JPH11231060A - コンピュータ断層撮影装置用シンチレータ及びその製造方法 - Google Patents

コンピュータ断層撮影装置用シンチレータ及びその製造方法

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JPH11231060A
JPH11231060A JP32481398A JP32481398A JPH11231060A JP H11231060 A JPH11231060 A JP H11231060A JP 32481398 A JP32481398 A JP 32481398A JP 32481398 A JP32481398 A JP 32481398A JP H11231060 A JPH11231060 A JP H11231060A
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ロバート・ジョセフ・リードナー
Erdogan D Gurmer
アードガン・ディー・ガーマー
David Michael Hoffman
デイヴィッド・マイケル・ホフマン
August Otto Englert
オーガスト・オットー・エングラート
Timothy J Sporer
ティモシィ・ジェイ・スポーラー
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 分解能の高いＣＴ装置用シンチレータを提供
する。 【解決手段】 互いに隣接したシンチレータ素子（２
４）がギャップ（２８、３２）によって分離され、ギャ
ップは白色の拡散反射材、光吸収剤及び注型可能な重合
体から成る組成物で充填される。組成物は、シンチレー
タ素子から失われる光の量を低減させることによってホ
トダイオードに供給される信号の強度を増大させる。ま
た、光吸収剤は互いに隣接したシンチレータ素子間にお
いて移行する光の量を低減させて漏話を制限する。更に
また、外周から失われる光を補償するためにより少ない
量の光吸収剤をシンチレータの外縁に配置することもで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はコンピュータ断層撮
影（ＣＴ）技術に関するものであって、更に詳しく言え
ば、ＣＴ装置に関連して使用される検出器に関する。
【０００２】
【発明の背景】少なくとも一部のコンピュータ断層撮影
（ＣＴ）装置構成においては、Ｘ線源から投射された扇
形ビームは（一般に「撮影平面」と呼ばれる）直交座標
系のＸ−Ｙ平面内に位置するように平行化される。この
Ｘ線ビームは撮影すべき対象物（たとえば患者）を通過
する。対象物によって減衰させられた後、Ｘ線ビームは
放射線検出器アレイに入射する。検出器アレイによって
受光されるＸ線ビームの強度は、対象物によるＸ線ビー
ムの減衰度に依存する。アレイ中の各々の検出器素子は
独立の電気信号を生じるが、この電気信号はその検出器
位置におけるＸ線ビーム減衰度の測定値である。全ての
検出器素子からの減衰度測定値を独立に収集することに
よって透過率分布が求められる。
【０００３】公知の第三世代ＣＴ装置においては、Ｘ線
源及び検出器アレイは撮影平面内かつ撮影すべき対象物
の周囲でガントリーと共に回転する。その結果、Ｘ線ビ
ームが対象物を横切る角度は絶えず変化する。通例、Ｘ
線源はＸ線管を含んでいて、それは焦点からＸ線ビーム
を放射する。また、Ｘ線検出器は受光されたＸ線ビーム
を平行化するためのコリメータ、コリメータに隣接した
シンチレータ、及びシンチレータに隣接したホトダイオ
ードを通例含んでいる。
【０００４】１回の走査に際してより多数の断面に関す
るデータを得るためにはマルチスライスＣＴ装置が使用
される。公知のマルチスライスＣＴ装置は、通例、一般
に三次元（３Ｄ）検出器として知られる検出器を含んで
いる。かかる三次元検出器においては、多数の検出器セ
ルが複数の行及び列を成して配列された独立のチャネル
を形成している。
【０００５】三次元検出器用のシンチレータは、約１×
２×３ｍｍの寸法を持ったシンチレータ素子を含むこと
がある。その場合、互いに隣接する素子間のギャップは
僅か数ミル（たとえば、約０．００４インチ）という小
さい値を有する。かかる素子が小さい寸法を有すると共
に互いに近接している結果、それらの製造は困難であ
る。また、使用に際しては、１個のシンチレータ素子に
