(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線を発生するＸ線源（２２）と、
テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）半導体検出器素子を含み、前記Ｘ線源から放射されるＸ線を受け取るＸ線検出器（１００、２００）と、
被検体（１４）の複数の走査画像を収集するために横方向走査経路（２８）に沿って前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出器を移動するコントローラ（３２）と、
を具備し、
前記ＣｄＴｅ半導体検出器素子はアノード（３０４）及びカソード（３０２）を具備し、前記アノード（３０４）はインジウム材料及びアルミニウム材料のうち少なくとも一方を具備し、前記カソード（３０２）はプラチナ材料を具備し、
前記横方向走査経路（２８）は、前記被検体（１４）の長手方向軸を横断する第１経路と、前記被検体（１４）の長手方向軸に平行な第２経路とを含み、
前記横方向走査経路（２８）は、前記第１経路と前記第２経路との間を交互に繰り返す、
走査型骨密度計（１０）。
【請求項２】
前記Ｘ線源（２２）はデュアルエネルギーＸ線源である請求項１に記載の走査型骨密度計（１０）。
【請求項３】
前記Ｘ線検出器（１００）は複数のＣｄＴｅ半導体検出素子を具備し、各ＣｄＴｅ半導体検出素子は光子計数素子（３０４）を具備する、請求項１または２に記載の走査型骨密度計（１０）。
【請求項４】
前記Ｘ線検出器（１００）は複数のＣｄＴｅ半導体検出器素子（１０２）を具備し、各ＣｄＴｅ半導体検出器素子はショットキーコンタクト（３０４）を具備する請求項１乃至３のいずれかに記載の走査型骨密度計（１０）。
【請求項５】
前記Ｘ線検出器（１００）は複数のＣｄＴｅ半導体検出器素子（１０２）を具備する、請求項１乃至４のいずれかに記載の走査型骨密度計（１０）。
【請求項６】
前記Ｘ線検出器（２００）は、千鳥配置配列で配置された複数の線形ＣｄＴｅ半導体検出器アレイを具備する、請求項１乃至５のいずれかに記載の走査型骨密度計（１０）。
【請求項７】
前記Ｘ線検出器（１００）は、線形検出器アレイ（１０４）を形成するように配列された複数のＣｄＴｅ半導体検出器素子（１０２）を具備する、請求項１乃至６のいずれかに記載の走査型骨密度計（１０）。
【請求項８】
前記Ｘ線検出器（１００）は複数のＣｄＴｅ半導体検出器素子（１０２）を具備し、各ＣｄＴｅ半導体検出器素子は間隙（１４０）により隣接するＣｄＴｅ半導体検出器素子から分離される請求項１乃至７のいずれかに記載の走査型骨密度計（１０）。
【請求項９】
前記Ｘ線源（２２）と、前記Ｘ線検出器（１００、２００）と、前記コントローラ（３２）とを制御し、
前記Ｘ線検出器（１００、２００）からの走査データを処理して、画像を生成するコンピュータ（４０）を具備する請求項１乃至８のいずれかに記載の走査型骨密度計（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に医療診断用撮影システムに関し、特に骨密度計に関する。
【背景技術】
【０００２】
デュアルエネルギー撮影システムは、患者の画像を撮影するためにコリメートされたデュアルエネルギーＸ線ビームを放射するＸ線源を含む。患者を通過したＸ線を受け取るために、Ｘ線源に関してＸ線検出器が位置決めされる。Ｘ線検出器は受け取ったＸ線に応答して電気信号を発生する。電気信号はデジタル信号に変換され、撮影システムはそのデジタル信号を利用して患者の画像を生成する。
【０００３】
２つの異なるＸ線エネルギーのＸ線を被検体が吸収する量を測定することにより、被検体の組成を選択された２つの基本物質に分解して、組成に関する情報を明示できる。医療分野において、基本物質として骨組織及び軟組織が選択される場合が多い。Ｘ線画像では骨を周囲の軟組織から識別できるため、生体内骨密度に関して収集された定量情報を骨粗鬆症及び他の骨疾患の診断に利用可能である。
【０００４】
少なくともいくつかの従来のデュアルエネルギー撮影システムは、従来のオームアノードコンタクト及びオームカソードコンタクトを有するテルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）半導体を使用して製造される検出器素子を含む。印加されるバイアス電圧の影響を受けて、半導体は半導体により吸収された各Ｘ線のエネルギーに比例する電流を発生する。Ｘ線によって起こる半導体電流のわずかな増加はデジタル信号に変換され、デジタル信号は画像を生成するために使用される。しかし、従来のオームコンタクトは相当に大きな漏れ電流を発生する場合がある。漏れ電流は雑音を発生し、その結果、画像を生成するために使用される信号の総品質を低下する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第７，１９６，３３２号公報
【特許文献２】米国特許第６，０８１，５８２号公報
【特許文献３】米国特許第４，２５５，６５９号公報
【特許文献４】米国特許第６，９７５，０１２号公報
