CN111095028A - 放射线拍摄装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种放射线拍摄装置，实现准直器的轻量化，并且能够提高散射线的遮蔽率的一致性。该放射线拍摄装置具备：放射线源；检测从上述放射线源的焦点放射的放射线的放射线检测器；以及配置于上述放射线源与上述放射线检测器之间的准直器，其特征在于，上述准直器具有在上述放射线检测器的像素的边界上沿上述放射线的射入方向以预定的间隔配置的隔壁部，最上部的隔壁部的上端部与放射线射入面一致。

Description

放射线拍摄装置

技术领域

本发明涉及搭载有光子计数型检测器的放射线拍摄装置，关于用于除去散射线的准直器。

背景技术

近年来，各个机构正在进行搭载有采用光子计数方式的检测器(光子计数型检测器)的光子计数CT(Computed Tomography)装置的研发。光子计数型检测器与现有的在CT装置中采用的电荷积分型的检测器不同，由于可以对射入作为检测元件的半导体层的放射线光子分别进行计数，因此能够计测各放射线光子的能量。因此，在光子计数CT装置中，相比现有的CT装置，能够得到更多的信息。

在以CT装置为代表的放射线拍摄装置中，为了抑制在被拍摄对象等产生的散射线向检测器的射入，在检测器的前端配置有由钨、钼、钽等重金属构成的作为狭缝或栅格的准直器。在计测各放射线光子的能量的光子计数CT装置中，需要使散射线的遮蔽率进一步提高，因此倾向于使准直器的高度提高。若由重金属构成的准直器的高度变高，则准直器的重量增加，阻碍CT装置的高速旋转。

在专利文献1中公开了一种准直器，其形成为，层叠具有供钼等的线材铺设的槽的框体，线材间的间距为检测器的像素尺寸的2以上的整数倍，在沿层叠的方向相邻的框体间，线材的位置偏移。对于准直器的轻量化，在专利文献1中未明确记载，但为成为准直器的隔壁的线材间隔剔除的构造，因此准直器被轻量化。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007—10559号公报

发明内容

发明所要解决的课题

但是，在专利文献1公开的准直器中，在放射线射入的面上，准直器的隔壁的高度不一致，因此散射线的遮蔽率根据检测器的检测面内的位置不同而不同，不均匀。若散射线的遮蔽率不均匀，则放射线光子的能量的计测精度降低，导致因得到的医用图像而引起的误诊。

因此，本发明的目的在于提供实现准直器的轻量化并且能够提高散射线的遮蔽率的一致性的放射线拍摄装置。

用于解决课题的方案

为了实现上述目的，本发明为一种放射线拍摄装置，其具备：放射线源；检测从上述放射线源的焦点放射的放射线的放射线检测器；以及配置于上述放射线源与上述放射线检测器之间的准直器，上述放射线拍摄装置的特征在于，上述准直器具有在上述放射线检测器的像素的边界上沿上述放射线的射入方向以预定的间隔配置的隔壁部，最上部的隔壁部的上端部与放射线射入面一致。

发明的效果

根据本发明，能够提供实现准直器的轻量化，并且能够提高散射线的遮蔽率的一致性的放射线拍摄装置。

附图说明

图1是表示应用本发明的X射线CT装置的整体结构的图。

图2是表示第一实施方式的准直器形状的一例的图。

图3是表示比较例的准直器形状的图。

图4是表示第一实施方式的隔壁部202的配置例的图。

图5是表示第二实施方式的隔壁部202的配置例的图。

图6是表示第三实施方式的隔壁部202的配置例的图。

图7是表示第四实施方式的准直器形状的一例的图。

图8是表示第四实施方式的间隙部203的内角的适当的范围的图。

图9是表示第五实施方式的准直器形状的一例的图。

图10是表示第六实施方式的准直器形状的一例的图。

图11是表示第七实施方式的准直器形状的一例的图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。本发明的放射线拍摄装置应用于具备放射线源和光子计数型检测器的装置。以下的说明中，对放射线为X射线，放射线拍摄装置是X射线CT装置的例进行叙述。

＜第一实施方式＞

如图1所示，本实施方式的X射线CT装置具备：照射X射线的X射线源100；二维排列检测X射线的多个检测元件的X射线检测器101；对检测元件的检测信号进行校正等处理，并且进行装置的控制的信号处理部102；以及使用校正后的信号生成被拍摄对象106的图像的图像生成部103。X射线源100和X射线检测器101在对置的位置固定于旋转盘104，且构成为绕躺在床部105的被拍摄对象106相对于地旋转。此外，包括X射线源100、X射线检测器101以及旋转盘104，也称为扫描仪110。

