(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線焦点位置からＸ線を発生するＸ線源と、
前記Ｘ線を検出するためのＸ線検出素子がセパレータを隔てて第１及び第２の方向へ二次元配列されているＸ線検出素子アレイと、
前記Ｘ線検出素子アレイと前記Ｘ線焦点位置の間に配置され、Ｘ線透過部材とＸ線遮蔽部材が交互に前記第１及び第２の方向に配列され、前記Ｘ線遮蔽部材が前記Ｘ線焦点位置へ指向する傾斜角を有する散乱線防止グリッドと、
前記Ｘ線検出素子アレイを単位として、一つ以上のＸ線検出器モジュールと、
を備えたＸ線ＣＴ装置であって、
前記セパレータが前記散乱線防止グリッドのＸ線遮蔽部材によって生じるＸ線の影の領域に収まる範囲内で、前記セパレータの上底の中心と下底の中心を結ぶ直線の方向が前記第１及び第２の方向と直交する第３の方向に対して傾斜していること
を特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項２】
前記傾斜における傾斜角が、一つの前記Ｘ線検出器モジュールで共通の傾斜角であること
を特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項３】
前記傾斜角は、前記領域に収まる範囲内で最大の値となるように設定されていること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項４】
Ｘ線焦点位置からＸ線を発生するＸ線源と、
前記Ｘ線を検出するためのＸ線検出素子がセパレータを隔てて第１及び第２の方向へ二次元配列されているＸ線検出素子アレイと、
前記Ｘ線検出素子アレイと前記Ｘ線焦点位置の間に配置され、Ｘ線透過部材とＸ線遮蔽部材が交互に前記第１及び第２の方向に配列され、前記Ｘ線遮蔽部材が前記Ｘ線焦点位置へ指向する傾斜角を有する散乱線防止グリッドと、
前記Ｘ線検出素子アレイを単位として、一つ以上のＸ線検出器モジュールと、
を備えたＸ線ＣＴ装置であって、
前記セパレータが前記散乱線防止グリッドのＸ線遮蔽部材によって生じるＸ線の影の領域を内包する範囲内で、前記セパレータの上底の中心と下底の中心を結ぶ直線の方向が前記第１及び第２の方向と直交する第３の方向に対して傾斜していること
を特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項５】
前記傾斜における傾斜角が、一つの前記Ｘ線検出器モジュールで共通の傾斜角であること
を特徴とする請求項４に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項６】
前記傾斜角は、前記領域に収まる範囲内で最大の値となるように設定されていること
を特徴とする請求項４または請求項５に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項７】
Ｘ線焦点位置からＸ線を発生するＸ線源と、
前記Ｘ線を検出するためのＸ線検出素子がセパレータを隔てて第１及び第２の方向へ二次元配列されているＸ線検出素子アレイと、
前記Ｘ線検出素子アレイと前記Ｘ線焦点位置の間に配置され、Ｘ線透過部材とＸ線遮蔽部材が交互に前記第１及び第２の方向に配列され、前記Ｘ線遮蔽部材が前記Ｘ線焦点位置へ指向する傾斜角を有する散乱線防止グリッドと、
前記Ｘ線検出素子アレイを単位として、一つ以上のＸ線検出器モジュールと、
を備えたＸ線ＣＴ装置であって、
前記セパレータが前記散乱線防止グリッドのＸ線遮蔽部材によって生じるＸ線の影の領域に収まる範囲内で、前記第１及び第２の方向と直交する第３の方向が、前記Ｘ線検出器モジュールの中心と前記Ｘ線焦点位置を結ぶ直線の方向に対して傾斜していること
を特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項８】
前記セパレータの上底の中心と下底の中心を結ぶ直線の方向に対する前記第３の方向からの平均の傾斜角が最大となるように、前記Ｘ線検出器モジュールが前記第３の方向に対して傾斜していること
を特徴とする請求項７に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項９】
Ｘ線焦点位置からＸ線を発生するＸ線源と、
前記Ｘ線を検出するためのＸ線検出素子がセパレータを隔てて第１及び第２の方向へ二次元配列されているＸ線検出素子アレイと、
前記Ｘ線検出素子アレイと前記Ｘ線焦点位置の間に配置され、Ｘ線透過部材とＸ線遮蔽部材が交互に前記第１及び第２の方向に配列され、前記Ｘ線遮蔽部材が前記Ｘ線焦点位置へ指向する傾斜角を有する散乱線防止グリッドと、
前記Ｘ線検出素子アレイを単位として、一つ以上のＸ線検出器モジュールと、
を備えたＸ線ＣＴ装置であって、
前記セパレータが前記散乱線防止グリッドのＸ線遮蔽部材によって生じるＸ線の影の領域を内包する範囲内で、前記第１及び第２の方向と直交する第３の方向が、前記Ｘ線検出器モジュールの中心と前記Ｘ線焦点位置を結ぶ直線の方向に対して傾斜していること
を特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項１０】
