Устройство обнаружения для обнаружения излучения



Устройство обнаружения для обнаружения излучения
Устройство обнаружения для обнаружения излучения
Устройство обнаружения для обнаружения излучения
Устройство обнаружения для обнаружения излучения
Устройство обнаружения для обнаружения излучения
Устройство обнаружения для обнаружения излучения

 


Владельцы патента RU 2607719:

КОНИНКЛЕЙКЕ ФИЛИПС Н.В. (NL)

Изобретение относится к устройству обнаружения для обнаружения излучения. Устройство обнаружения для обнаружения излучения содержит вещество оксисульфид гадолиния (GOS) для формирования сцинтилляционного света в зависимости от обнаруженного излучения, оптический фильтр для снижения интенсивности части сцинтилляционного света, имеющего длину волны более 650 нм, блок обнаружения для обнаружения фильтрованного сцинтилляционного света. Технический результат – увеличение временного разрешения устройства обнаружения. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к устройству обнаружения и способу обнаружения для обнаружения излучения. Изобретение дополнительно относится к системе формирования изображений и способу формирования изображений для формирования изображения объекта.

Уровень техники

В US 2011/0085719 A1 раскрыта система компьютерной томографии, включающая в себя генератор, выполненный с возможностью обеспечения энергией источника рентгеновского излучения до первого пикового анодного напряжения (kVp) и до второго kVp. Система компьютерной томографии дополнительно содержит компьютер, запрограммированный для получения первого массива данных видов, причем источник рентгеновского излучения обеспечивается энергией до первого kVp и второго массива данных видов, причем источник рентгеновского излучения обеспечивается энергией до второго kVp, и для реконструкции пары изображений основного вещества из первого массива данных видов и из второго массива данных видов. Для получения первого массива данных видов и второго массива данных видов система компьютерной томографии содержит детекторную сборку с сцинтилляторными матрицами и соответствующими фотодиодными матрицами. Сцинтилляторные матрицы формируют сцинтилляционный свет в зависимости от прохождения рентгеновского излучения через сцинтилляторные матрицы, и фотодиодная матрица обнаруживает формируемый сцинтилляционный свет. Качество первого массива данных видов и второго массива данных видов может снижаться вследствие ограниченного временного разрешения детекторной сборки, которого может оказаться достаточно для точного следования за переключением между первым kVp и вторым kVp.

Раскрытие изобретения

Задача настоящего изобретения состоит в создании устройства обнаружения и способа обнаружения для обнаружения излучения, которые позволяют повысить качество обнаружения излучения. Другая задача настоящего изобретения состоит в создании системы формирования изображений и способа формирования изображений для формирования изображения объекта с использованием улучшенного обнаружения излучения.

В первом аспекте настоящего изобретения представлено устройство обнаружения для обнаружения излучения, в котором устройство обнаружения содержит:

- вещество GOS для формирования сцинтилляционного света в зависимости от обнаруженного излучения,

- оптический фильтр для снижения интенсивности части сцинтилляционного света, имеющего длину волны более 650 нм,

- блок обнаружения для обнаружения фильтрованного сцинтилляционного света.

Поскольку вещество GOS используется для формирования сцинтилляционного света в зависимости от обнаруженного излучения, причем оптический фильтр фильтрует сцинтилляционный свет таким образом, что интенсивность сцинтилляционного света, имеющего длину волны более 650 нм, снижается, до обнаружения сцинтилляционного света, при этом относительно медленные компоненты, т.е. компоненты, соответствующие относительно большому времени затухания сцинтилляционного света, вносят малый вклад в процесс обнаружения или вовсе не обнаруживаются блоком обнаружения, тем самым увеличивая временное разрешение устройства обнаружения.

Вещество GOS является веществом оксисульфида гадолиния, который может легироваться, например, Pr и/или Ce, и блок обнаружения предпочтительно является фотодиодом.

Устройство обнаружения может содержать одно- или двухмерную матрицу вещества GOS и соответствующую одно- или двухмерную матрицу фотодиодов для обеспечения одно- или двухмерного устройства обнаружения.

Предпочтительно оптический фильтр выполнен с возможностью блокировать интенсивность сцинтилляционного света, имеющего длину волны более 650 нм. В предпочтительном варианте осуществления, оптический фильтр размещен между веществом GOS и блоком обнаружения. Это позволяет оптическому фильтру очень эффективно снижать интенсивность сцинтилляционного света, имеющего длину волны более 650 нм. В частности, можно эффективно препятствовать обнаружению сцинтилляционного света, имеющего длину волны более 650 нм, блоком обнаружения.

Также предпочтительно, чтобы оптический фильтр являлся полосовым фильтром, выполненным таким образом, что оптический фильтр пропускает сцинтилляционный свет, имеющий длину волны в диапазоне от 450 до 650 нм. Таким образом, только часть сцинтилляционного света, соответствующая переходам, имеющим сравнительно малую постоянную во время затухания, достигает блока обнаружения, тем самым дополнительно повышая временное разрешение устройства обнаружения.

Оптический фильтр является, например, оптическим поглощающим фильтром или интерференционным фильтром. Если оптический фильтр является интерференционным фильтром, сцинтилляционный свет, имеющий длину волны более 650 нм, не обязательно полностью теряется. Например, сцинтилляционный свет, имеющий длину волны более 650 нм, может направляться на другой блок обнаружения для обнаружения также этого света.

