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MedAppl. CT detector - Standard article

검출기 어레이: CT 스캐너의 핵심 구성 요소

컴퓨터 단층촬영(CT) 스캐너는 강력하고 정교한 의료 진단 도구입니다. CT는 머리/목, 흉부, CT 혈관 조영술, 복부 및 골반의 진단 검사에 흔히 사용됩니다.

CT 스캐너의 작동 방식에 설명된 것처럼 CT 스캐너에서 환자 몸에 대한 다수의 ‘슬라이스’ 또는 단면 이미지가 순차적으로 캡처됩니다.

현대적인 멀티 슬라이스 CT 스캐너의 주요 구성 요소는 검출기 어레이입니다. 이것은 환자 몸의 조직에 의해 부분적으로 감쇠되는 X-레이 방사선을 감지하여 디지털 신호로 변환합니다. 이 디지털 신호에는 강력한 이미지 신호 프로세서가 CT 갠트리의 여러 회전 각도에서 획득한 X-레이 이미지 데이터의 연속 투사에서 얻은 슬라이스를 재구성하여 환자의 장기와 조직의 3D 볼륨으로 렌더링하는 데 필요한 모든 정보가 담겨 있습니다.
 

저노이즈 및 고정밀 작동

검출기 어레이는 광전자 구성 요소의 정교한 어셈블리입니다. 주요 구성 요소는 다음과 같습니다.

  • 섬광체 - X-레이 광자를 빛 광자로 변환시키는 물질입니다.

  • 광 다이오드 어레이 – 광 다이오드 요소 또는 픽셀의 2D 배열로, 각각 섬광체에서 발생하는 빛의 흡수에 반응하여 전류를 발생합니다. 즉, 광 다이오드가 빛을 전류로 변환시킵니다.

  • 판독 IC – 고도로 집적된 이 반도체 장치는 각 광 다이오드 픽셀이 (검출기가 환자를 중심으로 회전할 때) 여러 각도 위치에서 발생한 전류를 디지털 신호로 변환시킵니다. 획득한 데이터는 이미지 신호 프로세서나 이미지 재구성을 통해 추가 처리됩니다. 판독 IC는 기본적으로 고성능 멀티 채널 아날로그-디지털 컨버터입니다.

환자를 통해 전송된 방사선의 정확한 디지털 재현을 위해 검출기 어레이의 활성 구성 요소 – 광 다이오드 및 판독 IC – 는 고감도, 저노이즈, 고분해능, 고속의 중요한 특성을 갖춰야 합니다. 

  • 고감도 – 신체의 다양한 조직과 밀도를 포함하는 이미지를 생성하기 위해 검출기는 최저 방사선량으로 X-레이의 넓은 동적 범위에 걸친 데이터를 획득할 수 있어야 합니다. 연조직은 방사선 밀도가 낮아 X-레이 방사선을 거의 흡수하지 않고, 뼈는 방사선 밀도가 높아 많은 양의 방사선을 흡수합니다. 고감도의 검출기 시스템은 의사가 신체 조직을 명확하게 구별할 수 있는 높은 명암 대비의 이미지를 제공합니다.

  • 저노이즈 – 낮은 노이즈 플로어는 검출기가 약한 입력을 안정적으로 캡처하고, 약한 강도와 강한 강도의 높은 명암 대비를 유지할 수 있게 합니다. 저노이즈 검출기는 약한 신호를 캡처할 수 있기 때문에 방사선량을 적게 사용할 수 있어 환자에게 안전합니다.

  • 고분해능 – 검출기의 분해능이 높을수록 더 작은 특징을 검출할 수 있어 흉부나 폐 검사 등에서 미세 구조를 식별할 수 있습니다.

  • 고속 특성은 심장 박동과 같은 동적 현상을 스캐닝하고 CT 갠트리의 빠른 회전 속도로 인한 움직임 노이즈를 줄이기 위해 검출기의 고속 이미징 속도를 지원합니다.

 

어셈블리 구성 옵션 

CT 스캐너의 이미징 영역 크기는 광 다이오드 어레이의 크기를 결정하며 그에 따라 광 센서 입력을 디지털 출력으로 변환시키는데 필요한 이미징 판독 IC의 수를 결정합니다.

검출기 어셈블리에 여러 개의 판독 IC가 캐리어 기판에 장착됩니다. 판독 IC는 3면(3면 장착 솔루션) 또는 4면(4면 장착 솔루션) 모두에 연속 배치될 수 있습니다. 판독 IC의 어셈블링 방식은 CT 시스템의 성능에 영향을 미칩니다.

3면 장착 솔루션은 한쪽 면에 와이어 본드가 있고 나머지 3면에 IC를 인접하여 배치할 수 있습니다. 이러한 솔루션은 검출기 커버리지가 중간 정도인 CT 시스템에 적합합니다.

하이엔드 CT 시스템에 사용되는 4면 장착 솔루션은 제조 및 어셈블리에 보다 정교한 공정 단계가 필요하지만 검출기의 이미징 영역을 모든 방향으로 확장할 수 있는 장점을 제공합니다. 이를 통해 시스템은 더 큰 검출기 커버리지를 제공하여 한 번의 회전으로 심장과 같은 장기를 스캔할 수 있습니다.

ams는 3면 및 4면 장착 옵션의 저노이즈, 초저전력 및 고속 판독을 구현하는 고성능 솔루션을 제공합니다.  이러한 솔루션은 고객에게 최대 유연성을 제공하는 독립형 아날로그-디지털 컨버터에서부터 단일 실리콘 패키지에 광 다이오드 어레이와 판독 회로를 모두 결합하여 최고의 성능을 제공하는 고도로 집적된 IC에 이르기까지 다양합니다.


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