(57)【要約】  X線検出器モジュールを有するX線検出器において、その配向性の調整作業が容易なX線CT装置を提供するために、中央部に開口を有する回転盤と、前記回転盤に取り付けられたX線源と、前記開口を挟んで前記X線源の反対側に取り付けられたX線検出器と、前記回転盤の回転を制御するガントリ制御装置と、前記X線検出器の出力に基づいてX線画像を生成する演算制御装置と、を備え、前記X線検出器は、さらに、複数のX線検出器モジュールを有する検出器ポリゴンと、前記検出器ポリゴンを前記検出器ベースに固定する固定部と、前記検出器ベースに配置され前記検出器ポリゴンの前記検出器ベースへの固定角度を調整する角度調整部と、を有することを特徴とする。
2015182493.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央部に開口を有する回転盤と、
前記回転盤に取り付けられたX線源と、
前記開口を挟んで前記X線源の反対側に取り付けられたX線検出器と、
前記回転盤の回転を制御するガントリ制御装置と、
前記X線検出器の出力に基づいてX線画像を生成する演算制御装置と、を備え、
前記X線検出器は、
複数のX線検出器モジュールを有する検出器ポリゴンと、
前記検出器ポリゴンを前記回転盤に固定するための検出器ベースと、
前記検出器ポリゴンを前記検出器ベースに固定する固定部と、
前記検出器ベースに配置され前記検出器ポリゴンの前記検出器ベースへの固定角度を調整する角度調整部と、を有する、ことを特徴とするX線CT装置。
【請求項２】
請求項1に記載のX線CT装置において、前記角度調整部は、前記検出器ポリゴンを前記検出器ベースに回転可能に接続する接続部と、前記接続部を支点として回転角を設定する回転角設定部とを備える、ことを特徴とするX線CT装置。
【請求項３】
請求項2に記載のX線CT装置において、前記接続部は、前記検出器ポリゴンの長手方向における中央部に設けられている、ことを特徴とするX線CT装置。
【請求項４】
請求項2に記載のX線CT装置において、前記回転角設定部は、前記検出器ポリゴンの長手方向における端部側に設けられている、ことを特徴とするX線CT装置。
【請求項５】
請求項2に記載のX線CT装置において、前記回転角設定部は、支持部と調整部を有する調整ピンと、前記調整ピンの前記支持部が挿入される検出器ベースに設けられた穴を備えている、ことを特徴とするX線CT装置。
【請求項６】
請求項5に記載のX線CT装置において、前記検出器ベースに設けられた穴は前記調整部の直径が異なる調整ピンを挿入することができるようになっており、前記回転角設定部は前記直径が異なる調整ピンにより前記回転角を設定する、ことを特徴とするX線CT装置。
【請求項７】
請求項5に記載のX線CT装置において、前記調整ピンの前記支持部が挿入される検出器ベースに設けられた穴が複数個設けられ、それぞれの穴と前記接続部との間の距離が異なる、ことを特徴とするX線CT装置。
【請求項８】
請求項2に記載のX線CT装置において、前記接続部は、回転支持部を有し、検出器ベースと検出器ポリゴンとが前記回転支持部を介して回転可能に接続されている、ことを特徴とするX線CT装置。
【請求項９】
請求項1に記載のX線CT装置において、前記角度調整部は、前記検出器ポリゴンの長手方向の両側に前記検出器ポリゴンの位置を設定する調整ピンと、前記各調整ピンを固定するために前記検出器ベースに設けられた穴を有している、ことを特徴とするX線CT装置。
【請求項１０】
請求項9に記載のX線CT装置において、前記検出器ポリゴンの中央部に前記検出器ポリゴンを前記検出器ベースに回転可能に接続する接続部が設けられ、前記接続部は前記検出器ポリゴンに形成された前記X線源の方向に長い形状の穴を有し、前記検出器ポリゴンの固定角度および前記X線源と前記検出器ポリゴンとの間の距離を調整可能とする、ことを特徴とするX線CT装置。
【請求項１１】
請求項9に記載のX線CT装置において、前記各調整ピンの調整部は直径が異なる、ことを特徴とするX線CT装置。
【請求項１２】
請求項2に記載のX線CT装置において、前記回転角設定部が前記検出器ポリゴンにおける前記X線源に対して反対の側に設けられている、ことを特徴とする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装置に関し、特に、X線検出器の配向性の調整作業が容易なX線CT装置を提供する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
X線CT(Computed Tomography)装置とは、被検体に照射するX線を発生するX線源と、被検体を透過したX線を投影データとして検出するX線検出器と、X線源とX線検出器とを被検体の周囲で回転させることにより得られる複数角度からの投影データを用いて被検体の断層画像を再構成し、再構成された断層画像を表示する装置である。X線CT装置で表示される画像は、例えば被検体の臓器などの形状を描写する画像であり、これらの画像は被検体の診断に使用される。【０００３】
近年X線CT装置では、1回のスキャンで同時に複数枚の断層画像を得ることができるX線検出器が実用化されていて、複数のスライス面の投影データを同時に検出して画像を再構成することができる。複数のスライス面の投影データを同時に検出できることからこのようなX線CT装置はマルチスライス型X線CT装置と呼ばれる場合がある。複数のスライス面の投影データを同時に検出できる上記X線検出器は例えば、スライス面と並行するチャンネル方向と、これと直交する被検体の体軸方向に沿うスライス方向との、2次元方向に配列された多数のX線検出素子を備えている。【０００４】
このようにX線CT装置では、1回のスキャンで更により多くの断層画像を得られるようにするため、X線検出器のX線検出素子をスライス方向へ更に増大させる開発等が行われており、例えば1回のスキャンで64スライスや128スライスの撮影が可能になりつつある。【０００５】
