JP2003121551A - 放射線検出器とその製造方法、ならびにｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 マルチスライス方式のＸ線ＣＴ装置で、検出
したアナログ信号を伝送する際にアナログ信号に誘起さ
れるノイズを減少させることで高品質なＣＴ画像を得る
ことができる放射線検出器と、それを用いたＸ線ＣＴ装
置を提供すること。 【解決手段】 放射線検出のデータ収集装置１１の第２
の基板３０ａは、第１の基板２３にシンチレータアレイ
２６のスライス方向と交差する方向に立設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータ断層
像撮影に用いる放射線検出器と、それを用いたＸ線ＣＴ
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｘ線ＣＴ装置は、ヘリカルスキャン方式
やマルチスライス方式の出現と、Ｘ線発生器と放射線検
出器の高速回転化により、撮影時問の短縮、高精細な断
層画像を実現している。特に、撮影時間の短縮は検査時
における患片（被検体）の苦痛を少なくできるため、今
後さらなる高速化が期待されている。また、上記した方
式により撮影画像の高精細化が進み、これまでのＸ線Ｃ
Ｔでは見えなかった腫傷の発見や、静止状態と同等の臓
器画像を撮影することが可能となっている。

【０００３】マルチスライス方式は、例えば、特開平１
０−１２７６１７号公報に示されるように、配線基板に
形成されたシンチレータとフォトダイオードからなる検
出素子が患者（被検体）の体軸方向（スライス方向）に
沿って複数列形成された構造を基本としている。通常、
被検体の体軸方向に直交する方向（チャンネル方向）に
沿っても複数列の検出素子を持ち、チャンネル方向とス
ライス方向に素子を２次元的に有するシンチレータアレ
イとそれに対応したフォトダイオードアレイによる放射
線検出器を形成し、所望のチャンネル数、例えば１，０
００チャンネルが得られる数の放射線検出器を円弧状に
ならべて、Ｘ線の検出を行なっている。

【０００４】フォトダイオードアレイからの信号出力
は、スイッチ装置で素子選択され、ケーブルやフレキシ
ブル基板等により増幅機能やＡ／Ｄ変換機能を有するデ
ータ収集装置（以下、ＤＡＳと言う）に送られる。これ
らの素子や装置は、例えば、特開平１１−２２ｌ２０７
号公報に示されている。図６ に構成斜視図を示すように、配線基板５１にシンチレー
タアレイ５２とそれに対応したフォトダイオードアレイ
５３を実装して放射線検出器５４を形成し、接続したフ
レキシブル基板５５やケーブルによりＤＡＳ（不図示）
に信号を伝送している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、マル
チスライス方式のＸ線ＣＴ装置で、さらなる高速化と高
精細化が進むと、より鮮明で高品質な画像が要求され
る。ところが、フォトダイオードからＡ／Ｄ変換素子の
間に伝搬するアナログ信号はノイズの影響を受けやす
く、画像の品質に大きな影響を与える。上述のように、
フォトダイオードアレイが搭載された配線基板からＡ／
Ｄ変換素子が内蔵されたＤＡＳまでの間を、フレキシブ
ル基板やケーブル等で接続されている。このため、配線
長が長くなり、また微少な振動や電源系の電磁界の影響
を受けノイズが増大するという問題が発生していた。

【０００６】本発明はこれらの事情に基づいてなされた
もので、マルチスライス方式のＸ線ＣＴ装置で、検出し
たアナログ信号を伝送する際にアナログ信号に誘起され
るノイズを減少させることで高品質なＣＴ画像を得るこ
とができる放射線検出器とそれを用いたＸ線ＣＴ装置を
提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明による手
段によれば、放射線が入射することにより可視光を発生
するシンチレータと、この可視光の強度に基づき電気信
号を発生させるフォトダイオードと、前記シンチレータ
と前記フオトダイオードとが固着された一主面を有する
第１の配線基板とを有する放射線検出器において、前記
フォトダイオードからの電気信号を前記配線基板を通し
て、前記配線基板の他の主面において受信し電気信号を
送出するデータ収集装置が実装された第２の配線基板を
有し、この第２の配線基板は、前記第１の配線基板の主
面に対して立設されていることを特徴とする放射線検出
器である。

