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Dokumentenidentifikation DE102004035405A1 10.02.2005
Titel Flexible Mehrschicht-Signalübertragungsleitung für Mehrschicht-CT-Detektor
Anmelder GE Medical Systems Global Technology Company, LLC, Waukesha, Wis., US
Erfinder Narayanaswamy, Mahesh Raman, Milwaukee, Wis., US;
Halsmer, Matthew Aaron, Waukesha, Wis., US
Vertreter Rüger und Kollegen, 73728 Esslingen
DE-Anmeldedatum 21.07.2004
DE-Aktenzeichen 102004035405
Offenlegungstag 10.02.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 10.02.2005
IPC-Hauptklasse G01T 1/29
IPC-Nebenklasse A61B 6/03   G08C 19/00   
Zusammenfassung Eine flexible Detektorarray-Übertragungsleitung (12) für ein Röntgenbildgebungssystem (10) kann eine elektrisch leitende Substratschicht (70) enthalten, die an einen Detektor (68) elektrisch angekoppelt ist. Eine lediglich in einer Richtung leitende Schicht (80) ist außerdem an die Substratschicht (70) elektrisch angekoppelt. Eine oder mehrere flexible Leitungsschichten (72) sind mit der lediglich in einer Richtung leitenden Schicht (80) elektrisch gekoppelt. Die Leitungsschichten (72) leiten von dem Detektor (68) erzeugte Röntgensignale zu einem Datenakquisitionssystem (42).

Beschreibung[de]
Technisches Gebiet:

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Mehrschicht-Computertomographie (CT)-bildgebungssysteme und mehr im Einzelnen auf eine Vorrichtung und ein System zur Übermittlung von Signalen von einem Detektorarray in einem computertomographischen bildgebenden System und auf ein Verfahren zum Rekonstruieren eines Bildes unter Verwendung der Vorrichtung und des Systems.

Hintergrund der Erfindung:

Ein ständiges Bestreben geht dahin, die Möglichkeit von Röntgenbildgebungssystemen auszuweiten. Dies gilt insbesondere für Computertomographie (CT)-bildgebungssysteme. Ein CT-Bildgebungssystem beinhaltet typischerweise eine Röntgenstrahlquelle, die einen fächerförmigen Röntgenstahl durch ein abzubildendes Objekt, wie einen Patienten, zu einem Array von Strahlungsdetektoren sendet. Der Strahl ist so kollimatiert, dass er in einer X-Y-Ebene liegt, die üblicherweise als "Bildgebungsebene" bezeichnet wird. Die Strahlungsintensität des an dem Detektorarray empfangenen Strahls hängt von der Schwächung des Röntgenstrahls durch das Objekt ab. Von jedem Detektor werden getrennte Schwächungsmesswerte akquiriert, um ein Transmissionsprofil zu erstellen.

Das Detektorarray kann hunderte von Detektordioden enthalten, die den Röntgenstrahl empfangen. Ein typisches Detektorarray ist an eine Reihe flexibler Übertragungsleitungen oder Kabel angeschlossen, die hunderte von parallelen, dünnen Leitungsverbindungen enthalten, welche die von jeder Detektordiode empfangene Signalinformation zu einer Halterung und einem Datenakquisitionssystem übertragen.

Oftmals ist eine flexible Übertragungsleitung mit einer einzigen flexiblen Übertragungsleitungsschicht zwischen einem nicht leitenden keramischen Substrat und einer Fotodiode eingekoppelt. Die flexible Übertragungsleitung ist an die Fotodiode über eine große Anzahl Drahtbondverbindungen angeschlossen. Die Drahtbondverbindungen tragen zwangsläufig zu der Komplexität des Systems bei und begrenzen die Zahl der Übertragungsverbindungen zwischen einer Diode und der einzigen flexiblen Leitung.

Eine erhöhte Zahl von Signalübertragungsleitungen in einem vorgegebenen zur Verfügung stehenden Raum einer flexiblen Übertragungsleitung bringt außerdem eine begrenzte Flexibilität bei der Führung der Leitungen zwischen einer einzigen geschichteten flexiblen Leitung und einer Detektordiode mit sich.

Bildauflösung und Bildüberdeckung, die der Zahl von Schichten pro Überdeckungsfläche und der Größe der Überdeckungsfläche bei einer gegebenen Diode entsprechen, sind bei einem CT-Bildgebungssystem unmittelbar von der Zahl der parallelen Signalübertragungsverbindungen abhängig, die zwischen eine Detektorarray und einem Datenakquisitionssystem zur Verfügung stehen. Da Kunden ein Röntgenscannen mit qualitativ hochwertigen Bildern verlangen, was ein hohes Maß an Bildauflösung erfordert, besteht ein Bedürfnis nach erhöhter elektrischer Ausnutzbarkeit und Leistungsfähigkeit einer flexiblen Übertragungsleitung.

