(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被走査物体を収容するように開口（４８）を有する回転式ガントリ（１２）と、
該回転式ガントリ（１２）に配置されて、当該Ｘ線投射源（１４）の焦点スポット（１５）から前記物体へ向けてＸ線（１６）のコーン・ビームを投射するＸ線投射源（１４）と、
前記回転式ガントリ（１２）に配置されて、前記物体により減弱したＸ線を受光するように構成されている複数の検出器モジュール（２０）と
を備えた計算機式断層写真法（ＣＴ）システム（１０）であって、前記複数の検出器モジュール（２０）の各々が、
上面（５４）を有するモジュール・フレーム（５２）と、
前記物体により減弱した前記Ｘ線を受光して該Ｘ線をディジタル信号へ変換するように前記モジュール・フレーム（５２）の前記上面（５４）に配置されて前記モジュール・フレーム（５２）のＺ軸に沿って整列した複数のタイル構成可能なサブ・モジュール（５６）と、
該複数のサブ・モジュール（５６）に接続されて、ここから前記ディジタル信号を受け取る電子回路基板（３２）と
を含んでおり、
前記複数のサブ・モジュール（５６）の各々が、
前記物体を通して減弱したＸ線を受光して該Ｘ線をアナログ電気信号へ変換するように構成されている検出器素子のアレイ（６０）と、
該検出器素子のアレイ（６０）に電気的に且つ機械的に結合されて、前記アナログ電気信号を受け取って該アナログ電気信号をディジタル信号へ変換する特定応用向け集積回路（ＡＳＩＣ）電子回路パッケージ（６８）と、
該ＡＳＩＣ電子回路パッケージ（６８）に接続されて、ここから前記ディジタル信号を受け取って該ディジタル信号を前記検出器モジュール（２０）の前記電子回路基板（３２）へ転送するフレックス回路（７６）と
を含んでいる、
計算機式断層写真法（ＣＴ）システム（１０）。
【請求項２】
前記検出器素子のアレイ（６０）は、
複数のシンチレータ・ピクセル（６４）を有し、前記物体を通して減弱したＸ線を受光し受光に応答して光出力を発生するように構成されているシンチレータ・アレイ（６２）と、
該シンチレータ・アレイに光学的に結合されて、該シンチレータ・アレイ（６２）からの前記光出力を検出し検出に応答して前記アナログ電気信号を発生するように各々構成されている複数のフォトダイオードを含むフォトダイオード・アレイ（６６）と
を含んでいる、請求項１に記載のＣＴシステム（１０）。
【請求項３】
前記ＡＳＩＣ電子回路パッケージ（６８）は、当該ＡＳＩＣ電子回路パッケージ（６８）を前記検出器素子のアレイ（６０）及び前記フレックス回路（７６）に電気的に且つ機械的に結合する入出力（Ｉ／Ｏ）インタコネクト・システム（７０）を含んでいる、請求項１または２に記載のＣＴシステム（１０）。
【請求項４】
前記Ｉ／Ｏインタコネクト・システムは、前記ＡＳＩＣ電子回路パッケージ（６８）の前面及び背面の各々に形成されたボール・グリッド・アレイ（ＢＧＡ）を含んでいる、請求項３に記載のＣＴシステム（１０）。
【請求項５】
前記ＡＳＩＣ電子回路パッケージ（６８）は複数の個別のＡＳＩＣダイ（７２）を含んでいる、請求項１乃至４のいずれかに記載のＣＴシステム（１０）。
【請求項６】
前記フレックス回路（７６）は、前記ＡＳＩＣ電子回路パッケージ（６８）の一辺から外へ延在する片側フレックス回路及び前記ＡＳＩＣ電子回路パッケージ（６８）の１対の対辺の各々から外へ延在する両側フレックス回路の一方を含んでいる、請求項１乃至５のいずれかに記載のＣＴシステム（１０）。
【請求項７】
前記フレックス回路（７６）は、当該フレックス回路（７６）を前記ＡＳＩＣ電子回路パッケージ（６８）に電気的に且つ機械的に結合するように構成されている境界（７８）を含んでいる、請求項１乃至６のいずれかに記載のＣＴシステム（１０）。
【請求項８】
前記複数のサブ・モジュール（５６）の各々がさらに、前記検出器素子のアレイ（６０）の反対側で前記ＡＳＩＣ電子回路パッケージ（６８）の背面に配置された電気絶縁性ＡＳＩＣパッケージ基材層（７４）を含んでおり、前記フレックス回路の前記境界（７８）は、前記基材層（７４）と前記ＡＳＩＣ電子回路パッケージ（６８）との間に配置されている、請求項７に記載のＣＴシステム（１０）。
【請求項９】
前記フレックス回路（７６）は、前記ＡＳＩＣ電子回路パッケージ（６８）との境界を成すように構成されている接着可能域（７８）を含んでおり、該接着可能域（７８）は、前記ＡＳＩＣ電子回路パッケージ（６８）を前記ＡＳＩＣパッケージ基材（７４）に熱接着するために内部に形成された複数の孔を含んでいる、請求項１乃至８のいずれかに記載のＣＴシステム（１０）。
【請求項１０】
前記複数のタイル構成可能なサブ・モジュール（５６）の各々が、前記Ｚ軸に沿った前記検出器モジュール（２０）の撮影範囲量を変化させるように前記モジュール・フレーム（５２）に選択的に追加可能であって、これにより、費用、性能、歩留まり、試験時間拡縮自在性、及び信頼性を最適化するように決定される制御自在の寸法を有するアレイを提供する、請求項１乃至９のいずれかに記載のＣＴシステム（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の各実施形態は一般的には、診断撮像用の放射線撮影検出器に関し、さらに具体的には、スライスを増加させた取得及び検出器性能の改善を提供する複数のタイル構成可能なサブ・モジュールを有する計算機式断層写真法（ＣＴ）検出器モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
