CN111770728A

CN111770728A - 准直仪、放射线探测装置及放射线检查装置

Info

Publication number: CN111770728A
Application number: CN201880090161.0A
Authority: CN
Inventors: 森井久史; 奥之山隆治; 都木克之
Original assignee: Anseen Inc
Current assignee: Anseen Inc
Priority date: 2018-02-27
Filing date: 2018-02-27
Publication date: 2020-10-13
Also published as: US20210045705A1; EP3760128A4; TW201936119A; JP6614685B1; KR102270436B1; JPWO2019167145A1; EP3760128A1; WO2019167145A1; KR20200119293A; US11179133B2; TWI699190B

Abstract

本发明提供能够将散射放射线进一步除去的准直仪、放射线探测装置及放射线检查装置。本发明的准直仪20具备：放射线屏蔽部22；和放射线透过部21，其放射线屏蔽率低于上述放射线屏蔽部22，所述放射线透过部将上述放射线屏蔽部22贯通，并且为实心。根据本发明的准直仪20，由于准直仪20的X射线透过部21是实心的，因此，在X射线透过部21中，由被检体B散射的低能量侧的X射线被吸收。因此，由放射线探测元件30探测到的X射线中包含的噪声少，能够得到分辨率高的X射线图像。

Description

准直仪、放射线探测装置及放射线检查装置

技术领域

本发明涉及准直仪、放射线探测装置及放射线检查装置。

背景技术

使用放射线以非破坏的方式对被检体进行检查的、例如X射线CT(计算机体层摄影，Computed Tomography)等放射线检查装置是对被检体照射放射线、基于透过被检体的放射线来生成CT图像的装置。

这样的放射线检查装置具备放射线产生装置和放射线探测装置。另外，照射至被检体的放射线在被检体中部分被散射。放射线探测装置探测到散射的放射线时，探测精度劣化。为了除去该散射放射线，在放射线探测装置中设置准直仪。

以往，准直仪中设置有供放射线透过的多个贯通孔。放射线从该贯通孔中通过时，以相对于贯通孔的中心轴而言规定角度以上的角度入射至贯通孔的放射线与贯通孔的侧壁碰撞。由于散射放射线(其使探测精度劣化)朝向各个方向，因此通过贯通孔时被除去，与未设置准直仪的情况相比，能够得到精度高的CT图像(例如参见专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2018-00496号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，在通过贯通孔的放射线中，并非所有的散射放射线均被除去，而是包含一些散射放射线。

本发明的目的在于提供能够将散射放射线进一步除去的准直仪、放射线探测装置及放射线检查装置。

用于解决课题的手段

为了解决上述课题，本发明提供以下的方案。

准直仪，其具备：放射线屏蔽部；和放射线透过部，其放射线屏蔽率低于上述放射线屏蔽部的放射线屏蔽率，所述放射线透过部将上述放射线屏蔽部贯通，并且为实心。

上述放射线透过部可以由可见光透过率高的材料制造。

上述放射线透过部可以由碳制造。

上述放射线屏蔽部可以由锡制造。

此外，为了解决上述课题，本发明还提供以下的方案。

准直仪，其具备：液态的放射线屏蔽部；放射线透过部，其放射线屏蔽率低于上述放射线屏蔽部的放射线屏蔽率，并将上述放射线屏蔽部贯通；和容器，其将上述放射线屏蔽部和上述放射线透过部密封。