Es wäre deshalb erwünscht, eine Übertragungseinrichtung zu schaffen, die in der Lage ist, eine erhöhte Zahl von parallel erzeugten Detektorsignalen zwischen einem Detektorarray und einem Datenakquisitionssystem eines CT-Bildgebungssystems zu übertragen oder, vereinfacht ausgedrückt, wie oben erwähnt, eine erhöhte elektrische Ausnutzbarkeit und Leistungsfähigkeit zu erzielen. Außerdem geht der Wunsch dahin, dass die Übertragungseinrichtung den jeweils zur Verfügung stehenden Raum für das Leitungslayout maximiert, die Flexibilität der Leitungsführungsmuster vergrößert, verhältnismäßig einfach herzustellen ist und die elektrische Leistungsfähigkeit erhöht.

Zusammenfassung der Erfindung:

Die vorliegende Erfindung schafft eine Vorrichtung und ein System zur Übertragung von Signalen von einem Detektorarray in einem Computertomographie (CT)-bildgebungssystem und ein Verfahren zum Rekonstruieren eines Bildes unter Verwendung der erwähnten Vorrichtung und des Systems. Es wird eine flexible Detektorarrayübertragungsleitung für ein Röntgenbildgebungssystem geschaffen, das eine elektrisch leitende Substratschicht aufweisen kann, die an einen Detektor elektrisch angekoppelt ist. An die Substratschicht ist auch eine einseitig gerichtete (mono-directional) leitende Schicht elektrisch angekoppelt.

Eine oder mehrere flexible Leitungsschichten sind an die einseitig gerichtete leitende Schicht elektrisch angekoppelt und leiten von dem Detektor erzeugte Röntgenstrahlsignale zu einem Datenakquisitionssystem.

Einer der mehreren Vorteile der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass sie eine flexible Detektorarrayübertragungsleitung mit mehreren flexiblen Leitungsschichten schafft. Dies ergibt eine geringere Gesamtrastermaßdichte (pitch density) pro flexible Leitungsschicht bei erhöhter elektrischer Nutzungsmöglichkeit, wie etwa erhöhtem Isolationswiderstand und/oder verringerter Signalkapazität. Damit schafft die Erfindung auch eine erhöhte elektrische Leistungsfähigkeit und eine leichtere Herstellbarkeit einer flexiblen Detektorarrayübertragungsleitung. Die vorliegende Erfindung minimiert die Zahl der Verbindungen in einer flexiblen Detektorarrayübertragungsleitung, während sie gleichzeitig das Auflösungspotential bei einer gegebenen Detektionsfläche und das gesamte Überdeckungspotential erhöht.

Eine weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass sie eine elektrisch leitende Substratschicht schafft, die nicht nur ein steifes Element zur Ausrichtung des Detektorarrays und eine mechanische Struktur zur Aufnahme von während des Umlaufs einer CT-Gantry auftretenden Beschleunigungskräften bildet, sondern dass sie auch eine elektrische Leitung zur direkten Führung elektrischer Verbindungen schafft. Die vorliegende Erfindung ergibt damit eine erhöhte Flexibilität der Leitungsführungsmuster.

Zum Verständnis der vorliegenden Erfindung, wie auch zu deren zugehörigen Vorteilen, trägt die Bezugnahme auf die nachfolgende detaillierte Beschreibung zusammen mit den beigefügten Figuren bei.

Kurze Beschreibung der Zeichnung:

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird nun auf die Ausführungsformen Bezug genommen, die in größeren Einzelheiten als Ausführungsbeispiele der Erfindung in den beigefügten Figuren veranschaulicht und im Nachfolgenden beschrieben sind. Dabei bedeuten:

1 ist eine bildliche Veranschaulichung eines Mehrschicht-Spiralscan CT-bildgebungssystems, das eine flexible Detektorarrayübertragungsleitung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung benutzt;

2 ist eine Darstellung nach Art eines Blockdiagramms des Mehrschicht-Spiralscan CT-bildgebungssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

3 ist eine perspektivische Ansicht einer Detektorarrayanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

4 ist eine Querschnittsdarstellung der flexiblen Detektorarrayübertragungsleitung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

5 ist eine Draufsicht auf die flexible Detektorarrayübertragungsleitung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung und

6 ist ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Rekonstruktion eines Bildes für das Mehrschicht-Computertomographiebildgebungssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform:

Eine flexible Übertragungsleitung kann eine anisotrope leitende Filmschicht (ACF) zum Bonden und Herstellen von Verbindungen zwischen einer Diode, einer flexiblen Übertragungsleitung und einem Substrat aufweisen. ACF ist, wie an sich bekannt, ein in Z-Achse leitender Film (Folie), der lediglich längs einer einzigen Achse oder in einer einzigen Richtung eine elektrische Verbindung herstellt. Die ACF-Schicht überträgt somit von Dioden empfangene Signale auf die flexible Leitung ohne gegenseitige Querbeeinflussung von Signalen in der ACF-Schicht.

