(57)【要約】【課題】フォトンカウンティング型検出器と電荷積分型検出器を切り替える必要がなく、光子を効率よく検出することができる検出装置を提供する。【解決手段】本実施形態の検出装置は、光子を検出する複数のフォトンカウンティング型の第１の検出器と、前記第１の検出器と少なくとも１方向に交互に配置され、光子を検出する複数の電荷積分型の第２の検出器と、を備えている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光子を検出する複数のフォトンカウンティング型の第１の検出器と、
前記第１の検出器と少なくとも１方向に交互に配置され、光子を検出する複数の電荷積分型の第２の検出器と、
を備えた検出装置。
【請求項２】
前記第１の検出器および前記第２の検出器は、それぞれ複数のフォトダイオードを備え、前記第２の検出器のそれぞれの前記フォトダイオードの受光面は、前記第１の検出器のそれぞれの前記フォトダイオードの受光面よりも大きい請求項１に記載の検出装置。
【請求項３】
前記第１の検出器のフォトダイオードは前記第１の検出器のフォトダイオードが有する閾値電圧以上の電圧を加えることで動作され、前記第２の検出器のフォトダイオードは前記第２の検出器のフォトダイオードが有する閾値電圧未満の電圧を加えることで動作される請求項２に記載の検出装置。
【請求項４】
前記第１の検出器から出力される電気信号を検知する回路と、前記第２の検出器から出
力される電気信号を電荷として蓄積する容量をさらに備える、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の検出装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の検出装置を備えるＣＴ装置。
【請求項６】
光子を検出する複数のフォトンカウンティング型の第１の検出器と、
前記第１の検出器と少なくとも１方向に交互に配置され、光子を検出する複数の電荷積分型の第２の検出器と、
を備えた検出装置と、
前記検出装置に接続された制御部と、
を備え、
前記第１の検出器および前記第２の検出器で検出した光子数が基準光子数以上であれば、前記第２の検出器で検出した光子を用いて投影データを作成し、前記第１の検出器および前記第２の検出器で検出した光子数が前記基準光子数未満であれば、前記第１の検出器で検出した光子を用いて投影データを作成するＣＴ装置。
【請求項７】
前記第２の検出器で検出した光子数が基準光子数以上かつ前記第１の検出器で検出した光子数が基準光子数以下であるときは、前記第１の検出器で検出した光子または第２の検出器で検出した光子のいずれかを用いて投影データを作成する請求項６に記載のＣＴ装置。
【請求項８】
光子を検出する複数のフォトンカウンティング型の第１の検出器と、
前記第１の検出器と少なくとも１方向に交互に配置され、光子を検出する複数の電荷積分型の第２の検出器と、
を備えた検出装置のデータの処理方法であって、
前記第１の検出器および前記第２の検出器で検出した光子数が基準光子数以上であれば、前記第２の検出器で検出した光子を用いて投影データを作成し、前記第１の検出器および前記第２の検出器で検出した光子数が前記基準光子数未満であれば、前記第１の検出器で検出した光子を用いて投影データを作成するデータ処理方法。
【請求項９】
光子を検出する複数のフォトンカウンティング型の第１の検出器と、
前記第１の検出器と少なくとも１方向に交互に配置され、光子を検出する複数の電荷積分型の第２の検出器と、
を備えた検出装置のデータの処理方法であって、
前記フォトンカウンティング型の第１の検出器および前記電荷積分型の第２の検出器に入射した光子を検出する工程と、
前記第１の検出器で検出した光子の数を計測する工程と、
前記第１の検出器で計測した光子の数と前記第１の検出器に入射した光子の数との乖離度合を計算する工程と、
前記乖離度合により、前記第１の検出器で検出した光子または前記第２の検出器で検出した光子を用いて投影データを作成する工程と、
を備えるデータ処理方法。
【請求項１０】
光子を検出する複数のフォトンカウンティング型の第１の検出器と、
