特許 7240842 放射線診断装置、放射線検出器、及びコリメータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-03-08

(45)【発行日】2023-03-16

(54)【発明の名称】放射線診断装置、放射線検出器、及びコリメータ

(51)【国際特許分類】

   A61B 6/03 20060101AFI20230309BHJP

   G01T 7/00 20060101ALI20230309BHJP

【ＦＩ】

A61B6/03 320H

A61B6/03 320Y

G01T7/00 B

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2018181222

(22)【出願日】2018-09-27

(65)【公開番号】P2019063509

(43)【公開日】2019-04-25

【審査請求日】2021-08-03

(31)【優先権主張番号】P 2017192741

(32)【優先日】2017-10-02

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】594164542

【氏名又は名称】キヤノンメディカルシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001380

【氏名又は名称】弁理士法人東京国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山崎 正彦

【審査官】蔵田 真彦

(56)【参考文献】

【文献】特表平０４－５００２７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０５９４９８５０（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開２００３－３０７５７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－５２０２４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ ６／００－６／１４

Ｇ０１Ｔ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｘ線を発生するＸ線源と、
前記Ｘ線を検出し、前記Ｘ線に応じた電気信号を発生するＸ線検出器と、
前記Ｘ線検出器の前記Ｘ線の入射側に設けられ、散乱Ｘ線を吸収する吸収壁からなるコリメータと、を備え、
前記吸収壁は、前記Ｘ線検出器の列方向に延設され、前記Ｘ線検出器のチャンネル方向に沿って複数配置され、
前記吸収壁は、前記Ｘ線の入射方向に沿って配置される複数の吸収部を含み、前記複数の吸収部の各吸収部と非吸収部との順番が、前記列方向に沿って互い違いの構成を備え、
前記複数の吸収部は、前記Ｘ線の入射方向に沿って不等間隔で配置され、
前記吸収壁としての第１の吸収壁の吸収部が、前記吸収壁としての、前記第１の吸収壁に隣接する第２の吸収壁の吸収部を支える構成を備える、
放射線診断装置。

【請求項2】

前記複数の吸収部は、前記Ｘ線の入射方向において、前記Ｘ線検出器に近い側と比して前記Ｘ線源に近い側で疎となるように配置される、
請求項１に記載の放射線診断装置。

【請求項3】

前記複数の吸収部の間には、前記Ｘ線を透過する透過部材が配置される、
請求項１又は２に記載の放射線診断装置。

【請求項4】

前記複数の吸収部の間には、前記複数の吸収部と同一の材料であって、前記複数の吸収部より薄厚の吸収部が配置される、
請求項１又は２に記載の放射線診断装置。

【請求項5】

前記吸収壁は、前記Ｘ線検出器の列方向に延設され、かつ、前記Ｘ線検出器のチャンネル方向に沿って複数配置されると共に、前記Ｘ線検出器のチャンネル方向に延設され、かつ、前記Ｘ線検出器の列方向に沿って複数配置される、
請求項１又は２に記載の放射線診断装置。

【請求項6】

前記チャンネル方向に沿って配置される前記複数の吸収壁の材料を、前記チャンネル方向に沿って変更する構成とし、及び／又は、前記列方向に沿って配置される前記複数の吸収壁の材料を、前記列方向に沿って変更する構成とする、
請求項５に記載の放射線診断装置。

【請求項7】

前記列方向に延設される前記複数の吸収壁について、前記複数の吸収部の各吸収部と非
吸収部との順番が、前記列方向に沿って互い違いの構成を備え、
前記チャンネル方向に延設される前記複数の吸収壁について、前記複数の吸収部の各吸収部の各吸収部と非吸収部との順番が、前記チャンネル方向に沿って互い違いの構成を備える、
請求項５に記載の放射線診断装置。

【請求項8】

前記吸収壁としての第１の吸収壁の吸収部が、前記吸収壁としての、前記第１の吸収壁に隣接する第２の吸収壁の吸収部を支える構成を備える、
請求項７に記載の放射線診断装置。

【請求項9】

前記Ｘ線の入射方向に沿って配置される前記複数の吸収部の材料を、前記Ｘ線の入射方向に沿って変更する構成とする、
請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載の放射線診断装置。

【請求項10】

散乱Ｘ線を吸収する吸収壁からなるコリメータを含む放射線検出器であって、
前記吸収壁は、前記放射線検出器の列方向に延設され、前記放射線検出器のチャンネル方向に沿って複数配置され、
前記吸収壁は、Ｘ線源からのＸ線の入射方向に沿って配置される複数の吸収部を含み、前記複数の吸収部の各吸収部と非吸収部との順番が、前記列方向に沿って互い違いの構成を備え、
前記複数の吸収部は、前記Ｘ線の入射方向に沿って不等間隔で配置され、
前記吸収壁としての第１の吸収壁の吸収部が、前記吸収壁としての、前記第１の吸収壁に隣接する第２の吸収壁の吸収部を支える構成を備える、
放射線検出器。

【請求項11】

散乱Ｘ線を吸収する吸収壁からなるコリメータであって、
前記吸収壁は、放射線検出器の列方向に延設され、前記放射線検出器のチャンネル方向に沿って複数配置され、
前記吸収壁は、Ｘ線源からのＸ線の入射方向に沿って配置される複数の吸収部を含み、前記複数の吸収部の各吸収部と非吸収部との順番が、前記列方向に沿って互い違いの構成を備え、
前記複数の吸収部は、前記Ｘ線の入射方向に沿って不等間隔で配置され、
前記吸収壁としての第１の吸収壁の吸収部が、前記吸収壁としての、前記第１の吸収壁に隣接する第２の吸収壁の吸収部を支える構成を備える、
コリメータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、放射線診断装置、放射線検出器、及びコリメータに関する。

