JP2017161460A - Ｘ線検出器及びｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 配線長さの増大を抑制できるＸ線検出器及びＸ線ＣＴ装置を提供する。【解決手段】 一形態にかかるＸ線検出器は、一方側から入射するＸ線を検出するＸ線検出部を有する検出器パックと、前記検出器パックの他方側に配される制御基板と、前記検出器パックと前記制御基板とを接続するフレキシブル基板と、前記検出器パックと前記制御基板との間に配される第１遮蔽部材、及び前記第１遮蔽部材との間に前記フレキシブル基板が通過可能な間隙を有して配される第２遮蔽部材、を有するＸ線遮蔽部と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明の実施形態は、Ｘ線を検出するＸ線検出器及びこのＸ線検出器を備えたＸ線ＣＴ装置に関する。

医用Ｘ線ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置（Ｘ線断層撮影装置）は、被検体が載置される寝台部と、寝台部を内側に収容可能に形成された環状のガントリ部と、被検体の状態を表示するモニタ等を有するコンソール部と、を備える。
ガントリ部は、被検体に向かってＸ線を照射するＸ線照射部と、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、を備える。Ｘ線検出器は、ガントリ部の回転方向に円弧状に並んで配置される複数の検出器パックと、各検出器パックに接続される複数の制御基板と、を備える。
検出器パックは、例えば、セラミックス材料で構成された検出器基板上に、検出部を構成する光半導体素子及びシンチレータが設けられている。検出器パックは、フレキシブル基板を介して制御基板に接続されている。制御基板には信号処理のためのデータ収集装置や画像処理装置を構成する各種回路や電子部品が搭載される。
このようなＸ線検出器において、Ｘ線検出部を透過するＸ線により制御基板上の電子部品が誤作動するのを防止するために、検出器パックと制御基板との間に遮蔽板が設けられる。フレキシブル基板は、その一端が検出器パックに接続され、遮蔽板の側方を通って、その他端側が制御基板に接続される。

特開２０１４−３５２９３号公報

このようなＸ線検出器において、検出器パックと制御基板との間に遮蔽板が配される場合、遮蔽板を迂回してフレキシブル基板を接続することから、フレキシブル基板の長さが増大する。したがって配線長さが増えることで信号が減衰する場合がある。そこで、配線長さの増大を抑制できるＸ線検出器及びＸ線ＣＴ装置が望まれる。

一形態にかかるＸ線検出器は、一方側から入射するＸ線を検出するＸ線検出部を有する検出器パックと、前記検出器パックの他方側に配される制御基板と、前記検出器パックと前記制御基板とを接続するフレキシブル基板と、前記検出器パックと前記制御基板との間に配される第１遮蔽部材、及び前記第１遮蔽部材との間に前記フレキシブル基板が通過可能な間隙を有して配される第２遮蔽部材、を有するＸ線遮蔽部と、を備える。

第１実施形態に係るＸ線診断装置の構成を示す説明図。 同実施形態にかかるＸ線ＣＴ装置のＸ線検出器の構成を示す説明図。 同Ｘ線検出器の断面図。 同Ｘ線ＣＴ装置のＸ線検出器の製造工程を示す説明図。 同Ｘ線ＣＴ装置のＸ線検出器の製造工程を示す説明図。 同Ｘ線ＣＴ装置のＸ線検出器の製造工程を示す説明図。

以下、第１実施形態にかかるＸ線ＣＴ装置１０について、図１乃至図６を参照して説明する。図１は、第１実施形態に係るＸ線診断装置の構成を概略的に示す説明図である。図２はＸ線検出器の構成を示す説明図であり、図３はＸ線検出器の断面図である。図４乃至図６はＸ線検出器の製造工程を示す説明図である。各図において説明のため、適宜構成を拡大、縮小または省略して示している。図中矢印Ｘは第２方向、矢印Ｙは第３方向を示している。

