(57)【要約】  放射線を検出するように動作可能な構造体が記載される。構造体は、第１の厚さを有する第１のスクリーンと、第１の厚さよりも大きい第２の厚さを有する第２のスクリーンとを備える。第１のスクリーンの背面は、構造体に向けられた入射放射線に対面し得る。第１のスクリーンは、第１のスクリーン内で散乱した光子を光センサアレイに向けて反射する第１の反射レイヤを含み得る。第２のスクリーンは、第１のスクリーン及び第２のスクリーンが反対方向に向くように、光センサアレイに対面し得る。第２のスクリーンは、光センサアレイを通過した光子を光センサアレイに向けて反射する第２の反射レイヤを含み得る。
2020529607.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の厚さを有する第１のスクリーンと、
前記第１の厚さよりも大きい第２の厚さを有する第２のスクリーンと、
前記第１のスクリーン及び前記第２のスクリーンの間に配置された光センサアレイと、
を備える構造体であって、
前記第１のスクリーンは、前記構造体に向けられた入射放射線に前記第１のスクリーンの背面が対面するように、前記光センサアレイに向けられ、
前記第１のスクリーンは、
前記構造体に向けられた前記入射放射線を光子に変換する第１の蛍光体レイヤと、
前記第１のスクリーンの背面に配置された第１の反射レイヤであって、前記第１の蛍光体レイヤ内で散乱した前記光子を前記光センサアレイに向けて反射する、第１の反射レイヤと、
を備え、
前記第２のスクリーンは、前記第１のスクリーン及び前記第２のスクリーンが反対方向に向けられるように、前記光センサアレイに対面するように向けられ、
前記第２のスクリーンは、
第２の蛍光体レイヤと、
前記第２のスクリーンの背面に配置された第２の反射レイヤであって、前記光センサアレイを通過した前記光子を前記光センサアレイに向けて反射する、第２の反射レイヤと、
を備え、
前記光センサアレイは、前記光子を捕捉し、前記捕捉された光子を電気信号に変換する、
構造体。
【請求項２】
前記光センサアレイは、複数のスイッチングエレメントを含む感光ストレージエレメントを備える、
請求項１に記載の構造体。
【請求項３】
前記光センサアレイ及び前記第２の蛍光体レイヤの間に配置された基板をさらに備える、
請求項１に記載の構造体。
【請求項４】
前記基板はガラス、プラスチック、及びセルロースのうちの１つである、
請求項３に記載の構造体。
【請求項５】
前記光センサアレイ及び前記第２の蛍光体レイヤの間に配置された光ファイバプレートをさらに備える、
請求項１に記載の構造体。
【請求項６】
前記第２の厚さに対する前記第１の厚さの比率は、前記構造体を利用するイメージングシステムの検出量子効率を最大化する、
請求項１に記載の構造体。
【請求項７】
前記第２の厚さに対する前記第１の厚さの比率は、前記構造体を利用するイメージングシステムの変調伝達関数を最大化する、
請求項１に記載の構造体。
【請求項８】
構造体と通信可能に構成されたプロセッサを備えるイメージングシステムであって、
前記構造体は、
第１の厚さを有する第１のスクリーンと、
前記第１の厚さよりも大きい第２の厚さを有する第２のスクリーンと、
前記第１のスクリーン及び前記第２のスクリーンの間に配置された光センサアレイと、
を備え、
前記第１のスクリーンは、前記構造体に向けられた入射放射線に前記第１のスクリーンの背面が対面するように、前記光センサアレイに向けられ、
前記第１のスクリーンは、
前記構造体に向けられた前記入射放射線を光子に変換する第１の蛍光体レイヤと、
前記第１のスクリーンの背面に配置された第１の反射レイヤであって、前記第１の蛍光体レイヤ内で散乱した前記光子を前記光センサアレイに向けて反射する、第１の反射レイヤと、
を備え、
前記第２のスクリーンは、前記第１のスクリーン及び前記第２のスクリーンが反対方向に向けられるように、前記光センサアレイに対面するように向けられ、
前記第２のスクリーンは、
第２の蛍光体レイヤと、
前記第２のスクリーンの背面に配置された第２の反射レイヤであって、前記光センサアレイを通過した前記光子を前記光センサアレイに向けて反射する、第２の反射レイヤと、
を備え、