Die flexible Übertragungsleitung kann in der Zahl einzelner und voneinander getrennter Signalverbindungen, die zwischen der ACF-Schicht und zwischen der jeweiligen Diode und der einzigen flexiblen Leitung übertragen werden können, beschränkt sein, und zwar wegen des zur Verfügung stehenden Rasterabstands zwischen den Verbindungen und wegen der heutigen Herstellungstechniken für flexible Leitungen. Die heutigen Herstellungstechniken können für eine spezielle Größe des zur Verfügung stehenden Raumes lediglich eine gegebene maximale Zahl feiner Leitungsverbindungen mit dazwischen liegendem dielektrischem Isolationsmaterial herstellen. Mit anderen Worten, gibt es eine Herstellungsgrenze wie weit die feinen Leiterbahnen aneinander heran gerückt werden können, während gleichzeitig zwischen den feinen Leiterbahnen eine Trennung und Isolation aufrecht erhalten bleibt. Je größer die Zahl der Verbindungen bei einer gegebenen Größe des jeweils vorhandenen Raumes, umso schlechter ist die elektrische Leistungsfähigkeit einer flexiblen Übertragungsleitung und so schwieriger ist es, diese herzustellen.

Die gebräuchliche Technologie kann Verbindungen mit bis zu etwa 30 Micron Abstand zwischen den einzelnen Verbindungen herstellen. Auf der anderen Seite haben gebräuchliche Dioden eine Pixelverteilung hoher Dichte (high-density pixelation) und können eine große Anzahl paralleler Signalübertragungen vornehmen, die die physikalischen Übertragungs- und Isolationsgrenzen der ACF-Schicht und er einzigen flexiblen Leitung übersteigen.

Es gibt verschiedene Arten von Detektordioden. Bei Computertomographie (CT) Anwendungen werden in den Detektorarrays üblicherweise so genannte Frontlitdioden verwendet. Seit kurzem besteht mit der Entwicklung von so genannten Backlitdioden gegenwärtig ein Bedürfnis, anstelle von Frontlitdioden, Backlitdioden in einem Detektorarray zu verwenden. Backlitdioden werden allgemein deshalb bevorzugt, weil Signale über eine Rückseite der Dioden erfasst werden können und nicht von einer lateralen Seite her, wie dies bei Frontlitdioden der Fall ist. Da bei Frontlitdioden Signale von einer lateralen Seite abgenommen werden, sind Frontlitdioden von sich aus hinsichtlich der Pixeldichte beschränkt. Von der Rückseite aus steht, im Gegensatz zu von der Seite der Dioden aus, mehr Leitungsführungsraum für eine erhöhte Pixeldichte zur Verfügung. Beim Empfang von Signalen durch eine Rückseite können Backlitdioden in einer Z-Richtung eines Röntgensystems "geschindelt" oder gestapelt sein, um einen größeren Überdeckungsbereich zu erzielen. So können z.B. zwei Backlitdioden als Ersatz für eine einzige Frontlitdiode verwendet werden, wodurch sich die doppelte Überdeckungsfläche ergibt. Wenngleich die Auflösung von Frontlitdioden und Backlitdioden eine Funktion der zur Verfügung stehenden Pixelgröße ist, schafft die Verwendung der im Einzelnen nachfolgend beschriebenen erfindungsgemäßen Konfiguration in Verbindung mit Backlitdioden eine vergrößerte Pixelmenge für eine gegebene Überdeckungsfläche.

Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden Backlitdioden zusammen mit einer flexiblen Mehrschichtleitung verwendet, um eine Detektorarrayleitung mit erhöhter Auflösung und Überdeckung zu schaffen. Die Backlitdioden können, zusammen mit der flexiblen Mehrschicht-Leitung, eine größere Anzahl Röntgensignale empfangen und zu einem Datenakquisitionssystem weiterleiten, das nachstehend in größeren Einzelheiten beschrieben ist.

In den nachfolgenden Figuren werden gleiche Bezugszeichen für gleiche Komponenten benutzt. Wenngleich die vorliegende Erfindung bezüglich eines Gerätes und eines Systems zur Übertragung von Signalen von einem Detektorarray in einem CT Bildgebungssystem beschrieben wird, so können das nachfolgend beschriebene Gerät und System doch an verschiedene Anwendungszwecke angepasst werden und sie sind nicht auf die nachfolgenden Anwendungen beschränkt:

Magnetresonanzbildgebungs (MRI) Systeme, CT-Systeme, Radiothearpiesysteme, Röntgenbildgebungssysteme, Ultraschallsysteme, Nuklearbildgebungssysteme, Magnetresonanzspektroskopiesysteme und andere an sich bekannte Anwendungen.

In der nachfolgenden Beschreibung werden verschiedene Betriebsparameter und Komponenten für eine ausgeführte Ausführungsform beschrieben. Diese speziellen Parameter und Komponenten sind nur als Beispiele angegeben und sind nicht beschränkend zu verstehen.

In der nachfolgenden Beschreibung bezieht sich außerdem der Ausdruck "flexible Leitungsschicht" auf eine Schicht, die mit oder in einem flexiblen Leitungskabel gekuppelt ist. Die Schicht selbst ist nicht notwendigerweise flexibel, kann es aber sein. Beispielsweise kann eine flexible Leitungsschicht der vorliegenden Erfindung mehrere Signalleiterbahnen mit dazwischen liegenden flexiblen oder steifen Isoliermaterialien beinhalten. Eine flexible Leitung oder ein flexibles Leitungskabel kann eine oder mehrere flexible Leitungsschichten enthalten. Die flexible Leitungsschicht und das flexible Leitungskabel können einstückig als eine einzige Vorrichtung ausgebildet sein. Z.B. kann eine flexible Leitungsschicht eine Signalleitungsführung auf einer isolierenden Schicht beinhalten, die aus Polyimidmaterial hergestellt sein kann. Ein flexibles Leitungskabel weist mehrere flexible Leitungsschichten auf, die zur Ausbildung eines Kabels zusammenlaminiert sind.

