JPH0436687A - 放射線検出器 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明はＸ線断層撮影装置に関して、特に医療用Ｘｌ１
ＣＴ装置に関する。

［従来の技術］ Ｘ＃ＣＴ装置の検出器として、近年Ｘ線を光に変換する
シンチレータと、この光を電気信号に変換するための光
電変換素子としてのフォトダイオードからなる固体検出
器が提案されている。これは本質的に画像のＳ／Ｎが良
いため、現在注目されている技術の１つである。この構
造の検出器では組立工程の簡略化や高精度な素子配列を
達成するため複数個の素子をまとめて形成するブロック
化構造が取られている。そして該放射線検出素子ブロッ
クを、放射線発生部を中心とする円弧上に沿って多面体
状に複数個配置し被検体のＸ線透過像（１次元像）を検
出する。この場合ブロック端部の素子の特性が他の素子
とわずかに異なる場合が多い。

一方、第３世代方式のＸ１ｉＣＴ装置では、ＣＴ用検出
器の感度の素子間のバラツキはＣＴ画像上にリングアー
チファクトを生じる原因となる。そのため上記ブロック
化構造の検出器を用いた場合、ブロック継目に相当する
画像上の場所にしばしばリングアーチファクトが現われ
る。これを低減するための検出器の実装方法として、ブ
ロック状検出器の固定方法やブロック間の継目を工夫す
る等の例がある。しかし、昨今の医療診断の高性能化、
高機能化に伴い、ユーザーからの要求は厳しくなってき
ており、従来の実装方法ではリングアーチファクトの低
減が不十分であった。

一方、検出素子の特性とリングアーチファクトの関係に
関して、例えばパーカーらの考察がある（メディカルフ
ィジックス第９巻、７，８月号。

１９８２年、５３１−５３９頁）。しかし従来、多面体
状ブロック構造の素子と画像の関係についての検討はほ
とんどされていない。

その理由としては、従来広く用いられている検出器であ
る電離箱では、その構造から多面体状構造にする必要が
なく、本質的に素子特性がばらつかなかったためである
。即ち、シンチレータと光電変換素子からなるようなブ
ロック状素子を多面体状に配置した場合においてのみ、
リングアーチファクトの除去が重要な重要な課題となっ
ている。

そこで、多面体状に配置されたブロック状検出器の基礎
的特性を検討し、検出器感度のバラツキが起きにくい検
出素子ブロックの構造を考案し本発明に至った。

なお、本発明に関連する従来技術として、「特開昭６４
−８８０７８Ｊ　　ｒ特開昭６３−１５１８８６Ｊなど
を挙げることができる。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明はＸＩＣＴ装置の画像リングアーチファクトを低
減することを目的とする６ ［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決する手段として、放射線を光に変換する
シンチレータアレイと眩光をそれぞれ電気信号に変換す
るための光電変換素子アレイ、光電変換素子アレイを支
持する基板が積層してなる放射線検出ブロックを、円弧
上に沿って多面体状に複数個配置して成る放射線検出器
において、光電変換素子アレイのピッチをａ、ブロック
内アレイのチャンネル数人０１円弧の半径をｒ、シンチ
レータと光電変換素子の厚さの和をｄ、としたとき、基
板幅すが、 ａ　＊　ｃ　＊（ｒ＋ｄ）／　ｒ＞ｂ＞ａ　＊　ｃであ
りかつ、光電変換素子アレイ幅ｅが、基板幅すより小さ
いことを特徴とした放射線検出器を提案する。

［作用］ 本発明では、光電変換素子アレイ幅が基板幅よりも小さ
いので検出器実装工程でのハンドリングにより端部チャ
ンネルの暗電流増加を防ぐことができる。また基板幅は
ａ木Ｃ木（ｒ＋ｄ）／ｒよりも小さいので複数ブロック
を多面体状に配置した際端部素子のピッチずれがおきな
い。従って端部チャンネルに特異的に生じていたリング
アーチファクトを低減することができる。

［実施例コ まず第２図に本発明が適用されるＸ線ＣＴ装置のブロッ
ク図を示す。Ｘ線管１１から放出されたＸ線束１２は被
写体１３を透過し、検出部１４により検出される。即ち
、ここでＸ線強度信号は電流信号に変換される。この部
分は、本実施例では図示されていない、温度制御部によ
り恒温化されていても良い。検出部１４からの電流信号
は検出回路部１５で電圧信号に変換される。この電圧信
号はＡ／Ｄ変換部１６でアナログ信号からデジタル信号
に変換され、信号処理部１７に送られる。

信号処理部１７では信号補正、例えば、検出部、検出回
路部の各チャンネルごとの感度補正やオフセット補正を
行う。こうして補正されたデータ群により１次元投影デ
ータが得られる。

第３世枚方式のＸ＠ＣＴではＸ線管１１と検出部１４を
同時に回転しながら多数の投影データを取得し、これら
をもとに断層像を計算する。この演算を行うのが画像処
理部１８である。演算により得られた断層像は、画像表
示部１９で表示される。上記ＣＴ装置の各構成部分は制
御部２０により制御されている。

次に第３図を使って本発明に用いる検出素子ブロック４
について説明する。

放射線検出素子３０はシンチレータと光電変換素子から
なる。Ｘ線はシンチレータにより光に変換され、この光
はシンチレータと光学的に密着した光電変換素子、例え
ばＳｉフォトダイオードより電流信号に変換される。こ
のフォトダイオードの出力は基板３上の導線（図には示
していない）、コネクタ３２を介して検出回路部、例え
ばＯＰアンプを用いた電流電圧変換回路（図には示して
いない）に送られ電圧変換される。このようなブロック
ではフォトダイオードを単一ウェハから作成するので素
子を円弧上に配置することは困難である。

