JP3858044B1 - 放射線検出モジュール、プリント基板および陽電子放出型断層撮影装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 放射線検出モジュールは、放射線検出器21と、放射線検出器21が少なくとも放射線進行方向に複数個並べられて取り付けられる配線基板24とを備え、配線基板24上において、放射線検出器21は、放射線進行方向に隣合うもの同士が電気的に相互に接続されて1つの検出器体(検出チャンネル)21Aをなすことを特徴とする。放射線検出器21は、電気的に相互に接続される電極同士の各接続部が、相互に向かい合う状態に前記配線基板上に取り付けられる
【選択図】 図5
Description
半導体放射線検出器を医療用放射線撮像装置等(核医学診断装置)に用いる場合、配線基板上に半導体放射線検出器を接続して放射線検出部を形成している(例えば、特許文献1参照)。また、複数の半導体放射線検出器を放射線検出器支持板上に配置した技術が提案されている(例えば特許文献2参照)。
また、このような放射線検出器が配線基板上に設けられた検出モジュールを使用することにより、被検体に対して得られる画像の空間分解能に優れ、放射線の捕捉性能に優れた陽電子放出型断層撮影装置が得られる。
本実施形態のPET装置は、図1(a)に示すように、PET撮像装置1、被検体(被検診者)Hを支持するベッド31、データ処理装置(コンピュータ等)2および表示装置3を備えている。PET撮像装置1において、被検体Hは、長手方向に移動可能なベッド31に載せられて、それらのユニット基板Uによって取り囲まれる計測空間32内に挿入される。
PET撮像装置1は、ベッド31が挿入される計測空間(計測領域)32を取り囲んで、周方向に多数配置されるユニット基板(プリント基板)Uを有する。ユニット基板Uは、図1(b)に示すように、計測空間32の軸方向(ベッド31の長手方向(図1(a)参照))にも複数個配置される。ユニット基板Uは、図2(a)(b)に示すように、放射線検出モジュール(以下、検出モジュールという)20A、および集積回路基板(以下、ASIC基板という)20Bを有する。検出モジュール20Aは、図2(a)に示すように、配線基板24上に、複数の半導体放射線検出器(以下では単に、検出器という)21を備える。検出器21は、被検体Hの体内から放出されるγ線を検出する。本実施形態では、検出モジュール20Aの配線基板24上に、放射線進行方向と直交する方向(図2(a)において矢印X方向、以下単にX方向という)および放射線進行方向(図2(a)において矢印Y方向、以下単にY方向という)に、複数の検出器21が整然と配置された構成となっている。本実施形態では、X方向に配置される検出器21同士の間隔が、Y方向に配置される検出器21同士の間隔よりも狭い間隔とされており、検出器21がX方向に稠密配置されている。ここで、X方向は、PET撮像装置1において周方向にあたり、また、Y方向は、PET撮像装置1において半径方向(放射線進行方向)にあたる(図1(a)参照)。配線基板24上において、1つの検出チャンネル21Aは、Y方向に隣合う一対の検出器21のアノード電極A同士が電気的に相互に接続されて構成される。この検出チャンネル21Aは放射線進行方向に細長く伸びている。Y方向は検出器21の配置領域から信号処理回路(アナログASIC28)の配置領域に向かう方向であるとも言え、X方向はその方向と直交する方向であるとも言える
(検出器集合体)
本実施形態に適用される検出器集合体41を説明する。検出器集合体41は2つの検出器21を有する。各検出器21は、2枚の半導体検出素子(以下、検出素子という、図3(a)参照)211と、導電部材22,23(図3(b)参照)とを有する。検出素子211は、図3(a)に示すように、板状の半導体材料によって構成された半導体素子Sと、その両側面の全面にわたって、蒸着法等により形成された薄い膜状の電極とからなる。検出素子211の一方の面に形成された電極がアノード電極(以下、アノードという)Aであり、他方の面に形成された電極がカソード電極(以下、カソードという)Cである。各検出器21は、検出素子211がアノードA同士が互いに向き合うようにX方向に並列に配置され、導電部材23がそれらのアノードA間に配置されて導電性接着剤によりそれらのアノードAに取り付けられて構成される。それらのアノードAは導電部材23により電気的に接続される。また、検出器21の各検出素子211のそれぞれのカソードCには、導電接着剤にて導電部材22がそれぞれ取り付けられる。検出器集合体41において、2つの検出器21の隣り合うカソードCの間に位置する導電部材22は、それらの検出器21で共用され、それらのカソードCに接続されている。検出器集合体41においては、4枚の検出素子211にそれぞれ設けられたアノードAとカソードCとが交互に配置され、導電部材22および導電部材23も交互に配置されている。
