JPH02147883A - 多チャンネル放射線検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は多チャンネル放射線検出装置に係わり、特に、
放射線の散乱による検出器間のクロストークの影響の除
去に好適な多チャンネル放射線検出装置及び検出方法、
並びにその他チャンネル放射線検出装置を用いたコンビ
ューティラドトモグラフィ装置に関する。

〔従来の技術〕

コンビューティラドトモグラフィ装置（以下単にＣ′ｒ
装置と称する）は、複数個の放射線検出器を列状に並べ
た多チャンネル放射線検出装置を備え、この多チャンネ
ル放射線検出装置の測定データを収集、処理して二次元
的な画像を合成し、断層影像を得るものである。

従来のＣＴ装置に使用される多チャンネル放射線検出装
置は、電子工学進歩シリーズ９、ＣＴスキャナ、岩井喜
典編、コロナ社（１９７９）Ｐｉ１０〜Ｐ１１２に記載
のように、検出器間にタングステン等の重金属の遮蔽材
を入れて検出器間のクロストークの影響を減少させてい
た。

即ち、従来のＣ′Ｆ装置は、放射線として１２０ｋｅＶ
程度の低エネルギーＸ線を使用しており、その放射線多
チャンネル検出装置は、第１１図に示すように、Ｘｅガ
スを封入した容器２０を多数の電極板２１で仕切った構
造であった。電極板２１は、第１２図に示すように、交
互に配置されたバイアス印加重＆２１Ａと信号電極２１
Ｂとからなっている。

２枚の隣り合うバイアス印加電極２１Ａと信号型［２１
Ｂに挾まれた区間にＸ線が入射すると、入射Ｘ線はｘｅ
ガスに吸収され、ｘｅガスを電離する。この電離作用に
より、バイアス印加＝ｆｌ！２１Ａと信号電極２１Ｂ間
に電流が流れる。従って、信号電極２１Ｂを流れる電流
を測定することにより、隣り合うバイアス印加電極と信
号電極間に入射したＸ線を測定することができる。ここ
で、隣り合うバイアス印加電ｆｌｉ２１Ａと信号’ａ　
極２　ｉ　８間は放射線検出器の単位チャンネルを構成
し、各チャンネルでＸ線の測定が行われる。

ところで、ｘｅカスにＸ線が吸収されるとＫＸ線が発生
する。各チャンネルで発生したＫＸ線の一部は隣りのチ
ャンネルに入射し検出される。このように、検出器の各
チャンネルでは、検出器間のクロストークにより実際に
入射したＸ線に相当する以上の信号が検出され、測定値
に誤差が生ずる。従って、隣りのチャンネルへ入射する
ＫＸ線量を減少させるために、電極板材料にタングステ
ン、タンタル等の重金属の遮蔽材を使用し、ＫＸ線を遮
蔽していた。即ち、検出器間にタングステン等の重金属
の遮蔽材が配置される。この遮蔽材として０．１關厚の
タングステン板を用いた場合には、ＸｅガスのＫＸ線（
約３０ｋｅＶ）の９８％以上を吸収する。この遮蔽材に
より検出器間のクロストークを極めて小さくできるよう
になっていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来装置は、各チャンネルに入射したＸ線が隣りの
チャンネルに散乱され、隣りのチャンネルで検出される
クロストークの影響を完全に防ぐことは不可能であった
。

また、コバルト６０やセシウム１３７等のγ線や高エネ
ルギーのＸ線を放射線原に用いる場合、検出器はＸｅガ
スの代わりに放射線の吸収効率の高い固体シンチレータ
−を使用することになる。

