JP7058998B2

JP7058998B2 - 検出器モジュール及びｘ線ｃｔ装置

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Publication number: JP7058998B2
Application number: JP2017246435A
Authority: JP
Inventors: 知中西
Original assignee: Canon Medical Systems Corp
Current assignee: Canon Medical Systems Corp
Priority date: 2017-12-22
Filing date: 2017-12-22
Publication date: 2022-04-25
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Description

本発明の実施形態は、検出器モジュール及びＸ線ＣＴ装置に関する。

従来、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置には、Ｘ線検出器が有するＸ線検出素子から出力される電気信号を処理するための各種の電子回路が配置される。そして、これらの電子回路に含まれる電子素子の中には、Ｘ線が直接入射すると不具合や故障の原因になるものもある。そのため、Ｘ線ＣＴ装置には、電子回路に含まれる電子素子を保護するために、Ｘ線の入射から電子回路を遮蔽する保護部材が設けられることがある。

特開２０１７－０４４５８８号公報特開２０１２－１２０６５０号公報特開２０１７－０５６１４１号公報

本発明が解決しようとする課題は、電子素子を保護するために新たな部品を設ける場合と比べて、部品点数を減らすことができる検出器モジュール及びＸ線ＣＴ装置を提供することである。

実施形態に係る検出器モジュールは、基板と、アレイと、電子素子と、部材とを備える。前記アレイは、前記基板上に配置され、Ｘ線を光に変換するシンチレータからなるシンチレータアレイ、及び、前記光に対応した電気信号を出力するフォトダイオードからなるフォトダイオードアレイを含む。前記電子素子は、前記基板上の前記アレイと同一平面状に配置され、前記アレイと比して放射線耐性が低い。前記部材は、前記アレイと対向して設けられた第１の部分、及び、前記電子素子と対向して設けられて当該電子素子を前記Ｘ線の入射から遮蔽する第２の部分とを含む。前記部材は、前記第１の部分及び前記第２の部分を含んで一体に形成された一体成形品である。

図１は、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成例を示す図である。図２は、本実施形態に係るＸ線検出器の構成例を示す図である。図３は、本実施形態に係る検出器モジュールの構成例を示す図である。図４は、本実施形態による効果を説明するための図である。図５は、本実施形態による効果を説明するための図である。図６は、第１の変形例に係る検出器モジュールの構成例を示す図である。図７は、第２の変形例に係る検出器モジュールの構成例を示す図である。

以下、図面を参照しながら、検出器モジュール及びＸ線ＣＴ装置の実施形態について説明する。なお、以下の説明で参照する各図は模式的なものであり、図示されている各要素の寸法の関係、各要素の比率等は、実物とは異なる場合がある。また、図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率等が異なる部分が含まれている場合がある。

（実施形態）
図１は、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１の構成例を示す図である。

例えば、図１に示すように、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１は、架台装置１０と、寝台装置２０と、コンソール装置３０とを有する。ここで、架台装置１０、寝台装置２０、及びコンソール装置３０は、互いに通信可能に接続されている。

なお、本実施形態では、非チルト状態での回転フレーム１３の回転軸又は寝台装置２０の天板２３の長手方向を「Ｚ軸方向」と定義する。また、Ｚ軸方向に直交し、床面に対し水平である軸方向を「Ｘ軸方向」と定義する。また、Ｚ軸方向に直交し、床面に対し垂直である軸方向を「Ｙ軸方向」と定義する。

架台装置１０は、被検体Ｐ（患者等）にＸ線を照射し、被検体Ｐを透過したＸ線を検出して、コンソール装置３０に出力する装置である。架台装置１０は、Ｘ線管１１と、Ｘ線検出器１２と、回転フレーム１３と、制御装置１４と、ウェッジ１５と、Ｘ線絞り器１６と、Ｘ線高電圧装置４０とを有する。

Ｘ線管１１は、Ｘ線高電圧装置４０からの高電圧の印加により、陰極（フィラメント）から陽極（ターゲット）に向けて熱電子を照射する真空管である。Ｘ線管１１は、熱電子を陽極に衝突させることにより、Ｘ線を発生させる。

ウェッジ１５は、Ｘ線管１１から照射されたＸ線量を調節するためのフィルタである。具体的には、ウェッジ１５は、Ｘ線管１１から被検体Ｐへ照射されるＸ線が、予め定められた分布になるように、Ｘ線管１１から照射されたＸ線を透過して減衰するフィルタである。例えば、ウェッジ１５は、所定のターゲット角度や所定の厚みとなるようにアルミニウムを加工したフィルタである。なお、ウェッジ１５は、ウェッジフィルタ（wedge filter）や、ボウタイフィルタ（bow-tie filter）とも呼ばれる。

