JP2001296366A

JP2001296366A - ２次元アレイ型放射線検出器

Info

Publication number: JP2001296366A
Application number: JP2000114566A
Authority: JP
Inventors: Hiromichi Tonami; 寛道戸波
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2000-04-17
Filing date: 2000-04-17
Publication date: 2001-10-26

Abstract

(57)【要約】【課題】Ｘ線ＣＴ装置の高速回転時における遠心力の影
響を受けない安価で精度のある２次元アレイ型放射線検
出器を提供する。【解決手段】コリメータ製作専用の治具を用い、チャン
ネル方向コリメータ板４の両端を主支持板1と支持板２
で固着し、支持板２に検出器取付プレート３を固定し、
多スライスシンチレータ５とＰＤＡ６及びその走査回路
を搭載した基板７の両端を、主支持板1と検出器取付プ
レート３に取付けネジ１０で固定し、筐体の底板８に設
けられた押しボルト１３と固定用ナット１４によって、
基板7の端を下方から保持して、チャンネル方向コリメ
ータ４と、多スライスシンチレータ５、ＰＤＡ６からな
る検出器を固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マルチスライス、
デュアルスライス、コーンビームのＸ線ＣＴ装置に係わ
り、特に、チャンネル方向およびスライス方向にＸ線遮
蔽プレートを設けたコリメータを検出器素子アレイに対
応して配置した２次元アレイ型放射線検出器に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｘ線ＣＴ装置は、Ｘ線管から放射された
Ｘ線が放射口のコリメータによって扇状のＸ線ビームに
絞られるとともに、被検体を中心にして、Ｘ線管とこれ
に対向して配置された円弧状のコリメータと検出器が回
転して、被検体を透過したＸ線情報を検出器が捉え、そ
の信号をコンピュータで処理して被検体のＸ線断層画像
を得るものである。Ｘ線管から放射されたＸ線は、被検
体を直進して透過するものと被検体で散乱するものがあ
り、前者の情報のみを取り込んで、斜めから入る散乱線
を除去し、そのクロストークを防ぐために、検出器の前
にコリメータが設けられている。このコリメータは１次
元に配列された検出器の前で各チャンネル毎にＸ線の透
過し難い材料でＸ線遮蔽壁を形成している。そして、検
出器はＸ線を光に変換するシンチレータ素子と、このシ
ンチレータ素子で変換された光を検出し、電気信号とし
て出力するフォトダイオードとからなるＸ線検出素子
を、Ｘ線管を中心として円弧状に約５００〜１０００チ
ャンネル程度配列した構成を有する。

【０００３】製作する上で機械的な配列から、シンチレ
ータとホトダイオードを光学接着して組合わせたもの
を、基板上に８〜３０個並べたものが１モジュールとさ
れ、このような検出器モジュールを円周上に連続して略
円弧状に配置して、コリメータと組合わせられて、ＣＴ
用の放射線検出器を構成している。図６にシングルスラ
イス放射線検出器のスライス方向の断面構造を示す。コ
リメータは、チャンネル方向コリメータ板１７と、スラ
イス方向の前後に設けられた円弧状のセラミック支持板
１６と、そのセラミック支持板１６の両端部を支える検
出器取付プレート２０と副支持板１８とからなる。そし
て、スライス方向の２枚のセラミック支持板１６間に
は、Ｘ線管からのＸ線ビームの入射方向に向けてチャン
ネル方向コリメータ板１７が挿入固着されている。その
コリメータは、シンチレータ２２とＰＤＡ（フォトダイ
オードアレイ）２３を搭載した基板２１と取付けネジ２
４で、上下の位置を合わせて組み合わされ、主支持板１
９と取付けネジ２５によって固定される。そして、主支
持板１９がＣＴ装置の回転体に取り付けられる。

【０００４】このチャンネル方向コリメータ板１７の固
定接着作業は、コリメータの全体の外形に沿った形状の
くりぬき空間を持ち、この空間の内方に沿ってチャンネ
ル方向コリメータ板１７が嵌挿できる多数の垂直溝を有
する治具枠に、予めカットしたチャンネル方向コリメー
タ板１７を、前記溝に沿って縦方向に挿入し、チャンネ
ル方向コリメータ板１７及びセラミック支持板１６の両
面を一体的に接着した後、前記枠体から上下何れか一方
側へ引き抜いて製作される。その後、製作されたコリメ
ータは両端に検出器取付プレート２０と副支持板１８が
ネジによって固定される。このチャンネル方向コリメー
タ板１７の固定される方向は、Ｘ線管焦点の方向に収斂
されるように、溝の方向がそれぞれＸ線管の焦点方向に
収斂されるように加工されている。

