JP3270060B2 - 実質的に連続した放射線検出ゾーンを備えたエックス線断層撮影システム - Google Patents
実質的に連続した放射線検出ゾーンを備えたエックス線断層撮影システムInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、一般にエックス線コンピュータ断層撮影
（CT）システムに関し、特にこのようなシステム内にあ
るエックス線検出器アセンブリの構成に関する。
（CT）システムに関し、特にこのようなシステム内にあ
るエックス線検出器アセンブリの構成に関する。
発明の背景 通常、第３世代のCTスキャナは、エックス線源と、直
径を挟んで対向する、環状ディスクの側部にそれぞれ固
定したエックス線検出器配列とを含んでいる。エックス
線検出器は、ガントリ・サポート内に回転自在に取り付
けられている。ディスクの開口部内に位置する患者の走
査を行っている間、ディスクは回転軸の周りを回転し、
これと並行して、エックス線がエックス線源の焦点から
患者を貫通して検出器システムに達する。
径を挟んで対向する、環状ディスクの側部にそれぞれ固
定したエックス線検出器配列とを含んでいる。エックス
線検出器は、ガントリ・サポート内に回転自在に取り付
けられている。ディスクの開口部内に位置する患者の走
査を行っている間、ディスクは回転軸の周りを回転し、
これと並行して、エックス線がエックス線源の焦点から
患者を貫通して検出器システムに達する。
エックス線源および検出器配列は、焦点と各検出器と
の間のエックス線経路すべてが、ディスクの回転軸に垂
直な同一平面（いわゆる「スライス面」、「回転面」、
または「走査面」）内にあるように配置されている。エ
ックス線の経路が、実質的な点源を始点とし、異なる角
度で検出器まで延びているため、エックス線の経路は扇
状になっており、ある瞬間におけるエックス線経路すべ
てを表わすのに、「扇状ビーム」という用語が使用され
る。走査時のある測定時間に１基の検出器が検出する放
射線は、「放射線」すなわち「ビーム」だと考えること
ができる。放射線は、その経路にある患者の質量によ
り、一部が減衰し、各検出器は、減衰の積分の関数、す
なわち焦点からその検出器までの放射線経路にある患者
の部位の比重の関数として、強度測定値を１つだけ生成
する。これらのエックス線強度測定、すなわち投射は、
複数の角度ディスク位置のそれぞれにおいて、規定の測
定空間で行われるのが普通である。
の間のエックス線経路すべてが、ディスクの回転軸に垂
直な同一平面（いわゆる「スライス面」、「回転面」、
または「走査面」）内にあるように配置されている。エ
ックス線の経路が、実質的な点源を始点とし、異なる角
度で検出器まで延びているため、エックス線の経路は扇
状になっており、ある瞬間におけるエックス線経路すべ
てを表わすのに、「扇状ビーム」という用語が使用され
る。走査時のある測定時間に１基の検出器が検出する放
射線は、「放射線」すなわち「ビーム」だと考えること
ができる。放射線は、その経路にある患者の質量によ
り、一部が減衰し、各検出器は、減衰の積分の関数、す
なわち焦点からその検出器までの放射線経路にある患者
の部位の比重の関数として、強度測定値を１つだけ生成
する。これらのエックス線強度測定、すなわち投射は、
複数の角度ディスク位置のそれぞれにおいて、規定の測
定空間で行われるのが普通である。
ガス状態型、固体状態型などを初めとして、各種検出
器が開発されている。代表的な固体状態検出器（以下、
「検出器」または「検出器チャンネル」と称する）は、
高エネルギー・エックス線光量子を低エネルギー可視光
線光量子に変換する閃光クリスタルと、低エネルギー可
視光線光量子を振幅が非常に小さい電流（すなわち、ピ
コアンペアからナノアンペア程度）に変換するフォトダ
イオードとを含んでいる。各検出器チャンネルの出力
は、検出器のクリスタルに入射するエックス線束であ
る。検出器配列の出力は、導体配列を介して、信号処理
用データ収集システム（DAS）に伝達される。
器が開発されている。代表的な固体状態検出器（以下、
「検出器」または「検出器チャンネル」と称する）は、
高エネルギー・エックス線光量子を低エネルギー可視光
線光量子に変換する閃光クリスタルと、低エネルギー可
視光線光量子を振幅が非常に小さい電流（すなわち、ピ
コアンペアからナノアンペア程度）に変換するフォトダ
イオードとを含んでいる。各検出器チャンネルの出力
は、検出器のクリスタルに入射するエックス線束であ
る。検出器配列の出力は、導体配列を介して、信号処理
用データ収集システム（DAS）に伝達される。
得られた画像の解像度は、検出器の大きさによって決
まるため、CTスキャナ・システムは、焦点を中心として
延びる円弧にそってきわめて近接させて配置した数百の
検出器を含む。このような検出器配列のコストを下げる
ことを目的として、米国特許第5487098号では、それぞ
れ複数の固体状態検出器を備えた、予備組立済固体状態
検出器モジュールの使用について述べている。前記特許
は、John DobbsおよびDavid Banksに付与され、本発明
の譲受人に譲渡されたものである。例えば、本発明の譲
受人が製造した第３世代のCTスキャナ・システムは、そ
れぞれ検出器16基から成るモジュール24個、すなわち48
度以下の角度に対応する円弧内に密接に配置した総数38
4基の検出器を含む。したがって、検出器単体の幅は、
ミリメートル程度である。
まるため、CTスキャナ・システムは、焦点を中心として
延びる円弧にそってきわめて近接させて配置した数百の
検出器を含む。このような検出器配列のコストを下げる
ことを目的として、米国特許第5487098号では、それぞ
れ複数の固体状態検出器を備えた、予備組立済固体状態
検出器モジュールの使用について述べている。前記特許
は、John DobbsおよびDavid Banksに付与され、本発明
の譲受人に譲渡されたものである。例えば、本発明の譲
受人が製造した第３世代のCTスキャナ・システムは、そ
れぞれ検出器16基から成るモジュール24個、すなわち48
度以下の角度に対応する円弧内に密接に配置した総数38
4基の検出器を含む。したがって、検出器単体の幅は、
