(57)【要約】【課題】エネルギーレベルが互いに異なる複数種類のＸ線を効率よく検出し、加工が容易で、かつ、Ｘ線による劣化が少ない、Ｘ線検出器に適したシンチレータ部材を実現させる。【解決手段】複数のシンチレータ層１１１〜１１３をＸ線透過方向に配置し、シンチレータ層を構成する各シンチレータ素子１１０毎にマイクロレンズアレイ１２０や光ファイバ１３０等の光伝達部材を設け、シンチレータ素子からの発光を光検出素子１４０へ伝達する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のシンチレータ素子をＸ線透過方向と垂直な方向に配列してなるシンチレータ層を前記Ｘ線透過方向に複数配置してなる複数のシンチレータ層と、
前記シンチレータ素子からの発光を伝達する光伝達部材を前記シンチレータ素子毎に設けてなる複数の光伝達部材とを具備するシンチレータ部材。
【請求項２】
前記シンチレータ層は、多数のシンチレータ素子がマトリクス状に配されてなる請求項１に記載のシンチレータ部材。
【請求項３】
前記複数のシンチレータ層の各々について、１つのシンチレータ層を構成する複数のシンチレータ素子に設けられた複数の光伝達部材は、該シンチレータ層と平行な光伝達層を形成する請求項１または請求項２に記載のシンチレータ部材。
【請求項４】
前記シンチレータ層と前記光伝達層とは、前記Ｘ線透過方向に交互に配される請求項３に記載のシンチレータ部材。
【請求項５】
前記光伝達部材は、レンズまたは光ファイバを含む請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のシンチレータ部材。
【請求項６】
前記シンチレータ素子から前記光伝達部材により伝達された発光を検出する光検出素子を前記シンチレータ素子毎に設けてなる複数の光検出素子をさらに具備する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のシンチレータ部材。
【請求項７】
前記複数の光検出素子は、前記Ｘ線透過方向と平行な面に沿って配される請求項６に記載のシンチレータ部材。
【請求項８】
Ｘ線源とシンチレータ部材を有するＸ線検出器とを用いて撮影対象をＸ線でスキャンして得られる複数ビューの投影データに基づいて画像を再構成するＸ線ＣＴ装置であって、
前記シンチレータ部材は、
複数のシンチレータ素子をＸ線透過方向と垂直な方向に配列してなるシンチレータ層を前記Ｘ線透過方向に複数配置してなる複数のシンチレータ層と、
前記シンチレータ素子からの発光を伝達する光伝達部材を前記シンチレータ素子毎に設けてなる複数の光伝達部材とを具備するＸ線ＣＴ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シンチレータ（ｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｏｒ）部材およびＸ線ＣＴ装置に関し、詳しくは、Ｘ線に反応して発光するシンチレータ部材、および、そのようなシンチレータ部材をＸ線検出器に有するＸ線ＣＴ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、検査や診断に供する画像として、被検体の所定の組織を他の組織と区別して強調した画像を得る撮影方法が利用されている。このような撮影方法の１つとして、例えば、吸収するＸ線のエネルギーレベル（ｅｎｅｒｇｙ
ｌｅｖｅｌ）が異なる複数のシンチレータ材料を組み合せて被検体をＸ線撮影またはＸ線ＣＴ撮影し、描写に用いられるＸ線エネルギーがそれぞれ異なる同一被検体を表す複数の画像を得、これら複数の画像を減算処理等する方法が知られている。
【０００３】
Ｘ線撮影またはＸ線ＣＴ撮影に用いる一般的なＸ線検出器としては、複数のシンチレータ素子を配列してなるシンチレータ層と、複数の光検出素子を配列してなる光検出素子層とを、個々のシンチレータ素子と個々の光検出素子とがそれぞれ対応するように組み合わせたものが知られている。
【０００４】
ところで、上記の撮影方法を実施する際に用いるＸ線検出器としては、次のような検出器が考えられる。
【０００５】
例えば、複数のシンチレータ素子を配列してなるシンチレータ層と、複数の光検出素子を配列してなる光検出素子層との組合せを、複数重ねて多層化したＸ線検出器が考えられる（第１のＸ線検出器）。
【０００６】
