CN105074501B - 放射线检测器和具备该放射线检测器的x射线ct装置 - Google Patents
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Abstract
为了提供一种使准直板的配置变得容易的X射线检测器以及X射线CT装置，特征在于，具备：放射线检测元件阵列，其将检测从放射线源产生的放射线的多个放射线检测元件配置在第1方向以及与第1方向正交的第2方向上；准直板，其沿着第1方向配置在所述放射线检测元件阵列的所述放射线源侧，去除散射线；以及准直板支持部，其具有用于支持所述准直板的槽，并沿着第2方向配置在所述放射线检测元件之间。
Description
技术领域
本发明涉及一种检测X射线、γ射线等的放射线检测器，尤其涉及一种支持为了去除散射线而设在放射线检测器的放射线源侧的准直板的支持部。此外，涉及一种具备这样的放射线检测器的X射线CT装置。
背景技术
作为医用图像诊断装置之一的X射线CT(Computed Tomography，计算机断层扫描)装置，使用通过使向被检体照射X射线的X射线管装置和将透射了被检体的X射线量的分布作为投影数据而检测出的X射线检测器在被检体周围旋转而得到的来自多个角度的投影数据重构被检体的断层图像，并显示重构的断层图像。通过X射线CT装置显示的图像描绘了被检体中的内脏形状，在图像诊断中使用。
以在X射线CT装置中使用的X射线检测器为代表的放射线检测器中，主要使用具备组合了陶瓷闪烁体等荧光体元件和光电二极管等光检测元件的检测元件的间接变换型检测器。此外，也逐渐使用将半导体元件作为检测元件而具备的直接变换型检测器。无论哪种放射线检测器，都采用将在旋转面内以X射线焦点为中心的圆弧上排列了1000个左右的检测元件的检测元件列进一步向旋转轴方向排列了多列的结构。此外，为了从透射被检体的X射线中去除散射X射线，在X射线检测器的X射线管装置侧，沿着旋转轴方向设置多个准直板。准直板由能够充分屏蔽X射线的金属薄板构成，面向X射线焦点以放射状地配置。
在近年来的X射线CT装置中，以缩短检查时间为主要目的，实现了旋转的高速化和检测元件列的多列化。旋转的高速化使向准直板施加的离心力增加，伴随检测元件列的多列化，准直板向旋转轴方向变长，准直板的强度下降。因此，当推进旋转的高速化和检测元件列的多列化时，在CT摄影中准直板容易变形。准直板的变形使向检测元件入射的X射线量变动，因此成为在断层图像上产生伪影的原因。在专利文献1中公开了能够减轻准直板的变形的X射线检测器和使用了该X射线检测器的X射线CT装置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2011/074470号
发明内容
发明要解决的课题
在专利文献1中，在与X射线检测器的X射线入射面平行地配置的树脂制支持板上设置槽，使准直板的一端嵌入沿着旋转轴方向设置的槽中而接合。在这样的结构中，随着检测元件列的多列化的推进，准直板和槽在旋转轴方向上变长，因此很难使准直板嵌入到槽中。
因此，本发明的目的是提供一种使准直板的配置变得容易的放射线检测器以及X射线CT装置。
用于解决课题的手段
为了实现上述目的，本发明的特征在于，具备：放射线检测元件阵列，其将检测从放射线源产生的放射线的多个放射线检测元件配置在第1方向以及与第1方向正交的第2方向上；准直板，其在所述放射线检测元件阵列的所述放射线源侧沿着第1方向被配置，用于去除散射线；以及准直板支持部，其具有用于支持所述准直板的槽，并在所述放射线检测元件之间沿着第2方向被配置。
发明效果
根据本发明，能够提供一种使准直板的配置变得容易的放射线检测器以及X射线CT装置。
附图说明
图1是表示本发明的X射线CT装置1的整体结构的框图。
图2是说明X射线焦点201与X射线检测器106的位置关系的图。
图3是表示第一实施方式的结构的图，是图2的A-A剖面图。
图4是表示第一实施方式的主要部分的图，是图3的B内的放大图。
