(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一つ以上のフォトンが入射すると所定の電気信号を出力するセルが有効エリアに複数配置されたシリコンフォトマルチプライアーと、
複数の前記シリコンフォトマルチプライアーを並べて配置したアレイとを有し、
複数の前記アレイを所定の間隔をあけて並べて配置し、前記アレイを構成する複数の前記シリコンフォトマルチプライアーから得られた前記所定の電気信号を合算した信号を前記アレイごとに出力する検出器と、
前記検出器が出力する前記信号に基づいて画像を生成する画像生成部と、
を備え、
前記アレイは、複数の第１のシリコンフォトマルチプライアーと、前記複数の第１のシリコンフォトマルチプライアーとは大きさが異なる複数の第２のシリコンフォトマルチプライアーとを有し、
隣接する二つの前記アレイを跨いで隣接する二つの前記有効エリア間の距離と、前記アレイ各々の内部で隣接する前記有効エリア間の距離とが等しいことを特徴とする医用画像診断装置。
【請求項２】
前記検出器において、前記有効エリアにおける前記セルの単位面積当たりの数が等しいことを特徴とする請求項１に記載の医用画像診断装置。
【請求項３】
前記検出器において、前記有効エリアの形状が等しいことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の医用画像診断装置。
【請求項４】
前記検出器において、前記有効エリアは、チャンネル方向である第１方向及び被検体の体軸方向であり前記第１方向と交差する第２方向に等間隔に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一つに記載の医用画像診断装置。
【請求項５】
被検体に照射するＸ線を発生させるＸ線管球と、
一つ以上のフォトンが入射すると所定の電気信号を出力するセルが有効エリアに複数配置されたシリコンフォトマルチプライアーと、複数の前記シリコンフォトマルチプライアーを並べて配置したアレイとを有し、複数の前記アレイを所定の間隔をあけて並べて配置し、前記アレイを構成する複数の前記シリコンフォトマルチプライアーから得られた前記所定の電気信号を合算した信号を前記アレイごとに出力する検出器と、
前記Ｘ線管球及び前記検出器を回転させる回転部と、
前記検出器から得られた前記信号に基づいて再構成画像を生成する画像生成部と、
を備え、
前記アレイは、複数の第１のシリコンフォトマルチプライアーと、前記複数の第１のシリコンフォトマルチプライアーとは大きさが異なる複数の第２のシリコンフォトマルチプライアーとを有し、
隣接する二つの前記アレイを跨いで隣接する二つの前記有効エリア間の距離と、前記アレイ各々の内部で隣接する前記有効エリア間の距離とが等しいことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、医用画像診断装置及びＸ線ＣＴ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＥＴ（Positron  Emission  Tomography）装置、ＳＰＥＣＴ（Single  Photon  Emission  Computed  Tomography）装置等の核医学イメージング装置は、放射線を検出するフォトンカウンティング型の検出器を備える。また、近年、フォトンカウンティング型の検出器を備えたＸ線ＣＴ（Computed  Tomography）装置の開発が進められている。フォトンカウンティング型の検出器の例として、複数のシリコンフォトマルチプライアー（Silicon  Photomultiplier：ＳｉＰＭ）を有するシリコンフォトマルチプライアーアレイを複数備えた検出器が挙げられる。また、フォトンカウンティング型の検出器は、医療用途だけではなく産業用途にも使用される。
【０００３】
一般に、検出器の面積は大きいことが好ましい。検出器の製造工程は、シリコンウエハから切り出されたシリコンフォトマルチプライアーアレイの基板を並べる工程を含む。この工程により、シリコンウエハの歩留まりを向上させ、製造コストを低減させつつ、面積が大きな検出器を製造することができる。
【０００４】
ここで、基板を並べる際に基板同士が接触すると、基板が機械的又は電気的に損傷することがある。これを防止するため、基板は一定の間隔を開けて並べることが要請される。また、画質を向上させるため、隣接するシリコンフォトマルチプライアーの中心の間隔は、配列される方向において一定とすることが要請される。
【０００５】
この二つの要請を両立させるため、シリコンフォトマルチプライアーのうち、シリコンフォトマルチプライアーアレイの端部又は四隅に位置しているものは、その面積を小さくする必要がある。面積が小さなシリコンフォトマルチプライアーが有するセルの数は、他のシリコンフォトマルチプライアーが有するセルの数より少なくなる。Ｘ線に対するシリコンフォトマルチプライアーの応答特性は、セルの数に依存する。このため、面積が小さなシリコンフォトマルチプライアーの応答特性と、他のシリコンフォトマルチプライアーの応答特性との差異によって、画質が劣化する場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−０２５３０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、画質の劣化を抑制することができる医用画像診断装置及び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】
【０００８】
