JP2010220880A - Radiation detector and x-ray ct apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、放射線検出器及びX線CT装置に関する。 The present invention relates to a radiation detector and an X-ray CT apparatus.
近年のX線CT(Computer Tomography)装置においては、検出点数を多くして空間分解能を上げるために、シンチレータを用いた固体検出器(以下、放射線検出器という)が用いられている。
放射線検出器は、基板上に区画されて設けられた複数の光電変換素子と、この上に積層されたシンチレータとを備えており、シンチレータは光電変換素子の各検出区画毎に光反射部により分離、区画されている。また、個々のシンチレータに入射するX線を制御するとともに散乱X線を吸収して、散乱X線によるクロストークを低減させるためにコリメータが配設されている。
In recent X-ray CT (Computer Tomography) apparatuses, a solid detector (hereinafter referred to as a radiation detector) using a scintillator is used in order to increase the number of detection points and increase the spatial resolution.
The radiation detector includes a plurality of photoelectric conversion elements provided on a substrate and a scintillator stacked thereon, and the scintillator is separated by a light reflecting portion for each detection section of the photoelectric conversion elements. Is partitioned. In addition, a collimator is provided to control X-rays incident on individual scintillators and absorb scattered X-rays to reduce crosstalk due to scattered X-rays.
コリメータを構成するコリメータ板は、一般的にはW(タングステン)やMo(モリブデン)などの重金属から形成されている。そのため、加工が非常に困難でありコリメータ、ひいては放射線検出器の生産性向上や価格低減などの妨げとなっていた。特に、近年においては、検出点数を多くして空間分解能を上げるために多列化が図られており、コリメータ板の配設数が増加する傾向にある。そのため、コリメータの生産性向上や価格低減などが重要な課題となってきている。 The collimator plate constituting the collimator is generally formed from a heavy metal such as W (tungsten) or Mo (molybdenum). For this reason, processing is very difficult, which hinders productivity improvement and price reduction of collimators and, consequently, radiation detectors. In particular, in recent years, in order to increase the number of detection points and increase the spatial resolution, the number of rows is increased, and the number of collimator plates arranged tends to increase. For this reason, improving productivity and price reduction of collimators have become important issues.
ここで、一組のコリメータ板に対して複数の光電変換素子を配設する技術が提案されている(特許文献1を参照)。
特許文献1に開示がされている技術によれば、コリメータ板の配設数を削減することができるので、コリメータ、ひいては放射線検出器の生産性向上や価格低減などを図ることができる。
しかしながら、一組のコリメータ板に対して複数の光電変換素子を配設するようにすれば、隣接するシンチレータにもX線が入射しやすくなるのでクロストークが発生しやすくなる。そのため、検出データの精度が劣化するおそれがある。また、この様な構成の放射線検出器をX線CT装置に用いるものとすれば、X線CT画像の画質を低下させてしまうおそれがある。
Here, a technique for arranging a plurality of photoelectric conversion elements with respect to a set of collimator plates has been proposed (see Patent Document 1).
According to the technique disclosed in
However, if a plurality of photoelectric conversion elements are arranged on a set of collimator plates, X-rays are likely to enter the adjacent scintillators, and crosstalk is likely to occur. As a result, the accuracy of the detected data may be degraded. Further, if the radiation detector having such a configuration is used in an X-ray CT apparatus, the image quality of the X-ray CT image may be deteriorated.
本発明は、検出データの精度劣化を抑制することができるとともに生産性の向上を図ることができる放射線検出器及びX線CT装置を提供する。 The present invention provides a radiation detector and an X-ray CT apparatus capable of suppressing deterioration in accuracy of detection data and improving productivity.
本発明の一態様によれば、コリメータと、前記コリメータと対向して設けられ放射線を受けて蛍光を発するシンチレータと、前記蛍光を電気信号に変換する光電変換素子を有し、前記シンチレータの主面に設けられた光電変換手段と、を備え、前記コリメータは、1つの前記光電変換素子に対して一組のコリメータ板が配設された第1の領域と、複数の前記光電変換素子に対して一組のコリメータ板が配設された第2の領域と、を有すること、を特徴とする放射線検出器が提供される。 According to one aspect of the present invention, the main surface of the scintillator includes a collimator, a scintillator that is provided facing the collimator and emits fluorescence upon receiving radiation, and a photoelectric conversion element that converts the fluorescence into an electrical signal. The collimator includes a first region in which a pair of collimator plates is disposed for one photoelectric conversion element, and a plurality of the photoelectric conversion elements. And a second region having a set of collimator plates disposed thereon. A radiation detector is provided.
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放射線検出器と、前記X線源と前記放射線検出器とを支持し、被検体の周りを回転する回転リングと、前記放射線検出器により検出された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。 According to another aspect of the invention, an X-ray source, the radiation detector that detects X-rays emitted from the X-ray source, and the X-ray source and the radiation detector are supported. A rotating ring that rotates around the subject and a reconstruction device that reconstructs a tomographic image of the subject based on the intensity of the X-rays detected by the radiation detector. An X-ray CT apparatus is provided.