前記光センサアレイは、前記光子を捕捉し、前記捕捉された光子を電気信号に変換し、
前記プロセッサは、
前記構造体からの前記電気信号を入力し、及び、
前記電気信号を用いて画像を生成するように構成された、
イメージングシステム。
【請求項９】
前記光センサアレイは、複数のスイッチングエレメントを含む感光ストレージエレメントを備える、
請求項８に記載のイメージングシステム。
【請求項１０】
前記光センサアレイ及び前記第２の蛍光体レイヤの間に配置された基板をさらに備える、
請求項８に記載のイメージングシステム。
【請求項１１】
前記基板はガラス、プラスチック、及びセルロースのうちの１つである、
請求項１０に記載のイメージングシステム。
【請求項１２】
前記光センサアレイ及び前記第２の蛍光体レイヤの間に配置された光ファイバプレートをさらに備える、
請求項８に記載のイメージングシステム。
【請求項１３】
前記第２の厚さに対する前記第１の厚さの比率は、前記構造体を利用するイメージングシステムの検出量子効率を最大化する、
請求項８に記載のイメージングシステム。
【請求項１４】
前記第２の厚さに対する前記第１の厚さの比率は、前記構造体を利用するイメージングシステムの変調伝達関数を最大化する、
請求項８に記載のイメージングシステム。
【請求項１５】
放射線ディテクタと、
それ自体と前記放射線ディテクタとの間に配置された対象物にＸ線を放射するように動作可能なＸ線源と、
プロセッサと、
を備える装置であって、
前記放射線ディテクタは、
第１の厚さを有する第１のスクリーンと、
前記第１の厚さよりも大きい第２の厚さを有する第２のスクリーンと、
前記第１のスクリーン及び前記第２のスクリーンの間に配置された光センサアレイと、
を備え、
前記第１のスクリーンは、前記放射線ディテクタに向けて放射された前記Ｘ線に前記第１のスクリーンの背面が対面するように、前記光センサアレイに向けられ、
前記第１のスクリーンは、
前記構造体に向けられた前記Ｘ線を光子に変換する第１の蛍光体レイヤと、
前記第１のスクリーンの背面に配置された第１の反射レイヤであって、前記第１の蛍光体レイヤ内で散乱した前記光子を前記光センサアレイに向けて反射する、第１の反射レイヤと、
を備え、
前記第２のスクリーンは、前記第１のスクリーン及び前記第２のスクリーンが反対方向に向けられるように、前記光センサアレイに対面するように向けられ、
前記第２のスクリーンは、
第２の蛍光体レイヤと、
前記第２のスクリーンの背面に配置された第２の反射レイヤであって、前記光センサアレイを通過した前記光子を前記光センサアレイに向けて反射する、第２の反射レイヤと、
を備え、
前記光センサアレイは、前記光子を捕捉し、前記捕捉された光子を電気信号に変換し、
前記プロセッサは、
前記放射線ディテクタからの前記電気信号を入力し、及び、
前記電気信号を用いて前記対象物の画像を生成するように構成された、
装置。
【請求項１６】
前記光センサアレイは、複数のスイッチングエレメントを含む感光ストレージエレメントを備える、
請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記光センサアレイ及び前記第２の蛍光体レイヤの間に配置された基板をさらに備える、
請求項１５に記載の装置。
【請求項１８】
前記光センサアレイ及び前記第２の蛍光体レイヤの間に配置された光ファイバプレートをさらに備える、
請求項１５に記載の装置。
【請求項１９】
前記第２の厚さに対する前記第１の厚さの比率は、前記構造体を利用するイメージングシステムの検出量子効率を最大化する、
請求項１５に記載の装置。
【請求項２０】
前記第２の厚さに対する前記第１の厚さの比率は、前記構造体を利用するイメージングシステムの変調伝達関数を最大化する、
請求項１５に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照．
本出願は、２０１７年８月３日出願の米国仮出願第６２／５４０６２０号、及び、２０１８年７月３０日出願の米国仮出願第６２／７１１８８３に対する優先権を主張する。
【０００２】
本出願は、概して放射線ディテクタ及びデジタル放射線撮像に関する。
【背景技術】
【０００３】