ここで、半導体素子Sの厚さt(図3(a)参照)における時間と波高値曲線との関係について説明する。カソードCとアノードAの間に印加するpn接合の逆方向バイアス電圧(以下、バイアス電圧と呼ぶ)が同じ値では、厚さtが薄い半導体素子Sの方が波高値の上昇(立ち上がり)は速く、波高値の精度(エネルギー分解能)が高くなる。波高値の上昇速度が速いと、例えばPET撮像装置1における同時計測の精度(同時計数分解能)が向上する。厚さtの薄い半導体素子Sが波高値の上昇速度が速くなると共に、エネルギー分解能が高くなる(電荷の収集効率がよくなる)のは、電子がアノードAに到達する時間、および正孔がカソードCに到達する時間が短縮される、すなわち電荷の収集時間が短くなるからである。また、途中で消滅するおそれのあった正孔が、厚さtが薄い分、消滅しないでカソードCに到達できるからである。ちなみに、厚さtは、カソードCとアノードAとの間の電極間距離と表現することもできる。なお、アノードAは放射線検出信号を取り出す電極であり、カソードCはバイアス電圧を印加する電極である。半導体素子Sの厚さ(電極間距離)tは、0.2mm〜2mmが好ましい。
また、端子部22b,23bは、図3(b)に示すように、張出部22a,23aの張り出し量よりも小さな張り出し量となるように幅狭に形成されている。これにより、端子部22b,23bの部位において、γ線が散乱するのを極力少なくすることができる。また、端子部22b,23bが幅狭に形成されている分、配線基板24から検出器21に伝わる熱が少なくなり、検出器21の安定性が向上する。
本実施形態では、このような端子部22b,23bにより、検出器21が配線基板24から若干浮き上がる状態に取り付けられる。つまり、検出器21は、検出素子211の各底面部が配線基板24に非密着状態に取り付けられる。これにより、検出器21を装着する際に、検出器21が配線基板24上で擦れて傷つくのを防止することができる。また、検出器21と配線基板24との間に異部材(ほこり等)が挟まるなどして絶縁性が低下した状態で検出器21が配線基板24に取り付けられるのを、積極的に防止することができる。なお、検出器21の底面部には、図示しない絶縁材をコーティングしてもよく、予期しない絶縁破壊が生じるのをさらに防止するようにしてもよい。
また、Y方向において、検出チャンネル21Aが細長く形成されるので、放射線捕捉能力に優れた検出モジュール20Aが構築できる。なお、検出器集合体41をX方向にさらに分割して(例えば、検出素子211を1枚単位にして)、Y方向で隣合う検出器21を電気的にそれぞれ相互に接続して検出チャンネルを構成し、これらから信号を出力するように構成することも可能ではある。しかし、そのように構成すると、Y方向で隣合う一対の検出器集合体41からは、計4つの信号が出力されることとなり、結果として、検出信号のチャンネル数が増加することとなるので好ましくない。この点、本実施形態では、前記のように、Y方向で隣合う一対の検出器21で構成されるそれぞれの検出チャンネル21Aからそれぞれ検出信号が出力されることとなる。このため、実質的にチャンネル数を増やさずに空間分解能の向上および放射線捕捉の向上を図ることができ、小さながんの発見を可能にする高精度の診断を行うことができる。しかも、信号処理回路(信号処理装置)の増設にともなう配線基板24の大型化を回避することができ、消費電力の増大化、信号処理回路の高発熱を生じることがない。
以上のような2つの検出器21を用いた検出チャンネル21Aの構成は、半導体素子Sの厚さt(図3(a)参照)を薄くして電荷の収集効率を高め、波高値の上昇速度を増大してエネルギー分解能を向上させると共に、半導体素子Sの並列配置により素通りしてしまうγ線の量を少なくして、半導体素子Sとγ線との相互作用を増やすためである(γ線のカウント数を増やすためである)。γ線のカウント数の増加は検出チャンネル21Aの感度を向上させることになる。
検出チャンネル21Aにおいては、アノードA間に配置された導電部材23、およびカソードCに取り付けられた導電部材22は、γ線を検出しない不感領域となる。なお、アノードAおよびカソードCも不感領域である。
本実施形態の検出モジュール20Aにおいては、以下に説明するような3つの構成により、検出器21の配置密度が高められ、そのことによって、検出チャンネル21Aの高精度化が図られている。
第1の構成は、接続部22A,23AがY方向を向くように各検出器21を配置していることである。これにより、X方向にそれらの接続部22A,23Aが向けられないので、X方向における検出器21の相互間の隙間を狭くできる。これにより、Y方向に隣合う検出器21で、検出チャンネル21Aが構成されていることと相俟って、被検体H(図1(a)参照)の体軸回り方向(X方向)の分解能を向上させることができる。
また、第2の構成は、X方向において、各検出器21が同極の電極(例えばカソードC)同士が向かい合うように配置されていることにより各検出器21が構成されていることである。この配置によって、X方向における検出器21の相互間の絶縁を軽減できるため、X方向における検出器21の相互間の隙間を狭くすることが可能である。特に、X方向に配置された2つの検出器21が1つのカソードCを共用している検出器集合体41を構成することによって、X方向における検出器21の稠密化を高めることができる。
さらに、第3の構成は、Y方向において隣合う検出器21は、同極の電極(アノードAまたはカソードC)に接続される接続部22A,23A(検出器21の外部との電気的接合部)が向かい合うように配置されていることである。この配置によって、Y方向における検出器21の相互間の絶縁を軽減できるため、Y方向における検出器21の相互間の隙間を狭くでき、Y方向における検出器21の稠密化を図ることができる。