另外，为了解决上述课题，本发明还提供以下的方案。

放射线探测装置，其具备：上述中任一项所述的准直仪；和探测元件，其与上述放射线透过部对应地配置。

此外，为了解决上述课题，本发明还提供以下的方案。

放射线检查装置，其具备：向被检体照射放射线的放射线产生部；上述中任一项所述的准直仪，其供透过上述被检体的放射线入射；和探测元件，其与上述放射线透过部对应地配置。

发明的效果

根据本发明，能够提供一种由于可不使用遮光板从而能够进一步简化制造工序并且能够更紧凑地制造的准直仪、放射线探测装置及放射线检查装置。

附图说明

[图1]是作为放射线检查装置的一个实施方式的X射线CT装置1的概略图

[图2]为第1实施方式的1个X射线探测部10的剖视立体图。

[图3]为对第1实施方式的准直仪20的制造方法进行说明的图。

[图4]为对第1实施方式的准直仪20的制造方法进行说明的流程图。

[图5]为示出X射线光谱的模拟计算值的图表。

[图6]为示出碳(C)、铝(Al)、铜(Cu)对X射线的吸收率的图表。

[图7]为示出由X射线产生装置2产生X射线、照射至被检体B并由X射线探测元件30探测到的X射线的计算值的图表。

[图8]为对第2实施方式的准直仪120的制造方法进行说明的图。

具体实施方式

图1是作为本发明的放射线检查装置的实施方式的X射线CT装置(X射线检查装置)1的概略图。需要说明的是，本发明并不限于X射线CT装置1，也可以为使用了γ射线等其他放射线的放射线检查装置。

X射线CT装置1具备：X射线产生装置(放射线产生装置)2；配置被检体B的支架3；和沿着以X射线产生装置2为中心的圆周进行配置的X射线探测装置(放射线探测装置)4。X射线探测装置4具备多个X射线探测部(放射线探测部)10。

(第1实施方式)

图2为第1实施方式的1个X射线探测部10的剖视立体图。X射线探测部10各自具备准直仪20和多个X射线探测元件(放射线探测元件)30。

X射线探测元件30以约0.1～2.00mm的间隔(间距)a进行配置。X射线探测元件30与设置于后述的准直仪20中的各个X射线透过部21分别对应地配置。

X射线探测元件30可以为间接转换型，也可以为直接转换型。间接转换型的X射线探测元件30由闪烁体(scintillator)和光电倍增管等光传感器构成，利用闪烁体将入射的X射线转换成光，利用光电转换元件将转换后的光转换成电信号。

直接转换型的X射线探测元件30由多个碲化镉(CdTe)系的半导体元件构成，将入射的X射线直接转换为电信号。

(准直仪20)

准直仪20具备：规定厚度的板状的X射线屏蔽部(放射线屏蔽部)22；和多个柱状的X射线透过部(放射线透过部)21，其将X射线屏蔽部22贯通，并配置成方格状。

(X射线屏蔽部22)

X射线屏蔽部22由X射线及可见光的屏蔽率高(透过率低)的材料制造。

实施方式中，X射线屏蔽部22的材料为锡。但是并不限定于此，X射线屏蔽部22的材料也可以为钼、钽、铅、钨等原子序数大的、可见光及X射线屏蔽能力(阻止能力)强的、或者重的金属或包含这些重金属的合金等。需要说明的是，锡的熔点为231℃，利用后述的制造方法制造时，通过使用熔点与锡相同程度的较低熔点的材料，能够容易地进行制造。X射线屏蔽部22的厚度b为约1～50mm。

(X射线透过部21)

实施方式中，X射线透过部21例如为圆柱状，且为实心，圆柱的中心轴A各自沿着朝向X射线产生装置2或被检体B的方向延伸。与X射线透过部21各自对应的X射线探测元件30以可见光不入射至彼此之间的方式紧密接触地安装在X射线透过部21中的、与X射线产生装置2或被检体B呈相反侧的面上。

X射线透过部21的直径R为约0.07～0.2mm，X射线透过部21的深度与X射线屏蔽部22的厚度b相等，为约1～50mm。即，X射线透过部21为直径R比深度b小的(长径比高的，细长的)形状。需要说明的是，X射线透过部21不限于圆柱状，也可以为椭圆柱、棱柱状。

