JP2013088265A - Radiation collimator and method for manufacturing the radiation collimator - Google Patents
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Abstract
Description
医療用や産業用のX線透視装置やX線CT装置のX線検出器において、被写体で発生した散乱X線等がX線検出器の所定外のチャンネルで検出され画像の解像度を低下させることを防止するために用いられるコリメーターに関するものである。 In medical and industrial X-ray fluoroscopy devices and X-ray detectors of X-ray CT devices, scattered X-rays generated in the subject are detected in channels other than the specified channels of the X-ray detector and the resolution of the image is reduced. It is related with the collimator used in order to prevent.
X線等による透視撮像では、X線が被写体にて乱反射し画像の解像度を低下させることが知られている。X線エネルギーが高くなるにつれ、空間分解能において致命的な問題になりつつある。電子線形加速器ベースのX線源では顕著である。
特許文献1では、X線エネルギーの選択性がある検出器を用いてこの問題を回避しようとしている。
In fluoroscopic imaging using X-rays or the like, it is known that X-rays are irregularly reflected by a subject and the resolution of the image is lowered. As X-ray energy increases, it is becoming a fatal problem in spatial resolution. This is especially true for electron linear accelerator-based X-ray sources.
In
このような散乱線を除去するために、放射線検出器の各チャンネルを分離するように、放射線検出器素子間あるいは前方に、コリメーターが設置される場合がある。 In order to remove such scattered radiation, a collimator may be installed between or in front of the radiation detector elements so as to separate the channels of the radiation detector.
コリメーターは様々な形状が考案されている。例えば特許文献2や特許文献3、図1のような多数の薄板をスペーサーを挟んで配置するスリットなどがある。大抵は放射線入射方向に垂直に設置された板状のものである。
特許文献4には、工業用X線検査用のX線コリメーターの製造方法が開示されている
Various shapes of collimators have been devised. For example, there are slits for arranging a large number of thin plates as shown in
特許文献5では、鋳造によりコリメーターを製造するとしている。
In
また、細いガラス管を束ねたもの(マイクロチャンネルプレート:MCP)、多毛細管チューブをコリメータとして利用することも行われている。 In addition, a bundle of thin glass tubes (microchannel plate: MCP) and a multicapillary tube are used as a collimator.
放射線核医学のうちSPECT(Single Photon Emission Computer Tomography : 単一光子放射断層撮影)では旧来よりガンマカメラにコリメーターが使用されている。非特許文献1によれば、SPECT用の平行多孔型コリメータの具体的なスペックは、99m Tc(140keV)などを対象とする低エネルギーのコリメータでは、孔の直径が2〜3mm 程度、隔壁の厚さは0.3mm 程度、孔数が1〜5万個程度となっている。
In radionuclide medicine, SPECT (Single Photon Emission Computer Tomography) has traditionally used collimators in gamma cameras. According to Non-Patent
また、非特許文献2によれば、比較的低エネルギーのX線菅によるX線透視検査では、X線グリッドが用いられる。古くは移動グリッドまたはブッキー・ブレンデと呼ばれる装置が使われているが、リスホルム・ブレンデと呼ばれる微細なグリッドも用いられる。これは板(箔)の厚さ0.03-0.05mm、高さ(放射線入射方向に対する長さ)1.5mm-3.0mm、格子間隔(ドットピッチ)0.2mm-0.3mmである。
According to Non-Patent
これらの構造は概ね図1に示すものと大差ない。微細なグリッドを構成する場合は、二組のスリットを90度ずらして重ね合わせている。
箔が肉厚であれば、箔に切れ目を入れて互いにかみ合わせ一体化することも出来るが、薄い箔では非常に困難であり、ただ重ねて設置することになる。
These structures are not much different from those shown in FIG. When constructing a fine grid, the two sets of slits are overlapped 90 degrees apart.
If the foil is thick, it can be cut and integrated with each other, but it is very difficult with a thin foil, and it is simply placed one on top of the other.
放射線がパラレルビーム(平行)の場合は問題は無いが、ファンビーム(扇型)やコーンビーム(円錐形)の場合、スリットを構成する箔を線源にあわせ傾けて支持しなければならない。ファンビームの場合では二組のスリット同士を噛み合わせることは不可能ではないが、コーンビームの場合は極めて困難であると思われる。 There is no problem when the radiation is a parallel beam (parallel), but in the case of a fan beam (fan shape) or cone beam (conical shape), the foil constituting the slit must be tilted and supported in accordance with the radiation source. In the case of a fan beam, it is not impossible to engage two sets of slits, but in the case of a cone beam, it seems extremely difficult.
こういったスリットやグリッドの最大の難点は、放射線検出器に対して垂直な状態で薄板を支持する構造である。スリットまたはグリッドの上部あるいは下部にある支持体によりX線が散乱される可能性があることである。
特許文献6は、スリット間に低密度の発泡材料(高抵抗泡)を充填してこれをスリットの支持体とすることを提案している。しかし、低エネルギーX線ではこういった発泡材料でも吸収されてしまう場合がある。
The biggest difficulty of these slits and grids is the structure that supports the thin plate in a state perpendicular to the radiation detector. X-rays can be scattered by the support above or below the slit or grid.
上記スリットでは製造上の困難さもある。スリットを構成する板を等間隔に精密に並べ、支持体に接着剤等で固定しなければならない。間隔に多少の誤差があった場合、それは放射線検出器側では開口部大きさの変化となり、感度のばらつきを招く。 The slits also have manufacturing difficulties. The plates constituting the slit must be precisely arranged at equal intervals and fixed to the support with an adhesive or the like. When there is a slight error in the interval, it becomes a change in the size of the opening on the radiation detector side, resulting in sensitivity variations.
また、上記スリットやグリッドでは、使用者が使用状況に合わせて自由に高さを変更できないということも問題になる。
複数のスリット、グリッドを用意しなければならず、煩雑であり、コストもかかる。
Further, the above-mentioned slits and grids also cause a problem that the user cannot freely change the height according to the use situation.
A plurality of slits and grids must be prepared, which is complicated and expensive.
近年では医療用産業用として、二次元の高解像度(数十万から数百万画素で画素サイズ0.2mm)大面積のフラットパネル型二次元放射線検出器が多用されており、こういったコリメーター類に対する要求は厳しくなってきている。 In recent years, two-dimensional high-resolution (hundreds of thousands to millions of pixels and pixel size 0.2 mm) large area flat panel type two-dimensional radiation detectors are widely used for the medical industry. The demand for the kind is getting stricter.
MCPは微細なコリメーターの構成が可能であるが、大面積化は困難である。 MCP can be configured as a fine collimator, but it is difficult to increase the area.
他方、特許文献7 のようにX線源のコーンビームを整形するためのX線コリメーターも提案されているが、具体的な製造方法が示されていない。
On the other hand, an X-ray collimator for shaping a cone beam of an X-ray source has been proposed as in
スリットやスリットを組み合わせたグリッドでは製造上の困難さがあり、また構成できるコリメーターの形状に制限があった。 There is a manufacturing difficulty with a slit or a combination of slits, and the shape of a collimator that can be configured is limited.
