JP2015505038A - 放射線を検出する検出装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、放射線を検出する検出装置に関する。検出装置は、検出された放射線（２５）に応じてシンチレーション光を生成するＧＯＳ材料（２０）と、シンチレーション光のうち、６５０ｎｍより大きい波長を有する光成分の強度を低減させることによってシンチレーション光をフィルタリングする光フィルタ（２４）と、当該フィルタリングされたシンチレーション光を検出する検出ユニット（２１）とを備える。フィルタリング手順に関して、シンチレーション光のうち、光伝搬が比較的遅い成分、すなわち比較的大きい減衰時間に対応する成分は、光検出プロセスにあまり寄与せず、または検出ユニットによって一切検出されず、それによって検出装置の時間分解能を増大させることが可能となる。その結果得られた速い検出が可能な検出装置は、ｋＶｐの切換えによるコンピュータ断層撮影システムに適したものとすることができる。

Description

本発明は、放射線を検出する検出装置、および検出方法に関する。本発明はさらに、物体を撮像する撮像システム、および撮像方法に関する。

米国特許出願公開第２０１１／００８５７１９（Ａ１）号は、Ｘ線放射源を第１のキロボルト数（ｋＶｐ）および第２のキロボルト数（ｋＶｐ）に励磁するように構成された生成器を含むコンピュータ断層撮影システムを開示している。このコンピュータ断層撮影システムは、第１のｋＶｐに励磁されたＸ放射線源によって第１のビュー・データセットを獲得し、第２のｋＶｐに励磁されたＸ線放射源によって第２のビュー・データセットを獲得し、第１のビュー・データセットおよび第２のビュー・データセットから１対の基材画像を再構成するようにプログラミングされたコンピュータをさらに備える。第１のビュー・データセットおよび第２のビュー・データセットを獲得するために、コンピュータ断層撮影システムは、シンチレータ配列構造および対応するフォトダイオード配列構造を有する検出器アセンブリを備える。シンチレータ配列構造は、シンチレータ配列構造を横切るＸ線に応じてシンチレーション光を生成し、フォトダイオード配列構造は、生成されたシンチレーション光を検出する。検出器アセンブリの時間分解能が所定の上限以下に制限されているため、第１のｋＶｐと第２のｋＶｐとの間の切換えに正確に追従するには充分ではない場合がある。そのため、第１のビュー・データセットおよび第２のビュー・データセットの品質は低減される可能性がある。

本発明の目的は、放射線を検出する検出装置および検出方法であって、放射線を検出する品質を改善することができる検出装置および検出方法を提供することである。本発明のさらなる目的は、改善された放射線検出機能を使用して物体を撮像する撮像システムおよび撮像方法を実現することである。

本発明の第１の実施態様においては、放射線を検出する検出装置が開示され、この検出装置は、
− 検出された放射線に応じてシンチレーション光を生成するＧＯＳ材料と、
− 当該シンチレーション光のうち、６５０ｎｍより大きい波長を有する光成分の強度を低減させることによって当該シンチレーション光をフィルタリングする光フィルタと、
− 当該フィルタリングされたシンチレーション光を検出する検出ユニットとを備える。

検出された放射線に応じてシンチレーション光を生成するためにＧＯＳ材料が使用され、光フィルタは、当該生成されたシンチレーション光が検出される前に、当該シンチレーション光の中で６５０ｎｍより大きい波長を有する光成分の強度が低減されるように当該シンチレーション光をフィルタリングするため、当該シンチレーション光のうち、光伝搬が比較的遅い成分、すなわち比較的大きい減衰時間に対応する成分は、シンチレーション光の検出プロセスにあまり寄与せず、または検出ユニットによって一切検出されず、それによって検出装置の時間分解能を増大させることが可能となる。

ＧＯＳ材料は、ガドリニウム・オキシサルファイド材料であり、たとえばＰｒおよび／またはＣｅでドープすることができ、検出ユニットは、好適にはフォト・ダイオードとすることが可能である。

検出装置は、１次元または２次元の光検出が可能な検出装置を提供するために、ＧＯＳ材料の１次元配列構造または２次元配列構造と、これに対応するフォト・ダイオードの１次元配列構造または２次元配列構造とを備えることができる。