【背景技術】

【0002】

被検体に放射線を照射することで、被検体の体内組織が画像化された放射線画像を生成する放射線診断装置が存在する。放射線診断装置としては、Ｘ線診断装置及びＸ線ＣＴ（Computed Tomography）装置等が挙げられる。Ｘ線診断装置は、Ｘ線源及びＸ線検出器を備え、Ｘ線検出器が検出したＸ線に基づいて、被検体の内部構造を投影したＸ線画像データを生成する。また、Ｘ線ＣＴ装置は、Ｘ線源及びＸ線検出器を備え、Ｘ線検出器が検出したＸ線に基づいて、被検体のアキシャル断層のＣＴ画像データやボリュームデータを生成する。

【0003】

Ｘ線ＣＴ装置等の放射線診断装置は、Ｘ線検出器のＸ線入射側に、コリメータを備える。コリメータは、Ｘ線検出器への入射Ｘ線に含まれる散乱線成分、即ち、散乱Ｘ線を吸収することで、Ｘ線検出器に入射される散乱Ｘ線を除去する。一般的に、コリメータは、Ｘ線入射方向に沿って配置され、散乱Ｘ線を吸収可能な材料からなる複数の吸収壁を備える。

【0004】

また、コリメータを構成する吸収壁の材料として、Ｍｏ（モリブデン）及びＷ（タングステン）等の重金属が大量に使われる。そのため、コリメータの製造コストが大きく膨らむと共に、コリメータの重量が大きくなってしまうという問題がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００８－１６８１２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明が解決しようとする課題は、コリメータの製造コスト及び重量を抑えることである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本実施形態に係る放射線診断装置は、Ｘ線を発生するＸ線源と、Ｘ線を検出し、Ｘ線に応じた電気信号を発生するＸ線検出器と、Ｘ線検出器のＸ線の入射側に設けられ、散乱Ｘ線を吸収する吸収壁からなるコリメータと、を備える。吸収壁は、Ｘ線の入射方向に沿って配置される複数の吸収部を含む。複数の吸収部は、Ｘ線の入射方向に沿って不等間隔で配置される。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、本実施形態に係る放射線診断装置の一例であるＸ線ＣＴ装置の構成を示す概略図。

【図2】図２は、本実施形態に係るコリメータを備えたＸ線検出器の外観を示す斜視図。

【図3】図３は、本実施形態に係るコリメータの第１の構造例を示す正面図。

【図4】図４は、本実施形態に係るコリメータの第２の構造例を示す正面図。

【図5】図５は、本実施形態に係るコリメータの第３の構造例を示す正面図。

【図6】図６は、本実施形態に係るコリメータの第４の構造例を示す正面図。

【図7】図７は、本実施形態に係るコリメータの第５の構造例を示す正面図。

【図8】図８は、本実施形態に係るコリメータの構造例を示す側面図。

【図9】図９は、本実施形態に係るコリメータの構造例を示す側面図。

【図10】図１０は、本実施形態に係るコリメータの構造例を示す側面図。

【図11】図１１は、本実施形態に係るコリメータの第６の構造例を示す正面図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本実施形態に係る放射線診断装置、放射線検出器、及びコリメータについて、添付図面を参照して説明する。

【0010】

本実施形態に係る放射線診断装置は、散乱線の除去を目的とするコリメータを放射線検出器のＸ線入射側に備えた装置である。放射線診断装置としては、Ｘ線診断装置及びＸ線ＣＴ装置等が挙げられる。以下、放射線診断装置がＸ線ＣＴ装置である場合について説明する。

【0011】

なお、Ｘ線ＣＴ装置によるデータ収集方式には、Ｘ線源とＸ線検出器とが１体として被検体の周囲を回転する回転／回転（Ｒ－Ｒ：Rotate/Rotate）方式や、リング状に多数の検出素子がアレイされ、Ｘ線管のみが被検体の周囲を回転する固定／回転（Ｓ－Ｒ：Stationary/Rotate）方式等の様々な方式がある。いずれの方式でも本発明を適用可能である。以下、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置では、現在、主流を占めている第３世代の回転／回転方式を採用する場合を例にとって説明する。

【0012】

図１は、本実施形態に係る放射線診断装置の一例であるＸ線ＣＴ装置の構成を示す概略図である。

【0013】

図１は、本実施形態に係る放射線診断装置１の一例であるＸ線ＣＴ装置１Ａを示す。Ｘ線ＣＴ装置１Ａは、架台装置１０、寝台装置３０、及びコンソール装置４０を備える。架台装置１０及び寝台装置３０は、検査室に設置される。架台装置１０は、寝台装置３０に載置された被検体（例えば、患者）Ｐに関するＸ線の検出データを収集する。一方、コンソール装置４０は、検査室に隣接する制御室に設置され、多方向の検出データに基づいて多方向の投影データを生成し、多方向の投影データに基づいてＣＴ画像を再構成して表示する。

【0014】

架台装置１０は、Ｘ線源（例えば、Ｘ線管）１１、Ｘ線検出器１２、回転フレーム１３、Ｘ線高電圧装置１４、制御装置１５、ウェッジ１６、絞り１７、データ収集回路（ＤＡＳ：Data Acquisition System）１８、及びコリメータ１９（図２に図示）を備える。