X射线透过部21由X射线的屏蔽率低(透过率高)、且可见光的屏蔽率高(透过率低)的材料、例如碳制造。

需要说明的是，不限定于此，也可以为碳以外的比X射线屏蔽部22的材料的原子序数小的、X射线屏蔽率低于X射线屏蔽部22的、或轻的铝等其他材料。

另外，利用后述的制造方法进行制造的情况下,X射线透过部21的材料的熔点高于X射线屏蔽部22的材料的熔点。

(X射线CT装置1的动作)

接着，对本实施方式的X射线CT装置1的动作进行说明。

由X射线产生装置2产生的X射线向被检体B照射。照射至被检体B的光从被检体B透过，一部分被散射。透过被检体B的直进X射线、和由被检体B散射的散射X射线到达准直仪20。

就到达准直仪20的X射线中的、除入射至X射线透过部21的X射线以外的X射线而言,由于X射线屏蔽部22的X射线屏蔽率高,因此被X射线屏蔽部22屏蔽。

另一方面，就到达X射线透过部21的X射线而言,由于X射线透过部21的屏蔽率低,因此入射至X射线透过部21内。就可见光而言,由于X射线透过部21的可见光屏蔽率高,因此被屏蔽。

入射至X射线透过部21内的X射线中,相对于X射线透过部21的中心轴A而言为规定角度以上的散射X射线在穿过X射线透过部21之前到达X射线透过部21的侧面,因此被X射线屏蔽部22屏蔽。

即，入射至X射线透过部21的X射线中,仅直进性高的X射线从X射线透过部21通过而到达X射线探测元件30。

就到达X射线探测元件30的X射线而言，在间接转换型的X射线探测元件30的情况下，被闪烁体转换为光,经转换的光被光电转换元件转换为电信号。在直接转换型的X射线探测元件30的情况下，入射的X射线直接转换为电信号。

转换为电信号的X射线的强度信息由处理部5处理，制作X射线CT图像数据，利用显示部6来显示X射线CT图像。

(准直仪20的制造方法)

图3为对第1实施方式的准直仪20的制造方法进行说明的图。

图4为对第1实施方式的准直仪20的制造方法进行说明的流程图。第1实施方式的准直仪20通过铸造来制造。

首先，准备柱状构件竖立设置构件24，其是将形成X射线透过部21的多个柱状构件竖立设置于保持基板23而成的(图3的(a))。

第1实施方式中，柱状构件21a及保持基板23、即柱状构件竖立设置构件24整体由碳制造。但是，并不限于此，柱状构件21a与保持基板23也可以为不同体。

将柱状构件竖立设置构件24配置于铸造模具40的内部(图3的(b)，图4(步骤S1))。

使加热至熔点以上而成为液态的X射线屏蔽部22的材料(实施方式中为锡)流入铸造模具40(图3的(c)，图4(步骤S2))。需要说明的是，锡的熔点为231度。

将温度降至熔点以下，使X射线屏蔽部22固化(图4(步骤S3))。

将固化而与柱状构件竖立设置构件24成为一体的X射线屏蔽部22从铸造模具40中取出(图3的(d)，图4(步骤S4))。

对成为一体的柱状构件竖立设置构件24与X射线屏蔽部22的、至少保持基板23的面进行研磨，从而将保持基板23除去(图3的(e)，图4(步骤S5))。

由此，制造本实施方式的准直仪20。

以下，对本实施方式的效果进行说明。

(1)图5为示出X射线产生装置2中优选使用的一例涉及的X射线光源的X射线光谱的模拟计算值的图表，纵轴为X射线的剂量，横轴为X射线的能量。如图所示，就本例涉及的X射线光谱而言，在能量22keV附近，剂量成为峰值，随着能量的升高，剂量逐步减少。另外，在比22keV附近低的能量侧，剂量也逐步减少。

图6为示出30mm厚度的碳(C)、铝(Al)、铜(Cu)对X射线的吸收率的图表。如图所示，碳(C)、铝(Al)、铜(Cu)对高能量侧X射线的吸收率低，对低能量侧X射线的吸收率高。

