Устройство формирования изображения с использованием излучения - RU2394492C2

Чертежи

Показать все 15 чертежа(ей)

Описание

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к устройству формирования изображения с помощью излучения, предназначенному для использования, например, при постановке медицинского диагноза, а в частности - к устройству формирования изображения с помощью излучения, включающему в себя детектор с плоской панелью, в котором в качестве детектора используется полупроводниковый элемент. В данном изобретении термин «излучение» включает в себя не только α-лучи, β-лучи и γ-лучи, которые являются пучками частиц (включая фотоны), испускаемыми за счет радиоактивного распада, но и пучки, имеющие энергию, превышающую энергию таких лучей или сравнимую с ней, например рентгеновские лучи, пучки частиц, космические лучи и другие.

Предшествующий уровень техники

До сих пор в качестве детектора для захвата изображения с помощью излучения в устройстве формирования изображения с помощью излучения, предназначенном для медицинской диагностики и для применения в рентгенографии, использовали усилитель яркости изображения (сокращенно именуемый в дальнейшем УИ). Устройство формирования изображения с помощью излучения, в котором используется УИ, осуществляет рентгеносъемку таким образом, что информация изображения с помощью излучения преобразуется в оптическую информацию, а затем оптическая информация усиливается по яркости изображения и снимается съемочной камерой.

С развитием технологии тонкопленочных полупроводников за последние годы детектор с плоской панелью, описанный в публикации № 0791964 Европейского патента, нашел практическое применение в качестве детектора для захвата изображений, получаемых с помощью излучения. Детектор с плоской панелью имеет преобразующий блок, в котором множество элементов изображения, состоящих из тонкопленочных полупроводников, расположены на изолирующей подложке, изготовленной из стекла, и этот преобразующий блок преобразует информацию изображения, получаемого с помощью излучения, в электрический сигнал для обеспечения информации изображения. Элемент изображения имеет преобразующий элемент, который преобразует излучение в электрический заряд, и переключающий элемент, который переносит преобразованный электрический заряд. Известные из уровня техники преобразующие элементы включают в себя элементы двух типов: преобразующий элемент косвенного преобразования, состоящий из сцинтиллятора, который преобразует излучение в свет, и фотоэлектрического измерительного преобразователя, который преобразует преобразованный свет в электрический заряд; и преобразующий элемент прямого преобразования, в котором используется полупроводниковый материал, преобразующий излучение прямо в электрический заряд. Известные из уровня техники переключающие элементы включают в себя: тонкопленочный транзистор (в дальнейшем сокращенно именуемый ТПТ), состоящий из тонкопленочного полупроводника, и элемент, в котором используется тонкопленочный диод или аналогичное средство. Использование не монокристаллического полупроводника, такого как аморфный полупроводник, или поликристаллического полупроводника в элементе изображения, содержащем тонкопленочный полупроводник, гарантирует реализацию детектора, который больше по площади рентгеносъемки и легче по весу, чем детектор, используемый в обычном УИ. На фиг.7 показан пример эквивалентной схемы для детектора с плоской панелью.

Такой детектор с плоской панелью использовали в качестве детектора для захвата неподвижных изображений, например, при рентгеноскопии с помощью пленки, вплоть до настоящего времени. В настоящее время исследованиями установлено, что детектор с плоской панелью используется в качестве детектора для рентгеносъемки движущихся изображений, например при рентгенографии, и т.п. В выложенной заявке № Н11-009579 на патент Японии описано устройство формирования изображения с помощью излучения, в котором в качестве детектора используется детектор с плоской панелью. В этом устройстве формирования изображения с помощью излучения используется детектор с плоской панелью, который легче по весу и лучше по портативности, чем обычный детектор, в котором в качестве детектора используется УИ, и при этом детектор с плоской панелью установлен с возможностью отсоединения. Кроме того, для использования детектора с плоской панелью, пригодного для получения требуемых размеров поля зрения, подготавливают множество детекторов с разными размерами полей зрения, что позволяет создать одно устройство, которое можно привести в соответствие со многими размерами полей зрения.

На фиг.8А и 8В показан пример устройства формирования изображения с помощью излучения, в котором используется такой детектор с плоской панелью. На фиг.8А представлено схематическое изображение стационарного устройства формирования изображений, которое надлежит использовать вместе с устройством, прикрепленным к потолку врачебного кабинета. На фиг.8В представлено схематическое изображение мобильного устройства формирования изображения. С помощью излучения на фиг.8А и 8В позиция 801 обозначает блок формирования излучения, который генерирует излучение, такое как рентгеновские лучи, позиция 802 обозначает детектор с плоской панелью, позиция 803 обозначает держатель, который называют «С-образным плечом», для удержания блока 801 и формирования излучения детектора 802 с плоской панелью. Позиция 804 обозначает блок отображения, выполненный с возможностью отображения информации изображения излучения, выводимой посредством детектора 802 с плоской панелью, а позиция 805 обозначает стол для размещения на нем объекта. Кроме того, позиция 806 обозначает тележку, которая может нести блок 801 формирования излучения, детектор 802 с плоской панелью, держатель 803 и/или блок 804 отображения, и имеет конструкцию, выполненную с возможностью управления ими, а позиция 807 обозначает кронштейн для установки блока 801 формирования излучения, детектора 802 с плоской панелью и держателя 803.

