(57)【要約】【課題】  本発明が解決しようとする課題は、検出器を一体で形成できるようにすることで、各検出素子のアライメントを容易に行い、Ｘ線の検出効率を高めるＸ線検出器を提供することである。【解決手段】  上記の課題を解決するために、一実施形態のＸ線検出器は、Ｘ線源から曝射されるＸ線を遮る複数のコリメータ素子からなるコリメータと、前記コリメータによってコリメートされたＸ線のエネルギーを吸収して発光する、複数のシンチレータ素子からなるシンチレータと、可撓性を有し、前記シンチレータからの光を電気信号へと変える光電変換部と、前記Ｘ線源を中心とする球面又は円柱面に沿った湾曲形状を有し、前記コリメータ又は前記光電変換部の少なくともどちらか一方と接し、前記コリメータ及び前記シンチレータ及び前記光電変換部の形状を保持するための保持部と、が備わる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線源から曝射されるＸ線の一部を遮る複数のコリメータ素子からなるコリメータと、
前記コリメータによってコリメートされたＸ線のエネルギーを吸収して発光する、複数のシンチレータ素子からなるシンチレータと、
可撓性を有し、前記シンチレータからの光を電気信号へと変える光電変換部と、
前記Ｘ線源を中心とする球面又は円柱面に沿った湾曲形状を有し、前記コリメータ又は前記光電変換部の少なくともどちらか一方の側に配置され、前記コリメータ及び前記シンチレータ及び前記光電変換部の形状を保持するための保持部と、
を有するＸ線検出器。
【請求項２】
前記治具は、前記コリメータ側に配置される請求項１に記載のＸ線検出器。
【請求項３】
前記治具は、前記光電変換部側に配置される請求項１に記載のＸ線検出器。
【請求項４】
前記光電変換部は、有機フォトダイオードである請求項１乃至３いずれか一項に記載のＸ線検出器。
【請求項５】
前記コリメータ素子はテーパ形状を有し、前記コリメータが前記保持部によって形状を保持されているとき、前記テーパ形状の頂点がＸ線源と実質的に一致する請求項１乃至４いずれか一項に記載のＸ線検出器。
【請求項６】
前記複数のシンチレータ素子の面のうち、それぞれの前記シンチレータ素子が隣り合う面に備わるリフレクタを更に有し、
前記シンチレータ素子はテーパ形状を有し、前記シンチレータが前記保持部によって形状を保持されているとき、前記テーパ形状の頂点がＸ線源と実質的に一致する請求項１乃至５いずれか一項に記載のＸ線検出器。
【請求項７】
複数の前記コリメータ素子と接着される第１シート部を更に有する請求項１乃至６いずれか一項に記載のＸ線検出器。
【請求項８】
複数の前記シンチレータ素子と接着される第２シート部を更に有する請求項１乃至６いずれか一項に記載のＸ線検出器。
【請求項９】
被検体にＸ線を曝射するＸ線源と、
前記Ｘ線源から曝射されるＸ線を遮る複数のコリメータ素子からなるコリメータと、
前記コリメータによってコリメートされたＸ線のエネルギーを吸収して発光する複数のシンチレータ素子からなるシンチレータと、
可撓性を有し、前記シンチレータからの光を電気信号へと変える光電変換部と、
前記Ｘ線源を中心とする球面又は円柱面に沿った湾曲形状を有し、前記コリメータ又は前記光電変換部の少なくともどちらか一方の側に配置され、前記コリメータ及び前記シンチレータ及び前記光電変換部の形状を保持するための保持部と、
前記光電変換部で検出された電気信号をもとに画像再構成を行うデータ処理部と、
を有するＸ線ＣＴ装置。
【請求項１０】
Ｘ線源から曝射される一部のＸ線を遮るそれぞれテーパ形状を有する複数のコリメータ素子からなるコリメータを製造する工程と、
前記コリメータによってコリメートされたＸ線を吸収して発光する、それぞれテーパ形状を有する複数のシンチレータ素子からなるシンチレータを製造する工程と、
可撓性を有し、前記シンチレータからの光を電気信号へと変える光電変換部を製造する工程と、