典型的には、計算機式断層写真法（ＣＴ）イメージング・システムでは、Ｘ線源が患者又は手荷物のような被検体又は物体へ向けてファン（扇形）形状のビームを放出する。以下では、「被検体」及び「対象」「物体」等の用語は、撮像されることが可能な任意の物体を含むものとする。ビームは被検体によって減弱した後に放射線検出器のアレイに入射する。検出器アレイにおいて受光される減弱後のビーム放射線の強度は典型的には、被検体によるＸ線ビームの減弱量に依存する。検出器アレイの各々の検出器素子が、各々の検出器素子によって受光される減弱後のビームを示す別個の電気信号を発生する。電気信号はアナログからディジタルへの（Ａ／Ｄ）変換器へ送られた後に、ディジタル画像への処理のために送られる。
一般的には、Ｘ線源及び検出器アレイは、撮像平面内で被検体を中心としてガントリの周りを回転する。Ｘ線源は典型的には、焦点においてＸ線ビームを放出するＸ線管を含んでいる。Ｘ線検出器は典型的には、検出器において受光されるＸ線ビームをコリメートして患者からの散乱を拒絶するコリメータと、コリメータに隣接して設けられてＸ線を光エネルギへ変換するシンチレータと、隣接するシンチレータから光エネルギを受け取ってここから電気信号を発生するフォトダイオードとを含んでいる。
典型的には、シンチレータ・アレイの各々のシンチレータがＸ線を光エネルギへ変換する。各々のシンチレータは、シンチレータに隣接するフォトダイオードに光エネルギを放出する。各々のフォトダイオードが光エネルギを検出して、対応する電気信号を発生する。次いで、フォトダイオードの出力はデータ処理システムへ送信されて、画像再構成を施される。
【０００３】
過去十年間で、容積測定ＣＴ又はコーン・ビームＣＴ（ＶＣＴ）技術の発展から、ＣＴ検出器に用いられるスライスの数（Ｚ軸）が急増した。実際に、ＶＣＴに用いられる検出器は、患者の曝射面積を増大させることにより患者走査の撮影範囲を一層拡大することを可能にしている。かかる撮影範囲を収容するために、ＣＴ検出器の幅がＺ軸（すなわち患者長さの方向）に増大している。現在の最新型ＣＴシステムのＸ線検出器は、シリコン・フォトダイオードの二次元（２Ｄ）アレイに結合されたシンチレート・ピクセルの２Ｄアレイで構成されており、典型的なアレイは、様々な異なるスライス形式（例えば１６、３２又は６４のスライス）の取得を提供することが可能であるような寸法を有し、アレイ寸法は６４スライス構成の場合にはＩＳＯにおいて４０ｍｍとなっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、近年では心撮像の必要への関心が高まっており、一回転の範囲内での心臓の撮影が要件となっている。心臓を一回転で撮影するためには、ハーフ・スキャンにおいて完全な臓器を撮影範囲に収めるために検出器アレイ寸法をＩＳＯにおいて約１６０ｍｍとする必要があり、この寸法は心臓の解剖学的構造を１回の動作で捕えることが可能な検出器に等しい（例えばここでの例では２５６スライス）。しかしながら、Ｚ軸での検出器の撮影範囲を６４スライスを超えて２５６スライスまで拡大すると問題が生じ得る。例えば、長さの長いシンチレート・アレイ及びフォトダイオード・アレイを用いると、Ｚ軸での検出器の撮影範囲を６４スライスを超えて増大させることができるが、このように長さの長いシンチレート・アレイ及びフォトダイオード・アレイを用いると、歩留まり、費用、試験容易性、寸法精度、及び性能のような理由から製造容易性に関する問題が生ずる。
【０００５】
従って、心臓の詳細な解剖学的構造を単一の回転の範囲内で提供するのに十分な撮影範囲及びピクセル分解能（pixilation）でのデータ取得に対処することによりＶＣＴ心撮像を提供するＣＴ検出器を設計できると望ましい。また、かかるＣＴ検出器が、検出器の製造容易性、拡縮自在性（スケーラビリティ）、早期試験容易性、保守容易性、及び性能最適化を可能にするタイル構成可能な構成を有していると望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、検出器性能を高めつつスライスを増加させた取得を提供するＣＴ画像取得装置に関するものである。
【０００７】
本発明の一観点によれば、ＣＴシステムが、被走査物体を収容するように開口を有する回転式ガントリと、回転式ガントリに配置されて、当該Ｘ線投射源の焦点スポットから物体へ向けてＸ線のコーン・ビームを投射するＸ線投射源と、回転式ガントリに配置されて、物体によって減弱したＸ線を受光するように構成されている複数の検出器モジュールとを含んでいる。複数の検出器モジュールの各々が、上面を有するモジュール・フレームと、物体によって減弱したＸ線を受光してＸ線をディジタル信号へ変換するようにモジュール・フレームの上面に配置されてモジュール・フレームのＺ軸に沿って整列した複数のタイル構成可能なサブ・モジュールと、複数のサブ・モジュールに接続されて、ここからディジタル信号を受け取る電子回路基板とを含んでいる。検出器モジュールに設けられた複数のサブ・モジュールの各々がさらに、物体を通して減弱したＸ線を受光してＸ線をアナログ電気信号へ変換するように構成されている検出器素子のアレイと、検出器素子のアレイに電気的に且つ機械的に結合されて、アナログ電気信号を受け取ってアナログ電気信号をディジタル信号へ変換する特定応用向け集積回路（ＡＳＩＣ）電子回路パッケージと、ＡＳＩＣ電子回路パッケージに接続されて、ここからディジタル信号を受け取ってディジタル信号を検出器モジュールの電子回路基板へ転送するフレックス回路とを含んでいる。
