JP2002082175A - 二次元アレイ型放射線検出器の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コリメータ板を精度良く保持しＸ線吸収を少
なくして、安価に製作できるコリメータを備えた二次元
アレイ型放射線検出器の製造方法を提供する。 【解決手段】 チャンネル方向コリメータ１の全体外形
に沿った形状のくりぬき空間の内方に沿って、コリメー
タ板４の側部が嵌挿できる多数の垂直な溝８を有するチ
ャンネル方向コリメータ用治具７を用い、コリメータ板
４を垂直な溝８に挿入し、支持体６をコリメータ板４の
端部に接着し、治具から引きぬきつつ、コリメータ板４
の側端面に、Ｘ線透過性の良い曲げることができる薄い
補強板９を接着しながら引き抜いて、その後に反対側の
端部にもう一つの支持体５を接着し、チャンネル方向コ
リメータ１を形成する。スライス方向コリメータ２につ
いても同様に行い、両者を直交させて検出器３と取付枠
（図示せず）で固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被検者を中心にし
てＸ線管と二次元アレイ型検出器を、Ｘ線を放射しなが
ら回転させ、被検者を透過したＸ線データを再構成して
三次元のＸ線画像を得るＸ線ＣＴ装置に関し、特に、放
射線を円錐状に曝射し二次元的投影データを得るコーン
ビームＣＴ装置やＸ線フラットパネルセンサを用いた撮
像装置に用いられる二次元アレイ型放射線検出器の製造
方法に関する。

【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。このコリメータは一次
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
ータとフォ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。

【０００４】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（被検体の体軸と直角の方
向）に一次元的に配列された検出器では、断層像は１ス
ライスしか得られないので、多層の断層像を得るために
は何回もスキャニングを行なわなければならない。一度
に多くのスライスデータを得るためには、Ｘ線検出素子
をチャンネル方向だけでなく、それに直交するスライス
方向（被検体の体軸方向）にも配列した二次元アレイ型
放射線検出器が考えられており、コーンビームＸ線管と
併用されて微小なスライスピッチのマルチスライスデー
タを短時間のうちに収集する検出器が期待されている。
図６に二次元アレイ型放射線検出器を用いたＸ線ＣＴ装
置の全体構成を模式的に示す。このＸ線ＣＴ装置は、Ｘ
−Ｙ平面内において、被検者１９を中心に回転しながら
Ｘ線ビームを放射するＸ線管１４と、被検者１９を挟ん
でＸ線管１４と対向配置されてＸ線管１４と共に回転
し、被検者１９を透過したＸ線ビームを検出する二次元
アレイ型の検出器部１５とを有するものである。被検者
１９はＺ方向に進退可能な天板（寝台）１８上に載せら
れ、また、Ｘ線管１４及び検出器部１５はガントリ（図
示せず）内に収納されている。そして、検出器部１５で
得られたデータは、データ収集部３０に収集さた後、画
像再構成装置３１により画像再構成処理される。検出器
部１５は、検出器素子がチャンネル方向（回転方向）１
７およびスライス方向（回転軸方向）１６の２方向に格
子状に配置され、検出器素子の前面に２次元状に配置さ
れた散乱線除去用のコリメータを有した構成である。検
出器素子は、被検者１９を透過したＸ線ビームを電荷と
して蓄積し、データ収集部３０などのデータ処理手段に
検出器部１５から出力するものであり、例えば、アモル
ファスセレンからなるＸ線‐電荷変換を行うＸ線変換層
を有し、その下にＴＦＴマトリックスアレイを有するも
のである。

