(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
イメージング・システム（１０）のための検出器アレイ（１８）であって、
複数の導電性バス（８２、８４、８６、８８、９０、９２、９４、９６）と、
ｘ方向に延びる横列（５０、５２、５４、５６、５８、６０）とｚ方向に延びる縦列（６２、６４、６６、６８、７０、７２、７４、７６）の形に配列されている複数の検出器素子（２０）と、
その各々が少なくとも１つの前記検出器素子と動作可能に結合された複数のスキャン線（９８、１００、１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６、１１８、１２０）であって、該スキャン線の１本の電気的起動により前記少なくとも１つの検出器素子からの電荷を前記バスのうちの１つに転送するようにした複数のスキャン線（９８、１００、１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６、１１８、１２０）と、
複数の読み出し線（１２４、１２６、１２８、１３０、１３２、１３４、１３６、１３８）と、
前記バス及び前記複数の読み出し線と動作可能に結合されており、かつ前記複数のスキャン線の選択した異なる真部分集合を電気的に起動させる際にすべての読み出し線の全体数未満の真部分集合に前記バスからの電荷を多重化させるように構成されている相互接続マトリックス（１２２）と、を備えており、
前記検出器アレイ（１８）が、前記複数の導電性バス（８２、８４、８６、８８、９０、９２、９４、９６）のうちの幾つかと、前記複数の検出器素子（２０）のうちの幾つかと、前記複数のスキャン線（９８、１００、１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６、１１８、１２０）のうちの幾つかと、前記複数の読み出し線（１２４、１２６、１２８、１３０、１３２、１３４、１３６、１３８）のうちの幾つかと、前記相互接続マトリックス（１２２）の一部分とを有するモジュールを含む、複数のモジュール（１４２、１４６）を備え、
前記複数の読み出し線（１２４、１２６、１２８、１３０、１３２、１３４、１３６、１３８）の数が前記複数の検出器素子（２０）の数未満である
検出器アレイ（１８）。
【請求項２】
前記検出器素子（２０）の各々が、シンチレータ（１４８）と、前記シンチレータからの光に応答する光検出器（１５０）と、前記バス（８２、８４、８６、８８、９０、９２、９４、９６）のうちの１つの上に前記シンチレータからの光を示している前記光検出器からの電荷を放電させるために前記スキャン線（９８、１００、１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６、１１８、１２０）のうちの１つと動作可能に結合されている電子スイッチ（８０）と、を備えている、請求項１に記載の検出器アレイ（１８）。
【請求項３】
前記スキャン線（９８、１００、１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６、１１８、１２０）の各々が１つの横列（５０、５２、５４、５６、５８、６０）内の複数の検出器素子（２０）と動作可能に結合されている、請求項１に記載の検出器アレイ（１８）。
【請求項４】
前記相互接続マトリックス（１２２）の前記一部分が電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）アレイを備えている、請求項１に記載の検出器アレイ（１８）。
【請求項５】
前記検出器素子（２０）の各々が、シンチレータ（１４８）と、前記シンチレータからの光に応答する光検出器（１５０）と、前記バス（８２、８４、８６、８８、９０、９２、９４、９６）のうちの１つの上に前記シンチレータからの光を示している前記光検出器からの電荷を放電させるために前記スキャン線（９８、１００、１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６、１１８、１２０）のうちの１つと動作可能に結合されている電子スイッチ（８０）と、を備えている、請求項４に記載の検出器アレイ（１８）。
【請求項６】
前記シンチレータ（１４８）が、光ファイバ・シンチレータ、ヨウ化セシウム柱状成長（ｃｏｌｕｍｎａｒ ｇｒｏｗｎ）シンチレータ、イットリウム・ガドリニウム酸化物射出成形シンチレータ、ガドリニウム酸硫化物シンチレータ、及びタングステン酸カドミウム・シンチレータからなる群より選択されたシンチレータである、請求項５に記載の検出器アレイ（１８）。
【請求項７】
前記光検出器（１５０）が非晶質シリコン・ダイオード及び単結晶シリコン・ダイオードからなる群より選択される、請求項５に記載の検出器アレイ（１８）。
【請求項８】
前記光検出器（１５０）が単結晶シリコン・ダイオードである、請求項７に記載の検出器アレイ（１８）。
【請求項９】
被検体（２２）を画像化するためのコンピュータ断層イメージング・システム（１０）であって、
回転するガントリ（１２）と、
前記回転するガントリ上に装着した放射線源（１４）と、