【特許文献５】米国特許第４，７９４，２５７号公報
【発明の概要】
【０００６】
一実施形態によれば、走査型骨密度計が提供される。骨密度計は、Ｘ線を発生するためのＸ線源と、Ｘ線源から放射されるＸ線を受け取るＸ線検出器とを含む。Ｘ線検出器はテルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）半導体を含む。骨密度計は、被検体の複数の走査画像を収集するために横方向走査経路に沿ってＸ線源及びＸ線検出器を移動するコントローラを更に含む。
【０００７】
別の実施形態によれば、Ｘ線検出器が提供される。Ｘ線検出器はカソードと、アノードと、カソードとアノードとの間に配設された複数のテルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）半導体とを含む。ＣｄＴｅ半導体は、デュアルエネルギー横方向走査型Ｘ線源から放射されるＸ線をＸ線エネルギーに比例する電荷に変換するように構成される。
【０００８】
更なる実施形態によれば、デュアルエネルギーシステムＸ線検出器を製造する方法が提供される。方法は、デュアルエネルギー横方向走査型Ｘ線源から放射されるＸ線をＸ線エネルギーに比例する電荷に変換するように構成されたテルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）半導体の第１の面にプラチナカソードを蒸着することと、ＣｄＴｅ半導体の反対側の面にインジウムショットキーコンタクトを蒸着することとを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は種々の実施形態に従って形成されたデュアルエネルギーＸ線撮影システムの全身走査を示したブロック図である。
【図２】図２は種々の実施形態に係る図１に示される撮影システムと共に使用されてよい検出器の一実施例を示した図である。
【図３】図３は種々の実施形態に係る図１に示される撮影システムと共に使用されてよい検出器の別の実施例を示した図である。
【図４】図４は種々の実施形態に係る図１に示される撮影システムと共に使用されてよい検出器の更なる実施例を示した図である。
【図５】図５は種々の実施形態に従って基板上に形成された図４に示される検出器を示した平面斜視図である。
【図６】図６は種々の実施形態に係る図２〜図５に示される検出器と共に使用されてよい検出器素子の一実施例を示した側面図である。
【図７】図７は種々の実施形態に係る１つの検出器素子から受信される出力の一例を示したグラフである。
【図８】図８は種々の実施形態に係る図２、図３及び図４に示される検出器からの出力の一例を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以上の概要並びに以下の特定の実施形態の詳細な説明は、添付の図面と関連して更によく理解されるだろう。図が種々の実施形態の機能ブロックの図を示す限りにおいて、機能ブロックは必ずしもハードウェア回路網間の分割を示さない。機能ブロックのうち１つ以上（例えばプロセッサ又はメモリ）は単一のハードウェア（例えば汎用シグナルプロセッサ又はランダムアクセスメモリ、ハードディスクなど）で実現されてもよいし、あるいは複数のハードウェアにわたって実現されてもよい。同様に、プログラムは独立プログラムであってもよいし、オペレーティングシステムに複数のサブルーチンとして組み込まれてよく、あるいはインストールされるソフトウェアパッケージの機能であってもよい。種々の実施形態が図面に示される配置及び機器構成に限定されないことを理解すべきである。
【００１１】
本明細書において、特に指示のない限り、単数形で示される要素又はステップは複数の前記要素又は前記ステップを除外しないと理解されるべきである。更に、本発明の「一実施形態」という場合、そこに挙げられている特徴を同様に含む別の実施形態の存在を除外すると解釈されることを意図しない。また、特に指示のない限り、特定の特性を有する１つの要素又は複数の要素を「具備する」又は「有する」実施形態は、その特性を有していない追加要素を含んでもよい。
【００１２】
デュアルエネルギーＸ線システムの実施形態並びに骨情報及び組織情報などを収集する方法を以下に詳細に説明する。特に、デュアルエネルギーＸ線システムの一実施例をまず詳細に説明し、次に、例えば骨粗鬆症などの病状を診断するために使用されてもよい骨塩密度、骨組織情報及び他の骨関連情報を収集し且つ測定する方法及びシステムの種々の実施形態を詳細に説明する。
【００１３】
本明細書において説明されるシステム及び方法の種々の実施形態の少なくとも１つの技術的効果は、デュアルエネルギーＸ線撮影システムを使用して正確な骨密度情報を収集することである。いくつかの実施形態において、複数の異なる骨に関する画像情報を収集するために１回のデュアルエネルギーＸ線走査、特に１回の身体走査が使用され、その画像情報から骨長が判定される。
【００１４】