実施形態の医用画像診断装置は、検出器と、画像生成部とを備える。検出器は、一つ以上のフォトンが入射すると所定の電気信号を出力するセルが有効エリアに複数配置されたシリコンフォトマルチプライアーと、複数の前記シリコンフォトマルチプライアーを並べて配置したアレイとを有し、複数の前記アレイを所定の間隔をあけて並べて配置し、前記アレイを構成する複数の前記シリコンフォトマルチプライアーから得られた前記所定の電気信号を合算した信号を前記アレイごとに出力する。画像生成部は、前記検出器が出力する前記信号に基づいて画像を生成する。前記アレイは、複数の第１のシリコンフォトマルチプライアーと、前記複数の第１のシリコンフォトマルチプライアーとは大きさが異なる複数の第２のシリコンフォトマルチプライアーとを有し、隣接する二つの前記アレイを跨いで隣接する二つの前記有効エリア間の距離と、前記アレイ各々の内部で隣接する前記有効エリア間の距離とが等しい。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施形態に係る医用画像診断装置の構成の一例を示す図である。
【図２】図２は、従来の医用画像診断装置が有するシリコンフォトマルチプライアーアレイの構成及び配置の一例を示す図である。
【図３】図３は、従来の医用画像診断装置が有するシリコンフォトマルチプライアーアレイの構成及び配置の一例を示す図である。
【図４】図４は、セルの配置の一例を示す図である。
【図５】図５は、シリコンフォトマルチプライアーが検出するフォトン数とＸ線のエネルギーとの関係及びシリコンフォトマルチプライアーに入射する真のフォトン数とＸ線のエネルギーとの関係を示す図である。
【図６】図６は、実施形態に係る医用画像診断装置が有するシリコンフォトマルチプライアーアレイの構成及び配置の一例を示す図である。
【図７】図７は、実施形態に係る医用画像診断装置が有するシリコンフォトマルチプライアーアレイの構成及び配置の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、実施形態に係る医用画像診断装置及びＸ線ＣＴ装置を説明する。
【００１１】
（実施形態）
まず、図１を参照しながら、実施形態に係る医用画像診断装置１の構成について説明する。図１は、実施形態に係る医用画像診断装置１の構成の一例を示す図である。医用画像診断装置１は、フォトンカウンティング型Ｘ線ＣＴ装置である。医用画像診断装置１は、図１に示すように、架台装置２と、寝台装置２０と、画像処理装置８とを備える。なお、医用画像診断装置１の構成は、下記の構成に限定されるものではない。
【００１２】
架台装置２は、被検体ＰにＸ線を照射して後述する投影データを収集する。架台装置２は、架台制御部３と、Ｘ線発生装置４と、検出器５と、データ収集部６と、回転フレーム７とを備える。
【００１３】
架台制御部３は、後述するスキャン制御部８３による制御のもと、Ｘ線発生装置４及び回転フレーム７の動作を制御する。架台制御部３は、高電圧発生部３１と、コリメータ調整部３２と、架台駆動部３３とを備える。高電圧発生部３１は、後述するＸ線管球４１に管電圧を供給する。コリメータ調整部３２は、コリメータ４３の開口度及び位置を調整することにより、Ｘ線発生装置４から被検体Ｐに照射されるＸ線の照射範囲を調整する。例えば、コリメータ調整部３２は、コリメータ４３の開口度を調整することにより、Ｘ線の照射範囲、すなわちＸ線のファン角及びコーン角を調整する。架台駆動部３３は、回転フレーム７を回転駆動させることにより、被検体Ｐを中心とした円軌道上でＸ線発生装置４及び検出器５を旋回させる。
【００１４】
Ｘ線発生装置４は、被検体Ｐに照射するＸ線を発生させる。Ｘ線発生装置４は、Ｘ線管球４１と、ウェッジ４２と、コリメータ４３とを備える。Ｘ線管球４１は、高電圧発生部３１が供給する管電圧により、被検体Ｐに照射するビーム状のＸ線を発生させる。Ｘ線管球４１は、被検体Ｐの体軸方向に沿って、円錐状又は角錐状の広がりを有するビーム状のＸ線を発生させる真空管である。このビーム状のＸ線は、コーンビームとも呼ばれる。Ｘ線管球４１は、回転フレーム７の回転に伴って、コーンビームを被検体Ｐに対して照射する。ウェッジ４２は、Ｘ線管球４１から照射されたＸ線のＸ線量を調節するためのＸ線フィルタである。コリメータ４３は、コリメータ調整部３２の制御により、ウェッジ４２によってＸ線量が調節されたＸ線の照射範囲を絞り込むためのスリットである。
【００１５】
検出器５は、一つ以上のフォトンが入射すると所定の電気信号を出力するセルが有効エリアに複数配置されたシリコンフォトマルチプライアーを複数し、所定の間隔を開けて並べられている複数のシリコンフォトマルチプライアーアレイを有する。セルは、例えば、アバランシェフォトダイオード（Avalanche  Photodiode：ＡＰＤ）である。また、検出器５は、シンチレータ及び検出回路を有する。シンチレータ及び検出回路は、シリコンフォトマルチプライアーごとに設けられている。検出器５に入射したＸ線のフォトンは、シンチレータによって可視光のフォトンに変換される。Ｘ線のエネルギーが高い程、シンチレータによって発生する可視光のフォトン数は増加する。可視光のフォトンは、セルにより所定のパルス状の電気信号に変換される。この電気信号は、合算され、シリコンフォトマルチプライアーアレイごとにデータ収集部６へ送信される。具体的には、例えば、この電気信号は、シリコンフォトマルチプライアーごとに合算され、シリコンフォトマルチプライアーアレイごとにデータ収集部６へ送信される。なお、シンチレータ及びフォトダイオードを備える検出器５は、間接変換型の検出器と呼ばれる。また、シリコンフォトマルチプライアーアレイは、アレイとも呼ばれる。検出器５の構成及び動作の詳細は後述する。
【００１６】
