JP2007003521A - 放射線検出器のコリメータおよびコンピュータ断層撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】互いに相対的なコリメータ板の歪みもしくは変形を大幅に回避する。
【解決手段】並べて配置された複数のコリメータ板（２０）を有する放射線検出器のコリメータにおいて、コリメータ（１２）の補強のためにコリメータ板（２０）の間に、放射線を透過させる材料から成りコリメータ板（２０）を横方向から支持する少なくとも１つの支持要素（１３）がそれぞれ配置されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、並べて配置されたコリメータ板を有する放射線検出器、特にＸ線検出器のコリメータに関する。更に、本発明はこの種のコリメータを有するコンピュータ断層撮影装置に関する。

冒頭に述べたコリメータは例えばＸ線装置、例えばコンピュータ断層撮影装置による画像化の際に使用される。コンピュータ断層撮影装置は、回転枠に配置されたＸ線源およびＸ線検出器を備えたＸ線システムを有する。Ｘ線検出器は、一般に、直線状または２次元に並べられた多数の検出器モジュールから構成されている。Ｘ線検出器の各検出器モジュールは、例えば、互いに位置合わせされたシンチレータアレイおよびフォトダイオードアレイを含む。シンチレータアレイおよびフォトダイオードアレイの互いに位置合わせされた素子が検出器モジュールの検出素子を形成する。各シンチレータアレイ上には、散乱Ｘ線の影響を低減させるために、特定の空間方向のＸ線のみをシンチレータアレイに到達させるコリメータが配置される。シンチレータアレイに入射するＸ線は光に変換され、光がフォトダイオードアレイによって電気信号に変換される。電気信号は、コンピュータ断層撮影装置により検査される対象の画像再構成の出力点を成す。

Ｘ線検出器の検出器モジュールのコリメータは、Ｘ線装置のＸ線源の焦点に向けられプラスチック部品内に固定されかつ互いに相対的に位置決めされたコリメータ板を有する。隣接配置されたコリメータ板の固定はコリメータの上下側で行なわれる。コリメータを備えた検出器モジュールはコンピュータ断層撮影装置において回転枠のいわゆる検出器アーチに配置されている。検出器アーチは、コンピュータ断層撮影装置の回転枠、すなわちガントリの回転部分に、Ｘ線源と対向して配置されている。多数の検出器モジュールを有する平面形検出器の方向における検出器幅の増大およびガントリ回転部分の回転数上昇の傾向が、コリメータ板を長くしている。特に検出器アーチの端部に配置されたコリメータに、検出器アーチの回転時に力が作用し、この力がコリメータのコリメータ板を歪ませたりもしくは変形させたりするという問題があることが分かった。コリメータ板のこの歪みもしくは変形は、コリメータ板が対象検査時にＸ線の影を生じ、それにともなって画像誤差を発生させることがある。

したがって、本発明の課題は、互いに相対的なコリメータ板の歪みもしくは変形が大幅に回避されている冒頭に述べたコリメータもしくはコンピュータ断層撮影装置を提供することにある。

本発明によれば、この課題は、並べて配置された複数のコリメータ板を有する放射線検出器のコリメータにおいて、コリメータの補強のためにコリメータ板間に、放射線を透過させる材料から成りコリメータ板を横方向から支持する少なくとも１つの支持要素がそれぞれ配置されていることによって解決される。したがって、本発明に基づいて、２つのコリメータ板間に、放射線を透過させる材料、特にX線を透過させる材料からなる支持要素を、コンピュータ断層撮影装置においてコリメータの回転時に従来発生していたような互いに相対的なコリメータ板の歪みまたは変形が回避されるように配置することが提案される。一種の積み重ね技術にてコリメータ板と支持要素とが交互に配置されるので、コリメータの比較的強固な構造がもたらされる。それによって、既に述べたように、コリメータ板の歪みまたは変形を避けることができる。放射線を透過させる材料、特にX線を透過させる材料は、放射線、特にＸ線による画像化に不都合な作用を及ぼさない材料、したがって検査対象を透過する放射線、特にＸ線の無視し得る減弱しかひき起こさない材料である。