図１は、骨密度測定を実行可能なデュアルエネルギー骨密度計システムとも呼ばれるデュアルＸ線吸光光度測定（ＤＥＸＡ又はＤＸＡ）システム１０として示されるデュアルエネルギーＸ線システムの一実施例のブロック図である。種々の実施形態に従って構成されたシステム１０は、少なくとも骨面積、骨長、骨塩量（ＢＭＣ）、骨塩密度（ＢＭＤ）及び組織厚さ又は組織密度を測定するように構成される。ＢＭＤはＢＭＣを骨面積で除算することにより計算される。動作中、被検体を走査するために、例えば人体を走査して骨の画像を生成するために、広帯域エネルギーレベルのＸ線ビームが利用される。収集された骨の画像は、骨粗鬆症などの病状を診断するために使用される。画像は、デュアルエネルギーＸ線走査中に収集された判定骨密度情報から一部生成されてもよい。
【００１５】
システム１０は、被検体、例えば患者１４を長手方向軸１６に沿って仰臥位又は側臥位で支持する水平面を形成する患者台１２を含む。システム１０は支持部材、例えばＣアーム１８を更に含む。Ｘ線源２２を支持するために、Ｃアーム１８の下端２０は患者台１２の下方に位置決めされる。Ｃアーム１８の上端２４は患者台１２の上方に位置決めされて、Ｘ線検出器２６を支持する。任意に、Ｘ線検出器は下端２０に結合されてもよく、Ｘ線源２２は上端２４に結合されてもよい。Ｘ線検出器２６は、例えばエネルギー識別を実行する多重素子テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）検出器として製造されてもよい。患者１４の一連の横方向走査３０を追跡するように、Ｘ線源２２及びＸ線検出器２６はラスタパターン２８に従って移動されてもよい。走査中、Ｘ線検出器２６によりデュアルエネルギーＸ線データが収集される。横方向走査手続きは、患者に沿って収集された複数の走査画像から１つの画像セット又は定量データセットのいずれかを生成する。走査中、Ｘ線源２２及びＸ線検出器２６は患者の上下軸と長手方向に整列されるか又は患者を左から右へ横切るように整列される。患者を横切る方向の長さは患者に沿った長手方向の長さより短いため、横方向運動を利用して患者を走査することにより、１つの走査画像から次の走査画像を収集するまでの時間を最短にするのが容易になる。従って、横方向走査は、患者の動きによって起こる走査画像間のアーティファクトの重大度を低減するので、より正確に画像を合成できる。
【００１６】
横方向走査運動は、並進運動コントローラ３２の制御の下でアクチュエータ（図示せず）により実行される。動作中、Ｘ線源２２は長手方向軸１６と平行な平面を有するファンビーム３４を発生する。任意に、ファンビーム３４は長手方向軸１６に対して垂直な平面を有してもよい。ラスタパターン２８は、ファンビーム３４の連続する走査線が幾分重なり合うように（例えば１０％のわずかな重なりを有するように）調整される。Ｘ線源２２、Ｘ線検出器２６及び並進運動コントローラ３２はコンピュータ４０と通信し且つコンピュータ４０の制御を受ける。コンピュータ４０は、専用回路網及び格納されたプログラムを実行する機能を有する１つ以上のプロセッサの双方を含んでもよい。
【００１７】
更に図１を参照すると、コンピュータ４０は、オペレータからの入力並びにオペレータへのテキスト及び画像の出力を可能にするディスプレイ４４、キーボード４６及びマウス４８などのカーソル制御装置を含む端末４２と通信する。いくつかの実施形態において、コンピュータ４０はワークステーション４２から離れた場所に配置される。任意に、コンピュータ４０はワークステーション４２の一部を形成してもよい。コンピュータは１つ以上の処理動作を実行するように構成される。収集された骨情報及び組織情報、例えば画像情報及び密度情報は、走査セッション中、データが受信されている間にリアルタイムで処理され且つ表示されてもよい。これに加えて又はその代わりに、走査セッション中、データはコンピュータ４０のメモリ装置に一時的に格納され、その後、オフライン動作で処理され且つ表示されてもよい。同じ患者の追跡検査走査中などの後の時点で情報をアクセスできるように、情報は長期記憶装置（例えばハードドライブ又はサーバ）に格納されてもよく、これは、例えば時間の経過に伴う骨及び組織の密度の変化を監視するのに有用である。ディスプレイ４４は、診断及び解析のために走査画像及び骨長画像を含む現在の患者情報をオペレータに提示する１つ以上のモニタを含む。キーボード４６、マウス４８又はディスプレイ自体のタッチスクリーンアイコンを使用して表示画像は修正されてもよく、また、ディスプレイ４４の表示設定も手動操作により調整されてよい。
【００１８】
動作中、システム１０は、デュアルエネルギーＸ線モード又はシングルエネルギーＸ線モードのいずれかで動作するように構成される。シングルエネルギーモードの場合、Ｘ線源２２は、約２０〜１５０ｋｅＶの診断撮影範囲内で数ｋｅＶの狭い帯域のエネルギーのＸ線を放射する。デュアルエネルギーモードにおいて、Ｘ線源２２は２つ以上の帯域のエネルギーを同時に放射するか又は急速に連続して放射する。Ｘ線源２２は、診断撮影範囲全体にわたり数ｋｅＶを超える単一の広帯域エネルギーを放射するように構成されてもよい。システム１０は、Ｘ線源２２の電圧及び／又は電流を増減することによりデュアルエネルギーモードとシングルエネルギーモードとの間で切り替えられてもよい。あるいは、システムは、Ｋ‐エッジフィルタを除去又は追加することによりデュアルエネルギーモードとシングルエネルギーモードとの間で切り替えられてもよい。尚、Ｘ線源２２は異なるエネルギーのＸ線又は異なる範囲のエネルギーのＸ線を放射してもよい。
