(57)【要約】【課題】被曝量増加を抑制しつつ、高い分解能の被検体の断層像を得ること。【解決手段】４０１ａ〜４０１ｄは隣合ったＸ線検出部との間でのＸ線を遮蔽する遮蔽板として機能するコリメータであって、所定の間隔（同図ではＬ）毎に設けられている。４０２はシンチレータ、４０３ａ〜４０３ｆはそれぞれフォトダイオードで、コリメータ間を通ってきたＸ線がシンチレータ４０２により光に変換された場合、この光（同図コリメータ間の距離Ｌの幅の光）が２つのフォトダイオードに入射するように配置されている。４０４ａ〜４０４ｇはそれぞれ光シールドで、隣のフォトダイオードに光が漏れるなどの影響がないように光を遮蔽する機能を有する。【選択図】　図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シンチレータを用いたＸ線検出器であって、
前記シンチレータのＸ線入射面上に、前記シンチレータを区画して複数のセルを形成するように設けられたＸ線遮蔽版と、
前記シンチレータにおけるＸ線入射面に対向する面側に、前記セル毎に複数設けられた光電変換素子と
を備えることを特徴とするＸ線検出器。
【請求項２】
前記シンチレータは、対向する前記Ｘ線遮蔽板間の距離の１／１０以下の厚みを有することを特徴とする請求項１に記載のＸ線検出器。
【請求項３】
前記複数の光電変換素子間の干渉を防止するシールド部材をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載のＸ線検出器。
【請求項４】
Ｘ線管と、シンチレータを用いてそのＸ線管からのＸ線を検出するＸ線検出器と、そのＸ線検出器の出力信号を収集するデータ収集部とを備え、被検体のＸ線像を生成するＸ線撮像装置であって、
前記Ｘ線検出器は、
前記シンチレータのＸ線入射面上に、前記シンチレータを区画して複数のセルを形成するように設けられたＸ線遮蔽版と、
前記シンチレータにおけるＸ線入射面に対向する面側に、前記セル毎に複数設けられた光電変換素子とを備えることを特徴とするＸ線撮像装置。
【請求項５】
前記シンチレータは、対向する前記Ｘ線遮蔽板間の距離の１／１０以下の厚みを有することを特徴とする請求項４に記載のＸ線撮像装置。
【請求項６】
前記Ｘ線検出器は、さらに、前記複数の光電変換素子間の干渉を防止するシールド部材を備えることを特徴とする請求項４または５に記載のＸ線撮像装置。
【請求項７】
前記シンチレータのＸ線入射面は、被検体搬送用テーブルの搬送方向に直交する方向にＮ列、その搬送方向にＭ列（ただしＭ≧２）に区画されるとともに、各セルにおける前記Ｌ個の光電変換素子が、その搬送方向に直交する方向に設けられ、
その搬送方向のＭ列すべてについて、各セルにおける前記Ｌ個の光電変換素子の各出力を１つの信号に合成して前記データ収集部に供給する第１の供給手段と、
前記搬送方向の所定のＭ／Ｌ列について、各セルにおける前記Ｌ個の光電変換素子の各出力をそれぞれ前記データ収集部に供給する第２の供給手段と、
前記第１または第２の出力手段のいずれかを選択する選択手段と、
を備えることを特徴とする請求項４から６までのいずれかに記載のＸ線撮像装置。
【請求項８】
請求項４から７までのいずれかに記載のＸ線撮像装置を有するＸ線ＣＴ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＸ線ＣＴ装置、Ｘ線撮像装置、及びＸ線ＣＴ装置におけるＸ線検出器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線ＣＴ装置は、被検体に対してスキャンを行うガントリ、被検体をガントリの空洞部に対して移動させるための搬送装置、及び、各種設定を行ったり、再構成したＸ線断層像を表示する操作コンソールで構成されることは周知のところである。
【０００３】
ガントリには、空洞部を有する円形状の回転体、その回転体に固定されるＸ線管及びＸ線管と対向する位置に設けられるＸ線検出器が内蔵されている。
【０００４】
ここで、Ｘ線管とＸ線検出器との関係を分かりやすく示したのが図１Ａである。図中、１０１はＸ線管、１０２はＸ線検出器、１０４はアパーチャである。Ｘ線検出器１０２は、Ｘ線管１０１よりアパーチャ１０４を介して被検体に向けて照射され、被検体を透過したＸ線を検出するためのもので、多数のＸ線検出素子部が一様に並んだ構成となっている。通常、このＸ線検出素子部は概ね１０００個程度である。
【０００５】
図１Ｂは、このＸ線検出器１０２の一部拡大断面図（図示では連続する３つのＸ線検出素子部）を示している（被検体の搬送方向、一般にＺ軸と呼ばれる方向は図面に垂直な方向である）。
