JP2008272018A - コリメータ、放射線検出システム、ｘ線ｃｔ装置、およびコリメータの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、生産性が高く、かつ、コリメータ板の撓みなどの影響を抑制することができるコリメータ、放射線検出システム、Ｘ線ＣＴ装置、およびコリメータの製造方法を提供する。
【解決手段】コリメータ板により形成された区画ごとに放射線を通過させるコリメータであって、ベース板と、前記ベース板に千鳥状に配設された支持部材と、前記支持部材に掛け渡されたコリメータ板と、を備えることを特徴とするコリメータが提供される。
【選択図】図１

Description

本発明は、コリメータ、放射線検出システム、Ｘ線ＣＴ装置、およびコリメータの製造方法に関する。

Ｘ線ＣＴ（Computer Tomography）装置は、臓器等の組織のＸ線吸収率を水のＸ線吸収率を基準としたＣＴ値という指標として演算（再構成）することにより画像（断層像）を得るものである。
このようなＸ線ＣＴ装置においては、Ｘ線を制御するとともに散乱Ｘ線を吸収してこの散乱Ｘ線によるクロストークを低減させるために、Ｘ線検出器のＸ線入射側にコリメータを設けている（例えば、特許文献１、２を参照）。

Ｘ線ＣＴ装置に用いられるコリメータは、被検体の体軸方向（スライス方向）に対して並列に配置された２個の円弧形状のサポート部材を備えている。また、サポート部材には、コリメータ板を挿入するための溝が複数設けられている。そして、この溝に、平坦化されたコリメータ板を挿入するとともに接着することで、コリメータを構成させるようにしている。

ここで、挿入されるコリメータ板が数百枚に及ぶため、このようなコリメータの構成は生産性を低下させる大きな要因となっていた。

また、近年のＸ線ＣＴ装置は、スライス方向の検出範囲を拡大する開発の流れにある。そのため、コリメータ板が大型化する傾向にあり、特許文献１、２に開示されているようなコリメータの構成では、コリメータ板が撓んで画質が劣化するおそれがあった。
特開平１１−１３３１５５号公報 特開２００１−４２０４５号公報

本発明は、生産性が高く、かつ、コリメータ板の撓みなどの影響を抑制することができるコリメータ、放射線検出システム、Ｘ線ＣＴ装置、およびコリメータの製造方法を提供する。

本発明の一態様によれば、コリメータ板により形成された区画ごとに放射線を通過させるコリメータであって、ベース板と、前記ベース板に千鳥状に配設された支持部材と、前記支持部材に掛け渡されたコリメータ板と、を備えることを特徴とするコリメータが提供される。

また、本発明の他の一態様によれば、Ｘ線源と、前記Ｘ線源から放出されたＸ線を検出する上記のＸ線検出システムと、前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出システムとが設置され、被検体の周りを回転する回転リングと、前記Ｘ線検出システムにより検出されたＸ線の強度に基づいて前記被検体の断層像を画像再構成する再構成装置と、を備えたことを特徴とするＸ線ＣＴ装置が提供される。

また、本発明の他の一態様によれば、ベース板に千鳥状に孔を形成し、前記孔に前記支持部材を挿入し、前記支持部材にコリメート板を順次掛け渡すこと、を特徴とするコリメータの製造方法が提供される。

本発明によれば、生産性が高く、かつ、コリメータ板の撓みなどの影響を抑制することができるコリメータ、放射線検出システム、Ｘ線ＣＴ装置、およびコリメータの製造方法が提供される。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明をする。
尚、本発明の実施の形態に係るコリメータ、放射線検出器は、Ｘ線のほかにもγ線などの各種放射線の場合にも適用させることができるが、説明の便宜上、放射線の中の代表的なものとしてＸ線の場合を例にとり説明する。したがって、以下の実施の形態の「Ｘ線」を「放射線」に置き換えることにより、他の放射線にも適用させることができる。

図１は、本発明の実施の形態に係るコリメータを例示するための模式図であり、図２は、本発明者が検討した比較例を例示するための模式図である。
また、図３は、放射線検出システムを例示するための模式断面図である。
まず、図３の放射線検出システム１１から説明をする。尚、通常、放射線検出システム１１は、後述する光電変換手段１２に備えられた光電変換素子１８に対応して複数の検出区画を備えているが、説明の便宜上、１つの検出区画を抜き出して説明する。

図３に示すように、放射線検出システム１１に備えられた放射線検出器１０には、光電変換素子１８を有する光電変換手段１２、接着層１３、シンチレータ１４、隔離壁１７などが設けられている。尚、図中の矢印はＸ線の入射方向を示している。

光電変換素子１８を有する光電変換手段１２は、検出区画毎に区画されている。また、シンチレータ１４は光電変換手段１２の検出区画に対応して区画され、各検出区画間には溝１６が形成されている。すなわち、各シンチレータ１４が溝１６により分離された構成となっている。

そして、光電変換手段１２とシンチレータ１４とが、互いの区画を対向させるようにして、接着層１３を介して接合されている。接着層１３は、例えば、透明接着剤からなり、シンチレータ１４と光電変換手段１２との間の光の透過を良好にしつつ両者が接合されるようになっている。そのため、シンチレータ１４は、透明な接着層１３を介して、光電変換手段１２に備えられた光電変換素子１８の受光部に対向するように接合されることになる。

