專利名稱：探測器組件、探測器和計(jì)算機(jī)x射線斷層照相裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有探測元件陣列和印制電路板的探測器組件。此外，本發(fā)明還涉及一種具有這種探測器組件的探測器和計(jì)算機(jī)X射線斷層照相裝置。
背景技術(shù)：
在利用X射線裝置，例如利用具有包括X射線源和X射線探測器的X射線系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)X射線斷層照相裝置成像時(shí)，力求盡可能大地構(gòu)成可供獲取圖像使用的X射線探測器的檢波面，以便例如在X射線系統(tǒng)圍繞病人旋轉(zhuǎn)時(shí)，能夠掃描病人的整個(gè)器官如心臟。也稱為面探測器的這種X射線探測器一般由大量彼此二維排列的探測器組件構(gòu)成。每個(gè)探測器組件具有例如閃爍器陣列和光電二極管陣列，它們彼此對齊并形成探測器組件的探測元件。閃爍器陣列的元件將出現(xiàn)在其上面的X射線轉(zhuǎn)換為可見光，可見光由光電二極管陣列的后置光電二極管轉(zhuǎn)換為電信號。面探測器的結(jié)構(gòu)方面，特別是探測器組件光電二極管的導(dǎo)電觸點(diǎn)接觸證明存在問題。在傳統(tǒng)構(gòu)造的X射線探測器中，單個(gè)探測器組件連續(xù)設(shè)置在一個(gè)圓弧上，信號處理電子裝置可以側(cè)面設(shè)置或可以將用于組件光電二極管觸點(diǎn)接觸的電纜側(cè)面通到具有信號處理電子裝置的印制電路板，這一點(diǎn)可參閱US2005/0029463 A1，而這種結(jié)構(gòu)在面探測器上不再可能，因?yàn)橥ㄟ^探測器組件的二維設(shè)置側(cè)面不再存在自由空間。在此還要注意的是，出于測量技術(shù)的原因盡可能靠近探測元件設(shè)置的電子裝置為對由探測器組件的探測元件提供的測量信號進(jìn)行信號處理需要一定的占用面積，它可能大于探測器組件檢波面積本身的兩倍-四倍。出于這一原因，看來需要垂直構(gòu)成帶有信號處理電子裝置的探測器組件。
US 6 396 898 B1介紹了一種面探測器結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有多個(gè)彼此成行排列的探測器組件，每個(gè)組件各自包括一個(gè)所謂的元件組。探測器的元件組具有一個(gè)垂直結(jié)構(gòu)，即元件組的包括閃爍器、光電二極管、帶有信號處理電子器件的襯底和組件基板在內(nèi)的組成部件垂直重疊地設(shè)置。
在探測器組件的這種垂直結(jié)構(gòu)中，此外必須注意良好的散熱性，因?yàn)榉駝t在信號處理電子器件運(yùn)行時(shí)相當(dāng)大的放熱會損壞電子器件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的因此在于，對本文開頭提到的探測器組件這樣改進(jìn)其結(jié)構(gòu)，即，使其能夠構(gòu)成一種面探測器并使探測面的附近存在用于設(shè)置信號處理電子器件的足夠空間。本發(fā)明的另一目的在于提供一種由這種探測器組件構(gòu)成的探測器和一種具有這種探測器的計(jì)算機(jī)X射線斷層照相裝置。