【０００６】
図１Ｂにおいて１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄは、隣合ったＸ線検出部との間でのＸ線を遮蔽する遮蔽板として機能するコリメータである。１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃは、被検体の透過Ｘ線を受け、そのＸ線強度に従って発光するシンチレータ（一般に無機結晶）であり、隣接するシンチレータに対して影響を与えないようにするためリフレクタ１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、１０３ｄが設けられている。各シンチレータの下部には、シンチレータの発光強度に応じた電気信号を生成する光電変換素子（フォトダイオード）１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃが設けられており、隣接するフォトダイオードからの光を遮るために１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄで示される光シールドで区切られている。
【０００７】
各フォトダイオードで生成された電気信号は、該当するＸ線検出素子部（チャンネルに相当する）で検出された信号として、不図示のＤＡＳ（Ｄａｔａ　Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ）に出力される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成（図１Ｂに示した構成）を備えるこれまでの検出器の場合、それを利用して被検体の断層像を得るとしても、その分解能は０．３ｍｍ〜０．３５ｍｍ程度である。
【０００９】
分解能を上げるためには、単位長あたりの検出素子の数を増やすせば良い。換言すれば、コリメータ間の距離（ピッチｐ）を小さくすれば良い。
【００１０】
しかしながら、コリメータ厚さ、リフレクタ厚さについて言えば、これらを薄くすることは技術的に困難である。
【００１１】
従って、コリメータ厚、リフレクタ厚はそのままでピッチｐを小さくした場合には、以下のような問題がある。図２に図１Ｂに示した検出素子におけるピッチ（ｐ１）とコリメータ厚（ｃ１）を示す。一方、図３は図２に示したピッチをより小さくした検出器におけるピッチ（ｐ２）を示す。ここで例としてｐ１、ｃ１、ｐ２を夫々以下のように設定する。
【００１２】
ｐ１＝１．０ｍｍ
ｃ１＝０．１５ｍｍ
ｐ２＝０．５ｍｍ
そしてフォトダイオードのＸ線幾何学吸収効率ｒ＝（ピッチ−コリメータ厚）／ピッチを求めると、図２に示した構成の場合、ｒ１＝（１．０−０．１５）／１．０＝０．８５、図３に示した構成の場合、ｒ２＝（０．５−０．１５）／０．５＝０．７となり、ピッチを小さくすることでＸ線幾何学的吸収率が悪くなる。これにより各フォトダイオードに入射されるＸ線の量が少なくなり、Ｓ／Ｎ比が悪くなる。これを解決するには、より強いＸ線を照射することであるが、これでは被検体である患者の被爆量が大きくなってしまう。
【００１３】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、被曝量増加を抑制しつつ、高い分解能を有するＸ線検出器及びＸ線撮像装置及びＸ線ＣＴ装置を提供しようとするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的を達成するために、例えば本発明のＸ線検出器は以下の構成を備える。
【００１５】
すなわち、シンチレータを用いたＸ線検出器であって、
前記シンチレータのＸ線入射面上に、前記シンチレータを区画して複数のセルを形成するように設けられたＸ線遮蔽版と、
前記シンチレータにおけるＸ線入射面に対向する面側に、前記セル毎に複数設けられた光電変換素子と
を備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明の目的を達成するために、例えば本発明のＸ線撮像装置は以下の構成を備える。
【００１７】
すなわち、Ｘ線管と、シンチレータを用いてそのＸ線管からのＸ線を検出するＸ線検出器と、そのＸ線検出器の出力信号を収集するデータ収集部とを備え、被検体のＸ線像を生成するＸ線撮像装置であって、
前記Ｘ線検出器は、
前記シンチレータのＸ線入射面上に、前記シンチレータを区画して複数のセルを形成するように設けられたＸ線遮蔽版と、
前記シンチレータにおけるＸ線入射面に対向する面側に、前記セル毎に複数設けられた光電変換素子とを備えることを特徴とする。
【００１８】