また、前記第3の構成では、Y方向における検出器21の相互間の隙間が狭くなるため、Y方向で配線基板24に対して斜めに進行するγ線の、Y方向における検出器21の相互間の隙間を素通りする割合が減少される。したがって、この第3の構成も、第1および第2の構成と同様に、γ線の検出効率を増大でき、得られる画像の空間分解能を向上させることができる。また、検診時間の短縮にも貢献する。
このように、第1、第2および第3の構成を有する検出モジュール20Aでは、γ線の検出効率を増大することができ、画像の空間分解能を向上することができる。
このようなX方向により大きな検出器集合体41を用いた場合においても、Y方向に隣合う検出器21のアノードA同士を導電部材23,23の接続部23A,23Aを介して電気的に相互に接続することにより、複数の1つの大きな検出チャンネル21Aを構成することができる。このような検出チャンネル21Aとすることにより、X方向およびY方向での検出器21の稠密配置が実現される。
ユニット基板Uの詳細構造を、図2(a),(b)を用いて説明する。ユニット基板Uは、検出チャンネル21Aが前記のように設置された検出モジュール20Aと、ASIC基板20Bとを備えている。ASIC基板20Bは、コンデンサ26、抵抗27、アナログASIC28およびデジタルASIC29を有する。
検出モジュール20Aは、図4に示すように、複数の検出器21が配線基板24上に設置されて検出チャンネル21Aを形成することで構成される。検出器21のアノードAとカソードCの間には、前記したように、電荷収集のために、例えば、500Vの電圧が印加されている。この電圧は、ASIC基板20Bに設置された電源用配線(図示せず)からコネクタC1を介して検出モジュール20Aの配線基板24に設置された電源用配線(図示せず)を介してそれぞれの検出器21のアノードAとカソードCの間に印加される。検出モジュール20Aは、配線基板24の端部にコネクタC1(図2(a)(b)参照、以下同じ)を備えている。コネクタC1は、前記の端子33および複数の端子34を有する。各検出チャンネル21Aから出力されたγ線検出信号は、コネクタC1を介してASIC基板20B側へ供給される。
ASIC基板20Bは、図2(a),(b)に示すように、配線基板(支持基板)35の両面に、8個(片面4個)のアナログASIC28を設置している。また、配線基板35の片面に、1個のデジタルASIC29を設置している。また、配線基板35の両面には、コンデンサ26および抵抗27が検出チャンネル21Aの数だけ設置されている。また、これらの、コンデンサ26、抵抗27、アナログASIC28およびデジタルASIC29を電気的に接続する複数の接続配線(図示せず)が、配線基板35内に設けられている。これらの接続配線は配線基板35内で積層構造となっている。コンデンサ26、アナログASIC28およびデジタルASIC29の配線基板35における配列は、検出モジュール20Aの検出器21から供給された信号が伝送される順に合わせたものとなっている。抵抗27は、一端がコンデンサ26の入力側に接続され、他端が配線基板35に設けられたグランド配線(図示せず)に接続される。アナログASIC28は、検出チャンネル21Aから出力されたアナログ信号(γ線検出信号)を処理する、特定用途向けICであるASIC(Application Specific Integrated Circuit)を意味し、LSIの一種である。アナログASIC28は、個々の検出チャンネル21Aごとに信号処理回路(信号処理装置)を設けている。これらの信号処理回路は、対応する1つの検出チャンネル21Aから出力されたγ線検出信号(放射線検出信号)を入力してγ線の波高値を求めるようになっている。
ASIC基板20Bは、配線基板35の端部に各コンデンサ26に接続される複数の端子を有するコネクタC2を有している。
検出モジュール20AとASIC基板20Bは、図2(b)に示すように、これらの端部をオーバラップさせ、このオーバラップ部分に存在するコネクタC1とコネクタC2を接続することで組み立てられる。検出モジュール20Aの端部とASIC基板20Bの端部は、オーバラップ部分で締結用のネジ等により着脱自在(分離・接続自在)に結合される。このようにオーバラップ部分で結合するのは以下の理由による。即ち、検出モジュール20AとASIC基板20Bとが結合されたユニット基板Uは、PET撮像装置1内で片持ち支持されるため、その設置位置によっては、ユニット基板Uの中央部(接続部分)にユニット基板Uを撓ませたり曲げたりする力が作用する。その接続部分が配線基板24と配線基板35の端面同士を突き合わせた構造となっている場合には、接続部分が撓み易かったり折れ曲がり易かったりするので好ましくない。
検出モジュール20Aは、ASIC基板20Bにネジ等で着脱自在に取り付けられているため、例えば、検出器21やASIC28,29に検出不良等の不具合が生じた場合、不具合のある部分(検出モジュール20AまたはASIC基板20B)だけを取り替えれば済む。なお、検出モジュール20AとASIC基板20Bとの電気的接続は、前記したスプリングピンコネクタのようなコネクタC1によって行われることから、基板同士の接続・接続の解除(結合・結合の解除)は容易であり、取付精度も容易に確保することができる。前記の構成は、ASIC基板20Bに1つの検出モジュール20Aを接続しているが、検出モジュール20Aを複数に分割してもよい。