【０００８】
本発明のもう一つの観点によれば、ＣＴ走査手順時に物体によって減弱したＸ線を受光する検出器モジュールが、モジュール・フレームと、モジュール・フレームに配置されて、物体によって減弱したＸ線を受光する複数のタイル構成可能なサブ・モジュールと、モジュール・フレームに固定され、複数のサブ・モジュールに電気的に接続されて、ここから受け取った信号を処理する電子回路処理基板とを含んでいる。複数のサブ・モジュールの各々がさらに、物体を通して減弱したＸ線を受光してＸ線をアナログ電気信号へ変換するように構成されている検出器ピクセルのアレイと、検出器ピクセルのアレイに電気的に且つ機械的に結合されて、アナログ電気信号を受け取ってアナログ電気信号をディジタル数へ変換する特定応用向け集積回路（ＡＳＩＣ）電子回路パッケージと、ＡＳＩＣ電子回路パッケージに接続されて、ここからディジタル数を受け取ってディジタル数を検出器モジュールの電子回路基板へ転送するディジタル・フレックス回路とを含んでいる。
【０００９】
本発明のさらにもう一つの観点によれば、ＣＴ走査手順時に物体によって減弱したＸ線を受光する検出器モジュールが、モジュール・フレームと、モジュール・フレームに配置されて、物体によって減弱したＸ線を受光する複数の選択的追加可能なサブ・モジュールと、モジュール・フレームに固定され、複数のサブ・モジュールに電気的に接続されて、ここから受け取った信号を処理する電子回路処理基板とを含んでいる。複数のサブ・モジュールの各々が、物体を通して減弱したＸ線を受光し受光に応答して光出力を発生するように構成されている複数のシンチレータ・ピクセルを有するシンチレータ・アレイと、シンチレータ・アレイに光学的に結合されて、シンチレータ・アレイからの光出力を検出し検出に応答してアナログ電気信号を発生するように各々構成されている複数のフォトダイオードを含むフォトダイオード・アレイとを含んでいる。複数のサブ・モジュールの各々がさらに、検出器素子のアレイに電気的に且つ機械的に結合されて、アナログ電気信号を受け取ってアナログ電気信号をディジタル数へ変換するアナログからディジタルへの（Ａ／Ｄ）変換器と、フォトダイオード・アレイの反対側でＡ／Ｄ変換器の背面に配置されて、サブ・モジュールに対する支持を提供する基材層と、Ａ／Ｄ変換器に接続されて、ここからディジタル数を受け取ってディジタル数を検出器モジュールの電子回路基板へ転送するディジタル・フレックス回路であって、Ａ／Ｄ変換器と基材層との間に配置されてＡ／Ｄ変換器との電気的な且つ機械的な結合を形成する境界（インタフェイス）部分を含むディジタル・フレックス回路とを含んでいる。
【００１０】
他の様々な特徴及び利点は、以下の詳細な説明及び図面から明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
図面は、本発明を実施するために現状で思量される好適な実施形態を示す。
【図１】ＣＴイメージング・システムの見取り図である。
【図２】図１に示すシステムのブロック概略図である。
【図３】ＣＴシステム検出器アレイの一実施形態の遠近図である。
【図４】本発明の一実施形態による検出器モジュールの遠近図である。
【図５】本発明の一実施形態による図４の検出器モジュールと共に用いられる検出器サブ・モジュールの図である。
【図６】本発明の一実施形態による図４の検出器モジュールと共に用いられる検出器サブ・モジュールの図である。
【図７】本発明の一実施形態による検出器サブ・モジュールの両側ディジタル・フレックス回路の図である。
【図８】本発明の一実施形態による検出器サブ・モジュールのＡＳＩＣ電子回路パッケージのための入出力インタコネクトの図である。
【図９】本発明の一実施形態による検出器サブ・モジュールのＡＳＩＣ電子回路パッケージのための入出力インタコネクトの図である。
【図１０】本発明の一実施形態による検出器サブ・モジュールのＡＳＩＣ電子回路パッケージのための入出力インタコネクトの図である。
【図１１】本発明の一実施形態による検出器モジュールの遠近図である。
【図１２】非侵襲型小包検査システムと共に用いられるＣＴシステムの見取り図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の動作環境を２５６スライス型計算機式断層写真法（ＣＴ）システムに関連して説明する。但し、後にあらためて詳述するように、本発明は６４スライスと２５６スライスとの間、及び５１２スライスまで等のようにさらに多い他のマルチ・スライス型構成での利用にも同等に適用可能であることが認められよう。また、本発明をＸ線の検出及び変換に関連して説明する。但し、当業者はさらに、本発明が他の高周波電磁エネルギの検出及び変換にも同等に適用可能であることを認められよう。本発明を「第三世代」ＣＴスキャナに関連して説明するが、本発明は他のＣＴシステムでも同等に適用可能である。
【００１３】