【0015】

Ｘ線管１１は、回転フレーム１３に備えられる。Ｘ線管１１は、Ｘ線高電圧装置１４からの高電圧の印加により、陰極（フィラメント）から陽極（ターゲット）に向けて熱電子を照射する真空管である。なお、本実施形態においては、一管球型のＸ線ＣＴ装置にも、Ｘ線管とＸ線検出器との複数のペアを回転リングに搭載したいわゆる多管球型のＸ線ＣＴ装置にも適用可能である。

【0016】

なお、Ｘ線を発生させるＸ線源は、Ｘ線管１１に限定されるものではない。例えば、Ｘ線管１１に替えて、電子銃から発生した電子ビームを収束させるフォーカスコイル、電磁偏向させる偏向コイル、患者Ｐの半周を囲い偏向した電子ビームが衝突することによってＸ線を発生させるターゲットリングを含む第５世代方式によりＸ線を発生させても良い。

【0017】

Ｘ線検出器１２は、放射線検出器の一例であり、Ｘ線管１１に対向するように回転フレーム１３に備えられる。Ｘ線検出器１２は、Ｘ線管１１から照射されたＸ線を検出し、Ｘ線量に対応した検出データを電気信号としてＤＡＳ１８に出力する。Ｘ線検出器１２は、例えば、Ｘ線管の焦点を中心として１つの円弧に沿ってチャネル方向に複数のＸ線検出素子が配列された複数のＸ線検出素子列を有する。Ｘ線検出器１２は、例えば、チャネル方向に複数のＸ線検出素子が配列されたＸ線検出素子列がスライス方向（列方向、ｒｏｗ方向）に複数配列された構造を有する。

【0018】

ここで、Ｘ線検出器１２のＸ線入射側に、コリメータ１９（図２に図示）が備えられる。コリメータ１９は、グリッドとも呼ばれ、入射Ｘ線のうち散乱Ｘ線を吸収することで、Ｘ線検出器１２に入射される散乱Ｘ線を除去する。コリメータ１９は、散乱Ｘ線を吸収可能な材料からなる吸収壁（図３等に示す吸収壁Ｇ，Ｈ）を備える。

【0019】

また、Ｘ線検出器１２は、シンチレータアレイ５１及び光センサアレイ５２（図２に図示）を有する間接変換型の検出器である。シンチレータアレイ５１は、複数のシンチレータを有し、各シンチレータは入射Ｘ線量に応じた光子量の光を出力するシンチレータ結晶を有する。光センサアレイ５２は、シンチレータアレイ５１からの光量に応じた電気信号に変換する機能を有し、例えば、光電子増倍管（フォトマルチプライヤ、Photo Multiplier Tube：ＰＭＴ）等の光センサを有する。

【0020】

回転フレーム１３は、Ｘ線管１１及びＸ線検出器１２を対向支持する。回転フレーム１３は、後述する制御装置１５による制御の下、Ｘ線管１１及びＸ線検出器１２を一体として回転させる円環状のフレームである。なお、回転フレーム１３は、Ｘ線管１１及びＸ線検出器１２に加えて、Ｘ線高電圧装置１４やＤＡＳ１８を更に備えて支持する場合もある。

【0021】

このように、Ｘ線ＣＴ装置１Ａは、Ｘ線管１１とＸ線検出器１２とを対向させて支持する回転フレーム１３を患者Ｐの周りに回転させることで、患者Ｐの周囲一周分、即ち、患者Ｐの３６０°分の検出データを収集する。なお、ＣＴ画像の再構成方式は、３６０°分の検出データを用いるフルスキャン再構成方式には限定されない。例えば、Ｘ線ＣＴ装置１Ａは、半周（１８０°）＋ファン角度分の検出データに基づいてＣＴ画像を再構成するハーフ再構成方式を採っても良い。

【0022】

Ｘ線高電圧装置１４は、変圧器（トランス）及び整流器等の電気回路を有する。Ｘ線高電圧装置１４は、後述する制御装置１５による制御の下、Ｘ線管１１に印加する高電圧を発生する機能を有する高電圧発生装置（図示省略）と、後述する制御装置１５による制御の下、Ｘ線管１１が照射するＸ線に応じた出力電圧の制御を行うＸ線制御装置（図示省略）を有する。高電圧発生装置は、変圧器方式であっても良いし、インバータ方式であっても構わない。なお、Ｘ線高電圧装置１４は、後述する回転フレーム１３に設けられても良いし、架台装置１０の固定フレーム側に設けられても構わない。

【0023】

制御装置１５は、処理回路及びメモリと、モータ及びアクチュエータ等の駆動機構とを有する。処理回路及びメモリの構成については、後述するコンソール装置４０の処理回路４４及びメモリ４１と同等であるので説明を省略する。

【0024】

制御装置１５は、コンソール装置４０又は架台装置１０に取り付けられた入力インターフェース（図示省略）からの入力信号を受けて、架台装置１０及び寝台装置３０の動作制御を行う機能を有する。例えば、制御装置１５は、入力信号を受けて回転フレーム１３を回転させる制御、架台装置１０をチルトさせる制御、及び寝台装置３０及び天板３３を動作させる制御を行う。なお、架台装置１０をチルトさせる制御は、架台装置１０に取り付けられた入力インターフェースによって入力される傾斜角度（チルト角度）情報により、制御装置１５がＸ軸方向に平行な軸を中心に回転フレーム１３を回転させることによって実現される。なお、制御装置１５は架台装置１０に設けられても良いし、コンソール装置４０に設けられても良い。

