特開 2024-101551 コンピュータ断層撮影用フラットパネルＸ線検出器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024101551

(43)【公開日】2024-07-29

(54)【発明の名称】コンピュータ断層撮影用フラットパネルＸ線検出器

(51)【国際特許分類】

   H01L 27/144 20060101AFI20240722BHJP

   H01L 27/146 20060101ALI20240722BHJP

   G01T 1/20 20060101ALI20240722BHJP

   A61B 6/42 20240101ALI20240722BHJP

【ＦＩ】

H01L27/144 K

H01L27/146 C

G01T1/20 G

G01T1/20 E

A61B6/42 530R

【審査請求】有

【請求項の数】20

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2024000546

(22)【出願日】2024-01-05

(31)【優先権主張番号】18/097,841

(32)【優先日】2023-01-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】319011672

【氏名又は名称】ジーイー・プレシジョン・ヘルスケア・エルエルシー

(74)【代理人】

【識別番号】100105588

【弁理士】

【氏名又は名称】小倉 博

(74)【代理人】

【識別番号】100129779

【弁理士】

【氏名又は名称】黒川 俊久

(74)【代理人】

【識別番号】100151286

【弁理士】

【氏名又は名称】澤木 亮一

(72)【発明者】

【氏名】ジェイコブ・ビジュ

(72)【発明者】

【氏名】ウーヴェ・ワイドマン

(72)【発明者】

【氏名】ダグラス・アルバグリ

【テーマコード（参考）】

2G188

4C093

4M118

【Ｆターム（参考）】

2G188AA02

2G188BB02

2G188CC09

2G188CC22

2G188DD05

2G188DD16

2G188DD31

2G188DD47

2G188EE07

2G188FF13

4C093AA22

4C093CA06

4C093CA07

4C093CA08

4C093CA13

4C093EB12

4C093EB17

4C093EB24

4C093FA34

4M118AA05

4M118AB01

4M118BA04

4M118BA05

4M118CA02

4M118CB06

4M118CB11

4M118FB03

4M118FB09

4M118FB13

4M118GA10

4M118GD20

4M118HA26

(57)【要約】

【課題】コンピュータ断層撮影（ＣＴ）用のフラットパネルＸ線検出器を提供する。
【解決手段】
Ｘ線検出器は、複数の検出器モジュールを含む。複数の検出器モジュールの各検出器モジュールは、Ｘ線光子を低エネルギーの光子に変換するように構成されたシンチレータ層を含む。複数の検出器モジュールの各検出器モジュールは、光フォトンを電子に変換するように構成された光イメージャ層も含み、光イメージャ層は、フォトダイオードのアレイを含む光イメージャパネルを含む。複数の検出器モジュールの各検出器モジュールは、電子をデジタル化されたピクセル値に変換する読み出し装置をさらに含み、フォトダイオードのアレイの各フォトダイオードは、それぞれの専用データラインを介して読み出し装置のそれぞれの専用読み出しチャネルに結合され、読み出し装置は、フォトダイオードのアレイから電子を連続的に直接読み出すように構成される。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

コンピュータ断層撮影（ＣＴ）システム（１００）用のＸ線検出器であって、
複数の検出器モジュールを含み、
前記複数の検出器モジュールの各検出器モジュールは、
Ｘ線光子を低エネルギー光フォトンに変換するように構成されたシンチレータ層と、
前記光フォトンを電子に変換するように構成された光イメージャ層であって、該光イメージャ層は、フォトダイオードのアレイを含む光イメージャパネルを備える、光イメージャ層と、
前記電子をデジタル化されたピクセル値に変換する読み出し装置と、
を含み、
前記フォトダイオードのアレイの各フォトダイオードは、各専用データラインを介して読み出し装置の各専用読み出しチャネルに結合され、
読み出し装置は、前記フォトダイオードのアレイから前記電子を連続的に直接読み出すように構成される、Ｘ線検出器。

【請求項2】

前記フォトダイオードのアレイの各フォトダイオードが、前記読み出し装置への直流電流源として機能するように構成されている、請求項１に記載のＸ線検出器。

【請求項3】

前記フォトダイオードのアレイの各フォトダイオードがアモルファスシリコンを含む、請求項１に記載のＸ線検出器。

【請求項4】

前記読み出し装置が特定用途向け集積回路を含む、請求項１記載のＸ線検出器。

【請求項5】

各専用読み出しチャンネルは電流積分増幅器を含む、請求項１記載のＸ線検出器。

【請求項6】

前記シンチレータ層が、結晶性オキシ硫化ガドリニウムを含むシンチレータパックを含む、請求項１記載のＸ線検出器。

【請求項7】

前記読み出し装置は、前記光イメージャ層の領域外のそれぞれの検出器モジュールの片側のみに配置され、それぞれの専用読み出しチャネルのすべてが前記読み出し装置にルーティングされる、請求項１記載のＸ線検出器。

【請求項8】

それぞれの専用データラインがトレースを含み、１つ以上のトレースが前記シンチレータ層のギャップの下に配置される、請求項１記載のＸ線検出器。

【請求項9】

それぞれの専用データラインがトレースを含み、１つ以上のトレースが前記フォトダイオードアレイの１つ以上のフォトダイオードの下に配置される、請求項１に記載のＸ線検出器。

【請求項10】

前記ライトイメージャパネルは、前記トレースと前記１つ以上のフォトダイオードとの間に配置された絶縁層を備え、前記絶縁層は、前記トレースにおける容量性結合およびノイズを低減するように構成される、請求項９に記載のＸ線検出器。

【請求項11】

前記光イメージャパネルは、トランジスタと走査線の両方を欠いている、請求項１に記載のＸ線検出器。

【請求項12】

前記読み出し装置が、前記フォトダイオードのアレイから電子を読み出すために異なる読み出しモードを利用するように構成されている、請求項１に記載のＸ線検出器。

【請求項13】

前記フォトダイオードのアレイは、高分解能中心ゾーンを挟む一対の標準分解能ゾーンに分割され、前記異なる読み出しモードは、前記一対の標準分解能ゾーンと前記高分解能中心ゾーンが同じ分解能で読み出される第１の読み出しモードと、前記高分解能中心ゾーンが第１の読み出しモードよりも高分解能で読み出される第２の読み出しモードとを含む、請求項１２に記載のＸ線検出器。

【請求項14】

前記一対の標準分解能ゾーンの各標準分解能ゾーン内の各フォトダイオードは、前記第１の読み出しモードでは単一の画素として機能するように構成され、前記高分解能中心ゾーン内の各フォトダイオードのセットは、前記第１の読み出しモードでは単一の画素として機能し、前記第２の読み出しモードでは別々の画素として読み出されるように構成されている、請求項１３に記載のＸ線検出器のＸ線検出器。

【請求項15】

前記一対の標準分解能ゾーンの各標準分解能ゾーン内の各フォトダイオードは、前記高分解能中心ゾーン内の各フォトダイオードよりも大きな面積を有する、請求項１４に記載のＸ線検出器。

【請求項16】

前記フォトダイオードのアレイの少なくとも１つのフォトダイオードが、１つの画素として機能するように構成された修復されたフォトダイオードであり、前記修復されたフォトダイオードが、複数の機能するフォトダイオード片のそれぞれの機能するフォトダイオード片に結合されたそれぞれのトレースを介して並列に結合された複数の機能するフォトダイオード片と、複数の機能するフォトダイオード片に結合されていない欠陥のあるフォトダイオード片とを備える、請求項１に記載のＸ線検出器Ｘ線検出器。

【請求項17】

コンピュータ断層撮影（ＣＴ）イメージングシステムであって、
Ｘ線ビームを放射するように構成された放射線源と、
フラットパネルＸ線検出器と、
を含み、
前記フラットパネルＸ線検出器は、
Ｘ線光子をより低エネルギーの光フォトンに変換するように構成されたシンチレータ層と、
前記光フォトンを電子に変換するように構成された光イメージャ層であって、該光イメージャ層は、フォトダイオードのアレイを含む光イメージャパネルを備える、光イメージャ層と、
前記電子をデジタル化されたピクセル値に変換する複数の読み出し装置と、
を含み、
前記フォトダイオードのアレイの各フォトダイオードは、それぞれの専用データラインを介して、前記複数の読み出し装置のそれぞれの読み出し装置のそれぞれの専用読み出しチャネルに結合され、
前記複数の読み出し装置は、前記フォトダイオードのアレイから電子を連続的に直接読み出すように構成される、ＣＴ撮像システム。

