JP2008304349A - Scintillator member and x-ray ct system - Google Patents

Scintillator member and x-ray ct system Download PDF

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JP2008304349A JP2007152433A JP2007152433A JP2008304349A JP 2008304349 A JP2008304349 A JP 2008304349A JP 2007152433 A JP2007152433 A JP 2007152433A JP 2007152433 A JP2007152433 A JP 2007152433A JP 2008304349 A JP2008304349 A JP 2008304349A
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Koji Bessho
浩治 別所
Yoshiyasu Kuroda
義康 黒田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a scintillator member which efficiently detects a plurality of kinds of X rays whose energy levels are different from each other, can be worked easily, is less deteriorated with X rays, and is suitable for X-ray detectors. <P>SOLUTION: A plurality of scintillator layers 111-113 are arranged in the direction of X-ray transmission, optical transmission members such as a microlens array 120, an optical fiber 130, etc., are provided for each scintillator element 110 constituting the scintillator layers, and light emitted from the scintillator element 110 is transmitted to an optical detection element 140. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、シンチレータ(scintillator)部材およびX線CT装置に関し、詳しくは、X線に反応して発光するシンチレータ部材、および、そのようなシンチレータ部材をX線検出器に有するX線CT装置に関する。   The present invention relates to a scintillator member and an X-ray CT apparatus, and more particularly to a scintillator member that emits light in response to X-rays and an X-ray CT apparatus having such a scintillator member in an X-ray detector.

従来、検査や診断に供する画像として、被検体の所定の組織を他の組織と区別して強調した画像を得る撮影方法が利用されている。このような撮影方法の1つとして、例えば、吸収するX線のエネルギーレベル(energy
level)が異なる複数のシンチレータ材料を組み合せて被検体をX線撮影またはX線CT撮影し、描写に用いられるX線エネルギーがそれぞれ異なる同一被検体を表す複数の画像を得、これら複数の画像を減算処理等する方法が知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, an imaging method for obtaining an image in which a predetermined tissue of a subject is distinguished from other tissues and emphasized is used as an image for examination or diagnosis. As one of such imaging methods, for example, the energy level (energy) of the absorbed X-rays
X-ray imaging or X-ray CT imaging of a subject by combining a plurality of scintillator materials with different levels, and obtaining a plurality of images representing the same subject with different X-ray energies used for depiction. A method of performing a subtraction process or the like is known.

X線撮影またはX線CT撮影に用いる一般的なX線検出器としては、複数のシンチレータ素子を配列してなるシンチレータ層と、複数の光検出素子を配列してなる光検出素子層とを、個々のシンチレータ素子と個々の光検出素子とがそれぞれ対応するように組み合わせたものが知られている。   As a general X-ray detector used for X-ray imaging or X-ray CT imaging, a scintillator layer in which a plurality of scintillator elements are arranged, and a light detection element layer in which a plurality of light detection elements are arranged, A combination of individual scintillator elements and individual photodetector elements so as to correspond to each other is known.

ところで、上記の撮影方法を実施する際に用いるX線検出器としては、次のような検出器が考えられる。   By the way, the following detectors can be considered as X-ray detectors used when performing the above-described imaging method.

例えば、複数のシンチレータ素子を配列してなるシンチレータ層と、複数の光検出素子を配列してなる光検出素子層との組合せを、複数重ねて多層化したX線検出器が考えられる(第1のX線検出器)。   For example, an X-ray detector in which a plurality of combinations of a scintillator layer in which a plurality of scintillator elements are arranged and a light detection element layer in which a plurality of photodetection elements are arranged in multiple layers is considered (first 1 X-ray detector).

また例えば、シンチレータ素子が吸収するX線のエネルギーレベルおよび当該素子から放出される発光の波長が互いに異なるN種類のシンチレータ層を順次重ねて多層化し、さらに、1つのシンチレータ素子に対応する領域毎に、波長の異なる発光を分別するためのN種類の色フィルタ(filter)がX線透過方向と垂直な方向に設けられた色フィルタ層と、各色フィルタにそれぞれ対応する複数の光検出素子がX線透過方向と垂直な方向に設けられた光検出素子層とを重ねて構成されるX線検出器が考えられる(第2のX線検出器)。   Further, for example, N types of scintillator layers having different X-ray energy levels absorbed by the scintillator element and wavelengths of light emitted from the element are sequentially stacked to be multilayered, and for each region corresponding to one scintillator element A color filter layer in which N types of color filters (filters) for separating light emission having different wavelengths are provided in a direction perpendicular to the X-ray transmission direction, and a plurality of photodetectors respectively corresponding to the color filters are X-rays An X-ray detector configured by overlapping a light detection element layer provided in a direction perpendicular to the transmission direction is considered (second X-ray detector).

また例えば、X線透過方向に配置された、吸収するX線のエネルギーレベルが互いに異なる複数のシンチレータ素子と、各シンチレータ素子毎にX線透過方向と垂直な方向において対向して配される光検出素子とにより構成されるX線検出素子を、X線透過方向と垂直な方向に配置してなるX線検出器が、例えば特許文献1により提案されている(第3のX線検出器)。   Further, for example, a plurality of scintillator elements arranged in the X-ray transmission direction and having different energy levels of X-rays to be absorbed, and light detection arranged to face each scintillator element in a direction perpendicular to the X-ray transmission direction For example, Patent Document 1 proposes an X-ray detector in which an X-ray detection element configured by an element is arranged in a direction perpendicular to the X-ray transmission direction (third X-ray detector).

また例えば、光ファイバ(fiber)を束ねた構造を有する光学基板と、光学基板に設けられて放射線と反応して発光し、かつ針状性の結晶構造を有する針状性シンチレータとこの針状性シンチレータをコーティング(coating)し、この針状性シンチレータと反応する放射線とは異なるエネルギーの放射線と反応して針状性シンチレータとは異なる色や発光寿命で発光するコーティング用シンチレータとを有するカラーシンチレータ(color
scintillator)と、このカラーシンチレータにより生じた光を波長毎に選別するフィルタ機構と、受光するタイミング(timing)を調整するタイミング調整機構とを有する受光センサ(sensor)とを具備するイメージセンサ(image
sensor)が、例えば特許文献2により提案されている(第4のX線検出器)。
Also, for example, an optical substrate having a structure in which optical fibers are bundled, a needle-like scintillator provided on the optical substrate, which emits light in response to radiation and has a needle-like crystal structure, and the needle-like property A color scintillator having a coating scintillator that coats the scintillator and reacts with radiation having a different energy from the radiation that reacts with the acicular scintillator and emits light with a different color and emission lifetime from the acicular scintillator. color
image sensor (image) having a scintillator), a filter mechanism that sorts light generated by the color scintillator for each wavelength, and a timing adjustment mechanism that adjusts the timing of receiving light (timing).
sensor) is proposed by, for example, Patent Document 2 (fourth X-ray detector).