前記回転するガントリ上で前記放射線源と反対にある検出器アレイ（１８）であって、前記放射線源により放出され前記放射線源と該検出器アレイとの間に配置した被検体を透過する放射線を検出するように構成されている検出器アレイ（１８）と、
前記検出器アレイから、被検体を透過する前記放射線の減衰を表す信号を収集するように構成したデータ収集システム（３２）と、を備えており、かつ、
前記検出器アレイは、
複数の導電性バス（８２、８４、８６、８８、９０、９２、９４、９６）と、
ｘ方向に延びる横列（５０、５２、５４、５６、５８、６０）とｚ方向に延びる縦列（６２、６４、６６、６８、７０、７２、７４、７６）の形に配列されている複数の検出器素子（２０）と、
その各々が少なくとも１つの前記検出器素子と動作可能に結合された複数のスキャン線（９８、１００、１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６、１１８、１２０）であって、該スキャン線の１本の電気的起動により前記放射線の前記減衰を表している電荷を前記少なくとも１つの検出器素子から前記バスのうちの１つに転送するようにした複数のスキャン線（９８、１００、１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６、１１８、１２０）と、
前記データ収集システムと動作可能に結合させた複数の読み出し線（１２４、１２６、１２８、１３０、１３２、１３４、１３６、１３８）と、
前記バス及び前記読み出し線と動作可能に結合されており、かつ前記複数のスキャン線の選択した異なる真部分集合を電気的に起動させる際にすべての読み出し線の全体数未満の真部分集合に前記バスからの電荷を多重化させるように構成されている相互接続マトリックス（１２２）と、を備えており、
前記検出器アレイ（１８）が、前記複数の導電性バス（８２、８４、８６、８８、９０、９２、９４、９６）のうちの幾つかと、前記複数の検出器素子（２０）のうちの幾つかと、前記複数のスキャン線（９８、１００、１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６、１１８、１２０）のうちの幾つかと、前記複数の読み出し線（１２４、１２６、１２８、１３０、１３２、１３４、１３６、１３８）のうちの幾つかと、前記相互接続マトリックス（１２２）の一部分とを有するモジュールを含め、複数のモジュール（１４２、１４６）を備え、
前記複数の読み出し線（１２４、１２６、１２８、１３０、１３２、１３４、１３６、１３８）の数が前記複数の検出器素子（２０）の数未満である
ことを特徴とする、コンピュータ断層イメージング・システム（１０）。
【請求項１０】
前記検出器素子（２０）の各々が、シンチレータ（１４８）と、前記シンチレータからの光に応答する光検出器（１５０）と、前記バス（８２、８４、８６、８８、９０、９２、９４、９６）のうちの１つの上に前記シンチレータからの光を示している前記光検出器からの電荷を放電させるために前記スキャン線（９８、１００、１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６、１１８、１２０）のうちの１つと動作可能に結合されている電子スイッチ（８０）と、を備えている、請求項９に記載のイメージング・システム（１０）。
【請求項１１】
前記スキャン線（９８、１００、１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６、１１８、１２０）の各々が１つの横列（５０、５２、５４、５６、５８、６０）内の複数の検出器素子（２０）と動作可能に結合されている、請求項９に記載のイメージング・システム（１０）。
【請求項１２】
前記相互接続マトリックス（１２２）の前記一部分が電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）アレイを備えている、請求項９に記載のイメージング・システム（１０）。
【請求項１３】
前記検出器素子（２０）の各々が、シンチレータ（１４８）と、前記シンチレータからの光に応答する光検出器（１５０）と、前記バス（８２、８４、８６、８８、９０、９２、９４、９６）のうちの１つの上に前記シンチレータからの光を示している前記光検出器からの電荷を放電させるために前記スキャン線（９８、１００、１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６、１１８、１２０）のうちの１つと動作可能に結合されている電子スイッチ（８０）と、を備えている、請求項９に記載のイメージング・システム（１０）。
【請求項１４】
スキャン線（９８、１００、１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６、１１８、１２０）から選択した異なる真部分集合を順次電気的に起動させるように構成されていると共に、前記相互接続マトリックス（１２２）は、前記選択した異なる真部分集合のスキャン線を電気的に起動させた際に、前記読み出し線（１２４、１２６、１２８、１３０、１３２、１３４、１３６、１３８）の全体数未満の１つの真部分集合上に前記バス（８２、８４、８６、８８、９０、９２、９４、９６）からの電荷を多重化させるように構成されている、請求項９に記載のイメージング・システム（１０）。
