JP2016057204A - 放射線撮像装置および放射線撮像システム - Google Patents

Abstract

【課題】複数の撮像基板で構成されたセンサパネルとシンチレータとの積層構造を有する放射線撮像装置におけるシンチレータのひずみを低減するために有利な技術を提供する。
【解決手段】放射線撮像装置は、互いに反対側の面である第１面および第２面を有するシンチレータおよび複数の撮像基板を含む放射線撮像パネルと、前記放射線撮像パネルを収容するように構成され、第１板状部および第２板状部を有する筺体と、前記複数の撮像基板を介して前記シンチレータを支持するように前記シンチレータの前記第１面と前記筺体の前記第１板状部との間に配置された第１支持部材と、前記シンチレータを支持するように前記シンチレータの前記第２面と前記筺体の前記第２板状部との間に配置された第２支持部材と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、放射線撮像装置および放射線撮像システムに関する。

近年、例えば４０ｃｍ×４０ｃｍといった大面積の放射線撮像装置が開発されている。このような大面積の放射線撮像装置を実現するために、センサパネルおよびシンチレータの積層構造を有する放射線撮像装置において、センサパネルを複数の撮像基板で構成することがなされている。例えば、特許文献１には、センサパネルとシンチレータとが積層された構造を有する放射線撮影装置において、複数のイメージセンサを並べることによってセンサパネルを形成することが記載されている。

特開２０１２−２４７４０１号公報

しかしながら、複数の撮像基板を並べることによって構成されたセンサパネルとシンチレータとを積層した構造では、撮像基板のつなぎ目における変形が撮像基板内における変形よりも大きくなりうる。このような変形の不均一さは、シンチレータに不均一なひずみを生じさせ、これは、放射線撮像装置によって撮像された画像にアーチファクトを発生させうる。

本発明は、複数の撮像基板で構成されたセンサパネルとシンチレータとの積層構造を有する放射線撮像装置におけるシンチレータのひずみを低減するために有利な技術を提供することを目的とする。

本発明の１つの側面は、放射線画像を撮像する放射線撮像装置に係り、該放射線撮像装置は、互いに反対側の面である第１面および第２面を有するシンチレータおよび複数の撮像基板を含む放射線撮像パネルと、前記放射線撮像パネルを収容するように構成され、第１板状部および第２板状部を有する筺体と、前記複数の撮像基板を介して前記シンチレータを支持するように前記シンチレータの前記第１面と前記筺体の前記第１板状部との間に配置された第１支持部材と、前記シンチレータを支持するように前記シンチレータの前記第２面と前記筺体の前記第２板状部との間に配置された第２支持部材と、を備える。

本発明によれば、複数の撮像基板で構成されたセンサパネルとシンチレータとの積層構造を有する放射線撮像装置におけるシンチレータのひずみを低減するために有利な技術が提供される。

本発明の第１実施形態の放射線撮像装置の構成要素を互いに分離して示した斜視図。 本発明の第１実施形態の放射線撮像装置の断面図（ａ）および平面図（ｂ）。 本発明の第２実施形態の放射線撮像装置の断面図（ａ）および平面図（ｂ）。 本発明の第３実施形態の放射線撮像装置の２方向の断面図。 本発明の第３実施形態の放射線撮像装置の平面図。 支持形態とシンチレータ（あるいは放射線撮像パネル）の撓み（歪）との関係を模式的に示す図。 本発明の１つの実施形態の放射線撮像システムの構成を示す図。

以下、添付図面を参照しながら本発明をその例示的な実施形態を通して説明する。

図１には、本発明の第１実施形態の放射線撮像装置１００の構成要素が互いに分離して示されている。図２（ａ）には、図１のＡ−Ａ’線に沿った放射線撮像装置１００の断面図が示され、図２（ｂ）には、放射線撮像装置１００の平面図が示されている。なお、図１では、筺体１５０は、その一部のみが示され、図２（ｂ）では、筺体１５０の上部が取り除かれている。

放射線撮像装置１００は、Ｘ線等の放射線を放射する放射線源から放射され被検体を通過した放射線によって形成される像（放射線画像）を撮像するように構成されている。放射線撮像装置１００は、例えば、放射線撮像パネル１１０と、第１支持部材１２０と、第２支持部材１４０と、回路基板１３０と、筺体（外装部材）１５０とを備えている。放射線撮像パネル１１０は、例えば、複数の撮像基板１１２と、互いに反対側の面である第１面Ｓ１および第２面Ｓ２を有するシンチレータ１１４とを含む。放射線撮像装置１００または放射線撮像パネル１１０は、複数の撮像基板１１２を支持する基台１１１を更に含んでもよい。