图5是表示第一实施方式的主要部分的图，是图4的C-C剖面图。
图6是表示准直板支持部323的配置位置的一例的图。
图7是表示第二实施方式的主要部分的图。
图8是表示第三实施方式的结构的图，是图2的A-A剖面图。
图9是表示第三实施方式的主要部分的图，是图7的E-E剖面图。
具体实施方式
本实施方式的放射线检测器的特征在于，具备：放射线检测元件阵列，其将检测从放射线源产生的放射线的多个放射线检测元件配置在第1方向以及与第1方向正交的第2方向上；准直板，其沿着第1方向配置在所述放射线检测元件阵列的所述放射线源侧，去除散射线；以及准直板支持部，其具有用于支持所述准直板的槽，并沿着第2方向配置在所述放射线检测元件之间。
此外，所述准直板支持部为偶数个，并被配备于以第1方向的中心位置为基准对称的位置上。
此外，配置所述准直板支持部的放射线检测元件间的宽度比没有配置所述准直板支持部的放射线检测元件间的宽度更宽。
此外，所述放射线检测元件由在放射线入射时发出可见光的闪烁器元件和在所述可见光入射时输出电信号的光检测元件构成，在所述闪烁器元件之间设有用于反射所述可见光的反射材料，所述准直板支持部由与所述反射材料相同的材质构成。
此外，本实施方式的X射线CT装置的特征在于，具备：所述放射线源；上述所记载的放射线检测器，其与所述放射线源相对配置，并检测透射被检体的放射线；旋转圆盘，其搭载所述放射线源和所述放射线检测器，在所述被检体的周围进行旋转；图像重构装置，其基于由所述放射线检测器检测出的来自多个角度的透射放射线量，重构所述被检体的断层图像；以及图像显示装置，其显示由所述图像重构装置重构的断层图像。
此外，配置所述放射线检测器的准直板支持部的位置是图像重构时的最大切片厚度的连接点的位置。
以下，使用附图，详细说明发明的放射线检测器和X射线CT装置。另外，在以下的说明和附图中，对具有相同功能结构的构成要素赋予相同的符号，并省略重复说明。此外，为了有助于理解各图的方向，在各图的左下角示出XYZ坐标系。
(第一实施方式)
首先，使用图1说明本实施方式的医用图像诊断装置的一例即X射线CT装置的整体结构。图1是表示X射线CT装置1的整体结构的框图。如图1所示，X射线CT装置1具备扫描机架部100和操作单元120。
扫描机架部100具备：X射线管装置101、旋转圆盘102、准直器103、X射线检测器106、数据收集装置107、寝台装置105、机架控制装置108、寝台控制装置109、X射线控制装置110、高电压产生装置111。
X射线管装置101是向承载在寝台装置105上的被检体照射X射线的装置。准直器103是限制从X射线管装置101照射的X射线的放射范围的装置。旋转圆盘102具备在寝台装置105上承载的被检体进入的开口部104，并且搭载X射线管装置101和X射线检测器106，在被检体的周围旋转。
X射线检测器106是与X射线管装置101相对配置，通过检测透射被检体的X射线来测量透射X射线的空间分布的装置，以旋转圆盘102的旋转面(XY面)内的周向和旋转轴方向(与Z轴平行的方向)二维排列了大量X射线检测元件而得。另外，对X射线检测器106的细节进行后述。
数据收集装置107是将通过X射线检测器106检测出的X射线量作为数字数据而收集的装置。机架控制装置108是控制旋转圆盘102的旋转的装置。寝台控制装置109是控制寝台装置105的上下左右前后移动的装置。高电压产生装置111是产生向X射线管装置101施加的高电压的装置。X射线控制装置110是控制高电压产生装置111的输出的装置。
操作台120具备输入装置121、图像运算装置122、显示装置125、存储装置123、系统控制装置124。输入装置121是用于输入被检体姓名、检查日期时间、摄影条件等的装置，具体是键盘或指点设备。图像运算装置122是对从数据收集装置107发送的测量数据进行运算处理来进行CT图像重构的装置。显示装置125是显示由图像运算装置122生成的CT图像的装置，具体是CRT(Cathode-Ray Tube，阴极射线管)或液晶显示器等。存储装置123是存储由数据收集装置107收集的数据和由图像运算装置122生成的CT图像的图像数据的装置，具体是HDD(Hard Disk Drive，硬盘驱动器)等。系统控制装置124是控制这些装置以及机架控制装置108、寝台控制装置109、X射线控制装置110的装置。