依據(jù)本發(fā)明，涉及探測器組件的目的通過一種具有探測元件陣列和印制電路板的探測器組件得以實(shí)現(xiàn)，其中，印制電路板包括用于容納探測元件陣列的第一區(qū)域和至少一個(gè)相對于第一區(qū)域彎折成角度的第二區(qū)域。依據(jù)本發(fā)明在此方面的一個(gè)方案，分配給探測元件陣列的信號處理電子器件以電子或電子技術(shù)元件的方式設(shè)置在印制電路板的相對于其第一區(qū)域彎折成角度的第二區(qū)域上。印制電路板第一和第二區(qū)域之間的角度最好為90°或者略小些。按照這種方式，達(dá)到探測元件陣列和設(shè)置在其下面印制電路板第二彎折成角度區(qū)域上的信號處理電子器件的垂直設(shè)置。探測元件陣列和印制電路板最好具有這種尺寸，在探測器組件的俯視圖上，使具有信號處理電子器件的印制電路板不在最好正方形或者矩形的探測器組件投影面的側(cè)邊上凸起。因此這樣構(gòu)成的探測器組件毫無問題地二維彼此相對設(shè)置在探測器組件之間的微小間隙下以形成一個(gè)面探測器。
依據(jù)本發(fā)明的方案，印制電路板基本上L形或者U形構(gòu)成。在印制電路板L形構(gòu)成的情況下，如前面已介紹的那樣，探測元件陣列設(shè)置在一個(gè)腿上和信號處理電子器件設(shè)置在L形印制電路板的另一個(gè)腿上。在印制電路板U形構(gòu)成的情況下，探測元件陣列最好設(shè)置在U形印制電路板連接兩個(gè)腿的部分上，而U形印制電路板的這兩個(gè)腿提供用于設(shè)置信號處理電子器件的面積。
依據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，印制電路板通過至少一個(gè)插頭或者電纜可導(dǎo)電觸點(diǎn)接觸。插頭或電纜接頭最好處于L形或者U形印制電路板攜帶信號處理電子器件的腿末端上。就此而言，也就是說例如電纜在探測器組件的垂直結(jié)構(gòu)延續(xù)中垂直或向后從探測器組件外延，從而可以將利用信號處理電子器件預(yù)處理來自探測器組件的探測元件的測量信號傳輸?shù)接?jì)算機(jī)以進(jìn)行進(jìn)一步的信號處理。
依據(jù)本發(fā)明的另一方案，印制電路板最好整體構(gòu)成。市場上可買到的至少部分柔性的印制電路板在此可以毫無問題地形成例如所要求的L形或者U形。
依據(jù)本發(fā)明一種特別優(yōu)選的實(shí)施方式，探測器組件具有用于印制電路板的支架。印制電路板在此可與支架的形狀或者支架與印制電路板的形狀相配合。該支架用于定位和固定印制電路板。此外，該支架對電磁干擾產(chǎn)生積極影響并至少部分吸收對信號處理電子器件有害的、穿過探測元件陣列的X射線部分。
依據(jù)本發(fā)明的方案，該支架由導(dǎo)熱良好的材料，最好金屬、陶瓷或者由玻璃纖維強(qiáng)化的塑料構(gòu)成。在印制電路板在支架上平面定位方面，例如借助于螺釘連接或者粘接，該支架以具有優(yōu)點(diǎn)的方式也用于導(dǎo)出在信號處理電子器件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量并因此避免電子元件過熱和損壞。
根據(jù)本發(fā)明的一種方案，探測元件陣列為對X射線直接進(jìn)行轉(zhuǎn)換的探測元件陣列。但探測元件陣列也可以包括彼此相對對齊的閃爍器陣列和光電二極管陣列。
另外，依據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式在探測元件陣列上設(shè)置準(zhǔn)直儀，從而由一個(gè)探測器組件的探測元件僅測定一定空間角的X射線。
涉及探測器的目的通過用于X射線的探測器得以實(shí)現(xiàn)，該探測器具有多個(gè)二維并排設(shè)置的上述類型的探測器組件。如果探測器用于計(jì)算機(jī)X射線斷層照相裝置的話，探測器組件最好設(shè)置在一個(gè)圓柱狀分度曲面上，以形成面探測器。


