JPS60137350A

JPS60137350A - 放射線検出装置

Info

Publication number: JPS60137350A
Application number: JP58244567A
Authority: JP
Inventors: 喜一郎宇山
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1983-12-27
Filing date: 1983-12-27
Publication date: 1985-07-20

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕本発明は、例えばＣＴスキャナなどに使用される放射線
検出装置の改良に関する。

〔発明の技術的背景〕

従来、例えば第３世代と称するＣＴスキャナを用いて被
検査体の断面像を再構成する場合、第１図に示すように
環状をなす回転フレーム１の一方に設置してなるＸ線発
生器２より被検査体５− ３の全領域を慢うようにファン状Ｘ　＋ｍビーム４を照
射し、このときスリット５を西って被検査体３より出力
されるＸ線透過データを、回転フレーム１の他方に設置
してなるＸ線演出器群６によって検出している。このＸ
線検出器群６はＸ線透過データを受けて電気的な投影デ
ータに変換し、ここで得られた投影データは後続のデー
タ収集部７によって収集した後、１ｉｌｉｉ　像再構成
回路８にて被検査体３の断面像が再構成されている。な
お、９は回転制御部、１０は回転フレーム１を所定角度
ずつ回転１継動する回転・枢動部、１１は被検査体３の
固定台、１２はＸ線制御部であって、これら制御部等８
，９．１２は図示されていないが中央演算処理ユニット
（以下、ＣＰＵと称す）によって総括的に制御されてい
る。

図示イ矢印は回転フレーム１の回転方向を示している。

〔背曖技術の間鴎点〕

ところで、従来の第３世代ＣＴスキャナは、Ｘ線発生器
２の前面側にスリット５を配置してい６一るものの、このスリット５はスライス厚みを定めるため
に設けたものであって、Ｘ線検出器群６の各チャンネル
（各検出器６ｈ、６ｂ、・・・）相斤間のＸ線ビーム４
の分離は行なっておらず、ビーム４の分離機能は専らＸ
線検出器６ａ、６ｂ。

・・・自身で行なっている。

そこで、各Ｘ線検出器６ａ　、　６ｂ　、・・・の性能
が重要になってくるが、後述するように現状のＸ　４Ｎ
検出器６ａ、６ｂ、・・・では高分解能化および高エネ
ルギーにおける検出効率の向上は余り期待できない。

以下、その点について第２図および第３図を参照して説
明する。即ち、これらの図は線源２ａ。

Ｘ線ビーム４および各Ｘ線検出器６ａ、６ｂ。

・・・の関係を漠式的に表わしたスライス而方向から見
た図であシ、特に第２図はいわゆるガスデテクター、第
３図はシンチレータとフォトダイオードとを組合せたも
のの構成を示す図である。

第２図において６１はガス封入体、６２はＸｓガス、６
３は陽極、６４は陰極であシ、まだ第３図において６５
はシンチレータ、６６はフォトダイオードである。

ところで、第２図に示すガスデテクターにおいては、通
常、Ｘ線が高エネルギーの場合には検出効率を高めるた
めに長さｔを例えば３０Ｃｒｎと非常に長くする必要が
あり、また分解能を高めるためにＸ線ビーム４の幅をせ
ばめて各検出器６ａ、６ｂ、・・・の厚みｄを例えば１
喘以下と小さくする必要があるが、かかる構成のものは
、強度上の点から陽極６３および陰極６４の長さｔおよ
び厚みｄにはおのずと限界がある。このだめ高エネルギ
ーとした場合には検出効率が悪くなり、またＸ線ビーム
４の幅をあまり小さくできないことから高分解能化も困
難である。また、厚みｄが小さく、長さｔが大きくなっ
た場合、スリット５、Ｘ線ビーム４、陽極６３および陰
極６４相互間の位置合せが非常に困難となり、実際上、
高分解能・高エネルギーのＣＴスキャナには適用不可能
なものになってしまう。