上述のX線検出素子は検出面に入射したX線の強度に応じた電気信号を出力する機能を有している。上述のX線検出素子では、例えば、X線が入射すると蛍光を発生するシンチレータアレイが検出面に2次元配列され、さらに、2次元配列されたシンチレータアレイに対応してフォトダイオードアレイが2次元配列されており、シンチレータアレイにより発生した蛍光が電気信号に変換される。X線検出素子は長方形の格子状に配列して配線基板に実装され、上述のように検出面に入射したX線の強度に応じた電気信号を出力する。【０００６】
X線は被検体を透過すると共に被検体により散乱する。散乱したX線がX線検出素子により検出されると被検体の断層画像の画質を低下させることになるため、コリメータが設けられている。本明細書では、コリメータを備えたX線検出素子を総称してX線検出器モジュールと呼ぶ。X線検出器モジュールは、X線源の焦点方向以外の方向から入射した散乱X線をできるだけ除去するコリメータを備えると共に、X線検出素子の検出面がX線源の焦点方向を向くように固定されている。【０００７】
上述のようにX線検出器モジュールは、入射したX線の強度に応じた電気信号を発生する。この電気信号は微弱なアナログ電流であるため、増幅され、さらにアナログ−デジタル変換器によりデジタル信号に変換される。アナログ電流の増幅や、アナログ−デジタル変換は、X線検出器モジュールの後段に接続された信号処理基板により行われる。前述のX線検出器モジュールと信号処理基板とを対にしたものをチャンネル方向へ、X線焦点を中心とした円弧上に複数個配列することによってX線CT装置のX線検出器が構成されている。X線検出器を備えたX線CT装置の一例が特許文献1に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開2012-100900号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来のX線CT装置では、これらX線検出器モジュールは構成部品を高精度に位置合わせして組み立てられており、特に散乱X線を除去するコリメータの指向性の精度は断層画像の画質に直結する重要なパラメータである。このため、個々のX線検出器モジュール自身は高い精度で作られる。さらに、上記複数のX線検出器モジュールをそれぞれ高い精度で取り付けることが必要となる。しかし、上記複数のX線検出器モジュールを高い精度で固定することに色々な問題を抱え、結果的にX線検出器モジュールの固定作業に多くの労力を費やしていた。X線検出器モジュールの取り付け精度が低下すると断層画像にアーチファクトの発生を招く恐れがあるため、結果としてX線検出器モジュールの固定作業に多くの労力を費やさざるを得なかった。【００１０】
本発明の目的は、X線検出器モジュールを有するX線検出器の配向性の調整作業が容易なX線CT装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明のX線CT装置は、下記に示すような特徴を有する。【００１２】
(1)  中央部に開口を有する回転盤と、前記回転盤に取り付けられたX線源と、前記開口を挟んで前記X線源の反対側に取り付けられたX線検出器と、前記回転盤の回転を制御するガントリ制御装置と、前記X線検出器の出力に基づいてX線画像を生成する演算制御装置と、を備え、前記X線検出器は、さらに、複数のX線検出器モジュールを有する検出器ポリゴンと、前記検出器ポリゴンを前記回転盤に固定するための検出器ベースと、前記検出器ポリゴンを前記検出器ベースに固定する固定部と、前記検出器ベースに配置され前記検出器ポリゴンの前記検出器ベースへの固定角度を調整する角度調整部と、を有する、ことを特徴とする。【００１３】
(2)  前記(1)に記載のX線CT装置において、前記角度調整部は、前記検出器ポリゴンを前記検出器ベースに回転可能に接続する接続部と、前記接続部を支点として回転角を設定する回転角設定部とを備える、ことを特徴とする。【００１４】
(3)  前記(2)に記載のX線CT装置において、前記接続部は、前記検出器ポリゴンの長手方向における中央部に設けられている、ことを特徴とする。【００１５】
(4)  前記(2)に記載のX線CT装置において、前記回転角設定部は、前記検出器ポリゴンの長手方向における端部側に設けられている、ことを特徴とする。【００１６】
(5)  前記(2)に記載のX線CT装置において、前記回転角設定部は、支持部と調整部を有する調整ピンと、前記調整ピンの前記支持部が挿入される検出器ベースに設けられた穴を備えている、ことを特徴とする。【００１７】
(6)  前記(5)に記載のX線CT装置において、前記検出器ベースに設けられた穴は前記調整部の直径が異なる調整ピンを挿入することができるようになっており、前記回転角設定部は前記直径が異なる調整ピンにより前記回転角を設定する、ことを特徴とする。【００１８】
(7)  前記(5)に記載のX線CT装置において、前記調整ピンの前記支持部が挿入される検出器ベースに設けられた穴が複数個設けられ、それぞれの穴と前記接続部との間の距離が異なる、ことを特徴とする。【００１９】
(8)  前記(2)に記載のX線CT装置において、前記接続部は、回転支持部を有し、検出器ベースと検出器ポリゴンとが前記回転支持部を介して回転可能に接続されている、ことを特徴とする。【００２０】
(9)  前記(1)に記載のX線CT装置において、前記角度調整部は、前記検出器ポリゴンの長手方向の両側に前記検出器ポリゴンの位置を設定する調整ピンと、前記各調整ピンを固定するために前記検出器ベースに設けられた穴を有している、ことを特徴とする。【００２１】
(10)  前記(9)に記載のX線CT装置において、前記検出器ポリゴンの中央部に前記検出器ポリゴンを前記検出器ベースに回転可能に接続する接続部が設けられ、前記接続部は前記検出器ポリゴンに形成された前記X線源の方向に長い形状の穴を有し、前記検出器ポリゴンの固定角度および前記X線源と前記検出器ポリゴンとの間の距離を調整可能とする、ことを特徴とする。【００２２】
(11)  前記(9)に記載のX線CT装置において、前記各調整ピンの調整部は直径が異なる、ことを特徴とする。【００２３】
