JPH0352835B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 この発明はＸ線及びガンマ線の様な電離性放射
を検出する放射検出器に関する。更に具体的に云
えば、この発明は計算機式断層写真法（CT）走
査器の様な医療診断装置に使われる形式の多重セ
ルＸ線検出器に関する。

米国再特許第30644号及び米国特許第4119853号
には、CT走査器に使うのに適した種類の多重セ
ルＸ線検出器が記載されている。一般的に云う
と、この検出器は、１対の平行なセラミツク基板
の間に支持された、放射に対して不透明な電極板
によつて定められた複数個の検出セルで構成され
ており、基板が検出器配列を構成する集成体の上
側及び下側の金属枠部材に固定されている。検出
器はキセノンの様な加圧した電離性ガスを収容し
た検出器ハウジング内に配置される。動作中、１
つおきの電極板（バイアス電極）が約500ボルト
の電圧源に接続され、残りの電極（信号電極）は
大地電位に保たれる。被検体を通過することによ
つて強度変調されたＸ線又はガンマ線が検出セル
に入ると、キセノン・ガスを電離して、光電子／
イオンの対を作り出し、これらが信号電極によつ
て収集され、電離性放射の強度に比例する電流を
誘起する。こうして各々の信号電極に誘起された
電流がデイジタル計算機手段を含む外部の計装に
結合され、被検体の横方向の図を再生する為に周
知の形で処理される。

再出像で像の質をよくする為、特に計算機式断
層写真法では、検出器は効率よく且つ高い解像度
をもつてＸ線の光子を測定しなければならない。
検出器の全長にわたつて電極板を密な一様な間隔
にすることにより、良好な空間的な解像度が得ら
れる。各々のセルが同一で安定した検出特性を持
つことも重要である。或る検出セルからの出力信
号が、電離性イオンによる信号のみで構成される
のが理想的である。然し、実際には、所望の信号
に擬似出力信号が重畳される場合が多い。この擬
似信号は、一般的にマイクロホニツク雑音を呼ば
れるが、その発生原因をたどると、検出器の構造
によることが判る。電極は薄い金属板をその間に
比較的大きな電位差を持たせて互いに密な間隔で
配置することによつて製造される。これらの板に
機械的な振動が伝達されると、電極の間の静電容
量が目立つて変化するし、こうして信号電極に擬
似電流を導入することがある。こういう擬似電流
は走査活動の間に発生されて、電流を感知する電
子回路によつて所望の電流と共に検出され、Ｘ線
強度の測定値に誤差を招く。擬似電流は（ピコア
ンペア程度と）小さいが、それでもＸ線によつて
誘起された信号に較べて有意であり、再生像に、
像の劣化を招く人為効果（アーテイフアクト）と
なつて現われる。

従つて、この発明の目的は、機械的な振動に対
する感度を目立つて低下させた多重セル形電離性
放射検出器を提供することである。

この発明の別の目的は、容易に着脱自在並びに
交換自在であつて、検出器のいろいろな設計に容
易に合せることの出来る様な手段によつて、マイ
クロホニツク雑音に対する検出器の感度を下げる
ことである。

この発明の別の目的は、容易に交換自在の手段
によつて、機械的な振動に対する検出器の感度を
下げ、像の質に対する影響を最小限に抑えて、検
出器のパラメータの変化に合せてその設計を変え
ることが出来る様にすることである。

この発明の別の目的は、検出器の設計並びに作
り易さに対する影響を最小限に抑えて交換するこ
とが出来る様に、容易に交換自在の手段により、
マイクロホニツク雑音による干渉に対する検出器
の感度を下げることである。

発明の概要 この発明の放射検出器は、ハウジングと、該ハ
ウジング内に支持されていて、ハウジングに送込
まれた放射を検出すると共に、それに応答して或
る周波数帯内にある複数個の電気信号を発生する
検出手段とを含む。電気信号との干渉を避ける様
に、ハウジングの共振振動数を実質的に電気信号
の周波数帯の外側にする様に、共振振動数を変更
する手段も設ける。

この発明に特有と考えられる特徴は特許請求の
範囲に具体的に記載してあるが、この発明自体の
構成、作用並びにその他の目的及び利点は、以下
図面について説明する所から、最もよく理解され
よう。