前記セパレータの上底の中心と下底の中心を結ぶ直線の方向に対する前記第３の方向からの平均の傾斜角が最大となるように、前記第３の方向が、前記直線の方向に対して傾斜していること
を特徴とする請求項９に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１１】
前記散乱線防止グリッドのＸ線遮蔽部材とＸ線透過部材が、前記Ｘ線検出素子の平均ピッチの２倍以上の整数倍のピッチで並べられた構造を備えたこと
を特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１２】
前記セパレータの、前記Ｘ線焦点方向の一端部もしくは両端部で、隣り合う前記Ｘ線検出素子が繋がっている構造を有すること
を特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１３】
複数の前記Ｘ線検出器モジュールが、前記セパレータの前記Ｘ線焦点方向からの傾斜角に関し、鏡反転対称に配置されること
を特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１４】
前記Ｘ線の影の領域が、全てのＸ線が遮蔽される本影領域であることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のＸ線ＣＴ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線ＣＴ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置とは、被写体にＸ線を照射するＸ線源と、そのＸ線源と対向する位置に、被写体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器とを有し、被写体の周りを回転撮像することによって得た複数方向の投影データをもとに、被写体内部のＸ線減衰率の違いを、データ処理系を用いて画像として再構成するための装置である。
Ｘ線源には、通常、高電圧で加速された電子を陽極に照射し、Ｘ線を発生させるＸ線管球が用いられる。Ｘ線検出器は一度に広範囲を高速に撮影するために、Ｘ線検出素子を２次元状に並べた構成をしており、Ｘ線検出器のＸ線源側には、被写体で発生した散乱Ｘ線を除去するための散乱線防止グリッドが配置されている。
【０００３】
近年、検出器の多スライス化、高空間分解能化のために検出素子サイズのより微小なものが開発される傾向がある。しかし検出素子サイズが小さくなることで、Ｘ線検出素子間に存在するＸ線の不感領域が相対的に増大し、Ｘ線検出器全体としての検出効率が低下する。そのため、検出効率を維持する技術が必要となる。
しかし、Ｘ線検出素子間のセパレータ幅を狭くすることで検出効率を向上させる方法は、Ｘ線検出素子間で信号が漏洩・交錯するクロストークと呼ばれる現象が生じ、空間分解能劣化を引き起こすという問題がある。
したがって、Ｘ線検出素子間のクロストークを許容値以下に保つためには、Ｘ線検出素子間距離もしくはＸ線検出素子間セパレータ幅はある程度以上とる必要がある。
【０００４】
従来の検出効率を向上させる技術としては、例えば特許文献１や特許文献２が開示されている。
また、特許文献３にはクロストークを抑えつつ検出効率を向上させる方法として、検出素子間のセパレータをＸ線入射方向に対して傾斜させ、セパレータが作るＸ線不感領域のＸ線焦点から見た立体角を低減させる方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２２６７８号公報
【特許文献２】特開２００６−１４５４３１号公報
【特許文献３】特開２００７−１２５０８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記した特許文献３に開示されているＸ線検出素子間のセパレータをＸ線入射方向に対して傾斜させ、セパレータが作るＸ線不感領域のＸ線焦点から見た立体角を低減させる方法は、セパレータのＸ線焦点側に散乱線防止グリッドが配置される場合には、セパレータ傾斜角の増加に伴って散乱線防止グリッドによって影になるＸ線検出器体積が増え、かえって検出効率が低下するという問題がある。
また、Ｘ線管球の電極の熱膨張によりＸ線焦点位置が変動する現象が観測されており、このＸ線焦点の熱移動によって、散乱線防止グリッドで生じるＸ線の影の領域が変化し、Ｘ線検出素子に大きな感度変化を引き起こし、ＣＴ画像に偽像（アーチファクト）を発生させる可能性があるという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、散乱線防止グリッドが配置されるＸ線検出器およびＸ線ＣＴ装置において、Ｘ線検出素子間のクロストーク及びＸ線焦点の熱移動によるＸ線検出素子の感度変化を抑制しつつ、Ｘ線検出器の検出効率を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の課題を解決して、本発明の目的を達成するために以下のように構成した。
すなわち、本発明のＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線焦点位置からＸ線を発生するＸ線源と、