基于从输入装置121输入的摄影条件，尤其是管电压和管电流等，X射线控制装置110控制高电压产生装置111，由此从高电压产生装置111向X射线管装置101供给预定的电力。通过供给的电力，X射线管装置101向被检体照射与摄影条件对应的X射线。X射线检测器106通过大量X射线检测元件检测出从X射线管装置101照射并透射了被检体的X射线，并测量透射X射线的分布。旋转圆盘102被机架控制装置108控制，根据从输入装置121输入的摄影条件尤其是转速等进行旋转。寝台装置105被寝台控制装置109控制，根据从输入装置121输入的摄影条件尤其是螺旋间距等动作。
与旋转圆盘102的旋转一起重复来自X射线管装置101的X射线照射和基于X射线检测器106的透射X射线分布的测量，由此取得来自各个角度的投影数据。在投影数据中，将表示各角度的视图(View)与X射线检测器106的检测元件编号即通道(ch)编号和列编号对应起来。将取得的来自各个角度的投影数据发送给图像处理装置122。图像处理装置122对发送的来自各个角度的投影数据进行逆投影处理，由此重构CT图像。将进行重构而得的CT图像显示在显示装置125中。
使用图2说明X射线检测器106。图2是表示X射线焦点201与X射线检测器106的位置关系的图。X射线检测器106具备散射线去除部202和检测元件模块203。
散射线去除部202是去除通过被检体等产生的散射线的部件，如后所述，面向X射线焦点201以放射状地配置能够充分屏蔽X射线的金属薄板而构成。通过X射线检测器106检测出包含散射线的X射线时，不能正确地测量因被检体而减弱的X射线量，重构的断层图像的画质劣化。
检测元件模块203是测量透射了散射线去除部202的X射线的空间分布的部件，在平板上二维排列用于测量X射线量的X射线检测元件而构成。X射线检测器106具备多个检测元件模块203，在旋转圆盘102的旋转面(XY面)上以构成由X射线焦点201为中心的圆弧的切线形成的多角形状的方式配置各检测元件模块203。通过这样配置各检测元件模块203，将X射线检测元件大致配置在以X射线焦点201为中心的圆弧上。另外，在图2中为了附图的简化只描绘了7个检测元件模块203，但检测元件模块203的数量并不限于7个。
使用图3至图5说明散射线去除部202和检测元件模块203。图3是图2中的A-A剖面图，左右方向为旋转圆盘102的旋转轴方向(与Z轴平行的方向)。图4是图3中的B内放大图。图5是图4中的C-C剖面图，与纸面垂直的方向为旋转圆盘102的旋转轴方向(与Z轴平行的方向)。
检测元件模块203具备基板333、光检测元件阵列332、闪烁器元件阵列331。散射线去除部202具备准直板321、带有槽的柱322、准直板支持部323。
基板333保持光检测元件阵列332和带有槽的柱322，由环氧玻璃等构成。
光检测元件阵列332被设置在基板333的上表面，二维排列了用于检测闪烁器元件阵列331的发光的光检测元件332a。在光检测元件332a中例如使用光电二极管。
闪烁器元件阵列331被设置在光检测元件阵列332的上表面，通过接受X射线来发出与X射线量对应的量的可见光的闪烁器元件331a被光反射材料331b隔开并进行了二维排列。各闪烁器元件331a与各光检测元件332a一一对应，通过一组的闪烁器元件331a和光检测元件332a构成一个X射线检测元件。光反射材料331b反射由闪烁器元件331a发出的可见光，通过环氧树脂等透明粘合剂固定二氧化钛等白色粉末而构成。光反射材料331b的厚度越厚，或者光反射材料331b内的白色粉末的密度越高，越能够降低向相邻的X射线检测元件的可见光的泄漏。
