JP6650676B2 - 放射線撮像装置および放射線撮像システム - Google Patents

Description

本発明は、放射線撮像装置および放射線撮像システムに関する。

放射線を検出する複数の素子が二次元状に配列された撮像パネルを有する放射線撮像装置がある。このような放射線撮像装置において、各素子は、放射線を光に変換するシンチレータと、シンチレータによって変換された光を電気信号に変換する光電変換素子とを含みうる。シンチレータは、複数の素子で共有されうる。あるいは、各素子は、放射線を直接に電気信号に変換する変換素子を有しうる。撮像部パネルは、支持板によって支持されうる。

特許文献１には、接続端子が配置されたＴＦＴ基板と、対向基板と、ＴＦＴ基板と対向基板との間に配置された放射線変換層５０と、接続端子に接続された配線とを有する放射線検出装置が記載されている。特許文献２には、シンチレータ用基板に蛍光体層を形成してなるシンチレータと、ガラス基板に光電変換画素部エリアを形成してなるセンサーパネルとを貼り合わせて構成された放射線検出装置が記載されている。この放射線検出装置では、センサーパネルの上面側にフレキシブルケーブルの一端が接続されている。

特開２０１０−２３７１６２号公報 特開２００４−６１１１６号公報

特許文献１に記載された放射線検出装置では、ＴＦＴ基板の接続端子に接続された配線を対向基板の下面側に引き出すためには、該配線が該対向基板の外周端の外側を横切るように該配線を引き出す必要がある。同様に、特許文献２に記載された放射線検出装置では、センサーパネルの上面側から下面側にフレキシブルケーブルを引き出すためには、該フレキシブルケーブルが該センサーパネルの外側を横切るように該フレキシブルケーブルを引き出す必要がある。したがって、特許文献１、２に記載された放射線検出装置では、放射線検出装置が占有する領域の外側を通るように配線ないしフレキシブルケーブルが引き回されるので、その分だけ筺体の寸法が大きくなりうる。

本発明は、上記の課題認識を契機としてなされたものであり、筺体の小型化に有利な放射線撮像装置を提供することを目的とする。

本発明の１つの側面は、放射線撮像装置に係り、前記放射線撮像装置は、筺体と、前記筺体内に配置されており、表面を有する基板と、放射線を検出する複数の素子が前記基板の前記表面に二次元状に配列されてなるアレイとを有する撮像パネルと、前記筺体内に配置されており、前記撮像パネルを駆動し前記撮像パネルからの信号を処理する回路部品と、前記筺体内に配置されており、互いに反対側の第１面および第２面を有し、前記第１面で前記撮像パネルを支持し、前記第２面で前記回路部品を支持する支持板と、前記筺体内に配置されており、前記撮像パネルと前記回路部品とを接続するように前記基板の前記表面における前記アレイの周囲の領域に接続される接続部と、前記支持板を介して前記撮像パネル及び前記回路部品を支持するように、前記支持板の前記第２面と前記筺体とを連結する連結部と、を備え、前記第１面と平行な平面に対する正投影において、前記支持板の外周端は、前記基板の外縁の内側に位置して前記支持板の凹部の外周端を構成する第１端と、前記支持板の突出部の外周端を構成する第２端とを含み、前記接続部は、前記第１端の外側の空間を通過して前記アレイと前記回路部品とを電気的に接続し、前記支持板は、前記撮像パネルが前記筺体から離間して配置された状態において前記アレイが前記基板の前記表面と前記第１面との間に配置されるように前記第１面で前記撮像パネルを支持し、前記連結部によって前記第２面が前記筺体と連結されることによって前記回路部品が前記筺体から離間して配置された状態において前記第２面で前記回路部品を支持し、前記筺体は、前記筺体の表側の面及び裏側の面をそれぞれ構成するように互いに平行に配置された第１板部および第２板部を含み、前記連結部は、前記支持板の前記第２面と前記第２板部を連結し、前記筺体に対する前記支持板の位置を決定するようにスペーサが配置され、前記スペーサは、前記第１板部と前記突出部との間に、前記撮像パネルよりも前記第１板部の側に突出するように配置され、前記第１板部に対する前記支持板の位置を決定する。

