| 【発明の名称】 |
放射線照射・検出装置および放射線断層撮影装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】柳田 弘文
【氏名】熊崎 昌也
【氏名】郷野 誠
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| 【要約】 |
【課題】放射線ビームの照射位置を精度良く検出する手段を備えた放射線照射・検出装置および放射線断層撮影装置を実現する。
【解決手段】放射線ビーム４０の厚みの方向ｚにおいてその厚みよりも大きな寸法を持ちその方向における放射線ビームの照射位置に応じて互いに逆な変化特性の放射線検出信号を生じる１対の放射線検出素子２４２，２４４の放射線検出信号の差に基づいて、放射線検出素子アレイ２４における放射線ビームの照射位置を示す照射位置信号を得るようにした。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 照射方向に垂直でかつ互いに垂直な２つの方向の一方では相対的に大きな寸法の幅を持ち他方では相対的に小さな寸法の厚みを持つ放射線ビームを照射する放射線照射手段と、前記放射線ビームの厚みの方向において前記放射線ビームの厚みよりも大きな寸法を持つ放射線検出素子が前記放射線ビームの幅の方向に複数個配列され前記放射線ビームの照射を受ける放射線検出素子アレイと、前記放射線検出素子アレイの少なくとも一端部に設けられ、前記放射線ビームの厚みの方向において前記放射線ビームの厚みよりも大きな寸法を持ちその方向における前記放射線ビームの照射位置に応じた変化特性の放射線検出信号を生じる少なくとも２個の放射線検出素子と、前記少なくとも２個の放射線検出素子の放射線検出信号の和に基づいて、前記放射線検出素子アレイにおける前記放射線ビームの照射位置を示す照射位置信号を生じる照射位置検出手段と、を具備することを特徴とする放射線照射・検出装置。
【請求項２】 照射方向に垂直でかつ互いに垂直な２つの方向の一方では相対的に大きな寸法の幅を持ち他方では相対的に小さな寸法の厚みを持つ放射線ビームを照射する放射線照射手段と、前記放射線ビームの厚みの方向において前記放射線ビームの厚みよりも大きな寸法を持つ放射線検出素子が前記放射線ビームの幅の方向に複数個配列され前記放射線ビームの照射を受ける放射線検出素子アレイと、前記放射線検出素子アレイの少なくとも一端部に設けられ、前記放射線ビームの厚みの方向において前記放射線ビームの厚みよりも大きな寸法を持ちその方向における前記放射線ビームの照射位置に応じて互いに逆な変化特性の放射線検出信号を生じる１対の放射線検出素子と、前記１対の放射線検出素子の放射線検出信号の差に基づいて、前記放射線検出素子アレイにおける前記放射線ビームの照射位置を示す照射位置信号を生じる照射位置検出手段と、を具備することを特徴とする放射線照射・検出装置。
【請求項３】 照射方向に垂直でかつ互いに垂直な２つの方向の一方では相対的に大きな寸法の幅を持ち他方では相対的に小さな寸法の厚みを持つ放射線ビームを照射する放射線照射手段と、前記放射線ビームの厚みの方向において前記放射線ビームの厚みよりも大きな寸法を持つ放射線検出素子が前記放射線ビームの幅の方向に複数個配列され前記放射線ビームの照射を受ける放射線検出素子アレイと、前記放射線検出素子アレイの少なくとも一端部に設けられ、前記放射線ビームの厚みの方向において前記放射線ビームの厚みよりも大きな寸法を持ちその方向における前記放射線ビームの照射位置に応じた変化特性の放射線検出信号を生じる少なくとも２個の放射線検出素子と、前記少なくとも２個の放射線検出素子の放射線検出信号の和に基づいて、前記放射線検出素子アレイにおける前記放射線ビームの照射位置を示す照射位置信号を生じる照射位置検出手段と、前記照射位置信号に基づいて、前記放射線検出素子アレイにおける前記放射線ビームの照射位置を調節する調節手段と、前記放射線検出素子アレイによる複数ビューの放射線検出信号に基づいて前記放射線ビームの通過領域についての断層像を生成する断層像生成手段と、を具備することを特徴とする放射線断層撮影装置。