好適には、光フィルタは、シンチレーション光の中で６５０ｎｍより大きい波長を有する光成分の強度を阻止するように適合される。本発明に係る好ましい実施形態では、当該光フィルタは、ＧＯＳ材料と検出ユニットとの間に配置される。これにより、当該光フィルタは、シンチレーション光の中で６５０ｎｍより大きい波長を有する光成分の強度を非常に効果的に低減させることが可能になる。具体的には、シンチレーション光の中で６５０ｎｍより大きい波長を有する光成分が検出ユニットによって検出されることを、実質上阻止することができる。

当該光フィルタは、シンチレーション光の中で４５０〜６５０ｎｍの範囲内の波長を有する光成分が光フィルタによって透過されるように適合された帯域フィルタであることがさらに好ましい。したがって、シンチレーション光のうち、比較的小さい減衰時定数を有する遷移に対応する部分のみが検出ユニットに到達し、それによって検出装置の時間分解能をさらに増大させることが可能となる。

光フィルタは、たとえば、光吸収フィルタまたは干渉フィルタである。光フィルタが干渉フィルタである場合、シンチレーション光の中で６５０ｎｍより大きい波長を有する光成分は、必ずしも完全に失われるとは限らない。たとえば、シンチレーション光の中で６５０ｎｍより大きい波長を有する光成分は、この光成分も検出することが可能なさらに別の検出ユニットへと誘導することができる。

本発明に係る一実施形態では、光フィルタは、シンチレーション光の中で６５０ｎｍより小さい波長を有する光成分に対して反射性であり、６５０ｎｍより大きい波長を有する光成分を吸収するように適合され、当該光フィルタは、当該シンチレーション光の前者の成分がＧＯＳ材料内へ反射されるように配置される。具体的には、検出装置は、検出画素の配列構造を備えることができ、各画素は、ＧＯＳ材料および検出ユニットを備え、当該光フィルタは、ＧＯＳ材料のうち、検出ユニットに面していない表面上に配置される。たとえば、ＧＯＳ材料は、放射線入射面と検出ユニットに面するシンチレーション光出射面に加えて、当該放射線入射面および当該シンチレーション光出射面を接続する側面を備えることができ、当該光フィルタは、当該放射線入射面および当該側面の少なくとも１つの上に配置される。本発明に係る一実施形態では、当該光フィルタは、当該放射線入射面および全ての側面上に配置される。

当該光フィルタは、当該放射線入射面および／または当該側面上に配置することができ、当該光フィルタは、シンチレーション光の中で６５０ｎｍより小さい波長を有する光成分を反射するように適合することができるため、当該光フィルタは、シンチレーション光のうち、６５０ｎｍより大きい波長を有する部分を低減させる機能と、フィルタリングによって失われたシンチレーション光が、特に、該当する可能性のある隣接した検出画素によって検出されることを防止する機能との２つの機能を満たすことができる。

当該光フィルタは、非散乱フィルタであっても、散乱フィルタであってもよい。当該光フィルタがＧＯＳ材料と検出ユニットとの間に配置される場合、当該光フィルタは、好適には非散乱フィルタである。当該非散乱フィルタは、干渉フィルタまたは非散乱吸収フィルタとすることが可能であり、たとえばポリマーまたは樹脂中に有機染料を拡散させて成る薄膜を塗布することによって実現することができる。たとえば当該光フィルタが側面状に配置され、および任意付加的に放射線入射面上にも配置される得るため、シンチレーション光が検出ユニットによって検出される前に当該光フィルタを通過しないような位置関係で当該光フィルタが配置される場合、この光フィルタは、好適には散乱または非散乱の光吸収フィルタとすることが可能である。

本発明のさらなる態様では、物体を撮像する撮像システムが提示され、この撮像システムは、
− 物体を横切る放射線を生成する放射線発生源と、
− 請求項１に記載の検出装置であって、物体の画像を生成するために物体を横切った後の放射線を検出する検出装置とを備える。

当該撮像システムは、検出された放射線に基づいて物体の画像を再構成する再構成ユニットをさらに備えることが好ましい。しかし、検出装置自体もまた、物体の画像、たとえば物体の投影画像を生成するように適合することができる。

