(57)【要約】【課題】  本発明は、イメージングシステム２０用検出器組立体１８を提供する。【解決手段】  本イメージングシステム２０用検出器組立体１８は、シンチレータパック５６内に配置された複数のシンチレータ素子５０を含む。シンチレータパック５６は、シンチレータパック上部表面５８と複数のシンチレータ素子５０間に配置された複数のシンチレータパック壁６０とを形成する。複数のコリメータ素子６４は、シンチレータパック上部表面５８上に取り付けられる。複数のコリメータ素子５０の各々は、シンチレータパック上部表面５８に取り付けられたスタック積層基板６６と該スタック積層基板６６上に形成された鋳造上部壁６８とを含む。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シンチレータパック（５６）内に配置された複数のシンチレータ素子（５０）を含み、前記シンチレータパック（５６）がシンチレータパック上部表面（５８）と前記複数のシンチレータ素子（５０）間に配置された複数のシンチレータパック壁（６０）とを形成しており、
複数のコリメータ素子（６４）が前記シンチレータパック上部表面（５８）上に取り付けられており、前記複数のコリメータ素子（６４）の各々が、
前記シンチレータパック上部表面（５８）に取り付けられたスタック積層基板（６６）と、
前記スタック積層基板（６６）上に形成された鋳造上部壁（６８）と、を含む、
イメージングシステム（１０）用検出器組立体（１８）。
【請求項２】
前記スタック積層基板（６６）がスタック積層幅（７６）を含み、前記鋳造上部壁（６８）が鋳造壁厚さ（７４）を含み、前記鋳造壁厚さ（７４）が前記スタック積層幅（７６）よりも小さい、請求項１記載のイメージングシステム（１０）用検出器組立体（１８）。
【請求項３】
前記鋳造上部壁（６８）が鋳造上部端縁（７８）に向かって減少するテーパ状鋳造幅（７６）を含むことができる、請求項１記載のイメージングシステム（１０）用検出器組立体（１８）。
【請求項４】
前記鋳造上部壁（６８）が、ほぼ一定の鋳造幅（７４）をもつ薄壁を含む、請求項１記載のイメージングシステム（１０）用検出器組立体（１８）。
【請求項５】
前記スタック積層基板（６６）がスタック積層幅（７６）を含み、該スタック積層基板（６６）が前記シンチレータパック壁（６０）の１つと一致するように配置されている、請求項１記載のイメージングシステム（１０）用検出器組立体（１８）。
【請求項６】
前記スタック積層基板（６６）の側面と前記シンチレータ素子（５０）の１つの側面との間に画成された壁オーバラップ（７０）をさらに含み、前記スタック積層幅（７６）が前記壁オーバラップ（７０）を最小にするようになっている、請求５記載のイメージングシステム（１０）用検出器組立体（１８）。
【請求項７】
シンチレータパック上部表面（５８）を形成するシンチレータパック（５６）内に配置された複数のシンチレータ素子（５０）と、
前記シンチレータパック上部表面（５８）に取り付けられた複数のコリメータ素子（６４）と、
を含み、前記複数のコリメータ素子（６４）の各々が、
前記シンチレータパック上部表面（５８）に取り付けられかつスタック積層幅（７６）を含むスタック積層基板（６６）と、
前記スタック積層基板（６６）上に形成されかつ前記スタック積層幅（７６）よりも小さい鋳造壁厚さ（７４）を含む鋳造上部壁（６８）と、を含む、
イメージングシステム（１０）用検出器組立体（１８）。
【請求項８】
前記鋳造上部壁（６８）が不規則な表面（８０）を含む、請求項６記載のイメージングシステム（１０）用検出器組立体（１８）。
【請求項９】
イメージングシステム（１０）用検出器組立体（１８）の形成方法であって、
シンチレータパック上部表面（５８）上にコリメータ基板（６６）を積層する段階と、
前記コリメータ基板（６６）上にコリメータ上部壁（６８）を鋳造する段階と、
を含む検出器組立体（１８）の形成方法。
【請求項１０】