Краткое изложение существа изобретения

Как описано выше, устройство формирования изображения излучения, в котором используется детектор с плоской панелью, обладает преимуществами над обычным устройством формирования изображения с помощью излучения, в котором используется УИ, однако оно не всегда в достаточной мере удовлетворяет требованиям, предъявляемым в настоящее время в медицинских учреждениях. В медицинских учреждениях осуществляют простую рентгеносъемку, например облучение рентгеновскими лучами с целью получения неподвижных изображений, и рентгенографию с целью получения подвижных изображений для рентгенодиагностики. Поскольку целью простой рентгеносъемки является получение одного изображения, то можно получать изображение с помощью интенсивного излучения. С другой стороны, рентгенография требует получения многих изображений, так что приходящаяся на изображение доза излучения, используемая для захвата, должна быть значительно меньше, чем та, которая используется в простой радиографии. По этой причине необходим другой орган управления работой, чтобы сделать информацию изображения с помощью излучения с помощью очень малой дозы излучения, почти равной по качеству сигналу изображения, получаемому посредством простой радиографии. Кроме того, требуемая площадь рентгеносъемки и доза излучения изменяются в соответствии с частями тела, подвергаемыми рентгеносъемке, такими как голова, грудная клетка и другие. В выложенной заявке № Н11-009579 на патент Японии описано устройство формирования изображений с помощью излучения, в котором подготовлено и установлено с возможностью отсоединения множество детекторов с плоскими панелями, совмещаемых с частями тела, подвергаемыми рентгеносъемке. Однако подготовка множества детекторов с плоскими панелями, подгоняемыми при каждой рентгеносъемке, может увеличить стоимость устройства формирования изображения с помощью излучения и обременить медицинские учреждения большими затратами. Кроме того, требуются органы управления работой, пригодные для соответствующих детекторов с плоскими панелями, которые могут усложнить органы управления устройством формирования изображения с помощью излучения.

Устройство формирования изображения с помощью излучения согласно настоящему изобретению отличается тем, что включает в себя детектор с плоской панелью, который обеспечивает изображение, получаемое с помощью излучения, на основе падающего излучения, держатель, который поддерживает детектор с плоской панелью, и соединительный механизм, выполненный с возможностью осуществления соединения и отсоединения между держателем и детектором с плоской панелью, причем соединительный механизм включает в себя механический соединительный узел, который механически соединяет детектор с плоской панелью с держателем, и теплопередающий узел, который передает тепло между детектором с плоской панелью и держателем.

Кроме того, устройство формирования изображения с помощью излучения согласно настоящему изобретению отличается тем, что включает в себя детектор с плоской панелью, который обеспечивает изображение с помощью излучения, в соответствии с падающим излучением, держатель, который поддерживает детектор с плоской панелью, и соединительный механизм, выполненный с возможностью осуществления соединения и отсоединения между держателем и детектором с плоской панелью, причем детектор с плоской панелью выполнен с возможностью управления таким образом, что максимальное количество изображений, получаемых посредством непрерывной рентгеносъемки, которую детектор с плоской панелью может осуществлять в состоянии, в котором детектор с плоской панелью отсоединен от держателя, меньше, чем максимальное количество изображений, получаемых посредством непрерывной рентгеносъемки, которую детектор с плоской панелью может осуществлять в состоянии, в котором детектор с плоской панелью поддерживается держателем.

Помимо этого, устройство формирования изображения с помощью излучения согласно настоящему изобретению отличается тем, что включает в себя держатель, который поддерживает детектор с плоской панелью, который выдает изображение с помощью излучения, на основе падающего излучения, и соединительный механизм, выполненный с возможностью осуществления соединения и отсоединения между держателем и детектором с плоской панелью, причем соединительный механизм включает в себя механический соединительный узел, который механически соединяет детектор с плоской панелью с держателем, и теплопередающий узел, который передает тепло между детектором с плоской панелью и держателем.

Настоящее изобретение дает возможность осуществлять простую рентгеносъемку и рентгенографию за короткий период времени, когда детектор с плоской панелью снят с держателя, и обеспечивает устройство формирования изображения с помощью излучения, выполненное с возможностью отработки различных рентгенологических режимов наряду с портативностью, что является признаком устанавливаемого детектора с плоской панелью. Кроме того, различные рентгенологические режимы можно отрабатывать посредством одного-единственного детектора с плоской панелью, что препятствует росту стоимости устройства формирования изображений с помощью излучения и обременения медицинских учреждений затратами.

Дополнительные признаки настоящего изобретения станут очевидными из нижеследующего подробного описания возможных вариантов осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи.

Краткое описание чертежей

На фиг.1А представлен вид в поперечном сечении детектора с плоской панелью и держателя, иллюстрируемый для случая, в котором детектор с плоской панелью прикреплен к держателю в устройстве формирования изображения с помощью излучения в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг.1В представлен вид в поперечном сечении детектора с плоской панелью и держателя, иллюстрируемый для случая, в котором детектор с плоской панелью снят с держателя в устройстве формирования изображений с помощью излучения в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг.2А представлен вид в поперечном сечении детектора с плоской панелью и держателя, иллюстрируемый для случая, в котором детектор с плоской панелью прикреплен к держателю в устройстве формирования изображения с помощью излучения в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг.2В представлен вид в поперечном сечении детектора с плоской панелью и держателя, иллюстрируемый для случая, в котором детектор с плоской панелью снят с держателя в устройстве формирования изображения с помощью излучения в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг.3 представлен вид в поперечном сечении детектора с плоской панелью и держателя, иллюстрируемый для случая, в котором детектор с плоской панелью прикреплен к держателю в устройстве формирования изображений с помощью излучения в соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг.4А представлен схематический перспективный вид, иллюстрирующий соединительный механизм детектора с плоской панелью.

На фиг.4В представлен схематический перспективный вид, иллюстрирующий соединительный механизм держателя.

На фиг.5А, 5В и 5С представлен схематический перспективный вид, иллюстрирующий способ соединения детектора с плоской панелью с держателем в устройстве формирования изображения с помощью излучения в соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг.6А и 6В представлены схематические виды, иллюстрирующие применение устройства формирования изображения с помощью излучения.

На фиг.7 представлена эквивалентная схема детектора с плоской панелью.

На фиг.8А и 8В представлены схематические виды, иллюстрирующие обычное устройство формирования изображения с помощью излучения.

Предпочтительный вариант осуществления изобретения

Ниже, со ссылками на прилагаемые чертежи, описан предпочтительный вариант осуществления изобретения. Поскольку детектор с плоской панелью, используемый в устройстве формирования изображения с помощью излучения, согласно настоящему изобретению можно представить такой же эквивалентной схемой, как в случае обычного детектора с плоской панелью, описание детектора с плоской панелью приводится применительно к фиг.7.

