JP2011055909A - X-ray detector for x-ray computer tomography device and x-ray computer tomography device - Google Patents

X-ray detector for x-ray computer tomography device and x-ray computer tomography device Download PDF

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Nariyuki Nakajima
成幸 中島
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To discriminate X-rays which have transmitted through a subject for each energy by a simple structure. <P>SOLUTION: The X-ray detector includes a plurality of X-ray detection elements 10 arrayed along a first direction, each of the X-ray detection elements 10 includes: a plurality of scintillator parts 41, 42 which are laminated along a second direction vertical to the first direction, and of which the wavelengths indicating a sensitivity peak to the energy of incident X-rays are different; and a plurality of light receiving parts 31, 32 which are arrayed along the first direction on the back surface of the scintillator part 42, and of which the wavelengths indicating the sensitivity peak to incident light are different. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は入射X線エネルギーを弁別できるX線検出器および入射X線エネルギーを弁別できるX線検出器を有するX線コンピュータ断層撮影装置に関する。   The present invention relates to an X-ray detector capable of discriminating incident X-ray energy and an X-ray computed tomography apparatus having an X-ray detector capable of discriminating incident X-ray energy.

X線コンピュータ断層撮影装置(Computed Tomography以下CT)において、X線発生部から放射されるX線は被検体を透過する。X線検出器は、透過した被検体内の物質のX線減弱係数に応じて減衰したX線強度を検出する。この被検体内の物質のX線減弱係数は、透過するX線のエネルギーに応じて変化する。X線のエネルギーが低い場合にはX線減弱係数は大きく、逆にX線のエネルギーが高い場合にはX線減弱係数は小さくなる。このことは、再構成画像上で近いCT値を示し物質の違いが弁別出来ない場合について、検出するX線のエネルギーを弁別して再構成画像を得ることで、異なるCT値を示し物質の違いを弁別できることを意味している。   In an X-ray computed tomography apparatus (hereinafter referred to as CT), X-rays emitted from an X-ray generator pass through a subject. The X-ray detector detects the X-ray intensity attenuated according to the X-ray attenuation coefficient of the substance in the transmitted object. The X-ray attenuation coefficient of the substance in the subject changes according to the energy of the transmitted X-ray. When the X-ray energy is low, the X-ray attenuation coefficient is large. Conversely, when the X-ray energy is high, the X-ray attenuation coefficient is small. This is because, when the reconstructed image shows a close CT value and the difference in the substance cannot be discriminated, the reconstructed image is obtained by discriminating the energy of the detected X-ray, thereby showing the different CT value. It means that it can be discriminated.

被検体を透過するX線のエネルギーを弁別してCT画像を得るために、従来の技術ではX線発生部のX線管球への印加電圧を変えてスキャンする方法が考案もしくは製品化されている。   In order to obtain a CT image by discriminating the energy of X-rays transmitted through the subject, a conventional method has been devised or commercialized by changing the applied voltage to the X-ray tube of the X-ray generation unit. .

X線管球への印加電圧を変えてスキャンする方法には、サンプリングポイントごとに印加電圧を変動させる方法と、回転ごとに印加電圧を変動させる方法がある。前者は、高電圧・大電流を高速に変化させる技術と、これと同一タイミングで全データをサンプリングする技術とが必要となり、機器コストが高くなるという問題がある。後者は、X線エネルギーの異なるデータのサンプリング期間が同じではないため、異なるエネルギーで撮影した画像を比較することが困難という問題がある。   There are two methods for scanning by changing the applied voltage to the X-ray tube: a method of changing the applied voltage for each sampling point, and a method of changing the applied voltage for each rotation. The former requires a technique for changing a high voltage and a large current at a high speed and a technique for sampling all data at the same timing as this, and there is a problem that the equipment cost increases. The latter has a problem that it is difficult to compare images taken with different energies because the sampling periods of data with different X-ray energies are not the same.

本発明の目的は、X線コンピュータ断層撮影装置用X線検出器およびX線コンピュータ断層撮影装置において、簡単な構造で被検体を透過したX線をエネルギーごとに弁別することにある。   An object of the present invention is to discriminate, for each energy, X-rays transmitted through a subject with a simple structure in an X-ray detector for an X-ray computed tomography apparatus and an X-ray computed tomography apparatus.

本発明は、上記目的を達成するため、次のような手段を講じている。   In order to achieve the above object, the present invention takes the following measures.

本発明の第1局面によるX線検出器は、第1の方向に沿って配列された複数のX線検出素子を有し、X線検出素子各々は、第1の方向に垂直な第2の方向に沿って積層され、入射するX線のエネルギーに対する感度ピークを示す波長が異なる複数のシンチレータ部分と、シンチレータ部分の背面に第1の方向に沿って配列され、入射光に対する感度ピークを示す波長が異なる複数の受光部分とを有する。   An X-ray detector according to a first aspect of the present invention has a plurality of X-ray detection elements arranged along a first direction, and each X-ray detection element is a second perpendicular to the first direction. A plurality of scintillator portions that are stacked along the direction and have different wavelengths indicating sensitivity peaks with respect to the energy of incident X-rays, and wavelengths that are arranged along the first direction on the back surface of the scintillator portions and indicate sensitivity peaks with respect to incident light And a plurality of light receiving portions different from each other.

本発明の第2局面によるX線コンピュータ断層撮影装置は、X線を発生するX線発生部と、X線発生部から発生され、被検体を透過したX線を検出し、第1の方向に沿って配列された複数のX線検出素子を有するX線検出器と、X線検出器からの出力に基づいて、少なくとも一つの画像を再構成する再構成処理部とを具備し、X線検出素子各々は、第1の方向に垂直な第2の方向に沿って積層され、入射するX線のエネルギーに対する感度ピークを示す波長が異なる複数のシンチレータ部分と、シンチレータ部分の背面に第1の方向に沿って配列され、入射光に対する感度ピークを示す波長が異なる複数の受光部分とを有する。   An X-ray computed tomography apparatus according to a second aspect of the present invention detects an X-ray generated from an X-ray generator and an X-ray generator that generates X-rays and transmitted through the subject in a first direction. An X-ray detector comprising: an X-ray detector having a plurality of X-ray detection elements arranged along; and a reconstruction processing unit for reconstructing at least one image based on an output from the X-ray detector Each element is stacked along a second direction perpendicular to the first direction, and includes a plurality of scintillator portions having different wavelengths indicating sensitivity peaks with respect to energy of incident X-rays, and a first direction on the back surface of the scintillator portion. And a plurality of light receiving portions having different wavelengths indicating sensitivity peaks with respect to incident light.

本発明によれば、簡単な構造で被検体を透過したX線をエネルギーごとに弁別することができる。   According to the present invention, X-rays transmitted through a subject with a simple structure can be discriminated for each energy.