(12)  前記(2)に記載のX線CT装置において、前記回転角設定部が前記検出器ポリゴンにおける前記X線源に対して反対の側に設けられている、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、X線検出器モジュールを有するX線検出器において、その配向性の調整作業が容易なX線CT装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態であるX線CT装置の構成を説明する説明図
【図２】X線検出器モジュールの取り付け構造の概要を説明する説明図
【図３】検出器ポリゴンを検出器ベースに固定する固定構造を説明する説明図
【図４】検出器ポリゴンの断面を説明する説明図
【図５】X線検出器モジュールの検出器ポリゴンへの取り付け状態を説明する説明図
【図６】X線検出器モジュールの平面図
【図７】X線検出器モジュールの側面図
【図８】調整ピンを挿入する穴の配置関係を説明する説明図
【図９】調整ピンが挿入された状態を説明する説明図
【図１０】接続部の構造の一例を説明する説明図
【図１１】検出器ポリゴンの取り付け角度の調整動作を説明する説明図
【図１２】検出器ポリゴンの取り付け角度および取り付け位置の調整構造を説明する説明図
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、発明を実施するための一形態(以下「実施例」と記す)を、図面を用いて説明する。なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符合を付け、その繰り返しの説明を省略する。
【００２７】
1．X線CT装置の概要
図1は一実施例であるX線CT装置100の構成を説明する説明図である。X線CT装置100は、X線源126から被検体102へX線を照射し、該X線照射により得られた被検体102の投影データを収集し、収集した投影データに基づいて被検体102の断層画像や3次元画像などの再構成画像を再構成し、演算制御装置200が有する表示装置(図示しない)に再構成画像を表示したり、記憶装置(図示しない)に投影データや再構成画像を記憶したりする。
【００２８】
X線CT装置100は、ガントリ120と、演算制御装置200と、被検体102を載置するテーブル300と、を有している。ガントリ120は、X線源126やX線検出器140等を搭載する回転盤124と、X線源126のX線照射を制御するX線制御装置232と、回転盤124の回転位置や回転速度を制御するガントリ制御装置234と、被検体102を載置するテーブル300の移動や高さを制御する寝台制御装置236と、X線検出器140で検出された大量の投影データを収集するためのデータ収集装置(DAS：Data Acquisition System)238と、を有している。回転盤124の中央部に開口部122が形成され、開口部122の内部をテーブル300に載置された被検体102が体軸に沿って移動することにより、体軸方向におけるX線の投影データが収集される。
【００２９】
2．X線の照射、透過X線の検出および再構成
引き続き図1を用い、X線の照射、透過X線の検出および再構成について説明する。
【００３０】
操作者は、演算制御装置200に、X線撮影を行うための撮影スケジュールおよび撮影条件を入力する。すると、X線制御装置232は、入力された撮影スケジュールおよび撮影条件に基づいてX線源126を制御し、X線源126からX線が照射される。高電圧発生装置(図示しない)が回転盤124に設けられており、またX線管(図示しない)やコリメータ128がX線源126に備えられている。X線制御装置232の制御に基づいて高電圧発生装置からX線管に高電圧が供給され、供給された高電圧に基づきX線管はX線を発生する。発生したX線はコリメータ128により所定の照射角にコリメートされ、テーブル300に載置された被検体102に照射される。図のαは、ガントリの回転方向に於ける照射角であり、ファン角αと呼ばれる。
【００３１】
X線源126から照射されたX線は被検体102を透過し、X線検出器140に被検体102を透過したX線が入射する。入射したX線はX線検出器140で検出され、X線の強度に応じた電気信号に変換されて、被検体102の透過画像データとしてデータ収集装置(DAS)238へ送られる。データ収集装置(DAS)238は透過画像データを収集し、デジタル信号に変換して演算制御装置200に供給する。
【００３２】
演算制御装置200は、収集した被検体102の透過画像データから投影データを求め、求めた投影データに基づいて被検体102の断層画像や3次元画像などの再構成画像を再構成し、表示装置に表示したり、画像データとして記憶装置に保存したりする。さらに前記投影データや画像データは外部のデータベースに送信され、保持される。
【００３３】
図1において、回転盤124に取り付けられたX線源126とX線検出器140は、被検体102を挟んで対向するように配置されている。ガントリ制御装置234により回転盤124の回転位置や回転速度が撮影スケジュールや撮影条件に基づいて制御され、回転位置に応じた投影データがX線検出器140により検出されてデータ収集装置(DAS)238により収集される。さらに回転盤124の中央部に設けられた開口部122に載置された被検体102を寝台制御装置236の制御により体軸方向に移動することにより、ヘリカルスキャンを行うことができる。
【００３４】
演算制御装置200はCT制御部212を備え、後述するX線の撮影スケジュールに基づき、ガントリ制御装置234や寝台制御装置236を制御すると共にX線制御装置232を制御して、上述したヘリカルスキャンを行い、データ収集装置(DAS)238で得られた被検体102の透過画像データを収集する。演算制御装置200は透過画像データを基に、画像処理部214や再構成演算部218を用いた演算処理により投影データを求める。
【００３５】
画像処理部214や再構成演算部218はさらに、投影データに基づいて、断層画像や3次元画像などの再構成画像を再構成する。これら投影データの演算処理や再構成のための演算処理は、処理するデータ量が非常に大量であるため、またできるだけ短い時間に前記再構成画像を再構成するため、あるいは画像処理部214の処理量を低減するために、透過画像データの補正および画像再構成を行うための専用の演算処理のために再構成演算部218を備えている。再構成によって作成された画像データは画像処理部214に送られ、記憶装置に保存される。また必要に応じ、病院などにおいて、総合的にデータを保持管理するために外部に設けられたデータベース(図示しない)に保存される。