データ収集部６は、セルが出力した所定のパルス状の電気信号をシリコンフォトマルチプライアーごとに合算したパルス状の信号に基づいて、カウントデータを収集する。カウントデータとは、Ｘ線管球４１が照射するＸ線のエネルギー分布上に設定された複数のエネルギー帯ごとに、Ｘ線管球４１の位置、シリコンフォトマルチプライアーの位置及び入射したフォトンのカウント値が互いに関連付けられたデータである。ここで、Ｘ線管球４１の位置は、ビューと呼ばれる。データ収集部６は、セルが出力した電気信号をシリコンフォトマルチプライアーごとに合算した信号の波形に基づいて、その信号の出力を引き起こしたフォトンのエネルギーを算出することができる。このため、エネルギー帯ごとのカウントデータを収集することができる。データ収集部６は、セルが出力した所定のパルス状の電気信号をシリコンフォトマルチプライアーごとに合算したパルス状の信号のピークの高さから、シリコンフォトマルチプライアーに入射したフォトンのカウント値を算出し、収集することができる。
【００１７】
データ収集部６は、収集したフォトンのカウント値に基づいて、投影データを生成する。カウントデータは、Ｘ線管球４１が照射するＸ線のエネルギー分布上に設定されたエネルギー帯ごとに収集されているため、投影データは、エネルギー帯の数だけ生成される。フォトンのカウント値は、投影データの各ビューの各画素の輝度値として表される。また、フォトンのカウント値は、単位時間当たりの値でもよい。データ収集部６は、生成した投影データを前処理部８４へ送信する。なお、データ収集部６は、ＤＡＳ（Data  Acquisition  System）とも呼ばれる。
【００１８】
回転フレーム７は、Ｘ線発生装置４と検出器５とを被検体Ｐを挟んで対向するように支持する円環状のフレームである。回転フレーム７は、架台駆動部３３によって駆動され、被検体Ｐを中心とした円軌道上を高速で回転する。なお、回転フレーム７及び架台駆動部３３を合わせて回転部とも呼ぶ。回転部は、Ｘ線管球４１及び検出器５を回転させる。
【００１９】
寝台装置２０は、寝台駆動装置２１と、天板２２とを備える。寝台駆動装置２１は、後述するスキャン制御部８３による制御のもと、被検体Ｐが載置された天板２２を体軸方向へ移動させることにより、被検体Ｐを回転フレーム７内で移動させる。なお、架台装置２は、例えば、天板２２を移動させながら回転フレーム７を回転させて被検体Ｐをらせん状にスキャンするヘリカルスキャンを実行する。或いは、架台装置２は、天板２２を移動させた後に被検体Ｐの位置を固定したままで回転フレーム７を回転させて被検体Ｐをスキャンするコンベンショナルスキャンを実行する。或いは、架台装置２は、天板２２の位置を一定間隔で移動させてコンベンショナルスキャンを複数のスキャンエリアで行うステップアンドシュート方式を実行する。
【００２０】
画像処理装置８は、ユーザによる医用画像診断装置１の操作を受け付ける。また、画像処理装置８は、架台装置２によって収集された投影データの再構成等の各種画像処理を行う。画像処理装置８は、入力部８１と、表示部８２と、スキャン制御部８３と、前処理部８４と、データ記憶部８５と、画像生成部８６と、画像記憶部８７と、制御部８８とを備える。
【００２１】
入力部８１は、医用画像診断装置１のユーザが各種指示や各種設定の入力に用いるマウス、キーボード等である。入力部８１は、ユーザから受け付けた指示や設定の情報を、制御部８８に転送する。表示部８２は、ユーザによって参照されるモニタである。表示部８２には、各種画像処理の結果、入力部８１を介してユーザから各種設定を受け付けるためのＧＵＩ（Graphical  User  Interface）等が表示される。
【００２２】
スキャン制御部８３は、制御部８８による制御のもと、架台制御部３、データ収集部６及び寝台駆動装置２１の動作を制御する。具体的には、スキャン制御部８３は、架台制御部３を制御することにより、フォトンカウンティングＣＴ撮影を行う際に、回転フレーム７を回転させ、Ｘ線管球４１からＸ線を照射させ、コリメータ４３の開口度及び位置の調整を行う。また、スキャン制御部８３は、制御部８８による制御のもと、データ収集部６を制御する。また、スキャン制御部８３は、制御部８８による制御のもと、フォトンカウンティングＣＴ撮影を行う際、寝台駆動装置２１を制御することにより、天板２２を移動させる。
【００２３】
前処理部８４は、データ収集部６によって生成された投影データに対して、対数変換、オフセット補正、感度補正、ビームハードニング補正、散乱線補正等の補正処理を施し、これをデータ記憶部８５に格納する。なお、前処理部８４により補正処理が施された投影データは、生データ（Raw  Data）とも呼ばれる。
【００２４】
データ記憶部８５は、生データ、すなわち前処理部８４によって補正処理が施された投影データを記憶する。画像生成部８６は、検出器５がシリコンフォトマルチプライアーから得られた所定の電気信号を合算した信号をシリコンフォトマルチプライアーアレイごとに出力した信号に基づいて画像を生成する。具体的には、例えば、画像生成部８６は、シリコンフォトマルチプライアーごとに合算され、シリコンフォトマルチプライアーアレイごとに出力された信号に基づいて画像を生成する。画像生成部８６は、データ記憶部８５に記憶された投影データを再構成し、再構成画像を生成する。再構成方法としては、種々の方法があり、例えば、逆投影処理が挙げられる。また、逆投影処理としては、例えば、ＦＢＰ（Filtered  Back  Projection）法が挙げられる。なお、画像生成部８６は、例えば、逐次近似法により再構成処理を行っても良い。また、画像生成部８６は、物質弁別によって弁別した物質ごとの再構成画像を生成することもできる。画像記憶部８７は、画像生成部８６が生成した再構成画像を記憶する。
【００２５】
