JPH0619441B2

JPH0619441B2 - Ｘ線検出器およびｘ線ｃｔスキャナ装置

Info

Publication number: JPH0619441B2
Application number: JP1158801A
Authority: JP
Inventors: 泰男斉藤; 泰雄信太; 誠司藤本; 正彦山▲崎▼
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Medical Systems Engineering Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Medical Systems Corp
Priority date: 1989-06-21
Filing date: 1989-06-21
Publication date: 1994-03-16
Anticipated expiration: 2009-03-16
Also published as: US5025462A; JPH0324492A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、シンチレータ，光／電気変換手段としてフォ
トダイオードを含むＸ線ＣＴ(Computerised Tomograph
y)スキャナ装置用Ｘ線検出器、および該Ｘ線検出器を用
いるＸ線ＣＴスキャナ装置に関する。

（従来の技術）Ｘ線ＣＴスキャナ装置は概略次のようになっている。す
なわち、Ｘ線検出器と、高圧発生器の出力で駆動される
Ｘ線源とは、撮影域を挟んで対向配置され、この撮影域
内には被検体が置かれる。

そして、例えば第３世代のものであれば、Ｘ線源とＸ線
検出器３との組を対向関係を保って回転することによ
り、被検体に対する多方向からの透過Ｘ線に基づく投影
データを、Ｘ線検出器の検出器群、及び例えばＩ／Ｖ変
換器，積分器，マルチプレクサ，Ａ／Ｄ変換器等を有す
るデータ収集系（ＤＡＳ：Data Acquisition System）
により収集し、前処理部にて検出器群及びデータ収集系
の特性のバラツキ等を補正し、処理後データを高速再構
築ユニット（ＦＲＵ：Fast Reconstruction Unit）に送
ってここで再構成処理を施してスライス像を得、ディス
プレイに表示を行なうようにしている。

一方、この種のＸ線ＣＴスキャナ装置に用いるＸ線検出
系である多チャンネル型Ｘ線検出器には、従来から電離
箱検出器型のものが広く用いられているが、この他に、
小型，軽量，検出効率の効率化が期待できる固体検出器
型のものがある。

第６図は固体検出器型Ｘ線検出器の一例の断面図であ
り、基板１０上に、フォトダイオード１２が置かれ、そ
の上にシンチレータ１４が置かれており、図示しないコ
リメータ板間を通過したＸ線がシンチレータ１４に入射
すると、シンチレータ１４は入射Ｘ線量に応じたシンチ
レータ光を発生し、これをフォトダイオード１２により
電気信号に変換し、基板１０上に配設した導電ラインに
よりデータ収集系（ＤＡＳ）に導入するようになってい
る。

また、第７図は第６図の固体検出器型Ｘ線検出器の構成
においてコリメータ板１６を両側で支持する支持部材１
８Ａ，１８Ｂを図示した断面図である。

（発明が解決しようとする課題）このような固体検出器型Ｘ線検出器および該Ｘ線検出器
を用いるＸ線ＣＴスキャナ装置では、シンチレータを使
用することに伴う問題がある。すなわち、Ｘ線照射を多
数回行った場合や大量のＸ線が入射されると、シンチレ
ータが着色されることに伴う特性であるとされているヒ
ステリシス特性が現れることである。このヒステリシス
特性は、発光効率の低下ひいては検出感度の低下を招
き、また、過去のＸ線照射履歴が現れてしまい、これが
アーチファクトとなる問題がある。

そこで本発明の目的は、ヒステリシス特性の低減を図り
得るＸ線検出器、および、それを用いて画質の向上を図
り得るＸ線ＣＴスキャナ装置を提供することにある。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明は上記課題を解決し且つ目的を達成するために次
のような手段を講じた構成としている。

