JP3715164B2 - Ｘ線検出器アレイ用のｘ線を吸収し光を反射する媒体 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）スキャナのためのＸ線検出器のシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＴスキャナは典型的には、時間のかかる手作業による検査以外容易に識別することのできない患者の体内の解剖学的構造、あるいは運送用の小荷物や小包など容器内部の物体の画像を得ることに用いられる。Ｘ線は物体内に投射され扇状のビームで走査する。物体を通過するＸ線は、Ｘ線源から物体の反対側に配置されるＸ線検出器のシステムにより検出される。検出されたＸ線の強度は、Ｘ線の径路における構造物の強度に逆比例する。走査面の画像はＸ線の強度データから再構成することができる。連続走査面で再構成された画像は一体化され、物体の３次元画像を形成することができる。
【０００３】
ＣＴスキャナ用のＸ線検出器システムは典型的には、Ｘ線に感応する複数の発光結晶と、結晶により生成される光をそのＸ線照射に感応して受け取り、これを電気信号に変換する対応した複数のフォトダイオードと、Ｘ線の強度データから画像を再構成するためフォトダイオードからデータ獲得システムへ信号を伝送するケーブルあるいはその他のコネクタとを含む。
【０００４】
再構成された画像の優れた精度と分解能のため、シンチレータの結晶内で生成された光は、吸収と散乱から最少の損失で対応するフォトダイオードに全て伝送されるべきである。したがってＣＴスキャナにおける発光結晶は一般に、例えば酸化チタンを含有する白色や薄い色の塗料など、ある種の光を反射する媒体で覆われる。
【０００５】
発光結晶のアレイから最大の光の生成を得ることに加えて、隣接する結晶間の間隙によって最大のＸ線が吸収され、そのためＸ線は直接フォトダイオードに進入せずランダムノイズの生成が防止されることが望ましい。してみれば、結晶は追加的に例えば酸化鉛などのＸ線を吸収する媒体で覆われてもよい。しかしながら、酸化鉛は色が比較的暗いため光を反射せず吸収してしまう。したがって、光を反射する媒体とのこの共用は、光反射媒体の効能を減少させ重大な光損失を招来する。
【０００６】
Ｘ線検出器のアレイは典型的には、シンチレータの結晶に進入する散乱Ｘ線の量を減らすため、対応する散乱防止板のアレイと一緒に組み立てられる。散乱防止板は、Ｘ線源の焦点スポットから発散するＸ線ビームにほぼ平行に整列し、典型的には隣接する結晶間の間隙の上に配置される。このように配置された散乱防止板は散乱放射線を吸収し、また隣接する結晶間の間隙をシールドする。これによりＸ線のフォトダイオードへの進入は最少になる。しかしながら、２次元の検出器アレイにおいては、結晶は複数の段と列に配置され、扇状のビーム面に垂直方向の隣接結晶間の間隙は散乱防止板ではシールドされず、Ｘ線にさらされる。従来の技術で周知のように、光反射媒体とＸ線吸収媒体とを共用すると、上に議論した通り光の吸収は増え、光の反射は減る。光を反射しＸ線を吸収する結晶間の媒体は一般に発光結晶を含む物質より密ではないため、隣接結晶間の間隙に突き当たるＸ線の少なくとも１部分は、同様に結晶の下のフォトダイオードを通過し、スキャナの感度と再構成画像の精度とを低下させるランダムノイズを生成させる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
したがってＸ線のフォトダイオードへの進入を防ぎ、シンチレータの結晶による光の生成を最大にするＸ線検出器のシステムを提供すれば利点となろう。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の１態様によれば、配列された複数の発光結晶と、対応する複数のフォトダイオードと、電気信号を各フォトダイオードからデータ獲得システムへ伝送する電気コネクタとを含み、複数のフォトダイオードを、各フォトダイオードが発光結晶から光エネルギーを受け取り、相応の電気信号を生成するように配置したＸ線検出器のシステムを提供する。
