JP6169922B2 - Ｘ線検出サブモジュール、ｘ線検出モジュールおよびｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

Ｘ線検出サブモジュール、ｘ線検出モジュールおよびｘ線ｃｔ装置 Download PDF

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Description

本発明の実施形態は、Ｘ線検出サブモジュール、Ｘ線検出モジュールおよびＸ線ＣＴ装置に関する。
Ｘ線ＣＴ装置は、被検体を挟んで対向配置されたＸ線源およびＸ線検出器を備えて構成されている。Ｘ線検出器は、体軸方向である天板の長手方向に直交する方向（チャンネル方向）に沿って、複数チャンネル（Ｍチャンネル）の検出素子を備えて構成されている。
Ｘ線検出器には種々のタイプが使用可能であるが、Ｘ線ＣＴ装置では、小型化が可能なシンチレーション検出器を用いるのが一般的である。このシンチレーション検出器の各検出素子は、シンチレータと、フォトダイオード（ＰＤ：Photo Diode）等の光センサとを備えている。シンチレータは、前段でコリメートされたＸ線を吸収し、その吸収により蛍光を発生する。ＰＤは、蛍光を光センサによって電気信号に変換して、データ収集装置（ＤＡＳ：Data Acquisition System）に出力する。
すなわち、Ｘ線ＣＴ装置によれば、Ｘ線源から被検体のある断面（以下スライス面と称す）に対して扇状にＸ線ビームを照射し、被検体のあるスライス面を透過したＸ線ビームをＸ線検出器の検出素子毎に電気信号に変換して透過データを収集するようになっている。
また、Ｘ線ＣＴ装置には、シングルスライスＸ線ＣＴ装置と、マルチスライスＸ線ＣＴ装置がある。上述したＸ線ＣＴ装置は、チャンネル方向に沿ってＭチャンネルのＸ線検出器を備え、体軸方向には１列で構成されており、シングルスライスＸ線ＣＴ装置と呼ばれている。
これに対し、マルチスライスＸ線ＣＴ装置は、シングルスライスＸ線ＣＴ装置と比較して、Ｘ線検出器にＭチャンネルの検出素子に加え、さらに被検体の体軸方向に沿って複数列（Ｎ列）の検出素子を備えて構成されている。すなわち、マルチスライスＸ線ＣＴ装置のＸ線検出器は、全体でＭチャンネル×Ｎ列の検出素子を有するＸ線ＣＴ用二次元検出器として構成されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−１２１５５１号公報
ところで、従来のマルチスライスＸ線ＣＴ装置では、Ｍチャンネル×Ｎ列の検出素子を有するＸ線検出器がチャンネル方向と体軸方向に並べられ、Ｘ線検出器およびＤＡＳによりＸ線を検出するＸ線検出部が形成されるようになっていた。また、Ｘ線検出器とＤＡＳは、分かれて構成されており、フレキシブルケーブルで接続されて構成されていた。
このＸ線検出部は、近年のＸ線ＣＴ装置における多列化のため、システムあたりの検出素子数の増大が顕著である。したがって、増大したＸ線検出部の出力信号を処理するため、この出力信号を処理するＤＡＳに含まれるＡＤＣチップを効率的に配置する必要がある。また、今後、高精細化へとシフトした場合、Ｘ線検出部は、さらなる検出素子数の増大が見込まれる。
ここで、従来の接続方法では、検出素子を実装する基板には実装面積や容積に上限があるため、ＡＤＣチップを搭載したＡＤＣ基板を実装する場合には実装数に制約があった。また、ＡＤＣ基板を仮に実装可能であったとしても、検出素子からＡＤＣ基板までの信号配線距離が長くなってしまい、外来ノイズを受けやすくなるとともに信号の確度が落ちてしまう、という問題があった。
本実施形態に係るＸ線検出サブモジュールは、基板と、前記基板上に実装されるフォトダイオードと、Ｘ線を検出して光に変換するＸ線検出素子と、前記フォトダイオードと前記Ｘ線検出素子との間に設けられる光導波路と、コネクタと、を備え、前記光導波路は、前記Ｘ線検出素子のＸ線検出面に対して前記基板が斜めに配置されるように、前記Ｘ線検出素子と前記フォトダイオードとを接続し、前記コネクタは、隣接するＸ線検出サブモジュールを支持するように、前記隣接するＸ線検出サブモジュールのコネクタに接続されることを特徴とする。
