JP2006113060A - Ｘ線検出器装置およびｘ線検出器装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】マトリックス状に配置された検出器モジュールからなるＸ線検出器の簡単な組立および検出器モジュールの正確な整列を可能にする。
【解決手段】コリメータ８Ａと、マトリックス状に配置された多数の検出器要素４とを備え、これらの検出器要素４がコリメータ８Ａに基づいて行および列に整列させられている。一つの列の検出器要素４がロックユニット１０を形成するように共通の支持要素に固定されて整列させられる。個々のロックユニット１０が隣接して検出器支持機構６に固定されて、マトリックス状に配置される。
【選択図】図１

Description

本発明は、コリメータと、マトリックス状に配置された多数の検出器要素とを備え、これらの検出器要素がコリメータに基づいて行および列に整列させられているＸ線検出器装置に関する。更に、本発明はこの種のＸ線検出器装置の製造方法に関する。

この種のＸ線検出器装置は公知である（例えば、特許文献１参照）。これは特に医療分野において画像化方法に使用される。医療診断においてはますます平面形固体検出器が使用される。これらの検出器はＸ線変換器を含み、Ｘ線変換器はこれに入射するＸ線を直接に電荷または光子に変換し、電荷または光子が電極もしくはフォトダイオードによって検出されて評価される。

できるだけ大面積の検出器を構成するために検出器要素としていわゆる検出器モジュールが使用され、検出器モジュールもマトリックス状に配置された多数の個々の検出器ピクセルからなり、個々の各ピクセルが画素を提供する。この種の検出器モジュールも公知である（例えば、特許文献２、特許文献３参照）。検出器モジュールは平面形検出器を構成するために検出器支持機構に固定される。この場合、組み込まれた検出器モジュールは、一般に検出器面を定める湾曲した円筒外被面の部分を形成している。

医用画像化方法において画像を作成するために、できるだけ価値の高い画像を作成するには、検査対象すなわち患者の照射時に発生する散乱Ｘ線を除去して１次Ｘ線のみを画像作成のために評価することが必要である。従って、固体検出器および個々の検出器モジュールの前には、いわゆる散乱Ｘ線除去用グリッドまたはコリメータが置かれている。散乱Ｘ線除去用グリッドつまりコリメータは主として互いに平面平行な且つＸ線源の焦点の方向に向けられた縦孔から構成され、縦孔の側壁は非常に高いＸ線吸収を有する。これらの板状の側壁の有限な幅および平面形検出器の前におけるそれらの配置により、平面形検出器上にＸ線が入射しない特定のデッドゾーンが生じる。

これらのデッドゾーンによる画像アーチファクトを避けるために、平面形検出器には、デッドゾーンすなわち陰領域の下部に配置されている不感性の中間領域が設けられている。これらの中間領域はコリメータに起因する個々のデッドゾーンに対して必ず整列されていなければならない。整列が不完全であれば、例えばこのようなデッドゾーンが部分的に検出器のＸ線感応面の前に配置されることになる。しかしながら、このことは、Ｘ線源な僅かな動き（揺動）およびそれにともなって発生する種々の照射方向により、コリメータによって感応面上に形成される陰影が移動するという結果を招く。従って、単にＸ線源が「揺動」するだけで強度変動が検出され、この強度変動が誤った画像評価をもたらすことになる。それゆえ、個々の検出器モジュールの高精度の配置が絶対に必要である。しかしながら、この高精度の整列は平面形検出器がますます大型化されることに伴ってますます困難になってきている。
独国実用新案第２０２２０４６１号明細書 独国特許出願公開第１０３０７７５２号明細書 独国特許出願公開第１０１１６２２２号明細書

本発明の課題は、個々の検出器要素の高精度の整列を簡単に達成できるＸ線検出器装置およびその製造方法を提供することにある。

Ｘ線検出器装置に関する課題は、本発明によれば、コリメータと、マトリックス状に配置された多数の検出器要素とを備え、これらの検出器要素がコリメータに基づいて行および列に整列させられているＸ線検出器装において、一つの列の検出器要素がロックユニットを形成するように共通の支持要素に固定されて整列させられ、個々のロックユニットが検出器支持機構に固定されていることによって解決される。