前記コリメータ又は前記光電変換部の少なくともどちらか一方を固定する、前記Ｘ線源を中心とする球面又は円柱面に沿った湾曲形状を有する保持部により、前記コリメータ及び前記シンチレータを、前記テーパ形状の頂点が前記Ｘ線源と実質的に一致するように保持する工程と、
を有するＸ線検出器の製造方法。
【請求項１１】
前記シンチレータは、型を用いて製造する請求項１０に記載のＸ線検出器の製造方法。
【請求項１２】
前記シンチレータは、切削することによって製造する請求項１０に記載のＸ線検出器の製造方法。
【請求項１３】
複数の前記コリメータ素子と第１シート部とを接着させる工程を更に有する請求項１０乃至１２いずれか１項に記載のＸ線検出器の製造方法。
【請求項１４】
複数の前記シンチレータ素子と第２シート部とを接着させる工程を更に有する請求項１０乃至１２いずれか１項に記載のＸ線検出器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、Ｘ線検出器、Ｘ線検出器の製造方法及びＸ線ＣＴ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：コンピュータ断層撮影）装置は、Ｘ線源により天板上に載置された被検体に対してＸ線を曝射し、Ｘ線検出器によって、被検体を透過し減衰したＸ線を検出して被検体の投影データを収集する装置である。
【０００３】
Ｘ線検出器は、天板上の被検体を挟んでＸ線源に対向する位置に配置されており、天板上の被検体の体軸方向（スライス方向）、及び体軸方向に直交するチャンネル方向に配列された複数の検出素子を備えている。これは面検出器（Ａｒｅａ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）と呼ばれ、１６ｃｈ×１６ｒｏｗ×２０ｍｏｄｕｌｅの場合、検出素子は５１２０個にも及ぶ。各検出素子は、Ｘ線を吸収して発光するシンチレータ素子と、シンチレータ素子で発光した光を受光して電気信号に変換するフォトダイオードと、を含む。また、シンチレータ素子の上部（Ｘ線源側）には、被検体を透過し減衰したＸ線をシンチレータ素子へ効率良く導くためのコリメータ素子が備わっている。そして各検出素子は、Ｘ線源を中心とする球面又は円柱面に沿った湾曲形状を有して配列されている。
【０００４】
フォトダイオードから出力される電気信号は、Ｘ線が被検体のどの部分を透過したかによって変化するＸ線のエネルギー強度を反映するものであり、出力された電気信号に基づいて被検体の断層画像が再構成され、表示装置に表示される。
【０００５】
このようなＸ線検出器に用いられるフォトダイオードは、プリント基板上にシンチレータ素子の数と同様の数だけ設けられている。そしてそれらフォトダイオード及びプリント基板は可撓性に乏しいが故に、検出素子が数百個、数千個並ぶ面検出器において、精度良く並べることが困難であり、製造コストもかかる。検出素子の配置にズレが生じると、効率良くＸ線を検出することができず、断層画像において満足のいく画質を得ることができない。これはＸ線検出器の大面積化にあたり、避けて通れない課題である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４６４３８８５号公報
【特許文献２】特許第４６４７９３８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、検出器を一体で形成できるようにすることで、各検出素子のアライメントを容易に行い、Ｘ線の検出効率を高めるＸ線検出器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、一実施形態のＸ線検出器は、Ｘ線源から曝射されるＸ線を遮る複数のコリメータ素子からなるコリメータと、前記コリメータによってコリメートされたＸ線のエネルギーを吸収して発光する、複数のシンチレータ素子からなるシンチレータと、可撓性を有し、前記シンチレータからの光を電気信号へと変える光電変換部と、前記Ｘ線源を中心とする球面又は円柱面に沿った湾曲形状を有し、前記コリメータ又は前記光電変換部の少なくともどちらか一方と接し、前記コリメータ及び前記シンチレータ及び前記光電変換部の形状を保持するための保持部と、が備わる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】Ｘ線ＣＴ装置の概略図である。
