JP2001153960A - ２次元アレイ型放射線検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一度に多くの断層像を得ることができ、製作
が容易で、コストのかからないコリメータを有する２次
元アレイ型放射線検出器を提供する。 【解決手段】 中空のチャンネル方向コリメータ枠体
１、及びスライス方向コリメータ枠体２に、下方から金
属テープコリメータ３ａ、及び３ｂが挿入できる縦溝
を、Ｘ線管焦点方向に収斂して等ピッチで各々２側面に
加工し、Ｘ線を遮蔽する金属テープを上記溝に挿入して
張る。そして、両枠体１と２を上下に直交して配置し、
金属テープによるＸ線遮蔽壁のコリメータを２次元状に
形成する。ガラス基板上に形成されたシンチレータアレ
イ４と光電変換素子５と走査回路７からなる検出器をス
ペーサ８ａ、８ｂを介して固定具９によってコリメータ
と正確に位置合わせして組合わせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、Ｘ線ＣＴ装置に係
わり、特に被検体を透過したコーン状のＸ線を、コリメ
ータを介してアレイ状に並べられた多数の放射線検出素
子で検出する２次元アレイ型放射線検出器に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｘ線ＣＴ装置は、Ｘ線管からＸ線を放射
し、放射口のコリメータによって扇状のＸ線ビームに絞
られ、被検体を中心にして、Ｘ線管とこれに対向して配
置された円弧状のコリメータと検出器が回転して、被検
体を透過したＸ線情報を検出器が捉え、その信号をコン
ピュータで処理して被検体のＸ線断層画像を得るもので
ある。

【０００３】Ｘ線管から放射されたＸ線は、被検体を直
進して透過したものと被検体で散乱したものがあり、前
者の情報のみを取り込んで、斜めから入る散乱線を除去
し、そのクロストークを防ぐために、検出器の前にコリ
メータが設けられている。このコリメータは１次元に配
列された検出器の前で各チャンネル毎にＸ線の透過し難
い材料でＸ線遮蔽壁を形成している。そして、検出器は
Ｘ線を光に変換するシンチレータ素子と、このシンチレ
ータ素子で変換された光を検出し、電気信号として出力
するフォトダイオードとからなるＸ線検出素子を、Ｘ線
管を中心として円弧状に約５００〜１０００チャンネル
程度配列した構成を有する。

【０００４】製作する上で機械的な配列から、シンチレ
ータとホトダイオードを光学接着して組合わせたもの
を、基板上に８〜３０個並べたものが１モジュールとさ
れ、このような検出器モジュールを円周上に連続して略
円弧状に配置して、コリメータと組合わせられて、ＣＴ
用固体検出器を構成している。図６にコリメータの構造
を示す。コリメータは、円弧状の支持板３２と、その支
持板３２の面両端部から支持棒３４が出て支えられてい
る円弧状の支持板３３と、その支持板３３と支持板３２
との間に、Ｘ線管からのＸ線ビームの入射方向に向けて
挿入固着されているＸ線遮蔽プレート３５とから構成さ
れている。

【０００５】図７にコリメータのスライス方向（被検体
の体軸方向）の断面構造を示す。Ｘ線遮蔽プレート３５
がその両側を支持板３２と支持板３３で、固定用接着剤
３６で固定されている。この固定接着作業はコリメータ
の全体の外形に沿った形状のくりぬき空間を持ち、この
空間の内法に沿ってＸ線遮蔽プレート３５が嵌挿できる
多数の垂直溝を有する治具枠に、予めカットしたＸ線遮
蔽プレート３５を前記溝に沿って縦方向に挿入し、Ｘ線
遮蔽プレート３５の上下面を支持板３２、支持板３３に
一体的に接着した後、前記枠体から上下何れか一方側へ
引き抜いて製作される。または、支持板３２と支持板３
３にＸ線遮蔽プレート３５の両端が挿入できる溝が設け
られ、その溝にＸ線遮蔽プレート３５が嵌め込まれて、
固定用接着材３６で固定される。このＸ線遮蔽プレート
３５の固定される方向は、Ｘ線管の焦点方向に収斂され
るようにそれぞれが接着固定される。溝が設けられて固
定される場合には、溝の方向がそれぞれＸ線管の焦点方
向に収斂されるように加工されている。

