JP7341721B2 - 放射線検出器、及びｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、放射線検出器、及びＸ線ＣＴ装置に関する。

従来、放射線検出器において、検出器モジュールとコリメータとの間の位置ずれ（ミスアライメント）の影響を低減するために、各種の技術が提案されている。例えば、ミスアライメントの程度（ずれ量）を計測し、ずれ量に応じて検出信号を補正した上で画像を再構成する技術などが知られている。

特開平１０－５２１０号公報

本発明が解決しようとする課題は、ミスアライメントの影響を低減することができる放射線検出器、及びＸ線ＣＴ装置を提供することである。

実施形態に係る放射線検出器は、センサと、電子回路と、スイッチと、制御部とを備える。センサは、複数の電極から構成され、放射線を検出する。電子回路は、前記電極からで出力される信号に基づいて、デジタルデータを出力する。スイッチは、前記電極ごとに、前記電極と前記電子回路との間に設けられる。制御部は、前記複数の電極と散乱線除去グリッドとの位置関係に基づいて、前記スイッチを制御する。

図１は、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成の一例を示す図である。 図２Ａは、第１の実施形態に係るミスアライメントについて説明するための図である。 図２Ｂは、第１の実施形態に係るミスアライメントについて説明するための図である。 図３Ａは、第１の実施形態に係るＸ線検出器の構成の一例を示す図である。 図３Ｂは、第１の実施形態に係るＸ線検出器の構成の一例を示す図である。 図３Ｃは、第１の実施形態に係るＸ線検出器の構成の一例を示す図である。 図４は、第１の実施形態に係る電極のスイッチ制御を説明するための図である。 図５は、第１の実施形態の変形例１に係るＸ線検出器の構成の一例を示す図である。 図６は、第１の実施形態の変形例２に係るＸ線検出器の構成の一例を示す図である。 図７は、第１の実施形態の変形例３に係るＸ線検出器の構成の一例を示す図である。 図８は、第２の実施形態に係る制御回路の処理を説明するための図である。

以下、図面を参照して、実施形態に係る放射線検出器、及びＸ線ＣＴ装置を説明する。なお、一つの実施形態に記載した内容は、原則として他の実施形態にも同様に適用可能である。

なお、以下の実施形態では一例として、Ｘ線検出器について説明するが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、ガンマ線等を検出する放射線検出器においても、
以下の実施形態を適用可能である。

また、以下の実施形態では一例として、フォトンカウンティングＣＴを実行可能なＸ線ＣＴ装置について説明するが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、積分型（電流モード計測方式）の検出器を備えるＸ線ＣＴ装置や、ガンマ線等を検出する放射線検出器を備えた放射線診断装置においても、以下の実施形態を適用可能である。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１の構成の一例を示す図である。図２に示すように、第１の実施形態に係る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。

ここで、図１においては、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軸方向とする。なお、図１は、説明のために架台装置１０を複数方向から描画したものであり、Ｘ線ＣＴ装置１が架台装置１０を１つ有する場合を示す。

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、Ｘ線高電圧装置１４と、制御装置１５と、ウェッジ１６と、Ｘ線絞り１７と、ＤＡＳ（Data Acquisition System）１８とを有する。

Ｘ線管１１は、熱電子を発生する陰極（フィラメント）と、熱電子の衝突を受けてＸ線を発生する陽極（ターゲット）とを有する真空管である。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、陰極から陽極に向けて熱電子を照射することで、被検体Ｐに対し照射するＸ線を発生する。例えば、Ｘ線管１１には、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線管がある。

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、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。例えば、回転フレーム１３は、アルミニウムを材料とした鋳物である。なお、回転フレーム１３は、Ｘ線管１１及びＸ線検出器１２に加えて、Ｘ線高電圧装置１４やウェッジ１６、Ｘ線絞り１７、ＤＡＳ１８等を更に支持することもできる。更に、回転フレーム１３は、図１において図示しない種々の構成を更に支持することもできる。

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、ウェッジフィルタ（wedge filter）やボウタイフィルタ（bow-tie filter）であり、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等を加工したフィルタである。

Ｘ線絞り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であり、複数の鉛板等の組み合わせによってスリットを形成する。なお、Ｘ線絞り１７は、前置コリメータと呼ばれる場合もある。また、図２においては、Ｘ線管１１とＸ線絞り１７との間にウェッジ１６が配置される場合を示すが、Ｘ線管１１とウェッジ１６との間にＸ線絞り１７が配置される場合であってもよい。この場合、ウェッジ１６は、Ｘ線管１１から照射され、Ｘ線絞り１７により照射範囲が制限されたＸ線を透過して減衰させる。

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高電圧発生装置と、Ｘ線管１１が発生するＸ線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よい。なお、Ｘ線高電圧装置１４は、回転フレーム１３に設けられてもよいし、図示しない固定フレームに設けられても構わない。

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、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。例えば、制御装置１５は、回転フレーム１３の回転や架台装置１０のチルト、寝台装置３０及び天板３３の動作等について制御を行う。一例を挙げると、制御装置１５は、架台装置１０をチルトさせる制御として、入力された傾斜角度（チルト角度）情報により、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。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に設けられてもよい。

