(57)【要約】Ｘ線発生装置２と、患者の特定部位（撮像対象）を透過したＸ線を検出し、その像を出力させるための検出器６を備えた放射線撮像装置３であって、検出器６は、検出素子２１を備えるモジュール検出部１１を保持具１２に配列した構成を有し、モジュール検出部１１の配列は、オペレータコンソール１０を用いて入力された撮像対象の大きさや、形状に応じて処理装置８が決定する。撮像条件に柔軟に対応し、必要な像を速やかに得ることが可能になる。
2003081282.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像対象を透過した放射線および／または前記撮像対象から放出された放射線を検出する検出器と、前記検出器から出力される電気信号に基づいて画像処理を行う処理装置と、画像処理により得られた像を出力する出力手段とを含む放射線撮像装置であって、
前記検出器は、前記放射線の入射により電荷を発生させる検出素子を含む検出モジュールを前記撮像対象に合わせて配列可能に形成されると共に、前記検出モジュールの配列を保持するための保持具を備えることを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項２】
前記放射線の線源の種類、撮像対象の体形、撮像部位を撮像パラメータとして入力する入力装置を設け、前記処理装置は、前記撮像パラメータと前記検出モジュールの配列についてのデータベースを備え、前記撮像パラメータに基づいて前記検出モジュールの配列を選定するように構成した請求項１に記載の放射線撮像装置。
【請求項３】
前記検出素子が、ＣｄＴｅ、ＣＺＴ、ＧａＡｓのうちのいずれかの化合物半導体、あるいは、Ｓｉ半導体を用いて構成されていることを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
【請求項４】
隣り合う前記検出モジュールの前記検出素子は、その間隔が２ｍｍ以下となるように配列されることを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
【請求項５】
複数の前記検出モジュールを収納するモジュールトレーと、前記撮像パラメータに基づいて選定された配列に応じて前記検出モジュールを前記保持具まで搬送するハンドリング機構を備えた請求項２に記載の放射線撮像装置。
【請求項６】
請求項１に記載の放射線撮像装置と、前記放射線の線源としてＸ線発生装置を備え、前記Ｘ線発生装置は、前記処理装置からの出力信号によりにより制御されることを特徴とする放射線撮像システム。
【請求項７】
撮像対象を透過した放射線および／または前記撮像対象から放出された放射線を検出器で検出して撮像対象を撮像するに当たり、前記検出器を、検出面を備えたモジュールを複数組み合わせて形成する組立工程を有し、
前記組立工程は、前記撮像対象の大きさに基づいて前記検出器を形成する前記検出モジュールの数を決定する工程と、前記撮像対象の形状に基づいて前記検出器を構成する前記検出モジュールの二次元の配置を決定する工程を含むことを特徴とする放射線を用いた撮像方法。
【請求項８】
前記組立工程は、前記放射線のエネルギの大きさに応じて、前記モジュールの検出面の厚さが異なるモジュールを選択する工程を含むことを特徴とする請求項７に記載の放射線を用いた撮像方法。
【請求項９】
撮像対象の像を生成するために前記撮像対象を透過した放射線および／または前記撮像対象から放出された放射線を検出する放射線撮像に用いられる検出器であって、
前記検出器は前記放射線の入射により電荷を発生させる検出素子を含む検出モジュールを複数配列させて形成されており、前記検出モジュールは隣り合う他の前記検出モジュールと係合するための凸部と、他の前記検出モジュールの凸部に係合可能な凹部とを有することを特徴とする放射線検出器。
【請求項１０】
撮像対象の像を生成するために前記撮像対象を透過した放射線および／または前記撮像対象から放出された放射線を検出する放射線撮像に用いられる検出器であって、
前記放射線の入射により電荷を発生させる検出素子を含む検出モジュールと、前記検出モジュールを複数配列させて保持する保持具を有し、前記保持具は前記検出モジュールに当接するプレートと、前記検出モジュールを前記プレートに沿ってスライドさせることで位置決めを行うための長穴とを備え、前記長穴は、前記プレートに前記検出モジュールの配列方向に沿って形成されていることを特徴とする放射線検出器。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、放射線を撮像する放射線撮像装置、および、放射発生装置を含む放射線撮像システム、放射線を用いた撮像方法、ならびに、その放射線検出器に関する。
背景技術
従来の放射線を利用した放射線撮像装置としては、フィルム法やイメージングプレート（ＩＰ）法（参考文献：ＲＤＩＯＩＳＯＴＯＰＥＳ：４４，４３３（１９９５））などがあげられる。これらの方法に用いられるセンサである検出器は、いずれも放射線の有感部厚が数１０μｍから数１００μｍ程度であり、撮像後に現像処理やレーザによるイメージ情報の読み取り処理が必要な間接撮像である。また、このような間接撮像方法を利用した放射線撮像装置は、その放射線の有感部厚が薄く、放射線の検出感度が小さいので、撮像には多くの放射線量が必要となる。これは、人体に悪影響を及ぼすものではないが、患者の放射線の被曝量を最小限に止めたいという要望があった。