Ｘ線絞り器１６は、ウェッジ１５を透過したＸ線の照射範囲を絞り込むための鉛板等を含み、複数の鉛板等を組み合わせることによってスリットを形成している。

Ｘ線検出器１２は、Ｘ線管１１から照射され、被検体Ｐを通過したＸ線を検出する。具体的には、Ｘ線検出器１２は、Ｘ線管１１の焦点を中心として１つの円弧に沿ってチャネル方向に複数のＸ線検出素子が配列された複数のＸ線検出素子列を有する。例えば、Ｘ線検出器１２は、チャネル方向に複数のＸ線検出素子が配列されたＸ線検出素子列がスライス方向（列方向又はｒｏｗ方向とも呼ばれる）に複数配列された構造を有する。

例えば、Ｘ線検出器１２は、コリメータと、シンチレータアレイと、光センサアレイとを有する間接変換型の検出器である。シンチレータアレイは、複数のシンチレータを有し、各シンチレータが、入射Ｘ線量に応じた光子量の光を出力するシンチレータ結晶を有する。コリメータは、シンチレータアレイのＸ線入射側の面に配置され、散乱Ｘ線を吸収する機能を有するＸ線遮蔽板を有する。光センサアレイは、複数の光センサを有し、各光センサが、対応するシンチレータから出力される光量に応じた電気信号を出力する。すなわち、この例では、シンチレータ及び光センサが、Ｘ線検出素子となる。

なお、本実施形態では、後述するように、Ｘ線検出器１２が、光センサとしてフォトダイオードを有する場合の例を説明するが、実施形態はこれに限られない。例えば、Ｘ線検出器１２は、光電子増倍管（Photomultiplier Tube：ＰＭＴ）等の他の光センサを有していてもよい。また、Ｘ線検出器１２は、入射したＸ線を電気信号に変換する半導体素子を有する直接変換型の検出器であっても構わない。

また、Ｘ線検出器１２は、各Ｘ線検出素子から出力される電気信号を処理するＤＡＳ（Data Acquisition System）を有する。ＤＡＳは、Ｘ線検出器１２の各Ｘ線検出素子から出力される電気信号に対して増幅処理を行う増幅器と、電気信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器とを有し、検出データを生成する。ＤＡＳが生成した検出データは、コンソール装置３０へと転送される。

Ｘ線高電圧装置４０は、変圧器（トランス）及び整流器等の電気回路を有し、Ｘ線管１１に印加する高電圧を発生する機能を有する高電圧発生装置と、Ｘ線管１１が照射するＸ線出力に応じた出力電圧の制御を行うＸ線制御装置とを有する。高電圧発生装置は、変圧器方式であってもよいし、インバータ方式であっても構わない。なお、Ｘ線高電圧装置４０は、後述する回転フレーム１３に設けられてもよいし、架台装置１０の固定フレーム（図示しない）側に設けられても構わない。なお、固定フレームは、回転フレーム１３を回転可能に支持するフレームである。

回転フレーム１３は、Ｘ線管１１とＸ線検出器１２とを対向支持し、後述する制御装置１４によってＸ線管１１とＸ線検出器１２とを回転させる円環状のフレームである。なお、回転フレーム１３は、Ｘ線管１１とＸ線検出器１２に加えて、Ｘ線高電圧装置４０を更に備えて支持する。ここで、Ｘ線検出器１２が有するＤＡＳが生成した検出データは、回転フレーム１３に設けられた発光ダイオード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）を有する送信機から光通信によって架台装置１０の非回転部分（例えば固定フレーム）に設けられたフォトダイオードを有する受信機に送信され、コンソール装置３０へ転送される。なお、回転フレーム１３から架台装置１０の非回転部分への検出データの送信方法は、前述の光通信に限らず、非接触型のデータ伝送であれば如何なる方式を採用しても構わない。

制御装置１４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等を有する処理回路と、モータ及びアクチュエータ等の駆動機構とを有する。制御装置１４は、コンソール装置３０若しくは架台装置１０に取り付けられた入力インターフェースからの入力信号を受けて、架台装置１０及び寝台装置２０の動作制御を行う機能を有する。例えば、制御装置１４は、入力信号を受けて回転フレーム１３を回転させる制御や、架台装置１０をチルトさせる制御、及び寝台装置２０及び天板２３を動作させる制御を行う。なお、架台装置１０をチルトさせる制御は、架台装置１０に取り付けられた入力インターフェースによって入力される傾斜角度（チルト角度）情報により、制御装置１４がＸ軸方向に平行な軸を中心に回転フレーム１３を回転させることによって実現される。なお、制御装置１４は、架台装置１０に設けられてもよいし、コンソール装置３０に設けられても構わない。