本発明によれば、検出データの精度劣化を抑制することができるとともに生産性の向上を図ることができる放射線検出器及びX線CT装置が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the radiation detector and X-ray CT apparatus which can aim at the improvement of productivity while being able to suppress the precision degradation of detection data are provided.
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
また、本実施の形態に係る放射線検出器は、X線のほかにもγ線などの各種放射線にも適用させることができるが、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、以下の実施形態において他の放射線に適用させる場合には、「X線」を「放射線」に置き換えるようにすればよい。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be illustrated with reference to the drawings. In addition, in each drawing, the same code | symbol is attached | subjected to the same component and detailed description is abbreviate | omitted suitably.
The radiation detector according to the present embodiment can be applied to various types of radiation such as γ-rays in addition to X-rays. As a typical example of radiation, the case of X-rays is taken as an example. explain. Therefore, when applying to other radiation in the following embodiments, “X-ray” may be replaced with “radiation”.
図1は、第1の実施形態に係る放射線検出器を例示するための模式図である。
図2は、図1におけるA−A断面を表すための模式断面図である。
図3は、図2におけるB−B断面を表すための模式断面図である。
図1〜図3に示すように、放射線検出器1は、検出部2、コリメータ10を備えている。検出部2には、シンチレータ4、光反射部17、接着層3、光電変換手段12、信号処理回路18、基部7が設けられている。また、コリメータ10には、コリメータ板5、5a、コリメータ板5、5aを保持する保持手段6が設けられている。
なお、図中の矢印はX線の入射方向を表している。
FIG. 1 is a schematic diagram for illustrating the radiation detector according to the first embodiment.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view for illustrating an AA cross section in FIG. 1.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for illustrating a BB cross section in FIG. 2.
As shown in FIGS. 1 to 3, the
In addition, the arrow in a figure represents the incident direction of X-rays.
図3に示すように、シンチレータ4は、光電変換手段12に設けられた光電変換素子12a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4が溝16により分割された構成となっている。そして、シンチレータ4と光電変換手段12とが、互いの区画を対応させるように、接着層3を介して接合されている。
As shown in FIG. 3, the
シンチレータ4は、コリメータ10と対向させて設けられ、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4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、適宜変更することができる。
The
また、シンチレータ4同士の間の溝16には、シンチレータ4の発光波長付近の波長の光を反射する機能を有するもの(例えば、例示をした白色の板状体17aなど)を挿入、接着したものなどからなる光反射部17が設けられている。
光電変換素子12a毎にシンチレータ4を区画する光反射部17は、各シンチレータ4の区画間における光学的分離と反射とを行わせることで、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。なお、光反射部17は、例示をした白色の板状体17aを挿入、接着したものからなるものに限定されるわけではない。例えば、白色の接着剤からなるものであってもよいし、白色の顔料を含むものを充填、固化させたものであってもよい。また、白色のものに限定されるわけではなく、シンチレータ4の発光波長付近の波長の光を反射する機能を有するものであればよい。また、光反射部17は、各シンチレータ4同士を接合して一体化させる役割を有していてもよい。
Further, the
The
光電変換手段12は、シンチレータ4からの蛍光を電気信号に変換する光電変換素子12aを有し、シンチレータ4の主面に設けられている。光電変換手段12に備えられる光電変換素子12a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12aでシンチレータ4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。なお、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4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。
The photoelectric conversion means 12 includes a
接着層3は、例えば、透明接着剤からなり、シンチレータ4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。このように、各シンチレータ4は、透明な接着層3を介して、光電変換素子12aの受光部に対向するようにして接合されている。
The
光電変換手段12のシンチレータ4が接合される側の面と対向する側の面には、信号処理回路18が設けられている。信号処理回路18は、各区分毎の電気信号を取り込むことができるようになっている。また、信号処理回路18には、図示しない増幅器やAD変換器等を設けることができる。
なお、光電変換手段12と信号処理回路18とは、必ずしも接合されている必要はなく、分離して設けるようにすることもできる。また、図示しない増幅器やAD変換器等も別途設けるようにすることができる。
A
Note that the photoelectric conversion means 12 and the
基部7は、平板状を呈し、その主面には信号処理回路18、光電変換手段12、接着層3、光反射部17が設けられたシンチレータ4が積層されるようにして設けられている。また、図示しないネジなどの締結手段を用いて、後述する保持手段6に取り付けることができるようになっている。そのため、基部7を保持手段6に取り付けることで、積層されるようにして設けられたシンチレータ4などが保持手段6に取り付けられるようになっている。