Согласно варианту осуществления оптический фильтр отражает сцинтилляционный свет, имеющий длину волны менее 650 нм, и выполнен с возможностью поглощения света, имеющего длину волны более 650 нм, причем оптический фильтр размещен так, что сцинтилляционный свет отражается в вещество GOS. В частности, устройство обнаружения может содержать матрицу пикселей обнаружения, причем каждый пиксель содержит вещество GOS, и блок обнаружения, причем оптический фильтр размещен на поверхности вещества GOS, не обращенной к блоку обнаружения. Например, вещество GOS может содержать поверхность приема излучения, поверхность выхода сцинтилляционного света, обращенную к блоку обнаружения, и боковые поверхности, соединяющие поверхность приема излучения и поверхность выхода сцинтилляционного света, причем оптический фильтр размещен на по меньшей мере одной из поверхности приема излучения и боковых поверхностей. Согласно варианту осуществления, оптический фильтр размещен на поверхности приема излучения и всех боковых поверхностях.

Поскольку оптический фильтр может располагаться на поверхности приема излучения и/или боковых поверхностях, причем оптический фильтр может быть выполнен с возможностью отражения сцинтилляционного света, имеющего длину волны менее 650 нм, оптический фильтр может выполнять две функции: уменьшение части сцинтилляционного света, имеющего длину волны более 650 нм и предотвращение потери сцинтилляционного света, в частности, его обнаружения возможными соседними пикселями обнаружения.

Оптический фильтр может быть нерассеивающим фильтром или рассеивающим фильтром. Если оптический фильтр размещен между веществом GOS и блоком обнаружения, оптический фильтр предпочтительно является нерассеивающим фильтром. Нерассеивающий фильтр может быть интерференционным фильтром или нерассеивающим поглощающим фильтром, который можно реализовать, например, нанесением тонких пленок органических красителей, диспергированных в полимере или смоле. Если оптический фильтр размещен так, что сцинтилляционный свет не проходит через оптический фильтр до обнаружения блоком обнаружения, например, поскольку оптический фильтр размещен на боковых поверхностях и, в необязательном порядке, на поверхности приема излучения, оптический фильтр, предпочтительно, является рассеивающим или нерассеивающим оптическим поглощающим фильтром.

В другом аспекте настоящего изобретения представлена система формирования изображений для формирования изображения объекта, причем система формирования изображений содержит:

- источник излучения для формирования излучения, пропускаемого через объект,

- устройство обнаружения для обнаружения излучения, прошедшего через объект, по пункту 1 для формирования изображения объекта.

Предпочтительно, чтобы система формирования изображений дополнительно содержала блок реконструкции для реконструкции изображения объекта на основании обнаруженного излучения. Однако само устройство обнаружения также может быть выполнено с возможностью формирования изображения объекта, например, проекционного изображения объекта.

Система формирования изображений предпочтительно является системой формирования изображений посредством компьютерной томографии с переключением kVp, в которой попеременно формируются импульсы рентгеновского излучения, имеющие разные средние энергии рентгеновского излучения. Соответственно, устройство обнаружения предпочтительно выполнено с возможностью формирования значений обнаружения, которые соответствуют разным средним энергиям рентгеновского излучения, т.е. комбинация источника рентгеновского излучения с переключением kVp и устройства обнаружения позволяет системе формирования изображений формировать значения обнаружения с разрешением по энергии. Блок реконструкции предпочтительно, выполнен с возможностью формирования изображения объекта на основании этих значений обнаружения с разрешением по энергии. В частности, блок реконструкции может быть выполнен с возможностью разложения значений обнаружения с разрешением по энергии на разные компонентные значения обнаружения, которые соответствуют разным компонентам, например, разным физическим эффектам, например, комптон-эффекту или фотоэффекту, или которые соответствуют разным веществам, например, йоду, кости, мягкой ткани и т.д. Блок реконструкции может быть выполнен с возможностью реконструкции соответствующих компонентных изображений с использованием алгоритма реконструкции для компьютерной томографии, например фильтрованной обратной проекции или обратного преобразования Радона.

В другом аспекте настоящего изобретения представлен способ обнаружения для обнаружения излучения, причем способ обнаружения содержит этапы, на которых:

- формируют сцинтилляционный свет в зависимости от излучения, обнаруженного веществом GOS,

- снижают интенсивность части сцинтилляционного света, имеющего длину волны более 650 нм, посредством оптического фильтра,

- обнаруживают фильтрованный сцинтилляционный свет посредством блока обнаружения.

В другом аспекте настоящего изобретения представлен способ формирования изображений для формирования изображения объекта, причем способ формирования изображений содержит этапы, на которых:

- формируют излучение, пропускаемое через объект, посредством источника излучения,

- обнаруживают излучение, прошедшее через объект, по пункту 14 для формирования изображения объекта.

Следует понимать, что предпочтительные варианты осуществления устройства обнаружения по пункту 1, системы формирования изображений по пункту 12, способа обнаружения по пункту 14 и способа формирования изображений по пункту 15 аналогичны и/или идентичны определенным в зависимых пунктах формулы изобретения.

Следует понимать, что предпочтительный вариант осуществления изобретения также может быть любым сочетанием зависимых пунктов формулы изобретения с соответствующими независимыми пунктами формулы изобретения.