一方、第３図のものにあっても、高エネルギーの場合に
は長さｔが厚みｄに比べて大きくなり、同様に位置合せ
が難しくなる。特に、第３世代ＯＣＴスキャナは、各検
出器６ｈ、６ｂ、・・・とも厚みｄを維持しつつ一端か
ら他端まで正確に位置合せしないと断面像にリング状ア
ーティファクトが生ずる。実際上、厚みｄが小さくかつ
長さｔが厚みｄに比べて大きくなってくると各検出器６
　ａ　＋　６　ｂ　＋・・・の正確な位置合せが難しく
なり、同様に高分解能・高エネルギーのＣＴスキャナに
適用できなくなってしまう。

〔発明の目的〕本発明は以上のような点に着目してなされたもので、谷
チャンネルへの放射線ビームの分離が確実に行ない得、
各検出素子にあっては簡単かつ正確に位置合せ可能であ
るとともに高い強度で構成できる高放射線エネルギー・
高分解能の放射線検出装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、放射線源側と放射線検出器側とにコリメータ
を配置するとともに、これらの放射９− 線源側コリメータと検出器側コリメータとを一体構造に
し、また検出器側コリメータに予めスリット溝を形成し
、このスリット溝の内部に各検出素子の有感度部分を挿
入してなる放射線検出装置である。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実癩例について第４図ないし第９図を
参照して説明する。第４図は本発明装置を第３世代のＣ
Ｔスキャナに適用した図、第５図は第４図ＯＣＴスキャ
ナ機構部の断面図、第６図は装置の平面図、第７図（Ａ
）〜（Ｃ）はコリメータと放射線検出器との関係を示す
図、第８図はコリメータの一部断面図、第９図はプリン
ト配線基板に取り付けられた放射線検出器を示す図であ
る◇先ず、第４図および第５図において２１は環状をな
す回転フレームであって、これは第１図のものと異なっ
て平行でかつ回転可能に設けられ、その中央部には空間
部２２が形成されている。この回転フレーム２１の中央
空間部２２には所要の隙間を有して回転フレーム１０− ２１と同高若しくはそれよりも高く設定した固定台２３
が設置され、この固定台２３の上部には被検を体２４が
載置されている。この固定台２３は本実施例では固定設
置としているが、回転フレーム２１自体が固定である場
合には逆に固定台２３を回転可能とするものである。２
５は補助走査フレームであって、これは回転フレーム２
ノの上部にベアリング２６　＊　２７を介して前記回転
フレーム２ノとは別体に回転しうるように載置されてい
る。なお、ベアリング２７は重量支え用のものである。

さらに、補助走査フレーム２５の上部には、放射線発出
器２８、固定台２３を囲繞せる如く形成されたコリメー
タ２９および放射線発生器２８と対向する如くコリメー
タ２９の外端部に取り付けられたデータ収集部３０が載
置されている。このコリメータ２９の本体として機能す
るコリメータ基板２９ｍには多数の各放射線検出器３１
．・・・が設けられるが、これらの具体的構成について
は後述する。この放射線検出器３１．・・・は放射線発
生器２８から放射線ビーム３２を照射して被検前体２４
から得られる放射線透過データを検出し′電気的な投影
データに変換する機能を有し、またデータ収集部３０は
、谷検出器３１．・・・ごとの投影データを所定時間積
分しその積分値をＡ−Ｄ変換し２て後段へ送出するもの
である。

３３はＣＰＵ、３４は回転制御部、３５は回転、小動部
であって、オペレータまたは予め定められたシーケンス
プログラムに基づいてＣＰＵ　３３から指定を発生する
と、回転制御部３４は回転駆動部３５からの所定角度回
転を確認しながら回転制御信号を回転鳴動部３５へ与え
、これによって回転駆動部３５は回転フレーム２１を第
３世代ＣＴスキャナの走査に基づいて所定角度ずつ回転
制御するものである。３６はＣＰＵ　３３からの指定に
基づいて放射線発生器２８を駆動制御する放射線制御部
、３７は補助走査駆動部であって回転制御部３４からの
指示によって補助走査フレーム２５を回転フレーム２１
の所定角度範囲内で微少角度ずつ回転させる機能をもっ
ている。３８は画像再構成回路であってデータ収集部３
０から送られてくる投影データに必要な補正例えばオフ
セット補正、リファレンス補正などを行ない、さらに放
射線ビーム３２０投影方向からの逆投影（バックグロノ
エクション）によって二次元平面における各画素位置の
画像データを得るものである。３９はＣＲＴ、４０は磁
気ディスク装置である。