The
保持手段6には、コリメータ板5、5aの厚み寸法よりも若干大きな寸法を有する溝6aが設けられている。また、一組の溝6aが互いに対峙するように複数設けられている。そして、コリメータ板5、5aの端部を溝6aに挿入することで、コリメータ板5、5aの位置決めと保持ができるようになっている。また、溝6aは、光反射部17と同じピッチ寸法となるように設けられている。
The holding means 6 is provided with a
コリメータ板5、5aは、各シンチレータ4に入射する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役割を果たす。コリメータ板5、5a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重金属の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X線の遮蔽特性に優れた材料を適宜選択することができる。
The
ここで、コリメータ板5、5aは、W(タングステン)やMo(モリブデン)などの重金属で形成されているため加工が非常に困難である。そのため、生産性が低く、また、生産コストも高額なものとなる。そして、このことがコリメータ10、ひいては放射線検出器1の生産性向上や価格低減などの妨げとなっている。特に、近年においては、検出点数を多くして空間分解能を上げるために多列化が図られており、コリメータ板の配設数が増加する傾向にある。そのため、コリメータの生産性向上や価格低減などが重要な課題となってきている。
Here, since the
この場合、一組のコリメータ板に対して複数の光電変換素子12aを配設するようにすれば、コリメータ板の配設数を削減することができるので、コリメータ10、ひいては放射線検出器1の生産性向上や価格低減などを図ることができる。
しかしながら、一組のコリメータ板に対して単に複数の光電変換素子12aを配設するようにすれば、コリメータ板間の寸法が大きくなるため散乱X線が入射しやすくなる。そこで、本実施の形態においては、複数の光電変換素子12aを設ける場合であっても「グリッド比G」が略同一となるようにコリメータ板の高さ寸法を変化させるようにしている。
In this case, if a plurality of
However, if a plurality of
図4は、グリッド比を略同一とする場合を例示するための模式図である。なお、図4(a)は一組のコリメータ板5に対して1つの光電変換素子12aを配設する場合、図4(b)は一組のコリメータ板5aに対して2つの光電変換素子12aを配設する場合である。また、図中のθは散乱X線の許容入射角、H1とH2はコリメータ板の高さ寸法、W1とW2はコリメータ板間の寸法である。
また、図4(a)の場合のグリッド比G1は、H1/W1となる。一方、図4(b)の場合のグリッド比G2は、H2/W2となる。
FIG. 4 is a schematic diagram for illustrating the case where the grid ratios are substantially the same. 4A shows a case where one
Further, the grid ratio G1 in the case of FIG. 4A is H1 / W1. On the other hand, the grid ratio G2 in the case of FIG. 4B is H2 / W2.
ここで、散乱X線に対する除去効果が同等となるようにするためには、散乱X線の許容入射角θが略同一となるようにすればよい。そして、散乱X線の許容入射角θが略同一となるようにするためには、グリッド比を略同一とすればよく、H1/W1=H2/W2となるようなコリメータ板の高さ寸法とすればよい。 Here, in order to make the removal effect on the scattered X-rays equal, the allowable incident angle θ of the scattered X-rays may be made substantially the same. In order to make the allowable incident angles θ of scattered X-rays substantially the same, the grid ratios may be made substantially the same, and the height dimension of the collimator plate such that H1 / W1 = H2 / W2. do it.
例えば、コリメータ板間の寸法W2は、寸法W1の略2倍であるため、コリメータ板の高さ寸法H2を寸法H1の略2倍とすればよいことになる。 For example, since the dimension W2 between the collimator plates is approximately twice the dimension W1, the height dimension H2 of the collimator plates may be approximately twice the dimension H1.
図5は、図4(a)の場合における散乱X線の除去の様子を例示するための模式図である。また、図5(a)はコリメータ板などの配置を例示するための模式図である。図5(b)は、検出部に到達した散乱X線と直接線の量を例示するためのグラフ図である。なお、図中の「山」が直接線x1の量を表し、「谷」が散乱X線x2の量を表している。また、「谷」を結んだ線x20は散乱X線x2の分布状況を表している。
図6は、図4(b)の場合における散乱X線の除去の様子を例示するための模式図である。また、図6(a)はコリメータ板などの配置を例示するための模式図である。図6(b)は、検出部に到達した散乱X線と直接線の量を例示するためのグラフ図である。なお、図中の「山」が直接線x1の量を表し、「谷」が散乱X線x2の量を表している。また、「谷」を結んだ線x21は散乱X線x2の分布状況を表している。
この場合、図5に例示をしたもののグリッド比G1(H1/W1)と図6に例示をしたもののグリッド比G2(H2/W2)とが略同一となるような寸法関係としている。また、図中に示した水ファントムWは、水を主体に構成された物体であり、人体を透過する際のX線の吸収や散乱に関して略近似する作用を有している。
FIG. 5 is a schematic diagram for illustrating how the scattered X-rays are removed in the case of FIG. FIG. 5A is a schematic diagram for illustrating the arrangement of a collimator plate and the like. FIG. 5B is a graph for illustrating the amount of scattered X-rays and direct rays that have reached the detection unit. In the figure, “mountain” represents the amount of the direct line x1, and “valley” represents the amount of the scattered X-ray x2. A line x20 connecting “valleys” represents the distribution of scattered X-rays x2.