本発明の有利な実施態様によれば、支持要素は、コリメータが支持要素間のスリットを含む装置を有するように互いに接続されている。この場合に、それぞれ１つのスリットが１つのコリメータ板を収容するために２つの支持要素間に存在する。スリットを有する装置は、簡単に、コリメータ板を定められたとおりに互いに相対的に配置することを可能にする。

本発明の１つの変形によれば、コリメータは、支持要素間にコリメータ板を収容するためのスリットを備えた２つの装置を有し、一方の装置が底要素として、他方の装置が蓋要素として用いられる。コリメータのこの実施態様は、支持要素を有する装置がコリメータの補強にとってもはや十分でないほど、コリメータ板が比較的大きく構成されている場合に優れている。

本発明の実施態様によれば、スリットは、スリット内に配置されたコリメータ板が放射線検出器上への配置時に放射線検出器に付設された放射線源の焦点に少なくともほぼ向けられるように構成されている。それによって、放射線源から出射して検査対象を透過した放射線のみがコリメータの後に置かれた放射線検出器にできるだけ到達することを達成しようとするものである。

本発明の変形にしたがって、支持要素は、十字形支持要素として、あるいはＵ字形、Ｖ字形またはＷ字形として形成されているとよい。本発明の実施態様によれば、支持要素、とりわけ支持要素を含むスリット付き装置が、それを透過する放射線の方向に全体的に少なくともほぼ同一の壁厚を有するので、支持要素もしくは支持要素を含む装置による極めて僅かな放射線減弱はほぼ等しく、それゆえ放射線通路に支持要素もしくは支持要素を含む装置を配置することによって画像誤差が大幅に回避される。

支持要素は、本発明の実施態様にしたがって、ガラス繊維強化された液晶ポリマー（ＬＣＰ）から構成されていると好ましい。

本発明の他の変形によれば、スリットを有する装置は射出成形部品であり、底要素または蓋要素を構成する。補強のために、スリットを有する装置は、本発明による１つの変形によれば、縁側に配置された支持桁および／または２つの支持要素間に配置された支持桁を有する。

更に、本発明の１つの変形によれば、支持要素はコリメータの補強のためにコリメータ板に接着され、この場合に接着剤は低粘性の接着剤であると好ましい。

コリメータを要求されたとおりに放射線検出器上に配置できるようにするために、本発明の１つの変形によれば、底要素は、放射線検出器上に位置正確に配置するための少なくとも１つの位置決め突起を有する。

本発明の他の変形によれば、コリメータ板はタングステン、モリブデンまたはタンタルを有する。この場合に、コリメータ板はその全体をこれらの材料のうちの１つから形成してもよいし、あるいはこれらの材料の１つを含む合金から形成してもよい。

コリメータは好ましくはＸ線検出器に用いられ、特に複数の検出器モジュールから構成されているＸ線検出器の検出器モジュールに用いられる。

コリメータの本発明による構造によって、この種のコリメータはすべての側面が同一構造のコリメータに互いにつなぎ合わせ可能であり、したがって、一般に多数の互いに並べられた検出器モジュールから構成されているいわゆる平面形検出器のコリメータとして特に適している。

本発明の課題は、Ｘ線源と、このＸ線源に対向するＸ線検出器とを有するコンピュータ断層撮影装置によっても解決される。本発明によれば、Ｘ線検出器に上述の如きコリメータが付設され、コリメータにおいては、本発明による構成によって、ガントリの回転部分の高回転数時におけるコリメータ板の歪みもしくは変形が回避される。

本発明の実施例が添付の概略図に示されている。
図１は部分的にブロック図を含む概略図でコンピュータ断層撮影装置を示し、
図２は図１のコンピュータ断層撮影装置の検出器モジュールを示し、
図３は従来技術によるコリメータを示し、
図４は本発明によるコリメータを示し、
図５は図４のコリメータの底要素を示し、
図６乃至図８は支持要素を構成するための代替的形状を示す。