【０００５】図７に、提案されている二次元アレイ型放
射線検出器の概略構成の斜視図を示す。Ｘ線管焦点Ｆを
中心にして円弧状に、スライス方向コリメータ２０とチ
ャンネル方向コリメータ２１と検出器２２が、３段に設
けられ、Ｘ線管焦点Ｆの方向に収斂した構造に形成され
ている。図８（ａ）、（ｂ）に、スライス方向コリメー
タ２０及びチャンネル方向コリメータ２１の構造を示
す。スライス方向コリメータ２０及びチャンネル方向コ
リメータ２１は、それぞれ前後に薄い板からなる保持板
２３及び保持板２４が設けられ、コリメータ板２０ａお
よびコリメータ板２１ａが挿入できる溝が加工されて、
その溝にコリメータ板２０ａ、２１ａが固定されて全体
が支持されいる。図９に、他の提案されているフラット
パネルの二次元アレイ型放射線検出器の概略構成の斜視
図を示す。検出器２７がフラットパネル状であり、これ
に応じてスライス方向コリメータ２５及びチャンネル方
向コリメータ２６ともに平面型にしたものである。図１
０に、スライス方向コリメータ２５の構造を示す。スラ
イス方向コリメータ２５は、それぞれ前後に薄い板から
なる保持板２８が設けられ、コリメータ板２５ａが挿入
できる溝が加工されて、その溝にコリメータ板２５ａが
固定されて全体が支持されいる。この形状は通常のＸ線
診断装置に用いられるグリッドとして使用可能である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の二次元アレイ型
放射線検出器は以上のように構成されているが、このコ
リメータの構造では、特に保持板２３、２４、２８に複
雑な溝加工をしなければならないため、精度良く製作す
ることができない。また、保持板２３、２４、２８は溝
加工が可能で堅牢である必要があるため、厚さが厚いも
のになり、被検者１９を透過した後のＸ線は保持板２
３、２４、２８で吸収されてしまうので、検出効率が悪
く、そのため不必要な被曝をもたらし、Ｘ線を有効に利
用することができないという問題がある。

【０００７】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、コリメータ板を精度良く保持し、Ｘ線
の吸収を少なくして、容易に安価に製作できるコリメー
タを備えた二次元アレイ型放射線検出器の製造方法を提
供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の二次元アレイ型放射線検出器の製造方法
は、二次元状に配置された検出器とその検出器の前面に
設けられたチャンネル方向コリメータとスライス方向コ
リメータとを備え、Ｘ線源からコーン状のＸ線ビームを
被検者に照射して得られる透過Ｘ線が、上記コリメータ
を介して検出器に導かれるように構成した２次元アレイ
型放射線検出器の製造方法において、コリメータの全体
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のコリメータ板の側部が嵌挿
できる多数の垂直溝を有する治具枠体にチャンネル方向
のコリメータを前記溝に沿って順次挿入し、前記コリメ
ータ板の上下面の一方もしくは両方を支持体に一体的に
接着した後、支持体が接着された側から引き抜きつつ、
コリメータ板の側端面の一方もしくは両方にＸ線透過性
の良い曲げることができる薄い補強板を接着しながら引
き抜いて、チャンネル方向コリメータを形成し、さらに
スライス方向コリメータについてもチャンネル方向コリ
メータと同様な方法で形成し、両者を互いに直交配置し
固定して二次元アレイ型放射線検出器用コリメータを形
成するものである。

【０００９】本発明の二次元アレイ型放射線検出器の製
造方法は上記のようにされており、コリメータの全体外
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のコリメータ板の側部が嵌挿で
きる多数の垂直溝を有する治具枠体にチャンネル方向の
コリメータを前記溝に沿って順次挿入し、前記コリメー
タ板の上下面の一方もしくは両方を支持体に一体的に接
着した後、支持体が接着された側から引き抜きつつ、コ
リメータ板の側端面の一方もしくは両方にＸ線透過性の
良い曲げることができる薄い補強板を接着しながら引き
抜いて、コリメータを形成し、スライス方向コリメータ
とチャンネル方向コリメータを互いに直交配置し固定さ
れる。そのため、治具による組み立てを行っているの
で、複雑な溝加工が不要になり、低コストで仕上げるこ
とができる。また、Ｘ線透過性に優れた薄板によりコリ
メータ板を保持しているため、Ｘ線の減衰が少なくＸ線
の有効利用が可能である。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の二次元アレイ型放射線検
出器の製造方法の一実施例を図１を参照しながら説明す
る。図１は本発明の二次元アレイ型放射線検出器の製造
方法により製作された放射線検出器の斜視図を示す。本
二次元アレイ型放射線検出器は、スライス方向の散乱線
を除去するスライス方向コリメータ２と、その下部に直
交して配置されたチャンネル方向の散乱線を除去するチ
ャンネル方向コリメータ１と、両コリメータ１、２の下
部に設けられ散乱線が除去された被検者１９を透過した
Ｘ線を検出する二次元状に検出器素子が配置された検出
器３と、各部を固定する取付枠（図示せず）とから構成
されている。