そこで、このような平面ブロックを複数個並べて多面体
状に配置する。その場合端部素子（図では１チヤンネル
と１８チヤンネル）が他の素子と異なる特性を示すこと
がわかった。即ち検出器実装工程で端部チャンネルの光
電変換素子の暗電流が第４図に示したように増加してい
た。従ってこの端部チャンネルの大きな暗電流により端
部素子に非直線的応答が生じＣＴ両画像リングアーチフ
ァクトが生じていた。このような場合、通常は基板幅を
光電変換素子幅より大きくし、検出器実装工程のハンド
リング時に素子特性の劣化が起きないようにする。

しかしこのような検出器では多数ブロックを多面体状に
配置するために基板幅が検出素子ピッチから計算される
ブロック幅にたいして極端に大きいと素子ピッチのずれ
が生じ、ＣＴ両画像質が低下することがわかった。そこ
で基板幅の最適値を検討した。

第１図を用いて以下これを説明する。

放射線検出ブロック４はシンチレータアレイ１と光電変
換素子アレイ２、基板３が積層されてなる。このブロッ
クを円弧上に沿って多面体状に複数個配置してＸＡｉＣ
Ｔ用放射線検出器とする。光電変換素子アレイ２のピッ
チをａ、ブロック内アレイのチャンネル数をｃ、円弧の
半径をｒ、シンチレータと光電変換素子の厚さの和をｄ
、とするとき、基板幅すを、 ａｔｅ本（ｒ＋ｄ）／ｒ＞ｂ とすれば、隣接する基板同志が接触することが無く、従
ってブロック端部におけるピッチずれが起こらず、ＣＴ
用検出器として好適である。また基板＊ｂを、 ｂ　）　ａ　＊　ｃ る検出素子劣化が大幅に減少した。従って基板幅の最適
範囲は、 ａ＊ｃ本（ｒ＋ｄ）／ｒ＞ｂ＞ａ　＊　ｃである。

以上のように基板幅を設定すれば、光電変換素子幅を基
板幅より小さくすることができ、かつブロック端部にお
ける素子ピッチのずれが生じずＣＴ両画像質が低下しな
いことがわがった。

以下では具体的検出器構造の一例を述べる。

全身用第３世代ＸＩＣＴ装置を考えた場合１例えば検出
素子の厚みとブロック配列の半径それぞれ、 ｄ＝１．５０ｍｍ ｒ＝１２００．ｏｏｍｍ とすれば基板幅すは、 ａ　＊　ｃ　＊　１．００１３＞ｂ＞ａ＞＊　ｃとする
ことにより実装工程でのハンドリングによが適当である
。さらに、検出ピッチとブロック内素子数を例えば、 ａ”１．００ｍｍ ｃ＝２４．ｏ。

として設定すれば基板幅すは、 ２４．０３＞ｂ＞２．００ となる。そこで基板幅を２４．０２ｍｍ、光電変換素子
幅を２４．００ｍｍとすれば基板幅は光電変換素子に対
して両端部においてそれぞれ０．０１０ｍｍ広くなり、
ブロック端部のハンドリングによる素子劣化を防ぐこと
が出来る。

［発明の効果］ 本発明では、光電変換素子アレイ幅が基板幅よりも小さ
いので検出器実装工程でのハンドリングによる端部チャ
ンネルの暗電流増加を防ぐことができる。また基板幅を
Ｂ　本ｃ＊（ｒ＋ｄ）／ｒよりも小さくしたので複数ブ
ロックを多面体状に配置した際端部素子のピッチずれが
おきない。従って端部チャンネルに特異的に生じていた
リングアーチファクトを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の放射線検出器の要部の模式
図、第２図は、本発明を適用するＸ線ＣＴ装置のブロッ
ク図、第３図は、本発明に用いる検出部を説明する模式
図、第４図は本発明の詳細な説明するためのＸ線検出素
子の暗電流特性図である。 第　Ｚ図 讐ｗ補儂駄づ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、放射線を光に変換するシンチレータアレイと該光を
   それぞれ電気信号に変換するための光電変換素子アレイ
   、光電変換素子アレイを支持する基板が積層してなる放
   射線検出ブロックを、円弧上に沿って多面体状に複数個
   配置して成る放射線検出器において、光電変換素子アレ
   イのピッチをａ、ブロック内アレイのチャンネル数をｃ
   、円弧の半径をｒ、シンチレータと光電変換素子の厚さ
   の和をｄ、としたとき、基板幅ｂが、 ａ＊ｃ＊（ｒ＋ｄ）／ｒ＞ｂ＞ａ＊ｃ でありかつ、光電変換素子アレイ幅ｅが、基板幅ｂより
   小さいことを特徴とした放射線検出器。 ２、放射線を光に変換するシンチレータアレイと該光を
   それぞれ電気信号に変換するための光電変換素子アレイ
   、光電変換素子アレイを支持する基板が積層してなる放
   射線検出器において基板の幅は光電変換素子アレイのピ
   ッチをａ、ブロック内アレイのチャンネル数をｃ、シン
   チレータと光電変換素子の厚さの和をｄ、としたとき、
   基板幅ｂが、 ａ＊ｃ＊１．００１３＞ｂ＞ａ＊ｃ を満たすことを特徴とした放射線検出器。