【図２】第１の実施形態における、Ｘ線検出器及びＸ線検出器を構成する検出素子の概略図である。
【図３】第１の実施形態における、Ｘ線検出器の概略図である。
【図４】第１の実施形態における、コリメータ素子の製造方法を示した概略図である。
【図５】第１の実施形態における、シンチレータ素子の製造方法を示した概略図である。
【図６】第１の実施形態におけるフローチャートである。
【図７】第１の実施形態における、検出素子の一例を示した概略図である。
【図８】第２の実施形態における、Ｘ線検出器の概略図である。
【図９】第２の実施形態におけるフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、発明を実施するための実施形態について説明する。
【００１１】
（第１の実施形態）
本実施形態のＸ線検出器について、図１及び図２に基づいて説明する。
【００１２】
図１は、Ｘ線ＣＴ装置１の概略構成を示すブロック図であり、このＸ線ＣＴ装置１は、寝台（図示なし）とガントリ１０とコンソール２０とが具備されている。
【００１３】
Ｘ線ＣＴ装置１は、ガントリ１０を備え、このガントリ１０には回転リング１１が設けられ、回転機構（図示なし）によって回転する。回転リング１１内にはＸ線源１２とＸ線検出器１３が対向して配置されており、回転リング１１の中心部は開口し、そこに寝台に備わる天板１４に載置された被検体Ｐが挿入される。
【００１４】
Ｘ線源１２から曝射されたＸ線は被検体Ｐを透過し、減衰してＸ線検出器１３によって検出され、その後電気信号に変換され、データ収集部１５にて増幅、デジタルデータに変換され、データ伝送部１６を介して投影データが伝送される。
【００１５】
コンソール２０は、データ伝送部１６から伝送された投影データをもとに画像再構成を行うデータ処理部２５と、記憶部２４と、表示部２３と、操作部２２と、コンソール２０内の各種制御や、ガントリ１０やＸ線源１２の制御を行うシステム制御部２１とを有する。
【００１６】
操作部２２は、キーボードやマウス等のデバイスであり、これらは医師等の操作者によって操作される。操作部２２は、画像処理する上で各種指示を入力することや、被検体Ｐの状態や検査方法等の情報を入力することを行う。また、操作部２２は、撮像条件の設定を行う。
【００１７】
表示部２３は、被検体Ｐの断層画像等を表示する。
【００１８】
記憶部２４は、被検体Ｐの断層画像のデータや撮像条件等を記憶する。
【００１９】
データ処理部２５は、データ伝送部１６から送られてくる投影データの信号強度の補正や信号欠落の補正等の処理を行い、画像再構成を行う。そしてデータ処理部２５は、画像再構成された画像データをバスライン３０上に出力する。また、データ処理部２５は、記憶部２４に保存されたデータを用いて各種データ処理を行う。
【００２０】
図２（ａ）は、本実施形態におけるＸ線検出器１３に用いられる検出素子の斜視図である。
【００２１】
図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す検出素子の、Ａ―Ｂ面での断面図である。
【００２２】
図２（ｃ）は、図２（ａ）に示す検出素子が配列された、本実施形態におけるＸ線検出器１３の概略図である。
【００２３】
図２（ｄ）は、光電変換部６０の概略図である。
【００２４】
本実施形態のＸ線検出器１３は、Ｘ線源１２からのＸ線を効率良く検出するための複数のコリメータ素子４０Ａと、Ｘ線を吸収して発光する複数のシンチレータ素子５０Ａと、シンチレータ素子５０Ａで発光した光を受光して電気信号に変換する光電変換部６０とを具備する。またそれらを、Ｘ線源１２を中心とする球面又は円柱面に沿って配列させるための治具７０が備わる。即ち、治具７０で固定された各検出素子９０とＸ線源１２との距離は実質的に等しい。