請求項１による発明は、複数の面を有しＸ線を光に変換
するシンチレータと、このシンチレータの一面の一部に
設けられ該一面からの光を電気信号に変換する光／電気
変換手段と、前記シンチレータの前記一面にその発光面
が臨むように前記光／電気変換手段と並設され前記シン
チレータに光を当てることができる発光手段とを具備し
たことを特徴とする。

請求項２による発明は、散乱Ｘ線を遮蔽し主Ｘ線を通す
コリメータと、前記主Ｘ線を光に変換するシンチレータ
と、このシンチレータからの光を電気信号に変換する光
／電気変換手段と、透明部を有し前記コリメータを支持
する支持手段と、前記透明部を透過して光を前記シンチ
レータに光を当てることができる発光手段とを具備した
ことを特徴とする。

請求項３による発明は、前記支持部材は光学素子として
形成されていることを特徴とする。

請求項４による発明は、Ｘ線源，Ｘ線検出系，データ収
集系，画像再構成系，表示系，制御系を含むＸ線ＣＴス
キャナ装置において、Ｘ線を光に変換するシンチレー
タ，このシンチレータからの光を電気信号に変換する光
／電気変換手段，前記シンチレータに光を当てることが
できる発光手段を具備したＸ線検出器と、Ｘ線検出器に
対してＸ線を放射していないときに前記シンチレータに
光を当てるべく前記発光手段を駆動する制御手段とを具
備したことを特徴とする。

請求項５による発明は、Ｘ線源，Ｘ線検出系，データ収
集系，画像再構成系，表示系，制御系からなるＸ線ＣＴ
スキャナ装置において、Ｘ線を光に変換するシンチレー
タ，このシンチレータからの光を電気信号に変換する光
／電気変換手段，前記シンチレータに光を当てることが
できる発光手段を含むＸ線検出器と、前記Ｘ線源からＸ
線が曝射していないときに前記シンチレータに光を当て
るべく前記発光手段を駆動する制御手段と、前記シンチ
レータに光を当てたときの前記光／電気変換手段の出力
に基づき前記Ｘ線源からＸ線が曝射しているときの前記
光／電気変換手段の出力を補正する補正手段とを具備し
たことを特徴とする。

請求項６による発明は、Ｘ線源，Ｘ線検出系，データ収
集系，画像再構成系，表示系，制御系からなるＸ線ＣＴ
スキャナ装置において、Ｘ線を光に変換するシンチレー
タ，このシンチレータからの光を電気信号に変換する光
／電気変換手段，前記シンチレータに光を当てることが
できる発光手段を含むＸ線検出器と、前記Ｘ線源からＸ
線が曝射していないときに前記シンチレータに光を当て
るべく前記発光手段を駆動する制御手段と、前記シンチ
レータに光を当てたときの前記光／電気変換手段の出力
と，前記Ｘ線源からＸ線が曝射しているときの前記光／
電気変換手段の出力のうち少なくとも一方に基づき，前
記光／電気変換手段を含むＸ線検出系，前記データ収集
系のうち少なくとも一方の動作チェックを行う手段とを
具備したことを特徴とする。

（作用）請求項１の発明によれば、発光手段による光を、シンチ
レータに向けることができ、これによりシンチレータの
ヒステリシス特性を低減することができる。

請求項２の発明によれば、発光手段による光を、支持部
材を通してシンチレータに向けることができ、これによ
りシンチレータのヒステリシス特性を低減することがで
きる。

請求項３の発明によれば、レンズやプリズム等の光学素
子である支持部材により、発光手段からの光を効果的に
シンチレータに向けることができ、これによりシンチレ
ータのヒステリシス特性を効果的に低減することができ
る。

請求項４の発明によれば、Ｘ線が曝射されていないとき
に発光手段が駆動され、シンチレータのヒステリシス特
性が低減されるので、Ｘ線が曝射されているときに感度
回復がなされ、アーチファクトの無い高画質の画像を得
ることができる。