シンチレータ１４の間に設けられた溝１６には、光反射性を有する反射材料が充填され隔離壁１７が形成されている。反射材料としては、高屈折特性を有する微粒子（例えばＴｉＯ_２など）、透明セラミックスの微粒子粉体などを用いることができる。そして、この反射材料と、樹脂バインダとを混合して充填することができる。尚、白色顔料が充填された樹脂板を接着したり、Ｍｏ（モリブデン）やＷ（タングステン）からなる板状部材を白色接着剤で接着したりすることで、隔離壁１７を形成させるようにすることもできる。この隔離壁１７は、前述の各シンチレータ１４の区画間における光学的分離と反射を行わせることで、各区画間における光学的クロストークを抑制する役割を果たしている。

シンチレータ１４は、Ｘ線などの放射線を受けて蛍光を発する。蛍光は、例えば、可視光線などの光である。シンチレータ１４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、それぞれの用途の特性に応じてその材質を選択することができる。Ｘ線ＣＴ（Computer Tomography）装置に用いるものとしては、例えば、希土類酸硫化物の焼結体からなるセラミックシンチレータを例示することができる。ただし、これに限定されるわけではなく、適宜選択することができる。

光電変換手段１２に備えられる光電変換素子１８としては、例えば、ｐｉｎ構造のシリコンフォトダイオードを例示することができる。そして、この光電変換素子１８でシンチレータ１４の区画に対応した出力光を受光して、それを電気信号に変換する。尚、光電変換手段１２は、シリコンフォトダイオードを備えたものに限定されるわけではなく、シンチレータ１４からの出力光を電気信号へ変換する手段（例えば、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)など）を適宜選択することができる。
尚、コリメータ板５、ベース板６などを備えたコリメータ１については後述する。

次に、放射線検出器１０の作用を説明する。
コリメータ板５に沿って入射するＸ線は、コリメータ板５同士の間に形成された空間を経てシンチレータ１４に到達する。この際、コリメータ板５が配設された方向とは異なる方向から入射してくるＸ線、すなわち散乱Ｘ線は、コリメータ板５に吸収されるのでシンチレータ１４に到達することはない。

シンチレータ１４に到達したＸ線は、Ｘ線の強度に比例した強度を有する蛍光を発する。すなわち、シンチレータ１４内部の発光領域において発光が生じる。発光により生じた光は、隔離壁１７の表面、シンチレータ１４と隔離壁１７との界面等で反射を繰り返しながら光電変換素子１８に入射される。光電変換素子１８に入射された光は、光電変換され、光の強度に比例した強度の電気信号として出力される。

次に、図２の比較例について説明をする。
図２（ａ）は、Ｘ線ＣＴ装置に用いられるコリメータ１３０の模式斜視分解図、図２（ｂ）は、コリメータ１３０の模式部分拡大図である。尚、図２（ｂ）中の矢印はＸ線の入射方向を示している。

図２（ａ）に示すように、コリメータ１３０には、円弧形状の第１のサポート部材１３０ａ、第２のサポート部材１３０ｂと、第１のサポート部材１３０ａと第２のサポート部材１３０ｂとの間に設けられる第３のサポート部材１３０ｃ、第４のサポート部材１３０ｄと、第１のサポート部材１３０ａ・第２のサポート部材１３０ｂの内周側に設けられるカバー１３０ｅと、外周側に設けられる突き当て板１３０ｆと、が備えられている。また、突き当て板１３０ｆの外側には、第１のサポート部材１３０ａ・第２のサポート部材１３０ｂの外周を分割するようにチャンネル方向に沿って複数の放射線検出器１０が設けられる。

第１のサポート部材１３０ａ及び第２のサポート部材１３０ｂは、それぞれ円弧形状に形成されており、コリメータ板１５を挿入するための溝１３０ｇが設けられている。この溝１３０ｇは、挿入されたコリメータ板１５を含む平面内にＸ線焦点が存在するように、Ｘ線入射方向に沿って同ピッチで形成されている。第１のサポート部材１３０ａと第２のサポート部材１３０ｂとは、対応する溝１３０ｇが互いに対向するように、第３のサポート部材１３０ｃ、第４のサポート部材１３０ｄによって位置決め、固定されている。

突き当て板１３０ｆは、コリメータ１３０の外周側形状（すなわち、第１のサポート部材１３０ａ及び第２のサポート部材１３０ｂの外周側形状）に対応するように円弧形状に形成された板状部材である。また、第１のサポート部材１３０ａ及び第２のサポート部材１３０ｂが有する溝１３０ｇと同ピッチで形成された溝１３０ｈを備えている。この突き当て板１３０ｆには、Ｘ線に対する耐性、加工性、Ｘ線透過性、機械構造的強度が良好な材料、例えば、ポリエチレンテレフタレート、エポキシ樹脂その他のカーボンファイバー樹脂などを用いることができる。突き当て板１３０ｆは、溝１３０ｈと、第１のサポート部材１３０ａ及び第２のサポート部材１３０ｂの溝１３０ｇとが対応するように、第１のサポート部材１３０ａ及び第２のサポート部材１３０ｂの円弧形状の外側（外円弧側、すなわち放射線検出器１０の取り付け側）に固定されている。