【０００６】Ｘ線遮蔽プレート３５が固定されたコリメ
ータは、基板上にフォトダイオードアレイとシンチレー
タアレイとが取り付けられた検出器部上方に固定ネジで
固定されて、そのコリメータと検出器の位置精度は正確
に設定され、各検出器の検出感度を一様にかつ最大にな
るようにしている。そして、コリメータと検出器部を一
体にしたものが主筐体に取り付けられる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の放射線検出器は
以上のように構成されているが、チャンネル方向（被検
体の体軸と直角の方向）に一次元的に配列された検出器
では、断層像は１スライスしか得られないので、多層の
断層像を得るためには何回もスキャニングを行なわなけ
ればならない。一度に多くのスライスデータを得るため
には、Ｘ線検出素子をチャンネル方向だけでなく、それ
に直交するスライス方向（被検体の体軸方向）にも配列
した２次元アレイ型放射線検出器が考えられており、コ
ーンビームＸ線管と併用されて微小なスライスピッチの
マルチスライスデータを短時間のうちに収集する検出器
が期待されている。

【０００８】図８にその提案されている２次元アレイ型
検出器を示す。Ｘ線源２６を中心にして円弧状に、スラ
イス方向コリメータ２７とチャンネル方向コリメータ２
８と検出素子アレイ２９が、３段に設けられ、Ｘ線源２
６の方向に収斂した構造に形成されている。スライス方
向コリメータ２７及びチャンネル方向コリメータ２８
は、それぞれ前後に薄い板からなる支持体（図示してい
ない）が設けられ、コリメータ板３０ｂおよびコリメー
タ板３０ａが挿入できる溝が加工されて、その溝にコリ
メータ板３０ｂ、３０ａが固定されて全体が支持されい
る。この検出器のコリメータの構造では、支持体、コリ
メータ板３０ｂ、３０ａ共価格が高く、特に、支持体に
は複雑な溝加工をしなければならないため、精度良く製
作することができない。また、被検体を透過した後のＸ
線は支持体で吸収されてしまうので、検出効率が悪く、
Ｘ線を有効に利用することができないという問題があ
る。

【０００９】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、コリメータを支持する支持体の加工が
容易で精度良く製作でき、コリメータの材料が安く、被
検体を透過した後のＸ線を支持体に吸収されることなく
有効に利用することができ、一度に多くの断層像を得る
ことができる２次元アレイ型放射線検出器を提供するこ
とを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の２次元アレイ型放射線検出器は、Ｘ線検出
器部とコリメータ板が支持体に固着されているコリメー
タ装置を備え、Ｘ線源からコーン状のＸ線ビームを被検
体に照射して得られる透過Ｘ線が、上記コリメータ装置
を介してＸ線検出器部に導かれるように構成した２次元
アレイ型放射線検出器において、Ｘ線および光を透過し
ない金属テープを２個の溝付枠体に各々所定の間隔でガ
イドして張り、その溝にそって形成された金属テープに
よる各々のＸ線遮蔽壁を互いに直交配置した２次元状の
コリメータと、そのＸ線遮蔽壁に対応して配置されたＸ
線検出器部とを備えるものである。