従って、この構成では高精度の整列を達成するのに２段階処理がなされる。しかも、先ずは一つの列の検出器要素が１列に整列させられ、ロックユニットを形成するために支持要素上に纏められる。第２ステップでは個々のロックユニットが整列させられて検出器支持機構に固定される。従って、個々の各検出器モジュールを直接に検出器支持機構に固定することはもはや必要でない。特に大面積の検出器およびマトリックス状に配置された検出器モジュールの場合、特に中央に配置された検出器モジュールを正確に整列して検出器支持機構に対して固定することは困難である。従って、高精度の整列という問題は、検出器要素を統合してロックユニットを形成することにより前工程段階へ繰り上げられ、この段階において特別な位置調整装置により整列および固定が行なわれると有利である。１列に配置された検出器要素を統合して１つのロックユニットを形成することにより、検出器要素を共通に比較的簡単に検出器支持機構に整列して配置することができる。

好ましい実施態様によれば、検出器要素は支持要素に接着されている。この代替として、支持要素に保持要素またはストッパー要素が固定され、保持要素またはストッパー要素に個々の検出器要素が整列して固定されている。

個々の検出器要素に対するコリメータの正確な整列に関して、好ましい実施態様によれば、それぞれのロックユニットはコリメータ要素に結合され、コリメータ要素と共に検出器支持機構に固定されている。従って、コリメータ要素と、１列に配置された複数の検出器要素を有するロックユニットとが１つの構成ユニットを形成する。コリメータ要素は、検出器支持機構に固定される前に既に、検出器要素に対して相対的に整列させられている。

代替としての有利な実施態様において、既にそれぞれの検出器要素はコリメータ要素に結合され、コリメータ要素と共に支持要素上において整列させられている。従って、この代替としての実施態様において、コリメータ要素を前に配置されている検出器モジュールを含む個別の小型の構成ユニット、すなわちモジュールが用意されている。これらの構成ユニットはロックユニットを形成するために支持要素上に纏められる。

Ｘ線検出器装置の製造方法に関する課題は、本発明によれば、コリメータと、マトリックス状に行および列に配置された多数の検出器要素とを備えたＸ線検出器装置の製造方法において、先ず、一つの列に配置されるべき検出器要素が１列に整列させられ、その整列させられた位置において支持要素に固定され、引続いて支持要素が検出器支持機構に固定されることによって解決される。

Ｘ線検出器装置に関して述べた利点および有利な実施態様は、それらの内容に則って方法にも適用することができる。

この２段階方法によって、マトリックス状に配置された検出器要素を有する平面形検出器における２次元の整列および固定という問題は、１次元のみでの整列という問題に縮小される。更に、ロックユニット内の個々の検出器要素は特別な構造要素によって位置決めされる必要がない。というのは、従来の方法においては、個々の各検出器要素に正確に整列させられた構造要素が検出器支持機構において必要であり、これらの構造要素に基づいて個々の検出器要素が整列させられ、場合によっては固定されていたからである。

ロックユニットを構成するための検出器要素の整列および固定は独立した位置調整装置で行なわれると有利である。この場合に整列は予め与えられた整列点または線で光学的あるいは機械的にも行なわれる。この種の位置調整装置は個々の検出器要素の非常に正確な整列を可能にし、複数のＸ線検出器の製造に利用することができる。

本方法の他の有利な構成は従属請求項から引き出すことができる。

以下において図面に基づいて本発明の実施例を更に詳細に説明する。図はそれぞれ概略的に非常に単純化して示されている。
図１は検出器支持機構内に保持され、それぞれ複数の検出器モジュールからな複数の隣接配置されたロックユニットを備えた円筒外被面の部分を形成する平面形の固体Ｘ線検出器を示す。
図２はそれぞれ１つのコリメータ要素を備えている４つの検出器モジュールを有するこの種のロックユニットの側面図を示す。
図３は３つの検出器モジュールを有するロックユニットの平面図を示す。
図４は図３によるロックユニットのために設けられるコリメータ要素の平面図を示す。

図１に示されているＸ線検出器２は平面形固体検出器として構成されている。これはマトリックス状に配置された多数の個々の検出器要素からなり、個々の検出器要素は検出器モジュール４と呼ばれる。個々の検出器モジュール４は行および列に配置されている。検出器モジュール４は全体として検出器支持機構６に保持されている。図１の実施例では個々の各検出器モジュール４にそれぞれコリメータ要素８Ａが付設されている。各コリメータ要素８Ａはそれぞれの検出器モジュール４に結合され、検出器モジュール４とともに１つの構成ユニットを形成している。コリメータ要素８Ａは、ここには図示されていないＸ線源に関して検出器モジュール４の前に配置されている。