図１に示すように、Ｘ線診断装置１は、Ｘ線ＣＴ装置１０と、被検体（人体）を載せて移動させる寝台装置１２と、Ｘ線ＣＴ装置１０の操作入力や画像表示を行うためのコンソール部１３と、を備えている。

図１に示すように、Ｘ線ＣＴ装置１０は、被検体に向けてＸ線を照射するＸ線照射部２１と、被検体を挟んでＸ線照射部２１に対向配置されたＸ線検出器２２と、Ｘ線照射部２１及びＸ線検出器２２を対向配置させて支持する回転フレーム２３と、回転フレーム２３の外部を覆う外郭を構成するガントリ部２４とを備えている。

Ｘ線照射部２１は、高圧発生装置から供給された管電圧に応じてＸ線を発生し、被検体に向けて照射する。Ｘ線照射部２１は回転フレーム２３に支持される。

回転フレーム２３は、例えば円環状に構成された筐体であり、Ｘ線照射部２１とＸ線検出器２２を対向位置にそれぞれ支持する。回転フレーム２３はＸ線検出器２２を支持する円弧状の支持アーム２３ａを備える。回転フレーム２３は略密閉構造のガントリ部２４内に収容され、ガントリ部２４内にて回転可能に構成されている。

図２及び図３に示されるＸ線検出器２２は、回転フレーム２３に支持され、Ｘ線照射部２１と対向する位置に配置される。

Ｘ線検出器２２は、回転方向に並列配置される複数の検出器パック３０と、検出器パック３０の外周に配される制御基板３５と、検出器パック３０と制御基板３５とを接続するフレキシブル基板３７と、第１遮蔽部材である第１遮蔽板４１及び第２遮蔽部材である第２遮蔽板４２を有するＸ線遮蔽部４０と、を備える。

本実施形態において、Ｘ線検出器２２は、例えば複数枚の検出器パック３０を回転方向に沿って円弧状に並列して備え、それぞれの検出器パック３０がフレキシブル基板３７を介して画像処理装置３６の複数の制御基板３５にそれぞれ接続されている。

図２及び図３に示すように、各検出器パック３０は、検出器基板３１と、検出器基板３１の一方の主面上に配され入射するＸ線を検出するＸ線検出部３２と、を備える。

検出器基板３１は、例えばセラミックス材料から矩形の板状に構成され、対向する一対の主面を有するセラミックス基板である。各検出器基板３１上には所定の配線が形成されている。複数の検出器基板３１は回転フレーム２３に支持され、第１方向である回転方向に並列して配置されている。検出器基板３１は、その長手方向が、第１方向と直交する回転軸に平行な第２方向に沿って配される。

検出器基板３１の他方の主面には、フレキシブル基板３７の第１コネクタ３８が搭載されている。

Ｘ線検出部３２は、検出器基板３１の一方の主面上に搭載された光半導体と、光半導体上に搭載されたシンチレータと、を備え、一方側に対向して配されるＸ線照射部２１からのＸ線を検出する。光半導体は、マトリクス状に配された複数の光半導体素子を備える。各光半導体素子は、光を電気信号に変換し、その電気信号を出力可能に構成されている。光半導体は、例えばワイヤボンディングによって、検出器基板３１の配線に電気的に接続されている。光半導体上にシンチレータが実装される。シンチレータは、光半導体素子に対向してマトリクス状に配置されている。シンチレータは、Ｘ線を光に変換し、その光を出力可能に構成されている。

画像処理装置３６は、制御基板３５と、制御基板３５に設けられ光半導体素子からの信号処理や当該信号に基づく画像処理のための各種回路及び各種電子部品と、を備える。

制御基板３５は、各種配線や各種電子部品が搭載された配線基板である。制御基板３５は例えば矩形の板状に構成され、検出器基板３１の他方側である外周部において、その厚さ方向が回転フレーム２３の回転方向に沿うように、所定の間隔で複数枚立設される。制御基板３５は、例えば回転フレーム２３の側壁や周壁に固定された支持フレームに支持される。

