JP2005517933A - 回転検出器によるイオン化放射線検出のための構成および方法 - Google Patents

Abstract

複数の一次元検出器ユニット（４１，４１ａ，４１’）を備えた走査ベースの放射線検出器の構成であって、各一次元検出器ユニットは、対象物を介して伝達されたイオン化放射線が入射し得る入射スリット（４３，４３ａ，４３’）を備え、かつイオン化放射線の一次元撮像を行うように構成されており、一次元検出器ユニットは、同検出器ユニットの各入射スリット（４３，４３ａ）が互いに平行で、かつイオン化放射線源の方向を向くようにアレイ状に配置され、前記検出器の構成はさらに回転装置（４４，６４，７４，８６）を備え、検出器ユニットアレイをイオン化放射線の方向と直交する平面内にて回転させる一方、検出器ユニットは反復検出を行うよう構成されて、対象物の一連の二次元画像を形成する。

Description

本発明は、対象物の二次元検出を行うための、走査ベースのイオン化放射線検出器の構成に関する。

一般に、気体ベースのイオン化放射線検出器は、安価に製造でき、ガス増幅により信号の振幅を強力に増幅でき、高い空間解像度で検出を行うことから、非常に魅力的である。
気体ベースのイオン化放射線検出器の特定の種類の一つでは、光子と気体原子と間の相互作用によって放出された電子が、入射する放射線とほぼ直交する方向において抽出され得る。この方法により、非常に向上した空間解像度が達成される。

この検出器は、一般に、平坦なカソードとアノードの構成と、このカソードとアノードとの構成間に形成された空間内に配置されたイオン化ガスとを備える。この検出器は、放射線源から発せされた平坦な放射線ビームが、カソードとアノードとの構成間を側方から、該カソードとアノードとの構成とほぼ平行であるように検出器内に入射して、イオン化ガスをイオン化させるように構成されている。さらに、電極間に電圧を印可して、イオン化ガスのイオン化中に生成された電子を移動させ、かつ任意にて増殖させる。アノードに関連して読出し構成が配置されて、移動電子により誘導された電荷を検出する。

この検出器は、瞬時に一次元画像を形成することは明らかであるが、二次元画像の形成を行うためには、検出器、および任意で放射線源を、一次元検出器アレイの横方向へ、検査されるべき対象物に関して移動すると同時に、数個の読出し情報を記録する必要がある。このような走査ベースの二次元検出は、時間を要し、広大な面積を撮像する必要のある場合には実際的ではない。さらに、検査対象物がヒトまたは獣類である場合、走査中にヒトまたは獣類が移動する危険性があり、その結果、画像が役に立たないものとなるか、または少なくとも得られた画像の空間解像度が著しく低下される。

走査時間を短縮する目的で、フランケ等（Ｆｒａｎｃｋｅ ｅｔ. ａｌ.）による特許文献１には、複数のライン走査を遂行し得る、積み重ねた検出器の構成が開示されている。この構成は、Ｘ線源を備え、同Ｘ線源は多数のコリメータ窓とともに平坦な扇形状のＸ線ビームの積み重ねを形成して、撮像するべき対象物を照射する。対象物を介して伝達されたビームは、任意にてＸ線ビームに整合された多数の第二コリメータ窓を通過して、積み重ね検出器に入射する。この検出器の構成は単一体として移動されて、検査されるべき対象物を走査する。

しかしながら、ある放射線学的用途においては、検査対象物の画像を高速で撮影して、時間依存性の変化を観察する必要がある。このような用途には、とりわけ、カテーテル配置等において、一連の画像を記録して時間依存性検査を観察したり、また心臓、血液等の動いている物体を視認できるようにする。

本発明らは、特許文献１に開示されている積み重ね検出器構成は、高い反復速度での画像形成には実際的ではないことを見出した。画像形成は、Ｘ線ビームに直交する横方向走査動作によって行われるため、さらなる各画像を記録する際には、走査の方向を変更する必要がある。従って、更なる各画像を記録する際には、検出器構成を減速、停止させて、その方向を反転して加速しなければならない。このような動作は時間を要し、減速される間と加速される間に検出器が受容する強力な力によって、安定性と整合の問題が生じる。
米国特許第６，１１８，１２５号明細書

従って、本発明の主な目的は、安定性または整合の問題を生じずに、高い反復速度にて撮像可能な、対象物の二次元撮像のための走査ベースのイオン化放射線検出器の構成および検出方法を提供することにある。