Эти и другие аспекты изобретения явствуют из вариантов осуществления, описанных ниже, и поясняются со ссылкой на них.

Краткое описание чертежей

На чертежах:

фиг. 1 схематически и иллюстративно демонстрирует вариант осуществления системы формирования изображений для формирования изображения объекта,

фиг. 2 и 3 схематически и иллюстративно иллюстрируют варианты осуществления устройства обнаружения, которое может использоваться в системе формирования изображений, показанной на фиг. 1,

фиг. 4 демонстрирует блок-схему операций, иллюстрирующую вариант осуществления способа формирования изображений для формирования изображения объекта, и

фиг. 5 демонстрирует блок-схему операций, иллюстрирующую вариант осуществления способа обнаружения для обнаружения излучения.

Осуществление изобретения

Фиг. 1 схематически и иллюстративно демонстрирует систему формирования изображений для формирования изображения интересующей области, которая является системой 30 компьютерной томографии. Система компьютерной томографии включает в себя гентри 1, которая способна вращаться вокруг оси вращения R, которая проходит параллельно направлению z. Источник 2 излучения, который, в этом варианте осуществления, является рентгеновской трубкой, установлен на гентри 1. Источник 2 излучения, который формирует полихроматическое излучение, снабжен коллиматором 3, который формирует, в этом варианте осуществления, конический пучок 4 излучения из излучения, формируемого источником 2 излучения. Излучение проходит через объект, например пациента, в зоне 5 обследования, которая, в этом варианте осуществления, цилиндрическая. Пройдя через зону 5 обследования, пучок 4 излучения падает на устройство 6 обнаружения, которое содержит двухмерную поверхность обнаружения. Устройство 6 обнаружения установлено на гентри 1.

Система 30 компьютерной томографии содержит два электродвигателя 7, 8. Гентри 1 приводится в движение, предпочтительно, с постоянной, но регулируемой угловой скоростью электродвигателем 7. Электродвигатель 8 предусмотрен для перемещения объекта, например пациента, который располагается на столе пациента, в зоне 5 обследования, параллельно направлению оси вращения R или оси z. Эти электродвигатели 7, 8 управляются блоком 9 управления, например, таким образом, что источник 2 излучения и зона 5 обследования, в частности, объект в зоне 5 обследования, перемещаются относительно друг друга по спиральной траектории. Однако возможно также, что объект не движется, но вращается только источник 2 излучения, т.е. источник 2 излучения движется по круговой траектории относительно зоны 5 обследования, в частности, относительно объекта. Кроме того, в другом варианте осуществления, коллиматор 3 может быть выполнен с возможностью формирования пучка другой формы, в частности, веерного пучка, и устройство 6 обнаружения может содержать поверхность обнаружения, форма которой соответствует другой форме пучка, в частности, соответствующей веерному пучку.

В ходе относительного движения источника 2 излучения и объекта в зоне 5 обследования, источник излучения попеременно переключает формируемое излучение таким образом, что излучение, попеременно имеющее разные средние энергии, проходит через объект и обнаруживается устройством 6 обнаружения. Таким образом формируются два набора значений обнаружения, которые соответствуют двум разным средним энергиям, т.е. формируются значения обнаружения с разрешением по энергии, которые, в этом варианте осуществления, являются данными проекции.

В дальнейшем, устройство 6 обнаружения будет описано более подробно со ссылкой на фиг. 2.

Фиг. 2 схематически и иллюстративно демонстрирует вид в разрезе части устройства обнаружения. Устройство обнаружения содержит матрицу пикселей обнаружения, в которой каждый пиксель обнаружения содержит элемент 20 GOS для формирования света в зависимости от обнаруженного излучения 25 и блок 21 обнаружения для обнаружения сцинтилляционного света, формируемого в соответствующем элементе GOS. Блок 21 обнаружения предпочтительно, является фотодиодом. Каждый элемент GOS содержит поверхность 28 приема излучения, через которую рентгеновское излучение 25 поступает в соответствующий элемент 20 GOS, поверхность 26 выхода сцинтилляционного света, обращенную к соответствующему блоку 21 обнаружения, и боковые поверхности 27, соединяющие соответствующую поверхность 28 приема излучения и соответствующую поверхность 2 6 выхода сцинтилляционного света. Отражающие элементы 32, 33 предусмотрены на поверхности 2 8 приема излучения и боковых поверхностях 27, чтобы препятствовать выходу сцинтилляционного света в соседний элемент 20 GOS или в зону 5 обследования. Отражающие элементы могут быть выполнены, например, из TiO2. Между блоками 21 обнаружения и элементами 20 GOS находится оптический фильтр 24, причем оптический фильтр 24 выполнен с возможностью снижения интенсивности сцинтилляционного света, имеющего длину волны более 650 нм. В этом варианте осуществления, оптический фильтр 24 выполнен с возможностью блокировать интенсивность сцинтилляционного света, имеющего длину волны более 650 нм. Оптический фильтр 24 может быть полосовым фильтром, выполненным таким образом, что сцинтилляционный свет, имеющий длину волны в диапазоне от 450 до 650 нм, проходит через оптический фильтр. Оптический фильтр может быть оптическим поглощающим фильтром или интерференционным фильтром.