コリメータ素子（６４）の高さを調整することによって前記コリメータ基板（６６）の高さを制御する段階をさらに含む、請求項９記載の検出器組立体（１８）の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、総括的にはコンピュータ断層撮影組立体に関し、より具体的には製造費用及び精度を改善したコリメータ及びシンチレータ組立体に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータ断層撮影は、多種多様なイメージング用途に使用されてきた。かかる用途の範疇の１つに医療用イメージングが含まれる。医療産業においてはコンピュータ断層撮影が多種多様な構成を取ることができることが知られているが、通常は身体構造を貫通する低エネルギー放射線透過に基づいている。続いてこれらの低エネルギー放射線は感受され処理されて、多くの場合は３次元である身体構造の画像を形成し、この画像を臨床医が診断用の補助として分析することができる。
【０００３】
ガンマ線などの低エネルギー放射線の感受は、シンチレータカメラと呼ばれる装置を使用して行われることが多い。シンチレータカメラは、典型的には身体構造を透過した後に入射するエネルギー放射線を感受し処理するように一斉に動作する複数の構造体を含む。コリメータは、シンチレータカメラの中にしばしば見られる素子であり、フォトンがシンチレータ素子に近づくとフォトンの方向を制限するのに使用される。コリメータは通常、観察する被検体の倍率の増大或いは解像度又は視野の制御に使用される。しかしながら、その第１の目的は、シンチレータ素子に衝突するプロトンを制御することである。
【０００４】
言い換えると、シンチレータ素子は通常、プロトンを吸収しかつそのエネルギーを光に変換する性能を有する材料である。これにより、シンチレータカメラによって感受した低エネルギー放射線を有用な情報に変換することを可能にする。シンチレータ素子は多種多様な形態とすることができ、また多種多様な入射放射線を感受するようにすることができる。シンチレータ素子によって生成された光は通常、光感知フォトダイオードなどの装置によって処理され、この光感知フォトダイオードはシンチレータ素子からの光を増幅電気信号に変換する。このようにして、シンチレータカメラからの情報は、電子モジュールによって容易に転送、変換及び処理することができて、臨床医による観察及び操作を可能にする。
【０００５】
多くの場合、シンチレータカメラ及びコリメータ構成要素を形成する現在の製造方法には、多くの課題がある。コリメータ構成要素は、ｚ方向のタングステンプレートとｘ方向のワイヤとのマトリクスからなることが多い。これらの素子は、シンチレータ及びＸ線焦点と位置合わせされなければならない。コリメータ素子のｙ方向の高さは、散乱拒絶にとって重要である。このシナリオは次の課題を提示する。すなわち、ｚ方向に沿ったプレートの湾曲がしばしば発生する。ｘ及びｚ方向双方にパックをコリメータに位置合わせすることは困難であるおそれがある。プレートの焦点合わせは、困難で費用がかかるおそれがある。不適当な製造により焦点の動きに対して好ましくない感度を生じるおそれがある。
【０００６】
従って、前述の課題があるプレート／ワイヤ構造により、新しい製造技術の開発が促進された。コリメータ組立体を鋳造することにより、低費用及び鋳造物の大きな高さが得られる。しかしながら、鋳造することがこれらの利点をもたらすには、鋳造物の頂点から底部までの寸法精度を犠牲にすることが多い。その代わりに、所望の寸法精度を得るものとしてスタック積層体を使用することもできる。しかしながら、スタック積層体はスタック高さに制限がある上に、望ましくない費用がかかる結果となりうる。従って、各解決法は、コリメータ製造においてその使用を妨げることになる特徴を伴っているといえる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、寸法精度の問題を受けないで、鋳造コリメータの費用及びサイジング性能を活用したコリメータ組立体を得ることが非常に望ましい。同様に、スタック製造に関連する費用及び高さ制限を受けないで、スタックコリメータの寸法精度を活用したコリメータ組立体を得ることが非常に望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