【０００９】
Ｘ線検出器のシステムは、さらに隣接する発光結晶間に配置された光を反射し、Ｘ線を吸収する媒体を含むことが好ましい。
光を反射しＸ線を吸収する媒体は、１実施形態において、光学的に透明な硬化性媒質と５酸化タンタルの混合物を含むのが好ましい。好ましい実施形態においては、ほぼ透明な硬化性媒質はエポキシ樹脂である。
混合物における５酸化タンタルの量のエポキシ樹脂の量に対する重量比は、少なくとも凡そ１：１であることが好ましい。
発光結晶は、任意のタイプの１次元あるいは２次元のアレイに配置することができる。
【００１０】
本発明のこれらと他の目的及び利点とは、以下本明細書において１部が明らかとなり１部が記載される。それに応じて本発明は、構成を具有する装置、要素の組み合せ及び部品の配置とを含む。これらは続く発明の実施の形態の中で具体例として示され、その範囲は特許請求の範囲として示される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の性質及び目的の十分な理解のため、添付図面を照合して以下詳細な説明をなすべきだろう。
図面において同じ要素は同じ符号で示してある。
【００１２】
ＣＴスキャナにおける典型的なＸ線検出器のシステムを図１及び２に示す。Ｘ線検出器のシステム１０は、配列された複数の発光結晶１２を含む。図１の検出器システム１０は１次元アレイであり、結晶は１つの列に互いに隣り合って配置される。これに対して図２の検出器システムは、個々の結晶の２次元アレイである。
【００１３】
図３に示すように、各結晶の下側に対応するフォトダイオード１４が設けてある。フォトダイオード１４は支持基板１６に配置され、発光結晶から光１８を受け取りこれを電気信号に変換する。電気信号は、電気コネクタ２０を介してデータ獲得システム（図示せず）にケーブル２２あるいはその他の接続要素を通って伝送される。複数の散乱防止板２４は発光結晶の上に配置されて、Ｘ線を平行にし、散乱放射線が結晶に衝突するのを防ぐことができる。
【００１４】
図３に示すように、隣接した発光結晶間の間隙は、実質的に光反射Ｘ線吸収媒体２６で充填されるのが好ましい。媒体２６は、光あるいは熱エネルギーにさらされると硬化するエポキシ樹脂のようなほぼ光学的に透明な硬化性媒質と、白色の粉末固体の形状になり得る５酸化タンタル、Ｔａ2Ｏ5の混合物であるのが好ましい。混合物は、毛管引力の流動、すなわち隣接する検出器結晶間の間質の間隙へ注入することで簡単に使用できる白色、高反射のペーストあるいはスラリーを含むのが好ましい。
【００１５】
２酸化チタンと酸化鉛のどちらか一方あるいはその両方を超える５酸化タンタルの重要な利点は、５酸化タンタルがその比較的高い密度（８.２グラム／cm3）のため、光の反射とＸ線の吸収との両方に高い能力を持つことである。さらに、その比較的高い反射率と密度のため５酸化タンタルは、出来上がった混合物の粘度を照査する以外は制限する必要のない比較的高い濃度で使用できる。上記の如く、５酸化タンタルを用いることにより、２酸化チタンと酸化鉛の両方を使用する必要条件は排除され、したがって製造及び労働コストも低減される。
【００１６】
好ましい実施形態において、５酸化タンタルは光学的に透明なエポキシ樹脂と少なくとも凡そ１：１の重量比で混合されるが、高い濃度あるいは低い濃度の５酸化タンタルも使用可能であり、またそれらも本発明の範囲内にあるとみなされる。
【００１７】
隣接した発光結晶間の間隙に５酸化タンタルを媒体として使用することは、２酸化チタンと酸化鉛のどちらか一方あるいはその両方の組み合せを超える優れた光反射率とＸ線吸収性とに加えて、数多の利点を有する。硬化性で光学的に透明なエポキシ樹脂を５酸化タンタルの媒質として使用することは、結晶アレイの、特に２次元アレイにおいて、構造的支持と機械的強度とに寄与をなし、５酸化タンタルの反射率も減少させない。好ましい光の反射率とＸ線の吸収性は、結果としての信号にノイズの減少と、したがってスキャナの優れた感度と出来上がった画像の精度とをもたらす。さらに、５酸化タンタルのスペクトル反射領域は、光の可視領域だけでなく紫外線領域にも広がる。