また例えば、シンチレータ素子が吸収するＸ線のエネルギーレベルおよび当該素子から放出される発光の波長が互いに異なるＮ種類のシンチレータ層を順次重ねて多層化し、さらに、１つのシンチレータ素子に対応する領域毎に、波長の異なる発光を分別するためのＮ種類の色フィルタ（ｆｉｌｔｅｒ）がＸ線透過方向と垂直な方向に設けられた色フィルタ層と、各色フィルタにそれぞれ対応する複数の光検出素子がＸ線透過方向と垂直な方向に設けられた光検出素子層とを重ねて構成されるＸ線検出器が考えられる（第２のＸ線検出器）。
【０００７】
また例えば、Ｘ線透過方向に配置された、吸収するＸ線のエネルギーレベルが互いに異なる複数のシンチレータ素子と、各シンチレータ素子毎にＸ線透過方向と垂直な方向において対向して配される光検出素子とにより構成されるＸ線検出素子を、Ｘ線透過方向と垂直な方向に配置してなるＸ線検出器が、例えば特許文献１により提案されている（第３のＸ線検出器）。
【０００８】
また例えば、光ファイバ（ｆｉｂｅｒ）を束ねた構造を有する光学基板と、光学基板に設けられて放射線と反応して発光し、かつ針状性の結晶構造を有する針状性シンチレータとこの針状性シンチレータをコーティング（ｃｏａｔｉｎｇ）し、この針状性シンチレータと反応する放射線とは異なるエネルギーの放射線と反応して針状性シンチレータとは異なる色や発光寿命で発光するコーティング用シンチレータとを有するカラーシンチレータ（ｃｏｌｏｒ
ｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｏｒ）と、このカラーシンチレータにより生じた光を波長毎に選別するフィルタ機構と、受光するタイミング（ｔｉｍｉｎｇ）を調整するタイミング調整機構とを有する受光センサ（ｓｅｎｓｏｒ）とを具備するイメージセンサ（ｉｍａｇｅ
ｓｅｎｓｏｒ）が、例えば特許文献２により提案されている（第４のＸ線検出器）。
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−１７４５６４号公報
【特許文献２】特開２００５−１０６５４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記第１のＸ線検出器によれば、シンチレータ素子による一般的なＸ線検出器を単純に多層化したような構造であるから、製造組立が容易であるという利点がある一方、一般のＸ線検出器と異なり、下層のシンチレータ素子が反応する所定のエネルギーレベルのＸ線が当該下層のシンチレータ層に届くように、上層のシンチレータ素子が吸収するＸ線のエネルギーレベルを制限する必要がある。このため、上層の光検出素子がその上層のシンチレータ素子を通過したＸ線によってダメージ（ｄａｍａｇｅ）を受けて劣化し製品寿命が短くなったり、当該Ｘ線によって光検出素子の出力信号にノイズ（ｎｏｉｓｅ）が発生したりするという問題がある。
【００１１】
また、上記第２のＸ線検出器によれば、光検出素子が透過Ｘ線によってダメージを受けて劣化することがないので、光検出素子の製品寿命やノイズの発生を懸念する必要がない点で有利である一方、１つのシンチレータ素子に対応する大きさの領域内に複数の色フィルタが設けられることから、各色フィルタにおいて、通過可能な波長を有する発光のうち実際に通過する発光の光量はその色フィルタの面積に応じた光量に減少するので、発光の検出効率が悪くなり、結果的にＸ線の検出効率が悪化するという問題がある。
【００１２】
また、上記第３のＸ線検出器によれば、上記第１および第２のＸ線検出素子での問題は解消されるが、シンチレータ素子（セル）の間に光検出素子を挟み入れる構造であるため、高い加工精度が要求され、製造組立上の問題、例えば、技術的困難性、工数や製造コスト（ｃｏｓｔ）の増大等の問題が起こると予想される。
【００１３】
また、上記第４のＸ線検出器によれば、上記第１および第２のＸ線検出素子での問題は解消されるが、フィルタ機構を有しているためにＸ線の検出効率が低下すると予想される。
【００１４】
本発明は、上記事情に鑑み、エネルギーレベルが互いに異なる複数種類のＸ線を効率よく検出し、加工が比較的容易で、かつ、Ｘ線による劣化が少ないシンチレータ部材、および、そのようなシンチレータ部材をＸ線検出器に有するＸ線ＣＴ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
第１の観点では、本発明は、複数のシンチレータ素子をＸ線透過方向と垂直な方向に配列してなるシンチレータ層を前記Ｘ線透過方向に複数配置してなる複数のシンチレータ層と、前記シンチレータ素子からの発光を伝達する光伝達部材を前記シンチレータ素子毎に設けてなる複数の光伝達部材とを具備するシンチレータ部材を提供する。