発明の詳細な記載 第１図は計算機式断層写真装置に設けられるＸ
線源及び放射検出器の略図であり、この発明の好
ましい実施例をこの場合について説明する。被検
体１がＸ線源３と検出器ハウジング７内に支持さ
れている全体を５で示したＸ線検出器の配列との
間に配置される。典型的な装置では、検出器ハウ
ジングは、例えばキセノンの様な電離性ガスが約
10気圧乃至100気圧の圧力で充填されることがあ
る。典型的にはＸ線源３がコリメーシヨン手段９
を含み、これは源から出て来るＸ線エネルギを略
平面状の扇形ビーム１１に局限する様に作用す
る。Ｘ線ビーム１１の中心の扇形部分が被検体１
を照射し、それを透過して、配列５の中心にある
１群の電離室セル１３に入る。Ｘ線ビームの角度
は被検体１を見込む角度より大きく、この為、ビ
ーム１１の内の２つの周辺扇形部分１５は実質的
に減衰されずに被検体を透過して、配列５の周辺
にある２群の基準電離室セル１７に入る。典型的
な配列では、中心の１群のセル１３は、例えば
730個もの多くの別々の電離室セルで構成するこ
とが出来、周辺の検出セルの群１７の各々は６個
１群の独立した電離室セルで構成することが出来
る。

配列内の各セルが１対の正に帯電した陽極板１
９とその間に介在配置されていて電離室を形成す
る負に帯電した陰極板２１とで構成される。作動
中、電離室に入つたＸ線光子がキセノン・ガスと
相互作用して、光電子／イオンの対を発生する。
正に帯電したイオンが信号電極２１に集められ、
Ｘ線強度を表わす信号電流を誘起し、これに対し
て光電子は陽極１９に収集される。陽極及び陰極
がタンタル又はタングステンの様にＸ線に不透明
な材料で構成されていることにより、隣接セルの
間のＸ線の漏話が少なくなつている。各々の信号
電極２１に得られる電気信号は、１個の検出セル
に入るＸ線エネルギのみによつて発生される。

（CT断画像を再生するのに必要な）相異なる
いろいろな角度からのＸ線減衰データを得る為、
１つの走査形式では、Ｘ線源及び検出器配列を、
第１図の矢印Ａ及びＢで示す様に、被検体の周り
を時計廻り又は反時計廻りに一緒に回転させる。

計算機式断層写真装置に使うのに適した検出器
配列の好ましい実施例が、米国特許第4277680号
に記載されている。この構成（図に示してない）
では、検出器配列が複数個の検出器モジユールで
構成され、各モジユールは、その間に陽極板及び
陰極板を支持する上側及び下側のセラミツク基板
を持つている。検出器モジユールがねじつき結合
部材によつて検出器配列の枠に堅固に且つ解放自
在に結合され、必要に応じてモジユールを素早く
且つ容易に取外し且つ交換することが出来る様に
している。

第１図の中心の群１３及び周辺の群１７にある
各々の検出セルからの信号が、全体的に23で示す
様な別々のデータ収集チヤンネルに送られ、周知
の方法を用いて被検体１の断面像を作成する為に
デイジタル計算機２７によつて処理する為、アナ
ログ・デイジタル変換器２５によつてデイジタル
形式に変換される。再生像は例えばテレビジヨ
ン・モニタ２９に表示することが出来る。周辺の
検出セルによつて発生された信号を利用して、検
出器配列の較正を行なう。これらの信号は、米国
特許第4068306号及び同第4070707号に記載されて
いる様に、Ｘ線源３の強度変動を補償する為にも
利用することが出来る。

Ｘ線減衰データの強度に対応する信号の信号対
雑音比（従つて像の質）を改善する為に、装置の
電子回路は、作像信号に関連した限られた周波数
帯だけを通過させる様に設計されている。これが
第２図のグラフに示されている。第２図で、装置
の通過帯が曲線３１で示されている。作像信号は
全体的に参照数字３３で示した曲線によつて限定
されている。曲線３１は、横軸に沿つて示す様
に、大体380Hzの所にロールオフを持ち、この為
（所望の作像信号の様な）約380Hzより低い周波数
を持つ信号は実質的な減衰なしに通過するが、周
波数が380乃至500Hzの信号は次第に減衰が強くな
る。約500Hzより高い信号は全く通過しない。然
し、マイクロホニツク雑音の様に、380Hzより低
い周波数を持つ望ましくない信号も通過し、像の
質を劣化させる様に作用する。約250Hzの所で発
生するこの様な１つの信号３５は、検出器ハウジ
ング７とこのハウジング内に配置された検出器配
列５の自然の共振の結果として発生されるマイク
ロホニツク雑音によるものであることが判つた。
この共振は検出器ハウジングの機械的な振動によ
つて誘起され、検出器配列の薄い板に伝達される
ことにより、これらの板が同じ振動数で振動し、
前に述べたマイクロホニツク電流を発生する。こ
の発明では、共振振動数が所望の作像信号に関連
する周波数帯の外側に移行する様に、検出器ハウ
ジングの固有共振振動数を変更する。１実施例で
は、共振ピーク３５を250Hzから460Hz（第２図の
ピーク３７）へ振動数を上向きに移行させ、380
Hzより低い周波数を持つ所望の信号との干渉を大
幅に減少する。