На фиг.7 позиция 701 обозначает преобразующий блок, позиция 702 обозначает преобразующий элемент, который преобразует излучение в электрический заряд, а позиция 703 обозначает переключающий элемент, который переносит электрический заряд, преобразованный преобразующим элементом 702. В качестве преобразующих элементов 702 предпочтительно используются элементы двух типов: преобразующий элемент косвенного преобразования, состоящий из сцинтиллятора, который преобразует излучение в свет, и фотоэлектрического измерительного преобразователя, который преобразует преобразованный свет в электрический заряд; и преобразующий элемент прямого преобразования, в котором используется полупроводниковый материал, посредством которого излучение преобразуется непосредственно в электрический заряд. В качестве переключающего элемента 703 предпочтительно используется ТПТ, представляющий собой тонкопленочный транзистор, или тонкопленочный диод. В соответствии с фиг.7 в качестве преобразующего элемента 702 используются сцинтиллятор (не показан) и фотоэлектрический измерительный преобразователь на основе структуры «металл - диэлектрик - полупроводник» (МДП-структуры), а в качестве переключающего элемента 703 используется ТПТ. Настоящее изобретение не ограничивает воплощение преобразующего элемента 702 измерительным преобразователем на основе МДП-структуры, а допускает возможность применения других фотоэлектрических измерительных преобразователей, например p-i-n-фотодиода или аналогичного средства. Также предусмотрено много преобразующих элементов 702, состоящих из S11-S33, кроме того, предусмотрено множество переключающих элементов 703, обозначенных позициями Т11-ТЭ33. Пара, состоящая из преобразующего элемента 702 и переключающего элемента 703, например пара, состоящая из S11 и Т11, образует один элемент изображения (пиксель). Множество таких элементов изображения объединены, образуя преобразующий блок 701. Со всеми управляющими электродами множества переключающих элементов Т11-Т13 в направлении строки соединена шина Vg2 возбуждения. Со всеми управляющими электродами множества переключающих элементов Т21-Т23 в направлении строки соединена шина Vg2 возбуждения. Со всеми управляющими электродами множества переключающих элементов Т31-Т33 в направлении строки соединена шина Vg3 возбуждения. Шины Vg1-Vg3 возбуждения соединены со схемой 705 возбуждения, предназначенной для возбуждения переключающих элементов S11-S13 для элементов изображения и управления ими. Схема 705 возбуждения обеспечивает шинам возбуждения Vg1-Vg3 выдавать сигналы возбуждения, обеспечивающие управление возбуждением со смещением по строкам. Кроме того, к одному из электродов истока и стока каждого из множества переключающих элементов Т11-Т31 в направлении столбца подключена сигнальная шина Sig1. Аналогичным образом, к одному из электродов истока и стока каждого из множества переключающих элементов Т12-Т32 в направлении столбца подключена сигнальная шина Sig2, а к одному из электродов истока и стока каждого из множества переключающих элементов Т13-Т33 в направлении столбца подключена сигнальная шина Sig3. Сигнальные шины Sig1-Sig3 соединены со схемой 706 обработки сигналов, предназначенной для считывания аналоговых сигналов на основе электрических зарядов, преобразуемых преобразующим элементом 702 и переносимых переключающим элементом. Схема 706 обработки сигналов включает в себя усилительный блок 707, состоящий из усилителей АМР1-АМР3, предусмотренных в соответствии с сигнальными шинами Sig1-Sig3, соответственно. Схема 706 обработки сигналов также включает в себя схемы СН1-SН3 выборочного сохранения, обозначенные позицией 708, которые обеспечивают временное сохранение соответствующих выходных сигналов усилителей АМР1-АМР3. Схема 706 обработки сигналов также включает в себя еще и мультиплексор 709, который преобразует параллельный сигнал блока 708 выборочного сохранения (СН1-СН3) в последовательный сигнал. Позиция 710 обозначает усилитель, предусмотренный в выходном каскаде схемы 706 обработки сигналов, а позиция 711 обозначает аналого-цифровой преобразователь (АЦП), который преобразует аналоговый электрический сигнал, идущий из схемы 706 обработки сигналов, в цифровой сигнал. Позиция 712 обозначает опорный источник питания для снабжения схемы 706 обработки сигналов опорным электрическим потенциалом, а позиция 704 обозначает источник питания для подачи напряжения смещения на шину смещения, VS, соединенную с одним электродом каждого из соответствующих преобразующих элементов S11-S33. Другой электрод соответствующих преобразующих элементов S11-S33 соединен с другим из электродов истока и стока соответствующих переключающих элементов Т11-Т33.

Теперь, со ссылками на фиг.7, будет описана работа детектора с плоской панелью. Сначала опорный источник 712 питания выдает опорный электрический потенциал в сигнальные шины, чтобы сбросить сигнальные шины Sig1-Sig3 в исходное состояние, а затем источник 714 питания выдает напряжение смещения на преобразующие элементы S11-S33, давая им возможность осуществить операцию преобразования. Затем вызывается падение излучения на преобразующий блок 701 с переключающими элементами Т13-Т33, которые находятся в непроводящем состоянии, и преобразующие элементы S11-S33 преобразуют излучение в электрический заряд, соответствующий падающему излучению. Описываемая ниже операция возбуждения осуществляется для считывания преобразованных электрических зарядов для каждой строки из преобразующего блока 710. Сначала схема 705 возбуждения выдает сигнал возбуждения в шину Vg1 возбуждения на первой строке, чтобы привести переключающие элементы Т11-Т13, соединенные с шиной Vg1 возбуждения, в проводящее состояние. Переключающие элементы Т11-Т13 в проводящем состоянии переносят электрические заряды, преобразованные преобразующими элементами S11-S13, в сигнальные шины Sig1-Sig3 соответственно. Перенесенные электрические заряды передаются параллельно в схему 706 обработки сигналов, усиливаются усилителями АМР1-АМР3, соединенными с сигнальными шинами Sig1-Sig3, соответственно, и выдаются параллельно в качестве аналоговых сигналов. Выдаваемые аналоговые сигналы запоминаются параллельно в схемах SН1-SН3 выборочного сохранения, предусмотренных в выходном каскаде усилителей SН1-СН3. Параллельные аналоговые электрические сигналы из схем СВС1 - СВС3 выборочного сохранения преобразуются в последовательные сигналы мультиплексором 709. Преобразованные последовательные сигналы вводятся в АЦП 711 (А/Д) через усилитель 710 для осуществления аналого-цифрового преобразования и выдаются как одна строка цифрового сигнала. После выдачи аналоговых электрических сигналов на первой строке из усилителей АМР1-АМР3 и запоминания их в схемах SН1-SН3 сигнальные шины Sig1-Sig3 сбрасываются в исходное состояние для переноса следующей строки, а затем перенос электрических зарядов на второй строке происходит так же, как в случае электрических зарядов на первой строке. Такая операция возбуждения делает возможным преобразование в последовательный сигнал и преобразование из аналогового в цифровой сигнал на первой строке и операцию переноса на второй строке в течение одного и того же периода. Такая операция возбуждения для строк с первой по третью дает одно изображение из числа изображений с помощью излучения или изображение, получаемое посредством простой рентгеносъемки. Повторение такой операции возбуждения, требуемой для одного изображения, дает множественные изображения из числа изображений с помощью излучения, а последовательное получение множественных изображений из числа изображений с помощью излучения дает рентгенологические изображения.