前記Ｘ線を検出するためのＸ線検出素子がセパレータを隔てて第１及び第２の方向へ二次元配列されているＸ線検出素子アレイと、
前記Ｘ線検出素子アレイと前記Ｘ線焦点位置の間に配置され、Ｘ線透過部材とＸ線遮蔽部材が交互に前記第１及び第２の方向に配列され、前記Ｘ線遮蔽部材が前記Ｘ線焦点位置へ指向する傾斜角を有する散乱線防止グリッドと、
前記Ｘ線検出素子アレイを単位として、一つ以上のＸ線検出器モジュールと、
を備えたＸ線ＣＴ装置であって、
前記セパレータが前記散乱線防止グリッドのＸ線遮蔽部材によって生じるＸ線の影の領域に収まる範囲内で、前記セパレータの上底の中心と下底の中心を結ぶ直線の方向が前記第１及び第２の方向と直交する第３の方向に対して傾斜していることを特徴とする。
または、前記セパレータが前記散乱線防止グリッドのＸ線遮蔽部材によって生じるＸ線の影の領域を内包する範囲内で、前記セパレータの上底の中心と下底の中心を結ぶ直線の方向が前記第１及び第２の方向と直交する第３の方向に対して傾斜していることを特徴とする。
または、前記セパレータが前記散乱線防止グリッドのＸ線遮蔽部材によって生じるＸ線の影の領域に収まる範囲内で、前記第１及び第２の方向と直交する第３の方向が、前記Ｘ線検出器モジュールの中心と前記Ｘ線焦点位置を結ぶ直線の方向に対して傾斜していることを特徴とする。
または、前記セパレータが前記散乱線防止グリッドのＸ線遮蔽部材によって生じるＸ線の影の領域を内包する範囲内で、前記第１及び第２の方向と直交する第３の方向が、前記Ｘ線検出器モジュールの中心と前記Ｘ線焦点位置を結ぶ直線の方向に対して傾斜していることを特徴とする。
【０００９】
かかる構成により、散乱線防止グリッドで生じるＸ線の影の領域が、Ｘ線焦点の熱移動があってもＸ線検出素子アレイはその影響を受けない。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るＸ線ＣＴ装置によれば、Ｘ線検出素子間のクロストーク及びＸ線焦点の熱移動によるＸ線検出素子の感度変化が抑制され、Ｘ線検出器の検出効率が向上する。さらに、それによって良質なＸ線ＣＴ画像が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態におけるＸ線ＣＴ装置を体軸方向から見た概略の構造を示す図である。
【図２】本発明の実施形態におけるＸ線検出器モジュールと散乱線防止グリッドの基本構造を示した図である。
【図３Ａ】散乱線防止グリッドがＸ線検出器モジュールに作る影の領域を説明するにあたって散乱線防止グリッドとセパレータを示した図である。
【図３Ｂ】散乱線防止グリッドがＸ線検出器モジュールに作る影の領域を説明するにあたって散乱線防止グリッドと影の領域を示した図である。
【図４Ａ】Ｘ線焦点の熱移動による感度変化を抑制するためのセパレータ形状で、セパレータが本影領域の内部に収まる構造を示した図である。
【図４Ｂ】Ｘ線焦点の熱移動による感度変化を抑制するためのセパレータ形状で、セパレータが半影領域を全て内包する構造を示した図である。
【図５Ａ】セパレータが本影領域の内部に収まる構造であって、セパレータを最も傾斜させるための第１の傾斜方法を示した図である。
【図５Ｂ】セパレータが本影領域の内部に収まる構造であって、セパレータを最も傾斜させるための第２の傾斜方法を示した図である。
【図５Ｃ】セパレータが半影領域を全て内包する構造であって、セパレータを最も傾斜させるための第１の傾斜方法を示した図である。
【図５Ｄ】セパレータが半影領域を全て内包する構造であって、セパレータを最も傾斜させるための第２の傾斜方法を示した図である。
【図６】Ｘ線検出器モジュールの両端部と基準法線との距離を示す図である。
【図７】セパレータで隣り合うＸ線検出素子が繋がるＸ線検出器構造を表し、（ａ）では上部で、（ｂ）では下部で繋がる構造を示した図である。
【図８Ａ】Ｘ線検出器モジュールの基準法線からの距離であるスライス位置に対する、Ｘ線入射角とセパレータの最大許容傾斜角関係を表し、１Ｘ線検出器モジュールあたり６４スライスの場合を示した図である。
【図８Ｂ】Ｘ線検出器モジュールの基準法線からの距離であるスライス位置に対する、Ｘ線入射角とセパレータの最大許容傾斜角関係を表し、１Ｘ線検出器モジュールあたり１６スライスの場合を示した図である。
【図９】Ｘ線検出器モジュール全体を傾斜させる方法を表した図である。
【図１０】セパレータの幅とセパレータのＸ線焦点方向からの傾斜角の関係による影になる検出器体積を表し、（ａ）、（ｃ）は傾斜角が小さい場合、（ｂ）、（ｄ）は傾斜角が大きい場合の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施形態を次に説明する。
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態を図１から図８（Ａ、Ｂ）を参照して説明する。本実施形態における特徴は図４（Ａ、Ｂ）および図５(Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ)に示すセパレータ７の構造である。しかし、解りやすさの観点から、まず、図１を参照して「Ｘ線ＣＴ装置の概略の構成」、図２を参照して「Ｘ線検出器モジュールと散乱線防止グリッドの基本構造」、図３を参照して「散乱線防止グリッドがＸ線検出器モジュールに作る影の領域」について先に説明する。