Bezugnehmend nun auf 1 ist dort eine bildliche Darstellung eines Mehrschicht CT Bildgebungssystems 10 veranschaulicht, das eine flexible Detektorarrayübertragungs-Leitung 12 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung benutzt. Das Bildgebungssystem 10 beinhaltet eine Gantry 14, die einen umlaufenden Innenteil 16 aufweist, der eine Räntgenstrahlquelle 18 und eine Detektorarryanordnung 20 trägt. Die Röntgenstrahlquelle 18 projiziert einen Röntgenstahl auf die Detektoranordnung 20. Die Quelle 18 und die Detektoranordnung 20 laufen um eine betriebsmäßig verschiebbare Liege 22 um. Die Liege 22 wird zwischen der Quelle 18 und der Detektoranordnung 20 in Z-Richtung durchgeschoben, um einen Spiralscan auszuführen. Nach dem Durchgang durch einen in einem Patiententunnel 24 liegenden medizinischen Patienten 23 wird der Röntgenstrahl von der Detektoranordnung 20 erfasst, um Projektionsdaten zu liefern, die zur Herstellung eines CT-Bildes verwendet werden.

Bezugnehmend auf 2 ist dort eine Darstellung nach Art eines Blockdiagramms des einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entsprechenden Systems 10 veranschaulicht. Die Quelle 18 und die Detektoranordnung 20 laufen um eine Mittelachse 30 um. Der Strahl 32 wird von mehreren Detektorelementen 34 empfangen. Jedes Detektorelement 34 erzeugt ein elektrisches oder Röntgensignal, das der Intensität des auftreffenden Röntgenstrahls 32 entspricht und kann in Gestalt einer Backlitdiode oder in irgend einer anderen an sich bekannten Art vorliegen. Wenn der Strahl 32 durch den Patienten 23 durchgeht, wird der Strahl 32 geschwächt. Die Umlaufbewegung des Mittelteils der Gantry und der Betrieb der Quelle 18 sind durch einen Steuermechanismus 36 gesteuert. Der Steuermechanismus 36 beinhaltet eine Röntgenstrahlsteuereinrichtung 38, die der Quelle 18 Leistung und Taktsignale liefert und eine Gantrymotorsteuereinrichtung 40, die die Umlaufgeschwindigkeit und die jeweilige Stellung des Mittelteils der Gantry steuert. Ein Datenakquisitionssystem (DAS) 42 samplet über die flexible Übertragungsleitung 12 analoge Daten von den Detektorelementen 34 und wandelt die Analogdaten in digitale Daten für die nachfolgende Verarbeitung um. Eine Bildrekonstruktionseinrichtung 44 empfängt gesamplete und digitalisierte Röntgendaten von dem DAS 42 und führt eine Hochgeschwindigkeitsbildrekonstruktion aus. Eine Hauptsteuereinrichtung 46 speichert das CT-Bild in einer Massenspeichervorrichtung 48.

Die Hauptsteuereinrichtung 46 empfängt auch von einem Bediener über eine Bedienerkonsole 50 Befehle und Scanparameter. Ein Display 52 gestattet es dem Bediener das rekonstruierte Bild und andere Daten von der Hauptsteuereinrichtung 46 zu betrachten. Die von dem Bediener gelieferten Befehle und Parameter werden von der Hauptsteuereinrichtung 46 für die Betätigung des DAS 42, der Röntgensteuereinrichtung 38 und der Gantrymotorsteuereinrichtung 40 benutzt. Außerdem steuert die Hauptsteuereinrichtung 46 einen Liegenmotorregler 54, der die Liege 52 so längsbewegt, dass der Patient 12 in der Gantry 14 jeweils richtig positioniert ist.

Die Röntgensteuereinrichtung 38, der Gantrymotorregler 40, die Bildrekonstruktionseinrichtung 44, die Hauptsteuereinrichtung 46 und die Liegenmotorsteuereinrichtung 54 basieren vorzugsweise auf Mikroprozessoren, wie etwa einem Computer mit einer zentralen Verarbeitungseinheit, einem Speicher (RAM und/oder ROM) und zugeordneten Eingabe- und Ausgabebussen. Die Röntgensteuereinrichtung 38, der Gantrymotorregler 40, die Bildrekonstruktionseinrichtung 44, die Hauptsteuereinrichtung 46 und die Liegenmotorsteuereinrichtung 54 können Teil einer zentralen Steuereinheit oder, wie dargestellt, einzelne eigene Komponenten sein.