この場合、固体シンチレータ−に入射した高エネルギー
のＸ線やγ線が固体シンチレータ−によりコンプトン散
乱され、コンプトン散乱後の散乱放射線が隣接チャンネ
ルで検出されるのを防ぐために、各チャンネルの固体シ
ンチレータ−間にかなりの厚みの遮蔽材を入れる必要が
ある。各チャンネル間の遮蔽材を厚くすると、検出器の
各チャンネル間隔が長くなる上に、各チャンネル間に放
射線が計測されないデーターの抜ける部分が増加する問
題があった。またこの場合も、コンプトン散乱による散
乱放射線を遮蔽材で完全に除去することは不可能であり
、散乱放射線が隣接チャンネルで検出されるのを完全に
防ぐことは不可能であるという問題があった。

本発明の目的は、各チャンネルに入射した放射線が散乱
されて隣接チャンネルで検出されるクロストークの影響
をほぼ完全に除去でき、かつ測定データの抜けを最小に
することのできる多チャンネル放射線検出装置及び検出
方法並びにＣＴ波装置提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、複数個の放射線検出器を列状に並べて配置
した多チャンネル放射線検出装置において、前記検出器
の出カル１に該検出器の測定値から検出器間のクロスト
ーク量を除去する補正手段を設けることによって達成さ
れる。

また、上記目的は、ＣＴ波装置放射線検出部に上記多チ
ャンネル放射線検出装置を設けることにより達成される
。

上記目的は、更に、複数個の列状に並べた放射線検出器
を用いた放射線検出方法において、前記検出器間のクロ
ストーク量に係わる補正データを予め測定して求めてお
き、実際の測定に際して、このクロストーク量の補正デ
ータを用いて前記検出器の測定値を補正し、真の入射放
射線量を求めることにより達成される。

〔作用〕

このように構成した本発明においては、好ましくは事前
に、任意の放射線源に対する検出器間のクロストーク量
を測定し、このクロストーク量に係わる補正データを求
め、これを補正手段に記憶しておく、実際の測定に際し
ては、補正手段において、この記憶されたクロストーク
量の補正データを用い、各検出器の測定値から検出器間
のタロスト−り藍を割り引いて真の入射放射線量を求め
る演算を行う。

事前に行う検出器間のクロストーク量の測定は、検出器
の入口スリット列のうち１つを除いて他は全てふさぎ、
各検出器の出力信号を見ることにより行われる。

以上のように、本発明では、検出器間のクロストークの
影響のない入射放射線量が求められる。

また、検出器間に遮蔽材を配置する必要がないので、測
定データの抜けを最小にできる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図〜第６図により説明す
る。

第１図において、本実施例の多チャンネル放射線検出装
置は、遮光材２を挾んでアレイ状に配置された多数のシ
ンチレータ１を備えている。各シンチレータ１の前面に
は放射線のコリメータ３が設置され、シンチレータ１の
後部には、シンチレータ１の光を電流に変換する光電子
増信管、フォトダイオード等の光電変換素子４が接着さ
れている。各光電変換素子４にはアンプ５が接続され、
光電変換素子４の出力信号である電流はアンプ５で電圧
に変換され、増幅される。このように、シンチレータ１
、光電変換素子４及びアンプ５から単位チャンネルの放
射線検出器が構成され、この放射線検出器が多数列状に
並べれて多チャンネル放射線検出装置の検出部を構成し
ている。ここで、隣り合うコリメータ３間は各放射線検
出器の単位チャンネル幅を規定している。

アンプ５の出力側にはクロストーク補正演算器６が接続
され、各チャンネルのアンプ５からの出力はクロスト−
り補正演算器６に入力される。クロストーク補正演算器
６からの出力は計算器メモリ７及び測定データ表示装置
８に入力される。

クロストーク補正演算器６では、予め測定で求めておい
た以下に述べる検出器間のクロストーク量に係わる補正
データが記憶されており、この補正データに基づいてア
ンプ５の出力を補正し、真の入射放射線量を求める。

