JP7166833B2 - 放射線検出器及び放射線検出器モジュール - Google Patents

放射線検出器及び放射線検出器モジュール Download PDF

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Description

本発明の実施形態は、放射線検出器及び放射線検出器モジュールに関する。
従来、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置やＰＥＴ（Positron Emission Tomography）装置等のような放射線を利用した医用画像診断装置は、投影データの基になる放射線を検出するための放射線検出器を備える。このような放射線検出器の中には、複数の放射線検出器モジュールによって構成され、各放射線検出器モジュールが個別に交換可能となっているものもある。
特開２０１８－０００４９６号公報 特開２０１４－０４２７３２号公報 特開２０１８－００７９７１号公報 特表２００７－５１２０７５号公報
本発明が解決しようとする課題は、作業者が放射線検出器モジュールの交換をより容易に行えるようにすることである。
実施形態に係る放射線検出器は、複数の放射線検出器モジュールと、固定フレームとを備える。前記放射線検出器モジュールは、放射線を検出する複数の検出素子をチャネル方向及び列方向に配列して形成された検出面と、当該検出素子を支持する支持部材とを有する。前記固定フレームは、前記放射線検出器モジュールが前記チャネル方向に並べて取り付けられ、各放射線検出器モジュールの検出面が前記チャネル方向に並んで配置されるように各放射線検出器モジュールの位置を固定する。前記固定フレームの前記列方向における端部には、前記放射線の照射方向に延在するガイドピンが設けられている。前記支持部材の前記列方向における端部には、前記放射線の照射方向に延在する溝状のガイド部が形成されている。前記放射線検出器モジュールは、前記固定フレームに取り付けられる際に、前記ガイドピンに前記ガイド部が嵌合することで、前記チャネル方向及び列方向への移動が制限されつつ、前記放射線の照射方向に位置合わせされる。
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Ｘ線検出器モジュールの構成例を示す図である。 図４は、本実施形態に係る第１の固定フレームの構成例を示す図である。 図５は、本実施形態に係る治具の構成例を示す図である。 図６は、本実施形態に係るＸ線検出器モジュールが取り付けられる際の流れを示す図である。 図７は、本実施形態に係るＸ線検出器モジュールが取り付けられる際の流れを示す図である。 図８は、本実施形態に係るＸ線検出器モジュールが固定フレームに取り付けられた状態を示す図である。
以下、図面を参照しながら、放射線検出器及び放射線検出器モジュールの実施形態について説明する。ここで、各図面に示される構成は模式的なものであり、図示されている各構成要素の寸法や構成要素間の寸法の比率は実物と異なる場合がある。また、図面相互の間でも、同じ構成要素の寸法や構成要素間の寸法の比率が異なって示されている場合がある。
なお、以下に示す実施形態では、本願が開示する放射線検出器及び放射線検出器モジュールをＸ線ＣＴ装置に適用した場合の例を説明する。
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。
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３０と、コンソール装置４０とを有する。なお、図１では説明の便宜上、架台装置１０を複数示している。
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３０の天板３３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４０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１５と、ウェッジ１６と、Ｘ線絞り器１７と、Ｘ線高電圧装置１４とを有する。
Ｘ線管１１は、Ｘ線高電圧装置１４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ことでＸ線を発生する真空管である。例えば、Ｘ線管１１は、回転する陽極に熱電子を照射することでＸ線を発生させる回転陽極型のＸ線管である。
ウェッジ１６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１６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１６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１６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１７は、ウェッジ１６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検出素子が配列された複数の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検出素子が配列された検出素子列が列方向（スライス方向、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（グリッドとも呼ばれる）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Ｘ線遮蔽板を有する。例えば、コリメータは、１次元コリメータ又は２次元コリメータである。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。例えば、光センサアレイは、光電子増倍管（Photomultiplier Tube：ＰＭＴ）等の他の光センサを有する。なお、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４０へと転送される。