次に、補助走査フレーム２５の上面に載置される各要素
とシわけコリメータ基板２９ａおよび各放射線検出器３
１．・・・の関係等について第６図ないし第９図を用い
て説明する。コリメータ基板２９ａは、内側に固定台２
３を囲繞する如く形成した空間部４ノを有し、また放射
線発生器２８の前面側に位置する側に第７図に示すよう
にスリット溝４２．・・・が形成され、同様に検出器側
にもスリット溝４３．・・・が形成されている。４４．
４５はスリット溝４２．４３をそれぞれ閉塞するように
コリメータ基板２９上に設置してなるスリット上板であ
る。前記スリツー１３− ト溝４２．・・・は、放射線発生器２８のラジオアイソ
）７’、？８ａ（放射性同位元素：以下、放射線源と指
称する）から照射される放射線ビーム３２の放射方向に
そってコリメータ基板２９幅方向に所要の間隔を有して
検出器３ノ、・・・の数に相当する数だけ形成され、か
つその溝４２の幅は例えばｄ十ε、深さはＳ＋εの値で
設定される。ここで、ｄは検出器３１の幅、Ｓは検出器
３１の高さを意味し、それに必要な余有長εが付加され
ている。そして、以上のように形成されたスリット溝４
２、・・・の内部には所要厚みを有する１枚または２枚
のスリット補助材４２ｈを用いて例えば断面方形の放射
線源側スリット４６が形成されており（第７図（Ａ）、
第８図参照）、一方、放射線検出器側のスリット溝４３
にも第７図（Ｂ）および第８図に示すようにスリット補
助材４３ｍを用いて検出器側スリット４７が形成される
が、特にデータ収集部３０に近い側の端部には第７図（
Ｃ）に示す如くスリット補助材４３＆を挿入せずに第９
図のような放射１４− 線検出器３１を収納するものとする。なお、上述する２
９の一部、４２，４２８，４４．４６を含んで放射線源
側コリメータと称し、２９の一部、４３．４３ｍ、４５
．４７を含んで検出器側コリメータと称する。前記放射
線検出器３１は、例えばシンチレータ３１ａとフォトダ
イオード３１ｂとを組合せたものを使用し、これらの囲
９は遮光材３１ｃで覆われている。そして、フォトダイ
オード３１ｂ、・・・の端部はプリント配給基板４８に
接続されている。図中、４９はシャッタである。

次に、本発明装置を第３世代ＣＴスキャナニ適用した場
合の作用について説明する。被検査体２４を固定台２３
に載置した後、ＣＰＵ　３３からの指令に基づいて回転
制御部３４が回転駆動部３５へ第１の回転制御信号を供
給する。ここで、回転駆動部３５は回転フレーム２１を
所定角度回転させると、所定角度回転終了信号が発生さ
れ、これが回転制御部３４を介してＣＰＵＪ、９に与え
られる。ＣＰＵ　Ｊ　ｊは、回転制御部３４かえて放射
線発生器２８を駆動する。放射線発生器２８から照射さ
れた放射線ビーム３２はコリメータ基板２９ａの放射線
源側コリメータの各スリット４６によって第８図のよう
に所要の幅にせばめられて被検査体２４に入射される。