本実施形態のＸ線ＣＴ装置を示すハードウェア構成図。 本実施形態に係るＸ線管とＸ線検出器の構成を示す説明図。 本実施形態に係るＸ線検出サブモジュールの構成について説明する説明図。 本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置によってＸ線を照射して、所望のスライス像の画像データを生成する画像データ生成処理を示したフローチャート。 本実施形態に係るＸ線検出モジュールの一部を形成する４つのＸ線検出サブモジュールの構成により、列方向（図５の紙面に対して右側から左側方向）に生データを出力する方法を説明する説明図。 本実施形態に係るＸ線検出モジュールの一部を形成する４つのＸ線検出サブモジュールの構成により、チャンネル方向（図６の紙面に対して左側から右側方向）に生データを出力する方法を説明する説明図。
本実施形態に係るＸ線検出サブモジュール、Ｘ線検出モジュールおよびＸ線ＣＴ装置について、添付図面を参照しながら説明する。
本実施形態に係るＸ線検出サブモジュールは、基板と、基板上に実装されるフォトダイオードと、Ｘ線を検出して光に変換するＸ線検出素子と、フォトダイオードとＸ線検出素子との間に設けられる光導波路と、を備え、光導波路は、Ｘ線検出素子のＸ線検出面に対して基板が斜めに配置されるように、Ｘ線検出素子とフォトダイオードとを接続することを特徴としている。
これにより、Ｘ線検出サブモジュールは、外来ノイズの発生を低減するだけでなく、Ｘ線検出素子により検出された信号の取り扱いを容易にし、空間利用効率を高め、Ｘ線検出素子数の増大化にも対応することができる。
また、本実施形態に係るＸ線検出モジュールは、複数のＸ線検出サブモジュールを有するＸ線検出モジュールであって、複数のＸ線検出サブモジュールのそれぞれは、基板と、基板上に実装されるフォトダイオードと、Ｘ線を検出して光に変換するＸ線検出素子と、フォトダイオードとＸ線検出素子との間に設けられる光導波路と、を備えるとともに、光導波路は、Ｘ線検出素子のＸ線検出面に対して基板が斜めに配置されるように、Ｘ線検出素子とフォトダイオードとを接続することを特徴としている。
これにより、Ｘ線検出モジュールは、Ｘ線検出サブモジュールと同様に、外来ノイズの発生を低減するだけでなく、Ｘ線検出素子により検出された信号の取り扱いを容易にし、空間利用効率を高め、Ｘ線検出素子数の増大化にも対応することができる。
また、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、従来の課題を解決するために、以下の４つの特徴を備えるようにした。
具体的には、第１の特徴は、従来の配線基板（例えば、リジッドフレキシブル基板）を使用する代わりに、光学的な特性を持つ物質を用いて作成された光導波路を採用して、１つのＸ線検出サブモジュールを形成したことである。これにより、外来ノイズを発生する原因であった配線長を、短くかつ整えることができる。
第２の特徴は、シンチレータとフォトダイオードを光導波路で接続して、フォトダイオードを実装する基板をシンチレータに対して斜めに配置したことである。これにより、Ｘ線ＣＴ装置内における空間利用効率を高めることができる。
第３の特徴は、各Ｘ線検出サブモジュール同士を直接コネクタで接続するようにしたことである。これにより、基板間の配線を不要とすることができ、外来ノイズの発生を低減することができる。
第４の特徴は、接続されたＸ線検出サブモジュールの後段のコネクタにデイジーチェーンで出力データを転送するようにしたことである。これにより、基板における配線数を削減することができる。
上記の４つの特徴を備えることにより、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、単に外来ノイズの発生を低減するだけでなく、Ｘ線検出素子により検出された信号の取り扱いを容易にし、Ｘ線検出素子数の増大化にも対応することができる。
次に、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の実施形態について、以下に示す添付図面を参照して、詳細に説明する。
本実施形態のＸ線ＣＴ装置には、Ｘ線管とＸ線検出器とが一体として被検体の周囲を回転する回転／回転（ＲＯＴＡＴＥ／ＲＯＴＡＴＥ）タイプと、リング状に多数の検出素子がアレイされ、Ｘ線管のみが被検体の周囲を回転する固定／回転（ＳＴＡＴＩＯＮＡＲＹ／ＲＯＴＡＴＥ）タイプなど様々なタイプがあり、いずれのタイプでも本発明を適用可能である。ここでは、現在、主流を占めている回転／回転タイプとして説明する。
また、入射Ｘ線を電荷に変換するメカニズムは、シンチレータ等の蛍光体でＸ線を光に変換しさらにその光をフォトダイオードなどの光電変換素子で電荷に変換する間接変換形と、Ｘ線による半導体内の電子正孔対の生成およびその電極への移動すなわち光導電現象を利用した直接変換形とが主流である。