特開2001−174564号公報JP 2001-174564 A 特開2005−106541号公報JP 2005-106541 A

しかしながら、上記第1のX線検出器によれば、シンチレータ素子による一般的なX線検出器を単純に多層化したような構造であるから、製造組立が容易であるという利点がある一方、一般のX線検出器と異なり、下層のシンチレータ素子が反応する所定のエネルギーレベルのX線が当該下層のシンチレータ層に届くように、上層のシンチレータ素子が吸収するX線のエネルギーレベルを制限する必要がある。このため、上層の光検出素子がその上層のシンチレータ素子を通過したX線によってダメージ(damage)を受けて劣化し製品寿命が短くなったり、当該X線によって光検出素子の出力信号にノイズ(noise)が発生したりするという問題がある。   However, according to the first X-ray detector, since a general X-ray detector using a scintillator element is simply multi-layered, there is an advantage that manufacturing and assembly are easy. Unlike X-ray detectors of the above, it is necessary to limit the energy level of X-rays absorbed by the upper scintillator element so that X-rays of a predetermined energy level with which the lower scintillator element reacts reach the lower scintillator layer. is there. For this reason, the upper photodetection element is damaged by the X-rays passing through the upper scintillator element and deteriorated and the product life is shortened, or noise (noise) is generated in the output signal of the photodetection element by the X-ray. ) May occur.

また、上記第2のX線検出器によれば、光検出素子が透過X線によってダメージを受けて劣化することがないので、光検出素子の製品寿命やノイズの発生を懸念する必要がない点で有利である一方、1つのシンチレータ素子に対応する大きさの領域内に複数の色フィルタが設けられることから、各色フィルタにおいて、通過可能な波長を有する発光のうち実際に通過する発光の光量はその色フィルタの面積に応じた光量に減少するので、発光の検出効率が悪くなり、結果的にX線の検出効率が悪化するという問題がある。   In addition, according to the second X-ray detector, since the light detection element is not damaged and deteriorated by the transmitted X-ray, there is no need to worry about the product life of the light detection element or generation of noise. On the other hand, since a plurality of color filters are provided in an area having a size corresponding to one scintillator element, in each color filter, the amount of emitted light that actually passes out of emitted light having a passable wavelength is Since the amount of light is reduced in accordance with the area of the color filter, there is a problem that the light emission detection efficiency is deteriorated, and as a result, the X-ray detection efficiency is deteriorated.

また、上記第3のX線検出器によれば、上記第1および第2のX線検出素子での問題は解消されるが、シンチレータ素子(セル)の間に光検出素子を挟み入れる構造であるため、高い加工精度が要求され、製造組立上の問題、例えば、技術的困難性、工数や製造コスト(cost)の増大等の問題が起こると予想される。   In addition, according to the third X-ray detector, the problems with the first and second X-ray detection elements are solved, but with a structure in which the light detection element is sandwiched between scintillator elements (cells). Therefore, high processing accuracy is required, and it is expected that problems in manufacturing and assembly, such as technical difficulties, problems such as an increase in man-hours and manufacturing costs (cost), and the like will occur.

また、上記第4のX線検出器によれば、上記第1および第2のX線検出素子での問題は解消されるが、フィルタ機構を有しているためにX線の検出効率が低下すると予想される。   Further, according to the fourth X-ray detector, the problems with the first and second X-ray detection elements are solved, but the X-ray detection efficiency is reduced because the filter mechanism is provided. That is expected.

本発明は、上記事情に鑑み、エネルギーレベルが互いに異なる複数種類のX線を効率よく検出し、加工が比較的容易で、かつ、X線による劣化が少ないシンチレータ部材、および、そのようなシンチレータ部材をX線検出器に有するX線CT装置を提供することを目的とする。   In view of the above circumstances, the present invention efficiently detects a plurality of types of X-rays having different energy levels, is relatively easy to process, and has little deterioration due to X-rays, and such a scintillator member It is an object to provide an X-ray CT apparatus having an X-ray detector.

第1の観点では、本発明は、複数のシンチレータ素子をX線透過方向と垂直な方向に配列してなるシンチレータ層を前記X線透過方向に複数配置してなる複数のシンチレータ層と、前記シンチレータ素子からの発光を伝達する光伝達部材を前記シンチレータ素子毎に設けてなる複数の光伝達部材とを具備するシンチレータ部材を提供する。   In a first aspect, the present invention provides a plurality of scintillator layers in which a plurality of scintillator layers arranged in a direction perpendicular to the X-ray transmission direction are arranged in the X-ray transmission direction, and the scintillator. There is provided a scintillator member comprising a plurality of light transmission members each provided with a light transmission member for transmitting light emitted from the element for each of the scintillator elements.

第2の観点では、本発明は、前記シンチレータ層が、多数のシンチレータ素子がマトリクス(matrix)状に配されてなる上記第1の観点のシンチレータ部材を提供する。   In a second aspect, the present invention provides the scintillator member according to the first aspect, wherein the scintillator layer has a large number of scintillator elements arranged in a matrix.

第3の観点では、本発明は、前記複数のシンチレータ層の各々について、1つのシンチレータ層を構成する複数のシンチレータ素子に設けられた複数の光伝達部材が、該シンチレータ層と平行な光伝達層を形成する上記第1の観点または第2の観点のシンチレータ部材を提供する。なお、光伝達部材は、X線透過性を有する。   In a third aspect, the present invention provides a light transmission layer in which a plurality of light transmission members provided in a plurality of scintillator elements constituting one scintillator layer are parallel to the scintillator layer for each of the plurality of scintillator layers. The scintillator member according to the first aspect or the second aspect is provided. The light transmission member has X-ray transparency.

第4の観点では、本発明は、前記シンチレータ層と前記光伝達層とが、前記X線透過方向に交互に配される上記第3の観点のシンチレータ部材を提供する。   In a fourth aspect, the present invention provides the scintillator member according to the third aspect, wherein the scintillator layer and the light transmission layer are alternately arranged in the X-ray transmission direction.

第5の観点では、本発明は、前記光伝達部材が、レンズまたは光ファイバを含む上記第1の観点から第3の観点のいずれか1つの観点のシンチレータ部材を提供する。   In a fifth aspect, the present invention provides the scintillator member according to any one of the first to third aspects, wherein the light transmission member includes a lens or an optical fiber.

第6の観点では、本発明は、前記シンチレータ素子から前記光伝達部材により伝達された発光を検出する光検出素子を前記シンチレータ素子毎に設けてなる複数の光検出素子をさらに具備する上記第1の観点から第5の観点のいずれか1つの観点のシンチレータ部材を提供する。   In a sixth aspect, the present invention is the first aspect, further comprising a plurality of light detection elements each provided with a light detection element that detects light emitted from the scintillator element by the light transmission member for each of the scintillator elements. A scintillator member according to any one of the fifth aspects is provided.

第7の観点では、本発明は、前記複数の光検出素子が、前記X線透過方向と平行な面に沿って配される上記第6の観点のシンチレータ部材を提供する。   In a seventh aspect, the present invention provides the scintillator member according to the sixth aspect, wherein the plurality of photodetecting elements are arranged along a plane parallel to the X-ray transmission direction.

第8の観点では、本発明は、X線源とシンチレータ部材を有するX線検出器とを用いて撮影対象をX線でスキャン(scan)して得られる複数ビュー(view)の投影データに基づいて画像を再構成するX線CT(Computed
Tomography)装置であって、前記シンチレータ部材が、複数のシンチレータ素子をX線透過方向と垂直な方向に配列してなるシンチレータ層を前記X線透過方向に複数配置してなる複数のシンチレータ層と、前記シンチレータ素子からの発光を伝達する光伝達部材を前記シンチレータ素子毎に設けてなる複数の光伝達部材とを具備するX線CT装置を提供する。
In an eighth aspect, the present invention is based on projection data of a plurality of views obtained by scanning an imaging target with an X-ray using an X-ray source and an X-ray detector having a scintillator member. X-ray CT (Computed)
A plurality of scintillator layers in which a plurality of scintillator layers in which the scintillator members are arranged in a direction perpendicular to the X-ray transmission direction are arranged in the X-ray transmission direction; Provided is an X-ray CT apparatus comprising a plurality of light transmission members each provided with a light transmission member for transmitting light emitted from the scintillator elements for each of the scintillator elements.