Ｘ線高電圧装置１４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１４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において回転フレーム１３を回転可能に支持する支持フレーム（図示は省略）に設けられてもよい。
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１５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１４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、支持フレーム等）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４０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１５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１５は、コンソール装置４０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４３からの入力信号を受けて、架台装置１０及び寝台装置３０の動作制御を行う機能を有する。例えば、制御装置１５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３０及び天板３３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４３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１５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１５は、架台装置１０に設けられてもよいし、コンソール装置４０に設けられても構わない。
寝台装置３０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３１と、寝台駆動装置３２と、天板３３と、支持フレーム３４とを有する。基台３１は、支持フレーム３４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３２は、被検体Ｐが載置された天板３３を天板３３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３４の上面に設けられた天板３３は、被検体Ｐが載置される板である。なお、寝台駆動装置３２は、天板３３に加え、支持フレーム３４を天板３３の長軸方向に移動してもよい。
コンソール装置４０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４０は、メモリ４１と、ディスプレイ４２と、入力インターフェース４３と、処理回路４４とを有する。なお、ここでは、コンソール装置４０と架台装置１０とが別体である場合の例を説明するが、架台装置１０にコンソール装置４０又はコンソール装置４０の構成要素の一部が含まれていてもよい。
メモリ４１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４１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４２は、各種の情報を表示する。例えば、ディスプレイ４２は、処理回路４４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４２は、液晶ディスプレイやＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイである。なお、例えば、ディスプレイ４２は、架台装置１０に設けられていてもよい。また、例えば、ディスプレイ４２は、デスクトップ型でもよいし、コンソール装置４０本体と無線通信可能なタブレット端末等で構成されていてもよい。
入力インターフェース４３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４４に出力する。例えば、入力インターフェース４３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４３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。なお、例えば、入力インターフェース４３は、架台装置１０に設けられていてもよい。また、例えば、入力インターフェース４３は、コンソール装置４０本体と無線通信可能なタブレット端末等で構成されていてもよい。
処理回路４４は、Ｘ線ＣＴ装置１全体の動作を制御する。例えば、処理回路４４は、システム制御機能４４１、前処理機能４４２、再構成処理機能４４３、及び画像処理機能４４４を実行する。