寝台装置２０は、スキャン対象である被検体Ｐを載置、移動させる装置であり、基台２１と、寝台駆動装置２２と、天板２３と、支持フレーム２４とを有する。基台２１は、支持フレーム２４を鉛直方向に移動可能に支持する筐体である。寝台駆動装置２２は、被検体Ｐが載置された天板２３を天板２３の長軸方向に移動するモータあるいはアクチュエータである。支持フレーム２４の上面に設けられた天板２３は、被検体Ｐが載置される板である。なお、寝台駆動装置２２は、天板２３に加え、支持フレーム２４を天板２３の長軸方向に移動してもよい。

コンソール装置３０は、操作者によるＸ線ＣＴ装置１の操作を受け付けるとともに、架台装置１０によって収集された検出データを用いてＣＴ画像データを再構成する装置である。コンソール装置３０は、図１に示すように、メモリ３１と、ディスプレイ３２と、入力インターフェース３３と、処理回路３４とを有する。メモリ３１、ディスプレイ３２、入力インターフェース３３、及び処理回路３４は、互いに通信可能に接続される。

メモリ３１は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスク等により実現される。メモリ３１は、例えば、投影データやＣＴ画像データを記憶する。

ディスプレイ３２は、各種の情報を表示する。例えば、ディスプレイ３２は、処理回路３４によって生成された医用画像（ＣＴ画像）や、操作者からの各種操作を受け付けるためのＧＵＩ（Graphical User Interface）等を出力する。例えば、ディスプレイ３２は、液晶ディスプレイやＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイである。

入力インターフェース３３は、操作者からの各種の入力操作を受け付け、受け付けた入力操作を電気信号に変換して処理回路３４に出力する。例えば、入力インターフェース３３は、投影データを収集する際の収集条件や、ＣＴ画像データを再構成する際の再構成条件、ＣＴ画像から後処理画像を生成する際の画像処理条件等を操作者から受け付ける。例えば、入力インターフェース３３は、マウスやキーボード、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック等により実現される。

処理回路３４は、Ｘ線ＣＴ装置１全体の動作を制御する。例えば、処理回路３４は、システム制御機能３４１、前処理機能３４２、再構成処理機能３４３、及び画像処理機能３４４を実行する。

システム制御機能３４１は、入力インターフェース３３を介して操作者から受け付けた入力操作に基づいて、処理回路３４の各種機能を制御する。例えば、システム制御機能３４１は、Ｘ線ＣＴ装置１において実行されるＣＴスキャンを制御する。また、システム制御機能３４１は、前処理機能３４２、再構成処理機能３４３、及び画像処理機能３４４を制御することで、コンソール装置３０におけるＣＴ画像データの生成や表示を制御する。

前処理機能３４２は、Ｘ線検出器１２が有するＤＡＳから出力された検出データに対して対数変換処理やオフセット補正処理、チャネル間の感度補正処理、ビームハードニング補正等の前処理を施したデータを生成する。なお、前処理前のデータ（検出データ）および前処理後のデータを総称して投影データと称する場合もある。

再構成処理機能３４３は、前処理機能３４２にて生成された投影データに対して、フィルタ補正逆投影法や逐次近似再構成法等を用いた再構成処理を行ってＣＴ画像データ（再構成画像データ）を生成する。

画像処理機能３４４は、入力インターフェース３３を介して操作者から受け付けた入力操作に基づいて、再構成処理機能３４３によって生成されたＣＴ画像データを公知の方法により、任意断面の断層像データや３次元画像データに変換する。

ここで、例えば、処理回路３４は、プロセッサにより実現される。この場合に、処理回路３４が有する各処理機能は、コンピュータによって実行可能なプログラムの形態でメモリ３１に記憶される。そして、処理回路３４は、メモリ３１から各プログラムを読み出して実行することで、各プログラムに対応する機能を実現する。換言すると、各プログラムを読み出した状態の処理回路３４は、図１の処理回路３４内に示された各処理機能を有することとなる。

なお、ここでは、単一の処理回路３４によって、上述した各処理機能が実現されるものとして説明したが、例えば、複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路３４を構成し、各プロセッサがプログラムを実行することにより各処理機能を実現するものとしても構わない。また、処理回路３４が有する各処理機能は、単一又は複数の処理回路に適宜に分散又は統合されて実現されてもよい。また、処理回路３４が有する各処理機能は、回路等のハードウェアとソフトウェアとの混合によって実現されても構わない。また、ここでは、単一のメモリ３１が各処理機能に対応するプログラムを記憶する場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、複数の記憶回路が分散して配置され、処理回路３４が、個別の記憶回路から対応するプログラムを読み出して実行する構成としても構わない。

以上、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１の全体的な構成について説明した。このような構成のもと、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１では、Ｘ線検出器１２が、複数の検出器モジュールによって構成されており、検出器モジュールごとに、コリメータ、シンチレータアレイ、フォトダイオードアレイ及びＤＡＳが配置されている。