図１及び図２には、計算機式断層写真法（ＣＴ）イメージング・システム１０が、「第三世代」ＣＴスキャナに典型的なガントリ１２を含むものとして示されている。ガントリ１２はＸ線源１４を有し、Ｘ線源１４は、当該線源１４の焦点スポット１５からガントリ１２の反対側に位置する検出器アセンブリ１８へ向けてＸ線のビームを投射する。図２を参照すると、検出器アセンブリ１８は、複数の検出器モジュール２０、並びに制御及び処理基板３２（すなわち電子回路基板）によって形成されている。複数の検出器モジュール２０は、患者２２を透過する投射Ｘ線１６を感知し、電子回路基板３２は取得されたデータに対して後続の処理を実行する。各々の検出器モジュール２０が、入射Ｘ線ビームの強度を表わし従って患者２２を透過した減弱後のビームの強度を表わすアナログ出力を発生する。Ｘ線投影データを取得するための１回の走査の間に、ガントリ１２及びガントリ１２に装着されている構成部品は回転中心２４の周りを回転する。
【００１４】
ガントリ１２の回転及びＸ線源１４の動作は、ＣＴシステム１０の制御機構２６によって制御される。制御機構２６は、Ｘ線制御器２８とガントリ・モータ制御器３０とを含んでおり、Ｘ線制御器２８はＸ線源１４に電力信号及びタイミング信号を供給し、ガントリ・モータ制御器３０はガントリ１２の回転速度及び位置を制御する。画像再構成器３４が、標本化されてディジタル化されたＸ線データを電子回路基板３２から受け取って高速再構成を実行する。再構成された画像はコンピュータ３６への入力として印加され、コンピュータ３６は大容量記憶装置３８に画像を記憶させる。
【００１５】
コンピュータ３６はまた、キーボード、マウス、音声作動式コントローラ、又は他の任意の適当な入力装置のような何らかの形態の操作者インタフェイスを有するコンソール４０を介して、操作者から命令及び走査用パラメータを受け取る。付設されている表示器４２によって、操作者は、再構成された画像及びコンピュータ３６からの他のデータを観察することができる。操作者が供給した命令及びパラメータはコンピュータ３６によって用いられて、電子回路基板３２、Ｘ線制御器２８及びガントリ・モータ制御器３０に制御信号及び情報を供給する。加えて、コンピュータ３６は、電動テーブル４６を制御するテーブル・モータ制御器４４を動作させて、患者２２及びガントリ１２を配置する。具体的には、テーブル４６は患者２２を図１のガントリ開口４８を通して全体として又は部分的に移動させる。
【００１６】
図３に示すように、検出器アセンブリ１６は、コリメート用ブレード又はプレート１９を間に配置したレール１７を含んでいる。プレート１９は、Ｘ線１６のビームが例えば検出器アセンブリ１８に配置された図４の検出器モジュール２０に入射する前にＸ線１６をコリメートするように配置されている。本発明の一実施形態によれば、検出器アセンブリ１８は５７個の検出器モジュール２０を含んでおり、各々の検出器モジュール２０が、後にあらためて詳述するように２５６×１６のアレイ寸法のピクセル素子を有している。結果として、検出器アセンブリ１６は２５６列の横列及び９１２列の縦列（１６×５７個の検出器）を有し、ガントリ１２の各回の回転によって２５６枚の同時スライスのデータを収集することを可能にしている。但し、例示的な検出器モジュール２０が２５６×１６のアレイ寸法のピクセル素子を有するものとして説明されているが、検出器アセンブリ１８での横列及び縦列の数は、本発明の各実施形態によれば検出器モジュール２０の構造に基づいて選択的に制御されることができ、同時に収集されるスライスの数は、５１２スライスまでのデータ等のように多くても少なくてもよいことが認められる。
【００１７】
図４には、本発明の実施形態の一例による検出器モジュール２０の構成が示されている。検出器モジュール２０は、上面５４を有するモジュール・フレーム５２を含んでいる。本発明の各実施形態によれば、後にあらためて詳述するように、上面５４は平坦な表面、円弧として形成されるがＸ線ビームの弧に従っていない近似的曲線、又は複数の角度付き面を有する階段型構成として構築され得る。図４に示すように、複数の検出器サブ・モジュール又は「ナノ・モジュール」５６が、モジュール・フレーム５２の上面に配置されてＺ軸に沿って整列しており、患者又は物体を通して減弱したＸ線を受光して処理する。本発明の各実施形態によれば、モジュール・フレーム５２の上面５４に配置されるサブ・モジュール５６の数は、ＣＴシステム１０（図１）の検出器モジュール２０の動作要件に基づいて製造工程時に制御され得る。すなわち、Ｚ軸に沿った撮影範囲量を変化させる（すなわち取得されるスライスの数を変化させる／制御する）ように、検出器モジュール２０に含まれるサブ・モジュール５６の数が制御され得るように所望に応じてサブ・モジュール５６をモジュール・フレーム５２に選択的に追加することができる点で、検出器モジュール２０のサブ・モジュール５６はタイル構成可能なサブ・モジュールとして構成されている。このように、例えば本発明の一実施形態によれば、６個のサブ・モジュール５６が検出器モジュール２０に含まれ得る。但し、検出器モジュール２０の他の各実施形態は、４個、８個、又は例えば図４に示す破線によって示すように１２個のサブ・モジュール５６を含み得る。各々の実施形態において、サブ・モジュール５６は、Ｚ軸に沿って検出器モジュールの中心線５８に関して対称な態様で上面５４に配置される。このように、モジュール・フレーム５２におけるサブ・モジュール５６の配置数の増減（populating／depopulating）に基づいて、検出器モジュール２０をＺ軸に沿って制御自在の長さ／撮影範囲を有するように構築し得ることが認められる。