【００２５】
以下、１つのコリメータ素子４０Ａ、１つのシンチレータ素子５０Ａ及び光電変換部６０が一対となっている１つの検出素子９０を、図２（ｂ）を用いて説明する。なお、複数のコリメータ素子４１を総じてコリメータ４０、複数のシンチレータ素子５１を総じてシンチレータ５０とする。
【００２６】
コリメータ素子４０Ａは、例えばモリブデンやタングステン等を材料として用いる。また、台形形状に形成されており、側面部の延長線上にＸ線源１２がある。コリメータ素子４０Ａは被検体Ｐを透過したＸ線をコリメートし、散乱Ｘ線を除去しつつＸ線をシンチレータ素子５０Ａに案内する。
【００２７】
シンチレータ素子５０Ａは、コリメータ素子４０Ａに案内されたＸ線を吸収して発光する。シンチレータ素子５０Ａはコリメータ素子４０Ａと同様に台形形状に形成され、コリメータ素子４０Ａの形状に合致して形成されることが好適である。シンチレータ素子５０Ａの側面には光を反射させるためのリフレクタ５１（例えば、白色樹脂）を形成する。これにより、シンチレータ素子５０Ａに集光性を持たせる。また、リフレクタ５１が備わることにより、各シンチレータ素子５０Ａ間のクロストークを抑制する。クロストークとは、隣接するシンチレータ素子５０Ａ間で光の漏洩が起こり、光電変換部６０から出力される電気信号に漏洩光が含まれることに起因し、画質の劣化が生じることである。
【００２８】
光電変換部６０は、シンチレータ素子５０Ａから放射された光を電気信号に変換する機能を有する。本実施形態において用いる光電変換部６０のアクティブエリアは、例えば有機フォトダイオードが用いられる。有機フォトダイオードや、有機フォトダイオードが備わる基板、及び配線は可撓性を有しているため、フレキシブルなデバイスである（図２（ｄ）参照）。シンチレータ素子５０Ａからの光を受光するアクティブエリア６１はシンチレータ素子５０Ａの数と同様数、それぞれ個別に動作するように配置され、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法やスパッタリング法、或いはフォトリソグラフィ技術等によって薄膜を形成し、作成する。
【００２９】
治具７０は、光電変換部６０を固定するために設けられる。治具７０は湾曲しており、Ｘ線源１２を中心とする球面又は円柱面に沿って湾曲した形状を有している。治具７０が可撓性を有する光電変換部６０を固定することにより、光電変換部６０に接着されたシンチレータ素子５０Ａ、及びシンチレータ素子５０Ａに接着されたコリメータ素子４０Ａも共に湾曲する。
【００３０】
多列検出器型ＣＴ装置において、Ｘ線検出器１３は、図２（ｃ）に示す通り、被検体Ｐの体軸方向（スライス方向）及び体軸方向に直交するチャンネル方向に複数の検出素子９０が配列される。そして図２（ｂ）に示す通り、Ｘ線源１２から、向かってコリメータ素子４０Ａ、シンチレータ素子５０Ａ、光電変換部６０の順番で並んでいる。また、コリメータ素子４０Ａ及びシンチレータ素子５０Ａの側面部は、これら検出素子９０を湾曲する治具７０に取り付けたとき、共にＸ線源１２を焦点とした角度を有している。（図３参照）
このとき、コリメータ素子４０Ａ・シンチレータ素子５０Ａ間、そしてシンチレータ素子５０Ａ・光電変換部６０間は、それぞれズレが生じないように接着させる。たとえばコリメータ素子４０Ａ・シンチレータ素子５０Ａ間でズレが生じていると、コリメートされたＸ線を全て吸収することができず、検出効率が悪くなる。また、治具７０を取り付けて湾曲させたときの各検出素子９０のアライメントの点で不都合となる。シンチレータ素子５０Ａ・光電変換部６０間の場合も同様に、光電変換部６０がシンチレータ素子５０Ａから発生した光を電気信号に変換するにあたり、接続部分でズレが生じていると効率が悪い。故に光電変換部６０のアクティブエリア６１は、少なくともシンチレータ素子５０Ａの底面積（アクティブエリアとの接着部分）以上の面積を有する。
