JP5405866B2 - コリメータ、放射線検出器、及びｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

Description

本発明は、コリメータ、放射線検出器、及びＸ線ＣＴ装置に関する。

近年のＸ線ＣＴ（Computer Tomography）装置においては、検出点数を多くして空間分解能を上げるために、シンチレータを用いた固体検出器（以下、放射線検出器という）が用いられている。
放射線検出器は、基板上に区画されて設けられた複数の光電変換素子と、この上に積層されたシンチレータとを備えており、シンチレータは光電変換素子の各検出区画毎に光反射部により分離、区画されている。また、個々のシンチレータに入射するＸ線を制御するとともに散乱Ｘ線を吸収して、散乱Ｘ線によるクロストークを低減させるためにコリメータが配設されている。

ここで、広い範囲を高速かつ高精細に撮影したいとの要求から、チャンネル方向のみならずスライス方向にも複数の光電変換素子を備えた放射線検出器が用いられるようになってきている。この様な放射線検出器においては、チャンネル方向のみならずスライス方向における散乱Ｘ線をも除去する必要がある。そのため、チャンネル方向における散乱Ｘ線を除去するためのコリメータと、スライス方向における散乱Ｘ線を除去するためのコリメータとを２段に重ねた放射線検出器が提案されている（特許文献１を参照）。
しかしながら、チャンネル方向における散乱Ｘ線を除去するためのコリメータと、スライス方向における散乱Ｘ線を除去するためのコリメータとを２段に重ねるようにすれば、スペース効率が悪化することになる。また、コリメータの高コスト化や製造工程の複雑化などを招くことにもなる。

そこで、縦ワイヤ線と横ワイヤ線とを交互に張ることで３次元格子構造のコリメータを形成する技術が提案されている（特許文献２を参照）。
特許文献２に開示がされた技術によれば、３次元格子構造のコリメータを安価に製造することができる。
しかしながら、縦ワイヤ線と横ワイヤ線とを交互に張ることで３次元格子構造のコリメータを形成するようにすれば、ワイヤ線間に隙間が生じてクロストークが増加するおそれがある。そして、この様な構成のコリメータを備えた放射線検出器をＸ線ＣＴ装置に用いるものとすれば、Ｘ線ＣＴ画像の画質を低下させてしまうおそれがある。

特開２００１−１５３９６０号公報 特開２００１−１５３９６１号公報

本発明は、クロストークの低減を図ることができるとともに製造コストの低減を図ることができるコリメータ、放射線検出器、及びＸ線ＣＴ装置を提供する。

本発明の一態様によれば、均等に区画されたシンチレータに対向して設けられるコリメータであって、角錐台形状を有する複数の区画部を備え、前記区画部の複数の側面部は、前記複数の側面部のそれぞれを含むそれぞれの平面内に放射線源の焦点が存在するように設けられ、前記複数の区画部は、互いに隙間なく並べられて空間を充填しており、前記複数の区画部の放射線が入射する側とは反対側の端面は、平面内に設けられ、前記角錐台形状の高さ方向に対して略直交する方向における前記区画部の断面形状は、四角形であり、前記複数の区画部の放射線が入射する側とは反対側の端面の形状および寸法は、前記均等に区画されたシンチレータの区画の形状および寸法に対応しており、前記互いに隙間なく並べられた前記複数の区画部の側面部からなる面は、前記放射線源の焦点の方向に向くように円弧形状を呈した一対の保持手段により保持され、かつ前記保持手段の円弧形状と交差する方向において、前記複数の側面部のそれぞれの傾き角度は、前記それぞれの平面内に前記放射線源の焦点が存在するように設定されていること、を特徴とするコリメータが提供される。

また、本発明の他の一態様によれば、放射線源の焦点の方向に向くように円弧形状を呈した一対の保持手段と、前記一対の保持手段の間に保持された上記のコリメータと、前記コリメータと対向して設けられ放射線を受けて蛍光を発するシンチレータと、前記蛍光を受けて電気信号に変換する光電変換素子を有する光電変換手段と、を備えたことを特徴とする放射線検出器が提供される。

また、本発明の他の一態様によれば、前記放射線としてのＸ線を放出するＸ線源と、前記Ｘ線源から放出されたＸ線を検出する上記の放射線検出器と、前記Ｘ線源と前記放射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、前記放射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再構成装置と、を備えたことを特徴とするＸ線ＣＴ装置が提供される。

本発明によれば、クロストークの低減を図ることができるとともに製造コストの低減を図ることができるコリメータ、放射線検出器、及びＸ線ＣＴ装置が提供される。

第１の実施形態に係るコリメータ、放射線検出器を例示するための模式斜視図である。 図１におけるＡ−Ａ断面を表すための模式断面図である。 図２におけるＢ部の模式拡大図である。 区画部を例示するための模式斜視図である。 第２の実施形態に係るコリメータの製造方法を例示するための模式工程図である。 第３の実施形態に係るコリメータの製造方法を例示するための模式工程図である。 突起部が設けられた平板状部材を例示するための模式部分拡大図である。 第４の実施形態に係るコリメータの製造方法を例示するための模式工程図である。 第５の実施形態に係るコリメータの製造方法を例示するための模式工程図である。 第６の実施形態に係るコリメータの製造方法を例示するための模式工程図である。 Ｘ線ＣＴ装置の概略構成を例示するための模式ブロック図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
また、本実施の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も適用させることができるが、放射線の中の代表的なものとしてＸ線の場合を例にとり説明する。したがって、以下の実施形態において他の放射線に適用させる場合には、「Ｘ線」を「放射線」に置き換えるようにすればよい。