クロストーク補、正演算器６に記憶される補正データに
つき以下に説明する。まず、その補正データの初期設定
作業での測定について述べる。

まず、最初の作業として、既知の線源に対して、第２図
に示すように、コリメータ３のスリットのうち１つを除
いて他はすべてふさぐ、第２図では、５番目のシンチレ
ータ１前面のスリットを除いて他のスリットは全てふさ
いである。ここで、線源から５番目のシンチレータ１に
入射した放射重量を■とすると、この５番目のシンチレ
ータ後部のアンプ５からは、入射放射＆！■にシンチレ
ータの検出効率μ、を乗じたμ、■に相当する出力が得
られる、ところで、５番目のシンチレータ１に隣接した
４番目のシンチレータ後部のアンプ５からは、５番目の
シンチレータに入射した放射線Ｉに、５番目のシンチレ
ータに入射した放射線のうち４番目のシンチレータに散
乱され４番目のシンチレータで検出される割合即ちクロ
ストーク率Ｘｓ＜を乗じたＸ５４１に相当する出力が得
られる。また１チャンネル隔てた３番目の検出器ではＸ
５３１に相当する出力が得られる。以下同様に、ｉ番目
の検出器出力はＸｓ＋Ｉに相当する出力となる。ここで
、スリットから入射する放射線量■は放射線源の強度、
スリット形状及び線源と検出器間距離より求まる。従っ
て、μ、及びＸＳＩが求まる。

以上の操作を各チャンネルについて行い、同様に検出効
率μ及びクロストーク率Ｘを求める。

以上の結果を一般的な形で第３図にまとめる。

第３図において、検出器の各チャンネルを１〜ｌとする
。そしてｎチャンネルの検出器に入射する放射線量をＩ
ｓ、ｎチャンネルの検出効率をμ１、ｎチャンネルの出
力をＯ，とする、そしてｎチャンネルのシンチレータか
らｍチャンネル（ただしｍ≠ｎ）のシンチレータへ散乱
され、ｍチャンネルの検出器で検出される割合（クロス
トーク率）をＸｐｍとする。するとｎチャンネルの検出
器出力ｏ１はμｍ　Ｉ　ｎにｘ、、■、からｘ＋＊Ｉ＋
を総和したものとなる。

各チャンネルの入力及び出力の関係をマトリックスに整
理して表わすとすると第４図に示ずようになる。ここで
、大マトリックスの要素μ。及びＸ−が上述した手順で
求められた値である。

一方、第４図の入力と出力の関係は実際の測定でも成り
立つ関係であり、検出器各チャンネル人射した放射線量
はＡの逆７トリツクスＡ−１を用いて第５図に示すよう
に表わせる。従って、マトリックスＡを上記求めた値μ
。及びＸ、から予め設定しておけば、各チャンネルに入
射した放射線量１、は、検出器出力Ｏ１にＡの逆マトリ
ックスＡ１を乗することで求めることができ、クロスト
ーク量を除去した真の入射放射線量を求めることができ
る。

本実施例は、以上の考えに基づき検出器の測定値から検
出器間のクロストーク量を除去するものであり、上述し
た検出効率μ、及びクロストーク率Ｘ□、からなる第４
図に示すマトリックスＡの逆マトリックスＡ−１が、ク
ロストーク補正演算器６に検出器間のクロストーク量に
係わる補正データとして記憶されている。なお、検出効
率μ、及びクロストーク率Ｘｓｍは検出装置の組立て時
に一度だけ求めておけば、はぼ永久的に変わらない、従
って、上述した逆マトリックスＡ−１を記憶するまでの
初期設定作業は、検出装置の製作工程で行っておくこと
が好ましい。

そして実際の測定では、クロストーク補正演算器６は、
予め記憶された逆マトリックスＡ−’を用いて第６図に
フローチャートで示す手順に従ってクロストーク補正演
算をする。

即ち、各検出器出力０、〜０．を求め（ステップＳ１）
、予め記憶しである逆マトリックスＡ″′とこの検出器
出力０．〜０．とから第５図に示す演算を行い、真の各
検出器出力部ち入射放射線量■１〜Ｉ＋を求める（ステ
ップＳ２）、そして求めた結果Ｉ、〜Ｉ、を計算機メモ
リ７に転送しくステップＳ３）、再測定が必要かどうか
を判断しくステップＳ４）、必要ならば以上の手順を繰
り返す。