X射线检测器101由配列成以X射线源100为中心的圆弧状的检测元件模块107构成。X射线的射入方向为纸面纵向(Y)，通道方向为纸面横向(X)，体轴方向为纸面垂直方向(Z)。检测元件模块107是光子计数型检测器，且具备输出相当于射入的X射线光子的电荷的半导体层109、准直器108以及光子计数电路(未图示)。准直器108减轻构成于半导体层内的像素间的串扰、因被拍摄对象106等而产生的散射线。光子计数电路对半导体层109输出的电荷进行计数，输出计数信号。半导体层109与现有的半导体层同样，由碲化镉锌(CZT)、碲化镉(CdTe)等半导体层构成。准直器、及其安装部分的具体的结构后面进行叙述。

这样的结构的X射线CT装置的拍摄动作与现有的X射线CT装置相同，X射线源100和X射线检测器101在对置配置的状态下，一边在被拍摄对象106的周围旋转，一边从X射线源100照射X射线，由X射线检测器101检测透过被拍摄对象106的X射线。X射线检测器101的光子计数电路输出的计数信号在信号处理部102中根据需要实施校正等处理后，在图像生成部103生成被拍摄对象的断层图像(CT像)。

使用图2对本实施方式的准直器108进行说明。图2(a)是准直器108的俯视图，图2(b)是A-A’剖视图，图2(c)是B-B’剖视图。图2(a)中，X射线的射入方向(Y)为纸面垂直方向，体轴方向(Z)为纸面纵向，通道方向(X)为纸面横向。此外，体轴方向(Z)和通道方向(X)也称为半导体层109的图像的排列方向。

准直器108具有柱部201和隔壁部202。柱部201由钨、钼、钽等重金属构成，且在半导体层109的图像的四角的正上方沿X射线的射入方向配置，且支撑隔壁部202。隔壁部202由钨、钼、钽等重金属构成，在像素的边界上沿X射线的射入方向以预定的间隔配置。即，在像素的边界上配置多个隔壁部202，在隔壁部202之间存在间隙部203。通过使隔壁部202之间存在间隙部203，能够将准直器108轻量化。

另外，沿X射线的射入方向配置的多个隔壁部202中的位于最上部的隔壁部、即最靠近X射线源100的隔壁部以其上端部与X射线射入面200一致的方式配置。通过使最上部的隔壁部的上端部与X射线射入面200一致，从像素204的中心观察准直器108的开口部的角左右对称，即θ_L＝θ_R，能够提高散射线的遮蔽率的一致性。

图3表示作为比较例的现有构造的准直器108。与图2同样地，图3(a)是准直器108的俯视图，图3(b)是A-A’剖视图，图3(c)是B-B’剖视图。

图3的准直器108形成为，层叠具有供钼等的线材302铺设的槽的框体301，线材302之间的间距为检测器的像素尺寸的2倍以上的整数倍，在沿层叠的方向相邻的框体301之间，线材302的位置偏移形成。线材302在X射线的射入方向上以预定的间隔配置，因此准直器108被轻量化。但是，在X射线射入面200上具有不形成为存在线材302的部位的部位，因此从像素204的中心观察准直器108的开口部的角左右非对称，即，θ_L＜θ_R，根据射入角度不同，散射线是否被除去不同。其结果，在现有构造中，散射线的遮蔽率不均匀。因此，在本实施方式中，使最上部的隔壁部的上端部与X射线射入面200一致，提高散射线的遮蔽率的一致性。

接下来，使用作为图2(b)的放大图的图4，对隔壁部202的配置进行说明。图4中，隔壁部202对于通道方向(X)、X射线射入方向(Y)都分别等间距配置。在此，将隔壁部202的通道方向(X)厚度设为t，将X射线射入方向(Y)高度设为b，将隔壁部202的间隔的通道方向(X)设为d，将X射线射入方向(Y)设为s。连结最上部的隔壁部202a的上端部的顶点和位于最上部的隔壁部202a的下层且相邻的隔壁部202b的上端部的顶点的路径402与铅垂线401形成的角度θ1用(式1)表达。

tanθ1＝(d+t)/(b+s)…(式1)