制御基板３５の主面上には、例えばＡＳＩＣ等のデータ収集装置や、画像処理回路が搭載される。また、制御基板３５の主面上には、フレキシブル基板３７の第２コネクタ３９が電気的及び機械的に接続される。すなわち、制御基板３５に接続されるフレキシブル基板３７によって、制御基板３５を有する画像処理装置３６と、検出器基板３１を有する検出器パック３０とが、電気的に接続される。

遮蔽部４０は、検出器パック３０の外周側に配される第１遮蔽板４１と、回転方向に並列する検出器パック３０の両側部それぞれ配される一対の第２遮蔽部４２と、を備える。

第１遮蔽板４１は、例えば鉛やタングステンなどの単位厚さ当たりのＸ線遮蔽率の高い材料で構成された板状部材である。第１遮蔽板４１は、例えば回転方向に沿う円弧状に形成され、回転方向に並ぶ複数の検出器パック３０の他方側、すなわち外周側を覆うように配置される。第２方向において、第１遮蔽板４１の長さＬ３は、検出器基板３１の長さよりも大きく、制御基板３５の長さＬ２よりも小さく構成されている。第１遮蔽板４１の第２方向における両端部分は第２遮蔽板と所定の寸法を介して同位置に重ねて配置される重ね部４１ａを構成している。

一対の第２遮蔽板４２は、例えば第１遮蔽板４１と同様の、例えば鉛やタングステンなどの単位厚さ当たりのＸ線遮蔽率の高い材料で構成された板状部材である。一対の第２遮蔽板４２は、例えば回転方向に沿う円弧状に形成されている。第２遮蔽板４２は、複数の検出器パック３０の第２方向における両端にそれぞれ配置される。

回転フレーム２３の回転の径方向である第３方向、すなわち検出器基板３１の厚さ方向において、第１遮蔽板４１は第２遮蔽板４２よりも外周側に位置し、第１遮蔽板４１及び第２遮蔽板４２の間に、フレキシブル基板３７が通過可能な隙間Ｇ１が形成される。一方でＸ線照射部２１から見ると、第１遮蔽板４１と第２遮蔽板４２とは少なくとも一部が重なる。

ここで、第２方向における、重ね部４１ａの長さをＬ１、制御基板３５の長さをＬ２、第１遮蔽板４１の長さをＬ３とすると、
長さ方向と交差する積層方向における、第１遮蔽板４１と前記第２遮蔽板４２の間の間隙の距離をＴ１、第１遮蔽板４１と制御基板３５との間の距離をＴ２、とした場合、
第１遮蔽板４１及び第２遮蔽板４２は、
Ｌ２ ≧ Ｌ３ ＋ ２×（Ｌ１×Ｔ２／Ｔ１−Ｌ１） …［式１］
の関係を満たすように構成されている。

すなわち、図３において、仮想線の矢印で示すように、第１遮蔽板４１と第２遮蔽板４２の間の間隙を通るＸ線が制御基板３５の外側に外れる基準となる位置は、オーバーラップした寸法Ｌ１を底辺、間隙Ｔ１を高さとした直角三角形と、第１遮蔽板４１の中央側の端部と制御基板３５の外端部までの横方向の寸法であるＬ１＋（Ｌ２−Ｌ３）／２を底辺、第２遮蔽板４２から制御基板３５までの距離Ｔ２を高さとした直角三角形が相似となる位置であり、下記式２で表せる。
Ｔ１ ： Ｌ１ ＝ Ｔ２ ： Ｌ１＋（Ｌ２−Ｌ３）／２ …［式２］
式２を展開すると
Ｌ２ ＝ Ｌ３ ＋ ２×（Ｌ１×Ｔ２／Ｔ１−Ｌ１） …［式３］となる。