そして、この被検置体２４から出力された放射線透過デ
ータは各放射線検出器３ノ、・・・で検出されるもので
あるが、これらの検出器３ノ、・・・の前面側に前記各
スリット４６．・・・の中心線上に一致するように検出
器側コリメータのスリット４７、・・・が設けられてい
るので、被検置体２４で反射せられた不要データ（たと
えば散乱データ）は同スリット４７．・・・で除去され
、各放射線検出器３１．・・・には非常に幅のせまいデ
ータが入力されることになる。さらに、放射線透過デー
タの幅をせまくできるばかりでなく、検出器３ノの幅も
スリット溝４３およびスリット補助材４３ｍで規制しう
るので幅Ｗを非常に小さくでき、かつ検出器３１はスリ
ット補助材４３ａおよび遮光材３１ｃで保護できるため
、分解能を上げ得るとともに強度的にも強いものを作る
ことができる。また、検出器側コリメータのスリット溝
４３のビーム方向長さは任意であり、かつシンチレータ
３１ｍとフォトダイオード３１ｂとを積層構造とすれば
、検出器３１自体の長さは非常に大きくでき、よって高
放射線エネルギーの場合でも検出効率を向上し得、また
各検出器３ノ、・・・は非常に、強度の強いものとする
ことができる。

以上のようにして複数の放射線検出器３１．・・・で放
射線透過データを検出した後電気的な投影データに変換
され、さらに後晩のデータ収集部３０で投影データの収
集が行なわれる。

データ収集部３０のデータ収集動作を完了するとその旨
の信号をＣＰＵ　３　Ｊに送出するとともにその収集デ
ータを画像再構成回路３８に送出する。画像再構成回路
３８は収集データを受けて画像の再構成を行なう。

一方、ＣＰＵ　３　Ｊは、データ収集完了信号を受１７
− けて回転制御部３４に指令を与えると、同制御部３４は
補助走査駆動部３７に第２の回転制御信号を供給する。

これによって補助走査駆動部３７は補助走査フレーム２
５を微少角度つまりスリット４６．４７等で定まるビー
ム角度だけ回転させ、その回転が終了すると回転終了信
号を回転制御部３４を介してＣＰｏ　３３に与えるもの
である。ＣＰＵ　３３は再度放射線発生器２８を駆動し
、放射線ビーム３２を照射する。このようにしてデータ
収集部３０でデータ収集を行ない、画像再構成回路３８
で画像の再構成を行なう。引き続き、同様に第２の回転
制御信号を送って補助走査フレーム２５を微少角度回転
させ、これを回転フレーム２１の一回分に相応する回転
角度まで繰返して放射線ビーム３２の間隙をうめ、その
都度データを収集するものである。

そして、補助走査フレーム２５０回転制御が終ると、引
き続き、第１の回転制御信号で回転フレーム２１を所定
角度回転させ、次に補助走査フレーム２５０回転制御を
繰シ返す。このよう１８− にして画像再構成回路３８で得られたすべての断面像を
重ね合せて最終の断面像を作成するものである。

なお、−上記実施例ではコリメータ基板２９ｈにスリッ
ト溝４２．４３を、検出器３１の外形寸法、及び切削加
工上の容易性を考慮して笑際上必要となるスリット４６
．４７の寸法より多少大きめに形成し、このスリット溝
４２　、４Ｊ内部にスリット補助材４２ａ、４３ｈを用
いてスリット４６．４７を形成したが、スリット補助材
４２ｍ　、４３ａなしでスリット４６．４７を形成する
ことも可能である。但し、この場合にはスリッ）４６．
４７の大きさを可変することができず、また加工が細か
くなシ難かしくなる。また、コリメータ基板２９ＩＬに
スリット溝４２．４３でなくスリット孔を形成するよう
にしてもよい。この場合にはスリット上板４４．４５が
不要となる。また、各検出器３１．・・・は、シリンド
配線基板４８に導電線または導電路パターンを介して妾
続されているが、必ずしもシリンド配線基板４８に接続
されている必要はなく、或いは第１０図のようにシリン
ド配線基板４８上に載置し、基板４８を裏返しにして各
検出器３１、・・・をスリット溝４３に収納してもよい
。