ミリメートル程度である。
検出器の奥行きまたは高さ（すなわち検出器の半径方
向寸法）は、エックス線光子を光学光子に変換して求め
る。この寸法は確率関数になる。エックス線がクリスタ
ル内により深く貫入するほど、変換率は高くなる。した
がって、変換率を少なくとも99％にするには、通常、半
径方向の検出器の高さすなわち奥行きが2.5ミリメート
ル程度となる。
向寸法）は、エックス線光子を光学光子に変換して求め
る。この寸法は確率関数になる。エックス線がクリスタ
ル内により深く貫入するほど、変換率は高くなる。した
がって、変換率を少なくとも99％にするには、通常、半
径方向の検出器の高さすなわち奥行きが2.5ミリメート
ル程度となる。
モジュール内の各検出器は、四方を反射率が高い材料
で取り囲まれているのが普通である。この材料は、エッ
クス線に対する透過性が高いが、クリスタル間の過剰な
光の漏洩を防止し、隣接する検出器チャンネル間の光の
干渉を実質的に低減あるいは排除する。さらに、反射性
材料は、その下にあるフォトダイオードに、クリスタル
が生成する可視光を反射し、このクリスタルからでる信
号のレベルを高める。反射性の高い材料が検出器のクリ
スタル間にあると、少なくとも0.2〜0.3ミリメートルの
放射線に対する感度が比較的低い狭小な領域により、ク
リスタルが有効に分離される。この領域の深さは、クリ
スタルの半径方向の深さに等しく、約2.5ミリメートル
となる。
で取り囲まれているのが普通である。この材料は、エッ
クス線に対する透過性が高いが、クリスタル間の過剰な
光の漏洩を防止し、隣接する検出器チャンネル間の光の
干渉を実質的に低減あるいは排除する。さらに、反射性
材料は、その下にあるフォトダイオードに、クリスタル
が生成する可視光を反射し、このクリスタルからでる信
号のレベルを高める。反射性の高い材料が検出器のクリ
スタル間にあると、少なくとも0.2〜0.3ミリメートルの
放射線に対する感度が比較的低い狭小な領域により、ク
リスタルが有効に分離される。この領域の深さは、クリ
スタルの半径方向の深さに等しく、約2.5ミリメートル
となる。
放射線に対する検出器クリスタルの応答のグラフは、
検出器クリスタルの主要部分、すなわち中央部分で、一
般に一定した最大感度を示し、検出器クリスタルの縁部
にある、感度が低い領域、および配列内の隣接クリスタ
ル間で比較的急激に減少する。CTスキャナ・システムの
検出ゾーンは、複数の独立した検出領域（検出器クリス
タル）により構成され、この領域は、個々の検出器クリ
スタル間および隣接検出器配列間にある、感度が低い領
域（反射性材料）によって隔てられている。
検出器クリスタルの主要部分、すなわち中央部分で、一
般に一定した最大感度を示し、検出器クリスタルの縁部
にある、感度が低い領域、および配列内の隣接クリスタ
ル間で比較的急激に減少する。CTスキャナ・システムの
検出ゾーンは、複数の独立した検出領域（検出器クリス
タル）により構成され、この領域は、個々の検出器クリ
スタル間および隣接検出器配列間にある、感度が低い領
域（反射性材料）によって隔てられている。
取扱いおよび製造の便宜をはかるため、検出器は、一
般に直線的な配列にグループ分けされ、各配列は、少な
くとも16基、場合により24基の検出器により構成され
る。連続した検出領域をより正確に模式化するために
は、放射線に対して比較的感度が低い、隣接検出器クリ
スタル間の空間をできるだけ小さくすることが望まし
い。しかし、配列した検出器間に反射性が高い覆膜があ
り、しかも製造直後の検出器の寸法にはばらつきがある
ため、厳密に連続した検出領域が得られるほど検出器を
接近させることは実際上困難である。患者の各投影にお
いて、個々の検出器チャンネル間の空間および隣接する
検出器配列間の空間は、信号情報が少ない領域であるこ
とは明らかである。このような領域が存在すると、検出
器の放射線検出効率が低下し、したがって、再構成した
画像の精度および解像度に影響がでる。
般に直線的な配列にグループ分けされ、各配列は、少な
くとも16基、場合により24基の検出器により構成され
る。連続した検出領域をより正確に模式化するために
は、放射線に対して比較的感度が低い、隣接検出器クリ
スタル間の空間をできるだけ小さくすることが望まし
い。しかし、配列した検出器間に反射性が高い覆膜があ
り、しかも製造直後の検出器の寸法にはばらつきがある
ため、厳密に連続した検出領域が得られるほど検出器を
接近させることは実際上困難である。患者の各投影にお
いて、個々の検出器チャンネル間の空間および隣接する
検出器配列間の空間は、信号情報が少ない領域であるこ
とは明らかである。このような領域が存在すると、検出
器の放射線検出効率が低下し、したがって、再構成した
画像の精度および解像度に影響がでる。
したがって、既存システムの問題を解決するシステム
を提供できれば、CTスキャナ・システム技術において利
益である。
を提供できれば、CTスキャナ・システム技術において利
益である。
発明の目的 したがって、本発明の目的は、実質的に連続した放射
線検出ゾーンを有するエックス線走査システムを提供す
ることである。
線検出ゾーンを有するエックス線走査システムを提供す
ることである。
さらに、本発明の他の目的は、形状効率が最大となる
ように検出器の配置を最適化したエックス線走査システ
ムを提供することである。
ように検出器の配置を最適化したエックス線走査システ
ムを提供することである。
加えて本発明の目的は、配列した隣接検出器クリスタ
ル間、および隣接配列間にある間隙によってシステムの
放射線検出効率が低下することがないエックス線走査シ
ステムを提供することである。
ル間、および隣接配列間にある間隙によってシステムの
放射線検出効率が低下することがないエックス線走査シ
ステムを提供することである。
発明の概要 本発明によるエックス線走査システムは、（ａ）放射
線ビームが射出される焦点を規定するエックス線源と、
（ｂ）回転軸の周りを回転するようにエックス線源を支
持する構造物と、（ｃ）配列した複数のエックス線検出
器を含み、エックス線源と連携して、焦点から検出器す
べてに達する放射線ビームを画成するエックス線検出器
アセンブリとを含む。エックス線走査システムは、さら