そこで、近年では数１００μｍ厚の蛍光体とＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を備えるフラットパネルセンサを検出器として用いる撮像法（参考文献：電気学会研究会資料；原子力研究会、ＮＥ−０１−２５，Ｐ２１（２００１））が注目を集めている。この撮像法は、リアルタイムの映像を得ることができ、前記の間接撮像と対比して直接撮像と呼ばれる。このため、直接撮像が可能な放射線撮像装置は集団検診や医療診断の重要な機器として、広く活用されつつある。
また、従来の放射線撮像装置の主たる使用目的は患者のＸ線撮像であり、放射線の対象エネルギが１００ｋｅＶ程度（実効平均エネルギは５０ｋｅＶ程度）であった。一方、最近の核医学の放射線撮像技術では、患者に放射性物質（ＲＩ：Ｒａｄｉｏ  Ｉｓｏｔｏｐｅ）を投与して撮像する診断が極めて多くなっている。このような撮像ではガンマカメラ用のＴｃ−９９ｍ（１４１ＫｅＶ）やＰＥＴ（Ｐｏｓｉｔｒｏｎ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）用のＯ−１５やＦ−１８（５１１ｋｅＶ）が主なＲＩとなる。
しかしながら、前記したＲＩは、Ｘ線撮像に用いるＸ線のエネルギに比べ、高エネルギの線源である。このため、このような線源に対して従来の放射線撮像装置で撮像を行う場合には、さらに検出器の感度が不足するので撮像時間が長くなり、患者の被曝が問題となる可能性がある。また、放射線源の種類によっては、充分な検出感度を確保できず、必要な像が得られない可能性もある。このような観点から、用いる放射線源に対して適切な感度となる検出器を備えた放射線撮像装置の開発が要望されている。
さらに、Ｘ線・核医学の撮像対象には、最も大面積の胸部全体から小面積の胆嚢、腎臓まで大きさの異なる多くの対象が存在しており、従来の放射線撮像装置の検出器は最も面積の大きい胸部の大きさに合わせて製造されている。しかしながら、そのような大きい検出器は取り扱いに不便であった。また、腎臓など小さい部位を撮像対象とする場合には、他の不要な部分も撮像されてしまうため、必要な部位のみを撮像したいという要望があった。このような要望は術中に行われる局部的な撮像においては、顕著に表れる。そして、このような要望に応えるためには放射線源の種類、撮像対象の面積に合った検出器や、そのような検出器を備える放射線撮像装置を全て揃える必要があるが、例えば、線源のエネルギを３種、撮像部位（撮像臓器など）を３０種、幼児、子供、大人の体形を３種とすると、２７０種類の放射線撮像装置をあらかじめ所有しなければならないことになり、保管スペースや、管理費用の観点からは望ましくない。
したがって、本発明は、放射線を用いて行われる撮像において、撮像条件に柔軟に対応し、必要な像を速やかに得られるようにすることを目的とする。また、撮像条件に柔軟に対応することで被撮像者の被曝量を最低限に止めることを目的とする。
発明の開示
前記の課題を解決するための手段としては、方形の検出素子を撮像対象に合わせて配列させることで放射線の検出器を構成した放射線撮像装置があげられる。検出素子は検出モジュールとして保持具に装着されることが望ましい。検出モジュールの配列は放射線の線源の種類、撮像対象の体形、撮像部位などの撮像パラメータに基づいて行うと、必要な像を確実に得ることが可能になる。また、検出素子としては、ＣｄＴｅ、ＣＺＴ、ＧａＡｓ等の化合物半導体、あるいは、Ｓｉ等の半導体のいずれかを用いることができる。さらに、放射線撮像装置は、検出モジュールを配列するための保持具を備えることが望ましい。このような保持具としては、検出モジュールをスライドさせながら位置決めするプレートおよび長穴を備えた構成があげられる。そして、保持具に検出モジュールを配列した際の検出素子間の隙間は２ｍｍ以下とすると、配列時の隙間を最小限に止め、必要な像を確実に得ることができる。なお、配列を補助するための凹部や凸部を検出モジュールに設けると配列作業が容易になる。ここで、検出モジュールの配列作業は人手で行っても構わないが、ハンドリング機構を設け、検出モジュールの保管位置から保持具まで自動で搬送し、組み立てると、検出器のセットアップを速やかに行うことが可能になる。
発明を実施するための最良の形態
（第一実施形態）
本発明の第一実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本実施形態における放射線撮像システムの構成を示す図である。図２は放射線撮像装置をＸ線撮像装置として用いた場合の概念図である。