シンチレータ１１４は、シンチレータ１１４と基台１１１との間に複数の撮像基板１１２が挟まれるように配置されてもよいし、複数の撮像基板１１２と基台１１１との間にシンチレータ１１４が挟まれるように配置されてもよい。シンチレータ１１４は、例えば、ＴｌがドープされたＣｓＩで形成された柱状構造の集合体でありうる。シンチレータ１１４は、放射線１６０を光に変換する。複数の撮像基板１１２は、１次元または２次元状に配列され、これによって撮像面あるいは撮像領域が形成されている。各撮像基板１１２は、短辺および長辺を有する矩形形状を有しうる。各撮像基板１１２には、フレキシブル回路基板１１３が接続されている。各撮像基板１１２は、例えば、結晶シリコンを用いて形成されたＣＭＯＳセンサ、非晶質シリコンを用いて形成されたＰＩＮ型センサまたはＭＩＳ型センサなどでありうる。各撮像基板１１２は、シンチレータ１１４によって放射線から変換された光を検出する複数の画素を有する。各画素は、光電変換素子を有する。

筺体１５０は、放射線撮像パネル１１０を収容するように構成され、第１板状部Ｐ１、第２板状部Ｐ２および側部壁ＳＷを有する。ここで、放射線１６０が入射する側が第１板状部Ｐ２の側である。第１板状部Ｐ１および第２板状部Ｐ２は、互いに対向するように配置され、側部壁ＳＷは、第１板状部Ｐ１と第２板状部Ｐ２とを結合している。第１支持部材１２０は、シンチレータ１１４あるいは放射線撮像パネル１１０を支持するようにシンチレータ１１４の第１面Ｓ１と筺体１５０の第１板状部Ｐ１との間に配置されている。第１支持部材１２０は、その一部が放射線撮像パネル１１０に直接または間接に結合され、他の一部が筺体１５０の第１板状部Ｐ１に直接または間接に結合されうる。第２支持部材１４０は、シンチレータ１１４あるいは放射線撮像パネル１１０を支持するようにシンチレータ１１４の第２面Ｓ２１と筺体１５０の第２板状部Ｐ２との間に配置されている。第２支持部材１４０は、その一部が放射線撮像パネル１１０に直接または間接に結合され、他の一部が筺体１５０の第２板状部Ｐ２に直接または間接に結合されうる。

回路基板１３０は、第１支持部材１２０と筺体１５０の第１板状部Ｐ１との間に配置され、第１支持部材１２０によって支持されうる。回路基板１３０は、フレキシブル回路基板１１３によって複数の撮像基板１１２と接続されている。回路基板１３０は、複数の撮像基板１１２を駆動し、また、複数の撮像基板１１２から出力される信号を処理する。

放射線撮像パネル１１０あるいはシンチレータ１１４と筺体１５０の第２板状部Ｐ２との間には、空間（空隙）が設けられている。これにより、放射線撮像装置１００に外部から圧力が加わって筺体１５０が変形した場合においても、筺体１５０と放射線撮像パネル１１０との接触を防止し、放射線撮像パネル１１０あるいはシンチレータ１１４の破損を防止することができる。

一方、放射線撮像装置１００に振動が加わった場合や撮像面が水平又は斜めになるような姿勢に維持された場合などにおいて、放射線撮像パネル１１０が変形しうる。典型的には、撮像基板１１２のつなぎ目における変形が撮像基板１１２内における変形よりも大きくなりうる。このような変形の不均一さは、シンチレータ１１４に不均一なひずみを生じさせ、これは、放射線撮像装置１００によって撮像された画像にアーチファクトを発生させうる。放射線撮像パネル１１０のひずみは、撮像基板１１２の個数が多くなるに従って大きくなりうる。

放射線撮像パネル１１０のひずみを低減するために基台１１１の厚さを厚くする方法があるが、このような方法では、放射線撮像装置１００の厚さが増加するし、重量も増加する。また、基台１１１の厚さを厚くするだけでは、アーチファクトの低減には限界がある。そこで、第１実施形態では、放射線撮像パネル１１０を支持するようにシンチレータ１１４の第２面Ｓ２１と筺体１５０の第２板状部Ｐ２との間に第２支持部材１４０が配置されている。第２支持部材１４０は、シンチレータ１１４における周辺部分を支持し、該周辺部分よりも内側の中央部分を支持しないように構成されうる。別の観点で説明をすれば、第２支持部材１４０は、複数の撮像基板１１２で構成される撮像領域よりも外側においてシンチレータ１１４を支持するように構成されうる。