この発明に従つて検出器ハウジングの共振振動
数を変更するやり方は、第３図並びに第３図の線
４−４で切つたその断面図である第４図を見れ
ば、最もよく理解されよう。次に第３図及び第４
図について説明すると、ハウジング７（これはア
ルミニウムで製造することが好ましい）が下半分
７ａと、ねじつき結合部材４５の様な複数個の結
合部材によつて下半分に結合された上半分又はカ
バー７ｂとで構成されていて、こうして電離性ガ
スをその中に保有する空所４７を形成する。空所
４７が加圧されているから、１対の封じリング４
９ａ，４９ｂをハウジング部材７ａ，７ｂの間に
介在配置して、気密封じにする。検出器配列５が
５１に示す様な位置ぎめピンを用いて、放射を受
入れる窓６０に密に近接して空所７内に位置ぎめ
される。窓６０はアルミニウムで作られていて、
Ｘ線放射に対して実質的に透明である。検出器
は、この検出器をハウジングから機械的並びに電
気的に絶縁するマイラーの様な材料料の層５３に
より、ハウジング内で下側から支持される。ばね
５５の様な板ばねがハウジングのカバー７ｂに設
けられた押え棒５７に当てゝ偏在され、検出器を
しつかりと所定位置に保持する。

例えば第４図の信号電極２１の様な、検出器を
構成する電極が、夫々ステンレス鋼の枠部材６
３，６５に結合されたセラミツクの基板５９，６
１の間に支持される。各々の信号電極が封じ４９
ａ，４９ｂの間にある印刷配線板６７に細線の導
線６９によつて接続される。導線６９は、絶縁基
板５９に固定された溝孔つき部材７０内の所定位
置に保持されると共に、印刷配線板６７に固定さ
れた同じ様な溝孔つき部材７１によつて所定位置
に保持される。部材７０，７１が導線６９をしつ
かりと所定位置に保持し、互いに引離しておく、
詳しいことは米国特許第4119853号に記載されて
いるが、個々の信号電極がアナログ・デイジタル
変換器２５（第１図）の様な外部の信号処理装置
に接続される。

検出器の中を減衰されずに通過する放射がある
場合、それを吸収する為に、ハウジングの後壁に
随意選択によつて鉛板７３（第４図）を設けるこ
とが出来る。第３図に見られる様に、検出器ハウ
ジングは計算機式断層写真装置の回転ガントリー
（図に示してない）の緩衝台（図に示してない）
に検出器を固定する為の開口３９をも備えてい
る。ガントリーの構成の細部は米国特許第
4112303号及び同第4115695号を参照されたい。

第３図で、ハウジングの共振振動数を変更する
為の補剛板４１が、ねじつき結合部材４３（第４
図）の様な複数個の結合部材により、カバー板７
ｂに固定される。好ましい実施例では、結合部材
は補剛板の全長に沿つて大体等間隔に設けられ、
補剛板をハウジングにしつかりと結合して、両者
が機械的な振動に対して一体の集成体として作用
する様にする。この代りに、節（ハウジングが共
振する時の変位が最小の点）は比較的動かない
まゝでいるから、補剛板は腹（変位が最大の点）
でだけ、ハウジングに結合してもよい。補剛板が
検出器ハウジングの質量及び剛性を変え、こうし
てその共振振動数を変える。補剛板はアルミニウ
ムで製造することが好ましいが、検出器ハウジン
グに使う材料と釣合う熱膨張係数を持つ他の頑丈
な材料で製造してもよい。

次に述べる方針を守れば、この発明に従つてハ
ウジングの共振振動数を変換する為に、補剛板の
幾何学的な形がどうであるかは問題ではない。補
剛板の設計は、ハウジングを何等変更することな
く、それを検出器ハウジングに取付けることが出
来る様にすることが好ましい。更に補剛板は、回
転ガントリーが自由に回転出来る様に、あらゆる
隣接部品に触れない様にすべきである。一般的
に、ハウジングの共振振動数は補剛板の剛性が強
くなると共に高くなる。然し、補剛板の質量が増
加すると共に、共振振動数が下がる。ハウジング
の共振振動数を例えば作像信号の周波数帯の外側
に来る様に高くする為には、補剛構造は剛性を最
大にすると共に質量を小さくすることが必要であ
つた。この目的の為、好ましい実施例では、第４
図に一番よく示されている様に、補剛体はＩ形鋼
の半分として構成される。これが平坦な頂部７５
と、剛性を持たせる為に、下向きに曲げて、その
全長に沿つて伸びる垂下する前側及び後側フラン
ジ７７，７９とを持つている。前に第２図につい
て述べた様に、補剛板４１の作用は、ハウジング
共振振動数を250Hzから、作像信号に関連する周
波数帯の外側にある約460Hzへ移行させることで
ある。こうして電極の振動によつて発生されるマ
イクロホニツク雑音の悪影響が著しく減少する。