当該撮像システムは、好適には、ｋＶｐを切換えることによるコンピュータ断層撮影撮像システムであり、互いに異なる平均Ｘ線エネルギーを有するＸ線パルスが交互に生成される。それに対応して、当該検出装置は、好適には、互いに異なるＸ線平均エネルギーに対応する検出値を生成するように適合され、すなわち、ｋＶｐを切換えることによるＸ線放射源と検出装置との組合せにより、当該撮像システムは、エネルギー分解検出値を生成することが可能になる。当該再構成ユニットは、好適には、これらのエネルギー分解検出値に基づいて物体の画像を生成するように適合される。具体的には、当該再構成ユニットは、エネルギー分解検出値を、互いに異なる成分検出値に分解するように適合することができ、上述した互いに異なる成分検出値は、たとえばコンプトン効果もしくは光電効果のような異なる物理的効果にそれぞれ対応する互いに異なる成分であり、またはヨウ素、骨、柔組織などのような異なる材質にそれぞれ対応する互いに異なる成分である。再構成ユニットは、フィルタバック保護またはラドン逆変換のようなコンピュータ断層撮影用の画像再構成アルゴリズムを使用することによって、対応する成分画像を再構成するように適合することができる。

本発明のさらなる態様では、放射線を検出する検出方法が開示され、この検出方法は、
− ＧＯＳ材料によって、検出された放射線に応じてシンチレーション光を生成するステップと、
− 当該シンチレーション光のうち、６５０ｎｍより大きい波長を有する光成分の強度を当該光フィルタが低減させることによって、当該シンチレーション光をフィルタリングするステップと、
− 検出ユニットによって、当該フィルタリングされたシンチレーション光を検出するステップとを含む。

本発明のさらなる態様では、物体を撮像する撮像方法が提示され、この撮像方法は、
− 物体の画像を生成するために前記物体を横切った後の前記放射線を検出するステップと、
− 放射線発生源によって、物体を横切る放射線を生成するステップと、
− 請求項１４に記載された検出方法において、物体の画像を生成するために物体を横切った後の放射線を検出するステップとを含む。

本明細書に添付した特許請求の範囲において、請求項１記載の検出装置、請求項１２記載の撮像システム、請求項１４記載の検出方法、および請求項１５記載の撮像方法は、従属請求項に記載されている類似および／または同一の好ましい実施形態を有することが理解されるものとする。

本発明の好ましい実施形態はまた、従属請求項とそれぞれの独立請求項との任意の組合せとすることができることが理解されるものとする。

本発明の上記その他の態様は、本明細書で以下に記載する実施形態から明らかになり、これらの実施形態を参照すれば解明されよう。

物体を撮像する撮像システムの一実施形態を概略的かつ例示的に示す図である。 図１に示す撮像システムにより使用可能な検出装置の一実施形態を概略的かつ例示的に示す図である。 図１に示す撮像システムにより使用可能な検出装置の一実施形態を概略的かつ例示的に示す図である。 物体を撮像する撮像方法の一実施形態を例示的に示す流れ図である。 放射線を検出する検出方法の一実施形態を例示的に示す流れ図である。

図１は、所望の領域を撮像するための撮像システムであるコンピュータ断層撮影システム３０を概略的かつ例示的に示す。コンピュータ断層撮影システムは、ｚ軸方向に対して平行に延びる回転軸Ｒを中心軸として回転が可能なガントリ１を含む。ガントリ１上には、この実施形態ではＸ線管である放射線発生源２が取り付けられる。多色放射線を生成する放射線発生源２は、コリメータ３を備え、コリメータ３は、この実施形態では、放射線発生源２によって生成される放射線から円錐形の放射線ビーム４を形成する。放射線は、この実施形態では円筒形である検査区間５内において、患者などの物体を横切る。検査区間５を横切った後、放射線ビーム４は、２次元検出面を含む検出装置６上に入射する。検出装置６は、ガントリ１上に取り付けられる。

コンピュータ断層撮影システム３０は、２つのモーター７、８を備える。ガントリ１は、好ましくは一定であるが調整可能な角速度で、モーター７によって駆動される。モーター８は、物体、たとえば患者を移動させるために提供され、患者は、検査区間５内の患者台上で、回転軸Ｒまたはｚ軸の方向に対して平行に配置される。これらのモーター７、８は、たとえば放射線源２および検査区間５、具体的には検査区間５内の物体が、螺旋状の軌道に沿って互いに対して動かされるように、制御ユニット９によって制御される。しかし、物体は動かさず、放射線源２のみを回転させることも可能であり、すなわち放射線発生源２は、検査区間５、具体的には物体に対して円形の軌道に沿って動くことも可能である。さらに、本発明に係る別の実施形態においては、コリメータ３は、さらに別のビーム形状、具体的には扇形形状のビームを形成するように適合することができ、検出装置６は、当該さらに別のビーム形状、具体的には扇形ビーム形状に対応する形状の検出面を含むことができる。