【００１８】
本明細書に開示した本発明の範囲から逸脱することなく、上記の装置に一定の変更をなすことができる。そのため、上述の説明に含まれる、あるいは添付図面に示された全ての内容は説明のためであり制限する意味ではないと解釈されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、１次元のＸ線検出器アレイの側面図である。
【図２】図２は、２次元のＸ線検出器アレイの平面図である。
【図３】図３は、典型的なＸ線検出器アレイの拡大断面図である。
【符号の説明】
１０ Ｘ線検出器システム
１２ 発光結晶
１４ フォトダイオード
１６ 支持基板
１８ 光
２０ 電気コネクタ
２２ ケーブル
２４ 散乱防止板
２６ 光を反射しＸ線を吸収する媒体
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）スキャナのためのＸ線検出器のシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＴスキャナは典型的には、時間のかかる手作業による検査以外容易に識別することのできない患者の体内の解剖学的構造、あるいは運送用の小荷物や小包など容器内部の物体の画像を得ることに用いられる。Ｘ線は物体内に投射され扇状のビームで走査する。物体を通過するＸ線は、Ｘ線源から物体の反対側に配置されるＸ線検出器のシステムにより検出される。検出されたＸ線の強度は、Ｘ線の径路における構造物の強度に逆比例する。走査面の画像はＸ線の強度データから再構成することができる。連続走査面で再構成された画像は一体化され、物体の３次元画像を形成することができる。
【０００３】
ＣＴスキャナ用のＸ線検出器システムは典型的には、Ｘ線に感応する複数の発光結晶と、結晶により生成される光をそのＸ線照射に感応して受け取り、これを電気信号に変換する対応した複数のフォトダイオードと、Ｘ線の強度データから画像を再構成するためフォトダイオードからデータ獲得システムへ信号を伝送するケーブルあるいはその他のコネクタとを含む。
【０００４】
再構成された画像の優れた精度と分解能のため、シンチレータの結晶内で生成された光は、吸収と散乱から最少の損失で対応するフォトダイオードに全て伝送されるべきである。したがってＣＴスキャナにおける発光結晶は一般に、例えば酸化チタンを含有する白色や薄い色の塗料など、ある種の光を反射する媒体で覆われる。
【０００５】
発光結晶のアレイから最大の光の生成を得ることに加えて、隣接する結晶間の間隙によって最大のＸ線が吸収され、そのためＸ線は直接フォトダイオードに進入せずランダムノイズの生成が防止されることが望ましい。してみれば、結晶は追加的に例えば酸化鉛などのＸ線を吸収する媒体で覆われてもよい。しかしながら、酸化鉛は色が比較的暗いため光を反射せず吸収してしまう。したがって、光を反射する媒体とのこの共用は、光反射媒体の効能を減少させ重大な光損失を招来する。
【０００６】
Ｘ線検出器のアレイは典型的には、シンチレータの結晶に進入する散乱Ｘ線の量を減らすため、対応する散乱防止板のアレイと一緒に組み立てられる。散乱防止板は、Ｘ線源の焦点スポットから発散するＸ線ビームにほぼ平行に整列し、典型的には隣接する結晶間の間隙の上に配置される。このように配置された散乱防止板は散乱放射線を吸収し、また隣接する結晶間の間隙をシールドする。これによりＸ線のフォトダイオードへの進入は最少になる。しかしながら、２次元の検出器アレイにおいては、結晶は複数の段と列に配置され、扇状のビーム面に垂直方向の隣接結晶間の間隙は散乱防止板ではシールドされず、Ｘ線にさらされる。従来の技術で周知のように、光反射媒体とＸ線吸収媒体とを共用すると、上に議論した通り光の吸収は増え、光の反射は減る。光を反射しＸ線を吸収する結晶間の媒体は一般に発光結晶を含む物質より密ではないため、隣接結晶間の間隙に突き当たるＸ線の少なくとも１部分は、同様に結晶の下のフォトダイオードを通過し、スキャナの感度と再構成画像の精度とを低下させるランダムノイズを生成させる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