加えて、近年では、Ｘ線管とＸ線検出器との複数のペアを回転リングに搭載したいわゆる多管球型のＸ線ＣＴ装置の製品化が進み、その周辺技術の開発が進んでいる。本実施形態のＸ線ＣＴ装置では、従来からの一管球型のＸ線ＣＴ装置であっても、多管球型のＸ線ＣＴ装置であってもいずれにも適用可能である。ここでは、一管球型のＸ線ＣＴ装置として説明する。
図１は、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１を示すハードウェア構成図である。
図１に示すＸ線ＣＴ装置１は、スキャナ装置１１および画像処理装置１２から構成されている。Ｘ線ＣＴ装置１のスキャナ装置１１は、通常は検査室に設置され、被検体（人体）Ｏの撮影部位に関するＸ線の透過データを生成するために構成されている。一方、画像処理装置１２は、通常は検査室に隣接する制御室に設置され、透過データを基に投影データを生成して再構成画像の生成・表示を行なうために構成されている。
Ｘ線ＣＴ装置１のスキャナ装置１１は、Ｘ線源としてのＸ線管２１、Ｘ線検出器２２、絞り２３、回転部２５、コントローラ２６、高電圧電源２７、絞り駆動装置２８、回転駆動装置２９、天板３０および天板駆動装置（寝台装置）３１を備えている。
Ｘ線管２１は、高電圧電源２７から供給された管電圧に応じて、Ｘ線をＸ線検出器２２に向かって照射するようになっている。Ｘ線管２１から照射されるＸ線によって、ファンビームＸ線やコーンビームＸ線が形成される。
Ｘ線検出器２２は、被検体Ｏの体軸方向である天板の長手方向に直交する方向（チャンネル方向）に複数（Ｍ）チャンネル、天板の長手方向（列方向）に複数（Ｎ）列のＸ線検出素子を有する２次元アレイ型のＸ線検出器（マルチスライス型検出器ともいう。）である。Ｘ線検出器２２は、Ｘ線管２１から照射され、被検体Ｏを透過したＸ線を検出するようになっている。
また、Ｘ線検出器２２は、複数のＸ線検出モジュールから構成されている。また、Ｘ線検出モジュールは、複数のＸ線検出サブモジュールから構成されている。そして、複数のＸ線検出サブモジュールのそれぞれは、Ｘ線を検出するシンチレータ（Ｘ線検出素子）と、検出されたＸ線を電気信号に変換するフォトダイオードと、フォトダイオードが出力する電気信号をデジタル信号に変換する変換素子とを実装している。
変換素子は、Ｘ線検出器２２の各Ｘ線検出素子が検出する透過データの電気信号を電圧信号に変換して増幅して、さらにデジタル信号に変換するようになっている。Ｘ線検出器２２は、その変換されたデジタルデータ（生データ）を、コントローラ２６を介して画像処理装置１２に出力するようになっている。なお、Ｘ線検出器２２の詳細については、後述する。
絞り２３は、絞り駆動装置２８によって、Ｘ線管２１から照射されるＸ線の列方向の照射範囲を調整する。すなわち、絞り２３は、絞り駆動装置２８によって絞り２３の開口を調整することにより、列方向のＸ線照射範囲を変更するようになっている。
回転部２５は、スキャナ装置１１の架台（図示しない）に収容され、Ｘ線管２１、Ｘ線検出器２２および絞り２３を一体として保持するようになっている。回転部２５は、Ｘ線管２１とＸ線検出器２２とを対向させた状態で、Ｘ線管２１、Ｘ線検出器２２および絞り２３を一体として、被検体Ｏの周りを回転できるように構成されている。
コントローラ２６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）およびメモリによって構成されている。コントローラ２６は、画像処理装置１２から入力された制御信号に基づいて、Ｘ線検出器２２、高電圧電源２７、絞り駆動装置２８、回転駆動装置２９および天板駆動装置３１等の制御を行ない、スキャンを実行させるようになっている。
高電圧電源２７は、コントローラ２６による制御により、Ｘ線の照射に必要な電力をＸ線管２１に供給するようになっている。
絞り駆動装置２８は、コントローラ２６による制御により、絞り２３におけるＸ線の列方向の照射範囲を調整するための駆動を行うようになっている。
回転駆動装置２９は、コントローラ２６による制御により、回転部２５がその位置関係を維持した状態で開口部の周りを回転するように回転部２５を回転させる。
天板３０は、被検体Ｏを載置するようになっている。