【０００５】チャンネル方向コリメータ板１７が固定さ
れたコリメータは、基板２１上にＰＤＡ（フォトダイオ
ードアレイ）２３とシンチレータ２２とが取り付けられ
た検出器基板２１の上方に取付けネジ２４で固定され
る。このとき、コリメータと検出器の位置精度は正確に
設定され、各検出器の検出感度を一様にかつ最大になる
ようにしている。そしてコリメータと検出器部を一体に
したものが主支持板１９を介してＣＴ回転体に取り付け
られる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の放射線検出器は
以上のように構成されているが、チャンネル方向コリメ
ータ板１７は主支持板１９、副支持板１８、セラミック
支持体１６を介してＣＴ装置の回転体に取り付けられ、
一般に１〜２回転／秒の速度で回転される。一方反対側
のセラミック支持体１６と検出器取付プレート２０は、
ＣＴ装置の回転体に取り付けられず、浮いた状態になっ
ている。そして、基板２１に搭載されたシンチレータ２
２とＰＤＡ２３は、回転枠側の副支持板１８と反対側の
検出器取付プレート２０に固定されるので、高速回転時
には反対側のセラミック支持板１６及び検出器取付プレ
ート２０は、図６に示す矢印の方向に荷重を受け変移す
ることになる。反対側のセラミック支持板１６及び検出
器取付プレート２０が変移するとそれに取り付けられて
いる検出器も変移することになり、撮影中にこれが発生
するためＸ線画像にアーティファクトが生じるという問
題がある。しかしながら、図６に示した検出器はシング
ルスライス検出器であり、スライス方向幅は小さく、高
速回転時でも変移量は小さく、検出器への影響も少な
い。

【０００７】それに対して、マルチスライス検出器で
は、図７に示すように、一度に多くのスライスデータを
得るために、Ｘ線検出素子をチャンネル方向だけでなく
それと直交するスライス方向にも配列された２次元アレ
イ型放射線検出器が用いられるようになる。特にコーン
ビームＣＴ装置等で用いられる２次元アレイ型放射線検
出器では、スライス方向の幅がかなり広くなり、２次元
アレイ型放射線検出器へ入射するＸ線をコリメートする
チャンネル方向コリメータ板４の幅もかなり広いものに
なる。実際、コーンビームＣＴ装置でのスライス方向の
幅はシングルスライスＣＴ装置のものと比べると５〜７
倍にもなる。このような場合、同様の高速回転を受ける
と反対側の検出器取付プレート３、支持板２は図７に示
す矢印の方向に荷重を受けるが、シングルスライスＣＴ
装置のものと比べると、５^３＝１２５〜７^３＝９４３倍
の変移が発生することになる。このような変移が発生す
ると、支持板２に取りつけられている検出器取付プレー
ト３及びＰＤＡ６も変移するために、Ｘ線画像にアーテ
ィファクトを発生させることになる。さらに、場合によ
ってはコリメータそのものを破壊してしまうという問題
がある。

【０００８】一方、図８に示すように、チャンネル方向
コリメータ板３４を両側からコリメータ支持板３３で支
持する構造のものがある。チャンネル方向コリメータ板
３４は、コリメータ支持板３３、金属支持板３２を介し
て主支持板右３０と主支持板左３１によって左右両側か
ら固定されている。この場合は高速回転による変移量は
剛体である主支持板左３１の変移量によって決まり、主
支持板右３０、底板３８、主支持板左３１のいずれも
が、ＣＴ装置の回転体に直接取りつけられておれば、そ
の変移量は極微小なものになる。しかしながら、この構
造を前記のコリメータ製作治具を用いて製作しようとす
ると、コリメータは精度のあるものが製作されるが、そ
のコリメータを格納する筐体は、主支持板右３０、主支
持板左３１、底板３８どうしが密着する面精度の高いも
のが要求され、非常に高価になってしまうという問題が
ある。

【０００９】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、高速回転時における遠心力の影響を無
くし、検出器の変移を起こさず、安価に製作することが
できる２次元アレイ型放射線検出器を提供することを目
的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の２次元アレイ型放射線検出器は、複数のＸ
線検出素子が２次元状に配置される検出器素子アレイと
チャンネル方向遮蔽プレートとを有する２次元アレイ型
放射線検出器において、ＣＴスキャナの回転枠に取りつ
けられる支持体と他端が検出器取付用のブロックとで支
持されたコリメータと、シンチレータとフォトダイオー
ドアレイと走査回路からなる検出器を有する基板と、そ
の基板を下方から支える押しボルトと固定用ナットから
なる保持具とを設け、その保持具で検出器を有する基板
とコリメータを支持固定するものである。