本発明の更なる目的は、複数のライン検出器ユニットが高密度マトリックスに構成されて、記録される各画像の走査時間および走査距離が短縮された検出器構成を提供することにある。

また本発明の更なる目的は、信頼性が高く、正確で安価な、寿命の長い検出器構成を提供することにある。
以上の目的は、とりわけ、添付の特許請求の範囲に記載された検出器の構成および検出方法により達成される。

本発明者らは、イオン化放射線検出器ユニットを高精度で生成される嵩に適するようにアレイ状に配置して、反復して検出する間、検出器構成に、その検出器構成の平面内で一方向のみに回転させる回転装置を設けることにより、高速で高度に解像された対象物の二次元撮像を行う走査ベースの検出器構成が得られることを見出した。検出器ユニットを、各入射スリットが回転軸に関してほぼ径方向に延びるように円形に配列し、かつ複数のほぼ径方向に延びる検出器ユニットの隣接する２個間の各角度が９０°以下、好ましくは２０°以下、より好ましくは１０°以下、最も好ましくは５°以下であるように配置する。検出器ユニットは、対象物の一連の二次元画像を少なくとも毎秒１回、好ましくは少なくとも毎秒１０回、より好ましくは少なくとも毎秒２０回得るように、十分な頻度にて検出を行うように構成される。

本発明の更なる特徴と利点は、下記の「発明を実施するための最良の形態」と、付随の図１〜図８とから明白となろう。詳細な説明および図面は、説明のみを目的とし、本発明を限定するものではない。

図１〜図３を参照すると、本発明の走査ベース検出器構成に使用される一次元検出器ユニットの断面側面図と、コリメータの一部が除去された前面図と、断面平面図とが示されている。この検出器ユニットについて、以後概略的に説明する。

検出器ユニットは、平坦なＸ線ビーム１がカソード構成３とアノード構成５との間にて側方から入射し得るように配向されている。検出器ユニットの前面には、スリット形状のコリメータ７が設けられ、検出器ユニットにてＸ線ビーム１の入口を形成している。スリット形状コリメータ７は、検出器ユニット入口側に接着され、かつ内部に細いスリットが食刻された、例えばタングステン等の薄い金属フォイルであってもよい。

各電極構成３，５は導電性電極層を備え、同電極層は、各々、誘電体基板１２，１４により支持されている。電極構成３，５は、カソード１１層とアノード１３層とが互いに対向するように配向されている。電極構成３，５は、平坦な矩形をなし、かつ互いに平行であることが好ましい。

検出器ユニットは外部の気密ケーシング内に配置されており、該ケーシングには放射線透過性の入射窓（図１において符号１４および１５にて概略的に示す）が設けられている
。イオン化ガスまたは混合ガスは、例えばクリプトンと二酸化炭素、またはキセノンと二酸化炭素を含み得る。この気体は、好ましくは１〜２０気圧の加圧下に置かれてもよい。カソード構成３とアノード構成５との間に、図３に符号１６，１７にて示されるスペーサが設けられる。

高電圧ＤＣ電源ユニット（図１において符号１８にて概略的に示す）を設けてカソード１１とアノード１３とを適切な電位に保持することによって、電極間の制限領域１９にて電場を形成し、電子とイオンとを該制限領域内で移動、かつ任意にて増幅させる。使用中、カソード１１はマイナス電位−Ｖ１に保持される一方、アノード１３は接地されることが好ましい。

検出器ユニットはさらに、アノード１３に向かって移動する電子、および／または、カソード１１に向かって移動するイオンを検出する読出し構成を備える。読出し構成は、図１〜図３に示されるアノード構成５自体よりなる。代替的に、アノード１３またはカソード１１に隣接して、もしくは他の場所にて、別個の読出し構成を配置してもよい。

一次元撮像能を提供する目的で、アノード／読出し層１３は、誘電体１４上にて隣接し、かつ互いに電気的に絶縁された導電性または半導電性要素、もしくは細長片２３の列から構成されている。検出画像における視差を代償して、増大された空間解像度を得るために、アノード／読出し細長片は、その各位置において、Ｘ線ビームの入射光子の方向と平行な方向に延びている。従って、点源からのビームが拡散していることを想定すれば、アノード／読出し細長片２３は扇形状に配置される。

各アノード／読出し細長片は、読出し装置と信号処理装置（図１に符号２４にて概略的に示す）とに接続されていることが好ましく、従って各細長片からの信号が個別に処理され得る。