本発明は、穴径の10倍以上の任意形状の微細深穴を容易に成形できる放射線コリメーターを提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the radiation collimator which can shape | mold easily the micro deep hole of arbitrary shapes 10 times or more of a hole diameter.
微細穴加工された薄コリメーター板を積層させることで微細深穴を所望の形状とすることによりる射線コリメーターを構成する。
具体的には、エッチングやプレス加工若しくはレーザー加工などで微細な穴を薄い材料板に成形し、これを積層する。
A ray collimator is formed by laminating thin collimator plates that have been processed with fine holes to form fine deep holes in a desired shape.
Specifically, fine holes are formed in a thin material plate by etching, press working, laser processing, or the like, and these are laminated.
エッチング、特にフォトエッチングという薄い金属板に穴を開ける技術はブラウン管(CRT)のシャドーマスク製造方法と同じであり、その技術をそのまま転用でき、従来の方法では困難であった微細な深穴を成形したコリメーターを容易に製造可能とする。
特にタングステン及びタングステン合金は放射線遮蔽材として最も有用と考えらる物質であるが、その加工の困難さから使用が制限されてきた。しかし、しかし、本発明によれば微細な深穴を成形したコリメーターとしての利用が容易になる。
Etching, especially photoetching, is a technique for making holes in thin metal plates, which is the same as the shadow mask manufacturing method for cathode ray tubes (CRT), and can be used as it is, forming minute deep holes that were difficult with conventional methods. The manufactured collimator can be easily manufactured.
In particular, tungsten and tungsten alloys are substances that are considered to be most useful as radiation shielding materials, but their use has been limited due to their difficulty in processing. However, according to the present invention, use as a collimator in which fine deep holes are formed is facilitated.
ブラウン管用のシャドーマスクは0.2mmから0.3mm程度の間隔(ドットピッチ)で開口部を形成しているので、これと同様の開口部を持つコリメーターを構成出来ることは明白である。また、そのまま二次元検出器に対応可能である。面積もブラウン管は29インチなどが存在したので、大面積にも対応可能である。 Since the shadow mask for a cathode ray tube forms openings at intervals (dot pitch) of about 0.2 mm to 0.3 mm, it is obvious that a collimator having the same opening can be formed. Further, it can be directly applied to a two-dimensional detector. Since the cathode ray tube has 29 inches, etc., it can handle large areas.
本発明による放射線コリメーターは、光子線(X線、γ線)、荷電レプトン線(電子など)、α線、イオン(重イオン)粒子線、ハドロン粒子線(陽子、中性子など)に適用できる。
また、検出器側ではなく、放射線発生装置から放出される放射線をコリメートすることも可能である。例えば特許第4421327号公報 のようなものである。特許文献6に開示されている放射線コリメーターも本発明による方法で製造可能である。
The radiation collimator according to the present invention can be applied to photon beams (X-rays, γ-rays), charged leptone rays (electrons, etc.), α-rays, ion (heavy ion) particle beams, hadron particle beams (protons, neutrons, etc.).
It is also possible to collimate the radiation emitted from the radiation generator rather than the detector side. For example, it is like patent 4421327 gazette. The radiation collimator disclosed in
本発明の実施形態について説明する。 An embodiment of the present invention will be described.
本発明は、厚さ0.10〜0.25mm程度の薄い板状の材料に対し深穴開口部をフォトエッチングによって形成し、こうして製造された材料板を図2のように必要な厚さまで積層することを特徴とする。
積層する際には位置決めが必要であるので、予め位置決め用ピン4が貫通するための位置決め穴6も材料板に同時に形成しておく。または、予めエッジを精密に加工しておき、これを図3に示すように位置決め治具21(V字ブロックとも呼ばれる)に押し付けながら位置決めすることも考えられる。
積層された材料板は拡散接合や接着、溶接やろう付けなどで一体化することができる。板厚が1mm以上あれば溶接やろう付けは有効であると思われる。1mm以下であれば、拡散接合や接着の方が望ましい。
In the present invention, a deep hole opening is formed by photoetching on a thin plate-like material having a thickness of about 0.10 to 0.25 mm, and the material plate thus manufactured is laminated to a required thickness as shown in FIG. Features.
Since positioning is required when stacking, positioning holes 6 through which positioning pins 4 pass are formed in the material plate at the same time. Alternatively, it is conceivable that the edge is precisely processed in advance and positioned while being pressed against a positioning jig 21 (also called a V-shaped block) as shown in FIG.
The laminated material plates can be integrated by diffusion bonding, adhesion, welding, brazing, or the like. If the plate thickness is 1mm or more, welding and brazing are considered effective. If it is 1 mm or less, diffusion bonding or adhesion is preferable.
薄コリメーター板の厚さは0.10mmから0.25mmに限定されない。より微細な加工を要するのであれば、最適な厚さを選択する。材質によっては、厚さ5μm以下の板に数μmの開口部を形成することも可能となっている。
逆に、厚さ1mmで、開口部2mmのものも可能である。非特許文献1に記載されている寸法のコリメーターは本発明による方法で製作可能である。
The thickness of the thin collimator plate is not limited to 0.10 mm to 0.25 mm. If finer processing is required, an optimum thickness is selected. Depending on the material, it is possible to form an opening of several μm in a plate having a thickness of 5 μm or less.
Conversely, it is possible to have a thickness of 1 mm and an opening of 2 mm. The collimator having the dimensions described in
また接着接合などは行わずに、位置決めピンが貫通した状態で使用することもできる。本発明の主な実施対象である微細放射線コリメーターでは、積層された材料板(薄コリメーター板2)を板状のコリメーター押さえ5にて放射線検出器1に密着させる。コリメーター押さえは、コリメーター開口部の部分をくりぬいた形状の金属製のものや、コリメーター全体を覆うような、放射線透過率の高い材料のものが考えられる。
Moreover, it can also be used in the state which the positioning pin penetrated, without performing adhesive joining. In the fine radiation collimator which is the main object of the present invention, the laminated material plates (thin collimator plates 2) are brought into close contact with the
本願での図では、便宜上薄コリメーター板2同士の間に隙間があるように作図されているが、実際は密着または接着、接合されている。
In the drawings in the present application, the drawing is performed so that there is a gap between the
材料物質は、フォトエッチングの技術が確立されており且つ放射線遮蔽能力の高い材料が望ましい。銅、鉄やCRTシャドーマスク用の材料も選択肢に入る。遮蔽財として最も良いのはタングステンであるが、純タングステンは非常に硬く加工が困難であり、その為複雑な形状に切削加工するのは困難とされている。一般的には焼結による形成が行われている。加工性を良くするためにタングステン合金(ヘビーアロイ等)が用いられる場合もある。しかし、幸いにもタングステン系金属のエッチング方法も開示されている(特許公開平05−175170号公報、特許公開2008−258395号公報、特許公開2011−151287号公報)。
遮蔽能力は劣るが、軟X線領域であれば、シリコンも選択肢に入る。
The material is preferably a material for which photo-etching technology has been established and has a high radiation shielding ability. Materials for copper, iron and CRT shadow masks are also an option. Tungsten is the best shielding material, but pure tungsten is very hard and difficult to process, and therefore it is difficult to cut into complex shapes. Generally, formation by sintering is performed. In order to improve workability, a tungsten alloy (such as heavy alloy) may be used. Fortunately, however, methods for etching tungsten-based metals have also been disclosed (Japanese Patent Publication Nos. 05-175170, 2008-258395, and 2011-151287).