Ｘ線検出器１２は、Ｘ線光子が入射するごとに、当該Ｘ線光子のエネルギー値を計測可能な信号を出力する。Ｘ線光子は、例えば、Ｘ線管１１から照射され被検体Ｐを透過したＸ線光子である。Ｘ線検出器１２は、Ｘ線光子が入射するごとに、１パルスの電気信号（アナログ信号）を出力する複数の検出素子を有する。電気信号（パルス）の数を計数することで、各検出素子に入射したＸ線光子の数を計数することが可能である。また、この信号に対して、所定の演算処理を行なうことで、当該信号の出力を引き起こしたＸ線光子のエネルギー値を計測することができる。なお、Ｘ線検出器１２のＸ線の入射面側には、散乱Ｘ線を低減させるためにコリメータが設置される。コリメータは、散乱線除去グリッド又は後置コリメータと呼ばれる場合もある。

上記した検出素子は、複数の電極から構成され、放射線を検出するセンサである。例えば、検出素子は、ＣｄＴｅ（テルル化カドミウム：cadmium telluride）やＣｄＺｎＴｅ（テルル化カドミウム亜鉛：cadmium Zinc telluride）などの半導体検出素子に電極が配置されたものである。すなわち、Ｘ線検出器１２は、入射したＸ線光子を、直接、電気信号に変換する直接変換型の検出器である。なお、本実施形態は、直接変換型の検出器に限らず、シンチレータと光検出器を組み合わせた間接変換型の検出器にも適用可能である。

Ｘ線検出器１２は、上記した検出素子と、検出素子に接続されて、検出素子が検出したＸ線光子を計数するＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）とを複数有する。ＡＳＩＣは、検出素子が出力した個々の電荷量に比例した高さを有する電気パルスを波高弁別することで、検出素子に入射したＸ線光子の数を計数する。また、ＡＳＩＣは、個々の電荷の大きさに基づく演算処理を行なうことで、計数したＸ線光子のエネルギーを計測する。さらに、ＡＳＩＣは、Ｘ線光子の計数結果をデジタルデータとしてＤＡＳ１８に出力する。

ＤＡＳ１８は、Ｘ線検出器１２から入力された計数処理の結果に基づいて検出データを生成する。検出データは、例えば、サイノグラムである。サイノグラムは、Ｘ線管１１の各位置において各検出素子に入射した計数処理の結果を並べたデータである。サイノグラムは、ビュー方向及びチャンネル方向を軸とする２次元直交座標系に、計数処理の結果を並べたデータである。ＤＡＳ１８は、例えば、Ｘ線検出器１２におけるスライス方向の列単位で、サイノグラムを生成する。ここで、計数処理の結果は、エネルギービンごとのＸ線の光子数を割り当てたデータである。例えば、ＤＡＳ１８は、Ｘ線管１１から照射されて被検体Ｐを透過したＸ線に由来する光子（Ｘ線光子）を計数し、当該計数したＸ線光子のエネルギーを弁別して計数処理の結果とする。ＤＡＳ１８は、生成した検出データをコンソール装置４０へ転送する。ＤＡＳ１８は、例えば、プロセッサにより実現される。

ＤＡＳ１８が生成したデータは、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、固定フレーム等。図１での図示は省略している）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へと転送される。ここで、非回転部分とは、例えば、回転フレーム１３を回転可能に支持する固定フレーム等である。なお、回転フレーム１３から架台装置１０の非回転部分へのデータの送信方法は、光通信に限らず、非接触型の如何なるデータ伝送方式を採用してもよいし、接触型のデータ伝送方式を採用しても構わない。

寝台装置３０は、撮影対象の被検体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駆動機構であり、モータ及びアクチュエータ等を含む。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、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、コンソール装置４０は架台装置１０とは別体として説明するが、架台装置１０にコンソール装置４０又はコンソール装置４０の各構成要素の一部が含まれてもよい。

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。また、例えば、メモリ４１は、Ｘ線ＣＴ装置１に含まれる回路がその機能を実現するためのプログラムを記憶する。なお、メモリ４１は、Ｘ線ＣＴ装置１とネットワークを介して接続されたサーバ群（クラウド）により実現されることとしてもよい。

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各種の画像を表示したり、操作者から各種の操作を受け付けるためのＧＵＩ（Graphical User Interface）を表示したりする。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。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ることにしても構わない。

入力インターフェース４３は、操作者から各種の入力操作を受け付けて、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。また、例えば、入力インターフェース４３は、ＣＴ画像データを再構成する際の再構成条件や、ＣＴ画像データから後処理画像を生成する際の画像処理条件等の入力操作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、操作面へ触れることで入力操作を行うタッチパッド、表示画面とタッチパッドとが一体化されたタッチスクリーン、光学センサを用いた非接触入力回路、音声入力回路等により実現される。なお、入力インターフェース４３は、架台装置１０に設けられてもよい。また、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ることにしても構わない。また、入力インターフェース４３は、マウスやキーボード等の物理的な操作部品を備えるものだけに限られない。例えば、コンソール装置４０とは別体に設けられた外部の入力機器から入力操作に対応する電気信号を受け取り、この電気信号を処理回路４４へ出力する電気信号の処理回路も入力インターフェース４３の例に含まれる。