本発明のシンチレータ部材によれば、複数のシンチレータ素子がX線透過方向に配され、シンチレータ素子毎に当該素子からの発光を伝達する光伝達部材が設けられているので、シンチレータ素子からの発光の検出効率が減少せず、X線が光検出素子に直接照射されてダメージを受けたり不要な信号ノイズを発生したりすることもなく、かつ、比較的一般的な形状の部材から構成される構造とすることができる。これにより、エネルギーレベルが互いに異なる複数種類のX線を効率よく検出し、加工が比較的容易で、かつ、X線による劣化が少ないシンチレータ部材を実現できる。また、そのようなシンチレータ部材をX線検出器に有するX線CT装置を実現できる。   According to the scintillator member of the present invention, a plurality of scintillator elements are arranged in the X-ray transmission direction, and each scintillator element is provided with a light transmission member that transmits light emitted from the element. Detection efficiency does not decrease, X-rays are directly irradiated to the light detection element, do not suffer damage or generate unnecessary signal noise, and are composed of members having a relatively general shape It can be. As a result, it is possible to efficiently detect a plurality of types of X-rays having different energy levels, realize a scintillator member that is relatively easy to process and has little deterioration due to X-rays. In addition, an X-ray CT apparatus having such a scintillator member in the X-ray detector can be realized.

以下、図面を参照して発明を実施するための最良の形態を説明する。なお、本発明は、発明を実施するための最良の形態に限定されるものではない。   The best mode for carrying out the invention will be described below with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the best mode for carrying out the invention.

図1はX線CT装置のブロック(block)図である。本装置は本発明を実施するための最良の形態の一例である。本装置の構成によって、X線CT装置に関する本発明を実施するための最良の形態の一例が示される。また、本装置の構成の一部によって、シンチレータ部材に関する本発明を実施するための最良の形態の一例が示される。   FIG. 1 is a block diagram of an X-ray CT apparatus. This apparatus is an example of the best mode for carrying out the present invention. An example of the best mode for carrying out the present invention relating to an X-ray CT apparatus is shown by the configuration of the apparatus. An example of the best mode for carrying out the present invention relating to the scintillator member is shown by a part of the configuration of the present apparatus.

図1に示すように、本装置は、走査ガントリ(gantry)2、撮影テーブル(table)4および操作コンソール(console)6を備えている。走査ガントリ2はX線管20を有する。X線管20から放射された図示しないX線は、コリメータ(collimator)22により扇状のX線ビームすなわちファンビーム(fan
beam)X線となるように成形(コリメーション: collimation)され、X線検出器24に照射される。X線検出器24は、X線ビーム(beam)の広がりに合わせてアレイ(array)状に配列された多数のX線光変換素子を有する。X線検出器24の構成については後にあらためて説明する。
As shown in FIG. 1, the apparatus includes a scanning gantry 2, an imaging table 4, and an operation console 6. The scanning gantry 2 has an X-ray tube 20. X-rays (not shown) emitted from the X-ray tube 20 are collimated by a collimator 22 to form a fan-shaped X-ray beam, ie, a fan beam (fan).
beam) The X-ray detector 24 is irradiated with the X-ray detector 24 after being shaped (collimation). The X-ray detector 24 has a large number of X-ray light conversion elements arranged in an array in accordance with the spread of the X-ray beam. The configuration of the X-ray detector 24 will be described later.

X線管20とX線検出器24の間の空間には、撮影対象が撮影テーブル4に搭載されて搬入される。X線管20、コリメータ22およびX線検出器24は、X線照射・検出装置を構成する。X線照射・検出装置については後にあらためて説明する。   In the space between the X-ray tube 20 and the X-ray detector 24, an imaging target is mounted on the imaging table 4 and carried in. The X-ray tube 20, the collimator 22, and the X-ray detector 24 constitute an X-ray irradiation / detection device. The X-ray irradiation / detection apparatus will be described later.

X線検出器24にはデータ(data)収集部26が接続されている。データ収集部26は、X線検出器24の個々のX線光変換素子に対応する検出信号をディジタルデータ(digital
data)として収集する。X線光変換素子に対応する検出信号は、X線による撮影対象の投影を表す信号となる。以下、これを投影データあるいは単にデータともいう。
A data collection unit 26 is connected to the X-ray detector 24. The data collection unit 26 outputs detection signals corresponding to individual X-ray light conversion elements of the X-ray detector 24 to digital data (digital).
data). The detection signal corresponding to the X-ray light conversion element is a signal representing the projection of the object to be imaged by X-rays. Hereinafter, this is also referred to as projection data or simply data.

X線管20からのX線の照射は、X線コントローラ(controller)28によって制御される。なお、X線管20とX線コントローラ28との接続関係については図示を省略する。コリメータ22は、コリメータコントローラ(collimator
controller)30によって制御される。なお、コリメータ22とコリメータコントローラ30との接続関係については図示を省略する。
X-ray irradiation from the X-ray tube 20 is controlled by an X-ray controller 28. The connection relationship between the X-ray tube 20 and the X-ray controller 28 is not shown. The collimator 22 is a collimator controller (collimator).
controller 30). The connection relationship between the collimator 22 and the collimator controller 30 is not shown.

以上のX線管20からコリメータコントローラ30までのものが、走査ガントリ2の回転部34に搭載されている。回転部34の回転は、回転コントローラ36によって制御される。なお、回転部34と回転コントローラ36との接続関係については図示を省略する。   The components from the X-ray tube 20 to the collimator controller 30 described above are mounted on the rotating unit 34 of the scanning gantry 2. The rotation of the rotating unit 34 is controlled by the rotation controller 36. The connection relationship between the rotating unit 34 and the rotation controller 36 is not shown.

操作コンソール6はデータ処理装置60を有する。データ処理装置60は、例えばコンピュータ(computer)等によって構成される。データ処理装置60には、制御インタフェース(interface)62が接続されている。制御インタフェース62には、走査ガントリ2と撮影テーブル4が接続されている。データ処理装置60は制御インタフェース62を通じて走査ガントリ2および撮影テーブル4を制御する。   The operation console 6 has a data processing device 60. The data processing device 60 is configured by, for example, a computer. A control interface (interface) 62 is connected to the data processing device 60. The control gantry 2 and the imaging table 4 are connected to the control interface 62. The data processing device 60 controls the scanning gantry 2 and the imaging table 4 through the control interface 62.

走査ガントリ2内のデータ収集部26、X線コントローラ28、コリメータコントローラ30、および回転コントローラ36が、制御インタフェース62を通じて制御される。なお、それら各部と制御インタフェース62との個別の接続については図示を省略する。   The data acquisition unit 26, the X-ray controller 28, the collimator controller 30, and the rotation controller 36 in the scanning gantry 2 are controlled through the control interface 62. Note that illustration of individual connections between these units and the control interface 62 is omitted.

データ処理装置60には、データ収集バッファ(buffer)64が接続されている。データ収集バッファ64には、走査ガントリ2のデータ収集部26が接続されている。データ収集部26で収集されたデータがデータ収集バッファ64を通じてデータ処理装置60に入力される。   A data collection buffer 64 is connected to the data processing device 60. A data collection unit 26 of the scanning gantry 2 is connected to the data collection buffer 64. Data collected by the data collection unit 26 is input to the data processing device 60 through the data collection buffer 64.

