(57)【要約】【課題】３Ｄプリンティングでコリメータ板を製造した場合のように、Ｘ線検出素子に対するコリメータ板の位置の精度が悪化したとしても、放射線画像におけるアーチファクトを抑制することができるコリメータ装置を提供する。【解決手段】コリメータ装置２３は、Ｘ線管からのＸ線を検出するシンチレータ素子２４２における前記Ｘ線の入射面側に設けられ、シンチレータ素子２４２の幅Ｗよりも小さい間隔Ｄで配置された複数のコリメータ板２３１を備える。複数のコリメータ板２３１は、チャネル方向及びスライス方向の各々において、シンチレータ素子２４２の幅Ｗよりも小さい間隔Ｄで配置されている【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線源からの放射線を検出する検出素子における前記放射線の入射面側に設けられ、前記検出素子の幅よりも小さい間隔で配置された複数のコリメータ板を備えることを特徴とするコリメータ装置。
【請求項２】
前記複数のコリメータ板は、チャネル方向及びスライス方向の各々において、前記検出素子の幅よりも小さい間隔で配置されていることを特徴とする請求項１に記載のコリメータ装置。
【請求項３】
放射線源からの放射線を検出する検出素子と、請求項１又は２に記載のコリメータ装置とを備えることを特徴とする放射線検出器。
【請求項４】
前記検出素子は、所要の方向に複数配置されていることを特徴とする請求項３に記載の放射線検出器。
【請求項５】
前記複数の検出素子は、チャネル方向及びスライス方向の各々に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の放射線検出器。
【請求項６】
請求項３〜５のいずれか一項に記載の放射線検出器を備えることを特徴とする放射線撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コリメータ板を有するコリメータ装置、コリメータ装置と放射線を検出する放射線検出素子を備える放射線検出器及び放射線検出器を有する放射線撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線撮影装置の一例であるＸ線ＣＴ装置は、撮影対象の透過Ｘ線を検出するためのＸ線検出素子を備えている。Ｘ線検出素子のＸ線入射面側には、照射されたＸ線の散乱線を除去するためのコリメータ（ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ）板が設けられている。コリメータ板は、Ｘ線検出素子の幅と同じピッチ（ｐｉｔｃｈ）で複数設けられている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２１４０２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
複数のＸ線検出素子が、被検体の体軸と直交するチャネル方向と、被検体の体軸に沿ったスライス方向とに配置された二次元アレイ型のＸ線検出器には、複数のコリメータ板がチャネル方向とスライス方向に配置され、格子状に構成された二次元コリメータを備えている。ここで、近年の技術革新により、レーザーを使ってタングステンやモリブデン等の粉末を溶融させながら、所望の形を積層して作り上げていくＤＭＬＭ（ＤｉｒｅｃｔＭａｔｅｒｉａｌ Ｌａｓｅｒ Ｍｅｌｔｉｎｇ）、すなわち所謂３Ｄプリンティング（ｐｒｉｎｔｉｎｇ）が実用化されてきた。この３Ｄプリンティングにより、上述のように格子状に構成された二次元コリメータを容易に製造することができるようになった。
【０００５】
しかし、３Ｄプリンティングによって製造したコリメータにおいては、コリメータ板が、従来のものと比べると、変形したり、表面の平滑性が劣っていたり、間隔が一定ではなかったりして、Ｘ線検出素子に対するコリメータ板の位置の精度が悪化する場合がある。そのため、Ｘ線焦点の移動が生じた場合、Ｘ線検出素子に入射するＸ線量が大きく変化し、放射線画像におけるアーチファクトの原因となる。
【０００６】