一次元読出し装置が別個の装置である場合、アノード層１３は、細長片ではなく単電極として形成され得ることが明白である。
図１および図２において、電極層１１、１３間の距離は、説明を目的としてかなり誇張されている。検出器ユニットの幾何学的構造の例として、同検出器ユニットは、幅４０ｍｍ、厚さ２ｍｍ、深さ３５ｍｍであってもよく、それに対して電極間距離はわずか０．５ｍｍであり得る。検出器ユニットに入射するシート状放射線の厚さを支配するコリメータスリットの幅は、わずか５０μｍであり得る。各読出し細長片２３は５０μｍ以下の幅を有し、１個の検出器内に１６００個以上、即ち図示されている以上の細長片を互いに隣接して配置し得ることを意味している。

作動中、Ｘ線は、コリメータスリットを介して、カソード構成３と平行に、かつ近接して、検出器ユニット内に入射する。このＸ線は、Ｘ線の大部分が気体室内で早期に変換される指数確率分布に従って、検出器ユニット内の気体と相互作用するものと想定される。平均の相互作用長は、概ね２０ｍｍであり得る。

相互作用時に、Ｘ線光子２５はそのエネルギーを、光子効果として公知であるプロセスを経て原子から放出された気体原子中の電子に伝達する。この電子は、気体中を移動して新しい気体原子に衝突し、最終的に全てのエネルギーが消失して停止するまで、より多数の電子を放出させる。このプロセス中、一般に約１０００個の電子から構成される雲２７が生成する。

カソード１１とアノード１３との間に電場Ｕを印可することにより、これらの電子は入射Ｘ線光子とほぼ直交する方向２９（図１および図２の鉛直方向）にてアノードに向かっ
て誘引される。印可される電場が十分強力である場合、電子は気体から更なる電子を衝突により放出させるのに十分なエネルギーを獲得し、放出された電子は次に加速されて、なだれプロセスにて更なる電子を衝突により放出させる。このプロセスは、気体なだれ増幅として公知である。多数の電子がアノードに接近するため、雲２７に最も近接する細長片２３ａ内で電気信号が誘導される。

電子信号は、細長片に接続された読出し電子機器により検出される。電子信号は電子機器内で増幅されて、閾値電圧と比較される。電子信号が閾値電圧を超えると、この細長片のための計数特性（counter specific）が作動して、格納された以前の値に１を加算す
る。このようにして、各アノード細長片に衝突するＸ線の数が計測される。この手法は、光子計測と称される。

代替的に、Ｘ線からの信号を通常の信号と統合して、閾値電圧と比較してパルスを計測するか、またはデジタル化して、統合値に比例するデジタル数を算出してもよい。
図４ａを参照すると、図１〜図３の検出器ユニットを複数個備えたＸ線走査ベースの検出器構成の概略前面図が示されている。以下に、本発明の第一実施形態を説明する。本構成は、例えばカテーテル配置等の時間依存性検査を観察するために、比較的質の低い一連の画像を得るか、または、例えば心臓、血液等の動く対象物を詳細に視覚化するために、高速で比較的質の高い一連の画像を得るように使用されることが好ましい。詳細な分析を行うため、一連の画像の中から１個の画像を取り出すことも可能である。

本構成は、共有円形支持体４２上において二次元アレイに構成され、かつ各々の入射スリット、即ち細長い放射線開口４３，４３ａが該構成の前部に向いた、複数のライン検出器ユニット４１，４１ａを備えている。説明のために、図４ａは、１２個の検出器ユニットのマトリックスを含んでいる。１２個の比較的幅の広い検出器ユニット４１が支持体４２上にて円形かつ対称的に配置されて、１２個の比較的幅の狭い各検出器ユニット４１ａが、隣接する比較的幅の広い２個の検出器ユニット４１の間にて対称的に配置されている。しかしながら、この構成ではより多数（または少数）のユニットを含み得ることが理解されるであろう。例えば、検出器ユニットが最大Ｓｏｌ＝５ｍｍ（入射スリット４３から入射スリット４３ａまで）だけ離間されて、半径１０ｃｍの領域に拡がる場合、本構成は１２０〜１３０個の検出器ユニットを含むことが可能である。走査長を最大にして完全なる二次元画像を得るために、支持構造４２の中心からさらに離れた位置により多数のユニットを必要とする場合、ライン検出器ユニットは異なる幅を有し得る。

