JPH1176222A - Ｘ線検出器とそれを備えるｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 主Ｘ線に対するコリメータ板の投影による検
出素子の出力にばらつきが従来より少なくする。 【解決手段】 上記課題は、Ｘ線源からのＸ線を被検体
に曝射し、前記被検体を透過した主Ｘ線を複数の検出素
子チャンネルでそれぞれ検出する検出素子基板３と、前
記被検体と検出素子基板３の間に前記検出素子チャンネ
ルを隔離するＸ線不感部分のＸ線入射方向の延長上に検
出素子チャンネルと対応付けて配置される複数のコリメ
ータ板２からなる散乱Ｘ線用コリメータアレイを備える
Ｘ線検出器において、前記コリメータアレイの各コリメ
ータ板２は前記検出素子の各チャンネルにおいてコリメ
ータ板２の前記Ｘ線源の焦点から見た投影面積を等しく
するように前記検出素子の２チャンネル毎に配置される
ことで解決される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被検体を透過した
Ｘ線を複数の検出素子チャンネルでそれぞれ検出する検
出素子アレイを備えるＸ線検出器に係り、特に被検体と
検出素子アレイの間に配置されるコリメータアレイの配
置を改良したＸ線検出器に関する。また、上記Ｘ線検出
器を採用したＸ線ＣＴ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のＸ線ＣＴ装置に用いられるＸ線検
出器を形成する複数の検出素子アレイは、Ｘ線管（Ｘ線
源）の焦点とＸ線検出素子群のそれぞれのチャンネルを
結ぶ線上（計測パス、という）にある被検体を透過した
部分のＸ線（主Ｘ線、という）の減弱を計測するが、被
検体によって散乱したＸ線（散乱Ｘ線、という）がある
と、Ｘ線計測に誤差を生じることとなる。これは散乱Ｘ
線が入射することによりその検出素子に出力が大きくな
り、計測パス上でのＸ線の被検体による減弱が見かけ上
小さく測定され誤差となるからである。このような誤差
が増えたデータを用いてＣＴ画像を再構成すると分解能
の低下、特に低コントラスト分解能のうちの濃度分解能
が低下する。具体的には被検体の肋骨の内側のＣＴ値が
低下し本来無い低ＣＴ値の領域が画像上に現れるリブア
ーチファクトと呼ばれる現象や、被検体の肝臓のＣＴ値
にばらつきが生じるといったアーチファクトが生じてい
た。

【０００３】また、近年より高い解像度のあるＣＴ像を
得るというニーズがあり、電離箱Ｘ線検出器では解像度
に寄与する精度が略限界まできていたので、より精度を
高く設計できる固体Ｘ線検出器の代わってきたが、固体
検出器にあっては、特開平４−３３６０４４号公報（公
知例、という）に開示されているように、被検体からの
散乱Ｘ線を防ぐグリッド板（コリメータ板、ともいう）
が必要である。

【０００４】このコリメータ板をアレイ状にしたコリメ
ータアレイと検出素子アレイの位置合わせには次のよう
な問題がある。コリメータアレイの大きさは検出素子ア
レイの大きさに相似する関係を例えば整数倍とすること
でコリメータと検出素子のチャンネル数は一致させるこ
とができるが、コリメータアレイと検出素子アレイはそ
れぞれのモジュールの位置が異なることとなる。これ
は、検出素子アレイが検出素子間を区切る隔壁板の部分
がアレイの端部であるためそれぞれのアレイ間の境界が
チャンネル間の境界と一致するのに対して、コリメータ
アレイではコリメータ板で挟まれる空間がチャンネルに
対応するため、コリメータ板を支持するコリメータアレ
イ間の境界は検出素子チャンネルの主Ｘ線の入射を遮る
位置に配置されてしまう。例えば、検出素子アレイとコ
リメータアレイを一体化させたモジュールを組み立てる
とき、構造的に検出素子アレイの境界とコリメータアレ
イの境界が１／２チャンネルずれることとなる。このず
れを防ぐためにコリメータアレイと検出素子アレイ両端
を固定する支持部材はコリメータアレイと検出素子アレ
イの組み合わせが非対称な形状となるためにそれぞれ異
なった形状の部材（勝手違いの部材、という）を用意し
なければならない。