本発明による第1の実施形態に係るX線検出器において、1チャンネルのX線検出素子10における構成の一例の断面を示す図である。1 is a cross-sectional view illustrating an example of a configuration of a one-channel X-ray detection element 10 in an X-ray detector according to a first embodiment of the present invention. 図2は、図1に記載された第1の方向と第2の方向の定義を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating the definition of the first direction and the second direction described in FIG. 1. 図3は、図1に記載された第1のシンチレータ部分41と第2のシンチレータ部分42における発光特性の一例として、シンチレータ11へ入射するX線のエネルギーに対するシンチレータ部分41、42の最大感度において、シンチレータ部分41、42から発せられる蛍光のピーク波長を示す図である。FIG. 3 shows an example of the light emission characteristics of the first scintillator portion 41 and the second scintillator portion 42 shown in FIG. 1, with the maximum sensitivity of the scintillator portions 41 and 42 with respect to the energy of X-rays incident on the scintillator 11. It is a figure which shows the peak wavelength of the fluorescence emitted from the scintillator parts 41 and 42. FIG. 図4は、図1に記載された光検出素子である第1のフォトダイオード21と第2のフォトダイオード22とにおける信号変換特性の一例として、それぞれのフォトダイオードへ入射する蛍光の波長に対する電気信号の出力の感度ピークを示す図である。FIG. 4 shows, as an example of signal conversion characteristics in the first photodiode 21 and the second photodiode 22 which are the light detection elements shown in FIG. 1, an electric signal with respect to the wavelength of fluorescence incident on each photodiode. It is a figure which shows the sensitivity peak of output. 図5は、第1の実施形態に係るX線検出器での1チャンネル分のX線検出素子10における構成の断面について、第1のフォトダイオード21と第2のフォトダイオード22とからの出力が、一つの出力として統合される一例を示す図である。FIG. 5 shows the output from the first photodiode 21 and the second photodiode 22 regarding the cross section of the configuration of the X-ray detection element 10 for one channel in the X-ray detector according to the first embodiment. It is a figure which shows an example integrated as one output. 図6は、第2の実施形態に係るX線コンピュータ断層撮影装置の構成を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a configuration of an X-ray computed tomography apparatus according to the second embodiment.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
(第1の実施形態)
図1は本実施形態に係るX線検出器において、1チャンネル分のX線検出素子10における構成の一例の断面を示す図である。
第1の方向とは、X線検出素子10が配列されている方向であり、第2の方向とは、第1の方向に垂直な方向である。第1の方向および第2の方向については、一例として、X線コンピュータ断層撮影装置のガントリ200の断面図である図2に従って説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a cross section of an example of the configuration of the X-ray detector 10 for one channel in the X-ray detector according to the present embodiment.
The first direction is a direction in which the X-ray detection elements 10 are arranged, and the second direction is a direction perpendicular to the first direction. As an example, the first direction and the second direction will be described with reference to FIG. 2 which is a cross-sectional view of the gantry 200 of the X-ray computed tomography apparatus.

ガントリ200には、回転支持機構が収容される。回転支持機構は、回転リング102と、回転軸Zを中心として回転自在に回転リング102を支持するリング支持機構とリングの回転を駆動する駆動部107(電動機)からなる。X軸は、回転軸Zと直交し、放射されるX線の焦点100を通る直線である。Y軸は、X軸および回転軸Zと直交する直線である。なお、説明の便宜上このXYZ座標系は、回転軸Zを中心として回転する回転座標系として説明する。   The gantry 200 houses a rotation support mechanism. The rotation support mechanism includes a rotation ring 102, a ring support mechanism that supports the rotation ring 102 so as to be rotatable about the rotation axis Z, and a drive unit 107 (electric motor) that drives the rotation of the ring. The X axis is a straight line that is orthogonal to the rotation axis Z and passes through the focal point 100 of the emitted X-ray. The Y axis is a straight line orthogonal to the X axis and the rotation axis Z. For convenience of explanation, the XYZ coordinate system will be described as a rotating coordinate system that rotates about the rotation axis Z.

X線発生部101において、放射されるX線の焦点100から放射されたX線は、X線発生部101のX線放射窓に取り付けられたコリメーターユニット118により、例えばコーンビーム形(角錐形)に整形される。X線の放射範囲は、点線で示されている。   In the X-ray generator 101, X-rays emitted from the focal point 100 of the X-rays emitted are, for example, cone-beam (pyramidal) by a collimator unit 118 attached to the X-ray emission window of the X-ray generator 101. ). The X-ray radiation range is indicated by a dotted line.

回転リング102には、X線発生部101とX線検出器203が搭載されている。X線検出器203は、回転軸Zを挟んでX線発生部101に対峙する位置およびアングルで取り付けられる。   An X-ray generator 101 and an X-ray detector 203 are mounted on the rotating ring 102. The X-ray detector 203 is attached at a position and an angle facing the X-ray generation unit 101 with the rotation axis Z interposed therebetween.

X線検出器203は、複数のX線検出素子を有している。ここでは、単一のX線検出素子が単一のチャンネルを構成しているものとして説明する。複数のチャンネルは、回転軸Zに直交し、かつ放射されるX線の焦点100を中心として、この中心から1チャンネル分のX線検出素子10の受光部中心までの距離を半径とする円弧方向(チャンネル方向)に関して1次元状に配列される。このチャンネル方向が、第1の方向である。第1の方向と回転軸Zに平行な方向(スライス方向)とに垂直な方向が第2の方向である。すなわち、第2の方向は、各X線検出素子の受光部中心とX線の焦点100とを通る方向であり、X線の焦点100を中心とした円のほぼ半径方向である。また、X線検出器203は、複数のX線検出素子を1列に配列した複数のモジュールで構成されてもよい。モジュール各々は、上記チャンネル方向に沿って略円弧方向に1次元状に配列される。このとき第1の方向は、複数のモジュールを1列に配列した方向であり、上記第1の方向とほぼ等価である。また、第2の方向は、X線の焦点100と各モジュール中心とを通る方向であり、第1の方向および回転軸Zに直交する。   The X-ray detector 203 has a plurality of X-ray detection elements. Here, it is assumed that a single X-ray detection element constitutes a single channel. The plurality of channels are orthogonal to the rotation axis Z and have an arc direction whose radius is a distance from the center to the center of the light receiving portion of the X-ray detection element 10 for one channel with the X-ray focal point 100 as the center. They are arranged in one dimension with respect to (channel direction). This channel direction is the first direction. The direction perpendicular to the first direction and the direction parallel to the rotation axis Z (slice direction) is the second direction. That is, the second direction is a direction passing through the center of the light receiving portion of each X-ray detection element and the X-ray focal point 100, and is substantially the radial direction of a circle centering on the X-ray focal point 100. Further, the X-ray detector 203 may be configured by a plurality of modules in which a plurality of X-ray detection elements are arranged in a line. Each module is arranged in a one-dimensional manner in a substantially arc direction along the channel direction. At this time, the first direction is a direction in which a plurality of modules are arranged in a row, and is substantially equivalent to the first direction. The second direction is a direction passing through the X-ray focal point 100 and the center of each module, and is orthogonal to the first direction and the rotation axis Z.

また複数のX線検出素子は、チャンネル方向とスライス方向との2方向に関して2次元状に配列させてもよい。すなわち、2次元状の配列は、上記チャンネル方向に沿って一次元状に配列された複数のチャンネルを、スライス方向に関して複数列並べて構成される。このような2次元状のX線検出素子配列を有するエリア検出器は、略円弧方向に1次元状に配列される複数の上記モジュールをスライス方向に関して複数列並べて構成してもよい。   The plurality of X-ray detection elements may be two-dimensionally arranged in two directions, that is, a channel direction and a slice direction. That is, the two-dimensional arrangement is configured by arranging a plurality of channels arranged in a one-dimensional manner along the channel direction in a plurality of rows in the slice direction. An area detector having such a two-dimensional X-ray detection element array may be configured by arranging a plurality of the above-described modules arranged in a one-dimensional shape in a substantially arc direction in a plurality of rows in the slice direction.

また、エリア検出器は、複数のモジュールから構成してもよい。各モジュールは、M×Nのマトリクス状に配列された複数のX線検出素子を有する。複数のモジュールは、チャンネル方向とスライス方向の2次元状に配列される。   The area detector may be composed of a plurality of modules. Each module has a plurality of X-ray detection elements arranged in an M × N matrix. The plurality of modules are arranged two-dimensionally in the channel direction and the slice direction.

図1に戻って、1チャンネル分のX線検出素子10の構成について説明する。なお、前面とは、X線発生部101に近い側の面である。背面とはX線発生部101から遠い側の面である。X線検出素子10は、シンチレータ11と受光部12とからなる。受光部12の前面にシンチレータ11が配置される。シンチレータ11は、第1のエネルギーeと第2のエネルギーe(e<e)とに対して感度ピークを有する。シンチレータ11は、第1のシンチレータ部分41と第2のシンチレータ部分42とからなる。第1のシンチレータ部分41は、第1のエネルギーeに対して感度ピークを有する。第2のシンチレータ部分42は、第2のエネルギーeに対して感度ピークを有する。第1のシンチレータ部分41は、第2のシンチレータ部分42の前面に重ねられる。 Returning to FIG. 1, the configuration of the X-ray detection element 10 for one channel will be described. The front surface is a surface closer to the X-ray generation unit 101. The back surface is a surface far from the X-ray generation unit 101. The X-ray detection element 10 includes a scintillator 11 and a light receiving unit 12. A scintillator 11 is disposed on the front surface of the light receiving unit 12. The scintillator 11 has a sensitivity peak with respect to the first energy e 1 and the second energy e 2 (e 1 <e 2 ). The scintillator 11 includes a first scintillator portion 41 and a second scintillator portion 42. First scintillator portion 41 has a first sensitivity peak relative energy e 1. Second scintillator portion 42 has a second sensitivity peak relative energy e 2. The first scintillator portion 41 is overlaid on the front surface of the second scintillator portion 42.