また、コンデンサ26および抵抗27をアナログASIC28の内部に設けることもできるが、適切なコンデンサ容量や適切な抵抗値を得るため、および、アナログASIC28の大きさを小さくする等の理由から、本実施形態では、コンデンサ26および抵抗27はアナログASIC28の外に配置されている。 なお、ASIC基板20Bに設けられているコンデンサ26、抵抗27およびアナログASIC28を、ASIC基板20Bではなく検出モジュール20Aに設けてもよい。この場合、コンデンサ26、抵抗27、アナログASIC28は、検出器21よりもASIC基板20B側に位置している。検出モジュール20Aが検出器21およびアナログASIC28を有するので、検出器21とアナログASIC28との間の距離(配線の長さ)をさらに短くすることができる。このため、ノイズの影響がさらに低減される。
以上の構成を有するPET撮像装置1の動作を説明する。放射線検査を行う前に、まず被検体Hに予め注射等の方法によりPET用の放射性薬剤(例えば18Fを含む)をその体内投与放射能が例えば370MBq程度になるように投与する。放射性薬剤は、検査目的(がんの場所を把握、または心臓の動脈瘤の検査等)に応じて選ばれる。投与された放射性薬剤は、やがて、被検体Hの患部に集まる。この状態で被検体Hをベッド31上に寝かせる。
PET検査を実行する検査者(診療放射線技師や医師)は、検査の目的に応じて必要な情報(断層像を得たい領域(撮像領域或いは関心領域)、スライス数、スライス間隔、吸収線量等)を、データ処理装置2(図1(a)参照)を介して入力する。この場合、表示装置3に図示しない情報入力画面を表示させて、必要なデータを、キーボードやマウス等により入力する手法を採ることができる。その後、ベッド31を長手方向に移動させて、被検体Hの検査部位(例えば癌の患部)が所定の位置に来るまで被検体Hを計測空間32内に挿入する。そして、PET撮像装置1を作動させる。
(1)本実施形態では、配線基板24上において、Y方向に隣合う検出器21,21同士が電気的に相互に接続されて1つの検出チャンネル21Aをなすので、隣合う一対の検出器21をY方向に長く形成された1つの検出チャンネル21Aに使用することができ、その分、放射線を捕捉しやすい。本実施形態は、このようにY方向に隣合う検出器21同士が電気的に相互に接続されて構成される検出チャンネル21Aが1つの検出単位(チャンネル)を構成するので、実質的に、Y方向のチャネル数は減少されることとなる。X方向において検出チャンネル21Aの個数が増大するので、X方向のチャンネル数を増大できる。これによって、PET撮像装置1では、全体のチャンネル数を増やすことなく、X方向のチャンネル数を増加させることができる。これにより、得られる画像の空間分解能が向上する。また、全体のチャンネル数は増加することがないので、信号処理回路の個数も増大せず、信号処理回路の発熱増加の抑制にもなる。これにより、検査時間が短縮される。また、空間分解能の向上により高消費電力となることもなく、さらに、大量生産された検出器集合体41をそのまま用いることもでき、コストを抑えつつ、分解能を高めることができる。
(2)検出器集合体41は、半導体素子Sの一方の面にカソードC、および他方の面にアノードAを有する検出素子211をX方向にカソードCおよびアノードAが並ぶ状態で複数個並列配置して構成されるので、X方向に検出器集合体41を検出素子211の単位(例えば、2つの検出素子211で構成される検出器21)で分割することができる。このため、その分割した部位(例えば検出器21)ごとに放射線を検出することができる。したがって、X方向に、検出領域を細分化することができ、これによって空間分解能を高めることができる。しかも、検出器21は、配線基板24上の、Y方向に隣合う検出器21との間で、カソードCおよびアノードAのいずれか一方の電極が電気的に相互に接続されて、1つの検出チャンネル21Aをなすので、隣合う一対の検出器21をY方向に長く形成された1つの検出チャンネル21Aとしてそれぞれ使用することができ、それぞれの検出領域において放射線を捕捉しやすい。
(3)検出器21は、検出素子211のカソードC同士またはアノードA同士が向かい合うように配置されるので、導電部材22,23を共用することができる。したがって、検出素子211の相互間に電気絶縁材を配置する必要がなく、X方向に検出素子211の稠密配置を実現することができる。これにより、感度が向上され、検査時間の短縮も図ることができる。
(4)導電部材22,23は検出素子211よりも外側に突出して導電部材22,23の一部である張出部22a,23aを有し、張出部22a,23aが配線基板24に取り付けられるため、導電部材22,23の配線基板24への取り付けが簡単にできる。
(5)張出部22a,23aが接着剤25によって配線基板24の接続部材CP,APに取り付けられので、張出部22a,23aの接続部材CP,APへの接続作業に要する時間を短縮できる。接着剤25は、検出器21と配線基板24の電気的接続および機械的接続(保持)の両方の機能を発揮している。また、張出部22a,23aから垂下された端子部22b,23bは、張出部22a,23aの張り出し量よりも小さな張り出し量となるように幅狭に形成されている。これにより、端子部22b,23bの部位において、γ線が錯乱するのを極力少なくすることができる。また、端子部22b,23bが幅狭に形成されている分、配線基板24から検出器21に伝わる熱が少なくなり、検出器21の安定性が向上する。