【請求項18】

前記フォトダイオードのアレイの各フォトダイオードは、アモルファスシリコンを含み、前記読み出し装置に対する直流源として作用するように構成され、各それぞれの専用データラインは、トレースを含み、各それぞれの専用データラインの各トレースは、シンチレータ層のギャップの下に位置する、請求項１７に記載のＣＴ撮像システム。

【請求項19】

前記複数の読み出し装置が、前記Ｘ線検出器の第１の側に位置する第１の読み出し装置と、前記第１の側とは反対側の前記Ｘ線検出器の第２の側に位置する第２の読み出し装置とを備え、それぞれの専用読み出しチャネルの第１のセットが第１の読み出し装置にルーティングされ、それぞれの専用読み出しチャネルの第２のセットが第２の読み出し装置にルーティングされる、請求項１７に記載のＣＴ撮像システム。

【請求項20】

コンピュータ断層撮影（ＣＴ）撮像システム用のフラットパネルＸ線検出器であって、
Ｘ線光子をより低エネルギーの光フォトンに変換するように構成されたシンチレータ層と、
前記光フォトンを電子に変換するように構成されたライトイメージャ層であって、該ライトイメージャ層は、フォトダイオードのアレイを含むライトイメージャパネルを備え、前記ライトイメージャパネルは、トランジスタとスキャンラインの両方を欠いている、ライトイメージャ層と、
前記電子をデジタル化されたピクセル値に変換する読み出し装置と、
を含み、
前記フォトダイオードのアレイの各フォトダイオードが、それぞれの専用データラインを介して読み出し装置のそれぞれの専用読み出しチャネルに結合され、
前記読み出し装置が、前記フォトダイオードのアレイから前記電子を連続的に直接読み出すように構成され、
前記フォトダイオードのアレイの各フォトダイオードはアモルファスシリコンを含み、前記読み出し装置への直流電流源として機能するように構成され、
各専用データラインはトレースを含み、
各専用データラインの各トレースは前記シンチレータ層のギャップの下に位置する、Ｘ線検出器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書で開示される主題は、Ｘ線検出器に関し、より詳細には、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）用のフラットパネルＸ線検出器に関する。

【背景技術】

【0002】

非侵襲的イメージング技術により、対象（患者、製造品、手荷物、荷物、乗客）の内部構造や特徴の画像を、物理的な接触なしに得ることができる。

【0003】

例えば、Ｘ線ベースの撮像技術では、Ｘ線放射が人間の患者などの対象物を透過し、放射の一部が検出器に衝突して、強度データが収集される。デジタルＸ線システムでは、検出器は、検出器表面の離散的な画素領域（discrete pixel regions）に衝突した放射線の量又は強度を代表する信号を生成する。その後、この信号は、レビュー用に表示される画像を生成するために処理される。

【0004】

このようなＸ線に基づく技術の１つであるコンピュータ断層撮影（ＣＴ）として知られるものでは、スキャナは、Ｘ線源から扇形又は円錐形のＸ線ビームを、患者などの撮像対象物に対して多数の視野角位置（numerous view angle positions）に投射することができる。Ｘ線ビームは、対象物を横切る際に減衰され、検出器に到達した入射Ｘ線の強度又は数を表す信号を生成する検出器素子によって検出される。この信号は、Ｘ線経路に沿った対象物の線形減弱係数の線積分を表すデータを生成するために処理される。これらの信号は、通常「投影データ：projection data」または単に「投影：projections」と呼ばれる。フィルタ逆投影などの再構成技術を使用することにより、患者又は撮像対象物の関心領域の断面スライス又は三次元ボリュームを表す画像を生成することができる。医療関連では、再構成された画像又はレンダリングされたボリュームから、病理又は他の関心構造を特定することができる。

【0005】

現代の医療診断の主力製品であるにもかかわらず、ＣＴシステムは高価であり、多くの人々にとって利用しやすいものではない。Ｘ線検出器はＣＴシステムのコストの大きな部分を占める。ＣＴシステムでは通常、湾曲型Ｘ線検出器が使用される。フラットパネルＸ線検出器は、空間分解能が高く、低コストであるため、以前からＣＴ装置への搭載が検討されてきたが、標準的なＣＴ装置に比べて画質が劣るため、市場には普及していない。画質が劣る主な理由は、ＣＴスペクトルにおけるフラットパネルシンチレータのＸ線阻止能の低さ（low X-ray stopping power）、シンチレータ、アモルファスシリコン（ａ－Ｓｉ：amorphous silicon）薄膜トランジスタやダイオードに起因するイメージラグやゲインヒステリシス（image lag and gain hysteresis）、画素間のクロストーク、および薄膜トランジスタのスイッチングノイズに起因するチャネル間変動の大きさなどである。

【発明の概要】

【0006】

特許請求される本来の主題の範囲に相応する特定の実施形態を以下に要約する。これらの実施形態は、特許請求される主題の範囲を限定することを意図するものではなく、むしろ、これらの実施形態は、可能な実施形態の簡単な要約を提供することのみを意図する。実際、開示される主題は、以下に記載される実施形態に類似することも、異なることもある様々な形態を包含し得る。

【0007】

一実施形態では、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）イメージングシステム（ＣＴ撮像システム）用のＸ線検出器が提供される。Ｘ線検出器は、複数の検出器モジュールを含む。複数の検出器モジュールの各検出器モジュールは、Ｘ線光子をより低エネルギーの光子（光フォトン：光光子）に変換する（convert X-ray photons into lower energy light photons）ように構成されたシンチレータ層を含む。複数の検出器モジュールの各検出器モジュールは、光光子を電子に変換するように構成された光イメージャ層も含み、光イメージャ層は、フォトダイオードのアレイを含む光イメージャパネル（light imager panel）を含む。複数の検出器モジュールの各検出器モジュールは、電子をデジタル化されたピクセル値に変換する読み出し装置をさらに含み、フォトダイオードのアレイの各フォトダイオードは、それぞれの専用データラインを介して読み出し装置のそれぞれの専用読み出しチャネルに結合され、読み出し装置は、フォトダイオードのアレイから電子を連続的に直接読み出すように構成される。

【0008】

追加的な実施形態では、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）撮像システムが提供される。ＣＴ撮像システムは、Ｘ線ビームを放出するように構成された放射線源を含む。ＣＴシステムはまた、フラットパネルＸ線検出器を含む。フラットパネルＸ線検出器は、Ｘ線光子をより低エネルギーの光子に変換するように構成されたシンチレータ層を含む。フラットパネルＸ線検出器は、光フォトンを電子に変換するように構成された光イメージャ層も含み、光イメージャ層は、フォトダイオードのアレイを含む光イメージャパネルを含む。フラットパネルＸ線検出器は、電子をデジタル化されたピクセル値に変換する複数の読み出し装置をさらに含み、フォトダイオードのアレイの各フォトダイオードは、それぞれの専用データラインを介して複数の読み出し装置のそれぞれの専用読み出しチャネルに結合され、複数の読み出し装置は、フォトダイオードのアレイから電子を連続的に直接読み出すように構成される。

【0009】

更なる実施形態では、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）イメージングシステム用のフラットパネルＸ線検出器が提供される。フラットパネルＸ線検出器は、Ｘ線光子をより低エネルギーの光子に変換するように構成されたシンチレータ層を含む。フラットパネルＸ線検出器は、光フォトンを電子に変換するように構成された光イメージャ層も含み、光イメージャ層は、フォトダイオードのアレイを含む光イメージャパネルを含み、光イメージャパネルは、トランジスタと走査線の両方を欠く。フラットパネルＸ線検出器は、電子をデジタル化されたピクセル値に変換する読み出し装置をさらに含み、フォトダイオードのアレイの各フォトダイオードは、それぞれの専用データラインを介して読み出し装置のそれぞれの専用読み出しチャネルに結合され、読み出し装置は、フォトダイオードのアレイから電子を連続的に直接読み出すように構成される。フォトダイオードアレイの各フォトダイオードはアモルファスシリコンを含み、読み出し装置への直流電流源として機能するように構成され、各専用データラインはトレースを含み、各専用データラインの各トレースはシンチレータ層のギャップの下に位置する。