各撮像基板１１２は、短辺および長辺を有する矩形形状を有し、複数の撮像基板１１２のｙ方向（第１方向）における配列数（図１、２に示された例では４）は、ｙ方向に直交するｘ方向（第２方向）における配列数（図１、２に示された例では２）よりも多い。第２支持部材１４０は、少なくとも、ｙ方向（第１方向）に沿って延びた部分によってシンチレータ１１４の周辺部分を支持する、ことが好ましい。この理由を図６（ａ）、（ｂ）を参照しながら説明する。図６（ａ）には、ｙ方向（第１方向）に沿って延びた部分によって第２支持部材１４０によってシンチレータ１１４の周辺部分を支持した様子が模式的に示されている。図６（ｂ）には、ｘ方向（第２方向）に沿って延びた支持部材１４０’によってシンチレータ１１４の周辺部分を支持した様子が模式的に示されている。図６（ａ）の支持形態の方が図６（ｂ）における支持形態よりもシンチレータ１１４（あるいは放射線撮像パネル）のひずみ量（たわみ）量が少ない。つまり、図６（ａ）の支持形態の方が図６（ｂ）における支持形態よりも優れている。これは、撮像基板１１２のつなぎ目（撮像基板１１２と撮像基板１１２との間）における機械的強度が弱く、その部分でシンチレータ１１４（あるいは放射線撮像パネル）が折れ曲がりやすいからである。

図１、２に示された例では、複数の撮像基板１１２は、ｙ方向（第１方向）に沿った第１列および第２列を構成するように配列されている。第２支持部材１４０は、複数の撮像基板１１２のうち第１列を構成する撮像基板１１２をシンチレータ１１４を介して支持する第１部分と、複数の撮像基板１１２のうち第２列を構成する撮像基板１１２をシンチレータ１１４を介して支持する第２部分とを含む。なお、第１部分は、図１、２における左側の第２支持部材１４０に対応し、第２部分は、図１、２における右側の第２支持部材１４０に対応する。

以下、図３を参照しながら本発明の第２実施形態の放射線撮像装置１００の構成を説明する。なお、第２実施形態として言及しない事項は、第１実施形態に従いうる。図３（ａ）、（ｂ）は、それぞれ図２（ａ）、（ｂ）に対応する。第２実施形態の放射線撮像装置１００は、シンチレータ１１４（あるいは、放射線撮像パネル１１０）を支持するように、シンチレータ１１４の第２面Ｓ２と第２支持部材１４０との間に支持板１１５を備えている。支持板１１５の一方の面は、シンチレータ１１４（あるいは放射線撮像パネル１１０）に直接または間接に結合され、支持板１１５の他方の面は、第２支持部材１４０に直接または間接に結合される。支持板１１５は、シンチレータ１１４の第２面Ｓ２の全体を支持する面積を有しうる。支持板１１５は、基台１１１と支持板１１５との間に複数の撮像基板１１２およびシンチレータ１１４が挟まれるように配置されうる。支持板１１５は、放射線を透過できる部材、及び厚さである必要がある。支持板１１５には、例えば、アモルファスカーボン、ＣＦＲＰ、アルミニウムまたはチタニウムなどで構成されうる。

第２実施形態の放射線撮像装置１００は、更に、複数の撮像基板１１２およびシンチレータ１１４の外側において基台１１１と支持板１１５とを結合する結合部材１１６を更に備えうる。結合部材１１６は、例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂などの樹脂で構成されうる。結合部材１１６は、例えば、複数の撮像基板１１２およびシンチレータ１１４を部分的にまたは全体を取り囲むように配置されうる。複数の撮像基板１１２は、結合部材１１６および支持板１１５を介して第２支持部材１４０によって支持されうる。第２支持部材１４０は、シンチレータ１１４が配置された領域よりも外側の領域において支持板１１５を支持するように構成されうる。また、第２支持部材１４０は、シンチレータ１１４が配置された領域よりも外側の領域において支持板１１５を支持するように構成されうる。このような構造は、有効画素領域を拡大するためにお有利である。

以下、図４、５を参照しながら本発明の第３実施形態の放射線撮像装置１００の構成を説明する。なお、第３実施形態として言及しない事項は、第１又は第２実施形態に従いうる。図４（ａ）は、図２（ａ）に対応し、図５は、図２（ｂ）に対応する。また、図４（ｂ）は、図４（ａ）における断面と直交する方向における断面図である。第３実施形態では、第２支持部材１４０は、シンチレータ１１４の４辺を支持するように構成されている。即ち、第３実施形態では、第２支持部材１４０は、第１方向（ｙ方向）に沿って延びた部分および第２方向（ｘ方向）に沿って延びた部分によってシンチレータ１１４の周辺部分を支持する。

