[发明专利]有源像素口内放射图像传感器及相关的图像捕获方法

说明书

本发明涉及有源像素口内放射图像传感器及相关的图像捕获方法。开关电路MUX1在检测X射线闪光开始的第一阶段允许连接公共连接节点NC，该公共连接节点NC对应于电流‑电压转换检测电路DTX1的输入处的光电二极管初始化晶体管M1的漏极，当矩阵中的所有光电二极管产生的电流超过预定阈值时，该漏极提供输出信号以检测X射线闪光的开始。通过注入由这些像素的光电二极管产生的，并且在与第一者电隔离的不同公共连接节点上收集的电流，可以使用相同的原理利用矩阵的某些像素检测X射线闪光的结束，闪光信号的结束对应于低于预定阈值的该电流的变化。

技术领域

本发明涉及医学成像领域，更具体地说，涉及使用CMOS技术的有源像素口内牙科放射图像传感器。

背景技术

这些有源像素的结构基于与晶体管相关联的光敏元件(光电二极管、光电门)，晶体管可以控制图像捕获的各个阶段：初始化光敏元件的阶段，在电荷积分阶段之前，然后是读取像素阶段。对于该读取阶段，对于矩阵的一行像素中的每个像素，通过安装为与用于读取像素的节点相关联的电压跟随器的晶体管，将对应于在积分阶段在像素中累积的电荷量的电压电平转移到列导体。然后，由位于列底部的读取电路执行读取，该电路实际上对两个电压电平进行采样：即，对应于在用于读取像素的节点中累积的电荷量的电压电平，以及对应于读取节点的重新初始化水平的电压电平，以便它们彼此相减。因此，这提高了信噪比(相关噪声的两次采样和减法)。

牙科放射图像的捕获通常按照以下方式进行：将传感器放置在患者口腔中，并放置在要观察的解剖区域的后面；定位并激活X射线源，以便通过要进行射线照相的解剖区域的生物组织和材料朝着传感器的活动面发射X射线闪光。在检测到在传感器的活动面上开始出现X射线闪光时，传感器的排序电路触发图像捕获。取决于光电二极管的类型，到达传感器活动面的X射线直接转换为电信号或在转换为闪烁体可见的射线之后由像素转换为电信号。在读取像素之后，例如，可以在计算机屏幕上显示通过射线照相的解剖区域的图像。

检测X射线闪光的发生开始是能够减少施加给患者的辐射剂量所需的措施的一部分。在医学成像方面，标准化机构针对患者和医生所接收的辐射剂量的建议实际上非常严格。在X射线源方面，对于每次图像捕获，都需要根据形态、患者的年龄以及要进行射线照相的解剖区域来调整X射线闪光的强度和持续时间，因此，曝光剂量应尽可能低，并且不会造成任何不必要的损失，从而可以一次性获得高质量的图像。就图像传感器而言，它涉及以最佳可能的方式使电荷积分阶段与活动面有效暴露于有用辐射同步，从而使信噪比在辐射强度和持续时间方面达到最佳。如果积分阶段开始得太早，则会累积对应于暗电流的电荷。如果开始太晚，则有用信号会丢失。通常，还检测X射线闪光的结束。因此，与将积分持续时间预设为大于X射线闪光持续时间(源的调整数据)的解决方案相比，这提高了信噪比(无暗电流积分)，并且还更快地触发了读取阶段，从而提高图像采集的速度和效率。

因此，传感器必须集成检测电路，其目的是在X射线闪光开始出现在传感器的活动表面上时，可以最佳地设定积分阶段的开始。检测电路通常使用水平和/或垂直地围绕像素矩阵的光电检测器条。这些光检测器条因此直接设置在吸收性解剖区域(牙齿、牙龈)的后面，这损害或延迟了传感器对X射线闪光的检测。从这个角度来看，传感器活动面上的最佳检测区域可以是患者上颚和下颚之间的自由区域(即没有吸收性障碍)，其对应于位于传感器像素矩阵中间的检测带，这对图像捕获像素不利，需要插值计算和滤波以重构相应的图像数据，因为从业者希望看到放射线照相区域的完整图像。这也意味着图像质量的损失，因为插值会导致不精确。

如例如在专利US 6404854中所描述的，另外已知使用分散在矩阵中的像素作为参考像素来执行检测。在检测期间，这些参考像素以无损方式被单独地读取(在读取之间不重新初始化)以与阈值进行比较，并且这种情况会持续发生，直到在有足够的参考像素提供高于某个阈值的信号时做出图像捕获决定为止。该解决方案的缺点是需要对这些像素进行特定的排序。然而，最重要的是，该解决方案在独立于传感器的位置检测X射线的发生方面是不完善的：根据传感器的位置，不可能避免大多数参考像素被放置在高吸收区的后面，这会延迟检测过程。