JPH0568674B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はCTスキヤナ等に適用して好適な放射
線検出器に係り、特に被検体に含有する複数の物
質の像を得るのに有効である放射線検出器に関す
る。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

複数の再構成画像の比較を行なう画像処理手段
として、CTスキヤナによるエネルギーサブトラ
クシヨン技術がある。即ち、このエネルギーサブ
トラクシヨンは、被検体に含有する物質がＸ線エ
ネルギーによつてその吸収係数を変えることを利
用し、Ｘ線照射エネルギーを変化させて被検体よ
り透過して得られるＸ線透過データを収集し、複
合体である被検体の各物質を見分ける技術であ
る。

ところで、従来のこの種の技術は、Ｘ線発生器
からエネルギーの異なるＸ線を複数回にわたつて
被検体に照射し、その都度、被検体より得られる
Ｘ線透過データを収集して再構成画像処理によつ
て画像データを得、これらの画像データに基づい
てサブトラクシヨンを行なつている。

従つて、以上のような技術は、複数回にわたつ
てデータを収集する必要があるため、Ｘ線制御お
よびデータ収集タイミングの煩雑さは否めず、ま
た被検体の検査作業の能率化に欠け、正確なデー
タが得られない不具合があつた。

〔発明の目的〕

本発明は以上のような点に着目してみなされた
もので、一回の放射線照射によつて被検体より透
過して出てくる放射線を複数の波長成分に分けて
変換し、エネルギー範囲の異なる放射線透過デー
タを同時に取得することにより、簡単かつ迅速に
被検体のデータを取得でき、正確なデータによつ
て高精度に例えばサブトラクシヨンを行なわせる
放射線検出器を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、複数のシンチレータの相互間に反射
板を介挿するとともに、これらのシンチレータの
所要個所に光電変換体を設け、各シンチレータで
波長成分の異なる放射線エネルギーを光に変換し
て各光電変換体により電気的なデータに変換する
ことにより、エネルギーバンドの異なる複数のデ
ータを同時に取得する放射線検出器である。

〔発明の実施例〕

次に、本発明の一実施例について第１図を参照
して説明する。同図において１１，１２は放射線
エネルギーや線量に比例する発光量で発光するシ
ンチレータであつて、これらのシンチレータ１
１，１２間にはアルミニウムやステンレス等の材
料の反射板１３が介挿されている。この反射板１
３は、直進入射してくる放射線エネルギーをその
厚さに起因して減衰させて後段側のシンチレータ
例えば１２へ導き入れ、さらに各シンチレータ１
１，１２内では発光せられた光を反射させる機能
をもつている。なお、放射線入出射側を除いてシ
ンチレータ１１，１２の外周部にも同様に反射板
１３′が添着されている。

また、各シンチレータ１１，１２の表面の反射
板１３，１３′を除く所要の個所には光電変換体
１４，１５が設けられている。これらの光電変換
体１４，１５は、シンチレータ１１，１２の表面
より外側に透明電極（ネサ電極）１４ａ，１５
ａ、光電変換膜例えばフオトダイオード１４ｂ，
１５ｂおよびアルミニウム蒸着膜等で形成された
電極１４ｃ，１５ｃ等の順序で配置構成されたも
のである。１６，１６′，１７，１７′は信号取出
し用リード線、RA，RBは放射線例えばＸ線の
入射方向を示している。

従つて、以上のような構成の放射線検出器によ
れば、放射線Ａ，Ｂが図示矢印方向から入射して
くると、長波長成分である低放射線エネルギーＡ
はシンチレータ１１によつて吸収発光され、これ
が光電変換体１４の透明電極１４ａを経て光電変
換膜である例えばフオトダイオード１４ｂによつ
てその発光量に比例する電気的な放射線透過デー
タに変換された後、リード線１６，１６′により
外部に導出されるようになつている。

一方、短波長成分である高放射線エネルギーＢ
は反射板１３を突き進んで次段のシンチレータ１
２に入射し、ここで放射線エネルギーに比例する
発光量で発光する。この光は前述と同様に透明電
極１５ａを経て光電変換膜である例えばフオトダ
イオード１５ｂによつて発光量に比例する電気的
な放射線透過データに変換された後、リード線１
７，１７′によつて外部に導出される。なお、各
電極１４ａ，１５ｂ，１４ｃは薄い放射線の透過
しやすい材料を用いるので、放射線に対しては殆
んど透明に近いものである。

