一種電子射野影像裝置及其射線探測(cè)器、掃描方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種電子射野影像裝置及其射線探測(cè)器、掃描方法，能夠減少患者受到的非治療輻射。所述射線探測(cè)器包括由掃描區(qū)域的一端延伸至另一端的軌道和安裝在軌道上的掃描小車(chē)，掃描小車(chē)上設(shè)有若干由多個(gè)氣體電離室呈矩陣狀排列而成的掃描單元，掃描單元沿直線排布形成掃描帶，多個(gè)掃描帶排列組成多排掃描線陣結(jié)構(gòu)，掃描小車(chē)帶動(dòng)掃描帶沿軌道移動(dòng)，以完成整個(gè)掃描區(qū)域的掃描。所述掃描方法包括：驅(qū)動(dòng)設(shè)有掃描單元的掃描小車(chē)由掃描區(qū)域的一端運(yùn)動(dòng)至另一端，以完成對(duì)整個(gè)掃描區(qū)域的掃描，獲取整個(gè)掃描區(qū)域的圖像；根據(jù)圖像中所示患者掃描部位的大小，在掃描區(qū)域中選出一個(gè)分區(qū)域，并掃描分區(qū)域；僅獲取分區(qū)域的數(shù)據(jù)，并重建分區(qū)域的圖像。
【專利說(shuō)明】一種電子射野影像裝置及其射線探測(cè)器、掃描方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種電子射野影像裝置的射線探測(cè)器。本發(fā)明還涉及一種具有上述射線探測(cè)器的電子射野影像裝置以及電子射野影響裝置的掃描方法。

【背景技術(shù)】
[0002]電子射野影像裝置(ElectronicPortal Imaging Device,簡(jiǎn)稱 EPID),主要應(yīng)用于加速器在臨床放射治療前和治療過(guò)程中對(duì)射野形狀和腫瘤位置的驗(yàn)證。該系統(tǒng)主要由前端射線探測(cè)器和后端信號(hào)處理兩部分組成，不同系統(tǒng)的主要差別體現(xiàn)在前端射線探測(cè)器部分。目前，依據(jù)射線探測(cè)種類(lèi)的不同，可以將EPID系統(tǒng)劃分為熒光平板探測(cè)器、固體半導(dǎo)體平板探測(cè)器、液體電離室等類(lèi)型。
[0003]請(qǐng)參考圖1，圖1為現(xiàn)有技術(shù)中熒光平板探測(cè)器一種設(shè)置方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0004]熒光平板探測(cè)器主要由覆蓋金屬板100的熒光屏200、45°角傾斜的反射鏡300、透鏡400和攝像機(jī)500組成。當(dāng)光子束入射到金屬板100、與其發(fā)生相互作用而產(chǎn)生電子時(shí)，電子打到熒光屏200上發(fā)出熒光；熒光形成的影像經(jīng)反射鏡300和透鏡400組成的光路傳到攝像機(jī)500，經(jīng)攝像機(jī)500記錄后成為電子圖像，最后傳到負(fù)責(zé)圖像處理的計(jì)算機(jī)。
[0005]熒光平板探測(cè)器的熒光屏200價(jià)格低廉，因此可以做的很大，覆蓋的射野范圍大，成像速度快，且熒光屏200的使用壽命較長(zhǎng)。但熒光屏200存在成像分辨率低、圖像模糊的先天缺陷，加上反光鏡300的傾斜造成系統(tǒng)體積龐大，不利于患者擺位；再者，熒光屏200對(duì)高能射線光子收集效率較低。
[0006]固體半導(dǎo)體平板探測(cè)器主要是由非晶硅、非晶硒等材料做成的半導(dǎo)體線陣組成。非晶硅陣列由光電二極管和場(chǎng)效應(yīng)管組成，緊貼金屬熒光轉(zhuǎn)換板，每一個(gè)二極管耦合到一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管。當(dāng)采集圖像信號(hào)時(shí)，所有的FET線保持負(fù)電壓以便使整個(gè)FET陣列不導(dǎo)電。熒光高效地轉(zhuǎn)換為光電二極管本征層的電子空穴對(duì)，隨后被收集、貯存在光二極管的電容中。當(dāng)已為一幅圖像采集了足夠的信號(hào)后，改變某一條FET的電壓使位于相應(yīng)行的所有FET導(dǎo)電。存貯在光二極管的信號(hào)經(jīng)FET傳到數(shù)據(jù)線，經(jīng)外部電子儀器轉(zhuǎn)換為一行數(shù)字圖像。隨后，這條FET線的電壓回到初始狀態(tài)，類(lèi)似地改變下一條FET的電壓便可以得到下一行的圖像。采集過(guò)程逐行進(jìn)行直至所有行的信號(hào)被讀出并得到整幅圖像。
[0007]用非晶硒陣列做成的光導(dǎo)體直接將X射線轉(zhuǎn)換成代表圖像的電荷，后者可以用一個(gè)有源矩陣讀取。非晶硒層的下表面與有源矩陣接觸，而其上表面接高壓偏置電極，因而可以在非晶硒層中形成電場(chǎng)。有源矩陣的每個(gè)像素由一個(gè)薄膜晶體管，一個(gè)像素電極和一個(gè)貯存電容構(gòu)成。水平布置的門(mén)線每次打開(kāi)一行薄膜晶體管，使圖像電荷從像素電極傳輸?shù)酱怪辈贾玫臄?shù)據(jù)線，再經(jīng)數(shù)據(jù)線傳到外部電荷放大器，最后由同軸電纜將放大了的并行信號(hào)轉(zhuǎn)換成串行輸出。與非晶形硅影像陣列比較，此方法不需要金屬熒光轉(zhuǎn)換板，是一種更直接的掃描方法。
[0008]不管是非晶硅還是非晶硒陣列的固體探測(cè)器，都具有體積小、效率高、分辨率高、動(dòng)態(tài)范圍大等優(yōu)點(diǎn)；但成本造價(jià)較高，且不能在高能射線下長(zhǎng)期工作，其使用壽命往往只能維持1年左右。
