JP3351541B2 - 放射線検出装置及びｘ線コンピュータ断層撮影装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、光電効果を用いて放射線の強度
を検出する放射線検出装置及びその放射線検出装置を装
備したＸ線コンピュータ断層撮影装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】放射線を検出する放射線検出装置を用い
ている装置の一例として、Ｘ線コンピュータ断層撮影装
置（以下「Ｘ線ＣＴ装置」と称する）がある。

【０００３】Ｘ線ＣＴ装置は多方向からのＸ線投影デー
タに基づいて被検体の断層面の各方向のＸ線投影データ
を得て、その情報を再構成して、各位置のＸ線吸収係数
を得、そのＸ線吸収係数に比例した画素の明るさ情報を
与え、画像（断層像）を得る装置である。このＸ線ＣＴ
装置は扇状のファンビームＸ線を***するＸ線源と、こ
のＸ線を検出する複数のＸ線検出素子をファンビームＸ
線の拡がり幅に合わせ並設して成る多チャンネル型の放
射線検出装置とを被検体を挟んで対峙させ、且つこれら
Ｘ線源と放射線検出装置とを一体として被検体の位置を
中心に所定方向に所定の角速度で回転させ、所定角度毎
にＸ線***を行い被検体の多方向のＸ線投影データを収
集した後、この多方向のＸ線投影データに基づいて再構
成処理等の画像処理を行って断層像を得ることができ
る。

【０００４】ここで、放射線検出装置には、その検出手
段の相違によりシンチレータ・フォトマル型、電離箱
型、半導体型等、様々な種類がある。放射線検出装置を
Ｘ線ＣＴ装置に用いる場合、放射線検出装置はＸ線ＣＴ
装置に特有の性能、例えば高い検出効率を持つこと、広
いダイナミックレンジを持つこと、立上がりが早く残像
が少ないこと、小型で空間的配置が容易なこと等の性能
を要求される。そのためシンチレータ・フォトマル型の
放射線検出装置を改良し、フォトマルをフォトダイオー
ドに置き換えた検出器、すなわちシンチレータとフォト
ダイオードとを組み合わせた検出装置（以下「固体検出
装置」と称する）が考案された。

【０００５】図４はこの固体検出装置の断面構造を示す
図であり、図５は図４に示す矢印Ａの方向から見た固体
検出装置の平面図である。固体検出装置は一側壁面にＸ
線入射窓を備え開口部を有するケースと、一端部にシン
チレータとフォトダイオードを備え他端部にコネクタを
備え中央部にフォトダイオードからの信号をコネクタへ
伝達する配線を備えているマザーボード（ＭＢ）基板
と、ケースの蓋としての第１プレートおよび第２プレー
トと、から構成されている。

【０００６】１枚のＭＢ基板上には１チャンネルに相当
するフォトダイオードが複数設けられていて、固体検出
装置は図５に示したように複数枚のＭＢ基板を備えるこ
とによって、必要数のチャンネルを獲得している。この
固体検出装置は次のような作用を経てＸ線の強度を検出
し、Ｘ線検出信号を外部すなわち再構成処理部等の画像
データ処理部に供給する。被検体を透過したＸ線はケー
スのＸ線入射窓を介して内部に入射し、コリメータによ
って所定方向のＸ線のみ取り出され、シンチレータによ
ってそのＸ線の強度に応じた明るさの可視光に変換さ
れ、その可視光の明るさに応じた電気信号を得るフォト
ダイオードによって電気信号に変換される。得られた電
気信号はＭＢ基板上にプリントされている配線を介して
同じＭＢ基板に設けられているコネクタへ伝達され、そ
のコネクタから外部へ出力される。

【０００７】フォトダイオードによる光電変換はケース
と第１プレートおよび第２プレートで外部と光学的に隔
離された空間内（以下「光電空間」と称する）で行われ
る。フォトダイオードは光に対し非常に敏感であるた
め、Ｘ線の強さに忠実に応答したオフセットノイズの無
いＸ線検出信号を得るためには入射Ｘ線に応じたシンチ
レータからの光だけによって光電変換することが重要で
ある。そのためにケースと、第１プレート及び第２プレ
ートにより光電空間を光学的に密閉し、外部の光がその
内部に侵入することを防いでいるとともに、光が侵入す
る可能性のある経路（以下「光パス」と称する）、すな
わち第１プレートとＭＢ基板との隙間、第２プレートと
ＭＢ基板との隙間、第１プレートとケースとの隙間、第
２プレートとケースとの隙間に遮光材を挿入して、光電
空間の光学的な密閉性を高めようとしている。