データ処理装置60には記憶装置66が接続されている。記憶装置66には、データ収集バッファ64および制御インタフェース62を通じてそれぞれデータ処理装置60に入力された投影データが記憶される。記憶装置66にはまたデータ処理装置60用のプログラム(program)が記憶される。データ処理装置60がそのプログラムを実行することにより、本装置の動作が遂行される。   A storage device 66 is connected to the data processing device 60. The storage device 66 stores projection data input to the data processing device 60 through the data collection buffer 64 and the control interface 62, respectively. The storage device 66 also stores a program for the data processing device 60. When the data processing device 60 executes the program, the operation of this device is performed.

データ処理装置60は、データ収集バッファ64を通じて記憶装置66に収集した投影データを用いて画像再構成を行う。画像再構成には、例えばフィルタード・バックプロジェクション(filtered
back projection)法等が用いられる。
The data processing device 60 performs image reconstruction using the projection data collected in the storage device 66 through the data collection buffer 64. For image reconstruction, for example, filtered back projection (filtered back projection)
back projection) method or the like is used.

データ処理装置60には、表示装置68および操作装置70が接続されている。表示装置68は、グラフィックディスプレイ(graphic display)等で構成される。操作装置70はポインティングデバイス(pointing
device)やキーボード(keyboard)等で構成される。
A display device 68 and an operation device 70 are connected to the data processing device 60. The display device 68 is configured by a graphic display or the like. The operation device 70 is a pointing device.
device) and a keyboard.

表示装置68は、データ処理装置60から出力される再構成画像やその他の情報を表示する。操作装置70は、使用者によって操作され、各種の指示や情報等をデータ処理装置60に入力する。使用者は表示装置68および操作装置70を使用してインタラクティブ(interactive)に本装置を操作する。   The display device 68 displays the reconstructed image and other information output from the data processing device 60. The operation device 70 is operated by a user and inputs various instructions and information to the data processing device 60. The user operates the present apparatus interactively using the display device 68 and the operation device 70.

図2は、X線検出器24の模式的構成を示す図である。同図に示すように、X線検出器24は、多数のX線光変換素子24(ik)を2次元マトリクス状に配置した多チャンネル(channel)のX線検出器となっている。X線検出器24は、全体として、円筒凹面状に湾曲したX線検出面を形成する。なお、X線検出器24は2次元アレイに限るものではなく、1次元アレイであってもよい。   FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of the X-ray detector 24. As shown in the figure, the X-ray detector 24 is a multi-channel X-ray detector in which a large number of X-ray light conversion elements 24 (ik) are arranged in a two-dimensional matrix. The X-ray detector 24 as a whole forms an X-ray detection surface curved in a cylindrical concave shape. The X-ray detector 24 is not limited to a two-dimensional array, and may be a one-dimensional array.

ここで、iはチャンネル番号であり例えばi=1,2,・・・,1024である。kは列番号であり例えばk=1,2,・・・,16である。X線光変換素子24(ik)は、列番号kが同一なもの同士でそれぞれ光変換素子列を構成する。なお、X線検出器24の光変換素子列は16列に限るものではなく、適宜の複数あるいは単数であってもよい。   Here, i is a channel number, for example, i = 1, 2,. k is a column number, for example, k = 1, 2,. The X-ray light conversion elements 24 (ik) each have the same column number k and constitute a light conversion element array. In addition, the light conversion element row | line | column of the X-ray detector 24 is not restricted to 16 row | line | columns, The appropriate plural or single may be sufficient.

図3は、X線照射・検出装置におけるX線管20とコリメータ22とX線検出器24の相互関係を示す図である。なお、図3の(a)は走査ガントリ2の正面から見た状態を示す図、(b)は側面から見た状態を示す図である。同図に示すように、X線管20から放射されたX線は、コリメータ22によりファン(fan)状のX線ビーム400となるように成形されてX線検出器24に照射される。   FIG. 3 is a diagram showing the interrelationship among the X-ray tube 20, the collimator 22, and the X-ray detector 24 in the X-ray irradiation / detection apparatus. 3A is a diagram showing a state seen from the front of the scanning gantry 2, and FIG. 3B is a diagram showing a state seen from the side. As shown in the figure, the X-rays emitted from the X-ray tube 20 are shaped by the collimator 22 into a fan-shaped X-ray beam 400 and irradiated to the X-ray detector 24.

図3の(a)では、ファン状のX線ビーム400のひとつの方向の広がりを示す。以下、この方向を幅方向ともいう。X線ビーム400の幅方向は、X線検出器24におけるチャンネルの配列方向に一致する。(b)ではX線ビーム400の他の方向の広がりを示す。以下、この方向をX線ビーム400の厚み方向ともいう。X線ビーム400の厚み方向は、X線検出器24における複数のX線光変換素子列の並設方向に一致する。X線ビーム400の2つの広がり方向は互いに垂直である。   FIG. 3A shows the spread of the fan-shaped X-ray beam 400 in one direction. Hereinafter, this direction is also referred to as a width direction. The width direction of the X-ray beam 400 coincides with the channel arrangement direction in the X-ray detector 24. (B) shows the expansion of the X-ray beam 400 in the other direction. Hereinafter, this direction is also referred to as a thickness direction of the X-ray beam 400. The thickness direction of the X-ray beam 400 coincides with the parallel arrangement direction of the plurality of X-ray light conversion element arrays in the X-ray detector 24. The two spreading directions of the X-ray beam 400 are perpendicular to each other.

図4は、X線照射・検出装置と撮影対象8との関係を示す図である。撮影テーブル4に載置された撮影対象8は、例えば図4に示すように、上記のようなX線ビーム400に体軸を交差させてX線照射空間に搬入される。走査ガントリ2は、内部にX線照射・検出装置を包含する筒状の構造になっている。   FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between the X-ray irradiation / detection apparatus and the imaging target 8. For example, as shown in FIG. 4, the imaging object 8 placed on the imaging table 4 is carried into the X-ray irradiation space with the body axis intersecting the X-ray beam 400 as described above. The scanning gantry 2 has a cylindrical structure including an X-ray irradiation / detection device inside.

X線照射空間は走査ガントリ2の筒状構造の内側空間に形成される。X線ビーム400によってスライス(slice)された撮影対象8の像がX線検出器24に投影される。X線検出器24によって、撮影対象8を透過したX線がX線光変換素子列ごとに検出される。撮影対象8に照射するX線ビーム400の厚みthは、コリメータ22のアパーチャ(aperture)の開度により調節される。   The X-ray irradiation space is formed in the inner space of the cylindrical structure of the scanning gantry 2. An image of the imaging target 8 sliced by the X-ray beam 400 is projected onto the X-ray detector 24. The X-ray detector 24 detects X-rays transmitted through the imaging target 8 for each X-ray light conversion element array. The thickness th of the X-ray beam 400 irradiated to the imaging object 8 is adjusted by the opening degree of the aperture of the collimator 22.

X線照射・検出装置の回転に並行して、撮影テーブル4を撮影対象8の体軸方向に連続的に移動させることにより、X線照射・検出装置は、撮影対象8に関して相対的に、撮影対象8を包囲する螺旋状の軌道に沿って旋回することになる。これによっていわゆるヘリカルスキャン(helical
scan)が行われる。撮影テーブル4を停止させた状態でX線照射・検出装置の回転させればアキシャルスキャン(axial scan)が行われる。
In parallel with the rotation of the X-ray irradiation / detection device, the X-ray irradiation / detection device performs relative imaging with respect to the imaging target 8 by continuously moving the imaging table 4 in the body axis direction of the imaging target 8. It will turn along a spiral trajectory surrounding the object 8. As a result, the so-called helical scan (helical scan)
scan) is performed. If the X-ray irradiation / detection device is rotated while the imaging table 4 is stopped, an axial scan is performed.