天板駆動装置３１は、コントローラ２６による制御により、天板３０をｚ軸方向（体軸方向）に沿って移動させるように駆動する。回転部２５の中央部分は開口を有し、その開口部の天板３０に載置された被検体Ｏが、ｚ軸方向に沿って挿入される。
Ｘ線ＣＴ装置１の画像処理装置１２は、スキャナ装置１１のＸ線検出器２２から入力された生データに対して、対数変換処理や感度補正等の補正処理（前処理）を行ない、投影データを生成するようになっている。
また、画像処理装置１２は、前処理された投影データに対して、散乱線の除去処理を行なう。画像処理装置１２は、Ｘ線照射範囲内の投影データの値に基づいて散乱線の除去を行なうものであり、散乱線補正を行なう対象の投影データ、またはその隣接投影データの値の大きさから推定された散乱線を、対象となる投影データから減じて散乱線補正を行なう。画像処理装置１２は、補正された投影データを基に、再構成画像を生成するようになっている。
また、画像処理装置１２は、コンピュータをベースとして構成されており、病院基幹のＬＡＮ（Local Area Network）等のネットワークＮと相互通信可能である。また、画像処理装置１２は、図示しないが、ＣＰＵ、メモリ、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）、入力装置および表示装置等の基本的なハードウェアから構成される。
次に、本実施形態に係るＸ線管２１とＸ線検出器２２の構成について説明する。
図２は、本実施形態に係るＸ線管２１とＸ線検出器２２の構成を示す説明図である。
図２に示すように、Ｘ線管２１とＸ線検出器２２は、被検体Ｏの体軸方向（または列方向Ａ）とほぼ垂直な平面内であるチャンネル方向Ｃに回転運動できるような位置に対向配置されている。また、Ｘ線検出器２２は、複数のＸ線検出モジュール４７によって構成されている。
図２に示すＸ線検出モジュール４７は、一例として、４チャンネル×４列によって配置された１６個のＸ線検出サブモジュール６０により、１単位のＸ線検出モジュールが構成されている。すなわち、Ｘ線検出モジュール４７は、４チャンネル×４列によって構成される１６個の基板５０がそれぞれ光導波路４３により各Ｘ線検出サブモジュール６０のシンチレータ４１に接続されて、１単位となるＸ線検出モジュールを形成している。
ここで、１単位とは、チャンネル数や列数に限定されるものではなく、例えば、１チャンネル×４列や２チャンネル×２列によって、所望の１単位となるＸ線検出モジュールを構成することができる。
また、図２に示すように、Ｘ線検出モジュール４７は、列方向Ａに沿って、４列のＸ線検出サブモジュール６０が並べられており、各Ｘ線検出サブモジュール６０のシンチレータ４１に対し、それぞれ基板５０が斜め（所定の角度）に配置されている。
ここで、基板５０が斜めに配置とは、シンチレータ４１のＸ線検出面と基板５０とにおいて、相互に非平行となる所定の角度を有する位置に、各基板５０がそれぞれ配置されることをいう。
このような構成により、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１は、Ｘ線ＣＴ装置１内における空間利用効率を高めることができる。
また、Ｘ線検出サブモジュール６０の基板５０は、ＡＤＣ４４、コネクタ４５および遮蔽鉛（遮蔽膜）４６を備えている。各基板５０は、列方向Ａに隣接する基板同士がコネクタ４５によって接続されている。また、端Ｒｏｗ（列方向において最も端にあるＸ線検出サブモジュール６０）において、チャンネル方向Ｃに隣接する基板５０同士がコネクタによって接続されている。
このように、コネクタ４５によって各基板５０が列方向Ａに接続されることにより、Ｘ線検出モジュール４７は、デイジーチェーンによって信号を出力することができるとともに、端Ｒｏｗにおいても、デイジーチェーンによって隣り合う基板５０同士で信号を出力することができる。
したがって、本実施形態に係るＸ線検出サブモジュール６０は、Ｘ線検出モジュール４７単位でデータの出力を容易に実現することができ、各基板５０間における配線数を削減するとともに、外来ノイズの発生を低減することができる。さらに、様々なチャンネル数や列数から構成されるＸ線検出モジュール４７を形成することができるので、自由度の高いタイリング配置を実現することができ、所望のＸ線検出器２２を容易に実現することができる。