光检测元件阵列332和闪烁器元件阵列331，排列的X射线检测元件的数量越多，则构成部件的成品率越下降，或者组装时的难度越增加。因此，为了避免这些问题，通过分割光检测元件阵列332、闪烁器元件阵列331以及基板333中的至少一个后进行组合，即使排列的X射线检测元件的数量变多也可以。在图3中示出了在一个基板333上，在旋转轴方向分别组合2个分割后的光检测元件阵列332和闪烁器元件阵列331而构成的例子。分割方式并不限定于图3。
准直板321是能够充分屏蔽X射线的金属薄板，例如由钨或钼等重金属板材构成。将准直板321配置成从X射线焦点201观察X射线检测器106时，由准直板321形成的影子沿着旋转轴方向(与Z轴平行的方向)大致位于圆弧上排列的X射线检测元件之间。具体而言，在旋转圆盘102的旋转面(XY面)内向X射线焦点201以放射状或与旋转轴方向(与Z轴平行的方向)平行的方式配置准直板321。通过这样配置准直板321，来自X射线焦点201的直接射线向X射线检测元件入射，通过被检体等产生的散射线被准直板321屏蔽，阻止向X射线检测元件的入射。
带有槽的柱322用旋转轴方向(与Z轴平行的方向)的端部支持准直板321，在侧面具有未图示的槽，被设置在基板333上。在旋转面(XY面)内，面向X射线焦点201以放射状形成带有槽的柱322的槽。向带有槽的柱322的槽中嵌入准直板321，由此在旋转面(XY面)内面向X射线焦点201以放射状配置准直板321。也可以通过粘合剂固定准直板321和带有槽的柱322。
准直板支持部323从X射线检测器106侧支持准直板321，并被设置在闪烁器元件阵列331上。准直板支持部323被配置在沿着旋转轴方向(与Z轴平行的方向)排列的X射线检测元件之间，并具有嵌入准直板321的槽324。在旋转面(XY面)大致排列成圆弧的X射线检测元件之间形成槽324。槽324的形状只要不妨碍面向X射线焦点201放射状地配置嵌入的准直板321，则可以是任何形状。此外，也可以用粘合剂固定在槽324中嵌入的准直板321。
比沿着旋转轴方向排列的X射线检测元件的间隔薄地形成准直板支持部323的厚度，使得准直板支持部323不碰到形成X射线检测元件的闪烁器元件331a即可。为了降低准直板支持部323对X射线的吸收，准直板支持部323的材质是X射线吸收率低的材质，例如优选是环氧树脂等。此外，为了降低准直板支持部323对从闪烁器元件331a产生的可见光的吸收，准直板支持部323的材质优选是与光反射材料331b相同的材质。
只要在沿着旋转轴方向排列的X射线检测元件之间，则准直板支持部323可以配置在任意位置上，但优选将准直板支持部323配置在以旋转轴方向的X射线检测器的中心位置为基准对称的位置上。通过将准直板支持部323配置在旋转轴方向上对称的位置，能够更均匀地支持准直板321。
并且，优选将准直板支持部323配置于在旋转轴方向上，图像重构时的最大切片厚度的连接点的位置。在向旋转轴方向排列了多个X射线检测元件列的多切片检测器中，可以对每个X射线检测元件列进行图像重构，并且通过相加多个列的测量数据，能够得到切片厚度厚的图像。例如，若为64列的多切片检测器，则能够在1次的测量中得到64幅图像，并且通过对16列的测量数据进行相加运算能够以16倍的切片厚度得到4幅图像。但是，若在某切片厚度中存在准直板支持部323那样的异物，则有时导致该切片厚度的图像的画质下降。
因此，为了防止这样的画质下降，优选在图像重构时的最大切片厚度的连接点位置配置准直板支持部323。使用图6说明具体的配置例。图6是64列的多切片检测器的概要图，图6(a)是相加16列的测量数据的情况，图6(b)是相加8列的测量数据的情况。在图6的多切片检测器中，以16列形成最大切片厚度的情况下，图中的Z0和Z1的位置成为最大切片厚度的连接点的位置。在该位置配置准直板支持部323时，无论是任何切片厚度，在该切片厚度中都不存在准直板支持部323。
