(57)【要約】【課題】高精度の位置合わせや加工精度を必要としないＸ線検出器を採用したマルチスライス型Ｘ線ＣＴ装置を提供する。【解決手段】被検体１５を透過したＸ線４の強度に応じて電気信号を出力する光検出素子アレイ７が実装された基板８のチャンネル方向の幅Ｗ２を、光検出素子アレイ７のチャンネル方向の幅Ｗ１より小さくしたもので、基板８に対し光検出素子アレイ７の位置決め精度が多少悪くても、基板８の両側が光検出素子アレイ７の両側面より突出することがないため、光検出素子アレイ７を基板８のチャンネル方向の位置決めを高精度で行う作業が不要となり、また基板８の両側面を高精度で仕上げる必要がないことから、製作コストの削減が図れる。【選択図】図７
2007014612.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体を中心に回転する回転体と、前記被検体を挟んで対向するよう前記回転体に設置されたＸ線管及びＸ線検出器とを備え、前記Ｘ線管の焦点を中心とする円弧上に、前記被検体のスライス方向と直交するチャンネル方向に複数のＸ線検出素子を連続的に並べて配置することにより前記Ｘ線検出器を形成したマルチスライス型Ｘ線ＣＴ装置であって、前記被検体を透過したＸ線の強度に応じた電気信号を出力する光検出素子アレイと、前記光検出素子アレイが実装された基板と、前記光検出素子アレイからの電気信号を切り換えて出力するスイッチ素子アレイとから前記Ｘ線検出素子を形成すると共に、前記基板のチャンネル方向の幅を、前記光検出素子アレイのチャンネル方向の幅より小さくしたことを特徴とするマルチスライス型Ｘ線ＣＴ装置。
【請求項２】
前記基板のチャンネル方向の幅を、前記光検出素子アレイのチャンネル方向の幅より１ｍｍ以上小さくしてなる請求項１に記載のマルチスライス型Ｘ線ＣＴ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同時に複数のスライス画像が得られるマルチスライス型Ｘ線ＣＴ装置関する。
【背景技術】
【０００２】
従来被検体のスライス画像を得るＸ線ＣＴ装置においては、スループットを向上させるために検査時間を短縮する必要があり、このため１次元的に配列されていたＸ線検出素子を、被検体のスライス方向に複数列配列することにより、１回のスキャン動作で複数のスライス画像が得られるようにしたマルチスライス型Ｘ線ＣＴ装置が実用化されている。
またマルチスライス型Ｘ線ＣＴ装置に採用されているＸ線検出器は、従来の１次元的に配列されたシングルスライス型の検出器に比べて検査時間の短縮と同時に、Ｘ線管から放射されるＸ線の利用効率も高いという利点を有している反面、次のような問題もある。
【０００３】
すなわちマルチスライス型Ｘ線ＣＴ装置に使用するＸ線検出器では、多素子を被検体のスライス方向及びスライス方向と直交するチャンネル方向に配列する必要があることから、１つのチップ上に複数のチャンネルを形成した光検出素子アレイを多数使用しており、限られた実装スペースに高密度に素子を配列する必要があることから、光検出素子アレイにシリコンフォトダイオード等の半導体デバイスを使用しているが、各光検出素子の受光部より信号を取り出すために、受光部をチャンネル方向及びこれと直交するスライス方向に分離した２次元配列にしている（例えば特許文献１）。
【０００４】
前記特許文献１に記載のＸ線ＣＴ装置では、シンチレータと、チャンネル方向及びスライス方向に分離された受光領域を持つ光検出素子アレイと、スライス方向に分離された受光領域の複数の出力を切り換えて外部回路へ導くスイッチ素子アレイとからなるＸ線検出素子アレイを長方形状の基板上に実装し、かつＸ線管の焦点を中心としたほぼ円弧上に等角度ピッチで前記基板をポリゴン状に複数配列することにより、Ｘ線検出器を構成している。
【特許文献１】特開２００２−２９６３５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし前記特許文献１に記載のＸ線検出器では、基板上に実装された光検出素子アレイの幅が基板の幅と等しくなるように設定されているため、次のような問題がある。
すなわち基板上に実装された光検出素子アレイの各受光部と、基板上に形成されたパッドの間をスイッチ素子アレイを介して接続する場合、光検出素子アレイとスイッチ素子アレイの間及びスイッチ素子アレイとパッドの間をワイヤでボンディングした後、ボンディング部分をエポキシ樹脂等の保護樹脂でモールドする処理を行っているが、ワイヤやスイッチ素子アレイを保護樹脂でモールドした際、保護樹脂の一部が硬化する前に基板の両側に流れ出して両側面に付着し、硬化することがよくある。