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、画像処理機能４４４、スキャン制御機能４４５及び表示制御機能４４６を実行する。ここで、例えば、図１に示す処理回路４４の構成要素であるシステム制御機能４４１、前処理機能４４２、再構成処理機能４４３、画像処理機能４４４、スキャン制御機能４４５、及び表示制御機能４４６が実行する各処理機能は、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内に記録されている。処理回路４４は、例えば、プロセッサであり、メモリ４１から各プログラムを読み出し、実行することで読み出した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内に示された各機能を有することとなる。

なお、図１においては、システム制御機能４４１、前処理機能４４２、再構成処理機能４４３、画像処理機能４４４、スキャン制御機能４４５及び表示制御機能４４６の各処理機能が単一の処理回路４４によって実現される場合を示したが、実施形態はこれに限られるものではない。例えば、処理回路４４は、複数の独立したプロセッサを組み合わせて構成され、各プロセッサが各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。

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。

前処理機能４４２は、ＤＡＳ１８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て投影データを生成する。

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画像データを生成する。再構成処理機能４４３は、再構成したＣＴ画像データをメモリ４１に格納する。

ここで、フォトンカウンティングＣＴで得られる計数結果から生成された投影データには、被検体Ｐを透過することで減弱されたＸ線のエネルギーの情報が含まれている。このため、再構成処理機能４４３は、例えば、特定のエネルギー成分のＣＴ画像データを再構成することができる。また、再構成処理機能４４３は、例えば、複数のエネルギー成分それぞれのＣＴ画像データを再構成することができる。

また、再構成処理機能４４３は、例えば、各エネルギー成分のＣＴ画像データの各画素にエネルギー成分に応じた色調を割り当て、エネルギー成分に応じて色分けされた複数のＣＴ画像データを重畳した画像データを生成することができる。また、再構成処理機能４４３は、例えば、物質固有のＫ吸収端を利用して、当該物質の同定が可能となる画像データを生成することができる。再構成処理機能４４３が生成する他の画像データとしては、単色Ｘ線画像データや密度画像データ、実効原子番号画像データ等が挙げられる。

ＣＴ画像データを再構成するには被検体の周囲一周、３６０°分の投影データが、またハーフスキャン法でも１８０°＋ファン角度分の投影データが必要とされる。いずれの再構成方式に対しても本実施形態へ適用可能である。以下、説明を簡単にするため、被検体周囲一周、３６０°分の投影データを用いて再構成する再構成（フルスキャン再構成）方式を用いるものとする。

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、任意断面の断層像やレンダリング処理による３次元画像等の画像データに変換する。画像処理機能４４４は、変換した画像データをメモリ４１に格納する。

スキャン制御機能４４５は、架台装置１０で行なわれるＣＴスキャンを制御する。例えば、スキャン制御機能４４５は、Ｘ線高電圧装置１４、Ｘ線検出器１２、制御装置１５、ＤＡＳ１８及び寝台駆動装置３２の動作を制御することで、架台装置１０における計数結果の収集処理を制御する。一例を挙げると、スキャン制御機能４４５は、位置決め画像（スキャノ画像）を収集する撮影及び診断に用いる画像を収集する本撮影（スキャン）における投影データの収集処理をそれぞれ制御する。

表示制御機能４４６は、メモリ４１が記憶する各種画像データを、ディスプレイ４２に表示するように制御する。

以上、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１の構成について説明した。かかる構成のもと、Ｘ線ＣＴ装置１は、ミスアライメントの影響を低減するために、以下に説明する構成を備える。

図２Ａ及び図２Ｂを用いて、ミスアライメントについて説明する。図２Ａ及び図２Ｂは、第１の実施形態に係るミスアライメントについて説明するための図である。図２Ａ及び図２Ｂの上図には、Ｘ線検出器２２をＸ線の入射面側から見た場合の図を例示する。また、図２Ａ及び図２Ｂの下図には、各上図における検出素子の拡大図を例示する。なお、図２Ａは、ミスアライメントが生じていない場合の例であり、図２Ｂは、ミスアライメントが生じている場合の例である。また、図２Ａ及び図２Ｂにおいて、「ｃ」はチャネル方向に対応し、「ｓ」はスライス方向に対応する。

Ｘ線検出器２２は、本実施形態に係るＸ線検出器１２と同様に、直接変換型の検出器である。例えば、Ｘ線検出器２２は、図２Ａ及び図２Ｂの上図に示すように、チャネル方向に並ぶ複数の検出器モジュール２２０を有する。各検出器モジュール２２０のＸ線の入射面側には、散乱Ｘ線を低減させるためにコリメータ２９が設置される。コリメータ２９は、複数の遮蔽板２９ａがチャネル方向に並べられた構造を有する。各遮蔽板２９ａは、散乱Ｘ線を吸収する機能を有し、Ｘ線の入射方向及びスライス方向を通る面に対して平行に配置される。

図２Ａの下図に示すように、ミスアライメントが生じていない場合には、例えば、各遮蔽板２９ａの間に一つの検出素子２２１が配置される。この検出素子２２１は、例えば、一辺が約５００μｍの正方形に構成され、チャネル方向及びスライス方向にそれぞれ４個ずつ、合計１６個の電極２２１ａ（陽極）を有する。なお、図２Ａ及び図２Ｂでは、２つの検出素子２２１を図示したが、実際には複数の検出素子２２１がチャネル方向及びスライス方向に配置される。