Фиг. 3 схематически и иллюстративно демонстрирует дополнительный вариант осуществления устройства обнаружения. Устройство обнаружения, показанное на фиг. 3 аналогично устройству обнаружения, показанному на фиг. 2, за исключением оптического фильтра и отражающих элементов. В частности, устройство обнаружения, показанное на фиг. 3, не содержит оптического фильтра между элементами 20 GOS и фотодиодами 21. Вместо этого, отражающие элементы 22, 23 также выполнены с возможностью оптической фильтрации сцинтилляционного света для ослабления сцинтилляционного света, имеющего длину волны более 650 нм. Поэтому отражающие элементы 22, 23 можно рассматривать как оптические фильтры, размещенные на поверхностях 28 приема излучения и боковых поверхностях 27 элементов 20 GOS. Предпочтительно оптические фильтры/отражающие элементы 22, 23 отражают сцинтилляционный свет, имеющий длину волны менее 650 нм, и выполнены с возможностью поглощения света, имеющего длину волны более 650 нм.

Оптический фильтр может быть нерассеивающим фильтром или рассеивающим фильтром. Если оптический фильтр размещен между веществом GOS и блоком обнаружения, оптический фильтр, предпочтительно, является нерассеивающим фильтром. Нерассеивающий фильтр может быть интерференционным фильтром или нерассеивающим поглощающим фильтром, который можно реализовать, например, нанесением тонких пленок органических красителей, диспергированных в полимере или смоле. Если оптический фильтр размещен так, что сцинтилляционный свет не проходит через оптический фильтр до обнаружения блоком обнаружения, например, поскольку оптический фильтр размещен на боковых поверхностях и, в необязательном порядке, на поверхности приема излучения, оптический фильтр, предпочтительно, является рассеивающим или нерассеивающим оптическим поглощающим фильтром.

Согласно варианту осуществления, можно использовать поглощающий фильтр, который известен из жидкокристаллических дисплеев или из элементов датчиков изображения. Альтернативно, поглощающий фильтр может содержать красящие вещества, поглощающие красный свет, разработанные для лазеров. Таким красящим веществом, поглощающим красный свет, является, например, Родамин 800. Предпочтительно, концентрация красящего вещества, поглощающего красный свет, достаточно высока, чтобы приводить к концентрационному гашению излучения, обусловленного поглощением красного сцинтилляционного света. Согласно варианту осуществления, концентрация красящего вещества, поглощающего красный свет, в поглощающем фильтре превышает 20 процентов по весу.

Интерференционный фильтр предпочтительно состоит из слоев веществ с перемежающимися низким и высоким показателями преломления. Эти перемежающиеся вещества представляют собой, например, SiO2 и TiO2. Слои выполнены таким образом, чтобы интерференционный фильтр имел нужную функцию фильтрации. Интерференционный фильтр может быть изготовлен, например, путем испарения подходящих прекурсоров, может быть получен в виде уложенных в стопку тонких пленок и, предпочтительно, сильно не рассеивает свет.

Значения обнаружения с разрешением по энергии, определенные для каждого положения источника 2 излучения относительно объекта в зоне 5 обследования и для каждого пикселя обнаружения, поступают на блок 10 реконструкции для реконструкции изображения объекта на основании значений обнаружения с разрешением по энергии. Изображение, реконструированное блоком 10 реконструкции, поступает на блок 11 отображения для отображения реконструированного изображения.

Блок 9 управления предпочтительно также выполнен с возможностью управления источником 2 излучения, устройством 6 обнаружения и блоком 10 реконструкции.

Блок 10 реконструкции предпочтительно, выполнен с возможностью разложения значений обнаружения с разрешением по энергии на разные компонентные значения обнаружения, которые соответствуют разным компонентам объекта. Эти разные компоненты связаны, например, с разными физическими эффектами, например, комптон-эффектом и фотоэффектом и/или разные компоненты могут быть связаны с разными веществами, например, костью, мягкой тканью и т.д. человека. Например, блок 10 реконструкции может быть выполнен с возможностью использовать метод разложения, раскрытый в статье "Energy-selective reconstructions in X-ray computerized tomography" by R.E. Alvarez et al., Physics in Medicine and Biology, volume 21, number 5, pages 733 to 744 (1976), которая, таким образом, включена в настоящее описание посредством ссылки.

Разложенные значения обнаружения в этом варианте осуществления представляют собой разложенные данные проекции, каждые из которых можно использовать для реконструкции компьютерно-томографического изображения объекта таким образом, что, например, для каждого компонента можно реконструировать компонентное изображение объекта. Например, можно реконструировать комптоновское компонентное изображение и фотоэлектрическое компонентное изображение. Для реконструкции изображения на основании разложенных данных проекции можно использовать известные методы реконструкции, например, фильтрованную обратную проекцию, обратное преобразование Радона и т.д.

В дальнейшем, вариант осуществления способа формирования изображений для формирования изображения объекта будет описан в порядке примера со ссылкой на блок-схему операций, показанную на фиг. 4.