図１に示すように放射線撮像システム１は、放射線としてのＸ線を出射するＸ線発生装置２と、患者の特定部位（撮像対象）を透過したＸ線を検出し、その像を出力させるための放射線撮像装置３と含んで構成されている。また、図２に示すように、被撮像者が横たわるベッド４や、Ｘ線発生装置２などを保持する図示しない保持手段を含んで構成しても良い。保持手段はＣ字形状のアームなどから構成され、アームの両端にはＸ線発生装置２と、その検出器６とが対向して固定される。このようなアームを患者の撮像対象Ｗに対して進退させたり、Ｘ方向・Ｙ方向に回転させることで放射線撮像を行うことが可能になる。なお、患者にＲＩ（放射性物質）を投与するガンマカメラやＳＰＥＣＴ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｐｈｏｔｏｎ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ＣＴ）撮像のために用いる放射線撮像装置３においては、撮像対象そのものから放射線が放出されるため、Ｘ線発生装置２は不要となる。
図１に示す放射線撮像装置３は、撮像対象からの放射線を検出する検出器６と、検出器６からの出力である撮像データを収集するためのインターフェイスとして機能するデータ収集装置７と、撮像イメージの作成などを行うコンピュータである処理装置８と、作成した撮像イメージを表示する出力手段である表示装置９とを含み、各部の操作や、撮像時のパラメータの入力を行うオペレータコンソール１０を備えている。さらに、検出器６は、一つまたは複数の集合体で撮像対象を撮像する検出モジュールであるモジュール検出部１１と、モジュール検出部１１を保持する保持具１２とを含んで構成されている。
モジュール検出部１１の構成について、図３および図４を用いて説明する。なお、図３はモジュール検出部の構成図であり、図４は図３のＡ−Ａ矢視図である。
図３に示すように、検出器６を構成するモジュール検出部１１は、放射線の入射により電荷（電子−正孔対）を発生する板状で方形の検出面となる検出素子２１と、検出素子２１から電荷を読み出すための読み出し回路２２と、検出素子２１からの膨大な二次元情報をスムーズにデータ転送するためのインターフェイスとして機能する情報コントローラ２３とを有し、これらが図３には図示しないハウジング（図２参照）に収容されており、ケーブル２４によりデータ収集装置７（図１参照）に連結される。
図４に示すように、検出素子２１は、幅Ｗ、長さＬ、厚さｔを有し、放射線を吸収して電荷を発生する検出部である半導体２１ａと、半導体２１ａを挟むように配置され、電荷を取り出すために半導体２１ａに電界をかけるカソード電極２１ｂおよびアノード電極２１ｃを備えている。半導体２１ａは、例えば、ＣｄＴｅ（テルル化カドミウム）、ＣＺＴ（亜鉛テルル化カドミウム）、ＧａＡｓ（ガリウムヒ素）などの化合物半導体あるいはＳｉなどの半導体が用いられる。カソード電極２１ｂは、金や白金の膜を用い、半導体２１ａの全面に設けられている。アノード電極２１ｃは、各メッシュに分けられた領域（ピクセル）ごとの信号を取り出せるように独立に形成してある。例えば、この半導体膜２１ａの面積を４０×４０ｍｍとし、０．２ｍｍメッシュとなるようにアノード電極２１ｃを形成すると、ノード数が４００００となる。半導体２１ａに放射線が入射した際に発生する電荷は、この各ノードから取り出され、検出信号としてリアルタイムで読み取られ、二次元の放射線イメージの情報（前記した撮像データ）となるので、このモジュール検出部１１を用いて作成される像の総ピクセル数は４００００ピクセルとなる。なお、半導体素子２１ａに電界を作るための印可電圧は、図３に示す高電圧供給配線２１ｄを介して、データ収集装置７から供給される。
図３に示す読み出し回路２２は、ＡＳＩＣ（特定用途向けＩＣ）やＬＳＩから構成されている。詳細な二次元情報を個別に収集するために、読み出し回路２２とアノード電極２１ｃとの接続にはバンプ（微細ボール状はんだ）２５を用いている。読み出し回路２２および情報コントローラ２３は、モジュール検出部１１を組み合わせて用いる場合の不感部分（像が得られない部分）をできるだけ少なくするために検出素子２１からはみ出さない大きさである。
図２に示すハウジング２６は、前記した高電圧供給配線２１ｄを含む検出素子２１、データ読み出し回路２２、および、情報コントローラ２３を一体的に収容し、保持するためのものであり、０．５ｍｍから１ｍｍ程度の板厚を有している。また、モジュール検出部１１の背面の取り出し部２７から延設されるケーブル２４は情報コントローラ２３からの信号をデータ収集装置７に伝達したり、データ収集装置７から検出素子２１などへの電圧の供給に用いられる。このケーブル２４はコネクタなどを備え、ハウジング２６の取り出し部２７から着脱自在であることが望ましい。
ここで、本実施形態では、モジュール検出部１１を任意に組み合わせて、最適、かつ、最小限の検出器６を構成させることで、取り扱いが容易で、術中撮像などに好適な小型の検出器６を実現している。このことについて、図５の模式図を例にして説明する。
放射線撮像装置３の撮像対象には、その部位（臓器や骨）によっては寸法が大きく異なる。例えば、図５（ａ）には、撮像対象として、胸部、つまり、肺Ｗ１の撮像を行った結果が図示されている。また、この図にはモジュール検出部１１の組み合わせについても図示されており、四角いマスの一つ一つがモジュール検出部１１の検出素子２１に相当している。すなわち、肺Ｗ１は撮像対象として最も大きいので、縦横に四個ずつの計十六個のモジュール検出部１１を保持具１２に組み合わせて装着し、略正方形の撮像領域を形成して撮像を行っている。なお、格子状の領域２９はモジュール検出部１１のハウジング２６により像が得られない不感部分であるので実際の像を得ることはできないが、微小面積であるため、処理装置８に展開・起動させる画像処理ソフトウエアの処理で、充分に補うことが可能である。この領域２９を最小限に止めるために、各モジュール検出部１１は隣り合うモジュール検出部１１が互いに接触するように配列されることが望ましい。この際、最も領域２９を小さくできるのは、検出素子２１の外周にハウジング２６がない場合であり、領域２９の幅は「０ｍｍ」となる。一方、検出素子２１の外周をハウジング２６で覆い、不感部分を画像処理により補う場合には、領域２９の幅は「２ｍｍ」以内であることが望ましい。これは、実像が得られないことによる病巣の見落としを防止するためである。