図１には部分的にブロック図を含む概略図でコンピュータ断層撮影装置１が示されている。コンピュータ断層撮影装置１はＸ線源２を含み、Ｘ線源２の焦点ＦからＸ線ビーム３が出射する。Ｘ線ビーム３は図１に示されていない公知の絞りにより例えばファン状またはピラミッド状に形成されている。Ｘ線ビーム３は検査対象４を透過してＸ線検出器５に入射する。Ｘ線源２およびＸ線検出器５はコンピュータ断層撮影装置１の回転枠（図示されていない）に互いに対向して配置されている。コンピュータ断層撮影装置１の回転枠はコンピュータ断層撮影装置１のシステム軸線Ｚの周りにφ方向に回転可能である。コンピュータ断層撮影装置１の動作時に、回転枠に配置されたＸ線源２およびＸ線検出器５は対象４の周りを回転し、その際に異なる投影方向から対象４のＸ線画像が取得される。Ｘ線投影ごとに、対象４を通過しかつ対象４の通過によって減弱されたＸ線がＸ線検出器５に入射し、Ｘ線検出器５は入射Ｘ線の強さに相当する信号を発生する。Ｘ線検出器５により求められた信号から、画像コンピュータ６が公知のように対象４の１つ又は複数の２次元画像または３次元画像を算出する。この画像は表示装置７で表示可能である。

Ｘ線検出器５は、本実施例の場合には、多数の検出器モジュール８を有する。検出器モジュール８は、回転枠に固定された詳しくは図示されていない回転枠アーチ上にφ方向およびｚ方向に並べて配置され、本実施例の場合には平面形Ｘ線検出器５を構成している。

図２において、Ｘ線検出器５の検出器モジュールが極めて単純化されて典型的に示されている。本実施例の場合、検出器モジュール８はシンチレータアレイ９を含み、シンチレータアレイ９はフォトダイオード１０上に配置されている。更に、フォトダイオードアレイ１０は部分的にのみ示された導体板１１上に配置され、導体板１１には、シンチレータアレイ９およびフォトダイオードアレイ１０により発生された電気信号を信号処理するための電気デバイス（図示されていない）が存在する。シンチレータアレイ９は構造化され、したがって多数のフォトダイオードを含むフォトダイオードアレイ１０の１つのフォトダイオードにそれぞれ付設された詳しくは図示されていない多数のシンチレータ素子を含んでいる。シンチレータアレイ９およびフォトダイオードアレイ１０は互いに相対的に位置合わせされ互いに接着されている。すなわち、シンチレータアレイ９およびフォトダイオードアレイ１０はＸ線の検出素子アレイを形成し、１つの検出素子は１つのシンチレータ素子および１つのフォトダイオードを有する。しかしながら、シンチレータアレイおよびフォトダイオードアレイの代わりに、検出器モジュールは、Ｘ線を直接変換する半導体材料から構成されている検出素子アレイを有していてもよい。この種の検出素子に入射するＸ線は電気信号に直接変換され、電気信号は後続の評価電子装置により爾後処理される。検出器モジュールの検出素子がどのように構成されていようとも、各検出器モジュールは、特定の空間方向のＸ線しか検出素子に入射することができないように検出素子に対して相対的に配置されているコリメータ１２を有する。コリメータ１２は、画像化に不都合な影響を及ぼすＸ線、つまり、例えば対象において散乱させられたＸ線が検出素子に入射するのを防止する機能を有する。

コリメータ１２は並べて配置された多数の薄いコリメータ板を有する。コリメータ板は、とりわけタングステン、モリブデン、タンタルまたはこれらの金属の１つを含む合金からなる。

従来技術に基づくコリメータ３０が図３に示されている。従来技術に基づくコリメータ３０は、その上部に蓋要素３１を有し、その下部に底要素３２を有し、両要素３１，３２間に、コリメータ３０の並べて配置されたコリメータ板３３が互いに相対的に位置決めされ固定されている。蓋要素３１および底要素３２はプラスチック部品である。コリメータ板３３間の空間は空気で満たされている。この理由から、コリメータ板３３はコンピュータ断層撮影装置内に実装する際にコリメータ板に作用する力によって歪みを生じる。コリメータ板のこの歪みもしくは変形は、コリメータ板が対象検査時にＸ線の影を生じ、それによって画像誤差を発生することがある。