【００３１】
図３は、本実施形態におけるＸ線検出器の概略図である。
【００３２】
先述の通り、コリメータ素子４０Ａとシンチレータ素子５０Ａの断面は台形の形状をしており、その斜辺の延長線上にＸ線源１２が備わるように配列される。その結果、図３のようにＸ線源１２を中心とする球面又は円柱面に沿うように湾曲して配列される。Ｘ線源１２とＸ線検出器１３は対向しており、対になって被検体Ｐの体軸方向を軸として回転するため、Ｘ線源１２とＸ線検出器１３との位置関係は常に一定である。なお、図３においてリフレクタ５１は図示していないが、シンチレータ素子５０Ａの側面には光を反射させるリフレクタ５１が備わっている。
【００３３】
次に、本実施形態におけるＸ線検出器の製造方法について説明する。
【００３４】
（コリメータ４０製造方法）
図４に示す通り、二次元に配列し、積層する、または光成形などの方法によって製造する。このとき、全ての側辺の延長線が交わる点にＸ線源１２がくるような形状にする。また、各コリメータ素子４０Ａがバラバラにならないように、シンチレータ素子５０Ａと接着する側にはＸ線が透過する第１シート部４１を取り付ける。このとき使用する第１シート部４１は、Ｘ線に対して高い透過性を有するＣＦＲＰ（Ｃａｒｂｏｎ  Ｆｉｂｅｒ  Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ：炭素繊維強化プラスチック）などを用いる。
【００３５】
（シンチレータ５０製造方法）
図５（ａ）に示す通り、テーパ付きのケース８０に材料８１を入れ、焼結することによって製造する。若しくは図５（ｂ）に示す通り、予め平面状に形成されたシンチレータ材料を、テーパ角に合わせた切削刃８２を用いて切削して製造する。また、シンチレータ素子５０Ａの側面には、例えば金属材料などの光を反射させるリフレクタ５１を成膜し、光電変換部６０の集光効率を上げる。また、生成したシンチレータ素子５０Ａがバラバラになるのを防ぐため、光が透過する第２シート部５２を取り付ける。（図５（ｃ））第２シート部５２は、シンチレータ５０から発する光を光電変換部６０のアクティブエリア６１へと効率良く導くために、光学的に透過性に優れている物質を用いる。
【００３６】
（検出器全体の製造方法）
図６は、本実施形態に係る製造方法を示すフローチャートである。
【００３７】
ステップＳ１において、上述の方法により作成したコリメータ４０に取り付けられた第１シート部４１と、シンチレータ５０とを接着させる。
【００３８】
ステップＳ２おいて、上述の方法により作成したシンチレータ５０に取り付けられた第２シート部５２と、光電変換部６０とを接着させる。このとき、個々のシンチレータ素子５０Ａと光電変換部６０の個々のアクティブエリア６１がそれぞれ対応するように、また、ズレが生じないように接着させる。接着には光学接着剤等が用いられ、シンチレータ５０と光電変換部６０との間の光の透過を良好にしつつ両者が接合されるようにする。
【００３９】
ステップＳ４において、ステップＳ３で取得したコリメータ４０、シンチレータ５０及び光電変換部６０を、Ｘ線源１２を中心とする球面又は円柱面に沿うように湾曲した治具７０に取り付ける。このとき、可撓性を有する光電変換部６０は、治具７０の形状に合わせて柔軟に湾曲する。その結果、各検出素子９０同士ズレが少なく、正確に並べられる。
【００４０】
なお、図７に示すように、中空のコリメータ素子４０Ａ内部にシンチレータ素子５０を包含するような位置関係であってもよい。
【００４１】
また、フォトダイオードは、液体に溶かした材料を基板に吹き付ける手法を用いて作製されてもよい。この手法を用いる場合、シンチレータ５０若しくは第２シート部５２、或いは光電変換部６０の基板に、マスク等を用い、材料を吹き付けてアクティブエリアを作製してもよい。
【００４２】
次に、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の効果を説明する。