【００１９】
Ｘ線源２２は、図１に示されるようにＸ線のファンビーム３４を出力するように構成されてもよい。あるいは、Ｘ線源２２は、Ｘ線の光束（図示せず）、Ｘ線のコーンビーム又は他の形状のビームを出力するように構成されてもよい。いくつかの実施形態において、走査される身体の少なくとも一部の骨情報又は組織情報を判定するためにシステム１０をシングルエネルギーモード又はデュアルエネルギーモードで動作させるように、コンピュータ４０はシステム１０を制御する。シングルエネルギーモードは、一般に解像度の高い画像を生成可能である。その場合、収集された画像は、例えば骨密度又は骨及び組織の他の特性又は含量を測定するために使用されてもよい。先に説明したように、デュアルエネルギーＸ線走査は患者の全身の直線状走査であってもよく、これは横方向型走査シーケンスで実行されてもよい。デュアルエネルギーＸ線走査中、患者の全身の画像が収集されてもよく、その画像は人体内部の骨及び組織に関する画像情報を含む。人体の全身走査は１回の走査動作で実行されてもよく、これは低線量モード走査である。いくつかの実施形態において、全身走査ではなく人体の個別の矩形領域が走査されてもよく、これは個別の掃引走査であってもよい。患者の全身又は身体の一部の走査が完了した後、Ｘ線検出器２６により供給されたデュアルエネルギー信号は、骨及び軟組織などの２つの基本物質の画像に分解される。撮影に際して信号対雑音比に優れたシングルエネルギーモードを実行するために、高エネルギー信号と低エネルギー信号とが組み合わされてもよい。
【００２０】
図１に示されるＸ線検出器２６は、検出器素子の線形アレイ、横方向に２つの別個の検出器素子列を含む検出器素子のサイド線形アレイ、又は放射の伝播方向に検出器素子が積み重ねられ且つ低エネルギースペクトル及び高エネルギースペクトルをそれぞれ選択的に感知するスタックアレイ検出器のいずれかとして実現されてもよい。
【００２１】
図２は、図１に示される撮影システム１０と共に使用されてもよい線形アレイとして配列された複数の検出器素子１０２を含む検出器１００の一実施例を示した図である。一実施形態において、複数の検出器素子１０２は単一のセラミック基板上のモノリシック構造として形成される。任意に、検出器１００を形成するために、複数の検出器素子１０２は個別に製造された後に一体に組み立てられる。例示的な本実施形態において、検出器１００は、線形アレイ１０４を形成するように向きを規定された１６個のテルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）検出器素子１０２として示される複数の検出器素子１０２を含む。ＣｄＴｅ検出器素子１０２を利用すると、検出器１００は光子計数技術を使用して画像を生成可能にするので、画質が向上する。例えば腰の走査中、減衰率の高い腰領域から空気中へフルパワーのＸ線ビームが通過した場合、それに続く走査領域で計数を０にしてしまうか又は計数に誤りを生じさせる空間電荷分極が起こる可能性があるが、検出器素子１０２はそのような空間電荷分極を低減又は排除する。ＣｄＴｅ検出器素子１０２を使用する本実施形態の検出器１００は、例えばＣＺＴ検出器素子と比較して正孔輸送特性を改善した。従って、ＣｄＴｅ検出器素子は、Ｘ線に暴露された場合に空間電荷分極の影響を受けにくく、本明細書において説明される撮影システム１００を使用して患者を走査する場合、これは望ましい利点である。
【００２２】
更に図２を参照すると、例示的な本実施形態において、検出器素子１０２のうち少なくともいくつかは、約１．５ｍｍの幅１１０及び約２．７ｍｍの長さ１１２を有する。検出器素子１０２の幅１１０及び長さ１１２は例であり、撮影用途に応じて他の幅及び長さが選択されてもよい。例示的な本実施形態において、検出器１００は、約１．４ｍｍの幅１２２及び約２．７ｍｍの長さ１２４を有する少なくとも１つの別の検出器素子１２０を更に含む。
【００２３】
図２に示されるように、検出器素子１２０は検出器アレイ１０４の端部１２６に配設される。複数の検出器素子１０２及び１２０は、カソード側１３２で検出器素子１０２及び１２０を取り囲む接地点として機能する保護リング１３０を有する１６個の感知電極を形成するように構成される。検出器１００は、カソード側１３２とは反対の側１３６に形成された１つのアノード電極１３４を更に含む。例示的な本実施形態において、検出器素子１０２及び１２０が約１．６０ｍｍの電極ピッチを有するように、各検出器素子１０２及び１２０は非導電間隙１４０により互いに分離される。例示的な本実施形態において、間隙１４０は非メタライズ材料によって充填される。例示的な本実施形態において、線量効率よく走査を実行するために十分に高いＸ線吸収効率を確保できるように、検出器１００は約０．１ｍｍ〜３．０ｍｍの範囲の厚さ１６０を有する。更に、例示的な本実施形態において、検出器は約３．０ｍｍの幅１６２、約２６．０ｍｍの長さ１６４及び約１．０ｍｍの厚さ１６０を有する。