FIG. 6 is a schematic diagram for illustrating how the scattered X-rays are removed in the case of FIG. FIG. 6A is a schematic diagram for illustrating the arrangement of a collimator plate and the like. FIG. 6B is a graph for illustrating the amount of scattered X-rays and direct rays that have reached the detection unit. In the figure, “mountain” represents the amount of the direct line x1, and “valley” represents the amount of the scattered X-ray x2. A line x21 connecting “valleys” represents the distribution of scattered X-rays x2.
In this case, the dimensional relationship is such that the grid ratio G1 (H1 / W1) illustrated in FIG. 5 and the grid ratio G2 (H2 / W2) illustrated in FIG. 6 are substantially the same. The water phantom W shown in the figure is an object mainly composed of water, and has a function that approximates the absorption and scattering of X-rays when passing through the human body.
図5(a)に示すように、X線管球101から水ファントムWに向けて曝射されたX線は水ファントムWに吸収、散乱されて、散乱X線を除去するための遮蔽板120に入射する。そして、遮蔽板120により散乱X線の一部が吸収、除去されて、直接線x1と除去されなかった散乱X線x2がコリメータ板5が配設された位置に到達する。
散乱X線x2の大部分はコリメータ板5に入射することで吸収、除去され、吸収されなかった散乱X線x2の一部と直接線x1が検出部に到達することになる。
また、図6(a)に示すものの場合も同様に、X線管球101から水ファントムWに向けて曝射されたX線は水ファントムWに吸収、散乱されて、散乱X線を除去するための遮蔽板120に入射する。そして、遮蔽板120により散乱X線の一部が吸収、除去されて、直接線x1と除去されなかった散乱X線x2がコリメータ板5aが配設された位置に到達する。
散乱X線x2の大部分はコリメータ板5aに入射することで吸収、除去され、吸収されなかった散乱X線x2の一部と直接線x1が検出部に到達することになる。
As shown in FIG. 5A, the X-rays exposed from the
Most of the scattered X-rays x2 are absorbed and removed by entering the
Similarly, in the case shown in FIG. 6A, the X-rays emitted from the
Most of the scattered X-rays x2 are absorbed and removed by entering the
ここで、図5(b)、図6(b)に示すように、グリッド比G1(H1/W1)とグリッド比G2(H2/W2)とを略同一とした場合には、検出部に到達する散乱X線x2の分布状況(線x20、線x21)が略同一となることがわかる。このことは、グリッド比を略同一とすれば散乱X線の除去効果も略同一とすることができることを意味している。そのため、グリット比を略同一として一組のコリメータ板に対して複数の光電変換素子を配設するようにすれば、その分コリメータ板の配設数を削減することができるので、コリメータ、ひいては放射線検出器の生産性向上や価格低減などを図ることができる。 Here, as shown in FIGS. 5B and 6B, when the grid ratio G1 (H1 / W1) and the grid ratio G2 (H2 / W2) are substantially the same, the detection unit is reached. It can be seen that the distribution state of the scattered X-rays x2 (line x20, line x21) is substantially the same. This means that if the grid ratio is substantially the same, the effect of removing scattered X-rays can be made substantially the same. For this reason, if a plurality of photoelectric conversion elements are disposed on a set of collimator plates with substantially the same grit ratio, the number of collimator plates disposed can be reduced by that amount. It is possible to improve the productivity of the detector and reduce the price.
しかしながら、一組のコリメータ板に対して複数の光電変換素子を配設するようにすれば、隣接するシンチレータにもX線が入射しやすくなるのでクロストークが発生しやすくなる。そのため、検出データの精度が劣化するおそれがある。また、この様な構成の放射線検出器をX線CT装置に用いるものとすれば、X線CT画像の画質を低下させてしまうおそれがある。 However, if a plurality of photoelectric conversion elements are arranged on a set of collimator plates, X-rays are likely to enter the adjacent scintillators, and crosstalk is likely to occur. As a result, the accuracy of the detected data may be degraded. Further, if the radiation detector having such a configuration is used in an X-ray CT apparatus, the image quality of the X-ray CT image may be deteriorated.
