JP2004028815A

JP2004028815A - シンチレータブロックとその製造方法ならびにｘ線検出器およびｘ線ｃｔ装置

Info

Publication number: JP2004028815A
Application number: JP2002186043A
Authority: JP
Inventors: Kenji Igarashi; 五十嵐　健二; Hideki Ide; 井手　秀樹; Yasuo Saito; 斉藤　泰男
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-06-26
Filing date: 2002-06-26
Publication date: 2004-01-29

Abstract

【課題】患者の三次元ＣＴ像を動画で収集するに際して、クロストークを防止したシンチレータブロックとその製造方法、および、それを用いたＸ線検出器とＸ線ＣＴ装置を提供すること。
【解決手段】シンチレータブロック５ａ〜５ｆを形成している隔壁板９を、一方の方向について傾斜して形成する。
【選択図】　図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、三次元ＣＴ像を収集するための、シンチレータブロックとその製造方法、およびそれを用いたＸ線検出器とＸ線ＣＴ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線ＣＴ装置では、被検体（患者）の体軸の周りにＸ線発生源と多チャンネルのＸ線検出器を対向した状態で回転させて、被検体の注目部位の断面に関するＸ線の減衰データを収集し、その減衰データを画像処理して、断面の画像（スライス画像）再構成している。通常、減衰データの収集は被検体の体軸方向の複数断面にわたって行われ、一度に複数断面のスライス画像が再構成される。それらのＸ線ＣＴ装置では、患者の三次元ＣＴ像を動画で収集することは大きな目標であり、大量のボリュウムデータを同時に収集することのできるＸ線検出器が求められている。
【０００３】
Ｘ線検出器は、図１０に斜視図を示すように、Ｘ線検出器５１は、シンチレータブロック５２がフォトダイオードアレイ５３にマウントされ、シンチレータブロック５２のＸ線ビームの入射面には白色の反射層５４が設けられて形成されている。
【０００４】
シンチレータブロック５２は、シンチレータ部材からなる複数の検出素子５５が碁盤目状に配置され、各検出素子５５は縦横に設けられた、例えばＰＥＴ等の白色プラスチック等によるリフレクタ機能を具えた隔壁板５６により区画分離されている。それらの隔壁板５６は検出素子５５の受光面に対して垂直方向に形成されている。
【０００５】
また、Ｘ線ＣＴ装置では複数のＸ線検出器５１がＸ線発生源（不図示）に対向して縦横（縦方向は、被検体の体軸方向でスライス方向、横方向はスライス方向と直交方向でチャンネル方向）にアレイ状に配列されている。そのため、図１１に示すように、Ｘ線検出器５１へのＸ線の入射に関しては、Ｘ線発生源（不図示）と水平位置に配置されたＸ線検出器５１では、Ｘ線が略水平方向から入射するが（ただし、Ｘ線検出器５１も面積があるので、中央部と端部では少し異なる）、図１２における縦方向（スライス方向）に離間して配置されたＸ線検出器５１にはＸ線が斜め方向から入射することになる。
【０００６】
Ｘ線が斜め方向から入射したＸ線検出器５１は、このＸ線検出器５１の内部でも、各検出素子５５の受光面に対しても斜めに入射することになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、患者の三次元ＣＴ像を動画で収集しようとすると、大量のボリュウムデータを同時に収集する必要があり、必然的にスライス方向に大寸法の２次元のＸ線検出器が必要になる。このとき、スライス方向の両端に使用されるＸ線検出器、特にシンチレータブロックの隔壁板が従来構造のような“垂直な隔壁板”構成であった場合、図１１に示したように、検出素子５５に斜めに入射したＸ線は、斜めに入射した検出素子５５の内部でＸ線が完全に減衰し切らず、隔壁板５６を介して隣の検出素子５５に再入射するために、隣接する検出素子５５の間でクロストークが発生してしまう。