また、各Ｘ線検出サブモジュール６０を構成する基板５０は、各Ｘ線検出サブモジュール６０のシンチレータ４１に対して斜めに配置されているが、この傾斜の傾きについては、特に限定されるものではない。すなわち、傾斜の傾きにより、例えば、基板５０に載置されたフォトダイオード４２の上面が、被検体Ｏに対して頭方向が下となるように傾斜していても、または足方向が下となるように傾斜していても同様に実現することができる。
また、基板５０の配置される傾斜の傾きは、図２では列方向に傾斜しているが、チャンネル方向Ｃに傾斜するようにしてもよい。
なお、Ｘ線ＣＴ装置１は、チャンネル方向Ｃに多数の検出器（例えば、１０００個）が配置されるので、Ｘ線ＣＴ装置１の組み立てやメンテナンスを考慮すると、図示した列方向Ａ沿って斜めに配置することが好適である。
次に、Ｘ線検出モジュール４７を形成するＸ線検出サブモジュール６０の構成について、詳細に説明する。
図３は、本実施形態に係るＸ線検出サブモジュール６０の構成について説明する説明図である。
図３（Ａ）では、Ｘ線検出サブモジュール６０を、体軸からチャンネル方向Ｃに見た場合の断面図を示している。基板５０は、シンチレータ４１に対し、所定の角度αを有するように光導波路４３によって斜めに配置されている。
基板５０は、フォトダイオード４２、ＡＤＣ４４、コネクタ４５および遮蔽鉛４６を備えて構成されている。
フォトダイオード４２は、光導波路４３を介して、シンチレータ４１から光を取得して電気信号に変換する。そして、フォトダイオード４２は、変換した電気信号をＡＤＣ４４に送出する。
光導波路４３は、シンチレータ４１に対し（より具体的には、シンチレータ４１のＸ線検出面Ｓに対し）、基板５０を斜めに配置するための伝送路である。この光導波路４３は、光学的な特性を持つ物質を用いて作成された伝送路である。具体的には、光の屈折率の違いを利用して、直進性の高い光を導く伝送路である。また、光導波路４３は、光ファイバーを包摂する概念であり、光路は光ファイバーと同様の構造を有している。なお、光導波路４３は、一般にシート状または板状の構造を有しているが、本実施形態では、図に示したように、くさび型の形状を有していることを特徴としている。
ＡＤＣ４４は、変換された電気信号を取得すると、アナログ信号からデジタル信号に変換する処理（Ａ／Ｄ変換処理）を行う。そして、変換されたデジタル信号は、コネクタ４５を介して列方向Ａに接続された次の基板５０に送出される。
ここで、コネクタ４５は、紙面（図３（Ａ））に対してシンチレータ４１と遮蔽鉛４６の間に設けられているが、コネクタ４５の位置は、これに限定されるものではない。例えば、紙面（図３（Ａ））に対し、遮蔽鉛４６の左側にコネクタ４５を設けるようにしてもよい。この場合、フォトダイオード４２とＡＤＣ４４を近づけることができるので、配線長による外来ノイズの発生を抑止することができる。
遮蔽鉛４６は、ＡＤＣ４４を遮蔽するために設けられており、意図せず基板５０を透過するＸ線によってＡＤＣ４４が破壊されることを防止すべく、ＡＤＣ４４のサイズよりも大きいサイズの遮蔽鉛４６が、基板５０におけるＡＤＣ４４が載置された面の反対側であってＡＤＣ４４の対向する位置に設けられている。
具体的には、フォトダイオード４２が基板５０に載置（実装）され、そのフォトダイオード４２が載置された面の反対側の面にＡＤＣ４４が載置されているので、基板５０を挟んだ対向する位置にＡＤＣ４４を覆うように遮蔽鉛４６が設けられている。
図３（Ｂ）では、Ｘ線管２１（図２）の位置からＸ線検出器２２（図２）の方向、すなわちＸ線検出サブモジュール６０を真上方向から見た場合の説明図である。Ｘ線検出サブモジュール６０を真上方向から見た場合、基板５０には、シンチレータ４１と、コネクタ４５と、遮蔽鉛４６が設けられている。
図３（Ｃ）では、Ｘ線検出サブモジュール６０を、図３（Ａ）に対して左側から右側に見た場合の断面図である。Ｘ線検出サブモジュール６０は、シンチレータ４１と、光導波路４３と、フォトダイオード４２と、コネクタ４５と、遮蔽鉛４６が、基板５０に設けられている。また、基板５０の遮蔽鉛４６が設けられている位置と反対側の位置（対向する位置）に、ＡＤＣ４４が設けられている。
上述した図３では、Ｘ線検出サブモジュール６０におけるシンチレータ４１と基板５０との位置関係を中心に説明したが、本実施形態はこれに限定されるものではない。具体的には、Ｘ線検出サブモジュール６０からシンチレータ４１を除いた構成について、光の検出を行う光検出サブモジュールとして形成するようにしてもよい。
次に、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１の動作について、フローチャートを用いて説明する。