制御部８８は、架台装置２、寝台装置２０及び画像処理装置８の動作を制御することによって、医用画像診断装置１を制御する。制御部８８は、スキャン制御部８３を制御してスキャンを実行させ、架台装置２から投影データを収集する。制御部８８は、前処理部８４を制御して投影データに上述した補正処理を施す。制御部８８は、データ記憶部８５が記憶する投影データや画像記憶部８７が記憶する画像データを表示部８２に表示するように制御する。
【００２６】
なお、上述したデータ記憶部８５及び画像記憶部８７は、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスク等で実現することができる。また、上述したスキャン制御部８３、前処理部８４、画像生成部８６及び制御部８８は、ＡＳＩＣ（Application  Specific  Integrated  Circuit）、ＦＰＧＡ（Field  Programmable  Gate  Array）等の集積回路又はＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、ＭＰＵ（Micro  Processing  Unit）等の電子回路で実現することができる。
【００２７】
次に、図２〜図５を参照しながら、従来の医用画像診断装置が備える検出器について説明する。図２は、従来の医用画像診断装置が有するシリコンフォトマルチプライアーアレイ５１１の構成及び配置の一例を示す図である。図３は、従来の医用画像診断装置が有するシリコンフォトマルチプライアーアレイ５１２の構成及び配置の一例を示す図である。図４は、セル５４の配置の一例を示す図である。図５は、シリコンフォトマルチプライアーが検出するフォトン数とＸ線のエネルギーとの関係及びシリコンフォトマルチプライアーに入射する真のフォトン数とＸ線のエネルギーとの関係を示す図である。
【００２８】
図２に示すように、従来の医用画像診断装置が備える検出器では、例えば、シリコンフォトマルチプライアーアレイ５１１が、第１方向に一定の間隔で配列されている。ここで、第１方向とは、例えば、チャンネル方向である。チャンネル方向とは、回転フレーム７の円周方向である。
【００２９】
シリコンフォトマルチプライアーアレイ５１１は、複数のシリコンフォトマルチプライアー５２１ｃ及び複数のシリコンフォトマルチプライアー５２１ｄを有する。シリコンフォトマルチプライアー５２１ｃ及びシリコンフォトマルチプライアー５２１ｄは、検出器の検出面に垂直な方向から見ると、対向する一組の辺が第１方向に平行で、対向するもう一組の辺が第２方向に平行な長方形となっている。
【００３０】
シリコンフォトマルチプライアー５２１ｄの第１方向に平行な辺は、シリコンフォトマルチプライアー５２１ｃの第１方向に平行な辺より短い。これは、次に述べる二つの要請を両立させるためである。シリコンフォトマルチプライアーアレイ５１１の基板が機械的又は電気的に損傷することを防止するため、シリコンフォトマルチプライアーアレイ５１１の基板は、第１方向に一定の間隔を開けて並べることが要請されている。また、画質を向上させるため、隣接するシリコンフォトマルチプライアーの中心の間隔は、第１方向及び第２方向において一定とすることが要請されている。
【００３１】
シリコンフォトマルチプライアー５２１ｄは、シリコンフォトマルチプライアーアレイ５１１の第１方向の両端に配置されており、第２方向に配列されている。ここで、第２方向とは、例えば、被検体Ｐの体軸方向である。シリコンフォトマルチプライアー５２１ｃは、シリコンフォトマルチプライアー５２１ｄに挟まれた領域に、マトリクス状に配列されている。各シリコンフォトマルチプライアー５２１ｃ及び各シリコンフォトマルチプライアー５２１ｄは、それぞれ上述した投影データの各ビューの各画素に相当する。
【００３２】
シリコンフォトマルチプライアー５２１ｃは、有効エリア５３１ｃを有する。シリコンフォトマルチプライアー５２１ｄは、有効エリア５３１ｄを有する。有効エリア５３１ｃ及び有効エリア５３１ｄには、後述するセル５４が配置される。有効エリア５３１ｃ及び有効エリア５３１ｄは、検出器の検出面に垂直な方向から見ると、対向する一組の辺が第１方向に平行で、対向するもう一組の辺が第２方向に平行な長方形となっている。
【００３３】
また、シリコンフォトマルチプライアー５２１ｃのうち有効エリア５３１ｃでない領域及びシリコンフォトマルチプライアー５２１ｄのうち有効エリア５３１ｄでない領域には、セル５４に接続された配線等が配置されている。セル５４に接続された配線は、各シリコンフォトマルチプライアー５２１ｃ又は各シリコンフォトマルチプライアー５２１ｄごとに一本に集約され、データ収集部６に接続されている。
【００３４】
有効エリア５３１ｃ及び有効エリア５３１ｄは、後述するセル５４を多く配置するために、出来るだけ面積が大きくなるように設計されている。また、上述した通り、シリコンフォトマルチプライアー５２１ｄの第１方向に平行な辺は、シリコンフォトマルチプライアー５２１ｃの第１方向に平行な辺より短い。このため、有効エリア５３１ｄの第１方向に平行な辺は、有効エリア５３１ｃの第１方向に平行な辺より短くなる。
【００３５】
或いは、図３に示すように、従来の医用画像診断装置が備える検出器では、例えば、シリコンフォトマルチプライアーアレイ５１２が、第１方向及び第１方向と交差する第２方向に一定の間隔で配列されている。
【００３６】
シリコンフォトマルチプライアーアレイ５１２は、複数のシリコンフォトマルチプライアー５２２ｅ、複数のシリコンフォトマルチプライアー５２２ｆ、複数のシリコンフォトマルチプライアー５２２ｇ及び四つのシリコンフォトマルチプライアー５２２ｈを有する。シリコンフォトマルチプライアー５２２ｅ、シリコンフォトマルチプライアー５２２ｆ、シリコンフォトマルチプライアー５２２ｇ及びシリコンフォトマルチプライアー５２２ｈは、検出器の検出面に垂直な方向から見ると、対向する一組の辺が第１方向に平行で、対向するもう一組の辺が第２方向に平行な長方形となっている。