[0009]液體電離室系統(tǒng)采用液體電離室矩陣作為射線探測(cè)器，電離室高壓電極之間填充有機(jī)溶劑作為電離介質(zhì)。采集過(guò)程通過(guò)依次接通每一行電離室的極化電壓，同時(shí)采用靜電計(jì)讀取這一行電尚室的電尚電流來(lái)實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)的掃描時(shí)間與空間分辨率互為此消彼長(zhǎng)關(guān)系，更短的掃描時(shí)間可通過(guò)降低空間分辨率來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0010]液體電離室系統(tǒng)體積較小，結(jié)構(gòu)緊湊，方便安裝使用。而且各個(gè)探測(cè)單元位置固定、均勻分布，不會(huì)使圖像發(fā)生幾何失真。但探測(cè)器射線利用率低，在圖像讀取過(guò)程中加速器劑量率的不穩(wěn)定性可能影響圖像質(zhì)量。
[0011]現(xiàn)有三種探測(cè)器具有各自的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也存在不同缺陷，目前主流探測(cè)器采用固體半導(dǎo)體平板探測(cè)器，但該類(lèi)型探測(cè)器成本高，壽命短，因此，如何設(shè)計(jì)一種電子射野影像裝置及其射線探測(cè)器、掃描方法，以降低成本，延長(zhǎng)使用壽命，并且使得其體積比熒光系統(tǒng)小，穩(wěn)定性比液體探測(cè)器好，是本領(lǐng)域技術(shù)人員目前需要解決的技術(shù)問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的目的是提供一種電子射野影像裝置及其射線探測(cè)器，其成本較低，壽命長(zhǎng)，且體積比熒光系統(tǒng)小，穩(wěn)定性比液體探測(cè)器好。
[0013]本發(fā)明的另一目的是提供一種電子射野影響裝置的掃描方法，能夠?qū)崿F(xiàn)掃描區(qū)域的可選性，以減少數(shù)據(jù)傳輸量和處理時(shí)間，進(jìn)而減少患者受到的非治療輻射。
[0014]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種電子射野影像裝置的射線探測(cè)器，包括由掃描區(qū)域的一端延伸至另一端的軌道和安裝在所述軌道上的掃描小車(chē)，所述掃描小車(chē)上設(shè)有若干由多個(gè)氣體電離室呈矩陣狀排列而成的掃描單元，所述掃描單元沿直線排布形成掃描帶，多個(gè)所述掃描帶排列組成多排掃描線陣結(jié)構(gòu)，所述掃描小車(chē)帶動(dòng)所述掃描帶沿所述軌道移動(dòng)，以完成整個(gè)所述掃描區(qū)域的掃描。
[0015]本發(fā)明的射線探測(cè)器，將多個(gè)氣體電離室組合形成掃描單元，并將掃描單元沿直線排布形成掃描帶，則掃描帶可以在掃描區(qū)域內(nèi)移動(dòng)，從而完成整個(gè)掃描區(qū)域的掃描。與現(xiàn)有技術(shù)中EPID系統(tǒng)中的探測(cè)器相比，本發(fā)明的射線探測(cè)器充分發(fā)揮了氣體電離室體積小、壽命長(zhǎng)、穩(wěn)定度高以及價(jià)格低廉的優(yōu)勢(shì)；氣體電離室對(duì)高能射線光子的收集率高，適合應(yīng)用于加速器EPID系統(tǒng)中，利于患者擺位，提高了檢測(cè)效率。更為重要的是，本發(fā)明的EPID系統(tǒng)中，采用掃描帶進(jìn)行掃描，與現(xiàn)有技術(shù)中的采用矩陣形式的探測(cè)器相比，減少了所需氣體電離室的數(shù)量，進(jìn)而在較大程度上降低了成本；再者，氣體電離室可長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作，故可在治療過(guò)程中實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)連續(xù)的擺位驗(yàn)證，提高治療精度。
[0016]可選地，所述氣體電離室的高壓輸入以及信號(hào)引腳在其尾部引出，各所述氣體電離室等間距排列在同一平面上。
[0017]可選地，各所述掃描帶等間距排列，所述掃描小車(chē)帶動(dòng)所述掃描帶以線陣間隔為距離作單向掃描運(yùn)動(dòng)。
[0018]本發(fā)明的掃描小車(chē)上可以包括若干掃描帶，掃描小車(chē)帶動(dòng)掃描帶以線陣間隔為距離作單向掃描運(yùn)動(dòng)，使得每個(gè)掃描帶僅負(fù)責(zé)掃描線陣間隔內(nèi)的特定區(qū)域，從而大幅提高了掃描效率，減少了患者接受的非治療射線，進(jìn)而快速實(shí)現(xiàn)治療過(guò)程中的實(shí)時(shí)擺位驗(yàn)證，提高治療精度。
[0019]可選地，所述掃描帶與所述軌道垂直，各所述掃描帶均布在所述掃描區(qū)域內(nèi)。
[0020]可選地，還包括驅(qū)動(dòng)所述掃描小車(chē)沿所述軌道移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)件。
[0021]可選地，所述驅(qū)動(dòng)件包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)以及與所述軌道同向延伸的絲杠，所述掃描小車(chē)與所述絲杠螺接，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，以帶動(dòng)所述掃描小車(chē)沿所述軌道移動(dòng)。