(6)導電部材22、23は剛性を有する導電性部材である導電性の金属によって構成されているため、半導体素子Sの保護部材としても機能する。特に、半導体素子SをCdTe,CZT,GaAs等の機械的に脆い半導体材料で構成した場合には、導電部材22、23によって半導体素子Sの損傷を防止できる。
(7)張出部22a,23aは、検出器21の異なる2つの側面で突出しているため、検出モジュール20Aの電気絶縁性を高めることができる。また、検出チャンネル21Aは、隣合う検出器21の張出部23a同士を接続部材APにそれぞれ接続することにより簡単に構成することができ、このような検出チャンネル21Aを構成しない場合に検出器21を配線基板24に実装するときの作業と変わらない作業によって配線基板24上に構築することができる。したがって、特別の実装作業を行うことなく検出器チャンネル21Aを配線基板24上に構築することができる。
(8)張出部22a,23aがY方向を向くように各検出器21を配置しているため、X方向における検出器21の相互間の隙間を狭くでき、その隙間を素通りするγ線の割合を低減できる。これにより、γ線の検出効率が高められ、得られる画像の空間分解能も向上できる。
(9)X方向において、各検出器21の両側部位には、同極の導電部材22同士が向かい合うように配置されているため、X方向における検出器21の相互間の絶縁を軽減でき、X方向における検出器21の相互間の隙間をより狭くできる。これによっても、前記(8)と同様に、γ線の検出効率が高められ、画像の空間分解能も向上できる。
(10)Y方向において隣合う全ての検出器21は、同極の電極(アノードAまたはカソードC)に接続される張出部22aまたは張出部23aが向かい合うように配置されているため、Y方向における検出器21の相互間の絶縁を軽減でき、Y方向における検出器21の相互間の隙間を狭くできる。したがって、γ線の検出効率を増大でき、画像の空間分解能を向上させることができる。ここで、張出部22a,23aが向かい合うような配置とは、向かい合っている相互の検出器21の張出部22a,23aが完全に向かい合っているだけでなく、向かい合っている相互の検出器21がY方向と直交するX方向にずれて双方の張出部22a,23aの位置がX方向にずれている場合も含まれる。具体的には、Y方向において隣合う検出器21において張出部23aが突出している側面同士の向かい合っている状態が、張出部22a,23aが向かい合うように配置された状態である。
(11)配線基板24の両面に検出器21を設置しているため、PET撮像装置1における配線基板24の数を半減でき、PET撮像装置1における検出器21の配置密度を向上できる。このため、PET撮像装置1のγ線の検出効率および画像の空間分解能をさらに向上できる。
(12)検出モジュール20AとASIC基板20Bとが相互に着脱自在に取り付けられるため、どちらかが故障した場合に、故障した検出モジュール20AまたはASIC基板20Bを簡単に交換することができる。
(13)検出チャンネル21Aを用いたPET撮像装置1では、各検出チャンネル21Aに個別に対応した増幅回路(検出器チャンネル21Aあたり1つ)を多数内蔵したASIC等を使用し信号処理回路を形成しているので、検出チャンネル21Aの小型化、ひいては検出チャンネル21Aの個数の増加にも対応できる。この結果、空間分解能のさらなる向上が可能である。
(14)エネルギー分解能の高い検出器21からなる検出チャンネル21Aを多数配置可能な検出モジュール20Aを構成できるため、3D撮像において定量性の高い検査が可能となる。
(15)配線基板24に設置した検出器21を電気絶縁体で覆うことによって、検出チャンネル21Aの絶縁破壊を防止できる。
(16)接続部材CP(例えば、接続部材CP1)にY方向に隣合う2つの検出チャンネル21Aにおける張出部22aが接続されるため、Y方向における検出チャンネル21Aの配置密度を向上できる。これによっても、γ線の検出効率および画像の空間分解能を向上できる。また、この構成は、Y方向における配線基板24の長さを短くすることができ、PET撮像装置1の半径方向の長さが短くできる。これは、PET撮像装置1のコンパクト化につながる。前記の(10)に示す検出器21の配置によっても、Y方向における配線基板24の長さを短くすることができる。このため、PET撮像装置1は、半径方向の長さをさらに短くでき、よりコンパクトになる。また、検出器21の張出部22a,23aを接続部材AP,CP上において、相互にオーバラップする状態にして接続部材AP,CPに接続する構成とすることによって、Y方向において隣合う検出器21の相互間の間隔をさらに小さくでき、検出器21の配線基板24上におけるY方向の配置密度をさらに向上できる。これにより、PET撮像装置1の小型化を図ることができる。さらに、これにより、配線基板24の表面における接続部材AP,CPの面積を小さくすることができるため、これらの間における絶縁破壊を防ぐことができる。