【０００８】また請求項２の発明による手段によれば、
前記第２の基板は、前記第１の基板にコネクタまたは電
極ピンによるはんだ接合により接続されていることを特
徴とする放射線検出器である。

【０００９】また請求項３の発明による手段によれば、
放射線が入射することにより可視光を発生するシンチレ
ータとこの可視光の強度に基づき電気信号を発生させる
フォトダイオードとを、第１の配線基板の一主面に固着
する工程と、前記フォトダイオードからの電気信号を受
信し電気信号を送出するデータ収集装置を第２の配線基
板の主面に実装する工程と、前記第２の配線基板を、前
記第１の配線基板の主面に対して立設し前記フォトダイ
オードと電気的に接続する工程とを具備することを特徴
とする放射線検出器の製造方法である。

【００１０】また請求項４の発明による手段によれば、
Ｘ線源からの被検体に曝射されたＸ線を放射線検出器で
取込んで前記被検体のＸ線画像を撮影するＸ線ＣＴ装置
において、前記放射線検出器は、上記に記載したいずれ
かの放射線検出器が、前記放射線検出器の回転方向に対
して開口が形成されるように設けられていることを特徴
とするＸ線ＣＴ装置である。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。

【００１２】図１は、Ｘ線ＣＴ装置の構成を示す構成図
である。検査時に患者（被検体）１が移動して挿入され
るガントリ２はＸ線源３を備え、このＸ線源３からガン
トリ２の相対する側にあるコリメータ４を介して設けら
れている放射線検出器に向かってＸ線ビームが投射され
る。

【００１３】放射線検出器は、コリメータ４と検出器ア
レイ５とが組合わさって構成される。検出器アレイ５は
いくつかの検出器モジュール６によって形成されてい
る。被検体１を透過する投射Ｘ線を各検出器モジュール
６が感知する。各検出器モジュール６は入射するＸ線ビ
ームの強さ、および被検体１を透過したＸ線ビームの減
衰を表す電気信号を出力する。Ｘ線投射データを収集す
る走査の間、ガントリ２とそれに搭載された構成部品は
回転中心７を中心にして回転する。

【００１４】ガントリ２の回転およびＸ線源３の作動は
ＣＴシステムの制御装置８により制御される。制御装置
８はＸ線源３に電力とタイミング信号を供給するＸ線コ
ントローラ９およびガントリ２の回転速度と位置を制御
するガントリ・モータ・コントローラ１０と、データ収
集装置（ＤＡＳ）１１を有している。ＤＡＳ１１は送ら
れてきたＸ線透過データに対して増幅処理やＡ／Ｄ変換
処理等を施して、被検体１の各スライス分の投影デ−タ
を収集するように形成されている。画像再構成器１２は
サンプリングおよびディジタル化されたＸ線データをＤ
ＡＳ１１から受けて高速画像再構成を行う。再構成され
た画像は画像を大容量記憶装置１３に記憶するコンピュ
ータ１４に入力される。

【００１５】コンピュータ１４は、また、オぺレータか
らのコマンドと走査パラメータをキーボード付きのコン
ソール１５を介して受け取る。接続されたＣＲＴデイス
プレイ１６によりオぺレータはコンピュータ１４からの
再構成された画像や他のデータを見ることができる。オ
ぺレータが供給するコマンドおよびパラメータは、コン
ピュータ１４が制御信号と情報をＤＡＳ１１、Ｘ線コン
トローラ９およびガントリ・モータ・コントローラ１０
に供給するために使用される。さらに、コンピュータ１
４は、モータ駆動テーブル１７等を制御して被検体１を
ガントリ２内の所定の位置に置くテーブルモータコント
ローラ１８を操作する。それにより、テーブル１７はガ
ントリ２の開口部を通して被検体１を部分的に移動す
る。