本発明によれば、筺体の小型化に有利な放射線撮像装置が提供される。

本発明の第１実施形態の放射線撮像装置の構成を示す断面図。 本発明の第１実施形態の放射線撮像装置の構成を示す上面図（ａ）および底面図（ｂ）。 本発明の第２実施形態の放射線撮像装置の構成を示す断面図。 本発明の第２実施形態の放射線撮像装置の構成を示す上面図（ａ）および底面図（ｂ）。 本発明の第３実施形態の放射線撮像装置の構成を示す断面図。 本発明の第４実施形態の放射線撮像装置の構成を示す断面図。 本発明の第４実施形態の放射線撮像装置の構成を示す断面図。 本発明の１つの実施形態の放射線撮像システムの構成を示す図。

以下、添付図面を参照しながら本発明をその例示的な実施形態を通して説明する。

図１、図２を参照しながら本発明の第１実施形態の放射線撮像装置１０について説明する。ここで、図１（ａ）は、放射線撮像装置１０をｘｙ平面に平行な面で切断した断面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。図２（ａ）は、放射線撮像装置１０から筺体１０２を取り去った上面図、図２（ｂ）は、放射線撮像装置１０から筺体１０２および連結部１０６を取り去った底面図である。

放射線撮像装置１０は、撮像パネル１０３と、支持板１０４と、回路部品１０５と、接続部１０７と、筺体１０２とを備えている。撮像パネル１０３は、放射線を検出する複数の素子（画素）を有する。撮像パネル１０３は、例えば、基板１０３ａと、複数の光電変換素子が二次元状に配列されたアレイ１０３ｂと、シンチレータ１０３ｃとを含みうる。シンチレータ１０３ｃは、放射線を光に変換し、光電変換素子は、その光を電気信号に変換する。シンチレータ１０３ｃは、複数の光電変換素子によって共有されうる。撮像パネル１０３の１つの素子は、１つの光電変換素子を含みうる。撮像パネル１０３ｂは、反射シート１０３ｄを含んでもよい。

一例において、放射線源から放射され被検体を透過して放射線撮像装置１０に入射する放射線は、基板１０３ａを透過した後にアレイ１０３ｂを透過しシンチレータ１０３ｃに入射する。そして、シンチレータ１０３ｃで放射線から変換された光は、光電変換素子のアレイ１０３ｂに入射する。反射シート１０３ｄは、シンチレータ１０３ｃで変換された光をアレイ１０３ｂに向けて反射する。このような配置は、光電変換素子による光の検出効率の向上および撮像される画像の鮮鋭度の向上に有利である。この例では、シンチレータ１０３ｃが設けられているが、アレイ１０３ｂが放射線を直接に電気信号に変換する素子で構成される場合には、シンチレータ１０３は不要である。

基板１０３ａとしては、光電変換素子などの半導体素子との化学作用のないこと、半導体製造プロセスの温度に耐えること、寸法安定性を有することなどの観点において、例えばガラス板が有利である。基板１０３ａの表面には、複数の光電変換素子が二次元状に配列されたアレイ１０３ｂが半導体製造プロセスにより形成されうる。アレイ１０３ｂの上には、シンチレータ１０３ｃが配置されうる。シンチレータ１０３ｃは、反射シート１０３ｄで覆われうる。ここで、反射シート１０３ｄは、シンチレータ１０３ｃの側面と、基板１０３ａの表面のうちシンチレータ１０３ｃの外側の部分の全部または一部とを覆うように配置されうる。

回路部品１０５は、撮像パネル１０３を駆動し撮像パネル１０３からの信号を処理する。回路部品１０５は、例えば、各光電変換素子にバイアス電位を与える回路、アレイ１０３ｂにおける行を選択する回路、アレイ１０３ｂから信号を読み出す回路などを含みうる。支持板１０４は、互いに反対側の第１面Ｓ１および第２面Ｓ２を有し、第１面Ｓ１で撮像パネル１０３を支持し、第２面Ｓ２で回路部品１０５を支持する。接続部１０７は、撮像パネル１０３と回路部品１０５とを接続する。接続部１０７は、例えば、フレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）を含みうる。

