JP4067201B2

JP4067201B2 - Ｃｔ装置用ｘ線検出器

Info

Publication number: JP4067201B2
Application number: JP31831998A
Authority: JP
Inventors: 智恒吉岡; 晋一右田
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1998-10-22
Filing date: 1998-10-22
Publication date: 2008-03-26
Anticipated expiration: 2018-10-22
Also published as: JP2000131445A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、散乱Ｘ線による画像劣化を低減し、より正確な計測を行なうことができるＣＴ装置用Ｘ線検出器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線ＣＴ装置に用いられるシンチレータとフォトダイオードで構成されるＣＴ装置用Ｘ線検出器は、コリメータを備えていない場合、検出面に垂直に入射するＸ線の他に散乱Ｘ線もそのまま入射されＸ線検出器の出力は大きくなり、計測パス上の被検体のＸ線減弱が実際より小さくなるように計測される。そして、散乱Ｘ線を含んだデータを使って再構成されたＣＴ画像では画質が低下する。このためＸ線検出器においてはコリメータを備えている。コリメータを備えているＸ線検出器においては、コリメータとチャンネル方向に分割されたシンチレータの各々の位置ずれがそのまま受光量の変化となるため、位置決めピンを設け、このピンを基準としてシンチレータとコリメータ板アレイを合わせる方法が採られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしこの方法ではシンチレータを載せるプリント基板やコリメータ板の保持板に合わせ、ピンや穴を精度良くあける必要があり、このピンや穴の精度が悪いとシンチレータとコリメータ板アレイの位置合わせが不十分で狂ってしまうという問題があった。またこのような加工方法では使用部品の加工や組み立てに工数が多く手間のかかる問題があった。
【０００４】
本発明の目的は、高精度にシンチレータチャンネルとチャンネル方向コリメータ板の位置決めを容易に行なうことができ高精度の計測が可能なＣＴ装置用Ｘ線検出器を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
入射Ｘ線の強度に応じて発光するシンチレータと、受光面がそのシンチレータに光学的に結合され、他の面が基板上に等間隔に位置ずけられた多チャンンネルの光電変換素子とを組み合わせ、シンチレータを各チャンネルごとに隔壁板で分離してなるＸ線検出素子アレイ本体と、このＸ線検出素子アレイ本体のＸ線入射面側に配置されたチャンネル方向コリメータ板アレイを備えたＣＴ装置用Ｘ線検出器において、上記チャンネル方向コリメータ板を保持するために放射状の溝を設けた保持部材の溝端部に上記隔壁板の一部を係合させて前記コリメータ板とＸ線検出素子とのチャンネルの位置決めを行う構成とされる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態を図に沿って説明する。
図１は本発明によるＣＴ装置用Ｘ線検出器を使用したＸ線装置の原理図を示す。
【０００７】
図１において、符号１はＸ線を被検体に向かい放射状に照射するＸ線管、２は検査の対象となる被検体、３はＸ線管より照射されたＸ線を被検体２に透過後に検知するＸ線検出器、４はＸ線検出器３の内部にＸ線管１の焦点を中心とする半径上の一定の位置に放射状にチャンネルごとに区切られて並べられたコリメータアレイ、６はシンチレータとフォトダイオードをコリメータアレイに対応する複数の組搭載したＸ線検出素子アレイを示す。
【０００８】