受光部12は、第1の受光部分31と第2の受光部分32とからなる。第1の受光部分31は、第1の波長に対して感度ピークを有する。第1の波長は、第1のシンチレータ部分41で第1のエネルギーeのX線成分に対応する蛍光の波長に等価である。第2の受光部分32は、第2の波長に対して感度ピークを有する。第2の波長は、第2のシンチレータ部分42で第2のエネルギーeのX線成分に対応する蛍光の波長に等価である。第1の受光部分31と第2の受光部分32は、第2のシンチレータ部分42の背面に並設される。 The light receiving unit 12 includes a first light receiving portion 31 and a second light receiving portion 32. The first light receiving portion 31 has a sensitivity peak with respect to the first wavelength. The first wavelength is equivalent to the wavelength of the fluorescence corresponding to the X-ray component of the first energy e 1 in the first scintillator portion 41. The second light receiving portion 32 has a sensitivity peak with respect to the second wavelength. The second wavelength is equivalent to the wavelength of the fluorescence corresponding to the X-ray component of the second energy e 2 in the second scintillator portion 42. The first light receiving portion 31 and the second light receiving portion 32 are juxtaposed on the back surface of the second scintillator portion 42.

続いて、第1の受光部分31と第2の受光部分32の構成について説明する。図1では、シンチレータ部分41、42から発せられた蛍光を検出するものとして、一例としてフォトダイオードが用いられている。第1の受光部分31は、第1のフォトダイオード21と第1の光フィルタ24からなる。第1の光フィルタ24は、第1のフォトダイオード21の前面に配置される。第1のフォトダイオード21は、第1の波長に対して感度ピークを有する。第1の光フィルタ24は、特定の波長域の光の透過率(減衰率)が他の波長域の透過率(減衰率)より高い(低い)特性を有する。特定の波長域とは、第1の波長を略中心とする所定の幅を有する波長域である。例えばこの幅は、第1の波長から第2の波長を引いた値の絶対値に設計される。   Then, the structure of the 1st light-receiving part 31 and the 2nd light-receiving part 32 is demonstrated. In FIG. 1, a photodiode is used as an example to detect fluorescence emitted from the scintillator portions 41 and 42. The first light receiving portion 31 includes a first photodiode 21 and a first optical filter 24. The first optical filter 24 is disposed on the front surface of the first photodiode 21. The first photodiode 21 has a sensitivity peak with respect to the first wavelength. The first optical filter 24 has a characteristic that the transmittance (attenuation rate) of light in a specific wavelength region is higher (lower) than the transmittance (attenuation rate) in other wavelength regions. The specific wavelength region is a wavelength region having a predetermined width with the first wavelength being substantially the center. For example, the width is designed to be an absolute value obtained by subtracting the second wavelength from the first wavelength.

なお、第1の光フィルタ24は、特定の波長以上の光の透過率(減衰率)がこの特定の波長未満の透過率(減衰率)より高い(低い)特性を有するフィルタでもよい。特定の波長とは、例えば、第1の波長と第2の波長との平均の波長である。この場合、エネルギー弁別性を得るために、第2の光フィルタ25は、特定の波長未満の光の透過率(減衰率)がこの特定の波長以上の透過率(減衰率)より高い(低い)特性を有するフィルタが採用される。   The first optical filter 24 may be a filter having a characteristic that the transmittance (attenuation rate) of light of a specific wavelength or higher is higher (lower) than the transmittance (attenuation rate) of less than the specific wavelength. The specific wavelength is, for example, an average wavelength of the first wavelength and the second wavelength. In this case, in order to obtain energy discrimination, the second optical filter 25 has a transmittance (attenuation rate) of light less than a specific wavelength higher (lower) than a transmittance (attenuation rate) of the specific wavelength or more. A filter having characteristics is employed.

第2の受光部分32は、第2のフォトダイオード22と第2の光フィルタ25からなる。第2の光フィルタ25は、第2のフォトダイオード22の前面に配置される。第2のフォトダイオード22は、第2の波長に対して感度ピークを有する。第2の光フィルタ25は、特定の波長域の光の透過率(減衰率)が他の波長域の透過率(減衰率)より高い(低い)特性を有する。特定の波長域とは、第2の波長を略中心とする所定の幅を有する波長域である。例えばこの幅は、第1の波長から第2の波長を引いた値の絶対値に設計される。   The second light receiving portion 32 includes a second photodiode 22 and a second optical filter 25. The second optical filter 25 is disposed on the front surface of the second photodiode 22. The second photodiode 22 has a sensitivity peak with respect to the second wavelength. The second optical filter 25 has a characteristic that the transmittance (attenuation rate) of light in a specific wavelength region is higher (lower) than the transmittance (attenuation rate) in other wavelength regions. The specific wavelength region is a wavelength region having a predetermined width that is substantially centered on the second wavelength. For example, the width is designed to be an absolute value obtained by subtracting the second wavelength from the first wavelength.

上記各受光部分31、32の構成において、フォトダイオードに光フィルタを組み合わせて、シンチレータ部分41、42から発せられるエネルギーのX線成分に対応する蛍光の波長すなわち第1の波長と第2の波長を光フィルタで弁別することにより、フォトダイオード21、22単独で弁別するよりも、X線をエネルギーで弁別する弁別性を向上させることができる。   In the configuration of each of the light receiving portions 31 and 32, the wavelength of the fluorescence corresponding to the X-ray component of the energy emitted from the scintillator portions 41 and 42, that is, the first wavelength and the second wavelength is obtained by combining an optical filter with a photodiode. By discriminating with an optical filter, it is possible to improve the discriminability of discriminating X-rays by energy rather than discriminating by photodiodes 21 and 22 alone.

図3は、上記シンチレータ部分41、42の発光特性の一例を示す。なお、ピーク波長とは、X線から光への変換効率が最も高い値を示すいわゆる感度ピークを示すX線のエネルギー成分により発する光の波長λのことをいう。X線のエネルギーに対するシンチレータ部分41、42それぞれの感度ピークに対応して、シンチレータ部分41、42から発せられる蛍光のピーク波長が示されている。例えば、第1のシンチレータ部分41は、第1のエネルギーeのX線に対して感度ピークを有する。このときのピーク波長(第1の波長)はλである。第2のシンチレータ部分42は、第2のエネルギーeのX線に対して感度ピークを有する。このときのピーク波長(第2の波長)はλである。ピーク波長λは、ピーク波長λより長く、第2のエネルギーeは第1のエネルギーeより高い。また、一例として、ピーク波長λとしては、512nmの波長の光を発する黄色透明のシンチレータが知られている。ピーク波長λとしては、480nmの波長の光を発する無色透明のシンチレータが知られている。加えて、これらシンチレータの色から第2のシンチレータ42は、第1のシンチレータ41より可視光に対する透明度が高い。 FIG. 3 shows an example of the light emission characteristics of the scintillator portions 41 and 42. The peak wavelength means a wavelength λ of light emitted by an energy component of X-rays showing a so-called sensitivity peak showing the highest value of conversion efficiency from X-rays to light. Corresponding to the sensitivity peaks of the scintillator portions 41 and 42 with respect to X-ray energy, the peak wavelengths of the fluorescence emitted from the scintillator portions 41 and 42 are shown. For example, the first scintillator portion 41 has a sensitivity peak with respect to X-rays of the first energy e 1 . Peak wavelength at this time (the first wavelength) is lambda 1. Second scintillator portion 42 has a peak sensitivity to the second X-ray energy e 2. Peak wavelength at this time (the second wavelength) is lambda 2. The peak wavelength λ 1 is longer than the peak wavelength λ 2 and the second energy e 2 is higher than the first energy e 1 . As an example, a yellow transparent scintillator that emits light having a wavelength of 512 nm is known as the peak wavelength λ 1 . The peak wavelength lambda 2, the scintillator colorless transparent are known to emit light having a wavelength of 480 nm. In addition, due to the colors of these scintillators, the second scintillator 42 is more transparent to visible light than the first scintillator 41.