従つて、以上のような放射線検出器としては第
２図のような特性をもつて表わすことができる。
即ち、Ａはシンチレータ１１より光電変換体１４
に入射する長波長帯における放射線のパワースペ
クトルであり、Ｂはシンチレータ１１を通つてシ
ンチレータ１２より光電変換体１５に入射する短
波長帯における放射線のパワースペクトルであ
る。図中、λは波長、Ｉは光電変換体１４，１５
の出力電流である。かかる特性から明らかなよう
に、前段側のシンチレータ１１では長波長の放射
線エネルギーを吸収して出力を得、後段側のシン
チレータ１２は短波長成分の多い放射線エネルギ
ーを吸収して放射線透過データを取り出すことが
できる。ゆえに、１個の放射線検出器によつてエ
ネルギーの異なる放射線透過データを同時に取り
出すことができる。

なお、本発明の放射線検出器は上記実施例に限
定されずに種々変形して実施できるものである。
上記実施例では２個のシンチレータ１１，１２の
組合せであるが、２個以上例えば第３図のように
３個のシンチレータ２１〜２３を組合せたもので
もよい。なお、各シンチレータ２１〜２３の間に
それぞれ反射板１３−１，１３−２が介挿される
ものである。２４は光電変換体である。従つて、
以上のような構成にすれば、３つの異なる放射線
エネルギーバンドの放射線透過データを取得で
き、被検体のより多くの混合物質の識別用データ
を得ることができる。

また、複数のシンチレータ例えば１１，１２は
放射線入射方向においてほぼ同じ厚さとしてもよ
いが、各シンチレータ１１，１２の厚さの比を可
変すれば、放射線エネルギーバンドを調整でき、
混合物質に関する正確なデータを得ることができ
る。なお、放射線検出器に回転機構を取り付け、
人為的又は電気的に180°回転させれば、各シンチ
レータ１１，１２を全く逆の厚さ比をもつて設定
でき、全く逆のエネルギーバンドのデータを取得
できる。さらに、相隣接するシンチレータ例えば
１１，１２間に配置する反射板１３として着脱自
在に設け、その材質、厚さの異なる反射板１３を
選択的に用いて放射線エネルギーバンドを調整す
ることも可能である。また、放射線検出器として
は、第４図のように台形状の形態に形成し、フア
ン状放射線ビームの照射による被検体の放射線透
過データを取得し易くするとともに各シンチレー
タ１１，１２への放射線入射量を等しくすること
も用意に実現できる。また、第５図のように放射
線入射方向に対してある角度をもつて反射板１
３′を配置し、この反射板１３′で仕切れた各シン
チレータ１１，１２によつて発光せられる光を適
宜な個所に設けた光電変換体１４′，１５′で各エ
ネルギーバンドの放射線透過データとして取得し
てもよい。その他、本発明の要旨を逸脱しない範
囲で種々変形して実施できる。例えば第６図の如
き複数の放射線検出器を並べてラインセンサとし
て使用してもよいことは言うまでもない。

次に、本発明に係る放射線検出器を例えばCT
スキヤナに適用した一例について説明する。同図
において３１はフアン状放射線ビームを照射する
放射線発生器、３２は２個のシンチレータ１１，
１２の組合せによる放射線検出器を横方向に多数
個並べて構成したラインセンサであり、これらの
発生器３１とラインセンサ３２との間に被検体３
３が設置される。なお、スキヤン方式としてはい
わゆる第１世代から第４世代の何れでもよく、ま
た放射線検出器３１、ラインセンサ３２又は被検
体３３の何れを回転させてもよい。３４Ａ，３４
Ｂはシンチレータ１１，…，１２，…に対応して
設けられたデータ収集部、３５Ａ，３５Ｂはコン
ボリユーシヨン法によりコンボリユーシヨン関数
を用いて放射線投影方向の各放射線検出器ごとの
コンボリユーシヨン演算を行なうコンボリユーシ
ヨン演算部、３６Ａ，３６Ｂはコンボリユーシヨ
ン演算によつて得られた投影方向のデータを一時
記憶するメモリ、３７は各メモリ３６Ａ，３６Ｂ
ごとにデータを読出してバツクプロジエクシヨン
（逆投影）処理を行なう画像再構成処理部、３８
は所定のプログラムに従つて所定のタイミングで
各構成部を制御するとともに所定の演算を実行す
る中央演算制御処理ユニツト（以下、CPUと指
称する）であり、これには磁気デイスク装置３９
およびデイスプレイ用メモリ４０を介してデイス
プレイ装置４１が接続されている。

従つて、以上のような放射線検出器を用いた
CTスキヤナであれば、次のような種々の画像処
理を行なうことができる。その１つはエネルギー
サブトラクシヨンの実行、他の１つはエネルギー
の異なる画像の形成、他のもう１つはエネルギー
の異なる画像のカラー表示が可能となる。

