Устройство для формирования изображений и стоматологическое рентгеновское устройство, содержащее устройство для формирования изображений - RU2190935C2
Код документа: RU2190935C2
Описание
Данное изобретение касается устройства для формирования изображений и, более конкретно твердотельных формирователей изображений, содержащих элементы чувствительного к излучению детектора.
Было предложено использовать приборы с зарядовой связью (ПЗС) и другие типы твердотельных детекторов для стоматологического и других медицинских приложений с применением рентгеновского излучения для исследования структурных свойств пациента. ПЗС заменяет фотопленку, используемую в прежних системах, и позволяет достичь формирования изображений в реальном масштабе времени вместе с более регулируемой и более низкой дозировкой рентгеновских лучей для заданного экспонирования.
В одном из известных устройств ПЗС применяется внутриорально и электрически соединен с источником рентгеновских лучей. Когда источник рентгеновских лучей подключен к источнику питания, начальный сигнал передается по соединительному проводу к ПЗС и к его управляющей цепи для того, чтобы начать формирование изображения и для считывания. В других устройствах источник рентгеновских лучей и ПЗС не имеют физического соединения. Дополнительный датчик помещен вблизи области формирования изображений ПЗС для детектирования начала поступления энергии рентгеновских лучей. При детектировании энергии падающих рентгеновских лучей этот датчик посылает сигнал в управляющую цепь ПЗС для того, чтобы началось формирование изображения.
В другом устройстве ПЗС непрерывно считывается перед облучением рентгеновскими лучами. Сигнал, полученный от ПЗС, сравнивается с опорным уровнем. Если он превышает опорный уровень, то инициируется фаза формирования изображения работы ПЗС.
Задачей данного изобретения является создание более усовершенствованного устройства формирования изображения, которое особенно удобно использовать для стоматологической диагностики рентгеновскими лучами, при которой устройство формирователя изображений помещено внутриорально, но также предусмотрено то, что оно может быть использовано и для других медицинских или диагностических целей, а также оно могло бы быть выгодно применено для немедицинских целей.
Поставленная задача согласно данному изобретению решается за счет того, что устройство для формирования изображений, содержащее устройство твердотельного формирователя изображений, имеющее элементы чувствительного к излучению детектора, размещенные в матрице из строк и столбцов, средство для суммирования заряда от элементов в двух или более строках для выдачи выходного сигнала, средство для использования выходного сигнала для обнаружения, когда излучение для формирования изображения падает на матрицу, средство для инициации получения изображения при обнаружении падающего излучения.
Твердотельные устройства, также, как ПЗС, страдают от генерации, основанного на температуре сигнала, известного как темновой ток. Во время ожидания, например, в рентгеновской системе перед экспонированием рентгеновскими лучами устройство формирователя изображений генерирует темновой ток, который использует пропускную способность системы обработки сигнала данного устройства и может даже заполнить всю эту пропускную способность, не оставив места для сигнала информации. Следовательно, при поступлении рентгеновских лучей устройство должно быть освобождено от заряда, который оно несет из-за термической генерации.
Темновой ток приблизительно удваивает каждые 7oС в кремниевых устройствах и в стоматологическом применении, ПЗС могут быть использованы с рабочей температурой до 40oС. В ранее известном устройстве, в котором выход сигнала сравнивают с опорным уровнем, следовательно, необходимо установить этот эталон на относительно высокий уровень для учета сигналов, проистекающих от 40oС темнового тока и других шумов. Если эталон установлен слишком низким, то сложный запускающий сигнал может привести к нарушенному изображению и к необходимости подвергнуть пациента повторному экспонированию.
Благодаря данному изобретению фаза получения изображения устройства формирователя изображений может быть инициирована более быстро, чем в ранее известном устройстве, в котором сигнал, считанный с элементов детектора перед облучением рентгеновскими лучами, сравнивается с пороговым уровнем. Суммирование заряда в двух или нескольких строках согласно изобретению обеспечивает сигнал более высокой величины, чем это имело бы место в противном случае. Процесс суммирования в сущности свободен от шумов, и, следовательно, отношение сигнала к шуму увеличено, и чувствительность улучшена. Предпочтительно, средство для суммирования содержит регистр, в который последовательно передается заряд от двух иди нескольких строк для его суммирования, а также включено средство для считывания суммарного заряда из этого регистра. К тому же, это средство для суммирования предпочтительно содержит средство для сложения суммарного заряда, хранимого в различных ячейках регистра. Таким образом, результирующий суммированный сигнал может быть произведен из заряда от нескольких строк и столбцов.
Можно использовать некоторые или все строки матрицы для производства суммированного заряда, из которого производится выходной сигнал. Выбранное число зависит от уровня сигнала, требуемого для достижения желательной чувствительности, и времени считывания аккумулируемого заряда в регистр.