デジタル放射線撮像において、イメージングシステムは、放射線を吸収して光を発生するスクリーンを含み得る。発生された光は、光センサのアレイにより感知され、電気信号を生成する。生成された電気信号は、イメージングシステムにより、デジタル画像を生成するのに用いられる。いくつかの例において、生成された画像の品質（例えばシャープネス、解像度等）は、光散乱等の様々な現象による影響を受ける。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
いくつかの例において、概してデジタル放射線撮像への適用における構造体が記載される。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
構造体は、第１の厚さを有する第１のスクリーンと、第１の厚さよりも大きい第２の厚さを有する第２のスクリーンとを含み得る。構造体は、第１のスクリーン及び第２のスクリーンの間に配置された光センサアレイをさらに含み得る。第１のスクリーンは光センサアレイに対面するように向けられ、これにより第１のスクリーンの背面は、構造体に向けられた入射放射線に対面し得る。第１のスクリーンは、構造体に向けられた入射放射線を光子に変換する第１の蛍光体レイヤを含み得る。第１のスクリーンは、第１のスクリーンの背面に配置された第１の反射レイヤをさらに含み得る。第１の反射レイヤは、第１の蛍光体レイヤにおいて散乱した光子を光センサアレイに向けて反射し得る。第２のスクリーンは光センサアレイに対面するように向けられ、これにより第１のスクリーン及び第２のスクリーンは逆方向に向けられ得る。第２のスクリーンは、第２の蛍光体レイヤを含み得る。第２のスクリーンは、第２のスクリーンの背面に配置された第２の反射レイヤをさらに含み得る。第２の反射レイヤは、光センサアレイを通過した光子を光センサアレイへと反射し得る。光センサアレイは、光子を捕捉して、捕捉された光子を電気信号に変換するように動作可能であり得る。
【０００６】
いくつかの例において、概してイメージングシステムが記載される。イメージングシステムは、構造体と通信可能に構成されたプロセッサを含み得る。構造体は、第１の厚さを有する第１のスクリーンと、第１の厚さよりも大きい第２の厚さを有する第２のスクリーンとを含み得る。構造体は、第１のスクリーン及び第２のスクリーンの間に配置された光センサアレイをさらに含み得る。第１のスクリーンは光センサアレイに対面するように向けられ、これにより第１のスクリーンの背面は、構造体に向けられた入射放射線に対面し得る。第１のスクリーンは、構造体に向けられた入射放射線を光子に変換する第１の蛍光体レイヤを含み得る。第１のスクリーンは、第１のスクリーンの背面に配置された第１の反射レイヤをさらに含み得る。第１の反射レイヤは、第１の蛍光体レイヤにおいて散乱した光子を光センサアレイに向けて反射し得る。第２のスクリーンは光センサアレイに対面するように向けられ、これにより第１のスクリーン及び第２のスクリーンは逆方向に向けられ得る。第２のスクリーンは、第２の蛍光体レイヤを含み得る。第２のスクリーンは、第２のスクリーンの背面に配置された第２の反射レイヤをさらに含み得る。第２の反射レイヤは、光センサアレイを通過した光子を光センサアレイへと反射し得る。光センサアレイは、光子を捕捉して、捕捉された光子を電気信号に変換するように動作可能であり得る。プロセッサは、構造体から電気信号を入力し、電気信号を用いて画像を生成するように構成され得る。
【０００７】
いくつかの例において、概してＸ線装置が記載される。装置は、放射線ディテクタと、Ｘ線放射源と、プロセッサとを含み得る。Ｘ線放射源は、Ｘ線放射源及び放射線ディテクタの間に配置された対象物にＸ線を照射するように動作可能であり得る。放射線ディテクタは、第１の厚さを有する第１のスクリーンと、第１の厚さよりも大きい第２の厚さを有する第２のスクリーンとを含み得る。放射線ディテクタは、第１のスクリーン及び第２のスクリーンの間に配置された光センサアレイをさらに含み得る。第１のスクリーンは光センサアレイに対面するように向けられ、これにより第１のスクリーンの背面は、放射線ディテクタに照射されたＸ線に対面し得る。