（画像データ生成処理）
図４は、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１によってＸ線を照射して、所望のスライス像の画像データを生成する画像データ生成処理を示したフローチャートである。
図４に示すように、まず、Ｘ線ＣＴ装置１のＸ線管２１とＸ線検出器２２が被検体Ｏの周りを螺旋状に回転し、コントローラ２６からの制御信号によって高電圧電源２７から所定の管電圧による管電流がＸ線管２１に供給される。これにより、Ｘ線管２１の各回転位置から所望のエネルギのＸ線が被検体Ｏに照射される（ステップＳ００１）。
被検体Ｏを透過したＸ線は、Ｘ線検出器２２を構成するＸ線検出モジュール４７の各シンチレータ４１によって検出される。すなわち、シンチレータ４１は、Ｘ線検出器２２に入射したＸ線を光に変換し、フォトダイオード４２に供給する（ステップＳ００３）。
フォトダイオード４２は、光導波路４３を介してシンチレータ４１から取得した光を、電気信号に変換する（ステップＳ００５）。
ＡＤＣ４４は、電気信号に変換されたＸ線検出データに対して、増幅処理、Ａ／Ｄ変換処理などの処理を施す（ステップＳ００７）。これにより、ＡＤＣ４４は、シンチレータ４１で検出したＸ線検出データに対応するデジタル信号（これを生データとも言う。）を生成する。
Ｘ線検出モジュール４７は、ＡＤＣ４４で生成された生データを、コネクタ４５を介して、列方向Ａに出力する（ステップＳ００９）。
ここで、Ｘ線検出モジュール４７が、列方向Ａに生データを出力する方法について、図面を用いて説明する。
図５は、本実施形態に係るＸ線検出モジュール４７の一部を形成する４つのＸ線検出サブモジュール６０の構成により、列方向Ａ（図５の紙面に対して右側から左側方向）に生データを出力する方法を説明する説明図である。なお、同一の構成については同一の符号を付し、説明を適宜省略する。
図５では、列方向Ａに隣接する４つのＸ線検出サブモジュール６０の各基板５０において、基板５０同士が相互に重ね合うように配置されている。また、シンチレータ４１のＸ線検出面と基板５０とが相互に非平行となる所定の角度を有する位置に、それぞれ各基板５０が配置されている。
さらに、図５に示すように、基板５０に設けられたコネクタ４５は、基板５０のＸ線管２１側（シンチレータ４１のＸ線検出面側）に設けられたコネクタ４５Ａと、基板５０のＸ線管２１と反対側（シンチレータ４１のＸ線検出面の裏面側）に設けられたコネクタ４５Ｂとから構成されている。
Ｘ線検出モジュール４７は、列方向Ａに隣接するＸ線検出サブモジュール６０の基板５０同士をコネクタ４５Ａとコネクタ４５Ｂとで接続することにより、デイジーチェーンによって列方向Ａに生データを順次出力する。
また、本実施形態では、ＡＤＣ４４でデジタル信号化された生データが順に出力されるように、紙面（図５）に対して最も左に位置する基板５０のＡＤＣ４４の生データから、コネクタ４５Ａを経由して出力される。その生データが出力された後は、紙面（図５）に対して右隣に位置する基板５０のＡＤＣ４４の生データが続けて出力される。
このように、紙面（図５）に対して最も左に位置する基板５０のＡＤＣ４４の生データが最初に出力され、デイジーチェーンによって右隣りに位置する基板５０のＡＤＣ４４の生データが次に出力されるので、Ｘ線検出モジュール４７は、各基板５０のＡＤＣ４４の生データを列方向Ａに順次出力することができる。
そして、図４に示すステップＳ００９の列方向Ａに生データを出力する処理が終了すると、Ｘ線検出モジュール４７は、端Ｒｏｗにおいて、生データをチャンネル方向Ｃに出力する（図４のステップＳ０１１）。
ここで、Ｘ線検出モジュール４７が、チャンネル方向Ｃに生データを出力する方法について、図面を用いて説明する。
図６は、本実施形態に係るＸ線検出モジュール４７の一部を形成する４つのＸ線検出サブモジュール６０の構成により、チャンネル方向Ｃ（図６の紙面に対して左側から右側方向）に生データを出力する方法を説明する説明図である。なお、同一の構成については同一の符号を付し、説明を適宜省略する。
図６では、４つのＸ線検出サブモジュール６０が、端Ｒｏｗにおいてチャンネル方向Ｃに隣接して配置されていることを示している。図６に示すように、各Ｘ線検出サブモジュール６０の基板５０に設けられたコネクタ４５Ｃは、端Ｒｏｗにおいて、配線Ｈによって接続されている。このため、Ｘ線検出モジュール４７の端Ｒｏｗは、デイジーチェーンによりチャンネル方向Ｃに生データを出力することができる。