【００２４】
図３は、図１に示される撮影システム１０と共に使用されてもよい千鳥配置の複数の検出器素子１０２を含む別の検出器２００の実施例を示した図である。例示的な本実施形態において、検出器２００は、検出器２００を形成する４つのモノリシック検出器２０２、２０４、２０６及び２０８を含む。例示的な本実施形態において、４つのモノリシック検出器２０２、２０４、２０６及び２０８の各々は互いに結合されて検出器２００を形成する。任意に、４つのモノリシック検出器２０２、２０４、２０６及び２０８が一体構造として形成されるように検出器２００が製造されてもよい。特に、検出器２００は、４つのモノリシック検出器２０２、２０４、２０６及び２０８を含むように単一のユニットとして製造されてもよい。例示的な本実施形態において、各検出器２０２、２０４、２０６及び２０８は、図２に示されるモノリシック検出器１００とほぼ同様の単一のモノリスである。
【００２５】
検出器２００は、２つの列２１０及び２１２を含む２×２アレイとして配列される。各列は２つのモノリシック検出器を含む。列２１０は検出器２０２及び２０４を含み、列２１２は検出器２０６及び２０８を含む。例示的な本実施形態において、各検出器２０２、２０４、２０６及び２０８は１６個の検出器素子１０２を含む。従って、各列２１０及び２１２は３２個の検出器素子１０２を含み、それらの検出器素子は、１つの検出器素子の約１／２の幅、例えば約０．８ｍｍの距離だけ互いに位置がずれている。このように、例示的な本実施形態において、検出器２００は合わせて６４個の検出器素子１０２を含む。一実施形態において、検出器２００を形成するために使用される４つの検出器２０２、２０４、２０６及び２０８は、１つのセラミック基板の上に形成される。任意に、検出器２００を形成するために使用される４つの検出器２０２、２０４、２０６及び２０８は個別に製造され、次に一体に組み立てられて検出器２００を形成する。例示的な本実施形態において、各検出器２０２、２０４、２０６及び２０８は、線形千鳥配置検出器アレイ２００を形成するように向きを規定された１６個のテルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）検出器素子１０２を含む。図３に示されるように、各検出器２０２、２０４、２０６及び２０８は対応する小型検出器素子２２０、２２２、２２４及び２２６を含み、それらの検出器素子は図２に示される検出器素子１０２ に類似する。各小型検出器素子２２０、２２２、２２４及び２２６は、その他の検出器素子の幅２３０より狭い幅２２８を有する。前述のように検出器素子間の間隙に沿った電極ピッチを維持するために、検出器素子２２０、２２２、２２４及び２２６の幅は縮小される。
【００２６】
検出器素子２２０が検出器素子２２２に隣接し且つ検出器素子２２４が検出器素子２２６に隣接するように、検出器２０２、２０４、２０６及び２０８は配置される。更に、検出器素子２２０と検出器素子２２２との間及び検出器素子２２４と検出器素子２２６との間に間隙２２１が規定される。例示的な本実施形態において、間隙２２１は空隙である。図３に示される千鳥配置検出器配列は、画素サイズの縮小に頼ることなく長手方向画像サンプリングを改善する。
【００２７】
任意に、検出器２００はスタック形アレイ検出器であってもよい。その場合、検出器素子１０２は放射の伝播方向に積み重ねられ、低エネルギースペクトル及び高エネルギースペクトルをそれぞれ選択的に感知する。スタック形アレイ検出器の特定の利点は、スタック形アレイ検出器が多重線形アレイ検出器又はエリア検出器の構造に容易に対応できることである。本明細書において説明される各検出器は、検出器の幅を拡張することにより走査画像の幅を拡張できるように少なくとも１本の線に沿って配列された複数の独立した検出器素子を含む。例えば走査の幅は、検出器２００に更に検出器部分を追加することにより拡張されてもよい。走査完了後、検出器により供給されるデュアルエネルギー信号は、骨又は軟組織などの２つの基本物質の画像に分解される。撮影を目的とする場合、優れた信号対雑音比を有するシングルエネルギーモードを実行するために、高エネルギー信号と低エネルギー信号とを組み合わせることも可能である。
【００２８】
図４は、図１に示される撮影システム１０と共に使用されてもよい線形アレイとして配列された複数の検出器素子２５２を含む別の検出器２５０の実施例を示した図である。例示的な本実施形態において、複数の検出器素子２５２は、個別に製造された後に一体に組み立てられることにより検出器２５０を形成する分離した検出器素子２５２である。例示的な本実施形態において、検出器２５０は、線形アレイを形成するように向きを規定された１６個のテルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）検出器素子２５２として示される複数の検出器素子２５２を含む。