このように、X線のエネルギーに対する感度ピークに応じて、蛍光のピーク波長が異なるシンチレータ部分41、42を上記受光部12と組み合わせることにより、X線をエネルギーごとに高い弁別性でもって弁別することができる。   In this manner, by combining the scintillator portions 41 and 42 having different fluorescence peak wavelengths with the light receiving unit 12 in accordance with the sensitivity peak with respect to the energy of X-rays, the X-rays are discriminated with high discrimination for each energy. Can do.

次に、上記シンチレータ11における第1のシンチレータ部分41が第2のシンチレータ部分42の前面に配置されることにより、以下の効果を奏する。シンチレータ11において、高エネルギーeに対して感度ピークを有する第2のシンチレータ部分42を受光部12の前面に、低エネルギーeに対して感度ピークを有する第1のシンチレータ部分41を第2のシンチレータ部分42の前面に配置することによって、その逆順で配置する場合よりもX線のエネルギーの損失を抑えられる。このために、感度ピークを示すエネルギーの高い順に、シンチレータ部分41、42が受光部12の直前からX線の焦点100へ向かって重ねられる。 Next, the first scintillator portion 41 in the scintillator 11 is arranged on the front surface of the second scintillator portion 42, thereby providing the following effects. In the scintillator 11, the second having a sensitivity peak for the high-energy e 2 scintillator portion 42 in front of the light receiving portion 12, the first having a peak sensitivity for low-energy e 1 of the scintillator portion 41 second By disposing in front of the scintillator portion 42, the loss of X-ray energy can be suppressed as compared with the case of disposing in the reverse order. For this purpose, the scintillator portions 41 and 42 are superposed on the X-ray focal point 100 immediately before the light receiving unit 12 in order of increasing energy indicating a sensitivity peak.

なお、第1のシンチレータ部分41が第2のシンチレータ部分の前面に配置されることにより、以下の効果もある。第1のシンチレータ部分41から発せられる蛍光が受光部12に達するまでに、第2のシンチレータ部分42を透過する際、透過する第2のシンチレータ部分42における可視光に対する透明度が低いと、蛍光の一部が吸収されて蛍光の検出効率が低下するが、第2のシンチレータ部分42(無色透明)は第1のシンチレータ部分41(黄色透明)より可視光に対する透明度が高いため、第1のシンチレータ部分41を第2のシンチレータ部分42の前面に配置することにより、その逆順で配置する場合よりも蛍光の検出効率を向上できる。   In addition, the following effects are also obtained by arranging the first scintillator portion 41 on the front surface of the second scintillator portion. When the fluorescence emitted from the first scintillator portion 41 passes through the second scintillator portion 42 before reaching the light receiving unit 12, the transparency of the visible light in the second scintillator portion 42 that is transmitted is low. The second scintillator portion 42 (colorless and transparent) is more transparent to visible light than the first scintillator portion 41 (transparent yellow), so the first scintillator portion 41 is absorbed. Is arranged on the front surface of the second scintillator portion 42, so that the fluorescence detection efficiency can be improved as compared with the case where the second scintillator portion 42 is arranged in the reverse order.

なお、図1における本実施形態では、受光部12の前面にシンチレータ11が配置されているが、図3に示す第1のシンチレータ部分41および第2のシンチレータ部分42のように発光特性が異なるシンチレータを混合させたものを、受光部12の前面に配置させてもよい。   In the present embodiment in FIG. 1, the scintillator 11 is disposed on the front surface of the light receiving unit 12, but scintillators having different light emission characteristics such as the first scintillator portion 41 and the second scintillator portion 42 shown in FIG. A mixture of these may be arranged on the front surface of the light receiving unit 12.

図4は、フォトダイオードの信号変換特性の一例として、第1のフォトダイオード21と第2のフォトダイオード22とについて、フォトダイオードへ入射した蛍光の波長(受光波長)に対する電気信号による出力を示している。第1のフォトダイオード21は、受光波長λに対して出力のピーク値を有する。なお、受光波長λは、第1のシンチレータ部分41におけるピーク波長でもある。第2のフォトダイオード22は、受光波長λに対して出力のピーク値を有する。なお、受光波長λは、第2のシンチレータ部分42のピーク波長でもある。 FIG. 4 shows, as an example of the signal conversion characteristics of the photodiode, the output of the first photodiode 21 and the second photodiode 22 by the electrical signal with respect to the wavelength of the fluorescence incident on the photodiode (light receiving wavelength). Yes. The first photodiode 21 has an output peak value with respect to the light receiving wavelength λ 1 . The light receiving wavelength λ 1 is also a peak wavelength in the first scintillator portion 41. The second photodiode 22 has a peak value of the output to the light-receiving wavelength lambda 2. The light receiving wavelength λ 2 is also the peak wavelength of the second scintillator portion 42.

このように、第1のフォトダイオード21や第2のフォトダイオード22へ入射する蛍光を、受光波長ごとに弁別することができる。さらに、フォトダイオード21、22からの出力を別配線とし、出力のピークに対する受光波長が異なるフォトダイオード21、22を上記シンチレータ部分41、42と組み合わせることにより、X線をエネルギーごとに別配線の出力として弁別することができる
上記解説は受光部12における光検出素子としてフォトダイオードを用いたが、その他の光検出素子を用いてもよい。
Thus, the fluorescence incident on the first photodiode 21 and the second photodiode 22 can be distinguished for each received wavelength. Further, by combining the outputs from the photodiodes 21 and 22 with separate wirings and combining the photodiodes 21 and 22 having different light receiving wavelengths with respect to the output peaks with the scintillator portions 41 and 42, the X-rays are output on separate wirings for each energy. In the above description, a photodiode is used as the light detection element in the light receiving unit 12, but other light detection elements may be used.

(機能)
以下図1を参照して、本実施形態のX線検出器において、1チャンネル分のX線検出素子10へ入射するX線をエネルギーごとに、シンチレータ11から発せられる蛍光のピーク波長に基づいて弁別する機能について説明する。
(function)
Hereinafter, with reference to FIG. 1, in the X-ray detector of the present embodiment, X-rays incident on the X-ray detection element 10 for one channel are discriminated based on the peak wavelength of fluorescence emitted from the scintillator 11 for each energy. The function to perform will be described.

あるエネルギースペクトラムを有するX線が、1チャンネルのX線検出素子10における第1のシンチレータ部分41へ入射する。第1のシンチレータ部分41は、図3に示す発光特性に応じて、入射したX線のエネルギーeに対応してピーク波長λを有する蛍光を発する。図1において、入射したX線によって蛍光を発した場所は、1で示されている。ピーク波長λを有する蛍光は、ピーク波長λを略中心とした│λ−λ│の幅を有する波長域の透過率が他の波長域の透過率より高い特性を有する第1の光フィルタ24を透過し、第1のフォトダイオード21へ入射する。第1のフォトダイオード21は、入射したピーク波長λを有する蛍光を、図4に示す信号変換特性に応じて、電気信号へ変換する。なお、ピーク波長λを有する蛍光は、ピーク波長λを略中心とする│λ−λ│の幅を有する波長域の透過率が他の波長域の透過率より高い特性を有する第2の光フィルタ25によって遮断されるため、第2のフォトダイオード22へは入射しない。 X-rays having a certain energy spectrum are incident on the first scintillator portion 41 of the one-channel X-ray detection element 10. The first scintillator portion 41 emits fluorescence having a peak wavelength λ 1 corresponding to incident X-ray energy e 1 in accordance with the emission characteristics shown in FIG. In FIG. 1, a place where fluorescence is emitted by incident X-rays is indicated by 1. The fluorescence having the peak wavelength λ 1 has a characteristic in which the transmittance in the wavelength region having a width of | λ 1 −λ 2 | with the peak wavelength λ 1 substantially in the center is higher than the transmittance in other wavelength regions. The light passes through the optical filter 24 and enters the first photodiode 21. The first photodiode 21 converts the incident fluorescent light having the peak wavelength λ 1 into an electrical signal according to the signal conversion characteristics shown in FIG. The fluorescence having the peak wavelength λ 1 has a characteristic that the transmittance in the wavelength region having a width of | λ 2 −λ 1 | with the peak wavelength λ 2 as the center is higher than the transmittance in the other wavelength regions. Since it is blocked by the second optical filter 25, it does not enter the second photodiode 22.