【図面の簡単な説明】

【0010】

本主題のこれらおよび他の特徴、態様、および利点は、以下の詳細な説明を、図面全体にわたって同種の文字が同種の部品を表す添付図面を参照しながら読むと、よりよく理解されるであろう。

【0011】

【図1】本開示の特定の態様によるコンピュータ断層撮影システムの構成要素を示す図である。

【図2】本開示の態様による、フラットパネルアーキテクチャを有するイメージャパネル（例えば、ライトイメージャパネル）を有するＸ線検出器の上面図の概略図である。

【図3】本開示の態様による、図２のＸ線検出器の検出器モジュールの上面図の概略図である。

【図4】本開示の態様による、複数の検出器モジュール（例えば、図３の検出器モジュール）の上面図の概略図である。

【図5】本開示の態様による、読み出し装置が取り付けられていない図３の検出器モジュールの上面図の概略図である。

【図6】本開示の態様による、図３の検出器モジュールのアクティブエリアの側面図の概略図である。

【図7】本開示の態様による、読み出し装置のない図３の検出器モジュールの上面図と、検出器モジュール上のいくつかのフォトダイオード（例えば、フォトダイオード間のギャップに位置するトレースを有する）の上面図とを示す概略図である。

【図8】本開示の態様による、検出器モジュールのアクティブエリアの一部の側面図と、アクティブエリアの一部のフォトダイオードの上面図とを示す概略図である。

【図9】本開示の態様による、読み出し装置のない図３の検出器モジュールの上面図と、検出器モジュール上のいくつかのフォトダイオード（例えば、フォトダイオードの下に位置するトレースを有する）の上面図とを示す概略図である。

【図10】本開示の態様に従った、線１０－１０に沿って取った、図９のトレースの断面図である。

【図11】本開示の態様に従って、図９のトレースの寸法と静電容量とを関連付けた表である。

【図12】本開示の態様による、線１０－１０に沿ってとられた図９のトレース（例えば、トレース上に配置されたポリイミドを有する）の断面図である。

【図13】本開示の態様による、トレースを介して読み出し装置に結合されたフォトダイオードの概略図である。

【図14】本開示の態様による、単一のイメージャパネルを有するＸ線検出器の概略図である。

【図15】本開示の態様に従って、Ｘ線検出器で利用される異なる分解能ゾーンおよび異なる読み出しモードを有する、図１４のＸ線検出器の一部の概略図である。

【図16】本開示の態様による、修復された画素（フォトダイオード）の概略図である。

【図17】本開示の態様による、図１４のＸ線検出器のアクティブエリア（例えば、湾曲Ｘ線検出器）の側面図の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、１つまたは複数の具体的な実施形態について説明する。これらの実施形態の簡潔な説明を提供するために、実際の実装のすべての特徴は、本明細書には記載されない場合がある。このような実際の実装の開発では、あらゆるエンジニアリングまたは設計プロジェクトと同様に、システム関連およびビジネス関連の制約への準拠など、開発者の特定の目標を達成するために、実装ごとに異なる多数の実装固有の決定を行わなければならないことが理解されるべきである。さらに、このような開発努力は複雑で時間がかかるかもしれないが、それにもかかわらず、本開示の利益を有する通常の技術者にとっては、設計、製造、および製造の日常的な事業であることが理解されるべきである。

【0013】

本主題の様々な実施形態の要素を紹介する場合、冠詞「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」、および「ｓａｉｄ」は、要素が１つ以上あることを意味することを意図している。「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ：含む」、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ：備える」、および「ｈａｖｉｎｇ：有する」という用語は、包括的であることを意図しており、列挙された要素以外の追加の要素が存在し得ることを意味する。さらに、以下の議論における任意の数値例は、非限定的であることを意図しており、したがって、追加の数値値、範囲、およびパーセンテージは、開示される実施形態の範囲内である。

【0014】

以下の議論は、一般に、医用撮像の文脈で提供されるが、本発明の技術は、そのような医用文脈に限定されないことが理解されるべきである。実際、このような医学的文脈における実施例及び説明の提供は、現実の実施例及び応用例を提供することによって説明を容易にするためだけである。しかしながら、本アプローチは、製造された部品または商品の非破壊検査（すなわち、品質管理または品質審査用途）、および／またはパッケージ、箱、荷物などの非侵襲的検査（すなわち、セキュリティまたはスクリーニング用途）などの他の文脈でも利用することができる。一般に、本アプローチは、フラットパネルＸ線検出器が利用されるあらゆる撮像またはスクリーニングの状況において望ましい場合がある。

【0015】

本開示は、コンピュータ断層撮影システム用のＸ線検出器（例えば、フラットパネルＸ線検出器）を提供する。開示される実施形態の検出器アーキテクチャは、標準的なコンピュータ断層撮影検出器の画質を保持することを目指しながら、フラットパネルＸ線検出器の低コスト及び高空間分解能を活用する。特に、コンピュータ断層撮影用シンチレータ及び読み出し装置（例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ：application-specific integrated circuit））は、フラットパネル内の個々のダイオードを直接読み出すフラットパネルダイオードアレイと共に利用される（スイッチドマトリックスフラットパネルダイオードアレイ（switched matrix flat panel diode array）を利用する代わりに）。

【0016】

特定の実施形態では、Ｘ線検出器は、イメージャを形成する複数の検出器モジュールを含む。特定の実施形態では、Ｘ線検出器のイメージャは（モノリシックアプローチ（monolithic approach）では）単一のイメージャパネル（例えば、フラットイメージャパネル）として作られる。複数の検出器モジュール（又は単一のイメージャパネル）の各検出器モジュールは、Ｘ線光子をより低エネルギーの光子に変換するように構成されたシンチレータ層を含む。複数の検出器モジュール（又は単一のイメージャパネル）の各検出器モジュールは、光フォトンを電子に変換するように構成された光イメージャ層も含み、光イメージャ層は、フォトダイオード（例えば、アモルファスシリコン製のフォトダイオード）のアレイを含む光イメージャパネルを含む。複数の検出器モジュールの各検出器モジュールは、電子をデジタル化されたピクセル値に変換する読み出し装置をさらに含み、フォトダイオードのアレイの各フォトダイオードは、それぞれの専用データラインを介して読み出し装置のそれぞれの専用読み出しチャネル（例えば、電荷再分配の問題を回避するための電流積分アンプ）に結合され、読み出し装置は、フォトダイオードのアレイから電子を連続的に直接読み出すように構成される。特定の実施形態では、単一のイメージャパネルは、十分な専用読み出しチャネルを提供するためにフォトダイオードに結合される多数の読み出し装置を含む。各フォトダイオードは、読み出し装置への直流電流源として機能するように構成される。また、ライトイメージャ層（light imager layer）にはトランジスタとスキャンラインの両方がないため、Ｘ線検出器は標準的なＸ線パネルよりも大幅に単純化される。さらに、開示された実施形態は、画質を犠牲にすることなく、広範な視野（ＦＯＶ：field of view）を必要とすることなく、大幅に低いコストでＸ線検出器を提供する。

【0017】

前述の議論を念頭に置いて、図１は、本明細書で議論される構造及びアプローチに従って画像データを取得及び処理するための撮像システム１０の一実施形態を示す。すなわち、描かれているタイプの撮像システム１０は、本明細書で説明される技術に従って作られた構成要素から利益を得るか、そうでなければ利用することができる１つのタイプの撮像システムの例である。しかし、本明細書で述べたように、他のタイプのシステム（例えば、非撮像システム、非医療システムなど：non-imaging systems, non-medical systems, and so forth）も、本明細書で述べた技術に従って作られた構成要素を利用することができる。

【0018】

図示の実施例では、システム１０は、Ｘ線投影データを取得し、投影データを表示及び分析用の体積再構成に再構成するように設計されたコンピュータ断層撮影（ＣＴ）システムである。ＣＴ撮像システム１０は、撮像セッション中に１つ又は複数のエネルギースペクトルでのＸ線発生を可能にする１つ又は複数のＸ線管又は固体放出構造（solid-state emission structures）などの１つ又は複数のＸ線源１２を含む。

【0019】

特定の実施態様では、線源１２は、Ｘ線ビーム２０の形状（例えば、オフ・アングル・エミッションを制限することによって）及び／又はＸ線ビーム２０の高輝度領域の範囲を規定するため、Ｘ線ビーム２０のエネルギープロファイルを制御又は規定するため、及び／又は関心領域内にない患者２４の部分のＸ線被曝を制限するために、Ｘ線ビーム２０を誘導するために使用され得る患者前コリメータ及び／又はフィルタ・アセンブリ２２に近接して配置され得る。実際には、フィルタアセンブリ又はビーム整形器（ビームシェイパ）２２は、ガントリ内に、線源１２と撮像体積との間に組み込むことができる。