【００１８】
本発明の一実施形態による１個のサブ・モジュール５６の詳細図を図５及び図６に示す。サブ・モジュール５６は、物体を通して減弱したＸ線を受光してＸ線をアナログ電気信号へ変換するように構成されている検出器素子又はピクセルのアレイ６０を含んでいる。一実施形態によれば、検出器素子／ピクセル６０は、シンチレータ−フォトダイオードの対で形成される。シンチレータ−フォトダイオードの対を形成するときに、多数のシンチレータ検出器素子又はピクセル６４が配列されてシンチレート・パック・アレイ６２を形成する。例えば、シンチレート・パック・アレイ６２は、各々のシンチレート・パック・アレイ６２が３２スライスを含むようにして３２×１６のシンチレータ検出器素子６４のアレイで構成され得る。シンチレート・パック・アレイ６２は、複数のダイオード素子又はピクセル（図示されていない）で形成されたフォトダイオード・アレイ６６の上に配置され、ダイオード・アレイ６６は、シンチレータ検出器素子６４の数に対応して例えば３２×１６のダイオードのアレイで形成される。
【００１９】
図５及び図６に示すように、シンチレータ検出器素子６４はダイオード・アレイ６６に光学的に結合され、ダイオード・アレイ６６は次に１又は複数の特定応用向け集積回路（ＡＳＩＣ）電子回路パッケージ６８に電気的に結合される。ＡＳＩＣ電子回路パッケージ６８（すなわちアナログからディジタルへの（Ａ／Ｄ）変換器）は、上に（すなわちＡＳＩＣ電子回路パッケージ６８の前面及び背面に）形成された入出力（Ｉ／Ｏ）インタコネクト７０を介してダイオード・アレイ６６に電気的に且つ機械的に結合される。Ｉ／Ｏインタコネクト７０は、例えばボール・グリッド・アレイ（ＢＧＡ）型のインタコネクト、又はＡＳＩＣ電子回路パッケージ６８をダイオード・アレイ６６に電気的に且つ機械的に結合する他の類似の接着装置として形成され得る。本発明の各実施形態によれば、各々のＡＳＩＣ電子回路パッケージ６８が、パッケージ６８を集合的に形成する４個のＡＳＩＣダイ７２のような１又は複数の個別のＡＳＩＣダイ７２を含んでいる。
【００２０】
本発明の各実施形態によれば、ＡＳＩＣ電子回路パッケージ（１又は複数）６８は部分的には、フォトダイオード・アレイ６６から受け取った信号のアナログからディジタルへの（Ａ／Ｄ）変換を実行するように構成される。すなわち、ＡＳＩＣ電子回路パッケージ６８は、フォトダイオード・アレイ６６から受け取ったアナログ電気信号を、ダイオード・アレイから受け取った信号のレベルに基づいてディジタル数へ変換するように作用する。このように、一実施形態の動作では、Ｘ線がシンチレータ検出器素子６４の内部に入射してフォトンを発生し、フォトンはパック・アレイ６２を横断してダイオード・アレイ６６の内部のフォトダイオード・ピクセル／素子において検出され、検出に応答してダイオード・アレイ６６によって発生されるアナログ信号がＡＳＩＣ電子回路パッケージ（１又は複数）６８によって受け取られて、ディジタル信号／数へ変換される。
【００２１】
図５及び図６にさらに示すように、基材層７４（すなわちＡＳＩＣパッケージ基材）が、ＡＳＩＣ電子回路パッケージ（１又は複数）６８の下方にシンチレート・パック・アレイ６２の反対側に配置される。基材層７４は電気絶縁性材料で形成されて、サブ・モジュール５６に対して支持／剛性を提供するように構成される。基材層７４とＡＳＩＣ電子回路パッケージ（１又は複数）６８との間には、フレックス回路７６がＡＳＩＣ電子回路パッケージ６８に取り付けられて配置されており、ＡＳＩＣ電子回路パッケージからの信号を検出器モジュール２０（図４）の制御及び処理基板３２へ伝送し、また制御及び電力を／制御及び処理基板３２との間で伝達し合う。フレックス回路７６は、ＡＳＩＣ電子回路パッケージ６８からディジタル信号／数を送信するように作用する点で「ディジタル・フレックス回路」の形態にある。フレックス回路７６は、ＡＳＩＣ電子回路パッケージ６８との境界（インタフェイス）（すなわちＩ／Ｏインタコネクト７０との境界）を成すように構成されているコネクタ／電気的接着可能域７８と、検出器モジュール２０（図４）の制御／処理基板３２との境界を成すように構成されているコネクタ８０とを含んでいる。一実施形態によれば、フレックス回路７６のコネクタ／電気的接着可能域７８の範囲内には、基材層７４を（台座（pedestal）を介して）ＡＳＩＣ電子回路パッケージ６８に熱接着するようにＡＳＩＣ電子回路パッケージ６８のＡＳＩＣダイに対応する孔が形成されている（図示されていない）。
【００２２】
また、一実施形態によれば、熱伝導接着剤７９がＡＳＩＣ電子回路パッケージ６８とフレックス回路７６との間に設けられて、各構成要素を共に接着すると共に、サブ・モジュール５６に別個の熱境界を設ける。フレックス回路７６は図５及び図６では片側フレックス回路として図示されているが、フレックス回路７６は代替的には、フレックス回路がモジュール・フレーム５２（図４）の両側の各々の先まで延在しているような図７に示すもののような両側フレックス回路７６として構築され得ることが認められる。さらに、リボン・ケーブル又は基板間接続のような他のインタコネクトの選択肢も同等に用いられ得ることが認められる。また図７には、サブ・モジュール５６が方形構成を有し得るように検出器素子／ピクセルのアレイ６０が３２×３２のピクセルのアレイで形成され得ることが示されている。