同様に、図５（ｂ）には胃Ｗ２を撮像対象としてモジュール検出部１１を八個用いて撮像した結果が示されている。この場合のモジュール検出部１１は胃Ｗ２の下部から上部にかけて四個、三個、一個の三列の計八個を、各列の端部を揃えるようにして組み合わせている。また、撮像対象が図５（ｃ）に示す肝臓Ｗ３であれば、三個ずつ二列にモジュール検出部１１を組み合わせて撮像している。そして、撮像対象が、腎臓Ｗ４（図５（ｄ））、すい臓Ｗ５（図５（ｅ））、手Ｗ６（図５（ｆ））ではモジュール検出部１１を、それぞれ、二個一列、二個二列、二個二列に組み合わせて撮像している。ここで、すい臓Ｗ５を撮像する場合には、形状が細長いので、一列目の二個のモジュール検出部１１と、二列目の二個のモジュール検出部１１とを、モジュール検出部一個部だけずらして組み合わせている。一方、手Ｗ６を撮像する場合には、手Ｗ６の外形が方形に近いので、二個ずつの二列が並列になるようにモジュール検出部１１を組み合わせている。
さらに、患者の被爆量を最小限に止めたり、より鮮明な像を得るためには、検出素子２１の感度を最適化する必要があるが、これについて放射線源のエネルギ（図６）と、検出素子２１の厚さと放射線の吸収量の関係（図７）などを参照しながら説明する。なお、図４に示すカソード電極２１ｂ、アノード電極２１ｃの厚さは半導体素子２１ａに比べて充分に薄いため、検出素子２１の厚さは検出用の半導体素子２１ａの厚さと同義として説明する。
核医学に用いられる主な医療用の放射線源を示した図６から明らかなように、放射性物質（ＲＩ）の線源のエネルギは大きく８０ｋｅＶ、１５０ｋｅＶ、５００ｋｅＶの３領域に分けることができる。また、Ｘ線源を用いる場合にはそのエネルギは７５ｋｅＶから１４０ｋｅＶ程度となる。Ｘ線源の発生エネルギは最大エネルギを示しているので、実効的なエネルギ（平均エネルギ）は最大エネルギの約１／２以下程度となる。すなわち、Ｘ線源の実効エネルギは４０から７０ｋｅＶとなる。エネルギの大きさによって、検出素子２１の単位厚さあたりの吸収量が異なるので、これらのエネルギ領域に対して最適な検出素子厚を用いること、すなわち、エネルギ領域に応じて検出面の厚さを選択することが望ましい。
一般に、各入射放射線のエネルギに対し、充分な撮像感度を得るためには、最低でも１０％以上の吸収量が必要とされている。ここで、検出素子２１の厚さ（ｔ）が厚くなると、放射線の入射で発生する電荷の収集電圧（Ｖ）を高くする必要がある。この関係は半導体素子２１ａを構成する材料によっても若干異なるが、ほぼ、ｔ∝Ｖの関係になる。また、放射線検出のＳ／Ｎは漏洩電流Ｉｄに左右されるが、ＩｄとＶの関係はＩｄ∝√Ｖ（＝√ｔ）となる。したがって、放射線検出のＳ／Ｎは１／√ｔで悪くなる傾向にある。つまり、これらの関係から、撮像に用いる放射線のエネルギに応じて最適な検出素子厚さを有するモジュール検出部１１を選定する必要があることが分かる。
なお、半導体素子２１ａとしてＣｄＴｅを用いる場合は、図７に示すような検出素子２１の厚さと放射線の吸収量との関係が得られる。放射線の吸収量を１０％以上確保するとして、５００ｋｅＶに対して５ｍｍ厚、１５０ｋｅＶに対して２ｍｍ厚、８０ｋｅＶ以下に対して１ｍｍ以下の検出素子が最適と選定できる。このように検出素子厚さを放射線のエネルギごとに選定することでＳ／Ｎを最適化すると、撮像時間を短縮できるので、撮像患者の被曝量を大幅に低減できるという効果を発揮する。本実施形態では、放射線のエネルギに対応させて小面積のモジュール検出部１１を用意し、そのようなモジュール検出部１１の組み合わせを変えることによって放射線源、撮像面積、被検者の体形などに適合した最適な撮像装置を容易に実現している。
図１に示した保持具１２は、撮像に用いるモジュール検出部１１を配列させ、かつ、配列状態を維持させるために用いられる。このような保持具１２の一例として図８（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。なお、図８（ａ）は保持具の側面図であり、図８（ｂ）は保持具の正面図である。
図８（ａ），（ｂ）に示すように保持具１２には、モジュール検出部１１の背面および側面の少なくとも一面に当接する筐体３１を有している。筐体３１は、底面３２、側面３３、背面３４、および、上面３５を有している。側面３３に対向する面には側面を設けないことが望ましいが、側面を有しても良い。側面３３に対向する面には側面を設けないのは、保持具１２へのモジュール検出部１１の取り付けを容易にするためである。
