第一区域(14、32)和至少一个相对于该第一区域(14、32)弯折成角度的第二区域(12、13、33)。

2.按权利要求1所述的探测器组件，其中，在所述印制电路板(11、31)的第二区域(12、13、33)上设置至少一个用于信号处理的电子元件(16-18、34-36)。

3.按权利要求1或2所述的探测器组件，其中，所述印制电路板(11、31)基本上为L形(31)或者U形(11)构造。

4.按权利要求3所述的探测器组件，其中，所述探测元件阵列设置在所述L形印制电路板(31)的一个腿(32)上。

5.按权利要求3所述的探测器组件，其中，所述探测元件阵列设置在所述U形印制电路板(11)的连接两个腿(12、13)的部段(14)上。

6.按权利要求1-5之一所述的探测器组件，其中，所述印制电路板(11、31)可通过至少一个插头(19)或者电缆(20)导电接触。

7.按权利要求1-6之一所述的探测器组件，其中，所述印制电路板(11、31)为一体构造。

8.按权利要求1-7之一所述的探测器组件，其具有一个用于印制电路板(11、31)的支架(21)。

9.按权利要求8所述的探测器组件，其中，所述支架(21)由一种导热良好的材料构成。

10.按权利要求8或9所述的探测器组件，其中，所述支架(21)由金属、陶瓷或者玻璃纤维强化的塑料构成。

11.按权利要求1-10之一所述的探测器组件，其中，所述探测元件阵列为一个对X射线直接进行转换的探测元件阵列(30)。

12.按权利要求1-10之一所述的探测器组件，其中，所述探测元件阵列具有一个闪烁器阵列(9)和一个光电二极管阵列(10)。

13.按权利要求1-12之一所述的探测器组件，其具有一个设置在所述探测元件阵列上面的准直仪(22)。

14.一种用于X射线的探测器，其具有多个按权利要求1-13之一所述的探测器组件(8、28)。

15.按权利要求14所述的探测器，其中，所述多个探测器组件(8、28)呈二维布置。

16.按权利要求14或15所述的探测器，其中，所述多个探测器组件(8、28)设置在一圆柱状分度曲面上。

17.一种计算机X射线断层照相装置，其具有按权利要求14-16之一所述的探测器(5)。

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