第１のスクリーンは、Ｘ線を光子に変換する第１の蛍光体レイヤを含み得る。第１のスクリーンは、第１のスクリーンの背面に配置された第１の反射レイヤをさらに含み得る。第１の反射レイヤは、第１の蛍光体レイヤにおいて散乱した光子を光センサアレイに向けて反射し得る。第２のスクリーンは光センサアレイに対面するように向けられ、これにより第１のスクリーン及び第２のスクリーンは逆方向に向けられ得る。第２のスクリーンは、第２の蛍光体レイヤを含み得る。第２のスクリーンは、第２のスクリーンの背面に配置された第２の反射レイヤをさらに含み得る。第２の反射レイヤは、光センサアレイを通過した光子を光センサアレイへと反射し得る。光センサアレイは、光子を捕捉して、捕捉された光子を電気信号に変換するように動作可能であり得る。プロセッサは、放射線ディテクタから電気信号を入力し、電気信号を用いて対象物の画像を生成するように構成され得る。
【０００８】
様々な実施形態の構造及び動作に加えて、更なる特徴が、添付の図面を参照しながら、以下で詳細に記載される。図面において、類似の符号は同一又は機能的に類似した要素を示す。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ある実施形態において、非対称反射スクリーンによるデュアルスクリーンデジタル放射線撮像を実装するために利用される構造体の例を示す。
【図２】ある実施形態において、非対称反射スクリーンによるデュアルスクリーンデジタル放射線撮像を実装するために利用される構造体の例を示す。
【図３】ある実施形態において、非対称反射スクリーンによるデュアルスクリーンデジタル放射線撮像に関するパフォーマンス尺度の結果の例を示す。
【図４】ある実施形態において、非対称反射スクリーンによるデュアルスクリーンデジタル放射線撮像に関するパフォーマンス尺度の結果の例を示す。
【図５】Ｘ線ディテクタの通常の構成と、本開示に記載のデュアルスクリーン構成との差異を示す。
【図６】１つのスクリーンを有する通常又は従来の構成と本開示に記載のデュアルスクリーン構成との間のＭＴＦの差異を示した実験の例を示す。
【図７】１つのスクリーンを有する通常又は従来の構成と本開示に記載のデュアルスクリーン構成との間のＤＱＥの差異を示した実験の例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施形態を、添付の図面を参照しながら以下詳細に解説する。発明を説明するにあたって、発明の概念の理解を明瞭にして、不要な詳細が発明を不明瞭にすることを避けるために、分野で広く知られた関連する機能又は構造については省略している。
【００１１】
デジタル放射線撮像の適用において、アクティブマトリクス間接フラットパネルイメージャ（ＡＭＦＰＩ）が用いられ得る。いくつかの例において、ＡＭＦＰＩは単一の増感スクリーンを含み、その増感スクリーンの下にセンサアレイ（例えば薄膜トランジスタアレイ）を配置することで作成され得る。これにより、ＡＭＦＰＩは、Ｘ線を増感スクリーンの上から入射させることで動作できる。単一増感スクリーンの厚さは、Ｘ線吸収率と空間解像度とのトレードオフに基づき得る。例えば、厚さを増やすと吸収率及び感度は向上し得るが、増強スクリーンの蛍光体レイヤにおける光散乱により解像度の低下の原因にもなり得る。
【００１２】
スクリーンフィルム放射線撮像において、デュアルスクリーンシステムは、単一増強スクリーンから分割された２つのパーティションの間に配置されたデュアルエマルジョンフィルムを含み得る。このような構成は、入射放射線とフィルムとの距離が短くなるため、光散乱が軽減され得るが、光子がフィルムエマルジョンを貫通して反対側のパーティションから反射するクロスオーバー現象を引き起こし得る。
【００１３】
以下でさらに説明されるが、本開示に係る構造体（例えば図１の構造体１００）は、様々なデジタル放射線撮像システム及びフィルムスクリーン放射線撮像システムの欠点のいくつかに対処できる。
【００１４】