【０００５】また、公知例には、Ｘ線ＣＴ装置のグリッ
ド構造は、複数の検出素子毎にグリッド板を配設して散
乱Ｘ線を遮断し、検出素子チャンネル間の幾何効率を向
上し、鮮明なＣＴ画像を得ることが開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記公知例には、複数
の検出素子チャンネル毎にグリッド板を配置して散乱Ｘ
線を遮断し幾何効率を向上する旨開示されているが、主
Ｘ線に対するコリメータ板の投影が検出素子の出力にば
らつきを与える点の配慮がなされていないという問題が
あった。

【０００７】また、上記従来のＸ線検出器は、コリメー
タアレイと検出素子アレイの取付けは、例えば数百ミリ
メートルのコリメータアレイ又は検出素子アレイの外形
寸法に対して数十マイクロメートルの検出素子チャンネ
ル幅の位置合わせという高い精度が要求されるため、コ
リメータアレイ又は検出素子アレイの外形寸法の仕上が
りにより、それぞれの仕上がりに合った勝手違いの部材
を用意しなければならないという問題があった。

【０００８】本発明は、上記問題点の少なくとも一つを
解決するためになされたものであり、その目的は、主Ｘ
線に対するコリメータ板の投影による検出素子の出力に
ばらつきが従来より少ないＸ線検出器を提供することに
ある。

【０００９】また、コリメータアレイ又は検出素子アレ
イの外形寸法の仕上がりに影響しないＸ線検出器を提供
することにある。また、上記Ｘ線検出器を採用すること
により、構造的に濃度分解能の向上やこれに起因するア
ーチファクトを低減するＸ線ＣＴ装置を提供することに
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的は、Ｘ線源から
のＸ線を被検体に曝射し、前記被検体を透過した主Ｘ線
を複数の検出素子チャンネルでそれぞれ検出する検出素
子アレイと、前記被検体と前記検出素子アレイの間に前
記検出素子チャンネルを隔離するＸ線不感部分のＸ線入
射方向の延長上に検出素子チャンネルと対応付けて配置
される複数のＸ線遮蔽板からなる散乱Ｘ線用コリメータ
アレイを備えるＸ線検出器において、前記コリメータア
レイの各Ｘ線遮蔽板は前記検出素子の各チャンネルにお
いて前記Ｘ線遮蔽板の前記Ｘ線源の焦点から見た投影面
積を等しくするように前記検出素子の２チャンネル毎に
配置されることを特徴とするＸ線検出器によって達成さ
れる。

【００１１】また、Ｘ線源からのＸ線を被検体に曝射
し、Ｘ線源と対向配置され被検体を透過したＸ線をＸ線
検出器で検出して投影データを出力する系で、少なくと
もＸ線源が被検体の周囲を回転してそれぞれの回転角度
の投影データを得、これらの投影データから被検体の断
層画像を再構成するＸ線ＣＴ装置のＸ線検出器に上記Ｘ
線検出器であることを特徴とするＸ線ＣＴ装置によって
達成される。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明のＸ線検出器の一実施の形
態について、図面を用いて説明する。図１は本発明のＸ
線検出器の実施の一形態を示すコリメータアレイと検出
素子アレイの組み合わせモジュールの外観図、図２は図
１の断面図である。

【００１３】本発明の実施例を図１，図２に示す。検出
素子アレイとコリメータアレイとを組み合わせたモジュ
ールは、図１に示すように、円弧面を持つ支持部材１の
対向する側面にはコリメータ板２の端部が接着剤等で固
定されている。支持部材１の円弧面の反対側面はポリゴ
ン面となっていて、このポリゴン面に接するように検出
素子アレイ基板３が取付けられている。検出素子基板３
の上には、コリメータ板２の隙間を入射してきたＸ線を
受けて電気信号に変換するＸ線検出素子６と前記電気信
号を取り出すコネクタ４を有している。支持部材１には
このモジュールを収容する検出器容器内に固定するため
に容器固定用ネジ穴５を有している。