Таким образом, медицинскому учреждению требуется несколько рентгенологических режимов, таких как простая рентгеносъемка и рентгенография, воплощаемых с помощью одного-единственного устройства формирования изображения с помощью излучения, оснащенного детектором с плоской панелью. Однако простая рентгеносъемка отличается от рентгенографии управлением работой детектора с плоской панелью. От рентгенографии требуется создание множественных изображений из числа изображений излучения, вследствие чего доза излучения, подаваемая на объект для создания одного изображения из числа изображений излучения, должна быть значительно меньше, чем доза излучения, используемая в простой рентгеносъемке. Доза излучения, подаваемая на объект для получения одного изображения из числа изображений излучения, в рентгенографии на 1-3 порядка величины ниже, чем доза излучения в простой рентгеносъемке, хотя это и зависит от количества изображения с помощью излучения и используемых для рентгенографии. Вместе с тем от одиночного изображения с помощью излучения, получаемого при простой рентгеносъемке и при рентгенографии, требуется одно и то же качество, так что нужно изменять управление работой, в частности, это относится к схеме обработки сигналов детектора с плоской панелью. Иными словами, коэффициент усиления схемы обработки сигналов при рентгенографии требует большего увеличения, чем при простой рентгеносъемке, или требует увеличения чувствительность элемента изображения. По этой причине схема обработки сигналов и детектор с плоской панелью в целом при рентгенографии потребляют больше мощности, чем схема обработки сигналов и детектор с плоской панелью в целом при обычной рентгеносъемке, что приводит к увеличению количества тепла, вырабатываемого схемой обработки сигналов и детектором с плоской панелью в целом. Кроме того, рентгенография, как правило, отнимает больше времени, чем простая рентгеносъемка, что приводит к росту мощности, потребляемой схемой обработки сигналов и детектором с плоской панелью в целом, а также к увеличению количества тепла. Как описано ранее, элемент изображения, используемый в детекторе с плоской панелью, состоит из полупроводников, так что увеличение температуры вызывает увеличение темнового тока и тока утечки, что может привести к генерированию искажений на изображениях с помощью излучения. Помимо этого, схема обработки сигналов детектора с плоской панелью состоит также из полупроводников, так что рост температуры увеличивает шум и вызывает изменение характеристик, что может привести к генерированию искажений на изображениях с помощью излучения. Когда изображение с помощью излучения используют для постановки медицинского диагноза, такие искажения могут привести к снижению качества изображения с помощью излучения на снимке.

Приняты меры к снабжению детектора с плоской панелью механизмом водяного охлаждения, который охлаждает детектор жидкостью с помощью трубки отвода тепла, и механизмом воздушного охлаждения, который охлаждает детектор воздухом с помощью вентилятора, чтобы предотвратить рост температуры детектора с плоской панелью. Вместе с тем требуется, чтобы детектор с плоской панелью был переносным (это свойство в дальнейшем именуется «портативностью»). Снабжение вышеупомянутым механизмом охлаждения увеличивает вес детектора с плоской панелью, снижая его портативность. Кроме того, если вес детектора с плоской панелью увеличивается, то становится трудно подсоединить детектор к C-образному плечу или отсоединить его от этого плеча, которое представляет собой держатель, а кроме того, требуется увеличение механической прочности держателя.

В настоящем изобретении устройство формирования изображений с помощью излучения, детектор с плоской панелью которого установлен с возможностью отсоединения на держатель, имеет конфигурацию, описанную ниже. Когда максимальное количество изображений, выводимых посредством рентгеносъемки, которую детектор с плоской панелью может осуществлять в состоянии, в котором детектор с плоской панелью снят с держателя, составляет “n” и когда максимальное количество изображений, получаемых посредством рентгеносъемки, которую детектор с плоской панелью может осуществлять в состоянии, в котором детектор с плоской панелью поддерживается держателем, составляет “m”, управление детектором с плоской панелью осуществляется так, что m больше n (m>n). Детектор с плоской панелью снабжен теплоотводом для излучения вырабатываемого тепла наружу. Когда непрерывную рентгеносъемку проводят в состоянии, в котором детектор с плоской панелью снят с держателя, нужно ограничить максимальное количество изображений, выводимых посредством рентгеносъемки, которую может осуществлять детектор с плоской панелью. Причина заключается в том, что теплоотвод требует приостановления роста температуры, обуславливаемого нагревом при захвате изображения, до температуры, при которой на детектор с плоской панелью не оказывается негативное влияние. То есть когда детектор с плоской панелью выводит изображения в состоянии, в котором детектор с плоской панелью снят с держателя, важно ограничить количество изображений, выводимых посредством непрерывной рентгеносъемки, количеством, равным максимальному количеству изображений или меньшему, при котором теплоотвод может приостановить рост температуры, ограничивая его предписанной температурой.