に、焦点に対する検出器の位置決めおよび検出器相互の
位置決めを行い、さらに放射線ビーム内に実質的に連続
した放射線検出ゾーンを形成する手段を具備している。
本発明によれば、配列を通過するビーム内の放射線が、
ほとんどすべて、少なくとも１基の検出器の少なくとも
一部を通過する。
線ビームが射出される焦点を規定するエックス線源と、
（ｂ）回転軸の周りを回転するようにエックス線源を支
持する構造物と、（ｃ）配列した複数のエックス線検出
器を含み、エックス線源と連携して、焦点から検出器す
べてに達する放射線ビームを画成するエックス線検出器
アセンブリとを含む。エックス線走査システムは、さら
に、焦点に対する検出器の位置決めおよび検出器相互の
位置決めを行い、さらに放射線ビーム内に実質的に連続
した放射線検出ゾーンを形成する手段を具備している。
本発明によれば、配列を通過するビーム内の放射線が、
ほとんどすべて、少なくとも１基の検出器の少なくとも
一部を通過する。
検出器は、ほぼ直線状の配列にグループ分けされ、こ
の配列は、配列内の隣接検出器間の狭小な空間が、焦点
から延びる半径方向の直線と不都合であり、したがっ
て、エックス線源から放射されるビームとも不整合であ
るように方向が定められている。したがって、配列は、
このような半径方向の直線に対して垂直ではなく、その
代わりに、焦点から配列のほぼ中心まで延びる半径方向
の直線とほぼ垂直な配列方向に対して、あらかじめ選択
した角度αをなすように方向を定めてある。角度αの値
は、検出器クリスタルの形状およびクリスタル間の空間
に応じて決まる値であって、エックス線源から射出さ
れ、検出器に衝突する放射線のほぼすべてが、少なくと
も１つの検出器クリスタルの少なくとも一部を通過する
ように選択する。
の配列は、配列内の隣接検出器間の狭小な空間が、焦点
から延びる半径方向の直線と不都合であり、したがっ
て、エックス線源から放射されるビームとも不整合であ
るように方向が定められている。したがって、配列は、
このような半径方向の直線に対して垂直ではなく、その
代わりに、焦点から配列のほぼ中心まで延びる半径方向
の直線とほぼ垂直な配列方向に対して、あらかじめ選択
した角度αをなすように方向を定めてある。角度αの値
は、検出器クリスタルの形状およびクリスタル間の空間
に応じて決まる値であって、エックス線源から射出さ
れ、検出器に衝突する放射線のほぼすべてが、少なくと
も１つの検出器クリスタルの少なくとも一部を通過する
ように選択する。
各検出器配列は、支持構造物と係合するようにしたモ
ジュール式ユニットになっていることが好ましい。
ジュール式ユニットになっていることが好ましい。
さらに、本発明のエックス線走査システムは、エック
ス線源と検出器アセンブリとの間に配設した複数の散乱
防止プレートを含み、支持構造物に取り付けた散乱防止
プレート・アセンブリを含む場合もある。散乱防止プレ
ートは、焦点から延びる半径方向の直線にほぼ整合して
おり、さらに対応する検出器の、最大感度が一定な領域
とほぼ整合するように配置することが好ましい。
ス線源と検出器アセンブリとの間に配設した複数の散乱
防止プレートを含み、支持構造物に取り付けた散乱防止
プレート・アセンブリを含む場合もある。散乱防止プレ
ートは、焦点から延びる半径方向の直線にほぼ整合して
おり、さらに対応する検出器の、最大感度が一定な領域
とほぼ整合するように配置することが好ましい。
本発明の前記およびその他の目的および特徴は、一部
は自明であり、一部は、以下で明らかになる。したがっ
て本発明は、以下の詳細な説明に例を挙げる要素および
部品構成の組み合わせである構造を有する装置を備えて
いる。本発明の範囲は、請求項に示す。
は自明であり、一部は、以下で明らかになる。したがっ
て本発明は、以下の詳細な説明に例を挙げる要素および
部品構成の組み合わせである構造を有する装置を備えて
いる。本発明の範囲は、請求項に示す。
図面の簡単な説明 本発明の特徴、目的を十分に理解するために、添付の
図面と併せて、以下の詳細な説明を参照されたい。
図面と併せて、以下の詳細な説明を参照されたい。
第１図は、本発明による、CTスキャナ・システムの軸
方向図である。
方向図である。
第２図は、本発明による検出器モジュールの好ましい
実施形態の斜視図である。
実施形態の斜視図である。
第３図は、本発明の好ましい実施形態によるCTスキャ
ナ・システムの一部の略軸方向図である。
ナ・システムの一部の略軸方向図である。
第４図は、本発明の好ましい実施形態による支持構造
物上のモジュール式検出器および散乱防止アセンブリの
略平面図である。
物上のモジュール式検出器および散乱防止アセンブリの
略平面図である。
第５図は、焦点から延びる半径方向の直線に対して、
ある角度で方向を定めた検出器配列の一部の略詳細図で
ある。
ある角度で方向を定めた検出器配列の一部の略詳細図で
ある。
第６図は、検出器配列の別の実施形態の略平面図であ
る。
る。
図面の詳細な説明 本明細書で使用する場合、「半径方向の」という表現
は、エックス線源の焦点から延びる方向または前記焦点
に向かう方向を意味する。また、本明細書で使用する場
合、「接線方向の」とい表現は、半径方向にほぼ垂直で
あり、かつエックス線スキャナの回転軸にほぼ垂直な方
向を意味する。
は、エックス線源の焦点から延びる方向または前記焦点
に向かう方向を意味する。また、本明細書で使用する場
合、「接線方向の」とい表現は、半径方向にほぼ垂直で
あり、かつエックス線スキャナの回転軸にほぼ垂直な方
向を意味する。
本発明のCTスキャナ・システムは、配列した隣接クリ
スタル間の空間が、焦点から延びる半径方向の直線に不
整合であり、したがって焦点から射出されるエックス線
とも不整合になるようにすべての検出器配列の方向を定
める手段を設けることによって、実質的に連続した放射
線検出ゾーンを実現するものである。焦点から配列のほ
ぼ中心まで延びる半径方向の直線に名目上垂直な配列の
方向に対して、あらかじめ選択した角度αをなすように
配列の方向を定める。配列の方向を定める角度は、エッ
クス線源から射出され、検出器アセンブリに衝突する放
射線が、ほぼすべて少なくとも１つの検出器クリスタル
の少なくとも一部を通過するように選択する。角度αの