また、生データを出力する順番は、紙面（図６）に対して一番右側に位置するＸ線検出サブモジュール６０から生データが順に出力されるようになっている。すなわち、図６では、紙面（図６）に対して一番右側に位置するＸ線検出サブモジュール６０の基板５０のコネクタ４５Ｃからその列方向Ａの生データを順次出力した後、そのＸ線検出サブモジュール６０の左側に隣接するＸ線検出サブモジュール６０の基板５０のコネクタ４５Ｃから、その列方向Ａの生データが配線Ｈを介して順次出力される。
なお、上述したコネクタ４５Ｃは、コネクタ４５Ａと接続するための形状を有するコネクタであり、コネクタ４５Ｂと同等のものである。図５で示した端Ｒｏｗのコネクタ４５Ａ（図５の一番左側のコネクタ４５Ａ）にこのコネクタ４５Ｃを装着することにより、図６で示した端Ｒｏｗにおけるデイジーチェーンを実現することができる。
そして、図４に示すステップＳ０１１のチャンネル方向Ｃに生データを出力する処理が終了すると、Ｘ線検出器２２は、コントローラ２６を介して、画像処理装置１２に生データを出力する。
画像処理装置１２は、Ｘ線検出モジュール４７によって生成された生データを取得すると、その入力された生データに対して、対数変換処理や感度補正等の補正処理（前処理）を行ない、投影データを生成する。また、画像処理装置１２は、前処理された投影データに対して、散乱線の除去処理などを行ない、補正された投影データを基に再構成画像を生成する（ステップＳ０１３）。
以上説明したように、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１は、Ｘ線検出サブモジュール６０において、シンチレータ４１に対し、フォトダイード４２を実装する基板５０が斜めに配置されるので、基板５０上にＡＤＣ４４とフォトダイオード４２とを載置することができる。
また、Ｘ線検出モジュール４７は、複数のＸ線検出サブモジュール６０によって、所望のＭチャンネル×Ｎ列から構成されるＸ線検出モジュールを実現することができるので、シンチレータ４１からＡＤＣ４４までの配線長を短くするとともに配線長を整えることができる。
これにより、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１は、配線長に起因する外来ノイズの発生を抑えて、信号の確度を高くすることができる。
また、所望のＭチャンネル×Ｎ列によってＸ線検出サブモジュール６０から形成される１単位のＸ線検出モジュール４７を容易に形成することができるとともに、ユーザは、Ｘ線検出モジュール４７をタイリング配置することによって、所望のＸ線検出器２２を形成することができる。
また、図４に示したフローチャートでは、ステップＳ００９において、Ｘ線検出サブモジュール６０のＡＤＣ４４から出力される生データを列方向Ａに出力してから、ステップＳ０１１によってチャンネル方向Ｃに生データを出力するようになっていたが、これに限定されるものではない。
例えば、同時収集方式のＸ線ＣＴ装置１を構成する場合には、ステップＳ００９の列方向Ａに生データを出力する方法と、ステップＳ０１１のチャンネル方向Ｃに生データを出力する方法を、交互に入れ替えて実行するようにしてもよい。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
また、本発明の実施形態では、フローチャートの各ステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理の例を示したが、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別実行される処理をも含むものである。
１ Ｘ線ＣＴ装置
１１ スキャナ装置
１２ 画像処理装置
２１ Ｘ線管
２２ Ｘ線検出器
２３ 絞り
２５ 回転部
２６ コントローラ
２７ 高電圧電源
２８ 絞り駆動装置
２９ 回転駆動装置
３０ 天板
３１ 天板駆動装置
４１ シンチレータ
４２ フォトダイオード
４３ 光導波路
４４ ＡＤＣ
４５、４５Ａ、４５Ｂ、４５Ｃ コネクタ
４６ 遮蔽鉛（遮蔽膜）
４７ Ｘ線検出モジュール
５０ 基板
６０ Ｘ線検出サブモジュール
Ａ スライス方向
Ｃ チャンネル方向
Ｈ 配線
Ｎ ネットワーク
Ｏ 被検体
Ｓ Ｘ線検出面

Claims (8)

  1. 基板と、
    前記基板上に実装されるフォトダイオードと、