【請求項１５】
複数の横列（５０、５２、５４、５６、５８、６０）と縦列（６２、６４、６６、６８、７０、７２、７４、７６）の形に配列させた複数の検出器素子（２０）を有する検出器アレイ（１８）を、該検出器アレイからの減衰計測値を表すアナログ信号を収集するように構成したデータ収集システム（３２）を備えるコンピュータ断層イメージング・システム（１０）において動作させる方法であって、
複数のバス（８２、８４、８６、８８、９０、９２、９４、９６）の各々の上で、複数の横列から選択した検出器素子の真部分集合からの出力を組み合わせるステップと、
複数の読み出し線（１２４、１２６、１２８、１３０、１３２、１３４、１３６、１３８）の各々の上に、複数の前記組み合わせ出力を多重化するステップと、
を含む方法。
【請求項１６】
複数の組み合わせ出力を多重化する前記ステップがスイッチからなるアレイを電気的に構成するステップを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記スイッチが電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）スイッチである、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記検出器アレイ（１８）が複数のモジュール（１４２、１４６）を含み、前記スイッチのアレイが前記各モジュール内にスイッチからなる組を含み、かつスイッチからなるアレイを電気的に構成する前記ステップがスイッチからなる前記組を電気的に構成するステップを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
検出器素子（２０）からなるスキャン可能なアレイと、再構成可能なスイッチと、読み出し線（１２４、１２６、１２８、１３０、１３２、１３４、１３６、１３８）からなる組とを備えるイメージング・システム（１０）のための検出器アレイ（１８）であって、前記検出器素子のアレイをスキャンした際に前記読み出し線の選択した部分集合の各々の上にスキャンした検出器素子からなる異なる群から組み合わせた信号を選択的かつ同時に多重化させるように、前記再構成可能なスイッチを前記検出器素子のアレイ及び前記読み出し線の組と動作可能に結合させている、イメージング・システム（１０）用検出器アレイ（１８）。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、全般的には、コンピュータ断層（ＣＴ）イメージングその他のイメージング・システムにおいて放射線を検出しかつ計測するための方法及び装置に関し、さらに詳細には、プログラム可能な出力を有する高分解能放射線検出器アレイに関する。
【０００２】
【発明の背景】
周知の単一スライス型ＣＴシステムの少なくとも１つの構成では、Ｘ線源は、デカルト座標系のＸＹ平面（一般に「画像作成面」と呼ばれる）内に位置するようにコリメートされた扇形状のビームを放出する。Ｘ線ビームは、例えば患者などの画像化しようとする対象を透過する。ビームは、この対象によって減衰を受けた後、放射線検出器の１つの横列アレイ上に入射する。検出器アレイで受け取った減衰したビーム状放射線の強度は、対象によるＸ線ビームの減衰に依存する。このアレイの各検出器素子は、それぞれの検出器位置でのビーム減衰の計測値に相当する電気信号を別々に発生させる。すべての検出器からの減衰量計測値を別々に収集し、透過プロフィールが作成される。
【０００３】
周知の第３世代ＣＴシステムでは、Ｘ線源及び検出器アレイは、Ｘ線ビームが画像化しようとする対象を切る角度が一定に変化するようにして、画像作成面内でこの画像化対象の周りをガントリと共に回転する。あるガントリ角度で検出器アレイより得られる一群のＸ線減衰量計測値（すなわち投影データ）のことを「ビュー（ｖｉｅｗ）」という。また、画像化対象の「スキャン・データ（ｓｃａｎ）」は、Ｘ線源と検出器が１回転する間に、様々なガントリ角度で得られるビューの集合からなる。
【０００４】
アキシャル・スキャンでは、この投影データを処理し、画像化対象を透過させて得た２次元スライスに対応する画像を構成する。投影データの組から画像を再構成するための一方法に、当技術分野においてフィルタ補正逆投影法（ｆｉｌｔｅｒｅｄ  ｂａｃｋ  ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）と呼ぶものがある。この処理方法では、スキャンにより得た減衰量計測値を「ＣＴ値」、別名「ハウンスフィールド値」という整数に変換し、これらの整数値を用いて陰極線管ディスプレイ上の対応する画素の輝度を制御する。
【０００５】
全体のスキャン時間を短縮させるため、「ヘリカル（らせん）」スキャンを実行することがある。「ヘリカル」スキャンを実行するには、所定のボリュームのカバレッジを得る間、患者を移動させる。こうしたシステムでは単一ファン・ビームのヘリカル・スキャンを１回行うと、単一らせんが１つ描かれる。ファン・ビームが描いたらせんに沿って投影データが得られ、これを用いて所定の各スライス位置での画像を再構成することができる。