前記第１の検出器と少なくとも１方向に交互に配置され、光子を検出する複数の電荷積分型の第２の検出器と、
を備えた検出装置と、
前記検出装置に接続された制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記第２の検出器で検出した光子数と前記第１の検出器で検出した光子数の差が前記第２の検出器で検出した光子数に占める割合を計算し、その計算結果に基づいて、前記第１の検出器または前記第２の検出器で検出した光子を用いて投影データを作成するＣＴ装置。
【請求項１１】
光子を検出する複数のフォトンカウンティング型の第１の検出器と、
前記第１の検出器と少なくとも１方向に交互に配置され、光子を検出する複数の電荷積分型の第２の検出器と、
を備えた検出装置のデータの処理方法であって、
前記フォトンカウンティング型の第１の検出器および前記電荷積分型の第２の検出器に入射した光子を検出する工程と、
前記第１の検出器で検出した光子の数と前記第２の検出器で検出した光子の数を計測する工程と、
前記第２の検出器で計測した光子の数と前記第１の検出器で計測した光子の数の差が前記第２の検出器で計測した光子の数に占める割合を計算する工程と、
前記計算結果に基づいて、前記第１の検出器または前記第２の検出器で検出した光子を用いて投影データを作成する工程と、
を備えるデータ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
検出装置、ＣＴ装置、およびデータ処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線を光子として計測する、フォトンカウンティング型検出器をコンピュータ断層撮像システム（ＣＴ）装置等に用いた、フォトンカウンティングＣＴ装置が知られている。シンチレータと光検出器を組み合わせて構成される間接変換型のフォトンカウンティング型検出器では、被検体を透過した放射線は、シンチレータにより放射線のエネルギーに比例したシンチレーション光子（光子）に変換される。シンチレータが放射した光子が光検出器に入射すると、放射線のエネルギーに比例した波高のパルス信号が得られる。フォトンカウンティング型検出器から出力されるパルス信号の波形を分析することで、フォトンカウンティング型検出器に入射した放射線のエネルギーを測定できる。
【０００３】
フォトンカウンティング型検出器は、放射線量が少ない場合に光子の検出に優れている。放射線量が増加すると、フォトンカウンティング型検出器出力パルスの重なりにより放射線光子を数え落としてしまうため、複数のパルス信号を１つの信号として出力してしまう。このためフォトンカウンティング型検出器に入射した放射線光子数とフォトンカウンティング型検出器が実際に検出した光子数との乖離が大きくなる。
【０００４】
ＣＴ装置に備わる放射線検出装置には、電荷積分型（エネルギー積分型）検出器も用いられる。間接変換型の電荷積分型検出器は、入射した光子の総量を電気信号として出力する。検出器内部で発生した電荷は、電荷積分型検出器に接続されるキャパシタに一定時間蓄積される。
【０００５】
電荷積分型検出器は、放射線量が多い場合に光子の検出に優れている。フォトンカウンティング型検出器とは異なり、放射線量が増加しても、電荷積分型検出器は精度よく検出する。その代わりに、低い放射線量での電気信号のＳ／Ｎ（シグナル・ノイズ比）が劣化する。
【０００６】
フォトンカウンティング型検出器と電荷積分型検出器の、それぞれの性能の欠点を相互に補完することが可能な放射線検出装置が望まれている。
【０００７】
放射線検出装置に入射する放射線量が少ない場合には、フォトンカウンティング型検出器を用いて、放射線量が多い場合には電荷積分型検出器を機能させるように切り替える方法がある。フォトンカウンティング型検出器と電荷積分型検出器を切り替えるには、フォトンカウンティング型検出器および電荷積分型検出器に備わるフォトダイオードに印加する電圧を切り替える必要がある。フォトンカウンティング型検出器と電荷積分型検出器を切り替えている間は、放射線検出装置は光子を検出できないため、光子の検出効率が低下する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−１０７２３７号公報
