用于计算机断层扫描仪的探测器和计算机断层扫描系统技术方案

本实用新型专利技术涉及用于计算机断层扫描仪的探测器和计算机断层扫描系统。该探测器包括：多个传感器模块，分别包括多个传感器，每个传感器包括光电探测器和ADC模块，ADC模块用于将光电探测器的信号转换为ADC数据；控制单元，包括数据接口，用于读出多个传感器模块中的ADC模块；传感器模块和控制单元之间的数据线，包括多个数据通道，数据技术地连接传感器模块和控制单元，或至少用于传感器模块和控制单元的数据技术的连接，其中传感器模块用于通过数据通道串行且顺序地发送其多个ADC模块的ADC数据，控制单元用于接收数据通道的串行地且顺序地发送的ADC数据，并将接收到的ADC数据分配给传感器模块的多个ADC模块中的每一个。传感器模块的多个ADC模块中的每一个。传感器模块的多个ADC模块中的每一个。

【技术实现步骤摘要】
用于计算机断层扫描仪的探测器和计算机断层扫描系统


[0001]本技术涉及用于计算机断层扫描仪的探测器以及具有这种探测器的计算机断层扫描系统。

技术介绍

[0002]计算机断层扫描(CT)是放射学中众所周知且经常使用的成像方法。与X射线相比，在计算机断层扫描中，首先必须根据从不同方向穿过人体的X射线信号的吸收值来重建图像。吸收值由传感器模块提供，通常是线传感器，它们通常与电子元件一起高度集成在半导体上，用于数字化吸收值。
[0003]根据CT领域中的集成方法(生成电流的集成)工作的高度集成的传感器模块今天以非常压缩的形式提供。这些集成传感器模块的组件是闪烁器、传感器矩阵(例如光电二极管阵列)和连接在其后面的模数转换器(通常缩写为“ADC”表示模数转换器)。闪烁器将入射的X射线转换成波长为500nm到800nm的可见光。闪烁器正下方是光电二极管阵列，光电二极管阵列吸收这种可见光并将其转换为成比例的光电二极管电流。下游的模数转换器集成此光电二极管电流，并将其转换为数字比特流，数字比特流的值与流入的光电二极管电流成正比。CT探测器的面积由闪烁器的面积决定，后者可以相应地或大或小地设计。
[0004]虽然光电二极管和闪烁器区域的大小几乎完全由CT几何形状(高度和角度覆盖范围)决定，但ADC现在构建在最小的区域上，高度集成在传感器模块中非常集中的结构中。半导体上的传感器和ADC布置也称为“瓦片”。
[0005]需要接到ADC的电气接口来控制传感器模块。该接口包括：电压接口，它为“瓦片”(特别是ADC)提供电源电压；配置接口，用于为特定操作状态配置ADC(例如设定放大系数，启动某些校准模式等)；时钟接口，它为了模数转换操作而给ADC提供操作时钟；和数据接口，通过它可以从ADC中读出记录的数据。
[0006]该接口的每个功能都需要与插头进行电气连接。根据使用的接口，将不同的组件连接到该接口上：
[0007]‑
电压接口：使用印刷电路板上的不同DC
‑
DC转换器组件或LDO稳压器(线性压差稳压器)生成电源电压和参考电压。根据ADC的不同供电电压的数量，在印刷电路板上必须产生相应的供电电压。
[0008]‑
配置接口：配置接口通常由板载现场可编程门阵列(FPGA)驱动。根据ADC的配置接口(SPI、I2C等)及其协议的定义，需要不同数量的FPGA接头，通常每个通道2个接头。
[0009]‑
时钟接口：ADC的时钟接口也经常由FPGA提供和控制。根据ADC的定义，必须提供不同的时钟线(单端、差分)。
[0010]‑
数据接口：数据接口用于将ADC记录的数据传输到FPGA，FPGA再将这些数据转发到图像处理器进行进一步处理。当前每个ADC都由该数据接口单独读取，这需要相应数量的数据线(单端、差分)。
[0011]传感器模块和数据接口之间的电气插塞连接例如包括三个用于电压的双线、三个
用于配置数据的双线、一个用于公共时钟的双线以及用于来自六个ADC的数据的六个双线。通常，插塞连接器上的与传感器模块的大部分接头于是由从ADC到FPGA的数据接口线组成。
[0012]上述接口中的前三个接口(电压接口、配置接口和时钟接口)可以在印刷电路板上由FPGA上的中央的、通用的组件和/或接头提供。在相应大地设计的DC
‑
DC转换器和/或LDO稳压器的电压接口情况下，这涉及到要提供的电流大小。在配置接口和时钟接口的情况下，FPGA上的公共接头可能仍需要使用分配块来分配到探测器中的相应传感器模块上。
[0013]在ADC的数据接口情况下，分配给相应ADC的各个数据线迄今已分别被提供给FPGA。由于探测器中有大量传感器模块，这导致必须引到FPGA的数据线数量不可小觑。所以FPGA也必须相应大，这只影响到接头数量。对于具有96个传感器模块的示例探测器，其中，每个传感器模块包含总共六个传感器中的六个ADC，如果数据线设计为LVDS格式(低压差分信号＝2条线)，则在FPGA上存在有96x6x 2＝1152个线或接头。
[0014]通常，将大量的线路或接头分配到几个FPGA上，因为从架构的角度来看这更容易处理。然而，分到三个FPGA上需要在每个组件上使用384条线路或接头。由于接头数量如此之多，无法安装具有成本效益的FPGA变体，但FPGA代表了相关的成本因素。