Когда температура растет, в преобразующем блоке 701, имеющем элементы изображения, выполненные из тонкопленочного проводника, такого как аморфный кремний, должен увеличиваться темновой ток. Из-за этого темнового тока увеличивается шумовая составляющая, содержащаяся в сигнале изображения. Таким образом, должно ухудшаться отношение сигнал-шум (ОСШ). Когда преобразующий блок 701, выполненный из тонкопленочного проводника, поддерживается при температуре, равной 50°С или меньшей, в устройстве формирования изображений с помощью излучения можно гарантировать удовлетворительное ОСШ. Соответственно, в состоянии, в котором детектор с плоской панелью снят с держателя, желательно задать максимальное количество n изображений так, чтобы преобразующий блок 701 поддерживался при температуре, равной 50°С или меньшей. Когда температура растет, в схеме 706 обработки сигналов и АЦП 711 (А/Д) должны увеличиваться потребление мощности и темновой ток. Таким образом, должно ухудшаться ОСШ. Температура, при которой схема 706 обработки сигналов и АЦП 711 могут работать нормально, приблизительно равна 70°С или является меньшей. Соответственно, в состоянии, в котором детектор с плоской панелью снят с держателя, желательно задать максимальное количество n изображений так, чтобы схема 706 обработки сигналов и АЦП 711 поддерживались при температуре, равной 70°С или меньшей. И при этом непрерывная рентгеносъемка представляет собой съемку, проводимую с помощью детектора с плоской панелью без отключения его источника питания, и включает в себя многократное повторение рентгеносъемки неподвижных изображений и рентгенографию подвижных изображений без отключения источника питания упомянутого детектора.

С другой стороны, устройство формирования изображений с помощью излучения снабжено механизмом охлаждения, отдельным от детектора с плоской панелью, а этот механизм охлаждения охлаждает детектор с плоской панелью через держатель, поскольку детектор с плоской панелью подсоединен к держателю. Механизм охлаждения может быть предусмотрен в держателе либо на тележке или кронштейне. Кроме того, держатель и/или детектор с плоской панелью снабжен соединительным механизмом, который механически соединяет детектор с плоской панелью. Соединительный механизм снабжен механическим соединительным узлом, который осуществляет механическое соединение с детектором с плоской панелью, электрическим соединительным узлом, который осуществляет электрическое соединение с детектором с плоской панелью, и термическим соединительным узлом, который термически соединяет теплоотвод детектора с плоской панелью с механизмом охлаждения для переноса тепла, вырабатываемого в детекторе с плоской панелью, посредством механизма охлаждения через теплоотвод, и этот термический соединительный узел дает возможность захватывать больше изображений с помощью излучения, когда детектор с плоской панелью подсоединен к держателю, чем при захвате изображений, получаемых с помощью излучения, когда детектор с плоской панелью снят с держателя.

Это обеспечивает проведение простой рентгеносъемки и кратковременной рентгенографии, когда детектор с плоской панелью снят с держателя, и обеспечивает устройство формирования изображений, выполненное с возможностью осуществления различных рентгенологических режимов наряду с портативностью, что является признаком устанавливаемого детектора с плоской панелью. Кроме того, различные рентгенологические режимы можно осуществлять посредством одного-единственного детектора с плоской панелью, что приостанавливает рост стоимости устройства формирования изображений излучения и обременение медицинских учреждений затратами.

Ниже, со ссылками на прилагаемые чертежи, приводится описание вариантов осуществления настоящего изобретения.

Первый вариант осуществления

Первый вариант осуществления подробно описывается со ссылками на фиг.1А и 1В. На фиг.1А и 1В представлен вид в увеличенном масштабе в поперечном сечении детектора с плоской панелью и держателя в устройстве формирования изображения с помощью излучения согласно настоящему изобретению. На фиг.1А представлен вид в поперечном сечении, иллюстрируемый для случая, в котором детектор с плоской панелью прикреплен к держателю. На фиг.1В представлен вид в поперечном сечении, иллюстрируемый для случая, в котором детектор с плоской панелью снят с держателя.

На фиг.1А и 1В позиция 101 обозначает сцинтиллятор, позиция 102 обозначает первую термодиффузионную пластину, позиция 103 обозначает первую тепловую трубку, позиция 104 обозначает схему обработки сигналов, позиция 105 обозначает механизм охлаждения, позиция 106 обозначает C-образное плечо, являющееся держателем, позиция 107 обозначает электрические шины, позиция 108 обозначает вторую тепловую трубку, позиция 109 обозначает вторую термодиффузионную пластину. Позиция 110 обозначает теплопроводящую пластину, позиция 111 обозначает соединитель, являющийся электрическим соединительным узлом, позиция 112 обозначает крепежный крюк, являющийся механическим соединительным узлом, позиция 113 обозначает корпус, позиция 114 обозначает несущее основание, позиция 115 обозначает чувствительную панель, позиция 116 обозначает схемную плату, а позиция 117 - кабель.