よって、Ｘ線が制御基板に当たらないためには式１を満たせばよい。

フレキシブル基板３７は、可撓性を有する配線基板であって、その両端に第１コネクタ３８及び第２コネクタ３９をそれぞれ備えている。

フレキシブル基板３７は、一端側のコネクタ３８が検出器パック３０の検出器基板３１に接続され、第１遮蔽板４１と第２遮蔽板４２の間を通り、他端側のコネクタ３９が画像処理装置３６の制御基板３５に接続される。Ｘ線を遮る遮蔽板４１，４２が分割構造となっていて、その間の隙間Ｇ１を通ってフレキシブル基板３７が配設される。

以上のように構成されるＸ線検出器２２の製造手順の概略について図４乃至図６を参照して説明する。まず、図４に示すように、回転フレーム２３において、第２方向の両側に円弧状の板状に構成された第２遮蔽板４２を取付ける。次に、複数の検出器パック３０を回転方向に複数並列して取付ける。次に、図５に示すように、検出器パック３０にフレキシブル基板３７を接続する。このとき、フレキシブル基板３７の一端に設けられた第１コネクタ３８を検出器パック３０の検出器基板３１のＸ線照射方向における背面に搭載し、電気的及び機械的に接続する。さらに図６に示すように、フレキシブル基板３７のコネクタ３８の他方の面に、円弧状の板状に形成された第１遮蔽板４１を搭載する。このとき、フレキシブル基板３７の一端側が第１遮蔽板４１に覆われるが、他端側の部位は露出している。そして図２及び図３に示すように、第１遮蔽板４１の他方側に画像処理装置３６を構成する制御基板３５を立位状態となるように複数等間隔で配設し、支持フレーム２７で固定する。そして、制御基板３５に、フレキシブル基板３７の他端側のコネクタ３９を接続する。

図１に示される寝台装置１２は、移動可能であって被検体を載置可能に構成された台部１２ａを備えている。被検体が載置された状態でこの台部１２ａを移動させることで、Ｘ線の照射範囲を通るように被検体を移動させる。

コンソール部１３は、入力部１３ａと、表示部１３ｂと、を有している。入力部１３ａは、作業者が寝台装置１２とガントリ部２４の動作を行う際の操作情報等を入力可能に構成されている。コンソール部１３は、入力部１３ａに入力する操作情報に基づいて、寝台装置１２の動作とＸ線ＣＴ装置１０の動作とを制御可能に形成されている。

次に、Ｘ線ＣＴ装置１０の動作を説明する。寝台装置１２の台部１２ａ上に被検体が載置されると、作業者は、入力部１３ａを操作して、Ｘ線ＣＴ装置１０の動作を開始する。Ｘ線ＣＴ装置１０の動作が開始されると、寝台装置１２の台部１２ａをガントリ部２４の内側の空間において所定方向に移動するとともに、Ｘ線照射部２１がＸ線を照射する。

Ｘ線検出器２２の各検出器パック３０は、被検体を透過したＸ線を検出する。具体的には、被検体を透過したＸ線は、各シンチレータに進入する。各シンチレータは、Ｘ線を受けて光を発生する。光半導体の各光半導体素子は、シンチレータが発生した光を電気信号に変換し、その電気信号を出力する。光半導体素子から出力された電気信号は、フレキシブル基板３７を介して画像処理装置３６に送信される。また、画像処理装置３６は、光半導体素子が出力した電気信号を収集し、かつこの電気信号に基づいて画像処理に適した信号を形成し、画像処理を行う。画像処理後のデータは、コンソール部１３に送信される。
コンソール部１３は、画像処理装置３６で形成されたデータを受信する。表示部１３ｂは、受信したデータに基づいて形成する被検体の内部の画像を表示する。

このように構成されたＸ線検出器２２及びＸ線ＣＴ装置１０は、遮蔽板４１，４２を分割構造として、フレキシブル基板３７の通路を確保することができるため、フレキシブル基板３７の配線長さを抑えることができる。したがって、配線長の増大による信号の減衰を抑制できる。