請求項５の発明によれば、Ｘ線が曝射されていないとき
に発光手段が駆動され、シンチレータのヒステリシス特
性が低減されるので、Ｘ線が曝射されているときに感度
回復がなされ、アーチファクトの無い高画質の画像を得
ることができる上、前記Ｘ線が曝射されていないときの
前記光／電気交換手段の出力に基づき前記Ｘ線が曝射さ
れているときの前記光／電気交換手段の出力を補正する
ことができるので、たとえＸ線の曝射から非曝射時間つ
まりスキャン休止時間が短くて、低減の程度が完全でな
くとも、高画質の画像を得ることができる。

請求項６の発明によれば、Ｘ線が曝射されていないとき
に発光手段が駆動され、シンチレータのヒステリシス特
性が低減されるので、Ｘ線が曝射されているときに感度
回復がなされ、アーチファクトの無い高画質の画像を得
ることができる上、前記Ｘ線が曝射されていないときの
前記光／電気変換手段の出力に基づき前記Ｘ線が曝射さ
れているときの前記光／電気変換手段の出力を補正する
ことができるので、たとえＸ線の曝射から非曝射時間つ
まりスキャン休止時間が短くて、低減の程度が完全でな
くとも、高画質の画像を得ることができ、装置の正常運
転ひいては高精度・高効率の画像診断を行える。

（実施例）以下本発明にかかるＸ線検出器の第１の実施例を、第６
図と同一部分には同一符号を付した第１図を参照して説
明する。

第１の実施例は、シンチレータとしてフォトダイオード
１２に対面しない延長部２０Ａを形成したシンチレータ
２０を用いると共に、該延長部２０Ａに、図示しない制
御器によりオン・オフや光量等を制御し得る面発光素子
２２を例えば光学接着材等により接着している。なお、
シンチレータ２０の延長部２０Ａ以外の面は反射塗料等
が塗布され、これにより遮光されている。

このような構成によれば、面発光素子２２による光を、
面発光素子２２に対面するシンチレータ２０の該延長部
２０Ａに到達させ得、またシンチレータ２０の全体に拡
散することができるので、これによりシンチレータ２０
のヒステリシス特性を低減することができる。

次に本発明にかかるＸ線検出器の第２の実施例を、第７
図と同一部分には同一符号を付した第２図を参照して説
明する。

第２の実施例は、コリメータ板１６を支持する部材とし
て、その少なくとも一方２４Ａを、透明材質を断面多角
形状に形成することによりプリズム、又は凹レンズ又は
凸レンズ（図示ではプリズム）としている。ここで、コ
リメータ支持部材として他方２４Ｂは、第７図と同一の
セラミックスがガラスエポキシ樹脂等よりなるものでも
よい。

また、コリメータ支持部材２４Ａの側方には、図示しな
い制御器によりオン・オフや光量等を制御し得る光源２
６を置き、この光源２６による放射光がコリメータ支持
部材２４Ａに効率的に入射されるように、光源２６に近
接して凹面鏡２８を設けている。ここで、コリメータ支
持部材２４Ａは、光源２６による放射光がシンチレータ
２０の全体に拡散するように適宜のプリズム，凹レン
ズ，凸レンズに構成されているものとする。

このような構成によれは、光源２６による放射光を、シ
ンチレータ１４の全体に拡散させることができるので、
これによりシンチレータ１４のヒステリシス特性を低減
することができる。

次に、上記第１又は第２の実施例のＸ線検出器を用いた
本発明にかかるＸ線ＣＴスキャナ装置の実施例を説明す
る。なお、以下では面発光素子２２や光源２６を光発生
器３０として説明している。

第３図に示すように、本実施例のＸ線ＣＴスキャナ装置
は概略次のようになっている。すなわち、図示しないＸ
線源と撮影域を挟んで対向配置されるＸ線検出器ＤＥＴ
は、多チャンネルのシンチレータ１４（又は２０）と、
多チャンネルのフォトダイオード１２と、光発生器３０
とから少なくとも構成されている。