図１は、第１の実施形態に係るコリメータ、放射線検出器を例示するための模式斜視図である。
図２は、図１におけるＡ−Ａ断面を表すための模式断面図である。
図３は、図２におけるＢ部の模式拡大図である。
なお、図中の矢印はＸ線の入射方向を表している。
図１〜図３に示すように、放射線検出器１は、検出部２、コリメータ１０を備えている。また、検出部２に設けられた基部７とコリメータ１０とを保持する保持手段６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、光電変換手段１２、回路基板１８、基部７が設けられている。

図３に示すように、シンチレータ４は、光電変換手段１２に設けられた光電変換素子１２ａの検出区画に対応して区画され、各検出区画間には溝１６が形成されている。すなわち、各シンチレータ４が溝１６により分割された構成となっている。そして、シンチレータ４と光電変換手段１２とが、互いの区画を対応させるように、接着層３を介して接合されている。

シンチレータ４は、コリメータ１０と対向させて設けられ、Ｘ線などの放射線を受けて蛍光を発する。蛍光は、例えば、可視光線などの光である。シンチレータ４は、その材質により、最大発光波長、減衰時間、反射係数、密度、光出力比や蛍光効率の温度依存性等が異なるので、それぞれの用途の特性に応じてその材質を選択することができる。Ｘ線ＣＴ（Computer Tomography）装置に用いるものとしては、例えば、希土類酸硫化物の焼結体からなるセラミックシンチレータを例示することができる。ただし、これに限定されるわけではなく、適宜変更することができる。

また、シンチレータ４同士の間の溝１６には、シンチレータ４の発光波長付近の波長の光を反射する機能を有するもの（例えば、例示をした白色の板状体１７ａなど）を挿入、接着したものなどからなる光反射部１７が設けられている。
光電変換素子１２ａ毎にシンチレータ４を区画する光反射部１７は、各シンチレータ４の区画間における光学的分離と反射とを行わせることで、各区画間における光学的クロストークを抑制する役割を果たしている。なお、光反射部１７は、例示をした白色の板状体１７ａを挿入、接着したものからなるものに限定されるわけではない。例えば、白色の接着剤からなるものであってもよいし、白色の顔料を含むものを充填、固化させたものであってもよい。また、白色のものに限定されるわけではなく、シンチレータ４の発光波長付近の波長の光を反射する機能を有するものであればよい。また、光反射部１７は、各シンチレータ４同士を接合して一体化させる役割を有していてもよい。

光電変換手段１２は、シンチレータ４からの蛍光を電気信号に変換する光電変換素子１２ａを有し、シンチレータ４の主面に設けられている。光電変換手段１２に備えられる光電変換素子１２ａとしては、例えば、ｐｉｎ構造のシリコンフォトダイオードを例示することができる。そして、この光電変換素子１２ａでシンチレータ４の区画に対応した出力光を受光して、それを電気信号に変換する。なお、光電変換手段１２は、シリコンフォトダイオードを備えたものに限定されるわけではなく、シンチレータ４からの出力光を電気信号へ変換する手段（例えば、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)など）を適宜選択することができる。

接着層３は、例えば、透明接着剤からなり、シンチレータ４と光電変換手段１２との間の光の透過を良好にしつつ両者が接合されるようになっている。このように、各シンチレータ４は、透明な接着層３を介して、光電変換素子１２ａの受光部に対向するようにして接合されている。

光電変換手段１２のシンチレータ４が接合される側の面と対向する側の面には、回路基板１８が設けられている。回路基板１８も、シンチレータ４の区画に対応するように区画されており、各区画毎の電気信号を取り込むことができるようになっている。また、回路基板１８は、基部７の主面に設けられている。また、回路基板１８に図示しない増幅器やＡＤ変換器等を設けるようにすることもできる。
なお、光電変換手段１２と回路基板１８とは、必ずしも接合されている必要はなく、分離して設けるようにすることもできる。また、図示しない増幅器やＡＤ変換器等も別途設けるようにすることができる。

基部７は、平板状を呈し、その主面には回路基板１８、光電変換手段１２、接着層３、光反射部１７が設けられたシンチレータ４が積層されるようにして設けられている。また、図示しないネジなどの締結手段を用いて、後述する保持手段６に取り付けることができるようになっている。そのため、基部７を保持手段６に取り付けることで、積層されるようにして設けられたシンチレータ４などが保持手段６に保持されるようになっている。

保持手段６は、各シンチレータ４がＸ線源（Ｘ線管球１０１）の方向に向くように円弧形状を呈するものとすることができる。そして、図１に示すように、一対の保持手段６が所定の間隔をあけて対向するように設けられ、保持手段６同士の間にはコリメータ１０が保持されている。この場合、例えば、保持手段６同士の間に接着剤を用いてコリメータ１０を接着することで、コリメータ１０を保持手段６に保持させるようにすることができる。ただし、コリメータ１０の保持方法は接着剤を用いた接着に限定されるわけではなく適宜変更することができる。例えば、図示しないネジなどの締結手段を用いることもできるし、保持手段６に設けられた図示しない溝などに嵌合させるようにすることもできる。
また、一対の保持手段６の外周側（円弧形状の凸側）には検出部２に設けられた基部７が保持されている。また、基部７は、保持手段６の外周側形状（円弧の凸側形状）に適応できるように外周面に沿って複数設けられている。