従って、３Ｄプリンティングでコリメータ板を製造した場合のように、放射線検出素子に対するコリメータ板の位置の精度が悪化したとしても、放射線画像におけるアーチファクトを抑制することができるコリメータ装置、放射線検出器及び放射線撮影装置が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するためになされた発明は、放射線源からの放射線を検出する検出素子における前記放射線の入射面側に設けられ、前記検出素子の幅よりも小さい間隔で配置された複数のコリメータ板を備えることを特徴とするコリメータ装置である。
【発明の効果】
【０００８】
上記観点の発明によれば、複数のコリメータ板が検出素子の幅よりも小さい間隔で配置されているので、放射線入射側の開口面積が従来よりも小さくなる。従って、従来よりもコリメータ板の高さを低くしても、散乱線の遮蔽効果を維持することができる。そして、コリメータ板の高さを低くすることにより、放射線源における放射線焦点の移動が生じた場合であっても、放射線によるコリメータ板の影が小さくなる。これにより、検出素子に入射する放射線量が大きく変化することを防止することができ、放射線画像におけるアーチファクトを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態の一例であるＸ線ＣＴ装置の概略構成を示す機能ブロック図である。
【図２】図１に示すＸ線ＣＴ装置におけるコリメータ装置及びＸ線検出器を構成するシンチレータアレイの概略構成を示す一部拡大図である。
【図３】実施形態のコリメータ装置の構造である場合に、シンチレータ素子に入射する散乱線の量を説明する図である。
【図４】従来のコリメータ装置の構造である場合に、シンチレータ素子に入射する散乱線の量を説明する図である。
【図５】実施形態のコリメータ装置の構造である場合に、Ｘ線焦点の移動による、シンチレータ素子に入射するＸ線線量の変化を説明する図である。
【図６】従来のコリメータ装置の構造である場合に、Ｘ線焦点の移動による、シンチレータ素子に入射するＸ線線量の変化を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。図１には、本発明における放射線撮影装置の実施の形態の一例であるＸ線ＣＴ装置１が示されている。この図１に示すように、Ｘ線ＣＴ装置１は、ガントリ（ｇａｎｔｒｙ）２、撮影テーブル（ｉｍａｇｉｎｇ  ｔａｂｌｅ）４、及び操作コンソール（ｃｏｎｓｏｌｅ）６を備えている。
【００１１】
ガントリ２は、Ｘ線管２１、アパーチャ（ａｐｅｒｔｕｒｅ）２２、コリメータ装置（ｃｏｌｉｍａｔｏｒ  ｄｅｖｉｃｅ）２３を含むＸ線検出器２４、データ収集部２５、回転部２６、高電圧電源２７、アパーチャ駆動装置２８、回転駆動装置２９、及びガントリ・テーブル制御部３０を有している。
【００１２】
Ｘ線管２１及びＸ線検出器２４は、開口部２Ｂを挟み対向して配置されている。
【００１３】
アパーチャ２２は、Ｘ線管２１と開口部２Ｂとの間に配置されている。Ｘ線管２１のＸ線焦点からＸ線検出器２４に向けて放射されるＸ線をファンビーム（ｆａｎ  ｂｅａｍ）やコーンビーム（ｃｏｎｅ  ｂｅａｍ）に成形する。
【００１４】
Ｘ線検出器２４を構成するコリメータ装置２３は、Ｘ線検出器２４における開口部２Ｂ側に配置されている。コリメータ装置２３は、Ｘ線検出器２４に入射する散乱線を除去する。詳細は後述する。
【００１５】
Ｘ線検出器２４は、コリメータ装置２３のほか、Ｘ線検出素子を有している。Ｘ線検出素子は、Ｘ線管２１から放射される扇状のＸ線ビームの広がり方向（チャネル（ｃｈａｎｎｅｌ）方向という）および厚み方向（列方向という）に、２次元的に配列されている。各Ｘ線検出素子は、開口部２Ｂに配された被検体５の透過Ｘ線をそれぞれ検出し、その強度に応じた電気信号を出力する。Ｘ線検出素子については後述する。被検体５は、例えば、人間や動物などの生体である。
【００１６】
データ収集部２５は、Ｘ線検出器２４の各Ｘ線検出素子から出力される電気信号を受信し、Ｘ線データに変換して収集する。
【００１７】