入射する信号が上方に反射したり、あるいは隣接する素
子に入射したりする結果、漏話や分解能の低下のごとき
不都合を生じることもある。更にまた、かかる小さなシ
ンチレータ素子の場合、発生する光学的信号の強度も小
さいことがあり、かつ生じる損失が信号の品質を顕著に
低下させることもある。
【０００６】このようなわけで、素子から失われる光の
量を低減させることによってホトダイオードに供給され
る光学的信号の強度を増大させるようなシンチレータ素
子を提供することは望ましいものである。また、空間分
解能の増大したシンチレータ素子を提供することも望ま
しいものである。更にまた、互いに隣接する素子間にお
いて移行する光の量を低減させるために光吸収剤を含ん
だシンチレータ素子を提供することも望ましいものであ
る。
【０００７】
【発明の概要】上記及びその他の目的は、互いに隣接す
る素子間にギャップを有するアレイを成して配列された
複数のシンチレータ素子を含むシンチレータによって達
成することができる。上記のギャップは、反射材、光吸
収剤及び注型可能な重合体から成る組成物で充填され
る。実施の一態様に従えば、上記のギャップは白色の高
度拡散反射材である二酸化チタンと注型可能なエポキシ
樹脂とから成る組成物で充填される。かかる組成物は素
子の外部に反射される光の量を低減させ、そしてシンチ
レータ素子に隣接して配置されたホトダイオードに伝達
される信号の強度を増大させる。
【０００８】実施の一態様に従ってシンチレータを製造
するためには、複数のシンチレータから成る堆積物が一
時的に結合され、次いでかかる前記堆積物を切断するこ
とによって第１の棒材堆積物が得られる。第１の棒材堆
積物を個々の棒材に分離した後、棒材間にギャップを設
けながら取付具上に棒材が配置される。かかるギャップ
を反射材で充填することによって二次元アレイが形成さ
れる。反射材を硬化させた後、複数のアレイを堆積して
切断することによって複数の第２の棒材堆積物が得られ
る。第２の棒材堆積物が個々の第２の棒材に分離され、
そして第２の棒材間にギャップを設けながら取付具上に
配置される。かかるギャップを反射材で充填することに
より、実施の一態様に従えば２５６個のシンチレータ素
子を含む三次元シンチレータアレイが形成される。
【０００９】上記のシンチレータは、シンチレータ素子
から失われる光の量を低減させることによってホトダイ
オードにより高い強度の信号を供給する。更にまた、上
記のシンチレータは、互いに隣接するシンチレータ素子
間において移行する光の量を低減させるために光吸収剤
をも含む。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１は、第１のギャップ２８及び
第２のギャップ３２を有するアレイを成すように配列さ
れた複数のシンチレータ素子２４を含むシンチレータ２
０の斜視図である。シンチレータ素子２４は、たとえ
ば、多結晶質セラミックシンチレータ材料又は単結晶シ
ンチレータ材料から形成される。空間分解能を高めると
共に、各々のシンチレータ素子２４に隣接して配置され
たホトダイオードに供給される信号の強度を高めるた
め、ギャップ２８及び３２は反射材３６で充填されてい
る。ギャップ２８及び３２の幅は約０．５〜６ミルの範
囲内にある。シンチレータ素子２４の互いに隣接した表
面上に反射材３６が注型されている結果、シンチレータ
素子２４によって生じた光信号の不適正な反射は減少す
る。実施の一態様に従えば、光に対して高い反射率及び
低い吸収率を有する反射体を得るため、反射材３６は
銀、アルミニウム及び金の中から選ばれる。別の実施の
態様に従えば、反射材３６はたとえば二酸化チタン（Ｔ
ｉＯ2 ）と注型可能な重合体とから成る組成物をはじめ
とする白色の高度拡散反射材である。反射材３６を構成
する組成物は、約２０〜７０重量％のＴｉＯ2 と注型可
能なエポキシ樹脂とから成る。更に別の実施の態様に従
えば、シンチレータ素子２４間の漏話を低減させるた
め、たとえば酸化クロム（Ｃｒ2 Ｏ3 ）のごとき光吸収
剤を組成物に添加することもできる。
【００１１】感光性シンチレータ２０を製造するために
は、図２及び３について述べれば、所定の厚さＴ（たと
えば３ｍｍ）に達するまで薄いシンチレータ・ウェーハ
１００に研削又はラップ仕上が施される。次いで、低融
点の接着剤又はその他の一時接着剤を用いてウェーハ１
００同士を一時的に結合することによって堆積物１０４