【０００８】
本発明はこれらの事情にもとづいてなされたもので、患者の三次元ＣＴ像を動画で収集するに際して、クロストークを防止したシンチレータブロックとその製造方法、および、それを用いたＸ線検出器とＸ線ＣＴ装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【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、Ｘ線を受光するためのシンチレータ部材を隔壁板をはさんでスライス方向とチャンネル方向にアレイ状に配置したシンチレータブロックにおいて、
前記スライス方向を区画する隔壁板はスライス方向に傾斜して形成されていることを特徴とするシンチレータブロックである。
【００１０】
また請求項２の発明による手段によれば、前記隔壁板の傾斜角度は、同一角度であることを特徴とするシンチレータブロックである。
【００１１】
また請求項３の発明による手段によれば、板状のシンチレータピースとこのシンチレータピースと板面面積がほぼ等しい板状の第１の隔壁部材を交互に積層して第１の積層体を形成する第１の積層体形成工程と、
前記第一の積層体の積層方向に対して直角方向にスライスしてスライス体を形成するスライス工程と、
前記スライス体と板面面積がほぼ等しい板状の第２の隔壁部材を所定量ずらしながら交互に階段状に積層して第２の積層体を形成する第２の積層体形成工程と、
この第２の積層体の両面を研磨する研磨工程とを有することを特徴とするシンチレータブロックの製造方法である。
【００１２】
また請求項４の発明による手段によれば、２次元のシンチレータブロックにフォトダイオードが接合されて形成されているＸ線検出器において、
前記シンチレータブロックは、上記のいずれかに記載のシンチレータブロックを用いていることを特徴とするＸ線検出器である。
【００１３】
また請求項５の発明による手段によれば、Ｘ線源と、このＸ線源に対向してスライス方向およびチャンネル方向に複数のＸ線検出器を配置し、この複数のＸ線検出器を前記被検体の回りで回転移動させることによりスキャンしてデータを得るＸ線ＣＴ装置において、
前記Ｘ線検出器を構成している各シンチレータブロックは、コーン角度が大きいほど隔壁板の傾斜角度が大きく形成されていることを特徴とするＸ線ＣＴ装置である。
【００１４】
また請求項６の発明による手段によれば、前記Ｘ線検出器のシンチレータブロックは、スライス方向に隣接するシンチレータブロック間で端部の隔壁板が干渉しないように傾斜角度が設定されていることを特徴とするＸ線ＣＴ装置である。
【００１５】
また請求項７の発明による手段によれば、Ｘ線を受光するためのシンチレータ部材を隔壁板をはさんでスライス方向とチャンネル方向にアレイ状に配置したシンチレータブロックを有するＸ線検出器を複数個アレイ状に配列したＸ線ＣＴ装置において、
前記シンチレータブロックは、上記のシンチレータブロックの製造方法により製造されていることを特徴とするＸ線ＣＴ装置である。
【００１６】
【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。
【００１７】
図１（ａ）および（ｂ）は、Ｘ線ＣＴ装置の実施の形態におけるＸ線発生源、被検体および複数のＸ線検出器で構成された検出器ユニットの位置関係の模式説明図で、図１（ａ）は正面図を、図１（ｂ）はその側面図を示している。
【００１８】
Ｘ線ＣＴ装置の検出部は、Ｘ線を放射する焦点スポットが設けられたＸ線発生源１と、このＸ線発生源１と被検体（患者）２を挟んで対向する位置に、Ｘ線の進む方向に従って、順次、それぞれ矢印Ａで示したチャンネル方向にコリメータ３と検出器ユニット４が一体化して配置されている。
【００１９】