【００１１】また、本発明の２次元アレイ型放射線検出
器は、検出器素子アレイと、チャンネル方向遮蔽プレー
トとスライス方向遮蔽プレートとを有する２次元アレイ
型放射線検出器において、ＣＴスキャナの回転枠に取り
つけられる支持体と他端が検出器取付用のブロックとで
支持されたチャンネル方向遮蔽プレートとスライス方向
遮蔽プレートを有するコリメータと、シンチレータとフ
ォトダイオードアレイと走査回路からなる検出器を有す
る基板と、その基板を下方から支える押しボルトと固定
用ナットからなる保持具とを設け、その保持具で検出器
を有する基板とコリメータを支持固定するものである。

【００１２】本発明の２次元アレイ型放射線検出器は上
記のように構成されており、コリメータ専用の製作治具
を用いて精度良く製作されたコリメータが、支持体を介
してＣＴスキャナの回転枠に取付けられ、他端に検出器
取付用のブロックが取付けられ、そのブロックと前記支
持体に、検出器素子アレイを搭載した基板が位置を合わ
せて取付けられた構造を有し、その基板のブロック側の
下方からボルトとナットで基板を押して検出器素子とコ
リメータを固定しているので、高速回転時における遠心
力に対し、検出器の変移を起こすこともなく、アーティ
ファクトの無いＸ線画像を得ることができる。さらに、
コリメータ製作治具を用いて精度あるコリメータを容易
に製作でき、一方、筐体の精度を要しないので、安価に
製作することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の２次元アレイ型放射線検
出器の一実施例を図１を参照しながら説明する。図１は
本発明の２次元アレイ型放射線検出器のスライス方向の
断面を示す図である。本２次元アレイ型放射線検出器
は、チャンネル方向コリメータ板４と、それを両端で接
着して支持する主支持板１と支持板２と、その支持板２
を支持する検出器取付プレート３と、多スライスシンチ
レータ５とＰＤＡ（フォトダイオード）６を搭載し、検
出器取付プレート３と主支持板１に固定された基板７
と、筐体の役割をする底板８と側板９と保護板１２と、
検出器取付プレート３に取付けられた前記基板７を下部
から押さえて固定するために、底板８に取付けられた押
しボルト１３とその固定用ナット１４とから構成されて
いる。

【００１４】主支持板１はＣＴ装置の回転枠に直接取付
けられており、底板８、及びチャンネル方向コリメータ
板４と基板７は、各々独立して主支持板１に固定されて
いるが、チャンネル方向コリメータ板４及び検出器部を
支持している反対側の検出器取付プレート３が取付けら
れた部分は、片側保持のため浮いた状態になる。この状
態で底板８にタップを設置しておき、押しボルト１３を
用いて基板７を下から支え、多スライスシンチレータ５
とＰＤＡ６を搭載した基板７が遠心力方向に変移しない
ように押しつけ、固定用ナット１４で押しボルト１３自
体も固定する構造である。

【００１５】一般に、検出器はモジュール構造で形成さ
れており、多角形状に複数個のモジュールが円弧状に近
似配置されており、押しボルト１３は各モジュール毎に
１個配置されるのが望ましい。そして、押しボルト１３
が押す部分は、主支持板１の対向側の部材、例えば、基
板７の端の裏側、検出器取付プレート３の下部の基板７
裏側、ＰＤＡ６の下部の基板７裏側の何れでも良く、効
果的に遠心力による変移を押さえられる場所であればど
こでも良い。

【００１６】次に、本２次元アレイ型放射線検出器の製
造方法について図２を参照しながら説明する。まず、コ
リメータの外形に沿った形状に内側がくりぬかれ、チャ
ンネル方向コリメータ板４が挿入できる溝２８を有した
治具２６を準備する。治具２６のくりぬき形状はＸ線管
焦点２７を中心にした円弧状のもので、その幅はチャン
ネル方向コリメータ板４が挿入できる高さに等しくし、
溝２８の方向は、同じくＸ線管焦点２７の方向に収斂し
て形成されている。チャンネル方向コリメータ板４は、
モリブデンやタングステンなどの原子番号の大きな物質
で作られ、通常０．１〜０．３ｍｍの厚さである。これ
らのチャンネル方向コリメータ板４は主支持板１及び支
持板２と組み合わせられた時に、これらが焦点方向を向
くように構成されている。主支持板１及び支持板２は、
通常厚さ５〜１０ｍｍ程度のアルミニュームやステンレ
スなどが用いられるが、加工性からアルミニュームが最
も適している。また、支持体２は、治具２６のくりぬか
れた部分の中に収まるように、Ｘ線管焦点２７を中心と
する円弧の一部を成すように弓型に、また、くりぬかれ
た部分の形状より少し小さく形成されている。