【００１６】
第２の観点では、本発明は、前記シンチレータ層が、多数のシンチレータ素子がマトリクス（ｍａｔｒｉｘ）状に配されてなる上記第１の観点のシンチレータ部材を提供する。
【００１７】
第３の観点では、本発明は、前記複数のシンチレータ層の各々について、１つのシンチレータ層を構成する複数のシンチレータ素子に設けられた複数の光伝達部材が、該シンチレータ層と平行な光伝達層を形成する上記第１の観点または第２の観点のシンチレータ部材を提供する。なお、光伝達部材は、Ｘ線透過性を有する。
【００１８】
第４の観点では、本発明は、前記シンチレータ層と前記光伝達層とが、前記Ｘ線透過方向に交互に配される上記第３の観点のシンチレータ部材を提供する。
【００１９】
第５の観点では、本発明は、前記光伝達部材が、レンズまたは光ファイバを含む上記第１の観点から第３の観点のいずれか１つの観点のシンチレータ部材を提供する。
【００２０】
第６の観点では、本発明は、前記シンチレータ素子から前記光伝達部材により伝達された発光を検出する光検出素子を前記シンチレータ素子毎に設けてなる複数の光検出素子をさらに具備する上記第１の観点から第５の観点のいずれか１つの観点のシンチレータ部材を提供する。
【００２１】
第７の観点では、本発明は、前記複数の光検出素子が、前記Ｘ線透過方向と平行な面に沿って配される上記第６の観点のシンチレータ部材を提供する。
【００２２】
第８の観点では、本発明は、Ｘ線源とシンチレータ部材を有するＸ線検出器とを用いて撮影対象をＸ線でスキャン（ｓｃａｎ）して得られる複数ビュー（ｖｉｅｗ）の投影データに基づいて画像を再構成するＸ線ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ
Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置であって、前記シンチレータ部材が、複数のシンチレータ素子をＸ線透過方向と垂直な方向に配列してなるシンチレータ層を前記Ｘ線透過方向に複数配置してなる複数のシンチレータ層と、前記シンチレータ素子からの発光を伝達する光伝達部材を前記シンチレータ素子毎に設けてなる複数の光伝達部材とを具備するＸ線ＣＴ装置を提供する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明のシンチレータ部材によれば、複数のシンチレータ素子がＸ線透過方向に配され、シンチレータ素子毎に当該素子からの発光を伝達する光伝達部材が設けられているので、シンチレータ素子からの発光の検出効率が減少せず、Ｘ線が光検出素子に直接照射されてダメージを受けたり不要な信号ノイズを発生したりすることもなく、かつ、比較的一般的な形状の部材から構成される構造とすることができる。これにより、エネルギーレベルが互いに異なる複数種類のＸ線を効率よく検出し、加工が比較的容易で、かつ、Ｘ線による劣化が少ないシンチレータ部材を実現できる。また、そのようなシンチレータ部材をＸ線検出器に有するＸ線ＣＴ装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を参照して発明を実施するための最良の形態を説明する。なお、本発明は、発明を実施するための最良の形態に限定されるものではない。
【００２５】
図１はＸ線ＣＴ装置のブロック（ｂｌｏｃｋ）図である。本装置は本発明を実施するための最良の形態の一例である。本装置の構成によって、Ｘ線ＣＴ装置に関する本発明を実施するための最良の形態の一例が示される。また、本装置の構成の一部によって、シンチレータ部材に関する本発明を実施するための最良の形態の一例が示される。
【００２６】
図１に示すように、本装置は、走査ガントリ（ｇａｎｔｒｙ）２、撮影テーブル（ｔａｂｌｅ）４および操作コンソール（ｃｏｎｓｏｌｅ）６を備えている。走査ガントリ２はＸ線管２０を有する。Ｘ線管２０から放射された図示しないＸ線は、コリメータ（ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ）２２により扇状のＸ線ビームすなわちファンビーム（ｆａｎ
ｂｅａｍ）Ｘ線となるように成形（コリメーション： ｃｏｌｌｉｍａｔｉｏｎ）され、Ｘ線検出器２４に照射される。Ｘ線検出器２４は、Ｘ線ビーム（ｂｅａｍ）の広がりに合わせてアレイ（ａｒｒａｙ）状に配列された多数のＸ線光変換素子を有する。Ｘ線検出器２４の構成については後にあらためて説明する。