図２（ａ）に配列状態を示したように、検出器ユニット４は、Ｘ線検出器６を例えば、チャンネル方向（矢印Ａで示した方向）に３８ブロック、このチャンネル方向と垂直に交差する方向、つまり、図２（ｂ）において矢印Ｂで示したスライス方向に６ブロックの合計２２８個をアレイ状に配列している。
【００２０】
Ｘ線検出器６は、それぞれが図２（ｂ）に正面図を、図３に斜視図を示したように、患者２の動画の三次元ＣＴ像を収集するために、大面積の２次元のシンチレータブロックにフォトダイオード７が接合されて形成されている。シンチレータブロックはシンチレータ部材（無機結晶で、Ｎａｌ（Ｔｌ）、Ｃｓｌ（Ｔｌ）、ＢＧＯ（Ｂｉ_６Ｇｅ_３Ｏ_１６）、ＣｄＷＯ_６等が用いられることが多く、最近は、ＧＯＳ（Ｇｄ_２Ｏ_２ＳｉＰｒ）が搭載されている）が白色プラスチック材等による隔壁板９により分離区画されて複数の検出素子８を形成している。検出素子８は、例えば、６４×２４のマトリックス状に配列されている。また、シンチレータブロック５ａ〜５ｆのＸ線ビームの入射面には白色の反射層１２が形成されている。
【００２１】
従って、検出器ユニット４全体での検出素子８の数は、スライス方向が６×６４素子＝３８４素子で、チャンネル方向が３８×２４素子＝９１２素子となり、それらを掛け合わせた全体では、３８４×９１２＝３５０，２０８素子となる。
【００２２】
図１（ｂ）に示したように、Ｘ線検出器６と、そのＸ線検出器６を形成しているシンチレータブロック５ａ〜５ｆの配列構成の全体は、Ｘ線発生源１から見たとき、コーン角度（それぞれのシンチレータブロック５ａ〜５ｆのスライス方向の中心位置とＸ線発生源１（焦点）を結んだときに決まる角度）は、例えば、片側で約６．５度であり、両側ではトータル１３度のボリュウムデータの収集が可能となる。
【００２３】
図４は、スライス方向のシンチレータブロック５ａ〜５ｆの配列構成とその形状の説明図で、例えば、シンチレータブロック５ａ〜５ｆの６個のスライス方向の配置は、コーン角が０度のセンターを中心に、対称に配置されている。
【００２４】
また、シンチレータブロック５ａ〜５ｆの相互のスライス方向に隣接する面（端面）は、コーン角と略同平行の角度（以下、傾斜角という）に形成されている。したがって、この傾斜角は、シンチレータブロック５ａ〜５ｆの配列構成が、コーン角が０度のセンターを中心に対称の位置で対称の傾斜角に形成されており、中心位置から外側に行くに従って大きく形成されている。
【００２５】
また、図５に示すように、検出素子８を分離している各隔壁板９も、各シンチレータブロック５ａ〜５ｆ毎に、端面と平行に端面の傾斜角と同一の角度（傾斜角）で傾斜して配置されている。
【００２６】
なお、上述の場合は、スライス方向のシンチレータブロック５ａ〜５ｆを偶数（６個）のシンチレータブロック５ａ〜５ｆで構成したが、奇数のシンチレータブロック５で構成することもできる。その場合は、中央のシンチレータブロック５はコーン角が０度上に位置するので、中央のシンチレータブロック５のみ、隔壁板９を垂直に配置し、他のシンチレータブロック５については、中心位置から外側に行くに従って隔壁板９の傾斜角を大きく形成すればよい。
【００２７】
また、それぞれ傾斜角の異なるシンチレータブロックをスライス方向に隣接させた場合、そのままでは図６（ａ）に部分拡大図を示すようにシンチレータブロック５ｄ、５ｅの端部同士が干渉してしまう恐れがある。そこで、図６（ｂ）に部分拡大図を示すように、シンチレータブロック５ｄの隔壁板９の傾斜角が小さい方（図面で水平に近い方）のシンチレータブロック５ｄの隣接端面を、あらかじめ、隣接するシンチレータブロック５ｅの傾斜角度と同等程度に斜めに形成してくことで、配置的な干渉を回避している。もちろん、シンチレータブロック５ｅ側をシンチレータブロック５ｄ側に沿わせて、干渉を回避することも可能である。
【００２８】