スキャンの1回転当たり複数(例えば1000程度)のビューの投影データが収集される。投影データの収集は、X線検出器24−データ収集部26−データ収集バッファ64の系列によって行われる。このようにして収集された投影データに基づいて、データ処理装置60により画像再構成が行われる。   Projection data of a plurality of views (for example, about 1000) per scan rotation is collected. The projection data is collected by a series of X-ray detector 24 -data collection unit 26 -data collection buffer 64. Image reconstruction is performed by the data processing device 60 based on the projection data collected in this way.

ここで、X線検出器24の構成について詳しく説明する。X線検出器24のX線検出面は、X線光変換素子24(ik)がi方向およびk方向にそれぞれ所定数展開されたシンチレータ部材を1つのモジュール(module)として、このモジュールを例えばi方向に複数繋ぎ合わせて構成される。なお、X線検出器24のX線検出面は、単一のシンチレータ部材で構成されていてもよい。   Here, the configuration of the X-ray detector 24 will be described in detail. The X-ray detection surface of the X-ray detector 24 has a scintillator member in which a predetermined number of X-ray light conversion elements 24 (ik) are developed in the i direction and the k direction as one module. It is configured by connecting multiple directions. Note that the X-ray detection surface of the X-ray detector 24 may be formed of a single scintillator member.

図5は、X線検出器24の主要部の模式的構成を、1つのモジュールについて示す図である。同図において互いに垂直な3方向をi,j,kとしたとき、iは2次元マトリクスの行に平行な方向である。kは2次元マトリクスの列に平行な方向である。jはX線ビームが到来する方向すなわちX線透過方向である。図5において、(a)は、1つのシンチレータ部材100をi方向に見たときの断面図であり、(b)は、1つのシンチレータ部材100をj方向から透視して、構成要素であるマイクロレンズアレイ(micro
lens array)層121を見たときの図であり、(c)は、シンチレータ部材100をj方向から透視して、構成要素である光ファイバ群131を見たときの図である。
FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a main part of the X-ray detector 24 for one module. In the figure, when i, j, and k are three directions perpendicular to each other, i is a direction parallel to a row of the two-dimensional matrix. k is a direction parallel to the columns of the two-dimensional matrix. j is the direction in which the X-ray beam arrives, that is, the X-ray transmission direction. 5A is a cross-sectional view when one scintillator member 100 is viewed in the i direction, and FIG. 5B is a perspective view of one scintillator member 100 seen from the j direction. Lens array (micro
(lens array) layer 121 is a view, and (c) is a view when scintillator member 100 is seen through from the j direction and optical fiber group 131 as a component is viewed.

同図に示すように、シンチレータ部材100は、複数のシンチレータ層111〜113を有する。各シンチレータ層は、X線を吸収して発光するシンチレータ素子110を2次元マトリクス状に複数配列して構成されている。シンチレータ層111〜113は、j方向に所定の間隔を置いてik平面と略平行に配されている。また、シンチレータ層を構成する各シンチレータ素子110は、j方向に見たときにその領域がシンチレータ層111〜113の間で重なるよう位置合わせされており、チャネル番号iおよび列番号kが同一であるj方向に重なる3つのシンチレータ素子の組合せがX線光変換素子24(ik)に相当する。シンチレータ素子110は光射出面を除いて光反射性物質でモールドされている。(mold)なお、ここでは、シンチレータ層の数を3としているがそれに限るものではない。   As shown in the figure, the scintillator member 100 has a plurality of scintillator layers 111 to 113. Each scintillator layer is configured by arranging a plurality of scintillator elements 110 that absorb X-rays and emit light in a two-dimensional matrix. The scintillator layers 111 to 113 are arranged substantially parallel to the ik plane with a predetermined interval in the j direction. Further, each scintillator element 110 constituting the scintillator layer is aligned so that the region overlaps between the scintillator layers 111 to 113 when viewed in the j direction, and the channel number i and the column number k are the same. A combination of three scintillator elements overlapping in the j direction corresponds to the X-ray light conversion element 24 (ik). The scintillator element 110 is molded with a light reflective material except for the light exit surface. Here, although the number of scintillator layers is three here, the number is not limited thereto.

シンチレータ部材100は、また、複数のマイクロレンズアレイ層121〜123を有する。マイクロレンズアレイ層は、ガラス(glass)やプラスチック(plastic)等のX線透過性を有する材料で構成された複数のマクロレンズアレイ120がマトリクス状に配列されてなる。マイクロレンズアレイ120は、その光入射面120aを、シンチレータ層を構成するシンチレータ素子110の光射出面110b側に配し、シンチレータ素子110からの発光を光射出部120bへと集光する。ここでは、シンチレータ素子110はj方向すなわちX線透過方向に光射出面110bを有し、マイクロレンズアレイ120は当該光射出面110bと対向する位置に光入射面120aを配する。マイクロレンズアレイ120は、シンチレータ素子110毎に1つ設けられている。マイクロレンズアレイ層121〜123は、シンチレータ層111〜113とそれぞれ対応している。   The scintillator member 100 also has a plurality of microlens array layers 121-123. The microlens array layer is formed by arranging a plurality of macrolens arrays 120 made of a material having X-ray transparency such as glass or plastic, in a matrix. In the microlens array 120, the light incident surface 120a is arranged on the light emitting surface 110b side of the scintillator element 110 constituting the scintillator layer, and the light emitted from the scintillator element 110 is condensed on the light emitting unit 120b. Here, the scintillator element 110 has a light emitting surface 110b in the j direction, that is, the X-ray transmission direction, and the microlens array 120 has a light incident surface 120a disposed at a position facing the light emitting surface 110b. One microlens array 120 is provided for each scintillator element 110. The microlens array layers 121 to 123 correspond to the scintillator layers 111 to 113, respectively.

シンチレータ部材100は、また、複数の光ファイバ群131〜133を有する。光ファイバ群は、ガラスやプラスチック等のX線透過性を有する材料で構成された複数の光ファイバ130からなる。光ファイバ130は、主に、ik平面と平行な面に沿って例えばk方向に伸びるように配されており、光ファイバ130の一端である光入射部130aはマイクロレンズアレイ層を構成するマイクロレンズアレイ120の光射出部120bと光学的に結合している。なお、マイクロレンズアレイの代わりに、光反射板等を用いてシンチレータ素子110からの発光を光ファイバ130の光入射部130aに導くようにしてもよい。あるいは、マイクロレンズアレイの代わりに、所定の開口部すなわちシンチレータ素子110からの発光が入射する開口とその発光が射出する開口とを除いて全内面を光反射板で囲んだ光反射体を設け、その光反射体の発光射出用の開口部に光ファイバの光入射部130aを接続するようにしてもよい。光ファイバ130の光射出部130bはシンチレータ部材100の1つの側面側に集められる。光ファイバ群131〜133は、マイクロレンズアレイ層群121〜123とそれぞれ対応している。   The scintillator member 100 also has a plurality of optical fiber groups 131 to 133. The optical fiber group is composed of a plurality of optical fibers 130 made of a material having X-ray transparency such as glass and plastic. The optical fiber 130 is mainly arranged to extend in, for example, the k direction along a plane parallel to the ik plane, and the light incident portion 130a that is one end of the optical fiber 130 is a microlens that constitutes a microlens array layer. It is optically coupled to the light emitting portion 120b of the array 120. Instead of the microlens array, a light reflection plate or the like may be used to guide light emitted from the scintillator element 110 to the light incident portion 130a of the optical fiber 130. Alternatively, instead of the microlens array, a light reflector that surrounds the entire inner surface with a light reflecting plate except for a predetermined opening, that is, an opening through which light emitted from the scintillator element 110 is incident and an opening through which the light is emitted is provided. You may make it connect the light-incidence part 130a of an optical fiber to the opening part for light emission emission of the light reflector. The light emitting part 130 b of the optical fiber 130 is collected on one side of the scintillator member 100. The optical fiber groups 131 to 133 correspond to the microlens array layer groups 121 to 123, respectively.

