JP2015059931A - コリメータ、放射線検出器、x線ct装置、およびコリメータの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】実施形態に係るコリメータは、コリメータ板と、前記コリメータ板の一方の端部が挿入される第1の溝部と、前記第1の溝部の底面に、一端側の第1の開口部が位置し、かつ前記第1の溝部が開口する側とは反対側の面に、他端側の第2の開口部が位置する第1の開孔部と、が設けられた第1の保持部と、前記第1の溝部において、前記第1の開口部の近傍に設けられた接着剤と、を備えている。
そして、前記第1の開孔部の寸法は、前記第1の溝部の長さ方向において、前記第1の溝部の寸法よりも短くなっている。また、前記コリメータ板の一方の端部と前記第1の保持部は、前記第1の溝部において、前記接着剤を介して接着されている。
【選択図】図5
Description
X線検出器は、基板上に区画されて設けられた複数の光電変換素子と、複数の光電変換素子の上に設けられたシンチレータと、シンチレータの上に設けられたコリメータと、を備えている。また、コリメータは、光電変換素子の区画に対応して設けられたコリメータ板を備えている。
また、近年においては、受診者の負担を軽減するために、低被曝量化が求められており、スキャン速度の向上による診断時間の短縮や、コリメータ板の厚みを薄くするなどのことによる高幾何効率化が必須となってきている。その場合、前者の点においては、コリメータ板に加わる加速度が大きくなり、後者の点においては、コリメータ板の剛性が低下することになる。
ここで、コリメータ板の剛性が低下すると、コリメータ板に撓みが発生しやすくなる。
この場合、コリメータ板の長辺に合わせた溝部を形成し、この溝部にコリメータ板の長辺側を挿入して接着すれば、コリメータ板が撓むのを抑制することができる。
しかしながら、複数の溝部の内部にある接着剤の量を制御するのは困難である。そのため、接着剤の量が不足してコリメータ板に撓みが発生したり、接着剤の量が過剰となって、あふれ出した接着剤が妨げとなり、X線の透過率が変化したりするおそれがある。
そして、前記第1の開孔部の寸法は、前記第1の溝部の長さ方向において、前記第1の溝部の寸法よりも短くなっている。また、前記コリメータ板の一方の端部と前記第1の保持部は、前記第1の溝部において、前記接着剤を介して接着されている。
また、以下の実施形態に係る放射線検出器は、X線のほかにもγ線などの各種放射線に適用させることができる。ここでは、一例として、放射線の中の代表的なものとしてX線に係る場合を例にとり説明をする。したがって、以下のX線検出器の実施形態における「X線」を「他の放射線」に置き換えることにより、他の放射線にも適用させることができる。
図1は、X線CT装置100の概略構成を例示するための模式ブロック図である。
図1に示すように、X線CT装置100には、X線管球101、回転リング102、2次元検出部103、データ収集回路(DAS)104、非接触データ伝送装置105、架台駆動部107、スリップリング108、および処理部106が設けられている。
X線管球101は、供給された高電圧により加速させた電子をターゲットに衝突させることで、有効視野領域FOV内にある被検体に向けてX線を曝射する。
なお、X線管球101と被検体との間には、X線管球101から曝射されるX線ビームの形状をコーン状、四角錐状、ファンビーム状などに整形する図示しないX線管球側コリメータが設けられている。
なお、コリメータ1およびX線検出器10に関する詳細は後述する。
回転リング102は、架台駆動部107により駆動され、被検体の回りを回転する。
データ収集回路(DAS;Data Acquisition System)104は、DASチップが配列された複数のデータ収集素子列を有している。データ収集回路104には、2次元検出部103で検出されたデータ(以下、生データという)が入力される。入力された生データは、データ収集回路104において、増幅処理、A/D変換処理等された後に、データ伝送装置105を介して処理部106に伝送される。
架台駆動部107は、診断用開口内に挿入された被検体の体軸方向に平行な中心軸のまわりに、X線管球101と2次元検出部103とを一体的に回転させる。
すなわち、処理部106は、X線検出器10により検出されたX線の強度に基づいて、被検体の断層像を画像再構成する。
図2は、X線検出器10を例示するための模式分解図である。
図3は、図2におけるA−A線断面を表すための模式断面図である。
図2および図3に示すように、X線検出器10には、検出部2およびコリメータ1が設けられている。
検出部2には、シンチレータ4、光反射部17、接着層3、光電変換部12、回路基板18、基部7、およびスペーサ8が設けられている。