したがってＸ線のフォトダイオードへの進入を防ぎ、シンチレータの結晶による光の生成を最大にするＸ線検出器のシステムを提供すれば利点となろう。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の１態様によれば、配列された複数の発光結晶と、対応する複数のフォトダイオードと、電気信号を各フォトダイオードからデータ獲得システムへ伝送する電気コネクタとを含み、複数のフォトダイオードを、各フォトダイオードが発光結晶から光エネルギーを受け取り、相応の電気信号を生成するように配置したＸ線検出器のシステムを提供する。
【０００９】
Ｘ線検出器のシステムは、さらに隣接する発光結晶間に配置された光を反射し、Ｘ線を吸収する媒体を含むことが好ましい。
光を反射しＸ線を吸収する媒体は、１実施形態において、光学的に透明な硬化性媒質と５酸化タンタルの混合物を含むのが好ましい。好ましい実施形態においては、ほぼ透明な硬化性媒質はエポキシ樹脂である。
混合物における５酸化タンタルの量のエポキシ樹脂の量に対する重量比は、少なくとも凡そ１：１であることが好ましい。
発光結晶は、任意のタイプの１次元あるいは２次元のアレイに配置することができる。
【００１０】
本発明のこれらと他の目的及び利点とは、以下本明細書において１部が明らかとなり１部が記載される。それに応じて本発明は、構成を具有する装置、要素の組み合せ及び部品の配置とを含む。これらは続く発明の実施の形態の中で具体例として示され、その範囲は特許請求の範囲として示される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の性質及び目的の十分な理解のため、添付図面を照合して以下詳細な説明をなすべきだろう。
図面において同じ要素は同じ符号で示してある。
【００１２】
ＣＴスキャナにおける典型的なＸ線検出器のシステムを図１及び２に示す。Ｘ線検出器のシステム１０は、配列された複数の発光結晶１２を含む。図１の検出器システム１０は１次元アレイであり、結晶は１つの列に互いに隣り合って配置される。これに対して図２の検出器システムは、個々の結晶の２次元アレイである。
【００１３】
図３に示すように、各結晶の下側に対応するフォトダイオード１４が設けてある。フォトダイオード１４は支持基板１６に配置され、発光結晶から光１８を受け取りこれを電気信号に変換する。電気信号は、電気コネクタ２０を介してデータ獲得システム（図示せず）にケーブル２２あるいはその他の接続要素を通って伝送される。複数の散乱防止板２４は発光結晶の上に配置されて、Ｘ線を平行にし、散乱放射線が結晶に衝突するのを防ぐことができる。
【００１４】
図３に示すように、隣接した発光結晶間の間隙は、実質的に光反射Ｘ線吸収媒体２６で充填されるのが好ましい。媒体２６は、光あるいは熱エネルギーにさらされると硬化するエポキシ樹脂のようなほぼ光学的に透明な硬化性媒質と、白色の粉末固体の形状になり得る５酸化タンタル、Ｔａ2Ｏ5の混合物であるのが好ましい。混合物は、毛管引力の流動、すなわち隣接する検出器結晶間の間質の間隙へ注入することで簡単に使用できる白色、高反射のペーストあるいはスラリーを含むのが好ましい。
【００１５】