Although the shielding ability is inferior, silicon is also an option in the soft X-ray region.
同様の加工ができる技術としてプレス加工があるが、金型が必要であり、初期投資が大きくなりがちである。ただし、鉛などエッチングに不向きな材料の加工に関してはプレス加工は有力な加工方法である。 There is press working as a technology that can perform the same processing, but a mold is necessary, and initial investment tends to be large. However, press processing is an effective processing method for processing materials such as lead that are not suitable for etching.
中性子線の遮蔽にはポリエチレン、パラフィン、などの高分子化合物が使われることが多い。また、中性子を捕捉しやすい硼素が添加される場合もある。しかしこれらはエッチングには不向きである。プレス加工であれば、これらの材料の加工が可能であり、コリメーターとして利用出来る。 High molecular compounds such as polyethylene and paraffin are often used to shield neutron beams. In some cases, boron that easily traps neutrons is added. However, these are not suitable for etching. If it is press working, these materials can be processed and used as a collimator.
特開昭60−233154号公報には、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリアミドイミド樹脂及びポリエーテルイミド樹脂からなる群から選ばれた高耐熱性と耐熱水性を有する一種又は二種以上をマトリックスとし、中性子吸収材料を混合分散させてなることを特徴とする中性子吸収遮蔽材組成物が開示されている。また、該公報には、中性子吸収材料がガドリニウム含有材料、硼素含有材料、リチウム含有材料等であることも開示されている。
ポリイミドのエッチング方法については特許第3251515号公報にて開示されている。これは主に電子回路のフレキシブルプリント基盤のスルーホールの成形などに使われ、フィルム厚25μm、穴サイズ50μm〜数百μmの微細加工も可能である。従って、ポリイミドによる微細中性子コリメーターは構成可能である。
JP-A-60-233154 has high heat resistance and hot water resistance selected from the group consisting of polyimide resin, epoxy resin, polyphenylene sulfide resin, polyetheretherketone resin, polyamideimide resin and polyetherimide resin. There is disclosed a neutron absorption shielding material composition characterized in that one or more kinds are used as a matrix and a neutron absorbing material is mixed and dispersed. The publication also discloses that the neutron absorbing material is a gadolinium-containing material, a boron-containing material, a lithium-containing material, or the like.
The polyimide etching method is disclosed in Japanese Patent No. 3251515. This is mainly used for forming through-holes in flexible printed circuit boards for electronic circuits. Fine processing with a film thickness of 25 μm and hole sizes of 50 μm to several hundred μm is also possible. Therefore, a fine neutron collimator made of polyimide can be constructed.
検出されるべき放射線がパラレルビーム(平行)であると仮定できるときは、同じマスクを用いた薄コリメーター板を必要な厚さの分だけ用意すれば良い。拡大を行わないSPECTがこれにあたる。
この場合、材料が鉄や鉛などプレス加工が可能なものなら、プレスも加工方法として選択肢に入る。
When it can be assumed that the radiation to be detected is a parallel beam (parallel), thin collimator plates using the same mask may be prepared for the required thickness. This is a SPECT that does not scale.
In this case, if the material can be pressed such as iron or lead, pressing is an option as a processing method.
しかし、実際の放射線はファンビームであったりコーンビームであったりすることが多い。この場合、薄コリメーター板は、各検出素子へのビームの入射角度にあわせ、各層で異なるドットピッチと開口径を有する必要があるので、ファンビーム及びコーンビーム用コリメーターの場合、金型が大量に必要となるのでプレス加工は不向きである。 However, the actual radiation is often a fan beam or a cone beam. In this case, since the thin collimator plate needs to have different dot pitches and aperture diameters in each layer in accordance with the incident angle of the beam to each detection element, in the case of the collimator for fan beam and cone beam, the mold is Since a large amount is required, pressing is not suitable.
薄コリメーター板を多数積層すると、コリメーター開口部の状況によっては、各薄コリメーター板が密着せずに盛り上がってしまう可能性もある。
これを防ぐには、コリメーター板積層後さらにある程度剛性のある板を設置し、薄いコリメーター板を押さえ込むことが考えられる。
別の方法として、開口部成形の前に、図4に示すようにコリメーター開口部の板厚を薄コリメーター板の縁の部分よりも若干薄く(数%から10%程度)加工しておくこと(減肉)も考えられる。薄くするのは片面だけでも良いし、両面でも良い。
ハーフエッチング加工を適用すれば、この減肉加工は可能である。
When a large number of thin collimator plates are stacked, depending on the state of the collimator opening, there is a possibility that each thin collimator plate rises without being in close contact.
In order to prevent this, it is conceivable to install a plate having a certain degree of rigidity after laminating the collimator plates and press down the thin collimator plates.
As another method, before forming the opening, as shown in FIG. 4, the thickness of the collimator opening is slightly thinner than the edge of the thin collimator plate (several percent to 10%). (Thinning) is also considered. Only one side may be thinned, or both sides may be thinned.
If half etching is applied, this thinning process is possible.
また、逆に、薄コリメータ板よりも十分薄い(10%以下)の薄膜を、薄コリメータの縁の部分に挟み込むことでも、同様の効果を得られる。 On the contrary, the same effect can be obtained by sandwiching a thin film (less than 10%) sufficiently thinner than the thin collimator plate between the edges of the thin collimator.
他にも、成膜等(真空蒸着やスパッタリング、CVD)で縁の部分に薄い箔を追加し、コリメーター開口部についてはフォトマスクを用いて箔取り除くリフトオフという方法もある。
図5に示すように、薄コリメーター板の減肉により上下の薄コリメーターに互いに噛み合うような凹凸構造を成型し、これをもって位置決めすることもできる。特に1mm程度の厚い板状材料の場合に有効と考えられる。
Another method is a lift-off method in which a thin foil is added to the edge portion by film formation (vacuum deposition, sputtering, CVD) and the collimator opening is removed using a photomask.
As shown in FIG. 5, it is possible to form an uneven structure that meshes with the upper and lower thin collimators by thinning the thin collimator plate, and to position it. This is especially effective for thick plate-like materials of about 1 mm.
開口部は複数個形成しなければならない訳ではなく、単一の開口部を持つ放射線コリメーターも製造可能である。 A plurality of openings need not be formed, and a radiation collimator having a single opening can be manufactured.