即，在对图6(a)所示的16列的测量数据进行相加运算的情况下，在对图6(b)所示的8列的测量数据进行相加运算的情况下，或即使在对未图示的4列或2列的测量数据进行相加运算的情况下，在某切片厚度中不会存在准直板支持部323那样的异物，能够防止画质下降。
并且，也可以在旋转轴方向除了成为X射线检测器的中心的位置以外的位置配置准直板支持部323。在成为旋转轴方向的X射线检测器的中心的位置，即在图6中Z0的位置，向X射线检测元件入射的X射线相对于入射面大致正交，因此是容易得到高画质的断层图像的位置。若在这样的位置存在准直板支持部323那样的异物，则有时导致高画质的断层图像的画质下降。
因此，也可以在旋转轴方向除了成为X射线检测器的中心的位置以外的位置配置准直板支持部323。通过这样配置准直板支持部323，能够防止容易获得高画质的断层图像的位置的画质下降。
根据以上说明的结构，能够提供一种即使检测元件列的多列化进展，也能够容易使准直板321嵌入到准直板支持部323的槽324中，使准直板321的配置变得容易的放射线检测器以及搭载了这样的放射线检测器的X射线CT装置。
此外，通过恰当地选择准直板支持部323的材质，能够减少准直板支持部323引起的X射线检测器的输出下降。并且，通过将准直板支持部323配置在恰当的位置，能够防止画质下降。
(第二实施方式)
使用图7对第二实施方式进行说明。与第一实施方式的不同点在于，在旋转轴方向(与Z轴平行的方向)X射线检测元件成为局部不等间隔，除此以外与第一实施方式相同，因此省略说明。另外，图7可以代替第一实施方式的图4。
根据准直板支持部323的材质和数量，以比沿着旋转轴方向排列的X射线检测元件的间隔薄地形成的准直板支持部323中，为了支持准直板321有时机械强度不足。为了弥补准直板支持部323的机械强度不足，使准直板支持部323的厚度变厚即可。但是，使准直板支持部323比沿着旋转轴方向排列的X射线检测元件的间隔厚时，准直板支持部323对X射线检测元件产生干扰，与准直板支持部323相邻的X射线检测元件的输出信号下降。
因此，在本实施方式中，使配置准直板支持部323的X射线检测元件间的宽度比没有配置准直板支持部323的X射线检测元件间的宽度宽，即使为了弥补机械的强度不足而使准直板支持部323的厚度变厚，准直板支持部323也不会对X射线检测元件产生干扰。具体而言，如图7所示，相对于没有配置准直板支持部323的X射线检测元件间的宽度D，将配置准直板支持部323的X射线检测元件间的宽度设为D+δ(δ≠0)。另外，在这样构成的情况下，在旋转轴方向X射线检测元件的间隔成为局部不等间隔，因此图像运算装置122对从数据收集装置107送出的测量数据实施用于校正旋转轴方向的错位的处理后进行逆投影处理。
根据以上说明的结构，能够提供一种即使检测元件列的多列化进展，也能够容易使准直板321嵌入到准直板支持部323的槽324中，使准直板321的配置变得容易的放射线检测器以及搭载了这样的放射线检测器的X射线CT装置。并且，能够构成不产生准直板支持部323的机械强度不足的放射线检测器。
(第三实施方式)
使用图8和图9对第三实施方式进行说明。与第一实施方式的不同点在于，作为带有槽的柱322的代替，使用柱721和带有槽的平板722，除此以外与第一实施方式相同，因此省略说明。另外，图8可以代替第一实施方式的图3。此外，图9是图8中的E-E剖面图，可以代替第一实施方式的图5。
柱721支持带有槽的平板722，被设置在基板333上。柱721的高度比组合了光检测元件阵列332和闪烁器元件阵列331、准直板支持部323、准直板321的高度低。
带有槽的平板722从旋转轴方向支持准直板321，被设置在柱721的上端。带有槽的平板722具有准直板321嵌入的槽723，在旋转面(XY面)槽723的位置是X射线检测元件间。各槽723的间隔比设置在准直板支持部323上的槽324的间隔略窄，以面向X射线焦点201放射状地配置准直板321的方式设置槽723和槽324。若不会妨碍面向X射线焦点201放射状地配置准直板321，则槽723的形状可以是任意的形状。此外，也可以用粘合剂固定嵌入到槽723的准直板321。