本発明者はさらなる検討の結果、検出対象(X線CT装置の場合においては被検体)との位置関係などをも考慮すれば、コリメータ板の配設数を削減しても検出データ全体における精度劣化を抑制することができるとの知見を得た。
例えば、放射線検出器をX線CT装置に用いる場合(例えば、図10を参照)においては、被検体との位置関係によっては検出データの精度が多少劣化しても許容される部分がある。すなわち、有効視野領域FOVの中心領域には被検体の内臓などの重要な検出部位が存在するので、中心領域における検出データの精度は高める必要がある。一方、有効視野領域FOVの端部領域には重要な検出部位が存在する可能性が低いので、中心領域に比べて重要性が低い。そのため、有効視野領域FOVの中心領域においてはコリメータ板の配設数を削減せず、有効視野領域FOVの端部領域においてのみコリメータ板の配設数を削減するようにすれば、検出データ全体における精度劣化を抑制しつつコリメータ板の配設数を削減することができる。
As a result of further studies, the present inventor has taken into consideration the positional relationship with the detection target (the subject in the case of the X-ray CT apparatus), and the accuracy of the entire detection data even if the number of collimator plates is reduced. The knowledge that deterioration can be suppressed was obtained.
For example, when a radiation detector is used in an X-ray CT apparatus (see, for example, FIG. 10), there is a portion that is allowed even if the accuracy of detection data is somewhat degraded depending on the positional relationship with the subject. That is, since an important detection site such as the internal organ of the subject exists in the central region of the effective visual field region FOV, it is necessary to increase the accuracy of detection data in the central region. On the other hand, since the possibility that an important detection site exists in the end region of the effective visual field region FOV is low, it is less important than the central region. Therefore, if the number of collimator plates is not reduced in the central area of the effective visual field area FOV and the number of collimator plates is reduced only in the end area of the effective visual field area FOV, The number of collimator plates disposed can be reduced while suppressing deterioration in accuracy.
図1に例示をした放射線検出器1の場合においては、1つの光電変換素子12aに対して一組のコリメータ板5が配設された領域がコリメータ10の中央部分に設けられている。また、複数の光電変換素子12aに対して一組のコリメータ板5aが配設された領域がコリメータ10の端部近傍に設けられている。すなわち、コリメータ10の端部領域においてコリメータ板5aの配設数を削減するようにしている。
この様に、コリメータ10は、1つの光電変換素子12aに対して一組のコリメータ板5が配設された領域(中央領域)と、複数の光電変換素子12aに対して一組のコリメータ板5aが配設された領域(端部領域)と、を有している。また、中央領域におけるグリット比と、端部領域におけるグリット比と、が略同一となっている。すなわち、散乱X線の除去効果に関して中心領域と端部領域とが略同一となるようになっている。
In the case of the
As described above, the
次に、放射線検出器1の作用について例示をする。
図3に示すように、図示しないX線源から曝射されたX線はコリメータ板5に沿って入射し、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4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(散乱X線)の大部分は、コリメータ板5に吸収されることになる。
Next, the operation of the
As shown in FIG. 3, X-rays emitted from an X-ray source (not shown) are incident along the
そして、シンチレータ4に到達したX線は、X線の強度に比例した強度を有する光に変換される。変換された光は、光反射部17の表面、シンチレータ4と光反射部17との界面等で反射を繰り返しながら光電変換手段12に入射する。
光電変換手段12に入射した光は、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。
Then, the X-rays that have reached the
The light incident on the photoelectric conversion means 12 is photoelectrically converted and output as an electric signal having an intensity proportional to the intensity of the light.
本実施の形態においては、コリメータの端部領域においてコリメータ板5aの配設数を削減するようにしている。すなわち、コリメータの端部領域においては一組のコリメータ板5aに対して複数の光電変換素子12aを配設するようにしている。また、中央領域におけるグリット比と、端部領域におけるグリット比と、が略同一となるようになっている。すなわち、散乱X線の除去効果に関して中心領域と端部領域とが略同一となるようになっている。
In the present embodiment, the number of
そのため、検出データ全体における精度劣化を抑制しつつコリメータ板の配設数を削減することができる。その結果、検出データの精度劣化を抑制することができるとともに生産性の向上や価格の低減を図ることができる。 Therefore, it is possible to reduce the number of collimator plates disposed while suppressing deterioration in accuracy in the entire detection data. As a result, it is possible to suppress deterioration in accuracy of the detected data and improve productivity and reduce the price.
図7は、第2の実施形態に係る放射線検出器を例示するための模式図である。また、図7(a)は放射線検出器の構成を例示するための模式図、図7(b)は図7(a)におけるC部の模式拡大図、図7(c)は図7(a)におけるD部の模式拡大図である。
図7(a)に示すように、放射線検出器50は、検出部52、コリメータ51を備えている。また、図7(b)、図7(c)に示すように検出部52には、前述した検出部2と同様にシンチレータ4、光反射部17、接着層3、光電変換手段12、信号処理回路18、基部7が設けられている。
FIG. 7 is a schematic view for illustrating the radiation detector according to the second embodiment. 7A is a schematic diagram for illustrating the configuration of the radiation detector, FIG. 7B is a schematic enlarged view of a portion C in FIG. 7A, and FIG. 7C is FIG. It is a model enlarged view of the D section in FIG.