値は、検出器クリスタルの形状および検出器クリスタル
間の空間、具体的には、半径方向に測定した場合の検出
器クリスタルの高さ、および接線方向に測定した場合の
クリスタル間の空間幅によって決まる。検出器の配列
が、このように名目上垂直な方向から傾いているため、
エックス線源から射出され、検出器アセンブリを通過す
る放射線のほぼすべてが、少なくとも１つの検出器クリ
スタルの少なくとも一部に衝突し、検出器クリスタル間
または検出器配列間にある、放射線に対する感度が比較
的低い領域にだけは、ほぼまったく放射線が衝突しな
い。
スタル間の空間が、焦点から延びる半径方向の直線に不
整合であり、したがって焦点から射出されるエックス線
とも不整合になるようにすべての検出器配列の方向を定
める手段を設けることによって、実質的に連続した放射
線検出ゾーンを実現するものである。焦点から配列のほ
ぼ中心まで延びる半径方向の直線に名目上垂直な配列の
方向に対して、あらかじめ選択した角度αをなすように
配列の方向を定める。配列の方向を定める角度は、エッ
クス線源から射出され、検出器アセンブリに衝突する放
射線が、ほぼすべて少なくとも１つの検出器クリスタル
の少なくとも一部を通過するように選択する。角度αの
値は、検出器クリスタルの形状および検出器クリスタル
間の空間、具体的には、半径方向に測定した場合の検出
器クリスタルの高さ、および接線方向に測定した場合の
クリスタル間の空間幅によって決まる。検出器の配列
が、このように名目上垂直な方向から傾いているため、
エックス線源から射出され、検出器アセンブリを通過す
る放射線のほぼすべてが、少なくとも１つの検出器クリ
スタルの少なくとも一部に衝突し、検出器クリスタル間
または検出器配列間にある、放射線に対する感度が比較
的低い領域にだけは、ほぼまったく放射線が衝突しな
い。
第１図は、本発明によるCTスキャナ・システムを示す
図である。CT走査のデータを提供するため、スキャナ８
は、エックス線源12と、ディスク10に取り付けた検出器
アセンブリ14とを含む。エックス線源12および検出器ア
センブリ14は、CT走査時にディスクの中心開口部を貫通
して延びる物体18の周囲を回転するように、（第１図に
対して垂直に延びる）回転軸16の周囲を回転する。物体
18は、頭部または胴体など、患者の一部の場合もある。
（回転軸16に対して垂直な）走査平面内で、エックス線
源12は、連続した扇状のエックス線ビーム20を放射す
る。前記ビームは、焦点９から射出し、検出器アセンブ
リ14まで延び、物体18を通過したのち、検出器アセンブ
リ14によって感知される。物体18と検出器アセンブリ14
との間には、散乱防止プレートの配列22があって、検出
器が感知した散乱放射線の量を実質的に減少させる。
図である。CT走査のデータを提供するため、スキャナ８
は、エックス線源12と、ディスク10に取り付けた検出器
アセンブリ14とを含む。エックス線源12および検出器ア
センブリ14は、CT走査時にディスクの中心開口部を貫通
して延びる物体18の周囲を回転するように、（第１図に
対して垂直に延びる）回転軸16の周囲を回転する。物体
18は、頭部または胴体など、患者の一部の場合もある。
（回転軸16に対して垂直な）走査平面内で、エックス線
源12は、連続した扇状のエックス線ビーム20を放射す
る。前記ビームは、焦点９から射出し、検出器アセンブ
リ14まで延び、物体18を通過したのち、検出器アセンブ
リ14によって感知される。物体18と検出器アセンブリ14
との間には、散乱防止プレートの配列22があって、検出
器が感知した散乱放射線の量を実質的に減少させる。
好ましい実施形態では、検出器が384基あり、48゜の
円弧に対応している。ただし、検出器の数および円弧の
角度は変えることもできる。再度第１図を参照して説明
すると、ディスク10は、アルミニウムなど、軽量材料製
であることが好ましく、軸16の周りを高速で滑らかに回
転する。ディスク10は、物体18をディスクの開口部に貫
通させることができるように、オープン・フレーム構造
になっている。物体18は、例えばパレットまたはテーブ
ル32上で支持されている。パレットまたはテーブルは、
エックス線に対してできるだけ透過性を備えているのが
よい。ディスク10が回転するのにともない、検出器アセ
ンブリ14が周期的にサンプリングされ、様々な射出角度
から走査面内で物体18を貫通するエックス線を定期的に
測定する。次に適切な信号処理装置（図示せず）によ
り、周知の数学的方法にしたがって測定値を電子的に処
理し、最終的な画像情報を生成する。画像情報は、メモ
リに保存され、コンピュータで解析され、適切に表示さ
れる。
円弧に対応している。ただし、検出器の数および円弧の
角度は変えることもできる。再度第１図を参照して説明
すると、ディスク10は、アルミニウムなど、軽量材料製
であることが好ましく、軸16の周りを高速で滑らかに回
転する。ディスク10は、物体18をディスクの開口部に貫
通させることができるように、オープン・フレーム構造
になっている。物体18は、例えばパレットまたはテーブ
ル32上で支持されている。パレットまたはテーブルは、
エックス線に対してできるだけ透過性を備えているのが
よい。ディスク10が回転するのにともない、検出器アセ
ンブリ14が周期的にサンプリングされ、様々な射出角度
から走査面内で物体18を貫通するエックス線を定期的に
測定する。次に適切な信号処理装置（図示せず）によ
り、周知の数学的方法にしたがって測定値を電子的に処
理し、最終的な画像情報を生成する。画像情報は、メモ
リに保存され、コンピュータで解析され、適切に表示さ
れる。
検出器アセンブリ14は、支持突起28の形態をした基礎
支持要素を含む。各検出器および散乱防止プレートは、
対応する複数の同じモジュール24、26に組み込まれてい
る。モジュールは正確に整合が行われ、突起28に固定さ
れている。検出器が必ず走査平面上にあって、エックス
線源12の焦点９に対して等しい角度で相対するように、
突起は、適切な支柱30を備えたディスク10により支持さ
れている。
支持要素を含む。各検出器および散乱防止プレートは、
対応する複数の同じモジュール24、26に組み込まれてい