【００２９】
例示的な本実施形態において、検出器素子２５２は、約３．０ｍｍの幅２５４及び約７．０ｍｍの長さ２５６を有する。検出器素子２５２の幅２５４及び長さ２５６は例であり、撮影用途に基づいて他の幅及び長さが選択されてもよい。例示的な本実施形態において、検出器２５０が約５１．０ｍｍの全長２６２を有するように、各検出器素子２５２は非導電間隙又は空隙２６０により分離される。各検出器素子２５２は１つのアノードと、アノードとは反対の側に形成された１つのカソードとを含む。例示的な本実施形態において、検出器２５０は約０．７５ｍｍの厚さ２５０を有する。
【００３０】
図５は、種々の実施形態に従って基板２７０の上に形成された図４に示される１つの検出器素子２５２を示した平面斜視図である。例示的な本実施形態において、各検出器素子２５２はカソード３０２及びアノード３０４を含む。組み立て中、カソード３０２は共通カソード４０２に電気的に結合される。検出器素子のアノード３０４は共通アノード４０４に電気的に結合される。検出器の共通カソード４０２及び共通アノード４０４を１つずつ設けることにより、検出器からの電気出力を更に処理するために撮影システムへ送信できる。例えばカソード４０２及びアノード４０４からの電気出力は、コンピュータ、例えば図１に示されるコンピュータ４０へ送信されてもよい。次に、コンピュータ４０は、カソード４０２及びアノード４０４から受信した情報を使用して種々のアルゴリズムに従って被検体の画像を再構成してもよい。
【００３１】
図６は、本明細書において説明される検出器のうち任意の検出器と共に使用可能な検出器素子１０２の一実施形態を示した側面図である。例示的な本実施形態において、検出器素子２５２は検出器素子１０２とほぼ同様である。従って、以下の検出器素子１０２の説明は検出器素子２５２にも適用できる。図６に示されるように、検出器素子１０２はＣｄＴｅ半導体結晶３００を含む。検出器素子１０２は、カソード３０２及びその反対側に位置するアノード３０４を更に含む。カソード３０２はＸ線入射面３０６、例えばＸ線が入射する検出器素子１０２の面に配設される。アノード３０４は半導体結晶３００の反対側の面３０８に配設される。カソード３０２及びアノード３０４は、例えば化学気相成長技術、スパッタリング及び／又は金属めっきを使用してウェハ３００上に配設されてもよい。例示的な本実施形態において、カソード３０２はプラチナ材料を使用して製造され、アノード３０４はインジウム材料又はアルミニウム材料のうち少なくとも一方を使用して製造される。ウェハ３００、カソード３０２及びアノード３０４の組み合わせは１つのダイオードを形成する。例示的な本実施形態において、アノード３０４とカソード３０２との間に正バイアスが印加された場合にショットキーコンタクト又はブロッキングコンタクト／素子を形成するために、アノード３０４はインジウム材料又はアルミニウム材料から製造される。例えば少なくともいくつかの周知の検出器素子は、従来のオーミックアノードコンタクト及びオームカソードコンタクトを有するテルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）半導体を使用して製造される。印加されるバイアス電圧の影響を受けて、半導体は、半導体により吸収された各Ｘ線のエネルギーに比例する電流を発生する。Ｘ線によって起こる半導体電流のわずかな増加はデジタル信号に変換され、デジタル信号は画像を生成するために使用される。しかし、従来のオームコンタクトは相当に大きな漏れ電流を発生する場合があり、漏れ電流は雑音を発生するので、画像を生成するために使用される信号の総品質を低下する。これに対し、本明細書において説明される各検出器素子１０２は、半導体の漏れ電流を大幅に減少することにより雑音を低減し、それにより、各Ｘ線エネルギーの正確な評価を可能にするショットキーコンタクトを形成するアノード３０４を含む。
【００３２】
動作中、各検出器素子１０２は、検出器素子１０２の検出面に入射するＸ線の電離が原因となる電荷を発生する。図６に示されるように、カソード３０２とアノード３０４との間に印加される電気バイアスを使用して信号が発生される。ＣｄＴｅ半導体３００とインジウムアノード３０４との組み合わせにより、検出器１０２はショットキーコンタクトとして機能することが可能である。ショットキーコンタクトは漏れ電流をほぼ阻止するので、検出器素子１０２は各Ｘ線のエネルギーの測定及びＸ線のエネルギーが低エネルギーＸ線又は高エネルギーＸ線のいずれであるかを分類可能にする。動作中、検出器素子１０２は、１つの広帯域Ｘ線エネルギービームの低エネルギー含量及び高エネルギー含量を同時に測定する。
【００３３】