Детектор с плоской панелью согласно данному варианту осуществления состоит из сцинтиллятора 101, первой термодиффузионной пластины 102, первой тепловой трубки 103, схемы 104 обработки сигналов, соединителя 111, корпуса 113, несущего основания 114, чувствительной платы 115 и схемной платы 116. Чувствительная панель 115 имеет такую структуру, что множество элементов изображения, включающих в себя фотоэлектрические измерительные преобразователи и ТПТ, скомпонованы в двух измерениях на изолирующей подложке из стекла, и при этом предусмотрены шины возбуждения, сигнальные шины и шина смещения. Чувствительная панель 115 имеет конфигурацию, проиллюстрированную пунктирной линией в эквивалентной схеме на фиг.7. Сцинтиллятор 101 расположен на обращенной к падающему излучению стороне чувствительной панели 115 и преобразует падающее излучение в свет в диапазоне длин волн, которые могут быть обнаружены фотоэлектрическими измерительными преобразователями в чувствительной плате 115. В настоящем изобретении преобразующий элемент 702, показанный на фиг.7, состоит из фотоэлектрического измерительного преобразователя и соответствующего ему сцинтиллятора. Схема 104 обработки сигналов считывает сигнал изображения излучения из чувствительной панели 115 и представляет собой полупроводниковую схему, состоящую из усилителя 707, блока 708 выборочного сохранения и мультиплексора 709, показанных на фиг.7. Схемная плата 116 имеет интегральную схему с усилителем 710 и АЦП 711, показанными на фиг.7 схемой обработки сигналов, которая обрабатывает считываемый сигнал схемой управления, которая управляет схемой возбуждения (не показана), и схемой 104 обработки сигналов, и схемой источника питания. Соединитель 111 электрически соединяет детектор с плоской панелью с электрическими шинами 107, предусмотренными на C-образном плече 106. Первая тепловая трубка 103 проводит тепло, вырабатываемое в схеме 104 обработки сигналов, в первую термодиффузионную пластину 102 и находится в контакте с первой термодиффузионной пластиной 102. Термин «тепловая трубка» является родовым термином для теплопроводящей системы, в которой используется фазовое изменение, такое как испарение или сжижение жидкости, герметизированной внутри, и капиллярность. Тепловая трубка обладает очень высокой удельной теплопроводностью и эффективно проводит тепло. Тепловая трубка обладает большей степенью свободы применительно к форме, не имеет подвижной части и не требует технического обслуживания, что удобно для аппаратуры, требующей высокой надежности, такой как медицинское оборудование. Термодиффузионная пластина 102 является элементом, предназначенным для излучения тепла, проводимого от первой тепловой трубки 103 наружу из детектора с плоской панелью. На фиг.1А показано, что термодиффузионная пластина 102 проводит тепло, находясь в контакте с теплопроводящей пластиной 110, предусмотренной на C-образном плече 106. Как показано на фиг.1В, первая термодиффузионная пластина 102 излучает тепло, вырабатываемое детектором с плоской панелью, наружу за счет естественного излучения тепла, когда детектор с плоской панелью снят с C-образного плеча. Иными словами, в данном варианте осуществления первая тепловая трубка 103 и первая термодиффузионная пластина 102 образуют теплоотвод. В качестве материала первой термодиффузионной пластины 102 предпочтительно использовать металл с высокой удельной теплопроводностью, такой как медь или алюминий. Несущее основание 114 служит опорой чувствительной панели 115, схемной плате 116 и схеме обработки сигналов. Корпус 113 представляет собой контейнер, внутри которого заключены сцинтиллятор 101, первая термодиффузионная пластина 102, первая тепловая трубка 103, схема 104 обработки сигналов, соединитель 111, несущее основание 114, чувствительная панель 115 и схемная плата 116.

С другой стороны, C-образное плечо 106 состоит из механизма 105 охлаждения, электрических шин 107, второй тепловой трубки 108, второй термодиффузионной пластины 109, теплопроводящей пластины 110, соединителя 111 и крепежного крюка 112. Теплопроводящая пластина 110 служит для проведения тепла, подводимого от первой термодиффузионной пластины 102 детектора с плоской панелью ко второй термодиффузионной пластине 109, предусмотренной на C-образном плече 106. В качестве материала теплопроводящей пластины 110 предпочтительно использовать листовой материал, в котором применяется силиконовый каучук или акриловый каучук с высокой удельной теплопроводностью. Соединение металлических термодиффузионных пластин друг с другом препятствует эффективному проведению тепла из-за наличия воздушного промежутка, получающегося между этими пластинами, который можно предотвратить с помощью вышеупомянутого листового материала. Вторая термодиффузионная пластина 109 проводит тепло, подводимое через теплопроводящую пластину 110, ко второй тепловой трубке 108. Во второй термодиффузионной пластине 109 предпочтительно используется тот же материал, что и в первой термодиффузионной пластине 102. Вторая тепловая трубка 108 проводит тепло, подводимое от второй термодиффузионной пластины 109, к механизму 105 охлаждения, чтобы тот осуществлял охлаждение. Во второй тепловой трубке 108 предпочтительно используется тот же материал, что и в первой тепловой трубке 103. Механизм 105 охлаждения осуществляет охлаждение, отбирая тепло, проводимое второй тепловой трубкой 108. В данном варианте осуществления вторая тепловая трубка 108, вторая термодиффузионная пластина 109 и теплопроводящая пластина 110 образуют термический соединительный узел. Электрические шины 107 снабжают детектор с плоской панелью источником питания и электрическим сигналом, требуемым для возбуждения, через соединитель 111 из C-образного плеча 106 и передают сигнал изображения излучения из детектора с плоской панелью и сигнал состояния системы в C-образное плечо 106. Крепежный крюк 112 механически удерживает детектор с плоской панелью в C-образном плече и функционирует как механический соединительный узел. На боковых сторонах корпуса 113 детектора с плоской панелью выполнены канавки, вводимые в зацепление с крепежным крюком 112 для крепления детектора с плоской панелью к C-образному плечу.

В данном варианте осуществления первая тепловая трубка 103 и первая термодиффузионная пластина 102, которые являются теплоотводом, проводят тепло, вырабатываемое в схеме 104 обработки сигналов детектора с плоской панелью, в механизм 105 охлаждения через теплопередающую пластину 110, второй термодиффузионной пластины 109 и второй тепловой трубки 108, которые являются термическим соединительным узлом, для отбора тепла посредством охлаждения, когда детектор с плоской панелью прикреплен к C-образному плечу. Кроме того, первая термодиффузионная пластина 102 излучает тепло, вырабатываемое в детекторе с плоской панелью, наружу за счет естественного излучения тепла, когда детектор с плоской панелью снят с C-образного плеча. Таким образом, захват изображений с помощью детектора с плоской панелью, прикрепленного к C-образному плечу 106, дает возможность захватывать больше изображений излучения, чем при захвате изображения излучения, с помощью детектора с плоской панелью, снятого с C-образного плеча 106.

В данном варианте осуществления кабельный удлинитель 117 используется для электрического соединения, когда детектор с плоской панелью снят с C-образного плеча 106. Однако настоящее изобретение не ограничивается этим кабельным удлинителем, а для передачи и приема данных изображения излучения можно использовать известную радиосвязь и предусмотреть отдельный источник питания для детектора с плоской панелью.