その後に、図４（Ａ、Ｂ）、図５(Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ)、図６、図７、図８（Ａ、Ｂ）を参照して本実施形態の特徴であるセパレータの構造と、それに関連する事項を説明する。
以上について、順に述べる。
【００１３】
＜Ｘ線ＣＴ装置の概略の構成＞
以下、図１を用いて本発明に係るＸ線ＣＴ装置１００の概略の構成を説明する。
図１は、本発明に係るＸ線ＣＴ装置１００の構造を体軸方向から見た図である。Ｘ線ＣＴ装置１００の図示しないガントリ（Gantry：溝台）の中央部には被写体３が進入できる開口部２が設けられている。また、Ｘ線ＣＴ装置１００のスキャナ装置には、Ｘ線源であるＸ線管球１と、Ｘ線検出器４とが備えられ、開口部２の中心を回転中心軸としてガントリに回転可能に支持されている。このような構成により、開口部２内の被写体３を回転撮像することが可能となる。
【００１４】
Ｘ線源１であるＸ線管球１は、Ｘ線管球１内にある有限の大きさを持つＸ線焦点９からＸ線を発生する。
被写体３を挟んでＸ線管球１と対向する位置にＸ線検出器４が配置される。
Ｘ線検出器４は複数のＸ線検出器モジュール８に分割されている。各Ｘ線検出器モジュール８はＸ線焦点９を中心として円弧状もしくはフラットパネル状に配置されている。
Ｘ線検出器モジュール８のＸ線管球１側には、被写体３等で発生した散乱Ｘ線を除去するために、散乱線防止グリッド５が配置されている。
【００１５】
また、記憶装置１０１はＸ線検出器４で検出されたデータを記憶する。演算装置１０２は前記検出されたデータの画像化処理と、前記スキャナ装置の制御動作に必要な演算を行う。制御装置１０３は前記スキャナ装置を含むＸ線ＣＴ装置１００の制御を行う。また、制御装置１０３は前記スキャナ装置を含むＸ線ＣＴ装置１００に係る移動機構も備えている。
【００１６】
＜Ｘ線検出器モジュールと散乱線防止グリッドの基本構造＞
図２にＸ線検出器モジュール８と散乱線防止グリッド５の基本構造を示す。
Ｘ線検出器モジュール８は、一度の被写体３へのＸ線照射で多数のＸ線減弱率のデータを同時に得るために、Ｘ線検出素子６がスキャナ回転方向（チャンネル方向（第１の方向）ともいう）及び体軸方向（スライス方向（第２の方向）ともいう）に対して、セパレータ７を隔てて２次元状に多列複数配置される。このＸ線検出素子６が２次元状に多列複数配置された状態をＸ線検出素子アレイ（６）と表記する。
ここで、Ｘ線検出素子６とは、例えば、シンチレータ（Scintillator：Ｘ線や電離放射線を受けて蛍光を発する）とフォトダイオード（蛍光などの光を電気に変換する）を組み合わせたものである。以下、Ｘ線検出器モジュール８の２次元平面に対して垂直な方向を、Ｘ線検出器モジュール８の法線方向（第３の方向）と呼ぶ。法線方向はＸ線焦点９（図１、図３Ａ参照）側を正とする。
【００１７】
散乱線防止グリッド５はＸ線遮蔽部材５１とＸ線透過部材５２（通常は空気）とが、チャンネル方向及び／またはスライス方向に並べられている各Ｘ線検出素子の平均ピッチの整数倍のピッチで交互に並べられた構造を持つ。
また散乱線防止グリッド５のＸ線遮蔽部材５１は、Ｘ線焦点９（図１）への焦点方向を指向するように作られている。散乱線防止グリッド５はＸ線遮蔽部材５１とＸ線透過部材５２とから成るが、以下、特に断りがない場合は、Ｘ線遮蔽部材５１を指して散乱線防止グリッド５と呼ぶ。
セパレータ７は、Ｘ線検出器モジュール８の法線方向に対して、チャンネル方向及び／またはスライス方向に傾斜角θを持つ。傾斜角θはＸ線検出器モジュール８毎に異なっていてよい。また傾斜角θはチャンネル方向とスライス方向で異なっていてよい。
【００１８】
＜散乱線防止グリッドがＸ線検出器モジュールに作る影の領域＞
以下、図３Ａ、図３Ｂを用いて、スライス方向への前記傾斜角θの求め方を説明する。
図３Ａ、図３Ｂは共にあるＸ線検出器モジュール８をチャンネル方向から見た断面図である。図３Ａには注目する散乱線防止グリッド５とセパレータ７のみを図示してある。図３Ｂには注目する散乱線防止グリッド５とそれによってＸ線が遮蔽されてできる影の領域のみを図示してある。
なお各部のパラメータ値は異なるが、チャンネル方向の傾斜角の求め方も同様である。
はじめに、それぞれの幾何学的な配置について説明する。
【００１９】
≪Ｘ線焦点≫
Ｘ線焦点９はスライス方向に大きさＦＳの広がりを持つものとする。Ｘ線焦点９の位置とはこの広がりの中心を指すものとする。Ｘ線焦点９はある基準位置Ｆ０から熱移動によって、スライス方向の正方向へ±ｄＦ移動しうるものとする。また最も移動する位置であるｄＦＳを次式の（式１）で定義する。
ｄＦＳ＝ｄＦ＋ＦＳ／２  ・・・（式１）
【００２０】
また、モジュールの法線方向に伸ばした直線がＸ線焦点９の基準位置Ｆ０を通る時、その直線を特に基準法線と呼ぶ。Ｘ線焦点９の基準位置Ｆ０から、Ｘ線遮蔽部材５１とＸ線透過部材５２とから成る散乱線防止グリッド５までの基準法線に沿った距離をＦＧＤとする。