以上述べた所から、検出器ハウジングの共振振
動数を変換する手段の目立つた特徴は、それが着
脱自在であつて、検出器ハウジングのパラメータ
のどんな変更があつても、それに合せて補剛体の
設計を変えることが出来ることである。補剛体と
ハウジングの組合せは、像の質に対する影響を最
小にする為の最善の振動数に容易に微細同調させ
ることが出来る。更に、ボルト留めが出来ること
により、検出器の設計並びに製造のし易さに対す
る影響を最小限にして、補剛体の設計を変えるこ
とが出来る。

この発明を特定の実施例について説明したが、
当業者であれば、以上の説明からいろいろな変更
が考えられよう。従つて、この発明の範囲は特許
請求の範囲の記載のみによつて限定されることを
承知されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の好ましい実施例を用いる計
算機式断層写真装置の略図、第２図は擬似的なマ
イクロホニツク雑音信号と所望の作像信号の干渉
を示すグラフ、第３図はハウジングの共振振動数
を変更する為のこの発明の手段を含む検出器ハウ
ジングの側面図、第４図は第３図の線４−４で切
つた検出器の断面図である。 主な符号の説明、５：検出器配列、７：ハウジ
ング、４１：補剛板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ハウジングと、 該ハウジング内に支持されていて、該ハウジン
   グに送込まれた電離性放射を検出すると共に、そ
   れに応答して或る周波数帯内にある複数個の電気
   信号を発生する検出手段とを有し、前記ハウジン
   グ及び該検出手段は予定の振動数で共振し、更
   に、 前記ハウジングに固定されていて、前記周波数
   帯との干渉を避ける為に、実質的に前記電気信号
   の周波数帯の外側に来る様に、前記共振振動数を
   変更する手段を有し、該共振振動数を変更する手
   段が、前記共振振動数を変更する様に前記ハウジ
   ングに固定された補剛板で構成される放射検出
   器。 ２ 特許請求の範囲第１に記載した放射検出器に
   於て、前記検出手段が、 前記ハウジング内に保持された電離性ガスと、 該電離性ガス内に浸漬された複数個の検出セル
   とで構成されている放射検出器。 ３ 特許請求の範囲２に記載した放射検出器に於
   て、前記電離性ガスがキセノン・ガスで構成され
   る放射検出器。 ４ 特許請求の範囲１に記載した放射検出器に於
   て、前記補剛板が前記ハウジングの剛性及び質量
   を変更し、こうして共振振動数を変更する様に選
   ばれいる放射検出器。 ５ 特許請求の範囲１に記載した放射検出器に於
   て、前記ハウジング及び補剛板が釣合う熱膨張係
   数を持つ材料で製造される放射検出器。 ６ 特許請求の範囲５に記載した放射検出器に於
   て、前記ハウジング及び補剛板がアルミニウムで
   製造される放射検出器。 ７ 特許請求の範囲１に記載した放射検出器に於
   て、前記補剛板が前記ハウジングに堅固に且つ解
   放自在に固定されている放射検出器。 ８ 特許請求の範囲７に記載した放射検出器に於
   て、前記補剛板がねじつき結合部材によつて前記
   ハウジングに固定されている放射検出器。 ９ 特許請求の範囲１に記載した放射検出器に於
   て、前記補剛板が、平坦な頂部、及び剛性を持た
   せる為にその長さに沿つて伸びる垂下する前側及
   び後側フランジを持つ様な形であり、前記補剛板
   がその平坦な頂部に沿つて前記ハウジングに結合
   される放射検出器。 １０ 特許請求の範囲９に記載した放射検出器に
   於て、前記補剛板が前記ハウジングに堅固に且つ
   解放自在に固定される放射検出器。 １１ 特許請求の範囲１０に記載した放射検出器
   に於て、前記補剛板がねじつき結合部材によつて
   前記ハウジングに固定される放射検出器。 １２ 特許請求の範囲９に記載した放射検出器に
   於て、前記ハウジング及び補剛板がアルミニウム
   で製造される放射検出器。 １３ 特許請求の範囲９に記載した放射検出器に
   於て、前記ハウジング及び前記補剛板が釣合う熱
   膨張係数を持つ材料で製造される放射検出器。 １４ 特許請求の範囲９に記載した放射検出器に
   於て、前記補剛板が、前記ハウジングの剛性及び
   質量を変えて、前記共振振動数を変更する様に選
   ばれている放射検出器。