なお、シンチレータ層、マイクロレンズアレイ層、および光ファイバ群は、基台150の上に、当該順序でj方向すなわちX線透過方向において交互に配されており、上記マイクロレンズアレイ層および光ファイバは1つの光伝達層を形成する。   The scintillator layer, the microlens array layer, and the optical fiber group are alternately arranged on the base 150 in this order in the j direction, that is, the X-ray transmission direction. One light transmission layer is formed.

シンチレータ部材100は、また、複数の光検出素子群141〜143を有する。各光検出素子群は、光を検出して電気信号に変換する複数の光検出素子140で構成される。光検出素子140は光ファイバ130の光射出部130b側に受光面140aを向けて配される。光検出素子140はシンチレータ素子110毎に1つ設けられる。なお、光検出素子群は、タングステン(tungsten)やモリブデン(molybdenum)等のX線吸収部材に囲まれ、X線ビームの非照射領域に設けられており、j方向すなわちX線透過方向と平行な面に沿って配される。光検出素子群141〜143は、シンチレータ層111〜113とそれぞれ対応している。   The scintillator member 100 also has a plurality of light detection element groups 141 to 143. Each photodetecting element group includes a plurality of photodetecting elements 140 that detect light and convert it into an electrical signal. The light detection element 140 is arranged with the light receiving surface 140a facing the light emitting portion 130b side of the optical fiber 130. One photodetecting element 140 is provided for each scintillator element 110. The light detection element group is surrounded by an X-ray absorbing member such as tungsten or molybdenum and is provided in a non-irradiated region of the X-ray beam, and is parallel to the j direction, that is, the X-ray transmission direction. Arranged along the surface. The photodetecting element groups 141 to 143 correspond to the scintillator layers 111 to 113, respectively.

このように、X線検出器24は、複数のシンチレータ層、複数のマイクロレンズアレイ層、複数の光ファイバ群、および複数の光検出素子群の組合せによって構成されており、各シンチレータ層のシンチレータ素子がX線を吸収して発した発光が、マイクロレンズアレイおよび光ファイバによって伝達されて光検出素子で検出され、電気的信号に変換される。なお、シンチレータ素子110としては、例えばヨウ(I)化セシウム(Cs)が用いられるが、これに限るものではない。また、光検出素子140としては、例えばフォトダイオード(photo
diode)が用いられるが、これに限るものではない。
As described above, the X-ray detector 24 is configured by a combination of a plurality of scintillator layers, a plurality of microlens array layers, a plurality of optical fiber groups, and a plurality of photodetector elements, and the scintillator elements of each scintillator layer The light emitted by absorbing X-rays is transmitted by the microlens array and the optical fiber, detected by the light detection element, and converted into an electrical signal. As the scintillator element 110, for example, cesium iodide (Cs) is used, but is not limited thereto. Further, as the light detection element 140, for example, a photodiode (photo)
diode) is used, but is not limited to this.

このような構成のX線検出器24では、多色X線が複数のシンチレータ素子110を直列に透過するので、X線減弱係数のエネルギー依存性により、各シンチレータ素子110にシンチレーションを生じるX線はエネルギー分布がそれぞれ異なるものとなる。すなわち、複数のシンチレータ素子110は、それぞれ異なるエネルギーレベルのX線を吸収する。   In the X-ray detector 24 having such a configuration, since the multicolor X-rays pass through the plurality of scintillator elements 110 in series, the X-rays that cause scintillation in each scintillator element 110 due to the energy dependency of the X-ray attenuation coefficient are Each energy distribution will be different. That is, the plurality of scintillator elements 110 absorb X-rays having different energy levels.

例えば、X線透過の最上流のシンチレータ素子に照射されるX線のエネルギー分布が図6のe1のようになるとしたとき、その次に位置するシンチレータ素子に照射されるX線のエネルギー分布は、低エネルギーのフォトン(photon)が減少することにより、例えばe2のようになり、さらにその次に位置するシンチレータ素子に照射されるX線は、低エネルギー側のフォトンがさらに減少することにより例えばe3のようなエネルギー分布になる。   For example, when the energy distribution of X-rays irradiated to the most upstream scintillator element of X-ray transmission is as shown by e1 in FIG. 6, the energy distribution of X-rays irradiated to the next scintillator element is By reducing the low-energy photons, e.g., e2, and the X-rays irradiated to the scintillator element located next to the photon are further reduced by e.g. e3. The energy distribution is as follows.

e1とe2の差は最初のシンチレータ素子による吸収分に相当する。e2とe3の差は次のシンチレータ素子による吸収分に相当する。e3は最後のシンチレータ素子による吸収分に相当する。すなわち、X線の透過の深度が増すにつれて、相対的に低エネルギーのフォトンが減少して高エネルギーフォトンが残り、いわゆるX線の線質硬化が生じる。   The difference between e1 and e2 corresponds to the amount absorbed by the first scintillator element. The difference between e2 and e3 corresponds to the absorption by the next scintillator element. e3 corresponds to the absorption by the last scintillator element. That is, as the depth of transmission of X-rays increases, relatively low energy photons decrease and high energy photons remain, so-called X-ray quality hardening occurs.

このような線質の異なるX線、すなわちエネルギー分布領域がそれぞれ異なるX線を検出した信号が、それに対応する系統の光検出素子140を通じてそれぞれ得られる。そこで、各系統のX線検出信号に基づいてそれぞれ画像を再構成することにより、それぞれ臨床的意義を異にする断層像を得ることができる。   Signals obtained by detecting such X-rays having different radiation qualities, that is, X-rays having different energy distribution regions, are obtained through the photodetectors 140 of the corresponding system. Therefore, tomographic images having different clinical significance can be obtained by reconstructing images based on the X-ray detection signals of the respective systems.

低エネルギー成分を多く含むX線の検出信号は、例えば脂肪像を再構成するのに適する。高エネルギー成分を多く含むX線の検出信号は、例えば骨密度像を再構成するのに適する。なお、中庸のエネルギー分布のX線検出信号は汎用画像を再構成するのに適する。   An X-ray detection signal containing a large amount of low energy components is suitable, for example, for reconstructing a fat image. An X-ray detection signal containing a lot of high energy components is suitable for reconstructing a bone density image, for example. Note that the X-ray detection signal having a moderate energy distribution is suitable for reconstructing a general-purpose image.