Ｘ線検出器ＤＥＴの各チャンネル出力である投影データ
は、Ｉ／Ｖ変換器，積分器，マルチプレクサ，Ａ／Ｄ変
換器等をチャンネル分を有するデータ収集系（ＤＡＳ）
３２により収集し、図示しない前処理部にてＸ線検出器
ＤＥＴ及びデータ収集系３２の特性のバラツキ等を補正
し、処理後データを高速再構成ユニット（ＦＲＵ）３４
に送ってここで再構成処理を施してスライス像を得、デ
ィスプレイ３６に表示を行なうようになっている。

また、図示しないガントリ駆動機構，図示しないＸ線源
の駆動装置である高圧発生装置，データ収集系３２，高
速再構成ユニット３４，ディスプレイ３６に対する制御
信号，検出信号，表示信号等の授受を司る制御系３８を
備えている。この制御系３８は、Ｘ線検出器ＤＥＴのフ
ォトダイオード１２の出力を入力し所定の信号処理を行
い、また、光発生器３０のオン・オフや光量等を制御し
得る。

制御系３８の詳細例を、第４図および第５図を参照して
説明する。

第４図に示す例の制御系３８は、ホストコンピュータ３
８Ａと、このホストコンピュータ３８Ａの管理下で，デ
ータ収集系３２に対する制御（ＤＡＳ制御），高速再構
成ユニット３４に対する制御（ＦＲＵ制御）を行うスキ
ャン制御器３８Ｂと、ホストコンピュータ３８Ａに対し
オペレータの必要な指示を与えるコンソール３８Ｃと、
光発生器３０に対する制御（ＬＧＤ制御）を行う駆動制
御器３８Ｄとからなる。

ここで、駆動制御器３８ＤによるＬＧＤ制御は、ホスト
コンピュータ３８Ａの指示の下で一回のスキャン終了毎
のその直後に光発生器３０をオン動作させ、スキャン開
始毎のその直前に光発生器３０をオフ動作させるもので
ある。

このように構成によれば、各スキャンの休止時間毎に光
発生器３０がオン動作し、各スキャン毎にシンチレータ
２０（又は１４）のヒステリシス特性が低減され、各ス
キャン時における感度回復が行われる。これにより、シ
ンチレータ２０（又は１４）の特性はほぼ一定に保た
れ、常にアーチファクトが低減された高画質の画像を得
ることができる。

なお、上記の例では、光発生器３０のオン−オフ動作
を、各スキャン毎に実行するものとしているが、複数ス
キャンに１回の割合で光発生器３０のオン−オフ動作を
行うようにしてもよい。

第５図に示す例の制御系３８は、第４図に示す例の制御
系は３８に、付加機能制御器３８Ｅを付加したものであ
る。すなわち、この付加機能制御器３８Ｅは、複数の制
御モードを有するものであり、これを以下列挙して説明
する。

（イ）動作チェックモードこの動作チェックモードは、光発生器３０が動作してい
るときに動作するものであって、付加機能制御器３８Ｅ
にＸ線検出器ＤＥＴの各チャンネル出力が取込まれ、付
加機能制御器３８Ｅはこの出力のレベル等をチェックす
ることにより、Ｘ線検出器ＤＥＴの各チャンネルのフォ
トダイオード１２，データ収集系３２の各チャンネルの
正常，異常等を調べ、ディスプレイ３６にて表示するべ
くメッセージを出すようにしている。

（ロ）寿命チェックモードこの寿命チェックモードは、光発生器３０が動作してい
るときに動作するものであって、付加機能制御器３８Ｅ
に、Ｘ線検出器ＤＥＴの各チャンネル出力が取り込ま
れ、付加機能制御器３８Ｅは、全チャンネル出力が同等
に低下した場合が判定されたとき、光発生器３０のラン
プ等が寿命となったことを、ディスプレイ３６にて表示
するべくメッセージを出すようにしている。