背面３４は、検出素子２１を同一平面状に並べるために各モジュール検出部１１の背面が当接するプレートであり、モジュール検出部１１のケーブル２４を取り出したり、モジュール検出部１１の位置決めに使われたりする長穴３６が配設されている。長穴３６はモジュール検出部１１の配列方向に合わせて形成されており、例えば、四個のモジュール検出部１１を四列配置できる保持具１２であれば、四個四列の長穴３６が配列される。なお、この長穴３６は必ずしも背面３４を貫通する必要はない。また、図８においては横方向に細長形状を有しているが、上下方向に細長形状を有しても良い。
図８に示す保持具１２においてモジュール検出部１１を配列する場合には、図中に破線で示すように隣り合うモジュール検出部１１と隙間を持たせた状態で、長穴３６にケーブル２４の取り出し部２７を挿入し、その後にモジュール検出部１１を長穴３６に沿って矢印方向にスライドさせる。取り出し部２７が長穴３６の一端に当接するとモジュール検出部１１が位置決めされ、隣り合うモジュール検出部１１が当接し、かつ、上下に連続するモジュール検出部１１が並ぶ。モジュール検出部１１をスライドさせるのは、装着時に検出素子２１を触ることなく容易に装着できるからである。背面３４には位置決めされたモジュール検出部１１の移動を防止するために取り出し部２７を把持する手段や、取り出し部２７との嵌合部を設けても良い。なお、モジュール検出部１１のケーブル２４は着脱自在に構成され、保持具１２に対するモジュール検出部１１の位置決めが終了した後に取り出し部２７に装着されることが望ましい。
この保持具１２は図５（ａ）の肺Ｗ１を撮像対象とすることができる保持具であるが、術中撮像を目的とする検出器６や、肺Ｗ１を撮像する必要のない検出器６などの場合には、任意の形状の保持具１２とすることが可能である。このような保持具１２の例としては、モジュール検出部１１を最大で三個二列に配列できる保持具や、最大で四個三列に配列できる保持具があげられる。
図１に示す処理装置８は、データ処理を行うためのＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、所定の電気・電子回路と、データやプログラムを記憶するためのＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）やハードディスクなどの記憶装置を備えており、これにデータの読み取りや書き込みを行う各種ドライブ装置を含んでも良い。記憶装置には、後に説明する撮像パラメータの入力を受けて撮像条件を選択する際に用いるデータベースが記録されている。このデータベースは撮像パラメータと撮像条件とを対応づけて構築したテーブルであり、一組の撮像パラメータをキーワードとしてデータベース検索を行うと、一組の撮像条件を得ることができる。
ここで、撮像パラメータとしては、「Ｘ線撮影とＲＩ撮影の選択」、「使用する放射線の種類」、「ＲＩ撮影の場合に患者への投与量・投与時刻」、「撮像対象」、「患者の体形」があげられる。このうち、「使用する放射線の種類」は、最適な検出素子厚さを有するモジュール検出部１１の選定に用いられる。「ＲＩ撮影の場合に患者への投与量・投与時刻」は、撮像時間の決定に用いられる。医療用のＲＩは、図６に示すように半減期が短いものを用いるので、投与した時刻から撮像までに経過した時間によりＲＩから放出される放射線量、すなわち、撮像対象から放出される放射線量が変化する。このため、投与時刻を取得することで、内部タイマの現在時刻とから投与から撮像までの経過時間を演算し、最適な撮像時間の決定を行うことにしている。「撮像対象」は、前記したように部位に合わせてモジュール検出部１１の数や、組み合わせを決定するために用いる。「患者の体形」は、患者の身長や、体重、年齢、性別などであり、患者が子供であるか、大人であるか、あるいは、女性であるかなどにより、測定位置や、必要なモジュール検出部１１の数や組み合わせに修正を加えるために用いられる。
撮影条件としては、放射線のエネルギと撮像時間、モジュール検出部１１の配置（数と組み合わせ）、線源がＸ線源である場合の絞り、ＲＩを用いる場合のモジュール検出部１１に配置されるコリメータの設置条件があげられる。コリメータの設置条件は、撮像対象の位置や、放射線のエネルギなどにより開口径とその向きを決定するものである。
次に、放射線撮像装置３を用いた放射線撮像システム１における撮像処理について、主に図９のフローチャートを用いて説明する。
まず、ステップＳ１として、放射線撮像装置３は撮像パラメータを取得する。この処理は、医師あるいはＸ線撮像技師がオペレータコンソール１０（図１参照）から各種の撮像パラメータを入力することにより行われる。
ステップＳ２では、ステップＳ１で入力された各種の撮像パラメータに基づいて処理装置８が撮像条件を自動的に決定し、表示装置９に表示させる。すなわち、処理装置８は、撮像パラメータでデータベース検索を行い、撮像対象の大きさに基づいてモジュール検出部１１の数を決定すると共に、撮像対象の形状（種類）に応じてモジュール検出部１１の二次元配列を決定する。また、前記したように撮像時間を決定したり、必要に応じて検出素子厚（検出面の厚さ）の異なるモジュール検出部１１を決定する。
ステップＳ３では、処理装置８が、提示した撮像条件の認否の入力待ちを行う。すなわち、医師あるいはＸ線撮像技師が画面表示された撮像条件を確認し、修正の必要があると判断（ステップＳ３でＮＯ）したらステップＳ４に進む。一方、修正の必要がないと判断（ステップＳ３でＹＥＳ）したら撮影条件を承認し、ステップＳ５に進む。この際の確認は、オペレータコンソール１０から入力される。