【００３７】
シリコンフォトマルチプライアー５２２ｆの第２方向に平行な辺は、シリコンフォトマルチプライアー５２２ｅの第２方向に平行な辺より短い。シリコンフォトマルチプライアー５２２ｇの第１方向に平行な辺は、シリコンフォトマルチプライアー５２２ｅの第１方向に平行な辺より短い。シリコンフォトマルチプライアー５２２ｈの第１方向に平行な辺は、シリコンフォトマルチプライアー５２２ｅの第１方向に平行な辺より短く、シリコンフォトマルチプライアー５２２ｇの第１方向に平行な辺と長さが等しい。シリコンフォトマルチプライアー５２２ｈの第２方向に平行な辺は、シリコンフォトマルチプライアー５２２ｅの第２方向に平行な辺より短く、シリコンフォトマルチプライアー５２２ｆの第２方向に平行な辺と長さが等しい。これは、次に述べる二つの要請を両立させるためである。シリコンフォトマルチプライアーアレイ５１１の基板が機械的又は電気的に損傷することを防止するため、シリコンフォトマルチプライアーアレイ５１１の基板は、第１方向及び第２方向に一定の間隔を開けて並べることが要請されている。また、画質を向上させるため、隣接するシリコンフォトマルチプライアーの中心の間隔は、第１方向及び第２方向において一定とすることが要請されている。
【００３８】
シリコンフォトマルチプライアー５２２ｈは、シリコンフォトマルチプライアーアレイ５１２の四隅に配置されている。シリコンフォトマルチプライアー５２２ｆは、シリコンフォトマルチプライアーアレイ５１２の第２方向の両端に配置されており、第１方向に配列されている。シリコンフォトマルチプライアー５２２ｇは、シリコンフォトマルチプライアーアレイ５１２の第１方向の両端に配置されており、第２方向に配列されている。シリコンフォトマルチプライアー５２２ｅは、シリコンフォトマルチプライアー５２２ｆ、シリコンフォトマルチプライアー５２２ｇ及びシリコンフォトマルチプライアー５２２ｈで囲まれた領域に、マトリクス状に配列されている。各シリコンフォトマルチプライアー５２２ｅ、各シリコンフォトマルチプライアー５２２ｆ、各シリコンフォトマルチプライアー５２２ｇ及び各シリコンフォトマルチプライアー５２２ｈは、それぞれ上述した投影データの各ビューの各画素に相当する。
【００３９】
シリコンフォトマルチプライアー５２２ｅは、有効エリア５３２ｅを有する。シリコンフォトマルチプライアー５２２ｆは、有効エリア５３２ｆを有する。シリコンフォトマルチプライアー５２２ｇは、有効エリア５３２ｇを有する。シリコンフォトマルチプライアー５２２ｈは、有効エリア５３２ｈを有する。有効エリア５３２ｅ、有効エリア５３２ｆ、有効エリア５３２ｇ及び有効エリア５３２ｈには、後述するセル５４が配置される。有効エリア５３２ｅ、有効エリア５３２ｆ、有効エリア５３２ｇ及び有効エリア５３２ｈは、検出器の検出面に垂直な方向から見ると、対向する一組の辺が第１方向に平行で、対向するもう一組の辺が第２方向に平行な長方形となっている。
【００４０】
また、シリコンフォトマルチプライアー５２２ｅのうち有効エリア５３２ｅでない領域、シリコンフォトマルチプライアー５２２ｆのうち有効エリア５３２ｆでない領域、シリコンフォトマルチプライアー５２２ｇのうち有効エリア５３２ｇでない領域及びシリコンフォトマルチプライアー５２２ｈのうち有効エリア５３２ｈでない領域には、セル５４に接続された配線等が配置されている。セル５４に接続された配線は、各シリコンフォトマルチプライアー５２２ｅ、各シリコンフォトマルチプライアー５２２ｆ、各シリコンフォトマルチプライアー５２２ｇ又は各シリコンフォトマルチプライアー５２２ｈごとに一本に集約され、データ収集部６に接続されている。
【００４１】
有効エリア５３２ｅ、有効エリア５３２ｆ、有効エリア５３２ｇ及び有効エリア５３２ｈは、後述するセル５４を多く配置するために、出来るだけ面積が大きくなるように設計されている。また、シリコンフォトマルチプライアー５２２ｅ、シリコンフォトマルチプライアー５２２ｆ、シリコンフォトマルチプライアー５２２ｇ及びシリコンフォトマルチプライアー５２２ｈの各辺の長さの間には、上述した関係がある。このため、有効エリア５３２ｅ、有効エリア５３２ｆ、有効エリア５３２ｇ及び有効エリア５３２ｈの各辺の長さの間には、次のような関係が成立する。有効エリア５３２ｆの第２方向に平行な辺は、有効エリア５３２ｅの第２方向に平行な辺より短い。有効エリア５３２ｇの第１方向に平行な辺は、有効エリア５３２ｅの第１方向に平行な辺より短い。有効エリア５３２ｈの第１方向に平行な辺は、有効エリア５３２ｅの第１方向に平行な辺より短く、有効エリア５３２ｇの第１方向に平行な辺と長さが等しい。有効エリア５３２ｈの第２方向に平行な辺は、有効エリア５３２ｅの第２方向に平行な辺より短く、有効エリア５３２ｆの第２方向に平行な辺と長さが等しい。
【００４２】
図４に示すように、セル５４は、上述した有効エリア５３１ｃ若しくは有効エリア５３１ｄ又は有効エリア５３２ｅ、有効エリア５３２ｆ、有効エリア５３２ｇ若しくは有効エリア５３２ｈにおいて、第１方向及び第１方向と交差する第２方向に配列されている。また、上述した有効エリア５３１ｃ若しくは有効エリア５３１ｄ又は有効エリア５３２ｅ、有効エリア５３２ｆ、有効エリア５３２ｇ若しくは有効エリア５３２ｈにおいて、単位面積当たりのセル５４の数は等しくなっている。
【００４３】