【請求項４】 照射方向に垂直でかつ互いに垂直な２つの方向の一方では相対的に大きな寸法の幅を持ち他方では相対的に小さな寸法の厚みを持つ放射線ビームを照射する放射線照射手段と、前記放射線ビームの厚みの方向において前記放射線ビームの厚みよりも大きな寸法を持つ放射線検出素子が前記放射線ビームの幅の方向に複数個配列され前記放射線ビームの照射を受ける放射線検出素子アレイと、前記放射線検出素子アレイの少なくとも一端部に設けられ、前記放射線ビームの厚みの方向において前記放射線ビームの厚みよりも大きな寸法を持ちその方向における前記放射線ビームの照射位置に応じて互いに逆な変化特性の放射線検出信号を生じる１対の放射線検出素子と、前記１対の放射線検出素子の放射線検出信号の差に基づいて、前記放射線検出素子アレイにおける前記放射線ビームの照射位置を示す照射位置信号を生じる照射位置検出手段と、前記照射位置信号に基づいて、前記放射線検出素子アレイにおける前記放射線ビームの照射位置を調節する調節手段と、前記放射線検出素子アレイによる複数ビューの放射線検出信号に基づいて前記放射線ビームの通過領域についての断層像を生成する断層像生成手段と、を具備することを特徴とする放射線断層撮影装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、放射線照射・検出装置および放射線断層撮影装置に関し、特に、幅と厚みを持つ放射線ビームを照射し、この放射線ビームを、その厚みよりも大きな寸法を持つ放射線検出素子を放射線ビームの幅の方向に複数個配列した放射線検出素子アレイで受ける放射線照射・検出装置、およびそのような放射線照射・検出装置を備えた放射線断層撮影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】放射線断層撮影装置の一例として、例えば、Ｘ線ＣＴ(computed tomography)装置がある。Ｘ線ＣＴ装置においては、放射線としてはＸ線が利用される。そして、放射線照射・検出装置、すなわちＸ線照射・検出装置を被検体の周りで回転（スキャン(scan)）させて、被検体の周囲の複数のビュー(view)方向でそれぞれＸ線による被検体の投影データ(data)を測定し、それら投影データに基づいて断層像を生成（再構成）するようになっている。
【０００３】Ｘ線照射装置は、撮影範囲を包含する幅を持ちそれに垂直な方向に所定の厚みを持つＸ線ビームを照射する。Ｘ線検出装置は、Ｘ線ビームの幅の方向に多数のＸ線検出素子をアレイ(array) 状に配列した多チャンネル(channel) のＸ線検出器によってＸ線を検出する。
【０００４】Ｘ線検出器は、Ｘ線ビームの幅の方向に、Ｘ線ビームの幅に相当する寸法（幅）を有する。また、Ｘ線ビームの厚みの方向に、Ｘ線ビームの厚みよりも大きな寸法（厚み）を有する。
【０００５】Ｘ線ビームの厚みは、断層撮影のスライス(slice) 厚を決定する。スライス厚は、撮影の目的に合わせて適宜の値に調節される。スライス厚の調節には、Ｘ線ビームの厚みを調節するコリメータ(collimeter)が用いられる。コリメータは、また、Ｘ線検出器におけるＸ線ビームの厚み方向の照射位置をも調節する。これによって、例えば、Ｘ線ビームを、その厚み方向において常にＸ線検出器の中央に入射するように調節し、予め較正された既知の感度でのＸ線検出が行えるようしている。
【０００６】Ｘ線検出器に対するＸ線ビームの照射位置を調節するためには、Ｘ線検出器における厚み方向のＸ線ビームの照射位置を検出する必要がある。そのために、図１０に示すように、Ｘ線検出器９０の端部に、照射位置検出用のＸ線検出素子９２が設けられる。
【０００７】Ｘ線検出素子９２は、そのＸ線入射面９２０の幅が、矢印９４の方向すなわちＸ線ビーム１００の厚みの方向での距離に応じて、次第に変化するようになっている。このようなＸ線検出素子９２は、Ｘ線検出器９０の一番端のＸ線検出素子の前面をＸ線遮蔽板９６で対角的に半分覆うことによって構成される。
【０００８】Ｘ線検出素子９２がこのようなＸ線入射面９２０を有することにより、Ｘ線ビーム１００が矢印９４の方向で変位すると、それに応じてＸ線検出素子９２のＸ線検出信号が変化する。したがって、Ｘ線検出素子９２の検出信号の値により、Ｘ線検出器９０におけるＸ線ビーム１００の厚み方向の照射位置を示すことができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】このような構成でＸ線検出器における厚み方向のＸ線照射位置を検出する場合、照射位置検出用のＸ線検出素子はその受光面積の半分が遮蔽板によって覆われているため、本来のＸ線入射面の半分しか受光に関与しないので、Ｘ線検出感度が半分になる。このため、位置検出データの精度が悪く、Ｘ線照射位置の調節を精度良く行うことができない。このような事情は、Ｘ線に限らず例えばγ線等の他の種類の放射線を利用する場合も同様である。