[0022]本發(fā)明還提供一種電子射野影像裝置，包括射線探測(cè)器和與其信號(hào)連接的處理器，所述射線探測(cè)器為上述任一項(xiàng)所述的射線探測(cè)器，所述掃描單元與所述處理器信號(hào)連接，以便所述處理器根據(jù)所述掃描單元獲取的掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像重建。
[0023]由于本發(fā)明的電子射野影像裝置包括上述任一項(xiàng)所述的射線探測(cè)器，故上述任一項(xiàng)所述的射線探測(cè)器所產(chǎn)生的技術(shù)效果均適用于本發(fā)明的電子射野影像裝置，此處不再贅述。
[0024]可選地，所述掃描數(shù)據(jù)包括信號(hào)的強(qiáng)度信息和位置信號(hào)，所述掃描單元采用SCD讀出電路讀出所述掃描數(shù)據(jù)。
[0025]可選地，所述軌道上設(shè)有用于檢測(cè)所述掃描小車(chē)位置的位置傳感器，所述位置傳感器與所述處理器信號(hào)連接，以便所述處理器根據(jù)所述掃描小車(chē)的位置標(biāo)識(shí)所述掃描數(shù)據(jù)。
[0026]本發(fā)明根據(jù)掃描小車(chē)的位置對(duì)掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)識(shí)，從而有效地重建圖像，提高了圖像的定位精度。
[0027]本發(fā)明還提供一種電子射野影像裝置的掃描方法，包括以下步驟:
[0028]11)驅(qū)動(dòng)設(shè)有掃描單元的掃描小車(chē)由掃描區(qū)域的一端運(yùn)動(dòng)至另一端，以完成對(duì)整個(gè)掃描區(qū)域的掃描，獲取整個(gè)掃描區(qū)域的圖像；
[0029]12)根據(jù)所述圖像中所示患者掃描部位的大小，在所述掃描區(qū)域中選出一個(gè)分區(qū)域，并掃描所述分區(qū)域；
[0030]13)僅獲取所述分區(qū)域的數(shù)據(jù)，并重建所述分區(qū)域的圖像。
[0031]本發(fā)明的掃描方法首先對(duì)掃描區(qū)域進(jìn)行預(yù)掃描，以獲取一個(gè)大致的圖像，然后根據(jù)需要選分區(qū)域進(jìn)行精細(xì)掃描，且僅獲取分區(qū)域的數(shù)據(jù)，進(jìn)而重建分區(qū)域的精細(xì)圖像。采用上述掃描方法，一方面，整個(gè)掃描小車(chē)上的掃描單元均上電進(jìn)行工作，統(tǒng)一的高壓供電方式保證了各掃描單元的一致性；另一方面，分區(qū)域以外的其他部分的數(shù)據(jù)不上傳，從而在較大程度上減少了數(shù)據(jù)傳輸量，減輕了處理數(shù)據(jù)的負(fù)擔(dān)，節(jié)約了數(shù)據(jù)分析時(shí)間以及患者接受掃描的時(shí)間。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0032]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中熒光平板探測(cè)器一種設(shè)置方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖2為本發(fā)明所提供電子射野影像裝置在一種【具體實(shí)施方式】中的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖3為本發(fā)明所提供電子射野影像裝置的射線探測(cè)器在一種【具體實(shí)施方式】中的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖4為本發(fā)明所提供掃描單元一種設(shè)置方式的局部放大示意圖；
[0036]圖5為本發(fā)明所提供掃描單元中SCD讀出電路的示意圖；
[0037]圖6為本發(fā)明所提供電子射野影像裝置的射線探測(cè)器在另一種【具體實(shí)施方式】中的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0038]圖7為采用圖3和圖6所示射線探測(cè)器進(jìn)行掃描的對(duì)比示意圖；
[0039]圖8為氣體電離室陣列排布的示意圖；
[0040]圖9為氣體電離室的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0041]圖1 中:
[0042]金屬板100、熒光屏200、反射鏡300、透鏡400、攝像機(jī)500
[0043]圖2-9 中:
[0044]軌道1、掃描小車(chē)2、掃描單元3、氣體電離室31、收集電極311、高壓電極312、保護(hù)環(huán)313、絕緣體314、掃描帶4、驅(qū)動(dòng)件5、驅(qū)動(dòng)電機(jī)51、絲杠52、位置傳感器6、加速器7、高能X射線71、患者8、治療床9、射線探測(cè)器10

【具體實(shí)施方式】
[0045]為了使本【技術(shù)領(lǐng)域】的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0046]請(qǐng)參考圖2，圖2為本發(fā)明所提供電子射野影像裝置在一種【具體實(shí)施方式】中的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0047]在一種【具體實(shí)施方式】中，本發(fā)明的電子射野影像裝置(Electronic PortalImaging Device,簡(jiǎn)稱EPID)，主要應(yīng)用于加速器7在臨床放射治療前和治療過(guò)程中對(duì)射野形狀和腫瘤位置的驗(yàn)證，包括射線探測(cè)器10和與其信號(hào)連接的處理器，處理器用于處理所述射線探測(cè)器10獲取的掃描數(shù)據(jù)。