システム制御機能４４１は、入力インターフェース４３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４４の各種機能を制御する。例えば、システム制御機能４４１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４４１は、前処理機能４４２、再構成処理機能４４３、及び画像処理機能４４４を制御することで、コンソール装置４０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４４２は、Ｘ線検出器１２の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投影データを生成する。なお、前処理前のデータ（検出データ）及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４４３は、前処理機能４４２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４４４は、入力インターフェース４３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４４３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。なお、３次元画像データの生成は再構成処理機能４４３が直接行っても構わない。
ここで、例えば、処理回路４４は、プロセッサにより実現される。この場合に、処理回路４４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４１に記憶される。そして、処理回路４４は、メモリ４１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４４は、図１の処理回路４４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４４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４４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４４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４４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４１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４４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Ｘ線検出器モジュールによって構成されており、各Ｘ線検出器モジュールが個別に交換可能となっている。このような構成によれば、例えば、Ｘ線検出器１２に異常が発生した際に、故障しているＸ線検出器モジュールを単独で交換することによって、システムのダウンタイムを短縮することができるようになる。
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、本実施形態に係る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は、チャネル方向に一致している。また、Ｘ線検出器１２における円弧の軸方向は、列方向に一致している。また、Ｘ線検出器１２における円弧の径方向は、Ｘ線の照射方向に一致している。なお、以下の説明で参照する各図面では、チャネル方向を矢印Ｃで示し、列方向を矢印Ｒで示し、Ｘ線の照射方向を矢印Ｉで示している。
具体的には、Ｘ線検出器１２は、複数のＸ線検出器モジュール１２１と、コリメータ１２２と、第１の固定フレーム１２３と、第２の固定フレーム１２４と、第１の支持フレーム１２５と、第２の支持フレーム１２６と、遮光板１２７とを有する。なお、Ｘ線検出器１２は、放射線検出器の一例である。
Ｘ線検出器モジュール１２１は、検出面１２１１と、支持部材１２１２と、ＤＡＳ１２１３とを有する。なお、Ｘ線検出器モジュール１２１は、放射線検出器モジュールの一例である。
検出面１２１１は、Ｘ線を検出する複数の検出素子をチャネル方向及び列方向に配列して形成されている。具体的には、検出面１２１１は、チャネル方向に複数の検出素子が配列された検出素子列が列方向に複数配列されて形成されている。
支持部材１２１２は、検出面１２１１を形成するＸ線素子を支持する。具体的には、支持部材１２１２は、略直方体状に形成されており、Ｘ線管１１と対向して配置される面上に、検出面１２１１が固定されている。
ＤＡＳ１２１３は、Ｘ線検出器１２の各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。具体的には、ＤＡＳ１２１３は、増幅器及びＡ／Ｄが搭載された基板として構成され、支持部材１２１２における検出面１２１１とは反対側の面に、Ｘ線の照射方向に沿って延在するように取り付けられている。
コリメータ１２２は、複数のコリメータ板を格子状に配置して構成されており、各Ｘ線検出器モジュール１２１に入射するＸ線から散乱線を除去する。具体的には、コリメータ１２２は、チャネル方向に沿った略円弧状に形成されており、各Ｘ線検出器モジュール１２１の検出面１２１１覆うように配置されている。
第１の固定フレーム１２３及び第２の固定フレーム１２４は、複数のＸ線検出器モジュール１２１がチャネル方向に並べて取り付けられ、各Ｘ線検出器モジュール１２１の検出面１２１１がチャネル方向に並んで配置されるように各Ｘ線検出器モジュール１２１の位置を固定する。