【０００６】
基板の両側面に保護樹脂が付着して硬化すると、各基板の両側面を互いに当接させてＸ線検出器を組み立てる際、各基板の間に隙間が発生して、各基板を所定位置に正確に配列できなくなるため、Ｘ線検出器の組み立て精度が低下したり、Ｘ線検出器自体の性能が低下する問題がある。
かかる問題を解消するためには、保護樹脂が基板の両側面側に流れ出さないよう基板の両側面にマスキングテープを貼着して保護樹脂の流出を防止したり、基板の両側面に保護樹脂が付着した場合、硬化する前に払拭する等の作業を行う必要があるが、これら作業は煩雑なため組み立て時の作業能率を低下させる問題がある。
【０００７】
また基板の幅と光検出素子アレイの幅を等しくした前記特許文献１に記載のＸ線検出器では、基板に光検出素子アレイを実装する際位置合せ精度が悪いと、基板の両側面から光検出素子アレイの一部がはみ出してしまい、その結果Ｘ線検出器を配列した際光検出素子アレイの間に隙間が生じたり、基板の間に隙間が生じて、Ｘ線検出器の性能が低下する問題がある。
この問題を解消するためには、基板と光受光素子アレイの位置決め精度や、基板の幅精度、光検出素子アレイの幅精度を厳密に管理した精度の高い基板や光検出素子アレイを製作する必要があるため、部品コストが上がる等の問題がある。
本発明はかかる従来の問題を改善するためになされたもので、高精度の位置合わせや加工精度を必要としないＸ線検出器を採用したマルチスライス型Ｘ線ＣＴ装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のマルチスライス型Ｘ線ＣＴ装置は、被検体を挟んで対向するよう回転体に設置されたＸ線管及びＸ線検出器とを備え、Ｘ線管の焦点を中心とする円弧上に、被検体のスライス方向と直交するチャンネル方向に複数のＸ線検出素子を連続的に並べて配置することによりＸ線検出器を形成したマルチスライス型Ｘ線ＣＴ装置であって、被検体を透過したＸ線の強度に応じた電気信号を出力する光検出素子アレイと、光検出素子アレイが実装された基板と、光検出素子アレイからの電気信号を切り換えて出力するスイッチ素子アレイとからＸ線検出素子を形成すると共に、基板のチャンネル方向の幅を、光検出素子アレイのチャンネル方向の幅より小さくしたものでる。
【０００９】
前記構成により、基板に対し光検出素子アレイの位置決め精度が多少悪くても、基板の両側が光検出素子アレイの両側面より突出することがないため、光検出素子アレイを基板のチャンネル方向の位置決めを高精度で行う作業が不要となり、これによってＸ線検出器の組み立て作業が短時間で能率よく行えると共に、基板の両側面を高精度で仕上げる必要がないことから、ルータ等の加工機械を使用して基板を加工できるため、製作コストの削減も図れるようになる。
また基板の両側面に保護樹脂の一部が付着して硬化しても、光検出素子アレイの両側面より外側へはみ出すことがないため、保護樹脂が基板の両側面側へ流出しないようにマスキングテープ等で対策を施したり、基板の両側面に付着した保護樹脂が硬化する前に払拭する等の煩雑な作業が不要となり、これによってＸ線検出器を組み立てる際の作業能率が向上する。
【００１０】
本発明のマルチスライス型Ｘ線ＣＴ装置は、基板のチャンネル方向の幅を、光検出素子アレイのチャンネル方向の幅より１ｍｍ以上小さくしたものである。
【００１１】
前記構成により、基板に対し光検出素子アレイの実装位置が０．５ｍｍ程度ずれた場合でも、隣接する光検出素子アレイの基板同士が干渉することがないため、Ｘ線検出素子の組み立て作業に何等支障をきたすことがない。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のマルチスライス型X線ＣＴ装置によれば、基板に対し光検出素子アレイの位置決め精度が多少悪くても、基板の両側が光検出素子アレイの両側面より突出することがないため、光検出素子アレイを基板のチャンネル方向の位置決めを高精度で行う作業が不要となり、これによってＸ線検出器の組み立て作業が短時間で能率よく行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１はマルチスライス型Ｘ線ＣＴ装置の原理図、図２はマルチスライス型Ｘ線ＣＴ装置の概略構成図、図３は図２のＡ−Ａ線に沿う断面図、図４はＸ線検出器の平面図、図５はＸ線検出器の側面図、図６は図４のＢ−Ｂ線に沿う断面図、図７は光検出素子アレイの平面図、図８は光検出素子アレイの側面図、図９は図８のＣ円内の拡大図、図１０は図７のＤ円内の拡大図、図１１はスイッチ素子アレイの作用説明図、図１２はＸ検出素子の変形例を示す説明図である。