また、上記Ｘ線撮像装置を有するＸ線ＣＴ装置によっても本発明の目的は達成される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下添付した図面を参照して、本発明を好適な実施形態に従って、詳細に説明する。
【００２０】
［第１の実施形態］
Ｘ線を受けて発光するシンチレータとして、これまでより高密度のものが開発されている。かかるシンチレータを採用することで、Ｘ線ＣＴにおけるＸ線検出器に搭載するシンチレータは、十分に薄くできるようになった。発明者は、かかるシンチレータを活用し、且つ、高い分解能の検出器に着想にするに至った。以下、その詳細について説明する。
【００２１】
図４に本実施形態におけるＸ線検出器（以下、単に検出器と呼ぶこともある）の基本構成を示す。同図は、従来と比較しやすいように、図２と同様、図１Ａに示した破線部分１０５の拡大、断面図であるとして説明する。従って、図４に垂直な方向が被検体の搬送方向、すなわち、一般にＺ軸と呼ばれる方向でもある。
【００２２】
図示において、４０１ａ，４０１ｂ，４０１ｃ，４０１ｄは隣合ったＸ線検出部との間でのＸ線を遮蔽する遮蔽板として機能するコリメータであって、所定の間隔（同図ではＬ）毎に設けられている。これにより後述のシンチレータ４０２のＸ線入射面上に、シンチレータ４０２を区画して複数のセルを形成している（図９参照）。図９において９０１はＸ線検出器で、チャンネル方向、被検体の搬送方向に区画された各矩形部分が１つのセルである。なお、コリメータ厚は図１Ｂに示したもの（ｐ１）と同じとする。４０２は上記のシンチレータ（厚さをＤとすると、Ｌの１／１０程度とする）である。
【００２３】
４０３ａ、４０３ｂ、４０３ｃ、４０３ｄ、４０３ｅ、４０３ｆはそれぞれフォトダイオードで、上記各遮蔽版により形成された各セル毎に複数設けられている。すなわち、図１Ｂに示すフォトダイオードのサイズよりも小さく、コリメータ間の間隔よりも密に配置されている。つまり、コリメータ間を通ってきたＸ線がシンチレータ４０２により変換された光（同図コリメータ間の距離Ｌの幅の光）が２つのフォトダイオードに入射するように配置されている。
【００２４】
ここで、上記シンチレータ４０２についてより詳細に説明する。図７に、その厚さＤがＬに比べて充分に小さくない場合のシンチレータをシンチレータ４０２として適用した場合のＸ線検出器の構成を示す。本実施形態における目的の一つは、コリメータ間を通ってきたＸ線に基づいた光を２つのフォトダイオードに入射させ、従来の２倍の分解能を得ることである。よってシンチレータがＸ線１を受けることで発光し、発光した領域（発光領域１）から発せられる光１，Ｘ線２を受けることで発光し、発光した領域（発光領域２）から発せられる光２は夫々フォトダイオード１，フォトダイオード２に入射させる必要がある。
【００２５】
しかし、ＤがＬに比べて充分に小さくない場合（即ち図７に示すシンチレータの場合）、発光領域１，２のサイズが大きくなってしまい、同図の通り、フォトダイオード１に光２が，フォトダイオード２に光１が入射してしまうことがある。
【００２６】
一方、図８に、その厚さがＤ＜＜Ｌを満たす場合のシンチレータをシンチレータ４０２に適用した場合のＸ線検出器の構成を示す。同図の通り、Ｄ＜＜Ｌの場合、発光領域１，発光領域２その夫々のサイズが小さくなるため、光１はフォトダイオード１に、光２はフォトダイオード２に入射させることができる。よって、本実施形態におけるシンチレータ４０２の厚さＤはコリメータ間の間隔Ｌに比べて充分に小さくする必要がある（Ｄ＜＜Ｌ）。
【００２７】
また、Ｄ＜＜Ｌとなるシンチレータの場合、例えば発光領域１からの光１がフォトダイオード２に入射することがないので、シンチレータ内にリフレクタを設ける必要はない。
【００２８】
上記構成により、コリメータ間を通ってきたＸ線に基づいた光を２つのフォトダイオードによる２つの電気信号で表現することができ、図１Ｂに示した検出器による分解能の２倍の分解能を実現することができる。４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ、４０４ｄ、４０４ｅ、４０４ｆ、４０４ｇはそれぞれ光シールドで、隣のフォトダイオードに光が漏れるなどの影響がないように光を遮蔽する機能を有する。
【００２９】
以上の構成により、コリメータ厚をそのままにしても、実現可能なＸ線吸収幾何学効率は図１Ｂに示した検出器のＸ線吸収幾何学効率とほとんど変わらず、且つ実現可能な分解能は図１Ｂに示した検出器の分解能の２倍となる。また、本実施形態の検出器により得られる断層像の解像度が図１Ｂに示した検出器により得られる断層像の解像度の２倍を有することは明白である。
