JP2003207575A

JP2003207575A - コリメータ、ｘ線検出装置およびｘ線ｃｔ装置

Info

Publication number: JP2003207575A
Application number: JP2002008289A
Authority: JP
Inventors: Kenji Igarashi; 健二五十嵐; Yoshikazu Okumura; 美和奥村; Yasuo Saito; 泰男斉藤; Masaharu Shimizu; 雅晴清水; Shigeru Mizui; 茂水井
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-01-17
Filing date: 2002-01-17
Publication date: 2003-07-25

Abstract

(57)【要約】【課題】Ｘ線ＣＴ装置の検出器の全領域にわたって散
乱Ｘ線を制御したコリメータと、それを用いたＸ線検出
装置と、そのＸ線検出装置を搭載したＸ線ＣＴ装置を提
供すること。【解決手段】コリメータ１８の周辺部１８Ｂにおけるコ
リメータ板１９…の配置のピッチを、コリメータ１８の
中央部１８Ａにおけるコリメータ板１９…の配置のピッ
チよりも疎にするか短くする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、Ｘ線コンピュータ
断層撮影装置（以下、「Ｘ線ＣＴ装置」と称する。）、
及びこれに組み込まれるＸ線検出装置、及び散乱Ｘ線を
除去するコリメータに関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｘ線ＣＴ装置は、Ｘ線発生源と、被検体
の体軸方向（スライス方向）およびＸ線放射方向に対し
て垂直な方向を接線とする円弧方向（チャンネル方向）
に並ぶ複数の検出器ユニットとを架台と共に被検体の回
りで回転移動させることにより、Ｘ線ビームが被検体と
交差する角度を定常的に変化させながらスキャンしてデ
ータを得るものである。

【０００３】このようなＸ線ＣＴ装置では、検出器ユニ
ットに設けられたシンチレータブロックにより、Ｘ線発
生源から放射されるＸ線ファンビーム（Ｘ線ビーム）の
Ｘ線減衰測定値、即ち投影データを検出している。

【０００４】つまり、シンチレータブロックは、被検体
を透過したＸ線線量を電荷量に変換するもので、シンチ
レータブロックを構成する各シンチレータセグメントが
Ｘ線を受けて蛍光を発し、光電変換器（フォトダイオー
ド）によって電荷量（電流）に変換するものである。

【０００５】Ｘ線検出装置の構成例を図８（ａ）及び
（ｂ）に基づいて説明する。図８（ａ）はＸ線検出装置
の斜視図で、図８（ｂ）はそれの構成要素である検出器
ユニットの斜視図である。

【０００６】Ｘ線検出装置５０は、多数のコリメータ単
板５１…を円弧状に支持したコリメータ部５２と、この
コリメータ部５２の外周側に設けられた多数の検出器ユ
ニット５３とから構成されている。

【０００７】コリメータ部５２は、図９に正面図で示す
ように、多数のコリメータ単板５１を均等ピッチで且つ
同じ奥行き寸法に配置することで、被検体を通過した際
に生じる散乱Ｘ線の検出器ユニット５３への入射をチャ
ンネル方向に亘って同レベルで遮り、被検体を透過した
Ｘ線線量を正確に認識させる機能を有している。

【０００８】検出器ユニット５３…は、Ｘ線を受けると
発光するシンチレータセグメント５４…を図示しないリ
フレクタを介して２次元に配列したシンチレータブロッ
ク５５と、シンチレータセグメント５４…が発光した光
を受光して信号電流を発生するフォトダイオード５６…
によって構成されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ようにコリメータ部５２の全面に亘って、奥行き寸法の
等しいコリメータ単板５１…を均等ピッチで配置した構
造では、各検出器ユニット５３…に対して同レベルの散
乱Ｘ線の遮蔽を行なうことができる。しかし、コリメー
タ部５２の両端部付近を通過するＸ線は、あまり重要で
はない検出部分（例えば脂肪が殆どの皮下部）や被検体
の外側を透過してきたＸ線であり、同レベルでの散乱Ｘ
線の遮蔽を行なう必要はない。にもかかわらず、コリメ
ータ部５２の幅方向の中心付近のコリメータ単板５１…
と同じ規格のコリメータ単板５１を使用しているため、
コストの増加を招いていた。

