[发明专利]一种电子射野影像装置及其射线探测器、扫描方法

说明书

技术领域

本发明涉及医学技术领域，特别是涉及一种电子射野影像装置的射线探测器。本发明还涉及一种具有上述射线探测器的电子射野影像装置以及电子射野影响装置的扫描方法。

背景技术

电子射野影像装置(Electronic Portal Imaging Device，简称EPID)，主要应用于加速器在临床放射治疗前和治疗过程中对射野形状和肿瘤位置的验证。该系统主要由前端射线探测器和后端信号处理两部分组成，不同系统的主要差别体现在前端射线探测器部分。目前，依据射线探测种类的不同，可以将EPID系统划分为荧光平板探测器、固体半导体平板探测器、液体电离室等类型。

请参考图1，图1为现有技术中荧光平板探测器一种设置方式的结构示意图。

荧光平板探测器主要由覆盖金属板100的荧光屏200、45°角倾斜的反射镜300、透镜400和摄像机500组成。当光子束入射到金属板100、与其发生相互作用而产生电子时，电子打到荧光屏200上发出荧光；荧光形成的影像经反射镜300和透镜400组成的光路传到摄像机500，经摄像机500记录后成为电子图像，最后传到负责图像处理的计算机。

荧光平板探测器的荧光屏200价格低廉，因此可以做的很大，覆盖的射野范围大，成像速度快，且荧光屏200的使用寿命较长。但荧光屏200存在成像分辨率低、图像模糊的先天缺陷，加上反光镜300的倾斜造成系统体积庞大，不利于患者摆位；再者，荧光屏200对高能射线光子收集效率较低。

固体半导体平板探测器主要是由非晶硅、非晶硒等材料做成的半导体线阵组成。非晶硅阵列由光电二极管和场效应管组成，紧贴金属荧光转换板，每一个二极管耦合到一个场效应晶体管。当采集图像信号时，所有的FET线保持负电压以便使整个FET阵列不导电。荧光高效地转换为光电二极管本征层的电子空穴对，随后被收集、贮存在光二极管的电容中。当已为一幅图像采集了足够的信号后，改变某一条FET的电压使位于相应行的所有FET导电。存贮在光二极管的信号经FET传到数据线，经外部电子仪器转换为一行数字图像。随后，这条FET线的电压回到初始状态，类似地改变下一条FET的电压便可以得到下一行的图像。采集过程逐行进行直至所有行的信号被读出并得到整幅图像。

用非晶硒阵列做成的光导体直接将X射线转换成代表图像的电荷，后者可以用一个有源矩阵读取。非晶硒层的下表面与有源矩阵接触，而其上表面接高压偏置电极，因而可以在非晶硒层中形成电场。有源矩阵的每个像素由一个薄膜晶体管，一个像素电极和一个贮存电容构成。水平布置的门线每次打开一行薄膜晶体管，使图像电荷从像素电极传输到垂直布置的数据线，再经数据线传到外部电荷放大器，最后由同轴电缆将放大了的并行信号转换成串行输出。与非晶形硅影像阵列比较，此方法不需要金属荧光转换板，是一种更直接的扫描方法。

不管是非晶硅还是非晶硒阵列的固体探测器，都具有体积小、效率高、分辨率高、动态范围大等优点；但成本造价较高，且不能在高能射线下长期工作，其使用寿命往往只能维持1年左右。

液体电离室系统采用液体电离室矩阵作为射线探测器，电离室高压电极之间填充有机溶剂作为电离介质。采集过程通过依次接通每一行电离室的极化电压，同时采用静电计读取这一行电离室的电离电流来实现。系统的扫描时间与空间分辨率互为此消彼长关系，更短的扫描时间可通过降低空间分辨率来实现。

液体电离室系统体积较小，结构紧凑，方便安装使用。而且各个探测单元位置固定、均匀分布，不会使图像发生几何失真。但探测器射线利用率低，在图像读取过程中加速器剂量率的不稳定性可能影响图像质量。

现有三种探测器具有各自的优点，同时也存在不同缺陷，目前主流探测器采用固体半导体平板探测器，但该类型探测器成本高，寿命短，因此，如何设计一种电子射野影像装置及其射线探测器、扫描方法，以降低成本，延长使用寿命，并且使得其体积比荧光系统小，稳定性比液体探测器好，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种电子射野影像装置及其射线探测器，其成本较低，寿命长，且体积比荧光系统小，稳定性比液体探测器好。

本发明的另一目的是提供一种电子射野影响装置的扫描方法，能够实现扫描区域的可选性，以减少数据传输量和处理时间，进而减少患者受到的非治疗辐射。