この種のＸ線検出器２は特に医学的な診断および検査に使用される。このために、Ｘ線源の焦点とＸ線検出器２との間に、検査される患者の照射すべき身体部分が運び込まれる。患者を透過したＸ線がＸ線検出器２によって検出され、ここには詳しく図示されていない適切な評価装置により評価され、画像情報に変換される。この場合に評価には患者透過時の強度変化が利用される。画像作成に必要な情報は１次Ｘ線すなわち屈折させられていないＸ線から求められる。従って、質的に価値の高い画像を作成するためには散乱Ｘ線を除去することが必要である。

このためにＸ線検出器２の前には散乱Ｘ線除去用グリッドとも呼ばれるコリメータが前置されている。このコリメータは図１の実施例では多数の個々のコリメータ要素８Ａから構成されている。コリメーおよびまた個々のコリメータ要素８Ａは側壁９を有し、これらの側壁９はＸ線源の焦点に向けられ、従って一般にほぼ互いに平行に向けられている。側壁９はＸ線に対して強い吸収性の材料からなる。これらの側壁９によって、Ｘ線源の焦点に由来していない散乱Ｘ線が吸収される。従って、側壁９によってＸ線検出器２の面の部分範囲いわゆるデッドゾーンは照射されない。画像アーチファクトを避けるためには、Ｘ線検出器２がこれらのデッドゾーンを十分に覆う不感領域を有することが必要である。不感領域とはＸ線量子の入射時に信号が発生しない領域である。従って、個々の検出器モジュール４および個々のコリメータ要素８Ａは互いに正確に整列されていることが必要である。

ここでは、一つの列に配置された検出器モジュール４がロックユニット１０に纏められ、個々のロックユニット１０が隣接して検出器支持機構６に整列して固定されている。

図２はこの種のロックユニット１０を側面図で示す。これから分かるように、個々の検出器モジュール４は、検出器モジュール４をほぼ抱きかかえる弓形の支持要素１２に固定されている。更にこの側面図では検出器支持機構６の縦レールが認識できる。個々の各検出器モジュール４はコリメータ要素８Ａに結合されている。

個々の検出器モジュール４は支持要素１２上に特に接着によって固定されている。これに対して代替または追加として、支持要素１２に機械的なストッパー要素または保持要素１４が設けられ、これらのストッパー要素または保持要素１４に基づいて検出器モジュール４が整列および／または固定されている。

図２および図３による表示から個々の検出器モジュール４の原理的構成も分かる。いわゆる検出器タイルとも呼ばれる個々の各検出器モジュール４はマトリックス状に配置された個々の検出器ピクセル素子１６から構成されている。入射するＸ線を電気信号に変換するために、この実施例では、シンチレータセラミックス１８並びにフォトダイオード素子２０が設けられている。シンチレータセラミックス１８においては入射したＸ線量子が光子に変換され、続いて光子がフォトダイオード素子２０において電気信号を発生する。各検出器ピクセル素子１６は一般にモザイク石のように形成されたシンチレータセラミックス並びにこれに付設されたフォトダイオードを有する。このように構成された各検出器ピクセル素子１６は１つの画素を形成する。個々の検出器ピクセル素子１６は一般に矩形であり、例えば１〜１．３ｍｍの辺の長さを有する。１つの検出器モジュール４は例えば１６×１６個のマトリックス状の検出器ピクセル素子１６を含む。１つのロックユニット１０の長さはＸ線検出器２の幅に一致する。ロックユニット１０当たりの個々の検出器モジュールの個数もそれに応じた個数である。この場合に個々の検出器モジュール４は、それぞれ１列のみに配置され、従って１次元に並べられている。

Ｘ線検出器２は特に次のようにして製造される。

先ず、位置調整および整列装置によって複数の検出器モジュール４が１列に整列される。整列または位置調整は正確な姿勢を監視するために例えば光学的な補助手段により行われる。検出器モジュール４は特に制御されて予定位置にもたらされる。個々の検出器モジュール４の整列後、これらの検出器モジュール４は支持要素１２に例えば接着によって固定される。固定のために個々の検出器モジュール４は弓形の支持要素１２により抱きかかえられると好ましい。検出器モジュール４は、一般的に、検出器モジュール４間に間隙が形成されることなくほぼ直接的に隣接している。図２には単に図の見易さのために個々の検出器モジュールは互いに隔てられて示されている。