以下、図７を参照しながら本発明の１つの実施形態に係る放射線撮像システム２００について説明する。放射線撮像システム２００は、Ｘ線等の放射線を放射する放射線源２０４と、放射線源２０４から被検体を介して照射される放射線を受ける前述の放射線撮像装置１００と、制御部２０１とを備えている。この実施形態では、放射線撮像システム２００は、Ｃアーム型放射線透視診断装置として構成されている。すなわち、放射線源２０４および放射線撮像装置１００は、回転可能なＣアーム２０３に互いに対向するように取り付けられている。被検体の姿勢を変更しない状態でＣアーム２０３を回転させることによって被検体に対する放射線の照射方向を変更することができる。これにより３Ｄ（３次元）の放射線撮像を行うことができる。放射線撮像装置１００によって撮像された各放射線画像は、制御部２０１に提供され、制御部２０１によって処理される。得られた３Ｄ画像は、表示部２０２に出力されうる。

１００：放射線撮像装置、１１０、放射線撮像パネル、１１１：基台、１１２：撮像基板、１１３：フレキシブル回路基板、１１４：シンチレータ、１１５：支持板、１１６：結合部材、１２０：第１支持部材、１３０：回路基板、１４０：第２支持部材、１５０：筺体

Claims (11)

1. 放射線画像を撮像する放射線撮像装置であって、
   互いに反対側の面である第１面および第２面を有するシンチレータおよび複数の撮像基板を含む放射線撮像パネルと、
   前記放射線撮像パネルを収容するように構成され、第１板状部および第２板状部を有する筺体と、
   前記複数の撮像基板を介して前記シンチレータを支持するように前記シンチレータの前記第１面と前記筺体の前記第１板状部との間に配置された第１支持部材と、
   前記シンチレータを支持するように前記シンチレータの前記第２面と前記筺体の前記第２板状部との間に配置された第２支持部材と、
   を備えることを特徴とする放射線撮像装置。
2. 前記シンチレータを支持するように前記シンチレータの前記第２面と前記第２支持部材との間に支持板を更に備える、
   ことを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
3. 前記支持板は、前記シンチレータの前記第２面の全体を支持する面積を有する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の放射線撮像装置。
4. 前記複数の撮像基板を支持する基台を更に備え、前記第１支持部材は前記基台および前記複数の撮像基板を介して前記シンチレータを支持することを特徴とする請求項２又は３に記載の放射線撮像装置。
5. 前記支持板は、前記基台と前記支持板との間に前記複数の撮像基板および前記シンチレータが挟まれるように配置されている、
   ことを特徴とする請求項４に記載の放射線撮像装置。
6. 前記複数の撮像基板および前記シンチレータの外側において前記基台と前記支持板とを結合する結合部材を更に備える、
   ことを特徴とする請求項５に記載の放射線撮像装置。
7. 前記第２支持部材は、前記シンチレータにおける周辺部分を支持し、前記周辺部分よりも内側の中央部分を支持しないように構成され、
   前記複数の撮像基板は、短辺および長辺を有する矩形形状を有し、前記複数の撮像基板の第１方向における配列数は、前記第１方向に直交する第２方向における配列数よりも多く、
   前記第２支持部材は、前記第１方向に沿って延びた部分によって前記周辺部分を支持する、
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
8. 前記複数の撮像基板は、前記第１方向に沿った第１列および第２列を構成するように配列され、前記第２支持部材は、前記複数の撮像基板のうち前記第１列を構成する撮像基板を前記シンチレータを介して支持する第１部分と、前記複数の撮像基板のうち前記第２列を構成する撮像基板を前記シンチレータを介して支持する第２部分とを含む、
   ことを特徴とする請求項７に記載の放射線撮像装置。
9. 前記第２支持部材は、前記シンチレータの４辺を支持するように構成されている、
   ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
10. 放射線源と、
    前記放射線源から放射された放射線を検出するように配置された請求項１乃至９のいずれか１項に記載の放射線撮像装置と、
    を備えることを特徴とする放射線撮像システム。
11. 前記放射線源および前記放射線撮像装置は、回転可能なＣアームに互いに対向するように取り付けられている、
    ことを特徴とする請求項１０に記載の放射線撮像システム。