カバー１３０ｅは、コリメータ１３０の内周側形状（すなわち、第１のサポート部材１３０ａ及び第２のサポート部材１３０ｂの内周側形状）に対応できるように、チャンネル方向に沿って複数設けられている。また、カバー１３０ｅは、コリメータ板１５を第１のサポート部材１３０ａ及び第２のサポート部材１３０ｂの内周側から支持する。そのため、カバー１３０ｅには、コリメータ板１５の一端を挿入するための溝１３０ｉが設けられている。カバー１３０ｅには、突き当て板１３０ｆと同様に、Ｘ線に対する耐性、加工性、Ｘ線透過性、機械構造的強度が良好な材料、例えば、ポリエチレンテレフタレート、エポキシ樹脂その他のカーボンファイバー樹脂などを用いることができる。

コリメータ板１５は、図２（ｂ）に示すように、溝１３０ｇに沿って挿入され、その先端面（挿入方向の端面）が突き当て板１３０ｆに設けられた溝１３０ｈに挿入される。そして、カバー１３０ｅを固定する際に、後端面（先端面に対向する側の端面）が溝１３０ｉに挿入される。また、各溝における固定は、接着剤により行われる。そのため、コリメータ板１５は、その４辺が拘束された状態で固定されることになる。
突き当て板１３０ｆの外側には、チャンネル方向に沿って放射線検出器１０が複数設けられる。

ここで、放射線検出器１０が備えられたＸ線ＣＴ装置においては、シンチレータ１４の区画毎のＸ線量を電気信号に変換し、それを演算（再構成）することにより断層画像を得ている。そのため、放射線検出器１０とコリメータ板１５との位置関係がずれると、シンチレータ１４に入射するＸ線の量が不安定となり再構成されたＣＴ画像にリングアーチファクトなどが発生し、画質を劣化させる要因となる。

このような画質の劣化を抑制するためには、放射線検出器１０とコリメータ板１５との位置合わせを高精度に行う必要があり、組み立て作業、特に、数百枚におよぶコリメータ板１５の挿入、接着作業には多くの時間と労力とが必要となっていた。また、溝１３０ｇ、溝１３０ｈ、溝１３０ｉの加工精度も高精度であることが要求されていた。そのため、生産性の低下、生産コストの増加を招くこととなっていた。

そして、近年のＸ線ＣＴ装置は、スライス方向の検出範囲を拡大する開発の流れにある。また、高集積化を図るため、または、Ｘ線の利用効率を上げることでＳ（信号）／Ｎ（ノイズ）比を向上させるために、コリメータ板を薄型化する傾向にある。そのため、コリメータ板１５が大型化、薄型化する傾向にあり、その組み立て作業がさらに困難となってきている。

また、Ｘ線ＣＴ装置では、コリメータ１３０（コリメータ板１５）を被検体の体軸周りに高速回転させる。この際、コリメータ板１５はその外縁のみで支持されているため遠心力による撓みが生じることになる。そして、この撓みがリングアーチファクトなどの発生要因となっていた。近年のＸ線ＣＴ装置では、さらなる高速回転化、コリメータ板１５の大型化、薄型化の傾向にあるので、画質がさらに劣化するおそれがあった。

本発明者は検討の結果、支持部材に帯状のコリメータ板を掛け渡すようにしてコリメータを構成させるようにすれば、組み立て作業が容易となり生産性の向上、生産コストの低減を図ることができるとの知見を得た。また、帯状のコリメータ板に張力を与えるようにすれば撓みを抑制することができるので、画質を向上させることができるとの知見をも得た。

次に、図１に戻って本実施の形態に係るコリメータ１を説明する。
図１に示すように、コリメータ１は支持部材２、帯状のコリメータ板５、ベース板６などを備えている。尚、図中の矢印はＸ線の入射方向を示している。
支持部材２は、例えば、円柱状の部材とすることができる。ただし、これに限定されるわけではなく、帯状のコリメータ板５を掛け渡せるように長手方向に所定の寸法を有する柱状体、板状体などとすることができる。また、中実としてもよいし、中空のパイプ状としてもよい。支持部材２の材質は特に限定されないが、例えば、金属、樹脂などとすることができる。その際、Ｘ線に対する耐性、加工性、機械構造的強度が良好な材料を選択することが好ましい。

帯状のコリメータ板５は、前述したシンチレータに入射するＸ線を制御するとともに散乱線を吸収してこの散乱線によるクロストークを低減させる役割を果たす。コリメータ板５は、例えば、Ｗ（タングステン）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｔａ（タンタル）、Ｐｂ（鉛）または、少なくともこれらの金属の１つを含む合金などからなるものとすることができる。ただし、これらに限定されるわけではなく適宜選択することができる。帯状のコリメータ板５は、支持部材２と固定することもできるが、当接させるように掛けておくだけとすることもできる。

ベース板６は、支持部材２を保持するための板状部材である。ベース板６には、シンチレータ１４の区画に対応させた所定のピッチ（図１における左右方向）で千鳥状に支持部材２が設けられている。そして、帯状のコリメータ板５を千鳥状に配設された支持部材２に蛇行状に掛け渡すようになっている。また、図１における上下方向のピッチは、放射線検出器１の検出範囲が狭くならないように、検出範囲の外に支持部材２が設けられるような寸法となっている。

ベース板６には、Ｘ線に対する耐性、加工性、Ｘ線透過性、機械構造的強度が良好な材料、例えば、ポリエチレンテレフタレート、エポキシ樹脂その他のカーボンファイバー樹脂などを用いることができる。