【０００８】前記光パスの中でも特に第１プレートとＭ
Ｂ基板との隙間、第２プレートとＭＢ基板との隙間にお
いて遮光性が悪い。というのもＭＢ基板はフォトダイオ
ードとＸ線入射窓との相対的位置関係を常に一定に保つ
ことを目的としてその形状が変化しないように十分な厚
みを有したリジッドな基板である。そのために遮光材が
隅々まで十分行き渡らない可能性が在る。

【０００９】以上のように、従来の固体検出装置は、そ
の光電空間の光学的な密閉性が低いため、光電空間に外
部光が侵入する可能性が極めて高く、その結果Ｘ線の強
さを忠実に応答したＸ線検出信号を得ることができずそ
のＸ線検出信号に基づいて再構成して得た断層像の信頼
性は当然低くならざるをえなかった。

【００１０】そこで本発明の目的は、簡易な構造により
光電空間の光学的な密閉性を向上させることにより、信
頼性の高い放射線検出信号を得ることのできる放射線検
出装置及びＸ線コンピュータ断層撮影装置を提供するこ
とである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係る放射線検出
装置は、放射線をその強度に応じた電気信号に変換する
検出器と、前記検出器を内部に収納する開口部を有する
容器と、前記容器の開口部を閉じるための蓋と、前記検
出器からの電気信号を前記容器外部に取り出すために前
記容器と前記蓋とに挟まれた状態で前記容器の内部から
外部にかけて延出される、屈曲形状又は階段形状を有す
る基板とを具備したことを特徴とする。

【００１２】

【００１３】

【作用】本発明によれば容器内に設けられた検出器と容
器外部に設けられ該検出器からの電気信号を外部に出力
するコネクタとを電気的に接続する接続部材を容器と蓋
とにより挟むことにより容器内部の遮光性を向上させる
ことができる。

【００１４】

【実施例】以下、図面を参照しながら実施例を説明す
る。

【００１５】図１は本発明に係る放射線検出装置の概略
的な断面構造を示す図であり、図２は図１における矢印
Ａ方向から見た場合の放射線検出装置の概略的な平面図
であり、図３はマザーボード基板の概略的な平面図であ
る。

【００１６】図１においては、図示しないＸ線源から爆
射され、図示しない被検体を透過した扇状のファンビー
ムＸ線は、紙面の左方向から放射線検出装置に入射する
ものとする。また本発明に係る放射線検出装置は複数の
Ｘ線検出素子をファンビームＸ線の拡がり幅に合わせ並
設して成る多チャンネル型の放射線検出装置であり、シ
ンチレータとフォトダイオードとを組み合わせた半導体
型の放射線検出装置（以下「固体検出装置」と称する）
である。この固体検出装置は、入射したＸ線をまずシン
チレータによって光に変換し、その光をフォトダイオー
ドによってその明るさに応じた電気信号（Ｘ線検出信
号）に変換することによってＸ線を検出する。

【００１７】そのため固体検出装置は、外部の光が入射
しない空間を、すなわち図１に示す光電空間２０を得る
必要があり、その光電空間２０をケース２とプレート３
によって得ている。ここで光電空間２０の遮光性を向上
させる条件としては、光電空間２０へ外光が侵入する可
能性のある光の経路、すなわち光パスの本数を極力減ら
すことと、外光が直線的に侵入するのを防ぐためにその
光パスを可能なかぎり屈曲させることとである。

【００１８】先ず固体検出装置の断面構造について図１
を参照して説明する。固体検出装置は、ファンビームＸ
線の拡がり幅に応じた内周長の円弧形状の箱であり、一
側面にはＸ線入射窓６を備え、また上方には階段状に広
がった開口部を有するケース２と、その開口部の階段状
の形状に合致するような形状の側面を有し、ケース２の
蓋としてのプレート３と、フォトダイオードを備え、Ｘ
線を検出するＭＢ基板１とをその代表的な構成部材とし
て備えている。またその他の構成部材としては、Ｘ線を
その強度に応じた明るさの光に変換するシンチレータ４
と、統一した放射方向のＸ線だけを選択的に後方、すな
わちシンチレータ４の方向に伝えるコリメータ５と、ケ
ース２とプレート３の接合部分、すなわち光パスに挿入
される遮光材７と、ＭＢ基板１の第１リジッド部１ａの
後方に配置されＸ線を遮蔽するシールド３１と、光電空
間２０の所定の位置にコリメータ５、シンチレータ４、
ＭＢ基板１の第１リジッド部１ａ、シールド３１を固定
するサポート３２，３３と、ケース２の外壁に配置され
光電空間２０内を加熱し、Ｘ線／光変換および光電変換
の効率を向上させるヒータ３０とを備えている。