接着層3は、シンチレータ4からの蛍光を透過させるとともに、シンチレータ4と光電変換部12とを接合する。接着層3は、例えば、透明接着剤を硬化させることで形成されたものとすることができる。
検出部2は、円弧形状を有する保持部6に沿って一体的に設けることもできるが、図2に示すように、円弧形状を有する保持部6に沿って分割して設けることもできる。検出部2を分割すれば、検出部2の製造が容易となる。
保持部6は、第1の部材6a、第2の部材6b、第3の部材6c、および第4の部材6dを有する。
第1の部材6aは、第2の部材6bと対峙している。第1の部材6aおよび第2の部材6bは、row方向(スライス方向)に離隔して設けられている。
第1の部材6aおよび第2の部材6bは、2次元検出器システム103の形状に対応した円弧形状を有している。
第3の部材6cの一方の端部は、第1の部材6aの一方の端部に接続されている。第3の部材6cの他方の端部は、第2の部材6bの一方の端部に接続されている。
第4の部材6dの一方の端部は、第1の部材6aの他方の端部に接続されている。第4の部材6dの他方の端部は、第2の部材6bの他方の端部に接続されている。
すなわち、第1の部材6a、第2の部材6b、第3の部材6c、および第4の部材6dが枠状に接続されている。
保持部5aは、X線が透過する材料から形成されている。保持部5aは、例えば、炭素繊維強化プラスチック(CFRP;Carbon-Fiber-Reinforced Plastic)などから形成することができる。
保持部5bは、X線が透過する材料から形成されている。保持部5bは、例えば、炭素繊維強化プラスチック(CFRP;Carbon-Fiber-Reinforced Plastic)などから形成することができる。
図2に示すように、第1の部材6aには、コリメータ板11の端部が挿入される溝部6a1が設けられている。第2の部材6bには、コリメータ板11の端部が挿入される溝部6b1が設けられている。
また、保持部5aには、コリメータ板11の端部が挿入される溝部5a1(第1の溝部の一例に相当する)が設けられている。
溝部5a1の長さは、挿入されるコリメータ板11の辺の長さよりも長くなっている。 なお、溝部5a1は、保持部5aの周縁に開口していてもよい。
保持部5bには、コリメータ板11の端部が挿入される溝部5b1(第2の溝部の一例に相当する)が設けられている。溝部5b1の長さは、挿入されるコリメータ板11の辺の長さよりも長くなっている。なお、溝部5b1は、保持部5bの周縁に開口していてもよい。
ここでは、例えば、接着剤の粘度が5,000〜20,000CPS程度の範囲の何れかであれば、それに対し、溝部6a1、溝部6b1、溝部5a1、および溝部5b1の各内壁とコリメータ板11との間の各隙間寸法は5〜30μm程度の範囲の何れかとすることができる。
この場合、これらの溝部の深さ寸法は、実験やシミュレーションなどを行うことにより決定することができる。
そのため、コリメータ1に設けられたコリメータ板11には、回転リング102の回転に伴う加速度が加わる。
また、近年においては、X線検出器10の幾何学的効率を向上させるためにコリメータ板11の厚みが薄くなる傾向にある。
そのため、コリメータ板11に撓みが発生しやすくなる。
コリメータ板11に撓みが発生すると、シンチレータ4の複数の区画(光電変換部12の複数の区画)毎の特性にばらつきが生じ、再構成されたCT画像にリングアーチファクトなどが発生するおそれがある。
ところが、これらの溝部の内部に供給する接着剤の量の制御は困難である。
図4(a)〜(d)は、比較例に係るコリメータ板11の接着方法を例示するための模式工程断面図である。
まず、図4(b)に示すように、保持部5aの表面に接着剤200を塗布する。
次に、図4(c)に示すように、保持部5aの表面にある余剰な接着剤200を除去する。
ここで、溝部5a1の内部が接着剤200で満たされていると、溝部5a1の内部にコリメータ板11を挿入した際に、溝部5a1の開口から接着剤200があふれ出ることになる。溝部5a1の開口から接着剤200があふれ出ると、コリメータ板11同士の間に接着剤200からなる部分200aが形成される。部分200aが形成されると、シンチレータ4の複数の区画(光電変換部12の複数の区画)毎のX線の透過率にばらつきが生じ、再構成されたCT画像にリングアーチファクトなどが発生するおそれがある。
ところが、溝部5a1の内部にある接着剤の量を制御するのは困難である。
そのため、図4(c)に示すように、複数の溝部5a1毎に接着剤200の量が異なるものとなる。
また、図4(d)のD部に示すように、接着剤200の量が過剰となる場合が生じ得る。接着剤200の量が過剰となると、溝部5a1の開口から接着剤200があふれ出て、X線の透過率が変化してしまうおそれがある。