このため、シリコンフォトマルチプライアーアレイ５１１において、シリコンフォトマルチプライアー５２１ｃが有するセル５４の数と、シリコンフォトマルチプライアー５２１ｄが有するセル５４の数とは異なる。また、シリコンフォトマルチプライアーアレイ５１２において、シリコンフォトマルチプライアー５２２ｅが有するセル５４の数と、シリコンフォトマルチプライアー５２２ｆが有するセル５４の数と、シリコンフォトマルチプライアー５２２ｇが有するセル５４の数と、シリコンフォトマルチプライアー５２２ｈが有するセル５４の数とは異なる。セル５４の数が異なると、次に述べる理由によって、投影データの画質及び投影データを再構成することで生成される再構成画像の画質が劣化してしまう。
【００４４】
図５の横軸は、Ｘ線のエネルギーを示している。図５の左側の縦軸は、シリコンフォトマルチプライアーが検出するフォトン数を示している。図５の右側の縦軸は、シリコンフォトマルチプライアーに入射する真のフォトン数を示している。ここで、シンチレータが放出する可視光のフォトン数は、入射したＸ線のエネルギーをシンチレータの変換ファクターで割ることで算出される。つまり、シンチレータに入射するＸ線のエネルギーと、シンチレータが放出する可視光のフォトン数とは比例する。このため、図５の横軸は、シリコンフォトマルチプライアーに入射した可視光のフォトン数と考えることもできる。
【００４５】
理想的には、図５に直線Ｓで示したように、シリコンフォトマルチプライアーに入射する真のフォトン数は、Ｘ線のエネルギー、すなわちシンチレータによって発生する可視光のフォトン数に対して線形な振る舞いを示す。しかし、シリコンフォトマルチプライアーが有するセルの数は有限であるため、可視光のフォトン数が増加すると、一つのセルに複数の可視光のフォトンが同時に入射する確率が高くなる。ところが、セルは、フォトンが一つ入射する場合及びフォトンが二つ以上の入射する場合のいずれの場合でも所定の電気信号を出力するため、フォトンの数え落しが発生してしまう。このため、実際には、図５に曲線Ｃｍ及び曲線Ｃｆで示したように、シリコンフォトマルチプライアーが検出するフォトン数は、Ｘ線のエネルギー、すなわちシンチレータによって発生する可視光のフォトン数に対して非線形な振る舞いを示す。この現象は、パイルアップ（Pile  Up）と呼ばれる。
【００４６】
また、Ｘ線のエネルギーに対するシリコンフォトマルチプライアーが検出するフォトン数の非線形な振る舞いは、有効エリア内のセル数に依存する。図５に示した曲線Ｃｍは、有効エリア内のセル数が多い場合における、Ｘ線のエネルギーとシリコンフォトマルチプライアーが検出したフォトン数との関係を示す曲線である。図５に示した曲線Ｃｆは、有効エリア内のセル数が少ない場合における、Ｘ線のエネルギーとシリコンフォトマルチプライアーが検出したフォトン数との関係を示す曲線である。曲線Ｃｍと曲線Ｃｆとを比較すると分かるように、有効エリア内のセル数が少ない程、Ｘ線のエネルギーが低い所から、Ｘ線のエネルギーに対するシリコンフォトマルチプライアーが検出するフォトン数が非線形な振る舞いを示していることが分かる。これは、有効エリア内のセル数が少ない程、パイルアップが起こり易いためである。
【００４７】
したがって、有効エリアの面積が異なるシリコンフォトマルチプライアーを有するシリコンフォトマルチプライアーアレイを有する従来の医用画像診断装置では、Ｘ線のエネルギーに対するシリコンフォトマルチプライアーが検出するフォトン数の振る舞いの差異によって、画質が劣化してしまうことがあった。
【００４８】
次に、図６及び図７を参照しながら、実施形態に係る医用画像診断装置１が備える検出器５について説明する。図６は、実施形態に係る医用画像診断装置１が有するシリコンフォトマルチプライアーアレイ５１ａの構成及び配置の一例を示す図である。図７は、実施形態に係る医用画像診断装置１が有するシリコンフォトマルチプライアーアレイ５１ｂの構成及び配置の一例を示す図である。
【００４９】
図６に示すように、実施形態に係る医用画像診断装置１が備える検出器５では、例えば、シリコンフォトマルチプライアーアレイ５１ａが、第１方向に一定の間隔で配列されている。ここで、第１方向とは、例えば、チャンネル方向である。チャンネル方向とは、回転フレーム７の円周方向である。
【００５０】
シリコンフォトマルチプライアーアレイ５１ａは、複数のシリコンフォトマルチプライアー５２ｃ及び複数のシリコンフォトマルチプライアー５２ｄを有する。シリコンフォトマルチプライアー５２ｃ及びシリコンフォトマルチプライアー５２ｄは、検出器５の検出面に垂直な方向から見ると、対向する一組の辺が第１方向に平行で、対向するもう一組の辺が第２方向に平行な長方形となっている。
【００５１】
シリコンフォトマルチプライアー５２ｄの第１方向に平行な辺は、シリコンフォトマルチプライアー５２ｃの第１方向に平行な辺より短い。これは、図２に示したシリコンフォトマルチプライアーアレイ５１１を第１方向に配列する場合と同様の理由によるものである。
【００５２】
シリコンフォトマルチプライアー５２ｄは、シリコンフォトマルチプライアーアレイ５１ａの第１方向の両端に配置されており、第２方向に配列されている。ここで、第２方向とは、例えば、被検体Ｐの体軸方向である。シリコンフォトマルチプライアー５２ｃは、シリコンフォトマルチプライアー５２ｄに挟まれた領域に、マトリクス状に配列されている。各シリコンフォトマルチプライアー５２ｃ及び各シリコンフォトマルチプライアー５２ｄは、それぞれ上述した投影データの各ビューの各画素に相当する。
【００５３】
シリコンフォトマルチプライアー５２ｃ及びシリコンフォトマルチプライアー５２ｄは、有効エリア５３ａを有する。有効エリア５３ａには、上述したセル５４が配置される。有効エリア５３ａは、検出器５の検出面に垂直な方向から見ると、対向する一組の辺が第１方向に平行で、対向するもう一組の辺が第２方向に平行な長方形となっている。シリコンフォトマルチプライアー５２ｃが有するセル５４の数と、シリコンフォトマルチプライアー５２ｄが有するセル５４の数とは等しい。