【００３６】
X線源126はX線を発生するX線管を有し、発生したX線はX線管の照射側に設けられたコリメータ128によりコリメートされて角度αの扇状X線ビームが形成され、被検体102に照射される。X線源126に対して被検体102を介して対向する位置にX線検出器140が配置され、X線検出器140には上記角度αの扇状X線ビームの焦点方向を向くようにそれぞれ配置された多数のX線検出器モジュール162(図2他参照)が設けられている。角度αの広がり方向はチャンネル方向と呼ばれる。上記多数のX線検出器モジュール162はチャンネル方向にそれぞれ配列され、X線検出器側に設けられたコリメータ132(図4参照)を介して各X線検出器モジュール162に被検体102を透過したX線が入射する。
【００３７】
扇状X線ビームの焦点から被検体102にX線が照射されるが、各X線検出器モジュール162は被検体102を透過し扇状X線ビームの焦点と各X線検出器モジュール162とを結ぶ直線上の方向から入射したX線のみを検出し、被検体102等により散乱したX線がX線検出器140で検出されないことが断層画像の画質を向上する上で望ましい。X線源126側にコリメータ128を、X線検出器モジュール162側にコリメータ132を、それぞれ設けることにより、被検体102等により散乱したX線がX線検出器140に入射するのを防止することができる。また高い画質を得るには扇状X線ビームの焦点と各X線検出器モジュール162とを結ぶ直線上の方向から正確に入射したX線を検出することが望ましく、各X線検出器モジュール162が正しく扇状X線ビームの焦点方向を向くように取り付けられていることが望ましい。
【００３８】
3．X線検出器140の構造
X線検出器140の基本構成について、図2乃至図4を用い説明する。図2はX線検出器モジュール162の取り付け構造の概要を説明する説明図であり、図3は検出器ポリゴン146を検出器ベース142に固定する構造を説明する説明図である。また図4はX線検出器モジュール162やコリメータ132を保持した状態の検出器ポリゴン146を図3に示すA-Aで断面した断面図である。X線検出器140は、入射したX線を検出して電気信号を出力するX線検出器モジュール162や、各X線検出器モジュール162を所定の方向性を保ってチャンネル方向に配置して固定するための検出器ポリゴン146や、検出器ポリゴン146を回転盤124に固定するための検出器ベース142を備えている。実際にはX線検出器モジュール162は検出器ポリゴン146の長手方向に沿って図2，図4の破線で記載の如く角度αの扇状X線ビーム全体を検出できるように配置されているが、図2，図4はX線検出器モジュール162の一部のみを記載し、X線検出器モジュール162の全体の図示は省略する。
【００３９】
上述したように、検出器ポリゴン146に固定された各X線検出器モジュール162が正確に扇状X線ビームの焦点方向を向くことが画質向上の上から重要である。図2の実施例では、検出器ポリゴン146を検出器ベース142に固定するための固定部(固定螺子151)と、検出器ポリゴン146の検出器ベース142への固定角度を正確に調整するための角度調整部(接続部152と回転角設定部153とから構成される)を有している。
【００４０】
例えば固定螺子151に角度調整機能を持たせると、検出器ポリゴン146を検出器ベース142に固定する作業において検出器ポリゴン146の扇状X線ビームの焦点方向の調整を行わなければならず、結果的に取り付け角度の精度が低下したり作業性が低下したりするなどの問題が起こり易い。図2に記載の実施例では、角度調整機能を接続部152と回転角設定部153とから構成される角度調整部に持たせ、検出器ポリゴン146の固定機能を固定螺子151に持たせている。なお検出器ポリゴン146の取り付け角度あるいはX線検出器モジュール162の取り付け角度の調整については以下で再度説明する。
【００４１】
このように検出器ポリゴン146を固定する際の角度調整機能と検出器ポリゴン146の固定機能とを分け、角度調整機能を接続部152と回転角設定部153に持たせることにより、正確に取り付け角度の設定を行い、その後固定螺子151で検出器ポリゴン146を検出器ベース142に固定することにより、高い精度で検出器ポリゴン146を検出器ベース142に固定でき、さらに作業性も向上する。
【００４２】
図3は検出器ポリゴン146を検出器ベース142に取り付ける取り付け構造を説明するための説明図であり、図4は、図2に記載したX線検出器モジュール162などを取り付けた検出器ポリゴン146を図3に示す一点鎖線A-Aの位置で断面した状態を示す断面図である。なお上述したように、実際は図3に記載の検出器ポリゴン146にはチャンネル方向に多数のX線検出器モジュール162が固定されており、さらに各X線検出器モジュール162にはコリメータ132が設けられているが、図3ではこれらに関する図示を省略している。
【００４３】
検出器ベース142に固定された検出器ポリゴン146はコリメータ128により形成された扇状X線ビームに向かって開口する貫通孔148を有し、貫通孔148には図4に記載の如くコリメータ132を備えたX線検出器モジュール162が設けられている。X線源126に設けられたコリメータ128により角度αの扇状X線ビームが形成され、扇状X線ビームに対向して開口する検出器ポリゴン146の貫通孔148にコリメータ132が設けられることにより扇状X線ビームの焦点と各X線検出器モジュール162とを結ぶ直線上の方向から入射したX線がX線検出器モジュール162に導かれ、被検体102等により散乱したX線は除去される。こうして散乱X線が除去されることにより、断層画像の画質が向上する。
【００４４】