【００１０】すなわち、図１０に、Ｘ線の透過状態、散
乱Ｘ線の状態、及びコリメータ部５２との関係を説明す
る模式図を示すように、円弧状のコリメータ部５２とＸ
線を発生するＸ線発生源６１の間に被検体６０が位置す
る状態でＸ線が曝射されると、被検体６０の全体から散
乱Ｘ線が発生する。つまり、コリメータ部５２の中央部
付近５２Ａでは、左右からほぼ均等に入射してくる散乱
Ｘ線を遮蔽することになる。しかし、端部付近５２Ｂで
は、遮蔽する散乱Ｘ線は被検体６０側からのものがほと
んどであり、反対側からの散乱Ｘ線はほとんどない。更
に、被検体６０の外周部、つまり皮下部はあまり重要で
はない検出部分であるため、散乱Ｘ線が入射してもそれ
ほど検出結果に影響は及ぼさない。

【００１１】本発明はこれらの事情を考慮してなされた
もので、コリメータ部５２のコストを低減できると共
に、検出結果にほとんど影響を及ぼすことのないＸ線Ｃ
Ｔ装置、及びこれに組み込まれるＸ線検出装置、コリメ
ータを提供するものである。

【００１２】

【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、複数のコリメータ板により形成された区画
ごとに被検体を透過したＸ線を通過させるコリメータに
おいて、該コリメータの幅方向の端部付近における前記
コリメータ板の配置のピッチを該コリメータの中央部付
近における配置のピッチよりも疎にしたことを特徴とす
るコリメータ。

【００１３】また請求項２の発明による手段によれば、
複数のコリメータ板により形成された区画ごとに被検体
を透過したＸ線を通過させるコリメータにおいて、該コ
リメータの幅方向の中央部付近には所定のピッチで前記
コリメータ板を配置し、該コリメータ部の端部付近では
前記コリメータ板を配置しないことを特徴とするコリメ
ータである。

【００１４】また請求項３の発明による手段によれば、
複数のコリメータ板により形成された区画ごとに被検体
を透過したＸ線を通過させるコリメータにおいて、該コ
リメータの幅方向の端部付近は、中央部付近に比べて前
記コリメータ板の奥行寸法を短く形成したことを特徴と
するコリメータである。

【００１５】また請求項４の発明による手段によれば、
Ｘ線発生源からのＸ線をコリメータを経由して受光する
Ｘ線検出器を備えたＸ線検出装置において、前記コリメ
ータは、上記のいずれかに記載のコリメータを用いてい
ることを特徴とするＸ線検出装置である。

【００１６】また請求項５の発明による手段によれば、
Ｘ線検出に請求項４記載のＸ線検出装置を用いているこ
とを特徴とするＸ線ＣＴ装置である。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて図面を参照しながら説明する。

【００１８】図１は、Ｘ線ＣＴ装置の実施の形態におけ
るＸ線発生源、被検体およびＸ線検出器の位置関係の模
式説明図である。

【００１９】架台８には、Ｘ線３を放射する焦点スポッ
ト２が設けられたＸ線発生源１が設けられ、架台８のほ
ぼ中央に配置される被検体４を挟んで反対側には、コリ
メータ部５および検出器ユニット６を有するＸ線検出装
置７が設けられている。

【００２０】検出器ユニット６は図２に示すように、多
数のシンチレータセグメント９が図示しないリフレクタ
を介して二次元的に配列されたシンチレータブロック１
０と、このシンチレータブロック１０とほぼ同サイズで
各シンチレータセグメント９と対応する位置に受光部
（図示しない）が形成されたシリコン基板１１ａとセラ
ミック基板１１ｂに形成されたフォトダイオードから構
成されている。