また−実施列では、コリメータ２９として、被検査体を
内部に囲繞し外型がかまぼこ型形状に一体的に成形され
たコリメータ基体２９ａにその放射線源側と検出器側と
にスリットを形成し、分解能の向上を図っている。しか
し本装置の据付環境、被検査体の形状に応じてはコリメ
ータ基体を種々の形状に変形して良く、列えば、コリメ
ータ基体をコ字形状に成形したり、放射線源側部と検出
器側部とを上方から吊下して架設するように形成しても
良く、また放射線側部と検出器側部とを別体にしてもよ
い。

また、一実施例では、ＣＰＵからの命令に応じた回転制
御部３４により、回転駆動部３５及び補助走査駆動部３
７が制御された機械的制御動作によって所定角度毎の放
射線透過データを取得していたが、連続的回転動作とし
、その；宋度に応じたパルス周期にて放射線源よシ・や
ルス的に放射線ビームを照射し、所定角度毎の放射線透
過データを取得することもできる。

また、放射線演出器３１を収納してなるコリメータ２９
のみを、補助走査フレーム２５上に載置し、回転フレー
ム２１が所定角度回転させた後、コリメータ２９を放射
線発生器２８の放射線源２８ｈを中心にして所定角度範
囲内で微少角度ずつ間欠的にまたは連続的に回転させて
もよいものである。また、回転フレーム２１を固定し、
その代りに固定台２３を回転するようにすれば、上記実
施例と同様の効果を得ることができる。また、放射線源
２８１ＬとしてはＸ線。