【００１４】次に、検出素子基板３とコリメータ板２の
構造は、図２に示すように、検出素子基板３の上にはＸ
線検出素子６が２の倍数チャンネル並べられ、コリメー
タ板２は検出素子チャンネルに２チャンネルに１枚の割
合で設けられ、検出素子６のチャンネル分離部のＸ線入
射方向の延長上に配置されている。また、コリメータ板
２は検出素子アレイ６の最も外側に配置される検出素子
チャンネルと、この検出素子チャンネルに隣接する検出
素子チャンネルの間に設けることにより、コリメータア
レイと検出素子アレイは図面に左右方向に対称配置され
ることとなる。また、支持部材１の外形は配置した検出
素子基板３の外形より内側となる構造のため、モジュー
ル組立の際支持部材１が隣接するモジュールの支持部材
１と干渉せずに所定の位置に配置できる。ここでは、６
個の検出素子アレイを組み合わせているが奇数個の検出
器素子アレイの組み合わせでも、検出素子アレイのＸ線
検出素子のチャンネル数が偶数であればモジュールを対
称構造とすることができる。

【００１５】次に、コリメータアレイと検出素子アレイ
のモジュールの構造を検討した過程を説明する。

【００１６】従来技術の問題点は、支持部材が非対称構
造であることから生じている。前に説明したように検出
素子チャンネル毎にコリメータ板を置く構造のアレイで
はコリメータアレイと検出素子アレイのアレイ間境界が
１／２チャンネルずれるという問題は必然的に生じてし
まう。しかし、検出素子アレイのチャンネル数を偶数と
し、コリメータ板を検出素子２チャンネルに１枚ずつ配
置するということとすればコリメータアレイと検出素子
アレイの境界を一致させて支持部材を対称構造とするこ
とが可能となる。

【００１７】ここで、３チャンネルの検出素子に１枚の
コリメータ板を配置するといった、奇数チャンネルの検
出素子に１枚のコリメータ板を配置する場合は、検出素
子アレイのチャンネル数がいかなる場合でもコリメータ
アレイの構造を対称とすることができない。

【００１８】また、４チャンネル又は６チャンネルとい
った偶数チャンネルの検出素子に１枚のコリメータを配
置する場合はコリメータアレイ構造を対称構造とするこ
とが可能となるが次に示すような別の問題を有してい
る。どのような問題であるかといえば、斜め方向から入
射する散乱Ｘ線を一様に遮蔽する場合、コリメータ板の
間隔を拡げることに比例してコリメータ板をＸ線入射方
向の距離を引き伸ばさなければならなくなる。すなわ
ち、コリメータ板の距離を４チャンネル毎にあっては４
倍に、６チャンネル毎にあっては６倍にそのＸ線入射方
向の距離を引き伸ばさなければならない。

【００１９】また、主Ｘ線の特性の面から偶数チャンネ
ルの検出素子に１枚のコリメータを配置する場合を考察
すると、Ｘ線管焦点から曝射され被検体を透過した主Ｘ
線は、コリメータ板の隙間を通過して検出素子のシンチ
レータで光に変換し、さらに検出素子のフォトダイオー
ドで電気信号に変換し、被検体のＸ線透過率に関するデ
ータとして得られる。ここで、コリメータ板の置かれて
いる位置に入射されるＸ線は、コリメータによってほと
んど遮蔽されるので、検出素子にはＸ線源の焦点から見
たコリメータ板の影が投影されることとなる。すなわ
ち、４チャンネル毎あるいは６チャンネル毎の場合は検
出素子に影が出るものと出ないものが生じることとな
り、この影が検出素子のばらつきとなる。

【００２０】ところが、２チャンネル毎の場合は、検出
素子上に必ず同じ面積だけの影ができることになるか
ら、影による検出素子のばらつきがでないこととなる。
前記検出素子のばらつきを低減する原理を、図３を用い
て説明する。図３は、本発明の原理の説明図である。

【００２１】図３に示すように、Ｘ線源の焦点３１から
扇状Ｘ線が被検体３２を透過する。被検体３２を透過し
たＸ線は主Ｘ線３３と散乱Ｘ線３４がある。散乱Ｘ線３
４はＸ線検出素子３６の方向に前置されるコリメータ板
３５によって吸収される。一方主Ｘ線３３はＸ線検出素
子３６まで到達するので、Ｘ線検出素子３６は主Ｘ線３
３のみを検出することができる。しかしながら、主Ｘ線
３３はコリメータ板３５によってその一部は遮られる。
この遮られる際にできる主Ｘ線の影は検出素子の各チャ
ンネルに等しく投影されるように各コリメータ板を配置
しなければならない。