ここで、ミスアライメントが生じた場合には、遮蔽板２９ａが一部の電極２２１ａのＸ線パスを遮ることとなる。図２Ｂの下図に示す例では、スライス方向に並ぶ一列分の電極２２１ａのＸ線パスが遮られている。また、領域Ｒ１，Ｒ２にはＸ線が入射するものの、電極２２１ａが存在しないためデッドスペースとなってしまう。このように、ミスアライメントが生じると、Ｘ線を十分に検出できなくなる結果、画質に影響を及ぼしてしまう。

また、近年、放射線検出器の空間分解能の向上によって、検出素子サイズに対するずれ量の割合が高くなるため、アライメント公差に対する要求精度が高くなっている。例えば、フォトンカウンティングＣＴ（Computed Tomography）用のＸ線検出器１２では、一辺が５００μｍ未満の高精細化も可能であるため、アライメント公差に対する要求精度が高くなっている。しかしながら、高精度のアライメントを複数の検出器モジュールそれぞれについて行うことは困難である。

そこで、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１は、ミスアライメントの影響を低減するために、以下に説明する構成を備える。

図３Ａ、図３Ｂ、及び図３Ｃを用いて、第１の実施形態に係るＸ線検出器１２の構成について説明する。図３Ａ、図３Ｂ、及び図３Ｃは、第１の実施形態に係るＸ線検出器１２の構成の一例を示す図である。図３Ａ、図３Ｂ、及び図３Ｃには、Ｘ線検出器１２において検出素子を構成する電極（陽極）の配置を例示する。図３Ａは、ミスアライメントが生じていない場合の例である。また、図３Ｂは、コリメータがチャネル方向の正方向にミスアライメントした場合の例である。また、図３Ｃは、コリメータがチャネル方向の負方向にミスアライメントした場合の例である。また、図３Ａ、図３Ｂ、及び図３Ｃにおいて、「ｃ」はチャネル方向に対応し、「ｓ」はスライス方向に対応する。

Ｘ線検出器１２は、図２Ａ及び図２Ｂの上図に示したＸ線検出器２２と同様に、チャネル方向に並ぶ複数の検出器モジュール１２０を有し、各検出器モジュール１２０のＸ線の入射面側には、散乱Ｘ線を低減させるためにコリメータ１９が設置される。コリメータ１９は、コリメータ２９と同様に、複数の遮蔽板１９ａ，１９ｂがチャネル方向に並べられた構造を有する。各遮蔽板１９ａ，１９ｂは、散乱Ｘ線を吸収する機能を有し、Ｘ線の入射方向及びスライス方向を通る面に対して平行に配置される。なお、検出器モジュール１２０及びコリメータ１９の位置関係は、図２Ａ及び図２Ｂの上図に示した検出器モジュール２２０及びコリメータ２９の位置関係と同様であるので、図示を省略する。

図３Ａ、図３Ｂ、及び図３Ｃに示すように、Ｘ線検出器１２は、複数の主電極１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃと、複数のサブ電極１２３ａ，１２３ｂ，１２３ｃ，１２３ｄ，１２３ｅ，１２３ｆとを有する。なお、複数の主電極１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃを区別無く総称する場合に、「主電極１２２」と表記する。また、複数のサブ電極１２３ａ，１２３ｂ，１２３ｃ，１２３ｄ，１２３ｅ，１２３ｆを区別無く総称する場合に、「サブ電極１２３」と表記する。また、主電極１２２は、第１電極の一例である。また、サブ電極１２３は、第２電極の一例である。

主電極１２２及びサブ電極１２３は、半導体検出素子の陽極側に配置される電極である。主電極１２２は、各検出素子を構成する主要な電極であり、チャネル方向及びスライス方向に２次元的に配列される。また、サブ電極１２３は、主電極１２２より小さい電極であり、複数の主電極１２２の間に複数設けられる。例えば、図示の例では、サブ電極１２３は、チャネル方向において隣り合う主電極１２２の間に、３つずつ配置される。

ここで、図３Ａに示すように、ミスアライメントが生じていない場合には、遮蔽板１９ａは、サブ電極１２３ｂのＸ線パス上に位置し、遮蔽板１９ｂは、サブ電極１２３ｅのＸ線パス上に位置する。この場合、１つの主電極１２２ｂ及び２つのサブ電極１２３ｃ，１２３ｄが、１つの検出素子１２１ａを構成する。

また、図３Ｂに示すように、コリメータ１９がチャネル方向の正方向にミスアライメントした場合には、遮蔽板１９ａは、サブ電極１２３ｃのＸ線パス上に位置し、遮蔽板１９ｂは、サブ電極１２３ｆのＸ線パス上に位置する。この場合、１つの主電極１２２ｂ及び２つのサブ電極１２３ｄ，１２３ｅが、１つの検出素子１２１ｂを構成する。

また、図３Ｃに示すように、コリメータ１９がチャネル方向の負方向にミスアライメントした場合には、遮蔽板１９ａは、サブ電極１２３ａのＸ線パス上に位置し、遮蔽板１９ｂは、サブ電極１２３ｄのＸ線パス上に位置する。この場合、１つの主電極１２２ｂ及び２つのサブ電極１２３ｂ，１２３ｃが、１つの検出素子１２１ｃを構成する。