γ線の何れでもよく、或いはその他の放射線でもよいこ
とは勿論である。その他、本発明はその要旨を逸脱しな
い範囲で種々変形実施できるものである。

〔発明の効果〕

以上詳記したように本発明によれば、放射線発生器側と
放射線噴出器側に放射線ビーム分離２１− 用ｄコリメータを設けるとともに、これらの放射線源側
コリメータと検出器側コリメータとを一体構造にし、さ
らに検出器側コリメータに形成されたスリット部の一部
に各検出器を収納したので、幅のせまい放射線ビームで
被検査体のデータを検出でき、被検査体からの不要デー
タを除去し得、放射線検出器と他の要素との位置合せが
簡単かつ正確にでき、まだ放射線源の設置位置が余シ問
題にならなくなる。また、スリット部の幅およびビーム
方向の長さは任意に作シうるとともに、そのスリット部
に検出器を収納するだけで位置合せおよび保護がなされ
ているので、噴出器の強度はそれ程問題とならなくなる
。よって、以上のような種々の利点に加え、高放射線エ
ネルギーの場合でも高い検出効率でデータの検出が可能
であり、分解能も改善し得、特に第３世代ＣＴスキャナ
に適用して有効なものと々る放射線検出装置を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は第３世代ＣＴスキャナに適用した従２２− 来装置め慨略旧面図、第２図および第３図はそれぞれ従
来装置における放射線ビームと検出器との関係を説明す
る図、第４図ないし第９図は本発明装置の一実施例を説
明するだめのもので、第４図は第３世代ＣＴスキャナに
適用した装置の平面図、第５図は機構部の断面図、第６
図は発明の要部となる部分の平面図、第７図はコリメー
タの断面図、第８図は放射線ビームとコリメータとの関
係を示す断面図、第９図は検出器の接続状態を示す図、
第１０図は検出器の他の取付は例を示す図である。２１・・・回転フレーム、２３・・・固定台、２４・・
・被検僅体、２５・・・補助走査フレーム、２８・・・
放射線発生器、２８ａ・・・放射線源、２９・・・コリ
メータ、２９ａ・・・コリメータ基板、３０・・・デー
タ収集部、３１・・・放射線検出器、３５・・・回転駆
動部、３７・・・補助走査駆動部、４２．４３・・・ス
リット溝、４２ｈ＋４３ｈ・・・スリット補助材、４４
・・・スリット上板、４６．４７・・・スリット。２３− １句　しの０□へ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）放射線発生器より被検査体にファン状放射線ビー
ムを照射し、この被検査体を透過し取得される放射線透
過データを複数の放射線検出器で検出する装置において
、前記放射線発生器の前面側に配置され前記放射線ビー
ムの放射方向にそってかつ幅方向に所要の間隔を有して
複数のスリット部を形成してなる放射線源側コリメータ
と前記放射線検出器側に配置され前記各スリット部の中
心線上に一致させて複数のスリット部を形成してなる検
出器側コリメータとを一体的に固定するイ茸造にすると
ともに、前記被検査体が配置される空間部が中央部分に
形成されたコリメータと、前記検出器側コリメータに形
成された各スリット部の一部に前記放射線検出器を収納
せしめる検出器収納手段とを備えたことを特徴とする放
射線検出装置。
（２）　コリメータは、中央部分に被検査体が配置され
る空間部が形成され、その外形がほぼかまぼこ型の形状
を有するコリメータ基板を用いた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装置。
（３）　放射線源側コリメータのスリット部は、スリッ
ト溝が形成され、このスリット溝をスリット上板で閉塞
するようにした特許請求の範囲第１項記載の放射線検出
装置。
（４）放射線源側コリメータのスリット部は、スリット
溝が形成され、そのスリット溝の内部にスリット補助材
で所要のスリットを形成するとともに、前記スリット溝
をスリット上板で閉塞したものである特許請求の範囲第
１項記載の放射線検出装置。
（５）　放射線源側コリメータのスリット部ハ、スリッ
ト孔としたものである特許請求の範囲第１項記載の放射
線検出装置。
（６）放射線源側コリメータのスリット部は、スリット
孔が形成され、このスリット孔の内部にスリット補助材
で所要のスリットを形成したものである特許請求の範囲
第１項記載の放射線検出装置。
（７）放射線検出器側コリメータのスリット部は、スリ
ット溝を形成し、このスリット溝をスリット上板で閉塞
したものである特許請求の範囲第１項記載の放射線検出
装置。
（８）　放射線検出器側コリメータのスリット部は、ス
リット溝が形成され、そのスリット溝の内部にスリット
補助材で所要のスリットを形成するとともに、前記スリ
ット溝をスリット上板で閉塞したものである特許請求の
範囲第１項記載の放射線検出装置。
（９）放射線検出器側コリメータのスリット部は、スリ
ット孔としたものである特許請求の範囲第１項記載の放
射１腺検出装置。（１１放射線検出器側コリメータのスリット部は、スリ
ット孔が形成され、このスリット孔の内部にスリット補
助材で所要のスリットを形成したものである特許請求の
範囲第１項記載の放射線検出装置。Ｏρ　放射線発生器より被検査体にファン状放射線ビー
ムを照射し、この被検査体を透過し取得される放射線透
過データを複数の放射線検出器で検出する装置において
、第１の回転制御信号によって回転する回転フレームと
、この回転フレーム上に回転可能に設けられ、前記放射
線発生器および複数の放射線検出器または複数の放射線
検出器のみが載置されて第２の回転制御信号によって前
記所定角度の範囲で整数分の１ずつまたは連続的に回転
する補助走査フレームと、前記放射線発生器の前面側に
配置され前記放射線ビームの放射方向にそってかつ幅方
向に所要の間隔を有して複数のスリット部を形成してな
る放射線源側コリメータと前記放射線検出器側に配置さ
れ前記各スリット部の中心線上に一致させて複数のスリ
ット部を形成してなる検出器側コリメータとを一体的に
固定するとともに、前記被検査体が配置される空間部が
中央部４− 分に形成されて前記補助走査フレーム上に載置されたコ
リメータと、前記検出器側コリメータに形成された各ス
リット部の一部に前記放射線検出器を収納せしめてなる
噴出器収納手段と、前記第１の回転制御信号を出力して
前記回転フレームを所定角度ずつまたは連続的に回転さ
せ、また第２の回転制御信号を出力して前記補助走査フ
レームを前記所定角度の範囲内で微少角度ずつまたは連
続的に回転させて放射線発生器より放射線ビームを放射
させる回転制御手段とを備えたことを特徴とする放射線
検出装置。