コリメータ１０は、格子構造を有しており、各シンチレータ４に入射するＸ線を制御するとともに散乱Ｘ線を吸収してこの散乱Ｘ線によるクロストークを低減させることができるようになっている。また、コリメータ１０には、区画部１０ａが複数設けられている。なお、区画部１０ａに関する詳細は後述する。
コリメータ１０は、例えば、Ｗ（タングステン）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｔａ（タンタル）、Ｐｂ（鉛）または、少なくともこれらの重金属の１つを含む合金などからなるものとすることができる。ただし、これらに限定されるわけではなくＸ線の遮蔽特性に優れた材料を適宜選択することができる。

ここで、コリメータ１０は、Ｗ（タングステン）やＭｏ（モリブデン）などで形成されているため加工が非常に困難である。また、近年においては、以下の理由で多列化が図られており、コリメータ１０が格子構造を有するものとなってきている。
例えば、放射線検出器の格子サイズを従来のままとし、放射線検出器の大きさをスライス方向に長くして多列化を図り、１回で撮影することができる撮影範囲を広くするようになってきている。そのようにすれば、同じ範囲を撮影するときの放射線照射量（例えば、Ｘ線照射量など）を減らすことができるので、被ばく量を低減させることができる。
また、放射線検出器の大きさを従来のままとし、放射線検出器の格子サイズを小さくして列数を増やし多列化を図るようになってきている。そのようにすれば、分解能を高めることができるので、より細かい撮影対象を撮影可能となる。
この様に、加工性が悪く、また、多列化が図られるようになってきているコリメータ１０は、生産性が低く、また、生産コストも高額なものとなる。そして、このことが放射線検出器１の生産性向上や価格低減などの妨げとなっている。

本発明者は検討の結果、管状または柱状の区画部を互いに隙間なく並べる（空間を充填する）ことでコリメータ１０を形成するようにすれば、クロストークの低減を図ることができるとともに製造コストの低減を図ることができるとの知見を得た。
図４は、区画部を例示するための模式斜視図である。
区画部１０ａとしては、例えば、角柱形状を有するものとすることができる。ただし、区画部１０ａを互いに隙間なく複数並べる（空間を充填している）ことでコリメータ１０を形成した場合に、各区画部１０ａのＸ線を遮蔽する部分（側面部）がＸ線源（Ｘ線管球１０１）の焦点方向を向くように角錐台形状を有するものとすることが好ましい。例えば、図２に例示をしたように各区画部１０ａの側面部がＸ線源（Ｘ線管球１０１）の焦点方向を向くような角錐台形状とすることが好ましい。すなわち、角錐台形状を有する区画部１０ａと、を複数備え、角錐台形状を有する区画部１０ａの側面部は、側面部を含む平面内に放射線源の焦点が存在するように傾斜させて設けられていることが好ましい。

この場合、角錐台の側面部の角度は、シンチレータ４の区画寸法、区画数、Ｘ線源（Ｘ線管球１０１）焦点までの距離などに応じて適宜決定することができる。また、区画部１０ａの軸方向に略直交する方向の断面形状は、平面充填が可能な形状とすることが好ましい。例えば、三角形、四角形、六角形などとすることができる。ただし、シンチレータ４の区画に対応させることを考慮すれば、断面形状を四角形とすることが好ましい。すなわち、区画部１０ａの軸方向に略直交する方向の断面形状は、四角形とすることが好ましい。そのため、区画部１０ａは、図４に例示をしたような四角錐台形状を有するものとすることがより好ましい。

また、区画部１０ａは、中空の管状体、または中実の柱状体とすることができる。中空の管状体としては、例えば、図４に例示をしたようなものとすることができる。この場合、前述したＷ（タングステン）やＭｏ（モリブデン）などの重金属で形成され、両端面が開口した管状体とすることができる。そして、Ｘ線源（Ｘ線管球１０１）から曝射されたＸ線が一方の端面側から入射し、重金属により画された空間の内部を伝播して、他方の端面側からシンチレータ４に向けて出射するようになっている。
中実の柱状体としては、例えば、Ｘ線が透過することができる材料で形成された柱状部と、柱状部の側面部に設けられＸ線を遮蔽することができる材料で形成された遮蔽部からなるものとすることができる。そして、Ｘ線源（Ｘ線管球１０１）から曝射されたＸ線が一方の端面側から入射し、重金属により画された柱状部の内部を伝播して、他方の端面側からシンチレータ４に向けて出射するようになっている。Ｘ線が透過することができる材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、エポキシ樹脂、カーボンファイバー樹脂などを例示することができる。また、Ｘ線を遮蔽することができる材料としては、前述したＷ（タングステン）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｔａ（タンタル）、Ｐｂ（鉛）または、少なくともこれらの重金属の１つを含む合金などからなるものを例示することができる。ただし、これらの材料に限定されるわけではなく、適宜変更することができる。

また、区画部１０ａを隙間なく並べる際に、区画部１０ａ同士を接合することで一体化させるようにすることができる。そのようにすれば、生産性やメンテナンス性を向上させることができる。区画部１０ａ同士の接合方法は、例えば、接着剤を用いた接着などとすることができる。ただし、区画部１０ａ同士の接合方法はこれに限定されるわけではなく、適宜変更することができる。