コリメータ板、特にコンピュータ断層撮影装置１の検出器アーチの縁部にあるコリメータのコリメータ板が、回転枠が対象４の周りを回転する際に、作用する力によって歪みもしくは変形を生じるのを防止するために、本発明によれば、コリメータ板間にコリメータ板を横方向から支持する支持要素が配置され、それによりコンピュータ断層撮影装置１の回転枠が対象４の周りを回転する際のコリメータ板の変形が防止される。

図４にはこの種の支持要素１３を有する本発明によるコリメータ１２が示されている。コリメータ１２は、支持要素１３を備えた底要素１４と、支持要素１３を備えた蓋要素１５とを有する。図４のコリメータ１２の底要素１４は図５に詳しく示されている。図５から分かるように、底要素１４は並べて配置された複数のＶ字状支持要素１３を含み、これらのＶ字状支持要素１３は支持要素１３間にスリット１６が存在するように接続されている。スリット１６はそれぞれコリメータ板２０を収容するために用いられる。底要素１４の補強のために、底要素１４は、縁側に配置された支持桁１７と、２つの支持要素１３間に配置された支持桁１８とを有する。更に、底要素１４は、この実施例の場合４つの位置決め突起１９を備えているので、位置決め突起１９により、コリメータ１２をＸ線検出器５のシンチレータアレイ９上に位置正確に配置することができる。コリメータ１２の組み立てのために、コリメータ板２０が底要素１４のスリット１６ならびにほぼ同一構造の蓋要素１５のスリット１６に挿入され、その結果、図４に示されたコリメータ１２が構成される。コリメータ板２０は、付加的な補強のために、底要素１４の支持要素１３と蓋要素１５の支持要素１３とに接着され、このために低粘性の接着剤が使用される。

底要素１４ならびに蓋要素１５は、とりわけ、ガラス繊維強化された液晶ポリマーからなる。底要素１４も蓋要素１５も、射出成形技術に基づいて作られた装置であると好ましい。

支持要素は、図４および図５に示された支持要素１３のＶ字形構造に対する代
替として、図６および図７に示されているように、Ｕ字形またはＷ字形に構成することもできる。更に、支持要素として図８に示されているように十字形支持要素を使用することもできる。この場合に、コリメータの底要素または蓋要素として役立ち得る図５に示されている同種のスリット付き装置が構成されるように、それぞれ同一構造の支持要素が全て互いに接続されているとよい。

しかし、代替として、本発明によるコリメータは、支持要素が互いに接続されていない一種の積み重ね技術を使用することもできる。この場合に、コリメータ板と支持要素、例えば十字形支持要素が交互に積み重ねられて互いに接着される。このプロセスは相応の寸法のコリメータが得られまで続行される。

支持要素の実施形態に関係なく、支持要素もしくは支持要素を含む装置は、特に支持要素を透過するＸ線の方向に少なくともほぼ同一の壁厚を有するので、支持要素もしくは支持要素を含む装置による極めて僅かなＸ線減弱はほぼ等しく、これによって画像誤差が発生しない。

本発明によるコリメータはコンピュータ断層撮影装置に用いられるが、本発明によるコリメータはコンピュータ断層撮影装置に限定されない。むしろコリメータは他の断層撮影装置にも使用することができる。

支持要素のために、上述の材料の代わりに、Ｘ線を透過させる他の材料を使用することもできる。同じことは接着剤ならびにコリメータ板に用いられた材料にも当てはまる。

更に、コリメータ板を横方向から支持する支持要素の上述の形状とは異なる形状も考えられ得る。

コンピュータ断層撮影装置を示す概略図 図１のコンピュータ断層撮影装置の検出器モジュールを示す概略図 従来技術によるコリメータを示す斜視図 本発明によるコリメータを示す斜視図 図４のコリメータの底要素を示す斜視図 支持要素を構成する形状の第１の代替案を示す概略図 支持要素を構成する形状の第２の代替案を示す概略図 支持要素を構成する形状の第３の代替案を示す概略図