Ｘ線焦点９の基準位置Ｆ０から、Ｘ線検出素子６とセパレータ７とから成るＸ線検出器モジュール８までの基準法線に沿った距離をＦＤＤとする。
【００２１】
≪散乱線防止グリッド≫
散乱線防止グリッド５をチャンネル方向から見た断面は、一般に台形の形状を持つ。台形の平行な二辺は、Ｘ線検出器モジュール８の法線方向に垂直である。散乱線防止グリッド５のＸ線焦点９側の底面を上底、Ｘ線検出器４側の底面を下底と呼ぶ。散乱線防止グリッド５は、その上底の中心位置Ｇｕと下底の中心位置Ｇｌを結ぶ直線が、Ｘ線焦点９の基準位置Ｆ０を通るように作られる。上底のスライス方向の幅を２×ｄＧｕ、下底のスライス方向の幅を２×ｄＧｌとする。また台形の高さをＧｈとする。またＧｕ、Ｇｌは基準法線からのスライス方向の距離を表わすものとする。
【００２２】
≪Ｘ線検出素子及びセパレータ≫
Ｘ線検出素子６及びセパレータ７をチャンネル方向から見た断面は、一般に台形の形状である。台形の平行な二辺は、Ｘ線検出器モジュール８の法線方向に垂直である。Ｘ線検出素子６及びセパレータ７のＸ線焦点９側の底面を上底、Ｘ線検出器４側の底面を下底と呼ぶ。これらの台形の高さをＤｈとする。
セパレータ７の傾斜角θとは、セパレータ７の上底の中心と下底の中心を結ぶ直線と、Ｘ線検出器モジュール８の法線とのなす角とする。
【００２３】
≪影の領域≫
Ｘ線焦点９から発生したＸ線は、散乱線防止グリッド５によって遮蔽されることで、Ｘ線検出器モジュール８に影の領域を作る。Ｘ線検出器モジュール８に作られる影の領域をチャンネル方向から見た断面は、一般に台形の形状である。台形の平行な二辺は、Ｘ線検出器モジュール８の法線方向に垂直である。台形のＸ線焦点９側の底面を上底、Ｘ線検出器４側の底面を下底と呼ぶ。
【００２４】
図３Ｂに示すように、Ｘ線検出器モジュール８に作る影は、Ｘ線焦点９が理想的な点源として扱えず、大きさを有するために、Ｘ線焦点９の一部分からのＸ線のみが遮蔽される半影領域１１と、全てのＸ線が遮蔽される本影領域１０の二種類に分かれる。なおここで遮蔽されるのは、Ｘ線焦点９から直接、Ｘ線検出素子６に入射する直達のＸ線に関してであって、被写体３等で散乱したＸ線を必ずしも遮蔽するわけではない。またＸ線焦点９が熱移動することによって、本影領域１０と半影領域１１は変化する。
【００２５】
ここではＸ線焦点９が熱移動する間、常に本影領域１０である領域をあらためて本影領域１０と定義し、一時でも半影領域１１である領域を改めて半影領域１１と定義する。
影の領域はその上底の中心位置Ｓｕと下底の中心位置Ｓｌを結ぶ直線が、Ｘ線焦点９の基準位置Ｆ０を通るように作られる。
なお、上底の中心位置Ｓｕと下底の中心位置Ｓｌにおける添え字のｕとｌはそれぞれｕｐｐｅｒ、ｌｏｗｅｒの頭文字に由来する。また後記するｄＳｕ、ｄＳｕ’、ｄＳｌ、ｄＳｌ’、ｄＲｕ、ｄＲｌにおける添え字におけるｕとｌはそれぞれ上底、下底に関連している。
【００２６】
またＳｕ、Ｓｌはそれぞれ基準法線からのスライス方向の距離を表わすものとする。本影領域１０の上底のスライス方向の幅を２×ｄＳｕ、下底のスライス方向の幅を２×ｄＳｌとし、半影領域１１の上底のスライス方向の幅を２×ｄＳｕ’、下底のスライス方向の幅を２×ｄＳｌ’とする。定義から常に、ｄＳｕ＜ｄＳｕ’、ｄＳｌ＜ｄＳｌ’である。また台形の高さはＤｈである。
【００２７】
≪影の領域における諸関係式≫
以上の記号の定義から、次の幾何学的関係が成り立つ（式２）。
Ｇｕ：Ｇｌ：Ｓｕ：Ｓｌ＝ＦＧＤ：（ＦＧＤ＋Ｇｈ）：ＦＤＤ：（ＦＤＤ＋Ｄｈ）
・・・（式２）
【００２８】
Ｘ線の入射角θｉｎは次のように定義される（式３）。
θｉｎ＝ａｒｃｔａｎ（Ｓｕ／ＦＤＤ）    ・・・（式３）
【００２９】
散乱線防止グリッド５の上底が作る影は、前記のように定義したｄＳｕ、ｄＳｕ’、ｄＳｌ、ｄＳｌ’を用いて表すと次のように求まる（式４）〜（式７）。
ｄＳｕ＝Ｓｕ＋ｄＦＳ−（Ｇｕ−ｄＧｕ＋ｄＦＳ）×ＦＤＤ／ＦＧＤ  ・・・（式４）
ｄＳｕ’＝Ｓｕ−ｄＦＳ−（Ｇｕ−ｄＧｕ−ｄＦＳ）×ＦＤＤ／ＦＧＤ  
・・・（式５）
ｄＳｌ＝Ｓｌ＋ｄＦＳ−（Ｇｕ−ｄＧｕ＋ｄＦＳ）×（ＦＤＤ＋Ｄｈ）／ＦＧＤ
・・・（式６）
ｄＳｌ’＝Ｓｌ−ｄＦＳ−（Ｇｕ−ｄＧｕ−ｄＦＳ）×（ＦＤＤ＋Ｄｈ）／ＦＧＤ
・・・（式７）
【００３０】
また、散乱線防止グリッド５の下底が作る影は、前記のように定義したｄＳｕ、ｄＳｕ’、ｄＳｌ、ｄＳｌ’を用いて表すと次のように求まる（式８）〜（式１１）。
ｄＳｕ＝Ｓｕ＋ｄＦＳ−（Ｇｌ−ｄＧｌ＋ｄＦＳ）×ＦＤＤ／（ＦＧＤ＋Ｇｈ）
・・・（式８）
ｄＳｕ’＝Ｓｕ−ｄＦＳ−（Ｇｌ−ｄＧｌ−ｄＦＳ）×ＦＤＤ／（ＦＧＤ＋Ｇｈ）
・・・（式９）
ｄＳｌ＝Ｓｌ＋ｄＦＳ−（Ｇｌ−ｄＧｌ＋ｄＦＳ）×（ＦＤＤ＋Ｄｈ）／（ＦＧＤ＋Ｇｈ）                                                            ・・・（式１０）
ｄＳｌ’＝Ｓｌ−ｄＦＳ−（Ｇｌ−ｄＧｌ−ｄＦＳ）×（ＦＤＤ＋Ｄｈ）／（ＦＧＤ＋Ｇｈ）                                                          ・・・（式１１）
【００３１】