【００２２】よって主Ｘ線のコリメータ板によってでき
るＸ線検出素子への影を等しい面積で投影するには、例
えば、コリメータ板を前記検出素子チャンネルを隔離す
るＸ線不感部分のＸ線入射方向の延長上に配置する際、
コリメータが検出素子チャンネル方向の厚さをｔ［ｍ
ｍ］の一様な板とすれば、コリメータ板の中心（前記厚
さ方向のｔ／２［ｍｍ］）の位置が前記Ｘ線不感部分の
中心位置と一致させるように配置して、検出素子上に投
影される主Ｘ線の影が各々の検出素子で等しくなるよう
にすることを行えばよい。

【００２３】以上説明した実施の形態により、コリメー
タ支持部材を図面方向左右対称の構造とすることが可能
となり、対向する支持部材を勝手違いでなく同一形状と
することができる。このため、加工に要する工数を低減
できるとともに、精度向上が２種類の勝手違いの支持部
材を製作することに比較して容易となる。また、対向す
る支持部材の精度選別を行うにあたってのペアの選択の
幅が広くなる。

【００２４】また、２チャンネル毎の検出素子に対して
１枚のコリメータ板を配置するので、従来の１チャンネ
ル毎の検出素子に対して１枚のコリメータ板を配置する
場合に対して、影の面積を半減できるので、検出素子出
力すなわちＸ線感度を向上することができる。

【００２５】次に、このＸ線検出器を、図示しないＸ線
ＣＴ装置に採用することを説明する。Ｘ線ＣＴ装置は、
Ｘ線源からのＸ線を被検体に曝射し、Ｘ線源と対向配置
され被検体を透過したＸ線をＸ線検出器で検出して投影
データを出力する系で、少なくともＸ線源が被検体の周
囲を回転してそれぞれの回転角度の投影データを得、こ
れらの投影データから被検体の断層画像を再構成するも
のである。

【００２６】このようなＸ線ＣＴ装置に、上記Ｘ線検出
器を採用すれば、従来あったＸ線検出器の検出ばらつ
き、コリメータ板によるＸ線感度の低下を防ぐことがで
きるから、濃度分解能の向上やこれに起因するアーチフ
ァクトを低減することができる。

【００２７】

【発明の効果】本発明は、主Ｘ線に対するコリメータ板
の投影による検出素子の出力にばらつきが従来より少な
いＸ線検出器を提供するという効果を奏する。また、コ
リメータアレイ又は検出素子アレイの外形寸法の仕上が
りに影響しないＸ線検出器を提供するという効果を奏す
る。また、構造的に濃度分解能の向上やこれに起因する
アーチファクトを低減するＸ線ＣＴ装置を提供するとい
う効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＸ線検出器の実施の一形態を示すコリ
メータアレイと検出素子アレイの組み合わせモジュール
の外観図。

【図２】図１の断面図。

【図３】本発明の原理の説明図。

【符号の説明】

２ コリメータ板 ３ 検出素子基板

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｘ線源からのＸ線を被検体に曝射し、前
   記被検体を透過した主Ｘ線を複数の検出素子チャンネル
   でそれぞれ検出する検出素子アレイと、前記被検体と前
   記検出素子アレイの間に前記検出素子チャンネルを隔離
   するＸ線不感部分のＸ線入射方向の延長上に検出素子チ
   ャンネルと対応付けて配置される複数のＸ線遮蔽板から
   なる散乱Ｘ線用コリメータアレイを備えるＸ線検出器に
   おいて、前記コリメータアレイの各Ｘ線遮蔽板は前記検
   出素子の各チャンネルにおいて前記Ｘ線遮蔽板の前記Ｘ
   線源の焦点から見た投影面積を等しくするように前記検
   出素子の２チャンネル毎に配置されることを特徴とする
   Ｘ線検出器。
2. 【請求項２】 Ｘ線源からのＸ線を被検体に曝射し、Ｘ
   線源と対向配置され被検体を透過したＸ線をＸ線検出器
   で検出して投影データを出力する系で、少なくともＸ線
   源が被検体の周囲を回転してそれぞれの回転角度の投影
   データを得、これらの投影データから被検体の断層画像
   を再構成するＸ線ＣＴ装置において、前記Ｘ線検出器は
   請求項１に記載のＸ線検出器であることを特徴とするＸ
   線ＣＴ装置。