【００１４】
図１に示すマルチスライス型Ｘ線ＣＴ装置は、被検体１５を挟んで対向する位置に、Ｘ線管２とＸ線検出器３が配置されており、これらＸ線管２及びＸ線検出器３は、図２に示すように被検体１５を中心に回転する回転体１に取り付けられていて、回転体１の回転と同時に、Ｘ線管２より被検体１５へＸ線４が照射され、被検体１５を透過したＸ線４は、Ｘ線検出器３により受光されるようになっている。
Ｘ線検出器３はＸ線管２の焦点を中心とし、かつ被検体１５のスライス方向と直交するチャンネル方向に円弧状に形成された取り付け枠３ａを有していて、この取り付け枠３ａが取り付け板３ｂを介して回転体１に取り付けられており、取り付け枠３ａ内には、保持部材３ｃによりスライス方向の両側面が保持されたコリメータ板５が設けられている。
そしてＸ線管２の焦点を中心に湾曲する取り付け枠３ａの底面に、チャンネル方向にＸ線検出素子６が多数配列されている。
【００１５】
Ｘ線検出素子６は、スライス方向に複数列、例えば４列に分割された多数のフォトダイオード７ａよりなる光検出素子アレイ７と、光検出素子アレイ７が実装されたプリント基板よりなる基板８とから構成されていて、図７に示すように光検出素子アレイ７のチャンネル方向の幅Ｗ１に対して基板８の幅Ｗ２は１ｍｍ以上小さく設定されている。
基板８の長さＬは、取り付け枠３ｂのスライス方向の幅とほぼ等しくなっていて、基板８の両端側に穿設された取り付け孔８ａより挿入したビス等の固着具８ｂを、取り付け枠３ｂの底面に穿設された取り付け孔（図示せず）に螺挿することにより、取り付け枠３ｂの底面に基板８の両端が固着されている。
【００１６】
光検出素子アレイ７の受光面上には、各フォトダイオード７ａに対応するように分割されたシンチレータアレイ７ｂが、フォトダイオード７ａの上面を覆うように透明な接着剤で接着されていて、コリメータ板５の下方にシンチレータアレイ７ｂが位置しており、シンチレータアレイ７ｂの上方にコリメータ板５を設けることによりＸ線管２の焦点以外の方向から入射してくる散乱Ｘ線が検出素子アレイ７の受光面に入射しないようになっている。
光検出素子アレイ７のシンチレータアレイ７ｂは、入射したＸ線４の強度に応じて発光し、その光を光検出素子アレイ７の各フォトダイオード７ａが受光することにより、入射Ｘ線強度に比例した電流が光検出素子アレイ７より電気信号として出力されるようになっている。
基板８に設けられた光検出素子アレイ７の両端側近傍には、スイッチ素子アレイ９が基板８上に実装されていて、光検出素子アレイ７の各フォトダイオード７ａ毎に設けられたチップ配線７ｃのパッド７ｄとスイッチ素子アレイ９の各パッド９ａの間が、３０μｍ程度の極細の金線よりなるワイヤ１０でボンディングされている。
【００１７】
スイッチ素子アレイ９は、スライス方向に多数分割された光検出素子アレイ７の各チップ７ａより出力される電気信号の組み合わせを変えることにより、計測スライス幅の変更を行うもので、図１１の（ａ）に示すようにスイッチ素子アレイ９にスイッチ切り換え信号１２を入力して、中央部の４スライス分を個別に取り出すことにより、光検出素子アレイ７のスライス方向の基本分割ピッチに対応した「スライス厚１」の計測が４スライス同時に行えるようになる。
図１１の（ｂ）では、スイッチ素子アレイ９にスイッチ切り換え信号１２を入力して、２スライス分づつの信号を組み合わせて取り出すことにより、「スライス厚２」の計測が４スライス同時に行えるようになり、同様にスイッチ素子アレイ９の切り換えにより図１１の（ｃ）や（ｄ）に示すように「スライス厚３」、「スライス厚４」の計測が４スライス同時に行えるようになる。
【００１８】
また光検出素子アレイ７の幅より１ｍｍ以上幅を小さくした基板８上に実装されたスイッチ素子アレイ９のパッド９ａは、基板８の幅を小さくした分、各パッド９ａの間隔を狭くする必要がある。