ここで、各検出器モジュールに配置されるＤＡＳは、Ａ／Ｄ変換器や積分器等の各種の電子回路を含んで構成されるが、これらの電子回路に含まれる電子素子の中には、Ｘ線が直接入射すると不具合や故障の原因になるものもある。

これについて、一般的には、Ｘ線ＣＴ装置において、ＤＡＳ等の電子回路に含まれる電子素子を保護するために、Ｘ線の入射から電子素子を遮蔽する保護部材が設けられることがある。しかしながら、このような保護部材を設ける場合には、新たな部品を追加で設けることになるため、部品点数が増えることになり、装置の価格上昇や品質の問題が生じることがあり得る。

このことから、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１では、Ｘ線検出器１２に含まれる各検出器モジュールが、電子素子を保護するために新たな部品を設ける場合と比べて、部品点数を減らすことができるように構成されている。以下、本実施形態に係るＸ線検出器１２及び検出器モジュールについて、詳細に説明する。

図２は、本実施形態に係るＸ線検出器１２の構成例を示す図である。

例えば、図２に示すように、Ｘ線検出器１２は、全体として略円弧状に形成されており、当該円弧の中心がＸ線管１１の位置と一致するように回転フレーム１３に固定されている。ここで、Ｘ線検出器１２における円弧の周方向（図２に示す両矢印Ｃの方向）はチャネル方向と呼ばれ、周方向及び径方向に直交する方向（図２に示す両矢印Ｓの方向）はスライス方向（列方向又はｒｏｗ方向とも呼ばれる）と呼ばれる。

具体的には、Ｘ線検出器１２は、複数の検出器モジュール１２１と、チャネル方向に沿った円弧状に形成された２つの位置決め部材１２２とを有する。ここで、各検出器モジュール１２１は、それぞれ、全体として、スライス方向に伸びる略直方体状に形成されており、スライス方向における両端部が、ネジ等の固定具を用いて位置決め部材１２２に固定されている。これにより、各検出器モジュール１２１は、チャネル方向に並べて配置された状態で位置決めされている。そして、各検出器モジュール１２１は、固定具を取り外すことによって、位置決め部材１２２に対して個別に着脱が可能となっている。

図３は、本実施形態に係る検出器モジュール１２１の構成例を示す図である。

例えば、図３に示すように、検出器モジュール１２１は、基板１２１１と、アレイ１２１２と、ＤＡＳ１２１３と、部材１２１４と、第１の支持部材１２１５と、第２の支持部材１２１６とを有する。

基板１２１１は、スライス方向に伸びる平板状に形成された部材であり、Ｘ線管１１から照射されるＸ線が入射する側（図３における上側）の面上に、アレイ１２１２及びＤＡＳ１２１３が配置されている。ここで、アレイ１２１２とＤＡＳ１２１３とは、基板１２１１の長手方向に並べて配置されている。

アレイ１２１２は、基板１２１１上に配置され、シンチレータアレイ１２１２１と、フォトダイオードアレイ１２１２２とを有する。ここで、シンチレータアレイ１２１２１は、フォトダイオードアレイ１２１２２の上に重なるように配置されている。

シンチレータアレイ１２１２１は、Ｘ線を光に変換する複数のシンチレータから構成されている。具体的には、シンチレータアレイ１２１２１は、複数のシンチレータがチャネル方向に連続的に並べて配置されたシンチレータの列が、スライス方向に連続的に複数並べられて構成されている。

フォトダイオードアレイ１２１２２は、シンチレータによって変換された光に対応した電気信号を出力するフォトダイオードから構成されている。具体的には、フォトダイオードアレイ１２１２２は、複数のフォトダイオードがチャネル方向に連続的に並べて配置されたフォトダイオードの列が、スライス方向に連続的に複数並べられて構成されている。

ＤＡＳ１２１３は、フォトダイオードアレイ１２１２２に含まれるフォトダイオードから出力される電気信号を処理する電子回路であり、基板１２１１上のアレイ１２１２と同一平面状に配置されている。例えば、ＤＡＳ１２１３は、Ａ／Ｄ変換器や積分器等の各種の回路を含んだＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）によって実現されている。ここで、ＤＡＳ１２１３には、アレイ１２１２と比して放射線耐性が低い電子素子が含まれている。このように放射線耐性が低い電子素子は、Ｘ線が直接入射すると不具合や故障の原因になることもある。

部材１２１４は、スライス方向に延在するように、基板１２１１におけるアレイ１２１２及びＤＡＳ１２１３が配置された面と対向して配置されており、部材１２１４は、第１の部分１２１４１と、第２の部分１２１４２とを有する。ここで、第１の部分１２１４１と第２の部分１２１４２とは、部材１２１４の長手方向に並ぶように配置されている。