先ず、エネルギーサブトラクシヨンの処理につ
いて述べる（第８図参照）。この処理としては、
放射線発生器３１からＤ１の如き放射線パルスが
放射され、ラインセンサ３２を構成する各放射線
検出器のシンチレータ１１，…および１２，…に
対応してＤ２ＡおよびＤ２Ｂのように長波長バン
ドの放射線エネルギーおよび短波長バンドの放射
線エネルギーを検出して電気的な放射線透過デー
タに変換し、このデータをデータ収集部３４Ａ，
３４Ｂでデータ収集（Ｄ３Ａ，Ｄ３Ｂ）してデイ
ジタル変換した後、コンボリユーシヨン演算部３
５Ａ，３５Ｂへ送出する。ここでは、前処理を行
なつた後、コンボリユーシヨン法を用いて投影方
法におけるコンボリユーシヨン演算によりデータ
を得、このデータを一時メモリ３６Ａ，３６Ｂに
記憶する。各メモリ３６Ａ，３６Ｂに記憶された
データはCPU３８からの異なつた読出しタイミ
ングで読出されて画像再構成処理部３７に送ら
れ、ステツプＤ５にて画像再構成処理によつて例
えばＡ系側の再構成画像データを得る。このよう
にして得られた再構成画像データはCPU３８に
よつて一旦磁気デイスク装置３９に格納され（Ｄ
６）、次にＢ系側の再構成画像データを得る。以
上のようにしてＡ系、Ｂ系の再構成画像データを
得たならば、適宜な重みＰを付して、ｆ＝Ａ−
PBなるサブトラクシヨン処理を行なう。そして、
サブトラクシヨン処理されたデータは画像メモリ
４０に格納された後、必要なときに読出してデイ
スプレイ装置４１に表示するものである。

次に、エネルギーの異なる画像データの作成
は、上述するサブトラクシヨンにおける画像再構
成処理にてエネルギーの異なるＡ系とＢ系の再構
成画像データを得ているので、これを別々にデイ
スプレイ装置４１に表示すればよい。

また、Ａ系とＢ系の再構成画像データを加算し
てそれぞれの画像データを別々にデイスプレイ装
置４１にカラー表示することもできる。

〔発明の効果〕

以上詳記したように本発明によれば、複数のシ
ンチレータを反射板を介挿して直列に接続すると
ともに各シンチレータの所要個所に光電変換体を
設け、直接および反射板を通つて入射する放射線
のうち長波長成分の放射線を前段側のシンチレー
タにて、短波長成分の放射線を後段側のシンチレ
ータにて吸収発光させ、前記各光電変換体で電気
的な放射線検透過データに変換して検出するもの
であるので、一回の放射線照射でエネルギーバン
ドの異なる複数のデータを同時に取得でき、従来
のように放射線エネルギーを二回にわたつて変化
させてデータを取得するものに較べてデータ収集
能力にすぐれ、正確なデータを得ることができ、
またCTスキヤナなどに適用して高精度なエネル
ギーサブトラクシヨン処理は実現できる放射線検
出器を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る放射線検出器の一実施例
を示すもので、同図Ａは上面断面図、同図Ｂは側
面断面図、第２図は放射線の波長と出力との関係
特性図、第３図ないし第５図は本発明の他の実施
例を示す上面断面図、第６図は本発明の放射線検
出器を複数個並べたラインセンサの一部切欠して
示す斜視図、第７図は本発明の放射線検出器を適
用したCTスキヤナのブロツク構成図、第８図は
CTスキヤナによるエネルギーサブトラクシヨン
処理の流れ図である。 １１，１２，２１〜２３……シンチレータ、１
３，１３−１，１３−２……反射板、１４……光
電変換体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数のシンチレータのそれぞれの間に反射板
   を介挿するとともに、各シンチレータの表面の所
   要個所に光電変換体を設け、直接および反射板を
   通つて各シンチレータに入射する放射線のうち長
   波長成分の放射線を前段側のシンチレータで、短
   波長成分の放射線を後段側のシンチレータでそれ
   ぞれ検出し、前記各シンチレータごとに設けられ
   た光電変換体でエネルギーの異なる電気的な放射
   線透過データを取得するようにしたことを特徴と
   する放射線検出器。 ２ 複数のシンチレータは少なくとも２個以上で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の放射線検出器。 ３ 複数のシンチレータはそれぞれほぼ同じ厚さ
   を有するものである特許請求の範囲第１項記載の
   放射線検出器。 ４ 複数のシンチレータはそれぞれ異なる厚さを
   有するものである特許請求の範囲第１項記載の放
   射線検出器。 ５ 反射体はその材質または厚さを可変して各シ
   ンチレータ間に介挿するものである特許請求の範
   囲第１項記載の放射線検出器。 ６ 放射線検出器は向きを変えて使用するもので
   ある特許請求の範囲第１項記載の放射線検出器。 ７ 放射線検出器は台形状に形成されたものであ
   る特許請求の範囲第１項記載の放射線検出器。