筺体１０２は、撮像パネル１０３、回路部品１０５、支持板１０４および接続部１０７を収容する。筺体１０２は、開口を有する本体１０２ａと、該開口を塞ぐ第１板部（蓋部）１０２ｂとを有する。本体１０２ａは、第２板部１０２ｃと、枠部１０２ｄとを含む。枠部１０２ｄは、筺体１０２の側壁を構成する。第１板部１０２ｂおよび第２板部１０２ｃは、互いに平行に配置され、放射線撮像装置１０の表側の面および裏側の面を構成する。一例において、放射線源から放射され被検体を透過した放射線は、第１板部１０２ｂに入射し、第１板部１０２ｂを透過して基板１０３ａに入射し、基板１０３ａを透過した後にアレイ１０３ｂを透過しシンチレータ１０３ｃに入射する。第１板部１０２ｂは、放射線の透過性が良い材料、例えばＣＦＲＰで構成されうる。

連結部１０６は、第２板部１０２ｃと支持板１０４とを連結する。典型的には、複数の連結部１０６が設けられる。連結部１０６は、第２板部１０２ｃと支持板１０４の第２面Ｓ２との間に配置されうる。回路部品１０５は、第２板部１０２ｃと支持板１０４の第２面Ｓ２との間に配置されうる。連結部１０６は、例えば、ポリカーボネート樹脂のような絶縁体で構成されうる。

支持板１０４の外周端は、凹部１０４ｃと、凹部１０４ｃよりも外側に突出した１つ又は複数の突出部１０４ａとを含み、接続部１０７は、凹部１０４ｃの外側（の空間）を通って撮像パネル１０３と回路部品１０５とを接続している。このような構成は、放射線撮像装置１０あるいは筺体１０２の小型化に有利である。１つの観点において、支持板１０４は、撮像パネル１０３を支持するベース部１０４ｂと、１つ又は複数の突出部１０４ａとを有する板部材でありうる。この観点において、凹部１０４ｃは、支持板１０４の外周端のうち突出部１０４ａが存在しない部分である。図１、図２に示された例では、支持板１０４は、４つの突出部１０４ａを有する。この形態は、矩形上のベース部１０４ｂの各頂点に突出部１０４ａが設けられた形態として理解することができる。

支持板１０４および撮像パネル１０３は、支持板１０４の第１面Ｓ１に対する正投影において支持板１０４の凹部１０４ｃの外縁が撮像パネル１０３の外縁の内側に位置するように構成されうる。このような構成は、筺体１０２を大きくすることなく支持板１０４の凹部１０４ｃと筺体１０２との間に接続部１０７のための空間を確保するために有利である。これは、アレイ１０３の撮像領域（光電変換素子が配列された領域）の外縁と筺体１０２との距離を小さくすること、即ち、いわゆる挟額縁化に有利である。

支持板１０４および撮像パネル１０３は、支持板１０４の第１面Ｓ１に対する正投影において支持板１０４の突出部１０４ａの外縁が撮像パネル１０３の外縁の外側に位置するように構成されうる。このような構成は、放射線撮像装置１０の組み立て時やメンテナンス時において撮像パネル１０３を保護するために有利である。

支持板１０４は、撮像パネルを支持する部分であるベース部１０４ｂと突出部１０４ａとが同一材料で一体的に構成された構造を有しうる。このような構造は、支持板１０４の剛性を高めやすい点や支持板１０４の作製が容易である点で優れている。支持板１０４は、撮像パネル１０３を支持する部分であるベース部１０４ｂと突出部１０４ｂとが導電性を有する材料（例えば、金属）で構成されうる。このような構成は、撮像パネル１０３に対して回路部品１０５からのノイズや外来のノイズが伝達されることを低減するために有利である。

図３、図４を参照しながら本発明の第２実施形態の放射線撮像装置１０について説明する。ここで、図３（ａ）は、放射線撮像装置１０をｘｙ平面に平行な面で切断した断面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。図４（ａ）は、放射線撮像装置１０から筺体１０２を取り去った上面図、図４（ｂ）は、放射線撮像装置１０から筺体１０２および連結部１０６を取り去った底面図である。第２実施形態として言及されない事項は、第１実施形態にしたがいうる。

第２実施形態の放射線撮像装置１０は、スペーサ１０８を備えている。スペーサ１０８は、筺体１０２に対する支持板１０４の位置を決定するように、突出部１０４ａと筺体１０２との間に配置されうる。スペーサ１０８は、例えば、突出部１０４ａに固定されている。スペーサ１０８は、筺体１０２の第１板部１０２ｂに対する支持板１０４の位置を決定するように、および／または、筺体１０２の枠部１０２ｄに対する支持板１０４の位置を決定するように、配置されうる。図３に示された例では、スペーサ１０８は、支持板１０４の第１面Ｓ１に対する正投影において、枠部１０２ｄの側（外側）に突出し、且つ、第１板部１０２ｂの側に最も突出している。スペーサ１０８は、支持板１０４に固定された状態において、放射線撮像装置１０の組み立て時やメンテナンス時に撮像パネル１０３を保護する機能を有する。スペーサ１０８は、支持板１０４と筺体１０２とを相互に電気的に絶縁するように構成されうる。スペーサ１０８は、例えば、ポリカーボネート樹脂のような絶縁体で構成されうる。