回転部２６は、開口部２Ｂの周りに回転可能に支持されている。回転部２６には、Ｘ線管２１、アパーチャ２２、コリメータ装置２３、Ｘ線検出器２４、及びデータ収集部２５が搭載されている。
【００１８】
撮影テーブル４は、クレードル（ｃｒａｄｌｅ）４１、クレードル駆動装置４２を有している。被検体５は、クレードル４１の上に載置される。クレードル駆動装置４２は、クレードル４１をガントリ２の開口部２Ｂすなわち撮影空間に入れ出しする。
【００１９】
高電圧電源２７は、Ｘ線管２１に高電圧及び電流を供給する。
【００２０】
アパーチャ駆動装置２８は、アパーチャ２２を駆動しその開口を変形させる。
【００２１】
回転駆動装置２９は、回転部２６を回転駆動する。
【００２２】
ガントリ・テーブル制御部３０は、ガントリ２内の各装置・各部、撮影テーブル４等を制御する。
【００２３】
操作コンソール６は、操作者からの各種操作を受け付ける。操作コンソール６は、入力装置６１、表示装置６２、記憶装置６３、及び演算処理装置６４を有している。本例では、操作コンソール６は、コンピュータ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ）により構成されている。
【００２４】
入力装置６１は、操作者からの指示や情報の入力を受け付けるボタン及びキーボード（ｋｅｙｂｏａｒｄ）などを含み、さらにポインティングデバイス（ｐｏｉｎｔｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅ）などを含んで構成されている。表示装置６２は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）や有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイなどである。
【００２５】
記憶装置６３は、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ：ハードディスクドライブ）や、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）等の半導体メモリ（Ｍｅｍｏｒｙ）などである。操作コンソール６は、記憶装置６３として、ＨＤＤ、ＲＡＭ及びＲＯＭの全てを有していてもよい。また、記憶装置６３は、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｋ）やＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｋ）などの可搬性の記憶媒体を含んでいてもよい。
【００２６】
演算処理装置６４は、ＣＰＵ（ｃｅｎｔｒａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｕｎｉｔ）などのプロセッサーである。演算処理装置６４は、被検体５の撮影を行なうための各部の制御やＣＴ画像等の画像を生成するためのデータ処理を行なう。生成された画像は、表示装置６２に表示される。
【００２７】
次に、Ｘ線検出器２４について、図２に基づいて説明する。Ｘ線検出器２４は、コリメータ装置２３の他、シンチレータアレイ２４１を有している。
【００２８】
コリメータ装置２３は、複数のコリメータ板２３１を有する。このコリメータ板は、図示しない支持体によって支持され、シンチレータアレイ２４１におけるＸ線の入射面側に設けられている。コリメータ板２３１は、本発明におけるコリメータ板の実施の形態の一例である。また、コリメータ装置２３は、本発明におけるコリメータ装置の実施の形態の一例である。
【００２９】
シンチレータアレイ２４１は、複数のシンチレータ素子２４２を有する。  シンチレータ素子２４２は、図示しないフォトダイオード素子とともに、Ｘ線検出器２４のＸ線検出素子を構成する。シンチレータ素子２４２は、Ｘ線が入射すると発光する。また、フォトダイオード素子は、シンチレータが発光した光を受光して信号電流を発生する。このように、シンチレータ素子２４２及びフォトダイオード素子によりＸ線が検出される。シンチレータ素子２４２は、本発明における検出素子の実施の形態の一例である。また、Ｘ線検出器２４は、本発明における放射線検出器の実施の形態の一例である。