シンチレータパック内に配置された複数のシンチレータ素子を含むイメージングシステムの検出器組立体を提供する。シンチレータパックは、シンチレータパック上部表面と複数のシンチレータ素子間に配置された複数のシンチレータパック壁とを形成する。複数のコリメータ素子が、シンチレータパック上部表面上に取り付けられる。複数のコリメータ素子の各々は、シンチレータパック上部表面に取り付けられたスタック積層基板とスタック積層基板上に形成された鋳造上部壁とを含む。
【０００９】
本発明の他の特徴は、添付図面及び特許請求の範囲に関連させて好ましい実施形態の詳細な説明を参照することによって明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
ここで図１を参照すると、この図は、本発明の検出器組立体１８を用いるコンピュータ断層撮影（ＣＴ）イメージングシステム１０を示す。特定のＣＴイメージングシステム１０を示しているが、本発明の検出器組立体１８は多種多様なイメージングシステムに使用することができることを理解されたい。ＣＴイメージングシステム１０は、ガントリ組立体として示したスキャナ組立体１２を含む。スキャナ組立体１２はＸ線源１４を含み、このＸ線源１４は、該Ｘ線源１４に対向して配置された検出器組立体１８に向かってＸ線ビーム１６を投射する。検出器組立体１８は複数の検出器素子２０を含み、複数の検出器素子２０は、組み合わさって医療患者２２など被検体を透過する投射Ｘ線１６を感知する。複数の検出器素子２０の各々は、衝突するＸ線ビームの強度、従って患者２２の被検体を透過する時のビーム１６の減弱を表す電気信号を生成する。通常、Ｘ線投射データを収集するための走査中に、スキャナ組立体１２は回転中心２４の周りで回転する。図２に示す１つの実施形態では、検出器素子２０は１列に配列され、単一のイメージスライスに対応する投射データを走査中に収集できるようにする。別の実施形態では、検出器素子２０は複数の平行な列に配列することができ、複数の平行なスライスに対応する投射データを走査中に同時に収集できるようにする。
【００１１】
スキャナ組立体１２の回転及びＸ線源１４の作動は、制御装置２６によって制御するのが好ましい。制御装置２６は、Ｘ線源１４に電力信号及びタイミング信号を提供するＸ線コントローラ２９と、スキャナ組立体１２の回転スピード及び位置を制御するスキャナモータコントローラ３０とを含むのが好ましい。制御装置２６のデータ収集システム（ＤＡＳ）３２は、検出器素子２０からのアナログデータをサンプリングし、次の処理のために該データをデジタル信号に変換する。イメージ再構成器３４は、ＤＡＳ３２からのサンプリングされデジタル化されたＸ線データを受信し、高速イメージ再構成を実行する。再構成されたイメージは、コンピュータ３６への入力として加えられ、コンピュータ３６は該イメージを大容量記憶装置３８に格納する。
【００１２】
コンピュータ３６はまた、キーボード又は同様の入力装置を有するコンソール４０を通して、オペレータからのコマンド及びスキャンパラメータを受信することができる。組み合わされたディスプレイ４２によって、オペレータはコンピュータ３６からの再構成イメージ及び他のデータを観察できる。コンピュータ３６はオペレータが与えたコマンド及びパラメータを使用して、ＤＡＳ３２、Ｘ線コントローラ２８及びスキャナモータコントローラ３０に制御信号及び情報を提供する。さらにコンピュータ３６は、電動テーブル４６を制御するテーブルモータコントローラ４４を動作させて、スキャナ組立体１２内に患者２２を位置決めする。具体的には、テーブル４６は、スキャナ開口部４８を通して患者２２の部分を移動させる。
【００１３】
検出器組立体１８の検出器素子２０の各々は、検出位置でのビーム減弱の測定値である個別の電気信号を生成する。図３に示すように、検出器組立体１８は、その各々が検出器素子２０の１つと組み合わされた複数のシンチレータ素子５０を含む。シンチレータ素子５０は、公知の装置であり、Ｘ線が当たるとＸ線エネルギーの少なくとも一部を光に変換し、通常は光検出器５２である検出器素子２０によってこの光を検出することができる。フォトダイオード又はフォトセルなどの光検出器５２は通常、シンチレータ素子５０の背面に光学的に連結され、シンチレータ素子５０からの光出力を表す電気信号を生成するのに使用される。検出器組立体１８内の全ての検出器素子２０からの減弱測定値は、個別に収集されて透過プロフィールを生成する。図３は、検出器組立体１８の断面を示し、検出器の線形及び多次元配列の両方を表すことを意図していることを理解されたい。