が形成される。内径（ＩＤ）のこ又はワイヤソー（図示
せず）を用いてかかる堆積物１０４を切断することによ
り、第１の棒材堆積物１０８が得られる。実施の一態様
に従えば、第１の棒材堆積物１０８は内径のこ（図示せ
ず）を用いて切出される。内径のこは内周切刃を持った
のこ刃を具備するものであって、幅約１ｍｍの第１の棒
材堆積物１０８を正確に切出すために使用される。第１
の棒材堆積物１０８を切出した後、一時接着剤による結
合を破壊することにより、第１の棒材堆積物１０８が個
々の棒材１１２に分離される。
【００１２】次に図４及び５について述べれば、個々の
棒材１１２が取付具（図示せず）上に配置され、そして
アレイ１１４を成すようにして固定される。その際に
は、棒材１１２を互いに離隔させることによってギャッ
プ２８が設けられる。実施の一態様に従えば、幅約４ミ
ルのギャップ２８を有するようにして１６本の棒材が取
付具上に配置される。ギャップ２８を反射材３６で充填
し、そして棒材１１２の互いに隣接する表面上で反射材
３６を硬化させた後、アレイ１１４が取付具から除去さ
れる。次いで、複数（たとえば１０個）の結合されたア
レイ１１４を堆積することによって第２の堆積物１１６
が形成される。第１の棒材堆積物１０８と同様にして、
しかし棒材１１２の長手方向に対して垂直な方向に第２
の堆積物１１６を切断することにより、第２の棒材堆積
物１２０が得られる。実施の一態様に従えば、第２の棒
材堆積物１２０は２ｍｍの幅を有する。第２の棒材堆積
物１２０を個々の第２の棒材１２２に分離した後、第２
の棒材１２２が取付具（図示せず）上に配置される。そ
の際には、第２の棒材１２２を互いに離隔させることに
よってギャップ３２が設けられる。図６に示されるよう
な実施の一態様に従えば、ギャップ２８と同じ幅のギャ
ップ３２を有するようにして１６本の第２の棒材が取付
具上に配置される。アレイを成すように固定した後、ギ
ャップ２８と同様にしてギャップ３２が注型反射材３６
で充填される。反射材３６を硬化させ、かつ外周にも反
射材３６を注型した後、シンチレータ素子２４を含む完
成したシンチレータ２０が取付具から除去される。
【００１３】実施の一態様に従えば、ウェーハ１００は
５０ｍｍ平方の大きさ及び少なくとも３ｍｍの厚さを有
し、そして完成後のシンチレータ素子２４は３ｍｍの高
さ、２ｍｍの長さ、及び１ｍｍの幅を有する。勿論、様
々な実施の態様が可能である。たとえば、厚さ１ｍｍの
ウェーハ１００から幅３ｍｍの棒材１１２を切出し、次
いで第２の切断工程によって幅２ｍｍの第２の棒材１２
２を得ることもできる。こうして得られたシンチレータ
素子２４も上記と同じ寸法を有するはずである。
【００１４】図７に示された別の実施の態様に従えば、
シンチレータ１５０に含まれるシンチレータ素子のう
ち、周囲に８個の隣接素子を有するシンチレータ素子は
内部素子１５４と呼ばれ、またそれ以外の全てのシンチ
レータ素子は縁端素子１５８と呼ばれる。縁端素子１５
８の外周に隣接して第２の反射材２００が注型される点
を除けば、シンチレータ１５０はシンチレータ２０と全
く同様にして製造される。第２の反射材２００の組成
は、反射材３６よりも少ない量の光吸収剤（たとえば、
酸化クロム）を含有するものである。第２の反射材２０
０中における光吸収剤の含量が少ない結果、縁端素子１
５８は内部素子１５４よりも高い強度の信号を生じる。
かかる高い強度の信号は、シンチレータ１５０の縁端に
おいて失われる光を補償することによって一様性を向上
させる。
【００１５】上記のごとき装置及び方法に従えば、ホト
ダイオードに向かって反射される光の量を増加させるこ
とにより、外周においてホトダイオードに供給される信
号を増大させるようなシンチレータが製造される。ま
た、互いに隣接したシンチレータ素子間において移行す
る光の量を低減させるため、本発明のシンチレータは光
吸収剤を含有する。更にまた、本発明のシンチレータは
外側の素子の利得変動を補償し、それによってシンチレ
ータからの光出力の一様性を向上させる。
【００１６】本発明の若干の実施の態様に関する上記の
説明によれば、本発明の目的が達成されることは明らか
である。上記に本発明が詳しく記載されているとは言
え、その説明は本発明の例示を目的としたものに過ぎな
いのであって、本発明の範囲を制限するものと解すべき
でない。従って、本発明の範囲はもっぱら前記特許請求