【００２７】
Ｘ線管２０とＸ線検出器２４の間の空間には、撮影対象が撮影テーブル４に搭載されて搬入される。Ｘ線管２０、コリメータ２２およびＸ線検出器２４は、Ｘ線照射・検出装置を構成する。Ｘ線照射・検出装置については後にあらためて説明する。
【００２８】
Ｘ線検出器２４にはデータ（ｄａｔａ）収集部２６が接続されている。データ収集部２６は、Ｘ線検出器２４の個々のＸ線光変換素子に対応する検出信号をディジタルデータ（ｄｉｇｉｔａｌ
ｄａｔａ）として収集する。Ｘ線光変換素子に対応する検出信号は、Ｘ線による撮影対象の投影を表す信号となる。以下、これを投影データあるいは単にデータともいう。
【００２９】
Ｘ線管２０からのＸ線の照射は、Ｘ線コントローラ（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）２８によって制御される。なお、Ｘ線管２０とＸ線コントローラ２８との接続関係については図示を省略する。コリメータ２２は、コリメータコントローラ（ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ
ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）３０によって制御される。なお、コリメータ２２とコリメータコントローラ３０との接続関係については図示を省略する。
【００３０】
以上のＸ線管２０からコリメータコントローラ３０までのものが、走査ガントリ２の回転部３４に搭載されている。回転部３４の回転は、回転コントローラ３６によって制御される。なお、回転部３４と回転コントローラ３６との接続関係については図示を省略する。
【００３１】
操作コンソール６はデータ処理装置６０を有する。データ処理装置６０は、例えばコンピュータ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等によって構成される。データ処理装置６０には、制御インタフェース（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）６２が接続されている。制御インタフェース６２には、走査ガントリ２と撮影テーブル４が接続されている。データ処理装置６０は制御インタフェース６２を通じて走査ガントリ２および撮影テーブル４を制御する。
【００３２】
走査ガントリ２内のデータ収集部２６、Ｘ線コントローラ２８、コリメータコントローラ３０、および回転コントローラ３６が、制御インタフェース６２を通じて制御される。なお、それら各部と制御インタフェース６２との個別の接続については図示を省略する。
【００３３】
データ処理装置６０には、データ収集バッファ（ｂｕｆｆｅｒ）６４が接続されている。データ収集バッファ６４には、走査ガントリ２のデータ収集部２６が接続されている。データ収集部２６で収集されたデータがデータ収集バッファ６４を通じてデータ処理装置６０に入力される。
【００３４】
データ処理装置６０には記憶装置６６が接続されている。記憶装置６６には、データ収集バッファ６４および制御インタフェース６２を通じてそれぞれデータ処理装置６０に入力された投影データが記憶される。記憶装置６６にはまたデータ処理装置６０用のプログラム（ｐｒｏｇｒａｍ）が記憶される。データ処理装置６０がそのプログラムを実行することにより、本装置の動作が遂行される。
【００３５】
データ処理装置６０は、データ収集バッファ６４を通じて記憶装置６６に収集した投影データを用いて画像再構成を行う。画像再構成には、例えばフィルタード・バックプロジェクション（ｆｉｌｔｅｒｅｄ
ｂａｃｋ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）法等が用いられる。
【００３６】
データ処理装置６０には、表示装置６８および操作装置７０が接続されている。表示装置６８は、グラフィックディスプレイ（ｇｒａｐｈｉｃ ｄｉｓｐｌａｙ）等で構成される。操作装置７０はポインティングデバイス（ｐｏｉｎｔｉｎｇ
ｄｅｖｉｃｅ）やキーボード（ｋｅｙｂｏａｒｄ）等で構成される。
【００３７】
表示装置６８は、データ処理装置６０から出力される再構成画像やその他の情報を表示する。操作装置７０は、使用者によって操作され、各種の指示や情報等をデータ処理装置６０に入力する。使用者は表示装置６８および操作装置７０を使用してインタラクティブ（ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ）に本装置を操作する。