図３にも示したように、ベース板６の裏面（支持部材２が設けられる側と対向する側の面）には、放射線検出器１が設けられる。そのため、コリメータ板５で制御され、散乱線が吸収されたＸ線が放射線検出器１に入射することになる。尚、図１では、支持部材２を片持ち構造としているが、支持部材２の他端側（図１における手前側の端側）にもベース板と同様の板状体部材を設けるようにして、両持ち構造とすることもできる。

本実施の形態によれば、多数のコリメータ板の挿入、接着の代わりに、１枚のコリメータ板５を掛け渡すだけですむので、組立にかかる時間と労力を大幅に低減させることができる。また、コリメータ板を挿入するための高精度の溝加工の代わりに、支持部材２を挿入するための孔加工とすることができるため、加工が大幅に容易となる。また、矩形形状の多数のコリメータ板を製作する時間と労力を省くことができる。そのため、生産性を向上させることができるとともに、生産コストを低減させることができる。このことは、例えば、近年の大型化、薄型化する傾向にあるＸ線ＣＴ装置に用いられるコリメータに対して特に有益である。

図４は、コリメータ板に対する張力の付与を例示するための模式図である。
図４（ａ）は、付勢力Ｆを直接的にコリメータ板５に与える場合を例示するための模式図である。付勢力Ｆとしては、例えば、バネなどの弾性力を利用するようにしたもの、錘などを用いて重力を利用するようにしたもの、モータやソレノイドなどによる作用力を利用するようにしたものなどを例示することができる。ただし、これらに限定されるわけではなく、付勢力Ｆを与えられるものを適宜選択することができる。

図４（ｂ）、（ｃ）は、付勢力Ｆを間接的にコリメータ板５に与える場合を例示するための模式図である。図４（ｂ）は、ベース板６の裏面（支持部材２が設けられる側と対向する側の面）側において、支持部材２の軸線と直角方向に付勢力を与える場合を例示するものである。この場合、ベース板６の裏面側で矢印の方向に付勢力Ｆ１を加えれば、支持部材２が揺動してベース板６の表側では矢印の方向に付勢力Ｆ２が働く。そのため、コリメータ板５に張力が与えられることになる。尚、支持部材２がスライドするものであれば付勢力Ｆ２と同じ方向に力を加えればよい。図４（ｃ）は、ベース板６の裏面（支持部材２が設けられる側と対向する側の面）側において、支持部材２の回転方向に付勢力を与える場合を例示するものである。この場合、回転をする支持部材２にコリメータ板５が固定されているものとする。尚、与える付勢力Ｆ１としては、例えば、バネなどの弾性力を利用するようにしたもの、錘などを用いて重力を利用するようにしたもの、モータやソレノイドなどによる作用力を利用するようにしたものなどを例示することができる。ただし、これらに限定されるわけではなく、付勢力Ｆ１を与えられるものを適宜選択することができる。
尚、付勢力を作用させる位置は１箇所とすることもできるし、複数箇所とすることもできる。

本実施の形態によれば、コリメータ板５に張力を与えることができる。そのため、コリメータ板５の平坦度、反りなどを矯正させることができ、また、遠心力などによる撓みも抑制することができる。また、張力を与えることでコリメータ板５の剛性を上げることができるので、その分薄型化を図ることもできる。そのため、Ｘ線の利用効率を上げ、Ｓ／Ｎ比を向上させることができることにもなる。このことは、例えば、近年の高速回転化の傾向にあるＸ線ＣＴ装置において、大型化、薄型化しているコリメータ板に対して特に有益である。

次に、本実施の形態にかかるコリメータをＸ線ＣＴ装置に用いる場合を説明する。
図５は、本実施の形態にかかるコリメータをＸ線ＣＴ装置に用いる場合を例示するための模式図である。
図５（ａ）に示すように、Ｘ線ＣＴ装置においては、Ｘ線源から各Ｘ線検出器までの距離が略同一となるようにされている。そのため、Ｘ線検出器は、Ｘ線源を中心として略円弧状になるように設けられている。そして、コリメータもＸ線源を中心として略円弧状になるように設けられている。尚、前述のコリメータ１とは、支持部材の形態が異なるだけであるため、支持部材以外の説明は省略する。

図５（ａ）に示すような場合、Ｘ線を制御するとともに散乱Ｘ線を吸収させる部分においては、隣接するコリメータ板５同士が平行となるようにする必要がある。そのため、支持部材のコリメータ板５と当接させる部分が、支持部材の中心軸に対してチャンネル方向に所定の角度傾斜しているようになっている。そのような支持部材としては、一端に向けて断面積が漸減しているようなもの、例えば、図５（ｂ）に示す円錐台型、図５（ｃ）に示す平面形状が台形の板状体などを例示することができる。また、支持部材に掛け渡されたコリメータ板を含む平面内にＸ線の焦点が存在するように、支持部材を所定の角度傾けるようにすることもできる。ただし、これらの形態に限定されるわけではなく、コリメータ板５に所定の傾斜角度を形成させることができる支持部材を適宜選択することができる。