【特許文献２】米国特許第７５１２２１０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は、フォトンカウンティング型検出器と電荷積分型検出器を切り替える必要がなく、光子の検出効率を向上させることができる検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
実施形態の検出装置は、光子を検出する複数のフォトンカウンティング型の第１の検出器と、前記第１の検出器と少なくとも１方向に交互に配置され、光子を検出する複数の電荷積分型の第２の検出器とを備える。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】画像診断装置を有するＣＴ装置。
【図２】ＣＴ装置の模式図を示す。
【図３】第一実施形態の検出装置。
【図４】フォトンカウンティング型検出器および電荷積分型検出器の読み出し部の構成。
【図５】フォトンカウンティング型検出器および電荷積分型検出器の入射光子数と検出光子数の関係図。
【図６】処理部での処理手順を説明するフローチャート。
【図７】処理部での処理手順を説明するフローチャート。
【図８】フォトンカウンティング型検出器および電荷積分型検出器の回路図。
【図９】フォトンカウンティング型検出器および電荷積分型検出器の断面図。
【図１０】フォトンカウンティング型検出器および電荷積分型検出器に備わるフォトダイオードの拡大図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。同じ符号が付されているものは同様のものを示す。なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比係数などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比係数が異なって表される場合もある。
【００１３】
図１にＣＴ装置１０とこれに接続されている画像診断装置３０を示す。図１ではＸ線発生装置１２で発生したＸ線を、被検体Ｐに照射する。被検体Ｐを透過したＸ線は検出装置（光検出装置）１で検出される。Ｘ線発生装置１２は、照射制御部１１により制御される。照射制御部１１は、Ｘ線発生装置１２に供給する電圧および電流を変えることで、被検体Ｐに照射するＸ線量を調整する。Ｘ線発生装置１２と検出装置１は、被検体Ｐを中心とした円軌道上で旋回する。Ｘ線発生装置１２と検出装置１の旋回の動作は、駆動部１６により駆動される。検出装置１の出力は読み出し部１３に送信され、収集部１４で収集されたのちに画像診断装置３０に送られる。
【００１４】
画像診断装置３０は、入力部３１、表示部３２、スキャン制御部３３、処理部３４、第１記憶部３５、再構成部３６、第２記憶部３７および制御部３８を有する。スキャン制御部３３、処理部３４および再構成部３６は１つの制御装置（回路）で動作させてもよい。画像診断装置３０は、操作者によるＣＴ装置１０の操作を受け付けると共に、収集された情報を用いてＸ線ＣＴ画像を再構成する。
【００１５】
処理部３４は、収集部１４から送信された信号に対して各種処理を行うことで、投影データを生成する。
【００１６】
第１記憶部３５は、処理部３４により作成された投影データを格納する。投影データはＸ線ＣＴ画像データの再構成に用いられる。
【００１７】
再構成部３６は、第１記憶部３５に格納された投影データを用いてＸ線ＣＴ画像データを再構成する。再構成部３６は、Ｘ線ＣＴ画像データに対して各種画像処理を行うことで、Ｘ線ＣＴ画像データを作成する。処理部３４で作成された投影データには、被検体Ｐを透過して減衰したＸ線の強度情報が含まれている。再構成部３６は、Ｘ線の強度情報を用いて、Ｘ線ＣＴ画像データを再構成する。再構成部３６は、強度情報に応じて色分けされた複数のＸ線ＣＴ画像データを作成する。
【００１８】
第２記憶部３７は、再構成部３６が再構成したＸ線ＣＴ画像データに格納する。第２記憶部のＸ線ＣＴ画像データは、制御部３８により表示部３２に表示される。
【００１９】