【００２３】
図８〜図１０には、ＡＳＩＣ電子回路パッケージ６８及びパッケージ６８に設けられたＩ／Ｏインタコネクト７０の構造が本発明の各実施形態に従って示されている。図８〜図１０に示すように、一実施形態によれば、各々のサブ・モジュール５６に２個ずつのＡＳＩＣ電子回路パッケージ６８が設けられる。図８はＡＳＩＣ電子回路パッケージ６８のアナログ側を示しており、フォトダイオード・アレイ６６（図５〜図６）に接続されるＩ／Ｏインタコネクト７０が設けられている。図９及び図１０は本発明の各実施形態によるＡＳＩＣ電子回路パッケージ６８のディジタル側を示しており、図９は両側フレックス回路７６（図７）に接続可能なＩ／Ｏインタコネクト７０を示し、図１０は片側フレックス回路７６（図５〜図６）に接続可能なＩ／Ｏインタコネクト７０を示している。実施形態の一例によれば、Ｉ／Ｏインタコネクト７０は、ボール・グリッドアレイ（ＢＧＡ）の形態、又はフォトダイオード・アレイとＡＳＩＣ電子回路パッケージとの間に機械的且つ電気的結合を設ける類似形式の接続の形態にある。
【００２４】
図８〜図１０に示すように、各々のサブ・モジュール５６毎に２個ずつのＡＳＩＣ電子回路パッケージ６８が設けられて、アナログ信号の受け取り／処理、及びこれらのアナログ信号のディジタル信号／数への変換に対処する。本発明の各実施形態によれば、各々のＡＳＩＣ電子回路パッケージ６８が、１個と４個との間のＡＳＩＣダイ７２（図６）を含むことができ、各々のＡＳＩＣダイ７２が例えば６４個のアナログ・チャネルを有する。ＡＳＩＣダイ７２は、Ｈ字形パターンのアレイ、単一列の線形アレイ、行列型アレイ、又は単一のパッケージとして配列され得る。本発明の実施形態の一例によれば、各々のサブ・モジュール５６が２個ずつのＡＳＩＣ電子回路パッケージ６８を含んでおり、各々のＡＳＩＣ電子回路パッケージ６８が４個ずつのＡＳＩＣダイ７２を内部に有し、合計で８個のＡＳＩＣダイ７２が各々のサブ・モジュール５６に設けられる。
【００２５】
図５及び図６に戻り、ＡＳＩＣ電子回路パッケージ６８をシンチレータ及びフォトダイオードの対６４、６６に直接結合すると、従来のアナログ・フレックス伝送及び付設されるインタコネクトに比較して減少した電子雑音を有利に与え、これにより信号対雑音比（ＳＮＲ）を高めることが認められる。すなわち、アナログ信号伝達の主な不利益は雑音すなわちランダムな無用の変動であることが認められる。信号が複製されまた再複製され、又はアナログ・フレックス回路に跨がる送信のように長距離にわたり送信されるにつれて、これらの見かけ上ランダムな変動が支配的になり、このようにして電気的雑音を生ずる。加えて、フォトダイオード・アレイをＡＳＩＣ（Ａ／Ｄ変換器）に近接して結合すると、電力要件が縮小し、また発生される対応する熱が少なくなる。このように、フォトダイオード・アレイ６６によって発生されるアナログ電気信号のディジタル数への変換（すなわちＡＳＩＣ電子回路パッケージ６８でのＡ／Ｄ変換）をサブ・モジュール５６のＡＳＩＣ電子回路パッケージ（１又は複数）６８において直接行なうと、相対的に長い距離にわたり（すなわちフレックス回路に跨がって）アナログ信号を送信する必要がなくなるため、雑音を少なくしてＳＮＲを高めるのに役立つ。
【００２６】
ＳＮＲを高めることに加えて、ＡＳＩＣ電子回路パッケージ（１又は複数）６８をシンチレータ及びフォトダイオードの対６４、６６に直接結合すると、電気的インタコネクト及び構成要素の数を減少させ、特に従来の検出器モジュールに見られる高密度アナログ・フレックス回路に関して減少させることにより、検出器モジュール２０の信頼性を高めることができる。サブ・モジュール５６においてＡＳＩＣ電子回路パッケージ（１又は複数）６８を用いると、内部に含まれる構成要素及び境界の数を減少させることにより、検出器モジュール２０の全体の単位面積当たり（すなわちピクセル当たり）の費用を縮小するのにも役立つ。
【００２７】
サブ・モジュール５６の構造、及びサブ・モジュール５６を検出器モジュールに含めることにより、サブ・モジュールのタイル構成可能性及び寸法可変性に関するサブ・モジュールの制御自在で且つ変化自在の性質に基づいて、さらに他の利益が提供される。すなわち、本発明の各実施形態によれば、サブ・モジュール５６の構成を、性能及び拡縮自在性について最適化するために変化させることができる。すなわち、サブ・モジュール５６は上では３２×１６の検出器ピクセル／素子のアレイ（すなわち３２スライス及び１６チャネル）を有するものとして記載されているが、サブ・モジュール５６は、ピクセル／素子の多数のＮ×Ｍアレイ（例えばＮ＝１６、３２、又は６４、例えばＭ＝１６、２４、又は３２）の任意の一つを有するように形成されることができ、アレイの寸法は費用、性能、歩留まり、試験時間拡縮自在性、及び信頼性等に基づいて最適化されることが認められる。呼応して、サブ・モジュール５６の寸法は様々であってよく、サブ・モジュール５６は、検出器モジュール２０の厳密な構成に依存して１０ｍｍ長から４０ｍｍ長までの長さ（すなわちＺ軸に沿った寸法）を有する。さらに、サブ・モジュール５６は図５及び図６ではシンチレータ・アレイ６２及びフォトダイオード・アレイ６６を含むものとして示されているが、サブ・モジュール５６におけるかかる素子／材料は、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）又はテルル化カドミウム亜鉛（ＣＺＴ）のようにＸ線を電気信号へ直接変換する直接変換材料によって置き換えられ得ることが認められる。