図６は、支持部材のスライス方向の配設態様を例示するための模式図であり、図５におけるＣ−Ｃ矢視断面を表したものである。
図６に示すように、例えば、円錐台型の支持部材２ａにコリメータ板５を掛け渡す場合、端面５ａ側と端面５ｂ側とでは巻き付きの寸法が異なるためたるみが生じる。すなわち、端面５ａ側の方が巻き付きの寸法が短くなるので、その分がたるみとなって現れる。そのため、支持部材２ａをスライス方向に所定の角度傾けて、このたるみを吸収させる必要がある。

図７は、円錐台型支持部材の傾きを例示するための模式図である。
図７（ａ）に示すように、Ｘ線源からコリメータ板５端面までの距離をＬ、コリメータ板５の幅をＷ、支持部材２ａの中心軸を通る断面において斜辺に挟まれた角をβ、一対のコリメータがなす角をθとする。また、図７（ｂ）に示すように、支持部材２ａのスライス方向の傾き角度をα_１とし、図７（ｃ）に示すように、支持部材２ａの頂点側端面の直径をφＡ_１、底面の直径をφＢ_１、頂点側端面から底面までの寸法（高さ寸法）をｈ_１とする。
そして、図７（ｄ）に示すように、コリメータ板５の厚さをｔとした場合の隣接するコリメータ板５間の寸法Ａ_１が、光電変換素子１８の光電変換が有効に行われる部分（不感帯を除いた部分）と略同一となるか、若干大きくなるようにする。

このような場合においては、傾き角度α_１を以下の（１）式に示すようなものとすることができる。

また、傾き角度α_１を近似的に求めるものとすれば、以下の（２）式に示すようなものとすることができる。

そして、頂点側端面から底面までの寸法（高さ寸法）ｈ_１を以下の（３）式に示すようなものとすることができる。

また、支持部材２ａの頂点側端面の直径φＡ_１、底面の直径φＢ_１は、それぞれ以下の（４）式、（５）式に示すようなものとすることができる。

図８は、平面形状が台形の板状体である支持部材の傾きを例示するための模式図である。 図８（ａ）に示すように、Ｘ線源からコリメータ板５端面までの距離をＬ、コリメータ板５の幅をＷ、一対のコリメータがなす角をθとする。また、図８（ｂ）に示すように、支持部材２ｂのスライス方向の傾き角度をα_２とする。また、図８（ｃ）に示すように、支持部材２ｂの上底側の寸法をＡ_２、下底側の寸法をＢ_２、上底側から下底側までの寸法（高さ寸法）をｈ_２とする。

そして、図８（ｄ）に示すように、コリメータ板５の厚さをｔとした場合の隣接するコリメータ板５間の寸法Ａ_２が、光電変換素子１８の光電変換が有効に行われる部分（不感帯を除いた部分）と略同一となるか、若干大きくなるようにする。

このような場合においては、傾き角度α_２を以下の（６）式に示すようなものとすることができる。

また、傾き角度α_２を近似的に求めるものとすれば、以下の（７）式に示すようなものとすることができる。

そして、上底側から下底側までの寸法（高さ寸法）ｈ_２を以下の（８）式に示すようなものとすることができる。

また、支持部材２ｂの上底側の寸法Ａ_２、下底側の寸法Ｂ_２は、それぞれ以下の（９）式、（１０）式に示すようなものとすることができる。

図９は、２部材により所定の傾斜角度を形成させるようにする場合を例示するための模式図である。
一対のコリメータ板５がなす角度が前述のθとなるようにする。この場合、コリメータ板５との当接面は、曲面（例えば、支持部材２ｃ、２ｄが円柱の場合など）であってもよいし、平面（例えば、支持部材２ｃ、２ｄが板状体の場合など）であってもよい。尚、図中のＡ_２、Ｂ_２、ｈ_２に関しては前述のものと同様とすることができるのでその説明は省略する。

近年のＸ線ＣＴ装置に用いられるコリメータは、その区画の数が非常に多い。そのため特許文献１や２に開示されたようなものにおいては、多数のコリメータ板の挿入、接着が必要となる。これに対し、本実施の形態にかかるコリメータによれば、１枚のコリメータ板５を掛け渡すだけですむので、組立にかかる時間と労力を大幅に低減させることができる。また、コリメータ板を挿入するための高精度の溝加工の代わりに、支持部材２を挿入するための孔加工とすることができるため、加工が大幅に容易となる。また、矩形形状の多数のコリメータ板を製作する時間と労力を省くことができる。

また、本実施の形態にかかるコリメータをＸ線ＣＴ装置に用いる場合であっても、図４で説明をしたものと同様の張力を与えることができる。そのため、コリメータ板５の平坦度、反りなどを矯正させることができ、また、遠心力などによる撓みも抑制することができる。また、張力を与えることでコリメータ板５の剛性を上げることができるので、その分薄型化を図ることもできる。そのため、Ｘ線の利用効率を上げ、Ｓ／Ｎ比を向上させることができることにもなる。

次に、放射線検出器１の製造方法について説明する。
図１０は、第１の実施の形態にかかる放射線検出器の製造方法を例示するためのフローチャートである。
コリメータを以下のようにして作成する。