制御部３８は、ＣＴ装置１０の全体制御を行う。制御部３８は、スキャン制御部３３を制御することで、ＣＴ装置１０で行われるＣＴスキャンを制御する。制御部３８は、処理部３４や、再構成部３６を制御することで、投影データの作成やＸ線ＣＴ画像データの再構成を制御する。制御部３８は、第２記憶部３７が記憶する各種画像データを表示部３２に表示制御する。
【００２０】
スキャン制御部３３は、制御部３８の制御のもと、照射制御部１１、駆動部１６、収集部１４を制御する。スキャン制御部３３は入力部３１で入力されたＸ線量の情報をもとに、照射制御部１１を制御する。スキャン制御部３３は、Ｘ線発生装置１２がＸ線を被検体１２に照射する際に、Ｘ線発生装置１２および検出装置１を旋回させるように駆動部１６を制御する。スキャン制御部３３は、収集部１４で収集した検出装置１の出力を処理部３４に送信する制御を行う。
【００２１】
入力部３１は、操作者がマウスまたはキーボード等を操作することで入力された各種指示および各種設定の情報を、制御部３８に転送する。入力部３１は、操作者から、Ｘ線ＣＴ画像データの撮影条件、Ｘ線ＣＴ画像データを再構成する際の再構成条件、およびＸ線ＣＴ画像データに対する画像処理条件等を受け付ける。
【００２２】
表示部３２は、操作者によって参照されるモニタ装置であり、制御部３８による制御のもと、Ｘ線ＣＴ画像データを表示する。表示部３２は、入力部３１を介して操作者から各種指示を表示する。
【００２３】
図２に検出装置１を備えたＣＴ装置１０の模式図を示す。このＣＴ装置１０は、Ｘ線発生装置１２、検出装置１、収集部１４および寝台４００を備えている。寝台４００の上に被検体Ｐが横たわる。
【００２４】
検出装置１は、被検体Ｐのまわりを回転しながら、被検体Ｐを透過したＸ線光子を検出する。検出装置１が回転する方向をチャンネル方向、チャンネル方向と直交する方向をスライス方向とする。
【００２５】
図３に検出装置１を示す。検出装置１は、複数のフォトンカウンティング型検出器２（第１の検出器）、複数の電荷積分型検出器（第２の検出器）３、接着層５およびシンチレータ４で構成される。フォトンカウンティング型検出器２および電荷積分型検出器３は、チャンネル方向およびスライス方向に、それぞれ交互に配置されている。なおチャンネル方向またはスライス方向のいずれか１方向に、フォトンカウンティング型検出器２および電荷積分型検出器３を交互に配置してもよい。フォトンカウンティング型検出器２および電荷積分型検出器３のそれぞれの面積の大きさは異なっていてもよい。
【００２６】
フォトンカウンティング型検出器２および電荷積分型検出器３の上には、被検体Ｐを透過した放射線光子のエネルギーに比例したシンチレーション光（光子）に変換するシンチレータ４が配置されている。被検体Ｐを透過した放射線光子は、シンチレータ４によりシンチレーション光に変換される。フォトンカウンティング型検出器２および電荷積分型検出器３は、シンチレーション光を検出する。シンチレータ４は、フォトンカウンティング型検出器２および電荷積分型検出器３のそれぞれの上に接着層５により固定されている。
【００２７】
シンチレータ４の材料としては、タリウム活性化ヨウ化セシウム（ＣｓＩ（Ｔｌ））、タリウム活性化ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ（Ｔｌ））、ＬＹＳＯ（Ｌｕ２（１−ｘ）Ｙ２ｘ（ＳｉＯ４）Ｏ）などがある。なおＬＹＳＯの組成式のｘの範囲は０．００１＜ｘ＜０．５である。接着層５はシンチレータからのシンチレーション光を透過する。接着層５の材料としてはエポキシ材料などが用いられる。
【００２８】
図４には、フォトンカウンティング型検出器２および電荷積分型検出器３に接続される読み出し部１３Ａ、１３Ｂの構成を示す。読み出し部１３Ａ、１３Ｂには、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）などが用いられる。フォトンカウンティング型検出器２の読み出し部１３Ａは増幅部６Ａ、波高分析部７Ａ、タイミング発生部７Ｂ、ＡＤ変換部９Ａを備え、収集部１４に接続される。電荷積分型検出器３の読み出し部１３Ｂはキャパシタ（容量）８、増幅部６Ｂ、ＡＤ変換部９Ｂを備え、収集部１４に接続される。