【００１７】図３に示すように、最初、主支持板１の所
定の位置に位置決めピンなどによって治具２６を固定し
ておく。この治具２６のくりぬき部分は、ワイヤ放電加
工などによってコリメータ部分の全体外形に沿うよう
に、Ｘ線管焦点位置を中心とする円弧の一部をなす弓形
に、一定の幅くりぬかれた後の円弧状の部分の内のり部
には、左右対向するように溝２８が形成されている。た
だし、この溝２８は、チャンネル毎に１本の割合で付設
される。

【００１８】まず、チャンネル方向コリメータ板４を全
溝２８に挿入し、一旦、主支持板１を治具２６からはず
し、その後チャンネル方向コリメータ板４との密着部に
接着材が塗布された主支持板１を、再度治具２６に固定
することによりチャンネル方向コリメータ板４と接着す
る。そして、最後に支持板２を接着固定する。図３のよ
うに出来あがったものを主支持板１側の下方に治具２６
から引きぬけば、コリメータが仕上がる。そして、図１
に示すように、支持板２に検出器取付プレート3を接着
材かネジによって固定する。次に、多スライスシンチレ
ータ５、ＰＤＡ６、及び走査回路を搭載した基板７上
に、位置合わせを行ない上部のコリメータと下部の検出
器アレイをマッチングさせて取付けネジ１０で固定す
る。そして、主支持板1に底板８を取付け、その底板8に
側板９を取付け、上部に保護板１２を被せる。最後に、
この状態で底板８に設置されたタップに、押しボルト１
３を用いて基板７を下から支え、多スライスシンチレー
タ５とＰＤＡ６を搭載した基板７が遠心力方向に変移し
ないように押しつけ、固定用ナット１４で押しボルト１
３自体も固定する。

【００１９】本発明の２次元アレイ型放射線検出器の他
の実施例を、図４を参照しながら説明する。図４は本発
明の２次元アレイ型放射線検出器のスライス方向の断面
を示す図である。本２次元アレイ型放射線検出器は、チ
ャンネル方向コリメータ板４と、スライス方向コリメー
タ板１５と、その２次元配列構成のコリメータをスライ
ス方向両端で接着して支持する主支持板１と支持板２
と、その支持板２を支持する検出器取付プレート３と、
多スライスシンチレータ５とＰＤＡ（フォトダイオー
ド）６を搭載し検出器取付プレート３と主支持板１に固
定された基板７と、筐体の役割をする底板８と側板９と
保護板１２と、検出器取付プレート３に取付けられた前
記基板７を下部から押さえて固定するために、底板８に
取付けられた押しボルト１３とその固定用ナット１４と
から構成されている。前記の図1に示す実施例と異なる
ところは、コリメータとしてチャンネル方向コリメータ
板４とスライス方向コリメータ板１５の２次元配列構成
のコリメータが用いられていることである。スライス方
向コリメータ板１５を用いることによって、スライス方
向の散乱線も除去することができる。

【００２０】次に、本２次元アレイ型放射線検出器の製
造方法について図５を参照しながら説明する。まず、ス
ライス方向コリメータ板（１５ａ、１５ｂ、１５ｃ）形
状に内側がくりぬかれ、チャンネル方向コリメータ板
（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）が挿入できる溝２８を有し
た治具２６を準備する。そして、この製造方法は前記の
図２に示す方法に加えて、チャンネル方向コリメータ板
4とスライス方向コリメータ板１５を、４ａ−１５ａ−
４ｂ−１５ｂ−４ｃ−１５ｃ−４ｄ−支持板２の順序
に、交互に治具２６に挿入して接着するものである。こ
のようにすることによって、Ｘ線ＣＴ装置用コリメータ
を製造した場合に、チャンネル方向コリメータ板（４
ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）ばかりでなく、スライス方向遮
蔽プレート（１５ａ、１５ｂ、１５ｃ）についてもすべ
てＸ線管焦点２７の方向に向けることができ、その傾き
をＸ線の入射方向と平行になるように構成することがで
きる。