【0020】

Ｘ線ビーム２０は、被写体（例えば、患者２４）又は対象物（例えば、製造された部品、手荷物、パッケージ等）が配置された領域に通過する。被検体は、Ｘ線光子２０の少なくとも一部を減衰させ、その結果、減衰したＸ線光子２６が、アレイ状に配置された複数の検出器素子（例えば、画素）によって形成された検出器２８（例えば、画素化検出器アレイ２８）に衝突する。描かれている実施例では、減衰したＸ線光子２６は、検出器アレイ２８に到達する前にコリメータ１８（例えば、散乱防止グリッド又はポストペイシェントコリメータ）を通過する。本明細書で説明するように、コリメータ１８は、検出器アレイ２８の表面に対して実質的に垂直に整列され、角度外れに進行するＸ線光子２６（例えば、散乱Ｘ線）が検出器アレイ２８に到達するのを制限又は防止する減衰材料から形成された複数のブレード又は他の要素から構成されることがある。検出器アレイ２８に到達した電気信号は検出され、１つ以上の投影データセットを生成するために処理される。描かれている実施例では、検出器２８は、検出器２８によって生成されたデジタル信号の取得を指令するシステムコントローラ３０に結合されている。

【0021】

システムコントローラ３０は、フィルタリング、検査及び／又は較正プロトコル（filtration, examination and/or calibration protocols）を実行するためにイメージングシステム１０の動作を指令し、取得されたデータを処理することができる。Ｘ線源１２に関して、システム制御装置３０は、Ｘ線検査シーケンスのための電力、焦点位置、制御信号等を供給する。特定の実施形態に従って、システムコントローラ３０は、フィルタアセンブリ２２、ＣＴガントリ（又はＸ線源１２及び検出器２８が取り付けられる他の構造的支持体）の動作、及び／又は検査経過にわたる患者支持体の移動及び／又は傾斜を制御することができる。

【0022】

さらに、システム制御装置３０は、モータ制御装置（motor controller）３６を介して、患者２４及び／又は撮像システム１０の構成要素をそれぞれ移動させるために使用される線形位置決めサブシステム（linear positioning subsystem）３２及び／又は回転サブシステム（rotational subsystem）３４の動作を制御することができる。例えば、ＣＴシステムでは、放射線源１２及び検出器２８は、対象物（例えば、患者２４）に対して回転して、角度ビューの範囲にわたってＸ線透過データを取得する。従って、実際の実施態様では、撮像システム１０は、関心対象の走査領域全体をカバーする複数の角度位置（例えば、３６０°、１８０°＋ファンビーム角度（α）等）の各々に対応するＸ線透過データを生成するように構成される。

【0023】

システムコントローラ３０は、信号処理回路及び関連するメモリ回路を含むことができる。そのような実施形態では、メモリ回路は、Ｘ線源１２及び／又はフィルタアセンブリ２２を含む撮像システム１０を動作させ、検出器２８によって取得されたデジタル測定値を処理するために、システムコントローラ３０によって実行されるプログラム、ルーチン、及び／又は符号化されたアルゴリズムを記憶することができる。一実施形態では、システムコントローラ３０は、プロセッサベースのシステムの全部又は一部として実装することができる。

【0024】

線源１２は、システムコントローラ３０内に含まれるＸ線コントローラ３８によって制御されることがある。Ｘ線コントローラ３８は、電力、タイミング信号、及び／又は焦点スポットサイズ及びスポット位置を線源１２に供給するように構成されることがある。さらに、幾つかの実施形態では、Ｘ線コントローラ３８は、システム１０内の異なる位置にある管又はエミッタを互いに同期して又は互いに独立して作動させるように、又は撮影セッション中に異なるエネルギープロファイルに線源を切り替えるように、線源１２を選択的に作動させるように構成されることがある。

【0025】

システムコントローラ３０は、データ収集システム（ＤＡＳ）４０を含むことができる。ＤＡＳ４０は、検出器２８からのデジタル信号など、検出器２８の読み出し電子機器によって収集されたデータを受信する。その後、ＤＡＳ４０は、コンピュータ４２などのプロセッサベースのシステムによるその後の処理のためにデータを変換および／または処理することができる。本明細書で説明する特定の実施態様では、検出器２８内の回路は、データ収集システム４０への送信前に、検出器のアナログ信号をデジタル信号に変換することができる。コンピュータ４２は、コンピュータ４２によって処理されるデータ、コンピュータ４２によって処理されるデータ、またはコンピュータ４２の画像処理回路４４によって実行される命令を記憶することができる１つまたは複数の非一過性メモリ装置４６を含むか、またはこれらと通信することができる。例えば、コンピュータ４２のプロセッサは、コンピュータ４２のメモリ、プロセッサのメモリ、ファームウェア、または同様のインスタンスであってもよいメモリ４６に記憶された１つまたは複数の命令セットを実行することができる。一例として、コンピュータ４２の画像処理回路４４は、診断画像を生成するように構成されてもよい。

【0026】

コンピュータ４２はまた、オペレータワークステーション４８を介してオペレータによって提供されるコマンド及び走査パラメータに応答するなどして、システムコントローラ３０によって可能にされる機能（すなわち、走査動作及びデータ取得）を制御するように適合され得る。システム１０はまた、オペレータが関連するシステムデータ、撮像パラメータ、生の撮像データ、再構成されたデータ又は画像等を見ることを可能にするオペレータワークステーション４８に結合されたディスプレイ５０を含むことができる。さらに、システム１０は、オペレータワークステーション４８に結合され、任意の所望の測定結果を印刷するように構成されたプリンタ５２を含むことができる。ディスプレイ５０およびプリンタ５２はまた、（図１に示すように）コンピュータ４２に直接接続されてもよいし、オペレータワークステーション４８を介して接続されてもよい。さらに、オペレータワークステーション４８は、画像保存通信システム（ＰＡＣＳ：picture archiving and communications system）５４を含むか、またはこれに結合されることがある。ＰＡＣＳ５４は、遠隔システム又はクライアント５６、放射線科情報システム（ＲＩＳ：radiology department information system）、病院情報システム（ＨＩＳ：hospital information system）、又は内部又は外部ネットワークに結合され、異なる場所にいる他の人が画像データにアクセスできるようにすることができる。

【0027】

図２は、フラットパネルアーキテクチャを有するイメージャパネル５７（例えば、光イメージャパネル）を有するＸ線検出器２８（例えば、フラットパネルＸ線検出器）の上面図の概略図である。Ｘ線検出器２８は、イメージャパネル５７を形成する複数の検出器モジュール５８を含む。特定の実施形態では、Ｘ線検出器２８のイメージャパネル５７は（モノリシックアプローチでは）単一のイメージャパネル（例えば、フラットイメージャパネル）として製造される。後にさらに詳細に説明するように、各検出器モジュール５８（または単一のイメージャパネル）は、光イメージャ層の上に配置されたシンチレータ層を含む。図３は、個々の検出器モジュール５８を示している。図４は、図３の複数の個別検出器モジュール５８を含む検出器モジュールを示す。Ｘ線検出器２８を形成する検出器モジュール５８の数は変化してもよい。図２に描かれているように、Ｘ線検出器２８は５つの検出器モジュール５８を含む。特定の実施形態では、Ｘ線検出器２８は平坦である。特定の実施形態では、Ｘ線検出器２８は、ＣＴイメージング・システムのガントリのガントリレール（Ｘ線検出器２８が結合され得る）のプロファイルに一致するように湾曲している。

【0028】

各検出器モジュール５８は、複数の画素（pixels）６０（例えば、検出素子：detector elements）を含む。以下により詳細に説明するように、各画素６０はフォトダイオードである。各検出器モジュール５８は、Ｚ方向に延びる画素６０の複数の列またはチャネル６２を含む。図２および図３に描かれているように、各検出器モジュール５８は３２個のチャネル６２を含む。各チャネル６２は８個の画素６０を含む。各チャネル６２の画素６０の数は異なってもよい。各検出器モジュール５８は、Ｘ方向に延びる画素６０の複数の行６４を含む。図２および図３に描かれているように、各検出器モジュール５８は３２個の画素６０を含む。各列の画素６０の数は異なってもよい。全ての整列された検出器モジュール５８の画素６０の共線列（Co-linear rows）６４は、Ｘ線検出器２８のスライス６６を形成する。図２に描かれているように、Ｘ線検出器２８は８つのスライス６６を含む。Ｘ線検出器２８のスライス６６の数は変化してもよい。単一のイメージャパネルの構造は、検出器モジュール５８の構造と同様である。