【００１６】図２に、本実施形態の放射線検出器の模式
図を示す。放射線検出器はコリメータ４と検出器アレイ
５とが一体化されて構成されている。

【００１７】コリメータ４は、放射線の遮蔽性能が高い
物質であるモリブデンを板状に成形した複数枚のコリメ
ータ板４ａについて、隣り合うコリメータ板４ａの主面
が互いに対向するように、かつ、放射線源からの距離が
互いにほぼ等しい位置となるように弧状に複数枚配列さ
れている。すなわち、各コリメータ板４ａの一端面は放
射線源であるＸ線源３の方向に向くよう配置されてい
る。このコリメータ板４ａの配列状態が維持されるよ
う、ガラスエボキシ樹脂によって形成された一対のサポ
ート板４ｂによって、配列された個々のコリメータ板を
挟持し一体化した構造となっている。

【００１８】検出器アレイ５は、個々の検出器モジュー
ル６の感光面が、コリメータ４を介して放射線源側を向
くように隙間なく配列されている。個々の検出器モジュ
ール６はコリメータ４に対してねじ止めされて固定され
ている。

【００１９】検出器アレイ５の感光面以外の部分は、コ
リメ−タ４と一体化された金属製の検出器カバー２２に
よって覆われている。これにより、検出器モジュール６
から放出される電磁波を効率よく遮蔽することができる
とともに、検出器モジュール６から放出される熱を効率
的に逃がすことができる。検出器カバー２２は、放射線
検出器が回転する方向について開口している。これによ
り、検出器かベー２２内に相対的に空気の流れを形成す
ることが出来るから、さらに放熱が効率よく行えるよう
になっている。

【００２０】図３に、本実施形態の検出器モジュールの
模式図を示す。多層配線が施されたセラミック基板２３
の中央部は、シンチレータ部材２６ａにより形成された
シンチレータアレイ２６と、それに対応したフォトダイ
オードアレイ２８が実装されており、これにより感光面
が形成されている。フォトダイオードアレイ２８の各フ
ォトダイオード２７の端子とセラミック基板２３とは、
ボンディングワイヤで電気的に接続されている。

【００２１】検出器モジュール６の構成について、図４
に示した分解斜視図を用いてさらに説明すると、検出器
モジュール６は、シンチレータアレイ２６を構成するシ
ンチレーシンチレータ部材２６ａがスライス方向とチャ
ンネル方向にアレイ状に配列されており、それに対応し
たフォトダイオード２７がスライス方向とチャンネル方
向にアレイ状に配列されて構成されている。検出器モジ
ュール６は、Ｘ線源３から放射されるＸ線ビームをコリ
メートするためのコリメータ４を経由して受光し、Ｘ線
減衰測定値である投影データを形成するために電気信号
を出力している。検出器モジュール６は、被検体１を透
過したＸ線の線量を忠実に電荷量（電流）に変換するも
ので、それに用いられている各シンチレータアレイ２６
を構成している各シンチレータ部材２６ａがＸ線を受け
て蛍光を発し、フォトダイオード２７から構成されたフ
ォトダイオードアレイ２８によって電荷量に変換してい
る。Ｘ線ＣＴ装置に用いられるシンチレータ部材２６ａ
の材料としては、最近はＧＯＳ（Ｇｄ_２Ｏ_２ＳｉＰｒ）
が搭載されている。

【００２２】フォトダイオード２７から出力された信号
電流は、後述するスイッチング素子からなるスイッチ群
と多層配線が施されたセラミック基板２３を介してセラ
ミック基板２３の裏面に導かれる。

【００２３】スイッチ群は、例えばスイッチ基板３２上
にＦＥＴ等のスイッチング素子３３が複数実装されて構
成されている。セラミック基板２３のスイッチング素子
３３を通過した信号電波は、 裏面の電極も
しくはコネクタ２９に接続されたＤＡＳモジュール３０
を介して、ＤＡＳモジュール３０に実装されているＤＡ
Ｓ１１を半導体チップにより実現したＤＡＳチップ１１
ａに送られる。信号電流を受け取ったＤＡＳチップ１１
ａは信号処理を行い、信号は最終的にコンピュータ１４
で演算処理ができるディジタル信号に変換されて送出さ
れる。