【００１１】スライス方向コリメータ２は、Ｘ線吸収が
大きい金属性の薄い板からなるコリメータ板１０をスラ
イス方向に等間隔に配列して、側面をＸ線吸収の少ない
補強板（薄板）９（図示せず）で接着・補強して、その
両端を支持体１１と支持体１２で支持している。チャン
ネル方向コリメータ１は、同じくＸ線吸収が大きい金属
性の薄い板からなるコリメータ板４をチャンネル方向に
等間隔に配列して、側面をＸ線吸収の少ない補強板（薄
板）９（図示せず）で接着・補強して、その両端を支持
体５と支持体６（図示せず）で支持している。検出器３
は、アクティブマトリックス基板（図示せず）上に、入
射Ｘ線により電荷を発生するＸ線変換層（図示せず）、
例えば、アモルファスセレンからなるＸ線‐電荷変換を
行うＸ線変換層を有し、その電荷をアクティブマトリッ
クス基板上に設けられたＴＦＴのスイッチング素子によ
って電気信号として出力する。

【００１２】本二次元アレイ型放射線検出器の製造方法
は、スライス方向コリメータ２およびチャンネル方向コ
リメータ１を特定の組立用の治具を用いて製作するもの
である。図２に、チャンネル方向コリメータ１を組み立
てるためのチャンネル方向コリメータ用治具７を示す。
コリメータの全体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のコリメー
タ板４の側部が嵌挿できる多数の垂直な溝８を有し、そ
の溝８の方向はＸ線管焦点Ｆの方向に収斂している。チ
ャンネル方向及びスライス方向のコリメータ板４、１０
は、共にＸ線吸収が大きいタングステン、モリブデン、
黄銅等の金属で作られており、通常０．１〜０．３ｍｍ
の厚さである。また、支持体５、６及び支持体１１、１
２は通常５〜１０ｍｍ厚さのアルミやＳＵＳ等が用いら
れるが、加工性からアルミが最も適している。また、支
持体５側はチャンネル方向コリメータ用治具７のくりぬ
かれた部分の中に収まるように、Ｘ線管焦点Ｆ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
た部分の面積より少し小さく形成されている。

【００１３】チャンネル方向コリメータ１の製造方法
は、まず、最初に支持体６を所定の位置に位置決めピン
などによってチャンネル方向コリメータ用治具７に固定
しておく。そして、チャンネル方向のコリメータ板４
を、チャンネル方向コリメータ用治具７に形成されてい
る溝８に挿入する。そして、コリメータ板４が溝８から
抜けない状態を保ちつつ、支持体６を一旦チャンネル方
向コリメータ用治具７からはずし、コリメータ板４との
密着部に接着剤を塗布し、再度チャンネル方向コリメー
タ用治具７に固定することにより、全コリメータ板４と
接着する。さらに支持体５にコリメータ板４との密着部
に接着剤を塗布し、専用の治具（図示せず）によって全
コリメータ板４と接着する。

