JP5683807B2 - Ｘ線ｃｔ装置用ｘ線検出器のコリメータ - Google Patents

Description

本発明は、Ｘ線ＣＴ装置用Ｘ線検出器に入射するＸ線の方向を制限するためのＸ線検出器に実装されるコリメータに関する。

Ｘ線ＣＴ装置用Ｘ線検出器は、シンチレータアレイとフォトダイオードアレイを主構成部品として備える。さらにＸ線検出器は、Ｘ線管から被検体を透過してきた直接線を検出し、散乱線を除去するために、シンチレータアレイのＸ線入射窓側にコリメータを実装している。

コリメータは、典型的にはモリブデン製の非常に薄い数百枚のコリメータ板と、コリメータ板を両端で支持する一対のコリメータベースとを有する。各コリメータベースには複数の溝が等間隔で形成されている。複数の溝に複数のコリメータ板がそれぞれ挿入される。複数のコリメータ板はコリメータベースに接着剤で固定される。

数百枚のコリメータ板のうち１枚にでも反り、湾曲という不具合が生じた場合、画像にアーチファクトが発生する。従って１枚にでも不具合が生じたコリメータは一式が廃棄処分される。コリメータ板が湾曲する主な原因としては、コリメータを構成している各部材の線膨張係数の違いやコリメータ製造時に使用している接着剤の硬化条件、使用時の温度設定条件などが考えられる。

本発明の目的は、コリメータ板を保持しそれとともに湾曲の発生を抑えることの可能なＸ線ＣＴ装置用Ｘ線検出器のコリメータを提供することにある。

本発明のある局面は、配列される、短手方向に突起した突起部を長手方向両端に有する
略長方形形状を有する複数のコリメータ板と、台形形状の断面を有し、前記コリメータ板
を長手方向への張力により支持するテンション部材と、前記張力を発生するためのテンシ
ョンネジと、前記テンション部材を支持するコリメータベースとを具備し、前記突起部は
、前記テンション部材の台形形状に係合するテーパー形状を有することを特徴とするＸ線
ＣＴ装置用Ｘ線検出器のコリメータを提供する。

本発明によれば、コリメータ板を保持しそれとともに湾曲の発生を抑えることができる。

本発明の第１実施形態に係るＸ線ＣＴ装置用Ｘ線検出器のコリメータ板配列を示す斜視図である。 図１のコリメータ板を示す側面図である。 図１のコリメータ板配列をコリメータベース及びテンション部材とともにＸ線管側から見た図である。 図３のコリメータベース及びテンション部材の断面構造を示す図である。 図４の構造を含むＸ線検出器の断面を示す図である。 本発明の第２実施形態に係るＸ線ＣＴ装置用Ｘ線検出器のコリメータ板をテンション部材とともに示す側面図である。 図６のコリメータ板をコリメータベース及びテンション部材とともに示す側面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
本実施形態に係るコリメータは、Ｘ線ＣＴ装置のスキャン本体にＸ線管とともに装備されるＸ線検出器の重要な構成要素である。Ｘ線ＣＴ装置は、被検体に関して複数の方向から収集した投影データに基づいて断層画像又は３次元画像のデータを再構成するＸ線コンピュータトモグラフィ装置である。Ｘ線ＣＴ装置は、投影データを収集するスキャン本体を有する。スキャン本体は、回転リングを有し、この回転リングにＸ線管とＸ線検出器とが対向して取付られている。Ｘ線管は、高電圧発生器から高電圧（管電圧）の印加を受けて、Ｘ線を発生する。Ｘ線検出器は、典型的には、Ｘ線を光に変換するシンチレータ素子と光を電荷に変換するフォトダイオード素子とからなる複数の検出素子を有する。複数の検出素子は、Ｘ線管のＸ線焦点を中心として略円弧状に配列される。通常、単一のＸ線検出素子が、信号読み出し処理上で単一のチャンネルを構成する。Ｘ線検出素子が配列される円弧方向を“チャンネル方向”と称し、回転リングの回転軸をスライス方向と称する。なお説明の便宜上、回転リングの回転軸（図１のＲ）をＺ軸と規定し、Ｚ軸を中心としてＸ線管の回転とともに回転する回転座標系を定義して、Ｘ線管のＸ線焦点とＸ線検出器の検出素子配列中心とを結ぶ軸をＸ軸、Ｚ軸とＸ軸とに直交する軸をＹ軸と規定する。

Ｘ線検出器には、一般的にＤＡＳ(data acquisition system) と呼ばれているデータ収集システムが接続される。データ収集システムには、Ｘ線検出器の各チャンネルの電流信号を電圧に変換するＩ−Ｖ変換器と、この電圧信号をＸ線の曝射周期に同期して周期的に積分する積分器と、この積分器の出力信号を増幅するアンプと、このプリアンプの出力信号をディジタル信号に変換するアナログ・ディジタル・コンバータとが、チャンネルごとに設けられている。前処理部では、データ収集システムで検出された投影データに対して、チャンネル間の感度不均一を補正したり、またＸ線強吸収体、主に金属部による極端な信号強度の低下又は信号脱落を補正する等の前処理を実行する。再構成プロセッサは、前処理を受けた投影データに基づいて断層像を再構成する。

（第１実施形態）
図１、図５に示すように、本実施形態に係るコリメータ１は、Ｘ線検出器１０の検出器容器１１の内部に実装され、Ｘ線入射窓１２から入射するＸ線のうち散乱線を除去し、Ｘ線焦点Ｆからの直接線を検出素子１３まで通過させる。検出素子１３はシンチレータ素子とフォトダイオード素子とからなる。複数の検出素子１３はチャンネル方向に沿って一列に配列される。マルチスライス型であれば、複数の検出素子１３はチャンネル方向とスライス方向との２方向に関してマトリクス状に配列される。