次に、放射線検出器１の作用について例示をする。
Ｘ線源であるＸ線管球１０１から曝射されたＸ線は、コリメータ１０に設けられた区画部１０ａの一方の端面側からその内部に入射し、内部を伝播して、他方の端面側からシンチレータ４に向けて出射する。この際、区画部１０ａの中心軸方向とは異なる方向から入射してくるＸ線（散乱Ｘ線）の大部分は、区画部１０ａに吸収されることになる。

そして、シンチレータ４に到達したＸ線は、Ｘ線の強度に比例した強度を有する光に変換される。変換された光は、光反射部１７の表面、シンチレータ４と光反射部１７との界面等で反射を繰り返しながら光電変換手段１２に入射する。
光電変換手段１２に入射した光は、光電変換され、光の強度に比例した強度の電気信号として出力される。

本実施の形態においては、コリメータ１０に設けられた各区画部１０ａの側面部がＸ線源（Ｘ線管球１０１）の焦点方向を向くようにすることができる。そのため、Ｘ線源（Ｘ線管球１０１）からの直接線を対応するシンチレータ４に効率よく入射させることができる。 また、管状または柱状の区画部１０ａを隙間なく並べる（空間を充填する）ことでコリメータ１０を形成するようにしている。そのため、格子構造のコリメータを容易に製造することができる。また、区画部１０ａの配設数や形状を変更するだけで種々のコリメータを容易に形成することができる。そのため、格子構造のコリメータであっても、その製造コストの低減を図ることができる。また、隣接する区画部１０ａにＸ線が漏れることがないのでクロストークの低減を図ることができる。

次に、本実施の形態に係るコリメータの製造方法について例示をする。
図５は、第２の実施形態に係るコリメータの製造方法を例示するための模式工程図である。
まず、図５（ａ）に示すように、Ｘ線の遮蔽特性に優れた材料から形成された管状部材２１を所定の数だけ接合する。
Ｘ線の遮蔽特性に優れた材料としては、例えば、Ｗ（タングステン）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｔａ（タンタル）、Ｐｂ（鉛）または、少なくともこれらの重金属の１つを含む合金などからなるものとすることができる。ただし、これらに限定されるわけではなくＸ線の遮蔽特性に優れた材料を適宜選択することができる。
管状部材２１の形状としては、製造や入手の容易性などを考慮して円管とすることができる。ただし、これに限定されるわけではなく、後述する塑性加工性などを考慮して角管とすることもできる。
管状部材２１同士の接合方法としては、例えば、接着剤を用いた接着とすることができる。ただし、管状部材２１同士の接合方法はこれに限定されるわけではなく、適宜変更することができる。

次に、図５（ｂ）に示すように、管状部材２１の内部に成形型（内型）２２を挿入する。成形型２２は、製造されるコリメータ２０の区画部２０ａの形状を有するものとされている。
次に、図５（ｃ）に示すように、成形型２２を挿入した状態で管状部材２１を加圧し、成形型２２の外形形状に倣わせるように塑性加工する。なお、管状部材２１の加圧方法としては、図示しない成形型（外型）を用いて区画部２０ａを加圧するものなどを例示することができる。ただし、管状部材２１の加圧方法はこれに限定されるわけではなく、適宜変更することができる。

次に、図５（ｄ）に示すように、成形型２２を引き抜くようにして離型させる。
成形型２２を離型させ必要に応じてバリ取りなどを行うことで、図５（ｅ）に示すように、区画部２０ａの集合体を形成させる。
その後、必要に応じて区画部２０ａの集合体を複数接合することでコリメータ２０を形成する。なお、区画部２０ａの集合体を構成する区画部２０ａの数は、塑性加工の条件などを考慮して適宜決定することができる。
すなわち、本実施の形態に係るコリメータの製造方法は、管状部材を所定の数だけ接合する工程と、管状部材の内部に、区画部２０ａの形状を有する成形型２２を挿入する工程と、成形型２２が挿入された管状部材を加圧し、成形型２２の形状に倣わせるように塑性加工することで管状部材を区画部２０ａの形状に成形する工程と、を備えている。
なお、前述したものと同様にして１つの区画部２０ａを形成し、これを複数接合することでコリメータ２０を形成するようにすることもできる。ただし、前述した区画部２０ａの集合体を形成するようにした方が、生産性の観点からは好ましい。

本実施の形態によれば、管状の区画部２０ａを隙間なく並べたコリメータ２０（格子構造のコリメータ２０）を容易に製造することができる。また、区画部２０ａの接合数や成形型２２などの形状を変更するだけで種々のコリメータを容易に製造することができる。そのため、格子構造のコリメータであっても、その製造コストの低減を図ることができる。また、隣接する区画部２０ａにＸ線が漏れることがないのでクロストークの低減を図ることができるコリメータ２０を製造することができる。

図６は、第３の実施形態に係るコリメータの製造方法を例示するための模式工程図である。
図６（ａ）は、Ｘ線の遮蔽特性に優れた材料から形成された平板状部材３１を例示するための模式斜視図である。
Ｘ線の遮蔽特性に優れた材料としては、例えば、Ｗ（タングステン）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｔａ（タンタル）、Ｐｂ（鉛）または、少なくともこれらの重金属の１つを含む合金などからなるものとすることができる。ただし、これらに限定されるわけではなくＸ線の遮蔽特性に優れた材料を適宜選択することができる。
まず、図６（ｂ）に示すように、平板状部材３１の主面に所定のピッチ寸法で突起部３１ａを設ける。
突起部３１ａの形成方法としては、例えば、エッチング法などの化学的除去方法、切削などの物理的除去方法、プレス加工法などの塑性加工法などを例示することができる。ただし、これらに限定されるわけではなく適宜変更することができる。