検出されるべき放射線がパラレルビーム(平行)であると仮定できるときは、図2の通り、同じマスクを用いた薄コリメーター板を必要な厚さの分だけ用意すれば良い。拡大を行わないSPECTに用いるコリメーターががこれにあたる。 When it can be assumed that the radiation to be detected is a parallel beam (parallel), thin collimator plates using the same mask may be prepared for the required thickness as shown in FIG. This is the collimator used for SPECT without magnification.
実際の放射線はファンビーム(扇形)であったりコーンビーム(円錐形)であったりすることが多い。
この場合、薄コリメーター板は、各検出素子への放射線の入射角度にあわせ、各層で異なるドットピッチと開口径を有する必要がある。
The actual radiation is often a fan beam (fan shape) or a cone beam (cone shape).
In this case, the thin collimator plate needs to have a different dot pitch and opening diameter in each layer in accordance with the incident angle of the radiation to each detection element.
また、X線CTの場合は、検出器が凹面状に曲げられているので、コリメーターもこれに合わせ図6のようにドットピッチ及び開口径を最適化する。
放射線検出器位置でのコリメーター開口部を基準とし、放射線源から検出器までの距離をR、放射線源から各薄コリメーター板までの距離をrとした場合、各薄コリメーター板の開口部形状は、放射線検出器位置でのそれのr/R倍になる。
放射線検出器からn番目の薄コリメーターの放射線源との距離rnは、rn=R-d-t(n-1)のように表すことができる。ここで、dは放射線検出器と一番目の薄コリメーター板の中心までの間の距離、tは各コリメーター板の中心同士の距離である。
tが薄コリメーター板の厚さではないのは、薄コリメーター板同士の接着や接合などで薄コリメーター板間距離が変わる可能性があるからであり、tはこれを考慮した距離であるべきである。
In the case of X-ray CT, since the detector is bent in a concave shape, the collimator also optimizes the dot pitch and aperture diameter as shown in FIG.
When the distance from the radiation source to the detector is R and the distance from the radiation source to each thin collimator plate is r, with the collimator opening at the radiation detector position as a reference, the opening of each thin collimator plate The shape is r / R times that at the radiation detector position.
The distance r n from the radiation detector to the radiation source of the n th thin collimator can be expressed as r n = Rdt (n−1). Here, d is the distance between the radiation detector and the center of the first thin collimator plate, and t is the distance between the centers of the collimator plates.
The reason why t is not the thickness of the thin collimator plates is that the distance between the thin collimator plates may change due to bonding or joining of the thin collimator plates, and t is a distance that takes this into account. Should.
ファンビームまたはコーンビームでは図7のようにドットピッチ及び開口径を最適化すれば良い。
最適化は、放射線検出器位置でのコリメーター開口部形状を各薄コリメーター板に対し拡大縮小することで行える。
放射線源33から放射線検出器1までの距離をL、下からn枚目の薄コリメーター板から放射線源33までの距離をlnとすると、放射線検出器位置での薄コリメーター板2に対するn番目の薄コリメーター板の開口部形状の拡大率はln/Lである。放射線検出器から1番目の薄コリメーター板までの距離をd、各コリメーター板間の距離をtとすると、n番目の薄コリメーター板と放射線検出器との距離はt(n-1)+dと書けるので、ln=L-t(n-1)-dとなる。
つまり検出器側からn番目の薄コリメーターの開口形状の拡大率は、(L-t(n-1)-d)/L (<1)である。つまり現実には薄コリメーター板のドットピッチ及び開口径は縮小することになる。
For a fan beam or cone beam, the dot pitch and aperture diameter may be optimized as shown in FIG.
Optimization can be done by scaling the collimator opening shape at the radiation detector position with respect to each thin collimator plate.
When the distance from the
That is, the magnification of the aperture shape of the nth thin collimator from the detector side is (Lt (n−1) −d) / L (& lt1). That is, in reality, the dot pitch and the aperture diameter of the thin collimator plate are reduced.
言うまでも無いが、ファンビームの場合は平面の一方向のみ、コーンビームの場合は二方向に対して拡大縮小を行う。 Needless to say, enlargement / reduction is performed in only one direction in the case of a fan beam and in two directions in the case of a cone beam.
但し、すべての薄コリメーター板について最適な開口形状を形成するのはコストアップに繋がるので、コリメーター使用者側の要求の許す範囲で、2枚おき、3枚おきなど、複数枚ごとに形状を変化させることも可能である。 However, since forming the optimal aperture shape for all thin collimator plates will lead to increased costs, it is possible to shape every multiple sheets, such as every second or every third, as required by the collimator user. It is also possible to change.
ファンビームまたはコーンビーム用コリメーターにおいて、形状について厳しい要求があり、各薄コリメーター板の穴を斜めに加工すべき場合でも、ハーフエッチングという方法を適用し、表裏両面から別々のマスクを用いてエッチングすることにより板面に対して斜めになった開口部を形成することも可能とされる。
この場合の角度は、図8の説明図にもあるが、板面の鉛直方向からの傾きをθとし、該当する開口部の線源から放射線検出器及びコリメーターに引いた垂線(実質的に放射線検出器の中心軸)からの距離をmとした場合、θ=arctan(m/l)となる。当然、コーンビームの場合は、傾きの方向は垂線に向かう方向である。ファンビームの場合は、線源線から検出器に引かれた垂面に対して向かう方向となる。
The fan beam or cone beam collimator has strict requirements on the shape, and even if the holes in each thin collimator plate should be machined diagonally, the half-etching method is applied and separate masks are used from both the front and back sides. It is also possible to form an opening that is inclined with respect to the plate surface by etching.
The angle in this case is also in the explanatory diagram of FIG. 8, but the inclination from the vertical direction of the plate surface is θ, and the perpendicular (substantially) drawn from the radiation source of the corresponding opening to the radiation detector and the collimator. When the distance from the central axis of the radiation detector is m, θ = arctan (m / l). Naturally, in the case of a cone beam, the direction of inclination is the direction toward the perpendicular. In the case of a fan beam, the direction is from the source line toward the vertical surface drawn to the detector.
上記の方法では、各コリメーター開口部が放射線源に対し同じ開口径を持つことになる。しかし、これは放射線検出器表面では楕円状に広がった形状となる。θが多きい場合は放射線検出器のとなりのピクセルに影響を与えるなどの問題も発生しうる。 In the above method, each collimator opening has the same opening diameter with respect to the radiation source. However, this is an elliptical shape on the surface of the radiation detector. When θ is large, problems such as affecting the pixels adjacent to the radiation detector may occur.
別の考え方として、放射線検出器表面での形状が円もしくは正方形などのゆがみの無い形状になるようなコリメーター開口も考えられる。
放射線検出器表面での開口形状を決め、それをl/mの関係をなす斜線にそって放射線源に向かって移動させた場合に出来る立体(斜柱体)をもって開口部形状とする。
さらに別の方法として、放射線源を頂点とし、放射線検出器表面の開口形状(円形若しくは正方形あるいは任意の形状)を底面とした斜円錐形若しくは斜四角錐形あるいは任意底面を持つ錘体をなすような開口部も考えられる。図6はこの方法に基づいて作図されている。
As another idea, a collimator opening in which the shape on the surface of the radiation detector becomes a shape having no distortion such as a circle or a square can be considered.