図１は、本明細書に記載の実施形態のうち少なくとも一部に従って配置された、非対称反射スクリーンによるデュアルスクリーンデジタル放射線撮像を実装するために利用され得る構造体１００の例を示す。構造体１００は、第１のスクリーン１１０と、第２のスクリーン１２０と、光センサアレイ１０５と、基板１０７とを含み得る。第１のスクリーン１１０は、第１のスクリーンの背面が構造体１００に向けられた入射放射線（例えば入射Ｘ線１０２）に対面するように向けられ得る。光センサアレイ１０５は、第１のスクリーン１１０と第２のスクリーン１２０との間に配置され得る。第１のスクリーン１１０及び第２のスクリーン１２０は、第１のスクリーン１１０及び第２のスクリーン１２０が互いに対面するように、反対方向に向けられ得る。図１に示す構造体１００の向きにおいて、第１のスクリーン１１０の背面は構造体１００の上面であってよく、第２のスクリーン１２０の背面は構造体１００の底面であってよい。図１のスクリーン１１０の厚さは、第２のスクリーン１２０の厚さよりも小さくあり得る。第１のスクリーン１１０は、入射Ｘ線１０２が第１のスクリーン１１０に入射するように、光センサアレイ１０５の上に配置され得る。いくつかの例において、第１のスクリーン１１０の厚さが第２のスクリーン１２０の厚さよりも小さいため、第１のスクリーン１１０は光センサアレイ１０５の上に配置され得る。
【００１５】
スクリーン１１０は、シンチレーション蛍光体レイヤ１１４及び反射レイヤ１１２を含み得る。ここで、反射レイヤ１１４は高反射率の材料で作られ得る。スクリーン１２０は、シンチレーション蛍光体レイヤ１２２と反射レイヤ１２４とを含み得る。ここで、反射レイヤ１２４は、高反射率の材料で作られ得る。例えば、反射レイヤ１１４，１２４は、二酸化チタン等の白色材料のレイヤでコーティングされていてもよい。反射レイヤ１１４，１２４のサイズは同じでも異なっていてもよく、反射レイヤ１１４，１２４のコーティング材料は同じでも異なっていてもよい。蛍光体レイヤ１１４，１２４の各々は、入射Ｘ線１０２を捕捉し、捕捉されたＸ線を光子に変換可能な蛍光体結晶を含み得る。いくつかの例において、蛍光体レイヤ１１４の厚さは蛍光体レイヤ１２４の厚さよりも小さく、これによりスクリーン１１０はスクリーン１２０よりも薄くなり得る。いくつかの例では、スクリーン１１０，１２０はそれぞれ、粒状のタイプ（例えばＧｄ０２Ｓ２：Ｔｂ）又は円柱状（例えばＣｓＩ：ＴＩ）、若しくは両方の組み合わせであり得る。いくつかの例において、構造上の安定正を高めるために、反射レイヤ１２２の下に、より厚いスクリーン（例えばスクリーン１２０）のための追加の支持体がオプションで配置され得る。
【００１６】
光センサアレイ１０５は、複数のスイッチング素子１０６を含み得る感光ストレージエレメント１０８を含み得る。基板１０７は、光学的厚さが小さく、光センサアレイ１０５と蛍光体レイヤ１２４との間に配置され得る。感光ストレージエレメント１０８及びスイッチングエレメント１０６は、基板１０７の上面に配置され得る。光センサアレイ１０５は、ａ−Ｓｉ：Ｈ ｎ−ｉ−ｐ光ダイオード、ＭＩＳタイプ、又は他のタイプであり得る。光センサアレイ１０５は、いずれの面から入射する光にも感光性を持ち、スクリーン１１０，１２０により放射される波長において低い透過率を有し得る。例えば、光センサアレイ１０５は、ピクセルクロストーク及びクロスオーバーの影響が低減され得るように、スクリーン１１０，１２０により放射される光の波長で高い光吸収率（９０％以上）を有し得る。ある例において、基板１０７は、厚さ３０ミクロン未満、好ましくは１０ミクロン未満の薄いガラス、プラスチック、又はセルロースであり得る。光センサアレイ１０５は、光子を捕捉し、捕捉された光子を電気信号に変換することができ、電気信号は（構造体１００とは別個の）装置がデジタル画像を生成するために用いられ得る。例えば、各スイッチング素子１０６は画像のピクセルに対応し、これにより特定の列、行、ピクセルグループを切り替えることで、ピクセル値の群を読み出して画像を生成できる。
【００１７】