【００１９】ケース２は、光を透過せず、しかも軽い材
質、例えばアルミニウムにより形成されていて、その一
側面にはＸ線入射窓６を備えている。このＸ線入射窓６
はＸ線は透過するが、光は透過しない。階段状に広がっ
た開口部の階段数はここでは１段である。またケース２
の開口部であってプレート３と合致する部分には光反射
率の低い低反射塗料が塗布されていて、遮光特性をさら
に向上させるようになっている。ケース２の開口部とは
図１における遮光材７が挿入されている部分、すなわち
斜線部のことである。

【００２０】プレート３は、ケース２と同様光を透過せ
ず、しかも軽い材質、例えばアルミニウムにより形成さ
れていて、ケースの階段状に広がった開口部の内側形状
に合致する形状の側面を有していて、ケース２の開口部
と合わせることによって、光電空間２０内を光学的に密
閉するための蓋である。さらにプレート３のケース２の
開口部と合致する部分には光反射率の低い低反射塗料が
塗布されていて、遮光特性をさらに向上させるようにな
っている。

【００２１】図３に示したように、ＭＢ基板１は第１リ
ジッド部１ａと、フレキシブル部１ｂと、第２リジッド
部１ｃとからなる。第１リジッド部１ａは多少の外力に
よってはその形状に歪みが生じないような硬質材から成
る部分であり、１チャネルに相当するフォトダイオード
１１を所定数、ここでは６つ設けている。この第１リジ
ッド部１ａはＸ線入射窓６と対向する位置にサポート３
２、３３によって固定される。

【００２２】フレキシブル部１ｂは屈曲自在な柔軟材か
ら成る部分であり、第１リジッド部１ａと第２リジッド
部１ｂを電気的に接続する複数のライン１２がプリント
されていて、ケース２の開口部の内側面とプレート３の
側面との間に挟まれる。このフレキシブル部１ｂのフレ
キシブルな特性によって、フレキシブル部１ｂをケース
２の階段状の開口部とプレート３とにより挟み込んだと
しても、フレキシブル部１ｂはその合致形状に沿って柔
軟に屈曲し、プレート３をケース２の開口部に隙間無く
合致することができる。

【００２３】第２リジッド部１ｂはフォトダイオード１
１に対応したコネクタピン１４を有するコネクタ１３を
備えている。コネクタ１３はフォトダイオード１１から
の電気信号を外部に出力するための接続部である。第２
リジッド部１ｂは硬質材であっても多少柔軟な材料であ
ってもよいが、ここでは取扱いの容易性を考慮し第１リ
ジッド部１ａと同様、硬質材で形成されているものとす
る。この第２リジッド部１ｂはプレート３の外部側の面
に固定される。

【００２４】以上のように構成された固体検出装置は、
前述した光電空間２０の遮光性を向上させる条件を実現
している。すなわち“光電空間２０へ外光が侵入する可
能性のある光の経路、すなわち光パスの数を極力減らす
こと”は、従来の光パスの中の第１プレートと第２プレ
ートの間の光パスを無くすことにより実現され、“外部
光が直線的に侵入するのを防ぐためにその光パスを可能
なかぎり屈曲させること”は、ケース２の開口部とプレ
ート３との合致形状を階段状にすることにより実現して
いる。

【００２５】以上のように本発明に係る放射線検出装置
によれば、簡易な構造により光電空間の光学的な密閉性
を向上させることができ、その結果Ｘ線を高い信頼性で
検出することができる。

【００２６】本発明は上記実施例に限定されるものでは
ない。例えばケース２の開口部とプレート３との合致部
分の各形状をさらに複雑にしてもよいし、その場合には
さらに光電空間の光学的な密閉性を向上させることがで
きる。またＭＢ基板のケース２の開口部とプレート３と
に挟まれる部分を上記実施例ではフレキシブルとしてい
るが、ケース２の開口部とプレート３との合致部分の形
状に合わせて予め屈曲させているリジッド材であっても
よい。また上記実施例に係る放射線検出装置はＲ／Ｒ方
式のＸ線ＣＴ装置に適用しているが、他の方式のＸ線Ｃ
Ｔ装置、例えばＲ／Ｓ方式、Ｓ／Ｓ方式のＸ線ＣＴ装置
の放射線検出装置に適用してもよく、さらに放射線を検
出する装置であれば特にＸ線ＣＴ装置に限定されること
はない。

【００２７】以上説明したように本発明によれば、簡易
な構造により光電空間の光学的な密閉性を向上させるこ
とによって、信頼性の高い放射線検出信号を得ることが
できる放射線検出装置及びＸ線コンピュータ断層撮影装
置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る放射線検出装置の概略的な断面構
造を示す図。