【００１０】本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、照射位置を精度良く検出する手段を備えた放射線照射・検出装置および放射線断層撮影装置を実現することである。
【００１１】本発明の第２の目的は、特定の放射線検出器を放射線ビーム位置検出器としてのみならず、放射線ビームのレファレンスチャンネルとしても機能させ、検出器チャンネルの増設の必要性を抑制することのできる放射線照射・検出装置および放射線断層撮影装置を実現することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
（１）上記の課題を解決する第１の発明は、照射方向に垂直でかつ互いに垂直な２つの方向の一方では相対的に大きな寸法の幅を持ち他方では相対的に小さな寸法の厚みを持つ放射線ビームを照射する放射線照射手段と、前記放射線ビームの厚みの方向において前記放射線ビームの厚みよりも大きな寸法を持つ放射線検出素子が前記放射線ビームの幅の方向に複数個配列され前記放射線ビームの照射を受ける放射線検出素子アレイと、前記放射線検出素子アレイの少なくとも一端部に設けられ、前記放射線ビームの厚みの方向において前記放射線ビームの厚みよりも大きな寸法を持ちその方向における前記放射線ビームの照射位置に応じた変化特性の放射線検出信号を生じる少なくとも２個の放射線検出素子と、前記少なくとも２個の放射線検出素子の放射線検出信号の和に基づいて、前記放射線検出素子アレイにおける前記放射線ビームの照射位置を示す照射位置信号を生じる照射位置検出手段と、を具備することを特徴とする。
【００１３】（２）上記の課題を解決する第２の発明は、照射方向に垂直でかつ互いに垂直な２つの方向の一方では相対的に大きな寸法の幅を持ち他方では相対的に小さな寸法の厚みを持つ放射線ビームを照射する放射線照射手段と、前記放射線ビームの厚みの方向において前記放射線ビームの厚みよりも大きな寸法を持つ放射線検出素子が前記放射線ビームの幅の方向に複数個配列され前記放射線ビームの照射を受ける放射線検出素子アレイと、前記放射線検出素子アレイの少なくとも一端部に設けられ、前記放射線ビームの厚みの方向において前記放射線ビームの厚みよりも大きな寸法を持ちその方向における前記放射線ビームの照射位置に応じて互いに逆な変化特性の放射線検出信号を生じる１対の放射線検出素子と、前記１対の放射線検出素子の放射線検出信号の差に基づいて、前記放射線検出素子アレイにおける前記放射線ビームの照射位置を示す照射位置信号を生じる照射位置検出手段と、を具備することを特徴とする。
【００１４】第１の発明および第２の発明において、前記照射位置信号に基づいて、前記放射線検出素子アレイにおける前記放射線ビームの照射位置を調節する調節手段を備えることが、放射線検出素子アレイにおける放射線ビームの照射位置を適正化する点で好ましい。
【００１５】（３）上記の課題を解決する第３の発明は、照射方向に垂直でかつ互いに垂直な２つの方向の一方では相対的に大きな寸法の幅を持ち他方では相対的に小さな寸法の厚みを持つ放射線ビームを照射する放射線照射手段と、前記放射線ビームの厚みの方向において前記放射線ビームの厚みよりも大きな寸法を持つ放射線検出素子が前記放射線ビームの幅の方向に複数個配列され前記放射線ビームの照射を受ける放射線検出素子アレイと、前記放射線検出素子アレイの少なくとも一端部に設けられ、前記放射線ビームの厚みの方向において前記放射線ビームの厚みよりも大きな寸法を持ちその方向における前記放射線ビームの照射位置に応じた変化特性の放射線検出信号を生じる少なくとも２個の放射線検出素子と、前記少なくとも２個の放射線検出素子の放射線検出信号の和に基づいて、前記放射線検出素子アレイにおける前記放射線ビームの照射位置を示す照射位置信号を生じる照射位置検出手段と、前記照射位置信号に基づいて、前記放射線検出素子アレイにおける前記放射線ビームの照射位置を調節する調節手段と、前記放射線検出素子アレイによる複数ビューの放射線検出信号に基づいて前記放射線ビームの通過領域についての断層像を生成する断層像生成手段と、を具備することを特徴とする。