ある例において、構造体１００は、画像を生成するイメージングシステムのコンポーネントであり得る。動作において、蛍光体レイヤ１１４は、入射Ｘ線１０２を受け、入射Ｘ線１０２を光に変換し得る。変換された光が光センサアレイ１０５に到達すると、光センサアレイ１０５は変換された光から光子を捕捉し、光子を電気信号に変換し得る。図１に示す例において、入射Ｘ線１０２が蛍光体レイヤ１１４に到達した場合、蛍光体レイヤ１１４内の結晶がＸ線を光子１４０に変換し得る。光子１４０は、蛍光体レイヤ１１４内で散乱し得る。散乱された光子の一部は、光センサアレイ１０５に向けられ、他の散乱された光子は、光センサアレイ１０５から離れるように向けられ得る。反射レイヤ１１２は、光センサアレイ１０５が散乱された光子を捕捉できるように、散乱された光子を光センサアレイ１０５に向けて反射し得る。
【００１８】
いくつかの例において、入射Ｘ線１０２は、蛍光体レイヤ１１４により完全に捕捉されない場合がある（例えば、蛍光体レイヤ１１４が全入射Ｘ線を変換するのに十分な結晶を有しない場合がある）。捕捉されないＸ線は、光センサアレイ１０５を通過し、第２のスクリーン１２０の蛍光体レイヤ１２４内の結晶が、捕捉したＸ線を光子１５０に変換する。光子１５０は、蛍光体レイヤ１２４内で散乱し得る。散乱された光子の一部は光センサアレイ１０５に向けられ、他の散乱された光子は光センサアレイ１０５から離れるように向けられ得る。反射レイヤ１２２は、光センサアレイ１０５が散乱された光子を捕捉できるように、散乱された光子を光センサアレイ１０５に向けて反射し得る。従って、第２のスクリーン１２０は、光センサアレイ１０５により吸収されなかったスクリーン１１０の反射光からの光子を再捕捉することを容易にする。
【００１９】
いくつかの例において、上部の（入射Ｘ線に対面する）スクリーン１１０から変換された光は、光センサアレイ１０５の光学特性を調整することで重み付けされ得る。スクリーン１１０からの光は、ビーム硬化の影響により入射Ｘ線スペクトルの低エネルギー部分からのより多くの情報を含み得る。また、これを強調することにより、構造体１００を利用するイメージングシステムにより生成された画像における低コントラスト物体の視認性を向上されることができる。
【００２０】
ある例において、プロセスはコンピュータデバイス又はハードウェアプロセッサにより実装されて構造体１００を構築する。また、プロセスは、ビーム品質又は蛍光体レイヤ１１４，１２４の半価層（ＨＶＬ）を決定するために放射線撮像検査を実行するステップから開始し得る。次に、数学的モデルを用いて、２つのスクリーン１１０，１２０のコーティングの重量又は厚さの比の関数として、信号対ノイズ比（ＳＮＲ）、変調伝達関数（ＭＴＦ）等の性能尺度を決定し得る。その後、放射線撮像検査の結果及び性能尺度に基づいて、構造体１００の所望の実装において理想的な性能を提供できる蛍光体レイヤ１１４，１２４の厚さ比が選択される。
【００２１】
例えば、構造１００を利用するイメージングシステムの検出量子効率（ＤＱＥ）を最大化するために、２つのシンチレーション蛍光体レイヤ１１４，１２４の厚さが選択され得る。ＤＱＥは、入力量子毎の出力信号対ノイズ比（ＳＮＲ）であり、ＤＱＥは空間周波数とＸ線曝露レベルに依存する。ＤＱＥ性能の基本的な制限は、Ｘ線の吸収率と、以下の２つのノイズ係数の積により与えられる。一方は、吸収事象に対する応答の大きさの変動を量子化するもの（Ｓｗａｎｋファクタ）、もう一方は事象に対する空間応答の変動を定量化するもの（Ｌｕｂｂｅｒｔｓファクタ）である。Ｌｕｂｂｅｒｔｓファクタは、光センサアレイから様々な距離で発生するＸ線吸収事象により生じる光の空間的広がりの変動によるＤＱＥの低下を示す。検出量子効率を最大化する例では、２つのシンチレーション蛍光体レイヤ１１４，１２４の薄い（厚さの小さい）方は、２つのシンチレーション蛍光体レイヤ１１４，１２４の厚さの合計の３０％〜４５％の間となるように選択され得る。
【００２２】
いくつかの例において、２つのシンチレーション蛍光体レイヤ１１４，１２４の厚さは、構造体１００を利用するイメージングシステムのＭＴＦを最大化するために選択され得る。ＭＴＦを最大化するためには、２つのシンチレーションスクリーンの薄い方は、シンチレーションレイヤの厚さの合計の２０％〜４０％の間になるように選択される。
【００２３】