Второй вариант осуществления изобретения

Второй вариант осуществления подробно описывается со ссылками на фиг.2А и 2В. На фиг.2А и 2В представлены в увеличенном масштабе виды в поперечном сечении детектора с плоской панелью и держателя в устройстве формирования изображения излучения согласно настоящему изобретению. На фиг.2А представлен вид в поперечном сечении, иллюстрируемый для случая, в котором детектор с плоской панелью прикреплен к держателю. На фиг.2В представлен вид в поперечном сечении, иллюстрируемый для случая, в котором детектор с плоской панелью снят с держателя. Кстати, для обозначения тех же самых составляющих элементов используются те же самые позиции, что и в первом варианте осуществления изобретения, так что их подробные описания здесь опущены.

Позиция 201 обозначает соединитель, электрически соединяющий детектор с плоской панелью с электрическими шинами 107, предусмотренными на C-образном плече 106. Позиция 202 обозначает средство крепления, выполненное из такого металла, как медь, обладающая высокой удельной теплопроводностью, а также имеющее конфигурацию, обеспечивающую введение первой тепловой трубки 203 в контакт со второй тепловой трубкой 204 для проведения тепла от первой тепловой трубки 203 ко второй тепловой трубке 204. Позиция 203 обозначает первую тепловую трубку для проведения тепла, вырабатываемого в схеме 104 обработки сигналов, к средству 202 крепления. Позиция 204 обозначает вторую тепловую трубку для проведения тепла, подводимого от первой тепловой трубки 203 через средство 202 крепления, к механизму 105 охлаждения для осуществления охлаждения. Позиция 205 обозначает электрический соединительный узел детектора с плоской панелью.

В данном варианте осуществления средство 202 крепления проводит тепло между первой тепловой трубкой 203 и второй тепловой трубкой 204, а не между первой термодиффузионной пластиной 102, теплопроводящей пластиной 110 и второй термодиффузионной пластиной 109. В данном варианте осуществления изобретения первая тепловая трубка 203 выполнена как теплоотвод, а средство 202 крепления и вторая тепловая трубка 204 выполнены как термический соединительный узел.

В данном варианте осуществления нагревательный участок не открыт для воздействия со стороны поверхности корпуса 113 детектора с плоской панелью, так что этот нагревательный участок не открыт для воздействия, когда детектор с плоской панелью снят с C-образного плеча 106, что повышает безопасность - в дополнение к такому же эффекту, как в первом варианте осуществления. Устройство согласно данному варианту осуществления также имеет вес, который на величину, соответствующую весу термодиффузионной пластины, меньше, чем вес в первом варианте осуществления, а это улучшает портативность.

Третий вариант осуществления изобретения

Третий вариант осуществления подробно описывается со ссылками на фиг.3-5С. На фиг.3 представлен вид в поперечном сечении, иллюстрируемый для случая, в котором детектор с плоской панелью прикреплен к держателю. На фиг.4А представлен схематический перспективный вид, иллюстрирующий соединительный механизм детектора с плоской панелью, а на фиг.4В представлен схематический перспективный вид, иллюстрирующий соединительный механизм держателя. На фиг.5А, 5В и 5С представлен схематический перспективный вид, иллюстрирующий способ соединения детектора с плоской панелью с держателем. Кстати, для обозначения тех же самых составляющих элементов используются те же самые позиции, что и в первом или втором варианте осуществления, так что их подробные описания здесь опущены.

В данном варианте осуществления механические, электрические и термические соединения осуществляются с помощью первого соединительного механизма, предусмотренного на детекторе с плоской панелью, и второго соединительного механизма, предусмотренного на C-образном плече 106, являющимся держателем. Позиция 301 обозначает детектор с плоской панелью согласно данному варианту осуществления, который включает в себя сцинтиллятор 101, первую тепловую трубку 103, схему 104 обработки сигналов, корпус 113, несущее основание 114, чувствительную панель 115, схемную плату 116, первый соединительный механизм 302 и соединитель 307. Позиция 302 обозначает первый соединительный механизм для излучения тепла, подводимого от первой тепловой трубки 103, наружу из детектора 301 с плоской панелью и для осуществления соединения детектора 301 с плоской панелью со вторым соединительным механизмом C-образного плеча 106 для проведения тепла. Первый соединительный механизм имеет теплоизлучающий элемент 302а для излучении тепла наружу или проведения тепла ко второму соединительному узлу и крепежный элемент 302b для механического соединения детектора 301 с плоской панелью со вторым соединительным механизмом C-образного плеча 106. В качестве первого соединительного механизма 302 предпочтительно используется фланец, включающий в себя металлическую часть, обладающую высокой удельной теплопроводностью. Позиция 303 обозначает теплопроводящий элемент для проведения тепла от теплоизлучающего элемента 302а к механизму 105 охлаждения посредством второй тепловой трубки 108. В качестве теплопроводящего элемента 303, как и в случае с теплоизлучающим элементом 302а, предпочтительно используется фланец, включающий в себя металлическую часть, обладающую высокой удельной теплопроводностью. Позиция 304 обозначает крепежный элемент для креплении первого соединительного механизма 302, например, путем вставления штифта в выемку, предусмотренную в первом соединительном механизме 302, или путем оказания принудительного нажима вниз на первый соединительный механизм 302. Позиция 305 обозначает подшипник для создания опоры вращения шинному соединительному узлу 306. Позиция 306 обозначает шинный соединительный узел, который является цилиндрическим и включает в себя электрические шины 107. Позиция 307 обозначает соединитель детектора 301 с плоской панелью, который осуществляет электрическое соединение с электрическими шинами 107. В данном варианте осуществления второй соединительный механизм C-образного плеча 106 включает в себя теплопроводящий элемент 303, крепежный элемент 304, подшипник 305 и шинный соединительный узел 306. Теплопроводящий элемент 303 и вторая тепловая трубка 108 образуют термический соединительный узел.