【0025】

また、制御装置１５は、コンソール装置４０や架台装置１０に取り付けられた入力インターフェースから入力された撮像条件に基づいて、Ｘ線管１１の角度や、後述するウェッジ１６及び絞り１７の動作を制御する。

【0026】

ウェッジ１６は、Ｘ線管１１のＸ線出射側に配置されるように回転フレーム１３に備えられる。ウェッジ１６は、制御装置１５による制御の下、Ｘ線管１１から照射されたＸ線量を調節するためのフィルタである。具体的には、ウェッジ１６は、Ｘ線管１１から患者Ｐに照射されるＸ線が予め定められた分布になるように、Ｘ線管１１から照射されたＸ線を透過して減衰するフィルタである。例えば、ウェッジ１６（ウェッジフィルタ（wedge filter）、ボウタイフィルタ（bow－tie filter））は、所定のターゲット角度や所定の厚みとなるようにアルミニウムを加工したフィルタである。

【0027】

絞り１７は、スリットとも呼ばれ、Ｘ線管１１のＸ線出射側に配置されるように回転フレーム１３に備えられる。絞り１７は、制御装置１５による制御の下、ウェッジ１６を透過したＸ線の照射範囲を絞り込むための鉛板等であり、複数の鉛板等の組合せによってＸ線の照射開口を形成する。

【0028】

ＤＡＳ１８は、回転フレーム１３に備えられる。ＤＡＳ１８は、制御装置１５による制御の下、Ｘ線検出器１２の各Ｘ線検出素子から出力される電気信号に対して増幅処理を行う増幅器と、制御装置１５による制御の下、電気信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ（Analog to Digital）変換器とを有し、増幅及びデジタル変換後の検出データを生成する。ＤＡＳ１８によって生成された検出データは、コンソール装置４０に転送される。

【0029】

ここで、ＤＡＳ１８によって生成された検出データは、回転フレーム１３に設けられた発光ダイオード（ＬＥＤ）を有する送信機から光通信によって架台装置１０の非回転部分、例えば図示しない固定フレームに設けられたフォトダイオードを有する受信機に送信され、コンソール装置４０へと転送される。なお、回転フレーム１３から架台装置１０の非回転部分への検出データの送信方法は、前述の光通信に限らず、非接触型のデータ伝送であれば如何なる方式を採用しても構わない。また、図示しない固定フレームは回転フレーム１３を回転可能に支持するフレームである。

【0030】

寝台装置３０は、基台３１、寝台駆動装置３２、天板３３及び支持フレーム３４を備える。寝台装置３０は、スキャン対象の患者Ｐを載置し、制御装置１５による制御の下、患者Ｐを移動させる装置である。

【0031】

基台３１は、支持フレーム３４を鉛直方向（ｙ軸方向）に移動可能に支持する筐体である。寝台駆動装置３２は、被検体Ｐが載置された天板３３を天板３３の長軸方向（ｚ軸方向）に移動するモータ或いはアクチュエータである。支持フレーム３４の上面に設けられた天板３３は、患者Ｐを載置可能な形状を有する板である。

【0032】

なお、寝台駆動装置３２は、天板３３に加え、支持フレーム３４を天板３３の長軸方向（ｚ軸方向）に移動しても良い。また、寝台駆動装置３２は、寝台装置３０の基台３１ごと移動させても良い。本発明を立位ＣＴに応用する場合、天板３３に相当する患者移動機構を移動する方式であっても良い。また、ヘリカルスキャン撮影や位置決め等のためのスキャノ撮影等、架台装置１０の撮像系と天板３３の位置関係の相対的な変更を伴う撮影を実行する場合は、当該位置関係の相対的な変更は天板３３の駆動によって行われても良いし、架台装置１０の固定フレームの走行によって行われてもよく、またそれらの複合によって行われても良い。

【0033】

なお、本実施形態では、非チルト状態での回転フレーム１３の回転軸又は寝台装置３０の天板３３の長手方向をｚ軸方向、ｚ軸方向に直交し、床面に対し水平である軸方向をｘ軸方向、ｚ軸方向に直交し、床面に対し垂直である軸方向をｙ軸方向とそれぞれ定義するものとする。

【0034】

コンソール装置４０は、メモリ４１、ディスプレイ４２、入力インターフェース４３、及び処理回路４４を備える。なお、以下の説明では、コンソール装置４０が単一のコンソールで全ての機能を実行するものとするが、これらの機能は、複数のコンソールが実行しても良い。

【0035】

メモリ４１は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスク等であって、プロセッサにより読み取り可能な記録媒体を含む構成を有する。

【0036】

Ｘ線ＣＴ装置１Ａによって生成された検出データや、後述する投影データ及び再構成画像データは、メモリ４１に記憶されても良い。また、Ｘ線ＣＴ装置１Ａによって生成された検出データ、投影データ、及び再構成画像データは、ＬＡＮ（Local Area Network）等のネットワークを介してＸ線ＣＴ装置１Ａに接続可能な画像サーバ等の外部記憶装置に記憶されても良い。同様に、メモリ４１の記録媒体内のプログラム及びデータの一部又は全部は、ネットワークを介した通信によりダウンロードされても良いし、光ディスク等の可搬型記憶媒体を介してメモリ４１に与えられても良い。

【0037】

ディスプレイ４２は、各種の情報を表示する。例えば、ディスプレイ４２は、処理回路４４によって生成された医用画像（ＣＴ画像）や、ユーザからの各種操作を受け付けるためのＧＵＩ（Graphical User Interface）等を出力する。例えば、ディスプレイ４２は、液晶ディスプレイやＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイイ、ＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）ディスプレイ等である。