ある例において、構造体１００は、イメージングシステムのコンポーネントである。イメージングシステムは、互いに通信可能に構成された構造体１００、プロセッサ、及びメモリを含み得る。構造体１００の第１のスクリーン１１０は、入射Ｘ線１０２を受け、入射Ｘ線を光子に変換し得る。反射レイヤ１１４は、第１の蛍光体レイヤ１１２内で散乱した光子を光センサアレイ１０５に向けて反射し得る。第２のスクリーン１２０の反射レイヤ１２４は、光センサアレイ１０５を通過した光子を、再度光センサアレイ１０５に向けて反射し得る。光センサアレイ１０５は、捕捉した光子を電気信号に変換し、電気信号をプロセッサに出力し得る。プロセッサは電気信号をメモリに保存し、電気信号を用いて画像を生成し得る。
【００２４】
ある例において、構造体１００は、Ｘ線源とプロセッサとを含む装置の中の放射線ディテクタであり得る。Ｘ線源は、Ｘ線を生成するＸ線管、又はＸ線を生成し得る他のデバイスであってよい。Ｘ線源及び構造体１００の間に、物体等の対象物が配置され得る。Ｘ線源はＸ線を対象物に照射し、対象物はＸ線の一部を吸収して、Ｘ線の減衰を引き起こし得る。減衰したＸ線は、入射Ｘ線１０２として構造体１００に向けられ得る。構造体１００の第１のスクリーン１１０は、入射Ｘ線１０２を受け、入射Ｘ線を光子に変換し得る。反射レイヤ１１４は、第１の蛍光体レイヤ１１２内で散乱した光子を光センサアレイ１０５に向けて反射し得る。第２のスクリーン１２０の反射レイヤ１２４は、光センサアレイ１０５を通過した光を、再度光センサアレイ１０５に向けて反射し得る。光センサアレイ１０５は、光子を捕捉し、捕捉された光子を電気信号に変換し得る。プロセッサは、放射線ディテクタから電気信号を受信し、電気信号を用いて対象物の画像を生成するように動作可能であり得る。
【００２５】
図２は、本明細書に記載の実施形態のうち少なくとも一部に従って配置された、非対称反射スクリーンによるデュアルスクリーンデジタル放射線撮像を実装するために利用され得る構造体２００の例を示す。以下で図２は、図１及び上記の説明を参照しながら説明されることがある。
【００２６】
構造体２００は、第１のスクリーン１１０と、第２のスクリーン１２０と、光センサアレイ２０５と、光ファイバプレート２０２とを含み得る。光センサアレイ２０５は、複数のスイッチングエレメント１０６を含む感光ストレージエレメント１０８を含み得る。光ファイバプレート２０２は、無視可能な光学厚さ、１〜３ｍｍの物理厚さ等、光学厚さが実質的に０のものであり得る。いくつかの例において、光ファイバプレート２０２の光ファイバ開口数は、比較的大きくあり得る。
【００２７】
図３に、白色バッキング（例えば反射レイヤ１１２，１２２）及び５ｌｐ／ｍｍの解像度（ミリメートルあたりのラインペア）を備えるデュアルスクリーン構造体（構造体１００及び／又は２００）を利用するイメージングシステムのＬｕｂｂｅｒｔｓファクタ及びＤＱＥのグラフを示す。
【００２８】
グラフ３０２において、デュアルスクリーン構造体の２つのスクリーンの合計厚さは１６０ミクロン（０．１６０ｍｍ）である。ここで、薄い方のスクリーン（第１のスクリーン１１０）の背面（反射レイヤ１１２を含む面）は０ミクロンの位置にあり、厚い方のスクリーン（第２のスクリーン１２０）の背面（反射レイヤ１１４を含む面）は、１６０ミクロンの位置にある。グラフ３０２に示すように、最適なＤＱＥ点は０．０６ｍｍである。即ち、合計厚さに対する光センサアレイ（例えば光センサ１０５，２０５）の最適な位置は、０ミクロン点から０．０６ｍｍ（６０ミクロン）離れた位置、又は、入射Ｘ線が受信されている薄い方のスクリーンの裏側である。光センサアレイを０．０６ｍｍ点に置く場合に、ＤＱＥを最大化する２つのスクリーンの厚さ比は約３７％である。
【００２９】
図３において、グラフ３０４は、反射レイヤなしのデュアルスクリーン構造体（構造体１００，２００，３００等）を用いるイメージングシステムのＬｕｂｂｅｒｔｓファクタ、ＤＱＥ、及びＳｗａｎｋファクタを示す。グラフ３０４に示すように、ＤＱＥはグラフ３０２に示すＤＱＥよりも低い。これは、反射レイヤを含めることでイメージングシステムのＤＱＥが増加することを示す。Ｌｕｂｂｅｒｔｓファクタは、光センサアレイから様々な距離で発生するＸ線吸収事象から生じる光の空間的広がりの変化によるＤＱＥの低下を示す。
【００３０】