Изобретение особенно предпочтительно использовать для облучения рентгеновскими лучами пациентов для стоматологического и других медицинских целей, таких, как маммография, поскольку оно позволяет снизить дозировки рентгеновских лучей до минимального требуемого уровня. Дозировка рентгеновского излучения, которому подвергается пациент, минимизирована, так как получение изображения начинается ближе к началу импульса рентгеновских лучей. Строгие требования, предъявленные к здоровью и безопасности, точно определяют, что следует избегать ненужного облучения рентгеновским излучением, и устройство согласно изобретению дает возможность удовлетворить этим условиям.
Хотя изобретение особенно предпочтительно для стоматологических целей, для других медицинских и немедицинских целей можно его также выгодно использовать. Изобретение может использоваться в рентгеновских системах или с другими типами высокоэнергетического излучения.
Один на примеров выполнения устройства согласно изобретению, ниже описывается со ссылкой на прилагаемый чертеж, в котором на единственной фигуре схематично показано устройство формирования изображений с помощью рентгеновских лучей для внутриорального стоматологического применения согласно изобретению.
Согласно этой фигуре чертежа, источник 1 рентгеновских лучей помещен для облучения зуба или другого объекта 2, позади которого помещен ПЗС. ПЗС 3 содержит матрицу из элементов 4 чувствительного к излучению детектора, установленных в строки и столбцы, выходной регистр 5 и усилитель заряда 6. Эти детекторные элементы аккумулируют заряд в зависимости от интенсивности излучения, падающего на них.
Выходной регистр 5, имеющий ячейки 7 хранения заряда, по числу соответствующие количеству столбцов в матрице, помещен для получения заряда, считываемого с элементов 4 строка за строкой. Устройство управления 8 прикладывает соответствующие управляющие сигналы к электродам устройства для обеспечения перетока заряда.
Выход регистра 5 соединен через усилитель 6 с ограничителем 9. Схема обработки сигналов 10 выполнена с возможностью получения сигналов от регистра 5.
Во время периода ожидания перед облучением объекта 2 источником 1 рентгеновских лучей, темновой ток приводит к накоплению заряда в элементах 4 ПЗС 3. В этом устройстве, три строки заряда m0, m1 и m2 последовательно тактируются в соответствующие ячейки 7 регистра 5 под управлением устройства управления 8. Заряд в каждой ячейке 7, таким образом, является суммированием заряда, аккумулируемого в трех элементах соответствующего столбца. Как только эти три строки передаются в регистр 5, этот выход передается к усилителю 6. В другом примере выполнения может суммироваться другое количество строк.
Ограничитель 9 сравнивает сигнал, произведенный от элементов 4, с пороговым уровнем. Перед облучением источником 1 рентгеновских лучей этот сигнал не превышает порогового уровня, и ПЗС 3 поддерживается в режиме ожидания. Когда рентгеновское излучение ударяет в элементы 4 детектора излучения, заряд в этих элементах резко возрастает. Тогда суммарный заряд от регистра 5, приложенного через усилитель 6, превышает пороговый уровень. Когда это условие обнаружено в ограничителе 9, начальный сигнал передается в устройство управления 8 для начала процесса получения изображения ПЗС. Также схема обработки сигналов 10 получает информацию об изображении от ПЗС 3 для обработки сигналов. Таким образом, ограничитель 9 действует как средство для использования выходного сигнала для обнаружения, когда излучение для формирования изображений падает на матрицу. Также ограничитель 9 в сочетании с устройством 8 управления образует средство для инициации получения изображения при обнаружении падающего излучения.
В других примерах выполнения устройства согласно изобретению заряд, хранимый в каждой из ячеек 5, может быть просуммирован в усилителе 6 для обеспечения высокого выходного сигнала.
В другом примере выполнения заряд может быть просуммирован как в строках, так и в столбцах для дальнейшего улучшения чувствительности.
Реферат
Изобретение относится к устройствам формирования изображений, в частности к твердотельным формирователям изображений, содержащим элементы чувствительного к рентгеновскому излучению детектора. Техническим результатом является создание более усовершенствованного устройства формирования изображения, которое особенно удобно использовать для стоматологической диагностики рентгеновскими лучами. Технический результат достигается тем, что перед облучением объекта источником рентгеновского излучения заряд, аккумулируемый в элементах ПЗС, считывается из двух или нескольких строк в регистр, где они суммируются для получения относительно высокого выходного сигнала. Затем выходной сигнал усиливают и прикладывают к ограничителю. Начало рентгеновского излучения обнаруживается, когда сигнал, приложенный к ограничителю, превосходит опорный уровень. 2 с. и 6 з.п. ф-лы, 1 ил.