る。モジュールは正確に整合が行われ、突起28に固定さ
れている。検出器が必ず走査平面上にあって、エックス
線源12の焦点９に対して等しい角度で相対するように、
突起は、適切な支柱30を備えたディスク10により支持さ
れている。
検出器モジュール24の好ましい形態の詳細を図２に示
す。このモジュールは、ソリッド・スセート検出器92の
配列34および多導体リボン・ケーブル94または柔軟なそ
の他のコネクタを一方の面に取り付けた金属ブロック90
を備えている。ブロック同士が相互に干渉することなく
検出器配列を密接配置しやすくするには、ブロック90の
少なくとも一部の幅が、配列34よりも狭くなっているこ
とが好ましい。図示した実施形態では、ブロック90の幅
が、配列34の幅よりも均等に狭くなっているが、配列の
配置を容易にして、形状効率を最大にし、放射線が、検
出器クリスタル間にある、放射線に対する感度が低い領
域に衝突する可能性をできるだけ少なくするようなその
他の構成も、本発明の範囲内に入る。
す。このモジュールは、ソリッド・スセート検出器92の
配列34および多導体リボン・ケーブル94または柔軟なそ
の他のコネクタを一方の面に取り付けた金属ブロック90
を備えている。ブロック同士が相互に干渉することなく
検出器配列を密接配置しやすくするには、ブロック90の
少なくとも一部の幅が、配列34よりも狭くなっているこ
とが好ましい。図示した実施形態では、ブロック90の幅
が、配列34の幅よりも均等に狭くなっているが、配列の
配置を容易にして、形状効率を最大にし、放射線が、検
出器クリスタル間にある、放射線に対する感度が低い領
域に衝突する可能性をできるだけ少なくするようなその
他の構成も、本発明の範囲内に入る。
検出器配列の下にあるフォトダイオードは、隣接する
検出器クリスタル間にある反射性材料領域に衝突する放
射線を検出することができるが、フォトダイオードによ
る検出は、放射線の検出率がわずか１％程度と、大幅に
低下する。したがって、検出器クリスタル間の空間に放
射線が直接衝突するのは避けることが望ましい。
検出器クリスタル間にある反射性材料領域に衝突する放
射線を検出することができるが、フォトダイオードによ
る検出は、放射線の検出率がわずか１％程度と、大幅に
低下する。したがって、検出器クリスタル間の空間に放
射線が直接衝突するのは避けることが望ましい。
第３図および第４図に、本発明の検出器モジュール構
成の好ましい実施形態を利用したCTスキャナ・システム
を示す。16個の検出器クリスタル92が、モジュール・ブ
ロック90上に直線状配列34にして取り付けてある。第４
図に明瞭に示されているように、配列34は、ブロック90
の縁部を越えて延びており、したがって、隣接配列の検
出器クリスタルが、配列の端部と隣接する検出器モジュ
ールのブロックとの接触に干渉することなく、扇状ビー
ムの円弧にそって接線方向に近接配置できる。各検出器
モジュール24は、焦点９（図示せず）から配列の中心に
延びる半径方向の直線42に名目上垂直な配列方向に対し
て、あらかじめ選択した角度αで傾斜している。傾斜を
与えることによって、接線方向に重なったパターン、す
なわち「鱗状」パターンに検出器配列34を配設すること
ができ、したがって、（反射性材料38の領域として指定
した）隣接する検出器間の空間は、半径方向の直線42に
そって不整合になっている。また、焦点から射出し、検
出器モジュールに向かう放射線が、少なくとも１つの検
出器クリスタルの少なくとも一部を必ず通過するよう
に、隣接検出器配列の重なりの程度を調整することがで
きる。よって、エックス線源からでるエックス線は、少
なくとも１つの検出器クリスタルの少なくとも一部に衝
突するが、検出器クリスタル間の反射性材料の領域にだ
けは衝突することがない。
成の好ましい実施形態を利用したCTスキャナ・システム
を示す。16個の検出器クリスタル92が、モジュール・ブ
ロック90上に直線状配列34にして取り付けてある。第４
図に明瞭に示されているように、配列34は、ブロック90
の縁部を越えて延びており、したがって、隣接配列の検
出器クリスタルが、配列の端部と隣接する検出器モジュ
ールのブロックとの接触に干渉することなく、扇状ビー
ムの円弧にそって接線方向に近接配置できる。各検出器
モジュール24は、焦点９（図示せず）から配列の中心に
延びる半径方向の直線42に名目上垂直な配列方向に対し
て、あらかじめ選択した角度αで傾斜している。傾斜を
与えることによって、接線方向に重なったパターン、す
なわち「鱗状」パターンに検出器配列34を配設すること
ができ、したがって、（反射性材料38の領域として指定
した）隣接する検出器間の空間は、半径方向の直線42に
そって不整合になっている。また、焦点から射出し、検
出器モジュールに向かう放射線が、少なくとも１つの検
出器クリスタルの少なくとも一部を必ず通過するよう
に、隣接検出器配列の重なりの程度を調整することがで
きる。よって、エックス線源からでるエックス線は、少
なくとも１つの検出器クリスタルの少なくとも一部に衝
突するが、検出器クリスタル間の反射性材料の領域にだ
けは衝突することがない。
特に稠密な物体への放射線照射から生じる迷放射線、
すなわち散乱放射線が、検出器クリスタルに衝突するの
を防止するために、長尺で薄い「散乱防止」プレート22
の配列を、エックス線源と検出器の間に配置する。散乱
防止プレートは、エックス線を通さず、実質的に、エッ
クス線源から検出器にいたる直線を横切る放射線だけを
通すように検出器と整合した状態になっている。一般
に、散乱防止プレートは、焦点から延びる半径方向の直
線42にそって整合するように配置され、また、各光路に
沿って通常の入射放射線から例えば、約３度以上変化す
る角度で検出器クリスタルに衝突する放射線を遮断する
ように配置されている。
すなわち散乱放射線が、検出器クリスタルに衝突するの
を防止するために、長尺で薄い「散乱防止」プレート22
の配列を、エックス線源と検出器の間に配置する。散乱
防止プレートは、エックス線を通さず、実質的に、エッ
クス線源から検出器にいたる直線を横切る放射線だけを
通すように検出器と整合した状態になっている。一般
に、散乱防止プレートは、焦点から延びる半径方向の直