さらに、図４ａの検出器の構成は、図１に符号１４にて示したケーシングと類似するが、図４ａの検出器の構成の全検出器ユニットに共通する気密ケーシングを備え得る（明確に図示されない）。このようなケーシングには、入射放射線のための入射窓が設けられる。

作動中、検出器構成の前部に検査対象物を配置すると、該対象物を介して伝達された放射線源からのイオン化放射線が該検出器構成上に突き当たり得、同イオン化放射線は各検出器ユニット４１，４１ａの入射スリット４３，４３ａを通過して入射する。支持構造４２を中心部に位置する軸４４の周囲にてある距離だけ矢印４５の方向に回転させることにより、対象物を横切って検出器構成を走査する。それと同時に、検出器ユニットが反復して読出されて、１個または数個の二次元画像が形成され得る。図４ａの検出器の構成では、１５回転毎に１個の二次元画像が形成される。検出器ユニットアレイを完全に回転させると２４個の一連の二次元画像が形成されて、２回の完全回転により４８個の一連の二次元画像が形成されると想定される。

検査対象物がヒト患者または獣類の場合、患者または獣類に対する放射線量を低減する
誘因が存在するであろう。そのために、放射線源と患者との間に、図５に示すコリメータを配置し得る。コリメータ５１は、タングステン等の放射線吸収材からなり、かつ図４ａの構成を備えた検出器ユニットの入射スリット４３，４３ａに整合された複数の放射線透過スリットを有し得る。従って、コリメータ５１により生成された平坦な各放射線ビームが、患者または獣類の各部位を介して伝達されて、図４ａの構成の対応する検出器ユニット内に入射する。その後、走査中、コリメータ５１を検出器構成とともに回転させて整合を保持する。コリメータ５１は軸５４に取り付けられ、軸５４は検出器構成の軸４４に対して整合かつ同心上に配置される。

ライン検出器ユニットは、必ずしも平面基板上に配置されていなくてもよく、放射線源からの放射線が検出器ユニットの電極に対して平行に該ユニット内に入射するように個別に調整する必要なく、使用される放射線源（点源、線源、または２Ｄ源）の方向を向くように配置されてもよいことが理解されよう。この目的を達成するため、支持構造を厚い金属板から構成して、該金属板内にスロットを高い精度にて切削して、該スロット内に個別のライン検出器を配置する。スロットは、各ライン検出器が後方のＸ線源の方向を向くように配向される。

これと同一目的を達成するため、コリメータ５１は、検出器ユニットに比較して短い距離において互いに離間され、かつ検出器ユニットの入射スリットよりも細く形成されたスリットを有する。これは、放射線ビームが常に拡散し、コリメータが検出器構成の上流に配置されているためである。放射線源と、コリメータ５１と、検出器構成とを整合することによって、放射線源からコリメータ５１を介して患者または獣類を通過もしくは反射して、検出器構成の個々の検出器ユニット４１，４１ａ内に入射する複数の平坦な放射線ビームが提供される。

点状の放射線源が使用され、同放射線源が軸４４と整合される場合、また、高い空間解像度が必要な場合、個々の検出器ユニットを、各ユニットの読出し要素が回転中に軸４４からほぼ一定の距離にあり、従って個々の検出器ユニットが走査中に放射線源との整合を維持するように配置することが好ましいことに留意されたい。

しかしながら、図４ａの実施形態の検出器の構成は、軸４４が存在するために、検出器構成の中心部を検出することが不可能である。この限界を克服するため、図４では、対向して配置された２個または４個のライン検出器ユニット４１を、軸４４上に載るように延長し得る。

図４ｂに、この検出器の構成の実施形態を示す。この実施形態では、図４ａに示した互いに対向する２個の比較的幅広い検出器ユニット４１が、非常に幅広い検出器ユニット４１’に置換されている。ユニット４１’は、支持構造４２の直径をほぼ完全に横切って延びており、かつ軸４４上に載っている長い入射スリット４３を備えている。図４ｂの実施形態は、その他の点において図４ａの実施形態と同一である。

このような条件により、事実上、中心部の検出が可能な検出器構成が得られ、従って非常に高速で完全な２Ｄ画像が記録され得る。
次に、Ｘ線走査ベースの検出器構成の概略前面図を示す図６を参照して、本発明の第三実施形態を概略的に説明する。この構成でも、事実上、中心部を検出することが可能である。