【００２１】このようにして製作されたコリメータの支
持板２に検出器取付プレート3を接着材かネジによって
固定する。次に、多スライスシンチレータ５、ＰＤＡ
６、及び走査回路を搭載した基板７上に、位置合わせを
行ない上部のコリメータと下部の検出器アレイをマッチ
ングさせて取付けネジ１０で固定する。そして、主支持
板1に底板８を取付け、その底板8に側板９を取付け、上
部に保護板12を被せる。最後に、この状態で底板８に設
置されたタップに、押しボルト１３を用いて基板７を下
から支え、多スライスシンチレータ５とＰＤＡ６を搭載
した基板７が遠心力方向に変移しないように押しつけ、
固定用ナット１４で押しボルト１３自体も固定する。

【００２２】

【発明の効果】本発明の２次元アレイ型放射線検出器は
上記のように構成されており、コリメータを専用治具を
用いて容易に精度良く製作することができ、そのコリメ
ータおよび検出器素子アレイを搭載した基板を、一端を
支持体を介してＣＴスキャナの回転枠に取付け、他端の
前記基板の下方から、筐体底板に設けられた押しボルト
と固定用ナットで、基板を押して検出器素子とコリメー
タを固定しているので、高速回転時における遠心力に対
し、検出器の変移を起こすことがない。そのためアーテ
ィファクトの無いＸ線画像を得ることができる。さら
に、筐体の精度を要しないので、安価に製作することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の放射線検出器の一実施例を示す図で
ある。

【図２】本発明の放射線検出器のコリメータの製造方
法を示す図である。

【図３】本発明の放射線検出器のコリメータ製作治具
を用いた時の断面を示す図である。

【図４】本発明の２次元アレイ型放射線検出器の他の
一実施例を示す図である。

【図５】本発明の2次元アレイ型放射線検出器のコリ
メータの製造方法を示す図である。

【図６】従来の放射線検出器を示す図である。

【図７】従来の他の放射線検出器を示す図である。

【図８】従来の他の放射線検出器を示す図である。

【符号の説明】

１…主支持板２…支持板３…検出器取付プレート４…チャンネル方向コリメータ板４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ…チャンネル方向コリメータ板５…多スライスシンチレータ６…ＰＤＡ７…基板８…底板９…側板１０…取付けネジ１１…信号線１２…保護板１３…押しボルト１４…固定用ナット１５…スライス方向コリメータ板１５ａ、１５ｂ、１５ｃ…スライス方向コリメータ板１６…セラミック支持板１７…チャンネル方向コリメータ板１８…副支持板１９…主支持板２０…検出器取付プレート２１…基板２２…シンチレータ２３…ＰＤＡ２４…取付けネジ２５…取付けネジ２６…治具２７…Ｘ線管焦点２８…溝２９…接着材３０…主支持板右３１…主支持板左３２…金属支持板３３…コリメータ支持板３４…チャンネル方向コリメータ板３５…シンチレータ３６…ＰＤＡ３７…基板３８…底板３９…信号線４０…押え板４１…スペーサ４２…ネジ４３…ネジ４４…ボルト４５…ボルト

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のＸ線検出素子が２次元状に配置され
る検出器素子アレイとチャンネル方向遮蔽プレートとを
有する２次元アレイ型放射線検出器において、ＣＴスキ
ャナの回転枠に取りつけられる支持体と他端が検出器取
付用のブロックとで支持されたコリメータと、シンチレ
ータとフォトダイオードアレイと走査回路からなる検出
器を有する基板と、その基板を下方から支える押しボル
トと固定用ナットからなる保持具とを設け、その保持具
で検出器を有する基板とコリメータを支持固定すること
を特徴とする２次元アレイ型放射線検出器。
【請求項２】検出器素子アレイと、チャンネル方向遮蔽
プレートとスライス方向遮蔽プレートとを有する２次元
アレイ型放射線検出器において、ＣＴスキャナの回転枠
に取りつけられる支持体と他端が検出器取付用のブロッ
クとで支持されたチャンネル方向遮蔽プレートとスライ
ス方向遮蔽プレートを有するコリメータと、シンチレー
タとフォトダイオードアレイと走査回路からなる検出器
を有する基板と、その基板を下方から支える押しボルト
と固定用ナットからなる保持具とを備え、その保持具で
検出器を有する基板とコリメータを支持固定することを
特徴とする２次元アレイ型放射線検出器。