【０００６】
周知のＣＴイメージング・システムの少なくとも１つでは、多重横列検出器アレイを使用している。この検出器の各横列（または、隣接する横列の選択した組み合わせ）は、スキャンしている被検体または患者の異なる平行な画像作成面（すなわち、「スライス」）の減衰計測値を収集するように構成することができる。しかし、マルチスライス・スキャンを実行する際に減衰計測値の全数を処理しなければならないため、マルチスライス型ＣＴイメージング・システム内に極めて広い帯域幅のデータ経路を備える必要がある。この広帯域幅のデータ経路は、検出器アレイと画像再構成装置の間に設けられる通信路である。この通信路はデータ収集システム（ＤＡＳ）を含んでおり、検出器アレイからＤＡＳへの通信信号線の数、ＤＡＳの処理能力、並びにＤＡＳから画像再構成装置への信号帯域幅（例えば、バイト毎秒で計測される）のうちの１つまたは複数によりこの通信路は制約を受ける。この通信路の最大限界のことを、最大帯域幅限界または最大データ帯域幅という。
【０００７】
帯域幅限界の結果として、マルチスライス型ＣＴイメージング・システムは１回のスキャンで収集できるイメージング・データのスライス数が制限される。例えば、横列１６個の検出器アレイを備える１つのイメージング・システムでは、１回のスキャンの間に収集されるのは減衰データの僅かに４スライスに過ぎない。（１６個の検出器横列のすべてを使用する場合には、４個の隣接する検出器横列からの計測値が各スライスごとに計測値の収集前に不可分に組み合わされる。）したがって、周知のＣＴ検出器アレイは比較的制限された分解能を有しているか、高分解能では少数の横列しか有することができない。（ある周知のシステムでの最小の検出器素子は約１ｍｍ×２ｍｍである。）
【０００８】
非回転式のディジタル放射線撮影システムの周知の１つでは、単位面積あたりの検出器素子数が周知のＣＴイメージング・システムの場合の概ね１００倍の検出器アレイにより画像が作成される。回転式イメージング・システムで検出器アレイが同様の分解能を有していれば、様々な身体部位を臨床上のニーズに最適に適合した分解能でスキャンする機能が提供される。しかし、回転式イメージング・システムではデータ伝送で利用できる帯域幅は制限されているため、高分解能でスキャンする検出器アレイは使用できない。
【０００９】
したがって、回転式イメージング・システムでの使用に適したスキャン可能で高分解能の検出器アレイを提供することが望ましい。さらに、極端に広い帯域幅を必要としないスキャン可能な検出器素子を有するＣＴイメージング・システムを提供することが望ましい。さらにまた、回転式イメージング・システム向けに高分解能を選択的に提供できる検出器アレイを動作させるための方法及び装置を提供することが望ましい。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
したがって、本発明の実施の一形態は、イメージング・システム用の検出器アレイであって、複数の導電性バスと、ｘ方向に延びる横列とｚ方向に延びる縦列の形に配列されている複数の検出器素子と、その各々が前記検出器素子の少なくとも１つと動作可能に結合された複数のスキャン線であって、該スキャン線のうちの１本の電気的起動により検出器素子からの電荷をバスのうちの１つに転送するようにした複数のスキャン線と、複数の読み出し線と、バス及び読み出し線と動作可能に結合されると共にバスからの電荷を読み出し線に選択的に転送するように電気的に再構成可能である相互接続マトリックスと、を有するイメージング・システム用検出器アレイである。
【００１１】
この実施形態により、極端に広い帯域幅を必要とせず、かつ例えば患者の特定の部位に対して高分解能を選択的に提供できるような、回転式イメージング・システム用のスキャン可能で高分解能の検出器アレイを提供できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１及び図２を参照すると、「第３世代」のＣＴスキャナに典型的なガントリ１２を含むものとして、コンピュータ断層（ＣＴ）イメージング・システム１０を示している。ガントリ１２は、このガントリ１２の対向面上に位置する検出器アレイ１８に向けてＸ線ビーム１６を放出するＸ線源１４を有する。検出器アレイ１８は、投射され被検体２２（例えば、患者）を透過したＸ線を一体となって検知する検出器素子２０により形成される。検出器アレイ１８は、単一スライス構成で製作される場合とマルチ・スライス構成で製作される場合がある。各検出器素子２０は、入射したＸ線ビームの強度、すなわち、Ｘ線ビームが患者２２を透過して受ける減衰、を表す電気信号を発生させる。Ｘ線投影データを収集するためのスキャンの間に、ガントリ１２及びガントリ上に装着されたコンポーネントは回転中心２４の周りを回転する。
【００１３】