図４に模式図を示すように、シンチレータブロック５ａ〜５ｆは、それが配置される場所に応じて決まるコーン角度に対応して、隔壁板９を所定角度を傾斜させて設けたので、シンチレータブロック５ａ〜５ｆに斜めにＸ線が入射しても、Ｘ線はシンチレータブロック５ａ〜５ｆの所定の検出素子８に入射し、個々の検出素子８内でのクロストークは回避できる。これにより、Ｘ線は所定の検出素子８の内部でほぼ完全に減衰してシンチレーション光を発し、複数のフォトダイオード７から構成されているフォトダイオード７のアレイによって電荷量（電流）に変換される。この変換された検出データの信号出力は、フォトダイオード７に接続されたスイッチ素子で素子選択され、不図示の集積回路からなるデータ収集素子であるＤＡＳ（Ｄａｔａ　Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ）により収集処理されている。その結果、理論通りのデータ収集が可能となる。
【００２９】
次に、本発明のスライス方向の隔壁板９（隔壁部材９ａ、９ｂ）を傾斜させたシンチレータブロック５ａ〜５ｆの製造方法について、図７（ａ）から（ｄ）に示す製造方法の工程の部分拡大した模式図を参照しながら説明する。
【００３０】
まず、図７（ａ）に示すように、無機結晶で、Ｎａｌ（Ｔｌ）、Ｃｓｌ（Ｔｌ）、ＢＧＯ（Ｂｉ_６Ｇｅ_３Ｏ_１６）、ＣｄＷＯ_６等の部材からなるシンチレータピース１５と、このシンチレータピース１５と板面面積がほぼ等しいＰＥＴ等による、シンチレーション光に対して反射と遮光の機能を備えた、例えば、ＰＥＴ等の白色プラスチック板からなる隔壁板（第１の隔壁部材）９ａとを交互に積層して第１の積層体２１を形成する。（第１の積層体形成工程）
次に、図７（ｂ）に示すように、前記第一の積層体２１の積層方向に対して直角方向に、スライサ（不図示、切断装置）により切り込んで、シンチレータピース１５と隔壁板９とが交互に接着されているスライス体２１ａを複数個作製する。（スライス工程）
次に、図７（ｃ）に示したような、スライス体２１ａと板面面積がほぼ等しい板状の隔壁板（第２の隔壁部材）９ｂを所定量ずらしながら載置面が一定角度で傾斜した治具１６ａ、１６ｂの載置面上に階段状に整列し、矢印Ａ１および矢印Ａ２でしめした左右方向から押圧して接着固定し、第２の積層体２３を形成する。この場合、スライス体２１ａと第２の隔壁部材９ｂは、下面（治具１６ａ、１６ｂへ載置した面）が治具１６ａ、１６ｂの載置面に沿って階段状で、端面は何れもほぼ垂直方向に立位状態に配置される。（第２の積層体形成工程）
なお、図８（ａ）および（ｂ）に示した治具１６ａは、図８（ａ）の場合は、傾斜した載置面１８ａの稜線が直線で形成されているが、図８（ｂ）に示した治具１６ｂの場合は、載置面１８ｂに第２の隔壁部材９ｂを挿入する凹部１９を設けている。また、各治具１６ａ、１６ｂの傾斜は、図４で示したように、シンチレータブロック５ａ〜５ｆが配置される位置に応じてそれぞれ設定されており、あらかじめ治具１６ａ、１６ｂの傾斜角度を幾つか準備しておくことで、後述するスライス工程でのスライス方向の隔壁板９（隔壁部材９ａ、９ｂ）の傾斜角度は、必要に応じていかようにも制御することができる。
【００３１】
次に、図７（ｄ）に示すように、第２の隔壁部材２２の表面と裏面、すなわち、Ｘ線入射面とフォトダイオード７への接着面の両面を、研磨機により同時に研磨加工する。この研磨加工により、両面が研磨されたシンチレータブロック５ａ〜５ｆが形成される。（研磨工程）
次に、図９に模式図を示すように、シンチレータブロック５ａ〜５ｆをフォトダイオード７のアレイに位置合せしてマウントする。なお、フォトダイオード７にシンチレータブロック５ａ〜５ｆをマウントする際は、シンチレータブロック５ａ〜５ｆの各検出素子８と隔壁板９が形成するパターンを観察しながらマウントすると、容易に位置合せのアライメントをおこなうことができる。
【００３２】
以上に説明したように、本発明によれば、患者の三次元ＣＴ像を動画で収集するための大量のボリュウムデータを同時に収集する際に、Ｘ線検出器６において、各検出素子に入射したＸ線は、他の素子に影響を与えることなく、当該セグメント内でほぼ完全に減衰するため、Ｘ線のコーン角に起因するクロストークを生じさせない。
【００３３】