また、本実施形態にかかるＸ線検出器２２及びＸ線ＣＴ装置１０によれば、第１遮蔽板４１と第２遮蔽板４２とがＸ線の照射方向において重なり合う重ね部４１ａを設けることにより、高い遮蔽性を確保できる。
また、Ｌ２ ≧ Ｌ３ ＋ ２×（Ｌ１×Ｔ２／Ｔ１−Ｌ１） …［式１］の関係を満たすことにより、配線長さを短くすることと、遮蔽性の確保を両立できる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載する発明とその均等の範囲に含まれる。

１…Ｘ線診断装置、１０…Ｘ線ＣＴ装置、２１…Ｘ線照射部、２２…Ｘ線検出器、２３…回転フレーム、２３ａ…支持アーム、２４…ガントリ部、２７…支持フレーム、３０…検出器パック、３１…検出器基板、３１ａ…支持ピン、３２…Ｘ線検出部、３５…制御基板、３６…画像処理装置、３７…フレキシブル基板、３８…コネクタ、３９…コネクタ、４１…遮蔽板、４１ａ…重ね部、４２…遮蔽板、Ｇ１…隙間。

Claims (6)

1. 一方側から入射するＸ線を検出するＸ線検出部を有する検出器パックと、
   前記検出器パックの他方側に配される制御基板と、
   前記検出器パックと前記制御基板とを接続するフレキシブル基板と、
   前記検出器パックと前記制御基板との間に配される第１遮蔽部材、及び前記第１遮蔽部材との間に前記フレキシブル基板が通過可能な間隙を有して配される第２遮蔽部材、を有するＸ線遮蔽部と、を備えるＸ線検出器。
2. 前記一方側に配置されるＸ線照射部に対向して、複数の検出器パックが、所定の第１方向に並列配置され、
   前記第１遮蔽部は、複数の前記検出器パックの前記他方側の面を覆う第１遮蔽板であり、
   前記第２遮蔽部は、前記第１方向に交差する第２方向において前記検出器パックの両側に配される第２遮蔽板である、請求項１記載のＸ線検出器。
3. 前記第１遮蔽部材は、少なくともその一部が前記第２遮蔽部材に重なる重ね部を有する、請求項２記載のＸ線検出器。
4. 前記重ね部の前記第２方向の長さをＬ１、前記制御基板の前記第２方向の長さをＬ２、前記第２遮蔽板の前記第２方向の長さをＬ３とし、
   前記第２方向と交差する積層方向における、前記第１遮蔽板４１と前記第２遮蔽板４２の間の距離をＴ１、前記第１遮蔽板４１と前記制御基板との間の距離をＴ２、とした場合、
   Ｌ２ ≧ Ｌ３ ＋ ２×（Ｌ１×Ｔ２／Ｔ１−Ｌ１）
   の関係を満たす、請求項３記載のＸ線検出器。
5. 前記検出器パックは、一対の主面を有する検出器基板と、前記検出器基板の前記一方の主面上に搭載された前記Ｘ線検出部と、を備え、
   前記Ｘ線検出部は、前記検出器基板上に配され前記検出器基板に電気的に接続され光を電気信号に変換して出力する光半導体素子と、前記光半導体素子上に配されＸ線を光に変換して出力するシンチレータと、を備え、
   前記フレキシブル基板は、一端側が前記検出器基板の前記他方の主面上にコネクタを介して接続され、他端側が前記制御基板の主面上にコネクタを介して接続され、
   前記制御基板は、Ｘ線の照射方向から見て前記検出器基板の裏側に立設される、請求項１乃至４のいずれか１項記載のＸ線検出器。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載のＸ線検出器と、
   前記Ｘ線検出器と対向配置され、Ｘ線を照射するＸ線照射部と、
   を備える、Ｘ線ＣＴ装置。