技术实现思路

[0015]本技术的目的是，提出一种用于计算机断层扫描仪的改进的探测器以及一种改进的计算机断层扫描系统，利用其将避免上述缺点。
[0016]该目的通过独立权利要求的特征来实现。在从属权利要求和以下描述中阐述了本技术的其他有利的和本身具有创造性的实施方式和改进。
[0017]根据本技术的用于计算机断层扫描仪的探测器包括以下组件：
[0018]‑
多个传感器模块，其中，每个传感器模块包括多个传感器，并且其中，每个传感器又包括光电探测器和ADC模块，并且ADC模块被设计用于将光电探测器的信号转换成ADC数据，
[0019]‑
控制单元，其包括数据接口，用于读出多个传感器模块的ADC模块，
[0020]‑
传感器模块和控制单元之间的数据线，其包括多个数据通道，并且在数据技术方面连接传感器模块和控制单元，或者至少被设计用于传感器模块和控制单元的数据技术的连接，其中，传感器模块被设计用于通过数据通道串行地且顺序地发送其多个ADC模块的ADC数据，并且其中，控制单元被设计用于接收数据通道的这些串行地且顺序地发送的ADC数据，并将接收到的ADC数据分配给传感器模块的多个ADC模块中的每一个。
[0021]一般形式的传感器模块的结构是已知的，并在引言部分中进行了描述。优选地，探测器中存在多个传感器模块。由于每个传感器模块包括多个传感器，并因此包括多个ADC模块，因此在测量期间存在大量ADC数据(每个ADC模块有一个ADC数据集)。当然，在CT检查中，许多测量相继地进行，其中，必须在各个测量之间保持积分时间，在该积分时间内，ADC模块将传感器的信号转换为ADC数据。ADC数据集可以由一个字节、10位或24位组成，并且表示接收的传感器信号的测量值，因此如果X射线辐射的强度已知，则还表示吸收值。
[0022]然而，光电探测器也可以具有由各个传感器(例如光电二极管)构成的阵列，并且每个ADC模块可以有多个通道。单个ADC模块很可能具有128个通道，用于光电探测器的128个不同的传感器。如果每个通道的字长为24位，则ADC数据集的长度为128x24＝3072位。
[0023]控制单元以其一般形式在现有技术中是已知的，并且在引言部分中被称为用于控制传感器模块的接口。对于本技术来说，重要的是，控制单元包括用于读出ADC模块的数据接口。此外，还可以包括电源和/或配置单元和/或时钟单元。
[0024]数据线可以是简单的具有多个芯线的电缆。然而，对于高度集成电路，优本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于计算机断层扫描仪(2)的探测器(4)，其特征在于，所述探测器包括：
‑
多个传感器模块(5)，其中，每个传感器模块(5)包括多个传感器，并且其中，每个传感器又包括一个光电探测器(8)和一个ADC模块(9)，并且所述ADC模块(9)被设计用于将所述光电探测器(8)的信号转换为ADC数据(D)；
‑
一个控制单元(10)，所述控制单元包括数据接口(11)，用于读出所述多个传感器模块(5)中的所述ADC模块(9)；
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所述传感器模块(5)和所述控制单元(10)之间的一个数据线(L)，所述数据线包括多个数据通道(K1、K2)，并且数据技术地连接传感器模块(5)和控制单元(10)，或至少被设计用于传感器模块(5)和控制单元(10)的数据技术的连接，其中，一个传感器模块(5)被设计用于通过一个数据通道(K1、K2)串行地且顺序地发送其多个ADC模块(9)的ADC数据(D)，并且其中，所述控制单元(10)被设计用于接收一个数据通道(K1、K2)的串行地且顺序地发送的所述ADC数据(D)，并将接收到的所述ADC数据(D)分配给所述传感器模块(5)的所述多个ADC模块(9)中的每一个。2.根据权利要求1所述的探测器(4)，其特征在于，所述控制单元(10)附加地包括：一个配置单元(12)，用于针对操作状态配置所述传感器模块(5)的ADC模块(9)；和/或一个时钟单元，用于为所述传感器模块(5)提供操作时钟；和/或用于所述传感器模块(5)的一个电源(13)。3.根据权利要求1或2所述的探测器(4)，其特征在于，所述控制单元(10)包括一个可编程的逻辑门装置，所述逻辑门装置被设计为用于读出所述ADC模块(9)的数据接口(11)。4.根据权利要求1或2所述的探测器(4)，其特征在于，所述数据线(L)是一个物理线。5.根据权利要求1或2所述的探测器(4)，其特征在于，一个传感器模块(5)被配置为使得所述ADC模块(9)以固定顺序在相对于一个发送周期的固定时间发送其ADC数据(D)。6.根据权利要求1或2所述的探测器(4)，其特征在于，所述数据线、所述传感器模块(5)和所述控制单元(10)被设计用于一个总线仲裁，使得不同的ADC模块(9)的通过一个数据通道(K1、K2)发送的AD...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：西门子医疗有限公司，
类型：新型
国别省市：