図５を参照しながら本発明の第３実施形態の放射線撮像装置１０について説明する。ここで、図５（ａ）は、放射線撮像装置１０をｘｙ平面に平行な面で切断した断面図、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。第３実施形態の放射線撮像装置１０は、第２実施形態のスペーサ１０８をスペーサ３０８で置き換えた構成を有する。スペーサ３０８は、突出部１０４ａに固定され、スペーサ１０８と同様の機能を有する。

複数の光電変換素子を含むアレイ１０３ｂは、基板１０３ａによって支持され、基板１０３ａと支持板１０４との間に配置されている。基板１０３ａは、図５（ｃ）に例示されるように、外側に突出した端部ＥＰを有する。スペーサ３０８は、基板１０３ａの端部ＥＰと支持板１０４の突出部１０４ａとの間に配置された部分３０８ａを含む点で第２実施形態のスペーサ１０８と異なる。このようなスペーサ３０８は、基板１０３ａの撓みを抑制し、撮像パネル１０３の破損を防止しうる。

図６、図７を参照しながら本発明の第４実施形態の放射線撮像装置１０について説明する。ここで、図６（ａ）は、放射線撮像装置１０をｘｙ平面に平行な面で切断した断面図、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。図７は、図６（ｂ）の一部を拡大した断面図である。第４実施形態として言及されない事項は、第１乃至第３実施形態に従いうる。

第４実施形態の放射線撮像装置１０は、複数の光電変換素子を含むアレイ１０３ｂの端面および支持板１０４の凹部１０４ｃにおける端面を覆う被覆部材４０９を備える。支持板１０４のベース部１０４ｂの端面の位置は、アレイ１０３ｂおよびシンチレータ１０３ｃの端面の位置とほぼ一致している。一方、基板１０３ａは、アレイ１０３ｂ、シンチレータ１０３ｃおよび支持板１０４よりも外側に突出し、基板１０３ａ、アレイ１０３ｂ、シンチレータ１０３ｃおよび支持板１０４によって段差が形成されている。被覆部材４０９は、この段差を被覆するように配置されている。図７に示される例では、基板１０３ａの外周端と支持板１０４における凹部１０４ｂの外周端とを結ぶ仮想線４１０よりも内側の部分に被覆部材４０９が配置されている。被覆部材４０９は、例えば、絶縁性および緩衝性を有するスポンジのような材料で構成されうる。被覆部材４０９は、接続部１０７の保護のために外側に凸の曲面を有してもよい。接続部１０７は、被覆部材４０９の表面に沿って配置される部分を含みうる。被覆部材４０９は、撮像パネル１０３および支持板１０４からなる構造体の強度を向上させる。

以下、図８を参照しながら放射線撮像装置１０を放射線撮像装置１００としてＣアーム型の放射線撮像システム２００に適用した例を説明する。放射線撮像システム２００は、Ｘ線等の放射線を放射する放射線源２０４と、放射線源２０４から被検体を介して照射される放射線を受ける放射線撮像装置１００と、システム制御部２０１と、画像表示部２０２を備えている。放射線源２０４および放射線撮像装置１００は、回転可能なＣアーム２０３に互いに対向するように配置されている。被検体の姿勢を変更しない状態でＣアーム２０３を回転させることによって被検体に対する放射線の照射方向を変更することができる。これにより３Ｄ（３次元）の放射線撮像を行うことができる。放射線撮像装置１００によって撮像された各放射線画像は、システム制御部２０１に提供され、システム制御部２０１によって処理される。得られた３Ｄ画像は、画像表示部２０２に出力されうる。Ｃアーム２０３を駆動は、加速および減速を伴う。そこで、フレームレートは、Ｃアーム２０３の回転中にＣアーム２０３の加速および減速に関わらず被検体が等角度間隔で撮像されるように決定されうる。