ステップＳ４の撮像条件のマニュアル修正は、画面表示される撮像条件について、撮像時間などの各項目ごとに行うことが可能であり、オペレータコンソール１０を操作して、修正したい項目にカーソルを合わせ、必要な数字を入力したり、表示される選択肢の中から選択することにより行われる。例えば、モジュール検出部１１の配置は、図５（ｃ）に示す配列に対して９０度回転させた配列などが候補として表示される。マニュアル修正を行った後は、再びステップＳ３に戻り、撮像条件の認否の入力待ちを行う。
ステップＳ５では、認証された撮像条件に基づいて、撮像準備を行う。処理装置８は、モジュール検出部１１の保持具１２を対象部位に臨む測定位置に移動させる制御信号を出力したり、撮像の開始を告知するランプを点灯させる。なお、モジュール検出部１１は、保持具１２を移動させる前に装着されることが望ましい。
続くステップＳ６で、撮像を実施する。撮像時間は、Ｘ線発生装置２を用いる場合には、Ｘ線の出射からカウントし、ＲＩの場合は、モジュール検出部１１が測定位置に配置された時点からカウントする。撮像を実施すると、モジュール検出部１１の検出素子２１が放射線の入射に応じて電荷を発生する。この電荷は、ケーブル２４を介してモジュール検出部１１ごとに処理装置８に送信され、処理装置８は画像データを処理して撮像部位の像を表示装置９に表示させる。
さらに、ステップＳ７では、撮像の終了処理を行う。撮影時間が終了したら、Ｘ線発生装置２の出力停止や、モジュール検出部１１の測定位置からの離脱、処理装置８の画像データの収集停止などの必要な処理を行う。この際に、撮影した像は、一時的に処理装置８に保持され、必要に応じて記憶装置や、外部記録媒体に記憶したり、印刷装置に出力したりする。
このような放射線の検出器６、あるいは、検出器６を備えた放射線撮像装置３、または、Ｘ線発生装置２を含む放射線撮像システム１は、患者の体形や、撮像部位などの多種多様な条件に対しても、撮像条件を容易に設定することができ、より実用的な撮像を効率良く行うことが可能になる。なお、前記において撮像パラメータの取得と、モジュール検出部１１の数および配列の決定と、必要に応じて行われる検出素子厚の選択と、保持具１２へのモジュール検出部１１の配列とを含む工程が、検出器６の組立工程である。
（第二実施形態）
本発明の第二実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、前記第一実施形態と同じ構成要素については同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
図１０は本実施形態における放射線撮像装置の全体構成を模式的に示した図である。図１０に示すように放射線撮像装置５１は、撮像対象を撮像するモジュール検出部１１ａ，１１ｂ，１１ｃおよびその保持具１２を含む検出器６と、検出器６に接続されるデータ収集装置７と、撮像イメージの作成などを行う処理装置８と、作成した撮像イメージを表示する表示装置９と、各モジュール検出部１１ａ〜１１ｃを保管するためのモジュールトレー５２ａ，５２ｂ，５２ｃと、モジュールトレー５２ａ，５２ｂ，５３ｃから必要なモジュール検出部１１ａ〜１１ｃを取り出して保持具１２に装着するためのハンドリング機構５３を含み、各部の操作や、撮像時のパラメータの入力を行うオペレータコンソール１０を備えている。
本実施形態におけるモジュール検出部は、図３に示す検出素子２１の半導体素子２１ａの厚さ、つまり、検出面の厚さが異なる三種類のモジュール検出部１１ａ，１１ｂ，１１ｃが用意されている。この三種類のモジュール検出部１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、それぞれ図７に示す三種類のエネルギ（８０ｋｅＶ、１５０ｋｅＶ、５００ｋｅＶ）に対して良好な感度が得られるように１ｍｍ厚、２ｍｍ厚、５ｍｍ厚である。また、このように膜厚の異なる三種類のモジュール検出部１１ａ，１１ｂ，１１ｃをそれぞれ区別して保管するために、モジュールトレー５２ａ，５２ｂ，５２ｃも三つ配設されている。
ハンドリング機構５３は、モジュールトレー５２ａ，５２ｂ，５２ｃと保持具１２との間でモジュール検出部１１ａ，１１ｂ，１１ｃを搬送するグリップ式のハンド５４を備えるマニピュレータ５５を含んで構成されている。このようなハンドリング機構５３の具体例としては、モジュールトレー５２ａ，５２ｂ，５２ｃから保持具１２に至るまで敷設されたレールと、レール上を移動可能な走行台車に載置されたマニピュレータ５５としての多間接ロボットと、走行台車および多間接ロボットの各関節を駆動させる各種のモータなどがあげられる。ハンド５４の位置は処理装置８から出力される制御信号により制御される。このため、処理装置８には、保持具１２の位置や、各モジュールトレー５２ａ，５２ｂ，５２ｃの位置、各モジュールトレー５２ａ，５２ｂ，５２ｃに保管されているモジュール検出部１１ａ，１１ｂ，１１ｃの種類などがあらかじめ登録されている。なお、多間接ロボットの代わりに直角座標ロボットや、その他の数値制御でハンド５４を水平方向、垂直方向に移動させる公知の手段を採用することが可能である。マニュピレータ５５をスライド移動させるレールと走行台車を備えずに、マニュピレータ５５を回転させることでモジュール検出部１１ａ〜１１ｃを搬送する構成としても良い。