【0038】

入力インターフェース４３は、ユーザからの各種の入力操作を受け付け、受け付けた入力操作を電気信号に変換して処理回路４４に出力する。例えば、入力インターフェース４３は、データを収集する際の収集条件や、ＣＴ画像を再構成する際の再構成条件、ＣＴ画像を画像処理する際の画像処理条件等の設定情報をユーザから受け付ける。例えば、入力インターフェース４３は、マウスやキーボード、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック等の入力デバイスにより実現される。

【0039】

処理回路４４は、メモリ４１に記憶されたプログラムを読み出して実行することによりＸ線ＣＴ装置１Ａの全体の動作を制御するプロセッサである。処理回路４４は、ＤＡＳ１８から出力された検出データに対して補正処理等の前処理を実行して投影データを生成する。また、処理回路４４は、投影データを再構成処理して、アキシャル断層のＣＴ画像データを生成する。更に、処理回路４４は、ＣＴ画像データに基づいてボリュームデータを生成することで、任意断層（ＭＰＲ：Multi-Planar Reconstruction）の画像データや、任意方向から見た投影画像データをＣＴ画像データとして生成する。ボリュームデータは、３次元空間におけるＣＴ値の分布情報を有するデータである。投影画像データは、ボリュームデータをボリュームレンダリング処理したり、サーフィスレンダリング処理したりすることで得られる。

【0040】

続いて、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１Ａに備えられる本実施形態に係るコリメータ１９の構造について具体的に説明する。

【0041】

図２（Ａ），（Ｂ）は、コリメータ１９の外観を示す斜視図である。

【0042】

図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、コリメータ１９は、Ｘ線検出器１２のＸ線入射側に配置される。図２（Ａ）は、列方向に延設される吸収壁がチャンネル方向に沿って複数配置され、かつ、チャンネル方向に延設される吸収壁が列方向に沿って複数配置されるコリメータ、即ち、２次元コリメータを示す。一方、図２（Ｂ）は、列方向に延設される吸収壁がチャンネル方向に沿って複数配置されるコリメータ、即ち、１次元コリメータを示す。本実施形態に係るコリメータ１９は、１次元コリメータにも２次元コリメータにも適用可能であるが、以下の説明では、図２（Ｂ）に示す１次元コリメータの場合について説明する。

【0043】

図３は、コリメータ１９の第１の構造例を示す正面図である。

【0044】

図３に示すように、コリメータ１９は、シンチレータアレイ５１のＸ線入射側に設けられる。シンチレータアレイ５１は、チャンネル方向に複数の要素５１ａ（Ｘ線検出素子に相当）を備える。また、コリメータ１９は、チャンネル方向に複数の要素５１ａを隔てるように、チャンネル方向に沿って複数の吸収壁を配置する。各吸収壁は、その側面がＸ線入射方向に沿うように配置される。各吸収壁は、散乱線を吸収する。図３には、複数の吸収壁のうち、チャンネル方向に隣接する２個の吸収壁Ｇ，Ｈを示す。

【0045】

吸収壁Ｇは、Ｘ線入射方向に沿って配置されるｎ（ｎは、３以上の整数）個の吸収部Ｇ１～Ｇｎと、各吸収部の間の非吸収部とを備える。チャンネル方向で吸収壁Ｇに隣り合う吸収壁Ｈは、Ｘ線入射方向に沿って配置されるｎ個の吸収部Ｈ１～Ｈｎを備える。ｎ個の吸収部Ｇ１～Ｇｎは、それぞれの間に間隔（ピッチ）を有し、Ｘ線入射方向に沿って不等間隔で配置される。ｎ個の吸収部Ｇ１～Ｇｎのそれぞれの間には、接着剤等の、Ｘ線を透過する非吸収部としての透過部材が配置される。ｎ個の吸収部Ｈ１～Ｈｎについてもｎ個の吸収部Ｇ１～Ｇｎと同様である。

【0046】

図３に示す例では、コリメータ１９の吸収壁Ｇに配置されるｎ個の吸収部Ｇ１～Ｇｎは、シンチレータアレイ５１に入射しようとする少なくとも一次Ｘ線を除去するような間隔でＸ線入射方向に沿って配置される。一次Ｘ線を除去するためには、ｎ個の吸収部Ｇ１～Ｇｎは、吸収部Ｇ１から吸収部Ｇｎの向きに向かうに従って、間隔が徐々に小さくなるように配置される。つまり、ｎ個の吸収部Ｇ１～Ｇｎは、Ｘ線の入射方向において、シンチレータアレイ５１に近い側と比してＸ線管１１に近い側で疎となるように配置される。

【0047】

吸収壁Ｇに配置される複数の吸収部Ｇ１～Ｇｎがこのような配置を有することによって、隣り合う吸収壁Ｈに配置されるｎ個の吸収部Ｈ１～Ｈｎのそれぞれの間隔によって形成される隙間（非吸収部）を通過する一次Ｘ線Ｌ１～Ｌｎを漏れなく吸収することができる。加えて、吸収壁Ｇの複数の吸収部Ｇ１～Ｇｎがこのような配置を有することによって、間隔のない吸収壁を備える従来のコリメータに対して、モリブデン及びタングステン等の材料の使用を約１割まで減らすことが可能である。なお、吸収壁Ｇの他、チャンネル方向に複数備えられる他の吸収壁の複数の吸収部についても、吸収壁Ｇと同一の配置とすることができる。