    Ｘ線を検出して光に変換するＸ線検出素子と、
    前記フォトダイオードと前記Ｘ線検出素子との間に設けられる光導波路と、
    コネクタと、
    を備え、
    前記光導波路は、
    前記Ｘ線検出素子のＸ線検出面に対して前記基板が斜めに配置されるように、前記Ｘ線検出素子と前記フォトダイオードとを接続し、
    前記コネクタは、
    隣接するＸ線検出サブモジュールを支持するように、前記隣接するＸ線検出サブモジュールのコネクタに接続される
    ことを特徴とするＸ線検出サブモジュール。
  2. 前記基板が斜めに配置とは、
    前記Ｘ線検出素子のＸ線検出面と前記基板とにおいて、相互に非平行となる所定の角度を有する位置に前記基板が配置される
    ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線検出サブモジュール。
  3. 前記フォトダイオードが出力する電気信号をデジタル信号に変換する変換素子をさらに備え、
    前記変換素子は、
    前記フォトダイオードが実装された基板の面と同一側の面であって、かつその変換素子と対向する位置に、前記Ｘ線を遮蔽する遮蔽膜が設けられる
    ことを特徴とする請求項１または２に記載のＸ線検出サブモジュール。
  4. 複数のＸ線検出サブモジュールを有するＸ線検出モジュールであって、
    前記複数のＸ線検出サブモジュールのそれぞれは、
    基板と、
    前記基板上に実装されるフォトダイオードと、
    Ｘ線を検出して光に変換するＸ線検出素子と、
    前記フォトダイオードと前記Ｘ線検出素子との間に設けられる光導波路と、
    コネクタと、
    を備えるとともに、
    前記光導波路は、
    前記Ｘ線検出素子のＸ線検出面に対して前記基板が斜めに配置されるように、前記Ｘ線検出素子と前記フォトダイオードとを接続し、
    前記コネクタは、
    隣接する前記Ｘ線検出サブモジュールを支持するように、前記隣接する前記Ｘ線検出サブモジュールの前記コネクタに接続される
    ことを特徴とするＸ線検出モジュール。
  5. 前記基板が斜めに配置とは、
    被検体の体軸方向を示す列方向に前記隣接する前記Ｘ線検出サブモジュールにおいて、そのＸ線検出サブモジュールの基板同士が相互に重ね合うように、前記Ｘ線検出素子のＸ線検出面と前記基板とが相互に非平行となる所定の角度を有する位置に、前記基板が配置される
    ことを特徴とする請求項４に記載のＸ線検出モジュール。
  6. 前記複数のＸ線検出サブモジュールの各コネクタは、
    被検体の体軸方向を示す列方向にデイジーチェーンによってデータを転送するように、前記隣接する前記Ｘ線検出サブモジュールのコネクタに接続される
    ことを特徴とする請求項４または５に記載のＸ線検出モジュール。
  7. 前記複数のＸ線検出サブモジュールの各コネクタは、
    被検体の体軸方向を示す列方向の終端に位置する前記Ｘ線検出サブモジュール同士が、前記列方向に直交するチャンネル方向にデイジーチェーンによってデータを転送するように、前記隣接する前記Ｘ線検出サブモジュールのコネクタに接続される
    ことを特徴とする請求項４ないし６のいずれか１項に記載のＸ線検出モジュール。
  8. 被検体にＸ線を照射するＸ線源と、
    基板と、前記基板上に実装されるフォトダイオードと、前記Ｘ線を検出して光に変換するＸ線検出素子と、前記フォトダイオードと前記Ｘ線検出素子との間に設けられる光導波路と、前記フォトダイオードが出力する電気信号をデジタル信号に変換する変換素子と、コネクタと、を有する複数のＸ線検出サブモジュールと、
    変換された前記デジタル信号から前記被検体の断層画像を再構成する画像処理部と、を備えるＸ線ＣＴ装置であって、
    前記Ｘ線検出サブモジュールの光導波路は、
    前記Ｘ線検出素子のＸ線検出面に対して前記基板が斜めに配置されるように、前記Ｘ線検出素子と前記フォトダイオードとを接続し、
    前記コネクタは、
    隣接する前記Ｘ線検出サブモジュールを支持するように、前記隣接する前記Ｘ線検出サブモジュールのコネクタに接続される
    ことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
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