【００３８】
図２は、Ｘ線検出器２４の模式的構成を示す図である。同図に示すように、Ｘ線検出器２４は、多数のＸ線光変換素子２４（ｉｋ）を２次元マトリクス状に配置した多チャンネル（ｃｈａｎｎｅｌ）のＸ線検出器となっている。Ｘ線検出器２４は、全体として、円筒凹面状に湾曲したＸ線検出面を形成する。なお、Ｘ線検出器２４は２次元アレイに限るものではなく、１次元アレイであってもよい。
【００３９】
ここで、ｉはチャンネル番号であり例えばｉ＝１，２，・・・，１０２４である。ｋは列番号であり例えばｋ＝１，２，・・・，１６である。Ｘ線光変換素子２４（ｉｋ）は、列番号ｋが同一なもの同士でそれぞれ光変換素子列を構成する。なお、Ｘ線検出器２４の光変換素子列は１６列に限るものではなく、適宜の複数あるいは単数であってもよい。
【００４０】
図３は、Ｘ線照射・検出装置におけるＸ線管２０とコリメータ２２とＸ線検出器２４の相互関係を示す図である。なお、図３の（ａ）は走査ガントリ２の正面から見た状態を示す図、（ｂ）は側面から見た状態を示す図である。同図に示すように、Ｘ線管２０から放射されたＸ線は、コリメータ２２によりファン（ｆａｎ）状のＸ線ビーム４００となるように成形されてＸ線検出器２４に照射される。
【００４１】
図３の（ａ）では、ファン状のＸ線ビーム４００のひとつの方向の広がりを示す。以下、この方向を幅方向ともいう。Ｘ線ビーム４００の幅方向は、Ｘ線検出器２４におけるチャンネルの配列方向に一致する。（ｂ）ではＸ線ビーム４００の他の方向の広がりを示す。以下、この方向をＸ線ビーム４００の厚み方向ともいう。Ｘ線ビーム４００の厚み方向は、Ｘ線検出器２４における複数のＸ線光変換素子列の並設方向に一致する。Ｘ線ビーム４００の２つの広がり方向は互いに垂直である。
【００４２】
図４は、Ｘ線照射・検出装置と撮影対象８との関係を示す図である。撮影テーブル４に載置された撮影対象８は、例えば図４に示すように、上記のようなＸ線ビーム４００に体軸を交差させてＸ線照射空間に搬入される。走査ガントリ２は、内部にＸ線照射・検出装置を包含する筒状の構造になっている。
【００４３】
Ｘ線照射空間は走査ガントリ２の筒状構造の内側空間に形成される。Ｘ線ビーム４００によってスライス（ｓｌｉｃｅ）された撮影対象８の像がＸ線検出器２４に投影される。Ｘ線検出器２４によって、撮影対象８を透過したＸ線がＸ線光変換素子列ごとに検出される。撮影対象８に照射するＸ線ビーム４００の厚みｔｈは、コリメータ２２のアパーチャ（ａｐｅｒｔｕｒｅ）の開度により調節される。
【００４４】
Ｘ線照射・検出装置の回転に並行して、撮影テーブル４を撮影対象８の体軸方向に連続的に移動させることにより、Ｘ線照射・検出装置は、撮影対象８に関して相対的に、撮影対象８を包囲する螺旋状の軌道に沿って旋回することになる。これによっていわゆるヘリカルスキャン（ｈｅｌｉｃａｌ
ｓｃａｎ）が行われる。撮影テーブル４を停止させた状態でＸ線照射・検出装置の回転させればアキシャルスキャン（ａｘｉａｌ ｓｃａｎ）が行われる。
【００４５】
スキャンの１回転当たり複数（例えば１０００程度）のビューの投影データが収集される。投影データの収集は、Ｘ線検出器２４−データ収集部２６−データ収集バッファ６４の系列によって行われる。このようにして収集された投影データに基づいて、データ処理装置６０により画像再構成が行われる。
【００４６】
ここで、Ｘ線検出器２４の構成について詳しく説明する。Ｘ線検出器２４のＸ線検出面は、Ｘ線光変換素子２４（ｉｋ）がｉ方向およびｋ方向にそれぞれ所定数展開されたシンチレータ部材を１つのモジュール（ｍｏｄｕｌｅ）として、このモジュールを例えばｉ方向に複数繋ぎ合わせて構成される。なお、Ｘ線検出器２４のＸ線検出面は、単一のシンチレータ部材で構成されていてもよい。
【００４７】
図５は、Ｘ線検出器２４の主要部の模式的構成を、１つのモジュールについて示す図である。同図において互いに垂直な３方向をｉ，ｊ，ｋとしたとき、ｉは２次元マトリクスの行に平行な方向である。ｋは２次元マトリクスの列に平行な方向である。ｊはＸ線ビームが到来する方向すなわちＸ線透過方向である。図５において、（ａ）は、１つのシンチレータ部材１００をｉ方向に見たときの断面図であり、（ｂ）は、１つのシンチレータ部材１００をｊ方向から透視して、構成要素であるマイクロレンズアレイ（ｍｉｃｒｏ