【００５４】
また、シリコンフォトマルチプライアー５２ｃ又はシリコンフォトマルチプライアー５２ｄのうち有効エリア５３ａでない領域には、セル５４に接続された配線等が配置されている。セル５４に接続された配線は、各シリコンフォトマルチプライアー５２ｃ又は各シリコンフォトマルチプライアー５２ｄごとに一本に集約され、データ収集部６に接続されている。
【００５５】
或いは、図７に示すように、実施形態に係る医用画像診断装置１が備える検出器５では、例えば、シリコンフォトマルチプライアーアレイ５１ｂが、第１方向及び第１方向と交差する第２方向に一定の間隔で配列されている。
【００５６】
シリコンフォトマルチプライアーアレイ５１ｂは、複数のシリコンフォトマルチプライアー５２ｅ、複数のシリコンフォトマルチプライアー５２ｆ、複数のシリコンフォトマルチプライアー５２ｇ及び四つのシリコンフォトマルチプライアー５２ｈを有する。シリコンフォトマルチプライアー５２ｅ、シリコンフォトマルチプライアー５２ｆ、シリコンフォトマルチプライアー５２ｇ及びシリコンフォトマルチプライアー５２ｈは、検出器５の検出面に垂直な方向から見ると、対向する一組の辺が第１方向に平行で、対向するもう一組の辺が第２方向に平行な長方形となっている。
【００５７】
シリコンフォトマルチプライアー５２ｆの第２方向に平行な辺は、シリコンフォトマルチプライアー５２ｅの第２方向に平行な辺より短い。シリコンフォトマルチプライアー５２ｇの第１方向に平行な辺は、シリコンフォトマルチプライアー５２ｅの第１方向に平行な辺より短い。シリコンフォトマルチプライアー５２ｈの第１方向に平行な辺は、シリコンフォトマルチプライアー５２ｅの第１方向に平行な辺より短く、シリコンフォトマルチプライアー５２ｇの第１方向に平行な辺と長さが等しい。シリコンフォトマルチプライアー５２ｈの第２方向に平行な辺は、シリコンフォトマルチプライアー５２ｅの第２方向に平行な辺より短く、シリコンフォトマルチプライアー５２ｆの第２方向に平行な辺と長さが等しい。これは、これは、図３に示したシリコンフォトマルチプライアーアレイ５１２を第１方向及び第２方向に配列する場合と同様の理由によるものである。
【００５８】
シリコンフォトマルチプライアー５２ｈは、シリコンフォトマルチプライアーアレイ５１ｂの四隅に配置されている。シリコンフォトマルチプライアー５２ｆは、シリコンフォトマルチプライアーアレイ５１ｂの第２方向の両端に配置されており、第１方向に配列されている。シリコンフォトマルチプライアー５２ｇは、シリコンフォトマルチプライアーアレイ５１ｂの第１方向の両端に配置されており、第２方向に配列されている。シリコンフォトマルチプライアー５２ｅは、シリコンフォトマルチプライアー５２ｆ、シリコンフォトマルチプライアー５２ｇ及びシリコンフォトマルチプライアー５２ｈで囲まれた領域に、マトリクス状に配列されている。各シリコンフォトマルチプライアー５２ｅ、各シリコンフォトマルチプライアー５２ｆ、各シリコンフォトマルチプライアー５２ｇ及び各シリコンフォトマルチプライアー５２ｈは、それぞれ上述した投影データの各ビューの各画素に相当する。
【００５９】
シリコンフォトマルチプライアー５２ｅ、シリコンフォトマルチプライアー５２ｆ、シリコンフォトマルチプライアー５２ｇ及びシリコンフォトマルチプライアー５２ｈは、有効エリア５３ｂを有する。有効エリア５３ｂには、上述したセル５４が配置される。有効エリア５３ｂは、検出器５の検出面に垂直な方向から見ると、対向する一組の辺が第１方向に平行で、対向するもう一組の辺が第２方向に平行な長方形となっている。シリコンフォトマルチプライアー５２ｅが有するセル５４の数と、シリコンフォトマルチプライアー５２ｆが有するセル５４の数と、シリコンフォトマルチプライアー５２ｇが有するセル５４の数と、シリコンフォトマルチプライアー５２ｈが有するセル５４の数とは等しい。
【００６０】
また、シリコンフォトマルチプライアー５２ｅ、シリコンフォトマルチプライアー５２ｆ、シリコンフォトマルチプライアー５２ｇ又はシリコンフォトマルチプライアー５２ｈのうち有効エリア５３ｂでない領域には、セル５４に接続された配線等が配置されている。セル５４に接続された配線は、各シリコンフォトマルチプライアー５２ｅ、各シリコンフォトマルチプライアー５２ｆ、各シリコンフォトマルチプライアー５２ｇ又は各シリコンフォトマルチプライアー５２ｈごとに一本に集約され、データ収集部６に接続されている。
【００６１】
また、Ｘ線がシンチレータに入射することで発生する可視光は、シンチレータから空間的に一様に放出されるとは限らない。このため、検出器５において、有効エリアにおける単位面積当たりの数は、製造時に生じる寸法誤差の範囲内で等しいことが好ましい。或いは、検出器５において、有効エリアにおける単位面積当たりの数は、等しいことが好ましい。
【００６２】
また、検出器５において、有効エリアの形状は、製造時に生じる寸法誤差の範囲内で等しいことが好ましい。或いは、検出器５において、有効エリアの形状は、等しいことが好ましい。
【００６３】
検出器５が、これらの構成の少なくとも一つを満たすことにより、可視光がシンチレータから空間的に一様に放出されなかったとしても、可視光のフォトンが一部のセルにのみ集中的に入射することによってパイルアップが発生することを抑制することができる。したがって、検出器５を備える医用画像診断装置１は、画質の劣化を抑制することができる。
【００６４】