具体的には、第１の固定フレーム１２３は、コリメータ１２２の列方向における一方の端部に固定され、第２の固定フレーム１２４は、コリメータ１２２の列方向における他方の端部に固定されている。そして、第１の固定フレーム１２３及び第２の固定フレーム１２４には、コリメータ１２２におけるＸ線管１１と対向する側の面とは反対側の面に沿うように、複数のＸ線検出器モジュール１２１がチャネル方向に並べて取り付けられる。なお、以下の説明では、第１の固定フレーム１２３と第２の固定フレーム１２４とを区別して説明する場合を除き、両方をまとめて固定フレームと呼ぶ。
第１の支持フレーム１２５及び第２の支持フレーム１２６は、コリメータ１２２及び固定フレームを支持する。具体的には、第１の支持フレーム１２５及び第２の支持フレーム１２６は、コリメータ１２２及び固定フレームを列方向に両側から挟み込むように支持し、その状態で、架台装置１０の支持フレーム（図示は省略）に固定されている。
遮光板１２７は、各Ｘ線検出器モジュール１２１の検出面１２１１に入射する光を抑制する。例えば、遮光板１２７は、光を抑制することが可能な材料を用いて薄い板状に形成された部材であり、コリメータ１２２の全体を覆うように、第１の支持フレーム１２５及び第２の支持フレーム１２６に取り付けられている。
そして、本実施形態に係るＸ線検出器１２では、個々のＸ線検出器モジュール１２１が、固定フレームに対して、両隣に他のＸ線検出器モジュール１２１が取り付けられたまま、それぞれ単独で着脱可能となるように構成されている。
このように、Ｘ線検出器モジュール１２１をその両隣に他のＸ線検出器モジュール１２１が取り付けられたままで着脱する場合には、着脱されるＸ線検出器モジュール１２１が、取り付け済みのＸ線検出器モジュール１２１と干渉することがあり得るため、作業者は慎重に交換作業を行うことが求められる。
このようなことから、本実施形態に係るＸ線検出器１２は、作業者がＸ線検出器モジュール１２１の交換をより容易に行えるように構成されている。
具体的には、本実施形態では、Ｘ線検出器モジュール１２１が、固定フレームに取り付けられる際に、チャネル方向及び列方向への移動が制限されつつ、Ｘ線の照射方向に位置合わせされるように構成されている。
図３は、本実施形態に係るＸ線検出器モジュール１２１の構成例を示す図である。また、図４は、本実施形態に係る第１の固定フレーム１２３の構成例を示す図である。
例えば、図３に示すように、本実施形態では、Ｘ線検出器モジュール１２１の支持部材１２１２に、ガイド部１２１２１と、固定孔１２１２２と、第１の位置決めピン１２１２３と、第２の位置決めピン１２１２４と、案内溝１２１２５と、治具固定穴１２１２６とが設けられている。
ガイド部１２１２１は、支持部材１２１２の列方向における一方の端部に設けられ、Ｘ線の照射方向に延在する溝状に形成されている。具体的には、ガイド部１２１２１は、支持部材１２１２の列方向における一方の端部において、チャネル方向における略中央の位置に設けられており、Ｘ線の照射方向に直交する断面がＵ字状となるように形成されている。
固定孔１２１２２は、支持部材１２１２の列方向における他方の端部に設けられており、Ｘ線の照射方向に支持部材１２１２を貫通するように形成されている。具体的には、固定孔１２１２２は、支持部材１２１２の列方向におけるガイド部１２１２１が設けられた側とは反対側の端部において、チャネル方向における略中央の位置に設けられている。
第１の位置決めピン１２１２３は、支持部材１２１２における第１の固定フレーム１２３と対向する側の面に設けられ、Ｘ線の照射方向に突出するように形成されている。具体的には、第１の位置決めピン１２１２３は、細長い棒状に形成されており、支持部材１２１２における第１の固定フレーム１２３と対向する側の面において、検出面１２１１とガイド部１２１２１との間の位置から突出するように設けられている。
第２の位置決めピン１２１２４は、支持部材１２１２における第２の固定フレーム１２４と対向する側の面に設けられ、Ｘ線の照射方向に突出するように形成されている。具体的には、第２の位置決めピン１２１２４は、第１の位置決めピン１２１２３と同様に細長い棒状に形成されており、支持部材１２１２における第１の固定フレーム１２３と対向する側の面において、検出面１２１１と固定孔１２１２２との間の位置から突出するように設けられている。
案内溝１２１２５は、支持部材１２１２のチャネル方向における両側面に設けられ、列方向に延在するように形成されている。具体的には、案内溝１２１２５は、支持部材１２１２のチャネル方向における両面それぞれにおいて、列方向の全長にわたって、Ｘ線の照射方向に均一な幅を有し、底面が平面状となるように形成されている。
治具固定穴１２１２６は、支持部材１２１２の列方向におけるガイド部１２１２１とは反対側の端面に設けられており、内側にねじが形成されている。具体的には、治具固定穴１２１２６は、支持部材１２１２の列方向におけるガイド部１２１２１とは反対側の端面において、Ｘ線の照射方向及びチャネル方向それぞれにおける略中央の位置に設けられている。
この一方で、例えば、図４に示すように、本実施形態では、第１の固定フレーム１２３に、ガイドピン１２３１と、位置決め穴１２３２とが設けられている。
ガイドピン１２３１は、第１の固定フレーム１２３の列方向における端部に、Ｘ線の照射方向に延在するように設けられている。具体的には、ガイドピン１２３１は、長手方向に直交する断面が円形状を有する棒状の部材であり、一方の端部が第１の固定フレーム１２３に設けられた孔に嵌挿された状態で固定されており、他方の端部が第１の固定フレーム１２３におけるＸ線検出器モジュール１２１と対向する側の面からＸ線の照射方向に延在すように設けられている。