[0048]如圖2所示，患者8平躺在治療床9上，加速器7釋放出的高能X射線71對(duì)患者8進(jìn)行掃描，在床板的下方正對(duì)掃描區(qū)域的位置設(shè)置有射線探測(cè)器10 ;所述掃描區(qū)域是指高能射線對(duì)患者8進(jìn)行掃描時(shí)所覆蓋的范圍。在EPID工作時(shí)，X射線穿過(guò)患者8和床板照射到射線探測(cè)器上，由于人體組織密度不同，則投射到每個(gè)小的探測(cè)器模塊上的X射線的劑量不同，也就是說(shuō)，每個(gè)射線探測(cè)器模塊所接收到的射線強(qiáng)度不同；由于每個(gè)探測(cè)器模塊所處的位置是確定的，且能夠確定所接收到的射線的具體位置，即本發(fā)明的射線探測(cè)器10可以測(cè)得掃描區(qū)域中每個(gè)位置的射線量及射線的具體投射位置，這些信息均為射線探測(cè)器10掃描時(shí)所獲得的掃描數(shù)據(jù)。當(dāng)射線探測(cè)器10獲得掃描數(shù)據(jù)后，會(huì)將掃描數(shù)據(jù)傳遞給處理器，處理器可以根據(jù)接收的掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像重建，得到患者8的擺位信息，進(jìn)而與CT圖像進(jìn)行比較，確認(rèn)擺位偏差，實(shí)現(xiàn)EPID的擺位驗(yàn)證功能。
[0049]本文中所述的信號(hào)連接是指，以有線或者無(wú)線的方式實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳遞的一種連接方式。
[0050]請(qǐng)進(jìn)一步結(jié)合圖3-5，圖3為本發(fā)明所提供電子射野影像裝置的射線探測(cè)器在一種【具體實(shí)施方式】中的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明所提供掃描單元一種設(shè)置方式的局部放大示意圖；圖5為本發(fā)明所提供掃描單元中SCD讀出電路的示意圖。
[0051]本發(fā)明的射線探測(cè)器包括軌道1和安裝在軌道1上的掃描小車(chē)2，軌道1由掃描區(qū)域的一端延伸至另一端，掃描小車(chē)2能夠沿軌道1移動(dòng)，所述移動(dòng)包括單向運(yùn)動(dòng)，也包括往復(fù)運(yùn)動(dòng)；掃描小車(chē)2上設(shè)有若干掃描單元3，各掃描單元3均由多個(gè)氣體電離室31組成，各掃描單元3沿直線排布，以形成直線狀的掃描帶4，如圖3和圖4所示。當(dāng)掃描小車(chē)2沿軌道1移動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)掃描帶4在掃描區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而完成對(duì)整個(gè)掃描區(qū)域的掃描。
[0052]軌道1沿掃描區(qū)域的一端延伸至另一端是指軌道1能夠貫穿整個(gè)掃描區(qū)域，以便掃描小車(chē)2沿軌道1移動(dòng)時(shí)，掃描帶4能夠?qū)φ麄€(gè)掃描區(qū)域進(jìn)行掃描。
[0053]本發(fā)明的射線探測(cè)器，采用氣體電離室31作為探測(cè)部件，氣體電離室31具有良好的能量響應(yīng)、較高的靈敏度以及空間分辨率，其劑量的線性也較好，劑量的重復(fù)性和穩(wěn)定性都能夠位置在0.5%以內(nèi)；同時(shí)，采用氣體電離室31作為探測(cè)部件，使得本發(fā)明的射線探測(cè)器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠且成本低廉的優(yōu)點(diǎn)，無(wú)使用壽命之虞。
[0054]更為重要的是，本發(fā)明的射線探測(cè)器，將多個(gè)氣體電離室31組成掃描單元3，然后將掃描單元3沿直線排列形成掃描帶4 ;進(jìn)行掃描時(shí)，驅(qū)動(dòng)掃描小車(chē)2沿軌道1移動(dòng)，即可完成整個(gè)掃描區(qū)域的掃描，得到所有的掃描數(shù)據(jù)；與現(xiàn)有技術(shù)中將各個(gè)探測(cè)模塊呈陣列式排布在整個(gè)掃描區(qū)域內(nèi)相比，節(jié)約了探測(cè)模塊的數(shù)量，在較大程度上節(jié)約了成本；同時(shí)，采用多個(gè)氣體電離室31組成掃描單元3，掃描精度得到了保證。
[0055]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該可以理解，在EPID系統(tǒng)中，當(dāng)射線探測(cè)器完成掃描后，將掃描數(shù)據(jù)傳遞給處理器，以便處理器根據(jù)掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像重建，則當(dāng)射線探測(cè)器采用上述結(jié)構(gòu)時(shí)，具體采用掃描單元3進(jìn)行掃描，并獲取掃描數(shù)據(jù)，則可以將射線探測(cè)器的掃描單元3與處理器信號(hào)連接，以便將掃描數(shù)據(jù)直接傳遞給處理器。