しかし各パッド９ａの間隔を狭くするとワイヤ１０をボンディングする際、隣接するパッド９ａに跨ってワイヤ１０がボンディングされる不具合が発生するため、これを防止すべく各パッド９ａをチャンネル方向にずらして２列に配列しており、これによって各パッド８ａの間隔を維持しつつ、基板８の幅に対応するようにパッド９ａを形成することができ、これに合わせて光検出素子アレイ７側のパッド７ｃの間隔も同様に設定されている。
スイッチ素子アレイ９より出力される信号を取り出す出力側のパッド９ｂは、入力側のパッド９ａに比べて数が少ないことから１列に配列しており、これら出力側のパッド９ｂと、基板８上に形成された配線パターン８ｄの間も極線の金線よりなるワイヤ１０でボンディングされており、スイッチ素子アレイ９とワイヤ１０は、エポキシ樹脂等の保護樹脂１１によりモールドされていて、Ｘ線検出器５を組み立てる際にワイヤ１０が断線したり、ボンディング部が剥離するのを防止している。
【００１９】
一方Ｘ線検出器３を構成するＸ線検出素子６の基板８には、裏面の両端側にコネクタ１４が設けられている。
これらコネクタ１４の複数のピン１４ａは、スイッチ素子アレイ９より出力される電気信号を取り出す配線パターン８ｃと電気的に接続されており、各コネクタ１４と、Ｘ線検出器３の下方に設置されたデータ収集ユニット１６のコネクタ１７の間がケーブル１８で接続されている。
データ収集ユニット１６は、回転体１に取り付けられたケース１６ａ内に、データ収集手段を構成する増幅回路基板１９等が収容されていて、収集したデータを増幅して図示しない画像処理手段へ送るようになっている。
【００２０】
次に前記構成されたマルチスライス型Ｘ線ＣＴ装置の作用を説明する。
Ｘ線検出器５を製作するに当っては、実装する光検出素子アレイ７のチャンネル方向の幅Ｗ１より１ｍｍ以上幅Ｗ２を小さくした基板８上に光検出素子アレイ７を実装するようにしたため、基板８に対し光検出素子アレイ７の位置決め精度が多少悪くても、基板８の両側が光検出素子アレイ７の両側面より突出することがなく、これによって光検出素子アレイ７を基板８のチャンネル方向の位置決めを高精度で行う必要がないため、組み立て作業が短時間で能率よく行える。
また基板８の両側面を高精度で仕上げる必要がないため、プリント基板の端面加工等で使用されているルータ等の加工機械を使用して基板８を加工できるため、製作コストの削減も図れるようになる。
【００２１】
一方基板８上に光検出素子アレイ７とスイッチ素子アレイ９を実装したら、光検出素子アレイ７のパッド７ｄとスイッチ素子アレイ９のパッド９ａの間及びスイッチ素子アレイ９のパッド９ｂの間と基板８上の配線パターン８ｃの間をワイヤ１０でボンディングした後、スイッチ素子アレイ９とともにワイヤ１０を、図８に示すようにエポキシ樹脂等の保護樹脂１１によりモールドするが、このとき保護樹脂１１の一部が硬化する前に基板８の両側面へ流出して、基板８の両側面に付着することがある。
しかし基板８の幅Ｗ２は、光検出素子アレイ７の幅Ｗ１より予め１ｍｍ以上小さく設定されているため、基板８の両側面に保護樹脂１１の一部が付着して硬化しても、光検出素子アレイ７の両側面より外側へはみ出すことがない。
これによって保護樹脂１１が基板８の両側面側へ流出しないようにマスキングテープ等で対策を施したり、基板８の両側面に付着した保護樹脂１１が硬化する前に払拭する等の煩雑な作業が不要となるため、組み立て時の作業能率が向上する。
【００２２】
以上のようにして組み立てられたＸ線検出素子５を、Ｘ線管２の焦点を中心とする円弧状に形成された取り付け枠３ａの底面に固着具８ｂにより固着するが、各Ｘ線検出素子５の取り付けに当たっては、光検出素子アレイ７の両側面が隣接する光検出素子アレイ７の両側面と密着するように位置決めし、基板８の両端側に穿設された取り付け孔８ａに挿入した固着具８ｂを、取り付け枠３ｂの底面に形成されたねじ孔に螺挿するもので、光検出素子アレイ７の幅Ｗ１より基板８の幅Ｗ２が予め１ｍｍ以上小さく形成されているため、基板５ａの両側面同士が互に当接することがない。
これによって光検出素子アレイ７と基板８の位置決め精度に多少のバラツキがあったり、基板５ａの両側面に保護樹脂１１が付着していても、各光検出素子アレイ７の間に隙間が発生することがないため、Ｘ線検出素子５を容易かつ高精度で取り付け枠３ａに取り付けることができるようになる。
【００２３】
一方前記のようにして組み立てられたＸ線検出器３は、マルチスライス型Ｘ線ＣＴ装置の回転体１に取り付けられて、次のように使用に供せられる。