位置決め穴１２３２は、第１の固定フレーム１２３におけるＸ線検出器モジュール１２１の支持部材１２１２と対向する側の面に設けられ、Ｘ線の照射方向に延在するように形成されている。具体的には、位置決め穴１２３２は、チャネル方向及び列方向に関して、第１の固定フレーム１２３に対して予め決められた取り付け位置にＸ線検出器モジュール１２１を位置決めするための穴であり、当該取り付け位置にＸ線検出器モジュール１２１が配置された際に当該Ｘ線検出器モジュール１２１の第１の位置決めピン１２１２３が位置付けられる位置に形成されている。
なお、図４には図示されていないが、第２の固定フレーム１２４においても、Ｘ線検出器モジュール１２１の支持部材１２１２と対向する側の面に、Ｘ線の照射方向に延在する位置決め穴が形成されている。具体的には、上述した取り付け位置にＸ線検出器モジュール１２１が配置された際に当該Ｘ線検出器モジュール１２１の第２の位置決めピン１２１２４が位置付けられる位置に、Ｘ線の照射方向に延在する位置決め穴が形成されている。
本実施形態では、上述した構成によって、Ｘ線検出器モジュール１２１は、固定フレームに取り付けられる際に、第１の固定フレーム１２３のガイドピン１２３１に支持部材１２１２のガイド部１２１２１が嵌合することで、チャネル方向及び列方向への移動が制限されつつ、放射線の照射方向に位置合わせされる。
そして、本実施形態では、上述した構成によって、Ｘ線検出器モジュール１２１は、固定フレームに取り付けられる際に、ガイドピン１２３１に支持部材１２１２のガイド部１２１２１が嵌合した状態で、第１の位置決めピン１２１２３が第１の固定フレーム１２３の位置決め穴１２３２に嵌合し、第２の位置決めピン１２１２４が第２の固定フレーム１２４の位置決め穴に嵌合することで、チャネル方向及び列方向の位置が固定される。
ここで、例えば、支持部材１２１２に設けられるガイド部１２１２１のチャネル方向の溝幅は、第１の固定フレーム１２３のガイドピン１２３１のチャネル方向の幅より大きく、かつ、ガイドピン１２３１のチャネル方向の幅との差が、第１の固定フレーム１２３にＸ線検出器モジュール１２１が取り付けられる際の隣接するＸ線検出器モジュール１２１間の間隔より小さくなるように形成されている。
すなわち、本実施形態では、チャネル方向において、支持部材１２１２に設けられるガイド部１２１２１の溝幅は、必ずしも、第１の固定フレーム１２３のガイドピン１２３１の幅と一致していなくてもよく、隣接するＸ線検出器モジュール１２１と干渉しない範囲内であれば、ガイドピン１２３１の幅より大きくてもよい。この場合には、Ｘ線検出器モジュール１２１は、ガイド部１２１２１がガイドピン１２３１に嵌合した状態で、隣接するＸ線検出器モジュール１２１と干渉しない範囲でチャネル方向への移動が可能となる。
これにより、例えば、作業者が、Ｘ線検出器モジュール１２１を固定フレームに取り付ける際に、まずはガイド部１２１２１を第１の固定フレーム１２３のガイドピン１２３１に嵌合させることで、Ｘ線検出器モジュール１２１の取り付け位置をおおまかに把握し、そのうえで、Ｘ線検出器モジュール１２１の位置を微調整しながら位置決めピンを固定フレームの位置決め穴に嵌合させることで、最終的にＸ線検出器モジュール１２１を取り付けることができるようになる。
さらに、本実施形態では、Ｘ線検出器モジュール１２１が、固定フレームに取り付けられる際に、支持部材１２１２の案内溝１２１２５が取り付け済みの他のＸ線検出器モジュール１２１の支持部材１２１２の案内溝１２１２５に装着された治具によって摺動可能に支持されることで、固定フレーム対して斜めに近づくようにＸ線の照射方向への移動が案内されるように構成されている。
図５は、本実施形態に係る治具の構成例を示す図である。
例えば、図５に示すように、治具５０は、棒状に形成されており、案内部５１と、取付け部５２と、取り付けねじ５３とを有する。
案内部５１は、治具５０の略全長にわたって、治具５０がＸ線検出器モジュール１２１の支持部材１２１２の案内溝１２１２５に装着された際に支持部材１２１２からチャネル方向へ突出するように形成されている。そして、案内部５１は、治具５０がＸ線検出器モジュール１２１の支持部材１２１２の案内溝１２１２５に装着された際に列方向にガイド部１２１２１とは反対側に配置される端部からガイド部１２１２１側に配置される端部へ向かうにつれてＸ線の照射方向に第１の固定フレーム１２３側に近づくように形成された傾斜面を有している。
取付け部５２は、治具５０がＸ線検出器モジュール１２１の支持部材１２１２の案内溝１２１２５に装着された際に列方向にガイド部１２１２１とは反対側に配置される端部に設けられ、当該端部から支持部材１２１２の治具固定穴１２１２６の位置まで延出するように形成されている。
取り付けねじ５３は、取付け部５２の先端部に回動可能に取り付けられており、治具５０がＸ線検出器モジュール１２１の支持部材１２１２の案内溝１２１２５に装着された状態で治具固定穴１２１２６に螺合することで、治具５０を支持部材１２１２に固定する。
本実施形態では、上述した構成によって、Ｘ線検出器モジュール１２１は、固定フレームに取り付けられる際に、支持部材１２１２の案内溝１２１２５が取り付け済みの他の放射線検出器モジュールの支持部材１２１２の案内溝１２１２５に装着された治具５０の案内部５１の傾斜面に摺接しながら列方向に移動することで、固定フレームに対して斜めに近づくようにＸ線の照射方向への移動が案内される。
図６及び７は、本実施形態に係るＸ線検出器モジュール１２１が取り付けられる際の流れを示す図である。