【００２４】セラミック基板２３のフォトダイオードア
レイ２８が実装されていない主面には、ＤＡＳチップ１
１ａを基板（第２の基板）３０ａに表面実装した複数枚
のＤＡＳモジュール（データ収集装置モジュール）３０
が立設されている。

【００２５】セラミツク基板２３の背面に立設された複
数のＤＡＳモジュール３０は、隣り合うＤＡＳモジユー
ル３０の互いの主面が対向するように配列され立設され
ている。したがって、隣り合うＤＡＳモジュールとの間
には、間隙が形成される。

【００２６】検出器モジユール６は、並置されたＤＡＳ
モジュール３０によって形成される間隙が、放射線検出
器の回転方向に開口するよう、コリメータ４に対して取
り付けられる。これにより、ＤＡＳモジユール３０の表
面に実装されたＤＡＳチップ１１ａの表面に空気が流通
しやすくなるとともに、放射線検出器の回転によって、
気流が生じる。

【００２７】つまり、ＤＡＳモジュール３０は、ガント
リ２が回転した際には、回転により生じた風が必ず開口
から流入して各ＤＡＳモジュール３０の基板３０ａの間
や表面を流れる。その風により、基板３０ａに実装され
ているＤＡＳチップ１１ａにも風が当たりＤＡＳチップ
１１ａを冷却することができる。

【００２８】また、ＤＡＳモジュール３０が、基板３０
ａをセラミック基板２３に設けられたコネクタ２９によ
り電気的・機械的に接続されて立設されていることは、
基板３０ａがセラミック基板２３に対して立位状態なの
で、基板３０ａには多くのＤＡＳチップ１１ａを搭載す
ることができ、複雑な画像解析に寄与することが可能に
なっている。 なお、セラミック基板２３へのＤＡＳモジ
ュール３０の実装は、図３では一方の面のみに実装して
いるが、必要に応じて両面に実装することもできる。

【００２９】図５にＤＡＳ１１における信号処理の流れ
のブロック図を示す。検出器アレイ５で検出された信号
は順次アンプ３４、サンプルフォルド３５、マルチプレ
クサ３６、Ａ／Ｄ変換３７、インターフェース３８の各
処理が行なわれ、コンピュータｌ４に対して信号を出力
する。

【００３０】なお、セラミック基板２３に実装するＤＡ
Ｓモジュール３０の枚数はマルチスライスの数やＤＡＳ
チップ１１ａの実装密度によって、適宜、変更すること
が可能である。

【００３１】また、ＤＡＳモジュール３０のセラミック
基板２３への実装方法は、コネクク２９が適当である
が、セラミック基板２３に電極ピンを設けて、電極ピン
にＤＡＳモジュール３０を直接はんだ接続して接合する
こともできる。

【００３２】上述したように、従来の構造では検出器モ
ジュール６からＤＡＳモジュール３０へのアナログ信号
の伝達は、フォトダイオード２７で検出したアナログ信
号はスイッチ群３１を経由して、長いフレキシブル基板
を介してアナログ信号としてＤＡＳ１１に送られてい
た。そのため、ＤＡＳ１１でディジタル信号に変換され
際には、ノイズの影響を受けていた。ノイズ対策とし
て、例えば信号配線の上下層にグランドパターンを配置
したシールド構造を用いていたが、それによってもフレ
キシブル基板による配線長が長いために、配線容量が大
きくなることや、磁界には効果が小さいこと等の問題が
残り完全な解決には至っていない。

【００３３】これに対して、上述の実施の形態では、フォ
トダイオードアレイ２８が実装されているセラミック基
板に、コネクタを介してＤＡＳチップ１１ａが実装され
たＤＡＳモジュール３０を、ＤＡＳモジュール３０主面
とフォトダイオードアレイ２８の主面が交差するように
実装しているので、フォトダイオードアレイ２８とＤＡ
Ｓ１１との物理的な距離が極めて近くなり、フォトダイ
オードアレイ２８とＤＡＳ１１に伝送するアナログ信号
がノイズにより悪影響を受けることがなく、それにより
良好な信号処理を行うことができる。