Далее, со ссылками на фиг.5А-5С, будет описан способ крепления детектора 301 с плоской панелью к C-образному плечу 106. Сначала, как показано на фиг.5А, выступы, предусмотренные на первом соединительном элементе 302, совмещают с выемками, предусмотренными на теплопроводящем элементе 303 C-образного плеча 106. Как показано на фиг.5В, детектор 301 с плоской панелью запрессовывают в C-образное плечо 106 и при этом упомянутые выступы совмещают с упомянутыми выемками. В этот момент крепежный элемент 302b располагается внутри теплопроводящего элемента 303. Кроме того, шинный соединительный блок 306 C-образного плеча 106 соединяют с соединителем 307 детектора 301 с плоской панелью, чтобы установить электрическое соединение. Как показано на фиг.5С, когда детектор 301 с плоской панелью запрессован в C-образное плечо 106, этот детектор 301 с плоской панелью поворачивают на предварительно заданный угол для завершения крепления.

Применение

Фиг.6А и 6В иллюстрируют применение устройства формирования изображения излучения с использованием настоящего изобретения. На фиг.6А представлен пример, демонстрирующий случай, в котором рентгеносъемку проводят с помощью источника 401 излучения, предусмотренного на C-образном плече, когда детектор с плоской панелью снят с C-образного плеча в мобильном устройстве формирования изображения излучения, выполненном с возможностью осуществления рентгенографии и фотографирования неподвижных изображений. Здесь позиция 401 обозначает генерирующий блок формирования изображения, позиция 405 обозначает детектор с плоской панелью, позиция 404 обозначает C-образное плечо для поддержки блока 401 формирования изображения и детектора 405 с плоской панелью. Позиция 403 обозначает блок отображения, выполненный с возможностью отображения информации изображения излучения, выводимой посредством детектора 405 с плоской панелью, а позиция 406 обозначает стол для размещения на нем объекта 408. Позиция 409 обозначает тележку, которая может нести блок 401 формирования изображения, детектор 405 с плоской панелью, C-образное плечо 404 и мобильную систему 402, предназначенную для управления ими. В этом приложении детектор 405 с плоской панелью выполнен с возможностью получения изображений в пределах максимального количества “n” изображений из числа изображений излучения, при котором теплоотвод, описанный в вышеизложенном варианте осуществления, может приостановить рост температуры, ограничивая его температурой, при которой детектор с плоской панелью не подвергается вредному воздействию, например детектор 405 с плоской панелью может осуществлять фотографирование неподвижных изображений и кратковременную рентгенографию. Кроме того, когда детектор 405 с плоской панелью прикреплен к C-образному плечу 404, тепло, вырабатываемое в детекторе 405 с плоской панелью, охлаждается механизмом охлаждения посредством теплоотвода и термического соединительного узла, проиллюстрированных в вышеизложенном варианте осуществления. Таким образом, захват изображений детектором 405 с плоской панелью, прикрепленным к C-образному плечу 404, дает возможность захватывать больше изображений излучения, чем захват изображений детектором 405 с плоской панелью, снятым с C-образного плеча 404.

На фиг.6В представлен пример, демонстрирующий случай, в котором рентгеносъемку проводят с помощью другого блока 407 формирования излучения вместо блока 401 формирования излучения, предусмотренного на C-образном плече 404, с детектором 405 с плоской панелью, снятым с C-образного плеча 404, в мобильном устройстве формирования изображений с помощью излучения, выполненном с возможностью осуществления рентгенографии и фотографирования неподвижных изображений. Позиция 407 обозначает блок формирования излучения, установленный заранее. В этом применении, как и в случае с вышеописанным вариантом осуществления, детектор 405 с плоской панелью выполнен с возможностью получения изображений в пределах максимального количества “n” изображений излучения, при котором теплоотвод может препятствовать росту температуры, ограничивая его температурой, при которой детектор с плоской панелью не подвергается вредному воздействию, например детектор 405 с плоской панелью может осуществлять фотографирование неподвижных изображений и кратковременную рентгенографию. Кроме того, когда детектор 405 с плоской панелью прикреплен к C-образному плечу 404, тепло, вырабатываемое в детекторе 405 с плоской панелью, охлаждается механизмом охлаждения через теплоотвод и термический соединительный узел, о которых шла речь в вышеизложенном варианте осуществления. Таким образом, захват изображений детектором 405 с плоской панелью, прикрепленным к C-образному плечу 404, дает возможность захватывать больше изображений излучения, чем захват изображений детектором 405 с плоской панелью, снятым с C-образного плеча 404.

Настоящее изобретение относится к устройству формирования изображения излучения, пригодному для использования при медицинской диагностике, а в частности - к устройству формирования изображения излучения, включающему в себя детектор с плоской панелью, содержащему полупроводниковый элемент в качестве детектора.

Хотя настоящее изобретение описано со ссылками на возможные варианты осуществления, должно быть ясно, что изобретение не ограничивается описанными возможными вариантами осуществления. Объем притязаний нижеследующей формулы изобретения следует считать соответствующим его интерпретации в самом широком смысле и охватывающим все такие модификации и эквивалентные структуры и функции.

В этой заявке выдвигаются притязания на приоритет согласно японским патентным публикациям №№ 2006-0209875 с датой подачи 30 января 2006 г. и 2007-004676 с датой подачи 12 января 2007 г., которые во всей их полноте упоминаются здесь в качестве ссылок.

Реферат

Изобретение относится к устройствам формирования изображения для медицинских диагностических устройств с использованием излучения. Устройство содержит детектор с плоской панелью для выведения изображения, получаемого с помощью падающего излучения, держатель детектора и соединительный механизм, выполненный с возможностью осуществления соединения и отсоединения между держателем и детектором, причем соединительный механизм включает в себя механический соединительный узел и термический соединительный узел, который передает тепло между детектором с плоской панелью и держателем. Детектор может быть выполнен с возможностью управления таким образом, что максимальное количество изображений, получаемых посредством непрерывной рентгеносъемки, которую детектор с плоской панелью может осуществлять в состоянии отсоединения от держателя, меньше, чем максимальное количество изображений, получаемых посредством непрерывной рентгеносъемки, которую детектор с плоской панелью может осуществлять в состоянии, поддерживаемом держателем. Использование изобретения позволяет повысить качество изображения. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 15 ил.

Формула