検査区間５内において放射線発生源２および物体が相対的に移動する間、放射線発生源２は、生成された放射線を交互に切り換え、その結果、互いに異なる平均エネルギーを有する放射線が交互に物体を横切り、検出装置６によって検出される。したがって、２つの異なる平均エネルギーに対応する２組の検出値が生成され、すなわち、この実施形態においては投影データであるエネルギー分解検出値が生成される。

以下、検出装置６について、図２を参照してより詳細に説明する。

図２は、検出装置の一部の横断面図を概略的かつ例示的に示す。検出装置は、検出画素の配列構造を備え、各検出画素は、検出された放射線２５に応じて光を生成するＧＯＳ要素２０と、それぞれのＧＯＳ要素内で生成されたシンチレーション光を検出する検出ユニット２１とを備える。検出ユニット２１は、好適にはフォト・ダイオードとすることが可能であるである。各ＧＯＳ要素は、Ｘ線放射線２５がそれぞれのＧＯＳ要素２０に入る放射線入射面２８と、それぞれの検出ユニット２１に面するシンチレーション光出射面２６に加えて、それぞれの放射線入射面２８およびそれぞれのシンチレーション光出射面２６を接続する側面２７とを備える。放射線入射面２８および側面２７上には、シンチレーション光の一部がシンチレーション光の他の部分から離れて隣接するＧＯＳ要素２０または検査区間５内へ入射するるのを防止するために、反射要素３２、３３が設けられる。反射要素は、たとえばＴｉＯ_２から作ることができる。検出ユニット２１とＧＯＳ要素２０との間には光フィルタ２４が配置され、光フィルタ２４は、シンチレーション光の中で６５０ｎｍより大きい波長を有する光成分の強度を低減させるように適合される。本発明に係るこの実施形態では、光フィルタ２４は、シンチレーション光の中で６５０ｎｍより大きい波長を有する光成分の強度を阻止するように適合される。光フィルタ２４は、シンチレーション光の中で４５０〜６５０ｎｍの範囲内の波長を有する光成分が光フィルタを透過するように適合された帯域フィルタとすることができる。当該光フィルタは、光吸収フィルタまたは干渉フィルタとすることができる。

図３は、本発明に係る検出装置のさらに別の実施形態を概略的かつ例示的に示す。図３に示す検出装置は、光フィルタおよび反射要素を除いて、図２に示す検出装置と同様のものである。具体的には、図３に示す検出装置は、ＧＯＳ要素２０とフォト・ダイオード２１との間に光フィルタを備えない。代わりに、反射要素２２、２３は、シンチレーション光の中で６５０ｎｍより大きい波長を有する光成分が低減されるようにシンチレーション光を光学的にフィルタリングするようにさらに適合される。したがって、反射要素２２、２３は、ＧＯＳ要素２０の放射線入射面２８および側面２７上に配置された光フィルタであると見なすことができる。好適には、光フィルタ／反射要素２２、２３は、シンチレーション光の中で６５０ｎｍより小さい波長を有する光成分に対して反射性であり、６５０ｎｍより大きい波長を有する光成分を吸収するように適合される。

光フィルタは、非散乱フィルタであっても、散乱フィルタであってもよい。光フィルタがＧＯＳ材料と検出ユニットとの間に配置される場合、光フィルタは、好適には非散乱フィルタとすることが可能である。非散乱フィルタは、干渉フィルタまたは非散乱吸収フィルタとすることができ、たとえばポリマーまたは樹脂中に有機染料を拡散させて成る薄膜を塗布することによって実現することができる。たとえば光フィルタが側面に配置され、および任意付加的に放射線入射面上にも配置される得るため、シンチレーション光が検出ユニットによって検出される前に光フィルタを通過しないような位置関係で光フィルタが配置される場合、この光フィルタは、好適には散乱または非散乱の光吸収フィルタとすることが可能である。