すなわち、Ｘ線検出器１２は、複数の電極とコリメータ１９との位置関係に基づいて、検出素子を構成する電極を切り換える制御（スイッチ制御）を行う。これにより、Ｘ線検出器１２は、ミスアライメントの影響を低減することができる。なお、図３Ａ、図３Ｂ、及び図３Ｃでは、１つの検出素子を図示したが、実際には複数の検出素子がチャネル方向及びスライス方向に配置される。

次に、図４を用いて、第１の実施形態に係る電極のスイッチ制御について説明する。図４は、第１の実施形態に係る電極のスイッチ制御を説明するための図である。図４に示すように、Ｘ線検出器１２は、複数の電極の後段に、スイッチ１２４ａ，１２４ｂ，１２４ｃ，１２４ｄ，１２４ｅ、ＡＳＩＣ１２５、及び制御回路１２６を有する。

スイッチ１２４ａ，１２４ｂ，１２４ｃ，１２４ｄ，１２４ｅは、電極毎に、各電極と、ＡＳＩＣ１２５との間に設けられる。図４に示す例では、スイッチ１２４ａは、サブ電極１２３ｂとＡＳＩＣ１２５との間に設けられる。また、スイッチ１２４ｂは、サブ電極１２３ｃとＡＳＩＣ１２５との間に設けられる。また、スイッチ１２４ｃは、主電極１２２ｂとＡＳＩＣ１２５との間に設けられる。また、スイッチ１２４ｄは、サブ電極１２３ｄとＡＳＩＣ１２５との間に設けられる。また、スイッチ１２４ｅは、サブ電極１２３ｅとＡＳＩＣ１２５との間に設けられる。また、各スイッチ１２４ａ，１２４ｂ，１２４ｃ，１２４ｄ，１２４ｅからの信号線は束ねられ、１つのＡＳＩＣ１２５に接続される。なお、複数のスイッチ１２４ａ，１２４ｂ，１２４ｃ，１２４ｄ，１２４ｅを区別無く総称する場合に、「スイッチ１２４」と表記する。

ＡＳＩＣ１２５は、各電極から出力される信号に基づいて、デジタルデータを出力する電子回路である。例えば、ＡＳＩＣ１２５は、複数の電極（主電極１２２及びサブ電極１２３）から出力される信号を束ねて、１つの検出素子の出力として計測する。そして、ＡＳＩＣ１２５は、Ｘ線光子の計数結果をデジタルデータとしてＤＡＳ１８に出力する。

制御回路１２６は、ＣＰＵ等を有する処理回路によって構成され、複数の電極とコリメータ１９との位置関係に基づいて、スイッチ１２４を制御する。例えば、制御回路１２６は、３つの接続パターン（接続パターンＡ，Ｂ，Ｃ）により、複数のスイッチ１２４を切り換える制御を行う。

接続パターンＡでは、スイッチ１２４ａが「ＯＦＦ」、スイッチ１２４ｂが「ＯＮ」、スイッチ１２４ｃが「ＯＮ」、スイッチ１２４ｄが「ＯＮ」、スイッチ１２４ｅが「ＯＦＦ」にそれぞれ切り換えられる。この場合、主電極１２２ｂ及び２つのサブ電極１２３ｃ，１２３ｄがＡＳＩＣ１２５に接続されるため、図３Ａに示した検出素子１２１ａが構成される。

接続パターンＢでは、スイッチ１２４ａが「ＯＦＦ」、スイッチ１２４ｂが「ＯＦＦ」、スイッチ１２４ｃが「ＯＮ」、スイッチ１２４ｄが「ＯＮ」、スイッチ１２４ｅが「ＯＮ」にそれぞれ切り換えられる。この場合、主電極１２２ｂ及び２つのサブ電極１２３ｄ，１２３ｅがＡＳＩＣ１２５に接続されるため、図３Ｂに示した検出素子１２１ｂが構成される。

接続パターンＣでは、スイッチ１２４ａが「ＯＮ」、スイッチ１２４ｂが「ＯＮ」、スイッチ１２４ｃが「ＯＮ」、スイッチ１２４ｄが「ＯＦＦ」、スイッチ１２４ｅが「ＯＦＦ」にそれぞれ切り換えられる。この場合、主電極１２２ｂ及び２つのサブ電極１２３ｂ，１２３ｃがＡＳＩＣ１２５に接続されるため、図３Ｃに示した検出素子１２１ｃが構成される。

すなわち、制御回路１２６は、それぞれの検出素子に含まれる主電極１２２及びサブ電極１２３から出力される信号を共通のＡＳＩＣ１２５へ出力させることで、主電極１２２及びサブ電極１２３からそれぞれ出力された信号を束ねる。

ここで、制御回路１２６は、それぞれの接続パターンにおける検出素子からの出力を比較する。例えば、制御回路１２６は、３つの接続パターン（接続パターンＡ，Ｂ，Ｃ）それぞれにおいて、単位時間当たりの光子数をＡＳＩＣ１２５に計測させ、Ｘ線検出器１２内部のメモリに記憶させる。そして、制御回路１２６は、接続パターンＡにおける光子数と、接続パターンＢにおける光子数と、接続パターンＣにおける光子数とを比較する。