【００１１】本発明の２次元アレイ型放射線検出器は上
記のように構成されており、Ｘ線および光を透過しない
金属テープが、２個の溝付枠体にそれぞれ所定の間隔で
ガイドされて張られているものを、金属テープが直交す
るように溝付枠体を上下に組み合わせて２次元配置のコ
リメータとし、そのコリメータと対応して２次元アレイ
型Ｘ線検出器部を組合わせて構成しているので、一度に
多くの断層像を得ることができる。そして、コリメータ
を支持する溝付枠体の加工はワイヤ放電加工等を用いる
ことができ、精度良く容易に製作でき、また、コリメー
タの材料である金属テープも、カットされたプレートに
比べて安価であるためコストの低減になる。さらに、被
検体を透過した後のＸ線を支持体に吸収されることなく
有効に利用することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の２次元アレイ型放射線検
出器の一実施例を、図１を参照しながら説明する。図１
は本発明の２次元アレイ型放射線検出器の断面構造を示
す。本検出器は、チャンネル方向コリメータ枠体１に金
属テープコリメータ３ａを縦溝に張り渡してＸ線遮蔽壁
を形成したコリメータと、そのコリメータに対して直交
してスライス方向コリメータ枠体２に金属テープコリメ
ータ３ｂを縦溝に張り渡してＸ線遮蔽壁を形成したコリ
メータと、ガラス基板６上に光電変換素子５とシンチレ
ータアレイ４と走査回路７を設けた検出器とから構成さ
れ、スペーサ８ａ、スペーサ８ｂを用いて各部を所定の
間隔で離し、固定具９によってコリメータと検出器との
位置合わせが正確に行なわれて組み合わされたものであ
る。コリメータは、チャンネル方向コリメータ枠体１に
設けられた金属テープコリメータ３ａと、スライス方向
コリメータ枠体２に設けられた金属テープコリメータ３
ｂで形成されるＸ線遮蔽壁で、両者が上下に位置して直
交した２次元状に組み合わされている。

【００１３】図２にチャンネル方向コリメータ枠体１と
スライス方向コリメータ枠体２の側面図、図３にチャン
ネル方向コリメータ枠体１に金属テープ１１を溝１０ａ
にガイドされて張り渡した底面図、図４にスライス方向
コリメータ枠体２に金属テープ１１を溝１０ｂにガイド
されて張り渡した底面図を示す。チャンネル方向コリメ
ータ枠体１およびスライス方向コリメータ枠体２は、中
央部がくりぬかれ、このくりぬき部１４、１６の空間を
被検体を透過したＸ線が通過する。この空間には散乱線
除去用のＸ線遮蔽をする金属テープ１１がそれぞれの枠
体に上下に直交して縦横に張られ、２次元のＸ線遮蔽壁
ができている。この四角状の各枠の側面に、高さ方向に
２側面に底から高さｈ１、ｈ２、幅ｗ１、ｗ２の溝１０
ａ（Ｘ側面）及び溝１０ｂ（Ｙ側面）が加工されてい
る。図２では、加工される溝１０ａ、１０ｂの位置およ
び角度を説明するために、同一図面に両枠体を図示して
いる。その溝１０ａ、１０ｂの方向はＸ線管の焦点方向
に収斂するように加工される。溝１０ａ、１０ｂの高さ
ｈ１、ｈ２の寸法は、コリメータの高さを決定するもの
で、用途に応じて１〜１０ｍｍが望ましい。ｗ１、ｗ２
の寸法は、金属テープ１１がガイドされる溝１０ａ、１
０ｂの幅を決定するものであるが、用途に応じて厚さ
０．０５〜０．２ｍｍが望ましい。従って、両枠体に使
用される金属テープ１１は同じ厚さのものを使用し、ｗ
１とｗ２は同じにしてもよい。いずれの溝１０ａ、１０
ｂも金属テープ１１の厚さ寸法に対してのクリアランス
は、０．０３以下にする必要があるが、ワイヤ放電加工
による製作方法ならば十分に達成できる寸法精度であ
る。