特别地，碳对低能量的X射线的选择吸收性高，在能量约150keV以上，吸收率大约为0％，但能量小于约150keV时，吸收率急剧增加。该选择吸收性按铜(Cu)、铝(Al)、碳(C)的顺序升高。

图7为示出从X射线产生装置2(其使用了具有图5所示的光谱的X射线光源)产生X射线、对被检体B进行照射、并由X射线探测元件30探测到的X射线的计算值的图表。计算值P是在X射线探测元件30与被检体B之间配置了实际制造的实施方式的准直仪20的情况，计算值Q是在X射线探测元件30与被检体B之间未配置准直仪本身的情况。作为准直仪20使用如下部件：使用厚度30mm的锡作为X射线屏蔽部22，并形成有在直径0.2mm、长度(30mm)的贯通孔中填充有碳的X射线透过部21。

在X射线探测元件30与被检体B之间未配置准直仪本身的情况下，如计算值Q这样，被X射线探测元件30探测到的X射线包含大量的在被检体B处被散射而使能量减少的低能量X射线。因此，无法得到分辨率高的X射线图像。

与此相对，在X射线探测元件30与被检体B之间配置了实际制造的实施方式的填充有碳的准直仪20的情况下，X射线透过部21中，如图6所示，碳将由被检体B散射的低能量侧的X射线吸收(屏蔽)。因此，如计算值P所示，能够探测到具有与模拟计算值的X射线光谱的形状(图5)相似这样的能量分布(曲线形状)的X射线。

即，根据实施方式的准直仪20，由于能够更良好地除去散射X射线，因此，由X射线探测元件30探测到的X射线中包含的噪声少，能够得到分辨率高的X射线图像。

需要说明的是，X射线透过部21并不限于碳，通过适当选择而使其成为如图6所示的铝、铜这样的其他材料，从而能够根据用途将不需要的波长的光除去。

(2)以往的X射线探测装置中，设置有用于防止可见光入射至X射线探测元件的遮光结构。特别地，闪烁体的情况下，将X射线暂时转换为可见光之后探测光，因此，需要防止来自外部的可见光的入射，故遮光结构是重要的。

但是，本实施方式中，准直仪20的X射线透过部21由碳填充而成为实心。另外，准直仪20与X射线探测元件30之间以可见光不入射的方式进行紧密接触。

因此，可见光不会到达X射线探测元件30，因此无需另行设置遮光结构。因此，能够削减制造成本，并且缩短制造工序的时间。

(3)例如，作为比较，也可以针对X射线屏蔽部而使用钻孔机等开出作为贯通孔的X射线透过部。

但是，为了能够将X射线屏蔽，X射线屏蔽部由原子序数大的金属制造。因此，硬度高，难以开出微细且长径比小的贯通孔，增加制造成本，也耗费制造时间。此外，用钻孔机开出贯通孔时产生的切屑卷入旋转的钻孔机并继续旋转，有时更难以开出高精度且微细的贯通孔。

但是，本实施方式的准直仪20通过下述方式制造：将竖立设置有柱状的X射线透过部21的保持基板23放入铸造模具40中，向该铸造模具40中流入熔融的X射线屏蔽部22的材料，并使其固化。即，与用钻孔机开出贯通孔的方法不同，能够容易地制造微细且长径比小的X射线透过部21。因此，能够制造指向性更高的准直仪20。

(第2实施方式)

接着，对本发明的第2实施方式进行说明。第2实施方式与第1实施方式不同之处在于准直仪120的结构及制造方法。其他方面与第1实施方式相同，因此省略相同部分的说明。第1实施方式的准直仪20在X射线屏蔽部22中使用锡，但第2实施方式的准直仪120在X射线屏蔽部122中使用常温下为液体的汞等。