の範囲によって制限されることを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】複数のシンチレータ素子を含むシンチレータの
斜視図である。
【図２】シンチレータ・ウェーハの堆積物の斜視図であ
る。
【図３】図２に示された堆積物から切出された第１の棒
材堆積物の斜視図である。
【図４】図３に示された第１の棒材堆積物を第１の棒材
に分離してからギャップを反射材で充填することによっ
て得られたアレイの斜視図である。
【図５】図４に示されたアレイの堆積物から切出された
第２の棒材堆積物の斜視図である。
【図６】第２の注型工程後におけるアレイの斜視図であ
る。
【図７】図１に示されたシンチレータの別の具体例を示
す斜視図であって、外側の反射材が異なる組成を有する
場合を示している。
【符号の説明】
２０ シンチレータ ２４ シンチレータ素子 ２８ 第１のギャップ ３２ 第２のギャップ ３６ 反射材 １００ シンチレータ・ウェーハ １０４ 堆積物 １０８ 第１の棒材堆積物 １１２ 棒材 １１４ アレイ １１６ 第２の堆積物 １２０ 第２の棒材堆積物 １２２ 第２の棒材 １５０ シンチレータ １５４ シンチレータ素子 １５８ 縁端素子 ２００ 第２の反射材
フロントページの続き (72)発明者 アードガン・ディー・ガーマー アメリカ合衆国、ウィスコンシン州、ミル ウォーキー、ノース・メリーランド・アヴ ェニュー、4304番 (72)発明者 デイヴィッド・マイケル・ホフマン アメリカ合衆国、ウィスコンシン州、ニュ ー・バーリン、サニービュー・ドライブ、 13311番 (72)発明者 オーガスト・オットー・エングラート アメリカ合衆国、フロリダ州、ケイプ・コ ーラル、サウス・イースト・36ティーエイ チ・テラス、1901番 (72)発明者 ティモシィ・ジェイ・スポーラー アメリカ合衆国、ウィスコンシン州、マス ケーゴ、ヘイブン・ドライブ、エス80・ダ ブリュ17433

Claims (26)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 アレイを成して配列された複数のシンチ
    レータ素子と、互いに隣接する素子間に配置された反射
    材とを含むことを特徴とするコンピュータ断層撮影装置
    用シンチレータ。
  2. 【請求項２】 前記反射材が銀、アルミニウム及び金の
    うちの少なくとも１つから成る請求項１記載のシンチレ
    ータ。
  3. 【請求項３】 前記反射材が低い吸収率を有する請求項
    １記載のシンチレータ。
  4. 【請求項４】 前記反射材が白色の拡散反射材である請
    求項１記載のシンチレータ。
  5. 【請求項５】 前記白色の拡散反射材がＴｉＯ2 と注型
    可能な重合体とから成る組成物である請求項４記載のシ
    ンチレータ。
  6. 【請求項６】 前記組成物が約２０〜７０重量％のＴｉ
    Ｏ2 を含有する請求項５記載のシンチレータ。
  7. 【請求項７】 前記注型可能な重合体が光吸収剤を含有
    する請求項５記載のシンチレータ。
  8. 【請求項８】 前記光吸収剤が酸化クロムから成る請求
    項７記載のシンチレータ。
  9. 【請求項９】 前記注型可能な重合体がエポキシ樹脂で
    ある請求項５記載のシンチレータ。
  10. 【請求項１０】 前記反射材が約０．５〜６ミルの範囲
    内の厚さを有する請求項１記載のシンチレータ。
  11. 【請求項１１】 複数のシンチレータを結合して堆積物
    を形成する工程と、前記堆積物を切断して複数の第１の
    棒材堆積物を得る工程と、を含むことを特徴とするコン
    ピュータ断層撮影装置用シンチレータの製造方法。
  12. 【請求項１２】 各々のシンチレータが所定の厚さを有
    する請求項１１記載の方法。
  13. 【請求項１３】 前記所定の厚さが約３ｍｍであり、か
    つ前記堆積物を切断して複数の第１の棒材堆積物を得る
    前記工程が前記堆積物を約１ｍｍ間隔で切断することか
    ら成る請求項１１記載の方法。
  14. 【請求項１４】 前記所定の厚さが約１ｍｍであり、か
    つ前記堆積物を切断して複数の第１の棒材堆積物を得る
    前記工程が前記堆積物を約３ｍｍ間隔で切断することか
    ら成る請求項１１記載の方法。