【００２１】Ｘ線発生源１から照射され被検体４を通過
したＸ線等は、コリメータ部５により整形された後、各
シンチレータセグメント９に入射される。

【００２２】図３は、シンチレータセグメント９とフォ
トダイオード１１との関係を示した図で、シリコン基板
１１ａのシンチレータセグメント９に対応する位置に
は、シンチレータセグメント９よりやや小さい受光部１
１ｃが位置し、シリコン基板１１ａの受光部１１ｃが形
成されていない部分には、リフレクタ１０ｃが位置して
いる。

【００２３】また、シンチレータブロック１０の出射側
は接着層１７を介してフォトダイオード１１に固着され
ている。

【００２４】シンチレータセグメント９は、その材質に
より、最大発光波長、減衰時間、反射係数、密度、光出
力比や蛍光効率の温度依存性等が異なるのでそれぞれの
装置の特性に応じて選定されている。また、それぞれ選
定された材料も、事前に、異物の混入、寸法精度、表面
粗さや加工変質層の有無等がチェックされる。また、フ
ォトダイオード１１の受光部１１ｃとシンチレータセグ
メント９との位置ずれについては許容範囲内に入るよう
に調整されている。さらに、シンチレータブロック１０
とフォトダイオード１１との間の接着層１７について
も、気泡の有無や膜厚についてチェックされている。

【００２５】図４（ａ）にはコリメータ部５の正面図
を、図４（ｂ）にＡ−Ａ断面図を示すように、コリメー
タ部５は、モリブテン等のＸ線吸収率の高い材質から形
成されている複数のコリメータ板１９…が上下方向を支
持板２０の櫛歯状部２０ａ…に挿入されて所定ピッチの
間隔で固定されている。なお、支持板２０は幅方向の両
端部を固定板２１にねじ２２によって固定されている。
また、コリメータ板１９…の奥行き方向（図面の垂直方
向）には、検出器ユニット６が配置されている。なお、
コリメータ板１９…の奥行き方向の先端とシンチレータ
ブロック１０の表面との間は、僅かな空隙２３が形成さ
れている。

【００２６】Ｘ線検出装置７では、フォトダイオード１
１で検出されたデータは、データ収集部であるＤＡＳ
（ＤａｔａＡｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ）
により収集処理されている。

【００２７】図５（ａ）〜（ｆ）は、コストダウンを達
成したコリメータの６種類の変形例を示した模式構成図
である。

【００２８】Ｘ線検出装置７での検出に際しては、コリ
メータ部５の幅方向（チャンネル方向）中央部付近を通
過して受光したＸ線により得られる情報（被検体４の内
部、特に臓器との情報）が重要であり、チャンネル方向
端部付近を通過して受光されるＸ線より得られる情報は
それほど意味を持たないではないため、端部付近に散乱
Ｘ線が入射しても、それほど被検体４の検出結果に影響
は及ぼさない。従って、コリメータ部５の端部付近で
は、コリメータ部５の中央部付近におけるコリメータ板
１９の配置形状より粗くすることができる。

【００２９】図５（ａ）に正面図を示したコリメータ部
５では、コリメータ部５ａ１８ａの中央部付近１８Ａに
はチャンネル方向におきる各シンチレータセグメント毎
に区画するように等ピッチでコリメータ板１９…を配置
し、それに対して、端部付近１８Ｂでは例えば２個のシ
ンチレータセグメント毎に区画するようなピッチでコリ
メータ板１９…を配置している。つまり、中央部付近１
８Ａと端部付近１８Ｂとではコリメータ板１９…を配置
するピッチが異なり、コリメータ板１９…の配置ピッチ
を変化させると共に、コリメータ板１９…の総数を減少
させて、それによるコストダウンを達成している。