As shown in FIG. 7A, the
また、コリメータ51には、コリメータ板55a〜55c、コリメータ板55a〜55cを保持する図示しない保持手段が設けられている。
本実施の形態においてもコリメータの端部領域においてコリメータ板55a、55cの配設数を削減するようにしている。すなわち、最も端部側のC部においては図7(b)に示すように一組のコリメータ板55aに対して3つの光電変換素子12aを配設するようにしている。また、C部に隣接するD部においては図7(c)に示すように一組のコリメータ板55bに対して2つの光電変換素子12aを配設するようにしている。また、中心領域においては一組のコリメータ板55cに対して1つの光電変換素子12aを配設するようにしている。
そして、中心領域におけるコリメータのグリット比と、C部やD部におけるコリメータのグリット比とが略同一となるようになっている。すなわち、複数の光電変換素子12aに対して一組のコリメータ板が配設された領域においては、コリメータ51の端部に向かうにつれ、コリメータ板の高さ寸法が段階的に大きくなっている。
この様にグリット比を略同一とすれば、中心領域における散乱X線の除去効果と、C部やD部における散乱X線の除去効果とが略同一となるようにすることができる。
The
Also in the present embodiment, the number of
And the grit ratio of the collimator in the center region is substantially the same as the grit ratio of the collimator in the C part and the D part. That is, in the region where a set of collimator plates is disposed for the plurality of
In this way, if the grid ratio is substantially the same, the effect of removing scattered X-rays in the central region and the effect of removing scattered X-rays in the C and D portions can be made substantially the same.
また、より重要度の小さいC部におけるコリメータ板55aの削減数をこれより中心領域側に配設されるD部におけるコリメータ板55bの削減数より多くすることで、より多くのコリメータ板の削減を図っている。
この様に、中心領域から端部領域に向けて段階的にコリメータ板の削減数を多くするようにすれば、検出データの精度変化も段階的なものとすることができる。そのため、検出データの精度変化における連続性を向上させることができるので、検出データ全体における精度劣化をさらに抑制することができる。
なお、放射線検出器50の作用は前述した放射線検出器1の作用と同様のため、その説明は省略する。
Further, by reducing the number of
In this way, if the number of collimator plates to be reduced is increased stepwise from the central region toward the end region, the accuracy change of the detection data can be made stepwise. Therefore, continuity in the accuracy change of the detection data can be improved, so that deterioration in accuracy in the entire detection data can be further suppressed.
Since the operation of the
本実施の形態によれば、より多くのコリメータ板の削減を図ることができる。また、中心領域から端部領域に向けて段階的にコリメータ板の削減数を多くすることで検出データの精度変化も段階的なものとすることができる。そのため、検出データ全体における精度劣化をさらに抑制することができる。 According to the present embodiment, it is possible to reduce more collimator plates. In addition, by increasing the number of collimator plates in a stepwise manner from the center region toward the end region, the accuracy change of the detection data can be made stepwise. Therefore, it is possible to further suppress deterioration in accuracy in the entire detection data.
図8は、第3の実施形態に係る放射線検出器を例示するための模式図である。
図8に示すように、放射線検出器60は、検出部62、コリメータ61を備えている。また、検出部62には、前述した検出部2と同様に図示しないシンチレータ、光反射部、接着層、光電変換手段、信号処理回路、基部が設けられている。
また、コリメータ61には、コリメータ板65、コリメータ板65を保持する図示しない保持手段が設けられている。
FIG. 8 is a schematic view for illustrating the radiation detector according to the third embodiment.
As shown in FIG. 8, the
The
本実施の形態においてもコリメータの端部領域においてコリメータ板65の配設数を削減するようにしている。ただし、本実施の形態においては、中心領域から端部領域に向けてコリメータ板65の数が漸減するようになっている。また、中心領域におけるコリメータのグリット比と、コリメータ板65の数が漸減する領域におけるコリメータのグリット比とが略同一となるようになっている。すなわち、複数の光電変換素子12aに対して一組のコリメータ板が配設された領域においては、コリメータ61の端部に向かうにつれ、コリメータ板65の高さ寸法が漸増している。
この様に、中心領域から端部領域に向けてコリメータ板65の数を漸減させるようにすれば、検出データの精度変化における連続性をより向上させることができる。そのため、検出データ全体における精度劣化をさらに抑制することができる。
なお、放射線検出器60の作用は前述した放射線検出器1の作用と同様のため、その説明は省略する。
Also in the present embodiment, the number of
In this way, if the number of
Since the operation of the
本実施の形態によれば、より多くのコリメータ板の削減を図ることができる。また、中心領域から端部領域に向けてコリメータ板の数を漸減させるようにすることで検出データの精度変化をより連続的なものとすることができる。そのため、検出データ全体における精度劣化をさらに抑制することができる。 According to the present embodiment, it is possible to reduce more collimator plates. Moreover, the accuracy change of detection data can be made more continuous by gradually decreasing the number of collimator plates from the central region toward the end region. Therefore, it is possible to further suppress deterioration in accuracy in the entire detection data.
