JP2001153961A - 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】 中空の溝付枠体１に、下方から縦ワイヤ
線１１ａ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４側面に加工し、同じく下方から横ワイヤ
線１１ｂがガイドされる横溝を４側面に加工する。Ｘ線
を遮蔽するワイヤ線を上記溝に沿って縦ワイヤ線１１ａ
と横ワイヤ線１１ｂとを交互に張り、ワイヤ線によるＸ
線遮蔽壁のコリメータを２次元状に形成する。そして、
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、位置決め孔
１５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５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６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、固定用接着材
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７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
ないワイヤ線を前記Ｘ線検出器部と平行なＸ−Ｙ方向に
溝付枠体に所定の間隔でガイドして張り、その溝にそっ
てＺ方向に形成されたワイヤ線によるＸ線遮蔽壁と、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
ワイヤ線が、縦横２方向に溝付枠体に所定の間隔でガイ
ドされて張られた、２次元配置のＸ線遮蔽壁をコリメー
タとして用い、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
タの材料であるワイヤ線もプレートに比べて非常に安価
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
図である。本検出器は、溝付枠体１に水平方向に縦ワイ
ヤ線１１ａと横ワイア線１１ｂを縦横に張り渡してワイ
ヤによるＸ線遮蔽壁を２次元状に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、位
置決め孔１５によってコリメータと検出器との位置併せ
が正確に行なわれている。コリメータは、溝付枠体１と
縦ワイヤ線１１ａ、横ワイヤ線１１ｂで形成されるＸ線
遮蔽壁で構成される。

【００１３】図２に溝付枠体１の側面図、図３に溝付枠
体１の底面図を示す。溝付枠体１は、中央部がくりぬか
れ、このくりぬき部１４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
る縦ワイヤ線１１ａと横ワイヤ線１１ｂが縦横に張ら
れ、２次元のＸ線遮蔽壁ができる。この四角状の枠の側
面に、高さ方向に４側面に底から高さｈ、幅ｗ１の溝１
０ａ（Ｘ側面）及び溝１０ｂ（Ｙ側面）が加工されてい
る。そして、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。また、四角状の枠の側
面に、水平方向に４側面に底から、幅ｗ２のガイド溝１
０ｃ（Ｘ側面）及びガイド溝１０ｄ（Ｙ側面）が加工さ
れている。このガイド溝１０ｃとガイド溝１０ｄはワン
ピッチずれて加工される。

【００１４】溝１０ａ、１０ｂの高さｈ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１〜１０
ｍｍが望ましい。ｗ１の寸法は、縦ワイヤ線１１ａがガ
イドされる溝１０ａの幅を決定するものであるが、用途
に応じて直径０．０５〜０．５ｍｍが望ましい。ｗ２寸
法は、横ワイヤ線１１ｂをコリメータの高さ方向につい
てガイドするものであるが、用途に応じて直径０．０５
〜０．５ｍｍが望ましい。従って、縦ワイヤ線１１ａと
横ワイヤ線１１ｂは同じ直径の一つのワイヤ線を使用
し、ｗ１とｗ２は同じにしてもよい。いずれの溝（１０
ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ）もワイヤ線径寸法に対し
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。

【００１５】溝付枠体１にワイヤ線を巻く手順を図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、縦ワイヤ線１１ａを溝１０ａに挿入して対辺
の溝１０ａに挿入する。そして、縦ワイヤ線１１ａを溝
１０ａの奥まで入れて、引っ張りながら９０度回転し、
ガイド溝１０ｃ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、縦ワイヤ線１
１ａを溝１０ａの奥まで入れて、引っ張りながら９０度
回転し、ガイド溝１０ｃを経由して、隣の溝１０ａに入
れる。これを繰り返し、図３の右上の角までたどり着
く。そして、溝付枠体１の角でガイド溝１０ｃからガイ
ド溝１０ｄにガイドされて、溝１０ｂに挿入する。次
に、対辺の溝１０ｂに横ワイヤ線１１ｂを渡し、引っ張
りながら９０度曲げ、ガイド溝１０ｄを経由して、隣の
溝１０ｂに入れる。これを繰り返し、図３の左下の角ま
でたどり着く。再び同じ工程を繰り返し、再終点で接着
材を用いてワイヤ線を固定する。縦方向と横方向のワイ
ヤ線の張り渡し作業を交互に行ない、ワイヤ線に依る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。

【００１６】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材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
して読みだされる。

【００１７】図４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。

【００１８】最後に、上記のコリメータと検出器は、図
１に示す位置決め孔１５によって、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。

【００１９】上記の実施例では、溝付枠体１にワイヤ線
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、溝付枠体１のくりぬき部１４に充填
してワイヤ線を固定する方法を採ってもよい。また図示
例では、光電変換素子５とシンチレータアレイ４の組み
合わせからなる検出器の例を示したが、直接変換の場合
シンチレータアレイ４は不要となり、これらの構成に限
定されない。

【００２０】また、図示例では、光電変換素子５とシン
チレータアレイ４の組み合わせからなる検出器の例を示
したが、直接変換の場合、シンチレータアレイ４は不要
となり、これらの構成に限定されない。

【００２１】

【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、溝付枠体にＸ線を遮蔽す
るワイヤ線を縦横に張り、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、ワイ
ヤ線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溝付
枠体の構造を示す図である。

【図３】 本発明の２次元アレイ型放射線検出器の溝付
枠体にコリメータ用のワイヤを張る手順を示す図であ
る。

【図４】 フラットパネル検出器の構成を示す図であ
る。

【図５】 従来のコリメータの構造を示す図である。

【図６】 従来のコリメータの断面を示す図である。

【図７】 従来考案されている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…溝付枠体 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 １０ａ…溝 １０ｂ…溝 １０ｃ…ガイド
溝 １０ｄ…ガイド溝 １１ａ…縦ワイ
ヤ線 １１ｂ…横ワイヤ線 １２…巻き始め １４…くりぬき部 １５…位置決め
孔 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

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ワイヤ線を前記Ｘ線検出器部
   と平行なＸ−Ｙ方向に溝付枠体に所定の間隔でガイドし
   て張り、その溝にそってＺ方向に形成されたワイヤ線に
   よるＸ線遮蔽壁と、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。