それにより、Ｘ線検出器を搭載したこのＸ線ＣＴ装置は、各検出素子は、理論通りの分解能の高い精密なデータを収集することができる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、クロストークを防止したＸ線検出器が実現できる。また、それにより、患者の三次元ＣＴ像を動画で収集できるＸ線ＣＴ装置が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
（ａ）は、Ｘ線ＣＴ装置のＸ線発生源、被検体およびＸ線検出器ユニットの位置関係の模式平面図、（ｂ）はその側面図。
【図２】
（ａ）は、検出器ユニットでのＸ線検出器の配列状態の説明図、（ｂ）は、Ｘ線検出器での検出素子の配列状態の説明図。
【図３】
本発明のＸ線検出器の斜視図。
【図４】
本発明のＸ線検出器でのスライス方向での６個のシンチレータブロックの配置図。
【図５】
本発明の隔壁板を傾斜させたシンチレータブロックの説明図。
【図６】
（ａ）および（ｂ）は、シンチレータブロック同士の干渉の説明図。
【図７】
（ａ）から（ｄ）は、本発明のシンチレータブロックの製造方法の工程を示す模式図。
【図８】（ａ）および（ｂ）は、治具の説明図。
【図９】シンチレータブロックとフォトダイオードとの位置合せの説明図。
【図１０】従来のＸ線検出器の一部断面斜視図。
【図１１】Ｘ線検出器へのＸ線の斜め入射とクロストークの説明図。
【符号の説明】
１…Ｘ線発生源、２…被検体（患者）、４…検出器ユニット、５ａ〜５ｆ…シンチレータブロック、６…Ｘ線検出器、７…フォトダイオード、８…検出素子、９…隔壁板、１５…シンチレータピース、１６ａ、１６ｂ…治具

Claims

Ｘ線を受光するためのシンチレータ部材を隔壁板をはさんでスライス方向とチャンネル方向にアレイ状に配置したシンチレータブロックにおいて、
前記スライス方向を区画する隔壁板はスライス方向に傾斜して形成されていることを特徴とするシンチレータブロック。
前記隔壁板の傾斜角度は、同一角度であることを特徴とする請求項１記載のシンチレータブロック。
板状のシンチレータピースとこのシンチレータピースと板面面積がほぼ等しい板状の第１の隔壁部材を交互に積層して第１の積層体を形成する第１の積層体形成工程と、
前記第一の積層体の積層方向に対して直角方向にスライスしてスライス体を形成するスライス工程と、
前記スライス体と板面面積がほぼ等しい板状の第２の隔壁部材を所定量ずらしながら交互に階段状に積層して第２の積層体を形成する第２の積層体形成工程と、
この第２の積層体の両面を研磨する研磨工程とを有することを特徴とするシンチレータブロックの製造方法。
２次元のシンチレータブロックにフォトダイオードが接合されて形成されているＸ線検出器において、
前記シンチレータブロックは、請求項１或いは請求項２のいずれかに記載のシンチレータブロックを用いていることを特徴とするＸ線検出器。
Ｘ線源と、このＸ線源に対向してスライス方向およびチャンネル方向に複数のＸ線検出器を配置し、この複数のＸ線検出器を前記被検体の回りで回転移動させることによりスキャンしてデータを得るＸ線ＣＴ装置において、
前記Ｘ線検出器を構成している各シンチレータブロックは、コーン角度が大きいほど隔壁板の傾斜角度が大きく形成されていることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
前記Ｘ線検出器のシンチレータブロックは、スライス方向に隣接するシンチレータブロック間で端部の隔壁板が干渉しないように傾斜角度が設定されていることを特徴とする請求項５記載のＸ線ＣＴ装置。
Ｘ線を受光するためのシンチレータ部材を隔壁板をはさんでスライス方向とチャンネル方向にアレイ状に配置したシンチレータブロックを有するＸ線検出器を複数個アレイ状に配列したＸ線ＣＴ装置において、
前記シンチレータブロックは、請求項３記載のシンチレータブロックの製造方法により製造されていることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。