第1のシンチレータ部分41で蛍光に変換されなかったエネルギースペクトラムを有するX線は、第2のシンチレータ部分42へ入射する。第2のシンチレータ部分42は、図3に示す発光特性に応じて、入射したX線のエネルギーeに対応して、ピーク波長λを有する蛍光を発する。図1において、入射したX線によって蛍光を発した場所は、2で示されている。ピーク波長λを有する蛍光は、上記第2の光フィルタ25を透過し、第2のフォトダイオード22へ入射する。第2のフォトダイオード22は、入射したピーク波長λを有する蛍光を、図4に示す信号変換特性に応じて、電気信号へ変換する。なお、ピーク波長λを有する蛍光は、上記第1の光フィルタ24によって遮断されるため、第1のフォトダイオード21へは入射しない。 X-rays having an energy spectrum that has not been converted into fluorescence by the first scintillator portion 41 enter the second scintillator portion 42. The second scintillator portion 42 emits fluorescence having a peak wavelength λ 2 corresponding to the incident energy e 2 of the X-ray in accordance with the light emission characteristics shown in FIG. In FIG. 1, a place where fluorescence is emitted by incident X-rays is indicated by 2. The fluorescence having the peak wavelength λ 2 passes through the second optical filter 25 and enters the second photodiode 22. The second photodiode 22 converts the incident fluorescence having the peak wavelength λ 2 into an electrical signal according to the signal conversion characteristics shown in FIG. Note that the fluorescence having the peak wavelength λ 2 is blocked by the first optical filter 24 and therefore does not enter the first photodiode 21.

以上1チャンネルのX線検出素子10へ入射するX線において、X線をエネルギーごとに弁別する機能について説明してきた。入射するX線に対して、低エネルギーX線による電気信号の出力と高エネルギーX線による電気信号の出力との2種類の出力が得られる。図1に示す配線は、1チャンネル分のX線検出素子10において、別配線で受光部分31、32からこれら2種類の出力を抽出する構成となっている。この配線により、X線検出器に入射するX線をエネルギーごとに弁別できる。なお、これら2種類の出力を統合した配線が図5に示す配線である。この配線により、X線をエネルギーごとに弁別して得られた出力を統合することができる。   The function of discriminating X-rays for each energy in the X-rays incident on the one-channel X-ray detection element 10 has been described above. For incident X-rays, two types of output are obtained: an electrical signal output by low energy X-rays and an electrical signal output by high energy X-rays. The wiring shown in FIG. 1 is configured to extract these two types of outputs from the light receiving portions 31 and 32 by separate wiring in the X-ray detection element 10 for one channel. With this wiring, the X-rays incident on the X-ray detector can be distinguished for each energy. Note that the wiring obtained by integrating these two types of outputs is the wiring shown in FIG. With this wiring, the output obtained by discriminating X-rays for each energy can be integrated.

以上に述べた構成によれば、以下の効果を得ることができる。   According to the configuration described above, the following effects can be obtained.

本X線検出器における各チャンネルのX線検出素子10によれば、X線のエネルギーに対する感度ピークに応じて蛍光のピーク波長が異なるシンチレータ部分41、42を用いることにより、蛍光のピーク波長の違いとして、X線をエネルギーごとに弁別することができる。続いて、蛍光のピーク波長に基づいて電気信号を出力するフォトダイオード21、22により、入射した蛍光のピーク波長を弁別することができる。これらのことから、各チャンネルのX線検出素子に入射するX線をエネルギーごとに弁別することができる。また、フォトダイオード21、22に光フィルタ24、25を組み合わせることで、シンチレータ部分41、42から発せられるエネルギーのX線成分に対応する蛍光の波長すなわち第1の波長と第2の波長を光フィルタ24、25で弁別することにより、フォトダイオード21、22単独で弁別するよりも、X線をエネルギーで弁別する弁別性を向上させることができる。   According to the X-ray detection element 10 of each channel in the present X-ray detector, the difference in the fluorescence peak wavelength is obtained by using the scintillator portions 41 and 42 having different fluorescence peak wavelengths according to the sensitivity peak to the X-ray energy. X-rays can be discriminated for each energy. Subsequently, the incident fluorescence peak wavelength can be distinguished by the photodiodes 21 and 22 that output electrical signals based on the fluorescence peak wavelength. From these facts, X-rays incident on the X-ray detection elements of the respective channels can be distinguished for each energy. Further, by combining the photodiodes 21 and 22 with the optical filters 24 and 25, the optical wavelength of the fluorescence corresponding to the X-ray component of the energy emitted from the scintillator portions 41 and 42, that is, the first wavelength and the second wavelength can be changed. By discriminating with 24 and 25, it is possible to improve the discriminability of discriminating X-rays with energy, rather than with the photodiodes 21 and 22 alone.

(第2の実施形態)
次に本発明の第2の実施形態ついて説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described.

以下に述べる第2の実施形態において、第1の実施形態と同じ構成要素については、説明の重複を避けるため同じ構成部分には同符号を付して、その詳細な説明は省略し、異なる構成要素についてのみ説明する。   In the second embodiment described below, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals in order to avoid duplication of description, and detailed description thereof is omitted, and different configurations are provided. Only the elements are described.

図6は本実施形態に係るX線コンピュータ断層撮影装置の構成を示す図である。なお、X線コンピュータ断層撮影装置には、X線発生部101とX線検出器203とが一体として被検体の周囲を回転するROTATE/ROTATE-TYPE、リング状にアレイされた多数の検出素子が固定され、X線発生部101のみが被検体の周囲を回転するSTATIONARY/ROTATE-TYPE等様々なタイプがあり、いずれのタイプでも本実施形態へ適用可能である。ここでは、ROTATE/ROTATE-TYPEとして説明する。また、画像を再構成するには被検体の周囲一周、360°分の投影データが、またハーフスキャン法でも180°+ファン角分の投影データが必要とされる。いずれの再構成方式に対しても本実施形態へ適用可能である。ここでは、360°法を例に説明する。また、近年では、X線発生部101とX線検出器203との複数のペアを回転リングに搭載したいわゆる多管球型のX線コンピュータ断層撮影装置の製品化が進み、その周辺技術の開発が進んでいる。本実施形態においては、従来からの一管球型であっても、多管球型であってもいずれも適用可能である。ここでは、一管球型として説明する。   FIG. 6 is a diagram showing the configuration of the X-ray computed tomography apparatus according to this embodiment. The X-ray computed tomography apparatus includes a ROTATE / ROTATE-TYPE in which the X-ray generator 101 and the X-ray detector 203 are integrally rotated around the subject, and a large number of detection elements arrayed in a ring shape. There are various types, such as STATIONARY / ROTATE-TYPE, in which only the X-ray generator 101 rotates around the subject, and any type is applicable to the present embodiment. Here, it is described as ROTATE / ROTATE-TYPE. Further, in order to reconstruct an image, projection data for 360 ° around the object and projection data for 360 ° are required, and projection data for 180 ° + fan angle is also required in the half scan method. The present embodiment can be applied to any reconfiguration method. Here, the 360 ° method will be described as an example. In recent years, the so-called multi-tube type X-ray computed tomography apparatus in which a plurality of pairs of the X-ray generator 101 and the X-ray detector 203 are mounted on a rotating ring has been commercialized, and the development of peripheral technologies has been developed. Is progressing. In the present embodiment, both a conventional single-tube type and a multi-tube type are applicable. Here, a single tube type will be described.

X線発生部101は、高電圧発生装置109からスリップリング108を経由して電圧の印加および電流の供給を受けて、焦点100からX線を放射する。回転リング102には、X線発生部101とX線検出器203が搭載されている。   The X-ray generator 101 emits X-rays from the focal point 100 in response to voltage application and current supply from the high-voltage generator 109 via the slip ring 108. An X-ray generator 101 and an X-ray detector 203 are mounted on the rotating ring 102.