第１の部分１２１４１は、スライス方向に伸びる直方体状に形成されており、アレイ１２１２と対向して設けられている。

ここで、第１の部分１２１４１は、アレイ１２１２に入射するＸ線から散乱線を除去するコリメータとなるように構成されている。具体的には、第１の部分１２１４１は、チャネル方向に等間隔に並べて配置された複数のＸ線遮蔽板を有する。なお、図３に示す例では、第１の部分１２１４１が、チャネル方向に複数のＸ線遮蔽板を並べて配置した１次元配列のコリメータである場合の例を示しているが、実施形態はこれに限られない。例えば、第１の部分１２１４１は、チャネル方向及びスライス方向それぞれに沿って複数のＸ線遮蔽板が並べられた２次元配列のコリメータであってもよい。

第２の部分１２１４２は、スライス方向に伸びる平板状に形成されており、ＤＡＳ１２１３と対向して設けられている。ここで、第２の部分１２１４２は、第１の部分１２１４１の長手方向における一端側の面の一部に連結するように設けられている。

そして、第２の部分１２１４２は、ＤＡＳ１２１３に含まれる電子素子をＸ線の入射から遮蔽する。具体的には、第２の部分１２１４２は、Ｘ線の入射方向に直交する面の面積が、ＤＡＳ１２１３におけるＸ線の入射方向に直交する面の面積より大きくなるように形成されており、ＤＡＳ１２１３とＸ線管１１との間で、ＤＡＳ１２１３の表面を覆うように配置されている。

第１の支持部材１２１５は、検出器モジュール１２１におけるスライス方向の一端側（図３における左下側）に配置され、部材１２１４及び基板１２１１それぞれの長手方向における一端を支持している。また、第２の支持部材１２１６は、検出器モジュール１２１におけるスライス方向の他端側（図３における右上側）に配置され、部材１２１４及び基板１２１１それぞれの長手方向における他端を支持している。

このように、本実施形態に係る検出器モジュール１２１では、部材１２１４が、コリメータとして構成された第１の部分１２１４１と、ＤＡＳ１２１３に含まれる電子素子を保護するための保護部材として構成された第２の部分１２１４２とを有している。そして、本実施形態では、部材１２１４は、第１の部分１２１４１及び第２の部分１２１４２を含んで一体に形成された一体成形品である。すなわち、本実施形態では、部材１２１４は、コリメータと、ＤＡＳ１２１３に含まれる電子素子を保護するための保護部材とを一体型にしたものである。

ここで、例えば、部材１２１４は、同じ材料を用いて作製される。具体的には、部材１２１４は、第１の部分１２１４１がコリメータとして機能し、かつ、第２の部分１２１４２が保護部材として機能するように、Ｘ線を十分に減衰させることが可能であり、かつ、それぞれの構造を維持することが可能な剛性を有する材料を用いて作製される。より具体的には、部材１２１４は、Ｘ線の強度を許容値以下まで減衰させることができる程度に、原子番号が大きく、密度が高い金属で作製される。例えば、部材１２１４は、タングステン又はモリブデンを用いて作製される。

例えば、部材１２１４は、３Ｄプリンターによって、第１の部分１２１４１及び第２の部分１２１４２を含んだ一体形成品となるように作製される。ここで、３Ｄプリンターによって部材１２１４を作製する方法は、公知の各種の方法を用いることが可能である。

図４及び５は、本実施形態による効果を説明するための図である。ここで、図４は、本実施形態に係る検出器モジュール１２１の比較例を示しており、図５は、本実施形態に係る検出器モジュール１２１を示している。

例えば、図４に示すように、上述した検出器モジュール１２１と同様に、基板１２１１ｅ、アレイ１２１２ｅ（シンチレータアレイ１２１２１ｅ及びフォトダイオードアレイ１２１２２ｅ）、ＤＡＳ１２１３ｅ、コリメータ１２１４１ｅ（本実施形態における部材１２１４の第１の部分１２１４１に対応）、第１の支持部材１２１５ｅ、及び第２の支持部材１２１６ｅを有する検出器モジュール１２１ｅがあったとする。このような構成において、ＤＡＳ１２１３ｅに含まれる電子素子を保護するための保護部材を設けることを考えた場合には、例えば、ＤＡＳ１２１３ｅの真上に、鉛やタングステン等で作製された保護部材１２１７ｅを配置することが考えられる。この場合には、検出器モジュール１２１ｅに対して、保護部材１２１７ｅを新たな部品として追加で設けることになるため、部品点数が増えることになり、装置の価格上昇や品質の問題が生じることがあり得る。