本発明に係る一実施形態において、液晶ディスプレイまたは画像センサ要素の分野において周知である吸収フィルタを使用することができる。別の方法として、吸収フィルタは、レーザー向けに開発された赤色吸収染料を含むことができる。そのような赤色吸収染料は、たとえばローダミン８００である。好適には、赤色吸収染料の濃度は、赤色シンチレーション光の吸収に起因する発光の濃度消光をもたらすのに十分な高さの濃度である。本発明に係る一実施形態では、吸収フィルタは、２０重量パーセントより大きい濃度の赤色吸収染料を含む。

干渉フィルタは、好適には、低い屈折率と高い屈折率とを交互に有する材料層からなる。異なる屈折率を交互に有するこれら材料は、たとえばＳｉＯ_２およびＴｉＯ_２である。これらの層は、干渉フィルタが所望のフィルタ機能を有するように適合される。干渉フィルタは、たとえば適切な前駆体の蒸発によって作ることができ、積層薄膜として得ることができ、好適には、光を全くまたはほとんど散乱しない。

検査区間５内の物体に対する放射線発生源２の各位置において、かつ各検出画素について判定されたエネルギー分解検出値は、当該エネルギー分解検出値に基づいて物体の画像を再構築する再構成ユニット１０へと供給される。再構成ユニット１０によって再再構成された画像は、当該再構成された画像を表示する表示ユニット１１へと供給される。

制御ユニット９はまた、好適には、放射線発生源２、検出装置６、および再構成ユニット１０を制御するように適合される。

再構成ユニット１０は、好適には、エネルギー分解検出値を、物体の異なる成分に対応する異なる成分検出値に分解するように適合される。これらの異なる成分は、たとえば、コンプトン効果および光電効果のような互いに異なる物理的効果に関係し、ならびに／またはこれらの異なる成分は、人間の骨、柔組織などのような互いに異なる材質に関係する可能性がある。たとえば、再構築ユニット１０は、参照により本明細書に組み込まれている、Ｒ．Ｅ．Ａｌｖａｒｅｚらによる「Ｅｎｅｒｇｙ−ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓ ｉｎ Ｘ−ｒａｙ ｃｏｍｐｕｔｅｒｉｚｅｄ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ」、Ｐｈｙｓｉｃｓ ｉｎ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ ａｎｄ Ｂｉｏｌｏｇｙ、ｖｏｌｕｍｅ ２１、ｎｕｍｂｅｒ ５、７３３〜７４４頁（１９７６）という記事に開示されている分解技法を使用するように適合することができる。

上記のように分解された検出値は、本発明に係るこの実施形態では、分解された投影データであり、各投影データは、物体のコンピュータ断層撮影画像を再構築するために使用することができ、その結果として、たとえば各成分に関して物体の成分画像を再構成することが可能となる。たとえば、コンプトン成分画像および光電成分画像を再構成することができる。分解された投影データに基づいて画像を再構成するには、フィルタバック投影、ラドン逆変換などのような、周知の再構成技法を使用することができる。

以下、物体を撮像する撮像方法の一実施形態について、図４に示す流れ図を参照しながら例示的に説明する。

ステップ１０１においては、放射線発生源２は、互いに異なる平均エネルギーを有する放射線を交互に生成する。具体的には、放射線発生源２は、２つの異なるｋＶｐ値の間でｋＶｐが切り換えられるＸ線源である。放射線が物体を異なる方向に横切ることを可能とするような態様で、放射線発生源２および物体が互いに対して相対的に移動させられている間に、放射線は交互に生成される。具体的には、放射線発生源２は、物体の周りを円形または螺旋状の軌道に沿って動かされ、ＧＯＳ要素２０は、放射線に応じてシンチレーション光を生成し、光フィルタは、シンチレーション光のうち、６５０ｎｍより大きい波長を有する光成分の強度を低減させ、具体的にはこの光成分を実質上完全に阻止し、検出ユニット２１は、上記のようにしてフィルタリングされたシンチレーション光を検出する。

ステップ１０２においては、物体に対する放射線発生源２の各空間位置において、および各検出画素について判定された検出値は、再構成ユニットへ提供され、物体の画像は、たとえばフィルタバック投影アルゴリズムのようなコンピュータ断層撮影用の画像再構成アルゴリズムを使用することによって、検出値に基づいて再構成される。ステップ１０３で、再構成された画像が表示ユニット上に示される。