次に、図６（ｃ）に示すように、突起部３１ａが設けられた平板状部材３１を積層するように接合することで、区画部３０ａの集合体であるコリメータ３０を形成する。この場合、端部に設けられた平板状部材３１の突起部３１ａに平板材３１ｂを接合するようにしている。
平板状部材３１や平板材３１ｂの接合方法としては、例えば、接着剤を用いた接着とすることができる。ただし、接合方法はこれに限定されるわけではなく、適宜変更することができる。

また、図６に例示をしたものは、隣接する突起部３１ａの側面同士の間の寸法と、突起部３１ａの底部と頂部との間の寸法が漸減または漸増するようになっている。
図７は、突起部が設けられた平板状部材を例示するための模式部分拡大図である。
なお、図７（ａ）は模式平面図、図７（ｂ）は図７（ａ）におけるＣ−Ｃ断面を表すための模式断面図である。
図７（ａ）に示すように、平板状部材３１には複数の突起部３１ａが設けられている。また、隣接する突起部３１ａの側面同士の間の寸法が漸減または漸増するようになっている。また、図７（ｂ）に示すように、突起部３１ａの底部と頂部との間の寸法が漸減または漸増するようになっている。
そして、突起部３１ａが設けられた平板状部材３１を積層するように接合した際に、Ｘ線を遮蔽する部分（突起部３１ａ、平板状部材３１の主面）が図示しないＸ線源の焦点方向を向くようになっている。すなわち、平板状部材３１を積層するように接合した際に、Ｘ線を遮蔽する部分により画される空間が角錐台形状となるようになっている。この場合、角錐台の側面部となる部分（Ｘ線を遮蔽する部分）の角度は、シンチレータ４の区画寸法、区画数、図示しないＸ線源の焦点までの距離などに応じて適宜決定することができる。この様にすれば、図示しないＸ線源からの直接線を対応するシンチレータ４に効率よく入射させることができるようになる。
また、図６や図７において例示をしたものの場合には、突起部、および平板状部材の主面により画される部分が区画部３０ａとなる。

すなわち、本実施の形態に係るコリメータの製造方法は、平板状部材３１の主面に所定のピッチ寸法で複数の突起部３１ａを形成する工程と、突起部３１ａが設けられた平板状部材３１を積層するように接合することで、突起部３１ａと主面とにより区画部３０ａの形状を形成する工程と、を備えている。

本実施の形態によれば、寸法精度の高い格子構造のコリメータ３０を容易に製造することができる。また、突起部の配設数や形状を変更するだけで種々のコリメータを容易に形成することができる。そのため、格子構造のコリメータであっても、その製造コストの低減を図ることができる。また、隣接する部分にＸ線が漏れることがないのでクロストークの低減を図ることができるコリメータ３０を製造することができる。

図８は、第４の実施形態に係るコリメータの製造方法を例示するための模式工程図である。
まず、図８（ａ）に示すように平板状部材４１の主面に所定のピッチ寸法で突起部４１ａを設ける。そして、突起部４１ａの頂部同士を接合することで、一対の平板状部材４１を接合する。
なお、平板状部材４１の材料、突起部４１ａの形成方法、接合方法は、図６において例示をしたものと同様とすることができるので、その説明は省略する。
次に、図８（ｂ）に示すように、突起部４１ａ同士の間に形成された空間に成形型４２を挿入する。成形型４２は、製造されるコリメータ４０の区画部４０ａの形状を有するものとされている。そして、成形型４２を挿入することで突起部４１ａ同士の間が塑性変形されて、成形型４２の形状、すなわち区画部４０ａの形状に成形される。
次に、図８（ｃ）に示すように、成形型４２を引き抜くようにして離型させる。
成形型４２を離型させ必要に応じてバリ取りなどを行うことで、区画部４０ａの集合体を形成させる。
なお、区画部４０ａの集合体を構成する区画部４０ａの数は、塑性加工の条件などを考慮して適宜決定することができる。
その後必要に応じて、図８（ｄ）に示すように、区画部４０ａの集合体を複数接合することでコリメータ４０を形成する。

すなわち、本実施の形態に係るコリメータの製造方法は、平板状部材４１の主面に所定のピッチ寸法で複数の突起部４１ａを形成する工程と、突起部４１ａの頂部同士を接合することで、一対の平板状部材４１を接合する工程と、突起部同士の間に形成された空間に、区画部４０ａの形状を有する成形型４２を挿入して成形型４２の形状に倣わせるように塑性加工することで、平板状部材４１を区画部４０ａの形状に成形する工程と、を備えている。

本実施の形態によれば、管状の区画部４０ａを隙間なく並べたコリメータ４０（格子構造のコリメータ４０）を容易に製造することができる。また、区画部４０ａの数や成形型４２などの形状を変更するだけで種々のコリメータを容易に製造することができる。そのため、格子構造のコリメータであっても、その製造コストの低減を図ることができる。また、隣接する区画部４０ａにＸ線が漏れることがないのでクロストークの低減を図ることができるコリメータ４０を製造することができる。