これに対し、例えば、図５に示すように、本実施形態に係る検出器モジュール１２１では、部材１２１４が、コリメータとして機能する第１の部分１２１４１と、ＤＡＳ１２１３に含まれる電子素子を保護するための保護部材として機能する第１の部分１２１４１とを含む一体成型品として形成されている。このため、本実施形態では、図４に示すように保護部材１２１７ｅを新たな部品として追加で設ける場合と比べて、部品点数を減らすことができる。この結果、装置の価格上昇や品質の問題が生じるのを防ぎつつ、ＤＡＳ１２１３に含まれる電子素子を保護することができるようになる。

上述したように、本実施形態によれば、電子素子を保護するために新たな部品を設ける場合と比べて、部品点数を減らすことができる。

（本実施形態に係る変形例）
なお、上述した実施形態で説明した検出器モジュール１２１は、各種の要求や用途に応じて、その構成の一部を変形して実施することも可能である。そこで、以下では、上述した実施形態に係る検出器モジュール１２１の変形例について説明する。なお、以下に示す変形例では、上述した実施形態と異なる点を中心に説明し、既に説明した構成要素と同じ機能を有する構成要素については、同一の符号を付すこととして詳細な説明を省略する。

（第１の変形例）
例えば、上述した実施形態では、Ｘ線ＣＴ装置１の動作中に、ＤＡＳ１２１３に含まれる電子素子が発熱すると考えられる。そこで、第１の変形例では、検出器モジュール１２１において、部材１２１４に含まれる第２の部分１２１４２を変形することによって、電子素子から発生する熱を効率よく放熱できるようにした場合の例を説明する。

具体的には、本変形では、部材１２１４に含まれる第２の部分１２１４２は、ＤＡＳ１２１３に含まれる電子素子と対向する部分の位置が、第１の部分１２１４１におけるアレイ１２１２と対向する部分の位置よりも電子素子に近接するように、Ｘ線の入射方向における厚さが決められている。

図６は、第１の変形例に係る検出器モジュール１２１の構成例を示す図である。なお、図６では、第１の支持部材１２１５については図示を省略している。

例えば、図６に示すように、第２の部分１２１４２は、ＤＡＳ１２１３と対向する面の位置が、第１の部分１２１４１におけるアレイ１２１２と対向する面の位置よりもＤＡＳ１２１３に近くなるように、Ｘ線の入射方向における厚さｔが決められている。

このような構成によれば、第２の部分１２１４２におけるＤＡＳ１２１３と対向する面がＤＡＳ１２１３に近付くことによって、ＤＡＳ１２１３に含まれる電子素子から発生した熱が第２の部分１２１４２に伝わりやすくなる。第２の部分１２１４２に伝わった熱は、部材１２１４の全体に伝わり、第１の部分１２１４１及び第２の部分１２１４２における基板１２１１と対向する側とは反対側の表面や、第１の部分１２１４１に含まれる複数の遮蔽の表面から放熱される。これにより、ＤＡＳ１２１３に含まれる電子素子から発生する熱を効率よく放熱できるようになる。

そして、このような構成において、さらに、第２の部分１２１４２は、ＤＡＳ１２１３に含まれる電子素子と対向する側とは反対側の表面積が、電子素子と対向する側の表面積より大きくなるように形成されていてもよい。

例えば、図６に示すように、第２の部分１２１４２において、ＤＡＳ１２１３と対向する側とは反対側（図６における上側）の面上に、複数の板状のフィン１２１４２１が設けられてもよい。こうして、ＤＡＳ１２１３と対向する側とは反対側の面上にフィン１２１４２１を設けることによって、第２の部分１２１４２におけるＤＡＳ１２１３と対向する側とは反対側の面の表面積を大きくすることができる。なお、第２の部分１２１４２に設けられるフィン１２１４２１の数は、１つであってもよい。

このような構成によれば、第２の部分１２１４２におけるＤＡＳ１２１３と対向する側とは反対側の表面積を大きくすることによって、ＤＡＳ１２１３に含まれる電子素子から発生する熱をより効率よく放熱できるようになる。

（第２の変形例）
また、例えば、上述した実施形態では、部材１２１４において、第２の部分１２１４２が、第１の部分１２１４１の一端側の面の一部に連結するように設けられることとしたが、第２の部分１２１４２は平板状に形成されているため、第１の部分１２１４１との連結部分の強度が弱くなることもあり得る。そこで、第２の変形例では、検出器モジュール１２１において、部材１２１４に含まれる第２の部分１２１４２を変形することによって、第２の部分１２１４２と第１の部分１２１４１との連結部分の強度を高めるようにした場合の例を説明する。

具体的には、本変形例では、部材１２１４に含まれる第２の部分１２１４２は、第１の部分１２１４１に近い側から遠い側にかけて、Ｘ線の入射方向における厚さが連続的に変化するように形成されている。