図２は本発明の第一実施例である図１のＡ−Ａ線に沿った断面図を示し、先の図と同じものには同じ符号を付し、その他符号８，９は各々のコリメータアレイ４、Ｘ線検出素子アレイ６を連結させる連結部材、１１は入射したＸ線の強度に応じて発光するシンチレータ、１２は発光した光が受光部に入射されることによりＸ線に対応した電流出力信号が得られるフォトダイオード、１３は隔壁板、１４はシンチレータ１１とフォトダイオード１２と隔壁板１３を搭載するプリント基板、１５はフォトダイオード１２の出力信号を外部回路に取り出すためのコネクタピン、１６はコリメータ板、１７はＸ線管焦点を中心として放射状にコリメータ板１６を配置する溝１９を備えた保持部材、１９ａは溝１９の下端部、２０はプリント基板１４と連結部材８，９、保持部材１７を固定する固定ねじ、２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄは容器部材、２５はＸ線入射部材を示す。
【０００９】
図２において、シンチレータ１１はフォトダイオード１２の受光面に透明接着剤で貼り付けられチャンネル毎に分離されている。分離されたチャンネル間の隙間には隔壁板１３が挿入されている。隔壁板１３はシンチレータ１１の表面からわずかに突出する寸法となっている。入射したＸ線の強度に応じてシンチレータ１１は発光し、その光がフォトダイオード１２の受光部に入射されることによりＸ線強度に対応した電流出力信号が得られる。隔壁板１３はシンチレータ１１に入射したＸ線による発光が効率良くフォトダイオード１２の受光面に導くように表面の光反射率を高めてある。また、隔壁板１３にはシンチレータ１１での発光が隣接チャンネルに漏れ込むことで生じるるチャンネル間のクロストークを防ぐ役割がある。このため、隔壁板１３はＸ線吸収の大きなモリブデンタングステンといった材質を使用し、表面にメッキやコーティングによって光反射層を形成したものが適している。これらの部品を使用して構成されたＸ線検出素子はプリント基板１４の上に配置される。プリント基板１４の他端には各チャンネルの出力信号を外部回路へ取り出すためのコネクタピン１５がハンダ付けされている。
【００１０】
Ｘ線検出素子アレイ６のＸ線入射側にはチャンネル方向にコリメータ板１６がＸ線管焦点を中心として放射状に配置されている。コリメータ板１６は両側を保持部材１７に固定されている。保持部材１７には放射状の溝１９が設けられ、この溝の下端部１９ａにコリメータ板１６を係合することにより各々のコリメータ板１６を放射状に配置させ固定することができる。コリメータ板１６は被検体各部から発生する散乱Ｘ線がシンチレータ１１に入射することを防いでいる。散乱Ｘ線を防止するためコリメータ板１６はＸ線吸収の大きなモリブデンやタングステンなどの材質が適している。コリメータ板１６はＸ線管焦点を中心とした放射状に配置しているため、Ｘ線管焦点から被検体を透過しＸ線検出素子アレイ６（シンチレータ１１）へ入射する主Ｘ線に対してはコリメータ板１６の板厚分だけ影を生じるもののそのほとんどを減衰なく入射させるのに対して、斜め方向から入射してくる散乱Ｘ線はコリメータ板１６を透過しなければシンチレータ１１に達することができない。コリメータ板１６がＸ線吸収の大きな材質でできていれば散乱Ｘ線がコリメータ板１６を透過する割合は極めて少なくなり、結果としてシンチレータ１１には主Ｘ線の計測を精度良く行なうことが可能となる。コリメータ板１６を固定する保持部材１７の溝１９を設け、溝の下端部１９ａに隙壁板１３の一部を係合させコリメータ板１６と隙壁板１３の位置合わせを行なっている。保持部材１７は連結部材８および９によりＸ線検出素子アレイ６とコリメータアレイ４間が固定されるとともに、それぞれの他のアレイ同志の配列固定が行なわれる。一方の連結部材９はさらに容器部材２１ａに固定されている。容器部材２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄはＸ線検出素子アレイ６とコリメータアレイ４部を四方から囲み込むように組み立てられ、外光の侵入や誘導電磁ノイズの混入を防いでいる。容器部材２１ａ，２１ｄの天面にあるＸ線入射部材２５はＸ線の減弱を最小限にするために、Ｘ線吸収の少ないアルミニウムなどの材料を使用し、かつＸ線の透過長さが短くなるよう薄板が用いられている。