ガントリ１２の回転及びＸ線源１４の動作は、ＣＴシステム１０の制御機構２６により制御される。制御機構２６は、Ｘ線源１４に電力及びタイミング信号を供給するＸ線制御装置２８と、ガントリ１２の回転速度及び位置を制御するガントリ・モータ制御装置３０とを含む。制御機構２６内にはデータ収集システム（ＤＡＳ）３２があり、これによって検出器素子２０からのアナログ・データをサンプリングし、このデータを後続の処理のためにディジタル信号に変換する。画像再構成装置３４は、サンプリングされディジタル化されたＸ線データをＤＡＳ３２から受け取り、高速で画像再構成を行う。再構成された画像はコンピュータ３６に入力として渡され、コンピュータにより大容量記憶装置３８内に格納される。
【００１４】
コンピュータ３６はまた、キーボードを有するコンソール４０を介して、オペレータからのコマンド及びスキャン・パラメータを受け取る。付属の陰極線管ディスプレイ４２により、オペレータはコンピュータ３６からの再構成画像やその他のデータを観察することができる。コンピュータ３６は、オペレータの発したコマンド及びパラメータを用いて、ＤＡＳ３２、Ｘ線制御装置２８及びガントリ・モータ制御装置３０に対して制御信号や制御情報を提供する。さらにコンピュータ３６は、モータ式テーブル４６を制御してガントリ１２内での患者２２の位置決めをするためのテーブル・モータ制御装置４４を操作する。詳細には、テーブル４６により患者２２の各部分はガントリ開口４８を通過できる。
【００１５】
ガントリ１２の回転軸によりＣＴシステム１０のｚ軸を規定する。この説明においては、このｚ軸に平行な任意の方向のことを「ｚ方向」という。本発明の実施の一形態では、検出器アレイ１８はｚ軸を横断する平面で円弧形をした断面を有している。検出器アレイ１８の放射線源１４と向かい合う表面の図示では、従来のように、検出器アレイ１８の表面の１つの平面上への平坦投影としている。このように、検出器アレイ１８は、検出器素子２０の横列がｘ方向に（すなわち、ｚ方向を横断するように）延びるものとして示すのが通例である。異なる横列からの検出器素子２０がｚ方向に延びる縦列に配列されていると言うこともできる。こうした用語法の使用には、平坦な検出器アレイだけでなく、例えば、図２の円弧形の検出器アレイ１８などの曲がった検出器アレイ１８も包含するように意図している。さらに、幾つかのタイプのスキャン（特に、ヘリカルスキャン）を実行する幾つかのＣＴイメージング・システム１０では、ｘ方向から若干傾斜させた横列及び／またはｚ方向の一致から逸らせた縦列を有する検出器アレイを提供すると有利となることがある。この説明及び本特許請求の範囲で使用する際に、検出器素子２０のｘ方向に延びる横列及びｚ方向に延びる縦列を有する検出器アレイ１８を記載する用語は、こうした実施形態を包含するように意図したものである。
【００１６】
実施の一形態で（上述した慣例を使用しながら）図３を参照すると、検出器アレイ１８は、ｘ方向に延びる横列５０、５２、５４、５６、５８及び６０とｚ方向に延びる縦列６２、６４、６６、６８、７０、７２、７４及び７６とを有する検出器素子２０の多重横列アレイである。各検出器素子２０は、検知素子７８と、この検知素子をバス８２、８４、８６、８８、９０、９２、９４または９６に結合させているスイッチ８０と、を含んでいる。検知素子７８は、放射線に曝露させると、入射した放射線量を表している電荷を発生させかつ保持する。この電荷は、したがって、放射線ビーム１６のうち被検体または患者２２を透過する一部分の減衰を表している。各検出器素子２０のスイッチ８０はスキャン線９８、１００、１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６、１１８または１２０と動作可能に結合させ、結合させたスキャン線の起動によって検知素子７８が発生させた電荷がこの検知素子に結合させた導電性バスに転送できるようにしている。アナログ相互接続マトリックス１２２は、導電性バス８２、８４、８６、８８、９０、９２、９４及び９６、並びに複数の読み出し線１２４、１２６、１２８、１３０、１３２、１３４、１３６、１３８に動作可能に結合させる。相互接続マトリックス１２２の各交さ点１４０は、導通状態に切り換えてバスを読み出し線と電気的にリンクさせることができる電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）など、別々に制御可能なスイッチを有している。このスイッチを起動させると（すなわち、スキャンすると）、アナログ信号が対応するバス線から対応する読み出し線に結合される。（スイッチが起動されることを「オン」と見なす。図３には個々のスイッチは図示していない。しかし、図示を目的として図３及び４では、イメージング・システム１０のコンピュータ３６により電気的にオンにすることが可能なスイッチの選択を、対応する交さ点１４０の位置にある小さな長円形１４２により表している。）
【００１７】