なお、実際には（式４）と（式８）、（式５）と（式９）、（式６）と（式１０）、（式７）と（式１１）におけるｄＳｕ、ｄＳｕ’、ｄＳｌ、ｄＳｌ’のそれぞれの数値の大きな方の影が実現する。
【００３２】
≪影に対するセパレータの構造≫
Ｘ線焦点９の熱移動によってＸ線検出素子６が感度変化を受けるのは、焦点移動によってＸ線検出素子６に入射する半影領域１１のＸ線量が変化するからである。これを抑制するためには、セパレータ７とＸ線検出素子６の境界が半影領域１１にかからないように配置すればよく、図４Ａ、図４Ｂに示すように二通りの形状が考えられる。
［Ａ］ここで、図４Ａは「セパレータ７が本影領域１０の内部に収まる構造」である。
［Ｂ］ここで、図４Ｂは「セパレータ７が半影領域１１を全て内包する構造」である。
【００３３】
また、ここでセパレータ７の上底の大きさを２×ｄＲｕ、下底の大きさを２×ｄＲｌとして、セパレータ７の傾斜角θを次に求める。なお、セパレータ７が平行六面体状である時には、ｄＲｕ＝ｄＲｌとおけばよい。
これらの記号を用いると、セパレータ７とＸ線検出素子６の境界が半影領域１１にかからないように配置するためには、図４Ａで示す［Ａ］の構造では、次の（式１２）を満たさねばならず、図４Ｂで示す［Ｂ］の構造では（式１３）を満たさねばならない。
【００３４】
ｄＳｕ≧ｄＲｕ、かつ、ｄＳｌ≧ｄＲｌ        ・・・（式１２）
ｄＳｕ’≦ｄＲｕ、かつ、ｄＳｌ’≦ｄＲｌ    ・・・（式１３）
【００３５】
≪セパレータの構造１≫
上記［Ａ］の構造を満たしセパレータ７を最も傾斜させるためには、図５Ａ、図５Ｂに示すように二通りの傾斜方法があり、Ｘ線検出器モジュール８の法線から測る最大許容角度は次式のそれぞれ（式１４）と（式１５）で与えられる。
なお、（式１４）におけるθＡ＋は図５Ａの方法における最大許容角度を示す。
また、（式１５）におけるθＡ−は図５Ｂの方法における最大許容角度を示す。
θＡ＋＝ａｒｃｔａｎ［｛（Ｓｌ−ｄＳｌ＋ｄＲｌ）−（Ｓｕ＋ｄＳｕ−ｄＲｕ）｝／Ｄｈ］                                                          ・・・（式１４）
θＡ−＝ａｒｃｔａｎ［｛（Ｓｌ＋ｄＳｌ−ｄＲｌ）−（Ｓｕ−ｄＳｕ＋ｄＲｕ）｝／Ｄｈ］                                                          ・・・（式１５）
【００３６】
≪セパレータの構造２≫
上記［Ｂ］の構造を満たしセパレータ７を最も傾斜させるためには、図５Ｃ、図５Ｄに示すように二通りの傾斜方法があり、Ｘ線検出器モジュール８の法線から測る最大許容角度は次式で与えられる。
θＢ＋＝ａｒｃｔａｎ［｛（Ｓｌ−ｄＳｌ’＋ｄＲｌ）−（Ｓｕ＋ｄＳｕ’−ｄＲｕ）｝／Ｄｈ］                                                      ・・・（式１６）
θＢ−＝ａｒｃｔａｎ［｛（Ｓｌ＋ｄＳｌ’−ｄＲｌ）−（Ｓｕ−ｄＳｕ’＋ｄＲｕ）｝／Ｄｈ］                                                      ・・・（式１７）
【００３７】
セパレータ７の傾斜角θは［Ａ］の構造では次に示す（式１８Ａ）、また［Ｂ］の構造では次に示す（式１８Ｂ）で表される角度の範囲内に収まるように設定すればよい。なお、（式１８Ａ）と（式１８Ｂ）を併せて（式１８）と表す。
θＡ−≦θ≦θＡ＋  ・・・（式１８Ａ）
θＢ−≦θ≦θＢ＋  ・・・（式１８Ｂ）
【００３８】
＜Ｘ線検出器モジュールでの共通のセパレータ傾斜角θの決定手順＞
一つのＸ線検出器モジュール８で共通のセパレータ７の傾斜角θを用いるには、以下の手順に従えばよい。
図６はＸ線検出器モジュール８の両端部（ＭＤ１、ＭＤ２）から基準法線への距離の関係を示した図である。
Ｘ線検出器モジュール８のスライス方向の両端部の基準法線からの距離を、ＭＤ１、ＭＤ２とする。
［１］前記したＳｕをＭＤ１もしくはＭＤ２に置き換えて、（式１）〜（式１８）に従って、傾斜角θの範囲を計算する。
【００３９】
［２］求まったＸ線検出器モジュール８の両端部における傾斜角範囲の共通部分をとり、その範囲に収まるように傾斜角θを決める。
ＭＡＸ［θ−（ＭＤ１），θ−（ＭＤ２）］≦θ≦ＭＩＮ［θ＋（ＭＤ１），θ＋（ＭＤ２）］            ・・・（式１９）
なお、ここで、θ−はθＡ−またはθＢ−であり、θ＋はθＡ＋またはθＢ＋である。
セパレータ７の傾斜角θをこのように決めることで、Ｘ線焦点９の熱移動によるＸ線検出素子６への感度変化を効果的に抑制できる。
【００４０】
≪散乱線防止グリッドが各Ｘ線検出素子の整数倍のピッチを持つ場合≫
また、図２に示すように、散乱線防止グリッド５が各Ｘ線検出素子６の平均ピッチの２倍以上の整数倍のピッチを持つ場合には、散乱線防止グリッド５の影がかからないセパレータ７はＸ線の入射方向に対して、なるべく大きく傾斜させた方がＸ線の検出効率が向上する。そのため、（式１９）で与えられる範囲のうち、Ｘ線検出器モジュール８の平均のＸ線入射角θｉｎ（ａｖｇ）との差が最も大きくなるような傾斜角θを選ぶことが望ましい。
【００４１】
つまり、次式の（式２０）となるように選択し、設定する。