図９は、第５の実施形態に係るコリメータの製造方法を例示するための模式工程図である。
まず、図９（ａ）に示すように、四角錐台形状を有する柱状部５１を形成する。柱状部５１は、Ｘ線が透過することができる材料で形成されている。Ｘ線が透過することができる材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、エポキシ樹脂、カーボンファイバー樹脂などを例示することができる。ただし、これらの材料に限定されるわけではなく、適宜変更することができる。
柱状部５１の形成方法としては、例えば、射出成型法や切削加工法などを例示することができる。ただし、柱状部５１の形成方法はこれらに限定されるわけではなく適宜変更することができる。

次に、図９（ｂ）に示すように、柱状部５１の側面部に遮蔽部５２を設けることで区画部５０ａを形成する。遮蔽部５２はＸ線を遮蔽することができる材料で形成されている。Ｘ線を遮蔽することができる材料としては、例えば、Ｗ（タングステン）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｔａ（タンタル）、Ｐｂ（鉛）または、少なくともこれらの重金属の１つを含む合金などからなるものとすることができる。ただし、これらに限定されるわけではなくＸ線の遮蔽特性に優れた材料を適宜選択することができる。

遮蔽部５２の形成方法としては、蒸着法、スパッタ法、めっき法などの成膜法を例示することができる。ただし、遮蔽部５２の形成方法はこれらに限定されるわけではなく適宜変更することができる。

次に、図９（ｃ）に示すように、区画部５０ａを集合させることでコリメータ５０を形成する。この場合、区画部５０ａ同士を接合することで一体化させることもできる。区画部５０ａ同士の接合方法は、例えば、接着剤を用いた接着などとすることができる。ただし、区画部５０ａ同士の接合方法はこれに限定されるわけではなく、適宜変更することができる。

すなわち、本実施の形態に係るコリメータの製造方法は、Ｘ線を透過させる材料を用いて、角錐台形状を有する柱状部５１を形成する工程と、Ｘ線を遮蔽する材料を用いて、柱状部５１の側面部に遮蔽部５２を設けることで区画部５０ａを形成する工程と、複数の区画部５０ａを集合させる工程と、を備えている。

本実施の形態によれば、柱状の区画部５０ａを隙間なく並べたコリメータ５０（格子構造のコリメータ５０）を容易に製造することができる。また、区画部５０ａの数や形状を変更するだけで種々のコリメータを容易に製造することができる。そのため、格子構造のコリメータであっても、その製造コストの低減を図ることができる。また、隣接する区画部５０ａにＸ線が漏れることがないのでクロストークの低減を図ることができるコリメータ５０を製造することができる。

図１０は、第６の実施形態に係るコリメータの製造方法を例示するための模式工程図である。
まず、図１０（ａ）に示すように、Ｘ線を遮蔽することができる材料からなる主原料粉６１と、後述する焼結時に粒同士を結合させるフラックス（溶剤）の役割を果たす副原料粉６２とを所定の比率で配合することで原料粉を生成する。なお、Ｘ線を遮蔽することができる材料は前述したものと同様とすることができる。
次に、図１０（ｂ）に示すように、生成された原料粉を混合する。
次に、Ｘ線を遮蔽する材料を含む原料粉を用いて、格子構造のコリメータの形状を有する成形品を形成する。
次に、成形品を焼結させてコリメータを形成する。

すなわち、本実施の形態に係るコリメータの製造方法は、Ｘ線を遮蔽する材料を含む原料粉を用いて、格子構造のコリメータの形状を有する成形品を形成する工程と、成形品を焼結させる工程と、を備えている。

なお、図１０に例示をしたものの場合には、コリメータ全体を焼結法により形成したが、一部を焼結法により形成させるようにすることもできる。例えば、区画部の一方向の側面部をＸ線を遮蔽することができる材料で形成し、この側面部と交差する側面部を前述した焼結法により形成させるようにすることもできる。
すなわち、Ｘ線を遮蔽する材料を用いて、区画部の一方向の側面部を形成する工程と、この側面部と交差する方向に設けられる側面部を焼結法により形成する工程と、を備えるようにすることもできる。
また、Ｘ線を遮蔽することができる材料からなる主原料粉６１と、副原料粉である特定の波長の光によって重合、硬化する樹脂（光硬化樹脂）と、を所定の比率で配合することで原料粉を生成し、これを用いて前述したものと同様に成形品の形成などを行うようにすることもできる。この場合、特定の波長の光を照射して重合、硬化を行う光硬化法によりコリメータ全体や側面部などを形成するようにすればよい。

本実施の形態によれば、管状の区画部を隙間なく並べたコリメータ（格子構造のコリメータ）を容易に製造することができる。また、区画部の数や形状を変更するだけで種々のコリメータを容易に製造することができる。そのため、格子構造のコリメータであっても、その製造コストの低減を図ることができる。また、隣接する区画部にＸ線が漏れることがないのでクロストークの低減を図ることができるコリメータを製造することができる。

次に、本実施の形態に係るＸ線ＣＴ装置を例示する。
図１１は、Ｘ線ＣＴ装置の概略構成を例示するための模式ブロック図である。
図１１に示すように、Ｘ線ＣＴ装置１００は、撮影手段１００ａと処理・表示手段１００ｂとを備えている。