まず、支持部材を挿入するための孔をベース板６に形成する。この場合、孔は千鳥状に配設される。尚、図１に示すような場合においては、ベース板６は平板であるが、図５に示すような場合においては長手方向断面が円弧状の板とすることができる。ただし、図５に示すような場合であっても、複数の平板を用いることで近似的な円弧状とすることもできる。
次に、ベース板６に形成された孔に支持部材の一端を挿入する。尚、ベース板６と支持部材とを接着により固定することもできるが、圧入などにより固定することもできる。 次に、コリメータ板５を支持部材に当接させるようにして順次掛け渡す。尚、コリメータ板５と支持部材とが当接しにくい場合は、外力を加えることで当接させるようにすることもできる。また、コリメータ板５と支持部材２とを固定することもできるが、掛け渡しておくだけとすることもできる。
次に、必要に応じて、付勢力を付与する手段（例えば、引っ張りバネなど）を設けて、コリメータ板５に張力を与える。
また、以下のようにして、隔離壁１７とシンチレータ１４の集合体を作成する。

まず、放射線検出器の用途に応じて、シンチレータ１４の材質を選定し、外形を切削加工してブロック体を作成する。例えば、Ｘ線ＣＴ装置に用いるシンチレータ１４の材質としては、希土類酸硫化物の焼結体からなるセラミックスを例示することができる。
次に、ダイヤモンドカッター等を用いて所定のピッチの溝を加工し、この溝に光反射性を有する反射材料を充填する。そして、必要があれば、反射材料が充填された溝が貫通するようにブロック体の端面を加工する。
尚、予め定められた寸法のシンチレータ１４を形成し、シンチレータ１４と白色樹脂板とを交互に接着するようにして隔離壁１７とシンチレータ１４の集合体を作成するようにすることもできる。
また、図１に示すような場合においては、隔離壁１７とシンチレータ１４の集合体は平板状であるが、図５に示すような場合においては長手方向断面が円弧状となるようにすることができる。ただし、図５に示すような場合であっても、複数の平板状のものを用いることで近似的な円弧状とすることもできる。
また、以下のようにして、光電変換手段１２を作成する。光電変換手段１２は、例えば、半導体製造プロセスを用いてシリコン基板上に複数の光電変換素子１８（例えば、シリコンフォトダイオードなど）を形成させることで作成することができる。この場合、光電変換手段１２は、平板状となる。ただし、図５に示すような場合であっても、複数の平板状のものを用いることで円弧状の形状に対応させることができる。
そして、コリメータ、隔離壁１７とシンチレータ１４の集合体、光電変換手段１２のそれぞれの区画を互いに合わせるようにして、接合する。

図１１は、第２の実施の形態にかかる放射線検出器の製造方法を例示するためのフローチャートである。
コリメータを以下のようにして作成する。

まず、支持部材を挿入するための孔をベース板６に形成する。尚、図１に示すような場合においては、ベース板６は平板であるが、図５に示すような場合においては長手方向断面が円弧状の板とすることができる。ただし、図５に示すような場合であっても、複数の平板を用いることで近似的な円弧状とすることもできる。
一方、帯状のコリメータ板５を支持部材に当接させるようにして掛け渡した時の形状（蛇行形状）に成形する。
次に、ベース板６上に蛇行形状に成形されたコリメータ板５を載置し、ベース板６の孔に支持部材の一端を挿入することでコリメータ板５を支持部材に当接させるようにして掛け渡す。尚、コリメータ板５と支持部材とが当接しにくい場合は、外力を加えることで当接させるようにすることもできる。また、コリメータ板５と支持部材２とを固定することもできるが、掛け渡しておくだけとすることもできる。また、ベース板６と支持部材とを接着により固定することもできるが、圧入などにより固定することもできる。
次に、必要に応じて、付勢力を付与する手段（例えば、引っ張りバネなど）を設けて、コリメータ板５に張力を与える。

尚、隔離壁１７とシンチレータ１４の集合体の作成、光電変換手段１２の作成、コリメータ、隔離壁１７とシンチレータ１４の集合体、光電変換手段１２の接合については、図１０で説明をしたものと同様のため省略する。

以上に例示をした放射線検出器の製造方法においては、帯状のコリメータ板５を支持部材に当接させるようにして掛け渡すだけのためコリメータ板の挿入、接着にかかる時間を大幅に短縮することができる。また、コリメータ板を挿入するための高精度の溝加工の代わりに、支持部材２を挿入するための孔加工とすることができるため、加工が大幅に容易となる。また、矩形形状の多数のコリメータ板を製作する時間と労力を省くことができる。また、コリメータ板５に張力を与えるだけで簡単にコリメータ板５の平坦度、反りなどを矯正することができる。そのため、生産性を向上させることができるとともに、生産コストを低減させることができる。このことは、例えば、近年の大型化、薄型化する傾向にあるＸ線ＣＴ装置に用いられるコリメータに対して特に有益である。

次に、本実施の形態に係るＸ線ＣＴ装置について説明をする。
図１２は、Ｘ線ＣＴ装置の概略構成を例示するための模式ブロック図である。
図１２に示すように、Ｘ線ＣＴ装置１００は、撮影手段１００ａと処理・表示手段１００ｂとを備えている。

撮影手段１００ａでは、被検体にＸ線を曝射し、被検体を透過したＸ線を検出して投影データ（又は生データ）を取得する。撮影手段には、Ｘ線管球と２次元検出器システムとが一体として被検体の周囲を回転する回転／回転(ROTATE/ROTATE) タイプ、リング状に多数の検出素子がアレイされ、Ｘ線管球のみが被検体の周囲を回転する固定／回転(STATIONARY/ROTATE)タイプ、電子ビームを偏向させることで電子的にＸ線源の位置をターゲット上で移動させるタイプ等様々なタイプがあるが、いずれのタイプでも本実施の形態に係る放射線検出器１を適用させることができる。尚、ここでは、説明の便宜上、回転／回転タイプのＸ線ＣＴ装置を例にとって説明をする。