【００３０】
複数のシンチレータ素子２４２は、所要の方向に配置されている。本例では、シンチレータアレイ２４１は二次元アレイであり、複数のシンチレータ素子は、被検体の体軸と直交するチャネル方向（Ｘ方向）と、被検体の体軸に沿ったスライス方向（Ｚ方向）の各々に配置されている。これに伴い、コリメータ板２３１も、チャネル方向及びスライス方向の各々に配置されている。すなわち、コリメータ装置２３は二次元コリメータである。このような二次元コリメータは、例えばタングステンやモリブデン等の粉末を溶融させ、これを積層するＤＭＬＭの手法によって得られる。
【００３１】
コリメータ板２３１は、シンチレータ素子２４２の幅Ｗよりも小さい間隔Ｄで配置されている。すなわち、コリメータ板２３１は、シンチレータ素子２４２の幅Ｗに対して、１／ｎピッチで配置されている（Ｄ＝Ｗ／ｎ）。本例では、ｎ＝２であり、シンチレータ素子２４２の幅Ｗに対して、１／２ピッチでコリメータ板２３１が配置されている。これにより、コリメータ板２３１は、隣り合うシンチレータ素子２４２の間と、シンチレータ素子２４２の幅方向の中央部に配置されている。
【００３２】
隣り合うシンチレータ素子２４２の間に配置されたコリメータ板２３１には、シンチレータ素子２４２側の基端部に、凸部２３１ａが形成されている。凸部２３１ａは、チャネル方向に突出している。この凸部２３１ａについては後述する。
【００３３】
複数のコリメータ板は、チャネル方向及びスライス方向の各々に配置されているので、チャネル方向及びスライス方向の各々において、シンチレータ素子２４２の幅よりも小さい間隔で配置されている
【００３４】
本例では、コリメータ板２３１は、シンチレータ素子２４２の幅Ｗよりも小さい間隔Ｄで配置されているので、コリメータ板がシンチレータ素子の幅と同じ間隔で配置されていた従来と比べると、隣り合うコリメータ板２３１の間の間隔が小さい。従って、隣り合うコリメータ板２３１の間において、シンチレータ素子２４２に対してＸ線が入射する開口部分２３２の面積が、従来よりも小さい。これにより、コリメータ板２３１のシンチレータ素子２４２からの高さを低くしても、シンチレータ素子２４２に入射する散乱線の量は、従来と変わらない。この点について、図３及び図４に基づいて説明する。
【００３５】
図３には、本例のコリメータ板２３１が示されており、図４には、本例との比較例として、隣り合うコリメータ板２３１１の間隔が、シンチレータ素子２４２の幅と同じになっている従来の例が示されている。図３及び図４において、符号Ｓ１１、Ｓ１２は、シンチレータ素子２４２に直接入射する第一の散乱線を示し、符号Ｓ２１、Ｓ２２は、コリメータ板２３１、２３１１を透過して入射する第二の散乱線を示す。ちなみに、コリメータ板２３１、２３１１は、散乱線を遮蔽する効果を有するものの、散乱線を完全に遮蔽するわけではなく、コリメータ板２３１、２３１１を透過する散乱線が若干存在する。
【００３６】
図３に示されたコリメータ板２３１は、図４に示されたコリメータ板２３１１と比べて、高さが低くなっている。このように、コリメータ板２３１は、コリメータ板２３１１より高さが低くなっていても、隣り合うコリメータ板２３１の間の開口部分２３２が、隣り合うコリメータ板２３１１の間の開口部分２３２１よりも小さくなっているので、シンチレータ素子２４２に入射する第一の散乱線Ｓ１１、Ｓ１２の量を同じとすることができる。図３において第一の散乱線Ｓ１１が示された部分の面積と、図４において第一の散乱線Ｓ１２が示された部分の面積は同じである。
【００３７】
また、隣り合うコリメータ板２３１の間隔が、隣り合うコリメータ板２３１１の間隔よりも小さいので、シンチレータ素子２４２に入射する第二の散乱線Ｓ２１、Ｓ２２の量を同じとすることができる。図３において第二の散乱線Ｓ２１が示された部分の面積と、図４において第二の散乱線Ｓ２２が示された部分の面積は同じである。
【００３８】