X線検出器203における1チャンネルのX線検出素子10は、第1の実施形態における図1に示したものを用いる。なお、X線検出器203における1チャンネルのX線検出素子10として、第1の実施形態における図5に示したものを用いてもよい。また、本実施形態におけるX線検出器203は、2次元のエリア検出器とする。なお、X線検出素子を1次元状に配列させたX線検出器を用いてもよい。   As the one-channel X-ray detection element 10 in the X-ray detector 203, the one shown in FIG. 1 in the first embodiment is used. As the one-channel X-ray detection element 10 in the X-ray detector 203, the one shown in FIG. 5 in the first embodiment may be used. The X-ray detector 203 in the present embodiment is a two-dimensional area detector. An X-ray detector in which X-ray detection elements are arranged one-dimensionally may be used.

撮影又はスキャンに際しては、X線発生部101とX線検出器203との間の円筒形の撮影領域111内に、被検体が天板120に載置され挿入される。   During imaging or scanning, a subject is placed on the top 120 and inserted into a cylindrical imaging region 111 between the X-ray generator 101 and the X-ray detector 203.

X線検出器203の出力には、DAS(Data Acquisition System)と呼ばれるデータ収集回路204が接続されている。データ収集回路204は、図1に示すように、1チャンネルのX線検出素子10へ入射するX線のエネルギーに基づいて、第1の受光部分31からの出力と、第2の受光部分32からの出力とに応じて、それぞれ別配線でチャンネルごとに接続される。なお、図5に示すように、それぞれの受光部分31、32からの出力を1つの配線としてチャンネルごとにデータ収集回路204へ接続してもよい。   A data acquisition circuit 204 called a DAS (Data Acquisition System) is connected to the output of the X-ray detector 203. As shown in FIG. 1, the data acquisition circuit 204 outputs from the first light receiving portion 31 and from the second light receiving portion 32 based on the energy of the X-rays incident on the X-ray detection element 10 of one channel. Are connected to each channel by separate wiring according to the output. In addition, as shown in FIG. 5, you may connect the output from each light-receiving part 31 and 32 to the data collection circuit 204 for every channel as one wiring.

1チャンネル分のX線検出素子10における受光部分31、32とデータ収集回路204が別配線でチャンネルごとに接続されることにより、X線検出器203へ入射したX線をエネルギーごとに弁別することができる。その後の処理は、投影データ処理部210での処理と画像処理部214での処理とを除き、弁別されたX線のエネルギーごとに行われる。   The X-rays incident on the X-ray detector 203 are discriminated for each energy by connecting the light receiving portions 31 and 32 and the data acquisition circuit 204 in the X-ray detection element 10 for one channel for each channel by separate wiring. Can do. Subsequent processing is performed for each discriminated X-ray energy, except for processing in the projection data processing unit 210 and processing in the image processing unit 214.

なお、1チャンネル分のX線検出素子10における受光部分31、32からの出力を1つの配線としてチャンネルごとにデータ収集回路204へ接続することにより、X線検出器203へ入射したX線がエネルギーごとに弁別されて出力される電気信号は、チャンネルごとに統合されてデータ収集回路204へ出力されるようにしてもよい。この電気信号の統合は、X線のエネルギーごとの出力に基づいているため、従来のX線検出素子に比べて、入射したX線の感度を向上させることができる。   In addition, by connecting the outputs from the light receiving portions 31 and 32 in the X-ray detection element 10 for one channel as one wiring to the data collection circuit 204 for each channel, the X-rays incident on the X-ray detector 203 are converted into energy. The electrical signals that are discriminated for each output may be integrated for each channel and output to the data acquisition circuit 204. Since the integration of the electric signals is based on the output for each energy of the X-ray, the sensitivity of the incident X-ray can be improved as compared with the conventional X-ray detection element.

データ収集回路204には、X線検出器203の各チャンネルの電流信号を電圧に変換するI−V変換器と、この電圧信号をX線の曝射周期に同期して周期的に積分する積分器と、この積分器の出力信号を増幅するアンプと、このアンプの出力信号をディジタル信号変換するアナログ・ディジタル・コンバータとが、チャンネルごとに取り付けられている。データ収集回路204から出力されるデータ(純生データ(pure raw data))は、磁気送受信又は光送受信を用いた非接触データ伝送部105を経由して、前処理部106に伝送される。   The data acquisition circuit 204 includes an IV converter that converts a current signal of each channel of the X-ray detector 203 into a voltage, and an integration that periodically integrates the voltage signal in synchronization with an X-ray exposure cycle. A converter, an amplifier for amplifying the output signal of the integrator, and an analog / digital converter for converting the output signal of the amplifier into a digital signal are attached to each channel. Data (pure raw data) output from the data collection circuit 204 is transmitted to the preprocessing unit 106 via the non-contact data transmission unit 105 using magnetic transmission / reception or optical transmission / reception.

前処理部106は、データ収集回路204から出力される純生データに対して前処理を施す。前処理には、例えばチャンネル間の感度不均一補正処理、X線強吸収体、主に金属部による極端な信号強度の低下または、信号脱落を補正する処理等が含まれる。前処理部106から出力される再構成処理直前のデータ(生データ(raw data)または、投影データと称される、ここでは投影データという)は、データ収集したときにビューアングルを表すデータおよびシンチレータ部分41、42における感度ピークを示すX線のエネルギーと関連付けられて、磁気ディスク、光磁気ディスク、又は半導体メモリを備えた投影データ記憶部112に記憶される。   The preprocessing unit 106 performs preprocessing on the pure raw data output from the data collection circuit 204. The preprocessing includes, for example, sensitivity non-uniformity correction processing between channels, X-ray strong absorber, processing for correcting signal signal drop or signal loss due to extreme metal intensity mainly. Data immediately before reconstruction processing output from the pre-processing unit 106 (raw data or projection data, here referred to as projection data) is data and a scintillator representing a view angle when data is collected. The projection data storage unit 112 including a magnetic disk, a magneto-optical disk, or a semiconductor memory is associated with X-ray energy indicating sensitivity peaks in the portions 41 and 42.

なお、投影データとは、被検体を透過したX線の強度に応じたデータ値の集合である。ここでは説明の便宜上、シンチレータ部分41、42における感度ピークを示すX線のエネルギーについて、ワンショットで略同時に収集したビューアングルが同一である全チャンネルにわたる一揃いの投影データを、投影データセットと称する。また、ビューアングルは、X線発生部101が回転軸Zを中心として周回する円軌道の各位置を、回転軸Zから鉛直上向きにおける円軌道の最上部を0°として360°の範囲の角度で表したものである。なお、投影データセットの各チャンネルに対する投影データは、ビューアングル、コーン角、チャンネル番号、シンチレータ部分41、42における最大感度を示すX線のエネルギーによって識別される。   The projection data is a set of data values corresponding to the intensity of X-rays that have passed through the subject. Here, for convenience of explanation, a set of projection data over all channels having the same view angle collected at the same time in one shot for the energy of X-rays indicating sensitivity peaks in the scintillator portions 41 and 42 is referred to as a projection data set. . In addition, the view angle is an angle in a range of 360 ° with each position of the circular orbit around which the X-ray generation unit 101 circulates around the rotation axis Z as the top of the circular orbit vertically upward from the rotation axis Z being 0 °. It is a representation. The projection data for each channel of the projection data set is identified by the view angle, cone angle, channel number, and X-ray energy indicating the maximum sensitivity in the scintillator portions 41 and 42.

再構成処理部114は、弁別されたX線のエネルギーそれぞれにおいて、ビューアングルが360°又は180°+ファン角の範囲内の投影データセットに基づいて、フェルドガンプ法またはコーンビーム再構成法により、略円柱形の3次元画像を再構成する機能を有する。さらに再構成処理部114は、例えばファンビーム再構成法(ファンビーム・コンボリューション・バックプロジェクション法ともいう)またはフィルタード・バックプロジェクション法により2次元画像(断層画像)を再構成する機能を有する。フェルドガンプ法は、コーンビームのように再構成面に対して投影レイが交差する場合の再構成法であり、コーン角が小さいことを前提として畳み込みの際にはファン投影ビームとみなして処理し、逆投影はスキャンの際のレイに沿って処理する近似的画像再構成法である。コーンビーム再構成法は、フェルドガンプ法よりもコーン角のエラーが抑えられる方法として、再構成面に対するレイの角度に応じて投影データを補正する再構成法である。   The reconstruction processing unit 114 performs the felt gunp method or the cone beam reconstruction method on the basis of the projection data set in the range of the viewing angle of 360 ° or 180 ° + fan angle for each of the discriminated X-ray energies. It has a function of reconstructing a substantially cylindrical three-dimensional image. Further, the reconstruction processing unit 114 has a function of reconstructing a two-dimensional image (tomographic image) by, for example, a fan beam reconstruction method (also referred to as a fan beam convolution back projection method) or a filtered back projection method. The Feldgump method is a reconstruction method when the projection ray intersects the reconstruction surface like a cone beam. When convolution is performed on the assumption that the cone angle is small, it is treated as a fan projection beam. Back projection is an approximate image reconstruction method that processes along a ray during scanning. The cone beam reconstruction method is a reconstruction method in which projection data is corrected in accordance with the angle of the ray with respect to the reconstruction surface, as a method of suppressing the cone angle error more than the Feldgump method.