【００１６】（４）上記の課題を解決する第４の発明は、照射方向に垂直でかつ互いに垂直な２つの方向の一方では相対的に大きな寸法の幅を持ち他方では相対的に小さな寸法の厚みを持つ放射線ビームを照射する放射線照射手段と、前記放射線ビームの厚みの方向において前記放射線ビームの厚みよりも大きな寸法を持つ放射線検出素子が前記放射線ビームの幅の方向に複数個配列され前記放射線ビームの照射を受ける放射線検出素子アレイと、前記放射線検出素子アレイの少なくとも一端部に設けられ、前記放射線ビームの厚みの方向において前記放射線ビームの厚みよりも大きな寸法を持ちその方向における前記放射線ビームの照射位置に応じて互いに逆な変化特性の放射線検出信号を生じる１対の放射線検出素子と、前記１対の放射線検出素子の放射線検出信号の差に基づいて、前記放射線検出素子アレイにおける前記放射線ビームの照射位置を示す照射位置信号を生じる照射位置検出手段と、前記照射位置信号に基づいて、前記放射線検出素子アレイにおける前記放射線ビームの照射位置を調節する調節手段と、前記放射線検出素子アレイによる複数ビューの放射線検出信号に基づいて前記放射線ビームの通過領域についての断層像を生成する断層像生成手段と、を具備することを特徴とする。
【００１７】第１の発明乃至第４の発明において、前記少なくとも２個ないし１対の放射線検出素子は前記放射線検出素子アレイの両端部に設けられたものであることが、放射線検出素子アレイにおける放射線照射位置をより適切に検出する点で好ましい。
【００１８】また、第２の発明または第４の発明において、前記１対の放射線検出素子の放射線検出信号の和に基づいて、前記放射線の強度を示す信号を生じる放射線強度検出手段を備えることが、放射線検出信号のレファレンスを得る点で好ましい。
【００１９】また、第１の発明乃至第４の発明において、前記放射線がＸ線であることが、その発生、検出および制御等に関し実用的な手段が最も充実している点で好ましい。
【００２０】（作用）本発明によれば、放射線検出器として少なくとも２個の放射線検出素子を用いているので、放射線ビームの検出に関与する部分の面積が大きくなり、検出感度が高まる。
【００２１】また、放射線ビームの照射位置に応じて互いに逆方向に変化する１対の放射線検出素子を用いた場合は、両者の検出信号の差を利用することにより、照射位置検出の感度が、単一の放射線検出素子の検出信号を利用する場合の２倍に向上する。これによって、位置検出データの精度が向上する。
【００２２】さらに、放射線ビームの照射位置に応じて互いに逆方向に線形に変化する１対の放射線検出素子を用いた場合は、両者の検出信号の和をとることによって、この１対の放射線検出素子が１つのレファレンスチャンネルとして作用する。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態に限定されるものではない。
【００２４】図１にＸ線ＣＴ装置のブロック(block) 図を示す。本装置は本発明の実施の形態の一例である。図１に示すように、本装置は、走査ガントリ(gantry)２と、撮影テーブル４と、操作コンソール(console) ６を備えている。
【００２５】走査ガントリ２は、放射線源としてのＸ線管２０を有する。Ｘ線管２０から放射された図示しないＸ線は、コリメータ(collimater)２２により例えば扇状のＸ線ビームとなるように成形され、検出器アレイ(array) ２４に照射されるようになっている。Ｘ線管２０とコリメータ２２は、本発明における放射線照射手段の実施の形態の一例である。
【００２６】検出器アレイ２４は、本発明における放射線検出素子アレイの実施の形態の一例である。検出器アレイ２４は、扇状のＸ線ビームの幅の方向にアレイ状に配列された複数のＸ線検出素子を有する。検出器アレイ２４の構成については後にあらためて説明する。
【００２７】Ｘ線管２０、コリメータ２２および検出器アレイ２４は、Ｘ線照射・検出装置を構成する。Ｘ線照射・検出装置は、本発明における放射線照射・検出装置の実施の形態の一例である。Ｘ線照射・検出装置の構成については後にあらためて説明する。検出器アレイ２４にはデータ収集部２６が接続されている。データ収集部２６は、検出器アレイ２４の個々のＸ線検出素子の検出データを収集するようになっている。