符号の説明

１ コンピュータ断層撮影装置
２ Ｘ線源
３ Ｘ線ビーム
４ 検査対象
５ Ｘ線検出器
６ 画像コンピュータ
７ 表示装置
８ 検出器モジュール
９ シンチレータアレイ
１０ フォトダイオード
１１ 導体板
１２ コリメータ
１３ 支持要素
１４ 底要素
１５ 蓋要素
１６ スリット
１７ 支持桁
１８ 支持桁
１９ 位置決め突起
２０ コリメータ板
３０ コリメータ
３１ 蓋要素
３２ 底要素
３３ コリメータ板
Ｆ 焦点

Claims (17)

1. 並べられて配置された複数のコリメータ板（２０）を有する放射線検出器のコリメータにおいて、コリメータ（１２）の補強のためにコリメータ板（２０）間に、放射線を透過させる材料から成りコリメータ板（２０）を横方向から支持する少なくとも１つの支持要素（１３）がそれぞれ配置されていることを特徴とする放射線検出器のコリメータ。
2. 支持要素（１３）は、コリメータ（１２）が支持要素（１３）間のスリット（１６）を含む装置（１４，１５）を有するように互いに接続され、スリット（１６）はそれぞれコリメータ板（２０）を収容するために用いられることを特徴とする請求項１記載のコリメータ。
3. 支持要素（１３）間にコリメータ板（２０）を収容するためのスリット（１６）を備えた２つの装置（１４，１５）を備え、一方の装置が底要素（１４）として、他方の装置が蓋要素（１５）として用いられることを特徴とする請求項２記載のコリメータ。
4. スリット（１６）は、スリット（１６）内に配置されたコリメータ板（２０）が放射線検出器（５）上への配置時に放射線検出器に付設されたＸ線源（２）の焦点に少なくともほぼ向けられるように構成されていることを特徴とする請求項２又は３記載のコリメータ。
5. 支持要素（１３）は十字形支持要素として形成されていることを特徴とする請求項１乃至４の１つに記載のコリメータ。
6. 支持要素（１３）はＵ字形、Ｖ字形またはＷ字形に形成されていることを特徴とする請求項１乃至５の１つに記載のコリメータ。
7. 支持要素（１３）は少なくともほぼ同一の壁厚を有することを特徴とする請求項１乃至６の１つに記載のコリメータ。
8. 支持要素（１３）はガラス繊維強化された液晶ポリマーから構成されていることを特徴とする請求項１乃至７の１つに記載のコリメータ。
9. スリット（１６）を有する装置（１４，１５）は射出成形部品であることを特徴とする請求項２乃至８の１つに記載のコリメータ。
10. スリット（１６）を有する装置（１４，１５）は、縁側に配置された支持桁（１７）および／または２つの支持要素間に配置された支持桁（１８）を有することを特徴とする請求項２乃至９の１つに記載のコリメータ。
11. 支持要素（１３）はコリメータ板（２０）に接着されていることを特徴とする請求項１乃至１０の１つに記載のコリメータ。
12. 接着剤は低粘性の接着剤であることを特徴とする請求項１１記載のコリメータ。
13. 底要素（１４）は、放射線検出器（５）上に位置正確に配置するための少なくとも１つの位置決め突起（１９）を有することを特徴とする請求項３乃至１２の１つに記載のコリメータ。
14. コリメータ板（２０）はタングステン、モリブデンまたはタンタルを有することを特徴とする請求項１乃至１３の１つに記載のコリメータ。
15. Ｘ線検出器（５）に用いられることを特徴とする請求項１乃至１４の１つに記載のコリメータ。
16. すべての側面が同一構造のコリメータ（１２）に互いにつなぎ合わせ可能であることを特徴とする請求項１乃至１５の１つに記載のコリメータ。
17. 請求項１乃至１６の１つに記載のコリメータ（１２）を有するコンピュータ断層撮影装置。

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