[0056]所述掃描單元3中的多個(gè)氣體電離室31可以排列成矩陣，以便對(duì)與其對(duì)應(yīng)的掃描區(qū)域進(jìn)行有效的掃描；較為優(yōu)選的，該矩陣可以為方陣，即其行數(shù)和列數(shù)可以相等。
[0057]再者，氣體電離室31具有高壓輸入引腳和信號(hào)引腳，可以將其高壓輸入和信號(hào)引腳由氣體電離室31的尾部引出，例如，可以從氣體電離室31的底部引出，則氣體電離室31的表面較為平整，各氣體電離室31可以排列在同一平面內(nèi)，且可以等間距排列。同理，各掃描單元3也可以在平面上等間距排列，形成線狀排布的掃描帶4，如圖3和圖4所示。
[0058]此外，掃描小車(chē)2上可以設(shè)置掃描平板，如圖3和圖4所示，可以將氣體電離室31按照矩陣排列構(gòu)成掃描單元3，然后將各掃描單元3緊密排列成直線，形成一個(gè)掃描帶4，還可以由若干條掃描帶4等距離分布在掃描平板上形成整個(gè)掃描結(jié)構(gòu)，具體可以參照下文以及圖6中關(guān)于多排掃描線陣結(jié)構(gòu)的描述。掃描平板的內(nèi)部可以由高壓電源和采集電路組成，高壓電源用于提供各氣體電離室31的工作電源，采集電路用于采集各個(gè)掃描單元3的掃描數(shù)據(jù)，掃描單元3的掃描數(shù)據(jù)可以首先通過(guò)讀出電路讀出，則采集電路可以直接采集讀出電路所讀出的數(shù)據(jù)。
[0059]具體地，掃描單元3可以包括外殼、氣體電離室31、絕緣子(帶有排氣管)、內(nèi)部支撐板、電極片以及讀出電路，其中，讀出電路用于讀出整個(gè)單元內(nèi)氣體電離室31的掃描數(shù)據(jù)，所述掃描數(shù)據(jù)包括信號(hào)的強(qiáng)度信息和位置信息。如圖5所示，根據(jù)重心法原理，讀出電路可以為SCD (Symmetric Charge Divis1n)讀出電路，并米用其中的SCD (SymmetricCharge Divis1n)讀出方案讀出整個(gè)掃描單元3的數(shù)據(jù)。當(dāng)采用S⑶時(shí)，只需在掃描單元3上設(shè)置四個(gè)信號(hào)引出口，四個(gè)信號(hào)引出口的信號(hào)強(qiáng)度之和即為整個(gè)掃描單元3所檢測(cè)到的原始信號(hào)的強(qiáng)度信息；根據(jù)重心原理，可以由四個(gè)信號(hào)引出口輸出的信號(hào)強(qiáng)度大小計(jì)算得出位置信息，如圖5所示，以氣體電離室31排列成四行四列的矩陣形式為例，以圖中的AB所在的方向?yàn)闄M軸X，以CD所在的方向?yàn)榭v軸Y，則可以采用以下公式獲得坐標(biāo)位置:r ? λλ Α + ΒA + D
[0060]X =- Υ =-
A+B+C+D A+B+C+D
[0061]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該可以理解，當(dāng)釆用SCD讀出電路時(shí)，相應(yīng)的，加速器靶頭需要提供一個(gè)同軸同心的ga_a射線源。
[0062]請(qǐng)進(jìn)一步結(jié)合圖6和圖7，圖6為本發(fā)明所提供電子射野影像裝置的射線探測(cè)器在另一種【具體實(shí)施方式】中的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為采用圖3和圖6所示射線探測(cè)器進(jìn)行掃描的對(duì)比示意圖。
[0063]本發(fā)明的射線探測(cè)器還可以包括若干平行設(shè)置的掃描帶4，如圖6所示，各掃描帶4等間距排列，以形成多排掃描線陣結(jié)構(gòu)，即多排掃描帶4按照線陣結(jié)構(gòu)等間距排列；可以根據(jù)掃描區(qū)域的大小設(shè)置掃描帶4的條數(shù)以及相鄰兩個(gè)掃描帶4之間的間距，以便將整個(gè)掃描區(qū)域分割為大小相等的子掃描區(qū)域；由于各掃描單元3的體積較小，且若干掃描單元3緊密排列形成掃描帶4，可以將掃描帶4類(lèi)比為沒(méi)有寬度的直線段，如圖7所示，則每個(gè)子掃描區(qū)域的面積等于兩相鄰的掃描帶4之間的間距L1與掃描帶4的長(zhǎng)度L0的乘積。
[0064]當(dāng)設(shè)置若干條掃描帶4時(shí)，各掃描帶4也可以在同一平面上排列，如上文所述，可以排列在掃描平板上。此時(shí)，掃描帶4將整個(gè)掃描區(qū)域均分為子掃描區(qū)域，驅(qū)動(dòng)掃描下車(chē)移動(dòng)掃過(guò)兩相鄰掃描帶4之間的間距即可完成子掃描區(qū)域的掃描，即實(shí)現(xiàn)整個(gè)掃描區(qū)域的掃描；例如，兩相鄰掃描帶4之間的間距可以為兩個(gè)掃描帶4的寬度，則掃描小車(chē)2只需移動(dòng)兩個(gè)掃描帶4的寬度即可完成整個(gè)掃描區(qū)域的掃描。
[0065]參照?qǐng)D7可知，在圖3所示的實(shí)施方式中，可以設(shè)置一條掃描帶4，此時(shí)，必須驅(qū)動(dòng)掃描小車(chē)2沿軌道1由掃描區(qū)域的一端移動(dòng)至另一端才能夠?qū)崿F(xiàn)整個(gè)掃描區(qū)域的掃描，單個(gè)掃描帶4的工作量較大，掃描效率相對(duì)較低；當(dāng)設(shè)置若干掃描帶4時(shí)，單個(gè)掃描帶4只需掃描一個(gè)子掃描區(qū)域即可，可以大幅提高掃描效率，減少患者8受到的非治療射線。