На этапе 101 источник 2 излучения формирует излучение, попеременно имеющее разные средние энергии. В частности, источником излучения является источник рентгеновского излучения, где kVp переключается между двумя разными значениями kVp. Излучение попеременно формируется, в то время как источник 2 излучения и объект перемещаются относительно друг друга, чтобы излучение могло проходить через объект в разных направлениях. В частности, источник 2 излучения перемещается по круговой или спиральной траектории вокруг объекта, в то время как элементы 20 GOS формируют сцинтилляционный свет в зависимости от излучения, оптический фильтр снижает интенсивность части сцинтилляционного света, имеющего длину волны более 650 нм, в частности, почти полностью блокирует эту часть, и блоки 21 обнаружения обнаруживают фильтрованный сцинтилляционный свет.

На этапе 102 значения обнаружения, определенные для каждого пространственного положения источника излучения относительно объекта и для каждого пикселя обнаружения, поступают на блок реконструкции, и изображение объекта реконструируется на основании значений обнаружения с использованием, например, алгоритма реконструкции для компьютерной томографии, например, алгоритма фильтрованной обратной проекции. На этапе 103 реконструированное изображение демонстрируется на блоке отображения.

Формирование значений обнаружения, описанное выше со ссылкой на этап 101, можно рассматривать как осуществляемое способом обнаружения для обнаружения излучения, который ниже будет в качестве примера описан со ссылкой на блок-схему операций, показанную на фиг. 5.

На этапе 201, сцинтилляционный свет формируется, в зависимости от излучения, которое было сформировано источником излучения и которое прошло через объект, элементами GOS пикселей обнаружения. На этапе 202 интенсивность части сцинтилляционного света, имеющего длину волны более 650 нм, снижается оптическим фильтром, и на этапе 203 формируемый сцинтилляционный свет, подвергшийся фильтрации, обнаруживается блоком обнаружения соответствующего пикселя обнаружения, при этом каждый блок обнаружения формирует значение обнаружения, указывающее обнаруженный сцинтилляционный свет.

Вещество GOS имеет несколько линий излучения. Самая быстрая линия излучения находится в зеленой части спектра и имеет время затухания около 3,4 мкс, но около 25% интенсивности приходится на медленно затухающую красную линию излучения, имеющую время затухания около 270 мкс. Это снижает применимость элементов GOS для приложений с быстрым переключением kVp, из-за чего, средняя энергия рентгеновского излучения переключается с частотой, например, от 50 до 100 кГц. Однако, с использованием оптического фильтра, например, интерференционного фильтра или фильтра на основе оптического поглощения, который удаляет медленно затухающую красную линию излучения из люминесцирующих элементов GOS при возбуждении рентгеновского излучения, например, как описано выше со ссылкой на фиг. 2, временное разрешение элементов GOS увеличивается, что делает его пригодным для использования в системе компьютерной томографии с переключением kVp.

Для увеличения светового выхода вещества GOS, прозрачность матриц GOS можно повышать с применением пригодных технологий обработки. Например, степень легирования, в частности, содержание Ce3+, может снижаться, для повышения выхода сцинтилляционного света.

Если оптический фильтр является интерференционным фильтром, сцинтилляционный свет, имеющий длину волны более 650 нм, не обязательно утрачивается и все еще может, согласно варианту осуществления, использоваться, когда соответствующая система формирования изображений задействуется в режиме регулярного интегрирования, в котором формируемые значения обнаружения не разрешаются по энергии. В дополнение к и перпендикулярно к фотодиодной матрице для обнаружения фильтрованного сцинтилляционного света, можно обеспечить дополнительную фотодиодную матрицу, размещенную так, что красный излучаемый свет, т.е. красный сцинтилляционный свет, отраженный оптическим фильтром, направляется на дополнительную фотодиодную матрицу, которая может быть параллельна сторонам керамического сцинтиллятора GOS, т.е. параллельно элементу GOS.

Устройства обнаружения, описанные выше со ссылкой на фиг. 2 и 3, могут иметь несколько преимуществ. Например, устройства обнаружения могут иметь повышенное временное разрешение. Кроме того, формирование излучения, имеющего увеличенную среднюю энергию, например, 140 кВ, в общем случае эффективнее формирования излучения, имеющего более низкую среднюю энергию, которая соответствует, например, 80 кВ. Поэтому интенсивность излучения, имеющего увеличенную среднюю энергию, в общем случае, больше, чем интенсивность излучения, имеющая меньшую среднюю энергию до прохождения через объект. Кроме того, поскольку излучение, имеющее увеличенную среднюю энергию жестче, чем другое излучение, излучение, имеющее увеличенную среднюю энергию в меньшей степени ослабляется в объекте, чем другое излучение, имеющее меньшую среднюю энергию. Поэтому интенсивность излучения, имеющего увеличенную среднюю энергию, которое обнаруживается блоком обнаружения, гораздо больше, например, в 100 раз больше, чем интенсивность излучения, имеющая меньшую среднюю энергию. Обнаружению этих совершенно разных интенсивностей излучений препятствует относительно медленная реакция вещества GOS, т.е. излучение не сразу преобразуется в сцинтилляционный свет, но после релаксации из возбужденных состояний в основное состояние спустя произвольные промежутки времени, которые описаны экспоненциальным законом затухания. Поскольку зеленый сцинтилляционный свет излучается относительно быстро, тогда как красный сцинтилляционный свет с длиной волны более 650 нм излучается относительно медленно с временем затухания около 270 мкс, то есть одного порядка с временем интегрирования, т.е. временной длительности проекции, красный сцинтилляционный свет, в общем случае, будет распространяться на более поздние проекции, где измеряется красный сцинтилляционный свет. Если используется переключение kVp, интенсивность, например, проекции 140 кВ, которая распространяется на следующий интервал 80 кВ, может быть значительно больше интенсивности, которая формируется излучением 80 кВ. Результирующее негативное влияние на качество формируемых значений обнаружения может снижаться, в частности, устраняться, с использованием устройств обнаружения, имеющих оптические фильтры, как описано выше со ссылкой на фиг. 2 и 3.