另外，连结最上部的隔壁部202a的上端部的顶点和与最上部的隔壁部202a相邻的隔壁部202c的下端部的顶点的路径403与铅垂线401形成的角度θ2用(式2)表达。

tanθ2＝d/b…(式2)

在此，为了使散射线不会通过隔壁部202b与隔壁部202c之间，只要为θ1＞θ2即可，因此，根据(式1)和(式2)，导出(式3)。

s＜t·b/d…(式3)

在构成检测元件模块107后，不建议隔壁部202的厚度t和通道方向(X)的间隔d变更。因此，只要以X射线射入方向(Y)的隔壁部202的高度b和隔壁部202的间隔s满足(式3)的方式配置隔壁部202即可。

根据以上说明的隔壁部202的配置，可实现准直器108的轻量化，并且能够提高散射线的遮蔽率的一致性。

＜第二实施方式＞

第一实施方式中，对将隔壁部202等间距配置进行了说明。在将隔壁部202等间距配置并且不满足(式3)时，有时散射线透过隔壁部202之间。因此，在本实施方式中，说明为了防止散射线的透过而将X射线射入方向(Y)的间距在途中变更地配置隔壁部202。此外，与第一实施方式同样地，使最上部的隔壁部的上端部与X射线射入面200一致。

使用图5说明本实施方式的隔壁部202的配置。图5中，隔壁部202在通道方向(X)上等间距配置，b＝s，d＞t，且不满足(式3)。另外，在X射线射入方向(Y)上，在准直器108的中间位置，偏移半间距地配置。

通过在准直器108的中间位置变更间距，在准直器108的上半部分透过隔壁部202b与隔壁部202c之间的路径501在准直器108的下半部分被隔壁部202d遮蔽。也就是，通过将隔壁部202设置成图5所示的配置，即使在b＝s、d＞t，且不满足(式3)的情况下，也能够遮蔽向准直器108与任意的角度θ射入的散射线。另外，通过设为b＝s，相比第一实施方式，能够使准直器108轻量化。而且，在准直器108的中间位置配置高度较高的隔壁部202，因此能够提高相对于因旋转盘104的旋转而产生的离心力的刚性。

此外，在本实施方式中，将准直器108在X射线射入方向(Y)两等分，在准直器108的中间位置偏移半间距地配置隔壁部202，但是间距的偏移方法不限于。在将准直器108在X射线射入方向(Y)上三等分的情况下，只要在准直器108被分割的位置偏移1/3间距地配置隔壁部202。而且，若进行标准化，则在对准直器108进行N等分的情况下，在各分割位置偏移1/N间距地配置隔壁部202即可。此外，N是2以上的整数。

＜第三实施方式＞

在第一实施方式及第二实施方式中，对X射线射入方向(Y)的隔壁部202的间隔s相等的情况进行了说明。隔壁部202的间隔s不限于此，在本实施方式中，对根据X射线射入方向(Y)的位置改变间隔s地配置隔壁部202进行情况。此外，与第一实施方式同样地，使最上部的隔壁部的上端部与X射线射入面200一致。

使用图6对本实施方式的隔壁部202的配置进行说明。在图6中，隔壁部202在通道方向(X)上等间距配置，在X射线射入方向(Y)上，在准直器108的下一半等间隔配置，在上一半，以随着X射线射入方向(Y)的位置变高，间隔s扩展的方式配置。即，间隔s作为X射线射入方向(Y)的位置y的函数s(y)，例如用(式4)表达。此外，将准直器108的最下部设为y＝0。

s(y)＝b(y≤h/2)、t·y/d(y＞h/2)…(式4)

在此，h是准直器108的高度。

另外，s(y)也可以为(式5)。

s(y)＝b(y≤b·d/t)、t·y/d(y＞b·d/t)…(式5)

根据b、d、t、h的值，例如，使用(式4)或(式5)的任一个，以间隔s最大的方式，即能够将准直器108最轻量化的方式配置隔壁部202。

以满足(式4)或(式5)的方式配置隔壁部202，由此散射线被遮蔽，并且准直器108的重心降低。若隔壁部202的间隔s相等，则X射线射入方向(Y)的准直器108的重心成为中间位置，存在旋转盘104旋转时的准直器108的刚性降低的情况。在本实施方式中，在准直器108的上一半，以随着X射线射入方向(Y)的位置变高，间隔s扩展的方式配置，因此，准直器108的重心降低，能够提高旋转盘104旋转时的准直器108的刚性。