[0066]通常，掃描區(qū)域處于一個(gè)長(zhǎng)方形或者正方形的區(qū)域內(nèi)，如圖2所示，本文中的方位以患者8掃描時(shí)的狀態(tài)為參照，靠近地面的方向?yàn)橄?，遠(yuǎn)離地面的方向?yàn)樯?；掃描區(qū)域通常平行于地面或者說(shuō)平行于治療床9，以治療床9的長(zhǎng)度方向?yàn)榭v向，在縱向上，以靠近加速器7的方向?yàn)榍埃h(yuǎn)離加速器7的方向?yàn)楹?；在掃描區(qū)域內(nèi)，垂直于縱向的方向?yàn)闄M向，以患者8躺在治療床9上時(shí)，其右手邊的方向?yàn)橛遥笫诌叺姆较驗(yàn)樽?，則橫向即為左右方向。
[0067]軌道1可以沿縱向延伸，還可以包括兩條相互平行的分軌道1，兩分軌道1可以處于左右兩側(cè)，則可以將掃描小車(chē)2的左右兩側(cè)分別與處于兩側(cè)的分軌道1連接，以提高掃描小車(chē)2的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性。
[0068]還可以將掃描小車(chē)2上的掃描帶4與軌道1垂直設(shè)置，則當(dāng)掃描小車(chē)2帶動(dòng)掃描帶4沿軌道1移動(dòng)時(shí)，即可完成整個(gè)掃描區(qū)域的掃描；當(dāng)然，掃描小車(chē)2可以根據(jù)掃描需求沿軌道1往復(fù)移動(dòng)，以提高掃描精度。
[0069]需要說(shuō)明的是，掃描小車(chē)2的移動(dòng)方向可以如圖3和圖6中所示在前后方向上移動(dòng)，當(dāng)軌道1的設(shè)置方向變換時(shí)，掃描小車(chē)2的運(yùn)動(dòng)方向也隨之改變，只要能夠?qū)崿F(xiàn)整個(gè)掃描區(qū)域的掃描即可；例如，軌道1也可以大體在橫向上延伸，然后驅(qū)動(dòng)掃描下車(chē)在縱向上移動(dòng)；或者可以設(shè)置軌道1相對(duì)橫向或者縱向傾斜一定的角度，然后驅(qū)動(dòng)掃描小車(chē)2在垂直于軌道1的方向上移動(dòng)，或者驅(qū)動(dòng)掃描小車(chē)2按照一定規(guī)律移動(dòng)，以完成整個(gè)掃描區(qū)域的掃描。
[0070]同時(shí)，掃描帶4可以在掃描區(qū)域內(nèi)均勻分布，如上文所述，掃描帶4可以將掃描區(qū)域分割為大小相等的子掃描區(qū)域，以便實(shí)現(xiàn)各子掃描區(qū)域的同步掃描。
[0071]在上述基礎(chǔ)上，還可以設(shè)置驅(qū)動(dòng)件5，通過(guò)驅(qū)動(dòng)件5驅(qū)動(dòng)掃描小車(chē)2沿軌道1移動(dòng)。驅(qū)動(dòng)件5可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的各種驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，例如，可以采用驅(qū)動(dòng)電機(jī)51和與其相連的絲杠52，絲杠52可以與軌道1同向延伸，然后將掃描小車(chē)2與絲杠52螺紋連接，則驅(qū)動(dòng)電機(jī)51驅(qū)動(dòng)絲杠52轉(zhuǎn)動(dòng)，絲杠52的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為掃描小車(chē)2的直線移動(dòng)，使得掃描小車(chē)2沿軌道1移動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)掃描帶4完成掃描。
[0072]可以想到，還可以采用液壓等其他動(dòng)力源，也可以采用齒輪傳動(dòng)等實(shí)現(xiàn)對(duì)掃描小車(chē)2的驅(qū)動(dòng)；顯然，采用絲杠52驅(qū)動(dòng)時(shí)可以提高驅(qū)動(dòng)精度，便于掃描小車(chē)2沿軌道1往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
[0073]進(jìn)一步，本發(fā)明還可以設(shè)置位置傳感器6，用于檢測(cè)掃描小車(chē)2的位置，由于掃描小車(chē)2處于移動(dòng)過(guò)程中，且每個(gè)掃描單元3所掃描的位置會(huì)發(fā)生變化，故可以設(shè)置位置傳感器6，并將位置傳感器6與處理器信號(hào)連接，將掃描小車(chē)2的位置信息傳遞給處理器，以便處理器根據(jù)掃描小車(chē)2的位置標(biāo)識(shí)掃描數(shù)據(jù)，完成相應(yīng)區(qū)域的掃描以及圖像重建。
[0074]可以想到，還可以采用其他方式進(jìn)行掃描數(shù)據(jù)的標(biāo)識(shí)，例如，可以根據(jù)掃描順序、掃描時(shí)間等進(jìn)行掃描數(shù)據(jù)的標(biāo)識(shí)。
[0075]請(qǐng)參考圖8和圖9，圖8為氣體電離室31陣列排布的示意圖；圖9為氣體電離室31的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0076]本發(fā)明的射線探測(cè)器可以將氣體電離室31按照陣列排布形成，如圖8所示，可以將氣體電離室31用于EPID系統(tǒng)，以降低成本，增加其使用壽命，解決固體探測(cè)器長(zhǎng)時(shí)間使用易損壞的問(wèn)題，可以在治療過(guò)程中實(shí)時(shí)成像，以提聞治療精度。