【００２８】
図１１には、本発明のもう一つの実施形態による検出器モジュール２０の構成が示されている。検出器モジュール２０は、上面８４が階段型構成を有するように構築されたモジュール・フレーム８２を含んでおり、従って複数の面８６を上部に含んでいる。面８６は、Ｚ軸に沿ってモジュール・フレーム８２に沿った長さ方向に整列されており、各々の面８６が、患者又は物体を通して減弱したＸ線を受光して処理するために検出器サブ・モジュール５６を収容する寸法を有して構成されている。本発明の一実施形態によれば、８個の面８６がモジュール・フレーム８２の上面８４に形成されて、サブ・モジュール５６が各々の面８６に配置されており、各々のサブ・モジュール５６に３２×１６の検出器素子の各々のアレイが存在しているので、検出器モジュール２０では和が２５６×１６の検出器素子のアレイ寸法となる。結果として、検出器モジュール２０は、ガントリ１２（図１）の各回の回転によって２５６枚の同時スライスのデータを収集することを可能にする。
【００２９】
図１１に示すように、モジュール・フレーム８２は、視差効果を回避するために、各々の面８６がＸ線ビーム焦点スポット１５に関して一定の角度でそれぞれのサブ・モジュール５６を配置するように構成されている。各々の面８６が形成される角度は、サブ・モジュール５６の各スライスが視差現象による影響を最小限に受ける（すなわちスライスの間でのＸ線クロストーク、スペクトルの非線形性、スライス・プロファイルの劣化、及びＭＴＦの劣化を最小に抑える）ように個々に最適化され、各々の面８６の焦点スポット１５に関する角度は、所望の性能、及び改善すべき特定の画質パラメータの関数として変化させられ決定される。一般的には、焦点スポット１５に対する特定の面８６の角度は、面８６が検出器モジュール２０の中心線５８から離隔するほど増加する。このように、モジュール・フレーム５２において最も外側の面８６は、焦点スポット１５に対して中心線５８に隣接するモジュール・フレーム８２の中間面８６よりも大きい角度で配向させられ得る。次いで、サブ・モジュール５６は、接着剤、ねじ、又は他の任意の許容可能な固着方法等を介して、対応する面８６によって形成される所望の角度に配置されるように面８６に配置されて固定される。
【００３０】
図１２を参照すると、小包又は手荷物を通過させ得る開口１０４を内部に有する回転式ガントリ１０２を含む小包／手荷物検査システム１００が示されている。回転式ガントリ１０２は、高周波電磁エネルギ源１０６と、図４、図５、図１１に示されるものと同様の検出器モジュール２０を有する検出器アセンブリ１０８とを収容している。また、コンベヤ・システム１１０が設けられており、コンベヤ・システム１１０は、構造１１４によって支持されて走査のために小包又は手荷物１１６を自動的に且つ連続的に開口１０４に通すコンベヤ・ベルト１１２を含んでいる。物体１１６をコンベヤ・ベルト１１２によって開口１０４に送り込み、次いで撮像データを取得し、コンベヤ・ベルト１１２によって開口１０４から小包１１６を除去することを、制御された連続的な態様で行なう。結果として、郵便物検査官、手荷物積み降ろし員及び他の警備人員が、爆発物、刃物、銃及び密輸品等について小包１１６の内容を非侵襲的に検査することができる。
【００３１】
本発明の一実施形態によれば、検出器モジュール２０（図４、図５、図１１）を小包／手荷物検査システム１００に組み入れると、小包１１６の走査時間の短縮を図ることができる。すなわち、検出器モジュール２０（図４、図５、図１１）は、２５６スライスが検出器モジュール２０によって取得され得るためシステム１００がガントリ１０２の単一の回転において小包の相対的に大きい容積を走査することを可能にする。このように、小包／手荷物検査システム１００によるさらに効率のよい小包１１６の走査が、検出器モジュール２０（図４、５、１１）をシステム１００に組み入れることにより達成される。
【００３２】
従って、本発明の一実施形態によれば、ＣＴシステムが、被走査物体を収容するように開口を有する回転式ガントリと、回転式ガントリに配置されて、当該Ｘ線投射源の焦点スポットから物体へ向けてＸ線のコーン・ビームを投射するＸ線投射源と、回転式ガントリに配置されて、物体によって減弱したＸ線を受光するように構成されている複数の検出器モジュールとを含んでいる。複数の検出器モジュールの各々が、上面を有するモジュール・フレームと、物体によって減弱したＸ線を受光してＸ線をディジタル信号へ変換するようにモジュール・フレームの上面に配置されてモジュール・フレームのＺ軸に沿って整列した複数のタイル構成可能なサブ・モジュールと、複数のサブ・モジュールに接続されて、ここからディジタル信号を受け取る電子回路基板とを含んでいる。検出器モジュールに設けられた複数のサブ・モジュールの各々がさらに、物体を通して減弱したＸ線を受光してＸ線をアナログ電気信号へ変換するように構成されている検出器素子のアレイと、検出器素子のアレイに電気的に且つ機械的に結合されて、アナログ電気信号を受け取ってアナログ電気信号をディジタル信号へ変換する特定応用向け集積回路（ＡＳＩＣ）電子回路パッケージと、ＡＳＩＣ電子回路パッケージに接続されて、ここからディジタル信号を受け取ってディジタル信号を検出器モジュールの電子回路基板へ転送するフレックス回路とを含んでいる。