波高分析部７Ａ、タイミング発生部７Ｂおよび収集部１４は、１つの制御装置（回路）で動作させてもよい。この制御装置がフォトンカウンティング型検出器２から出力される電気信号を検知する。フォトンカウンティング型検出器２は、読み出し部１３Ａに放射線光子のエネルギーに比例した波高の電気信号を出力する。電気信号はパルス信号であり、パルス信号は増幅器６Ａで増幅され、波高分析部７Ａで分析される。タイミング発生部７Ｂは、波高分析部７Ａにパルス信号が送信されることを伝える。波高分析部７Ａで読み出されたパルス信号は、ＡＤ変換部９Ａでデジタル信号に変換されて、収集部１４に収集される。電荷積分型検出器３は、読み出し部１３Ｂに放射線光子のエネルギーに対応した電気信号を出力する。電気信号はキャパシタ８に送られ、電荷として一定時間蓄積される。キャパシタ８で蓄積された電荷は電気信号として出力される。電気信号はＡＤ変換部９Ｂでデジタル信号に変換されて、収集部１４に収集される。
【００２９】
図５にフォトンカウンティング型検出器２および電荷積分型検出器３に入射した放射線光子数と検出した光子数の関係を示す。横軸にフォトンカウンティング型検出器２または電荷積分型検出器３の１秒間あたりに入射した放射線光子数、縦軸にフォトンカウンティング型検出器２または電荷積分型検出器３の１秒間あたりに検出した光子数を示す。横軸および縦軸はそれぞれ常用対数をとっている。入射放射線光子数および検出光子数の単位としてｃｐｓ（ｃｏｕｎｔｓ  ｐｅｒ  ｓｅｃｏｎｄ）を用いる。入射放射線光子数はＣＴ装置１０の較正の際に求められる。Ｘ線発生装置１２に加える電流値を増加させると、放出される放射線光子数は増加する。Ｘ線発生装置１２の電流値が小さく放射線光子数が少ないとき、フォトンカウンティング型検出器２は精度よく光子を検出する。横軸にＸ線発生装置の電流値、縦軸にフォトンカウンティング型検出器２の１秒間あたりの検出光子数を考える。Ｘ線発生装置１２の放射線光子数が少ないときの電流値をｘ（Ａ）、フォトンカウンティング型検出器２の検出光子数をｙ（ｃｐｓ）とすると式（１）の関係が成り立つ。
【数１】
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【００３０】
ａは電流値ｘに対する検出光子数ｙの変化量、ｂはフォトンカウンティング型検出器２のノイズのオフセットである。なおａは正の値である。定数ａ、ｂを求めて、任意の電流値ｘでの検出光子数ｙを推定する。ＣＴ装置の較正で求めた検出光子数ｙを図５における入射放射線光子数とする。
【００３１】
入射放射線光子数がある値を超えると、フォトンカウンティング型検出器２の入射放射線光子数およびフォトンカウンティング型検出器２の検出光子数との間で乖離が生じる。フォトンカウンティング型検出器２は光子を数え落とすようになるため、電荷積分型検出器３で検出した光子を投影データの作成に用いる必要がある。処理部３４は入射放射線光子数と検出光子数の乖離度合を計算して、その乖離度合に基づいて、フォトンカウンティング型検出器２および電荷積分型検出器３のどちらの検出光子を用いるかを決める。具体的には、処理部３４は、フォトンカウンティング型検出器２および電荷積分型検出器３のどちらの検出光子を用いるかを決める基準となる基準光子数を設定する。基準光子数はＣＴ装置１０の較正の際に設定される。ＣＴ装置１０のＸ線発生装置１２により、入射放射線光子数を増加させていく。処理部３４はフォトンカウンティング型検出器２の入射放射線光子数に対する検出光子数の割合を計算する。フォトンカウンティング型検出器２の入射放射線光子数をＩ０、フォトンカウンティング型検出器２の検出光子数をＩ１とする。処理部３４は、式（２）に示した範囲の検出光子数を基準光子数として設定する。
【数２】
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【００３２】