【0048】

なお、チャンネル方向に複数備えられる吸収壁の全てを同一の配置とすることは必須ではない。例えば、チャンネル方向に複数の吸収壁のうち、図３に示す吸収壁Ｈが端部に相当する場合、外部からの一次Ｘ線Ｌｎが吸収壁Ｇに到達する場合が有り得る。一方で、チャンネル方向に複数の吸収壁のうち、図３に示す吸収壁Ｈの右側に更に他の吸収壁が存在する場合、一次Ｘ線Ｌｎは、当該他の吸収壁、又は、吸収壁Ｈによって吸収され、吸収壁Ｇには到達しない。したがって、チャンネル方向に複数の吸収壁は、各吸収壁がチャンネル方向のどの位置のものであるかに応じて、複数の吸収部の間隔の長さや数を変更することができる。

【0049】

図３に示すコリメータ１９の第１の構造例によれば、散乱Ｘ線の除去機能を維持しつつ、コリメータの製造コスト及び重量を抑えることができる。

【0050】

ここで、図３に示すコリメータ１９の構造を一部変形しても良い。例えば、吸収壁からの二次Ｘ線の吸収率を向上させるために、吸収壁の材料を、チャンネル方向に沿って変更する構成としたり（図４に図示）、又は、複数の吸収部の材料を、Ｘ線入射方向に沿って変更する構成としたり（図５に図示）、吸収壁の厚さをＸ線入射方向に沿って変更する構成（凹凸にする構成）としたり（図６に図示）することもできる。それにより、第１の材料が発する二次Ｘ線であって、比較的強度が大きい特性Ｘ線のエネルギーより小さいエネルギーの二次Ｘ線を第２の材料が吸収することができるので、二次Ｘ線の吸収率を向上させることができる。

【0051】

図４は、コリメータ１９の第２の構造例を示す正面図である。

【0052】

図４に示すように、コリメータ１９は、図３に示す間隔をもつ複数の吸収部の構造を採用しつつ、吸収部の材料を、チャンネル方向に沿って変更するものである。例えば、コリメータ１９は、吸収壁Ｇに配置されるｎ個の吸収部Ｇ１～Ｇｎの材料を第１の材料（例えば、モリブデン）とし、吸収壁Ｈに配置されるｎ個の吸収部Ｈ１～Ｈｎの材料を第２の材料（例えば、タングステン）とすることができる。

【0053】

なお、図４に示すコリメータ１９は、チャンネル方向で隣り合う吸収壁同士（１個の吸収壁と、その吸収壁に隣り合う１個の吸収壁との場合と、複数の吸収壁からなるセットと、そのセットに隣り合う吸収壁からなるセットとの場合がある）の材料を異なるものとすれば良い。例えば、２種類の材料を使用する場合、チャンネル方向に沿って配列される複数の吸収壁の材料が交互に入れ替わるように構成されることが好適である。また、例えば、３種類の材料を使用する場合、チャンネル方向に沿って配列される複数の吸収壁の材料が順に替わるように構成されることが好適である。

【0054】

図４に示すコリメータ１９の第２の構造例によれば、図３に示すコリメータ１９の第１例の効果に加え、二次Ｘ線の吸収率を向上させることができる。

【0055】

図５は、コリメータ１９の第３の構造例を示す正面図である。

【0056】

図５に示すように、コリメータ１９は、図３に示す間隔をもつ複数の吸収部の構造を採用しつつ、各吸収壁の複数の吸収部の材料を、Ｘ線入射方向に沿って変更するものである。例えば、コリメータ１９は、吸収壁Ｇに配置される吸収部Ｇ１，Ｇ３，…の材料と、吸収壁Ｈに配置される吸収部Ｈ１，Ｈ３，…の材料とを第１の材料（例えば、モリブデン）とし、吸収壁Ｇに配置される吸収部Ｇ２，Ｇ４，…の材料と、吸収壁Ｈに配置される吸収部Ｈ２，Ｈ４，…の材料とを第２の材料（例えば、タングステン）とすることができる。

【0057】

なお、図５に示すコリメータ１９は、Ｘ線入射方向で隣り合う吸収部同士（１個の吸収部と、その吸収部に隣り合う１個の吸収部との場合と、複数の吸収部からなるセットと、そのセットに隣り合う吸収部からなるセットとの場合がある）の材料を異なるものとすれば良い。例えば、２種類の材料を使用する場合、Ｘ線入射方向に沿って配置される複数の吸収部の材料が交互に入れ替わるように構成されることが好適である。また、例えば、３種類の材料を使用する場合、Ｘ線入射方向に沿って配置される複数の吸収部の材料が順に替わるように構成されることが好適である。また、隣り合う吸収壁同士で同一の順序で異なる材料が切り替えられているが、異なる順序で異なる材料が切り替えられても良い。

【0058】

図５に示すコリメータ１９の第３の構造例によれば、図３に示すコリメータ１９の第１例の効果に加え、二次Ｘ線の吸収率を向上させることができる。

【0059】

図６は、コリメータ１９の第４の構造例を示す正面図である。

【0060】

図６に示すように、コリメータ１９は、図３に示す間隔をもつ複数の吸収部の構造を採用しつつ、Ｘ線入射方向で隣り合う吸収部の間に、材料が吸収部と同一であって、チャンネル方向に吸収部より薄厚の吸収部を配置するものである。つまり、図３に示すＸ線入射方向で隣り合う吸収部の間の非吸収部を、薄厚の吸収部に置換するものである。