Кроме того, в веществе GOS часть сцинтилляционного света, имеющего длину волны более 650 нм может рассеиваться меньше, чем часть сцинтилляционного света, имеющего длину волны менее 650 нм, в частности, чем часть сцинтилляционного света в диапазоне длин волны от 450 нм. до 650 нм. Кроме того, часть сцинтилляционного света, имеющего длину волны менее 650 нм может поглощаться сильнее веществом GOS, в частности, вследствие присутствия Ce3+, в частности, для снижения послесвечения, который может индуцировать оптическое поглощение в сине-зеленой области вплоть до некоторых 520 нм и разные сечения поглощения оптических переходов на Pr3+, которые также могут присутствовать, на более коротких и длинных волнах. Это может приводить к неконтролируемому отношению разных частей сцинтилляционного света, имеющих разные длины волны, поскольку часть сцинтилляционного света, имеющего длину волны менее 650 нм, может поглощаться по-разному в зависимости от эффективного пути в веществе GOS. Также этот эффект может снижаться, в частности, устраняться, устройствами обнаружения, содержащими оптические фильтры, как описано выше со ссылкой на фиг. 2 и 3.

Кроме того, особенно устройство обнаружения, описанное выше со ссылкой на фиг. 2, можно изготавливать с использованием способа изготовления детектора перегрузкой, в котором элементы 20 GOS по отдельности приклеиваются к матрице блоков обнаружения с блоками 21 обнаружения.

Оптический фильтр, описанный выше со ссылкой на фиг. 2, можно приклеивать к керамическому сцинтиллятору GOS, т.е. к элементам GOS, но также можно помещать поверх матрицы блоков обнаружения.

Хотя согласно варианту осуществления, описанному выше со ссылкой на фиг. 2, несколько элементов 20 GOS присоединены к одному и тому же оптическому фильтру 24, в других вариантах осуществления каждый пиксель обнаружения может содержать отдельный оптический фильтр, который размещен между элементом GOS и блоком обнаружения соответствующего пикселя обнаружения.

Согласно варианту осуществления, устройство обнаружения можно рассматривать как комбинацию устройств обнаружения, описанных выше со ссылкой на фиг. 2 и 3. Таким образом, оптический фильтр может располагаться между элементами GOS и блоками обнаружения и на поверхности приема излучения и/или боковых поверхностях могут быть обеспечены оптические элементы, которые отражают сцинтилляционный свет, имеющий длину волны менее 650 нм, и выполнены с возможностью поглощения света, имеющего длину волны более 650 нм.

Хотя в вышеописанных вариантах осуществления источник излучения переключается между двумя разными излучениями, имеющими две разные средние энергии, в других вариантах осуществления источник излучения также может быть выполнен с возможностью переключения между большим количеством перемежающихся видов излучения, имеющих разные средние энергии, причем устройство обнаружения, соответственно, выполнено с возможностью формирования значений обнаружения для разных видов излучения, и, таким образом, формирует значения обнаружения с разрешением по энергии.

Хотя в вышеописанных вариантах осуществления устройство обнаружения описано как выполненное с возможностью использования в системе компьютерной томографии, в других вариантах осуществления устройство обнаружения также может быть выполнено с возможностью использования в других системах формирования изображений, например, ядерных системах формирования изображений, например, системах формирования изображений однофотонной эмиссионной компьютерной томографии или позитрон-эмиссионной томографии, или рентгеновских системах формирования изображений с полукольцевым гентри.

Специалисты в данной области техники могут понять и осуществить другие разновидности раскрытых вариантов осуществления при практическом применении заявленного изобретения, изучая чертежи, описание и нижеследующую формулу изобретения.

В формуле изобретения слово «содержащий» не исключает наличия других элементов или этапов, и употребление их названий в единственном числе не исключает наличия их множества.

Единичный блок или устройство может выполнять функции нескольких элементов, указанных в формуле изобретения. Лишь тот факт, что определенные средства упомянуты в различных зависимых пунктах, не говорит о том, что нельзя выгодно использовать сочетание этих средств.

Управление системой формирования изображений в соответствии со способом формирования изображений может быть реализовано в виде средства программного кода компьютерной программы и/или в виде специализированного оборудования.

Компьютерная программа может храниться/распространяться на подходящем носителе, например на оптическом носителе или твердотельном носителе, поставляемом совместно с другим оборудованием или в его составе, но также может распространяться в других формах, например через интернет или другие проводные или беспроводные системы электросвязи.

Никакие ссылочные позиции в нижеследующей формуле изобретения не следует рассматривать в порядке ограничения ее объема.

1. Устройство обнаружения для обнаружения излучения, причем устройство (6) обнаружения содержит:

- вещество (20) оксисульфид гадолиния (GOS) для формирования сцинтилляционного света в зависимости от обнаруженного излучения (25),

- оптический фильтр (24, 22, 23) для снижения интенсивности части сцинтилляционного света, имеющего длину волны более 650 нм,

- блок (21) обнаружения для обнаружения фильтрованного сцинтилляционного света.