＜第四实施方式＞

在第一实施方式中，对隔壁部202之间的间隙部203的形状为长方形进行了说明。在间隙部203的形状为长方形的情况下，隔壁部202成为在水平方向上突出的形状。但是，这样的形状不适于3D打印下的造形，隔壁部202的下表面有缺口，尺寸精度变差。隔壁部202的下表面的尺寸精度的变差导致散射线的遮蔽率的降低。因此，在本实施方式中，对使用3D打印下的造形的形状的准直器108进行说明。此外，与第一实施方式同样地，使最上部的隔壁部的上端部与X射线射入面200一致。

使用图7对本实施方式的准直器108进行说明。图7(a)是准直器108的俯视图，图7(b)是D-D’剖视图，图7(c)是E-E’剖视图。本实施方式的准直器108与第一实施方式的不同点在于，间隙部203的形状为平行四边形。间隙部203的形状是平行四边形，由此，隔壁部202成为朝向从水平方向具有预定的角度φ的方向突出的形状，即使在3D打印下对准直器108进行造形的情况下，也不会使隔壁部202的下表面粗糙，能够满足所需的充分精度。

另外，在本实施方式中，在X射线射入方向(Y)上，隔壁部202等间距配置，间隙部203在相邻的像素间为相同的形状，因此容易进行制造后的验证。此外，隔壁部202在最上部及最下部和除此之外的不部分，截面形状不同，在最上部及最下部为梯形，在除此之外的部分为平行四边形。

接下来，使用图8，对角度φ、即作为平行四边形的锐角的内角φ的适当的范围进行说明。图8(a)表示角度φ与散射线的透过率的关系，图8(b)表示角度φ与准直器108的刚性的关系。

在使角度φ过小的情况下，间隙部203从X射线射入面200突出到半导体层109的表面，散射线透过相邻的像素。为了防止向相邻的像素的散射线的透过，角度φ的下限值φL为tanφL＝d/h。另外，为了在3D打印下满足造形所需的尺寸精度，将角度φ设为45度以下，因此，根据散射线的遮蔽率的观点，决定的角度φ的适当的范围可以用(式6)表达。

d/h＜tanφ≤1…(式6)

准直器108的刚性在φ＝45度、即tanφ＝1时最大，随着φ从45度偏移，刚性降低。由此，根据散射线的透过率和准直器108的刚性双方的观点，tanφ＝1最好，优选至少满足(式6)。

＜第五实施方式＞

在第四实施方式中，说明了间隙部203的形状为平行四边形，且在X射线射入方向(Y)上隔壁部202以等间距配置。在本实施方式中，对与第二实施方式同样地将X射线射入方向(Y)的间距在途中变更的隔壁部202的配置进行说明。此外，与第一实施方式同样地，使最上部的隔壁部的上端部与X射线射入面200一致。

使用图9对本实施方式的准直器108进行说明。图9中，隔壁部202在通道方向(X)上等间距配置，在X射线射入方向(Y)上，在准直器108的中间位置偏移半间距配置。在准直器108的中间位置变更间距，由此在准直器108的上一半透过隔壁部202之间的散射线在准直器108的下一半被隔壁部202遮蔽。即，与第二实施方式同样地，能够提高散射线的遮蔽率，并且能够提高准直器108的刚性。

＜第六实施方式＞

在第四实施方式及第五实施方式中，对间隙部203的形状为平行四边形且在相邻的像素间为相同的形状进行了说明。本实施方式中，在相邻的像素间变更间隙部203的朝向。此外，与第一实施方式同样地，使最上部的隔壁部的上端部与X射线射入面200一致。

使用图10对本实施方式的准直器108进行说明。图10(a)是准直器108的俯视图，图10(b)是D-D’剖视图，图10(c)是E-E’剖视图。本实施方式的准直器108与第四实施方式不同，在相邻的像素间，间隙部203的朝向为相反反向，平行四边形在相邻的像素间为对称形状。在相邻的像素间形成为对称形状，由此能够相对于来自不同的方向的加重提高准直器108的刚性。

＜第七实施方式＞

在第一实施方式至第六实施方式中，对在X射线射入方向(Y)上，柱部201为相同的形状的情况进行了说明。为了提高准直器108的刚性，在本实施方式中变更柱部201的形状。此外，与第一实施方式同样地，使最上部的隔壁部的上端部与X射线射入面200一致。