【００１４】図３に、上記の状態の断面図を示す。チャ
ンネル方向コリメータ用治具７の溝８は、ワイヤ放電加
工機により形成され、チャンネル方向コリメータ用治具
７とコリメータ板４との嵌合する溝８の部分は、局部的
に間隔をおいて存在しても良いし、コリメータ板４の側
部すべてと嵌合するものであっても良い。また、チャン
ネル方向コリメータ用治具７は、分割して加工したもの
を積層したものでも良いし、一体的なものであっても良
い。このようにして出来上がったものを支持体６側から
引きぬく。コリメータ板４の長手方向は、３００〜５０
０ｍｍ程度あり、厚さは０．１〜０．３ｍｍ程度である
から反りが発生している。したがって、チャンネル方向
コリメータ用治具７内で嵌合しているときは精度を保っ
ているが、チャンネル方向コリメータ用治具７から引き
ぬくと反りが発生して変形して精度を保つことができな
い。

【００１５】本発明の製造方法は、図４に示すように、
上記の反りをおこさないように、コリメータ板４の反り
が発生しない程度の長さまで、途中まで引きぬき、曲げ
ることが可能でＸ線透過性のある、例えば、０．３ｍｍ
厚さのアルミ薄板を補強板９としてコリメータ板４の側
面に全板にわたって接着し反らないように補強する。接
着剤が硬化した後、さらにコリメータ板４の反りが発生
しないくらいの長さまで、途中まで引きぬき、補強板９
をコリメータ板４の側面に接着する。この作業をスライ
ス方向にわたって繰り返し行い、最終的には完全に精度
を保った状態でチャンネル方向コリメータ用治具７から
引きぬかれる。なお、補強板９間の隙間は検出器３の各
素子の境目に一致するように配置するのが望ましい。

【００１６】スライス方向コリメータ２の製造方法は、
図５に示すように、コリメータ板１０が弓形に湾曲して
いるため、スライス方向コリメータ用治具１３に嵌合し
た状態で支持体１１を接着してしまうと、引きぬくこと
ができなくなる。コリメータ板１０の具体的な寸法は、
長手方向に３００〜５００ｍｍ、厚さは０．１〜０．３
ｍｍ、形成している円弧の半径は９００〜１０００ｍｍ
程度である。

【００１７】したがって支持体１１を接着しない状態
で、支持体１２だけを接着した状態からチャンネル方向
コリメータ１と同様に引きぬくことになるが、上記のよ
うにスライス方向のコリメータ板１０も反りが発生す
る。したがって、チャンネル方向コリメータ１の場合と
同様にして、コリメータ板１０の反りが発生しない程度
の長さまで、途中まで引きぬき、曲げることが可能でＸ
線透過性のある、例えば、０．３ｍｍ厚さのアルミ薄板
を補強板９として、コリメータ板１０の側面に全板にわ
たって接着し反らないように補強する。接着剤が硬化し
た後、さらにコリメータ板１０の反りが発生しないくら
いの長さまで、途中まで引きぬき、補強板９をコリメー
タ板１０の側面に接着する。この作業をチャンネル方向
にわたって繰り返し行い、最終的には完全に精度が保っ
た状態でスライス方向コリメータ用治具１３から引きぬ
かれる。そして、引きぬかれた後に、コリメータ板１０
の支持体１２の反対の側面端に支持体１１を接着して完
成とする。なお、補強板９間の隙間は検出器３の各素子
の境目に一致するように配置するのが望ましい。

【００１８】上記のようにして製作したチャンネル方向
コリメータ１とスライス方向コリメータ２を直交配置し
て組み合わせることにより、散乱線を除去する二次元ア
レイ型放射線検出器用コリメータを形成する。そして、
パネル型半導体の検出器３と上記の二次元アレイ型放射
線検出器用コリメータを固定枠（図示せず）に取付け、
図１に示す二次元アレイ型放射線検出器が完成する。

【００１９】上記の実施例では、Ｘ線管焦点Ｆを中心に
して円弧上に二次元配列されたコーンビームＸ線ＣＴ装
置用の二次元アレイ型放射線検出器について説明した
が、図９に示す平面型の二次元アレイ型放射線検出器に
ついても、平面型の治具によって形成することも可能で
あり、この場合、フラットパネルセンサ用のＸ線グリッ
ドとして用いることもできる。