ここで、ミスアライメントが生じていない場合には、接続パターンＡにおける光子数が最大になると考えられる。また、コリメータ１９がチャネル方向の正方向にミスアライメントした場合には、接続パターンＢにおける光子数が最大になると考えられる。また、コリメータ１９がチャネル方向の負方向にミスアライメントした場合には、接続パターンＣにおける光子数が最大になると考えられる。

そこで、制御回路１２６は、比較した結果、光子数が最大となる接続パターンに各スイッチ１２４を切り換える。具体的には、制御回路１２６は、サブ電極１２３とＡＳＩＣ１２５との間のスイッチ１２４を制御する。

このように、制御回路１２６は、各検出素子からの信号の出力に基づいて、スイッチ１２４を制御する。これにより、制御回路１２６は、ミスアライメントが生じていたとしても、ミスアライメントに応じて接続する検出素子を変更し、当該位置に対応する複数の電極からの信号を読み出すので、ミスアライメントの影響を低減させることができる。

なお、図４では、説明の都合上、１つのＡＳＩＣ１２５を図示したが、実際にはＸ線検出器１２は、複数のＡＳＩＣ１２５を備える。例えば、Ｘ線検出器１２は、構成される検出素子の数（主電極１２２の数）と同じ数のＡＳＩＣ１２５を備えるのが好適である。

また、図４では、複数の接続パターンの中から適切な接続パターンを自動的に選択する場合を説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、操作者は、電極とコリメータ１９との位置関係を目視にて確認し、確認した位置関係を示す情報を指定することができる。この場合、制御回路１２６は、操作者から指定された位置関係に基づいて、スイッチ１２４を制御する。

また、図４では、接続パターンが規定される場合を説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、制御回路１２６は、各スイッチ１２４のＯＮ／ＯＦＦを操作者の任意で切り換え可能である。ただし、Ｘ線検出器１２の動作中に各電極が接続するＡＳＩＣ１２５は１つである。

また、制御回路１２６は、任意のタイミングでスイッチ制御を実行可能である。例えば、制御回路１２６は、検出器モジュール１２０上にコリメータ１９がアライメントされる度に、上述したスイッチ制御を行うのが好適であるが、これに限定されるものではない。例えば、制御回路１２６は、定期的（例えば、毎日、毎週など）にスイッチ制御を行っても良いし、撮像中の任意のタイミングでスイッチ制御を行っても良い。

上述してきたように、第１の実施形態に係るＸ線検出器１２において、検出素子は、複数の電極から構成され、放射線を検出する。ＡＳＩＣ１２５は、電極から出力される信号に基づいて、デジタルデータを出力する。スイッチ１２４は、電極ごとに、電極とＡＳＩＣ１２５との間に設けられる。制御回路１２６は、複数の電極とコリメータ１９との位置関係に基づいて、スイッチ１２４をフィードバック制御する。これによれば、Ｘ線検出器１２は、ミスアライメントの影響を低減させることができる。

また、ミスアライメントによるＸ線の検出効率が低下すると、被検体にとって不要な被爆が増大することとなる。第１の実施形態に係るＸ線検出器１２は、ミスアライメントによるＸ線の検出効率の低下を抑制することができるので、不要な被爆を低減させることができる。

（第１の実施形態の変形例１）
複数の電極の他の配置例について説明する。図５は、第１の実施形態の変形例１に係るＸ線検出器１２の構成の一例を示す図である。図５には、Ｘ線検出器１２において検出素子を構成する電極（陽極）の配置を例示する。また、図５において、「ｃ」はチャネル方向に対応し、「ｓ」はスライス方向に対応する。

図５に示すように、Ｘ線検出器１２は、複数の主電極１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃと、複数のサブ電極１２３ａ，１２３ｂ，１２３ｃ，１２３ｄ，１２３ｅ，１２３ｆとを有する。また、各電極は、スイッチ１２４へ接続されるバンプ１２７を有する。具体的には、バンプ１２７ａは、サブ電極１２３ａに形成され、バンプ１２７ｂは、サブ電極１２３ｂに形成され、バンプ１２７ｃは、サブ電極１２３ｃに形成され、バンプ１２７ｄは、主電極１２２ｂに形成され、バンプ１２７ｅは、サブ電極１２３ａに形成され、バンプ１２７ｆは、サブ電極１２３ａに形成され、バンプ１２７ｇは、サブ電極１２３ａに形成される。なお、複数のバンプ１２７ａ，１２７ｂ，１２７ｃ，１２７ｄ，１２７ｅ，１２７ｆ，１２７ｇを区別無く総称する場合に、「バンプ１２７」と表記する。また、バンプ１２７は、接合部の一例である。

ここで、隣り合う２つのサブ電極１２３のバンプ１２７は、遮蔽板１９ａ及び遮蔽板１９ｂの配列方向（つまり、チャネル方向）とは異なる方向にずれて配置される。例えば、バンプ１２７ａとバンプ１２７ｂは、スライス方向にずれて配置されている。また、バンプ１２７ｂとバンプ１２７ｃは、スライス方向にずれて配置されている。これにより、検出素子１２１ａを高精細化することが可能となる。

この検出素子１２１ａの高精細化について説明する。一般的に、電極やバンプ１２７のサイズを小さくするほど、検出素子の高精細化を行うことができるが、バンプ１２７の最小サイズにはある程度の限界がある。このため、複数のサブ電極１２３をチャネル方向に並べて配置する場合、それぞれのサブ電極１２３の幅はバンプ１２７の最小サイズより大きくせざるを得ない。