例えば図７は、１つの検出器素子１０２から受信される出力の一例を示したグラフである。図７において、ｘ軸はＸ線エネルギーを示し、ｙ軸は所定のＸ線エネルギーで測定されたＸ線の量を示す。検出器素子１０２からの出力は、検出器素子１０２に入射するＸ線に応答して発生される電気パルスであり、パルスの振幅は、吸収されたＸ線のエネルギーに比例する。図７に示されるように、１つのパルス６００のＸ線エネルギーが所定の閾値６０１を超える場合、そのパルス６００は高エネルギーパルスに分類される。これに対し、１つのパルスが閾値６０１に満たない場合、そのパルス６００は低エネルギーパルスに分類される。例えば１つのパルス６００が４０ｋｅＶ以下である場合、そのパルス６００は低エネルギーパルスに分類される。例示的な本実施形態において、広帯域Ｘ線源は、低エネルギーＸ線に分類される約４０ｋｅＶのエネルギーを有するＸ線と、高エネルギーＸ線に分類される約８０ｋｅＶのエネルギーを有するＸ線とを放射する。
【００３４】
図８は、種々の実施形態に係る図２、図３及び図４に示される検出器からの出力の一例を示したグラフである。図８において、ｘ軸は検出器素子１０２（又は検出器チャネル）を示し、ｙ軸は計数率を示す。前述のように、Ｘ線パルスは低エネルギー又は高エネルギーのいずれかに分類される。図８に示されるように、第１のＸ線エネルギーで吸収されたＸ線の累積計数率５００は、第１のＸ線エネルギーより低い第１のＸ線エネルギーより低い第２のＸ線エネルギーで吸収されたＸ線の計数率５０２より高い。例示的な本実施形態において、ショットキーコンタクト３０４は、検出器素子１０２が種々のエネルギーレベルで受け取ったＸ線を識別すること及び受け取ったＸ線を計数に変換することを可能にする。
【００３５】
ショットキーコンタクト３０４を含む検出器素子１０２は、デュアルエネルギー撮影システムで使用される可能性がある高い電圧レベルに耐えることが可能であり、これに対応して起こる漏れ電流の増加による影響を受けることもない。更に、ＣｄＴｅ検出器素子１０２は従来のＣＺＴ検出器素子より安価であるので、特にモノリスアレイデバイスを使用する場合、費用を大幅に節約できる。
【００３６】
デュアルエネルギーシステムＸ線検出器を製造する方法は、デュアルエネルギー横方向走査型Ｘ線源から放射されるＸ線ビームをそのＸ線ビームに比例する電流に変換するように構成されたテルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）半導体の第１の面にプラチナカソードを蒸着することと、ＣｄＴｅの反対側の面にインジウムショットキーコンタクトを蒸着することとを含む。方法は、線形検出器アレイ及び千鳥配置検出器アレイのうち少なくとも一方を形成するために複数のＣｄＴｅ半導体を配列することを更に含む。
【００３７】
種々の実施形態及び／又は構成要素、例えばモジュール又はその内部の構成要素及びコントローラは、１つ以上のコンピュータ又はプロセッサの一部として実現されてもよい。コンピュータ又はプロセッサは計算装置、入力装置、表示装置及び例えばインターネットにアクセスするためのインタフェースを含んでもよい。コンピュータ又はプロセッサはマイクロプロセッサであってもよい。マイクロプロセッサは通信バスに接続されてもよい。コンピュータ又はプロセッサはメモリを更に含んでもよい。メモリはランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）を含んでもよい。コンピュータ又はプロセッサは、ハードディスクドライブ又はフロッピー（登録商標）ディスクドライブ、光ディスクドライブなどの取り出し可能記憶装置ドライブを更に含んでもよい。記憶装置は、コンピュータプログラム又は他の命令をコンピュータ又はプロセッサにロードする他の類似の手段であってもよい。
【００３８】
本明細書において使用される場合、用語「コンピュータ」又は「モジュール」は、マイクロコントローラ、縮小命令セットコンピュータ（ＲＩＳＣ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、論理回路及び本明細書において説明される機能を実行可能な他の任意の回路又はプロセッサを使用するシステムを含む任意のプロセッサ利用システム又はマイクロプロセッサ利用システムを含んでもよい。上記の例は単なる例示であり、従って、「コンピュータ」という用語の定義及び／又は意味を限定することをまったく意図しない。
【００３９】
コンピュータ又はプロセッサは、入力データを処理するために、１つ以上の記憶素子に格納された命令のセットを実行する。記憶素子は、希望又は必要に応じてデータ又は他の情報を更に格納してもよい。記憶素子は処理機械の中の情報源又は物理的記憶素子の形態であってもよい。
【００４０】
命令のセットは、本発明の種々の実施形態の方法及び処理などの特定の動作を実行することを処理機械としてのコンピュータ又はプロセッサに命令する種々の指令を含んでもよい。命令のセットはソフトウェアプログラムの形態であってもよい。ソフトウェアはシステムソフトウェア又はアプリケーションソフトウェアなどの種々の形態であってよい。更に、ソフトウェアは、複数の別個のプログラム又はモジュールの集合体、より大型のプログラムの中の１つのプログラムモジュール又は１つのプログラムモジュールの一部の形をとってもよい。ソフトウェアは、オブジェクト指向プログラミングの形態のモジュラープログラミングを含んでもよい。処理機械による入力データの処理は、オペレータからの指令に応答して、又は事前の処理の結果に応答して、又は別の処理機械からの要求に応答して実行されてもよい。