The opening shape on the surface of the radiation detector is determined, and the opening shape is formed by a solid (slanted column) that can be formed by moving it toward the radiation source along the oblique line having the relationship of 1 / m.
As another method, a pyramid with a radiation source at the top and an oblique cone shape or a quadrangular pyramid shape with an opening shape (circular, square, or arbitrary shape) on the surface of the radiation detector or an arbitrary bottom surface is formed. Simple openings are also conceivable. FIG. 6 is drawn based on this method.
しかしながら、上記の方法は、放射線源から見た開口部面積はθが大きくなるにつれ減少し、全ての開口部で同一であるということはでなくなる。
そのため、放射線検出器の実感度はθに依存することになり、なんらかの補正が必要になる。
そもそも、X線菅等の放射線源自体が理想的でないために放射線強度がθ依存性を持つ場合が多い(放射性同位体に関しては理想に近い放射線強度分布を示す可能性が高い)。従って、放射線検出器側で補正を行うこと自体が必須であり、上記補正は其の範疇で行えばよいということになる。よって、開口部面積の不均一性は致命的な問題にはならない。
However, in the above method, the opening area as viewed from the radiation source decreases as θ increases, and is not necessarily the same in all openings.
Therefore, the actual sensitivity of the radiation detector depends on θ, and some correction is necessary.
In the first place, since the radiation source itself such as X-ray soot is not ideal, the radiation intensity often has θ dependence (it is highly likely that the radioisotope shows a radiation intensity distribution close to ideal). Therefore, it is essential to perform correction on the radiation detector side, and the above correction may be performed in that category. Therefore, the non-uniformity of the opening area is not a fatal problem.
この問題を完全に回避するには、放射線検出器を図6のように放射線源に対し放射線検出器表面が常に正面を向くようにするのが適当である。ファンビームが対象の場合、これは実現可能である。
コーンビームが対象の場合は、検出器及びコリメーターは球面の一部をなすような形状でなければならない。
In order to completely avoid this problem, it is appropriate to make the radiation detector always face the front of the radiation detector with respect to the radiation source as shown in FIG. This is feasible when the fan beam is the target.
If a cone beam is the object, the detector and collimator must be shaped to form part of a sphere.
その他の方法として、実施例6がある。 Example 6 is another method.
ハーフエッチングを用いることが出来ない場合やプレス加工など、開口部を斜めに成型できない場合は、図9に示すとおり、線源または仮想焦点から放射線検出器及びコリメーターに引いた垂線若しくは垂面に向かう方向に対して拡大することでも対処できる。 When half-etching cannot be used or when the opening cannot be formed diagonally, such as by pressing, as shown in FIG. 9, the vertical line or vertical surface drawn from the radiation source or virtual focus to the radiation detector and collimator is used. It can also be dealt with by enlarging in the direction of heading.
実施例3におけるファンビーム用コリメーターにおいて、図10及び図11のように放射線入射側と検出器側の関係を入れ替え、像が縮小するようにすることも可能である。このようにすれば、広範囲の放射線の発生源を可視化することができる。
端的に言えば、図7の放射線源33の位置を放射線の仮想焦点71と読み替える。
In the fan beam collimator according to the third embodiment, the relationship between the radiation incident side and the detector side can be switched as shown in FIGS. 10 and 11 to reduce the image. In this way, a wide range of radiation sources can be visualized.
In short, the position of the
仮想焦点71から放射線検出器1までの距離をL、検出器側からn枚目の薄コリメーター板から仮想焦点までの距離をlnとすると、放射線検出器位置での薄コリメーター板2に対するn番目の薄コリメーター板の開口部形状の拡大率はln/Lである。放射線検出器から1番目の薄コリメーター板までの距離をd、各コリメーター板間の距離をtとすると、n番目の薄コリメーター板と放射線検出器との距離はt(n-1)+dと書けるので、ln=L+t(n-1)+dとなる。
つまり検出器側からn番目の薄コリメーターの開口形状の拡大率は、(L+t(n-1)+d)/L (>1)である。つまり現実には薄コリメーター板のドットピッチは検出器から離れるにつれ拡大することになる。
If the distance from the
That is, the magnification of the aperture shape of the nth thin collimator from the detector side is (L + t (n−1) + d) / L (& gt1). In other words, in reality, the dot pitch of the thin collimator plate increases as the distance from the detector increases.
ファンビームまたはコーンビーム用コリメーターと同様に、形状について厳しい要求があり、各薄コリメーター板の穴を斜めに加工すべき場合でも、ハーフエッチングという方法を適用し、表裏両面から別々にエッチングすることにより板面に対して斜めになった開口部を形成することも可能とされる。
この場合の角度は、図10に示す通り、板面の鉛直方向からの傾きをθとし、該当する開口部の仮想焦点から放射線検出器及びコリメーターに引いた垂線すなわち検出器中心軸からの距離をmとした場合、θ=arctan(m/l)となる。当然、傾きの方向は検出器中心軸に背く方向である。
Like the fan beam or cone beam collimator, there are strict requirements for the shape, and even if the holes in each thin collimator plate should be machined diagonally, the half-etching method is applied and etched separately from the front and back sides. Accordingly, it is possible to form an opening that is inclined with respect to the plate surface.
In this case, as shown in FIG. 10, the inclination from the vertical direction of the plate surface is θ, and the perpendicular from the virtual focus of the corresponding opening to the radiation detector and the collimator, that is, the distance from the center axis of the detector Where m is θ = arctan (m / l). Naturally, the direction of inclination is the direction against the center axis of the detector.
但し、開口部の開口径を被写体側で拡大してしまうと、像が滲む恐れがある。開口部の開口径は各薄コリメーター板全てで一定とし、開口部の間隔(ドットピッチ)のみを拡大するのが望ましい。つまり、開口部の形状は、中心軸が仮想焦点を通るような柱体ということになる。 However, if the opening diameter of the opening is enlarged on the subject side, the image may be blurred. It is desirable that the opening diameter of the opening is constant for each thin collimator plate, and only the opening interval (dot pitch) is enlarged. In other words, the shape of the opening is a column whose center axis passes through the virtual focus.
若しくは、放射線検出器位置での開口部を底面とし、放射線放射線検出器位置での開口部中心と仮想焦点を通るような中心軸を持ち、被写体方向のいずれかの位置に頂点を持つ(斜)垂体が考えられる。
(斜)垂体の頂点の位置はコリメーター表面よりも被写体側に無ければならない。
(斜)垂体の頂点位置がコリメーターに近いほど、コリメーター視野は狭くなる。遠ければ遠いほど、視野は広くなる。焦点位置が無限遠では、同じ底面を持つ(斜)柱体に漸近する。
Alternatively, the opening at the radiation detector position is the bottom surface, the center of the opening at the radiation radiation detector position and the central axis that passes through the virtual focus, and the apex at any position in the subject direction (oblique) The pituitary gland is considered.