【００１４】チャンネル方向コリメータ枠体１に金属テ
ープ１１を張り渡す手順を図３を参照しながら説明す
る。まず、巻き始め１２のところから開始し、金属テー
プ１１を溝１０ａに挿入して、対辺の溝１０ａに挿入す
る。そして、金属テープ１１を溝１０ａの奥まで入れ
て、引っ張りながら９０度回転し、枠体側面を経由し
て、隣の溝１０ａに入れる。次に、対辺の溝１０ａに挿
入する。そして、金属テープ１１を溝１０ａの奥まで入
れて、引っ張りながら９０度回転し、枠体側面を経由し
て、隣の溝１０ａに入れる。これを繰り返し、巻き終り
１３に到達する。終点で接着材１９を用いて金属テープ
１１を溝１０ａに固定する。その後金属テープ１１を切
断する。スライス方向コリメータ枠体２についても、図
４に示すように同様の手順で金属テープ１１をスライス
方向コリメータ枠体２に張り渡す。以上の作業により金
属テープ１１を張り渡した２個の枠体を、チャンネル方
向コリメータ枠体１を上方に位置させて、直交させて固
定孔１５を合わせて組み合わせ、Ｘ線遮蔽壁が２次元状
に形成されたコリメータができる。なお、図４におい
て、１７、１８はそれぞれ金属テープ１１の巻き始めと
巻き終わりを示す。

【００１５】検出器は、図１に示すように、ガラス基板
６上にシンチレータアレイ４と、シンチレータアレイ４
の下面に光透過性の良い接着剤を介して接着されたフォ
トダイオード等の光電変換素子５と電子走査をするため
の走査回路７から構成されている。Ｘ線がシンチレータ
アレイ４の上面に入射すると、シンチレータアレイ４内
で、Ｘ線が光に変換され、その発光は光電変換素子５で
検知され、電気信号に変換されて、走査回路７から入射
Ｘ線量に比例した信号が取り出される。入射Ｘ線量を電
気信号に変換する方法として、パネル表面にＧｄ_２Ｏ_２
Ｓセラミックシンチレータをアレイ上に加工したもの、
ＣｄＷＯ_４単結晶をアレイ状に加工したもの、ＣｓＩ柱
状結晶などのシンチレータアレイが設けられ、ここでＸ
線が光に変換されて、次段の光電変換素子５で光が電気
に変換されるタイプと、直接基板上にＸ線変換半導体素
子、例えば、ａ−Ｓｅ、ＣｄＺｎＴｅ、ＣｄＴｅ等が形
成された直接変換型フラットパネルのタイプがある。何
れも入射Ｘ線量が、走査回路７で走査されて電気信号と
して読み出される。

【００１６】図５に検出器の信号読出し走査回路７を示
す。Ｘ線が入射すると、図１に示すシンチレータアレイ
４が入射線量に応じて発光し、その光がホトダイオード
などの光電変換素子２４に入る。光電変換素子２４は入
射した光に応じて電荷を発生する。検出器の基板には、
横にゲート線２２と縦に読出し信号線２３が、各光電変
換素子２４に対応して配線されており、各光電変換素子
２４にはゲートバルブの役割をするＦＥＴ２５が接続さ
れている。ゲート・ドライバー回路２０の順次信号をＦ
ＥＴ２５に送ることにより、ＦＥＴ２５がスイッチング
されて、光電変換素子２４の電荷信号を読出信号線２３
から順次読出し、読出アンプ回路２１に入力される。そ
して、読出アンプ回路２１から外部の回路にＸ線画像信
号が送り出される。

【００１７】最後に、上記のコリメータと検出器は、図
１に示す固定具９によって、スペーサ８ａ、スペーサ８
ｂを介して位置精度が正確に設定され、各検出器の検出
感度を一様にかつ最大になるようにしている。そして、
コリメータと検出器を一体にしたものが主筐体に取り付
けられる。このように構成された２次元アレイ型放射線
検出器は、コリメータが正確にＸ線管の焦点方向を向い
ているため、被写体で発生する散乱線を完全に除去した
状態でＸ線を検出でき、Ｓ／Ｎの良い画像を得ることが
できる。