(17)接続部材CPに接続されて複数の接続部材CPで共用される配線24aが配線基板24に設けられているため、配線基板24に設けられる配線24a,24bの配線密度を低減できる。したがって、配線基板24における配線が容易に行える。
(18)配線基板24の、検出器21が取り付けられている面がベッド31の長手方向を向いて配置されるため、PET撮像装置1の半径方向(X方向)において、検出器21を密に配置できる。このため、γ線の検出効率および画像の空間分解能を向上できる。
(19)前記したように、Y方向(PET撮像装置1の半径方向)の検出器21同士の間隔を短縮することができることにより、被検体HとY方向後段側の検出器21との距離が縮まる。これはPET撮像装置1におけるγ線検出感度向上の効果をもたらす。
(20)本実施形態は、Y方向に隣り合って配置された一対の検出器集合体41を用いて2つの検出チャンネル21Aを構成し、検出器集合体41が配線基板24に取り付けられるため、検出器21を配線基板24に取り付ける作業時間を短縮することができる。
また、アノードAの電位をほぼグラウンド、カソードCの電位を−500Vとしたが、逆方向であれば電位に制約はなく、PET撮像装置1として機能する範囲で電圧値を設定すればよい。なお、カソードCを放射線検出信号の取り出し電極に、アノードAをバイアス電圧の印加電極にすることも可能である。
さらに、検出器集合体41の両端部にカソードCをそれぞれ配置しているが、アノードAが検出器集合体41の両端部に配置されるように、4個の検出素子211を配置してもよい。
また、検出素子211を4個並列配置させて検出器集合体41を構成しているが、並列枚数は4個に限定する必要はない。ただし、X方向における電気の絶縁性を向上させるためには、偶数個の検出素子211で1つの検出器集合体41を構成するとよい。
前記実施形態では、図4〜図7に示すように、配線基板24上の接続部材APと接続部材CPは、接着剤25が接続される部分以外にも設けられているが、これら接続部材APと接続部材CPは、接着剤25が接続される必要最小限の面積とし、必要に応じ配線基板24内部で接続してもよい。これにより、配線基板24の表面で接続部材APと接続部材CPと、それに相対する電極との電気絶縁性を高めることができる。
前述の実施形態は、Y方向に隣り合って配置された一対の検出器集合体41を用いて検出チャンネル21Aを構成しているが、検出器集合体41を用いずに、Y方向で隣り合って配置された一対の検出器21を用いて検出チャンネル21Aを構成してもよい。この場合には、X方向に隣り合う検出チャンネル21Aの検出器21同士は、間に間隙を設けて配置する必要があるため、検出器集合体41を用いる前述の実施形態に比べてX方向における検出器21の稠密化は若干低下するが、X方向における空間分解能は従来に比べて増大する。
2 データ処理装置
3 表示装置
20A 検出モジュール
20B ASIC基板
21 検出器(放射線検出器)
21A 検出チャンネル
22,23 導電部材
22A,23A 接続部
22a,23a 張出部
22b,23b 端子部
22c 折曲部
24 配線基板
28 アナログASIC
29 デジタルASIC
31 ベッド
32 計測空間
211 検出素子
41 検出器集合体
A アノード
AP,CP 接続部材
C カソード
H 被検体
S 検出素子
U ユニット基板
Claims (19)
- 放射線検出器と、前記放射線検出器が放射線進行方向および放射線進行方向と直交する方向に複数個並べられて取り付けられる配線基板とを備えた放射線検出モジュールであって、
前記放射線検出器は、半導体素子の一方の面にカソード電極、および他方の面にアノード電極を有する検出素子を、放射線進行方向に直交する方向に複数個並列配置して、前記アノード電極および前記カソード電極が放射線進行方向と直交する方向に並ぶ状態で配置されてなり、
前記配線基板上において、放射線進行方向に直交する方向に配置された複数の前記放射線検出器を含む検出器集合体を備えており、
前記検出器集合体は、
複数の前記放射線検出器の同極の電極同士を接続して、放射線進行方向および放射線進行方向と直交する方向にそれぞれ複数個配置され、
さらに、放射線進行方向に隣り合う一対の前記検出器集合体における一対の前記放射線検出器同士が電気的に相互に接続されて、放射線進行方向に1つの検出単位となる1つの検出チャンネルを構成しており、
この1つの検出チャンネルが、前記一対の検出器集合体において放射線進行方向と直交する方向に少なくとも2つ形成されることを特徴とする放射線検出モジュール。 - 前記半導体素子が、CdTe,CdZnTeおよびGaAsのいずれかにて構成されていることを特徴とする請求項1に記載の放射線検出モジュール。
- 放射線検出器と、前記放射線検出器が放射線進行方向および放射線進行方向と直交する方向に複数個並べられて取り付けられる配線基板とを備えた放射線検出モジュールであって、
前記放射線検出器は、半導体素子の一方の面にカソード電極、および他方の面にアノード電極を有する検出素子を、放射線進行方向に直交する方向に複数個並列配置して、前記アノード電極および前記カソード電極が放射線進行方向と直交する方向に並ぶ状態で配置されてなり、
前記配線基板上において、放射線進行方向に直交する方向に配置された複数の前記放射線検出器を含む検出器集合体を備えており、
前記検出器集合体は、