【００３０】また、図５（ｂ）に正面図を示したコリメ
ータ部５ｐでは、コリメータ部５ｐの中央部付近１８Ａ
では、チャンネル方向におけるシンチレータセグメント
毎に区画するように等ピッチでコリメータ板１９…を配
置し、それに対して、端部付近１８Ｂではコリメータ板
１９…を一切配置していない。したがって、コリメータ
板１９…の配置ピッチを変化させると共に、コリメータ
板１９…の総数を減少させて、それによるコストダウン
を達成している。

【００３１】また、図５（ｃ）に正面図を示したコリメ
ータ部５ｃでは、コリメータ部５ｃの中央部１８Ａには
２個のシンチレータセグメント毎に区画するようなピッ
チでコリメータ板１９…を配置し、端部付近１８Ｂでは
コリメータ板１９…を一切配置していない。したがっ
て、コリメータ板１９…の配置ピッチを変化させると共
に、コリメータ板１９…の総数を減少させて、それによ
るコストダウンを達成している。

【００３２】また、図５（ｄ）に平面図を示したコリメ
ータ部５ｄでは、コリメータ板１９…の奥行寸法を、端
部付近１８Ｂでは中央部付近１８Ａに比べて（図５
（ｄ）は一段であるが複数段であってもよい）短く形成
している。したがって、端部付近１８Ｂのコリメータ板
１９…がコストダウンされ、コリメータ部５ｄとしても
コストダウンされている。

【００３３】また、図５（ｅ）に平面図を示したコリメ
ータ部５ｅでは、チャンネル方向中心部を境にして両端
側に行くに従って短くなる一定の曲線（階段状であって
もよい）に沿った形に、また、図５（ｆ）に平面図を示
したコリメータ部５ｆでは、コリメータ板１９…の関係
寸法を、中央部付近１８Ａでは一定の寸法で、端部付近
１８Ｂでは幅方向外側に向かうに従って連続的（階段状
であってもよい）に形成している。この場合も、端部付
近１８Ｂのコリメータ板１９…がコストダウンされ、コ
リメータ部５ｄとしてもコストダウンされている。

【００３４】なお、上述の周辺部のコリメータ板１９…
の配置ピッチの変更と奥行き長さの変更との両方を組み
合わせて変更することもできる。

【００３５】次に、上述の場合の各コリメータ板１９…
おける散乱Ｘ線の入射量を決める原理について説明す
る。

【００３６】図６は、コリメータ部５ａ〜５ｆを介して
シンチレータセグメント９に入射する散乱Ｘ線の入射量
の原理を示す説明図である。この場合、一例として、コ
リメータ板１９…のチャンネル方向のピッチを１ｍｍ、
板厚を０．１ｍｍとすると、Ｘ線が入射してくる実質の
開口幅は０．９ｍｍで、コリメータ板１９の奥行寸法を
１５ｍｍとすると、シンチレータセグメント９の“あ
る″位置から両側コリメータ板１９…の先端を望む最大
開口角度はｔａｎ^−１（０．９／１５）＝３．４３４°
となる。つまり、この最大開口角度が散乱Ｘ線の入射量
を決定することになる。

【００３７】一方、図７に示すように、シンチレータセ
グメント９が２個のチャンネルをまとめて区画するよう
にコリメータ板１９をチャンネルピッチ２ｍｍで配置
し、板厚を同じく０．１ｍｍとすると、Ｘ線が入射して
くる実質の開口幅は１．９ｍｍとなる。そして、ここで
前述の最大開口角度：３．４３４°と同等にするために
は、コリメータ板１９…の奥行寸法を（Ｘ）ｍｍとする
と、ｔａｎ^−１（１．９／Ｘ）＝３．４３４°を満足す
ればよいことになる。この結果、コリメータ板１９…の
奥行寸法は３１．７ｍｍにすることで、コリメータ板１
９と同等の散乱Ｘ線を除去する効率が得られる。