【図２】図１における矢印方向から見た場合の放射線検
出装置の概略的な平面図。

【図３】図１に示したマザーボード基板の概略的な平面
図。

【図４】従来の放射線検出装置の概略的な断面構造を示
す図。

【図５】図４における矢印方向から見た場合の放射線検
出装置の概略的な平面図。

【符号の説明】

１…ＭＢ基板、１ａ…第１リジッド部、１ｂ…フレキシ
ブル部、１ｃ…第２リジッド部、２…ケース、３…プレ
ート、４…シンチレータ、５…コリメータ、６…Ｘ線入
射窓、７…遮光材、１１…フォトダイオード、１２…ラ
イン、１３…コネクタ、１４…コネクタピン。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01T 1/185 G01T 1/20 A61B 6/03 320

Claims (16)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 放射線をその強度に応じた電気信号に変
   換する検出器と、 前記検出器を内部に収納する開口部を有する容器と、 前記容器の開口部を閉じるための蓋と、 前記検出器からの電気信号を前記容器外部に取り出すた
   めに前記容器と前記蓋とに挟まれた状態で前記容器の内
   部から外部にかけて延出される、屈曲形状又は階段形状
   を有する基板とを具備したことを特徴とする放射線検出
   装置。
2. 【請求項２】 前記容器は、前記蓋との接合部分におい
   て、屈曲形状又は階段形状を有することを特徴とする請
   求項１記載の放射線検出装置。
3. 【請求項３】 前記蓋は、前記容器との接合部分におい
   て、屈曲形状又は階段形状を有することを特徴とする請
   求項１記載の放射線検出装置。
4. 【請求項４】 前記基板は、硬質材からなるリジット部
   と、柔軟材からなるフレキシブル部とからなることを特
   徴とする請求項１記載の放射線検出装置。
5. 【請求項５】 前記基板の少なくとも前記容器と前記蓋
   に挟まれる部分は、前記フレキシブル部であることを特
   徴とする請求項４記載の放射線検出装置。
6. 【請求項６】 前記容器及び前記蓋は、遮光性を有する
   ことを特徴とする請求項１記載の放射線検出装置。
7. 【請求項７】 前記検出器は、シンチレータとフォトダ
   イオードとを有することを特徴とする請求項１記載の放
   射線検出装置。
8. 【請求項８】 前記容器は、前記蓋と合致する部分に遮
   光材を有することを特徴とする請求項１記載の放射線検
   出装置。
9. 【請求項９】 Ｘ線を曝射するＸ線管と被検体を透過し
   たＸ線を検出する放射線検出装置とのスキャンにより得
   られた投影データに基づいて、前記被検体のＣＴ像を再
   構成する再構成手段を有するＸ線コンピュータ断層撮影
   装置において、 前記放射線検出装置は、 放射線をその強度に応じた電気信号に変換する検出器
   と、 前記検出器を内部に収納する開口部を有する容器と、 前記容器の開口部を閉じるための蓋と、 前記検出器からの電気信号を前記容器外部に取り出すた
   めに前記容器と前記蓋とに挟まれた状態で前記容器の内
   部から外部にかけて延出される、屈曲形状又は階段形状
   を有する基板とを具備したことを特徴とするＸ線コンピ
   ュータ断層撮影装置。
10. 【請求項１０】 前記容器は、前記蓋との接合部分にお
    いて、屈曲形状又は階段形状を有することを特徴とする
    請求項９記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
11. 【請求項１１】 前記蓋は、前記容器との接合部分にお
    いて、屈曲形状又は階段形状を有することを特徴とする
    請求項９記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
12. 【請求項１２】 前記基板は、硬質材からなるリジット
    部と、柔軟材からなるフレキシブル部とからなることを
    特徴とする請求項９記載のＸ線コンピュータ断層撮影装
    置。
13. 【請求項１３】 前記基板の少なくとも前記容器と前記
    蓋に挟まれる部分は、前記フレキシブル部であることを
    特徴とする請求項１２記載のＸ線コンピュータ断層撮影
    装置。
14. 【請求項１４】 前記容器及び前記蓋は、遮光性を有す
    ることを特徴とする請求項９記載のＸ線コンピュータ断
    層撮影装置。
15. 【請求項１５】 前記検出器は、シンチレータとフォト
    ダイオードとを有することを特徴とする請求項９記載の
    Ｘ線コンピュータ断層撮影装置。
16. 【請求項１６】 前記容器は、前記蓋と合致する部分に
    遮光材を有することを特徴とする請求項９記載のＸ線コ
    ンピュータ断層撮影装置。