下面借助附圖所示實(shí)施方式對本發(fā)明予以詳細(xì)說明。附圖中圖1示出計(jì)算機(jī)X射線斷層照相裝置的部分方框圖式的示意圖；圖2示出依據(jù)本發(fā)明探測器組件的分解透視圖；圖3示出圖2所示探測器組件的側(cè)視圖；圖4示出圖3所示探測器組件的俯視圖；以及圖5示出依據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施形式的探測器組件的側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出計(jì)算機(jī)X射線斷層照相裝置1部分方框圖式的示意圖。計(jì)算機(jī)X射線斷層照相裝置1包括X射線源2，從其焦點(diǎn)F發(fā)出X射線束3，該射束在圖1中未示出，但在本身公知的遮光板上構(gòu)成例如平面形或者角錐形。X射線束3透射所要檢查的檢查對象4并擊中X射線探測器5。X射線源2和X射線探測器5以圖1中未示出的方式彼此相對設(shè)置在計(jì)算機(jī)X射線斷層照相裝置1的旋轉(zhuǎn)環(huán)上，該旋轉(zhuǎn)環(huán)可在方向上環(huán)繞計(jì)算機(jī)X射線斷層照相裝置1的系統(tǒng)軸線Z轉(zhuǎn)動(dòng)。計(jì)算機(jī)X射線斷層照相裝置1工作時(shí)，設(shè)置在旋轉(zhuǎn)環(huán)上的X射線源2和X射線探測器5環(huán)繞檢查對象4轉(zhuǎn)動(dòng)，其中，從不同的投影方向獲取檢查對象4的X光片。每個(gè)投影在此通過透射檢查對象4并通過透射檢查對象4減弱的X射線擊中X射線探測器5，其中，X射線探測器5產(chǎn)生與所擊中的X射線強(qiáng)度相應(yīng)的信號。從利用X射線探測器5測定的信號中圖像計(jì)算機(jī)6隨后以本身公知的方式計(jì)算檢查對象4的一個(gè)或者多個(gè)二維或者三維圖像，該圖像可在顯示裝置7上顯示。
在本實(shí)施例的情況下，X射線探測器5具有大量探測器組件8，它們在方向和Z方向上并排設(shè)置在一個(gè)圓柱狀分度曲面上并形成面狀的X射線探測器5。
X射線探測器5的探測器組件8在圖2中以分解圖方式示出。探測器組件8具有垂直結(jié)構(gòu)，其中，閃爍器陣列9設(shè)置在光電二極管陣列10上面。閃爍器陣列9結(jié)構(gòu)化并因此包括大量未詳細(xì)示出的閃爍元件，它們各自分配給包括大量光電二極管的光電二極管陣列10的光電二極管。閃爍器陣列9和光電二極管陣列10彼此相互對齊并相互粘接。閃爍器陣列9和光電二極管陣列因此形成用于X射線的探測元件陣列，其中，探測元件具有閃爍元件和光電二極管。光電二極管陣列10設(shè)置在本實(shí)施例情況下U形構(gòu)成的印制電路板11上，該電路板具有以在圖2中未詳細(xì)示出的方式與用于供電和信號線路的集成印制導(dǎo)線。光電二極管陣列10在U形印制電路板11連接兩個(gè)腿12、13的部分14上可松開地亦即可更換插接地與印制電路板11的印制導(dǎo)線導(dǎo)電接觸并在需要時(shí)附加固定，以便計(jì)算機(jī)X射線斷層照相裝置在X射線探測器5環(huán)繞系統(tǒng)軸線Z高速旋轉(zhuǎn)工作時(shí)，光電二極管陣列不會與印制電路板11意外分離。這種固定例如可以如圖2所示借助于埋頭螺釘15完成。但也可以具有其它固定裝置，例如固定夾、彈簧卡腳或者類似裝置。也可以選擇將光電二極管陣列10這樣釬焊在部位14上，使印制電路板11的印制導(dǎo)線由光電二極管陣列10觸點(diǎn)接觸。