ここで、図６及び７は、Ｘ線検出器１２において隣接して配置される３つのＸ線検出器モジュール１２１を示している。図６は、各Ｘ線検出器モジュール１２１を列方向に見た正面図である。図７は、各Ｘ線検出器モジュール１２１をチャネル方向に見た側面図であり、図６に示すＳ－Ｓ線の位置における断面を含んでいる。なお、図６及び７では、各Ｘ線検出器モジュール１２１が有するＤＡＳ１２１３については図示を省略している。
そして、図６及び７に示す例では、中央に示す第１のＸ線検出器モジュール１２１－１が取り付け対象であり、その両隣に示す第２のＸ線検出器モジュール１２１－２及び第３のＸ線検出器モジュール１２１－３が、既に固定フレームに取り付け済みであるとする。
この場合には、固定フレームに取り付け済みの第２のＸ線検出器モジュール１２１－２及び第３のＸ線検出器モジュール１２１－３それぞれに対して、取り付け対象である第１のＸ線検出器モジュール１２１－１が配置される側の案内溝１２１２５に治具５０が装着される。そして、第２のＸ線検出器モジュール１２１－２及び第３のＸ線検出器モジュール１２１－３に装着された治具５０は、それぞれ、取り付けねじ５３によって各Ｘ線検出器モジュールに固定される。
その後、図６及び７の（ａ）に示すように、第１のＸ線検出器モジュール１２１－１が、ガイド部１２１２１が設けられている端部側から、列方向に、第２のＸ線検出器モジュール１２１－２と第３のＸ線検出器モジュール１２１－３との間に挿入される。
このとき、第１のＸ線検出器モジュール１２１－１は、支持部材１２１２の案内溝１２１２５の端部が第２のＸ線検出器モジュール１２１－２及び第３のＸ線検出器モジュール１２１－３それぞれに装着された治具５０の案内部５１の傾斜面に掛けられた状態で、挿入される。これにより、第１のＸ線検出器モジュール１２１－１の支持部材１２１２の案内溝１２１２５が、第２のＸ線検出器モジュール１２１－２及び第３のＸ線検出器モジュール１２１－３それぞれに装着された治具５０によって摺動可能に支持される。
その後、図６及び７の（ｂ）に示すように、第１のＸ線検出器モジュール１２１－１が、列方向に、第２のＸ線検出器モジュール１２１－２と第３のＸ線検出器モジュール１２１－３との間にさらに挿入される。
このとき、Ｘ線検出器モジュール１２１は、支持部材１２１２の案内溝１２１２５が、第２のＸ線検出器モジュール１２１－２及び第３のＸ線検出器モジュール１２１－３それぞれに装着された治具５０の案内部５１の傾斜面に摺接しながら列方向に移動することで、固定フレームに対して斜めに近づくようにＸ線の照射方向への移動が案内される。
その後、図６及び７の（ｃ）に示すように、第１のＸ線検出器モジュール１２１－１が、第１の固定フレーム１２３のガイドピン１２３１にガイド部１２１２１が嵌合するまで、列方向に、第２のＸ線検出器モジュール１２１－２と第３のＸ線検出器モジュール１２１－３との間にさらに挿入される。
このとき、Ｘ線検出器モジュール１２１は、第１の固定フレーム１２３のガイドピン１２３１に支持部材１２１２のガイド部１２１２１が嵌合することで、チャネル方向及び列方向への移動が制限されつつ、固定フレームに対して斜めに近づくようにＸ線の照射方向への移動が案内される。
その後、図６及び７の（ｄ）に示すように、第１のＸ線検出器モジュール１２１－１は、第１の固定フレーム１２３に向けてＸ線の照射方向に移動された後に、第１の固定フレーム１２３に取り付けられる。
このとき、第１のＸ線検出器モジュール１２１－１は、固定部材によって第１の固定フレーム１２３とは反対側から第１の固定フレーム１２３に押し付けられることで、Ｘ線の照射方向に移動され、第１の固定フレーム１２３に取り付けられる。
図８は、本実施形態に係るＸ線検出器モジュール１２１が固定フレームに取り付けられた状態を示す図である。
例えば、図８に示すように、本実施形態では、第１の固定フレーム１２３に設けられているガイドピン１２３１の先端に、ねじが形成されている。そして、Ｘ線検出器モジュール１２１は、ガイドピン１２３１にガイド部１２１２１が嵌合した状態で、ガイドピン１２３１のネジに螺合するねじが形成された固定部材１２１４によって第１の固定フレーム１２３とは反対側から第１の固定フレーム１２３に押し付けられることで、第１の固定フレーム１２３に締結される。
ここで、例えば、固定部材１２１４は、Ｘ線の照射方向において、第１の固定フレーム１２３に対してＸ線検出器モジュール１２１が位置決めされた際に、ＤＡＳ１２１３より長い長さを有するように形成されている。これにより、作業者が、ＤＡＳ１２１３を越えて手を伸ばして固定部材１２１４を操作できるようになり、ＤＡＳ１２１３によって邪魔されることなく、Ｘ線検出器モジュール１２１を容易に第１の固定フレーム１２３に取り付けられるようになる。
さらに、本実施形態では、第２の固定フレーム１２４におけるＸ線検出器モジュール１２１の支持部材１２１２と対向する側の面にねじ穴が形成されている。一方、Ｘ線検出器モジュール１２１の支持部材１２１２における第２の固定フレーム１２４と対向する側の端部には、Ｘ線の照射方向に貫通する貫通孔が形成されている。そして、Ｘ線検出器モジュール１２１は、第２の固定フレーム１２４のねじ穴に螺合するねじ１２１５が第２の固定フレーム１２４とは反対側から貫通孔に挿入され、当該ねじ１２１５によって第２の固定フレーム１２４に押し付けられることで、第２の固定フレーム１２４に締結される。
このように、本実施形態では、Ｘ線検出器モジュール１２１は、固定フレームに取り付けられる際に、第１の固定フレーム１２３のガイドピン１２３１に支持部材１２１２のガイド部１２１２１が嵌合することで、チャネル方向及び列方向への移動が制限されつつ、放射線の照射方向に位置合わせされる。