【００３４】また、多層配線が施されたセラミック基板
２３の少なくとも一方の面には、ＤＡＳモジュール３０
をガントリ２が回転した際に開口を形成する方向に立設
している。したがって、ＤＡＳモジュール３０が複数枚
が実装された状態でも、放射線検出器が回転した際に生
じた風が各ＤＡＳモジュール３０に対して略均等に当た
って冷却することができ、良好な冷却効果が得られる。

【００３５】また、セラミック基板２３にＤＡＳモジュ
ール３０をコネクタ２９等により接続して立設している
ので、ＤＡＳチップを沢山搭載することが可能になり、複
雑な画像解析が可能になるとともに、回転部分の小型化
が達成できて高速回転が可能になり、高速処理を行うこ
とができる。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、放射線を検出する検出
器が取込んだアナログ信号の伝送の際に、ノイズを最小
限に留めることができ、かつ、作動時にデータ収集装置
の冷却も十分におこなえるため、鮮明で高品質なＣＴ画
像を得ることができる。

【００３７】また、検出器を大幅に小型化できるため、
Ｘ線ＣＴ装置の可動部の高速回転が可能になり撮影時間
の短縮もできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ｘ線ＣＴ装置の構成図。

【図２】検出器アレイの周辺部の斜視図。

【図３】本発明の検出器モジュールの斜視図。

【図４】本発明の検出器アレイの分解構成斜視図。

【図５】ＤＡＳの信号処理の流れのブロック図。

【図６】従来の検出器モジュールの斜視図。

【符号の説明】

１…被検体、２…ガントリ、５…検出器アレイ、６…検
出器モジュール、１１…ＤＡＳ（データ収集装置）、２
３…セラミック基板（第１の基板）、２６…シンチレー
タアレイ、２６ａ…シンチレータ部材、２７…フォトダ
イオード、２８…フォトダイオードアレイ、２９…コネ
クタ、３０…ＤＡＳモジュール、３０ａ…基板（第２の
基板）、３１…スイッチ群

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 磯 真知子 栃木県大田原市下石上字東山1385番の１ 株式会社東芝那須工場内 Ｆターム(参考） 2G088 EE02 FF02 GG19 GG20 JJ05 JJ09 JJ23 JJ33 JJ37 KK20 KK33 LL11 LL12 4C093 AA22 BA07 CA06 EB12 EB13 EB18 EB20 EB21 5F088 AA01 BA03 BB03 BB07 EA02 JA17 JA20

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 放射線が入射することにより可視光を発
   生するシンチレータと、この可視光の強度に基づき電気
   信号を発生させるフォトダイオードと、前記シンチレー
   タと前記フオトダイオードとが固着された一主面を有す
   る第１の配線基板とを有する放射線検出器において、 前記フォトダイオードからの電気信号を前記配線基板を
   通して、前記配線基板の他の主面において受信し電気信
   号を送出するデータ収集装置が実装された第２の配線基
   板を有し、この第２の配線基板は、前記第１の配線基板
   の主面に対して立設されていることを特徴とする放射線
   検出器。
2. 【請求項２】 前記第２の基板は、前記第１の基板にコ
   ネクタまたは電極ピンによるはんだ接合により接続され
   ていることを特徴とする請求項１記載の放射線検出器。
3. 【請求項３】 放射線が入射することにより可視光を発
   生するシンチレータとこの可視光の強度に基づき電気信
   号を発生させるフォトダイオードとを、第１の配線基板
   の一主面に固着する工程と、 前記フォトダイオードからの電気信号を受信し電気信号
   を送出するデータ収集装置を第２の配線基板の主面に実
   装する工程と、 前記第２の配線基板を、前記第１の配線基板の主面に対
   して立設し前記フォトダイオードと電気的に接続する工
   程とを具備することを特徴とする放射線検出器の製造方
   法。
4. 【請求項４】 Ｘ線源からの被検体に曝射されたＸ線を
   放射線検出器で取込んで前記被検体のＸ線画像を撮影す
   るＸ線ＣＴ装置において、前記放射線検出器は、請求項
   １項または請求項２に記載したいずれかの放射線検出器
   が、前記放射線検出器の回転方向に対して開口が形成さ
   れるように設けられていることを特徴とするＸ線ＣＴ装
   置。