2. Устройство обнаружения по п. 1, в котором оптический фильтр (24) размещен между веществом (20) GOS и блоком (21) обнаружения.

3. Устройство обнаружения по п. 2, в котором оптический фильтр является нерассеивающим фильтром.

4. Устройство обнаружения по п. 1, в котором оптический фильтр (24) является полосовым фильтром, выполненным таким образом, что сцинтилляционный свет, имеющий длину волны в диапазоне от 450 до 650 нм, проходит через оптический фильтр.

5. Устройство обнаружения по п. 1, в котором оптический фильтр (24, 22, 23) является оптическим поглощающим фильтром.

6. Устройство обнаружения по п. 1, в котором оптический фильтр является интерференционным фильтром (24).

7. Устройство обнаружения по п. 1, в котором оптический фильтр (22, 23) отражает сцинтилляционный свет, имеющий длину волны менее 650 нм, и выполнен с возможностью поглощения света, имеющего длину волны более 650 нм, причем оптический фильтр (22, 23) размещен таким образом, что сцинтилляционный свет отражается в вещество GOS.

8. Устройство обнаружения по п. 7, в котором устройство (6) обнаружения содержит матрицу пикселей обнаружения, причем каждый пиксель содержит вещество (20) GOS и блок (21) обнаружения, причем оптический фильтр (24) размещен на поверхности (26) вещества (20) GOS, не обращенной к блоку (21) обнаружения.

9. Устройство обнаружения по п. 7, в котором вещество (20) GOS содержит поверхность (28) приема излучения, поверхность (26) выхода сцинтилляционного света, обращенную к блоку (21) обнаружения, и боковые поверхности (27), соединяющие поверхность (28) приема излучения и поверхность (26) выхода сцинтилляционного света, причем оптический фильтр (22, 23) размещен по меньшей мере на одной из поверхности (28) приема излучения и боковых поверхностей (27).

10. Устройство обнаружения по п. 9, в котором оптический фильтр (22, 23) размещен на поверхности (28) приема излучения и всех боковых поверхностях (27).

11. Устройство обнаружения по п. 7, в котором оптический фильтр является оптическим поглощающим фильтром.

12. Система формирования изображений для формирования изображения объекта, причем система (30) формирования изображений содержит:

- источник (2) излучения для формирования излучения, пропускаемого через объект,

- устройство (6) обнаружения для обнаружения излучения, прошедшего через объект, по п. 1 для формирования изображения объекта.

13. Система формирования изображений по п. 12, причем система формирования изображений дополнительно содержит блок (10) реконструкции для реконструкции изображения объекта на основании обнаруженного излучения.

14. Способ обнаружения для обнаружения излучения, причем способ обнаружения содержит этапы, на которых:

- формируют сцинтилляционный свет в зависимости от излучения, обнаруженного веществом (20) GOS,

- снижают интенсивность части сцинтилляционного света, имеющего длину волны более 650 нм, посредством оптического фильтра (24, 22, 23),

- обнаруживают фильтрованный сцинтилляционный свет посредством блока (21) обнаружения.

15. Способ формирования изображений для формирования изображения объекта, причем способ формирования изображений содержит этапы, на которых:

- формируют излучение, пропускаемое через объект, посредством источника (2) излучения,

- обнаруживают излучение, прошедшее через объект, по п. 14 для формирования изображения объекта.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области регистрации ионизирующих излучений и может быть использовано для изготовления недорогих сцинтилляционных детекторов в самом широком диапазоне габаритных размеров и толщин.

Использование: для регистрации рассеянного рентгеновского излучения при контроле объекта посредством рентгеновского излучения. Сущность изобретения заключается в том, что не разбитый на пиксели объем сцинтилляционной среды преобразует энергию падающего проникающего излучения в сцинтилляционный свет, извлекаемый из области извлечения сцинтилляционного света посредством множества оптических волноводов, выровненных по существу параллельно друг другу в области извлечения сцинтилляционного света, примыкающей к не разбитому на пиксели объему сцинтилляционной среды, для направления света, извлеченного из сцинтилляционного света, и регистрации фотонов, направленных указанным множеством волноводов, с возможностью генерирования сигнала, характеризующего падающий поток рентгеновского излучения.

Изобретение относится к сцинтилляторному блоку, который может быть использован в рентгеновской детекторной матрице для компьютерной томографии (СТ). Сцинтилляторный блок содержит матрицу пикселей сцинтиллятора, причем каждый из пикселей сцинтиллятора имеет верхнюю поверхность, нижнюю поверхность и боковые поверхности и причем пиксели сцинтиллятора размещены так, что боковые поверхности соседних пикселей сцинтиллятора обращены друг к другу, и поглощающую рентгеновские лучи оболочку, содержащую электрически изолирующий, сильно поглощающий рентгеновские лучи материал, причем сильно поглощающий рентгеновские лучи материал имеет атомное число больше чем 50; причем поглощающая рентгеновские лучи оболочка размещена на нижней поверхности пикселей сцинтиллятора; поглощающая рентгеновские лучи оболочка содержит частицы сильно поглощающего рентгеновские лучи материала, причем частицы включены в связующий материал; 90% частиц имеют размер между 1 и 50 мкм; и поглощающая рентгеновские лучи оболочка покрывает по меньшей мере 80% нижней поверхности каждого из пикселей сцинтиллятора.