在印制電路板11上設(shè)置電子元件16、17、18，用于對利用探測元件陣列獲取的測量信號進(jìn)行信號預(yù)處理。例如，這些電子元件是用于提供電壓、干擾信號退耦、預(yù)放大和模擬數(shù)字信號轉(zhuǎn)換的電子元件或電路。此外，可以具有一個(gè)或者多個(gè)用于信號處理的ASIC。最好整體構(gòu)成的印制電路板11可以通過設(shè)置在腿12末端上的插頭19或者通過釬焊在腿13末端上的連接電纜20導(dǎo)電接觸。印制電路板11因此通過可連接在插頭19上的電纜和/或者通過電纜20輸送供電電壓和供電電流。此外，通過插頭19和/或者電纜20輸出印制電路板11最好數(shù)字化的測量信號。測量信號在此通過計(jì)算機(jī)X射線斷層照相裝置1的旋轉(zhuǎn)部分與計(jì)算機(jī)X射線斷層照相裝置1的固定部分之間未示出的例如為接觸環(huán)的接口傳輸?shù)綀D像計(jì)算機(jī)6。
如從圖2還可看出的那樣，為印制電路板11分配一支架21。印制電路板11在本實(shí)施例情況下與支架21的形狀配合，在支架上該電路板幾乎環(huán)繞支架21折疊。U形或夾子式構(gòu)成的印制電路板11在此具有與支架21盡可能大平面的接觸，這一點(diǎn)通過例如借助于未詳細(xì)示出的螺釘連接的平面配合實(shí)現(xiàn)。最好由金屬、陶瓷或者由玻璃纖維強(qiáng)化塑料構(gòu)成的支架21不僅用于固定和定位印制電路板11，而且還用于排出探測器組件工作時(shí)通過設(shè)置在印制電路板11上的電子元件16-18產(chǎn)生的熱量。出于這種原因，支架21由導(dǎo)熱良好的材料構(gòu)成。另外，事實(shí)證明支架21具有如下優(yōu)點(diǎn)，即它至少部分吸收以不希望的方式穿過閃爍器陣列9和光電二極管陣列10的X射線，這些射線會對設(shè)置在印制電路板11上的電子器件造成損壞。
如從圖2還可看出的那樣，探測器組件8此外還具有準(zhǔn)直儀22，它以確定的方式設(shè)置在閃爍器陣列9上面。按照這種方式射中閃爍器陣列9上的僅是來自確定空間角的X射線，這一點(diǎn)通過圖4中詳細(xì)示出的準(zhǔn)直儀22的準(zhǔn)直板23達(dá)到。
圖3以側(cè)視圖示出組裝狀態(tài)下的探測器組件8。特別是從作為圖3所示探測器組件8俯視圖的圖4可以看出的那樣，探測器組件8這樣構(gòu)成，在探測器組件8的俯視圖中，使探測器組件8的組成部分特別是不從具有電子器件的印制電路板11側(cè)面凸出。按照依據(jù)本發(fā)明的該結(jié)構(gòu)，探測器組件8因此如圖1示意所示，可以在Z和方向上這樣并排二維設(shè)置，使其可以構(gòu)成X射線探測器5形式的一個(gè)大面積的探測器。在此，在一個(gè)圓柱狀分度曲面上裝備多個(gè)所述探測器組件8。
此外，通過探測器組件8依據(jù)本發(fā)明的垂直結(jié)構(gòu)還可以使探測器穩(wěn)定工作，其中，特別是產(chǎn)生有利影響的是，穩(wěn)定的支架21將由電子元件產(chǎn)生的熱量從印制電路板11導(dǎo)出。支架21為此還可以未詳細(xì)示出的方式與其它用于導(dǎo)出熱量的線路或者裝置連接。
因此當(dāng)計(jì)算機(jī)X射線斷層照相裝置1工作時(shí)，穿透檢查對象4并減弱的X射線通過準(zhǔn)直儀22射到閃爍器陣列9上，閃爍器陣列9的單個(gè)閃爍元件將X射線轉(zhuǎn)換成可見光，該可見光再由光電二極管陣列10的光電二極管轉(zhuǎn)換成電信號，這些電信號通過印制電路板11上存在的電子元件的處理傳輸給圖像計(jì)算機(jī)6進(jìn)行進(jìn)一步信號處理。如已提到的那樣，利用圖像計(jì)算機(jī)6可以從在不同的投影角度下獲取的X光片中復(fù)制檢查對象4的圖像。