図７は、第２の変形例に係る検出器モジュール１２１の構成例を示す図である。なお、図７では、第１の支持部材１２１５については図示を省略している。

例えば、図７に示すように、第２の部分１２１４２は、Ｘ線の入射方向における厚さｔが、第１の部分１２１４１と連結する位置で最も厚くなり、第１の部分１２１４１から離れるにつれて徐々に薄くなるように形成されている。

このような構成によれば、第２の部分１２１４２と第１の部分１２１４１との連結部分の厚さを大きくすることによって、第２の部分１２１４２と第１の部分１２１４１との連結部分の強度を高めることができる。

そして、このような構成において、さらに、第２の部分１２１４２は、Ｘ線の入射方向に沿って形成された複数の有底の穴が網目状に配置されたメッシュ構造を有していてもよい。

例えば、図７に示すように、第２の部分１２１４２において、ＤＡＳ１２１３と対向する側とは反対側（図７における上側）の面の全面にわたって、矩形状の開口を有する複数の有底の穴１２１４２２が網目状に配置されるように形成されていてもよい。ここで、例えば、各穴１２１４２２は、第１の部分１２１４１に近いものほど深くなるように形成されており、それぞれの底の位置が同一平面状に配置されるように形成されている。

このように、第２の部分１２１４２にメッシュ構造を設けることによって、第２の部分１２１４２と第１の部分１２１４１との連結部分の厚さを大きくした場合でも、部材１２１４の重量を減らすことができるようになる。

（他の実施形態）
なお、上述した実施形態では、ＤＡＳ１２１３に含まれる電子素子を保護の対象とした場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、検出器モジュール１２１には、ＤＡＳ１２１３以外にも、複数のフォトダイオードから出力される電気信号を束ねるマルチプレクサ（束ねスイッチとも呼ばれる）や、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等の各種の電子回路が配置される場合もある。上述した実施形態は、このような電子回路に含まれる電子素子を保護の対象とした場合にも、同様に適用することが可能である。

また、上述した実施形態では、部材１２１４が、３Ｄプリンターによって作製される場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、部材１２１４は、切削加工によって作製されてもよい。

また、上述した実施形態では、部材１２１４が、同じ材料を用いて作製される場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、部材１２１４は、第１の部分１２１４１と第２の部分１２１４２とが、異なる材料を用いて作製されてもよい。例えば、第１の部分１２１４１は、タングステン又はモリブデンを用いて作製される。また、第２の部分１２１４２は、鉛又はタングステンを用いて作製される。この場合に、部材１２１４は、第１の部分１２１４１と第２の部分１２１４２とを一体に接合することによって、一体成型品として形成される。

また、上述した実施形態では、部材１２１４が、コリメータ（第１の部分１２１４１）と、ＤＡＳ１２１３に含まれる電子素子を保護するための保護部材（第２の部分１２１４２）とを一体型にしたものである場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、保護部材となる第２の部分１２１４２は、コリメータ以外の部品との一体型となっていてもよい。

また、上述した実施形態では、Ｘ線検出器１２が、複数の検出器モジュール１２１によって構成される場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、Ｘ線検出器１２は、上述した実施形態のようにアレイ１２１２、ＤＡＳ１２１３及び部材１２１４が１つずつ組み合わされてモジュール化されている構成ではなく、複数のアレイ１２１２、複数のＤＡＳ１２１３、及び、複数の部材１２１４がそれぞれ共通の支持部材によってまとめて支持されている構成であってもよい。

なお、上述した説明で用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、或いは、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array：ＦＰＧＡ））等の回路を意味する。プロセッサはメモリ３１に保存されたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、メモリ３１にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むよう構成しても構わない。この場合、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて１つのプロセッサとして構成し、その機能を実現するようにしてもよい。更に、各図における複数の構成要素を１つのプロセッサへ統合してその機能を実現するようにしてもよい。

また、上述した実施形態及び変形例において、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散又は統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散又は統合して構成することができる。更に、各装置にて行なわれる各処理機能は、その全部又は任意の一部が、ＣＰＵ及び当該ＣＰＵにて解析実行されるプログラムにて実現され、或いは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。

また、上述した実施形態及び変形例において説明した各処理のうち、自動的に行なわれるものとして説明した処理の全部又は一部を手動的に行なうこともでき、或いは、手動的に行なわれるものとして説明した処理の全部又は一部を公知の方法で自動的に行なうこともできる。この他、上記文書中や図面中で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、電子素子を保護するために新たな部品を設ける場合と比べて、部品点数を減らすことができる。