【0061】

例えば、コリメータ１９は、吸収壁Ｇに配置される吸収部Ｇ１と吸収部Ｇ２との間に、チャンネル方向に吸収部Ｇｎより薄厚の吸収部ｇ１を配置する。また、例えば、コリメータ１９は、吸収壁Ｈに配置される吸収部Ｈ１と吸収部Ｈ２との間に、チャンネル方向に吸収部Ｈｎより薄厚の吸収部ｈ１を配置する。なお、薄厚の吸収部は、チャンネル方向に吸収部Ｇｎより薄厚である場合に限定されるものではない。薄厚の吸収部は、列方向に吸収部Ｇｎより薄厚である場合であってもよく、また、チャンネル方向、かつ、列方向に吸収部Ｇｎより薄厚である場合であってもよい。

【0062】

図６に示すコリメータ１９の第４の構造例によれば、図３に示すコリメータ１９の第１例の効果に加え、非吸収部、つまり、接着層を不要とすることができる。

【0063】

また、各吸収壁の複数の吸収部が等間隔に配置されるコリメータ１９Ａにおいて、Ｘ線入射方向で隣り合う吸収部の間に、材料が吸収部と同一であって、チャンネル方向に吸収部より薄厚の吸収部を配置する場合もある。その場合について、図７に示す。図７は、図６の変形例である。このような構成とすることにより、図６の効果と同様に、非吸収部、つまり、接着層を不要とすることができる。

【0064】

続いて、図３～図６に示すコリメータ１９の吸収壁を側面から見た構造について図８～図９を用いて説明する。なお、図７に示すコリメータ１９Ａの吸収壁の構造についても図８～図９に示す技術思想を準用できる。

【0065】

図８は、コリメータ１９の構造例を示す側面図である。

【0066】

図８を用いて、図３に示すコリメータ１９の列方向における吸収壁の構造について説明する。なお、図４～図６に示すコリメータ１９の列方向における吸収壁の構造についても同様である。

【0067】

図８に示すように、コリメータ１９は、列方向に複数の要素５１ａを跨ぐように吸収壁を配置する。図８には、図３に示す吸収壁Ｇを示す。図３を用いて説明したように、ｎ個の吸収部Ｇ１～Ｇｎは、Ｘ線の入射方向において、シンチレータアレイ５１に近い側と比してＸ線管１１に近い側で疎となるように配置される。

【0068】

図９（Ａ），（Ｂ）は、コリメータ１９の構造例を示す側面図である。図９（Ｂ）は、図９（Ａ）に示す領域Ｒの拡大図である。

【0069】

図９（Ａ），（Ｂ）を用いて、図３に示すコリメータ１９の列方向における構造について説明する。なお、図４～図６に示すコリメータ１９の列方向における吸収壁の構造についても同様である。

【0070】

図９（Ａ）に示すように、コリメータ１９は、列方向に複数の要素５１ａを隔てるように、列方向に沿って複数の吸収壁を配置する。また、コリメータ１９は、吸収部と非吸収部との順序が列方向に沿って互い違いとなるように複数の吸収壁を配置する。例えば、吸収壁Ｇの吸収部Ｇ１，Ｇ２，…と非吸収部との順序と、隣接する吸収壁Ｊの吸収部Ｊ１，Ｊ２，…と非吸収部との順序とは互い違いになっている。

【0071】

図９（Ｂ）に示すように、吸収壁Ｇの吸収部Ｇ１が、列方向で隣接する吸収壁Ｊの吸収部Ｊ１に支えられる構成を備える。このような構成とすることにより、コリメータ１９の各吸収壁を３Ｄプリンタ等によって容易に作製することができる。

【0072】

なお、図９（Ａ），（Ｂ）を用いて、各吸収壁の複数の吸収部が不等間隔であるコリメータ１９の列方向の構造について説明した。しかしながら、その場合に限定されるものではない。各吸収壁の複数の吸収部が等間隔に配置されるコリメータ１９Ａ（例えば、図７に示すコリメータ１９Ａ）において、吸収部と非吸収部との順序が列方向に沿って互い違いとなるように複数の吸収壁を配置する場合もある。その場合について、図１０に示す。図１０は、図９（Ａ）の変形例である。図１０に示すコリメータ１９Ａにおいても、吸収壁Ｇの吸収部Ｇ１は、図９（Ｂ）に示すように、隣接する吸収壁Ｊの吸収部Ｊ１に支えられる構成を備える。このような構成とすることにより、図９（Ａ），（Ｂ）の効果と同様に、コリメータ１９Ａの各吸収壁を３Ｄプリンタ等によって容易に作製することができる。

【0073】

ここまで、チャンネル方向に沿って複数の吸収壁が配置される一次元コリメータ（図２（Ｂ）に図示）についての構造について説明したが、その技術思想は、チャンネル方向、かつ、列方向に沿って複数の吸収壁が配置される二次元コリメータ（図２（Ａ）に図示）にも適用できる。二次元コリメータの場合は、列方向に複数の吸収壁のみを図３～図７のいずれか（図３～図７のいずれかに図８～図１０のいずれかを組み合わせたものを含む）に示す配置としても良いし、チャンネル方向に複数の吸収壁と、列方向に複数の吸収壁との両方を図３～図７のいずれか（図３～図７のいずれかに図８～図１０のいずれかを組み合わせたものを含む）に示す配置としても良い。