（ハ）補正処理モードこの補正処理モードは、スキャン休止時間が短い場合や
ダイナミックスキャンのようにスキャン休止時間が無い
場合に好適なモードであり、もちろん、スキャン休止時
間が長い場合に併用しても好適なモードである。

すなわち、休止時間が短いスキャンでは、光照射時間が
短いのでシンチレータ２０（１４）のヒステリシス特性
が十分に低減されなく、また、休止時間が無いダイナミ
ックスキャンでは、光照射が無いのでシンチレータ２０
（１４）のヒステリシス特性が単位スキャン毎には全く
低減されない。

これら不具合を補正処理モードは解消し得る。すなわ
ち、ヒステリシス特性が十分に低減されない場合は、デ
ータ収集系３２の各チャンネル出力の感度補正を行う。
これは、光発生器３０が動作しているときのデータ収集
系３２の各チャンネル出力に基づき感度補正用データを
生成するものであり、該感度補正用データによるスキャ
ン時のデータ収集系３２の各チャンネル出力を補正する
ものである。

ダイナミックスキャンの場合は、次のような補正処理方
式を採用することができる。すなわち、各チャンネル出
力毎に一回のスキャン全体でのトータルのＸ線照射量を
求め、該トータルＸ線照射量から推定される感度低下量
により次のスキャンデータを補正する。この場合、ヒス
テリシスの影響は積算されるので、次のスキャン（３回
目）の補正では、２回目までのデータを積算したもので
補正量を計算する。積算する期間は、光照射により感度
が初期状態になるまで続けられる。

以上の例では、スキャン単位で補正を施す例について説
明しているが、１スキャン内の各投影データ毎のデータ
についても、同様に補正を行うことができる。

なお、感度低下量が、以前のＸ線照射量に比例すると仮
定した場合、下記のような補正処理の手法を用いること
ができる。

S1′＝S1 S2′＝α・S1・S2 →S2＝S2′／α・S1 S3′＝α（S1＋S2）S3→S3＝S3′／α（S1＋S2） … … ここで、 Si：ｉ番目の真のデータ Si′：ｉ番目の測定されたデータ α：感度低下の比例定数もちろん、付加機能制御器３８Ｅは、動作チェックモー
ド、寿命チェックモード、補正処理モードの少なくとも
一つを実行できるものであってもよい。

この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して
実施できるものである。

［発明の効果］このように請求項１，２，３による発明によれば、シン
チレータのヒステリシス特性を低減することができる。

また、請求項４，５，６による発明によれば、アーチフ
ァクトの無い高画質の画像を得ることができ、この他、
装置の正常運転ひいては高精度・高効率の画像診断を行
える。