図１２に示すように、撮影手段１００ａは、Ｘ線管球１０１、回転リング１０２、２次元検出器システム１０３、データ収集回路（ＤＡＳ）１０４、非接触データ伝送装置１０５、架台駆動部１０７、スリップリング１０８、放射線検出器１（図１２では図示しない）を備えている。

Ｘ線源であるＸ線管球１０１は、Ｘ線を発生する真空管であり、回転リング１０２に設けられている。Ｘ線管球１０１には、Ｘ線の曝射に必要な電力（管電流、管電圧）が高電圧発生装置１０９からスリップリング１０８を介して供給される。Ｘ線管球１０１は、供給された高電圧により加速させた電子をターゲットに衝突させることで、有効視野領域ＦＯＶ内にある被検体に向けてＸ線を曝射する。
尚、Ｘ線管球１０１と被検体との間には、Ｘ線管球１０１から曝射されるＸ線ビームの形状をコーン状（四角錐状）又はファンビーム状に整形する図示しないＸ線管球側コリメータが設けられている。

放射線検出システム（Ｘ線検出システム）である２次元検出器システム１０３は、被検体を透過したＸ線を検出する検出器システムであり、Ｘ線管球１０１に対向するようにして回転リング１０２に設けられている。図５（ａ）で説明をしたように、２次元検出器システム１０３には、Ｘ線管球１０１を中心として略円弧状になるように設けられたコリメータ、Ｘ線検出器が設けられている。

Ｘ線管球１０１及び２次元検出器システム１０３は、回転リング１０２に設けられている。この回転リング１０２は、架台駆動部１０７により駆動され、被検体の回りを回転する。

データ収集回路（ＤＡＳ）１０４は、ＤＡＳチップが配列された複数のデータ収集素子列を有し、２次元検出器システム１０３で検出されたデータ（以下、生データという）が入力される。そして、入力された生データを増幅処理、Ａ／Ｄ変換処理等した後、データ伝送装置１０５を介して処理・表示手段１００ｂに備えられた前処理装置１０６に伝送する。

架台駆動部１０７は、診断用開口内に挿入された被検体の体軸方向に平行な中心軸のまわりに、Ｘ線管球１０１と２次元検出器システム１０３とを一体的に回転させる等の駆動とその制御を行う。

次に、処理・表示手段１００ｂについて説明する。処理・表示手段１００ｂは、前処理装置１０６、高電圧発生装置１０９、ホストコントローラ１１０、記憶装置１１１、再構成装置１１４、入力装置１１５、表示装置１１６、画像処理部１１８、ネットワーク通信装置１１９、データ／制御バス３００を備えている。

前処理装置１０６は、データ伝送装置１０５を介して、データ収集回路（ＤＡＳ）１０４から生データを受け取り、感度補正やＸ線強度補正を実行する。尚、前処理装置１０６によって前処理が施された生データは、「投影データ」と呼ばれる。

高電圧発生装置１０９は、スリップリング１０８を介して、Ｘ線の曝射に必要な電力をＸ線管球１０１に供給する。高電圧発生装置１０９は、高電圧変圧器、フィラメント加熱変換器、整流器、高電圧切替器等を備えている。
ホストコントローラ１１０は、撮影処理、データ処理、画像処理等の各種処理に関する統括的な制御を行う。

記憶装置１１１は、収集した生データ、投影データ、ＣＴ画像データ等の画像データを記憶する。
再構成装置１１４は、所定の再構成パラメータ（再構成領域サイズ、再構成マトリクスサイズ、関心部位を抽出するための閾値等）に基づいて、投影データを再構成処理することで所定のスライス分の再構成画像データを作成する。一般に、再構成処理には、コーンビーム再構成（Ｆｅｌｄｋａｍｐ法、ＡＳＳＲ法など）とファンビーム再構成とがあるが、いずれの方法でも実行することができる。

入力装置１１５には、キーボードや各種スイッチ、マウス等が設けられており、オペレータによりスライス厚やスライス数等の各種スキャン条件が入力できるようになっている。

画像処理部１１８は、再構成装置１１４により作成された再構成画像データに対して、ウィンドウ変換、ＲＧＢ処理等の表示のための画像処理を行い、表示装置１１６に出力する。また、画像処理部１１８は、オペレータからの指令に基づき、任意断面の断層像、任意方向からの投影像、３次元表面画像等のいわゆる疑似３次元画像の作成を行い、表示装置１１６に出力する。出力された画像データは、表示装置１１６においてＸ線ＣＴ画像として表示される。

ネットワーク通信装置１１９は、ネットワークを介して、他の装置やＲＩＳ（Ragiology Information System）等のネットワークシステムと種々のデータの送受信を行う。
データ／制御バス３００は、各装置間を接続し、各種データ、制御信号、アドレス情報等を送受信するための信号線である。