本装置の撮影動作を説明する。図8は、本装置の動作のフロー(flow)図である。同図に示すように、ステップ(step)912で、操作者が操作装置70を通じてスキャン計画を入力する。スキャン計画には、スキャン時間、スキャン範囲、X線照射条件等に加えて、1スキャンのデータから再構成する画像数が含まれる。   The photographing operation of this apparatus will be described. FIG. 8 is a flowchart of the operation of this apparatus. As shown in the figure, in step 912, the operator inputs a scan plan through the operation device 70. The scan plan includes the number of images reconstructed from the data of one scan in addition to the scan time, scan range, X-ray irradiation conditions, and the like.

スキャン計画の入力は、例えば表示装置68に表示された入力画面によって行われる。入力画面には画像数指定用として例えば3つの押しボタン(button)を模擬したGUIが表示される。3つの押しボタンは画像数を表す数字をそれぞれの表面に表示している。   The scan plan is input by, for example, an input screen displayed on the display device 68. For example, a GUI simulating three push buttons is displayed on the input screen for specifying the number of images. The three push buttons display numbers representing the number of images on each surface.

数字1は1つの画像を得ることを意味する。これはまた4スライス分の断層像を全部加算平均することを意味する。数字2は2つの画像を得ることを意味する。これはまた4スライス分の断層像を隣接する2スライスずつ加算平均することを意味する。数字4は4つの画像を得ることを意味する。これはまた4スライス分の断層像を個々に画像化することを意味する。操作者はポインティングデバイス等により所望の数を指定する。   The number 1 means obtaining one image. This also means that the tomographic images for 4 slices are all added and averaged. The number 2 means obtaining two images. This also means that four slices of tomographic images are averaged by two adjacent slices. The number 4 means that four images are obtained. This also means that four slices of tomographic images are individually imaged. The operator designates a desired number using a pointing device or the like.

本装置は、入力されたスキャン計画に従い、操作者の操作およびデータ処理装置60による制御の下で動作する。ステップ914ではスキャン位置決めを行う。すなわち、操作者が操作装置70を操作して撮影テーブル4を移動させ、撮影対象8の撮影部位の中心をX線照射・検出装置の回転の中心(アイソセンタ:isocenter)に一致させる。   This apparatus operates under the operation of the operator and control by the data processing apparatus 60 in accordance with the input scan plan. In step 914, scan positioning is performed. That is, the operator operates the operation device 70 to move the imaging table 4 so that the center of the imaging region of the imaging object 8 coincides with the rotation center (isocenter) of the X-ray irradiation / detection device.

このようなスキャン位置決めを行った後にステップ916でスキャンを行う。すなわち、X線照射・検出装置を撮影対象8の周囲で回転させて、1回転当たり例えば1000ビューの投影データをデータ収集バッファ64に収集する。   After such scan positioning is performed, scanning is performed in step 916. That is, the X-ray irradiation / detection device is rotated around the imaging target 8 and, for example, 1000 views of projection data per rotation are collected in the data collection buffer 64.

スキャン後あるいはスキャンに並行して、ステップ918でデータ補正を行う。データ補正には例えばX線強度補正、チャンネル感度補正、温度補正等が含まれる。これによって4スライス分の補正済みのデータが、X線の線質を異にする複数系統分得られる。   Data correction is performed in step 918 after scanning or in parallel with scanning. Data correction includes, for example, X-ray intensity correction, channel sensitivity correction, temperature correction, and the like. As a result, corrected data for four slices is obtained for a plurality of systems having different X-ray quality.

これら複数系統の4スライス分のデータについて、ステップ920において、指定画像数に応じた加算平均をそれぞれ行う。すなわち、各系統毎に、指定画像数が1の場合は4スライス分のデータを全加算平均し、2の場合は半数ずつを加算平均し、4の場合は加算平均を行わない。   In step 920, the addition average corresponding to the number of designated images is performed on the data of four slices of the plurality of systems. That is, for each system, when the number of designated images is 1, the data for four slices is totaled and averaged. When it is 2, half the data is averaged and when it is 4, the averaging is not performed.

加算平均済みのデータに基づいて、ステップ922で画像再構成を各系統毎に行う。画像再構成は例えばフィルタード・バックプロジェクション法等により行われる。これによって断層像が再構成される。なお、加算平均は、ステップ918で行う代わりに、ここで再構成した画像について行うようにしても良いのはもちろんである。   Based on the addition averaged data, image reconstruction is performed for each system in step 922. Image reconstruction is performed by, for example, a filtered back projection method. Thereby, a tomographic image is reconstructed. Of course, the addition averaging may be performed on the reconstructed image instead of being performed in step 918.

次に、ステップ924で画像表示を行う。これによって、各系統につき、例えば図8に示すような画像が表示装置68で表示される。同図の(a)は画像数が1の場合、(b)は画像数が2の場合、(c)は画像数が4の場合である。   Next, in step 924, an image is displayed. As a result, for each system, for example, an image as shown in FIG. (A) of the figure is a case where the number of images is 1, (b) is a case where the number of images is 2, and (c) is a case where the number of images is 4.

これにより、例えば、汎用画像に加えて脂肪画像および骨密度画像を1スキャンで得ることができる。   Thereby, for example, a fat image and a bone density image can be obtained in one scan in addition to the general-purpose image.

このような本実施形態によれば、複数のシンチレータ素子110がX線透過方向に配され、シンチレータ素子110毎に当該素子からの発光を伝達するマイクロレンズアレイ120および光ファイバ130が設けられているので、シンチレータ素子110からの発光の検出効率が減少せず、X線が光検出素子140に直接照射されてダメージを受けたり不要な信号ノイズを発生したりすることもなく、かつ、比較的一般的な形状の部材から構成される構造とすることができる。これにより、エネルギーレベルが互いに異なる複数種類のX線を効率よく検出し、加工が比較的容易で、かつ、X線による劣化が少ないシンチレータ部材を実現できる。また、そのようなシンチレータ部材をX線検出器24に有するX線CT装置を実現できる。   According to this embodiment, a plurality of scintillator elements 110 are arranged in the X-ray transmission direction, and the microlens array 120 and the optical fiber 130 that transmit light emitted from the elements are provided for each scintillator element 110. Therefore, the detection efficiency of light emission from the scintillator element 110 does not decrease, the X-rays are not directly irradiated on the light detection element 140, and no damage or generation of unnecessary signal noise occurs. It can be set as the structure comprised from a member of a typical shape. As a result, it is possible to efficiently detect a plurality of types of X-rays having different energy levels, realize a scintillator member that is relatively easy to process and has little deterioration due to X-rays. Further, an X-ray CT apparatus having such a scintillator member in the X-ray detector 24 can be realized.

また、本実施形態によれば、上述の通り加工が容易であることから、シンチレータ層の多層化が容易であり、2層、3層にとどまらず、シンチレータ素子の特性が許す限り、多層化が可能である。   In addition, according to the present embodiment, since the processing is easy as described above, the scintillator layer can be easily multi-layered, and the multi-layer is not limited to two or three layers as long as the characteristics of the scintillator element allow. Is possible.

また、本実施形態によれば、複数の光検出素子が、j方向すなわちX線透過方向と平行な面に沿って配されているので、X線照射を受け難くすることができ、光検出素子の劣化や光検出素子からの電気的ノイズを抑制することができる。   In addition, according to the present embodiment, since the plurality of light detection elements are arranged along the plane parallel to the j direction, that is, the X-ray transmission direction, the light detection elements can be made difficult to receive. Deterioration and electrical noise from the light detection element can be suppressed.