検出器ポリゴン146のX線源126とは逆の面にはX線検出素子を備えたX線検出器モジュール162がチャンネル方向に配列されて固定される。各X線検出器モジュール162を固定するためにチャンネル方向に固定面158が多数設けられている。各固定面158には以下で図5を用いて説明する如く、X線検出器モジュール162が固定される。
【００４５】
検出器ポリゴン146がX線源126に対して正確な角度で検出器ベース142に固定された場合に、各固定面158に固定されたX線検出器モジュール162のX線検出面が正確にX線源126の焦点方向を向くように各固定面158は非常に高い精度で加工されている。検出器ポリゴン146の貫通孔148の開口が正確にX線源126の焦点を向くための方向性の調整は、例えば接続部152や回転角設定部153や回転角設定部154によって行われる。図2の実施例では、検出器ポリゴン146の貫通孔148の方向性の調整を接続部152や回転角設定部153によって行い、図3の実施例ではこれらに加え回転角設定部154を使用している。図2の方法でも図3の方法でも角度を高い精度で調整できる。これらの方法についてはさらに以下で説明する。
【００４６】
図2の方法や図3の方法では検出器ポリゴン146の固定の際に検出器ポリゴン146の貫通孔148の開口がX線源126の焦点を正確に向くように調整することができる。
【００４７】
検出器ポリゴン146は高精度で加工することが可能なため、検出器ポリゴン146の方向性を正確に調整すると、検出器ポリゴン146に固定される各X線検出器モジュール162の検出面の方向を正確に設定することが可能となる。一方、検出器ベース142は体積が大きく、質量も大きいので検出器ベース142を高精度に加工することは非常に難しい。従って例えば検出器ベース142の方向性を正確に調整することにより検出器ポリゴン146に固定した各X線検出器モジュール162の検出面の方向を正確に設定しようとしてもうまくいかない。図2の方法や図3の方法は、検出器ベース142の加工精度が悪くても、検出器ポリゴン146の角度調整を高い精度で行うことができるので、各X線検出器モジュール162の検出面を正確に高い精度でX線源126の焦点に向けることが可能となる効果を有している。
【００４８】
4．X線検出器モジュール162の構造
次に図5を用い、X線検出器モジュール162の構造の一例を説明する。ただしX線検出器モジュール162の構造がどのような構造であっても本発明の適用は可能であり、以下に説明する構造は一例であり、これに限定されるものではない。
【００４９】
図5はX線検出器モジュール162の検出器ポリゴン146への取り付け状態を説明する説明図である。検出器ポリゴン146は例えばアルミ材などの金属材料で作られており、貫通孔148のX線源126に対して反対の面にX線検出器モジュール162を固定するための固定面158が高い精度で加工されている。貫通孔148を挟んで一方側(例えば図5の上側)の固定面158と他方側(例えば図5の下側)の固定面158とで1つのX線検出器モジュール162を固定する。一方側固定面158と他方側固定面158は、検出器ポリゴン146の貫通孔148の長手方向に沿って多数設けられており、一方側と他方側固定面158はそこに固定されるX線検出器モジュール162の検出面が正確にX線源126の焦点を向くように高い精度で加工されている。図5で各X線検出器モジュール162は一例として固定螺子194により各固定面158にそれぞれ固定されるが、他の方法で固定しても良い。
【００５０】
図6はX線検出器モジュール162の平面図であり、図7はX線検出器モジュール162の側面図である。なお図7ではシンチレータアレイ182やフォトダイオードアレイ184の配置が図示されるように部分的にシンチレータアレイ182の長手方向に沿って断面している。各X線検出器モジュール162のX線検出面の表面側には、微小なシンチレータを長方形でさらに格子状に配列したシンチレータアレイ182が設けられている。シンチレータアレイ182を構成する各シンチレータはX線が入射するとそのX線の強度に応じた蛍光を発生する。各シンチレータに対応してフォトダイオードがそれぞれ設けられ、フォトダイオードが長方形でさらに格子状に配列したフォトダイオードアレイ184を構成する。シンチレータアレイ182とフォトダイオードアレイ184でX線検出素子を構成し、X線検出素子とコリメータ132でX線検出器モジュール162を構成する。
【００５１】
各シンチレータは入射したX線の強度に対応した強度の蛍光を発生し、各シンチレータに対応して配置された各フォトダイオードは発生した蛍光の強度に基づいて、X線の強度に対応した電気信号を発生する。従って、各フォトダイオードは、各シンチレータに入射したX線の強度に対応した電気信号を発生する。各フォトダイオードが発生する電気信号は電気回路186で増幅され、コネクタ196から出力される。シンチレータアレイ182やフォトダイオードアレイ184を備えるX線検出素子や、電気回路186、コネクタ196は基板192により保持され、基板192は固定螺子194により検出器ポリゴン146の固定面158に固定される。
【００５２】
なお上述のX線検出器モジュール162の構成は一例であって本願発明の適用においては、これらの構成に特に限定されるものではなく、X線検出器モジュール162が色々な形状や構造であっても本発明が適用可能である。
【００５３】
5．検出器ポリゴン146の取り付け角度の調整
5．1  検出器ポリゴン146の取り付け角度調整の課題と対応策
図1を用いて説明した如く、X線撮影中は回転盤124がガントリ制御装置234の制御に基づいて回転し、回転盤124に固定されたX線源126やX線検出器140は回転盤124の回転に基づいて回転する。従って検出器ベース142や検出器ポリゴン146には遠心力が発生する。検出器ポリゴン146に固定された多数のX線検出器モジュール162の方向性を長期間にわたり正確に維持するためには、遠心力の関係からできるだけ質量の小さい単位で方向性の調整を行い、方向性の精度の維持を図ることが望ましい。従って検出器ベース142を単位として方向性の調整を行うのではなく、さらに質量の小さい検出器ポリゴン146で方向性の調整や設定を行うことが望ましい。
【００５４】