ステップ１０１を参照して上述した検出値の生成は、放射線を検出する検出方法によって実行されると見なすことができ、以下、この検出方法について、図５に示す流れ図を参照して例示的に説明する。

ステップ２０１において、放射線発生源によって生成されて物体を横切った放射線に応じて、シンチレーション光が、検出画素のＧＯＳ要素によって生成される。ステップ２０２において、シンチレーション光のうち、６５０ｎｍより大きい波長を有する光成分の強度が、光フィルタによって低減され、ステップ２０３において、上記のように生成され、フィルタリングされたシンチレーション光は、それぞれの検出画素の検出ユニットによって検出され、各検出ユニットは、検出されたシンチレーション光を示す検出値を生成する。

ＧＯＳ材料は、いくつかの輝線を有する。最も速い輝線は、スペクトルの緑色部分内にあり、約３．４μｓの減衰時間を有するが、スペクトル強度の約２５％は、約２７０μｓの減衰時間を有するゆっくりと減衰する赤色輝線内にある。これにより、平均Ｘ線エネルギーがたとえば５０〜１００ｋＨｚの周波数で切り換えられる高速なｋＶｐの切換えを行う応用分野におけるＧＯＳ要素の適用可能性が低減される。しかし、たとえば図２を参照して上述したように、Ｘ線によって励起された際に、ゆっくりと減衰する赤色輝線をＧＯＳ要素のルミネセンスから除去する光フィルタ（たとえば、干渉フィルタまたは光吸収に基づくフィルタ）を使用することによって、ＧＯＳ要素の時間分解能は増大され、その結果、ＧＯＳ要素は、ｋＶｐの切換えによるコンピュータ断層撮影システムとともに使用されるのに適したものとなる。

ＧＯＳ材料の光出力を増大させるには、適切な処理技術によって、ＧＯＳ配列構造の透過性を高めることができる。たとえば、シンチレーション光の収率を改善するために、ドーピングの量、具体的にはＣｅ^３＋の量を低減させることができる。

光フィルタが干渉フィルタである場合、シンチレーション光の中で６５０ｎｍより大きい波長を有する光成分は、必ずしも失われる必要があるとは限らず、本発明に係る一実施形態では、生成される検出値がエネルギー分解されない通常の積分モードでそれぞれの撮像システムが動作するとき、シンチレーション光の中で６５０ｎｍより大きい波長を有する光成分をやはり使用することができる。フィルタリングされたシンチレーション光を検出するフォト・ダイオードの配列構造に加えて、この配列構造に対して垂直に、さらなるフォト・ダイオード配列構造を設けることができ、当該さらなるフォト・ダイオード配列構造は、光フィルタによって反射された赤色発光、すなわち赤色シンチレーション光が、当該さらなるフォト・ダイオード配列構造に誘導されるように配置され、当該さらなるフォト・ダイオード配列構造は、ＧＯＳシンチレータ・セラミックの側面に対して平行に、すなわちＧＯＳ要素に対して平行に配置することができる。

図２および図３を参照して上述した検出装置は、いくつかの利点を有することができる。たとえば、これらの検出装置は、改善された時間分解能を有することができる。さらに、たとえば１４０ｋＶｐというより大きい平均エネルギーを有する放射線の生成は、たとえば８０ｋＶｐに対応するより低い平均エネルギーを有する放射線の生成より概ね効果的である。したがって、物体を横切る前には、より大きい平均エネルギーを有する放射線の強度は、より小さい平均エネルギーを有する放射線の強度より概ね大きい。さらに、より大きい平均エネルギーを有する放射線は、他の放射線より強いため、より大きい平均エネルギーを有する放射線は、より小さい平均エネルギーを有する他の放射線ほど物体内で減衰されない。したがって、検出ユニットによって検出された、より大きい平均エネルギーを有する放射線の強度は、より小さい平均エネルギーを有する放射線の強度よりはるかに大きく、たとえば１００倍大きい。これらのまったく異なる強度の放射線の検出は、反応時間が比較的遅いＧＯＳ材料によって妨げられ、すなわち放射線は、すぐにはシンチレーション光に変換されないが、無作為の回数後に励起状態から基底状態に緩和した後に変換され、これについては減衰の指数則によって説明される。緑色シンチレーション光は比較的速く放出されるのに対して、６５０ｎｍより大きい波長を有する赤色シンチレーション光は、積分時間、すなわち投影時間の長さと同程度である約２７０μｓの減衰時間で比較的ゆっくりと放出されるため、赤色シンチレーション光は全体として後続する投影内へと広がり、赤色シンチレーション光は後続する投影内において測定される。ｋＶｐの切換えが使用される場合、たとえば、後続する８０ｋＶｐの放射期間内へと広がる１４０ｋＶｐの投影の強度は、８０ｋＶｐの放射線によって生成される強度より大幅に大きくすることができる。図２および図３を参照して上述した光フィルタを有する検出装置を使用することによって、生成される検出値の品質に対してその結果生じる悪影響を低減させることができ、具体的にはなくすことができる。