フォトンカウンティング型検出器２に入射した放射線光子数と検出した光子数が等しいときは、式（２）中の値１に相当する。フォトンカウンティング型検出器２で検出した光子数を投影データの作成に用いる場合、被検体を透過して減弱された放射線光子を把握するには入射した放射線光子数に対して検出光子数は８０％以上である必要がある。これは式（２）中の値０．８に相当する。（２）式において、フォトンカウンティング型検出器２の入射した放射線光子数に対する検出した光子数の割合が０．８以上１以下の場合は、フォトンカウンティング型の検出光子を投影データの作成に用いる。（２）式において、フォトンカウンティング型検出器２の入射放射線光子数に対する検出光子数の割合が０．８よりも小さい場合は、電荷積分型検出器３の検出光子を投影データの作成に用いる。
【００３３】
たとえば、フォトンカウンティング型検出器２は、入射放射線光子数が５Ｍｃｐｓ程度までは精度よく光子を検出できる。入射放射線光子数が５Ｍｃｐｓ程度よりも大きくなると、フォトンカウンティング型検出器２の入射放射線光子数と検出光子数の間には光子数の乖離が生じる。フォトンカウンティング型検出器２の光子の検出光子数は低下する。入射光子数が５Ｍｃｐｓ程度よりも大きくなると、電荷積分型検出器３は光子を精度よく検出し始める。入射光子数が５Ｍｃｐｓ程度のときの検出光子数を基準光子数として設定したとき、入射放射線光子数が５Ｍｃｐｓ程度よりも大きくなると、電荷積分型検出器３の検出光子数当量を用いて投影データを作成する。この基準光子数は、画像診断装置３０の第１記憶部３５に備わるデータテーブルにあらかじめ格納しておく。
【００３４】
図６に式（２）を用いた場合の処理部３４の処理手順を示す。処理部３４は収集部１４から電気信号を取得する（ステップＳ１）。処理部３４は電荷積分型検出器３に接続されたキャパシタ８に蓄積されていた電荷を検出光子数に換算する（ステップＳ２）。処理部３４は、フォトンカウンティング型検出器２および電荷積分型検出器３の検出光子数を計測する（ステップＳ３）。処理部３４は、データテーブルの基準光子数を参照して、フォトンカウンティング型検出器２および電荷積分型検出器３のそれぞれの検出光子数が、基準光子数未満であるかどうかを判別する（ステップＳ４）。フォトンカウンティング型検出器２および電荷積分型検出器３のそれぞれの検出光子数が、基準光子数未満の場合、処理部３４では、フォトンカウンティング型検出器２の検出光子を用いる（ステップＳ５）。フォトンカウンティング型検出器２および電荷積分型検出器３のそれぞれの検出光子数が、基準光子数以上の場合、処理部３４は電荷積分型検出器３の検出光子を用いる（ステップＳ６）。処理部３４は、フォトンカウンティング型検出器２または電荷積分型検出器３の検出光子数を用いて投影データを作成する。（ステップＳ７）。
【００３５】
投影データの他の作成方法を図７のフローチャートを用いて説明する。処理部３４は収集部１４から電気信号を取得する（ステップＳ１）。処理部３４は電荷積分型検出器３に接続されたキャパシタ８に蓄積されていた電荷を検出光子数に換算する（ステップＳ２）。処理部３４は、式（３）に基づいて、フォトンカウンティング型検出器２および電荷積分型検出器３の検出光子数の差が電荷積分型検出器３の検出光子数に占める割合を計算する（ステップＳ３）。式（３）において、電荷積分型検出器３の検出光子数をＩ２とする。
【数３】
2017067634.tif 000005
【００３６】
図５において入射放射線光子数Ｉ０が増加すると、入射放射線光子数Ｉ０と電荷積分型検出器の検出光子数Ｉ２がほぼ一致してくる。式（２）の入射放射線光子数Ｉ０を電荷積分型検出器３の検出光子数Ｉ２に近似させて式変形を行うと、式（３）を導くことができる。処理部３４は、フォトンカウンティング型検出器２および電荷積分型検出器３の検出光子数の差が電荷積分型検出器３の検出光子数に占める割合が０．２以下であるかどうかを判別する（ステップＳ４）。フォトンカウンティング型検出器２および電荷積分型検出器３の検出光子数の差が電荷積分型検出器３の検出光子数に占める割合が０．２以下であれば、処理部３４は、フォトンカウンティング型検出器２の検出光子を用いる（ステップＳ５）。フォトンカウンティング型検出器２および電荷積分型検出器３の検出光子数の差が電荷積分型検出器３の検出光子数に占める割合が０．２よりも大きければ、処理部３４は、電荷積分型検出器３の検出光子を用いる（ステップＳ６）。処理部３４は、フォトンカウンティング型検出器２または電荷積分型検出器３の検出光子数を用いて投影データを作成する。（ステップＳ７）。