【００３３】
本発明のもう一つの実施形態によれば、ＣＴ走査手順時に物体によって減弱したＸ線を受光する検出器モジュールが、モジュール・フレームと、モジュール・フレームに配置されて、物体によって減弱したＸ線を受光する複数のタイル構成可能なサブ・モジュールと、モジュール・フレームに固定され、複数のサブ・モジュールに電気的に接続されて、ここから受け取った信号を処理する電子回路処理基板とを含んでいる。複数のサブ・モジュールの各々がさらに、物体を通して減弱したＸ線を受光してＸ線をアナログ電気信号へ変換するように構成されている検出器ピクセルのアレイと、検出器ピクセルのアレイに電気的に且つ機械的に結合されて、アナログ電気信号を受け取ってアナログ電気信号をディジタル数へ変換する特定応用向け集積回路（ＡＳＩＣ）電子回路パッケージと、ＡＳＩＣ電子回路パッケージに接続されて、ここからディジタル数を受け取ってディジタル数を検出器モジュールの電子回路基板へ転送するディジタル・フレックス回路とを含んでいる。
【００３４】
本発明のさらにもう一つの実施形態によれば、ＣＴ走査手順時に物体によって減弱したＸ線を受光する検出器モジュールが、モジュール・フレームと、モジュール・フレームに配置されて、物体によって減弱したＸ線を受光する複数の選択的追加可能なサブ・モジュールと、モジュール・フレームに固定され、複数のサブ・モジュールに電気的に接続されて、ここから受け取った信号を処理する電子回路処理基板とを含んでいる。複数のサブ・モジュールの各々が、物体を通して減弱したＸ線を受光し受光に応答して光出力を発生するように構成されている複数のシンチレータ・ピクセルを有するシンチレータ・アレイと、シンチレータ・アレイに光学的に結合されて、シンチレータ・アレイからの光出力を検出し検出に応答してアナログ電気信号を発生するように各々構成されている複数のフォトダイオードを含むフォトダイオード・アレイとを含んでいる。複数のサブ・モジュールの各々がさらに、検出器素子のアレイに電気的に且つ機械的に結合されて、アナログ電気信号を受け取ってアナログ電気信号をディジタル数へ変換するアナログからディジタルへの（Ａ／Ｄ）変換器と、フォトダイオード・アレイの反対側でＡ／Ｄ変換器の背面に配置されて、サブ・モジュールに対する支持を提供する基材層と、Ａ／Ｄ変換器に接続されて、ここからディジタル数を受け取ってディジタル数を検出器モジュールの電子回路基板へ転送するディジタル・フレックス回路であって、Ａ／Ｄ変換器と基材層との間に配置されてＡ／Ｄ変換器との電気的な且つ機械的な結合を形成する境界（インタフェイス）部分を含むディジタル・フレックス回路とを含んでいる。
【００３５】
この書面の記載は、最適な態様を含めて発明を開示し、また任意の装置又はシステムを製造して利用すること及び任意の組み込まれた方法を実行することを含めてあらゆる当業者が本発明を実施することを可能にするように実例を用いている。特許付与可能な発明の範囲は特許請求の範囲によって画定されており、当業者に想到される他の実例を含み得る。かかる他の実例は、特許請求の範囲の書字言語に相違しない構造要素を有する場合、又は特許請求の範囲の書字言語と非実質的な相違を有する等価な構造要素を含む場合には、特許請求の範囲内にあるものとする。
【符号の説明】
【００３６】
１０：ＣＴイメージング・システム
１２：ガントリ
１４：Ｘ線源
１５：焦点スポット
１６：Ｘ線
１７：レール
１８：検出器アセンブリ
１９：コリメート用プレート
２０：検出器モジュール
２２：患者
２４：回転中心
２６：制御機構
２８：Ｘ線制御器
３０：ガントリ・モータ制御器
３２：制御及び処理基板
３４：画像再構成器
３６：コンピュータ
３８：大容量記憶装置
４０：コンソール
４２：表示器
４４：テーブル・モータ制御器
４６：電動テーブル
４８：ガントリ開口
５２：モジュール・フレーム
５４：上面
５６：検出器サブ・モジュール
５８：検出器モジュールの中心線
６０：検出器素子又はピクセルのアレイ
６２：シンチレート・パック・アレイ
６４：シンチレータ検出器素子又はピクセル
６６：フォトダイオード・アレイ
６８：特定応用向け集積回路（ＡＳＩＣ）電子回路パッケージ
７０：入出力（Ｉ／Ｏ）インタコネクト
７２：ＡＳＩＣダイ
７４：基材層
７６：フレックス回路
７８：コネクタ／電気的接着可能域
７９：熱伝導接着剤
８０：コネクタ
８２：モジュール・フレーム
８４：上面
８６：面
１００：小包／手荷物検査システム
１０２：回転式ガントリ
１０４：開口
１０６：高周波電磁エネルギ源
１０８：検出器アセンブリ
１１０：コンベヤ・システム
１１２：コンベヤ・ベルト
１１４：構造
１１６：小包又は手荷物
【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】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0005951261.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0005951261.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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