Bezugnehmend nun auf 3 ist dort die Detektoranordnung 20 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Detektoranordnung beinhaltet zwei Schienen 60 und eine Anzahl flexibler Übertragungs-Leitungen 12 (von denen zur Vereinfachung der Beschreibung allerdings lediglich eine dargestellt ist). Jede flexible Übertragungsleitung 12 ist an die Schienen 60 über (nicht dargestellte) Befestigungselemente angekuppelt, die durch Bohrungen 62 verlaufen. Ein Kollimator 64 unterdrückt Röntgenstrahlstreuung und fokussiert die empfangenen Röntgenstrahlen auf einen Scintillator 66, der die empfangenen Röntgenstrahlen in Lichtenergie umsetzt. Ein Detektor 68, wie etwa einer der Detektoren 34 in 2, empfängt die Lichtenergie und erzeugt Röntgensignale, die über eine oder mehrere elektrisch leitende Substratschichten 70 und ein flexibles Leitungskabel 72 übertragen werden. Das flexible Leitungskabel 72 ist an die Substratschichten 70 angebondet. Zwei Abstandsblöcke 74 sind zwischen den Schienen 60 und den Substratschichten 70 eingefügt und so gestaltet, dass sie sich an den Scintillator 66 anschließen und an diesem stumpf anliegen. Zwei Flexklammern/-halter 76 halten und bilden eine Zugentlastung für die flexiblen Leitungskabel 72. Die flexible Übertragungsleitung 12 und die darin enthaltenen Komponenten werden in ihren Einzelheiten im Nachfolgenden beschrieben.

Bei der Ausführungsform nach 3 sind flexible Leitungskabel 72 vorgesehen. Jedes Leitungskabel 72 kann mehrere flexible Leitungsschichten 77 aufweisen, die insbesondere aus 4 zu ersehen sind. Die Leitungskabel 72 sind jeweils durch die Flexklammern 76 durchgeführt und über diese zu einer linken Seite 78 und einer rechten Seite 79 der flexiblen Übertragungsleitung 12 so gefaltet, dass sich eine "T"-förmige Konfiguration ergibt. Die Leitungskabel 72 liegen zwischen den Flexklammern 76 und den Substratschichten 70. Selbstverständlich können auch andere an sich bekannte Konfigurationen verwendet werden.

Bezugnehmend nun auf die 4, 5 sind dort eine Querschnitts- und eine Draufsichtsdarstellung der flexiblen Übertragungsleitung 12 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Die flexible Übertragungsleitung 12 beinhaltet die Substratschichten 70, die über Detektorbondingpads 78 an die Detektoren 34 elektrisch angekoppelt sind. Die Substratschichten 70 dienen mehreren Zwecken, die nachfolgend aufgeführt sind. Eine oder mehrere einseitig gerichtete (monodirectional) leitende Schichten 80 (von denen lediglich eine dargestellt ist) sind über Substratbondingpads 82 an die Substratschichten 70 elektrisch angekoppelt und schaffen eine einseitig gerichtete elektrische Kopplung zwischen den Substratschichten 70 und den flexiblen Leitungsschichten 77. Die flexiblen Leitungsschichten 77 sind über flexible-Leitung-Bondingpads 84 an die einseitig gerichtete Schicht 80 elektrisch angekoppelt und leiten die erzeugten Röntgensignale von dem Detektor 68 zu dem Datenakquisitionssystem 42. Die flexiblen Leitungsschichten 77 sind über eine oder mehrere Isolierschichten 86 (von denen lediglich eine dargestellt ist), die zwischen den flexiblen Leitungsschichten 77 angeordnet sind, angekoppelt und voneinander isoliert.

Wenngleich in den 3 bis 5 eine spezielle Zahl Substratschichten 70, einseitig gerichteter Schichten 80, flexibler Leitungsschichten 77 und Isolationsschichten 86 veranschaulicht sind, so kann doch jede beliebige Anzahl jeder dieser Schichten verwendet werden.

Die Substratschichten 70 bilden einen ebenen, starren Träger zum Ausrichten und Bonden der elektrischen Verbindungen zwischen dem Detektor 68 und den flexiblen Leitungsschichten 77. Da die Substratschichten 70 steif sind, können sie in dem CT-System 10 auf sie ausgeübte Drehbewegungskräfte aufnehmen und eine Einrichtung zum Ausrichten den Detektors 68 und des Scintillators 66 auf die Schienen 60 bilden. Die Substratschichten 70 bilden einen ersten Satz elektrischer Durchgangsverbinder (VIAS) 88 zur direkten Durchführung elektrischer Verbindungen zwischen den Detektorbondingpads 78 und den Substratbondingpads 82. Die elektrischen Durchverbinder (VIAS) 88 ergeben sich aus einem Ätz- oder Bohrvorgang in einer Schacht zur Erzeugung von Bohrungen in derselben und aus dem nachfolgenden Befülllen der Bohrungen mit einem leitenden Material, wie dies an sich bekannt ist. Die Substratschichten 70 können verschiedene elektrische Leitungsführungsmuster ausbilden, die eine gewisse Flexibilität nicht nur bei der Konstruktion der Leitungsführung, sondern auch bei der Auslegung der flexiblen Übertragungsleitung geben.