撮影手段１００ａは、被検体にＸ線を曝射し、被検体を透過したＸ線を検出して投影データ（または生データ）を取得する。撮影手段には、Ｘ線管球と２次元検出器部とが一体として被検体の周囲を回転する回転／回転(ROTATE/ROTATE)タイプ、リング状に複数の検出素子が併設され、Ｘ線管球のみが被検体の周囲を回転する固定／回転(STATIONARY/ROTATE)タイプ、電子ビームを偏向させることで電子的にＸ線源の位置をターゲット上で移動させるタイプ等様々なタイプがあるが、いずれのタイプでも本実施の形態に係るコリメータ、放射線検出器を適用させることができる。なお、ここでは、一例として、回転／回転タイプのＸ線ＣＴ装置を例にとって説明をする。

図１１に示すように、撮影手段１００ａは、Ｘ線管球１０１、回転リング１０２、２次元検出器部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、コリメータ１０が設けられた放射線検出器１を備えている。

Ｘ線源であるＸ線管球１０１は、Ｘ線を発生する真空管であり、回転リング１０２に支持されている。Ｘ線管球１０１には、Ｘ線の曝射に必要な電力（管電流、管電圧）が高電圧発生装置１０９からスリップリング１０８を介して供給される。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）またはファンビーム状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。

２次元検出器部１０３は、被検体を透過したＸ線を検出する検出器システムであり、Ｘ線管球１０１に対向するようにして回転リング１０２に支持されている。２次元検出器部１０３の外周側（被検体の反対側）には、放射線検出器１が取り付けられている。すなわち、２次元検出器部１０３の外周側には、コリメータ１０が保持された保持手段６と、シンチレータ４や光電変換手段１２などが設けられた基部７が取り付けられている。

Ｘ線管球１０１及び２次元検出器部１０３は、回転リング１０２に支持されている。この回転リング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）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、２次元検出器部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。そして、入力された生データを増幅処理、Ａ／Ｄ変換処理等した後、データ伝送装置１０５を介して処理・表示手段１００ｂに備えられた前処理装置１０６に伝送する。
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次元検出器部１０３とを一体的に回転させる等の駆動とその制御を行う。

次に、処理・表示手段１００ｂについて例示をする。処理・表示手段１００ｂは、前処理装置１０６、高電圧発生装置１０９、ホストコントローラ１１０、記憶装置１１１、再構成装置１１４、入力装置１１５、表示装置１１６、画像処理部１１８、ネットワーク通信装置１１９、データ／制御バス３００を備えている。

前処理装置１０６は、データ伝送装置１０５を介して、データ収集回路（ＤＡＳ）１０４から生データを受け取り、感度補正やＸ線強度補正を実行する。なお、前処理装置１０６によって前処理が施された生データは、「投影データ」と呼ばれる。

高電圧発生装置１０９は、スリップリング１０８を介して、Ｘ線の曝射に必要な電力をＸ線管球１０１に供給する。高電圧発生装置１０９は、高電圧変圧器、フィラメント加熱変換器、整流器、高電圧切替器等を備えている。
ホストコントローラ１１０は、撮影処理、データ処理、画像処理等の各種処理に関する統括的な制御を行う。

記憶装置１１１は、収集した生データ、投影データ、ＣＴ画像データ等の画像データを記憶する。
再構成装置１１４は、所定の再構成パラメータ（再構成領域サイズ、再構成マトリクスサイズ、関心部位を抽出するための閾値等）に基づいて、投影データを再構成処理することで所定のスライス分の再構成画像データを作成する。一般に、再構成処理には、コーンビーム再構成（Ｆｅｌｄｋａｍｐ法、ＡＳＳＲ法など）とファンビーム再構成とがあるが、いずれの方法でも実行することができる。
入力装置１１５には、キーボードや各種スイッチ、マウス等が設けられており、オペレータによりスライス厚やスライス数等の各種スキャン条件が入力できるようになっている。

画像処理部１１８は、再構成装置１１４により作成された再構成画像データに対して、ウィンドウ変換、ＲＧＢ処理等の表示のための画像処理を行い、表示装置１１６に出力する。また、画像処理部１１８は、オペレータからの指令に基づき、任意断面の断層像、任意方向からの投影像、３次元表面画像等のいわゆる疑似３次元画像の作成を行い、表示装置１１６に出力する。出力された画像データは、表示装置１１６においてＸ線ＣＴ画像として表示される。

ネットワーク通信装置１１９は、ネットワークを介して、他の装置やＲＩＳ（Ragiology Information System）等のネットワークシステムと種々のデータの送受信を行う。
データ／制御バス３００は、各装置間を接続し、各種データ、制御信号、アドレス情報等を送受信するための信号線である。

次に、本実施の形態に係るＸ線ＣＴ装置１００の作用について例示をする。
診断用開口内に挿入された被検体を撮影して、所望の画像を得るにあたり、まず、入力装置１１５からスライス厚やスライス数等の各種スキャン条件が入力される。
Ｘ線ＣＴ装置１００の運転開始とともに回転リング１０２が回転を開始し、同時にＸ線管球１０１より被検体に向けてＸ線が曝射される。
被検体を透過したＸ線は、被検体を挟んでＸ線管球１０１と対向するように設けられた２次元検出器部１０３の放射線検出器１に到達する。
放射線検出器１には、コリメータ１０が設けられており、Ｘ線管球１０１の焦点方向以外から入射してくる散乱Ｘ線が除去される。そのため、放射線検出器１の光電変換手段１２（光電変換素子１２ａ）には、Ｘ線管球１０１の焦点方向からのＸ線に基づく光が入射されることになる。この場合、コリメータ１０に設けられた各区画部１０ａの側面部がＸ線源（Ｘ線管球１０１）の焦点方向を向くようになっている。そのため、Ｘ線源（Ｘ線管球１０１）からの直接線を対応するシンチレータ４に効率よく入射させることができる。