ｌｅｎｓ ａｒｒａｙ）層１２１を見たときの図であり、（ｃ）は、シンチレータ部材１００をｊ方向から透視して、構成要素である光ファイバ群１３１を見たときの図である。
【００４８】
同図に示すように、シンチレータ部材１００は、複数のシンチレータ層１１１〜１１３を有する。各シンチレータ層は、Ｘ線を吸収して発光するシンチレータ素子１１０を２次元マトリクス状に複数配列して構成されている。シンチレータ層１１１〜１１３は、ｊ方向に所定の間隔を置いてｉｋ平面と略平行に配されている。また、シンチレータ層を構成する各シンチレータ素子１１０は、ｊ方向に見たときにその領域がシンチレータ層１１１〜１１３の間で重なるよう位置合わせされており、チャネル番号ｉおよび列番号ｋが同一であるｊ方向に重なる３つのシンチレータ素子の組合せがＸ線光変換素子２４（ｉｋ）に相当する。シンチレータ素子１１０は光射出面を除いて光反射性物質でモールドされている。（ｍｏｌｄ）なお、ここでは、シンチレータ層の数を３としているがそれに限るものではない。
【００４９】
シンチレータ部材１００は、また、複数のマイクロレンズアレイ層１２１〜１２３を有する。マイクロレンズアレイ層は、ガラス（ｇｌａｓｓ）やプラスチック（ｐｌａｓｔｉｃ）等のＸ線透過性を有する材料で構成された複数のマクロレンズアレイ１２０がマトリクス状に配列されてなる。マイクロレンズアレイ１２０は、その光入射面１２０ａを、シンチレータ層を構成するシンチレータ素子１１０の光射出面１１０ｂ側に配し、シンチレータ素子１１０からの発光を光射出部１２０ｂへと集光する。ここでは、シンチレータ素子１１０はｊ方向すなわちＸ線透過方向に光射出面１１０ｂを有し、マイクロレンズアレイ１２０は当該光射出面１１０ｂと対向する位置に光入射面１２０ａを配する。マイクロレンズアレイ１２０は、シンチレータ素子１１０毎に１つ設けられている。マイクロレンズアレイ層１２１〜１２３は、シンチレータ層１１１〜１１３とそれぞれ対応している。
【００５０】
シンチレータ部材１００は、また、複数の光ファイバ群１３１〜１３３を有する。光ファイバ群は、ガラスやプラスチック等のＸ線透過性を有する材料で構成された複数の光ファイバ１３０からなる。光ファイバ１３０は、主に、ｉｋ平面と平行な面に沿って例えばｋ方向に伸びるように配されており、光ファイバ１３０の一端である光入射部１３０ａはマイクロレンズアレイ層を構成するマイクロレンズアレイ１２０の光射出部１２０ｂと光学的に結合している。なお、マイクロレンズアレイの代わりに、光反射板等を用いてシンチレータ素子１１０からの発光を光ファイバ１３０の光入射部１３０ａに導くようにしてもよい。あるいは、マイクロレンズアレイの代わりに、所定の開口部すなわちシンチレータ素子１１０からの発光が入射する開口とその発光が射出する開口とを除いて全内面を光反射板で囲んだ光反射体を設け、その光反射体の発光射出用の開口部に光ファイバの光入射部１３０ａを接続するようにしてもよい。光ファイバ１３０の光射出部１３０ｂはシンチレータ部材１００の１つの側面側に集められる。光ファイバ群１３１〜１３３は、マイクロレンズアレイ層群１２１〜１２３とそれぞれ対応している。
【００５１】
なお、シンチレータ層、マイクロレンズアレイ層、および光ファイバ群は、基台１５０の上に、当該順序でｊ方向すなわちＸ線透過方向において交互に配されており、上記マイクロレンズアレイ層および光ファイバは１つの光伝達層を形成する。
【００５２】
シンチレータ部材１００は、また、複数の光検出素子群１４１〜１４３を有する。各光検出素子群は、光を検出して電気信号に変換する複数の光検出素子１４０で構成される。光検出素子１４０は光ファイバ１３０の光射出部１３０ｂ側に受光面１４０ａを向けて配される。光検出素子１４０はシンチレータ素子１１０毎に１つ設けられる。なお、光検出素子群は、タングステン（ｔｕｎｇｓｔｅｎ）やモリブデン（ｍｏｌｙｂｄｅｎｕｍ）等のＸ線吸収部材に囲まれ、Ｘ線ビームの非照射領域に設けられており、ｊ方向すなわちＸ線透過方向と平行な面に沿って配される。光検出素子群１４１〜１４３は、シンチレータ層１１１〜１１３とそれぞれ対応している。
【００５３】
このように、Ｘ線検出器２４は、複数のシンチレータ層、複数のマイクロレンズアレイ層、複数の光ファイバ群、および複数の光検出素子群の組合せによって構成されており、各シンチレータ層のシンチレータ素子がＸ線を吸収して発した発光が、マイクロレンズアレイおよび光ファイバによって伝達されて光検出素子で検出され、電気的信号に変換される。なお、シンチレータ素子１１０としては、例えばヨウ（Ｉ）化セシウム（Ｃｓ）が用いられるが、これに限るものではない。また、光検出素子１４０としては、例えばフォトダイオード（ｐｈｏｔｏ