なお、本実施形態では、シンチレータ素子からの発光を光検出素子に伝達する光伝達部材として、マイクロレンズアレイと光ファイバの組合せを用いているが、これらに限定されない。例えば、光伝達部材の全部または一部として、光ファイバあるいは他の光導波路を基板に組み込んだ光基板を用いるようにしてもよい。また例えば、光伝達部材として、マイクロレンズアレイのように機能する特殊加工された端部を有する光ファイバを用いてもよい。   In this embodiment, a combination of a microlens array and an optical fiber is used as a light transmission member that transmits light emitted from the scintillator element to the light detection element, but is not limited thereto. For example, an optical substrate in which an optical fiber or another optical waveguide is incorporated into the substrate may be used as all or part of the light transmission member. For example, an optical fiber having a specially processed end that functions like a microlens array may be used as the light transmission member.

また、本実施形態では、各シンチレータ層が反応するX線のエネルギーレベルは、上層のシンチレータ層でのX線吸収により次層のシンチレータ層に入射するX線のエネルギー分布が変化し、次層で吸収されるX線のエネルギーレベルが変化する場合について説明したが、各シンチレータ層が吸収するX線のエネルギーレベルが、例えば、高、中、低と、もともと異なっていてもよい。   In this embodiment, the energy level of the X-rays that each scintillator layer reacts with changes in the energy distribution of the X-rays incident on the next scintillator layer due to X-ray absorption in the upper scintillator layer, Although the case where the energy level of the absorbed X-ray is changed has been described, the energy level of the X-ray absorbed by each scintillator layer may be originally different, for example, high, medium, and low.

本発明の実施の形態の一例である装置のブロック図である。It is a block diagram of an apparatus which is an example of an embodiment of the invention. 図1に示した装置における検出器アレイの模式図である。It is a schematic diagram of the detector array in the apparatus shown in FIG. 図1に示した装置におけるX線照射・検出装置の模式図である。It is a schematic diagram of the X-ray irradiation / detection apparatus in the apparatus shown in FIG. 図1に示した装置におけるX線照射・検出装置の模式図である。It is a schematic diagram of the X-ray irradiation / detection apparatus in the apparatus shown in FIG. 検出器アレイの主要部の模式図である。It is a schematic diagram of the principal part of a detector array. 多色X線のエネルギー分布を示す図である。It is a figure which shows the energy distribution of a polychromatic X-ray. 図1に示した装置の動作のフロー図である。It is a flowchart of operation | movement of the apparatus shown in FIG. 図1に示した装置が表示する画像の模式図である。It is a schematic diagram of the image which the apparatus shown in FIG. 1 displays.

符号の説明Explanation of symbols

2 走査ガントリ
6 操作コンソール
8 撮影対象
20 X線管
22 コリメータ
24 X線検出器
24(ik) X線光変換素子
26 データ収集部
28 X線コントローラ
30 コリメータコントローラ
34 回転部
36 回転コントローラ
60 データ処理装置
62 制御インタフェース
64 データ収集バッファ
66 記憶装置
68 表示装置
70 操作装置
100 シンチレータ部材
110 シンチレータ素子
111,112,113 シンチレータ層
120 マイクロレンズアレイ
121,122,123 マイクロレンズアレイ層
130 光ファイバ
131,132,133 光ファイバ群
140 光検出素子
141,142,143 光検出素子群
400 X線ビーム
2 Scanning gantry 6 Operation console 8 Imaging object 20 X-ray tube 22 Collimator 24 X-ray detector 24 (ik) X-ray light conversion element 26 Data collection unit 28 X-ray controller 30 Collimator controller 34 Rotation unit 36 Rotation controller 36 Data processing device 62 control interface 64 data collection buffer 66 storage device 68 display device 70 operation device 100 scintillator member 110 scintillator element 111,112,113 scintillator layer 120 microlens array 121,122,123 microlens array layer 130 optical fiber 131,132,133 Optical fiber group 140 Photodetection element 141, 142, 143 Photodetection element group 400 X-ray beam

Claims (8)

複数のシンチレータ素子をX線透過方向と垂直な方向に配列してなるシンチレータ層を前記X線透過方向に複数配置してなる複数のシンチレータ層と、
前記シンチレータ素子からの発光を伝達する光伝達部材を前記シンチレータ素子毎に設けてなる複数の光伝達部材とを具備するシンチレータ部材。
A plurality of scintillator layers formed by arranging a plurality of scintillator layers in the X-ray transmission direction by arranging a plurality of scintillator elements in a direction perpendicular to the X-ray transmission direction;
A scintillator member comprising: a plurality of light transmission members each provided with a light transmission member for transmitting light emitted from the scintillator elements for each of the scintillator elements.
前記シンチレータ層は、多数のシンチレータ素子がマトリクス状に配されてなる請求項1に記載のシンチレータ部材。   The scintillator member according to claim 1, wherein the scintillator layer includes a large number of scintillator elements arranged in a matrix. 前記複数のシンチレータ層の各々について、1つのシンチレータ層を構成する複数のシンチレータ素子に設けられた複数の光伝達部材は、該シンチレータ層と平行な光伝達層を形成する請求項1または請求項2に記載のシンチレータ部材。   The plurality of light transmission members provided in a plurality of scintillator elements constituting one scintillator layer form a light transmission layer parallel to the scintillator layer for each of the plurality of scintillator layers. The scintillator member according to 1. 前記シンチレータ層と前記光伝達層とは、前記X線透過方向に交互に配される請求項3に記載のシンチレータ部材。   The scintillator member according to claim 3, wherein the scintillator layer and the light transmission layer are alternately arranged in the X-ray transmission direction. 前記光伝達部材は、レンズまたは光ファイバを含む請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のシンチレータ部材。   The scintillator member according to any one of claims 1 to 3, wherein the light transmission member includes a lens or an optical fiber. 前記シンチレータ素子から前記光伝達部材により伝達された発光を検出する光検出素子を前記シンチレータ素子毎に設けてなる複数の光検出素子をさらに具備する、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のシンチレータ部材。   6. The apparatus according to claim 1, further comprising a plurality of light detection elements each provided with a light detection element that detects light emission transmitted from the scintillator element by the light transmission member for each of the scintillator elements. The scintillator member according to 1. 前記複数の光検出素子は、前記X線透過方向と平行な面に沿って配される請求項6に記載のシンチレータ部材。   The scintillator member according to claim 6, wherein the plurality of light detection elements are arranged along a plane parallel to the X-ray transmission direction. X線源とシンチレータ部材を有するX線検出器とを用いて撮影対象をX線でスキャンして得られる複数ビューの投影データに基づいて画像を再構成するX線CT装置であって、
前記シンチレータ部材は、
複数のシンチレータ素子をX線透過方向と垂直な方向に配列してなるシンチレータ層を前記X線透過方向に複数配置してなる複数のシンチレータ層と、
前記シンチレータ素子からの発光を伝達する光伝達部材を前記シンチレータ素子毎に設けてなる複数の光伝達部材とを具備するX線CT装置。
An X-ray CT apparatus for reconstructing an image based on projection data of a plurality of views obtained by scanning an imaging target with an X-ray using an X-ray source and an X-ray detector having a scintillator member,
The scintillator member is
A plurality of scintillator layers formed by arranging a plurality of scintillator layers in the X-ray transmission direction by arranging a plurality of scintillator elements in a direction perpendicular to the X-ray transmission direction;
An X-ray CT apparatus comprising: a plurality of light transmission members each provided with a light transmission member that transmits light emitted from the scintillator elements for each of the scintillator elements.
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