円形支持構造６２上に、１２個の比較的幅の広い検出器ユニット４１が配置されており、各入射スリット４３は使用される放射線源の方向を向いている。ユニット４１は、符号６３にて概略的に示すように、円形に配列されて、同円形は円形支持体６２よりも小さく
、かつ該円形支持体６２と異心円上に配列されている。この検出器の構成は、図６に破線の円６４にて概略的に示す検出器構成の後部に装着された軸により、円形支持体６２の中心部に配置された軸の周囲を回転することが可能である。検出器ユニットの１個の入射スリットは、回転中心軸上に載っており、この中心軸に沿った放射線入射を検出する個別の読出し要素は、走査中、対象物の同一部分を検出することに留意されたい。

検出器構成を、軸６４によって、中心軸の周囲を矢印６５の方向へ回転させることによって、符号６６に示す、検出器が及ばない箇所が回転軸を中心に回転し、検出器ユニットを反復して読出すことによって走査距離および走査時間の延長の代償として、完全な二次元画像が形成される。

次に、単純な構成を備えた走査ベースの検出器構成の概略前面図を示す図７を参照して、本発明の第四実施形態を説明する。
この実施形態では、検出器の構成は、１個のライン検出器ユニット４１と、２個の比較的短いライン検出器ユニット４１aとを備えている。検出器ユニット４１は、前部に円形
誘電体基板７２の全径を横切る入射スリットを有し、ライン検出器ユニット４１ａは、前部に比較的長い検出器ユニット４１に対して直交するように配置された入射スリット４３ａを有している。円形誘電体基板７２に係合する駆動輪７４が配置されて、検出器アレイは、この駆動輪７４によって、検出器アレイに中心軸が装着されなくとも、検出器ユニットの平面内にて回転することが可能である。円形誘電体基板７２は、例えば、軸受または同様物（図示せず）に装着され得る。

上述の手段は、中心軸が放射線を妨害しないように、使用する任意のコリメータに使用されることが好ましい。
図７の検出器の構成は、駆動輪７４により検出器ユニット４１，４１ａが矢印７５の方向に回転される間、検査対象物を介して伝達された入射放射線の二次元画像を反復して形成することが可能である。完全な回転の１／４毎に、最大寸法が検出器ユニット４１の幅、即ち入射スリット４３の長さに相当する大きな対象物の１個の画像が記録される。

駆動輪の代わりに、例えばベルト駆動機構、またはギア駆動機構等の他の機構を使用して検出器アレイを回転させてもよいことを理解されよう。
一般に本発明では、一次元検出器ユニットは、同一次元検出器の各入射スリットが回転軸に関してほぼ径方向に延びるように円形状に配列されて、複数のほぼ径方向に配列された隣接する２個の一次元検出器ユニット間の各角度は、９０°以下、好ましくは２０°以下、より好ましくは１０°以下、最も好ましくは５°以下であり得る。さらに、複数の一次元検出ユニットは、対象物の二次元画像を、少なくとも毎秒１回、好ましくは少なくとも毎秒１０回、より好ましくは少なくとも毎秒２０回得るように、十分な頻度にて検出を行うよう構成されている。さらに回転装置は、一次元検出ユニットアレイを、対象物に関してある回転速度で回転させるように適合されており、該回転速度は、毎秒５回転より遅く、好ましくは毎秒２回転より遅く、より好ましくは毎秒１回転より遅い。

図４、図６および図７を参照して説明した本発明による走査ベースの検出器構成の実施形態は、図１〜図３に示された複数の検出器ユニットを有する代わりに、事実上、任意の種類の複数のライン検出器を有していてもよい。ライン検出器は、例えばＰＩＮダイオードアレイ、ＴＦＴアレイ、ＣＣＤアレイ、または任意の他の半導体デバイスの種類であり得る。

しかしながら、ライン検出器ユニットは、電子なだれ増幅器が任意にて設けられた気体ベースのイオン化検出器であることが好ましく、特に、自由電子が入射するイオン化放射線の方向とほぼ直交する方向に移動する気体ベースのイオン化検出器であることが好まし
い。本発明の走査ベースの検出器構成に使用される異なる種類の気体ベース検出器ユニットに関する更なる詳細は、フランケ等（Ｔｏｍ Ｆｒａｎｃｋｅ ｅｔ ａｌ．）によるＸ ｃｏｕｎｔｅｒ ＡＢに譲渡された、米国特許公開第０８／９６９５５４号（米国特許第６，１１８，１２５号として発行）、米国特許公開第０９／４４３２９２号、米国特許公開第０９／４４３３２０号、米国特許公開第０９／４４３３２１号、米国特許公開第０９／４４４５６９号、米国特許公開第０９／５５０２８８号、米国特許公開第０９／５５１６０３号、米国特許公開第０９／５５２６９２号、米国特許公開第０９／６９８１７４号、米国特許公開第０９／７０８５２１号、米国特許公開第０９／７１６２２８号、米国特許公開第０９／７６０７４８号に言及されている。