モジュールトレー５２ａ，５２ｂ，５２ｃは、保持具１２に装着可能なモジュール検出部１１ａ，１１ｂ，１１ｃの最大数を収容し、保管できる収容穴５６を備えている。つまり、最大撮像面積が４０×４０ｃｍでモジュール検出部１１ａ，１１ｂ，１１ｃの一個の撮像面積が４×４ｃｍとすれば一種類のモジュールトレー５２ａ，５２ｂ，５２ｃにそれぞれ百個の収容穴５６を備え、百個のモジュール検出部１１ａ，１１ｂ，１１ｃをそれぞれ保管することになる。収容穴５６の向きや配列は任意の形態を採用することができるが、収容穴５６の深さは、収容されるモジュール検出部１１ａ，１１ｂ，１１ｃの前面の少なくとも一部が露出するような深さであることが望ましい。これは、ハンドリング機構５３によるモジュール検出部１１ａ，１１ｂ，１１ｃの搬送時に、グリップ５４がハウジング２６の側面を把持するためである。
ここで、この放射線撮像装置５１における処理について、検出器６の自動組立を中心に説明する。
まず、放射線撮像装置５１は、医師あるいはＸ線撮像技師がオペレータコンソール１０から入力した撮像パラメータを取得し（図９のステップＳ１）、撮像パラメータに基づいて、モジュール検出部１１ａ，１１ｂ，１１ｃの種類、数、および、配列などの撮像条件を自動的に決定し、表示装置９に表示させる（ステップＳ２）。必要に応じて撮像条件のマニュアル修正（ステップＳ４）が行われるなどした後に、撮像条件が医師あるいはＸ線撮像技師に承認されたら（ステップＳ３でＹＥＳ）、処理装置８から制御信号が出力され撮影準備が開始される（ステップＳ５）
撮像準備においては、前記した検出器６の移動や、ランプの点灯に先駆けて、ハンドリング機構５３による検出器６の自動セットアップが行われる。すなわち、処理装置８はステップＳ３で承認された撮像条件から得られるモジュール検出部１１の種類および保持具１２への配列と、あらかじめ登録されているモジュール検出部１１ａ，１１ｂ，１１ｃの位置とからハンドリング機構５３に制御信号を出力する。制御信号を受け取ったハンドリング機構５３は、ハンド５４を該当するモジュール検出部１１ａ，１１ｂ，１１ｃを把持し、モジュールトレー５２ａ，５２ｂ，５２ｃから保持具１２の所定位置まで搬送する。例えば、モジュール検出部１１ａを保持具１２に装着する場合は、走行台車やマニュピレータ５５をモジュールトレー５２ａに収容されているモジュール検出部１１ａの位置に移動させる。この状態で、ハンド５４を開いた状態でマニュピレータ５５をモジュールトレー５２ａに向けて前進させる。そして、ハンド５４を閉じてモジュール検出部１１ａのハウジング２６（図２参照）の側面を把持したら、マニュピレータ５５をモジュールトレー５２ａから後退させた後に、保持具１２に向かってスライド移動する。その後、マニュピレータ５５で高さ調整などを行った後に、モジュール検出部１１ａを保持具１２の所定位置に装着する。装着が終了したら、ハンド５４を再びモジュールトレー５２ａまで戻し、必要なモジュール検出部１１ａの全てを保持具１２に装着するまで、前記の処理を繰り返す。
検出器６の自動セットアップ、ならびに、その他の撮像準備が終了したら、撮像を実施する（ステップＳ６）。モジュール検出部１１の検出素子２１が放射線の入射に応じて発生させた電荷は、処理装置８において処理され、撮像部位の像として表示装置９に表示される。必要な像が得られたら撮像を終了する（ステップＳ７）。なお、検出器６の組立工程は、撮像パラメータの入力を受けて、検出器モジュール１１ａ，１１ｂ，１１ｃの種類、数および配列を決定し、ハンドリング機構５３により自動的に検出器モジュール１１ａ，１１ｂ，１１ｃを保持具１２に配列することを含む工程である。
このような放射線撮像装置５１は、モジュールトレー５２ａ，５２ｂ，５２ｃとハンドリング機構５３を設けることによって、撮像条件に基づく最適な検出器６を自動的に組み上げることができるようになる。これにより、患者の撮像部位に最適な撮像装置を速やかに、かつ、容易にセットすることが可能になる。さらに、撮像を行う医師や撮像技師の負担を大幅に軽減し、撮像の効率を大幅に向上できることになる。また、この放射線撮像装置５１に図１に示すＸ線発生装置などを付加して放射線撮像システムを構築すると、Ｘ線撮像を効率的に行うことが可能になる。
（第三実施形態）
本発明の第三実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、前記第一、第二実施形態と同じ構成要素については同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
本実施形態は、二次元配列が容易なモジュール検出部に関するものである。