Die Substratschichten 70 können aus verschiedenen Materialien, einschließlich Keramik, organischen Epoxidharzen, Schaltkartenmaterialien oder ähnlichen an sich bekannten Substratmaterialien hergestellt sein.

Die einseitig gerichteten Schichten 80 liefern einen unmittelbaren elektrischen Kontakt zwischen den Substratbandingpads 82 und den flexiblen-Leitung-Bondingspads 84, jeweils längs einer einzigen Achse 90. Die einseitig gerichteten Schichten 80 können eine oder mehrere anisotrope Einrichtungen an sich bekannter Art beinhalten. Die anisotropen Einrichtungen können in Form einer anisotropen leitenden Harzfolie (Film), einer anisotropen leitenden Harzmembran oder in anderer an sich bekannter Form vorliegen.

Die dargestellten und einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entsprechenden flexiblen Leitungsschichten 77 können eine erste flexible Leitungsschicht 92 und eine zweite flexible Leitungsschicht 94 umfassen. Die flexiblen Leitungsschichten 92, 94 beinhalten mehrere leitende Signalleiterbahnen 96 oder Verbindungen, die parallel zueinander liegen und die Röntgensignale von dem Detektor 68 zu dem DAS 42 übertragen. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die leitenden Leiterbahnen 96 zwischen jeder der flexiblen Leitungsschichten 77 so aufgeteilt, dass in jeder flexiblen Leitungsschicht 77 weniger leitende Leiterbahnen vorhanden sind. Bei einer gegebenen Größe eines Detektorarraybereiches 98 können eine gegebene Zahl von leitenden Leiterbahnen an diese angekoppelt werden, während gleichzeitig ein ausreichend großer Rasterabstand aufrecht erhalten bleibt, um die geforderte elektrische Leistungsfähigkeit zu erzielen. Durch das Aufteilen der Zahl der Signalleiterbahnen auf die flexiblen Leitungsschichten 77 ermöglicht die vorliegende Erfindung eine erhöhte Zahl von Signalleitungen pro flexibler Leitungsschicht 77, während sie gleichzeitig ein gegenüber den bekannten flexiblen Übertragungsleitungen vergrößertes Rastermaß und damit eine erhöhte elektrische Leistungsfähigkeit schafft.

Wie an sich bekannt, ist es verhältnismäßig einfach, eine hohe Dichte von Bondingpads innerhalb einer gegebenen Fläche zu erzeugen, im Gegensatz zur Erzeugung einer hohen Dichte feiner Signalleiterbahnen. Aus diesem Grunde und wegen der Verwendung mehrerer flexibler Leitungsschichten kann die vorliegende Erfindung eine erhöhte Zahl betriebsmäßig wirksamer Bondingpads innerhalb einer bestimmten Fläche mit zugeordneten Signalleiterbahnen zur Vergrößerung des Umfangs der parallelen Übertragung von Röntgensignalen zwischen der Detektoranordnung 20 und dem DAS 42 liefern.

Ein erster Satz flexibler-Leitung-Bondingpads 100 ist an einen zweiten Satz flexibler-Leitung-Bondingpads 102 durch die Verwendung eines zweiten Satzes elektrischer Durchverbindungen (VIAS) 104 angekoppelt. Die elektrischen Durchverbindungen 104 sind durch die flexiblen Leitungsschichten 77 und die Isolierschichten 86 hindurch ausgebildet, um jeweils einen abgeteilten Teil der Leitungen 96 mit einem vorbestimmten jeweils zugeordneten Anteil der ersten flexiblen Leitungsbondingpads 100 zu koppeln. Die Leitungen 96 sind an die zweite flexible Leitungsschicht 94 angekoppelt.

Der erste Satz flexibler-Leitung-Bondingspads 100 ist durch die einseitig gerichteten Schichten 80 an die Substratleitungsbondingpads 82 elektrisch angekoppelt. Bei Anwendungen, bei denen die Substratschichten 70 nicht benutzt werden, sind die flexiblen-Leitung-Bondingpads 100 durch die einseitig gerichteten Schichten 80 und unmittelbar mit den Detektorbondingpads 78 gekoppelt.

Die flexiblen Leitungsschichten 77 sind in den flexiblen Leitungskabeln 72 (von denen lediglich eine in 5 dargestellt ist), gekoppelt. Die flexiblen Leitungskabel 72 und die flexiblen Leitungsschichten 77 sind, wie dargestellt, einstückig als eine einzige Einheit ausgebildet oder sie können auch getrennte Einrichtungen sein, die aneinander angekoppelt sind. Die flexiblen Leitungsschichten 77 können aus verschiedenen Materialien, einschließlich Kupfer, Silber und Nickel, wie auch anderen an sich bekannten leitenden Materialien gebildet sein.

Die Isolationsschichten 86 ergeben eine Trennung und Isolation zwischen den flexiblen Leitungsschichten 72. Die Isolationsschichten 86 können jeweils in Gestalt einer Polyimidschicht vorliegen und Materialen, wie ein thermoplasisches Harz, Keramik und andere an sich bekannte Isoliermaterialien beinhalten. Zu dem thermoplastischen Harz können Polyetherimid (PEI), Polyetherketon (PEEK), Polyethylennaphthalat (PEN), Polyethylenterephtalat (PET) oder andere an sich bekannte Harzmaterialien gehören.