以上より、本例のコリメータ装置２３によれば、従来よりもコリメータ板２３１の高さを低くしても、散乱線の遮蔽効果を従来と同じにすることができる。
【００３９】
このようにコリメータ板２３１の高さを従来よりも低くすることにより、Ｘ線焦点の移動によって生じるＸ線によるコリメータ板２３１の影を小さくすることができる。従って、Ｘ線焦点の移動によって、シンチレータ素子２４２に入射するＸ線線量が大きく変化することを防止することができるので、ＳＰＲ（Ｓｃａｔｔｅｒ  Ｐｒｉｍａｒｙ  Ｘ−ｒａｙ  Ｒａｔｉｏ）を従来と同じとすることができる。
【００４０】
本例では、コリメータ板２３１の凸部２３１ａにより、Ｘ線焦点の移動が生じた場合における、シンチレータ素子２４２に入射するＸ線線量の変化をより抑制することができる。図５及び図６を参照して説明する。図５には、本例のコリメータ装置２３におけるコリメータ板２３１が示されている。また、図６には、隣り合うコリメータ板２３１１の間隔が、シンチレータ素子２４２の幅と同じになっている例が示されている。
【００４１】
図５に示されたコリメータ板２３１の凸部２３１ａ及び図６に示されたコリメータ板２３１１の凸部２３１１ａには、Ｘ線焦点が移動した場合のＸ線によるコリメータ板２３１，２３１１の影が形成される。図５及び図６において、矢印Ａ１，Ａ２は、Ｘ線によるコリメータ板２３１、２３１１の影の輪郭を示す。凸部２３１ａ、２３１１ａにより、Ｘ線焦点が移動した場合のＸ線によるコリメータ板２３１，２３１１の影がシンチレータ素子２４２に形成されることを防止することができ、Ｘ線焦点が移動しても、シンチレータ素子２４２へのＸ線の入射量を安定させることができる。
【００４２】
コリメータ板２３１は、コリメータ板２３１１よりも高さが低いので、Ｘ線によるコリメータ板２３１の影は、コリメータ板２３１１の影よりも小さくなる。これにより、凸部２３１ａのチャネル方向への突出長を、凸部２３１１ａのチャネル方向への突出長よりも小さくしても、Ｘ線の入射量の安定度を維持することができる。
【００４３】
このように凸部２３１ａの突出長が小さくなることにより、シンチレータ素子２４２の幅方向の中央部にコリメータ板２３１が配置されていても、シンチレータ素子２４２の利用効率（Ｘ線が入射される有効面積）を維持することができる。
【００４４】
シンチレータ素子２４２のＸ線利用効率を維持するため、シンチレータ素子２４２の幅方向の中央部に配置されたコリメータ板２３１の厚さを従来よりも薄くしてもよい。
【００４５】
以上のような効果を有する本例によれば、３Ｄプリンティングによってコリメータ装置を製造する場合の問題点を解決することができる。従って、コリメータ装置を３Ｄプリンティングによって製造することができ、製造時間短縮によるコスト低減を図ることができる。また、コリメータ板２３１の高さを従来よりも低くすることができるので、３Ｄプリンティングによって製造されたコリメータ板２３１の変形等の問題を軽減することができる。さらに、コリメータ板２３１の高さが従来よりも低いと、コリメータ装置２３全体をコンパクトにすることができるので、コリメータ装置２３の回転に伴う遠心力やコリメータ装置２３の周辺温度が変化した際のコリメータ装置２３の熱膨張や収縮に対して、コリメータ板２３１の変位量を低減することができる。これにより、ＣＴ画像への悪影響を減らすことができる。
【００４６】
以上、本発明を前記各実施形態によって説明したが、この発明はこれらに限られるものではなく、本発明の主旨を変更しない範囲で種々変更実施可能なことはもちろんである。例えば、上述の実施形態においては、コリメータ板２３１のピッチは、シンチレータ素子２４２の幅Ｗに対して、１／２ピッチになっているが（すなわちｎ＝２）、ｎは２に限られるものではない。
【符号の説明】
【００４７】
１  Ｘ線ＣＴ装置
２３  コリメータ装置
２４  Ｘ線検出器
２３１  コリメータ板
２４２  シンチレータ素子
【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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