ｄｉｏｄｅ）が用いられるが、これに限るものではない。
【００５４】
このような構成のＸ線検出器２４では、多色Ｘ線が複数のシンチレータ素子１１０を直列に透過するので、Ｘ線減弱係数のエネルギー依存性により、各シンチレータ素子１１０にシンチレーションを生じるＸ線はエネルギー分布がそれぞれ異なるものとなる。すなわち、複数のシンチレータ素子１１０は、それぞれ異なるエネルギーレベルのＸ線を吸収する。
【００５５】
例えば、Ｘ線透過の最上流のシンチレータ素子に照射されるＸ線のエネルギー分布が図６のｅ１のようになるとしたとき、その次に位置するシンチレータ素子に照射されるＸ線のエネルギー分布は、低エネルギーのフォトン（ｐｈｏｔｏｎ）が減少することにより、例えばｅ２のようになり、さらにその次に位置するシンチレータ素子に照射されるＸ線は、低エネルギー側のフォトンがさらに減少することにより例えばｅ３のようなエネルギー分布になる。
【００５６】
ｅ１とｅ２の差は最初のシンチレータ素子による吸収分に相当する。ｅ２とｅ３の差は次のシンチレータ素子による吸収分に相当する。ｅ３は最後のシンチレータ素子による吸収分に相当する。すなわち、Ｘ線の透過の深度が増すにつれて、相対的に低エネルギーのフォトンが減少して高エネルギーフォトンが残り、いわゆるＸ線の線質硬化が生じる。
【００５７】
このような線質の異なるＸ線、すなわちエネルギー分布領域がそれぞれ異なるＸ線を検出した信号が、それに対応する系統の光検出素子１４０を通じてそれぞれ得られる。そこで、各系統のＸ線検出信号に基づいてそれぞれ画像を再構成することにより、それぞれ臨床的意義を異にする断層像を得ることができる。
【００５８】
低エネルギー成分を多く含むＸ線の検出信号は、例えば脂肪像を再構成するのに適する。高エネルギー成分を多く含むＸ線の検出信号は、例えば骨密度像を再構成するのに適する。なお、中庸のエネルギー分布のＸ線検出信号は汎用画像を再構成するのに適する。
【００５９】
本装置の撮影動作を説明する。図８は、本装置の動作のフロー（ｆｌｏｗ）図である。同図に示すように、ステップ（ｓｔｅｐ）９１２で、操作者が操作装置７０を通じてスキャン計画を入力する。スキャン計画には、スキャン時間、スキャン範囲、Ｘ線照射条件等に加えて、１スキャンのデータから再構成する画像数が含まれる。
【００６０】
スキャン計画の入力は、例えば表示装置６８に表示された入力画面によって行われる。入力画面には画像数指定用として例えば３つの押しボタン（ｂｕｔｔｏｎ）を模擬したＧＵＩが表示される。３つの押しボタンは画像数を表す数字をそれぞれの表面に表示している。
【００６１】
数字１は１つの画像を得ることを意味する。これはまた４スライス分の断層像を全部加算平均することを意味する。数字２は２つの画像を得ることを意味する。これはまた４スライス分の断層像を隣接する２スライスずつ加算平均することを意味する。数字４は４つの画像を得ることを意味する。これはまた４スライス分の断層像を個々に画像化することを意味する。操作者はポインティングデバイス等により所望の数を指定する。
【００６２】
本装置は、入力されたスキャン計画に従い、操作者の操作およびデータ処理装置６０による制御の下で動作する。ステップ９１４ではスキャン位置決めを行う。すなわち、操作者が操作装置７０を操作して撮影テーブル４を移動させ、撮影対象８の撮影部位の中心をＸ線照射・検出装置の回転の中心（アイソセンタ：ｉｓｏｃｅｎｔｅｒ）に一致させる。
【００６３】
このようなスキャン位置決めを行った後にステップ９１６でスキャンを行う。すなわち、Ｘ線照射・検出装置を撮影対象８の周囲で回転させて、１回転当たり例えば１０００ビューの投影データをデータ収集バッファ６４に収集する。
【００６４】
スキャン後あるいはスキャンに並行して、ステップ９１８でデータ補正を行う。データ補正には例えばＸ線強度補正、チャンネル感度補正、温度補正等が含まれる。これによって４スライス分の補正済みのデータが、Ｘ線の線質を異にする複数系統分得られる。
【００６５】
これら複数系統の４スライス分のデータについて、ステップ９２０において、指定画像数に応じた加算平均をそれぞれ行う。すなわち、各系統毎に、指定画像数が１の場合は４スライス分のデータを全加算平均し、２の場合は半数ずつを加算平均し、４の場合は加算平均を行わない。
【００６６】