  15. 【請求項１５】 前記所定の厚さが約１ｍｍであり、か
    つ前記堆積物を切断して複数の第１の棒材堆積物を得る
    前記工程が前記堆積物を約２ｍｍ間隔で切断することか
    ら成る請求項１１記載の方法。
  16. 【請求項１６】 前記所定の厚さが約２ｍｍであり、か
    つ前記堆積物を切断して複数の第１の棒材堆積物を得る
    前記工程が前記堆積物を約１ｍｍ間隔で切断することか
    ら成る請求項１１記載の方法。
  17. 【請求項１７】 前記所定の厚さが約３ｍｍであり、か
    つ前記堆積物を切断して複数の第１の棒材堆積物を得る
    前記工程が前記堆積物を約２ｍｍ間隔で切断することか
    ら成る請求項１１記載の方法。
  18. 【請求項１８】 前記所定の厚さが約２ｍｍであり、か
    つ前記堆積物を切断して複数の第１の棒材堆積物を得る
    前記工程が前記堆積物を約３ｍｍ間隔で切断することか
    ら成る請求項１１記載の方法。
  19. 【請求項１９】 更に、前記第１の棒材堆積物を個々の
    棒材に分離する工程、前記棒材間にギャップを設けなが
    ら前記棒材を取付具上に配置する工程、及び前記ギャッ
    プ中に反射材を注型して棒材アレイを形成する工程を含
    んでいる請求項１１記載の方法。
  20. 【請求項２０】 更に、複数の棒材アレイを結合して第
    ２の堆積物を形成する工程、前記第２の堆積物を切断し
    て約２ｍｍの第２の棒材を得る工程、前記第２の棒材間
    にギャップを設けながら前記第２の棒材を取付具上に配
    置する工程、並びに前記ギャップ中及び前記第２の棒材
    の外周上に反射材を注型する工程を含んでいる請求項１
    ９記載の方法。
  21. 【請求項２１】 更に、複数の棒材アレイを結合して第
    ２の堆積物を形成する工程、前記第２の堆積物を切断し
    て約３ｍｍの第２の棒材を得る工程、前記第２の棒材間
    にギャップを設けながら前記第２の棒材を取付具上に配
    置する工程、並びに前記ギャップ中及び前記第２の棒材
    の外周上に反射材を注型する工程を含んでいる請求項１
    ９記載の方法。
  22. 【請求項２２】 更に、複数の棒材アレイを結合して第
    ２の堆積物を形成する工程、前記第２の堆積物を切断し
    て約１ｍｍの第２の棒材を得る工程、前記第２の棒材間
    にギャップを設けながら前記第２の棒材を取付具上に配
    置する工程、並びに前記ギャップ中及び前記第２の棒材
    の外周上に反射材を注型する工程を含んでいる請求項１
    ９記載の方法。
  23. 【請求項２３】 アレイを成して配列された複数のシン
    チレータ素子と、前記アレイの縁端素子の外周に隣接し
    て配置された反射材とを含むことを特徴とするコンピュ
    ータ断層撮影装置用シンチレータ。
  24. 【請求項２４】 更に、互いに隣接する素子間に配置さ
    れた反射材を含んでいる請求項２３記載のシンチレー
    タ。
  25. 【請求項２５】 縁端素子の外周に隣接して配置された
    前記反射材及び互いに隣接する素子間に配置された前記
    反射材が、ＴｉＯ2 、光吸収剤としての酸化クロム、及
    び注型可能な重合体から成る組成物である請求項２４記
    載のシンチレータ。
  26. 【請求項２６】 縁端素子の外周に隣接して配置された
    前記反射材中の酸化クロムが、互いに隣接する素子間に
    配置された前記反射材中の酸化クロムより少ない請求項
    ２５記載のシンチレータ。
JP32481398A 1997-11-26 1998-11-16 コンピュータ断層撮影装置用シンチレータの製造方法 Expired - Fee Related JP4215318B2 (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/977439 1997-11-26
US08/977,439 US6344649B2 (en) 1997-11-26 1997-11-26 Scintillator for a multi-slice computed tomograph system

Publications (2)

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