[0077]但是，采用陣列的結(jié)構(gòu)所需的氣體電離室31數(shù)量較多，故可以采用上文中所述的若干條掃描帶4實(shí)現(xiàn)掃描；采用若干條掃描帶4進(jìn)行掃描時(shí)不僅兼顧了掃描效率，還在較大程度上降低了所采用的氣體電離室31的數(shù)量。例如，當(dāng)采用1024X1024的陣列時(shí)，共需要1048576個(gè)氣體電離室31，如果使用64條掃描帶4，氣體電離室31的數(shù)量為1024X64，SP65536個(gè)氣體電離室31,是陣列結(jié)構(gòu)所需氣體電離室31的十六分之一。
[0078]本文中所述的若干是指數(shù)量不確定的多個(gè)，通常為三個(gè)以上。
[0079]以下結(jié)合圖9，對(duì)氣體電離室31的結(jié)構(gòu)和原理進(jìn)行說(shuō)明。
[0080]氣體電離室31通常有兩種類(lèi)型，一種是記錄單個(gè)輻射粒子的脈沖電離室，可用于測(cè)量重帶電粒子的能量和強(qiáng)度；另一種是記錄大量輻射粒子平均效應(yīng)的電流電離室和累計(jì)效應(yīng)的累計(jì)電離室，主要用于測(cè)量X、Υ> β和中子強(qiáng)度或者劑量，本文中采用的是前者。
[0081]氣體電離室31主要由處于不同電位的電極組成，電極的形狀原則上是任意的，但使用上大多是平行板和圓柱形的。電極之間用絕緣體314隔開(kāi)，并密封于一定氣體的容器內(nèi)。當(dāng)輻射粒子通過(guò)電極之間的氣體時(shí)，電離產(chǎn)生的電子和正離子便分別順著和逆著空間電場(chǎng)的方向運(yùn)動(dòng)，最后被收集下來(lái)。其中，與記錄儀器相連接的電極叫做收集電極311，它通過(guò)負(fù)載電阻接地。另一個(gè)電極則加上數(shù)百至數(shù)千伏電壓，叫高壓電極312。在收集電極311和高壓電極312之間還有一個(gè)保護(hù)環(huán)313，其電位與收集電極311相同。保護(hù)環(huán)313與兩電極間也是由絕緣體314隔開(kāi)，保護(hù)環(huán)313的作用是使從高壓電極312到地的漏電電流不通過(guò)收集電極311，并保持收集電極311邊緣的電場(chǎng)不會(huì)畸變而保持均勻。這樣，可使氣體電離室31有明確的靈敏體積。如果沒(méi)有復(fù)合和擴(kuò)散的損失，在靈敏體積內(nèi)形成的全部離子對(duì)都將被兩電極收集。
[0082]為了避免電極間漏電造成的測(cè)量誤差，氣體電離室31最關(guān)鍵的工藝是保證電極之間的絕緣效果。一般會(huì)選用性能優(yōu)良的絕緣材料有石英、氧化鋁、聚苯乙烯等。
[0083]另外，本發(fā)明的氣體電離室31可以設(shè)置為細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，即類(lèi)似于筆形，此種方式可以將探測(cè)器陣列做的很緊密，以提高其分辨率和靈敏度；關(guān)于氣體電離室31的其他部分以及采集電路等可以參照現(xiàn)有技術(shù)，限于篇幅，本文不再贅述。
[0084]需要說(shuō)明的是，電子射野影像裝置包含的部件較多，各部件的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，本文僅對(duì)其射線探測(cè)器進(jìn)行了說(shuō)明，其他部分請(qǐng)參照現(xiàn)有技術(shù)，此處不再贅述。
[0085]本發(fā)明還提供了一種電子射野影響裝置的掃描方法，包括以下步驟:
[0086]11)驅(qū)動(dòng)設(shè)有掃描單元3的掃描小車(chē)2由掃描區(qū)域的一端運(yùn)動(dòng)至另一端，以完成對(duì)整個(gè)掃描區(qū)域的掃描，獲取整個(gè)掃描區(qū)域的圖像；
[0087]12)根據(jù)所述圖像中患者掃描部位的大小，在所述掃描區(qū)域中選出一個(gè)分區(qū)域，通?？梢园淳€陣垂直方向圈選出一個(gè)分區(qū)域，并對(duì)所述分區(qū)域進(jìn)行精細(xì)掃描，實(shí)現(xiàn)區(qū)域掃描功能；
[0088]13)僅獲取所述分區(qū)域的數(shù)據(jù)，并重建所述分區(qū)域的精細(xì)圖像。
[0089]在步驟11)中獲得的圖像可以是一個(gè)大致的圖像，基本上能夠反映掃描區(qū)域的大致情況。通常，患者8需要的只是某個(gè)部位或者特定區(qū)域的照射，而一般的EPID會(huì)對(duì)整個(gè)掃描區(qū)域進(jìn)行掃描，以提供患者8擺位信息。本發(fā)明中增加區(qū)域掃描功能，醫(yī)務(wù)工作者可根據(jù)患者8掃描部位，在所獲得的圖像中圈選一個(gè)分區(qū)域，而對(duì)掃描區(qū)域中的其他無(wú)關(guān)區(qū)域可以不予理會(huì)。
[0090]詳細(xì)地，可以采用編碼器對(duì)各行列的掃描單元3進(jìn)行工作性能的控制:可以預(yù)先在控制臺(tái)的軟件中圈選患者8部位檢測(cè)區(qū)域，即所述分區(qū)域，計(jì)算機(jī)通過(guò)查表的方式將分區(qū)域內(nèi)對(duì)應(yīng)的掃描單元3的編碼下發(fā)到編碼器中，控制分區(qū)域中掃描單元3的各氣體電離室31工作與否。相應(yīng)的，可以僅上傳圈選的分區(qū)域的掃描數(shù)據(jù)，不參與工作的掃描單元3不上傳數(shù)據(jù)。這樣可以減少了傳輸數(shù)據(jù)量，減輕了計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)負(fù)擔(dān)，節(jié)約了數(shù)據(jù)分析時(shí)間和患者8掃描時(shí)間。