The position of the apex of the (slanted) body must be closer to the subject than the collimator surface.
The closer to the collimator, the narrower the collimator field of view. The farther away, the wider the field of view. When the focal position is at infinity, it is asymptotic to a (slanted) cylinder with the same base.
実施例4の発展形として、放射線検出器および放射線コリメーターが凸面となっているものも考えられる。
実施例4では、実施例3で詳しく説明した通り、放射線検出器中央部と端部での放射線コリメーター開口部面積が異なる。これを回避するには、実施例2を参考に、実施例2の放射線源位置を仮想焦点とみなして凸面状に放射線検出器を配置し、それに合わせて放射線コリメーターを構成する。
このようにすれば、放射線が放射線検出器に垂直に入射するようにできるので、実施例3で述べた放射線感度の位置依存性の問題を回避できる。
As a developed form of the fourth embodiment, a radiation detector and a radiation collimator may be convex.
In the fourth embodiment, as described in detail in the third embodiment, the radiation collimator opening area at the center and the end of the radiation detector is different. In order to avoid this, referring to the second embodiment, the radiation source position of the second embodiment is regarded as a virtual focus, the radiation detector is arranged in a convex shape, and the radiation collimator is configured accordingly.
In this way, since radiation can be made to enter the radiation detector perpendicularly, the problem of position dependency of radiation sensitivity described in the third embodiment can be avoided.
実施例2と同様に考えると、放射線検出器からn番目にある薄コリメーター板の仮想焦点からの距離rは、rn=R+d+t(n-1)となる。
しかし、開口部の形状は、実施例4でも述べた通り、仮想焦点を頂点とする垂体ではなく、中心軸が仮想焦点を通るような柱体あるいは被写体側に頂点を持つ垂体を成すほうが望ましい。
Considering in the same manner as in Example 2, the distance r from the virtual focal point of the thin collimator plate from a radiation detector in the n-th becomes r n = R + d + t (n-1).
However, as described in the fourth embodiment, it is preferable that the shape of the opening is not a vertical body having a virtual focus as a vertex, but a column body having a central axis passing through the virtual focus or a vertical body having a vertex on the subject side.
実施例3で述べたとおり、X線管などのX線源では空間線量分布が一様ではなく、中心付近に強い線量分布を示し視野の外側に行くほど線量は弱くなる。 As described in the third embodiment, the X-ray source such as an X-ray tube does not have a uniform air dose distribution, shows a strong dose distribution near the center, and becomes weaker toward the outside of the field of view.
本発明によれば、コリメーター開口部の大きさも隣接する開口部に干渉しな範囲で任意に決定できる。このことを利用し、放射線検出器における線量分布の簡易的な補正が可能である。
つまり、高線量である中心付近はコリメーター開口部面積を端のそれよりも小さくすることで、放射線検出器に入る線量を低下させることが出来る。
According to the present invention, the size of the collimator opening can be arbitrarily determined within a range that does not interfere with the adjacent opening. Using this fact, it is possible to easily correct the dose distribution in the radiation detector.
That is, the dose entering the radiation detector can be reduced by making the collimator opening area smaller than that at the end near the center where the dose is high.
これにより、放射線検出器における線量分布を均一に近づけることができ、放射線検出器側信号処理装置等での線量分布の補正が容易になる。ひいては、放射線検出器の実質的なダイナミックレンジの改善に繋がる。 As a result, the dose distribution in the radiation detector can be made close to uniform, and the correction of the dose distribution in the radiation detector-side signal processing device or the like is facilitated. As a result, the substantial dynamic range of the radiation detector is improved.
注意しなければならない点としては、この方法は、端の部分での感度を向上させるのではなく、中央部での感度を低下させていると言う点である。
検出器全体での感度低下は避けられないので、ダイナミックレンジ確保とのトレードオフであることは考慮すべき点である。
It should be noted that this method does not improve the sensitivity at the end portion but reduces the sensitivity at the center portion.
Since it is inevitable that the sensitivity of the entire detector is reduced, it is a point to consider that this is a trade-off with securing the dynamic range.
本発明によれば、放射線コリメーターの開口部形状は隣接する開口部に干渉しな範囲で任意に決定できる。上記実施例では、(斜)垂体や(斜)柱体のような形状を成すコリメーター開口部を考えていたが、それ以外の形状も実現可能である。 According to the present invention, the shape of the opening of the radiation collimator can be arbitrarily determined within a range that does not interfere with the adjacent opening. In the above embodiment, a collimator opening having a shape like a (slanting) pit or a (slanting) column was considered, but other shapes can also be realized.
例えば、H. Wiedemann著 "Particle Accelerator Physics I" Second Editionの式5.138(p.164)、(数式1)で表されるような形状の開口部も考えられる。 For example, an opening having a shape represented by Equations 5.138 (p.164) and (Equation 1) of “Particle Accelerator Physics I” Second Edition by H. Wiedemann is also conceivable.
(数1)
β(s-sw)=βw+(s-sw)2/βw
(Equation 1)
β (ss w ) = β w + (ss w ) 2 / β w
数式1において、β(s)は加速器ビーム物理の分野でベータ関数と呼ばれる値である。swはビームウエイスト(焦点)のs軸上の位置、βwはビームウエイストでのβである。この式は、粒子ビームが収束された場合の収束から発散にいたる過程でどのようにそのビームサイズがs軸(ビーム運動方向軸)上で変化するかを示した式である。
sは本願では実施例2及び実施例3若しくは実施例4におけるrないしlと読み替えても差し支えない。
In
In the present application, s may be read as r to l in the second embodiment, the third embodiment, or the fourth embodiment.
粒子ビームは現実的には有限の広がり及び発散角(エミッタンス)を持つので、焦点では有限の広がりを持つ。数式2で表されるように、β(s)にエミッタンスεを掛けたものの平方根がビームサイズσ(s)に相当する。
Since the particle beam actually has a finite spread and divergence angle (emittance), it has a finite spread at the focal point. As expressed by
(数2)
σ2(s)=εβ(s)
(Equation 2)
σ 2 (s) = εβ (s)
ビームサイズσ(s)やエミッタンスεは、其の定義は様々である。例えば、ビームプロファイルが正規分布であるとして標準偏差をもってビームサイズを定義する場合や、半値全幅(FWHM)を使う場合、ビーム粒子が一定の割合(例えば90%)含まれる範囲として定義する場合など様々である。 There are various definitions of the beam size σ (s) and emittance ε. For example, when defining the beam size with a standard deviation assuming that the beam profile is a normal distribution, when using the full width at half maximum (FWHM), when defining as a range that includes a certain percentage of beam particles (for example, 90%), etc. It is.