以上のようにして、本実施例によれは、遮蔽材を用いず
に、検出器間り１コストーク量を完全に除去した真の入
射放射線ｉＨ＋〜■、を求めることができ、精度の高い
データを得ることができる。

また、検出器間の遮蔽材がないため、検出器を密に配置
することができ、従来遮蔽材部分で生じていた測定デー
タの抜けを防げる効果もある。

本発明の第２の実施例を第７図及び第８図により説明す
る。

シンチレータ１の特性及び形状が全て等しい場合、第４
図に示ずμ、は全て同一の値μとなる。

また、隣接シンチレータへ散乱され、隣接シンチレータ
で検出される割合即ちクロストーク率Ｘ’Ｓや、及びＸ
。−１も全て同一の値Ｘとなる。そして、隣接シンチレ
ータより遠方に散乱される割合は極めて小さいことを考
慮し、以下のように初期設定作業での測定を行う。

即ち、第７図に示すように、任意のシンチレータを１個
選び、選んだシンチレータを除く他のシンチレータは全
て線源に対して遮蔽し、選んだシンチレータの全面のス
リットを開ける。スリットを開けたシンチレータからは
出力μＩが得られ、スリットを開けたシンチレータの両
脇に隣接するシンチレータからはそれぞれｘｌの出力が
得られる。ここで、ｘｌは前記の両脇に隣接するシンチ
レータの出力の平均とする。スリットから入射する放射
線Ｊｉｔｌは放射線源の強度、スリット形状及び線源と
検出器間距離より求まるので、μ及びＸを求めることが
できる。このμ及びＸは検出装置の組立て時に一度だけ
求めておけば、はぼ永久的に変わらない。

求めたμ及びＸより７１へリツクスＡを第８図に示すよ
うに設定し、逆マトリックスＡ　−１を求める。

そして、第１の実施例と同様、この求めた逆マトリック
スＡ　−１をクロストーク補正演算器６（第１図参照）
に予め記憶する。また、このＡ　−１を記憶させる作業
までを検出装置の製作工程に含め、実際の測定で、予め
求めておいたＡ−’を利用して第６図に示すフローチャ
ートに従ってクロストーク補正をする。

本実施例によれば、補正データの初期設定作業に際して
、任意のシンチレータを１個選び、測定すればよいので
、初期設定作業が短時間でできると共に、実際の測定に
際しても、第８図に示すようにマトリックスＡをμ及び
Ｘのみにより設定するので、クロストーク補正演算時間
をより短縮することができる。

本発明の第３の実施例を第９図により説明する。

本実施例は、特別なりロストーク袖正演算器を用いずに
第１又は第２の実施例と同様の演算を行おうとするもの
である。

即ち、第９図において、計Ｘ機メモリ１５には第４図又
は第８図に示すマトリックスＡの逆マトリックスＡ″′
１が予め記憶され、かつ第６図にフローチャトで示すク
ロストーク補正演算機能が付加されている６本実節ρ１
によれば、装置構成を簡単にすることができる。

Ｅｔｔ＆に、本発明の多チャンネル検出装置をＣＴ装置
に応用した実施例を第１０図により説明する。

第１０図において、Ｃ′Ｆ装置は、放射線源２１、ＣＴ
スキャナー２２、多チャンネル検出器２３、上述した本
発明のクロストーク補正演算機能を含むデータ収集及び
演算処理装置２４、及び画像表示装置２５からなってい
る。多チャンネル検出器２３には、Ｃ′Ｆスキャナー２
１上の被撮影体を透過した放射線源２１からの放射線ビ
ーム２６が入射され、その出力がデータ収集及び演算処
理装置２４に送られ、ここでクロストーク補正した真の
入射放射線量データを収集かつ演算処理した後、画像表
示装置２５上に二次元的な画像を合成し、断層影像を得
るや 本実施例によれば、データ収集及び演算処理袋Ｍ、２４
にクロストーク補正演ｘｎ能を付加したので、精度の高
いデータを得ることができ、ＣＴの画質を向上させるこ
とができる。