複数の前記放射線検出器の同極の電極同士を接続して、放射線進行方向および放射線進行方向と直交する方向にそれぞれ複数個配置され、
さらに、放射線進行方向で隣り合う一対の前記検出器集合体における一対の前記放射線検出器同士が、前記カソード電極および前記アノード電極のうちの一方の電極同士が電気的に相互に接続されて、放射線進行方向に1つの検出単位となる1つの検出チャンネルを構成しており、
この1つの検出チャンネルが、前記一対の検出器集合体において放射線進行方向と直交する方向に少なくとも2つ形成されることを特徴とする放射線検出モジュール。 - 一対の前記放射線検出器の前記カソード電極および前記アノード電極のうちの一方の前記電極が、前記配線基板に設けられた導電材を介して電気的に相互に接続されていることを特徴とする請求項3に記載の放射線検出モジュール。
- 放射線進行方向に隣合う一対の前記放射線検出器は、前記カソード電極および前記アノード電極のうちの一方の電極に接続される接続部が、一対の前記放射線検出器の間で相互に向かい合う状態に前記配線基板上に取り付けられることを特徴とする請求項3または請求項4に記載の放射線検出モジュール。
- 前記接続部は、一対の前記放射線検出器同士の対向面側に突設されていることを特徴とする請求項5に記載の放射線検出モジュール。
- 前記導電材が配線または導電部材であることを特徴とする請求項4に記載の放射線検出モジュール。
- 放射線検出器と、前記放射線検出器が放射線進行方向および放射線進行方向と直交する方向に複数個並べられて取り付けられる配線基板とを備えた放射線検出モジュールであって、
前記放射線検出器は、半導体素子の一方の面にカソード電極、および他方の面にアノード電極を有する検出素子を、放射線進行方向に直交する方向に複数個並列配置して、前記アノード電極および前記カソード電極が放射線進行方向と直交する方向に並ぶ状態で配置されてなり、
前記配線基板上において、放射線進行方向に直交する方向に配置された複数の前記放射線検出器を含む検出器集合体を備えており、
前記検出器集合体は、
複数の前記放射線検出器の同極の電極同士を接続して、放射線進行方向および放射線進行方向と直交する方向にそれぞれ複数個配置され、
さらに、前記放射線進行方向に隣り合う一対の前記検出器集合体における一対の前記放射線検出器同士が電気的に相互に接続されて、放射線進行方向に1つの検出単位となる1つの検出チャンネルを構成しており、
この1つの検出チャンネルが、前記一対の検出器集合体において放射線進行方向と直交する方向に少なくとも2つ形成された構成となっており、
前記電極同士の接続部は、前記放射線検出器同士の対向面側の下部から対向方向に張り出す張出部と、前記張出部から垂下された端子部とを備え、
前記放射線検出器は、前記端子部により前記配線基板の基板面に非密着状態に取り付けられることを特徴とする放射線検出モジュール。 - 前記放射線検出器は、前記半導体素子が、放射線進行方向に直交する方向に同極が交互に向かい合う状態に複数個並列配置してなることを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の放射線検出モジュール。
- 前記半導体素子が、CdTe,CdZnTeおよびGaAsのいずれかにて構成されていることを特徴とする請求項3から請求項9のいずれか1項に記載の放射線検出モジュール。
- 配線基板と、前記配線基板の第1領域に設けられ、複数の放射線検出器を含む複数の検出チャンネルと、前記配線基板の第2領域に設けられ、前記検出チャンネルの各々に別々に接続された信号処理装置とを備え、
前記放射線検出器は、前記第1領域から前記第2領域に向かう、放射線進行方向となる第1方向、および前記第1方向と直交する第2方向にそれぞれ複数個配置され、各放射線検出器は、半導体素子の一方の面にカソード電極、および他方の面にアノード電極を有する検出素子を、前記第2方向に複数個並列配置して、前記アノード電極および前記カソード電極が前記第2方向に並ぶ状態で配置されてなり、
前記配線基板上において、前記第2方向に配置された複数の前記放射線検出器を含む検出器集合体を備えており、
前記検出器集合体は、
複数の前記放射線検出器の同極の電極同士を接続して、前記第1方向および前記第2方向にそれぞれ複数個配置され、
さらに、前記第1方向で隣り合う一対の前記検出器集合体における一対の前記放射線検出器同士が電気的に相互に接続されて、前記第1方向に1つの検出単位となる1つの検出チャンネルを構成しており、
この1つの検出チャンネルが、前記一対の検出器集合体において前記第2方向に少なくとも2つ形成されることを特徴とするプリント基板。 - 一対の前記放射線検出器は、これらの前記放射線検出器に設けられた電極同士が、前記配線基板に設けられた導電材にて接続されていることを特徴とする請求項11記載のプリント基板。
- 前記放射線検出器に設けられた電極同士は、前記第1方向に隣合う前記放射線検出器において、前記放射線検出器の対向面において電気的に相互に接続されることを特徴とする請求項11または請求項12に記載のプリント基板。
- 前記半導体素子が、CdTe,CdZnTeおよびGaAsのいずれかにて構成されていることを特徴とする請求項11から請求項13のいずれか1項に記載のプリント基板。