図１１に斜視図を、図１２に配列状態をそれぞれ示すモジュール検出部６１は、図３に示すような検出素子２１と、読み出し回路２２と、情報コントローラ２３とが、ハウジング６６に収容された構成を有している。このハウジング６６は、他のモジュール検出部６１と嵌め合い状態を形成するためのクランプ凸部７１と、その対向面に同形のクランプ凸部７１に係合可能なクランプ凹部７２を有している。また、クランプ凸部７１およびクランプ凹部７２に対して位相が９０度異なる位置にも、それぞれクランプ凸部７１およびクランプ凹部７２を有している。クランプ凸部７１は、軸部７３よりも大径のフランジ部７４を有している。また、クランプ凹部７２は、ケーブル２４の取り出し側に貫通する溝から形成されている。この溝はその内部において、クランプ凸部７１のフランジ部７４の径とほぼ等しい幅を有している。
クランプ凸部７１およびクランプ凹部７２を備えるモジュール検出部６１の二次元配列は、例えば、図１２の左列の中間に位置するモジュール検出部６１ａのクランプ凸部７１は、隣り合う上側のモジュール検出部６１ｂのクランプ凹部７２と嵌合し、モジュール検出部６１ａのクランプ凹部７２は、隣り合う横側のモジュール検出部６１ｃ、および下側のモジュール検出部６１ｄのそれぞれのクランプ凸部７１と嵌合している。各々のモジュール検出部６１が嵌合により連結されることで、モジュール検出部６１の配列が容易になり、かつ、モジュール検出部６１の相対的な位置ずれを防止できる。なお、任意の形状に組み合わされたモジュール検出部６１の集合体であるモジュール検出部群６２をさらに強固に固定するために、モジュール検出部群６２の外周にバンド６３を巻いても良い。このバンド６３は面ファスナなどを有し、長さの調節や、着脱が容易な構成を有することが望ましい。
このようにして組み合わされたモジュール検出部６１は、図１に示すように処理装置８からの電圧供給を受けて、放射線の入射位置ごとに電気信号を発生する。この電気信号を収集した処理装置８が画像処理した結果は表示装置９に出力される。また、モジュール検出部６１の数および配列である組み合わせを、オペレーションコンソール１０から入力される撮像パラメータにより決定したり、モジュール検出部６１の組み合わせを図１０に示すハンドリング機構５３で自動的に行うように構成したりしても良い。
なお、本発明は、前記の各実施形態に限定されずに広く応用することができる。
例えば、各実施形態では、半導体素子２１ａを利用したモジュール検出部１１，６１として説明しているが、半導体素子２１ａの代わりに電離箱を用いるなど、他の検出方式であっても同様の目的と効果を同様に発揮できるものである。
また、第一実施形態においても複数種類の検出素子厚のモジュール検出部１１ａ，１１ｂ，１１ｃを備え、複数のモジュールトレー５２ａ，５２ｂ，５２ｃに収容し、保管しても良い。放射線のエネルギに応じた最適な検出器６を形成することができるので、患者の被爆量を最小限に止め、より鮮明や像を得ることが可能になる。また、第三実施形態のモジュール検出部６１を第一、第二実施形態に用いることも可能である。
さらに、モジュールトレー５２ａ，５２ｂ，５２ｃに一つずつ表示ランプなどの点灯手段を設け、撮像条件が提示するモジュール検出部１１ａ，１１ｂ，１１ｃを目視で確認できるようにすると、手作業時に確実に検出器６を組み立てることが可能になる。同様に、撮像条件で決定されたモジュール検出部１１の配置を目視で確認できる点灯手段を保持具１２におけるモジュール検出部１１の配列位置ごとに設けると、手作業時に確実に検出器６を組み立てることが可能になる。
以上の説明のように、本発明によれば撮像対象者（患者、被検者）の体形、撮像部位、対象となる放射線源、ＲＩ投与からの時刻に対応する最適な放射線撮像が可能になり、患者の被曝低減を図ったその自動撮像システムも容易に実現可能となる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の実施形態における放射線撮像システムの構成を示す図である。
第２図は、放射線撮像装置をＸ線撮像装置として用いた場合の概念図である。
第３図は、モジュール検出部の構成図である。
第４図は、図３のＡ−Ａ線矢視図である。
第５図は、撮像対象の像とモジュール検出部の配置を説明する模式図である。
第６図は、核医学に用いられる主な医療用の放射線源を示した図である。
第７図は、検出素子の厚さと放射線の吸収量との関係を示す図である。
第８図は、保持具の構成を示す、（ａ）側面図、（ｂ）正面図である。
第９図は、放射線撮像システムにおける撮像処理のフローチャートである。
第１０図は、本発明の実施形態における放射線撮像装置の構成を示す図である。
第１１図は、モジュール検出部の斜視図である。
第１２図は、図１１に示すモジュール検出部の配列状態を示す図である。
【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】
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【図９】
2003081282.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年1月31日(2003.1.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項９】
前記検出モジュールは、隣り合う他の前記検出モジュールと係合するための凸部と、他の前記検出モジュールの凸部に係合可能な凹部とを有する請求項１に記載の放射線撮像装置。
【国際調査報告】
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