【００１１】
図３は本発明の第一実施例であるＸ線検出素子アレイ６のシンチレータ塔載部の断面図（図２のＢーＢ線に沿った断面図）を示し、先の図とおなじものには同じ符号を付し、その他１３ａは両端末の隔壁板、２６は表面光反射層を示す。図３において、プリント基板１４の上には所定チャンネル数のフォトダイオード１２が搭載されている。このフォトダイオード１２の受光部にフォトダイオード１２の幅よりやや大きい寸法のシンチレータ１１を透明接着剤で固定する。さらにシンチレータ１１の表面にシンチレータ１１内部での発光を効率良くフォトダイオード１２の入射部に導くため表面光反射層２６を形成する。そしてフォトダイオード１２のチャンネル境界位置まで溝加工し各チャンネルに分離する。シンチレータ１１とフォトダイオード１２の接着時にチャンネル方向に多少の位置ずれがあってもこのように溝加工によって各チャンネルを分離することにより、正確にフォトダイオード１２とシンチレータ１１とが位置合わせすることになる。各チャンネル毎にシンチレータ１１を分離した溝には隔壁板１３が挿入され両端が接着固定される。最も外側のチャンネルについては半分の厚さの隔壁板１３ａが使用される。最終的には検出器容器内にこのＸ線検出素子アレイ６を所定の数だけポリゴン状に配列することで検出器の全体を構成することになるが、端の隔壁板１３ａの厚さをアレイ内チャンネル間の隔壁板１３の厚さの半分ににしておくことで隣接Ｘ線検出素子アレイ６との間で端チャンネルについてもアレイ内チャンネルと同じピッチで配列することが可能となる。
【００１２】
次に、コリメータアレイ４およびＸ線検出素子アレイ６を各々のチャンネル方向に位置合わせして容器部内に取り付ける方法について図４，図５を用いて説明する。図４は図２のコリメータアレイ４とＸ線検出素子アレイ６部の拡大図を示し、図５は図４のＤ−Ｄ線に沿った断面図を示す。各々の図において、容器内の連結部材８，９は全チャンネルをカバーする大きさの扇形部材であり、Ｘ線検出素子アレイ６を取り付ける面はアレイ幅に対応するポリゴン状をなしている。この連結部材８，９の側面に所定の個数のコリメータアレイ４を所定の位置に固定する。この作業により全チャンネル分をカバーするコリメータアレイ４の配列が完成する。さらに、連結部材８と連結部材９のポリゴン面が対応するように位置合わせして連結部材８，９を固定する。連結部材８，９はコリメータアレイ４に直接固定する方法か、あるいは両端部で適当な中間部材を介して連結部材８，９と固定する方法（図示せず）により、連結部材８，９は相対的位置が定まることになる。その後、Ｘ線検出素子アレイ６を連結部材８，９のポリゴン面に固定ねじ２０を使用して固定する。このときＸ線検出素子アレイ６のシンチレータ１１の面から突出している隔壁板１３をコリメータアレイ４の保持部材１７の溝の下端部１９ａに係合させて位置決めを行なう。図４のＸ線検出素子アレイ６の隔壁板１３とコリメータアレイ４の溝の下端部１９ａの位置合わせの状態を示した断面図（図４のＤ−Ｄ断面図）を図５に示す。図５に示すように、保持部材１７に設けられた溝１９を共有することにより、コリメータ板１６と隔壁板１３は自動的に精度良く位置合わせを行なうことができる。
【００１３】
次に、第二の実施例の断面図を図６に示す。この実施例では全体の構成は第一の実施例とほぼ同じであるがコリメータ板１６の保持部材１７の溝の下端部１９ａの様な突出部を設けていない。しかし、突出部を設けなくともコリメータ板１６の寸法をＸ線検出素子アレイ６の隔壁板１３の寸法に合わせて適当な間隔で保持部材１７を対向固定させてやることで保持部材１７の溝加工をした部分が隔壁板１３の端部とうまく係合するようにしたものである。このような構造でも保持部材１７の溝１９をコリメータ板１６と隔壁板１３とが共有することになり、自動的に精度の良い位置合わせが可能となる。