最後に、放射線学的検査のための装置の概略前面図を示す図８を参照して、本発明の更なる実施形態を説明する。
本装置は、Ｘ線源８１，フィルタ／コリメータ装置８２、検査する患者８４を運搬するための患者支持体８３、および回転モータ８６を備えた検出器構成８５を有する。Ｘ線源８１と、回転モータ８６を備えた検出器の構成８５と、任意のフィルタ／コリメータ装置８２とは、電源８７と、マイクロコンピュータ８８と、表示ユニット８９とを収納するラックに接続されている。

Ｘ線源８１は、従来のＸ線チューブであり、フィルタ／コリメータ装置８２とともに患者支持体８３の下部に配置される。フィルタ／コリメータ装置８２は、薄い金属フォイルを備えていてもよく、同金属フォイルはフィルタとして作用して、最もエネルギーの低い（時には、最もエネルギーの高い）光子を吸収する。この光子は画像の質にはそれ程寄与せずに、患者への放射線量を増大させる。フィルタ／コリメータ装置８２は、放射線をコリメートして、分散された放射線を遮蔽するためのコリメータも備え得る。

検出器の構成は、図４，図６および図７を参照に説明した任意の走査ベースの検出器構成を備えることが可能である。検出器構成の軸には、モータ８６が連結されている。
電源８７は、マイクロコンピュータ８８を起動し、かつモータを駆動して、走査中の軸および検出器構成８５を回転させて、検出器構成の検出器ユニット内に電場を形成する。一方、マイクロコンピュータ８８には適切なソフトウエアが設けられ、該ソフトウエアが走査中のモータ駆動および読出し装置を備えた装置の作動を制御して、個々のライン検出器ユニットから読み出された信号の後処理を行った後、画像が表示ユニット８９上に可視化される。

作動中、Ｘ線はＸ線チューブ８１から放射されて、フィルタ／コリメータ装置８２を通過する。フィルタ／コリメータ装置８２を通過するＸ線は、患者支持体８３上の患者８４を横断する。患者の内部でＸ線陽子が伝達、吸収または分散され得る。伝達されたＸ線は、患者を通過して、検出器構成の入射スリット内に入射して検出される。

患者を走査するための工程、および該工程による二次元Ｘ線画像形成は以下のように行われる。Ｘ線源８１を作動させ、検出器構成８５を、検出器構成が患者をほぼ患者に平行する方向に横切って走査するように回転させる。

各ライン検出器内の各読出し要素は、個々の読出し要素内に信号を生成させるＸ線の数を連続的に計測する。これに代わって、数個のＸ線からの信号を統合して通常の信号を形成してもよく、この信号は、閾値電圧と比較されてパルスを計測されるか、またはデジタル化されて、統合された値に比例するデジタル数を形成し得る。

通常の移動間隔において各信号の内容が読出されて、マイクロコンピュータ８８のメモリ内に格納され、全てのカウンタまたはデジタイザはゼロにリセットされる。この方法に
より、各ライン検出器は患者の多数のライン画像を提供する。走査が停止されると、これら全ての画像要素はマイクロプロセッサ９２により一括されて、一連の二次元画像が形成される。

図８のフィルタ／コリメータ装置８２は、複数の細いスリットが食刻により除去された、例えば図５のコリメータと類似するタングステン等の薄いフォイルからなる上流コリメータを備えていてもよい。スリットは、各スリットを通過するＸ線が、検出器構成内の対応するスリットに到達するように整合される。このコリメータの目的は、患者に対する放射線量を低減することにある。検出器構成の入射スリットに入射可能であるＸ線陽子のみが、患者を通過し得る。走査中、複数の細いスリットを備えた上流コリメータは、走査中に整合を維持するために、検出器構成とともに回転される必要がある。

以上のことは様々な方法にて行い得る。しかしながら、そのために必要とされて放射線通路内に配置される任意の継手または構成要素は、それらが放射線を遮蔽しないように、放射線透過性でなければならない。