使用图11对本实施方式的准直器108进行说明。本实施方式的柱部201具有主干部1101和台部1102。台部1102配置于半导体层109侧，台部1102的宽度比主干部1101的宽度大。沿X射线射入方向(Y)的柱部201的截面形状为倒T字形状。柱部201为图11所示的形状，由此能够提高准直器108的刚性。

此外，本发明的放射线拍摄装置不限于上述实施方式，在不脱离发明的宗旨的范围内能够变更结构要素而具体化。另外，也可以适当组合上述实施方式公开的多个结构要素。进一步地，也可以从上述实施方式所示的全部结构要素中删除一些结构要素。例如，也可以将第七实施方式的柱部201应用于第一实施方式至第六实施方式。

符号说明

100—X射线源，101—X射线检测器，102—信号处理部，103—图像生成部，104—旋转盘，105—床部，106—被拍摄对象，107—检测元件模块，108—准直器，109—半导体层，110—扫描仪，200—X射线射入面，201—柱部，202—隔壁部，202a—隔壁部，202b—隔壁部，202c—隔壁部，202d—隔壁部，203—间隙部，204—像素，301—框体，302—线材，401—铅垂线，402—路径，403—路径，501—路径，1101—主体部，1102—台部。

Claims (12)

1.一种放射线拍摄装置，具备：放射线源；检测从上述放射线源的焦点放射的放射线的放射线检测器；以及配置于上述放射线源与上述放射线检测器之间的准直器，

上述放射线拍摄装置的特征在于，

上述准直器具有在上述放射线检测器的像素的边界上沿上述放射线的射入方向以预定的间隔配置的隔壁部，最上部的隔壁部的上端部与放射线射入面一致。

2.根据权利要求1所述的放射线拍摄装置，其特征在于，

上述隔壁部之间的间隙部的形状为平行四边形。

3.根据权利要求2所述的放射线拍摄装置，其特征在于，

在将作为上述平行四边形的锐角的内角设为φ、将上述隔壁部之间的宽度设为d、且将上述准直器的高度设为h时，d/h＜tanφ≤1。

4.根据权利要求3所述的放射线拍摄装置，其特征在于，

tanφ＝1。

5.根据权利要求2所述的放射线拍摄装置，其特征在于，

上述平行四边形在相邻的上述像素之间为相同的形状。

6.根据权利要求2所述的放射线拍摄装置，其特征在于，

上述平行四边形在相邻的上述像素之间为对称形状。

7.根据权利要求1所述的放射线拍摄装置，其特征在于，

上述隔壁部相对于上述放射线的射入方向及上述像素的排列方向分别以等间距配置，

在将上述隔壁部的上述放射线的射入方向的高度设为b、将上述像素的排列方向的厚度设为t、将上述隔壁部的间隔的上述放射线的射入方向设为s、且将上述像素的排列方向设为d时，s＜t·b/d。

8.根据权利要求1所述的放射线拍摄装置，其特征在于，

在上述放射线的射入方向上，上述准直器被N等分，在各分割位置，将上述隔壁部偏移1/N间距而配置。

9.根据权利要求1所述的放射线拍摄装置，其特征在于，

上述隔壁部之间的间隙部的宽度越接近上述放射线源侧越宽。

10.根据权利要求1所述的放射线拍摄装置，其特征在于，

上述隔壁部相对于上述像素的排列方向以等间距配置，在将上述隔壁部的上述放射线的射入方向的高度设为b、将上述像素的排列方向的厚度设为t、将上述放射线的射入方向的位置设为y、将上述隔壁部的间隔的上述放射线的射入方向设为s(y)、将上述像素的排列方向设为d、且将上述准直器的上述放射线的射入方向的高度设为h时，

s(y)＝b(y≤h/2)、t·y/d(y＞h/2)

或者，

s(y)＝b(y≤b·d/t)、t·y/d(y＞b·d/t)。

11.根据权利要求1所述的放射线拍摄装置，其特征在于，

沿上述放射线的射入方向配置的上述隔壁部中的配置于上述准直器的中间位置的隔壁部的高度比其它隔壁部高。

12.根据权利要求1所述的放射线拍摄装置，其特征在于，

支撑上述隔壁部的柱部在上述放射线检测器侧具有台部。

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