加算平均済みのデータに基づいて、ステップ９２２で画像再構成を各系統毎に行う。画像再構成は例えばフィルタード・バックプロジェクション法等により行われる。これによって断層像が再構成される。なお、加算平均は、ステップ９１８で行う代わりに、ここで再構成した画像について行うようにしても良いのはもちろんである。
【００６７】
次に、ステップ９２４で画像表示を行う。これによって、各系統につき、例えば図８に示すような画像が表示装置６８で表示される。同図の（ａ）は画像数が１の場合、（ｂ）は画像数が２の場合、（ｃ）は画像数が４の場合である。
【００６８】
これにより、例えば、汎用画像に加えて脂肪画像および骨密度画像を１スキャンで得ることができる。
【００６９】
このような本実施形態によれば、複数のシンチレータ素子１１０がＸ線透過方向に配され、シンチレータ素子１１０毎に当該素子からの発光を伝達するマイクロレンズアレイ１２０および光ファイバ１３０が設けられているので、シンチレータ素子１１０からの発光の検出効率が減少せず、Ｘ線が光検出素子１４０に直接照射されてダメージを受けたり不要な信号ノイズを発生したりすることもなく、かつ、比較的一般的な形状の部材から構成される構造とすることができる。これにより、エネルギーレベルが互いに異なる複数種類のＸ線を効率よく検出し、加工が比較的容易で、かつ、Ｘ線による劣化が少ないシンチレータ部材を実現できる。また、そのようなシンチレータ部材をＸ線検出器２４に有するＸ線ＣＴ装置を実現できる。
【００７０】
また、本実施形態によれば、上述の通り加工が容易であることから、シンチレータ層の多層化が容易であり、２層、３層にとどまらず、シンチレータ素子の特性が許す限り、多層化が可能である。
【００７１】
また、本実施形態によれば、複数の光検出素子が、ｊ方向すなわちＸ線透過方向と平行な面に沿って配されているので、Ｘ線照射を受け難くすることができ、光検出素子の劣化や光検出素子からの電気的ノイズを抑制することができる。
【００７２】
なお、本実施形態では、シンチレータ素子からの発光を光検出素子に伝達する光伝達部材として、マイクロレンズアレイと光ファイバの組合せを用いているが、これらに限定されない。例えば、光伝達部材の全部または一部として、光ファイバあるいは他の光導波路を基板に組み込んだ光基板を用いるようにしてもよい。また例えば、光伝達部材として、マイクロレンズアレイのように機能する特殊加工された端部を有する光ファイバを用いてもよい。
【００７３】
また、本実施形態では、各シンチレータ層が反応するＸ線のエネルギーレベルは、上層のシンチレータ層でのＸ線吸収により次層のシンチレータ層に入射するＸ線のエネルギー分布が変化し、次層で吸収されるＸ線のエネルギーレベルが変化する場合について説明したが、各シンチレータ層が吸収するＸ線のエネルギーレベルが、例えば、高、中、低と、もともと異なっていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の実施の形態の一例である装置のブロック図である。
【図２】図１に示した装置における検出器アレイの模式図である。
【図３】図１に示した装置におけるＸ線照射・検出装置の模式図である。
【図４】図１に示した装置におけるＸ線照射・検出装置の模式図である。
【図５】検出器アレイの主要部の模式図である。
【図６】多色Ｘ線のエネルギー分布を示す図である。
【図７】図１に示した装置の動作のフロー図である。
【図８】図１に示した装置が表示する画像の模式図である。
【符号の説明】
【００７５】
２ 走査ガントリ
６ 操作コンソール
８ 撮影対象
２０ Ｘ線管
２２ コリメータ
２４ Ｘ線検出器
２４（ｉｋ） Ｘ線光変換素子
２６ データ収集部
２８ Ｘ線コントローラ
３０ コリメータコントローラ
３４ 回転部
３６ 回転コントローラ
６０ データ処理装置
６２ 制御インタフェース
６４ データ収集バッファ
６６ 記憶装置
６８ 表示装置
７０ 操作装置
１００ シンチレータ部材
１１０ シンチレータ素子
１１１，１１２，１１３ シンチレータ層
１２０ マイクロレンズアレイ
１２１，１２２，１２３ マイクロレンズアレイ層
１３０ 光ファイバ
１３１，１３２，１３３ 光ファイバ群
１４０ 光検出素子
１４１，１４２，１４３ 光検出素子群
４００ Ｘ線ビーム
【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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