光電変換手段１２（光電変換素子１２ａ）に受光された光は、その強度に比例した電気信号に変換されてデータ収集回路（ＤＡＳ）１０４に出力される。データ収集回路（ＤＡＳ）１０４に入力された電気信号（生データ）は、増幅処理、Ａ／Ｄ変換処理等が行われた後、前処理装置１０６に伝送される。前処理装置１０６では、伝送された生データの感度補正やＸ線強度補正が行われ投影データが作成される。再構成装置１１４では、所定の再構成パラメータに基づいて、投影データから所定のスライス分の再構成画像データが作成される。画像処理部１１８では、再構成画像データのウィンドウ変換、ＲＧＢ処理等の表示のための画像処理が行われ表示装置１１６に出力される。これにより、被検体の断層像（スライス画像）が得られる。また、画像処理部１１８では、オペレータからの指令に基づき、任意断面の断層像、任意方向からの投影像、３次元表面画像等のいわゆる疑似３次元画像の作成も行われる。なお、生データ、投影データ、画像データ等は、記憶装置１１１に格納される。

本実施の形態によれば、コリメータ１０に設けられた各区画部１０ａの側面部がＸ線源（Ｘ線管球１０１）の焦点方向を向くようになっている。そのため、Ｘ線源（Ｘ線管球１０１）からの直接線を対応するシンチレータ４に効率よく入射させることができる。また、隣接する区画部１０ａにＸ線が漏れることがないのでクロストークの低減を図ることができる。その結果、Ｘ線ＣＴ画像の画質を向上させることができる。
また、格子構造のコリメータであってもその製造コストの低減を図ることができる。そのため、Ｘ線ＣＴ装置１００の生産性の向上や価格の低減をも図ることができる。

以上、本発明の実施の形態について例示をした。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。
前述の実施の形態に関して、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。
例えば、コリメータ１０、コリメータ２０、コリメータ３０、コリメータ４０、コリメータ５０、放射線検出器１、Ｘ線ＣＴ装置１００が備える各要素の形状、寸法、材料、配置、数などは、例示をしたものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
また、前述した各実施の形態が備える各要素は、可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

１ 放射線検出器、２ 検出部、３ 接着層、４ シンチレータ、６ 保持手段、７ 基部、１０ コリメータ、１０ａ 区画部、１２ 光電変換手段、１２ａ 光電変換素子、１７ 光反射部、１８ 回路基板、２０ コリメータ、２０ａ 区画部、３０ コリメータ、３０ａ 区画部、３１ 平板状部材、３１ａ 突起部、３１ｂ 平板材、４０ コリメータ、４０ａ 区画部、４１ 平板状部材、４１ａ 突起部、４２ 成形型、５０ コリメータ、５０ａ 区画部、５１ 柱状部、５２ 遮蔽部、６１ 主原料粉、６２ 副原料粉、１００ Ｘ線ＣＴ装置、１００ａ 撮影手段、１００ｂ 処理・表示手段、１０１ Ｘ線管球、１０３ ２次元検出器部

Claims (3)

1. 均等に区画されたシンチレータに対向して設けられるコリメータであって、
   角錐台形状を有する複数の区画部を備え、
   前記区画部の複数の側面部は、前記複数の側面部のそれぞれを含むそれぞれの平面内に放射線源の焦点が存在するように設けられ、
   前記複数の区画部は、互いに隙間なく並べられて空間を充填しており、前記複数の区画部の放射線が入射する側とは反対側の端面は、平面内に設けられ、
   前記角錐台形状の高さ方向に対して略直交する方向における前記区画部の断面形状は、四角形であり、前記複数の区画部の放射線が入射する側とは反対側の端面の形状および寸法は、前記均等に区画されたシンチレータの区画の形状および寸法に対応しており、
   前記互いに隙間なく並べられた前記複数の区画部の側面部からなる面は、前記放射線源の焦点の方向に向くように円弧形状を呈した一対の保持手段により保持され、かつ前記保持手段の円弧形状と交差する方向において、前記複数の側面部のそれぞれの傾き角度は、前記それぞれの平面内に前記放射線源の焦点が存在するように設定されていること、を特徴とするコリメータ。
2. 放射線源の焦点の方向に向くように円弧形状を呈した一対の保持手段と、
   前記一対の保持手段の間に保持された請求項１記載のコリメータと、
   前記コリメータと対向して設けられ放射線を受けて蛍光を発するシンチレータと、
   前記蛍光を受けて電気信号に変換する光電変換素子を有する光電変換手段と、
   を備えたことを特徴とする放射線検出器。
3. 前記放射線としてのＸ線を放出するＸ線源と、
   前記Ｘ線源から放出されたＸ線を検出する請求項２記載の放射線検出器と、
   前記Ｘ線源と前記放射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、
   前記放射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再構成装置と、
   を備えたことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。

Images