以上のように本発明によれば、ヒステリシス特性の低減
を図り得るＸ線検出器、および、それを用いて画質の向
上を図り得るＸ線ＣＴスキャナ装置を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】第１図は本発明にかかるＸ線検出器の第１の実施例の構
成を示す図、第２図は本発明にかかるＸ線検出器の第２
の実施例の構成を示す図、第３図は本発明にかかるＸ線
ＣＴスキャナ装置の一実施例の構成を示すブロック図、
第４図は第３図における制御系の一例を示すブロック
図、第５図は第３図における制御系の他の例を示すブロ
ック図、第６図は従来のＸ線検出器の一例の構成を示す
図、第７図は従来のＸ線検出器の他の例の構成を示す図
である。１０……基板、１２……フォトダイオード、１４，２０
……シンチレータ、２０Ａ……延長部、１６……コリメ
ータ板、２２……面発光素子、２４Ａ，２４Ｂ……コリ
メータ支持部材、２６……光源、２８……凹面鏡、３０
……光発生器、ＤＥＴ……Ｘ線検出器、３２……データ
収集系（ＤＡＳ：Data Acquisition System）、３４…
…高速再構成ユニット（ＦＲＵ：Fast Reconstruction
Unit）、３６……ディスプレイ、３８……制御系、３８
Ａ……ホストコンピュータ、３８Ｂ……スキャン制御
器、３８Ｃ……コンソール、３８Ｄ……光発生器の駆動
制御器、３８Ｅ……付加機能制御器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤本誠司栃木県大田原市下石上1385番の１株式会社東芝那須工場内 (72)発明者山▲崎▼ 正彦栃木県大田原市下石上1385番の１東芝メディカルエンジニアリング株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の面を有しＸ線を光に変換するシンチ
レータと、このシンチレータの一面の一部に設けられ該
一面からの光を電気信号に変換する光／電気変換手段
と、前記シンチレータの前記一面にその発光面が臨むよ
うに前記光／電気変換手段と並設され前記シンチレータ
に光を当てることができる発光手段とを具備したことを
特徴とするＸ線検出器。
【請求項２】散乱Ｘ線を遮蔽し主Ｘ線を通すコリメータ
と、前記主Ｘ線を光に変換するシンチレータと、このシ
ンチレータからの光を電気信号に変換する光／電気変換
手段と、透明部を有し前記コリメータを支持する支持手
段と、前記透明部を透過して光を前記シンチレータに光
を当てることができる発光手段とを具備したことを特徴
とするＸ線検出器。
【請求項３】前記支持部材は光学素子として形成されて
いることを特徴とする請求項２に記載のＸ線検出器。
【請求項４】Ｘ線源，Ｘ線検出系，データ収集系，画像
再構成系，表示系，制御系を含むＸ線ＣＴスキャナ装置
において、Ｘ線を光に変換するシンチレータ，このシン
チレータからの光を電気信号に変換する光／電気変換手
段，前記シンチレータに光を当てることができる発光手
段を具備したＸ線検出器と、Ｘ線検出器に対してＸ線を
放射していないときに前記シンチレータに光を当てるべ
く前記発光手段を駆動する制御手段とを具備したことを
特徴とするＸ線ＣＴスキャナ装置。
【請求項５】Ｘ線源，Ｘ線検出系，データ収集系，画像
再構成系，表示系，制御系からなるＸ線ＣＴスキャナ装
置において、Ｘ線を光に変換するシンチレータ，このシ
ンチレータからの光を電気信号に変換する光／電気変換
手段，前記シンチレータに光を当てることができる発光
手段を含むＸ線検出器と、前記Ｘ線源からＸ線が曝射し
ていないときに前記シンチレータに光を当てるべく前記
発光手段を駆動する制御手段と、前記シンチレータに光
を当てたときの前記光／電気変換手段の出力に基づき前
記Ｘ線源からＸ線が曝射しているときの前記光／電気変
換手段の出力を補正する補正手段とを具備したことを特
徴とするＸ線ＣＴスキャナ装置。
【請求項６】Ｘ線源，Ｘ線検出系，データ収集系，画像
再構成系，表示系，制御系からなるＸ線ＣＴスキャナ装
置において、Ｘ線を光に変換するシンチレータ，このシ
ンチレータからの光を電気信号に変換する光／電気変換
手段，前記シンチレータに光を当てることができる発光
手段を含むＸ線検出器と、前記Ｘ線源からＸ線が曝射し
ていないときに前記シンチレータに光を当てるべく前記
発光手段を駆動する制御手段と、前記シンチレータに光
を当てたときの前記光／電気変換手段の出力と，前記Ｘ
線源からＸ線が曝射しているときの前記光／電気変換手
段の出力のうち少なくとも一方に基づき，前記光／電気
変換手段を含むＸ線検出系，前記データ収集系のうち少
なくとも一方の動作チェックを行う手段とを具備したこ
とを特徴とするＸ線ＣＴスキャナ装置。