線42にそって整合するように配置され、また、各光路に
沿って通常の入射放射線から例えば、約３度以上変化す
る角度で検出器クリスタルに衝突する放射線を遮断する
ように配置されている。
第４図は、本発明の好ましい実施形態によるCTスキャ
ナ・システムの一部を示す図であり、この図では、検出
器モジュール24および散乱防止プレート・モジュール26
が、支持構造物、すなわち突起28に取り付けられてい
る。散乱防止プレート・モジュール26は、散乱防止プレ
ート22が、焦点から延びる半径方向の直線とほぼ整合す
るように検出器モジュールに対して配置され、検出器モ
ジュール24に固定されている。
ナ・システムの一部を示す図であり、この図では、検出
器モジュール24および散乱防止プレート・モジュール26
が、支持構造物、すなわち突起28に取り付けられてい
る。散乱防止プレート・モジュール26は、散乱防止プレ
ート22が、焦点から延びる半径方向の直線とほぼ整合す
るように検出器モジュールに対して配置され、検出器モ
ジュール24に固定されている。
第５図は、配列内の２つのクリスタルおよびエックス
線がクリスタルに衝突する際の方位の拡大図である。エ
ックス線源と検出器アセンブリとの半径方向距離は、比
較的大きく（850mm程度）、配列内のクリスタルの間の
空間は比較的狭い（0.2〜0.3mm程度）ため、エックス線
19は、本質的に平行になる。検出器クリスタルに衝突す
る放射線の約90％が、クリスタルへの貫入深さが１ミリ
メートルに達するまでに吸収される。好ましい実施形態
では、約2.5ミリメートルまで放射線を貫入させる検出
器クリスタルが、衝突する放射線の約99.5％を吸収す
る。
線がクリスタルに衝突する際の方位の拡大図である。エ
ックス線源と検出器アセンブリとの半径方向距離は、比
較的大きく（850mm程度）、配列内のクリスタルの間の
空間は比較的狭い（0.2〜0.3mm程度）ため、エックス線
19は、本質的に平行になる。検出器クリスタルに衝突す
る放射線の約90％が、クリスタルへの貫入深さが１ミリ
メートルに達するまでに吸収される。好ましい実施形態
では、約2.5ミリメートルまで放射線を貫入させる検出
器クリスタルが、衝突する放射線の約99.5％を吸収す
る。
検出器配列を傾斜させてあるため、点Ａ、または点Ａ
の左側および点A'の右側の点で検出器１に衝突するエッ
クス線は、約99.5％だけ吸収される。点Ｄ、または点Ｄ
の右側および点D'の左側の点で検出器２に衝突するエッ
クス線も、約99.5％だけ吸収される。点Ａと点Ｄとの間
の領域に衝突するエックス線は、傾斜角度および衝突点
次第では、検出器１および２のいずれか一方または両方
の一部に貫入する。点Ｂおよび点Ｃの間に衝突する場合
の吸収率は約90％であり、領域ABおよびCDで衝突する場
合の吸収率は、約90％と99.5％との中間の値になる。２
つの隣接するクリスタルへの放射線の貫入深さの合計
が、領域BCで衝突するエックス線が90％吸収される程度
になるように傾斜角度を選択する。
の左側および点A'の右側の点で検出器１に衝突するエッ
クス線は、約99.5％だけ吸収される。点Ｄ、または点Ｄ
の右側および点D'の左側の点で検出器２に衝突するエッ
クス線も、約99.5％だけ吸収される。点Ａと点Ｄとの間
の領域に衝突するエックス線は、傾斜角度および衝突点
次第では、検出器１および２のいずれか一方または両方
の一部に貫入する。点Ｂおよび点Ｃの間に衝突する場合
の吸収率は約90％であり、領域ABおよびCDで衝突する場
合の吸収率は、約90％と99.5％との中間の値になる。２
つの隣接するクリスタルへの放射線の貫入深さの合計
が、領域BCで衝突するエックス線が90％吸収される程度
になるように傾斜角度を選択する。
隣接する検出器モジュールは、焦点からほぼ同じ半径
方向距離に位置しているが、検出器モジュールを接線方
向に重なったパターン、すなわち「鱗状」パターンにす
るために、名目上垂直な方向に対して、あらかじめ選択
した角度αで傾斜している。第５図に示すように、角度
の値は、検出器クリスタル間の空間幅および検出器の半
径方向高さによって決まる。放射線が、少なくとも１つ
の検出器クリスタルに約１ミリメートルだけ貫入できる
程度に検出器配列を傾斜させることが好ましい。実際の
角度は、約７度から11度の範囲で変化する。ただし、少
なくとも１つの検出器クリスタルの少なくとも一部に、
所望するだけ放射線を貫入させるには、その他の角度に
しなければならないこともある。
方向距離に位置しているが、検出器モジュールを接線方
向に重なったパターン、すなわち「鱗状」パターンにす
るために、名目上垂直な方向に対して、あらかじめ選択
した角度αで傾斜している。第５図に示すように、角度
の値は、検出器クリスタル間の空間幅および検出器の半
径方向高さによって決まる。放射線が、少なくとも１つ
の検出器クリスタルに約１ミリメートルだけ貫入できる
程度に検出器配列を傾斜させることが好ましい。実際の
角度は、約７度から11度の範囲で変化する。ただし、少
なくとも１つの検出器クリスタルの少なくとも一部に、
所望するだけ放射線を貫入させるには、その他の角度に
しなければならないこともある。
本発明による検出器配列構成の大きな利点は、CTスキ
ャナ・システムの形状効率が向上することである。焦点
から延びる半径方向の直線に名目上垂直な方向に対して
検出器配列を傾けるだけで、実質的に連続した放射線検
出ゾーンができる。このように検出器配列を傾斜させる
ことにより、検出器クリスタル間の空間が、焦点から射
出されるエックス線と整合しなくなり、しかも、エック
ス線が、検出器クリスタルの少なくとも一部に必ず貫入
するとともに、検出器間の空間にだけは衝突しなくな
る。
ャナ・システムの形状効率が向上することである。焦点
から延びる半径方向の直線に名目上垂直な方向に対して
検出器配列を傾けるだけで、実質的に連続した放射線検
出ゾーンができる。このように検出器配列を傾斜させる
ことにより、検出器クリスタル間の空間が、焦点から射
出されるエックス線と整合しなくなり、しかも、エック
ス線が、検出器クリスタルの少なくとも一部に必ず貫入
するとともに、検出器間の空間にだけは衝突しなくな
る。