コリメータ１は、典型的にはモリブデン製の薄板状の複数、例えば９００枚といった数百枚のコリメータ板２を有する。複数のコリメータ板２は、略長方形形状を有し、その長手方向がスライス方向（Ｚ軸）と平行になるように配置される。また複数のコリメータ板２は、その板面がＸ線管２０のＸ線焦点Ｆに向かう方向に向けられ、Ｘ線焦点Ｆを中心とした円弧方向（チャンネル方向）に沿って配列される。

図２に示すように、コリメータ板２は、その長手方向（Ｚ軸方向）の両端それぞれに一対の突起部２−２を有する。一対の突起部２−２は、コリメータ板２の本体部分２−１から短手方向（Ｘ軸方向）の上下にそれぞれ突起する。突起部２−２は、本体部分２−１とともに、例えば０．２ｍｍのモリブデン薄板から一体に切り出される。

図３、図４には本実施形態のコリメータ１の平面図、断面図をそれぞれ示している。コリメータベース３は、チャンネル方向に沿って緩やかな円弧形状を有する弓なり様の一対の部材である。一対のコリメータベース３それぞれには、一定の間隔で複数の溝６が形成されている。各溝６には１枚ずつコリメータ板２が挿入される。コリメータ板２は、長手方向（Ｚ軸方向）の張力によりコリメータベース３の溝６に保持される。張力は、テンション部材４により発揮される。テンション部材４は、突起部２−１に引っ掛ける鉤形又はＬ字形の断面形状を有する。テンション部材４の鉤部分にはネジ孔が切られている。このネジ孔に、コリメータベース３を貫通する細いテンションネジ５が挿入される。コリメータベース３にテンション部材４が支持される。

テンションネジ５の適当な締め量は、コリメータ板２を破壊せず、しかも安定的に保持するのに必要十分な張力を発揮する。典型的には、１つのテンション部材４は、数十枚程度のコリメータ板２を保持するのに必要な大きさを有していて、複数の対のテンション部材４で数百枚のコリメータ板２を保持する。もちろんテンション部材４を分化せずに、一対のテンション部材４で全てのコリメータ板２を保持するようにしてもよい。複数のテンション部材４でコリメータ板２を保持する場合、コリメータ板２の交換などのメンテナンスの作業性が向上する効果がある。

張力によりコリメータ板２をコリメータベース３に保持することで、コリメータ板２の湾曲の発生を抑え、コリメータ板２の湾曲に起因するアーチファクトの発生を抑制することができる。また、従来のように接着剤を用いてコリメータ板２をコリメータベース３に保持する必要がないので、コリメータ板２に不具合が生じたときであっても、テンション部材４を外して、当該不具合が生じたコリメータ板２だけを交換することができ、従来のように数百枚のコリメータ板２のうち１枚に不具合が生じたときであってもコリメータ一式を廃棄する必要が無くなる。さらに従来のように接着剤を用いてコリメータ板２をコリメータベース３に保持する場合よりも、薄いコリメータ板２を採用することができ、検出器１自体の幾何効率を向上させることができる。幾何効率の向上は画像のＳＮ比の向上に繋がり、特に低線量撮影条件時や大被写体撮影条件時に効果的である。

（第２実施形態）
本実施形態では第１実施形態と張力発生構造が相違し、他の構成は第１実施形態と同一である。図６には本実施形態に係るコリメータのコリメート板７と、テンション部材として機能する矯正板８とを示している。第１実施形態ではテンション部材４により張力を発生していたが、本実施形態では、コリメート板７を上下から矯正板８で挟むことで張力を発生させる。コリメート板７のスライス方向の両端それぞれには、一対の突起部７−２が設けられる。一対の突起部７−２は、コリメータ板７の本体部分７−１から短手方向（Ｘ軸方向）の上下にそれぞれ突起する。矯正板８は、チャンネル方向に沿って緩やかな円弧形状を有する弓なり部材であり、台形形状の断面を有する。

矯正板８は、Ｘ線透過性の高い例えばカーボンで形成される。突起部７−２はその内側の縁がＸ軸に対して外側に向かって傾斜するテーパー形状を有し、それにより突起部７−２は、矯正板８の台形形状に係合する。コリメート板７の突起部７−２の間に矯正板８を挟み、コリメート板７の中心に向かって矯正板８を押し込むことでコリメート板７にその長手方向に張力が発生される。

図７に示すように、矯正板８はコリメータベース９に支持板２０を介してテンションネジ２１で支持される。このテンションネジ２１の適当な締め量は、コリメータ板７を破壊せず、しかも安定的に保持するのに必要十分な張力を発揮する。
本実施形態でも第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明は、Ｘ線ＣＴ装置用Ｘ線検出器に入射するＸ線の方向を制限するためのＸ線検出器に実装されるコリメータの分野に利用可能性がある。

１…コリメータ、２…コリメータ板、３…コリメータベース、４…テンション部材、５…テンションネジ。

Claims (2)

1. 配列される、短手方向に突起した突起部を長手方向両端に有する略長方形形状を有する
   複数のコリメータ板と、
   台形形状の断面を有し、前記コリメータ板を長手方向への張力により支持するテンショ
   ン部材と、
   前記張力を発生するためのテンションネジと、
   前記テンション部材を支持するコリメータベースとを具備し、
   前記突起部は、前記テンション部材の台形形状に係合するテーパー形状を有することを
   特徴とするＸ線ＣＴ装置用Ｘ線検出器のコリメータ。
2. 前記テンション部材は、前記コリメータベースに対して着脱自在であることを特徴とす
   る請求項１記載のＸ線ＣＴ装置用Ｘ線検出器のコリメータ。

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