Изобретение относится к области компьютерной томографии (КТ). Система визуализации содержит источник излучения и матрицу чувствительных к излучению детекторов, включающую в себя матрицу сцинтилляторов и матрицу фотодатчиков, оптически связанную с матрицей сцинтилляторов, причем матрица сцинтилляторов включает в себя Gd2O2S:Pr,Tb,Се, причем количество Tb3+ равно или меньше, чем пятьдесят мольных частей на миллион.

Изобретение относится к детектору излучения, используемому в устройствах визуализации медицинской радиологии. Детектор излучения включает в себя трехмерный многослойный сцинтиллятор, который включает в себя множество блоков сцинтиллятора, упорядоченных в матрицу трехмерным образом так, чтобы сформировать призму, в которой вложенные слои, имеющие показатель преломления, отличный от показателя преломления блоков сцинтиллятора, и/или имеющие характеристику поглощения или рассеяния света, излученного блоками сцинтиллятора, расположены на граничных поверхностях между множеством блоков сцинтиллятора, причем эти граничные поверхности проходят в направлении, перпендикулярном направлению высоты призмы, и светоизолирующие слои, которые изолируют передачу света, излученного сцинтиллятором, расположены на, по меньшей мере, некоторых граничных поверхностях, проходящих в направлении, параллельном направлению высоты призмы, и блок определения позиции, который определяет позицию излучения света в направлении высоты призмы на основе отношения величин энергии света, падающего на упомянутые два элемента приема света, образующих пару.

Изобретение относится к области детектирования слабых радиационных сигналов с помощью сцинтилляционных счетчиков и может быть преимущественно использовано в детекторах обнаружения бета-загрязнений.

Изобретение относится к сцинтиллятору для использования в радиационном детекторе. Сцинтиллятор для высокотемпературных условий содержит кристалл типа кольквириита формулы LiM1M2X6, где M1 выбирают из щелочноземельных элементов Mg, Ca, Sr и Ba; M2 выбирают из Al, Ga и Sc; X - галоген.

Изобретение относится к сцинтиллятору для использования в радиационном детекторе. Сцинтиллятор для высокотемпературных условий содержит кристалл типа кольквириита формулы LiM1M2X6, где M1 выбирают из щелочноземельных элементов Mg, Ca, Sr и Ba; M2 выбирают из Al, Ga и Sc; X - галоген.

Изобретение относится к устройству для обнаружения рентгеновского излучения. Аппарат для обнаружения излучения содержит принимающий излучение блок, включающий в себя: первый сцинтиллятор для генерации первого света сцинтилляции в зависимости от излучения, где первый свет сцинтилляции имеет первый характер поведения во времени, второй сцинтиллятор для генерации второго света сцинтилляции в зависимости от излучения, где второй свет сцинтилляции имеет второй характер поведения во времени, который отличается от первого характера поведения во времени, блок обнаружения света сцинтилляции для обнаружения первого света сцинтилляции и второго света сцинтилляции и для генерации общего сигнала обнаружения света, который указывает первый свет сцинтилляции и второй свет сцинтилляции, блок определения обнаруживаемых значений для определения первого обнаруживаемого значения и второго обнаруживаемого значения, причем блок определения обнаруживаемых значений выполнен с возможностью: определения первого обнаруживаемого значения посредством применения первого процесса определения к общему сигналу обнаружения света, причем первый процесс определения включает в себя частотную фильтрацию общего сигнала обнаружения света посредством использования первого частотного фильтра, тем самым генерируя первый фильтрованный общий сигнал обнаружения света, и определения первого обнаруживаемого значения в зависимости от первого фильтрованного общего сигнала обнаружения света, определения второго обнаруживаемого значения посредством применения второго процесса определения к общему сигналу обнаружения света, причем второй процесс определения отличается от первого процесса определения.

Изобретение относится к формированию спектрального изображения. Способ изготовления устройства формирования изображений содержит этапы, на которых осуществляют получение подложки фотодатчиков, имеющей две противоположные основные поверхности, при этом одна из двух противоположных основных поверхностей, которая перпендикулярна поступающему излучению, включает в себя множество рядов фотодатчиков из множества фоточувствительных элементов, причем электронные схемы обработки данных смонтированы на подложку фотодатчиков и полученная подложка фотодатчиков имеет толщину, равную или большую чем сто микрон; оптическое соединение матрицы сцинтилляторов с подложкой фотодатчиков, причем матрица сцинтилляторов включает в себя множество дополнительных рядов сцинтилляторов из множества дополнительных сцинтилляционных элементов, и каждый дополнительный ряд сцинтилляторов оптически соединен с одним из рядов фотодатчиков, и, по меньшей мере, один дополнительный сцинтилляционный элемент оптически соединен с одним из фоточувствительных элементов, при этом матрица сцинтилляторов включает в себя первую поверхность с углублением и вторую поверхность в углублении для электронных схем обработки данных и уменьшение толщины подложки фотодатчиков, которая оптически соединена со сцинтиллятором, производя уменьшенную по толщине подложку фотодатчиков, которая оптически соединена со сцинтиллятором и которая имеет толщину порядка менее ста микрон.
Наверх