そこで、本実施の形態に係るコリメータ1においては、毛細管現象を利用して、溝部5a1の内壁とコリメータ板11との間の隙間に接着剤を供給するようにしている(図7(a)〜(d)を参照)。
なお、図5は、図2におけるB部の模式拡大図である。
開孔部5a2の一方の端部は、溝部5a1の底面5a1aに開口している(第1の開口部の一例に相当する)。開孔部5a2の他方の端部は、保持部5aの溝部5a1が開口する側とは反対側の面に開口している(第2の開口部の一例に相当する)。
すなわち、開孔部5a2を設けることで、保持部5aの溝部5a1が開口する側とは反対側から溝部5a1の内部に接着剤200が供給できるようになっている。
開孔部5a2の長さ寸法L1をコリメータ板11の長さ寸法L2よりも長くすると、溝部5a1の全域に接着剤200を供給することができる。ところが、開孔部5a2の長さ寸法L1を長くするほど開孔部5a2の容積が大きくなる。後述するように、溝部5a1の内壁とコリメータ板11との間の隙間には、開孔部5a2を介して接着剤200が供給される。そのため、開孔部5a2の容積が大きくなりすぎると供給される接着剤200の量が多くなりすぎるおそれがある。
後述するように、開孔部5a2の幅寸法W1は所定の範囲に制限される。これに対して、開孔部5a2の長さ寸法L1は、コリメータ板11の長さ寸法L2よりも短くすればよい。そのため、開孔部5a2の長さ寸法L1を変化させることで、開孔部5a2の容積を変化させることができる。
この場合、開孔部5a2の適切な長さ寸法L1は、実験やシミュレーションなどを行うことにより決定することができる。
図6(a)、(b)は、コリメータ板11の撓みを例示するための模式図である。
図6(a)は、コリメータ板11の端部を接着しなかった場合である。
図6(b)は、開孔部5a2の長さ寸法L1をコリメータ板11の長さ寸法L2よりも短くした場合、すなわち、コリメータ板11の端部を部分的に接着した場合である。
図6(a)、(b)は、コリメータ板11の厚み寸法と回転数を同じにして、シミュレーションによりコリメータ板11の撓みを求めたものである。
また、図6(a)、(b)においては、撓み量をモノトーン色の濃淡で表している。この場合、撓み量が多いほど濃く、撓み量が少ないほど淡くなるように表している。
これに対して、図6(b)から分かるように、開孔部5a2の長さ寸法L1をコリメータ板11の長さ寸法L2よりも短くしても、すなわち、コリメータ板11の端部を部分的に接着すれば、コリメータ板11の撓み量を大幅に少なくすることができる。
この場合、コリメータ板11の端部を部分的に接着しているので、溝部5a1の開孔部5a2が開口する部分の近傍には接着剤がある。
開孔部5a2の幅寸法W1がコリメータ板11の厚み寸法Tよりも短ければ、コリメータ板11により開孔部5a2の開口が塞がれるおそれがあるからである。
また、開孔部5a2の幅寸法W1は、溝部5a1の幅寸法W2(溝部5a1が延びる方向と直交する方向の寸法)よりも短くなっている。
開孔部5a2の幅寸法W1が溝部5a1の幅寸法W2よりも長くなれば、コリメータ板11同士の間に接着剤200からなる部分が形成されるからである。
すなわち、開孔部5a2の幅寸法W1は、コリメータ板の厚み寸法T以上、溝部5a1の幅寸法W2以下とすることが好ましい。
そのため、開孔部5a2の断面積が同じであれば、大きな開孔部5a2を1つ設けるよりも、小さな開孔部5a2を複数設けるようにすることが好ましい。
なお、開孔部5a2の数、配置、断面形状などは、実験やシミュレーションなどを行うことにより決定することができる。
開孔部5b2の一方の端部は、溝部5b1の底面に開口している(第3の開口部の一例に相当する)。開孔部5b2の他方の端部は、保持部5bの溝部5b1が開口する側とは反対側の面に開口している(第4の開口部の一例に相当する)。
開孔部5b2は、開孔部5a2と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
また、第1の部材6aおよび第2の部材6bにも同様の開孔部を設けることができる。
第1の部材6aおよび第2の部材6bに設ける開孔部も開孔部5a2と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
前述したように、コリメータ1には、保持部6、保持部5a、保持部5b、およびコリメータ板11が設けられている。
コリメータ1に設けられたこれらの要素の作成は、既知の機械加工法などを用いて行うことができる。そのため、これらの要素の作成に関する説明は省略する。
また、これらの要素の組み立てにも既知の組み立て技術を適用することができる。