数式1及び数式2の関係を用いてビームサイズσ(s)のsに対する変化のグラフを図12及び図13に示す。いずれの図もsw=0とした。
図12では、ε=1として、βwが0.5、1、2の場合をプロットした。ビームウエイストが小さいと、急激に収束発散するということが分る。
図13では、βw=1として、εが0.5、1、2の場合をプロットした。エミッタンスεが小さければ、急激に収束発散しなくてもビームウエイストを小さく出来ることが分る。
The graph of the change with respect to s of beam size (sigma) (s) using the relationship of
In FIG. 12, ε = 1 is plotted, and β w is 0.5, 1, and 2. It can be seen that when the beam waste is small, the beam converges and diverges rapidly.
In FIG. 13, β w = 1 and ε is plotted as 0.5, 1, and 2. It can be seen that if the emittance ε is small, the beam waste can be reduced without sudden convergence and divergence.
これは、放射線源一般に言えることであり、放射線をある位置(焦点)であるサイズにコリメートするとすると、コリメートされた放射線は、数式1及び数式2に当てはまる空間を通過することになる。
従って、数式1及び数式2に従うような開口形状を持つ放射線コリメーターを用いることで、放射線をコリメートすることが可能である。
This is generally true for radiation sources. When the radiation is collimated to a certain position (focal point), the collimated radiation passes through a space that satisfies
Therefore, it is possible to collimate radiation by using a radiation collimator having an aperture shape according to
実施例3及び4及び5では放射線コリメーターの開口部形状について(斜)垂体若しくは(斜)柱体を想定していたが、数式1及び数式2を用いた開口部形状も考えられる。
焦点の位置は、放射線コリメーターの中間層位置である必要はなく、放射線コリメーター最前面に位置することも考えられる。
In Examples 3, 4 and 5, the shape of the opening of the radiation collimator was assumed to be a (slanted) pit or a (slanted) column, but an opening
The position of the focal point does not need to be the position of the intermediate layer of the radiation collimator, and may be located in the forefront of the radiation collimator.
数式1及び数式2で表される開口部形状を持つ放射線コリメーターの視野は、数式1及び数式2で表される。但し、開口部形状は、数式1のビームウエイストを含まなければならない。
The field of view of the radiation collimator having the aperture shape expressed by
このことは、逆に、どのような形状のコリメーター開口部が有限の大きさを持つ放射線源から放射された放射線を有限の大きさを有する放射線検出器で検出する際に視野の面で最も効率が良いかを示唆している。
しかしながら、数式1のビームウエイストを含むような放射線コリメーター開口部形状を持たせるのは、おそらく空間配置的に困難であると思われる。
現実には、このことを考慮しつつ、(斜)垂体などの形状で近似することになる。
On the contrary, this means that the shape of the collimator opening is the most in the field of view when detecting radiation emitted from a radiation source having a finite size by a radiation detector having a finite size. It suggests whether it is efficient.
However, it is probably difficult to provide a radiation collimator opening shape including the beam waste of
In reality, it is approximated by the shape of a (slanted) pituitary body while taking this into consideration.
他の考え方として、放射線源の広がりやエミッタンスは無視し、被写体付近で最も視野が狭くなるようなものも考えうる。放射線透過画像の解像度を上げるには、この考え方の方が良いように思われる。
しかしながら、被写体付近で最も視野が狭くなるということは、被写体付近にビームウエイストが存在しなければならないということである。これは、現実的ではない。
Another way of thinking is to ignore the spread of the radiation source and emittance and to have the narrowest field of view near the subject. This way of thinking seems better to increase the resolution of radiographic images.
However, the narrowest field of view near the subject means that a beam waste must exist near the subject. This is not realistic.
実際には、この理想的な配置からビームウエイストを放射線コリメーター側に移動し、コリメーター最前面付近にビームウエイストが位置するように構成することになる。あるいは、ビームウエイストが放射線コリメーター内に存在することを諦めることも考えられる。 Actually, the beam waste is moved from the ideal arrangement to the radiation collimator side so that the beam waste is positioned near the forefront of the collimator. Alternatively, it can be considered that the beam waste is present in the radiation collimator.
実現が現実的ではないにしろ、その最適な構成を参考にして、現実の放射線コリメーターの設計に役立てることが出来る。その意味で、数式1及び数式2は有用である。
Although realization is not practical, it can be used to design an actual radiation collimator with reference to the optimal configuration. In that sense,
一方で、数式1及び数式2は、レーザー光のガウシアン(ガウス)ビームの収束にも当てはまる。レーザー光の成形に使われるスペイシャルフィルターに、この形状を用いることも可能である。
On the other hand,
また、数式1及び数式2は、実施例8のような荷電粒子ビームの成形に適用することも可能である。
Moreover,
例えば、陽子線や電子線等の荷電粒子ビームの成形のためのコリメーターとして、銅とタングステンを交互に積層するようなコリメーターも考えられる。コリメーターによる発熱を銅により分散することが可能である。銅板をタングステン板よりも大きくして、銅を冷却フィンとすることもできる。もちろん、必ず交互でなければならない訳ではなく、タングステン複数枚おきに銅を挟むといったことも可能である。 For example, as a collimator for forming a charged particle beam such as a proton beam or an electron beam, a collimator in which copper and tungsten are alternately laminated can be considered. The heat generated by the collimator can be dispersed by copper. The copper plate can be made larger than the tungsten plate, and copper can be used as a cooling fin. Of course, it is not always necessary to alternate, and it is also possible to sandwich copper every two or more pieces of tungsten.
また、銅板を挿入する間隔も一定である必要はない。例えば、電子線が入射する側は発熱が大きいので銅版の挿入間隔を狭くし、逆側は発熱が少ないので銅板の挿入間隔を広くとることも考えられる。
具体的には、特許4650642号公報のX線ターゲットの製造に適用できると考えられる。
Further, the interval at which the copper plate is inserted need not be constant. For example, since the heat generation is large on the side where the electron beam is incident, the insertion interval of the copper plate is narrowed, and on the opposite side, the heat generation is small, so that the insertion interval of the copper plate is wide.
Specifically, it is considered that the present invention can be applied to the production of the X-ray target of Japanese Patent No. 4650642.
銅板とタングステン板の厚さが同じである必要もない。とはいえ、エッチング加工上の都合で必然的に同じ厚さになる可能性が高いと思われる。 It is not necessary that the copper plate and the tungsten plate have the same thickness. Nevertheless, it is likely that the same thickness will inevitably be the same due to the convenience of etching.
拡散接合技術が確立されているので、各タングステン板を接合して一体化することもできる。銅-タングステンの接合も実用化されている。 Since diffusion bonding technology has been established, each tungsten plate can be bonded and integrated. Copper-tungsten bonding has also been put into practical use.
本願に記載の方法で製造された放射線コリメーターをX線CTなどに用いられるX線検出器に応用すれば空間分解能が向上するので、より細かい病巣を発見できるようになる。また産業用途でも電子基盤検査で今まで発見できなかったような欠陥も発見できるようになる。非破壊検査や空港港湾での荷物検査でも同様である。 If the radiation collimator manufactured by the method described in the present application is applied to an X-ray detector used for X-ray CT or the like, the spatial resolution is improved, so that a finer lesion can be found. In industrial applications, it will also be possible to detect defects that could not be found by electronic board inspection. The same applies to non-destructive inspections and baggage inspections at airport ports.