Die Leiterbahnen 96 sind jeweils durch ein Isoliermaterial 97 voneinander getrennt, das ein integraler Teil der Isolierschichten 86 sein oder aus ähnlichen Materialien wie jenem der Isolierschichten 86 gebildet sein kann. Das Isoliermaterial kann auch Klebstoffmaterialien zur Unterstützung bei der Aufrechterhaltung der Anordnung der Leiterbahnen 96, der Gestalt der flexiblen Leitungsschichten 77 und der flexiblen Leitungskabel 72 und zu dem Zweck aufweisen, diesen eine erhöhte Widerstandsfähigkeit beim Gebrauch zu verleihen.

Die Detektorbondingpads 78, die Substratbondingpads 82 und die flexiblen-Leitung-Bondingpads 84 können in Gestalt elektrisch leitender Pads vorliegen und als solche aus verschiedenen an sich bekannten leitenden Materialien hergestellt sein. In 5 sind die flexiblen-Leitung-Bondingpads in einer alternierenden Anordnung veranschaulicht derart, dass jedes zweite Bondingpad eines der ersten flexiblen-Leitung-Bondingpads 100 ist und mit der ersten flexiblen Leitungsschicht 92 in Verbindung steht und dass jedes der verbleibenden Bondingpads eines der zweiten flexiblen-Leitung-Bondingpads 102 ist, die mit der zweiten flexiblen Leitungsschicht 94 in Verbindung stehen. Es können beliebige Zahlen von Reihen und Spalten flexibler-Leitung-Bondingpads 84 vorhanden sein.

Die flexible Übertragungsleitung 12 kann unter Verwendung an sich bekannter Wärme- und Druckeinwirkungstechiken hergestellt werden. Die flexible Übertragungsleitung 12 kann auch hergestellt werden, indem die flexiblen Leitungsschichten 77 durch Klebstoff aneinander gefügt werden.

Bezugnehmend nun auf 6 ist dort ein Flussdiagramm veranschaulicht, das ein Verfahren zur Rekonstruktion eines Bildes für das Mehrschicht CT Bildgebungssystem 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.

Bei dem Schritt 120 erzeugt die Quelle 18 den Röntgenstrahl 32. Bei dem Schritt 122 führt die Detektoranordnung 20 einen Spiralscan des Patienten 23 durch und empfängt den Röntgenstrahl 32 und erzeugt Projektionsdaten in Gestalt von Röntgensignalen.

Bei dem Schritt 124 leiten die flexiblen Leitungsschichten die Röntgensignale von den einseitig gerichteten Schichten 80 zu dem DAS 42. Bei dem Schritt 130 wird in Abhängigkeit von den Röntgensignalen ein Bild rekonstruiert.

Die oben beschriebenen Schritte sollen lediglich eine beispielshafte Ausführungsform wiedergeben; die Schritte können, abhängig von der jeweiligen Anwendung synchron, aufeinanderfolgend, gleichzeitig oder in einer unterschiedlichen Reihenfolge ausgeführt werden.

Die vorliegende Erfindung schafft eine flexible Detektorarrayübertragungsleitung mit mehreren flexiblen Leitungsschichten und Substratschichten. Zufolge der Verwendung der mehreren flexiblen Leitungsschichten schafft die vorliegende Erfindung ein vergrößertes Rastermaß (pitch) zwischen den Signalleiterbahnen in flexiblen Leitungsschichten, eine erhöhte Ausnutzbarkeit und eine erhöhte elektrische Leistungsfähigkeit. Wegen der Verwendung der Substratschichten ergibt die vorliegende Erfindung auch eine erhöhte Flexibilität bei den Leitungsführungsmustern.

Wenngleich die vorliegende Erfindung im Zusammenhang mit einer oder mehreren Ausführungsformen beschrieben worden ist, so versteht sich doch, dass die beschriebenen speziellen Mechanismen und Techniken lediglich die Prinzipien der Erfindung veranschaulichen und dassd zahlreiche Abwandlungen der beschriebenen Verfahren und Einrichtungen vorgenommen werden können ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen, wie er durch die nachfolgenden Patentansprüche definiert ist.