若是这样结构的带有槽的平板722，则能够将多个平板重叠地同时实施槽加工，因此还能够抑制加工成本。此外，在连接X射线焦点201与各X射线检测元件的方向，带有槽的平板722所具有的槽723的长度比第一实施方式的带有槽的柱322所具有的槽的长度短，因此能够更容易地进行准直板321的嵌入。
根据以上说明的结构，能够提供一种即使检测元件列的多列化进展，也能够容易使准直板321嵌入到准直板支持部323的槽324中，使准直板321的配置变得容易的放射线检测器以及搭载了这样的放射线检测器的X射线CT装置。并且，准直板321向带有槽的平板722所具有的槽723的嵌入也变得容易。
另外，上述的实施方式并不是限定本发明的结构，而是表示具体的实施方式的例子，即使是具有相同效果的其他方式也能够实现本发明。例如，在上述的实施方式中说明了组合了闪烁器元件阵列331和光检测元件阵列332的间接变换型检测器，但在将闪烁器元件阵列331和光检测元件阵列332的组合置换成半导体元件阵列的直接变换型检测器中也能够实现本发明。
此外，以X射线检测器为例说明了实施方式，但本发明还包括检测γ射线的检测器等放射线检测器。此外，作为放射线源的例子说明了X射线管装置，但也可以使用利用了同位素的γ射线发生源。
符号说明
1 X射线CT装置、100 扫描机架部、101 X射线管装置、102 旋转圆盘、103 准直器、104 开口部、105 寝台装置、106 X射线检测器、107 数据收集装置、108 机架控制装置、109寝台控制装置、110 X射线控制装置、111 高电压产生装置、120 操作台、121 输入装置、122图像运算装置、123 存储装置、124 系统控制装置、125 显示装置、201 X射线焦点、202 散射线去除部、203 检测元件模块、321 准直板、322 带有槽的柱、323 准直板支持部、324槽、331 闪烁器元件阵列、331a 闪烁器元件、331b 光反射材料、332 光检测元件阵列、332a光检测元件、333 基板、721 柱、722 带有槽的平板、723 槽。
Claims (6)
1.一种放射线检测器，其特征在于，具备：
放射线检测元件阵列，其将检测从放射线源产生的放射线的多个放射线检测元件配置在第1方向以及与第1方向正交的第2方向上；
准直板，其在所述放射线检测元件阵列的所述放射线源侧沿着第1方向被配置，用于去除散射线；以及
准直板支持部，其具有用于支持所述准直板的槽，并在所述放射线检测元件之间沿着第2方向被配置。
2.根据权利要求1所述的放射线检测器，其特征在于，
所述准直板支持部为偶数个，并被配置于以第1方向的中心位置为基准对称的位置上。
3.根据权利要求1所述的放射线检测器，其特征在于，
配置所述准直板支持部的放射线检测元件间的宽度比没有配置所述准直板支持部的放射线检测元件间的宽度更宽。
4.根据权利要求1所述的放射线检测器，其特征在于，
所述放射线检测元件由在放射线入射时发出可见光的闪烁器元件和在所述可见光入射时输出电信号的光检测元件构成，
在所述闪烁器元件之间设有用于反射所述可见光的反射材料，
所述准直板支持部由与所述反射材料相同的材质构成。
5.一种X射线CT装置，其特征在于，具备：
放射线源；
权利要求1所述的放射线检测器，其与所述放射线源相对配置，检测透射被检体的放射线；
旋转圆盘，其搭载所述放射线源和所述放射线检测器，在所述被检体的周围进行旋转；
图像重构装置，其基于由所述放射线检测器检测出的来自多个角度的透射放射线量，重构所述被检体的断层图像；以及
图像显示装置，其显示由所述图像重构装置重构的断层图像。
6.根据权利要求5所述的X射线CT装置，其特征在于，
配置所述放射线检测器的准直板支持部的位置是图像重构时的最大切片厚度的连接点的位置。
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