前述の通りSPECTでは旧来よりガンマカメラにコリメーターが用いられていたが、本発明により、コリメーターのγ線入射方向長さをユーザーが自由に変更できるようになる。薄コリメーター板の枚数を変更することでγ線入射方向長さを変更する。図14のように、薄コリメーター板の枚数を増やすことで、放射線源61に対する検出器の視野63が狭くなったり、別の放射線源62からのペネトレーション線64が通過しなければならないコリメーター壁の枚数が増加したりする。その分γ線の検出効率は低下する。トレードオフの関係であるが、これをユーザーの判断で決定できる。
As described above, in SPECT, a collimator has been conventionally used in a gamma camera. However, according to the present invention, the user can freely change the length of the collimator in the γ-ray incident direction. The γ-ray incident direction length is changed by changing the number of thin collimator plates. As shown in FIG. 14, by increasing the number of thin collimator plates, the field of
実際は、コリメーター押さえ5を容易に取り外せるようにすればよい。すべての薄コリメーター板が独立であると取り扱いが面倒になるので、例えば10枚毎100枚毎に接着や接合を行い扱いやすくする。こうして製作したコリメーター板にタブをつけるとなお扱いやすくなるであろう。
Actually, the
SPECTでは拡大縮小撮像系も用いられているが、一般的にはピンホールコリメーターが使用されている。ピンホールコリメーターの代わりに実施例3または実施例4を用いることも考えられる。 In SPECT, an enlargement / reduction imaging system is also used, but a pinhole collimator is generally used. It is also conceivable to use Example 3 or Example 4 instead of the pinhole collimator.
ピンホールコリメーターによる拡大縮小撮像系の問題点は、一度ピンホール部に放射線を通してもう一度像を拡大するために、被写体と放射線検出器との距離を大きく取らなけらばならないことである。これは、最終的な放射線検出効率の低下を招く。
この距離を極端に短くしようとすると放射線検出器での放射線の入射角が極端に大きくなり、中心部分と端の部分での放射線感度の差が極端に大きくなる。勿論補正は可能であるが、適切な補正を行わないと、最終的な再構成画像にアーチファクトが表れる可能性がある。
The problem with the enlargement / reduction imaging system using the pinhole collimator is that the distance between the subject and the radiation detector must be increased in order to enlarge the image once again through the radiation through the pinhole portion. This leads to a reduction in the final radiation detection efficiency.
If this distance is made extremely short, the incident angle of radiation at the radiation detector becomes extremely large, and the difference in radiation sensitivity between the central portion and the end portion becomes extremely large. Of course, correction is possible, but if appropriate correction is not performed, artifacts may appear in the final reconstructed image.
ピンホールコリメーターの代わりに実施例3または実施例4或いは実施例5を用いることで、幾らかこの問題を緩和できる。
図15に示すとおり、被写体である放射線源と放射線検出器が同じ距離である場合、左図のピンホールコリメーターよりも右図の実施例3の方が、放射線の入射角が小さい。
By using the third embodiment, the fourth embodiment, or the fifth embodiment instead of the pinhole collimator, this problem can be somewhat alleviated.
As shown in FIG. 15, when the radiation source as a subject and the radiation detector are at the same distance, the radiation incident angle is smaller in Example 3 in the right diagram than in the pinhole collimator in the left diagram.
さらに実施例6を適用することで、簡易的な感度分布の補正を行うことが出来る。 Furthermore, by applying the sixth embodiment, it is possible to easily correct the sensitivity distribution.
特に、最近の高解像度大面積半導体放射線検出器においては、大面積といえども人体をすべてカバーできるほどの大型のものはまだ存在しない。しかし、実施例4或いは実施例5による縮小撮像系と現在存在する高解像度大面積半導体放射線検出器を組み合わせることにより、従来よりも小型で高解像度かつ人体全体をカバーできるガンマカメラを構成可能である。 In particular, recent high-resolution large-area semiconductor radiation detectors are not large enough to cover the entire human body even though the area is large. However, by combining the reduced imaging system according to Example 4 or Example 5 and the existing high-resolution large-area semiconductor radiation detector, it is possible to configure a gamma camera that is smaller and has higher resolution than the conventional one and can cover the entire human body. .
現在SPECTでは撮像用ガンマカメラの台数増加がトレンドとなっている。ガンマカメラの台数が増えればSPECTの撮影時間も短縮できるからである。しかし、実際は、図16に示すようにガンマカメラの外形寸法によりガンマカメラ台数が制限される。ガンマカメラの台数を増加させるためには、ガンマカメラを人体から離して設置することになる。これは装置の大型化を意味する。
実施例4または実施例5による縮小撮像系を用いたガンマカメラは撮影対象物よりも小さくてよいため、この制限を図17に示すように緩和できる可能性がある。
Currently, SPECT is trending to increase the number of gamma cameras for imaging. This is because the SPECT shooting time can be shortened if the number of gamma cameras increases. However, in practice, as shown in FIG. 16, the number of gamma cameras is limited by the external dimensions of the gamma cameras. In order to increase the number of gamma cameras, gamma cameras are installed away from the human body. This means an increase in the size of the device.
Since the gamma camera using the reduced imaging system according to the fourth embodiment or the fifth embodiment may be smaller than the object to be photographed, this limitation may be relaxed as shown in FIG.
2011年3月11日に発生した東日本大震災に伴い、東京電力福島第一原子力発電所で原子力災害が発生した。実施例4或いは実施例5を適用したガンマカメラは、放射線発生源の可視化が可能なので、事故復旧作業員の被爆低減のための情報を収集することに役立てることが可能である。
また、放射性物質に汚染された地域での、汚染箇所の可視化にも役立てることが出来る。
Following the Great East Japan Earthquake that occurred on March 11, 2011, a nuclear disaster occurred at TEPCO's Fukushima Daiichi Nuclear Power Station. Since the gamma camera to which the fourth or fifth embodiment is applied can visualize the radiation source, it can be used to collect information for reducing the exposure of accident recovery workers.
It can also be used to visualize contaminated areas in areas contaminated with radioactive materials.
1 放射線検出器
2 薄コリメーター板
3 コリメーター本体
4 位置決めピン
5 コリメーター押さえ
6 位置決め穴
7 コリメーター開口部
8 放射線入射方向
11 スリット形コリメーター
21 位置決め治具
33 放射線源
44 放射線(コーンビームまたはファンビーム)
45 被写体
52 減肉部
61 放射線源
62 放射線源
63 検出器の視野
64 ペネトレーション線
65 放射線検出器に入射できる放射線
71 仮想焦点
81 放射線源または仮想焦点
82 ピンホールコリメーター
91 SPECTの撮像可能範囲
DESCRIPTION OF
45
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