【0029】

Ｘ線検出器２８のカバー範囲（coverage）６８は様々であってよい。特定の実施形態では、カバー範囲６８はＺ方向に変化することがある。Ｘ線検出器２８の寸法（dimension）７０もＸ方向に変化することがある。カバー範囲６８及び寸法７０は、Ｘ線検出器２８の撮像のためのアクティブエリア７１を画定する。活性領域（アクティブ領域）７１と非活性領域７４（フィンガー（例えば、接点）を含む）を含むイメージャパネルの幅は、２．５ｃｍ未満である。したがって、４０ｃｍ×４０ｃｍの支持体であれば、約１５個のイメージャパネルを同時に製造することができる。これにより、標準的なフラットパネルを製造するよりも複雑さが軽減され（製造する必要があるのはダイオードだけで、トランジスタは不要なため）、イメージャパネルのカバー範囲が狭くなるため、コストが削減される。

【0030】

それぞれの検出器モジュール５８の各画素６０は、専用のデータライン（例えば、金属トレース）を介して、検出器モジュール５８に結合された読み出し電子機器または読み出し装置７２のそれぞれの専用の読み出しチャネルに結合され、画素６０の並列読み出しを可能にする。単一の読み出し装置７２が、各検出器モジュール５８に結合される。特に、各読み出し装置７２は、検出器モジュール５８の非活性領域７４に（例えば、ギャップパッド（gap pad）７６（図５参照）を介して）結合される。特定の実施形態では、読み出し装置７２は特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）である。各読み出し装置７２（例えば、ＡＳＩＣ）は、それぞれの検出器モジュール５８の２５６個の画素のための２５６個の読み出しチャネルを含むことができる。特定の実施形態では、各読み出しチャネルは電流積分増幅器である。全ての画素６０のトレースは、イメージャパネル５７の同じ側にルーティングされる。特定の実施形態（例えば、検出器モジュールを使用しない大型のイメージャパネル）では、画素６０のトレースは複数の側面に配線されてもよい。例えば、Ｚ方向に２倍の大きさのイメージャパネルでは、トレースは、反対側（例えば、正のＺ方向及び負のＺ方向の両方）に配線されてもよい。特定の実施形態では、トレースは、画素６０間のシンチレータ層の間隙（例えば、カーフ：kerfs）の下に配線されてもよい。特定の実施形態では、トレースは画素６０の下に配線されてもよい。各画素６０（例えば、フォトダイオード）が専用の読み出しチャネル（例えば、専用のＡＳＩＣチャネル）を有するので、読み出し装置（例えば、ＡＳＩＣ）の数は、画素６０の数に比例して増加する。

【0031】

特定の実施形態では、Ｘ線検出器２８のカバー範囲６８（及びスライス６６の数）は、図２の検出器モジュール５８と同数の追加の検出器モジュール５８をＺ方向に隣接させることによって増加させることができる。追加の検出器モジュール５８の画素６０は、図２に描かれているそれらの読み出し装置７２とはＸ線検出器２８の反対側に位置するそれぞれの読み出し装置７２にルーティングされる。

【0032】

図６は、図３の検出器モジュール５８の活性領域（アクティブエリア）７１の一部の側面図の概略図である。単一のイメージャパネルの構造は、検出器モジュール５８の構造と同様である。検出器モジュール５８は、Ｘ線光子をより低エネルギーの光子に変換するように構成されたシンチレータ層７８を含む。各検出器モジュール５８について、シンチレータ層７８は、結晶シンチレータパック８０によって形成される。特に、特定の実施形態では、シンチレータパック８０は、結晶性オキシ硫化ガドリニウム（ＧＯＳ：crystalline gadolinium oxysulfide）で作られている。特定の実施形態では、シンチレータ層７８は、シンチレータシートで作られてもよい。特定の実施形態では、シンチレータ層７８は、少なくとも１．５ｍｍの厚さ８１を有する。特定の実施形態では、シンチレータ層７８の厚さ８１は約２ｍｍ以上である。散乱防止グリッド（例えば、図１のコリメータ１８）が利用される場合、散乱グリッドのピッチは、大きくしてもよいし、大きくしなくてもよい（may or may not be increased）。

【0033】

シンチレータ層７８は、光イメージャ層８４上に（例えば、矢印８２で示すようにＸ線が受光される方向に対して上方に）配置されている。光イメージャ層８６は、光フォトンを電子に変換するように構成されている。光イメージャ層８６は光イメージャパネル８８を含む。光イメージャパネル８８は、ベースプレート９２上（例えば、上方）に配置された（半導体層の一部としての）フォトダイオードアレイ９０を含む。特定の実施形態では、ベースプレート９２はガラスであってもよい。

【0034】

フォトダイオードアレイ９０の各フォトダイオードは、画素または検出素子（例えば、図３の画素６０）として機能する。特定の実施形態では、フォトダイオードアレイ９０のいくつかのフォトダイオードは、サブピクセルとして機能し得る。フォトダイオードアレイ９０の各フォトダイオードは、読み出し装置（例えば、図２の読み出し装置７２）に対する直流電流源として機能するように構成される。ライトイメージャパネル８８には、トランジスタと走査線の両方が欠けている。各画素に専用の読み出しチャネルを持たせることにより、一般的なフラットパネル検出器において電荷積分トランジスタを利用することに伴う電荷再分配の問題を回避することができる。

【0035】

特定の実施形態では、フォトダイオードアレイ９０の各フォトダイオードは、アモルファスシリコン（ａ－Ｓｉ）で作られている。フォトダイオードがアモルファスシリコンで作られている特定の実施形態では、ラグを低減するために、５Ｖ～１５Ｖの範囲の一般的なバイアス電圧よりも高いバイアス電圧がフォトダイオードに印加される。電荷読み出しを使用する一般的なフラットパネル検出器では、画素が順次読み出されるときに電圧が切り替わるため、画素とデータラインとの間の容量結合が問題となる。開示された実施形態では、フォトダイオードアレイ９０の各フォトダイオードの並列電流読み出しを利用することにより、すべてのフォトダイオード（画素）およびデータラインが実質的に一定の電圧に維持され、それにより、スイッチングノイズが除去されるだけでなく、校正で除去することが困難なトランジスタからのトラップ電流およびデトラップ電流（trapping and de-trapping currents）も除去される。特定の実施形態では、フォトダイオードアレイ９０の各フォトダイオードは、Ｎ型金属酸化物半導体（ＮＭＯＳ：N-type metal oxide semiconductor）で作られている。

【0036】

図７は、読み出し装置のない図３の検出器モジュール５８の上面図と、検出器モジュール５８上のいくつかのフォトダイオード９４の上面図とを示す概略図である。検出器モジュール５８は、図３で説明した通りである。図７の右側は、検出器モジュール５８の部分９８（例えば、破線ボックス）の上部に位置する画素６０（例えば、フォトダイオード９４）の第１の（例えば、上部）行（row）９６と、部分９８の下部に位置する画素６０（例えば、フォトダイオード９４）の第２の（例えば、下部）行１００とを示す。各フォトダイオード９４は、読み出し装置（例えば、図３の読み出し装置７２）への直接ラインまたは専用データライン（例えば、トレース）１０２を含む。図７に描かれているように、カラム６２内の各フォトダイオード９４の専用データライン１０２は、フォトダイオード９４（例えば、隣接するカラム（columns）６２の）間のギャップ（間隙）１０４内を走っている。