２酸化チタンと酸化鉛のどちらか一方あるいはその両方を超える５酸化タンタルの重要な利点は、５酸化タンタルがその比較的高い密度（８.２グラム／cm3）のため、光の反射とＸ線の吸収との両方に高い能力を持つことである。さらに、その比較的高い反射率と密度のため５酸化タンタルは、出来上がった混合物の粘度を照査する以外は制限する必要のない比較的高い濃度で使用できる。上記の如く、５酸化タンタルを用いることにより、２酸化チタンと酸化鉛の両方を使用する必要条件は排除され、したがって製造及び労働コストも低減される。
【００１６】
好ましい実施形態において、５酸化タンタルは光学的に透明なエポキシ樹脂と少なくとも凡そ１：１の重量比で混合されるが、高い濃度あるいは低い濃度の５酸化タンタルも使用可能であり、またそれらも本発明の範囲内にあるとみなされる。
【００１７】
隣接した発光結晶間の間隙に５酸化タンタルを媒体として使用することは、２酸化チタンと酸化鉛のどちらか一方あるいはその両方の組み合せを超える優れた光反射率とＸ線吸収性とに加えて、数多の利点を有する。硬化性で光学的に透明なエポキシ樹脂を５酸化タンタルの媒質として使用することは、結晶アレイの、特に２次元アレイにおいて、構造的支持と機械的強度とに寄与をなし、５酸化タンタルの反射率も減少させない。好ましい光の反射率とＸ線の吸収性は、結果としての信号にノイズの減少と、したがってスキャナの優れた感度と出来上がった画像の精度とをもたらす。さらに、５酸化タンタルのスペクトル反射領域は、光の可視領域だけでなく紫外線領域にも広がる。
【００１８】
本明細書に開示した本発明の範囲から逸脱することなく、上記の装置に一定の変更をなすことができる。そのため、上述の説明に含まれる、あるいは添付図面に示された全ての内容は説明のためであり制限する意味ではないと解釈されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、１次元のＸ線検出器アレイの側面図である。
【図２】図２は、２次元のＸ線検出器アレイの平面図である。
【図３】図３は、典型的なＸ線検出器アレイの拡大断面図である。
【符号の説明】
１０ Ｘ線検出器システム
１２ 発光結晶
１４ フォトダイオード
１６ 支持基板
１８ 光
２０ 電気コネクタ
２２ ケーブル
２４ 散乱防止板
２６ 光を反射しＸ線を吸収する媒体
Claims (6)
- 配列された複数の発光結晶と、対応する複数のフォトダイオードと、電気信号を各フォトダイオードからデータ獲得システムへ伝送する電気的接続手段とを含み、複数のフォトダイオードを、各フォトダイオードが発光結晶から光エネルギーを受け取りかつ相応の電気信号を生成するように配置したＸ線検出器システムにおいて、隣接した発光結晶間の間隙に配置された、光を反射しＸ線を吸収する媒体を更に含み、該媒体が五酸化タンタルを含むことを特徴とするＸ線検出器のシステム。
- 請求の範囲１に記載のＸ線検出器のシステムにおいて、光を反射しＸ線を吸収する媒体が、光学的に透明な硬化性媒質と５酸化タンタルとの混合物を含むことを特徴とするＸ線検出器のシステム。
- 請求の範囲２に記載のＸ線検出器のシステムにおいて、光学的に透明な硬化性媒質がエポキシ樹脂であることを特徴とするＸ線検出器のシステム。
- 請求の範囲３に記載のＸ線検出器のシステムにおいて、前記混合物における５酸化タンタルの量のエポキシ樹脂の量に対する重量比が、少なくとも凡そ１：１であることを特徴とするＸ線検出器のシステム。
- 請求の範囲１に記載のＸ線検出器のシステムにおいて、発光結晶が１次元のアレイに配置されることを特徴とするＸ線検出器のシステム。
- 請求の範囲１に記載のＸ線検出器のシステムにおいて、発光結晶が２次元のアレイに配置されることを特徴とするＸ線検出器のシステム。
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- 2000-01-07 JP JP2000001568A patent/JP3715164B2/ja not_active Expired - Fee Related
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