図9は、第4の実施形態に係る放射線検出器を例示するための模式斜視図である。なお、図中のX方向、Y方向は互いに直交する2方向を表し、放射線検出器70をX線CT装置に設ける場合には、X方向がチャンネル方向、Y方向がスライス方向となる。また、図中の矢印はX線の入射方向を表している。
FIG. 9 is a schematic perspective view for illustrating a radiation detector according to the fourth embodiment. In the figure, the X direction and the Y direction represent two directions orthogonal to each other. When the
図9に示すように、放射線検出器70は、検出部72、コリメータ71を備えている。検出部72には、シンチレータ4、光反射部17、接着層3、光電変換手段12、信号処理回路18、基部7が設けられている。また、コリメータ71には、コリメータ板75、コリメータ板75を保持する図示しない保持手段が設けられている。
シンチレータ4は、光電変換手段12に設けられた光電変換素子12aの検出区画に対応して区画され、シンチレータ4同士の間には光反射部17が設けられている。本実施の形態においては、光電変換手段12に設けられた光電変換素子12a毎にシンチレータ4を区画する格子状の光反射部17となっている。
また、シンチレータ4の格子状の区画に対応させるために、コリメータ71も格子状に形成されている。すなわち、コリメータ71には、コリメータ板75が格子状に設けられている。
As shown in FIG. 9, the
The
Further, the
本実施の形態においてもコリメータの端部領域においてコリメータ板75の配設数を削減するようにしている。すなわち、X方向(放射線検出器70をX線CT装置に設ける場合にはチャンネル方向)の端部領域、およびY方向(放射線検出器70をX線CT装置に設ける場合にはスライス方向)の端部領域において、一組のコリメータ板75に対して複数の光電変換素子12aを配設するようにしている。また、中心領域のコリメータのグリット比と略同一のグリット比を有するものとすることで、散乱X線の除去効果が中心領域と略同一となるようにしている。
なお、放射線検出器70の作用は前述した放射線検出器1の作用と同様のため、その説明は省略する。
Also in the present embodiment, the number of
Since the operation of the
本実施の形態によれば、検出データ全体における精度劣化を抑制しつつ格子状に形成されたコリメータ71の要素数(コリメータ板75の数)を削減することができる。その結果、検出データの精度劣化を抑制することができるとともに生産性の向上や価格の低減を図ることができる。 According to the present embodiment, it is possible to reduce the number of elements of collimator 71 (the number of collimator plates 75) formed in a lattice while suppressing accuracy deterioration in the entire detection data. As a result, it is possible to suppress deterioration in accuracy of the detected data and improve productivity and reduce the price.
次に、本実施の形態に係るX線CT装置を例示する。
図10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10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。
Next, an X-ray CT apparatus according to this embodiment is illustrated.
FIG. 10 is a schematic block diagram for illustrating a schematic configuration of the X-ray CT apparatus.
As shown in FIG. 10, the
撮影手段100a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(または生データ)を取得する。撮影手段には、X線管球と検出器部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、リング状に複数の検出素子が併設され、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を適用させることができる。なお、ここでは、一例として、回転/回転タイプのX線CT装置を例にとって説明をする。
The
図10に示すように、撮影手段100aは、X線管球101、回転リング102、検出器部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を備えている。
As shown in FIG. 10, the imaging means 100a includes an
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に支持されている。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。
なお、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)また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。
An
An X-ray (not shown) that shapes the shape of the X-ray beam exposed from the
検出器部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。検出器部103の外周側(被検体の反対側)には、放射線検出器1が取り付けられている。すなわち、検出器部103の外周側には、コリメータ板5、5aが保持された保持手段6と、シンチレータ4や光電変換手段12などが設けられた基部7が取り付けられている。また、前述したように、有効視野領域FOVの中心領域においてはコリメータ板5の配設数を削減せず、有効視野領域FOVの端部領域においてのみコリメータ板5aの配設数を削減するようにしている。また、中心領域のコリメータのグリット比と端部領域のコリメータのグリット比とが略同一となるようにしている。
The
X線管球101及び検出器部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、検出器部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と検出器部103とを一体的に回転させる等の駆動とその制御を行う。
The
The data collection circuit (DAS) 104 has a plurality of data collection element arrays in which DAS chips are arranged, and receives data detected by the detector unit 103 (hereinafter referred to as raw data). The input raw data is subjected to amplification processing, A / D conversion processing, and the like, and then transmitted to the
The
次に、処理・表示手段100bについて例示をする。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。
Next, the processing /
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。なお、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。
The
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。
The
The
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。
The
The
The
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。
The
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。
The
The data /
次に、本実施の形態に係るX線CT装置100の作用について例示をする。
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検出器部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、5a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線が除去される。そのため、放射線検出器1の光電変換手段12(光電変換素子12a)には、X線管球101の焦点方向からのX線に基づく光が入射されることになる。
Next, the operation of the
In order to obtain a desired image by photographing the subject inserted into the diagnostic aperture, first, various scanning conditions such as the slice thickness and the number of slices are input from the