【００３７】
検出装置１はフォトンカウンティング型検出器２及び電荷積分型検出器３を同時に用いることができるため、フォトンカウンティング型検出器２及び電荷積分型検出器３を切り替える必要がない。
【００３８】
図８には、隣接して配置されるフォトンカウンティング型検出器２および電荷積分型検出器３に備わるフォトダイオードの構成を示す。フォトンカウンティング型検出器２にはフォトダイオード８１Ａ、電荷積分検出器３にはフォトダイオード８１Ｂが備わる。フォトダイオード８１Ａは陰極８４Ａと陽極８５Ａを有する。フォトダイオード８１Ｂは陰極８４Ｂと陽極８５Ｂを有する。フォトダイオード８１Ａ、８１Ｂの陰極８４Ａ、８４Ｂには、電源８０が接続される。フォトダイオード８１Ａ、８１Ｂの陽極８５Ａ、８５Ｂには、電圧調整部８２Ａ、８２Ｂが接続されている。
【００３９】
フォトダイオード８１Ａ、８１Ｂの陰極８４Ａ、８４Ｂには、電源８０から電位ＶＨ（Ｖ）が印加される。フォトダイオード８１Ａ、８１Ｂの陽極８５Ａ、８５Ｂには、それぞれ電位Ｖａ（Ｖ）、Ｖｂ（Ｖ）が印加される。陽極８５Ａ、８５Ｂの電位Ｖａ（Ｖ）、Ｖｂ（Ｖ）は、それぞれ電圧調整部８２Ａ、８２Ｂにより調整される。フォトダイオード８１Ａでは、陽極８５Ａの電位Ｖａ（Ｖ）が、陰極８４Ａの電位ＶＨ（Ｖ）よりも小さくなるように印加される。フォトダイオード８１Ｂでは、陽極８５Ｂの電位Ｖａ（Ｖ）が、陰極８４Ｂの電位ＶＨ（Ｖ）よりも小さくなるように印加される。フォトダイオード８１Ａでは、陰極８４Ａと陽極８５Ａの間の電圧を大きくしていくと、ある電圧で急激に電流が流れ始める。このときの電圧を閾値電圧Ｖｂｒ（Ｖ）とする。閾値電圧Ｖｂｒ（Ｖ）以上の電圧を加えて、フォトダイオード８１Ａを駆動させることをガイガーモードという。ガイガーモードで駆動したフォトダイオード８１Ａが光子を検出すると、電気信号が増幅される。すなわち、ガイガーモードで駆動するフォトダイオード８１Ａとシンチレータ４を組み合わせた放射線検出器に放射線光子が入射すると、シンチレータ４において放射線光子のエネルギーに比例したシンチレーション光が発生し、シンチレーション光を検出したフォトダイオード８１Ａで電気信号が増幅されて出力されるため、放射線光子をパルス信号として検出することができる。つまり、フォトンカウンティング型検出器２として動作する。
【００４０】
フォトダイオード８１Ｂは、閾値電圧Ｖｂｒ（Ｖ）未満で駆動させる。フォトダイオード８１Ｂは、複数の光子を検出することが可能となり、キャパシタ８に電気信号を一定時間蓄積する。すなわち、フォトダイオード８１Ｂとシンチレータ４を組み合わせた放射線検出器に放射線光子が入射すると、シンチレータ４において放射線光子のエネルギーに比例したシンチレーション光が発生し、シンチレーション光を検出したフォトダイオード８１Ｂで発生した電気信号を積分した結果が出力されるため、単位時間当たりに放射線検出器に入射した放射線光子の総量に比例した信号を得ることができる。つまり、電荷積分型検出器３として動作する。
【００４１】
閾値電圧Ｖｂｒ（Ｖ）と陰極電位ＶＨ（Ｖ）、陽極電位Ｖａ（Ｖ）、Ｖｂ（Ｖ）の関係から、ガイガーモードで駆動するフォトダイオード８１Ａに印加される電圧はＶＨ（Ｖ）−Ｖａ（Ｖ）＞Ｖｂｒ（Ｖ）となる。フォトダイオード８１Ｂに印加される電圧はＶＨ（Ｖ）−Ｖｂ（Ｖ）＜Ｖｂｒ（Ｖ）となる。
【００４２】
フォトンカウンティング型放射線検出器２は増幅した電気信号を出力することができるため、放射線量が少ない場合の光子の検出に優れている。電荷積分型検出器３は複数の光子を検出し電気信号を一定時間蓄積できるため、放射線量が多い場合の光子の検出に優れている。
【００４３】