10Bildgebungssystem 12Flexible Detektorarrayübertragungsleitung 14Gantry 16Umlaufender innerer Teil 18Röntenstrahlquelle 20Detektorarrayanordnung 22Betriebsmäßig verschiebliche Liege 23Medizinischer Patient 24Patiententunnel 30Mittelachse 32Strahl 34Mehrere Detektorelemente 36Steuermechanismus 38Röntgenstrahlsteuereinrichtung 40Gantrymotorsteuereinrichtung 42Datenakquisitionssystem 44Bildrekonsturktionseinrichtung 46Steuereinrichtung 48Massenspeichereinrichtung 50Bedienerkonsole 52Display 54Liegenmotorregler 60Paar Schienen 62Bohrungen 64Kollimator 66Scintillator 68Detektor 70Elektrisch leitende Substratschichten 72Flexibles Leitungskabel 74Zwei Abstandsblöcke 76Zwei Flexklammern/-halter 77Mehrere flexible Leitungsschichten 78Linke Seite 79Rechte Seite 80Einseitig gerichtete leitende Schichten 81Detektorbondingpads 82Substratbondingpads 84Flexible-Leitung-Bondingpads 86Isolationsschichten 88Elektrische Durchverbinder (VIAS) 90Einzelne Achse 92Erste flexible Leitungsschicht 94Zweite flexible Leitungsschicht 96Leitende Leiterbahn 98Detektorarraybereich 100Erster Satz flexibler-Leitung-Bondingpads 102Zeiter Satz flexibler-Leitung-Bondingpads 104Elektrische Durchverbinder (VIAS)

Anspruch[de]
  1. Flexible Detektorarray-Übertragungsleitung (12) für ein Röntgenbildgebungssystem (10) die aufweist:

    wenigstens eine in lediglich einer Richtung (mono-directional) leitende Schicht (80), die an wenigstens einen Detektor (68) elektrisch angekoppelt ist; und

    eine Anzahl flexibler Leitungsschichten (77), die mit der wenigstens einen, in lediglich einer Richtung leitenden Schicht (80) elektrisch gekoppelt sind, wobei die mehreren flexiblen Leitungsschichten (77), den mehreren, von dem wenigstens einen Detektor (68) erzeugte Röntgensignale an ein Datenakquisitionssystem (42) weiterleiten.
  2. Leitung nach Anspruch 1, die außerdem wenigstens eine Isolationsschicht (86) aufweist, die zwischen den mehreren flexiblen Leitungsschichten (77) angeordnet ist.
  3. Leitung nach Anspruch 1, die außerdem eine Anzahl Detektor-Bondingpads (81) aufweist, die mit der wenigstens einen, lediglich in einer Richtung leitenden Schicht (80) und mit dem wenigstens einen Detektor (68) elektrisch gekoppelt sind.
  4. Leitung nach Anspruch 1, die außerdem eine Anzahl Bondingpads (84) für die flexible Leitung aufweist, die mit der wenigstens einen, lediglich in einer Richtung leitenden Schicht (80) und den mehreren flexiblen Leitungsschichten (77) elektrisch gekoppelt sind.
  5. Leitung nach Anspruch 1, die außerdem aufweist:

    eine Anzahl Bondingpads (84) für die flexible Leitung, die mit der wenigstens einen, lediglich in einer Richtung leitenden Schicht (80) und der ersten flexiblen Leitungsschicht (77) elektrisch gekoppelt sind; und

    eine Anzahl elektrischer Durchverbinder (VIA), die die mehreren Bondingpads der flexiblen Leitung und die wenigstens eine, lediglich in einer Richtung leitende Schicht miteinander koppeln;

    wobei die Anzahl flexibler Leitungsschichten eine erste flexible Leitungsschicht und eine zweite flexible Leitungsschicht umfasst.
  6. Leitung nach Anspruch 1, die außerdem wenigstens eine elektrisch leitende Substratschicht (70) aufweist, die mit dem wenigstens einen Detektor und der wenigstens einen, lediglich in einer Richtung leitenden Schicht elektrisch gekoppelt ist.
  7. Röntgenbildgebungssystem (10), das aufweist:

    Eine Quelle (18), die einen Röntgenstrahl (32) erzeugt;

    wenigstens einen Detektor (68) der den Röntgenstrahl (32) empfängt und Projektionsdaten erzeugt;

    eine flexible Detektorarrayübertragungsleitung (12) die aufweist:

    Wenigstens eine, lediglich in einer Richtung leitende Schicht (80) die mit dem wenigstens einen Detektor (68) elektrisch gekoppelt ist; und

    eine Anzahl flexibler Leitungsschichten (77), die an die wenigstens eine, lediglich in einer Richtung leitende Schicht (80) elektrisch angekoppelt sind; und

    eine Bildrekonstuktionseinrichtung (44), die mit der die Projektionsdaten von dem wenigstens einen Detektor (68) empfangenden flexiblen Detektorarray-Übertragungsleitung (12) elektrisch gekoppelt ist und die in Abhängigkeit von den Projektionsdaten ein Bild rekonstruiert.
  8. System nach Anspruch 7, das außerdem wenigstens eine Isolationsschicht (86) aufweist, die zwischen den mehreren flexiblen Leitungsschichten (77) angeordnet ist.
  9. System nach Anspruch 7, das außerdem eine Anzahl Detektorbondingpads (81) aufweist, die elektrisch an die wenigstens eine, lediglich in einer Richtung leitende Schicht (80) und an den wenigstens einen Detektor (68) elektrisch angekoppelt sind.
  10. System nach Anspruch 7, das außerdem wenigstens eine elektrisch leitende Substratschicht (70) aufweist, die mit dem wenigstens einen Detektor (68) und der wenigstens einen, in lediglich einer Richtung leitenden Schicht (80) elektrisch gekoppelt ist.
Es folgen 4 Blatt Zeichnungen






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