さらに、検出器５において、有効エリアは、第１方向及び第１方向と交差する第２方向に、製造時に生じる寸法誤差の範囲内で等間隔に配置されていることが好ましい。或いは、検出器５において、有効エリアは、第１方向及び第１方向と交差する第２方向に等間隔に配置されていることが好ましい。ここで、上述した通り、例えば、第１方向はチャンネル方向、第２方向は被検体Ｐの体軸方向である。また、検出器５において、隣接する二つのシリコンフォトマルチプライアーアレイを跨いで隣接する二つの有効エリア間の距離と、アレイ各々の内部で隣接する有効エリア間の距離とは、等しいことが好ましい。例えば、図６に示したようにシリコンフォトマルチプライアーアレイ５１ａが配置された場合、左端に配置されたシリコンフォトマルチプライアーアレイ５１ａの右端に配置された有効エリア５３ａと、中央に配置されたシリコンフォトマルチプライアーアレイ５１ａの左端に配置された有効エリア５３ａとの間の距離は、各シリコンフォトマルチプライアーアレイ５１ａの内部で第１方向に隣接する有効エリア５３ａ間の距離と等しい。これは、図７に示したようにシリコンフォトマルチプライアーアレイ５１ｂが配置されている場合でも同様である。また、図７に示したようにシリコンフォトマルチプライアーアレイ５１ｂが配置されている場合、中央上段に配置されたシリコンフォトマルチプライアーアレイ５１ｂの下端に配置された有効エリア５３ｂと、中央下段に配置されたシリコンフォトマルチプライアーアレイ５１ｂの上端に配置された有効エリア５３ｂとの間の距離は、各シリコンフォトマルチプライアーアレイ５１ｂの内部で第２方向に隣接する有効エリア５３ｂ間の距離と等しい。これらの構成の少なくとも一つを満たすことにより、検出器５において有効エリアの配列が一様な配列に近づくため、検出器５を備える医用画像診断装置１は、画質の劣化を抑制することができる。
【００６５】
上述した実施形態によれば、検出器５において、シリコンフォトマルチプライアー５２ｃが有するセル５４の数と、シリコンフォトマルチプライアー５２ｄが有するセル５４の数とが等しい。また、上述した実施形態によれば、検出器５において、シリコンフォトマルチプライアー５２ｅが有するセル５４の数と、シリコンフォトマルチプライアー５２ｆが有するセル５４の数と、シリコンフォトマルチプライアー５２ｇが有するセル５４の数と、シリコンフォトマルチプライアー５２ｈが有するセル５４の数とが等しい。
【００６６】
このため、Ｘ線のエネルギーに対するシリコンフォトマルチプライアー５２ｃが検出するフォトン数の振る舞いと、Ｘ線のエネルギーに対するシリコンフォトマルチプライアー５２ｄが検出するフォトン数の振る舞いとが等しくなる。また、Ｘ線のエネルギーに対するシリコンフォトマルチプライアー５２ｅが検出するフォトン数の振る舞いと、Ｘ線のエネルギーに対するシリコンフォトマルチプライアー５２ｆが検出するフォトン数の振る舞いと、Ｘ線のエネルギーに対するシリコンフォトマルチプライアー５２ｇが検出するフォトン数の振る舞いと、Ｘ線のエネルギーに対するシリコンフォトマルチプライアー５２ｈが検出するフォトン数の振る舞いとが等しくなる。したがって、検出器５を備える医用画像診断装置１は、Ｘ線のエネルギーに対するシリコンフォトマルチプライアーが検出するフォトン数の振る舞いの差異による画質の劣化を抑制することができる。
【００６７】
なお、検出器５において、有効エリアは、第１方向及び第１方向と交差する第２方向に等間隔に配置されていなくてもよい。また、検出器５において、有効エリアの形状は、異なっていてもよい。さらに、検出器５において、有効エリアの面積は、異なっていてもよい。すなわち、少なくともシリコンフォトマルチプライアーが有するセルの数さえ等しければ、医用画像診断装置１は、上述した効果を奏する。
【００６８】
また、上述した検出器５は、フォトンカウンティング型Ｘ線ＣＴ装置に限らず、ＰＥＴ装置、ＳＰＥＣＴ装置等の核医学イメージング装置、フォトンカウンティング型の検出器を備えたＸ線診断装置等にも使用することができる。上述した検出器５では、放射線のエネルギーに対するシリコンフォトマルチプライアーが検出するフォトン数の振る舞いが全てのエネルギー範囲において等しくなるため、使用する放射線のエネルギー範囲が広い医用画像診断装置において特に有効である。
【００６９】
上述した各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図１に示した通りに構成されていることを要しない。すなわち、各構成要素の分散又は統合の具体的な形態は図１に示したものに限られず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散又は統合して構成することができる。さらに、各構成要素の各処理機能は、その全部または任意の一部が、ＣＰＵ及びこのＣＰＵにおいて実行されるプログラムによって実現される。或いは、各構成要素の各処理機能は、その全部または任意の一部が、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現される。
【００７０】
以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、画質の劣化を抑制することができる。
【００７１】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００７２】
５  検出器
８６  画像生成部
【図１】
0006425935.tif 000002
【図２】
0006425935.tif 000003
【図３】
0006425935.tif 000004
【図４】
0006425935.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
0006425935.tif 000008