また、本実施形態では、Ｘ線検出器モジュール１２１は、固定フレームに取り付けられる際に、支持部材１２１２の案内溝１２１２５が取り付け済みの他のＸ線検出器モジュール１２１の支持部材１２１２の案内溝１２１２５に装着された治具によって摺動可能に支持されることで、固定フレーム対して斜めに近づくようにＸ線の照射方向への移動が案内される。
例えば、Ｘ線検出器モジュール１２１を固定フレームに取り付ける場合には、Ｘ線検出器モジュール１２１を列方向に直線的に挿入し、固定フレームに取り付ける直前にＸ線の照射方向へ移動させるような構成も考えられる。このような構成に対して、本実施形態では、固定フレーム対して斜めに近づくようにＸ線検出器モジュール１２１のＸ線の照射方向への移動が案内されるため、固定フレームに取り付ける直前にＸ線の照射方向へＸ線検出器モジュール１２１を移動させる距離が短くなる。これにより、取り付け対象のＸ線検出器モジュール１２１が、取り付け済みのＸ線検出器モジュール１２１と干渉するリスクをより低減させることができる。
また、本実施形態では、コリメータ１２２に固定された固定フレームにＸ線検出器モジュール１２１が取り付けられて固定されるため、コリメータ１２２に対してＸ線検出器モジュール１２１をより精度よく位置決めできるようになる。
しがたって、本実施形態によれば、Ｘ線検出器モジュール１２１が取り付けられる際に、作業者がより容易に作業を行うことができる。
なお、上述した説明では、Ｘ線検出器モジュール１２１が取り付けられる場合を中心に説明したが、本実施形態では、Ｘ線検出器モジュール１２１が取り外される際も、作業者がより容易に作業を行うことができる。
すなわち、本実施形態では、Ｘ線検出器モジュール１２１は、固定フレームから取り外される際も、第１の固定フレーム１２３のガイドピン１２３１に支持部材１２１２のガイド部１２１２１が嵌合することで、チャネル方向及び列方向への移動が制限されつつ、放射線の照射方向に位置合わせされる。
また、本実施形態では、Ｘ線検出器モジュール１２１は、固定フレームから取り外される際も、支持部材１２１２の案内溝１２１２５が取り付け済みの他のＸ線検出器モジュール１２１の支持部材１２１２の案内溝１２１２５に装着された治具によって摺動可能に支持されることで、固定フレームから斜めに離れるようにＸ線の照射方向への移動が案内される。
上述したように、本実施形態によれば、作業者が放射線検出器モジュールの交換をより容易に行えるようになる。
なお、上述した実施形態では、ガイド部１２１２１が、Ｘ線の照射方向に直交する断面がＵ字状となるように形成されてい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、ガイド部１２１２１は、Ｘ線の照射方向に直交する断面が台形状や矩形状に形成されていてもよい。
また、上述した実施形態では、本願が開示する放射線検出器及び放射線検出器モジュールをＸ線ＣＴ装置に適用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、本願が開示する放射線検出器及び放射線検出器モジュールは、ＰＥＴ装置等、放射線を利用した他の医用画像診断装置にも同様に適用することが可能である。
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４１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４１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１つの実施形態によれば、作業者が放射線検出器モジュールの交換をより容易に行えるようになる。
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。
１ Ｘ線ＣＴ装置
１２ Ｘ線検出器
１２１ Ｘ線検出器モジュール
１２１１ 検出面
１２１２ 支持部材
１２１２１ ガイド部
１２３ 第１の固定フレーム
１２３１ ガイドピン

Claims (8)

  1. 放射線を検出する複数の検出素子をチャネル方向及び列方向に配列して形成された検出面と、当該検出素子を支持する支持部材とを有する複数の放射線検出器モジュールと、
    前記放射線検出器モジュールが前記チャネル方向に並べて取り付けられ、各放射線検出器モジュールの検出面が前記チャネル方向に並んで配置されるように各放射線検出器モジュールの位置を固定する固定フレームと
    を備え、
    前記固定フレームの前記列方向における端部には、前記放射線の照射方向に延在するガイドピンが設けられており、
    前記支持部材の前記列方向における端部には、前記放射線の照射方向に延在し、前記列方向における端面側に開口する溝状のガイド部が形成されており、
    前記放射線検出器モジュールは、前記列方向に移動された後に前記放射線の照射方向に移動されて前記固定フレームに取り付けられる際に、前記ガイドピンに前記ガイド部が嵌合することで、前記チャネル方向及び列方向への移動が制限されつつ、前記放射線の照射方向に位置合わせされる、
    放射線検出器。
  2. 放射線を検出する複数の検出素子をチャネル方向及び列方向に配列して形成された検出面と、当該検出素子を支持する支持部材とを有する複数の放射線検出器モジュールと、
    前記放射線検出器モジュールが前記チャネル方向に並べて取り付けられ、各放射線検出器モジュールの検出面が前記チャネル方向に並んで配置されるように各放射線検出器モジュールの位置を固定する固定フレームと
    を備え、