さらに、ＧＯＳ材料内では、シンチレーション光のうち、６５０ｎｍより大きい波長を有する光成分は、シンチレーション光のうち、６５０ｎｍより小さい波長を有する光成分（具体的にはシンチレーション光のうち、４５０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長範囲内の光成分）ほどには、拡散しなくてすむ。さらに、シンチレーション光のうち、６５０ｎｍより小さい波長を有する光成分は、具体的にはＣｅ^３＋の存在のため、具体的には残像を低減させるために、ＧＯＳ材料によってより強く吸収することができる。残像は、青色−緑色領域内で最高５２０ｎｍ程度の光吸収を引き起こす可能性があり、また、より短い波長およびより長い波長で、同じく存在しうるＰｒ^３＋の光遷移の異なる吸収横断面を生じさせる可能性がある。この結果、シンチレーション光のうち、６５０ｎｍより小さい波長を有する光成分は、ＧＯＳ材料内の実効的な伝搬経路に応じて異なる形で吸収される可能性があるため、シンチレーション光の中で、互いに異なる波長をそれぞれ有する複数の異なる光成分の比を制御できなくなる可能性がある。また、この影響は、図２および図３を参照して上述した光フィルタを備える検出装置によって低減させることができ、具体的にはなくすことができる。

さらに、特に図２を参照して上述した検出装置は、ピック・アンド・プレース式の検出器製造方法を使用することによって製造することができ、ＧＯＳ要素２０は、検出ユニット２１とともに検出ユニットの配列構造に別個に接着される。

図２を参照して上述した光フィルタは、ＧＯＳセラミック・シンチレータ、すなわちＧＯＳ要素に接着することができるが、検出ユニットの配列構造の上部に配置することもできる。

図２を参照して上述した実施形態では、いくつかのＧＯＳ要素２０が同じ光フィルタ２４に取り付けられているが、本発明に係るその他の実施形態では、各検出画素は、別個の光フィルタを備えることができ、この光フィルタは、ＧＯＳ要素とそれぞれの検出画素の検出ユニットとの間に配置される。

本発明に係る一実施形態では、検出装置は、図２および図３を参照して上述した検出装置の組合せであると見なすことができる。したがって、ＧＯＳ要素と検出ユニットとの間に光フィルタを配置することができ、放射線入射面および／または側面上に光学要素を設けることができ、当該光学要素は、シンチレーション光の中で６５０ｎｍより小さい波長を有する光成分に対して反射性であり、６５０ｎｍより大きい波長を有する光成分を吸収するように適合される。

前述の実施形態では、放射線発生源は、２つの異なる平均エネルギーを有する２つの異なる放射線の間で切り換わるが、他の実施形態では、放射線発生源はまた、互いに異なる平均エネルギーを有するより多くの種類の放射線の間で交互に切り換わるように適合することもでき、検出装置は、それに対応して、これらの異なる種類の放射線に対する検出値を生成し、それによってエネルギー分解検出値を生成するように適合される。

前述の実施形態では、検出装置について、コンピュータ断層撮影システム内で使用されるように適合されると説明したが、本発明に係るその他の実施形態では、この検出装置は、核撮像システム、たとえば単一光子放出コンピュータ断層撮影撮像システムもしくは陽電子放出断層撮影撮像システムまたはＸ線Ｃアーム撮像システムのような他の撮像システム内で使用されるように適合することもできる。

本明細書が開示する実施形態に対するその他の変形実施形態は、特許請求されている本発明を実施する際、図面、本明細書中の開示、および添付の特許請求の範囲を読めば、当業者には理解および実施することができる。

特許請求の範囲では、「備える、含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という語句は、他の要素またはステップを除外するものではなく、「ａ」または「ａｎ」という不定冠詞は、複数を除外するものではない。