【００２８】Ｘ線管２０からのＸ線の照射は、Ｘ線コントローラ(controller)２８によって制御されるようになっている。なお、Ｘ線管２０とＸ線コントローラ２８との接続関係については図示を省略する。
【００２９】コリメータ２２は、コリメータコントローラ３０によって調節されるようになっている。なお、コリメータ２２とコリメータコントローラ３０との接続関係については図示を省略する。
【００３０】以上のＸ線管２０乃至コリメータコントローラ３０が、走査ガントリ２の回転部３２に搭載されている。回転部３２の回転は、回転コントローラ３４によって制御されるようになっている。なお、回転部３２と回転コントローラ３４との接続関係については図示を省略する。
【００３１】撮影テーブル４は、図示しない被検体を走査ガントリ２のＸ線照射空間に搬入および搬出するようになっている。被検体とＸ線照射空間との関係については後にあらためて説明する。
【００３２】操作コンソール６は、中央処理装置６０を有している。中央処理装置６０は、例えばコンピュータ(computer)等によって構成される。中央処理装置６０には、制御インタフェース(interface) ６２が接続されている。制御インタフェース６２には、走査ガントリ２と撮影テーブル４が接続されている。
【００３３】中央処理装置６０は制御インタフェース６２を通じて走査ガントリ２および撮影テーブル４を制御するようになっている。走査ガントリ２内のデータ収集部２６、Ｘ線コントローラ２８、コリメータコントローラ３０および回転コントローラ３４が制御インタフェース６２によって制御される。なお、それら各部と制御インタフェース６２との個別の接続については図示を省略する。中央処理装置６０、制御インタフェース６２、コリメータコントローラ３０およびコリメータ２２は、本発明における調節手段の実施の形態の一例である。
【００３４】中央処理装置６０には、また、データ収集バッファ６４が接続されている。データ収集バッファ６４には、走査ガントリ２のデータ収集部２６が接続されている。データ収集部２６で収集されたデータがデータ収集バッファ６４に入力される。データ収集バッファ６４は、入力データを一時的に記憶する。
【００３５】中央処理装置６０には、また、記憶装置６６が接続されている。記憶装置６６は、各種のデータや再構成画像およびプログラム(program) 等を記憶する。中央処理装置６０には、また、表示装置６８と操作装置７０がそれぞれ接続されている。表示装置６８は、中央処理装置６０から出力される再構成画像やその他の情報を表示するようになっている。操作装置７０は、操作者によって操作され、各種の指示や情報等を中央処理装置６０に入力するようになっている。
【００３６】図２に、検出器アレイ２４の模式的構成を示す。検出器アレイ２４は、多数（例えば１０００個）のＸ線検出素子２４（ｉ）を円弧状に配列した多チャンネルのＸ線検出器を形成している。ｉはチャンネル番号であり例えばｉ＝１〜１０００である。Ｘ線検出素子２４（ｉ）は、本発明における放射線検出素子の実施の形態の一例である。
【００３７】図３に、Ｘ線照射・検出装置におけるＸ線管２０とコリメータ２２と検出器アレイ２４の相互関係を示す。なお、図３の（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。同図に示すように、Ｘ線管２０から放射されたＸ線は、コリメータ２２により扇状のＸ線ビーム４０となるように成形され、検出器アレイ２４に照射されるようになっている。図３の（ａ）においては、扇状のＸ線ビーム４０の広がりすなわちＸ線ビーム４０の幅を示している。図３の（ｂ）では、Ｘ線ビーム４０の厚みを示している。
【００３８】Ｘ線ビーム４０の扇面に体軸を交叉させて被検体が搬入される。その状態を図４に示す。同図に示すように、撮影テーブル４に載置された被検体８が、Ｘ線ビーム４０の扇面に体軸を交叉させて搬入される。Ｘ線ビーム４０によってスライスされた被検体８の投影像が検出器アレイ２４に投影される。被検体８のアイソセンタ(isocenter) におけるＸ線ビーム４０の厚みが、被検体８のスライス厚ｔｈを与える。スライス厚ｔｈは、コリメータ２２のＸ線通過開口によって定まる。