図４は、本明細書で説明する実施形態のうちの少なくとも一部に従って配置された、非対称反射スクリーンによるデュアルスクリーンデジタル放射線撮像に関する性能測定結果の例を示す。以下図４は、図１〜図３の上記の説明を参照しながら説明されることがある。
【００３１】
グラフ４０２は、単一の増感スクリーンが相対的厚さの異なる２つの部分に細分され、グラフ４０２のｘ軸に示す異なる位置の光センサアレイをサンドする場合の、いくつかの計算結果を示す。図３の例と同様に、グラフ４０２に関するデュアルスクリーン構造体（例えば構造体１００及び／又は２００）は、白色バッキング（反射レイヤ１１２，１２２）及び５ｌｐ／ｍｍ（ラインペア・パー・ミリメートル）の解像度を含む。２つのスクリーンの合計の厚さは１６０ミクロンである。７０ｋＶｐ、ＲＱＡ５の入射Ｘ線ビームが、左方から入射する。ＭＴＦ及び正規化ノイズ電力スペクトル（ＮＮＰＳ）は、構成ごとにグラフ４０２に示される。最適なＭＴＦ点は０．０４ｍｍである。即ち、総厚さに対する光センサアレイ（例えば上述の光センサアレイ１０５，２０５）の最適な位置は、０ミクロンポイントから０．０４ｍｍ（４０ミクロン）離れた位置、又は入射Ｘ線を受けている薄い方のスクリーンの背面である。光センサアレイを０．０６ｍｍにすることによりＭＴＦを最大化するための２つのスクリーンの厚さ比率は約２５％となる。
【００３２】
図５は、Ｘ線ディテクタの標準構成と、本開示に記載のデュアルスクリーン構成との違いを示す。図５に示すように、標準構成にはシンチレータが１つ含まれ、ガラス基板がディテクタの最下部のレイヤである。デュアルスクリーン構成において、ガラス基板の下にある上スクリーン（「スクリーン１」）よりも厚い別のスクリーン（「スクリーン２」）が追加され、上スクリーンと下スクリーンの両方に反射バッキングがある。
【００３３】
図６は、標準又は従来の１スクリーン構成と、本開示に記載のデュアルスクリーン構成との間のＭＴＦの差を示唆する実験結果を示す。図６に示すように、デュアルスクリーン構成のモデル化されたＭＴＦは、高感度構成と高解像度構成の両方において、従来の構成のモデル化されたＭＴＦよりも大きくなっている。また、図６に示すように、デュアルスクリーン構成の実測ＭＴＦは、高感度構成と高解像度構成の両方において、従来の構成の実測ＭＴＦよりも大きくなっている。
【００３４】
図７は、通常の１スクリーン構成と本開示に記載のデュアルスクリーン構成とのＤＱＥの差を示唆する実験結果を示す。図７に示す実験結果は、ＲＱＡ９入射Ｘ線ビームを用いた実験に基づく。図７に示すように、デュアルスクリーン構成の実測ＤＱＥは、従来の構成よりも大きくなっている。
【００３５】
本明細書で用いられる用語は、特定の実施形態を説明することのみを目的としており、本発明を限定することを意図したものではない。本明細書で用いられるに際し、単数形「ある」及び「その」は、文脈がそうでないことを明確に示さない限り、複数形も含むことを意図している。さらに、本明細書で用いられるとき、「含む」及び／又は「備える」の用語は、指定された機能、整数、ステップ、操作、要素、及び／又はコンポーネントの存在を指定するが、それらが１つ以上の他の機能、整数、ステップ、操作、要素、及び／又はコンポーネントの存在若しくは追加を妨げることはない。
【００３６】
以下の特許請求の範囲において、ステップと機能要素の対応する複数の構造、材料、行為等がもしあれば、それらは、具体的に請求された他の請求要素と組み合わせてその機能を実行するための任意の構造、材料、又は行為を含むことを意図している。本発明の説明は、例示及び説明の目的で提示されているが、開示された形態により本発明が網羅されていること、又は本発明が開示された形態に限定されることを意図するものではない。本発明の保護範囲及び理念から逸脱することなく、多くの修正及び変形が当業者には明らかである。実施形態は、本発明の原理及び実際の応用を最もよく説明し、意図される特定の用途に適した様々な修正を伴う様々な実施形態について、当業者が本発明を理解できるように選択及び説明された。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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