上述の方式では、マトリックス１２２は、バス８２、８４、８６、８８、９０、９２、９４及び９６、並びに読み出し線１２４、１２６、１２８、１３０、１３２、１３４、１３６、１３８と動作可能に結合されると共に、バス８２、８４、８６、８８、９０、９２、９４及び９６からの電荷を読み出し線１２４、１２６、１２８、１３０、１３２、１３４、１３６、１３８まで選択的に転送するように電気的に再構成可能である。読み出し線１２４、１２６、１２８、１３０、１３２、１３４、１３６、１３８は、放射線の減衰を表すアナログ信号をイメージング・システム１０のデータ収集システム３２に結合させている。検出器アレイ１８の素子２０はスキャン可能であり、また相互接続マトリックス１２２は、検出器素子２０及び１組の読み出し線（例えば、１２４、１２６、１２８、１３０、１３２、１３４、１３６、１３８）と動作可能に結合させ、スキャンを受けた検出器素子の異なる群からの組み合わせ信号を、検出器素子２０のアレイ１８をスキャンした際に読み出し線から選択した部分集合の各々の上に選択的かつ同時に多重化させている再構成可能なスイッチである。
【００１８】
本発明の検出器アレイ１８の実施形態はスケーラブルであり、幾つかの実施形態では数百の横列と数千の縦列を有しており、また周知のＣＴ検出器アレイ１８の全体寸法と同じまたはより大きな全体寸法を有するようにできる。したがって、検出器アレイ１８の幾つかの実施形態は数万個の検出器素子２０を含んでいる。図３は、こうした実施形態の代表的部分を図示しているものと考えられたい。実施の一形態では、検出器素子２０は、ｘ方向が０．１ｍｍでｚ方向が０．２ｍｍの寸法を有する隣接する矩形の検知素子である。特殊目的のイメージング応用に適した幾つかの実施形態では、その検出器アレイ１８は検出器素子２０からなる横列の数が縦列の数より多い。
【００１９】
実施の一形態で図４を参照すると、スキャン線９８、１００、１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６、１１８、１２０の総数を減らすために、各スキャン線は１つの横列内の複数の検出器素子２０と動作可能に結合させる。例えば、スキャン線９８は、横列５０内の検出器素子２０と縦列７０、７２、７４及び７６の位置で結合している。したがって、スキャン線９８を起動させると（すなわち、スキャンすると）、これらの検出器素子２０からの電荷は複数のバス９０、９２、９４及び９６に同時に転送される。複数の検出器素子２０はマトリックス１２２及びその交さ点１４０の電気的構成に応じて各スキャン線によりスキャンを受けるものであるが、図示した実施形態では、各検出器素子２０からの個々の減衰計測値の個別の収集は依然として可能である。個々の計測値を収集するには、例えば、相互接続マトリックス１２２を図４に示すように電気的に構成させること、並びに各スキャン線９８、１００、１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６、１１８、１２０を順次起動させることによる。
【００２０】
より具体的には、横列５０、縦列７０の位置の検出器セル２０に対する減衰計測値は読み出し線１２４に出てくる。同様に、横列５０、縦列７２の位置の検出器セル２０に対する減衰計測値は読み出し線１２６に出され、横列５０、縦列７４の計測値は読み出し線１２８に出され、また横列５０、縦列７６の計測値は読み出し線１３０に出される。スキャン線１００を起動させる（すなわち、スキャンまたはストロボ動作（ｓｔｒｏｂｅ）させる）と、横列５０、縦列６２の位置の検出器セル２０に対する減衰計測値は読み出し線１２４に出される。同様に、横列５０、縦列６４の位置の検出器セル２０に対する減衰計測値は読み出し線１２６に出され、横列５０、縦列６６の計測値は読み出し線１２８に出され、また横列５０、縦列６８の計測値は読み出し線１３０に出される。したがって、本発明の実施の一形態では、検出器のセル数未満の読み出し線しか有していない場合であっても、アナログ相互接続マトリックス１２２を適当に構成させると共に各スキャン線を順次スキャンすることにより各検出器セル２０を個別に読み取ることができる。こうしたスキャンにより異なる検出器素子からの減衰計測値が選択した読み出し線上に多重化されると共に、スキャン線を１つの横列内の複数の検出器素子２０と動作可能に結合させた実施形態であってもこうしたスキャンを達成することができる。
【００２１】
実施の一形態では、そのスキャン線が複数の横列内の複数の検出器素子と動作可能に結合されている。例えば、実施の一形態では、スキャン線１００、１０４、１０８、１１２、１１６及び１２０は固定電気接続または切り換え可能な電気接続（図４では図示せず）を介した単一のスキャン線を形成しており、またスキャン線９８、１０２、１０６、１１０、１１４及び１１８も同様に接続されている。同じ意味合いで、スキャン線からなる各組を同時に起動させて同じ結果、すなわち、検出器アレイの複数の横列からの減衰データの組み合わせ、を達成させている。この方式により減衰データの横列を組み合わせることにより、イメージング・システム１０でスキャンしている被検体または患者２２に対する（ｚ方向で）より厚層のスライスを表す減衰データが収集される。
【００２２】
横列計測値の組み合わせとは無関係に、アナログ相互接続マトリックス１２２は、所望であれば、隣接する減衰計測値を縦列で（すなわち、ｘ方向に）組み合わせるように電気的に構成することができる。したがって、本発明の実施形態では、再構成画像の厚さ及び平面内分解能の多くの組み合わせの選択が利用可能である。（平面内分解能はｘ方向での独立した減衰計測値の数により計測される。）図３及び４はアナログ相互接続マトリックス１２２に対する２つの構成を表している。