再構成される3次元画像や2次元画像は、弁別されたX線のエネルギーごとに対応する画像である。なお、図5に示すX線検出素子10をX線検出器203へ適用することによって、X線検出器203からの出力に基づいて、ひとつの3次元画像およびひとつの2次元画像が再構成される。   The reconstructed three-dimensional image or two-dimensional image is an image corresponding to each discriminated X-ray energy. Note that by applying the X-ray detection element 10 shown in FIG. 5 to the X-ray detector 203, one three-dimensional image and one two-dimensional image are reconstructed based on the output from the X-ray detector 203. The

X線検出器203へ入射したX線のエネルギーごとに弁別された投影データセットに基づいて、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再構成画像を得ることができる。例えば、X線の低エネルギー成分の出力に基づく投影データセットは、脂肪を多く含む画像を再構成するのに適する。X線の高エネルギー成分の出力に基づく投影データセットは、骨密度に関する画像を再構成するのに適する。   By reconstructing an image based on the projection data set discriminated for each X-ray energy incident on the X-ray detector 203, reconstructed images having different clinical significances can be obtained. For example, a projection data set based on the output of low-energy components of X-rays is suitable for reconstructing fat-rich images. A projection data set based on the output of the high energy component of X-rays is suitable for reconstructing an image relating to bone density.

投影データ処理部210は、入力部115を介したオペレータからの入力や所定の規則に従って、X線のエネルギーごとに弁別された投影データセットを用いて、投影データセット間の差分、合成などの演算処理を行う。例えば、ビューアングル、コーン角、チャンネル番号で識別され、入射したX線のエネルギーが異なるチャンネルごとの投影データについて、差分、合成などの演算処理を行い、再構成処理部114へ出力する。投影データ処理部210での処理は、この処理の後に得られる再構成画像において、CT値のコントラストを高めることや画質の向上に寄与する。投影データセットを用いて上記チャンネルごとで演算を行うことにより、以下で説明する再構成された画像を用いる画像処理部214での処理と比較して、演算処理の回数が少なくなるため、丸め誤差の影響を少なくできる。ここで、所定の規則とは、例えば、本実施形態の図示していない記憶部にあらかじめ記憶された上記演算処理の規則である。オペレータからの入力なしに、ホストコントローラ110が、投影データ処理部210を制御し、上記演算処理を行う。   The projection data processing unit 210 uses a projection data set discriminated for each X-ray energy according to an input from an operator via the input unit 115 or a predetermined rule, and performs operations such as a difference between the projection data sets and composition. Process. For example, the projection data for each channel identified by the view angle, the cone angle, and the channel number and having different incident X-ray energies is subjected to arithmetic processing such as difference and synthesis, and is output to the reconstruction processing unit 114. The processing in the projection data processing unit 210 contributes to increasing the CT value contrast and improving the image quality in the reconstructed image obtained after this processing. By performing the calculation for each channel using the projection data set, the number of calculation processes is reduced as compared with the process in the image processing unit 214 using the reconstructed image described below. The influence can be reduced. Here, the predetermined rule is, for example, the rule of the arithmetic processing stored in advance in a storage unit (not shown) of the present embodiment. Without input from the operator, the host controller 110 controls the projection data processing unit 210 and performs the above arithmetic processing.

画像処理部214は、入力部115を介したオペレータからの入力によって、X線のエネルギーごとに再構成処理部114で再構成された画像を用いて、差分、合成などの画像処理を行う。この処理は、例えば、表示部116で表示されたX線のエネルギーに応じた再構成画像(例えば、低エネルギーX線からの出力による再構成画像と高エネルギーX線からの出力による再構成画像)に基づいて、入力部115を介したオペレータからの入力により行われる。再構成画像のコントラストを向上させるときやS/N比を向上させるときに有用である。   The image processing unit 214 performs image processing such as difference and composition using the image reconstructed by the reconstruction processing unit 114 for each X-ray energy in response to an input from the operator via the input unit 115. This processing is performed by, for example, a reconstructed image corresponding to the energy of X-rays displayed on the display unit 116 (for example, a reconstructed image output from low-energy X-rays and a reconstructed image output from high-energy X-rays). Based on the input from the operator via the input unit 115. This is useful when improving the contrast of the reconstructed image or when improving the S / N ratio.

表示部116は、再構成処理部114もしくは画像処理部214で処理された画像を表示する。このとき表示部116は、弁別されたX線のエネルギーそれぞれに対応した画像を1画面上に表示することも可能である。   The display unit 116 displays the image processed by the reconstruction processing unit 114 or the image processing unit 214. At this time, the display unit 116 can also display an image corresponding to each of the discriminated X-ray energies on one screen.

以上に述べた構成によれば、以下の効果を得ることができる。   According to the configuration described above, the following effects can be obtained.

本X線コンピュータ断層撮影装置によれば、被検体を透過したX線をエネルギーごとに弁別することができる。また、弁別されたX線のエネルギーに対応した画像を再構成することができる。加えて、再構成処理前の投影データセットや再構成画像を用いて差分、合成などの処理を行うこともできる。これらのことから、再構成画像上で近いCT値を示し物質の違いが弁別出来ない場合について、再構成画像のコントラスト分解能が向上し物質の違いを弁別できる。   According to the X-ray computed tomography apparatus, X-rays transmitted through the subject can be distinguished for each energy. In addition, an image corresponding to the discriminated X-ray energy can be reconstructed. In addition, processing such as difference and composition can be performed using a projection data set and a reconstructed image before reconstruction processing. From these facts, the contrast resolution of the reconstructed image is improved and the difference in the substance can be discriminated in the case where the close CT value is shown on the reconstructed image and the difference in the substance cannot be discriminated.

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

1…入射した低エネルギーX線によって蛍光を発した場所、2…入射した高エネルギーX線によって蛍光を発した場所、5…第1のシンチレータ部分41から発せられた蛍光、6…第2のシンチレータ部分42から発せられた蛍光、10…1チャンネル分のX線検出素子、11…シンチレータ、12…受光部、21…第1のフォトダイオード、22…第2のフォトダイオード、24…第1の光フィルタ、25…第2の光フィルタ、31…第1の受光部分、32…第2の受光部分、41…第1のシンチレータ部分、42…第2のシンチレータ部分、100…放射されるX線の焦点、101…X線発生部、102…回転リング、105…非接触データ伝送部、106…前処理部、107…駆動部、108…スリップリング、109…高電圧発生装置、110…ホストコントローラ、111…撮影領域、112…投影データ記憶部、114…再構成処理部、115…入力部、116…表示部、118…コリメーターユニット、120…天板、200…ガントリ、203…X線検出器、204…データ収集回路(DAS)、210…投影データ処理部、214…画像処理部   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... The place which emitted fluorescence by the incident low energy X-ray, 2 ... The place which emitted fluorescence by the incident high energy X-ray, 5 ... The fluorescence emitted from the 1st scintillator part 41, 6 ... 2nd scintillator Fluorescence emitted from the portion 42, 10 ... X-ray detection elements for one channel, 11 ... scintillator, 12 ... light receiving part, 21 ... first photodiode, 22 ... second photodiode, 24 ... first light Filter, 25 ... second optical filter, 31 ... first light receiving portion, 32 ... second light receiving portion, 41 ... first scintillator portion, 42 ... second scintillator portion, 100 ... radiation of X-rays Focus: 101 ... X-ray generator, 102 ... Rotating ring, 105 ... Non-contact data transmission unit, 106 ... Pre-processing unit, 107 ... Drive unit, 108 ... Slip ring, 109 ... High voltage generator 110: Host controller, 111: Imaging region, 112: Projection data storage unit, 114 ... Reconstruction processing unit, 115 ... Input unit, 116 ... Display unit, 118 ... Collimator unit, 120 ... Top plate, 200 ... Gantry, 203 ... X-ray detector, 204 ... Data acquisition circuit (DAS), 210 ... Projection data processing unit, 214 ... Image processing unit