図３および図４による実施例では、引続いてなおも、図４に示されているコリメータ要素８Ｂが整列された検出器モジュール４上に載せられて固定されるので、この場合にもロックユニット１０はコリメータ要素８Ｂと共に１つの構成ユニットを形成する。

このようにして予め製作されたロックユニット１０が引続いて検出器支持機構６に嵌め込まれ、つまり整列させられて適切な固定要素に固定される。

従って、平面形Ｘ線検出器２を構成するのに、個々のロックユニット１０を１次元方向に並べて固定して配置するだけですむ。それゆえ、個々の検出器モジュール４の２次元での整列および固定という元の問題が、２段階処理によって、１次元のみでの固定という問題に縮小される。これによって一方では検出器支持機構６への固定の費用が明らかに削減される。更に、位置調整装置によりロックユニット１０を予め製作することによってロックユニット１０内における個々の検出器モジュール４の正確な整列が問題なく可能になる。従って、この２段階処理によって、全体として組立の簡単化がもたらされ、それにともなって費用の節約も達成される。なぜならば、検出器支持機構６における高価な構造要素および保持要素が必要でないからである。更に、この２段階処理により個々の検出器モジュール４の非常に正確な位置決めが達成される。一度だけ位置調整装置に付加的なコストが発生するだけである。

本発明によるＸ線検出器装置の実施例を示す概略図 本発明によるＸ線検出器装置におけるロックユニットの実施例の側面図 本発明によるＸ線検出器装置におけるロックユニットの他の実施例の平面図 図３によるロックユニットに設けられるコリメータ要素の平面図

符号の説明

２ Ｘ線検出器
４ 検出器要素（検出器モジュール）
６ 検出器支持機構
８Ａ コリメータ要素
８Ｂ コリメータ要素
９ 側壁
１０ ロックユニット
１２ 支持要素
１４ 保持要素（ストッパー要素）
１６ 検出器ピクセル素子
１８ シンチレータセラミックス
２０ フォトダイオード

Claims (9)

1. コリメータ（８Ａ，８Ｂ）と、マトリックス状に配置された多数の検出器要素（４）とを備え、これらの検出器要素（４）がコリメータ（８Ａ，８Ｂ）に基づいて行および列に整列させられているＸ線検出器装置において、一つの列の検出器要素（４）がロックユニット（１０）を形成するように共通の支持要素（１２）に固定されて整列させられ、個々のロックユニット（１０）が検出器支持機構（６）に固定されていることを特徴とするＸ線検出器装置。
2. 検出器要素（４）は支持要素（１２）に接着されていることを特徴とする請求項１記載のＸ線検出器装置。
3. 検出器要素（４）は支持要素（１２）の保持要素（１４）に固定されていることを特徴とする請求項１記載のＸ線検出器装置。
4. それぞれのロックユニット（１０）はコリメータ要素（８Ｂ）に結合され、コリメータ要素（８Ｂ）と共に検出器支持機構（６）に固定されていることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載のＸ線検出器装置。
5. それぞれの検出器要素（４）はコリメータ要素（８Ａ）に結合され、コリメータ要素（８Ａ）と共に支持要素（１２）上に整列させられていることを特徴とする請求項１乃至４の１つに記載のＸ線検出器装置。
6. コリメータ（８Ａ，８Ｂ）と、マトリックス状に行および列に配置された多数の検出器要素（４）とを備えたＸ線検出器装置の製造方法において、先ず、一つの列に配置されるべき検出器要素（４）が１列に整列させられ、その整列させられた位置において支持要素（１２）に固定され、引続いて支持要素（１２）が検出器支持機構（６）に固定されることを特徴とするＸ線検出器装置の製造方法。
7. 支持要素（１２）への固定は接着および／または保持要素（１４）により行われることを特徴とする請求項６記載の方法。
8. コリメータ要素（８Ｂ）はそれぞれのロックユニット（１０）に結合され、ロックユニット（１０）と共に検出器支持機構（６）内に固定されることを特徴とする請求項６又は７記載の方法。
9. それぞれの検出器要素（４）はコリメータ要素（８Ａ）に結合され、コリメータ要素（８Ａ）と共に整列させられて支持要素（１２）に固定されることを特徴とする請求項６又は７記載の方法。

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