また大きな遠心力に対抗するためには大きな力に耐えられる固定方法が必要となる。しかし大きな力に耐えられる固定方法は取り付け角度の調整などが難しくなる欠点を有する。X線CT装置においては上述のように一般の固定方法や角度調整方法では考える必要の無い、大きな遠心力を考慮しなければならない。
【００５５】
本発明はこのような背景の基に、取り付け角度を調整する角度調整機能と、大きな遠心力に対応する固定機能とに分け、角度調整機能を果たすために、接続部152と回転角設定部153とから、あるいはそれらに加え回転角設定部154とから構成される角度調整部を設ける。また大きな遠心力に対応する固定機能を果たすために固定部(固定螺子151)を設けている。
【００５６】
このように角度調整機能と大きな遠心力に対応する固定機能とに分け、これらの機能を主体的に果たすために接続部152や回転角設定部153、あるいは回転角設定部154を設け、また別に遠心力に対応する強力な固定部(固定螺子151)を設けているので、角度調整精度の向上が容易であり、角度調整の作業性も向上する。なお角度調整機能と固定機能とを分けると説明したが、これらの分離は機能を主体的に行う手段を設けるものであって、例えば角度調整機能を有する接続部152や回転角設定部153、あるいは回転角設定部154が角度調整の機能を主体的に行うがそれに加えて固定の機能を備えていても良い。上記機能を完全に分離することはかえって難しい面があり、これらの機能の主体を分離すれば上記の効果が得られる。
【００５７】
5．2  角度調整方法の一例
以下、図8乃至図11を用い、検出器ポリゴン146の取り付け角度の調整方法の一例を説明する。図8は回転角設定部153や回転角設定部154として機能する調整ピン156を挿入する穴1551から穴1556の説明を行う説明図である。図9は、穴1551から穴1556の内の選択された穴、例えば穴1551に調整ピン156が挿入された状態を説明する説明図である。また、図10は接続部152の一例を示す説明図であり、図11は検出器ポリゴン146の取り付け角度の調整動作を説明する説明図である。なお、検出器ポリゴン146は、実際は図8などに記載の如く円弧形状であるが、角度調整の動作の説明を簡単にし、理解し易くするために、円弧状ではなく長方形の形状で記載している。
【００５８】
図8の穴1551に挿入する調整ピン156は、図9に記載のごとく、穴1551に挿入して調整ピン156全体を固定するための支持部1562と検出器ポリゴン146の角度を調整するための調整部1564を有している。さらに支持部1562の形状は同じであるが調整部1564の直径dが異なる調整ピンが複数個用意されている。調整ピン156は調整部1564の直径がd1であるのに対し、調整ピン157はd2となっている。図11に記載の如く、調整ピンとして調整ピン156を選択するか調整ピン157を選択するかによって、接続部152を支点として検出器ポリゴン146の回転角が変わる。このことにより直径dが異なる調整ピンを予め複数個用意しておくことにより、検出器ポリゴン146の取り付け角度を調整することができる。
【００５９】
上述のX線検出器の角度調整部は、検出器ポリゴン146を検出器ベース142に回転可能に接続する接続部152と、接続部152を支点として回転角を設定する回転角設定部153とを備える。そして、回転角設定部153は、支持部1562と調整部1564を有する調整ピンと、調整ピンの支持部1562が挿入される検出器ベース142に設けられた穴1551を備えている。さらに、検出器ベース142に設けられた穴1551は調整部1564の直径が異なる調整ピンを挿入することができるようになっており、回転角設定部153は直径が異なる調整ピンにより回転角を設定することができる。
【００６０】
検出器ポリゴン146が角度調整のための回転を行う支点となる接続部152の構造の一例を、図10を用いて説明する。ただしこの構造は本発明が適用可能な構造の内の一例であり、他の構造であっても本発明の適用が可能である。図10に示す構造は、検出器ポリゴン146と検出器ベース142が回転自在に接続されるための一例の構造であり、この構造では検出器ポリゴン146と検出器ベース142とにそれぞれ穴1462と穴1422とが設けられている。回転支持部1524を有する支持ピン1522が検出器ポリゴン146の穴1462と検出器ベース142の穴1422とに挿入され、支持ピン1522の回転支持部1524により検出器ポリゴン146と検出器ベース142とが回転可能に接続される。すなわち、この構成の接続部152は、回転支持部1524を有し、検出器ベース142と検出器ポリゴン146とが回転支持部1524を介して回転可能に接続されている。
【００６１】
この実施例では検出器ポリゴン146に設けた穴1462と検出器ベース142設けた穴1422とに、回転支持部1524を有する支持ピン1522を挿入しているが、穴1462あるいは穴1422に回転支持部1524を圧入して検出器ポリゴン146と回転支持部1524とを固定する、あるいは検出器ベース142と穴1422とを固定するようにしても良い。
【００６２】
図11に記載のように、直径d1の調整部1564を備えた調整ピン156を使用すると、検出器ポリゴン146は実線で示す角度で固定される。一方調整ピン156を使用する代わりに調整部1564の直径dが大きい調整ピン157を使用すると、接続部152を支点とする検出器ポリゴン146の角度が破線のように変わる。このように穴1551に挿入される調整ピン156を選択することにより、調整ピンの調整部1564の直径dを調整することができ、検出器ポリゴン146の角度を調整することができる。
【００６３】
検出器ポリゴン146に固定された各X線検出器モジュール162の検出面が正確に扇状X線ビームの焦点を向くようにするには、検出器ポリゴン146と扇状X線ビームの焦点との間の距離が正確に保たれることが重要であり、また扇状X線ビームの焦点における法線と検出器ポリゴン146の長手方向の中心とが所定の関係で維持されることが重要である。この実施例では、接続部152は検出器ポリゴン146の長手方向における中央部に設けられる。接続部152は回転可能に検出器ベース142と検出器ポリゴン146とを接続するために、検出器ポリゴン146と扇状X線ビームの焦点との間の距離や扇状X線ビームの焦点における法線と検出器ポリゴン146の長手方向の中心との関係が、調整ピンの調整部1564の直径dに関係なく維持されるので、この実施例の構造では、検出器ポリゴン146の取り付け角に加え上記関係が正確に維持される。