【0074】

また、ここまで、各吸収壁の複数の吸収部がＸ線入射方向に沿って不等間隔で配置される例として、複数の吸収部の間隔が規則性をもって拡がる、又は、狭まる構造について説明した。しかしながら、その場合に限定されるものではない。図３を用いて説明すると、シンチレータアレイ５１がチャンネル方向に多数の要素５１ａ（Ｘ線検出素子に相当）を備えることを考慮した場合、各吸収壁の下部側には吸収部を設ける必要がない。具体的には、シンチレータアレイ５１の要素５１ａの検出面に対して吸収壁Ｈ側から鋭角で入射しようとする散乱線は、吸収壁Ｈより遠い吸収壁（図３の吸収壁Ｈの右側の吸収壁）によって吸収されるため、吸収壁Ｈにおいて、当該散乱線の入射位置には吸収部を配置する必要はない。

【0075】

図１１（Ａ）,（Ｂ）は、コリメータ１９の第６の構造例を示す正面図である。

【0076】

図１１（Ａ）は、シンチレータアレイ５１のうちの要素５１ａを基準とした場合に考慮される、要素５１ａの右側からの各散乱線を示す。吸収壁Ｈは、隣接する吸収壁Ｋによって吸収されない散乱線（図中の２点破線）を吸収する位置に吸収部を配置する。

【0077】

一方で、要素５１ａの検出面に対して鋭角で入射しようとする散乱線は、吸収壁Ｈより遠い吸収壁Ｋ，Ｓ，…によって吸収される（図中の太い破線）。そのため、吸収壁Ｈにおいて、当該散乱線の延長線がぶつかる下部側Ｗには、吸収部を配置する必要がない。吸収壁Ｋ，Ｓ，…についても同様に、下部側Ｗには、吸収部を配置する必要はない。

【0078】

図１１（Ａ）から、基準となる要素５１ａに近い吸収壁Ｈについてはその下部に多くの吸収部の配置が必要である一方、要素５１ａから離れるに従って、必要な吸収部が減少することが分かる。なお、図１１（Ａ）において、基準となる要素５１ａの右側のみを図示するが、要素５１ａの左側についても同様である。

【0079】

図１１（Ｂ）は、シンチレータアレイ５１のうちの要素５１ｂを基準とした場合に考慮される、要素５１ｂの右側からの各散乱線を示す。要素５１ｂは、図１１（Ａ）の要素５１ａに隣接する。吸収壁Ｋは、隣接する吸収壁Ｓによって吸収されない散乱線（図中の２点破線）を吸収する位置に吸収部を配置する。

【0080】

一方で、要素５１ｂの検出面に対して鋭角で入射しようとする散乱線は、吸収壁Ｋより遠い吸収壁Ｓ，Ｔ，…によって吸収される（図中の太い破線）。そのため、吸収壁Ｋにおいて、当該散乱線の延長線がぶつかる下部側Ｗには、吸収部を配置する必要がない。吸収壁Ｓ，Ｔ，…についても同様に、下部側Ｗには、吸収部を配置する必要がない。

【0081】

図１１（Ｂ）から、基準となる要素５１ｂに近い吸収壁Ｋについてはその下部に多くの吸収部の配置が必要である一方、要素５１ｂから離れるに従って、必要な吸収部が減少することが分かる。なお、図１１（Ｂ）において、基準となる要素５１ｂの右側のみを図示するが、要素５１ｂの左側についても同様である。

【0082】

そして、基準となる要素を５１ａ，５２ｂ，…とずらしながら各吸収壁に必要な吸収部の位置を求め、全ての基準における吸収部の位置を総合して、各吸収壁に必要な吸収部の位置を算出する。

【0083】

これにより、吸収壁の下部側については、吸収部の設置を大幅に省略することができる。特に、チャンネル方向におけるコリメータ１９の中央に比べて端側では、吸収部の設置を大幅に省略することができる。

【0084】

以上述べた少なくとも１つの実施形態によれば、コリメータの製造コスト及び重量を抑えることができる。

【0085】

なお、上記実施形態において、「プロセッサ」という文言は、例えば、専用又は汎用のＣＰＵ（Central Processing Unit）及びＧＰＵ（Graphics Processing Unit）の他、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ）及びプログラマブル論理デバイス等の回路を意味するものとする。プログラマブル論理デバイスは、例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を含む。プロセッサは、記憶媒体に保存されたプログラムを読み出して実行することにより、各種機能を実現する。

【0086】

また、上記実施形態では処理回路の単一のプロセッサが各機能を実現する場合の例について示したが、複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路を構成し、各プロセッサが各機能を実現しても良い。また、プロセッサが複数設けられる場合、プログラムを記憶する記憶媒体は、プロセッサごとに個別に設けられてもよいし、１つの記憶媒体が全てのプロセッサの機能に対応するプログラムを一括して記憶しても良い。

【0087】

なお、上記実施形態では、シンチレータアレイ５１及び光センサアレイ５２を、「放射線検出器」及び「Ｘ線検出器」と称する場合について説明した。しかしながら、コリメータ１９、シンチレータアレイ５１、及び光センサアレイ５２を、「放射線検出器」及び「Ｘ線検出器」と称する場合もある。

【0088】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【符号の説明】

【0089】

１…放射線診断装置
１Ａ…Ｘ線ＣＴ装置
１１…Ｘ線源（Ｘ線管）
１２…Ｘ線検出器
１９，１９Ａ…コリメータ
５１…シンチレータアレイ
５２…光センサアレイ
Ｇ，Ｈ…吸収壁
Ｇ１～Ｇｎ，Ｈ１～Ｈｎ…吸収部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】