    前記固定フレームの前記列方向における端部には、前記放射線の照射方向に延在するガイドピンが設けられており、
    前記支持部材の前記列方向における端部には、前記放射線の照射方向に延在する溝状のガイド部が形成されており、
    前記支持部材の前記チャネル方向における両側面には、前記列方向に延在する案内溝が形成されており、
    前記放射線検出器モジュールは、前記固定フレームに取り付けられる際に、前記支持部材の案内溝が取り付け済みの他の放射線検出器モジュールの支持部材の案内溝に装着された治具によって摺動可能に支持されることで、前記固定フレーム対して斜めに近づくように前記照射方向への移動が案内され、前記ガイドピンに前記ガイド部が嵌合することで、前記チャネル方向及び列方向への移動が制限されつつ、前記放射線の照射方向に位置合わせされる、
    放射線検出器。
  3. 前記支持部材の前記チャネル方向における両側面には、前記列方向に延在する案内溝が形成されており、
    前記放射線検出器モジュールは、前記固定フレームに取り付けられる際に、前記支持部材の案内溝が取り付け済みの他の放射線検出器モジュールの支持部材の案内溝に装着された治具によって摺動可能に支持されることで、前記固定フレーム対して斜めに近づくように前記照射方向への移動が案内される、
    請求項１に記載の放射線検出器。
  4. 前記治具は、棒状に形成されており、長手方向の略全長にわたって、当該治具が前記支持部材の案内溝に装着された際に前記支持部材からチャネル方向へ突出するように形成された案内部を有しており、
    前記案内部は、前記治具が前記支持部材の案内溝に装着された際に前記列方向に前記ガイド部とは反対側に配置される端部から前記ガイド部側の端部へ向かうにつれて前記照射方向に前記固定フレームに近づくように形成された傾斜面を有しており、
    前記放射線検出器モジュールは、前記固定フレームに取り付けられる際に、前記支持部材の案内溝が前記他の放射線検出器モジュールの支持部材の案内溝に装着された治具の案内部の傾斜面に摺接しながら前記列方向に移動することで、前記固定フレームに対して斜めに近づくように前記照射方向への移動が案内される、
    請求項２又は３に記載の放射線検出器。
  5. 前記ガイドピンの先端には、ねじが形成されており、
    前記放射線検出器モジュールは、前記ガイドピンに前記ガイド部が嵌合した状態で、前記ガイドピンのネジに螺合するねじが形成された固定部材によって前記固定フレームとは反対側から前記固定フレームに押し付けられることで、前記固定フレームに締結される、
    請求項１～４のいずれか１つに記載の放射線検出器。
  6. 前記支持部材における前記固定フレームと対向する側の面には、前記照射方向に突出する位置決めピンが設けられており、
    前記固定フレームにおける前記支持部材と対向する側の面には、前記照射方向に延在する位置決め穴が形成されており、
    前記放射線検出器モジュールは、前記固定フレームに取り付けられる際に、前記ガイドピンに前記ガイド部が嵌合した状態で、前記位置決めピンが前記位置決め穴に嵌合することで、前記チャネル方向及び前記列方向の位置が固定される、
    請求項１～５のいずれか１つに記載の放射線検出器。
  7. 放射線を検出する複数の検出素子をチャネル方向及び列方向に配列して形成された検出面と、当該検出素子を支持する支持部材とを有する放射線検出器モジュールであって、
    複数の放射線検出器モジュールの検出面が前記チャネル方向に並んで配置されるように各放射線検出器モジュールの位置を固定する固定フレームに他の放射線検出器モジュールとともに前記チャネル方向に並べて取り付けられ、
    前記支持部材の前記列方向における端部には、前記放射線の照射方向に延在し、前記列方向における端面側に開口する溝状のガイド部が形成されており、
    前記固定フレームに取り付けられる際に、前記列方向に移動された後に前記放射線の照射方向に移動されて前記固定フレームの前記列方向における端部に設けられた前記放射線の照射方向に延在するガイドピンに前記ガイド部が嵌合することで、前記チャネル方向及び列方向への移動が制限されつつ、前記放射線の照射方向に位置合わせされる、
    放射線検出器モジュール。
  8. 放射線を検出する複数の検出素子をチャネル方向及び列方向に配列して形成された検出面と、当該検出素子を支持する支持部材とを有する放射線検出器モジュールであって、
    複数の放射線検出器モジュールの検出面が前記チャネル方向に並んで配置されるように各放射線検出器モジュールの位置を固定する固定フレームに他の放射線検出器モジュールとともに前記チャネル方向に並べて取り付けられ、
    前記支持部材の前記列方向における端部には、前記放射線の照射方向に延在する溝状のガイド部が形成されており、
    前記支持部材の前記チャネル方向における両側面には、前記列方向に延在する案内溝が形成されており、
    前記固定フレームに取り付けられる際に、前記支持部材の案内溝が取り付け済みの他の放射線検出器モジュールの支持部材の案内溝に装着された治具によって摺動可能に支持されることで、前記固定フレーム対して斜めに近づくように前記照射方向への移動が案内され、前記固定フレームの前記列方向における端部に設けられた前記放射線の照射方向に延在するガイドピンに前記ガイド部が嵌合することで、前記チャネル方向及び列方向への移動が制限されつつ、前記放射線の照射方向に位置合わせされる、
    放射線検出器モジュール。
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