【００３８】したがって、コリメータ板１９…を配置す
るピッチおよびコリメータ板１９の奥行寸法を変化させ
ることにより、シンチレータセグメント９への散乱Ｘ線
入射量をコントロールできることになる。

【００３９】以上に述べたように、Ｘ線を検出する検出
器ユニットの前面に配置するコリメータ部５の中央部付
近１８Ａと端部付近１８Ｂのコリメータ板１９…を配置
するピッチ、奥行寸法またはピッチと奥行寸法を同時に
変化させることで、各シンチレータセグメントにおける
散乱Ｘ線の入射量を全面で均等にすることができる。

【００４０】また、それらのコリメータ板１９…を配置
したコリメータ部５を用いることにより、検出器ユニッ
トの全面での散乱Ｘ線によるデータノイズを均等にでき
る。それにより、Ｘ線検出装置で検出したデータの処理
が容易になる。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば、Ｘ線ＣＴ装置のコリメ
ータ板の配置や形状に変化をもたせることによって、コ
ストダウンを図ることができると共にデ−タ処理を容易
に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＣＴスキャナ装置の一実施の形態におけるＸ線
発生源、被検体および検出器の位置関係の模式的説明
図。

【図２】検出器ユニットの構成図。

【図３】シンチレータセグメントとフォトダイオードと
の関係図。

【図４】（ａ）はコリメータの正面図、（ｂ）は断面側
面図。

【図５】（ａ）〜（ｆ）は、本発明のコリメータの変形
例の模式構成図。

【図６】コリメータを介して検出器に入射する散乱Ｘ線
の入射量の原理を示す説明図。

【図７】コリメータを介して検出器に入射する散乱Ｘ線
の入射量の原理を示す説明図。

【図８】（ａ）は、従来のＸ線固体検出器の斜視図、
（ｂ）は、それの構成要素であるシンチレータブロック
の斜視図。

【図９】コリメータの正面図。

【図１０】散乱Ｘ線の入射を説明するする模式図。

【符号の説明】

１…Ｘ線発生源、６ａ〜、６ｂ〜…シンチレータブロッ
ク、７…支持材、１１〜…シンチレータ部材、１２〜…
フォトダイオード、１５〜…シンチレータセグメント、
１８、１８ａ〜１８ｅ…コリメータ、１９〜…コリメー
タ板

フロントページの続き (72)発明者斉藤泰男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 (72)発明者清水雅晴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 (72)発明者水井茂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） 2G001 AA01 BA11 CA01 DA01 DA03 DA09 HA12 HA13 HA14 KA02 SA02 SA04 2G088 EE02 GG19 GG20 JJ05 JJ12 LL09 4C093 AA22 BA03 CA32 EB22

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のコリメータ板により形成された区
画ごとに被検体を透過したＸ線を通過させるコリメータ
において、該コリメータの幅方向の端部付近における前
記コリメータ板の配置のピッチを該コリメータの中央部
付近における配置のピッチよりも疎にしたことを特徴と
するコリメータ。
【請求項２】複数のコリメータ板により形成された区
画ごとに被検体を透過したＸ線を通過させるコリメータ
において、該コリメータの幅方向の中央部付近には所定
のピッチで前記コリメータ板を配置し、該コリメータ部
の端部付近では前記コリメータ板を配置しないことを特
徴とするコリメータ。
【請求項３】複数のコリメータ板により形成された区
画ごとに被検体を透過したＸ線を通過させるコリメータ
において、該コリメータの幅方向の端部付近は、中央部
付近に比べて前記コリメータ板の奥行寸法を短く形成し
たことを特徴とするコリメータ。
【請求項４】Ｘ線発生源からのＸ線をコリメータを経
由して受光するＸ線検出器を備えたＸ線検出装置におい
て、前記コリメータは、請求項１乃至請求項３のいずれか
に記載のコリメータを用いていることを特徴とするＸ線
検出装置。
【請求項５】Ｘ線検出に請求項４記載のＸ線検出装置
を用いていることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。