【００３９】検出器アレイ２４に対するＸ線ビーム４０の照射状態のさらに詳細な模式図を図５に示す。同図に示すように、コリメータ２２におけるコリメータ片２２０，２２２をＸ線通過開口を狭める方向に変位させることにより、検出器アレイ２４における投影像のスライス厚を薄くすることができる。また、コリメータ片２２０，２２２をＸ線通過開口を広げる方向に動かすことにより、検出器アレイ２４における投影像のスライス厚を厚くすることができる。
【００４０】また、スライス厚ｔｈを設定したコリメータ片２２０，２２２の相対的位置関係を維持しながら両者を同時に動かすことにより、検出器アレイ２４上のＸ線ビーム４０の厚み方向の照射位置を調節する。なお、厚み方向の照射位置の調節は、コリメータ片２２０，２２２を動かす代わりに、検出器アレイ２４を、破線矢印で示すように、Ｘ線ビーム４０の厚み方向にコリメータ２２に関して相対的に変位させることによって行うようにしても良い。このようにすれば、スライス厚の調節機構と厚み方向の照射位置の調節機構を別々に２系統設けることができ、多角的な制御が可能になる。これに対して、上記のように全てコリメータ２２で行えば、制御の系統が１系統に統一でき、簡素化の要請に応じられる。
【００４１】図６（ａ），（ｂ），（ｃ）は、検出器アレイ２４のＸ線入射面における遮蔽板の構成の例を示す図である。図６（ａ）に示す例では、検出器アレイ２４の端部には、複数の（この場合２個の）照射位置検出用のＸ線検出素子２４２、２４４が設けられている。Ｘ線検出素子２４２，２４４は、本発明における１対の放射線検出素子の実施の形態の一例である。なお、Ｘ線検出素子２４２、２４４が設けられている検出器アレイ２４の端部付近は、被検体の透過像が投影される範囲外となっており、これによって、Ｘ線管２０からのＸ線が被検体８を透過することなく直接照射される。
【００４２】Ｘ線検出素子２４２、２４４は、それぞれのＸ線入射面２５０、２７０の幅が、矢印２９０の方向、すなわちＸ線ビームの厚み方向（ｚ方向）の距離に応じて共に次第に変化するようになっている。その変化量は、Ｘ線検出素子２４２、２４４のそれぞれにおける変化量が加算されたものとなるため、変化の感度が増大する。
【００４３】図６（ｂ）に示す例では、遮蔽板２５２、２７２の配置が図６（ａ）に示す例における遮蔽板２５２、２７２の配置とちょうど反転の関係となって異なっているが、図６（ａ）に示す例と同様な効果を奏する。
【００４４】図６（ｃ）に示す例では、２個のＸ線検出素子にわたって一つの遮蔽板２５２が設けられている。この場合でも図６（ａ）に示す例と同様な効果を奏する。以上の３例は、Ｘ線ビームの検出に関与するＸ線検出素子の部分の面積の、Ｘ線ビームの照射位置に応じた変化方向が２個のＸ線検出器で同一である場合を示したが、この変化の方向を１対のＸ線検出素子で互いに逆にしても良い。
【００４５】検出器アレイ２４のＸ線入射面における遮蔽板の構成の他の一例を図７に示す。同図に示すように、検出器アレイ２４の端部には、１対の照射位置検出用のＸ線検出素子２４２，２４４が設けられている。
【００４６】Ｘ線検出素子２４２，２４４は、それぞれのＸ線入射面２５０，２７０の幅が、矢印２９０の方向すなわちＸ線ビーム４０の厚み方向（ｚ方向）の距離に応じて、次第に変化するようになっている。ただし、変化の方向は互いに逆になっている。すなわち、Ｘ線入射面２５０の幅は、例えば図の上から下に行くにつれて次第に減少するようになっており、Ｘ線入射面２７０の幅は、次第に増加するようになっている。
【００４７】このようなＸ線検出素子２４２，２４４は、例えば、検出器アレイ２４の端部にある２つのＸ線検出素子の長方形のＸ線入射面を、それぞれＸ線遮蔽板２５２，２７２で対角的に半分ずつ覆うこと等によって構成される。これは、検出器アレイ２４における他のＸ線検出素子と同じ構造のＸ線検出素子を利用できる点で好ましい。なお、それに限らず、Ｘ線入射面の幅が次第に変化する特別な形状のＸ線検出素子を用いるようにしても良いのは勿論である。
【００４８】Ｘ線検出素子２４２，２４４がこのようなＸ線入射面２５０，２７０を有することにより、Ｘ線ビーム４０がｚ方向で変位すると、それに応じてＸ線検出素子２４２，２４４のＸ線検出信号がそれぞれ変化する。
【００４９】その様子を図８に示す。図８は、Ｘ線ビーム４０の移動距離ｚとＸ線検出信号Ｉとの関係の一例を示すグラフである。なお、移動距離ｚの原点は、図７に示すように、ｚ方向におけるＸ線検出素子２４２，２４４の厚さの１／２の点（中心位置）にとり、移動方向は同図における下向きを正とする。