回転体１の中心に位置させた被検体１５をマルチスライスして、スライス画像を得るに当り、まず図示しない操作手段よりスライス幅を設定し、Ｘ線ＣＴ装置の運転を開始する。
Ｘ線ＣＴ装置の運転開始とともに回転体１が回転を開始し、同時にＸ線管２より被検体１５に向けてＸ線４が照射される。
被検体１５には図１に示すように、スライス方向に例えば４列のＸ線が同時に照射されて、被検体１５がＸ線４により４スライスされると共に、被検体１５を透過したＸ線４は、被検体１５を挟んでＸ線管２と対向するように設けられたＸ線検出器３に達する。
Ｘ線検出器３には、コリメータ板５が設けられていて、Ｘ線管２の焦点方向以外から入射される散乱Ｘ線がカットされるため、Ｘ線検出器３の光検出アレイ７には、Ｘ線管２の焦点方向からのＸ線４のみが受光されるようになる。
【００２４】
光検出素子アレイ７の各フォトダイオード７ａに受光されたＸ線４は、Ｘ線強度に比例した電気信号に変換されてスイッチ素子アレイ９へ出力される。
スイッチ素子アレイ９は、光検出素子アレイ７より出力された電気信号を、予め設定されたスライス幅となるように組み合わせてデータ収集ユニット１６へと出力する。
データ収集ユニット１６は、入力された電気信号を増幅回路基板１９に実装された電子回路により所定レベルまで増幅した後デジタル信号に変換して、画像を再構成する画像処理手段（図示せず）へと出力するもので、これによって被検体１５のマルチスライス画像が得られるようになる。
【００２５】
なお図１２は、光検出素子アレイ７側のパッド７ｄにスイッチ素子アレイ９の入力側を直接実装し、スイッチ素子アレイ９の出力側のパッド９ｂと基板８上に形成された配線パターン８ｃの間をワイヤ１０でボンディングした変形例を示すもので、この変形例によれば、光検出素子アレイ７のパッド７ｄとスイッチ素子アレイ９の入力間をワイヤ１０でボンディングする作業を省略できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態になるマルチスライス型Ｘ線ＣＴ装置の原理図である。
【図２】本発明の実施の形態になるマルチスライス型Ｘ線ＣＴ装置の概略構成図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿う拡大断面図である。
【図４】本発明の実施の形態になるマルチスライス型Ｘ線ＣＴ装置に設けられたＸ線検出器の平面図である。
【図５】本発明の実施の形態になるマルチスライス型Ｘ線ＣＴ装置に設けられたＸ線検出器の側面図である。
【図６】図４のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図７】本発明の実施の形態になるマルチスライス型Ｘ線ＣＴ装置のＸ線検出器を形成する光検出素子アレイの平面図である。
【図８】本発明の実施の形態になるマルチスライス型Ｘ線ＣＴ装置のＸ線検出器を形成する光検出素子アレイの側面図である。
【図９】図８のＣ円内の拡大図である。
【図１０】図７のＤ円内の拡大図である。
【図１１】本発明の実施の形態になるマルチスライス型Ｘ線ＣＴ装置のＸ線検出器を形成するスイッチ素子アレイの説明図である。
【図１２】本発明の実施の形態になるマルチスライス型Ｘ線ＣＴ装置のＸ線検出器を形成するＸ線検出素子の変形例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２７】
１    回転体
２    Ｘ線管
３    Ｘ線検出器
６    Ｘ線検出素子
７    光検出素子アレイ
８    基板
９    スイッチ素子アレイ
１０    ワイヤ
１１    保護樹脂
【図１】
2007014612.tif 000003
【図２】
2007014612.tif 000004
【図３】
2007014612.tif 000005
【図４】
2007014612.tif 000006
【図５】
2007014612.tif 000007
【図６】
2007014612.tif 000008
【図７】
2007014612.tif 000009
【図８】
2007014612.tif 000010
【図９】
2007014612.tif 000011
【図１０】
2007014612.tif 000012
【図１１】
2007014612.tif 000013
【図１２】
2007014612.tif 000014