θ＝ＭＡＸ［｜θｉｎ（ａｖｇ）−ＭＩＮ［θ＋（ＭＤ１），θ＋（ＭＤ２）］｜，｜θｉｎ（ａｖｇ）−ＭＡＸ［θ−（ＭＤ１），θ−（ＭＤ２）］｜］      ・・・（式２０）
なお、ここで、θ−はθＡ−またはθＢ−であり、θ＋はθＡ＋またはθＢ＋である。
【００４２】
このようにセパレータ７の傾斜角θを選ぶことで、Ｘ線焦点９の熱移動による感度変化を抑制しながら、効果的に検出効率を向上させることができる。
但し、傾斜角は大きな方が効果的であるが、設計値からの製作誤差、配置誤差を考慮して、数値にマージンを設けておいてもよい。
また、散乱線防止グリッド５の影にかかるセパレータ７の上底、下底の大きさと、影のかからないセパレータ７の上底、下底の大きさは異なっていてもよい。
また、図７（ａ）、（ｂ）のようにセパレータ７の上部や下部で、隣り合うＸ線検出素子６が繋がっている構造と組み合わせて実施することで、より効果的に検出効率を向上させることもできる。
【００４３】
＜スライス位置とＸ線入射角θｉｎ及びセパレータ傾斜角θとの関連を示す特性図＞
前記したＸ線検出器モジュール８の変数に所定のパラメータを代入し、Ｘ線検出器モジュール８の基準法線からの距離（スライス数単位で測ったスライス位置）に対する（式３）で与えられるＸ線入射角θｉｎと、（式１４）と（式１５）で与えられるθＡ＋とθＡ−をプロットすると、例えば図８Ａ、図８Ｂのようになる。
図８ＡはＸ線焦点９の熱移動による感度変化を考慮したセパレータ傾斜角θの最大許容角度とスライス位置との関連の一例を示した特性図である。
【００４４】
図８Ａに示すように、セパレータ７の傾斜角θがＸ線検出器モジュール８法線に平行、つまり傾斜角θが０度である場合、Ｘ線斜め入射角の大きな±３２スライス以上の位置で、前記のようにプロットした特性線θＡ＋と特性線θＡ−の範囲（図８Ａのθ＝０度の場合の矢印の範囲）から外れる。つまり、Ｘ線焦点９の熱移動による感度変化の影響が出始めることが分かる。
【００４５】
したがって、６４スライス以上の多スライス化を行うためには、従来の傾斜角の無いセパレータ７では、スライス方向に複数のＸ線検出器モジュール８を多角形が構成されるように配置（ポリゴン化）するしかなくなる。
なお、傾斜角θをセパレータ７に設ければ、図８Ａに示すように特性線θＡ＋と特性線θＡ−の範囲は変化する。
【００４６】
本実施形態では、セパレータ７に傾斜角θを設けることによって、散乱線防止グリッド５やセパレータ７の幅寸法を変えることなく、より多スライスのＸ線検出器をポリゴン化することなく実現できる。
図８Ａの例ではセパレータ７に＋２度の傾斜角を設け、６４スライスのＸ線検出器モジュール８を作成し、この二つのＸ線検出器モジュール８を基準法線に対して、鏡反転対称に配置すればよい。反転対称に配置された側のＸ線検出器モジュール８は図８Ａにおいて、セパレータ７に−２度の傾斜角を設けたことに相当する。
【００４７】
したがって、セパレータ７に＋２度の傾斜角を設けた６４スライスのＸ線検出器モジュール８と、セパレータ７に−２度の傾斜角を設けた６４スライスのＸ線検出器モジュール８との合計１２８スライスのＸ線検出器モジュール８が、特性線θＡ＋と特性線θＡ−の範囲にあって、Ｘ線焦点９の熱移動による感度変化を受けずにすむことになる。
つまり、この方法で合計１２８スライスのＸ線検出器を作成できる。また、この場合、基準法線に近い、中心スライスの検出効率をより良く向上させることができる。
【００４８】
また、図８ＢはＸ線焦点９の熱移動による感度変化を考慮したセパレータ傾斜角θの最大許容角度とスライス位置との関連において、Ｘ線検出器モジュール８をさらに細分割した場合の一例を示した特性図である。
図８Ｂのように、Ｘ線検出器モジュール８を１６スライス等に細分割し、それぞれセパレータ７の傾斜角を変える（図８Ｂでは、−５度、−４度、−３度、−２度、＋２度、＋３度、＋４度、＋５度）ことで、セパレータ傾斜角θのＸ線入射角θｉｎからの差を大きくでき、より検出効率を向上させることができる。
【００４９】
以上の図８Ａ、図８Ｂの特性線θＡ＋と特性線θＡ−の算出にあたっては、（式１４）と（式１５）を用いている。これは、［Ａ］である図４Ａの「セパレータ７が本影領域１０の内部に収まる構造」の場合である。
また、［Ｂ］である図４Ｂの「セパレータ７が半影領域１１を全て内包する構造」の場合には、（式１６）と（式１７）を用いることになる。しかし、セパレータ７に傾斜角θを設ける方がよい特性が得られるという結論は同じである。
【００５０】
＜効果＞
以上をまとめると、本発明の第１の実施の形態に係るＸ線ＣＴ装置１００によって、以下の効果が得られる。
［１］セパレータ７の傾斜角を、散乱線防止グリッド５の本影領域１０に収まる範囲とする、もしくは半影領域１１を全て内包する範囲とすることで、Ｘ線焦点の熱移動による感度変化を抑制できる。
［２］単一のＸ線検出器モジュール８内で同一のセパレータ７の傾斜角を利用することで、Ｘ線検出素子６毎の特性の不均一性を最小限にできる。また特にセパレータ７が平行六面体状である場合には、Ｘ線検出器４の製作コストも従来水準を維持可能である。
［３］セパレータ７をＸ線焦点９方向から傾斜させることでＸ線検出効率が向上する。