本発明の走査ベース検出器構成に使用される検出器ユニットの断面側面図。 入射コリメータの一部を除去した、図１の検出器ユニットの前面図。 図１の検出器ユニットの線Ａ−Ａによる概略断面図。 図1〜図３の検出器ユニットを複数個備える、本発明の第一実施形態による走査ベース検出器構成の概略前面図。 図1〜図３の検出器ユニットを複数個備える、本発明の第ニ実施形態による走査ベース検出器構成の概略前面図。 図４ａの実施形態による走査ベース検出器構成に備えられて検査下の対象物への放射線量を低減し得る、コリメータ上流の概略平面図。 図１〜図３の検出器ユニットを複数個備える、本発明の第三実施形態による走査ベース検出器構成の概略前面図。 図１〜図３の検出器ユニットを複数個備える、本発明の第四実施形態による走査ベース検出器構成の概略前面図。 図４ａ、図４ｂ、図６、および図７のいずれかに図示されている走査ベース検出器構成と、図５に図示されている上流コリメータとを含む本発明のＸ線検査装置の概略側面図。

Claims (23)

1. 複数の一次元検出器ユニット（４１，４１ａ）を備える走査ベースの放射線検出器の構成であって、各一次元検出器ユニットは、対象物を介して伝達されたイオン化放射線が入射し得る入射スリット（４３，４３ａ）を備え、かつイオン化放射線の一次元撮像を行うように構成されており、
   前記検出器ユニットは、同検出器ユニットの各入射スリット（４３，４３ａ）が互いに平行で、かつイオン化放射線源の方向を向くようにアレイ状に配置され、
   前記検出器の構成は、回転装置（４４，６４，７４，８６）を備えて検出器ユニットアレイをイオン化放射線の方向と直交する平面内にて回転させる一方、複数の一次元検出器ユニットは反復して検出を行うように構成されて、対象物の一連の二次元画像を形成し、
   前記複数の一次元検出器ユニットは、同検出器ユニットの入射スリット（４３，４３ａ，４３’）が前記回転軸に関してほぼ径方向に延びるように円形に配列されて、
   前記複数のほぼ径方向に延び、かつ隣接する２個の一次元検出器ユニット間の各角度は９０°以下である構成。
2. 前記複数のほぼ径方向に延び、かつ隣接する２個の一次元検出器ユニット間の各角度は、２０°以下、好ましくは１０°以下、最も好ましくは５°以下である請求項１に記載の構成。
3. 前記複数の一次元検出器ユニットは、対象物の一連の二次元画像を構成する二次元画像を少なくとも毎秒１回、好ましくは少なくとも毎秒１０回、より好ましくは毎秒２０回得るように、十分な頻度にて検出を行うように配置されている請求項１または２に記載の構成。
4. 前記複数の一次元検出器ユニットは、等間隔または等角度で配置されている請求項３に記載の構成。
5. 前記円形に配置された複数の一次元検出器ユニットは、２個以上の異なる幅を有し、より幅広い検出器ユニット（４１）は、より細い検出器ユニット（４１ａ）の入射スリット（４１ａ）よりも長い入射スリット（４１）を備え、かつより細い検出器ユニット（４１ａ）よりも円形の中心により近接して配置された請求項３に記載の構成。
6. 前記円形の一次元検出器ユニットは、前記支持構造上において、対象物に対して一次元検出器ユニットアレイの回転軸に関して同心円上に配列されている請求項３乃至５のいずれか一項に記載の構成。
7. 前記円形の一次元検出器ユニットは、前記支持構造上において、対象物に対して一次元検出器ユニットアレイの回転軸に関して異心円上に配列されている請求項３乃至５のいずれか一項に記載の構成。
8. 前記回転装置（４４，６４，７４，８６）の回転中心軸は、前記複数の一次元検出器ユニットのうちの１個の入射スリット（４３，４３ａ）を貫通している、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の構成。
9. 前記複数の一次元検出器ユニットは、イオン化放射線が各一次元検出器ユニットの入射スリットに対して直交して入射するように配向されている、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の構成。
10. 前記複数の一次元検出器ユニットの各々は気体ベースのイオン化放射線検出器であり、
    放射線光子と気体との相互作用により放出された電子が一次元検出器ユニット内に入射したイオン化放射線（１）に対してほぼ直交する方向（２９）にて抽出され得る、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の構成。