【００２０】

【発明の効果】本発明の二次元アレイ型放射線検出器の
製造方法は、上記のように行われており、コリメータの
全体外形に沿った形状のくりぬき空間の内方に沿ってコ
リメータ板の側部が嵌挿できる多数の垂直溝を有する治
具を用い、コリメータ板に支持体を一体的に接着した
後、引き抜きつつ、コリメータ板の側端面に、Ｘ線透過
性の良い曲げることができる薄い補強板を接着しながら
引き抜いて、コリメータを形成する。そのため、治具に
よる組み立てを行っているので、精度のばらつきが少な
く信頼性が高く、低コストで仕上げることができる。ま
た、Ｘ線透過性に優れた薄板によりコリメータ板を保持
しているため、Ｘ線の減衰が少なく、被検者に余分なＸ
線曝射をすることもなく、鮮明なＸ線画像を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の二次元アレイ型放射線検出器の製造
方法の一実施例を示す図である。

【図２】 本発明の二次元アレイ型放射線検出器のチャ
ンネル方向コリメータ用治具を用いてコリメータ板を組
立てる工程を説明するための図である。

【図３】 本発明の二次元アレイ型放射線検出器のチャ
ンネル方向コリメータ用治具にコリメータ板を挿入した
断面を示す図である。

【図４】 本発明の二次元アレイ型放射線検出器のチャ
ンネル方向コリメータ用治具からコリメータ板を抜き補
強板を装着する図である。

【図５】 本発明の二次元アレイ型放射線検出器のスラ
イス方向コリメータ用治具にコリメータ板を挿入した断
面を示す図である。

【図６】 コーンビームＸ線ＣＴ装置の原理を示す図で
ある。

【図７】 コーンビームＸ線ＣＴ装置の円弧状の二次元
アレイ型のＸ線検出器部を示す図である。

【図８】 円弧状の二次元アレイ型のＸ線検出器部のコ
リメータ板の保持機構を示す図である。

【図９】 コーンビームＸ線ＣＴ装置の平面状の二次元
アレイ型のＸ線検出器部を示す図である。

【図１０】 平面状の二次元アレイ型のＸ線検出器部の
コリメータ板の保持機構を示す図である。

【符号の説明】

１…チャンネル方向コリメータ ２…スライス方向コリメータ ３…検出器 ４…コリメータ板 ５…支持体 ６…支持体 ７…チャンネル方向コリメータ用治具 ８…溝 ９…補強板 １０…コリメータ １１…支持体 １２…支持体 １３…スライス方向コリメータ用治具 １４…Ｘ線管 １５…検出器部 １６…スライス方向 １７…チャンネル方向 １８…天板 ３０…データ収集部 ３１…画像再構成装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】二次元状に配置された検出器とその検出器
   の前面に設けられたチャンネル方向コリメータとスライ
   ス方向コリメータとを備え、Ｘ線源からコーン状のＸ線
   ビームを被検者に照射して得られる透過Ｘ線が、上記コ
   リメータを介して検出器に導かれるように構成した２次
   元アレイ型放射線検出器の製造方法において、コリメー
   タの全体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のコリメータ板の側
   部が嵌挿できる多数の垂直溝を有する治具枠体にチャン
   ネル方向のコリメータを前記溝に沿って順次挿入し、前
   記コリメータ板の上下面の一方もしくは両方を支持体に
   一体的に接着した後、支持体が接着された側から引き抜
   きつつ、コリメータ板の側端面の一方もしくは両方にＸ
   線透過性の良い曲げることができる薄い補強板を接着し
   ながら引き抜いて、チャンネル方向コリメータを形成
   し、さらにスライス方向コリメータについてもチャンネ
   ル方向コリメータと同様な方法で形成し、両者を互いに
   直交配置し固定して二次元アレイ型放射線検出器用コリ
   メータを形成することを特徴とする二次元アレイ型放射
   線検出器の製造方法。