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。

１Ｘ線ＣＴ装置
１２Ｘ線検出器
１２１検出器モジュール
１２１１基板
１２１２アレイ
１２１３ＤＡＳ
１２１４部材

Claims

基板と、
前記基板上に配置され、Ｘ線を光に変換するシンチレータからなるシンチレータアレイ、及び、前記光に対応した電気信号を出力するフォトダイオードからなるフォトダイオードアレイを含むアレイと、
前記基板上の前記アレイと同一平面状に配置され、前記アレイと比して放射線耐性が低い電子素子と、
前記アレイと対向して設けられた第１の部分、及び、前記電子素子と対向して設けられて当該電子素子を前記Ｘ線の入射から遮蔽する第２の部分とを含む部材と
を備え、
前記部材は、前記第１の部分及び前記第２の部分を含んで一体に形成された一体成形品であり、
前記第２の部分は、前記Ｘ線の入射方向における厚み及び位置の少なくとも一方が前記第１の部分と異なるように形成されている、
検出器モジュール。
基板と、
前記基板上に配置され、Ｘ線を光に変換するシンチレータからなるシンチレータアレイ、及び、前記光に対応した電気信号を出力するフォトダイオードからなるフォトダイオードアレイを含むアレイと、
前記基板上の前記アレイと同一平面状に配置され、前記アレイと比して放射線耐性が低い電子素子と、
前記アレイと対向して設けられた第１の部分、及び、前記電子素子と対向して設けられて当該電子素子を前記Ｘ線の入射から遮蔽する第２の部分とを含む部材と
を備え、
前記部材は、前記第１の部分及び前記第２の部分を含んで一体に形成された一体成形品であり、
前記第２の部分は、前記電子素子と対向する部分の位置が、前記第１の部分における前記アレイと対向する部分の位置よりも前記電子素子に近接するように、前記Ｘ線の入射方向における厚さが決められている、
検出器モジュール。
基板と、
前記基板上に配置され、Ｘ線を光に変換するシンチレータからなるシンチレータアレイ、及び、前記光に対応した電気信号を出力するフォトダイオードからなるフォトダイオードアレイを含むアレイと、
前記基板上の前記アレイと同一平面状に配置され、前記アレイと比して放射線耐性が低い電子素子と、
前記アレイと対向して設けられた第１の部分、及び、前記電子素子と対向して設けられて当該電子素子を前記Ｘ線の入射から遮蔽する第２の部分とを含む部材と
を備え、
前記部材は、前記第１の部分及び前記第２の部分を含んで一体に形成された一体成形品であり、
前記第２の部分は、前記電子素子と対向する側とは反対側の表面積が、前記電子素子と対向する側の表面積より大きくなるように形成されている、
検出器モジュール。
基板と、
前記基板上に配置され、Ｘ線を光に変換するシンチレータからなるシンチレータアレイ、及び、前記光に対応した電気信号を出力するフォトダイオードからなるフォトダイオードアレイを含むアレイと、
前記基板上の前記アレイと同一平面状に配置され、前記アレイと比して放射線耐性が低い電子素子と、
前記アレイと対向して設けられた第１の部分、及び、前記電子素子と対向して設けられて当該電子素子を前記Ｘ線の入射から遮蔽する第２の部分とを含む部材と
を備え、
前記部材は、前記第１の部分及び前記第２の部分を含んで一体に形成された一体成形品であり、
前記第２の部分は、前記第１の部分に近い側から遠い側にかけて、前記Ｘ線の入射方向における厚さが連続的に変化するように形成されている、
検出器モジュール。
前記第２の部分は、前記Ｘ線の入射方向に沿って形成された複数の有底の穴が網目状に配置されたメッシュ構造を有する、
請求項４に記載の検出器モジュール。
前記第１の部分は、前記アレイに入射するＸ線から散乱線を除去するコリメータとなるように構成されている、
請求項１～５のいずれか一つに記載の検出器モジュール。
Ｘ線を発生させるＸ線管と、
前記Ｘ線管から照射され、被検体を通過したＸ線を検出するＸ線検出器とを備え、
前記Ｘ線検出器は、所定方向に並べて配置された複数の検出器モジュールを含み、
前記検出器モジュールは、
基板と、
前記基板上に配置され、前記Ｘ線を光に変換するシンチレータからなるシンチレータアレイと、前記光に対応した電気信号を出力するフォトダイオードからなるフォトダイオードアレイとを含むアレイと、
前記基板上の前記アレイと同一平面状に配置され、前記アレイと比して放射線耐性が低い電子素子と、
前記アレイと対向して設けられた第１の部分、及び、前記電子素子と対向して設けられて当該電子素子を前記Ｘ線の入射から遮蔽する第２の部分とを含む部材と
を有し、
前記部材は、前記第１の部分及び前記第２の部分を含んで一体に形成された一体成形品であり、
前記第２の部分は、前記Ｘ線の入射方向における厚み及び位置の少なくとも一方が前記第１の部分と異なるように形成されている、
Ｘ線ＣＴ装置。