As the operation of the
The X-ray transmitted through the subject reaches the
The
光電変換手段12(光電変換素子12a)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。なお、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。
The light received by the photoelectric conversion means 12 (
本実施の形態によれば、有効視野領域FOVの端部領域のコリメータにおいてコリメータ板5aの配設数を削減するようにしている。すなわち、端部領域のコリメータにおいては一組のコリメータ板5aに対して複数の光電変換素子12aを配設するようにしている。また、中心領域のコリメータのグリット比と略同一のグリット比を有するものとすることで、散乱X線の除去効果が中心領域と略同一となるようにしている。
そのため、検出データ全体における精度劣化を抑制しつつコリメータ板の配設数を削減することができる。その結果、検出データの精度劣化を抑制することができるとともに、X線CT装置100の生産性の向上や価格の低減を図ることができる。
According to the present embodiment, the number of
Therefore, it is possible to reduce the number of collimator plates disposed while suppressing deterioration in accuracy in the entire detection data. As a result, it is possible to suppress deterioration in accuracy of detection data, and it is possible to improve the productivity and reduce the price of the
以上、本発明の実施の形態について例示をした。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、放射線検出器1、放射線検出器50、放射線検出器60、放射線検出器70、X線CT装置100が備える各要素の形状、寸法、材質、配置、数などは、例示を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、コリメータ板の配設数を削減する位置を端部領域としているが、これに限定されるわけではない。検出対象の内容や位置関係などにより検出データの精度が多少劣化しても許容される部分のコリメータ板の配設数を削減するようにすることができる。
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。
The embodiment of the present invention has been illustrated above. However, the present invention is not limited to these descriptions.
As long as the features of the present invention are provided, those skilled in the art appropriately modified the design of the above-described embodiments are also included in the scope of the present invention.
For example, the shape, size, material, arrangement, number, and the like of each element included in the
Moreover, although the position which reduces the arrangement | positioning number of a collimator board is made into the edge part area | region, it is not necessarily limited to this. Even if the accuracy of the detection data is somewhat deteriorated due to the content or positional relationship of the detection target, it is possible to reduce the number of collimator plates that are allowed to be provided.
Moreover, each element with which each embodiment mentioned above is combined can be combined as much as possible, and what combined these is also included in the scope of the present invention as long as the characteristics of the present invention are included.
1 放射線検出器、2 検出部、3 接着層、4 シンチレータ、5 コリメータ板、5a コリメータ板、6 保持手段、7 基部、10 コリメータ、12 光電変換手段、12a 光電変換素子、17 光反射部、18 信号処理回路、50 放射線検出器、51 コリメータ、52 検出部、55a〜55c コリメータ板、60 放射線検出器、61 コリメータ、62 検出部、65 コリメータ板、70 放射線検出器、71 コリメータ、72 検出部、75 コリメータ板、100 X線CT装置、100a 撮影手段、100b 処理・表示手段、101 X線管球、103 検出器部
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記コリメータと対向して設けられ放射線を受けて蛍光を発するシンチレータと、
前記蛍光を電気信号に変換する光電変換素子を有し、前記シンチレータの主面に設けられた光電変換手段と、
を備え、
前記コリメータは、1つの前記光電変換素子に対して一組のコリメータ板が配設された第1の領域と、複数の前記光電変換素子に対して一組のコリメータ板が配設された第2の領域と、を有すること、を特徴とする放射線検出器。 A collimator,
A scintillator that is provided facing the collimator and emits fluorescence upon receiving radiation;
A photoelectric conversion element that converts the fluorescence into an electrical signal, photoelectric conversion means provided on the main surface of the scintillator,
With
The collimator includes a first region in which a set of collimator plates is disposed for one photoelectric conversion element, and a second region in which a set of collimator plates is disposed for a plurality of the photoelectric conversion elements. A radiation detector characterized by comprising:
前記第2の領域は、前記コリメータの端部近傍に設けられていること、を特徴とする請求項1または2に記載の放射線検出器。 The first region is provided in a central portion of the collimator;
The radiation detector according to claim 1, wherein the second region is provided in the vicinity of an end of the collimator.
前記X線源から放出されたX線を検出する請求項1〜6のいずれか1つに記載の放射線検出器と、
前記X線源と前記放射線検出器とを支持し、被検体の周りを回転する回転リングと、
前記放射線検出器により検出された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。 An X-ray source;
The radiation detector according to any one of claims 1 to 6, which detects X-rays emitted from the X-ray source;
A rotating ring that supports the X-ray source and the radiation detector and rotates around a subject;
A reconstruction device that reconstructs a tomographic image of the subject based on the intensity of X-rays detected by the radiation detector;
An X-ray CT apparatus comprising:
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