【００４３】
本実施形態によると、可撓性を有するフォトダイオードを用いることにより、各検出素子のアライメントが容易なＸ線検出器を得ることができる。その結果、検出器の大面積化を実現し、それによって、より広範囲な被検体の撮像を高画質で行うことができる。故に、病巣発見のための診断を高精度で行うことが可能になる。また、コリメータ、シンチレータ、及びフォトダイオードを一体化して作製することにより、Ｘ線検出器の製造が容易になる。そして、各コリメータ素子及びシンチレータ素子に、Ｘ線源を焦点としたテーパ角をつけることにより、検出精度の向上も実現する。
【００４４】
（第２の実施形態）
本実施形態のＸ線検出器について図８を用いて説明する。
【００４５】
本実施形態のＸ線検出器は第１の実施形態と比べ、コリメータ４０、シンチレータ５０及び光電変換部６０を保持する治具７０の位置が異なる。
【００４６】
図８（ａ）は、コリメータ素子４０Ａ、シンチレータ素子５０Ａ、光電変換部６０及び治具７０の、それぞれの関係を示した概略図である。図８（ａ）においてリフレクタ５１は図示していないが、シンチレータ素子５０Ａの側面には光を反射させるリフレクタ５１が備わっている。
【００４７】
コリメータ４０を治具７０で固定しているため、コリメータ４０を固定する第１シート部４１が必要なく、コリメータ４０とシンチレータ５０を直接接着することができる。治具７０はＸ線を透過する材料であるか、若しくはＸ線が通過するような形状（図８（ｂ））を有する。
【００４８】
図９は第２の実施形態におけるフローチャートである。
【００４９】
ステップＳ１０において、コリメータ４０を、Ｘ線源１２を中心とする球面又は円柱面に沿うように湾曲した治具７０に取り付ける。
【００５０】
ステップＳ１１において、ステップＳ１０によって治具７０に取り付けられたコリメータ４０と、シンチレータ５０とを接着させる。
【００５１】
ステップＳ１２において、ステップＳ１１によってコリメータ４０に取り付けられたシンチレータ５０と、光電変換部６０とを接着させる。
【００５２】
本実施形態では、治具７０をコリメータ４０側に取り付けることにより、実施例１における、コリメータ４０底辺部の第１シート部４１が不要になる。これにより、第１シート部４１とＸ線との干渉を無くすことができ、より検出精度が向上する。
【００５３】
また、シンチレータ５０底辺部の第２シート部５２も不要になることからも、検出精度が向上する。
【００５４】
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。これらの実施形態は、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。本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】
【００５５】
Ｐ  被検体
１  Ｘ線ＣＴ装置
１０  ガントリ
１１  回転リング
１２  Ｘ線源
１３  Ｘ線検出器
１４  天板
１５  データ収集部
１６  データ伝送部
２０  コンソール
２１  システム制御部
２２  操作部
２３  表示部
２４  記憶部
２５  データ処理部
３０  バスライン
４０  コリメータ
４０Ａ  コリメータ素子
４１  第１シート部
５０  シンチレータ
５０Ａ  シンチレータ素子
５１  リフレクタ
５２  第２シート部
６０  光電変換部
６１  アクティブエリア
７０  治具
８０  ケース
８１  材料
８２  切削刃
９０  検出素子 
【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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【図９】
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