１０：放射線撮像装置、１０２：筺体、１０３：撮像パネル、１０４：支持板、１０５：回路部品、１０７：接続部、１０４ａ：突出部、１０４ｂ：ベース部、１０４ｃ：凹部

Claims (14)

1. 筺体と、
   前記筺体内に配置されており、表面を有する基板と、放射線を検出する複数の素子が前記基板の前記表面に二次元状に配列されてなるアレイとを有する撮像パネルと、
   前記筺体内に配置されており、前記撮像パネルを駆動し前記撮像パネルからの信号を処理する回路部品と、
   前記筺体内に配置されており、互いに反対側の第１面および第２面を有し、前記第１面で前記撮像パネルを支持し、前記第２面で前記回路部品を支持する支持板と、
   前記筺体内に配置されており、前記撮像パネルと前記回路部品とを接続するように前記基板の前記表面における前記アレイの周囲の領域に接続される接続部と、
   前記支持板を介して前記撮像パネル及び前記回路部品を支持するように、前記支持板の前記第２面と前記筺体とを連結する連結部と、を備え、
   前記第１面と平行な平面に対する正投影において、前記支持板の外周端は、前記基板の外縁の内側に位置して前記支持板の凹部の外周端を構成する第１端と、前記支持板の突出部の外周端を構成する第２端とを含み、
   前記接続部は、前記第１端の外側の空間を通過して前記アレイと前記回路部品とを電気的に接続し、
   前記支持板は、前記撮像パネルが前記筺体から離間して配置された状態において前記アレイが前記基板の前記表面と前記第１面との間に配置されるように前記第１面で前記撮像パネルを支持し、前記連結部によって前記第２面が前記筺体と連結されることによって前記回路部品が前記筺体から離間して配置された状態において前記第２面で前記回路部品を支持し、
   前記筺体は、前記筺体の表側の面及び裏側の面をそれぞれ構成するように互いに平行に配置された第１板部および第２板部を含み、
   前記連結部は、前記支持板の前記第２面と前記第２板部を連結し、
   前記筺体に対する前記支持板の位置を決定するようにスペーサが配置され、
   前記スペーサは、前記第１板部と前記突出部との間に、前記撮像パネルよりも前記第１板部の側に突出するように配置され、前記第１板部に対する前記支持板の位置を決定する、
   ことを特徴とする放射線撮像装置。
2. 前記平面に対する正投影において、前記第２端は、前記基板の外縁の外側に位置する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
3. 前記スペーサは、前記突出部に固定されており、
   前記支持板によって支持された前記撮像パネル及び前記支持板は、前記連結部及び前記スペーサを介して前記筺体から離間して配置されている、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の放射線撮像装置。
4. 前記筺体は、前記筺体の側壁を構成する枠部を更に含み、前記スペーサは、前記枠部に対する前記支持板の位置を決定する、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
5. 前記基板は、外側に突出した端部を有し、
   前記スペーサは、前記基板の前記端部と前記支持板の前記突出部との間に配置された部分を含む、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
6. 前記スペーサは、前記筺体と前記支持板とを相互に電気的に絶縁するように構成されている、
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
7. 前記スペーサは、絶縁体で構成されている、
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
8. 前記アレイの端面および前記支持板の前記凹部における端面を覆う被覆部材を更に備える、
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
9. 前記接続部は、前記被覆部材の表面に沿って配置される部分を含む、
   ことを特徴とする請求項８に記載の放射線撮像装置。
10. 前記支持板は、前記撮像パネルを支持する部分と前記突出部とが同一材料で一体的に構成された構造を有する、
    ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
11. 前記支持板は、前記撮像パネルを支持する部分と前記突出部とが導電性を有する材料で構成されている、
    ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
12. 前記支持板は、４つの前記突出部を含む、
    ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
13. 前記撮像パネルは、前記基板と前記支持板との間に配置されて放射線を光に変換するシンチレータと、シートとを含み、前記シートは、前記シートと前記基板の前記表面との間に前記シンチレータが配置されるように前記シンチレータを被覆し、
    前記アレイは、前記光を電気信号に変換する複数の光電変換素子が前記基板の前記表面に二次元状に配列されて構成され、
    前記支持板は、前記第１面で前記シートを介して前記シンチレータを支持することによって前記シンチレータの側から前記撮像パネルを支持することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
14. 放射線源と、
    請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の放射線撮像装置と、
    を備えることを特徴とする放射線撮像システム。