【0037】

図８は、検出器モジュール５８のアクティブエリア７１の一部の側面図と、アクティブエリア７１の一部のフォトダイオード９４の上面図とを示す概略図である。アクティブエリア７１は、図６で説明した通りである。図７で上述したように、列内の各フォトダイオード９４のためのトレースまたは専用データライン（例えば、図７の専用データライン１０２）は、フォトダイオード９４間のギャップ１０４で走行する。特に、トレースは、シンチレータ層７８のギャップ１０４（例えばカーフ）の下を走る（または、その下に隠れる）。特定の実施形態では、シンチレータ層７８のギャップ１０４は、ポストペイシェントコリメータ（例えば、図１の散乱防止グリッド又はポストペイシェントコリメータ１８）のコリメータブレードの真下に位置する。従って、これらのギャップ１０４の下の領域はＸ線に対して感度がない。加えて、これらのギャップ１０４は光学的分離を提供する。特定の実施形態では、各ギャップ１０４は、約５～１００マイクロメートル（μｍ）の範囲の幅１０６を有することができる。特定の実施形態では、各ギャップ１０４は、より小さい幅１０６（例えば、約８０μｍ）を含んでもよい。特定の実施形態では、ギャップ１０４内に配置された各専用データラインは、ライン（線）ごとに約１０μｍの幅を利用する（例えば、ライン自体に５μｍ、スペースに５μｍ）。

【0038】

Ｘ線検出器の解像度が上がると、同じ範囲をカバーするためにＺ方向の画素数が増え、必要なトレース数が増える。ギャップが小さくなると、増加したトレース数を収容できなくなるため、ピクセルの下にトレースを配線する必要が生じる。図９は、読み出し装置のない図３の検出器モジュール５８の上面図と、検出器モジュール５８上のいくつかのフォトダイオード９４（例えば、フォトダイオード９４の下に位置するトレースを有する）の上面図とを示す概略図である。図９の右側は、検出器モジュール５８の部分９８（例えば、破線ボックス）の上部に位置する画素６０（例えば、フォトダイオード９４）の第１の（例えば、上部）行９６と、部分９８の下部に位置する画素６０（例えば、フォトダイオード９４）の第２の（例えば、下部）行１００とを示す。各フォトダイオード９４は、読み出し装置（例えば、図３の読み出し装置７２）への直接ラインまたは専用データライン（例えば、トレース）１０２を含む。図９に描かれているように、列６２の各フォトダイオード９４の専用データライン１０２は、フォトダイオード９４（例えば、専用データライン１０２が結合されるフォトダイオード９４の列６２の）の下をＺ方向に走る（すなわち、配線される）。各フォトダイオード９４は、対応する専用データライン１０２に結合するビアまたは電気的接続を含む。フォトダイオード９４の下を通る専用データライン１０２は、集光効率に影響を与えない。

【0039】

図１０は、図９のトレースまたは専用データライン１０２を線１０－１０に沿って取った断面図である。上述したように、トレース１０２は、フォトダイオード９４の下に配線される（図１０では、フォトダイオード９４の導電層１１３（例えば、金属層）のみが示されている）。図１０に描かれているように、トレース１０２は半導体層１０８上に配置されている。半導体層１０８は、ａ－Ｓｉで作られてもよい。各トレース１０２は、隣接するトレース１０２からギャップ１１０だけ離間している。各ギャップ１１０は幅１１２を有する。各トレース１０２は、高さ１１４および幅１１６を含む。特定の実施形態では、厚い層１１８（例えば、レベリング層および絶縁層：leveling and insulating layer）がトレース１０２上に配置される。厚膜層１１８は高さ１１９を有する。厚い層１１８は、フォトダイオード９４とトレース１０２との間に配置され、トレース１０２における容量性結合およびノイズを低減する。図１０に描かれているように、厚い層１１８は窒化ケイ素（高い誘電率Ｅｒ＞６を有する）である。特定の実施形態では、厚膜層１１８に異なる材料（例えば、酸化シリコン、ポリイミド：silicon oxide, polyimide（図１２参照）、または別の材料）を利用してもよい。

【0040】

図１１は、図９のトレース１０２の寸法と静電容量とを関連付けた表１２０である。特定の実施形態では、ギャップ１１０の幅１１２は６μｍであってよい。特定の実施形態では、ギャップ１１０の幅１１２は３μｍであってよい。特定の実施形態では、ギャップ１１０の幅１１２は、表１２０に示す寸法と異なっていてもよい。特定の実施形態において、各トレース１０２の高さ１１４は、０．５μｍであってよい。特定の実施形態では、各トレース１０２の高さ１１４は、０．２５μｍであってよい。特定の実施形態では、各トレース１０２の高さ１１４は、表１２０に示された寸法と異なっていてもよい。特定の実施形態では、各トレース１０２の幅１１６は、６μｍであってよい。特定の実施形態では、各トレース１０２の幅１１６は３μｍであってよい。特定の実施形態では、各トレース１０２の幅１１６は、表１２０に示す寸法と異なっていてもよい。特定の実施形態では、厚い層１１８（例えば、窒化ケイ素）の高さ１１９は２μｍである。トレースキャパシタンス（トレース容量）を決定する目的で、トレース寸法の異なる組み合わせのそれぞれについて、２ｃｍのトレース長を分析した。表１２０に示されているように、トレース寸法の異なる組み合わせについて、トレースキャパシタンスは４．９～８．６ピコファラッド（ｐＦ）の範囲であった。

【0041】

窒化シリコン層は均一な厚さの層として堆積されるかもしれないが、平坦化されないかもしれない。その代わりに、窒化シリコン層はコンフォーマル（conformal）であり、上面のトポロジーはその下の金属トレースのトポロジーを模倣する（これはフォトダイオードにラグとリーク（lag and leakage）をもたらし、最大バイアス電圧を制限する可能性がある）。さらに、窒化シリコン層の厚さが制限される場合があり（すなわち、２μｍ以下）、特定の実施形態では、容量性結合を低減する効果が制限される場合がある。したがって、特定の実施形態では、代わりにポリイミドを利用することができる。ポリイミドは誘電率が低く（εｒ約３：εr of approximately 3：イプシロンアール）、はるかに厚くすることができる。従って、ポリイミド層は容量性結合（capacitive coupling）を低減するのに効果的である。ポリイミド層は平坦化され（すなわち、下層の金属トレースのトポロジーとは無関係に上面が平坦になり）、その結果、リークとラグが少なくなり、許容バイアス電圧が高くなる。図１２は、図９のトレースまたは専用データライン１０２を線１０－１０に沿って撮影した断面図である。上述のように、トレース１０２は、フォトダイオード９４の下に配線される（図１２では、フォトダイオード９４の導電層１１３（例えば、金属層）のみが示されている）。図１２に描かれているように、トレース１０２は半導体層１０８上に配置されている。半導体層１０８は、ａ－Ｓｉで作られてもよい。各トレース１０２は、隣接するトレース１０２からギャップ１１０によって離間されている。ギャップ１１０は幅１１２を有する。各トレース１０２は、高さ１１４および幅１１６を含む。特定の実施形態において、厚い層１１８（例えば、レベリング層および絶縁層）は、トレース１０２上に配置される。厚膜層１１８は高さ１２２を有する。厚膜層１１８は、フォトダイオード９４とトレース１０２との間に配置され、トレース１０２の容量性結合およびノイズを低減する。図１２に描かれているように、厚い層１１８はポリイミドである。図１２における厚い層１１８（例えば、ポリイミド）の高さ１２２は、図１０における厚い層１１８（例えば、窒化ケイ素：silicon nitride）の高さ１１９よりも大きい。ポリイミドの厚い層１１８の高さ１２２は、最大４μｍであってもよい。

【0042】

上述したように、特定の実施形態では、フォトダイオードに結合されたそれぞれの専用読み出しチャネルは、電流積分増幅器を含む。図１３は、それぞれのトレース１０２（例えば、専用データライン）を介して読み出し装置７２に結合されたそれぞれのフォトダイオード９４の概略図である。Ｘ線検出器のフォトダイオードのアレイのそれぞれのフォトダイオード９４は、読み出し装置７２（例えば、ＡＳＩＣ）のそれぞれの読み出しチャネル１２４に結合される。フォトダイオードのアレイの各フォトダイオード９４は、読み出し装置７２に対する直流電流源として機能するように構成されている。専用読み出しチャネル１２４は、電流積分増幅器（current integrating amplifier）１２６を含む。構成されるように、Ｘ線検出器は、ＣＴスキャン中に画像データを取得する電流読み出しアプローチを可能にする。