[0091]由于氣體電離室31壽命較長(zhǎng)，工作穩(wěn)定，所以，通常情況下，區(qū)域掃描方式中沒(méi)有必要對(duì)氣體電離室31的供電方式做區(qū)域選擇，也就是說(shuō)雖然采用區(qū)域掃描方式，但整個(gè)掃描小車(chē)2上的所有氣體電離室31可以同時(shí)上電工作，只是有選擇性的對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行挑選，即僅上傳圈選的分區(qū)域中的掃描數(shù)據(jù)；統(tǒng)一的高壓供電方式可以保證各氣體電離室31的一致性，提高掃描精度和準(zhǔn)確性。
[0092]以上對(duì)本發(fā)明所提供的電子射野影像裝置及其射線探測(cè)器、掃描方法進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種電子射野影像裝置的射線探測(cè)器，其特征在于，包括由掃描區(qū)域的一端延伸至另一端的軌道(I)和安裝在所述軌道(I)上的掃描小車(chē)(2)，所述掃描小車(chē)(2)上設(shè)有若干由多個(gè)氣體電離室(31)呈矩陣狀排列而成的掃描單元(3)，所述掃描單元(3)沿直線排布形成掃描帶(4)，多個(gè)所述掃描帶(4)排列組成多排掃描線陣結(jié)構(gòu)，所述掃描小車(chē)(2)帶動(dòng)所述掃描帶(4)沿所述軌道(I)移動(dòng)，以完成整個(gè)所述掃描區(qū)域的掃描。
2.如權(quán)利要求1所述的射線探測(cè)器，其特征在于，所述氣體電離室(31)的高壓輸入以及信號(hào)引腳在其尾部引出，各所述氣體電離室(31)等間距排列在同一平面上。
3.如權(quán)利要求2所述的射線探測(cè)器，其特征在于，各所述掃描帶(4)等間距排列，所述掃描小車(chē)(2)帶動(dòng)所述掃描帶(4)以線陣間隔為距離作單向掃描運(yùn)動(dòng)。
4.如權(quán)利要求3所述的射線探測(cè)器，其特征在于，所述掃描帶(4)與所述軌道(I)垂直，各所述掃描帶(4)均布在所述掃描區(qū)域內(nèi)。
5.如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的射線探測(cè)器，其特征在于，還包括驅(qū)動(dòng)所述掃描小車(chē)(2)沿所述軌道(I)移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)件(5)。
6.如權(quán)利要求5所述的射線探測(cè)器，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)件(5)包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)(51)以及與所述軌道(I)同向延伸的絲杠(52)，所述掃描小車(chē)(2)與所述絲杠(52)螺接，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)(51)驅(qū)動(dòng)所述絲杠(52)轉(zhuǎn)動(dòng)，以帶動(dòng)所述掃描小車(chē)(2)沿所述軌道(I)移動(dòng)。
7.一種電子射野影像裝置，包括射線探測(cè)器和與其信號(hào)連接的處理器，其特征在于，所述射線探測(cè)器為上述權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的射線探測(cè)器，所述掃描單元(3)與所述處理器信號(hào)連接，以便所述處理器根據(jù)所述掃描單元(3)獲取的掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像重建。
8.如權(quán)利要求7所述的電子射野影像裝置，其特征在于，所述掃描數(shù)據(jù)包括信號(hào)的強(qiáng)度信息和位置信號(hào)，所述掃描單元(3)采用SCD讀出電路讀出所述掃描數(shù)據(jù)。
9.如權(quán)利要求7所述的電子射野影像裝置，其特征在于，所述軌道(I)上設(shè)有用于檢測(cè)所述掃描小車(chē)(2)位置的位置傳感器￠)，所述位置傳感器(6)與所述處理器信號(hào)連接，以便所述處理器根據(jù)所述掃描小車(chē)(2)的位置標(biāo)識(shí)所述掃描數(shù)據(jù)。
10.一種電子射野影像裝置的掃描方法，其特征在于，包括以下步驟: 11)驅(qū)動(dòng)設(shè)有掃描單元的掃描小車(chē)由掃描區(qū)域的一端運(yùn)動(dòng)至另一端，以完成對(duì)整個(gè)掃描區(qū)域的掃描，獲取整個(gè)掃描區(qū)域的圖像； 12)根據(jù)所述圖像中所示患者掃描部位的大小，在所述掃描區(qū)域中選出一個(gè)分區(qū)域，并掃描所述分區(qū)域； 13)僅獲取所述分區(qū)域的數(shù)據(jù)，并重建所述分區(qū)域的圖像。
【文檔編號(hào)】A61N5/00GK104288912SQ201410514532
【公開(kāi)日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月29日
【發(fā)明者】韓東輝, 田新智, 梁國(guó)棟, 趙健, 李昊旻 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)東軟醫(yī)療系統(tǒng)有限公司