単一のユニットまたはデバイスが、特許請求の範囲に記載のいくつかの項目の機能を満たすことができる。相互に異なる従属請求項で特定の測定について記載することだけで、これらの測定の組合せを有利に使用できないことを意味するものではない。

撮像方法による撮像システムの制御は、コンピュータ・プログラムのプログラム・コード手段として、および／または専用のハードウェアとして実施することができる。

コンピュータ・プログラムは、光記憶媒体または固体媒体などの適した媒体上で記憶／配布することができ、他のハードウェアとともに、または他のハードウェアの一部として供給することができるが、インターネットまたは他の有線もしくは無線の電気通信システムなどを介して、他の形態で配布することもできる。

特許請求の範囲内のあらゆる参照符号は、範囲を限定すると解釈されるべきではない。

Claims (15)

1. 放射線を検出する検出装置であって、
   前記検出された放射線に応じてシンチレーション光を生成するＧＯＳ材料と、
   前記シンチレーション光のうち、６５０ｎｍより大きい波長を有する光成分の強度を低減させることによって前記シンチレーション光をフィルタリングする光フィルタと、
   前記フィルタリングされたシンチレーション光を検出する検出ユニットとを備える検出装置。
2. 前記光フィルタが、前記ＧＯＳ材料と前記検出ユニットとの間に配置される、請求項１に記載の検出装置。
3. 前記光フィルタが非散乱フィルタである、請求項２に記載の検出装置。
4. 前記光フィルタは帯域フィルタであり、前記帯域フィルタは、シンチレーション光の中で４５０〜６５０ｎｍの範囲内の波長を有する光成分が前記光フィルタを透過するように適合されている、請求項１に記載の検出装置。
5. 前記光フィルタが光吸収フィルタである、請求項１に記載の検出装置。
6. 前記光フィルタが干渉フィルタである、請求項１に記載の検出装置。
7. 前記光フィルタが、シンチレーション光の中で６５０ｎｍより小さい波長を有する第１の光成分に対して反射性であり、６５０ｎｍより大きい波長を有する第２の光成分を吸収するように適合され、前記第１の光成分が前記ＧＯＳ材料内へ反射されるように前記光フィルタが配置される、請求項１に記載の検出装置。
8. 前記検出装置が、検出画素のアレイを備え、各画素が、前記ＧＯＳ材料および前記検出ユニットを備え、前記光フィルタが、前記ＧＯＳ材料のうち、前記検出ユニットに面していない表面上に配置される、請求項７に記載の検出装置。
9. 前記ＧＯＳ材料が、放射線入射面と、前記検出ユニットに面するシンチレーション光出射面に加えて、前記放射線入射面および前記シンチレーション光出射面を接続する側面とを備え、
   前記放射線入射面および側面の少なくとも１つの上に前記光フィルタが配置される、請求項７に記載の検出装置。
10. 前記光フィルタが、前記放射線入射面およびすべての側面上に配置される、請求項９に記載の検出装置。
11. 前記光フィルタが光吸収フィルタである、請求項７に記載の検出装置。
12. 物体を撮像する撮像システムであって、
    前記物体を横切る放射線を生成する放射線発生源と、
    請求項１に記載の検出装置であって、前記物体の画像を生成するために前記物体を横切った後の前記放射線を検出する検出装置と、
    を備える撮像システム。
13. 前記検出された放射線に基づいて前記物体の画像を再構成する再構成ユニットをさらに備える、請求項１２に記載の撮像システム。
14. 放射線を検出する検出方法であって、
    物体の画像を生成するために前記物体を横切った後の前記放射線を検出するステップと、
    ＧＯＳ材料によって、検出された放射線に応じてシンチレーション光を生成するステップと、
    光フィルタによって、前記シンチレーション光のうち、６５０ｎｍより大きい波長を有する光成分の強度を低減させることにより、前記シンチレーション光をフィルタリングするステップと、
    検出ユニットによって、前記フィルタリングされたシンチレーション光を検出するステップとを含む検出方法。
15. 物体を撮像する撮像方法であって、
    放射線発生源によって、前記物体を横切る放射線を生成するステップと、
    請求項１４に記載の検出方法において、前記物体の画像を生成するために前記物体を横切った後の前記放射線を検出するステップとを含む撮像方法。

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