【００２３】
実施の一形態では、イメージング・システム１０のコンピュータ３６は検出器アレイ１８のスキャン線からなる選択した異なる真部分集合を順次電気的に起動するように構成させており、また相互接続マトリックス１２２はコンピュータ３６によって、スキャン線からなる選択した異なる真部分集合を電気的に起動させる際にすべての読み出し線の全体数未満の真部分集合にバスからの電荷を多重化させるように構成されている。例えば、図３を参照すると、オンに切り換えられた交さ点１４０（参照番号１４２で示す）を有する読み出し線１２４、１２６、１２８及び１３０のみにより、検出器アレイ１８からデータ収集システム３２に電荷が転送される。スキャン線９８、１００、１０２、１０４、１０６及び１０８を先ず電気的に起動させ、次いでスキャン線１１０、１１２、１１４、１１６、１１８及び１２０を電気的に起動させることにより、バス８２、８４、８６、８８、９０、９２、９４及び９６は、先ず横列５０、５２及び５４からの電荷をスキャン線１２４、１２６、１２８及び１３０まで転送し、次いで横列５６、５８及び６０からの電荷をスキャン線の同じ真部分集合まで転送する。スキャン線からなる部分集合を同じ順序で繰り返し起動させることにより、横列の指示された部分集合からの電荷がスキャン線のこの部分集合上に順次多重化される。したがって、検出器アレイ１８の検出器素子２０からなる様々な選択可能な真部分集合からの出力は、複数の横列から組み合わせて複数の読み出し線上に多重化することができ、さらにＤＡＳ３２により読み出し線からアナログ信号を読み取ることができる。
【００２４】
説明の都合上、マトリックス１２２は、通例により検出器アレイ１８の一部であると見なしている。本発明の少なくとも１つの実施形態では、相互接続マトリックス１２２は検出器アレイ１８と物理的に結合させるか、または検出器アレイ１８のモジュール内で物理的に結合させるか、あるいは検出器アレイ１８の回路基板または半導体上に構築させる。
【００２５】
上述のように、相互接続マトリックス１２２は、バス８２、８４、８６、８８、９０、９２、９４及び９６、並びに読み出し線１２４、１２６、１２８、１３０、１３２、１３４、１３６、１３８と動作可能に結合させる。しかし、大型の検出器アレイ１８でマトリックス１２２のサイズを小さくするために、可能な交さ点１４０（または、交さ点スイッチ）のすべてをマトリックス１２２内に設けていない。この小型化を利用して、本発明の検出器アレイ１８の実施の一形態はモジュールからなるアレイから組み上げられている。例えば、図４を参照すると、第１のタイプの検出器モジュール１４２はアナログ相互接続マトリックス１２２の一部分１４４を含むだけでなく、導電性バス、検出器素子２０及びスキャン線の一部分、並びに検出器アレイ１８全体の読み出し線の一部分または全部を含んでいる。１つのモジュール１４２内に組み上げた検出器アレイ１８のアナログ相互接続マトリックス１２２の一部分１４４は必ずしも別のモジュール１４２からの導電性バスのための交さ点１４０を有する必要はないため、こうした分割が可能となる。（実施の一形態では、モジュール１４２内のアナログ相互接続マトリックス１２２の一部分１４４はさらに、検出器アレイ１８のすべての読み出し線に対する交さ点１４０は有していない、このため、モジュール１４２間の相互接続の数がさらに減少する。）アナログ相互接続マトリックス１２２の一部分１４４は、例えば、ＦＥＴスイッチからなる組（例えば、ＦＥＴからなるモノリシック（一体構造の）アレイ）である。相互接続マトリックス１２２を構成するために、コンピュータ３６はスイッチからなるこれらの組を構成させる。アナログ相互接続マトリックス１２２のいかなる一部分も含まないような、第２のタイプの検出器モジュール１４６も示してある。検出器アレイ１８の実施の一形態は第１のタイプのモジュール１４２のみを含む。別の実施形態は第１のタイプのモジュール１４２と第２のタイプのモジュール１４６とを含む。ほとんどの実施形態では、検出器アレイ１８、並びにモジュール１４２及び１４６は、図４に表した検出器アレイ並びにモジュールに対するスケールにおいて上位のバージョンとなる、すなわち、検出器素子２０やその他の付属する構成要素をより多く含んでおり、かつ検出器アレイ１８はこうしたモジュールを多数含むことになる。この説明からモジュール１４２及び１４６の構造が理解されたら、検出器アレイ１８の具体的な実施の一形態によるモジュール１４２及び１４６のサイズ及び縦横比（ａｓｐｅｃｔ  ｒａｔｉｏ）を設計上の選択として決定することができる。
【００２６】