11. 前記複数の一次元検出ユニットの各々は、その間にイオン化ガスが配置され得るほぼ平坦なカソード（３）およびアノード（５）と、前記一次元検出器ユニットの入射スリットとほぼ平行に配置された個別の読出し要素の一次元アレイを有する読出し構成（５）とを備え、前記カソードおよびアノードは、イオン化放射線が該カソードとアノードとの間にて側方から、かつ同カソードおよびアノードと平行に入射してイオン化ガスをイオン化するように、入射スリットに関して配向されている請求項１０に記載の構成。
12. 前記複数の一次元検出器ユニットの各々は、電子なだれ増幅器を備える請求項１１に記載の構成。
13. 前記複数の一次元検出器ユニットの各々の入射スリット幅と各読出し要素とは、２００μｍ、好ましくは１００μｍ、より好ましくは約５０μｍ以下の幅を有する、請求項１１または１２に記載の構成。
14. 放射線吸収材からなる上流コリメータ（５１）を備え、該コリメータはアレイに構成された複数の放射線透過性スリット（５２）を有し、同放射線透過性スリットの数は、前記一次元検出器ユニットの入射スリットの数に相応し、前記放射線透過性スリットは一次元検出器ユニットの入射スリットに整合されて、それにより放射線源からのイオン化放射線が上流コリメータの放射線透過性スリットを介して伝達する際に平坦な光線束が形成されて、該光線束は各一次元検出器ユニットの入射スリットに入射し、前記回転装置は、上流コリメータを一次元検出器ユニットアレイとともに回転させるように適合されて回転中の整合を維持する、請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の構成。
15. 前記イオン化放射線はＸ線源（８１）から放射される、請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の構成。
16. 前記一次元検出器ユニットアレイの前部に、検査されるべき対象物を収容する空間を備え、前記イオン化放射線は各検出器ユニットの入射スリットに入射する前に該空間を介して伝達される、請求項１乃至１５のいずれか一項に記載の構成。
17. 放射線学的検査に使用されるよう適合され、かつ患者支持体（８３）を備える構成であって、前記患者支持体（８３）上に、その一部が撮像されるべき対象物である対象者（８４）が配置され得る請求項１６に記載の構成。
18. 前記回転装置（４４，６４，７４，８６）は、前記一次元検出器ユニットアレイを対象物に関して、毎秒５回転未満、好ましくは毎秒２回転未満、より好ましくは毎秒１回転未満の回転速度にて回転させるように適合された、請求項１乃至１７のいずれか一項に記載の構成。
19. 対象物の二次元撮像を行う走査ベースの放射線検出方法であって、
    複数の一次元検出器ユニットを、各入射スリット（４３，４３ａ，４３’）がイオン化放射線源の方向を向くようにアレイに配置する工程と、前記各一次元検出器ユニットは、前記対象物を介して伝達されたイオン化放射線がそこを通過して入射し得る入射スリット（４３，４３ａ，４３’）を備え、かつ一次元撮像を行うように構成されていることと、
    前記一次元検出器ユニットアレイを、前記対象物に関してイオン化放射線の方向とほぼ直交する平面内で回転させる工程と、
    前記一次元検出器ユニットアレイを回転させる間、複数の一次元検出器ユニットにより反復検出を行って、対象物の一連の二次元画像を形成する工程とを含み、
    前記複数の一次元検出器ユニットは、同一次元検出器ユニットの各入射スリット（４３，４３ａ，４３’）が回転軸に関してほぼ径方向に延びるように円形に配列され、
    前記複数のほぼ径方向に配列され、かつ隣接する２個の一次元検出器ユニット間の各角度が９０°以下である方法。
20. 前記対象物の一連の二次元画像のうちの１個の二次元画像は、一次元検出器ユニットアレイの少なくとも各２０°回転、好ましくは各１０°回転、もっとも好ましくは各５°回転により形成される請求項１９に記載の方法。
21. 前記複数の一次元検出器ユニットによる検出が、対象物の一連の二次元画像のうちの１個の二次元画像を少なくとも毎秒１回、好ましくは毎秒１０回、より好ましくは毎秒２０回得るように、十分な頻度にて行われる請求項１９または２０に記載の方法。
22. 前記一次元検出器ユニットアレイは、対象物に関して毎秒５回転、好ましくは毎秒２回転、より好ましくは毎秒１回転より遅い回転速度で回転される、請求項１９乃至２１のいずれか一項に記載の方法。
23. 前記各複数の一次元検出器ユニットは、放射線光子と気体との相互作用により放出された電子が、一次元検出器ユニット内に入射したイオン化放射線（１）とほぼ直交する方向（２９）において抽出される、気体ベースのイオン化検出器である請求項１９乃至２２のいずれか一項に記載の方法。

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