【００１４】
Ｘ線検出素子アレイ６の構造の一部が異なった第三の実施例の断面図を図７に示す。この実施例ではアレイ端チャンネルの隔壁板１３ｂがアレイの片側だけにあり、その厚さは内部チャンネルを分離する隔壁板１３と同じ厚さである。反対側のチャンネルのシンチレータ側壁には隔壁板１３ｂが無いが、このようにして組立てたＸ線検出素子アレイ６を所定の位置に配列することにより、端の隔壁板１３ｂは隣接アレイの端チャンネルのシンチレータ１１の側壁に接することとなり、全チャンネルに渡り同一構造のチャンネルを実現することができる。このように組み立てられたＸ線検出素子アレイ６は前記実施例のアレイと同様に各チャンネルの隔壁板１３，１３ｂがシンチレータ１１の表面より突出していて、この部分をコリメータアレイ４の保持部材１７の端部に係合させて配列することにより正確にコリメータチャンネルとＸ線検出素子チャンネルの位置合わせが可能となる。
【００１５】
図８は第４の実施例断面図を示す。図９に図８の隔壁板１３ｃの側面図を示す。
この実施例ではＸ線検出素子アレイの構造のみを変えたものである。図８において、この実施例ではシンチレータ１１に表面光反射層２６を形成する前に溝加工によりチャンネル分離を行い、その後光反謝材を表面に塗布すると共にシンチレータ１１をチャンネル分離した溝にも充填する。さらにＸ線検出素子アレイの両端チャンネルには隔壁板１３ｃをシンチレータ１１表面から突出させて接着などの方法で固定する。この隔壁板１３ｃの構造を図９に示す。図９において隔壁板１３ｃは金属薄板や樹脂フィルムを使用した隔壁板１３の表面にシンチレータ１１の表面に形成した表面光反射層２６と同じ材質を塗付したものである。この実施例では内部チャンネルには隔壁板１３は無いが、端チャンネルの隔壁板１３ｃの突出部分をコリメータアレイの保持部材１７の下端部１９ａに係合させることにより同様にコリメータチャンネルとＸ線検出素子チャンネルとの位置合わせが精度よく行える。
【００１６】
【発明の効果】
本発明によれば、Ｘ線検出素子の隔壁板と散乱Ｘ線を除去するコリメータ板とを特別な設備や治具を使用すること無く精度良く位置合わせすることが可能となる。これにより、散乱Ｘ線の影響を受けず特性ばらつきが少ない計測精度の高いＣＴ装置用Ｘ線検出器を実現できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施例によるＣＴ装置用Ｘ線検出器を使用したＸ線装置の原理図。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った断面図。
【図３】図２のＢ−Ｂ線に沿った断面図。
【図４】図２のコリメータアレイ４とＸ線検出素子アレイ６部の拡大図。
【図５】図４のＤーＤ線に沿った断面図。
【図６】本発明の第二の実施例の断面図。
【図７】本発明の第三の実施例の断面図。
【図８】本発明の第四の実施例の断面図。
【図９】図８の隔壁板１３ｃの側面図を示す。
【符号の説明】
１Ｘ線管
２被検体
３Ｘ線検出器
４コリメータアレイ
６Ｘ線検出素子アレイ
８，９連結部材
１１シンチレータ
１２フォトダイオード
１３隔壁板
１４プリント基板
１６コリメータ板
１９溝
１９ａ溝の下端部

Claims

入射Ｘ線の強度に応じて発光するシンチレータと、このシンチレータと光学的に結合される受光面との対向面を基板上に等間隔に位置づけられた多チャンネルの光電変換素子と、前記シンチレータを前記光電変換素子のチャンネル毎に分離する隔壁板と、を具備したＸ線検出素子アレイと、このＸ線検出素子アレイのＸ線入射面側に配置されたチャンネル方向コリメータ板アレイと、前記チャンネル方向コリメータ板を保持する放射状の溝が設けられ、この溝端部に前記隔壁板の一部を係合させて前記コリメータ板と前記光電変換素子のチャンネルとの位置決めを行なう保持部材と、を備えたことを特徴とするＣＴ装置用Ｘ線検出器。