実施の一形態で図５を参照すると、検出器素子２０の各検知素子７８は、シンチレータ１４８と、電子スイッチ８０（図５では図示せず）に結合されると共にシンチレータ１４８からの光に応答している光検出器１５０と、を含んでいる。適切なシンチレータ１４８としては、光ファイバ・シンチレータ、ヨウ化セシウム柱状成長（ｃｏｌｕｍｎａｒ  ｇｒｏｗｎ）シンチレータ、イットリウム・ガドリニウム酸化物射出成形シンチレータ、ガドリニウム酸硫化物シンチレータ、及びタングステン酸カドミウム・シンチレータが含まれるが、これらに限定するものではない。適切な光検出器１５０としては、例えば、非晶質シリコン・ダイオードや単結晶シリコン・ダイオードが含まれる。第１のタイプのモジュール１４２または第２のタイプのモジュール１４６のいずれかの光検出器１５０及びスイッチ８０、あるいはアレイ１８全体の光検出器１５０及びスイッチ８０は、例えば、単一のチップ上に実装することができる。相互接続マトリックス１２２（あるいは、その一部分）もまた、同じチップの一部分上に実装したり、別の１つのチップまたは幾つかのチップを構成させたりすることができる。
【００２７】
本発明の実施形態により、スライス厚さと平面内分解能の選択可能な多数の組み合わせが提供されるだけでなく、極めて精細な検出器素子ピッチやスライス厚さが提供され、このため、ＣＴ応用のニーズを広範囲に満足させることができる。例えば、本発明の検出器アレイの実施の一形態を使用すると、選択可能な様々な分解能で様々な身体部位をスキャンすること可能となり、またデータ収集システム（すなわち、ＤＡＳ）のデータ速度を変更することなしに分解能を選択的に変更することが可能となる。この際には単に、検出器素子をスキャンする順序及びタイミングを選択すること、並びに相互接続マトリックスを適当に構成させることによるだけでよい。高分解能を得るために１００マイクロメートル程度の小さい検出器素子ピッチを使用することができる。こうしたサイズはスキャン可能なディジタル放射線撮影のマンモグラフィ用半導体検出器ですでに利用可能である。
【００２８】
本発明に対しては、検出器素子２０の横列及び縦列の役割及び／または方向を入れ替えた多くの追加的で等価な実施形態が実現可能であるものと理解される。こうした実施形態では、そのスキャン線は、図３に示すスキャン線を横断する方向で検出器素子２０をスキャンするように構成させる。さらに、そのバスは検出器素子の縦列ではなく横列に接続される。こうした実施形態と図３に例示した実施形態との間での選択にあたっては、実施の容易さを阻害する要因（例えば、その検出器アレイの実施形態では横列の数を縦列より多くすべきか、あるいはその逆であるかなど）を考慮することになる。
【００２９】
本発明を具体的な様々な実施形態に関して説明してきたが、当業者であれば、本特許請求の範囲の精神及び範疇の域内の修正を伴って本発明を実施できることを理解するであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＣＴイメージング・システムの外観図である。
【図２】図１に示すシステムのブロック概要図である。
【図３】本発明の検出器アレイの概要図である。
【図４】図３の検出器アレイの概要図にさらに、大型の検出器アレイを構成することができる相互接続マトリックスと２つのタイプのモジュールとの電気的な再構成を表している概要図である。
【図５】図３及び４の検出器アレイの１個の検知素子の斜視図である。
【符号の説明】
１０  コンピュータ断層（ＣＴ）イメージング・システム
１２  ガントリ
１４  Ｘ線源
１６  Ｘ線ビーム
１８  検出器アレイ
２０  検出器素子
２２  被検体／患者
２４  回転中心
２６  制御機構
２８  Ｘ線制御装置
３０  ガントリ・モータ制御装置
３２  データ収集システム（ＤＡＳ）
３４  画像再構成装置
３６  コンピュータ
３８  大容量記憶装置
４０  コンソール
４２  陰極線管ディスプレイ
４４  テーブル・モータ制御装置
４６  モータ式テーブル
４８  ガントリ開口
５０  ｘ方向検出器横列
５２  ｘ方向検出器横列
５４  ｘ方向検出器横列
５６  ｘ方向検出器横列
６０  ｘ方向検出器横列
６２  ｚ方向縦列
６４  ｚ方向縦列
６６  ｚ方向縦列
６８  ｚ方向縦列
７０  ｚ方向縦列
７２  ｚ方向縦列
７４  ｚ方向縦列
７６  ｚ方向縦列
７８  検知素子
８０  電子スイッチ
８２  バス
８４  バス
８６  バス
８８  バス
９０  バス
９２  バス
９４  バス
９６  バス
９８  スキャン線
１００  スキャン線
１０２  スキャン線
１０４  スキャン線
１０６  スキャン線
１０８  スキャン線
１１０  スキャン線
１１２  スキャン線
１１４  スキャン線
１１６  スキャン線
１１８  スキャン線
１２０  スキャン線
１２２  アナログ相互接続マトリックス
１２４  読み出し線
１２６  読み出し線
１２８  読み出し線
１３０  読み出し線
１３２  読み出し線
１３４  読み出し線
１３６  読み出し線
１３８  読み出し線
１４０  相互接続マトリックスの交さ点
１４２  検出器モジュール（第１のタイプ）
１４４  アナログ相互接続マトリックスの一部分
１４６  検出器モジュール（第２のタイプ）
１４８  シンチレータ
１５０  光検出器
【図１】
0003978511.tif 000002
【図２】
0003978511.tif 000003
【図３】
0003978511.tif 000004
【図４】
0003978511.tif 000005
【図５】
0003978511.tif 000006