【００６４】
このようにして検出器ポリゴン146の角度や固定位置が接続部152や回転角設定部153、あるいは回転角設定部154により、正確に維持され、この状態で次に検出器ポリゴン146を検出器ベース142に固定する機能を主体的に果たす固定部(固定螺子151)により、検出器ポリゴン146が強い力で検出器ベース142に固定される。このように本実施例は接続部152や回転角設定部153、あるいは回転角設定部154により、検出器ポリゴン146の角度を正確に決定し、接続部152や回転角設定部153、あるいは回転角設定部154とは異なる固定螺子151により検出器ポリゴン146を強力に検出器ベース142に固定する構造であるので、角度調整作業が容易であり、高い精度で角度を設定することができる。さらにX線撮影中に大きな遠心力が検出器ベース142や検出器ポリゴン146に働いても、この遠心力に対向して検出器ポリゴン146の固定位置や固定角度が高い精度を長期間維持される。
【００６５】
5．3  角度調整方法の他の一例
検出器ポリゴン146の取り付け角度の調整において、調整ピンを挿入する穴、例えば穴1551を共通に使用する場合、図11に記載のように接続部152と調整ピンの調整部1564が検出器ポリゴン146に接する位置との間の距離L1が略一定と成り、角度調整は、調整ピンの直径dの変化すなわち選択に基づいて行われる。調整ピンの調整部1564の直径dを変えることにより、回転の支点となる接続部152における角度が変化する。
【００６６】
また図11に記載において、距離L1を変えると同じ調整ピンの直径dに対して検出器ポリゴン146の角度を変えることが可能となる。このように調整ピンの支持部が挿入される検出器ベースに設けられた穴が複数個設けられ、それぞれの穴と接続部との間の距離が異なると、接続部152に対する距離L1を選択することにより、調整ピンの種類を増やしたのと同様の効果を奏することができる。図8では、接続部152の両サイドに接続部152の縁に沿って距離L1〜距離L6までの異なる距離の関係を有する穴1551から穴1556が設けられている。調整ピンの種類を増やすのに加え、異なる距離L1〜L6に設けられた調整ピンを挿入する穴の数を増やすことでさらに細かい角度調整が可能となる。
【００６７】
5．4  角度調整方法のさらに他の例
図11では検出器ポリゴン146と検出器ベース142とを回転自在に接続するための接続部152を検出器ポリゴン146の長手方向の中央に設けているが、接続部152を調整ピン156に対して他の端部となる位置に支持ピン1522として示すように設けても良い。この支持ピン1522を使用する実施例では、調整ピンの調整部1564の直径dに対して、支持ピン1522との間の距離が距離L1から距離L8と長くなるので角度の単位を小さくすることが可能となる。また支持ピン1522は、扇状X線ビームの焦点に対する検出器ポリゴン146位置関係をある程度維持する機能を備えている。
【００６８】
上述した実施例では、X線源126の焦点と検出器ポリゴン146との間の距離および扇状X線ビームの中心と検出器ポリゴン146の長手方向における中心位置との関係を変えることができなかった。このことは逆に角度調整を容易にし、作業性を向上する効果があった。しかし、X線源126の焦点と検出器ポリゴン146との間の距離を調整したい場合が生じる。図12に記載の構造は、検出器ポリゴン146の固定角度の調整だけでなくX線源126の焦点と検出器ポリゴン146との間の距離の調整を可能とする構造である。
【００６９】
図10に記載の実施例では検出器ポリゴン146に設けられた穴1462と回転支持部1524とは余裕が無く接する構造である。一方図12の構造では検出器ポリゴン146に設けられた穴1464は、X線源126の焦点方向に長い形状を成し、さらに回転角設定部153や回転角設定部154が検出器ポリゴン146の長手方向の端部側にそれぞれ設けられている。接続部152は図10に記載の回転支持部1524を有しており、検出器ポリゴン146に設けられた穴1464の短軸方向の内面はそれぞれ回転支持部1524と接している。このことにより、検出器ポリゴン146の長手方向の中心軸が回転支持部1524と穴1464とにより規定され、穴1464の長軸方向のみが回転角設定部153や回転角設定部154により調整可能な構造となっている。
【００７０】
検出器ポリゴン146の長手方向における中心軸とコリメータ128で形成される扇状X線ビームの中心軸とが穴1464の短軸方向内面と回転支持部1524とにより常に規定されているので、回転角設定部153や回転角設定部154の選択を変えても、検出器ポリゴン146の長手方向における中心軸と扇状X線ビームの中心軸とが常に一定の関係に維持される。このことにより調整作業が非常に行い易くなる効果を奏する。
【００７１】
回転角設定部153や回転角設定部154はそれぞれ図9に記載の構造を有しており、回転角設定部153や回転角設定部154は検出器ベース142に設けられた穴にそれぞれ挿入されている。回転角設定部153や回転角設定部154で示す位置の調整ピンを選択して、各調整ピンの調整部1564の直径dを変えることによりX線源126の焦点と検出器ポリゴン146との間の距離を調整することができる。もちろん検出器ポリゴン146の取り付け角度も調整することが可能となる。このことにより、検出器ポリゴン146の取り付け角度だけでなく検出器ポリゴン146とコリメータ128との間の距離の調整も可能となる。
【００７２】
上述した実施例によれば、X線検出器の配向性の調整を精度良く行うことができる。その結果、アーチファクトなどの少ない鮮明な断層画像が容易に得られるX線CT装置を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明は、X線検出器モジュールを有するX線検出器において、その配向性の調整作業が容易なX線CT装置を提供する。