圖5示出依據(jù)本發(fā)明探測器組件28的可選擇結(jié)構(gòu)，其中，探測器組件28在其結(jié)構(gòu)和功能方面基本上與探測器組件8的組成部分相應(yīng)的組成部分具有相同的附圖標(biāo)記。
圖5所示的探測器組件28與圖3所示的探測器組件8的主要區(qū)別在于，探測元件陣列為對X射線直接進(jìn)行轉(zhuǎn)換的探測元件陣列30。它是一種由本身公知的半導(dǎo)體材料制成的探測元件陣列，該陣列能夠?qū)糁械腦射線直接轉(zhuǎn)換成電信號。與圖3探測器組件8的另一區(qū)別在于印制電路板31為L形構(gòu)成。該L形印制電路板31具有上面設(shè)置對X射線直接進(jìn)行轉(zhuǎn)換的探測元件陣列30的腿32和上面設(shè)置電子元件34-36并具有插頭19的腿33。元件34-36和插頭19功能方面與圖3所示的相應(yīng)組成部分沒有區(qū)別。印制電路板31也設(shè)置在最好由金屬、陶瓷或者玻璃纖維強(qiáng)化的塑料構(gòu)成的支架21上，該支架用于固定、定位并用于導(dǎo)出在電子元件34-36工作時(shí)產(chǎn)生的熱量。在使用圖5所示的探測器組件的情況下，因此也可以構(gòu)成大面積的X射線探測器。
不言而喻，在本發(fā)明的范圍內(nèi)圖3和5所示的探測器組件的不同組成部分可以任意方式組合。
如果按如上所述印制電路板為U形或者L形構(gòu)成，那么這一點(diǎn)并不意味著印制電路板必須精確地具有L或者U的形狀。確切地說，特別是正如從圖3和5可看到的那樣，印制電路板的形狀可以基本上僅為L形或者U形并在功能方面，但在遵守形狀的情況下可以這樣變化，使印制電路板的腿易于移動(dòng)，從而防止在將電子元件設(shè)置在印制電路板上時(shí)電子元件側(cè)向從探測器組件凸起。這一點(diǎn)特別具有優(yōu)點(diǎn)，即除了專門為信號處理設(shè)計(jì)的開關(guān)電路外，可以使用市場上可買到的電子技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)元件。
電子元件此外也可以設(shè)置在印制電路板對準(zhǔn)支架的內(nèi)側(cè)上。在這種情況下，支架具有一個(gè)或者多個(gè)相應(yīng)的需要時(shí)與各自元件配合的間隙。
此外，印制電路板不一定必須為L形或者U形，而是在本發(fā)明的范圍內(nèi)也可以矩形或者其它形狀構(gòu)成。重要的是，為了能夠?qū)崿F(xiàn)探測器組件的垂直結(jié)構(gòu)，印制電路板包括至少一個(gè)相對于第一區(qū)域彎折成角度的第二區(qū)域。
權(quán)利要求
1.一種探測器組件，其具有一個(gè)探測元件陣列和一個(gè)印制電路板(11、31)，其中，該印制電路板(11、31)包括一個(gè)用于容納該探測元件陣列的第一區(qū)域(14、32)和至少一個(gè)相對于該第一區(qū)域(14、32)彎折成角度的第二區(qū)域(12、13、33)。
2.按權(quán)利要求1所述的探測器組件，其中，在所述印制電路板(11、31)的第二區(qū)域(12、13、33)上設(shè)置至少一個(gè)用于信號處理的電子元件(16-18、34-36)。
3.按權(quán)利要求1或2所述的探測器組件，其中，所述印制電路板(11、31)基本上為L形(31)或者U形(11)構(gòu)造。