そのため、ここでは、コリメータ板11の端部の接着について例示をする。
図7(a)〜(d)は、一例として、保持部5aの溝部5a1にコリメータ板11の端部を接着する場合を例示するものである。
まず、図7(b)に示すように、溝部5a1の内部にコリメータ板11を挿入する。
溝部5a1の内部に挿入されたコリメータ板11は、溝部5a1の底面5a1aに突き当たり位置決めされる。
この際、開孔部5a2の内部が接着剤200で満たされる。
そして、開孔部5a2を介して、溝部5a1に接着剤が供給される。
この場合、開孔部5a2の内部にある接着剤200は、毛細管現象により、溝部5a1の内壁とコリメータ板11との間の隙間に供給される。
ここでは、例えば、接着剤の粘度が5,000〜20,000CPS程度の範囲の何れかであれば、それに対し、これら溝部5a1の内壁とコリメータ板11との間の各隙間寸法は5〜30μm程度の範囲の何れかとすることができる。
また、この場合、溝部5a1の内壁とコリメータ板11との間の隙間に供給される接着剤200の量は、開孔部5a2の長さL1(開孔部5a2の容積)により制御することができる。 そのため、溝部5a1の内壁とコリメータ板11との間の隙間に適切な量の接着剤200を供給することができる。
以上の様にして、コリメータ板11に対する適切な接着を行うことができる。
なお、以上は、保持部5aにコリメータ板11の端部を接着する場合であるが、保持部5bにも同様にしてコリメータ板11の端部を接着することができる。
また、第1の部材6aおよび第2の部材6bにも同様にしてコリメータ板11の端部を接着することができる。
Claims (8)
- コリメータ板と、
前記コリメータ板の一方の端部が挿入される第1の溝部と、前記第1の溝部の底面に、一端側の第1の開口部が位置し、かつ前記第1の溝部が開口する側とは反対側の面に、他端側の第2の開口部が位置する第1の開孔部と、が設けられた第1の保持部と、
前記第1の溝部において、前記第1の開口部の近傍に設けられた接着剤と、
を備え、
前記第1の開孔部の寸法は、前記第1の溝部の長さ方向において、前記第1の溝部の寸法よりも短く、
前記コリメータ板の一方の端部と前記第1の保持部は、前記第1の溝部において、前記接着剤を介して接着されているコリメータ。 - 前記コリメータ板の他方の端部が挿入される第2の溝部と、前記第2の溝部の底面に、一端側の第3の開口部が位置し、かつ前記第2の溝部が開口する側とは反対側の面に、他端側の第4の開口部が位置する第2の開孔部と、が設けられた第2の保持部をさらに備え、
前記第2の溝部において、前記第3の開口部の近傍に設けられた接着剤と、
を備え、
前記第2の開孔部の寸法は、前記第2の溝部の長さ方向において、前記第2の溝部の寸法よりも短く、
前記コリメータ板の他方の端部と前記第2の保持部は、前記第2の溝部において、前記接着剤を介して接着されている請求項1に記載のコリメータ。 - 前記第1の開孔部の幅寸法は、前記コリメータ板の厚み寸法以上、前記第1の溝部の幅寸法以下である請求項1または2に記載のコリメータ。
- 前記第2の開孔部の幅寸法は、前記コリメータ板の厚み寸法以上、前記第2の溝部の幅寸法以下である請求項2に記載のコリメータ。
- 請求項1〜4のいずれか1つに記載のコリメータと、
放射線を受けて蛍光を発するシンチレータと、
前記蛍光を電気信号に変換する光電変換部と、
を備えた放射線検出器。 - X線を放出するX線源と、
請求項1〜4のいずれか1つに記載のコリメータと、前記X線を受けて蛍光を発するシンチレータと、前記蛍光を電気信号に変換する光電変換部と、を有するX線検出器と、
前記X線源と、前記X線検出器と、を支持し、被検体の周りを回転する回転リングと、
前記X線検出器により検出されたX線の強度に基づいて、前記被検体の断層像を画像再構成する処理部と、
を備えたX線CT装置。 - コリメータ板の端部を、保持部に設けられた溝部に挿入する工程と、
前記コリメータ板の端部を前記溝部に挿入した状態で、
前記溝部の長さ方向においては、前記溝部の寸法よりも短く、かつ一端が前記溝部の底面に開口し、他端が前記保持部の前記溝部が開口する側とは反対側の面に開口する開孔部を介して、前記溝部に接着剤を供給する工程と、
を備えたコリメータの製造方法。 - 前記開孔部の幅寸法は、前記コリメータ板の厚み寸法以上、前記溝部の幅寸法以下である請求項7に記載のコリメータの製造方法。
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2013
- 2013-09-20 JP JP2013196219A patent/JP2015059931A/ja active Pending
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