【００３０】
［第２の実施形態］
本実施形態では第１の実施形態で説明した検出器を備えるガントリ装置について説明する。例えばこの検出器が図５に示すように、チャンネル数（検出素子数）が２０００チャンネルの検出素子列をスライス方向（被検体の搬送方向）に１６列備え、ＤＡＳのデータ容量を１０００チャンネル×１６スライス分のデータ（１次元）を格納可能なサイズとする。
【００３１】
図６に本実施形態におけるガントリ装置の概略構成を示す。６０１はガントリ装置であって、Ｘ線を照射するＸ線管６０２と、Ｘ線管６０２から照射されたＸ線を検出するＸ線検出器６０３（図５に示したＸ線検出器）と、上記ＤＡＳ６０４と、ＤＡＳ６０４内のデータを操作する制御回路６０５とを含む。
【００３２】
この上記構成を備えるガントリ装置６０１には、２０００チャンネル×８スライスの数の検出素子を用いたスキャン（第１のスキャン）を行う機能を設定することができると共に、１０００チャンネル×１６スライスの数の検出素子を用いたスキャン（第２のスキャン）を行う機能を設定することができる。これにより、解像度を優先する場合には第１のスキャンを行う、より早くスキャンを行う場合には第２のスキャンを行うといったように、目的に応じてスキャン方法を選択することができる。このスキャン方法の選択はガントリ装置６０１に接続された外部の操作コンソールによりスキャン計画として入力され、ガントリ装置に送信される。
【００３３】
なお設定を変更し、用いる検出素子数の変更、例えば２０００チャンネルを１０００チャンネルに変更する場合、制御回路６０５は、ＤＡＳ６０４内の隣接する検出素子の出力データ（フォトダイオードの出力データ）を合成する。その結果、１０００チャンネル分の出力（投影データ）を生成することができる。また１６スライス分の列を使用する場合、制御回路６０５は、図５において５０１と５０２（それぞれ８列）の列（すなわちすべての列）からの電気信号を使用し、８スライス分の列を使用する場合には５０１，もしくは５０２のいずれかからの電気信号を選択して用いる。
【００３４】
しかし上記第１のスキャン、第２のスキャンのいずれのスキャンを行っても、用いるＤＡＳのデータ容量は１０００チャンネル×１６スライス分のデータを格納するサイズでよい。これにより、ＣＴにおいて最もコストのかかるＤＡＳを、例えば第２のスキャンを行うことで１列が２０００のものに変更する必要がないので、ガントリ装置全体のコストを下げることができる。
【００３５】
なお、上記説明は２０００チャンネル×８スライスのスキャンと、１０００チャンネル×１６スライスのスキャンとを例に取り説明したが、これに限定されるものではなく、一般に、ｎチャンネル×ｍスライス＝総チャンネル数となるようなｎ、ｍ（ｎ、ｍ共に整数）を用いても良い。
【００３６】
【発明の効果】
以上の説明により、本発明によって、被曝量増加を抑制しつつ、高い分解能の被検体の断層像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】Ｘ線管１０１とＸ線検出器１０２とを示す図である。
【図１Ｂ】Ｘ線検出器１０２の詳細を示す図である。
【図２】図１Ｂに示した検出素子におけるピッチ（ｐ１）とコリメータ厚（ｃ１）を示す図である。
【図３】図２に示したピッチをより小さくした検出器におけるピッチ（ｐ２）を示す図である。
【図４】図１Ａに示したＸ線検出器１０２を本発明の実施形態におけるＸ線検出器とした場合、点線で囲まれた領域１０５内の拡大図である。
【図５】本発明の第２の実施形態におけるガントリ装置に備えられた検出器を説明するための図である。
【図６】本発明の第２の実施形態におけるガントリ装置の概略構成を示すブロック図である。
【図７】その厚さＤがＬに比べて充分に小さくない場合のシンチレータをシンチレータ４０２として適用した場合のＸ線検出器の構成を示す図である。
【図８】その厚さがＤ＜＜Ｌを満たす場合のシンチレータをシンチレータ４０２に適用した場合のＸ線検出器の構成を示す図である。
【図９】Ｘ線検出器において、遮蔽版により形成された各セルを示す図である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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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】
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