本発明の好ましい実施形態では、対応する検出器の、
最大感度が一定の領域と整合するように、検出器14に対
して散乱防止プレート22を配置する。散乱防止プレート
は、検出器と同数である必要はなく、検出器よりも多く
したり、少なくしたりすることができる。
最大感度が一定の領域と整合するように、検出器14に対
して散乱防止プレート22を配置する。散乱防止プレート
は、検出器と同数である必要はなく、検出器よりも多く
したり、少なくしたりすることができる。
検出器配列は、ほぼ矩形の検出器チャンネルを備えた
ほぼ矩形の要素として示したが、第６図に示すように、
平行四辺形にした検出器チャンネル92'を備えた平行四
辺形として構成することもできる。このような配列は、
焦点から延びる半径方向の直線42にほぼ垂直な配列の表
面に配置することもできる。平行四辺形構成のクリスタ
ルの角度αは、第３図および第４図の実施形態の配列24
に与えた傾斜角度と同じ結果をもたらす。
ほぼ矩形の要素として示したが、第６図に示すように、
平行四辺形にした検出器チャンネル92'を備えた平行四
辺形として構成することもできる。このような配列は、
焦点から延びる半径方向の直線42にほぼ垂直な配列の表
面に配置することもできる。平行四辺形構成のクリスタ
ルの角度αは、第３図および第４図の実施形態の配列24
に与えた傾斜角度と同じ結果をもたらす。
本明細書に開示した発明の範囲から逸脱することな
く、上記の装置に変更を加えることができるため、上記
の説明の内容、および添付の図面に図示した内容は、す
べて説明用であって限定的なものではないものとする。
く、上記の装置に変更を加えることができるため、上記
の説明の内容、および添付の図面に図示した内容は、す
べて説明用であって限定的なものではないものとする。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−33680（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−2240（ＪＰ，Ａ) 実公 平６−34712（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) A61B 6/03
Claims (7)
- 【請求項１】（ａ）放射線ビームが射出される焦点を定
めるエックス線源と、（ｂ）回転軸の回りを回転するよ
うにエックス線源を支持する手段と、（ｃ）前記エック
ス線源と連携する複数のエックス線検出器を含み、焦点
から検出器すべてに達する放射線ビームを画成するエッ
クス線検出器アセンブリとを含む形式のエックス線走査
システムであって、 前記焦点に対する前記検出器の位置決め、および前記検
出器相互の位置決めを行って、前記放射線ビーム内に実
質的に連続した放射線検出ゾーンを形成する位置決め手
段をさらに含み、前記検出器アセンブリを通過する前記
ビーム内の放射線のほぼすべてが、少なくとも１基の検
出器の少なくとも一部を通過し、 前記検出器が、複数のほぼ直線状の配列にグループ分け
され、検出器配列が、焦点から半径方向にほぼ同じ距離
に位置し、焦点から延びる半径方向の直線に対してほぼ
垂直以外の角度をなしており、 前記検出器配列が、焦点から前記配列のほぼ中心まで延
びる半径方向の直線に名目上垂直な方向に対して、あら
かじめ選択した角度αで配置されており、配列内の隣接
する検出器間の空間が前記半径方向の直線と整列してお
らず、 前記各検出器が、前記放射線を検出する検出器クリスタ
ルを含み、前記角度αの絶対値が、検出器クリスタルの
高さおよび配列内の隣接クリスタル間の空間の幅によっ
て決まる、 エックス線走査システム。 - 【請求項２】回転軸の回りを回転するようにエックス線
源を支持する手段が、前記回転軸の回りを回転するよう
に前記エックス線源と前記検出器アセンブリの両方を支
持する手段を含む請求項１に記載のエックス線走査シス
テム。 - 【請求項３】前記システムが、フレーム・サポートを含
むガントリをさらに含み、前記回転軸の回りを回転する
ように前記エックス線源と前記検出器アセンブリの両方
を支持する手段が、前記フレーム・サポート内で前記回
転軸の回りに回転するように前記エックス線源および前
記検出器アセンブリを支持するフレームを含む請求項２
に記載のエックス線走査システム。 - 【請求項４】前記フレームが、前記位置決め手段と連携
する基準面を含む請求項３に記載のエックス線走査シス
テム。 - 【請求項５】エックス線源と前記検出器アセンブリとの
間に配設した複数の散乱防止プレートを含む散乱防止プ
レート・アセンブリと、前記散乱防止プレートが、焦点
から延びる半径方向の直線とほぼ整合するように、前記
検出器アセンブリに対して前記散乱防止プレート・アセ
ンブリを取り付ける手段とをさらに含み、検出器により
検出される放射線が、エックス線源から直接放射される
放射線にほぼ限定される請求項４に記載のエックス線走
査システム。 - 【請求項６】前記散乱防止プレートが、対応する検出器
の、最大感度がほぼ一定な領域とほぼ整合している請求
項５に記載のエックス線走査システム。 - 【請求項７】（ａ）回転軸の回りを回転するように、少
なくともエックス線源を回転自在に支持するフレームを
含むガントリと、（ｂ）前記エックス線源と連携する複
数のエックス線検出器を含み、１つまたは複数のほぼ直
線状の配列に配設されたエックス線検出器アセンブリ
と、（ｃ）前記検出器アセンブリを支持するように前記
フレームに接続された支持構造物と、（ｄ）前記支持構
造物上に取り付けた散乱防止プレート・アセンブリとを
含むコンピュータ断層撮影エックス線走査システムであ
って、前記散乱防止プレート・アセンブリが、エックス
線源と前記検出器アセンブリとの間に配設した複数の散
乱防止プレートを含み、前記エックス線源が、放射線が
射出される焦点を定めるとともに、検出器システムによ
り放射線ビームを定めるコンピュータ断層撮影エックス
線走査システムにおいて、 前記検出器アセンブリを通過する前記放射線ビームから
生成する放射線のほぼすべてが、少なくとも１基の検出
基の少なくとも一部を通過するように、検出器を位置決
めする工程を備える、実質的に連続した放射線検出ゾー