【0043】

図１４は、単一イメージャパネル（single imager panel）１２８を有するＸ線検出器２８の概略図である。単一イメージャパネル１２８は、図２～図６で上述したＸ線検出器モジュール５８と構造的に類似している。単一イメージャパネル１２８は、複数の画素（例えば、検出器素子）を含む。各画素はフォトダイオードである。単一イメージャパネル１２８は、Ｚ方向に延びる画素の複数の列又はチャネルを含む。単一イメージャパネル１２８は、Ｘ方向に延びる画素の複数の行を含む。単一イメージャパネル１２８の画素の行は、Ｘ線検出器２８のスライスを形成する。特定の実施形態では、単一イメージャパネル１２８は、６４スライスの直接読み出しを可能にすることができる（例えば、５００μｍ幅の画素を有する）。特定の実施形態では、さらに大きな画素を有する場合、単一イメージャパネル１２８は、６４以上のスライスを含むことができる。

【0044】

図１４に描かれた単一イメージャパネル１２８のカバー範囲６８は、Ｚ方向の６４画素によって規定される。図１４に描かれた単一イメージャパネル１２８のＸ方向の寸法７０は４０ｃｍである。カバー範囲６８と寸法１２９は、単一イメージャパネル１２８のアクティブエリア７１を規定する。

【0045】

単一イメージャパネル１２８の各画素は、専用データライン（例えば、金属トレース）を介して、単一イメージャパネル１２８に結合された読み出し電子回路又は読み出し装置７２のそれぞれの専用読み出しチャネルに結合され、画素の並列読み出しを可能にする。複数の読み出し装置７２（例えば、ＡＳＩＣ）は、単一イメージャパネル１２８の第１の側面（first side）１３０と、第１の側面１３０の反対側に配置された単一イメージャパネル１２８の第２の側面（second side）１３２とに配置される。特定の実施形態では（例えば、より小さいカバー範囲（例えば、Ｚ方向に３２画素）を有するＸ線検出器２８の場合）、ＡＳＩＣは、イメージパネル１２８の単一の側（例えば、側１３０または側１３２）にのみ配置されてもよい。特に、各読み出し装置７２は、Ｘ線検出器２８の非活性領域７４に結合されている。各読み出し装置７２（例えば、ＡＳＩＣ）は、単一イメージャパネル１２８上の２５６の画素に対して２５６の読み出しチャネルを含むことができる。各画素（例えば、フォトダイオード）が専用の読み出しチャネル（例えば、専用のＡＳＩＣチャネル）を有するので、読み出し装置７２（例えば、ＡＳＩＣ）の数は、画素の数に比例して増加する。上述したように、各読み出しチャネルは電流積分増幅器である。単一イメージャパネル１２８の第１の面１３０に隣接するすべての画素のトレースは、単一イメージャパネル１２８の同じ面１３０上の読み出し装置７２にルーティングされる。単一イメージャパネル１２８の第２の側面１３２に隣接する全ての画素のトレースは、単一イメージャパネル１２８の同じ側面１３２上の読み出し装置７２に配線される。特定の実施形態では、トレースは、画素間のシンチレータ層の隙間（例えば、カーフ）の下に配線されてもよい。特定の実施形態では、トレースは、画素（例えば、フォトダイオード）の下に配線されてもよい。

【0046】

ピクセルごとに専用の読み出し（ＡＳＩＣなど）チャンネルを使用する場合、解像度が上がるにつれて読み出しチャンネルの数は急速に増加する。コスト削減のため、画素のサイズを変えたり、画素をビニング（pixels may be binned）したりすることもある。さらに、外側スライスの解像度を低下させることにより、画素の下に一定数のトレースしか配線できない場合に、カバー範囲を増加させることもできる。Ｘ線検出器２８は、異なる構成に対して構成可能であってもよい。ある構成では、Ｘ線検出器２８は、５００μｍピクセルの３２スライスを含むことができる。別の構成では、Ｘ線検出器２８は、１０００μｍ四方のピクセルを有する６４個のスライスを含み、５００μｍピクセルを有する３２個のスライスを有する構成よりも４倍のカバー範囲を提供することができる。

【0047】

Ｘ線検出器２８の異なるゾーンまたは領域は、異なる分解能用に構成することができる。図１５は、Ｘ線検出器２８で利用される異なる分解能ゾーンおよび異なる読み出しモード（different resolution zones and different readout modes）を有する図１４のＸ線検出器２８の一部の概略図である。Ｘ線検出器２８は、一対の標準分解能ゾーン１３４、１３６（例えば、外側ゾーン）と高分解能中央ゾーン１３８との間に分割されたピクセル６０（例えば、フォトダイオード９４、１４３）を含む。一対の標準解像度ゾーン１３４、１３６は、高解像度中心ゾーン１３８を挟んでいる。破線枠１３９は、高解像度中心ゾーン１３８及び標準解像度ゾーン１３６内の画素６０の一部を示す。複数のフォトダイオード１４３が、高分解能中心ゾーン１３８の各画素領域又は領域１４０（シンチレータによって規定される）に配置される。描かれているように、フォトダイオード１４３のセット１４１（例えば、４つのフォトダイオード１４３）が、高解像度中心ゾーン１３８の各画素領域１４０に配置される。特定の実施形態では、高解像度中心ゾーン１３８内の各画素領域１４０内のフォトダイオード１４３の数は、図１５に描かれているものと異なっていてもよい。標準解像度ゾーン１３４、１３６の各画素領域又は領域１４０には、単一のフォトダイオード９４が配置される。各フォトダイオード９４は、読み出し装置７２への直接のライン（例えば、トレース１０２）を有する。図１５に描かれているように、トレース１０２は、Ｘ線検出器２８の画素６０の数のために、フォトダイオード９４の下を走っている。標準分解能ゾーン１３４、１３６の各フォトダイオード９４は、高分解能中央ゾーン１３８のフォトダイオード１４３の面積１４４よりも大きな面積１４２を有する。

【0048】

Ｘ線検出器２８のパネルは、固定された分解能設定（すなわち、高分解能センターゾーン読み出しまたは標準分解能フルカバレッジ読み出し（high-resolution center zone readout or standard-resolution full coverage readout）のいずれか）で読み出されるように構成されている。読み出し装置７２（例えば、複数のＡＳＩＣ）は、異なる読み出しモードで動作するように構成されている。読み出し装置７２は、第１の読み出しモード１４６（例えば、標準解像度フルカバレッジ読み出し）および第２の読み出しモード１４８（例えば、高解像度センターゾーン読み出し）で動作するように構成される。異なる読み出しモード１４６、１４８の間の設定（または変更）は、読み出し装置７２内に統合されてもよいし、別個の装置１４９に配置されてもよい。第１の読み出しモード１４６では、一対の標準解像度ゾーン１３４、１３６と高解像度ゾーン１３８が同じ解像度で読み出される。第１の読み出しモード１４６では、フォトダイオード１４３の各セット１４１は、単一の画素６０として機能する。フォトダイオード１４３のそれぞれのセット１４１内のフォトダイオード１４３のトレース１０２内の信号は、単一の読み出しチャネルに単一の信号を供給するために、読み出し装置７２の前に結合される（例えば、合計される）。第２の読み出しモード１４８では、高分解能ゾーン１３８のみが読み出され、第１の読み出しモード１４６における分解能よりも高い分解能で読み出される。第２の読み出しモード１４８では、フォトダイオード１４３の各セット１４１の各フォトダイオード１４３は、別個の画素６０として機能し、それぞれのトレース１０２を介して、読み出し装置７２内の別個の読み出しチャネルに結合される。高解像度ゾーン１３８では、読み出しチャネルの数は、フォトダイオード１４３の数に少なくとも等しい必要があることに留意すべきである。さらに、第２の読み出しモード１４８では、高解像度ゾーン１３８のみが読み出されるため、Ｚカバー範囲が小さくなる。読み出される画素数、したがって必要とされる最大データレートは、第１の読み出しモード１４６と第２の読み出しモード１４８の両方で同様または同じ（similar or the same）にすることができる。これにより、データ転送やデータ保存など、他のシステム構成要素を最適化することができる。