【００１８】上記の実施例では、チャンネル方向コリメ
ータ枠体１、およびスライス方向コリメータ枠体２に、
金属テープ１１を張ってＸ線遮蔽壁を形成しているが、
装置のスキャニング時に機械的な振動が問題となる場合
は、Ｘ線を透過しやすい発泡剤を、チャンネル方向コリ
メータ枠体１、およびスライス方向コリメータ枠体２の
くりぬき部１４、１６に充填して金属テープ１１を固定
する方法を採ってもよい。

【００１９】

【発明の効果】本発明の２次元アレイ型放射線検出器は
上記のように構成されており、２個の溝付枠体に設けら
れたＸ線を遮蔽する金属テープを上下に直交させ、それ
によってＸ線遮蔽壁をチャンネル方向とスライス方向に
２次元状にコリメータを形成しているので、一度に多く
の断層像を得ることができる。そして、溝付枠体の溝加
工もワイヤ放電加工などで精度良く容易に製作でき、ま
たコリメータの材料が、従来プレートを用いたもので高
価であったが、金属テープを用いることでコストの低減
をすることができる。さらに、入射Ｘ線がコリメータを
支持する支持体に吸収されることが無いので、入射Ｘ線
情報を有効に利用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の２次元アレイ型放射線検出器の一実
施例を示す図である。

【図２】 本発明の２次元アレイ型放射線検出器のコリ
メータ枠体を示す図である。

【図３】 本発明の２次元アレイ型放射線検出器のチャ
ンネル方向のコリメータ枠体に金属テープを巻きつけた
状態を示す図である。

【図４】 本発明の２次元アレイ型放射線検出器のスラ
イス方向のコリメータ枠体に金属テープを巻きつけた状
態を示す図である。

【図５】 本発明の２次元アレイ型放射線検出器のフラ
ットパネル検出器を示す図である。

【図６】 従来のコリメータの構造を示す図である。

【図７】 従来のコリメータの断面を示す図である。

【図８】 従来考案されているマルチスライス用の２次
元アレイ型放射線検出器を示す図である。

【符号の説明】

１…チャンネル方向コリメータ枠体 ２…スライス方
向コリメータ枠体 ３ａ…金属テープコリメータ ３ｂ…金属テー
プコリメータ ４…シンチレータアレイ ５…光電変換素
子 ６…ガラス基板 ７…走査回路 ８ａ…スペーサ ８ｂ…スペーサ ９…固定具 １０ａ…溝 １０ｂ…溝 １１…金属テー
プ １２…巻き始め １３…巻き終り １４…くりぬき部 １５…固定孔 １６…くりぬき部 １７…巻き始め １８…巻き終り １９…接着材 ２０…ゲート・ドライバー回路 ２１…読出アン
プ回路 ２２…ゲート線 ２３…読出信号
線 ２４…光電変換素子 ２５…ＦＥＴ ２６…Ｘ線源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G088 EE02 FF02 GG19 GG20 GG21 JJ05 JJ15 JJ18 JJ37 4C093 AA22 BA08 CA31 CA32 EB12 EB17 EB22

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】Ｘ線検出器部とコリメータ板が支持体に固
   着されているコリメータ装置を備えＸ線源からコーン状
   のＸ線ビームを被検体に照射して得られる透過Ｘ線が、
   上記コリメータ装置を介してＸ線検出器部に導かれるよ
   うに構成した２次元アレイ型放射線検出器において、Ｘ
   線および光を透過しない金属テープを２個の溝付枠体に
   各々所定の間隔でガイドして張り、その溝にそって形成
   された金属テープによる各々のＸ線遮蔽壁を互いに直交
   配置した２次元状のコリメータと、そのＸ線遮蔽壁に対
   応して配置されたＸ線検出器部とを備えることを特徴と
   する２次元アレイ型放射線検出器。