4.按權(quán)利要求3所述的探測器組件，其中，所述探測元件陣列設(shè)置在所述L形印制電路板(31)的一個(gè)腿(32)上。
5.按權(quán)利要求3所述的探測器組件，其中，所述探測元件陣列設(shè)置在所述U形印制電路板(11)的連接兩個(gè)腿(12、13)的部段(14)上。
6.按權(quán)利要求1-5之一所述的探測器組件，其中，所述印制電路板(11、31)可通過至少一個(gè)插頭(19)或者電纜(20)導(dǎo)電接觸。
7.按權(quán)利要求1-6之一所述的探測器組件，其中，所述印制電路板(11、31)為一體構(gòu)造。
8.按權(quán)利要求1-7之一所述的探測器組件，其具有一個(gè)用于印制電路板(11、31)的支架(21)。
9.按權(quán)利要求8所述的探測器組件，其中，所述支架(21)由一種導(dǎo)熱良好的材料構(gòu)成。
10.按權(quán)利要求8或9所述的探測器組件，其中，所述支架(21)由金屬、陶瓷或者玻璃纖維強(qiáng)化的塑料構(gòu)成。
11.按權(quán)利要求1-10之一所述的探測器組件，其中，所述探測元件陣列為一個(gè)對X射線直接進(jìn)行轉(zhuǎn)換的探測元件陣列(30)。
12.按權(quán)利要求1-10之一所述的探測器組件，其中，所述探測元件陣列具有一個(gè)閃爍器陣列(9)和一個(gè)光電二極管陣列(10)。
13.按權(quán)利要求1-12之一所述的探測器組件，其具有一個(gè)設(shè)置在所述探測元件陣列上面的準(zhǔn)直儀(22)。
14.一種用于X射線的探測器，其具有多個(gè)按權(quán)利要求1-13之一所述的探測器組件(8、28)。
15.按權(quán)利要求14所述的探測器，其中，所述多個(gè)探測器組件(8、28)呈二維布置。
16.按權(quán)利要求14或15所述的探測器，其中，所述多個(gè)探測器組件(8、28)設(shè)置在一圓柱狀分度曲面上。
17.一種計(jì)算機(jī)X射線斷層照相裝置，其具有按權(quán)利要求14-16之一所述的探測器(5)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有一個(gè)探測元件陣列和一個(gè)印制電路板(11、31)的探測器組件(8、28)，其中，該印制電路板(11、31)包括一個(gè)用于容納該探測元件陣列的第一區(qū)域(14、32)和至少一個(gè)相對于該第一區(qū)域(14、32)彎折成角度的第二區(qū)域(12、13、33)，在第二區(qū)域上最好設(shè)置用于信號處理的電子器件(16－18、34－36)。通過探測器組件(8、28)的垂直結(jié)構(gòu)，一個(gè)面探測器(5)的結(jié)構(gòu)在大量并排設(shè)置的探測器組件(8、28)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)。該面探測器(5)優(yōu)選用于計(jì)算機(jī)X射線斷層照相裝置(1)。
文檔編號A61B6/03GK1865955SQ20061008866
公開日2006年11月22日 申請日期2006年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月29日
發(fā)明者路德維格·丹澤, 安德烈亞斯·弗羅因德, 比約恩·海斯曼, 彼得·坎默爾, 哈拉爾德·馬克爾, 克勞斯·波漢, 托馬斯·賴歇爾, 戈特弗里德·喬帕, 斯蒂芬·沃斯 申請人:西門子公司