【００５０】図８に示すように、Ｘ線検出素子２４２のＸ線検出信号は、Ｘ線ビーム４０が負方向に最大変位した状態（ｚ＝−ｚm ）で最大値Ｉmax となり、中心位置（ｚ＝０）では（Ｉmax ＋Ｉmin ）／２となり、正方向の最大変位状態（ｚ＝ｚm ）でＩmin となる。
【００５１】これに対して、Ｘ線検出素子２４４のＸ線検出信号Ｉは、Ｘ線ビーム４０の負方向の最大変位状態（ｚ＝−ｚm ）でＩmin となり、中心位置（ｚ＝０）では（Ｉmax ＋Ｉmin ）／２となり、正方向の最大変位状態（ｚ＝ｚm ）で最大値Ｉmax となる。
【００５２】すなわち、Ｘ線検出素子２４２，２４４により、Ｘ線ビーム４０の照射位置の変化に応じて互いに逆な変化特性の１対のＸ線検出信号が得られる。これらのＸ線検出信号は、データ収集部２６により収集されてデータ収集バッファ６４に入力される。
【００５３】中央処理装置６０は、データ収集バッファ６４に入力されたこれら１対の入力信号の差を求め、Ｘ線ビーム４０の照射位置検出信号を形成するようになっている。中央処理装置６０は、本発明における照射位置検出手段の実施の形態の一例である。照射位置検出信号は、図８に破線で示すように、Ｘ線ビーム４０のｚ方向の位置に応じて、最大値Ｉmax から最小値２Ｉmin −Ｉmax まで連続的に変化する信号となる。
【００５４】Ｘ線ビーム４０の変位に対する照射位置検出信号の変化量は、個々のＸ線検出素子２４２，２４４の検出信号の変化量の２倍になる。すなわち、個々のＸ線検出素子２４２，２４４の２倍の感度の照射位置検出信号が得られる。
【００５５】中央処理装置６０は、このような照射位置検出信号に基づいて、検出器アレイ２４におけるＸ線ビーム４０の厚み方向の照射位置を認識し、Ｘ線ビーム４０が常に検出器アレイ２４の厚み方向の中心に照射されるように、制御インタフェース６２およびコリメータコントローラ３０を通じてコリメータ２２を制御し、Ｘ線ビーム４０の照射位置を調節する。
【００５６】中央処理装置６０、制御インタフェース６２、コリメータコントローラ３０およびコリメータ２２は、本発明における調節手段の実施の形態の一例である。検出器アレイ２４の位置調節機構が備わっているときは、検出器アレイ２４のｚ方向の位置を調節してＸ線ビームの照射位置を修正するようにしても良い。
【００５７】位置検出の感度が向上したので、照射位置の修正を高精度に行うことができる。したがって、例えば、スキャン中に、Ｘ線管２０の温度上昇によるＸ線焦点の移動等により、Ｘ線ビーム４０の照射位置がずれかかっても、直ちに修正される。
【００５８】中央処理装置６０は、また、Ｘ線検出素子２４２，２４４のＸ線検出信号の和を求めるようになっている。図９は１対のＸ線検出素子２４２、２４４のＸ線検出信号の和が、Ｘ線管２０から照射されるＸ線の強度を示すレファレンス信号に等しいことを説明する図である。１対のＸ線検出素子２４２、２４４のＸ線検出に関与する部分の面積（横のハッチングを付した部分）は、レファレンス用のＸ線検出素子２４６のＸ線検出の関与する部分の面積（縦のハッチングを付した部分）に等しい。
【００５９】図８に一点鎖線で示すように、Ｘ線ビーム４０のｚ方向における照射位置に関係なく検出信号の電流値が一定なＸ線検出信号が得られる。このＸ線検出信号は、Ｘ線管２０から照射されるＸ線の強度を示すレファレンス(reference) 信号を与える。すなわち、Ｘ線検出素子２４２，２４４は、Ｘ線ビーム４０の照射位置検出とレファレンス信号検出とに共用される。
【００６０】Ｘ線検出素子２４４に隣接するＸ線検出素子２４６も、被検体８の透過像の投影範囲の外にあり、レファレンス用のＸ線検出素子となっている。Ｘ線検出素子２４６は、遮蔽されない長方形のＸ線入射面２９０を有する。中央処理装置６０は、それによるＸ線検出信号をもレファレンス信号として用る。このようにレファレンス信号を複数化し、それらの平均値を求めることにより、ノイズ(noise)の影響が少ないレファレンス信号を得ている。