次に、本実施の形態に係るＸ線ＣＴ装置の作用について説明をする。
診断用開口内に挿入された被検体を撮影して、所望の画像を得るにあたり、まず、入力装置１１５からスライス厚やスライス数等の各種スキャン条件が入力される。
Ｘ線ＣＴ装置１００の運転開始とともに回転リング１０２が回転を開始し、同時にＸ線管球１０１より被検体に向けてＸ線が曝射される。
被検体を透過したＸ線は、被検体を挟んでＸ線管球１０１と対向するように設けられた２次元検出器システム１０３の放射線検出器１に到達する。
放射線検出器１には、コリメータ板５が設けられており、Ｘ線管球１０１の焦点方向以外から入射してくる散乱Ｘ線がカットされる。そのため、放射線検出器１の光電変換手段１２には、Ｘ線管球１０１の焦点方向からのＸ線に基づく光のみが入射されることになる。

光電変換手段１２の光電変換素子１８に受光された光は、その強度に比例した電気信号に変換されてデータ収集回路（ＤＡＳ）１０４に出力される。データ収集回路（ＤＡＳ）１０４に入力された電気信号（生データ）は、増幅処理、Ａ／Ｄ変換処理等が行われた後、前処理装置１０６に伝送される。前処理装置１０６では、伝送された生データの感度補正やＸ線強度補正が行われ投影データが作成される。再構成装置１１４では、所定の再構成パラメータに基づいて、投影データから所定のスライス分の再構成画像データが作成される。画像処理部１１８では、再構成画像データのウィンドウ変換、ＲＧＢ処理等の表示のための画像処理が行われ表示装置１１６に出力される。これにより、被検体の断層像（スライス画像）が得られる。また、画像処理部１１８では、オペレータからの指令に基づき、任意断面の断層像、任意方向からの投影像、３次元表面画像等のいわゆる疑似３次元画像の作成も行われる。尚、生データ、投影データ、画像データ等は、記憶装置１１１に格納される。

以上、本発明の実施の形態について説明をした。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。
前述の実施の形態に関して、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。
例えば、コリメータ１、放射線検出器１０、Ｘ線ＣＴ装置１００が備える各要素の形状、寸法、材質、配置などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
また、放射線検出器１０の各要素の製造や加工に関する条件や、接着剤の種類、加工手段などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
また、前述した各実施の形態が備える各要素は、可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

本発明の実施の形態に係るコリメータを例示するための模式図である。 本発明者が検討した比較例を例示するための模式図である。 放射線検出器を例示するための模式断面図である。 コリメータ板に対する張力の付与を例示するための模式図である。 本実施の形態にかかるコリメータをＸ線ＣＴ装置に用いる場合を例示するための模式図である。 支持部材のスライス方向の配設態様を例示するための模式図である。 円錐台型支持部材の傾きを例示するための模式図である。 平面形状が台形の板状体である支持部材の傾きを例示するための模式図である。 ２部材により所定の傾斜角度を形成させるようにする場合を例示するための模式図である。 第１の実施の形態にかかる放射線検出器の製造方法を例示するためのフローチャートである。 第２の実施の形態にかかる放射線検出器の製造方法を例示するためのフローチャートである。 Ｘ線ＣＴ装置の概略構成を例示するための模式ブロック図である。

符号の説明

１ コリメータ、２ 支持部材、２ａ 支持部材、２ｂ 支持部材、２ｃ 支持部材、２ｄ 支持部材、５ コリメータ板、６ ベース板、１０ 放射線検出器、１１ 放射線検出システム、１２ 光電変換手段、１３ 接着層、１４ シンチレータ、１６ 溝、１７ 隔離壁、１８ 光電変換素子、１００ Ｘ線ＣＴ装置、１００ａ 撮影手段、１００ｂ 処理・表示手段、Ｆ 付勢力、Ｆ１ 力、Ｆ２ 付勢力

Claims (8)

1. コリメータ板により形成された区画ごとに放射線を通過させるコリメータであって、
   ベース板と、
   前記ベース板に千鳥状に配設された支持部材と、
   前記支持部材に掛け渡されたコリメータ板と、
   を備えることを特徴とするコリメータ。
2. 前記コリメータ板は、帯状を呈しており、前記支持部材に蛇行状に掛け渡されていること、を特徴とする請求項１記載のコリメータ。
3. 前記コリメータ板に張力を付与する手段をさらに備えたこと、を特徴とする請求項１または２記載のコリメータ。
4. 前記支持部材に掛け渡されたコリメータ板を含む平面内には、前記放射線の焦点が存在すること、を特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のコリメータ。
5. 前記支持部材は、一端に向けて断面積が漸減していること、を特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のコリメータ。
6. 前記支持部材に掛け渡されたコリメータ板を含む平面内に前記放射線の焦点が存在するように、前記支持部材が所定の角度傾けられて前記ベース板に配設されていること、を特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のコリメータ。
7. Ｘ線源と、
   前記Ｘ線源から放出されたＸ線を検出する請求項７記載のＸ線検出システムと、
   前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出システムとが設置され、被検体の周りを回転する回転リングと、
   前記Ｘ線検出システムにより検出されたＸ線の強度に基づいて前記被検体の断層像を画像再構成する再構成装置と、
   を備えたことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
8. ベース板に千鳥状に孔を形成し、
   前記孔に前記支持部材を挿入し、
   前記支持部材にコリメート板を順次掛け渡すこと、を特徴とするコリメータの製造方法。
   

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