［４］傾斜したセパレータ７を持つＸ線検出器モジュール８を基準法線に対して鏡反転対称に配置することで、Ｘ線焦点９の熱移動による感度変化の影響を受けず、かつＸ線検出器モジュール８のポリゴン化なしに、Ｘ線検出器４の多スライス化が可能である。またこの場合、中心スライスの検出効率をより良く向上させることができる。またＸ線検出器モジュール８を細分化することで更なる検出効率の向上が図れる。
【００５１】
なお、以上において、第１の実施形態として説明したが、以上の実施形態の中に、
［１］図４Ａに示したようにセパレータ７が、散乱線防止グリッド５のＸ線遮蔽部材５１によって生じるＸ線の影の領域に収まる場合と、
［２］図４Ｂに示したようにセパレータ７が、散乱線防止グリッド５のＸ線遮蔽部材５１によって生じるＸ線の影の領域を内包する場合と、
がある。ここで以降は、あらためて［１］の図４Ａに示した場合を第１の実施形態とし、［２］の図４Ｂに示した場合を第２の実施形態と表記するものとする。
【００５２】
また、第１の実施形態における傾斜角θは（式１８Ａ）を用いて定め、第２の実施形態における傾斜角θは（式１８Ｂ）を用いて定める。
【００５３】
（参考）
以上において、第１の実施形態（第２の実施形態を含む）を説明したが、これらの実施形態が従来の方法よりも、優れていることを示すために、参考図として図１０を示す。
クロストークを抑えつつ検出効率を向上させる方法としては前記した特許文献３にもあるように、Ｘ線検出素子６間のセパレータ７をＸ線入射方向に対して傾斜させ、セパレータ７が作るＸ線不感領域のＸ線焦点から見た立体角を低減される方法がある。
図１０はこの方法を図示したものである。図１０において、（ａ）、（ｂ）の組は、（ａ）に示すセパレータ７の幅がＸ線の照射される幅よりも狭い状態で（ｂ）に示すように傾けた場合であり、（ｃ）、（ｄ）の組は、（ｃ）に示すセパレータ７の幅がＸ線の照射される幅よりも広い状態で（ｄ）に示すように傾けた場合である。
【００５４】
このとき、（ｂ）、（ｄ）いずれの場合でも、図１０に示すようにセパレータ７のＸ線焦点９側に散乱線防止グリッド５が配置される場合には、セパレータ傾斜角の増加に伴って散乱線防止グリッド５によって、影になるＸ線検出器体積がかえって増えてしまうということが起きる。したがって、検出効率はかえって低下するので、検出効率を高めるという目的は達成されない。
【００５５】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態を図９を参照して説明する。
図９はセパレータ７を傾斜させるのではなく、Ｘ線検出器モジュール８全体を（式１８）で定まる角度θだけ傾斜させたものである。
この方法によっても、Ｘ線入射角とセパレータ傾斜角との相対的な関係は変わらないため、前記したことと同様の効果が得られる。
この場合において、セパレータ７は従来通りモジュール法線に平行に作成できるという利点がある。但し、散乱線防止グリッド５はＸ線検出器モジュール８が傾斜することを考慮して、焦点方向を指向するように構成する必要がある。
【００５６】
なお、以上において、第３の実施形態として説明したが、以上の実施形態の中に、
［３］セパレータ７が、散乱線防止グリッド５のＸ線遮蔽部材５１によって生じるＸ線の影の領域に収まる場合と、
［４］セパレータ７が、散乱線防止グリッド５のＸ線遮蔽部材５１によって生じるＸ線の影の領域を内包する場合と、
がある。ここで以降は、あらためて［３］のセパレータ７がＸ線の影の領域に収まる場合を第３の実施形態とし、［４］のセパレータ７がＸ線の影の領域を内包する場合を第４の実施形態と表記するものとする。
【００５７】
また、第３の実施形態における傾斜角θは（式１８Ａ）を用いて定め、第４の実施形態における傾斜角θは（式１８Ｂ）を用いて定める。
【符号の説明】
【００５８】
１  Ｘ線管球（Ｘ線源）
２  開口部
３  被写体
４  Ｘ線検出器
５  散乱線防止グリッド
６  Ｘ線検出素子、（Ｘ線検出素子アレイ）
７  セパレータ
８  Ｘ線検出器モジュール
９  Ｘ線焦点
１０  本影領域
１１  半影領域
５１  Ｘ線遮蔽部材、散乱線防止グリッド
５２  Ｘ線透過部材
１００  Ｘ線ＣＴ装置
１０１  記憶装置
１０２  演算装置
１０３  制御装置（移動機構）
【図１】
0005530295.tif 000002
【図２】
0005530295.tif 000003
【図３Ａ】
0005530295.tif 000004
【図３Ｂ】
0005530295.tif 000005
【図４Ａ】
0005530295.tif 000006
【図４Ｂ】
0005530295.tif 000007
【図５Ａ】
0005530295.tif 000008
【図５Ｂ】
0005530295.tif 000009
【図５Ｃ】
0005530295.tif 000010
【図５Ｄ】
0005530295.tif 000011
【図６】
0005530295.tif 000012
【図７】
0005530295.tif 000013
【図８Ａ】
0005530295.tif 000014
【図８Ｂ】
0005530295.tif 000015
【図９】
0005530295.tif 000016
【図１０】
0005530295.tif 000017