【００６１】本装置では、Ｘ線ビームの照射位置検出用に、検出器アレイ２４における２つのＸ線検出素子を割り当てるので、一見したところ、図８に示した従来例に比べて、隣接するレファレンス用のＸ線検出素子を１つ犠牲にしたように見える。しかし、２つのＸ線検出素子の検出信号の和によってレファレンス信号を形成するようにしたので、レファレンス信号数の減少はない。したがって、実質的には、レファレンス用のＸ線検出素子は犠牲になっていない。また、照射位置検出用に新たにＸ線検出素子を付け加えことをしないので、検出アレイ２４のＸ線検出素子の数が全体として増えるということもない。
【００６２】検出器アレイ２４の他方の端部には、以上のＸ線検出素子２４２，２４４，２４６と同様に構成された３つのＸ線検出素子２４２’，２４４’，２４６’が設けられている。これらＸ線検出素子２４２’，２４４’，２４６’のＸ線検出信号も、上記と同様に、Ｘ線ビーム４０の照射位置調節およびレファレンスのために利用される。このように、検出器アレイ２４の両端においてＸ線ビームの照射位置の検出および調節を行うことにより、Ｘ線ビーム４０と検出器アレイ２４との平行性を良くすることができる。
【００６３】Ｘ線管２０とコリメータ２２と検出器アレイ２４とからなるＸ線照射・検出装置は、それらの相互関係を保ったまま被検体８の体軸の周りを回転（スキャン）する。スキャンの１回転当たり複数（例えば１０００）のビュー角度で被検体の投影データが収集される。投影データの収集は、検出器アレイ２４−データ収集部２６−データ収集バッファ６２の系統によって行われる。
【００６４】データ収集バッファ６２に収集された投影データは、中央処理装置６０により、同時に収集されたレファレンス信号を用いてＸ線強度補正が施され、補正後の投影データに基づいて、中央処理装置６０により断層像の生成すなわち画像再構成が行われる。中央処理装置６０は、本発明における断層像生成手段の実施の形態の一例である。画像再構成は、１回転のスキャンで得られた例えば１０００ビューの投影データを、例えばフィルタード・バックプロジェクション(filteredback-projection)法によって処理すること等により行われる。
【００６５】以上、放射線としてＸ線を用いた例について説明したが、放射線はＸ線に限るものではなく、例えばγ線等の他の種類の放射線であっても良い。ただし、現時点では、Ｘ線がその発生、検出および制御等に関し実用的な手段が最も充実している点で好ましい。
【００６６】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明では、放射線検出器として少なくとも２個の放射線検出素子を用いているので、放射線ビームの検出に関与する部分の面積が大きくなり、検出感度が高まる。また、放射線ビームの厚みの方向においてその厚みよりも大きな寸法を持ちその方向における放射線ビームの照射位置に応じて互いに逆な変化特性の放射線検出信号を生じる１対の放射線検出素子の放射線検出信号の差に基づいて、放射線検出素子アレイにおける放射線ビームの照射位置を示す照射位置信号を得るようにしたので、照射位置を精度良く検出する手段を備えた放射線照射・検出装置および放射線断層撮影装置を実現することができる。
【００６７】さらに、放射線ビームの照射位置に応じて互いに逆な方向に線形に変化する１対の放射線検出素子を用いた場合は、両者の和をとることによって、この１対の放射線検出素子が一つのレファレンスチャンネルとして作用する。したがって、検出器チャンネルの増設の必要性が抑制され、検出器が簡単で安価になる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１２１９３６
【氏名又は名称】ジーイー横河メディカルシステム株式会社
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）７月１８日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】井島 藤治 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開平１１−３３０１９ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）２月９日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−１９３８２４ |
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