图8为对第2实施方式的准直仪120的制造方法进行说明的图。如图8的(c)所示，第2实施方式的准直仪120具备：容器150；封入容器150内的、为汞的液态的X射线屏蔽部122；和多个X射线透过部121，它们的上端及下端固定于容器150中的相对的2个面之间，且由X射线屏蔽率低于X射线屏蔽部122的、例如作为碳的固体材料制造。

容器150具备：上部开口的下容器151；和将下容器151的上部覆盖的盖体152。在下容器151的底部的内面侧，设置有通过插入圆柱状的X射线透过部21的下端而能够将其保持的多个有底孔151a。

在盖体152的下表面，在与有底孔151a对应的位置，设置有通过插入圆柱状的X射线透过部21的上端而能够将其保持的有底孔152a。

作为容器150的材料，优选具有刚性、且耐受汞的侵蚀的材料，例如使用树脂、玻璃、陶瓷。

第2实施方式的准直仪120以下述方式进行制造。

在下容器151的有底孔151a中插入X射线透过部21而将其保持(图8的(a))。

向下容器151中流入成为X射线屏蔽部22的汞(图8的(b))。此时，X射线透过部121的上端较汞的表面向上方露出。

在下容器151上盖上盖体152，将汞密封至容器150之中。此时，将X射线透过部121的上端嵌入盖体152的有底孔152a(图8的(c))。

由此，制造了第2实施方式的准直仪120，其具备：封入容器150中的、作为汞的液态的X射线屏蔽部122；和多个X射线透过部121，它们的上端及下端固定于容器的彼此相对的2个面之间，且由X射线屏蔽率低于X射线屏蔽部122的、例如作为碳的固体材料制造。

根据第2实施方式的准直仪120，除了第1实施方式的效果外，通过改变容器150的形状，能够制造各种形状的准直仪120。因此，例如，能够容易地制造弯曲的准直仪120。

另外，在容器150的材料自身由具有挠性的材料制造的情况下，制造后的变形也变得容易，因此能够制造通用性高的准直仪120。

附图标记说明

A 中心轴

B 被检体

1 X射线CT装置(放射线检查装置)

2 X射线产生装置(放射线产生装置)

3 支架

4 X射线探测装置(放射线探测装置)

5 处理部

6 显示部

10 X射线探测部(放射线探测部)

20 准直仪

21a 柱状构件

21 X射线透过部(放射线透过部)

22 X射线屏蔽部(放射线屏蔽部)

23 保持基板

24 柱状构件竖立设置构件

30 X射线探测元件(放射线探测元件)

40 铸造模具

120 准直仪

121 X射线透过部(放射线透过部)

122 X射线屏蔽部(放射线屏蔽部)

150 容器

151 下容器

151a 有底孔

152 盖体

152a 有底孔

Claims

1.准直仪，其具备：

放射线屏蔽部；和

放射线透过部，其放射线屏蔽率低于所述放射线屏蔽部的放射线屏蔽率，所述放射线透过部将所述放射线屏蔽部贯通，并且为实心。

2.如权利要求1所述的准直仪，其中，所述放射线透过部由可见光透过率高的材料制造。

3.如权利要求1或2所述的准直仪，其中，所述放射线透过部由碳制造。

4.如权利要求1至3中任一项所述的准直仪，其中，所述放射线屏蔽部由锡制造。

5.准直仪，其具备：

液态的放射线屏蔽部；

放射线透过部，其放射线屏蔽率低于所述放射线屏蔽部的放射线屏蔽率，并将所述放射线屏蔽部贯通；和

容器，其将所述放射线屏蔽部和所述放射线透过部密封。

6.放射线探测装置，其具备：

权利要求1至5中任一项所述的准直仪；和

探测元件，其与所述放射线透过部对应地配置。

7.放射线检查装置，其具备：

放射线产生部，其对被检体照射放射线；

权利要求1至5中任一项所述的准直仪，其供透过所述被检体的放射线入射；和

探测元件，其与所述放射线透过部对应地配置。