【００１４】
シンチレータ要素５０は、シンチレータパック５６を含むシンチレータ組立体５４内に内蔵されるのが好ましい。シンチレータパック５６は様々な形式で構成することができるが、１つの実施形態では反射体混合物を含有する鋳造シンチレータパック５６の使用が考えられる。様々なシンチレータパック５６混合物が考えられるが、１つの実施形態ではエポキシなどの鋳造可能材料と充填材料との使用が考えられる。充填材料は、シンチレータパック５６内で光を効果的に散乱し反射するのに十分な反射性材料を含むことができる。反射性材料は、シンチレータパック上部表面５８及び複数のシンチレータパック壁６０を生成するように鋳造又は形成される。シンチレータパック壁６０の各々は、複数のシンチレータ素子５０の２つの間に配置される。
【００１５】
本発明はさらに、シンチレータパック５６に連通するコリメータ組立体６２を含む。コリメータ組立体６２は、シンチレータ素子５０に衝突するＸ線を制御するのに使用される。コリメータ組立体６２は、その各々がシンチレータパック壁６０の１つに対応する複数のコリメータ素子６４を含む。従来のコリメータ素子は、費用の利点又は寸法精度のいずれかを提供することが多かった。本発明のコリメータ素子６４は、スタック積層基板６６と鋳造上部壁６８とを含むことで、これらの特徴の固有の組合せを提供する。スタック積層基板６６は、シンチレータパック上部壁５６に直接結合されるのが好ましい。スタック積層基板６６は、シンチレータパック壁６０と正確に位置合わせされることを保証する。精度が向上すると、スタック積層基板６６の端縁とシンチレータ素子の端縁７２との間の壁オーバラップ７０が最小化できる。これにより受信範囲が向上し、従って出力効率が増大する。さらに、スタック積層基板６６は、その積層高さを容易に調整できるので、コリメータ素子６４の高さの正確な制御を可能にし、そのことによって寸法精度の改善が可能になる。
【００１６】
コリメータ素子６４は、スタック積層基板６６に関連する寸法精度を鋳造上部壁６８に関連する費用効果の特徴と組み合わせる。鋳造上部壁６８は、鋳造壁厚さ７４がスタック積層幅７６よりも小さくなった状態で、スタック積層基板６６上に直接鋳造されるのが好ましい。１つの実施形態では、鋳造上部壁６８はほぼ一定の鋳造幅７４を有する薄い壁構成として鋳造できると考えられる。別の実施形態では、鋳造上部壁６８は鋳造上部端縁７８に向かって減少するテーパ状鋳造幅７６を有するように鋳造できると考えられる。さらに、テーパ状鋳造幅７６には、テーパが鋳造上部壁６８の長さに沿って変化するように不規則な表面８０を形成することができる。スタック積層基板６６と鋳造上部壁６８との組合せにより、焦点の動きに対して一層敏感でないようにでき、シンチレータ素子５０に対する正確な位置合わせを保証でき、かつ所望の散乱拒絶特性を維持しながら焦点合わせに対する要求を最小にできるコリメータ組立体６２が形成される。
【００１７】
本発明の特定の実施形態を図示し説明してきたが、多数の変更及び代わりの実施形態を当業者は思いつくであろう。従って、本発明は特許請求の範囲に関してのみ限定されることを意図している。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明で使用するコンピュータ断層撮影イメージングシステムを示す図。
【図２】図１に示すコンピュータ断層撮影イメージングシステムのブロック概略図。
【図３】本発明による検出器組立体を示す図。
【符号の説明】
【００１９】
１８  検出器組立体
２０  検出器素子
５０  シンチレータ素子
５２  光検出器
５４  シンチレータ組立体
５６  シンチレータパック
５８  シンチレータパック上部表面
６０  シンチレータパック壁
６２  コリメータ組立体
６４  コリメータ素子
６６  スタック積層基板
６８  鋳造上部壁
７０  壁オーバラップ
７４  鋳造壁厚さ
７６  鋳造幅
７８  鋳造上部端縁
８０  不規則な表面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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