- 前記配線基板は、前記検出チャンネルが複数配置された第1配線基板と、複数の前記信号処理装置が配置された第2配線基板とを有し、
前記第1配線基板と前記第2配線基板とは、互いに着脱自在に結合されていることを特徴とする請求項11から請求項14のいずれか1項に記載のプリント基板。 - 複数の放射線検出器、および前記放射線検出器が取り付けられた配線基板を有し、被検体を支持するベッドが挿入される計測領域を取り囲み前記計測領域の周囲に配置された複数の放射線検出モジュールと、前記放射線検出器から出力された放射線検出信号を基に得られた情報を用いて画像を生成する画像情報作成装置とを備えた陽電子放出型断層撮影装置であって、
前記放射線検出モジュールは、
前記配線基板の第1領域に設けられ、複数の前記放射線検出器を含む複数の検出チャンネルと、前記配線基板の第2領域に設けられ、前記検出チャンネルの各々に別々に接続された信号処理装置とを備え、
前記放射線検出器は、前記第1領域から前記第2領域に向かう、前記計測領域の半径方向となる第1方向、および前記第1方向と直交する第2方向にそれぞれ複数個配置され、各放射線検出器が、半導体素子の一方の面にカソード電極、および他方の面にアノード電極を有する検出素子を、前記第2方向に複数個並列配置して、前記アノード電極および前記カソード電極が前記第2方向に並ぶ状態で配置されてなり、
前記第2方向に配置された複数の前記放射線検出器を含む検出器集合体が、前記第1方向および前記第2方向にそれぞれ複数個配置され、
さらに、前記検出器集合体は、複数の前記放射線検出器の同極の電極同士を接続して構成されており、
前記検出チャンネルは、前記第1方向で隣り合う一対の前記検出器集合体における一対の前記放射線検出器同士が電気的に相互に接続されて、前記第1方向に1つの検出単位となる1つの検出チャンネルを構成しており、
この1つの検出チャンネルが、前記一対の検出器集合体において前記第2方向に少なくとも2つ形成されることを特徴とする陽電子放出型断層撮影装置。 - 複数の放射線検出器、および前記放射線検出器が取り付けられた配線基板を有し、被検体を支持するベッドが挿入される計測領域を取り囲み前記計測領域の周囲に配置された複数のプリント基板と、前記放射線検出器から出力された放射線検出信号を基に得られた情報を用いて画像を生成する画像情報作成装置とを備えた陽電子放出型断層撮影装置であって、
前記プリント基板は、
前記配線基板と、前記配線基板の第1領域に設けられ、複数の前記放射線検出器を含む複数の検出チャンネルと、前記配線基板の第2領域に設けられ、前記検出チャンネルの各々に別々に接続された信号処理装置とを備え、
前記放射線検出器は、前記第1領域から前記第2領域に向かう、前記計測領域の半径方向となる第1方向、および前記第1方向と直交する第2方向にそれぞれ複数個配置され、各前記放射線検出器は、半導体素子の一方の面にカソード電極、および他方の面にアノード電極を有する検出素子を、前記第2方向に複数個並列配置して、前記アノード電極および前記カソード電極が前記第2方向に並ぶ状態で配置されてなり、
前記第2方向に配置された複数の前記放射線検出器を含む検出器集合体が、前記第1方向および前記第2方向にそれぞれ複数個配置され、
さらに、前記検出器集合体は、複数の前記放射線検出器の同極の電極同士を接続して構成されており、
前記検出チャンネルは、前記第1方向で隣り合う一対の前記検出器集合体における一対の前記放射線検出器同士が電気的に相互に接続されて、前記第1方向に1つの検出単位となる1つの検出チャンネルを構成しており、
この1つの検出チャンネルが、前記一対の検出器集合体において前記第2方向に少なくとも2つ形成されることを特徴とする陽電子放出型断層撮影装置。 - 前記半導体素子が、CdTe,CdZnTeおよびGaAsのいずれかにて構成されていることを特徴とする請求項16または請求項17に記載の陽電子放出型断層撮影装置。
- 複数の放射線検出器、および前記放射線検出器が取り付けられた配線基板を有し、被検体を支持するベッドが挿入される計測領域を取り囲み前記計測領域の周囲に配置された複数のプリント基板と、前記放射線検出器から出力された放射線検出信号を基に得られた情報を用いて画像を生成する画像情報作成装置とを備えた陽電子放出型断層撮影装置であって、
前記配線基板の第1領域に設けられ、複数の前記放射線検出器を含む複数の検出チャンネルと、前記配線基板の第2領域に設けられ、前記検出チャンネルの各々に別々に接続された信号処理装置とを備え、
前記放射線検出器は、前記第1領域から前記第2領域に向かう第1方向、および前記第1方向と直交する第2方向にそれぞれ複数個配置され、
前記配線基板上において、前記第2方向に配置された複数の前記放射線検出器を含む検出器集合体を備えており、
前記検出器集合体は、
複数の前記放射線検出器の同極の電極同士を接続して、前記第1方向および前記第2方向にそれぞれ複数個配置され、
さらに、前記第1方向で隣り合う一対の前記検出器集合体における一対の前記放射線検出器同士が電気的に相互に接続されて、前記第1方向に1つの検出単位となる1つの検出チャンネルを構成しており、
この1つの検出チャンネルが、前記一対の検出器集合体において前記第2方向に少なくとも2つ形成されることを特徴とする陽電子放出型断層撮影装置。
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