一方、本実施形態では、サブ電極１２３ａ，１２３ｂ，１２３ｃをチャネル方向に並べて配置する場合に、各サブ電極１２３のバンプ１２７の位置をスライス方向にずらして配置する。これにより、サブ電極１２３ａ，１２３ｂ，１２３ｃの幅を、部分的に、バンプ１２７の最小サイズより小さくすることが可能となる。

（第１の実施形態の変形例２）
第１の実施形態では、コリメータ１９が１次元コリメータである場合を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、コリメータ１９が２次元コリメータである場合にも、ミスアライメントの影響を低減させることができる。

図６は、第１の実施形態の変形例２に係るＸ線検出器１２の構成の一例を示す図である。図６には、Ｘ線検出器１２において検出素子を構成する電極（陽極）の配置を例示する。また、図６において、「ｃ」はチャネル方向に対応し、「ｓ」はスライス方向に対応する。

図６に示すように、Ｘ線検出器１２は、主電極１３１と、複数のサブ電極１４１，１４２，１４３，１４４，１４５，１４６，１４７，１４８，１４９，１５０，１５１，１５２，１５３，１５４，１５５，１５６，１５７，１５８，１５９，１６０，１６１，１６２，１６３，１６４とを有する。また、図示しないが、各電極は、スイッチ１２４を介してＡＳＩＣ１２５に接続される。

例えば、ミスアライメントが生じていない場合には、主電極１３１と、８個のサブ電極１４７，１４８，１４９，１５２，１５３，１５６，１５７，１５８とが、検出素子１３０ａを構成する。この場合、制御回路１２６は、主電極１３１と、８個のサブ電極１４７，１４８，１４９，１５２，１５３，１５６，１５７，１５８とに接続された各スイッチ１２４を「オン」にし、他のスイッチを「オフ」にすることで、検出素子１３０ａを構成する。

また、例えば、コリメータ１９がチャネル方向の正方向及びスライス方向の正方向にミスアライメントした場合には、主電極１３１と、８個のサブ電極１５３，１５４，１５７，１５８，１５９，１６２，１６３，１６４とが、検出素子１３０ｂを構成する。この場合、制御回路１２６は、主電極１３１と、８個のサブ電極１５３，１５４，１５７，１５８，１５９，１６２，１６３，１６４とに接続された各スイッチ１２４を「オン」にし、他のスイッチを「オフ」にすることで、検出素子１３０ｂを構成する。

このように、Ｘ線検出器１２は、２次元コリメータが適用される場合にも、チャネル方向及びスライス方向のそれぞれのミスアライメントの影響を低減させることができる。

（第１の実施形態の変形例３）
また、第１の実施形態では、複数の電極が、大きさが異なる複数種類の電極（主電極１２２とサブ電極１２３）を含む場合を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、複数の電極は、均一な大きさを有する複数の電極であっても良い。

図７は、第１の実施形態の変形例３に係るＸ線検出器１２の構成の一例を示す図である。図７には、Ｘ線検出器１２において検出素子を構成する電極（陽極）の配置を例示する。また、図７の下図は、図７の上図のコリメータがチャネル方向の正方向に移動した場合を示す。また、図７において、「ｃ」はチャネル方向に対応し、「ｓ」はスライス方向に対応する。なお、図７では、図示の都合上、スライス方向に２列に並ぶ電極１７１を例示するが、実際にはチャネル方向及びスライス方向に複数の電極１７１が配列される。

図７に示すように、Ｘ線検出器１２は、均一なサイズを有する複数の電極１７１を有する。例えば、電極１７１は、最小サイズのバンプ１７２を含むことが可能な最小のサイズで形成される。図７に示す例では、遮蔽板１９ａと遮蔽板１９ｂとの間において、１１個の電極１７１が配置される。

図７の上図では、検出素子１７３ａ，１７４ａ，１７５ａ，１７６ａが構成される。この場合、制御回路１２６は、各検出素子１７３ａ，１７４ａ，１７５ａ，１７６ａに含まれる電極１７１に接続された各スイッチ１２４を「オン」にし、他のスイッチを「オフ」にすることで、各検出素子１７３ａ，１７４ａ，１７５ａ，１７６ａを構成する。

ここで、図７の下図に示すように、コリメータがチャネル方向の正方向にずれた場合には、このずれに応じて検出素子を構成する電極を変更する。この場合、制御回路１２６は、コリメータの移動距離に応じて各検出素子１７３ａ，１７４ａ，１７５ａ，１７６ａをずらし、各検出素子１７３ｂ，１７４ｂ，１７５ｂ，１７６ｂを構成する。制御回路１２６は、各検出素子１７３ｂ，１７４ｂ，１７５ｂ，１７６ｂに含まれる電極１７１に接続された各スイッチ１２４を「オン」にし、他のスイッチを「オフ」にすることで、各検出素子１７３ａ，１７４ａ，１７５ａ，１７６ａを構成する。

このように、Ｘ線検出器１２は、各電極のサイズを均一にするとともに、最小サイズのバンプ１７２を含むことが可能な最小サイズとすることで、遮蔽板の間隔と比較して更に高精細な検出を行うことができる。なお、各検出素子を構成する電極の数は、図示のものに限定されるものではなく、任意の数に設定可能である。