【0049】

特定の実施形態では、上述したＸ線検出器の画素が不良画素になることがある。特定の実施形態では、Ｘ線検出器の不良画素を修復することができる。特に、ダイオードを複数のピースに分割して、サブピクセルとして機能させることができる。例えば、顕微鏡で見える点欠陥（point defect visible under a microscope）の場合、ピクセルの一部（すなわち、元のフォトダイオードの不良部分）を切り離すことが可能であろう。これらの複数のフォトダイオードの各部分は、これらのサブピクセルを結合して単一の機能する修復されたピクセルを形成するために、ピクセルの端部で局所的に一緒に接続されるそれぞれのトレース又はラインを含むことができる。図１６は、修復された画素６０（フォトダイオード９４）の概略図である。描かれているように、（不良画素６０であった）元のフォトダイオード９４は、複数のフォトダイオード片（photodiodes pieces）１５０に分割される。図１６に描かれているように、１０個のフォトダイオード片１５０がある。特定の実施形態では、フォトダイオード９４が分割されるフォトダイオード片１５０の数は異なってもよい。機能するフォトダイオード片１５２は、それぞれのトレース１５４を介して、画素６０の端部１５６（図１６に描写されるように）の単一のトレース１０２に並列に結合される。特定の実施形態では、機能するフォトダイオード片１５２からのそれぞれのトレース１５４は、異なる位置（例えば、中央または他の場所）で単一のトレース１０２に結合されるかもしれない。機能するフォトダイオード片１５２は、カーフ又は別の場所で単一トレース１０２に結合される。従って、（例えば、切断された欠陥のあるフォトダイオード片１５８による）最小の線量ペナルティ（minimal dose penalty）で修理を行うことができる。図１６に描かれているように、欠陥のあるフォトダイオード片１５８は、他のフォトダイオード片１５０（すなわち、機能しているフォトダイオード片１５２）と単一のトレース１０２に結合されていない。特定の実施形態では、複数のフォトダイオード片１５０が欠陥であり、他のフォトダイオード片１５０と単一トレース１０２に結合されないことがある。

【0050】

図１７は、図１４のＸ線検出器２８のアクティブエリア７１の側面図の概略図である。特に、この側面図は、単一イメージャパネル１２８の側面図である。描かれているように、単一イメージャパネル１２８は、Ｘ線光子をより低いエネルギーの光子に変換するように構成されたシンチレータ層７８を含む。シンチレータ層７８は、結晶シンチレータパック８０によって形成される。特に、特定の実施形態では、シンチレータパック８０は、結晶性オキシ硫化ガドリニウム（ＧＯＳ：crystalline gadolinium oxysulfide）で作られている。

【0051】

シンチレータ層７８は、光イメージャ層８４上に（例えば、矢印８２で示すようにＸ線が受光される方向に対して上方に）配置されている。光イメージャ層８６は、光フォトンを電子に変換するように構成されている。光イメージャ層８６は光イメージャパネル８８を含む。光イメージャパネル８８は、ベースプレート９２上（例えば、上方）に配置された（半導体層の一部としての）フォトダイオードアレイ９０を含む。特定の実施形態では、ベースプレート９２はガラスであってもよい。

【0052】

フォトダイオードアレイ９０の各フォトダイオードは、画素または検出素子として機能する。特定の実施形態では、フォトダイオードアレイ９０のいくつかのフォトダイオードは、サブピクセルとして機能し得る。フォトダイオードアレイ９０の各フォトダイオードは、読み出し装置への直流電流源として機能するように構成される。ライトイメージャパネル８８には、トランジスタと走査線の両方を欠いている（lack both transistors and scan lines）。各画素が専用の読み出しチャネルを有することにより、一般的なフラットパネル検出器において電荷積分トランジスタを利用することに伴う電荷再分配の問題（charge redistribution issues）が回避される。

【0053】

特定の実施形態では、フォトダイオードアレイ９０の各フォトダイオードは、アモルファスシリコン（ａ－Ｓｉ）で作られている。開示された実施形態では、フォトダイオードアレイ９０の各フォトダイオードの並列電流読み出しを利用することにより、全てのフォトダイオード（画素）及びデータラインは実質的に一定の電圧のままであり、それにより、スイッチングノイズが除去されるとともに、ａ－Ｓｉからのあらゆるノイズが捕捉される。特定の実施形態では、フォトダイオードアレイ９０の各フォトダイオードは、Ｎ型金属酸化物半導体（ＮＭＯＳ：N-type metal oxide semiconductor）で作られている。

【0054】

図１７に描かれているように、単一イメージャパネル１２８は湾曲している。単一イメージャパネル１２８は、検出器要素（特に、シンチレータ及びそのカーフ）がＸ線源（例えば、Ｘ線管）の焦点スポットに向かって整列されるように、ＣＴ撮像システムのガントリのガントリレール（Ｘ線検出器２８が結合され得る）のプロファイルに一致するように湾曲される。

【0055】

開示される実施形態の技術的効果には、良好な画質を提供しつつコストを低減したコンピュータ断層撮影装置用のＸ線検出器（例えば、フラットパネルＸ線検出器）を提供することが含まれる。開示される実施形態の検出器アーキテクチャは、標準的なコンピュータ断層撮影検出器の画質と同等でありながら、フラットパネルＸ線検出器の低コスト及び高空間分解能を活用する。特に、コンピュータ断層撮影用シンチレータ及び読み出し装置（例えば、ＡＳＩＣ）が、フラットパネル内の個々のダイオードを直接読み出すフラットパネルダイオードアレイと共に利用される。Ｘ線検出器のライトイメージャー層には、トランジスタとスキャンラインの両方がないため、Ｘ線検出器は標準的なＸ線パネルの約半分の複雑さになる。

【0056】

本明細書で提示され、特許請求される技術は、現在の技術分野を実証的に改善する実用的な性質の物質的対象物および具体例に参照され、適用されるものであり、そのようなものとして、抽象的、無形的、または純粋に理論的なものではない。さらに、本明細書の末尾に付された請求項に、「［機能］を［実行］するための手段．．．」または「［機能］を［実行］するためのステップ．．．」と指定された１つまたは複数の要素が含まれる場合、かかる要素は３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．１１２（ｆ）に基づいて解釈されることが意図される。ただし、その他の方法で指定された要素を含むクレームについては、当該要素は３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．１１２（ｆ）に基づいて解釈されないことが意図されている。

【0057】

本明細書は、最良の態様を含む本主題を開示するため、また、任意の装置またはシステムの製造および使用、ならびに組み込まれた方法の実行を含め、当業者が本主題を実施できるようにするために、実施例を用いて説明する。本主題の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者に思いつく他の例を含むことができる。そのような他の実施例は、特許請求の範囲の文言と異ならない構造要素を有する場合、または特許請求の範囲の文言と実質的に異ならない同等の構造要素を含む場合、特許請求の範囲に含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0058】

１０：ＣＴ撮像システム １２：Ｘ線源 １８：コリメータ ２０：Ｘ線ビーム ２２：ビーム整形器 ２４：患者 ２６：減衰Ｘ線光子 ２８：検出器アレイ ３０：システムコントローラ ３２：線形位置決めサブシステム ３４：回転サブシステム ３６：モータ制御装置 ３８：Ｘ線コントローラ ４０：ＤＡＳ ４２：コンピュータ ４４：画像処理回路 ４６：メモリ ４８：オペレータワークステーション ５０：ディスプレイ ５２：プリンタ ５４：ＰＡＣＳ ５６：遠隔システム ５７：イメージャパネル ５８：検出器モジュール ６０：画素 ６２：チャネル ６４：共線列 ６６：スライス ６８：カバー範囲 ７０：寸法 ７１：活性領域 ７２：読み出し装置 ７４：非活性領域 ７６：ギャップパッド ７８：シンチレータ層 ８０：シンチレータパック ８１：厚さ ８２：矢印 ８４：光撮像層 ８６：光撮像体層 ８８：光撮像パネル ９０：フォトダイオードアレイ ９２：ベースプレート ９４：フォトダイオード ９６：列 ９８：部分 １００：列 １０２：専用データライン １０４：ギャップ １０６：幅 １０８：半導体層 １１０：ギャップ １１２：幅 １１３：導電層 １１４：高さ １１６：幅 １１８：厚い層 １１９：高さ １２０：表 １２２：高さ １２４：読み出しチャネル １２６：電流積分増幅器 １２８：単一イメージャパネル １３０：第１の側面 １３２：第２の側面 １３４、１３６：標準分解能ゾーン １３８：高解像度センターゾーン １３９：破線ボックス １４０：領域 １４１：セット １４２：面積 １４３：フォトダイオード １４４：面積 １４６、１４８：読み出しモード １４９：別個のデバイス １５０、１５２：フォトダイオード片 １５４：トレース １５６：エッジ １５８：欠陥フォトダイオード片

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【外国語明細書】