Claims (11)

第1の方向に沿って配列された複数のX線検出素子を有するX線検出器において、
前記X線検出素子各々は、
前記第1の方向に垂直な第2の方向に沿って積層され、入射するX線のエネルギーに対する感度ピークを示す波長が異なる複数のシンチレータ部分と、
前記シンチレータ部分の背面に前記第1の方向に沿って配列され、入射光に対する感度ピークを示す波長が異なる複数の受光部分とを有することを特徴とするX線検出器。
In an X-ray detector having a plurality of X-ray detection elements arranged along a first direction,
Each of the X-ray detection elements is
A plurality of scintillator portions stacked along a second direction perpendicular to the first direction and having different wavelengths indicating sensitivity peaks with respect to energy of incident X-rays;
An X-ray detector comprising: a plurality of light receiving portions arranged along the first direction on the back surface of the scintillator portion and having different wavelengths indicating sensitivity peaks with respect to incident light.
X線を発生するX線発生部と、
前記X線発生部から発生され、被検体を透過したX線を検出し、第1の方向に沿って配列された複数のX線検出素子を有する前記X線検出器と、
前記X線検出器からの出力に基づいて、少なくとも一つの画像を再構成する再構成処理部とを具備し、
前記X線検出素子各々は、
前記第1の方向に垂直な第2の方向に沿って積層され、入射するX線のエネルギーに対する感度ピークを示す波長が異なる複数のシンチレータ部分と、
前記シンチレータ部分の背面に前記第1の方向に沿って配列され、入射光に対する感度ピークを示す波長が異なる複数の受光部分とを有することを特徴とするX線コンピュータ断層撮影装置。
An X-ray generator for generating X-rays;
The X-ray detector that detects X-rays generated from the X-ray generation unit and transmitted through the subject, and has a plurality of X-ray detection elements arranged along a first direction;
A reconstruction processing unit configured to reconstruct at least one image based on an output from the X-ray detector;
Each of the X-ray detection elements is
A plurality of scintillator portions stacked along a second direction perpendicular to the first direction and having different wavelengths indicating sensitivity peaks with respect to energy of incident X-rays;
An X-ray computed tomography apparatus comprising: a plurality of light receiving portions arranged on the back surface of the scintillator portion along the first direction and having different wavelengths indicating sensitivity peaks with respect to incident light.
X線を発生するX線発生部と、
前記X線発生部から発生され、被検体を透過したX線を検出し、第1の方向に沿って配列された複数のX線検出素子を有する前記X線検出器と、
前記X線検出器からの出力に基づいて、少なくとも一つの画像を再構成する再構成処理部とを具備し、
前記X線検出素子各々は、
前記第1の方向に垂直な第2の方向に沿って積層され、入射するX線のエネルギーに対する感度ピークを示す波長が異なる複数のシンチレータ部分と、
前記シンチレータ部分の背面に前記第1の方向に沿って配列され、入射光に対する感度ピークを示す波長が異なる複数の受光部分とを具備し、
前記受光部分各々は、フィルタとフォトダイオードとから構成され、
前記複数のシンチレータ部分のうち最も高いX線のエネルギーに感度ピークを有するシンチレータ部分が前記受光部分の直前に配置されることを特徴とするX線コンピュータ断層撮影装置。
An X-ray generator for generating X-rays;
The X-ray detector that detects X-rays generated from the X-ray generation unit and transmitted through the subject, and has a plurality of X-ray detection elements arranged along a first direction;
A reconstruction processing unit configured to reconstruct at least one image based on an output from the X-ray detector;
Each of the X-ray detection elements is
A plurality of scintillator portions stacked along a second direction perpendicular to the first direction and having different wavelengths indicating sensitivity peaks with respect to energy of incident X-rays;
A plurality of light receiving portions arranged along the first direction on the back surface of the scintillator portion and having different wavelengths indicating sensitivity peaks with respect to incident light;
Each of the light receiving parts is composed of a filter and a photodiode,
An X-ray computed tomography apparatus characterized in that a scintillator portion having a sensitivity peak at the highest X-ray energy among the plurality of scintillator portions is disposed immediately before the light receiving portion.
前記複数のシンチレータ部分のうち最も高いX線のエネルギーに感度ピークを有するシンチレータ部分が前記受光部分の直前に配置されることを特徴とする請求項1記載のX線検出器。   2. The X-ray detector according to claim 1, wherein a scintillator portion having a sensitivity peak at the highest X-ray energy among the plurality of scintillator portions is disposed immediately before the light receiving portion. 前記複数のシンチレータ部分のうち最も高い透明度を有するシンチレータ部分が前記受光部分の直前に配置されることを特徴とする請求項1記載のX線検出器。 The X-ray detector according to claim 1, wherein a scintillator portion having the highest transparency among the plurality of scintillator portions is disposed immediately before the light receiving portion. 前記受光部分は、フォトダイオードからなることを特徴とする請求項1記載のX線検出器。   The X-ray detector according to claim 1, wherein the light receiving portion is made of a photodiode. 前記受光部分各々は、フィルタとフォトダイオードとから構成されることを特徴とする請求項1記載のX線検出器。     The X-ray detector according to claim 1, wherein each of the light receiving portions includes a filter and a photodiode. 前記受光部分各々は、フィルタとフォトダイオードとから構成され、
前記複数のシンチレータ部分のうち最も高い透明度を有するシンチレータ部分が前記受光部分の直前に配置されるX線検出器を有することを特徴とする請求項2記載のX線コンピュータ断層撮影装置。
Each of the light receiving parts is composed of a filter and a photodiode,
3. The X-ray computed tomography apparatus according to claim 2, further comprising: an X-ray detector in which a scintillator portion having the highest transparency among the plurality of scintillator portions is disposed immediately before the light receiving portion.
前記再構成処理部は、前記入射するX線のエネルギーに対する前記シンチレータ部分の感度ピークを示す波長に関連する複数の画像を、前記X線検出器からの出力に基づいて再構成することを特徴とする請求項2記載のX線コンピュータ断層撮影装置。   The reconstruction processing unit reconstructs a plurality of images related to a wavelength indicating a sensitivity peak of the scintillator portion with respect to the energy of the incident X-ray based on an output from the X-ray detector. The X-ray computed tomography apparatus according to claim 2. 前記X線検出素子各々は、第1の受光部分と第2の受光部分とを有し、
前記再構成処理部は、前記X線検出器における複数の前記第1の受光部分からの出力に基づいて第1の画像を再構成し、前記X線検出器における複数の前記第2の受光部分からの出力に基づいて第2の画像を再構成することを特徴とする請求項2記載のX線コンピュータ断層撮影装置。
Each of the X-ray detection elements has a first light receiving portion and a second light receiving portion,
The reconstruction processing unit reconstructs a first image based on outputs from the plurality of first light receiving portions in the X-ray detector, and a plurality of the second light receiving portions in the X-ray detector. The X-ray computed tomography apparatus according to claim 2, wherein the second image is reconstructed based on an output from the computer.
前記X線検出素子各々は、第1の受光部分と第2の受光部分とを有し、該第1の受光部分からの出力と該第2の受光部分からの出力とが一つの出力として統合され、
前記再構成処理部は、前記X線検出素子それぞれからの出力に基づいて、一つの画像を再構成することを特徴とする請求項2記載のX線コンピュータ断層撮影装置。
Each of the X-ray detection elements has a first light receiving portion and a second light receiving portion, and the output from the first light receiving portion and the output from the second light receiving portion are integrated as one output. And
The X-ray computed tomography apparatus according to claim 2, wherein the reconstruction processing unit reconstructs one image based on an output from each of the X-ray detection elements.
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