図９に、隣り合うフォトンカウンティング型検出器２および電荷積分型検出器３を示す。図９の上の図がフォトンカウンティング型検出器２および電荷積分型検出器３の検出面側から見た図である。図９の下の図が、図９の上の図のＡＢ間で切断したフォトンカウンティング型検出器２および電荷積分型検出器３の断面図である。フォトンカウンティング型検出器２の断面５５０Ａには、フォトダイオード８１Ａが配列されている。電荷積分型検出器３の断面５５０Ｂには、フォトダイオード８１Ｂが配列されている。フォトダイオード８１Ａ、８１Ｂは、それぞれ前述したチャンネル方向またはスライス方向に配列されている。図８の断面図で示されるように、フォトダイオード８１Ｂの受光面の面積は、フォトダイオード８１Ａの受光面の面積よりも大きい。被検体Ｐを透過せずに、Ｘ線が検出装置１に入射する場合もある。被検体Ｐを透過しなかったＸ線が検出装置１に入射した場合、シンチレータからの光子数が多くなる。電荷積分型検出器３に備わるフォトダイオード８１Ｂの受光面の面積を大きくすることで、フォトダイオード８１Ｂでの光子の検出効率を向上させることができる。
【００４４】
図１０にフォトダイオード８１Ａ、８１Ｂの拡大図を示す。フォトダイオード８１Ａは受光領域７００Ａ、電極８００Ａ、配線８５０Ａで構成されている。フォトダイオード８１Ｂは受光領域７００Ｂ、電極８００Ｂ、配線８５０Ｂで構成されている。フォトダイオード８１Ａの受光領域７００Ａは光子を受光することができる。受光領域７００Ａまわりの電極８００Ａおよび配線８５０Ａは、光子を受光できない領域となる。フォトダイオード８１Ｂの受光領域７００Ｂは、光子を受光することができる。受光領域７００Ｂまわりの電極８００Ｂおよび配線８５０Ｂは、光子を受光できない領域となる。
【００４５】
図１０で示されるように、フォトダイオード８１Ｂの受光領域の面積は、フォトダイオード８１Ａの受光領域の面積よりも大きい。フォトダイオード８１Ｂの受光領域の面積を大きくすることで、光子の検出効率を向上させることが可能となる。フォトダイオード８１Ｂを大きくすると、フォトダイオード８１Ｂの光子が入射する面の面積に対して、電極８００Ｂおよび配線８５０Ｂがある光子を受光できない領域の比は小さくなる。フォトダイオード８１Ｂの光子が入射する面の面積に対して、受光領域の面積の比は大きくなる。電荷積分型検出器３の光子が入射する面の面積に対しても、受光領域の面積が大きくなるため、光子の検出効率が向上する。フォトダイオード８１Ａの受光領域の面積を１０μｍ２以上２５μｍ２以下とすると、フォトダイオード８１Ｂの受光領域の面積は５０μｍ２以上５００μｍ２以下とすることができる。
【００４６】
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。この実施形態やその変形は、説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】
【００４７】
１  検出装置
２  フォトンカウンティング型検出器
３  電荷積分型検出器
４  シンチレータ
５  接着層
６Ａ  増幅器
６Ｂ  増幅器
７Ａ  波高分析部
７Ｂ  タイミング発生部
８  キャパシタ（容量）
９Ａ  ＡＤ変換部
９Ｂ  ＡＤ変換部
１０  ＣＴ装置
１１  照射制御部
１２  Ｘ線発生装置
１３Ａ  読み出し部
１３Ｂ  読み出し部
１４  収集部
１６  駆動部
Ｐ    被検体
３０  画像診断装置
３１  入力部
３２  表示部
３３  スキャン制御部
３４  処理部
３５  第１記憶部
３６  再構成部
３７  第２記憶部
３８  制御部
８０  電源
８１Ａ  フォトンカウンティング型検出器のフォトダイオード
８１Ｂ  電荷積分型検出器のフォトダイオード
８２Ａ  フォトンカウンティング型検出器の電圧調整部
８２Ｂ  電荷積分型検出器の電圧調整部
８４Ａ  陰極
８４Ｂ  陰極
８５Ａ  陽極
８５Ｂ  陽極  
１００  Ｘ線発生装置
４００  寝台
５５０Ａ  フォトンカウンティング型検出器の断面
５５０Ｂ  電荷積分型検出器の断面
７００Ａ  フォトンカウンティング型検出器のフォトダイオードの受光領域
７００Ｂ  電荷積分型検出器のフォトダイオードの受光領域
８００Ａ  電極
８００Ｂ  電極
８５０Ａ  配線
８５０Ｂ  配線
【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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【図１０】
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