【符号の説明】
【００７４】
100  X線CT装置、102  被検体、120  ガントリ、122  開口部、124  回転盤、126  X線源、128  コリメータ、132  コリメータ、140  X線検出器、142  検出器ベース、146  検出器ポリゴン、148  貫通孔、151  固定螺子、152  接続部、153  回転角設定部、154  回転角設定部、156  調整ピン、157  調整ピン、158  固定面、162  X線検出器モジュール、182  シンチレータアレイ、184  フォトダイオードアレイ、186  電気回路、192  基板、194  固定螺子、196  コネクタ、200  演算制御装置、212  CT制御部、214  画像処理部、218  再構成演算部、232  X線制御装置、234  ガントリ制御装置、236  寝台制御装置、238  データ収集装置(DAS)、300  テーブル、1422  穴、1462  穴、1464  穴、1522  支持ピン、1524  回転支持部、1551  穴、1552  穴、1553  穴、1554  穴、1555  穴、1556  穴、1564  調整部
【図１】
2015182493.tif 000003
【図２】
2015182493.tif 000004
【図３】
2015182493.tif 000005
【図４】
2015182493.tif 000006
【図５】
2015182493.tif 000007
【図６】
2015182493.tif 000008
【図７】
2015182493.tif 000009
【図８】
2015182493.tif 000010
【図９】
2015182493.tif 000011
【図１０】
2015182493.tif 000012
【図１１】
2015182493.tif 000013
【図１２】
2015182493.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成28年11月4日(2016.11.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央部に開口を有する回転盤と、
前記回転盤に取り付けられたX線源と、
前記開口を挟んで前記X線源の反対側に取り付けられたX線検出器と、
前記回転盤の回転を制御するガントリ制御装置と、
前記X線検出器の出力に基づいてX線画像を生成する演算制御装置と、を備え、
前記X線検出器は、
複数のX線検出器モジュールを有する検出器ポリゴンと、
前記検出器ポリゴンを前記回転盤に固定するための検出器ベースと、
前記検出器ポリゴンを前記検出器ベースに固定する固定部と、
前記検出器ベースに配置され前記検出器ポリゴンの前記検出器ベースへの固定角度を調整する角度調整部と、を有する、ことを特徴とするX線CT装置。
【請求項２】
請求項1に記載のX線CT装置において、前記角度調整部は、前記検出器ポリゴンを前記検出器ベースに回転可能に接続する接続部と、前記接続部を支点として回転角を設定する回転角設定部とを備える、ことを特徴とするX線CT装置。
【請求項３】
請求項2に記載のX線CT装置において、前記接続部は、前記検出器ポリゴンの長手方向における中央部に設けられている、ことを特徴とするX線CT装置。
【請求項４】
請求項2に記載のX線CT装置において、前記回転角設定部は、前記検出器ポリゴンの長手方向における端部側に設けられている、ことを特徴とするX線CT装置。
【請求項５】
請求項2に記載のX線CT装置において、前記回転角設定部は、支持部と調整部を有する調整ピンと、前記調整ピンの前記支持部が挿入される前記検出器ベースに設けられた穴を備えている、ことを特徴とするX線CT装置。
【請求項６】
請求項5に記載のX線CT装置において、前記検出器ベースに設けられた穴は前記調整部の直径が異なる調整ピンを挿入することができるようになっており、前記回転角設定部は前記直径が異なる調整ピンにより前記回転角を設定する、ことを特徴とするX線CT装置。
【請求項７】
請求項5に記載のX線CT装置において、前記調整ピンの前記支持部が挿入される検出器ベースに設けられた穴が複数個設けられ、それぞれの穴と前記接続部との間の距離が異なる、ことを特徴とするX線CT装置。
【請求項８】
請求項2に記載のX線CT装置において、前記接続部は、回転支持部を有し、検出器ベースと検出器ポリゴンとが前記回転支持部を介して回転可能に接続されている、ことを特徴とするX線CT装置。
【請求項９】
請求項1に記載のX線CT装置において、前記角度調整部は、前記検出器ポリゴンの長手方向の両側に前記検出器ポリゴンの位置を設定する調整ピンと、前記各調整ピンを固定するために前記検出器ベースに設けられた穴を有している、ことを特徴とするX線CT装置。
【請求項１０】
請求項9に記載のX線CT装置において、前記検出器ポリゴンの中央部に前記検出器ポリゴンを前記検出器ベースに回転可能に接続する接続部が設けられ、前記接続部は前記検出器ポリゴンに形成された前記X線源の方向に長い形状の穴を有し、前記検出器ポリゴンの固定角度および前記X線源と前記検出器ポリゴンとの間の距離を調整可能とする、ことを特徴とするX線CT装置。
【請求項１１】
請求項9に記載のX線CT装置において、前記各調整ピンの調整部は直径が異なる、ことを特徴とするX線CT装置。
【請求項１２】
請求項2に記載のX線CT装置において、前記回転角設定部が前記検出器ポリゴンにおける前記X線源に対して反対の側に設けられている、ことを特徴とするX線CT装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
(5)  前記(2)に記載のX線CT装置において、前記回転角設定部は、支持部と調整部を有する調整ピンと、前記調整ピンの前記支持部が挿入される前記検出器ベースに設けられた穴を備えている、ことを特徴とする。
【国際調査報告】
2015182493.tif 000015
2015182493.tif 000016
2015182493.tif 000017
2015182493.tif 000018