ンを形成する方法であって、 前記検出器配列が、焦点から半径方向にほぼ同じ距離に
位置し、焦点から延びる半径方向の直線に対してほぼ垂
直以外の角度をなしており、 前記配列が、焦点から前記配列のほぼ中心まで延びる半
径方向の直線に名目上垂直な方向に対して、あらかじめ
選択した角度αで前記支持構造物上に取り付けられ、配
列内の隣接検出器間の空間が、前記半径方向の直線と整
列しておらず、 各検出器が、検出器クリスタルを含み、前記角度αの値
が、検出器クリスタルの高さおよび配列内の隣接クリス
タル間の空間の幅によって決まる、 方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US687,747 | 1996-07-25 | ||
| US08/687,747 | 1996-07-25 | ||
| US08/687,747 US5781606A (en) | 1996-07-25 | 1996-07-25 | X-ray tomography system with substantially continuous radiation detection zone |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000505673A JP2000505673A (ja) | 2000-05-16 |
| JP3270060B2 true JP3270060B2 (ja) | 2002-04-02 |
Family
ID=24761686
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP50881098A Expired - Fee Related JP3270060B2 (ja) | 1996-07-25 | 1997-06-30 | 実質的に連続した放射線検出ゾーンを備えたエックス線断層撮影システム |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5781606A (ja) |
| EP (1) | EP0917442A4 (ja) |
| JP (1) | JP3270060B2 (ja) |
| WO (1) | WO1998004193A1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US5991357A (en) * | 1997-12-16 | 1999-11-23 | Analogic Corporation | Integrated radiation detecting and collimating assembly for X-ray tomography system |
| US6118840A (en) * | 1998-01-20 | 2000-09-12 | General Electric Company | Methods and apparatus to desensitize incident angle errors on a multi-slice computed tomograph detector |
| US6188745B1 (en) | 1998-09-23 | 2001-02-13 | Analogic Corporation | CT scanner comprising a spatially encoded detector array arrangement and method |
| US6335957B1 (en) * | 1999-01-12 | 2002-01-01 | The University Of Tennessee Research Center | Variable resolution imaging system |
| US6332017B1 (en) | 1999-01-25 | 2001-12-18 | Vanderbilt University | System and method for producing pulsed monochromatic X-rays |
| WO2000055645A1 (en) * | 1999-03-15 | 2000-09-21 | Mamea Imaging Ab | Device and method relating to x-ray imaging |
| US6327335B1 (en) | 1999-04-13 | 2001-12-04 | Vanderbilt University | Apparatus and method for three-dimensional imaging using a stationary monochromatic x-ray beam |
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| JP2002228758A (ja) * | 2001-01-31 | 2002-08-14 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 高速ｘ線ｃｔ用多角形型半導体検出器とその製造方法 |
| CN101552265B (zh) * | 2004-05-11 | 2012-07-18 | 浜松光子学株式会社 | 放射线摄像装置 |
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| JP5025178B2 (ja) * | 2005-09-28 | 2012-09-12 | 株式会社東芝 | Ｘ線コンピュータ断層撮影装置 |
| US7555097B2 (en) * | 2005-09-28 | 2009-06-30 | Kabushiki Kaisha Toshiba | X-ray computer tomography system |
| US20070086565A1 (en) * | 2005-10-13 | 2007-04-19 | Thompson Richard A | Focally aligned CT detector |
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