なお、放射線吸収係数の極めて高い固体シンチレータが
開発されれば、極めて小形の検出器を緻密に並べること
ができ、−層のＣＴの分解能向上に貢献することができ
る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、検出器間のクロストーク量を除去した
ａ１定データが得られるので、測定データの精度を高め
ることができると共に、検出器間の遮蔽材を省くことが
できるため、測定データの抜けを防げる効果がある。ま
た、Ｃ′ｒ装置に応用した場合には、Ｃ′ｒの画質を向
上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による多チャンネル放射線検
出装置の構成を示す概略図であり、第２図はその多チャ
ンネル放射線検出装置の初期設定作業を説明するための
図であり、第３図は同多チャンネル放射線検出装置の入
力と出力の関係を示す図であり、第４図はその入力と出
力の関係をマトリックスで表わした図であり、第５図は
検出器の出力から真の入射放射線量を求める式を表わす
図であり、第６図はクロストーク補正演算器で行われる
演算の手順を示すフローチャートであり、第７図は本発
明の第２の実施例による多チャンネル放射線検出装置の
初期設定作業を説明するための図であり、第８図はその
多チャンネル放射線検出装置の入力と出力の関係を示す
図であり、第９図は本発明の第３の実施例による多チャ
ンネル放射線検出装置の構成を示す概略図であり、第１
０図は本発明の多チャンネル放射線検出装置を応用した
ＣＴ装置の構成を示す概略図であり、第１１図は従来の
Ｘ線検出器の一部欠裁斜視図であり、第１２図は同Ｘｌ
＆検出器の電極部の詳細図である。 符号の説明 １・・・シンチレータ（放射線検出器）２・・・遮光材
（同） ３・・・コリメータ（同） ４・・・光電変換素子（同） ５・・・アンプ（同） ６・・・クロストーク補正演算器（補正手段）５・・・
計算機メモリ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数個の放射線検出器を列状に並べて配置した多
   チャンネル放射線検出装置において、前記検出器の出力
   側に該検出器の測定値から検出器間のクロストーク量を
   除去する補正手段を設けたことを特徴とする多チャンネ
   ル放射線検出装置。
2. （２）前記補正手段には、予め測定で求めておいた検出
   器間のクロストーク量に係わる補正データが記憶されて
   おり、該補正手段はこの補正データに基づいて各検出器
   の測定値を補正し、真の入射放射線量を求めることを特
   徴とする請求項１記載の多チャンネル放射線検出装置。
3. （３）前記補正手段に予め記憶された補正データは、各
   検出器の検出効率μと検出器間のクロストーク率ｘから
   なる逆マトリックスＡ＾−＾１であり、該補正手段はこ
   の逆マトリックスＡ＾−＾１と前記検出器の測定値とか
   らマトリックス演算を行い、測定値を補正することを特
   徴とする請求項２記載の多チャンネル放射線検出装置。
4. （４）前記補正手段は、前記放射線検出器の測定値を収
   集、処理する計算機の一部として構成されていることを
   特徴とする請求項１記載の多チャンネル放射線検出装置
   。
5. （５）前記放射線検出器は、検出器間に放射線遮蔽材を
   設けることなく列状に並べたことを特徴とする請求項１
   記載の多チャンネル放射線検出装置。
6. （６）請求項１記載の多チャンネル放射線検出装置を放
   射線検出部に設けてなることを特徴とするＣＴ装置。
7. （７）複数個の列状に並べた放射線検出器を用いた放射
   線検出方法において、前記検出器間のクロストーク量に
   係わる補正データを予め測定して求めておき、実際の測
   定に際して、このクロストーク量の補正データを用いて
   前記検出器の測定値を補正し、真の入射放射線量を求め
   ることを特徴とする放射線検出方法。