（第２の実施形態）
第１の実施形態では、Ｘ線検出器１２とコリメータ１９との間のミスアライメントの影響を低減させる場合を説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、ミスアライメントは、Ｘ線の焦点位置の変更（フライングフォーカス）によっても生じ得る。そこで、第２の実施形態では、フライングフォーカスが行われる場合に、Ｘ線ＣＴ装置１がスイッチ制御を動的に行う場合を説明する。

図８は、第２の実施形態に係る制御回路１２６の処理を説明するための図である。図８に示すように、Ｘ線管１１は、フィラメント（陰極）１８１と、ターゲット（陽極）１８２と、グリッド１８３と、焦点制御回路１８４とを有する。

フィラメント１８１は、熱電子を放射する。ターゲット１８２は、フィラメント１８１から放射された熱電子を受けてＸ線を発生する。焦点制御回路１８４は、フィラメント１８１から放射される熱電子のターゲット１８２に対する照射位置を制御することで、Ｘ線の焦点を変更する。例えば、焦点制御回路１８４は、グリッド１８３に印加される電圧を制御することで、電磁偏向によりＸ線の焦点位置を変更する。なお、フライングフォーカスによる焦点位置の変更方法については、公知の技術を適宜選択して適用可能である。

ここで、互いに異なる２つの焦点位置「Ｆ１」と焦点位置「Ｆ２」が存在する場合には、コリメータ１９やＸ線検出器１２との相対的な位置関係（アライメント）に違いが生じる可能性がある。そこで、制御回路１２６は、各焦点位置に対応する接続パターンを記憶しておく。なお、この接続パターンは、検出素子からの出力（例えば、光子数）を予め比較することで規定される。

そして、制御回路１２６は、撮像中にフライングフォーカスが行われる場合には、撮像条件（例えば、電圧プロファイルなど）を参照して各焦点位置の変更タイミングを読み取り、変更タイミングに応じて各焦点位置に対応する接続パターンにスイッチ１２４を切り換える。

このように、制御回路１２６は、焦点制御回路１８４によって変更されるＸ線の焦点位置に対する検出素子及びコリメータ１９の位置関係に基づいて、スイッチ１２４を制御する。これにより、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１は、Ｘ線の焦点位置の変更に応じて、スイッチ制御を動的に行うことができる。

（その他の実施形態）
上述した実施形態以外にも、種々の異なる形態にて実施されてもよい。

また、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・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・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、上記の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、ミスアライメントの影響を低減することができる。

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。

１ Ｘ線ＣＴ装置
１２１ 検出素子
１２４ スイッチ
１２５ ＡＳＩＣ
１２６ 制御回路

Claims (8)

1. 複数の電極から構成され、放射線を検出するセンサと、
   前記電極からで出力される信号に基づいて、デジタルデータを出力する電子回路と、
   前記電極ごとに、前記電極と前記電子回路との間に設けられるスイッチと、
   前記複数の電極と散乱線除去グリッドとの位置関係と、前記スイッチの制御対象となる電極を含む前記センサからの信号の出力とに基づいて、前記スイッチを制御する制御部と、
   を備える放射線検出器。
2. 前記制御部は、放射線の焦点位置に対する前記センサ及び前記散乱線除去グリッドの位置関係に基づいて、前記スイッチを制御する、
   請求項１に記載の放射線検出器。
3. 前記センサは、前記複数の電極として、第１電極と、前記第１電極より小さい第２電極とを有し、
   前記制御部は、前記位置関係に基づいて、前記第２電極に接続されるスイッチを制御する、
   請求項１又は２に記載の放射線検出器。
4. 前記第２電極は、複数の前記第１電極の間に複数設けられる、
   請求項３に記載の放射線検出器。
5. 前記第２電極は、前記スイッチへ接続される接合部を有し、
   隣り合う２つの前記第２電極の前記接合部は、前記散乱線除去グリッドにおける複数の遮蔽板の配列方向とは異なる方向にずれて配置される、
   請求項３又は４に記載の放射線検出器。
6. 前記制御部は、それぞれの前記センサに含まれる前記第１電極及び前記第２電極から出力される信号を共通の前記電子回路へ出力させることで、前記第１電極及び前記第２電極からそれぞれ出力された信号を束ねる、
   請求項３～５のいずれか一つに記載の放射線検出器。
7. 前記センサは、均一な大きさを有する前記複数の電極を有する、
   請求項１又は２に記載の放射線検出器。
8. 熱電子を放射するフィラメントと、
   前記熱電子を受けてＸ線を発生するターゲットと、
   前記フィラメントから放射される前記熱電子のターゲットに対する照射位置を制御することで、前記Ｘ線の焦点を変更する焦点制御部と、
   複数の電極から構成され、放射線を検出するセンサと、
   前記電極からで出力される信号に基づいて、デジタルデータを出力する電子回路と、
   前記電極ごとに、前記電極と前記電子回路との間に設けられるスイッチと、
   前記焦点制御部によって変更される前記Ｘ線の焦点位置に対する前記センサ及び散乱線除去グリッドの位置関係と、前記スイッチの制御対象となる電極を含む前記センサからの信号の出力とに基づいて、前記スイッチを制御する制御部と、
   を備えるＸ線ＣＴ装置。

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