【００４１】
本明細書において使用される場合、用語「ソフトウェア」及び「ファームウェア」は互換性を有し、ＲＡＭメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ及び不揮発性ＲＡＭ（ＮＶＲＡＭ）メモリを含むメモリに格納されたコンピュータにより実行される任意のコンピュータプログラムを含む。ここで挙げたメモリの種類は単なる例であり、従って、コンピュータプログラムを格納するために使用可能なメモリの種類に関する限定ではない。
【００４２】
以上の説明は単なる例示であり、限定的な意味を持たないことを理解すべきである。例えば先に説明した実施形態（及び／又はその態様）は、互いに組み合わせて使用されてもよい。更に、本発明の範囲から逸脱することなく、ある特定の状況又は材料を本発明の種々の実施形態の教示に適合させるために多くの変形が実施されてもよい。本明細書において説明した寸法及び種類は、本発明の種々の実施形態のパラメータを定義することを意図するが、実施形態は限定的な意味をまったく持たず、例示的な実施形態である。以上の説明を検討することにより、当業者には他の多くの実施形態が明らかになるだろう。従って、本発明の種々の実施形態の範囲は、添付の特許請求の範囲を添付の特許請求の範囲が保護すべきあらゆる同等物と共に参照することにより判定されるべきである。添付の特許請求の範囲において、「含む」及び「ここで」という用語は、それぞれ対応する用語「具備する」及び「おいて」と同等の平易な表現として使用される。更に、添付の特許請求の範囲において、「第１の」、「第２の」及び「第３の」などの用語は単なるラベルとして使用され、それらの用語により説明される対象物に対して順序条件を課すことを意図しない。更に、添付の特許請求の範囲の限界は手段＋機能形式で書かれておらず、特許請求の範囲の限界が「〜のための手段」及びそれに続く更なる構造を含まない機能の陳述を明示して使用していない限り、限界は米国特許法第１１２条、６項に基づいて解釈されることを意図しない。
【００４３】
以上の説明は、最良の態様を含めて本発明の種々の実施形態を開示するため並びに任意の装置又はシステムを製造し且つ使用すること及び取り入れられている任意の方法を実行することを含めて当業者が本発明の種々の実施形態を実施することを可能にするために実施例を使用する。本発明の種々の実施形態の特許性の範囲は特許請求の範囲により定義され、当業者には明らかである他の実施例を含んでもよい。そのような他の実施例は、特許請求の範囲の用語と相違しない構造要素を含む場合又は特許請求の範囲の用語と実質的に相違しない同等の構造要素を含む場合には特許請求の範囲内にあることを意図する。
【符号の説明】
【００４４】
１０    撮影システム
１２    患者台
１４    患者
１６    長手方向軸
１８    Ｃアーム
２０    下端
２２    Ｘ線源
２４    上端
２６    Ｘ線検出器
２８    ラスタパターン
３０    一連の横方向走査
３２    並進運動コントローラ
３４    ファンビーム
４０    コンピュータ
４２    ワークステーション
４４    ディスプレイ
４６    キーボード
４８    マウス
１００    検出器
１０２    検出器素子
１０４    検出器アレイ
１１０    幅
１１２    長さ
１２０    検出器素子
１２２    幅
１２４    長さ
１２６    端部
１３０    保護リング
１３２    カソード側
１３４    アノード電極
１３６    側
１４０    間隙
１６０    厚さ
１６２    幅
１６４    長さ
２００    検出器
２０２    検出器部分
２０４    検出器部分
２０６    検出器部分
２０８    検出器部分
２１０    列
２１２    列
２２０    検出器素子
２２１    間隙
２２２    検出器素子
２２４    検出器素子
２２６    検出器素子
２２８    検出器素子の幅
２３０    検出器素子の幅
２５０    検出器
２５２    検出器素子
２５４    幅
２５６    長さ
２６０    空隙
２６２    全長
２７０    基板
３００    ＣｄＴｅ半導体結晶ウェハ
３０２    カソード
３０４    アノード
３０６    Ｘ線入射面
３０８    反体側の面
４０２    検出器カソード
４０４    検出器アノード
５００    計数率
５０２    計数率
６００    １つのパルス
６０１    所定の閾値
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0005623200.tif 000006
【図６】
0005623200.tif 000007
【図７】
0005623200.tif 000008
【図８】
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