特許 7467178 コリメータ及びコリメータモジュール

(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】2024-04-05

(45)【発行日】2024-04-15

(54)【発明の名称】コリメータ及びコリメータモジュール

(51)【国際特許分類】

   A61B 6/42 20240101AFI20240408BHJP

【ＦＩ】

A61B6/42 530Y

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2020045857

(22)【出願日】2020-03-16

(65)【公開番号】P2021145733

(43)【公開日】2021-09-27

【審査請求日】2023-01-26

(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】110001771

【氏名又は名称】弁理士法人虎ノ門知的財産事務所

(72)【発明者】

【氏名】西島 輝

【審査官】佐野 浩樹

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－１０５７４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００６－５２８０１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００６／００２３８３２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１６－０６７８７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１５５６３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１８４１６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００６－５２６７６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０６３５０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０２２８４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２ー２０７０８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０２６５８２２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ ６／００ － ６／１４ 、

Ｇ０１Ｔ １／００ － １／１６ 、 １／１６７－ ７／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｘ線ＣＴ装置用のコリメータであって、
Ｘ線検出器のチャネル方向及び列方向に沿って格子状に配列された複数の散乱線除去部を有するコリメータモジュールと、
前記複数の散乱線除去部を保持する樹脂と
を備え、
前記樹脂は、前記チャネル方向及び前記列方向に沿って格子状に配列された複数の溝状のスリットが形成されており、当該複数の溝状のスリット内に前記複数の散乱線除去部が形成されており、
前記樹脂において、前記列方向における中央付近の範囲では、前記列方向における外側の範囲と比べて、前記列方向に配列されるスリットの溝の幅が小さく、かつ、溝の間隔が小さく形成されている、
コリメータ。

【請求項2】

前記樹脂は、中空構造を有する、
請求項１に記載のコリメータ。

【請求項3】

前記樹脂は、前記中空構造の領域に前記樹脂を補強する補強部をさらに備える、
請求項２に記載のコリメータ。

【請求項4】

前記コリメータモジュールは、少なくとも一次元方向に複数配列されている、
請求項１～３のいずれか一つに記載のコリメータ。

【請求項5】

前記複数の散乱線除去部は、金属粒子を含有するフィラーを前記複数の溝状のスリットそれぞれに流し込んだ後に硬化させることによって形成されている、
請求項１～４のいずれか一つに記載のコリメータ。

【請求項6】

前記複数の溝状のスリットは、３Ｄプリンタによって形成されている、
請求項５に記載のコリメータ。

【請求項7】

前記複数の溝状のスリットは、Ｘ線の入射方向に沿って形成されている、
請求項５又は６に記載のコリメータ。

【請求項8】

前記複数の溝状のスリットは、それぞれの溝の深さが異なる、
請求項５～７のいずれか一つに記載のコリメータ。

【請求項9】

前記複数の溝状のスリットは、それぞれの溝の幅が異なる、
請求項５～８のいずれか一つに記載のコリメータ。

【請求項10】

少なくとも一次元方向に配列されて、Ｘ線ＣＴ装置用のコリメータを構成するコリメータモジュールであって、
Ｘ線検出器のチャネル方向及び列方向に沿って格子状に配列された複数の散乱線除去部と、
前記複数の散乱線除去部を保持する樹脂と
を備え、
前記樹脂は、前記チャネル方向及び前記列方向に沿って格子状に配列された複数の溝状のスリットが形成されており、当該複数の溝状のスリット内に前記複数の散乱線除去部が形成されており、
前記樹脂において、前記列方向における中央付近の範囲では、前記列方向における外側の範囲と比べて、前記列方向に配列されるスリットの溝の幅が小さく、かつ、溝の間隔が小さく形成されている、
コリメータモジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書及び図面に開示の実施形態は、コリメータ及びコリメータモジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置は、Ｘ線を検出するためのＸ線検出器を備える。ここで、一般的に、Ｘ線ＣＴ装置用のＸ線検出器は、複数のＸ線遮蔽板が格子状に配列され、当該Ｘ線遮蔽板によってＸ線検出素子への散乱Ｘ線の入射を防護するコリメータを有する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平９－２５７９９６号公報

【文献】特開平７－３３３３９５号公報

【文献】特表２０１４－２０９１０７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本明細書及び図面に開示の実施形態が解決しようとする課題の一つは、Ｘ線ＣＴ装置用のコリメータの製造コストを低減させることである。ただし、本明細書及び図面に開示の実施形態により解決しようとする課題は上記課題に限られない。後述する実施形態に示す各構成による各効果に対応する課題を他の課題として位置付けることもできる。

【課題を解決するための手段】

【0005】

実施形態に係るコリメータは、Ｘ線ＣＴ装置用のコリメータであって、コリメータモジュールと、樹脂とを備える。コリメータモジュールは、第１の散乱線除去部と、第２の散乱線除去部とを有する。樹脂は、前記第１の散乱線除去部と前記第２の散乱線除去部との間に設けられ、前記第１の散乱線除去部及び第２散乱線除去部を保持する。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】図１は、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成例を示す図である。

【図2】図２は、本実施形態に係るＸ線検出器の構成例を示す図である。

【図3】図３は、本実施形態に係るコリメータの構成例を示す図である。

【図4】図４は、本実施形態に係るコリメータモジュールの構成例を示す図である。

【図5】図５は、本実施形態に係るコリメータモジュールに含まれる樹脂の構成例を示す図である。

【図6】図６は、本実施形態に係るコリメータモジュールに含まれる樹脂の各種の例を示す図である。

【図7】図７は、本実施形態に係るコリメータモジュールに含まれる樹脂の各種の例を示す図である。

【図8】図８は、本実施形態に係るコリメータモジュールに含まれる樹脂の各種の例を示す図である。

【図9】図９は、本実施形態に係るコリメータモジュールに含まれる樹脂の各種の例を示す図である。

【図10】図１０は、本実施形態に係るコリメータモジュールに含まれる樹脂の各種の例を示す図である。

【図11】図１１は、本実施形態に係るコリメータモジュールに含まれる樹脂の各種の例を示す図である。

【図12】図１２は、本実施形態に係るコリメータモジュールに含まれる樹脂の各種の例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

（実施形態）
以下、図面を参照しながら、本願が開示するコリメータ及びコリメータモジュールの実施形態について説明する。ここで、各図面に示される構成は模式的なものであり、図示されている各構成要素の寸法や構成要素間の寸法の比率は実物と異なる場合がある。また、図面相互の間でも、同じ構成要素の寸法や構成要素間の寸法の比率が異なって示されている場合がある。

【0008】

なお、以下に示す実施形態では、本願が開示するコリメータ及びコリメータモジュールの構成をＸ線検出器及びＸ線ＣＴ装置に適用した場合の例を説明する。

【0009】

図１は、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成例を示す図である。

【0010】

例えば、図１に示すように、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１は、架台装置１０と、寝台装置３０と、コンソール装置４０とを有する。なお、図１では説明の便宜上、架台装置１０を複数示している。

【0011】

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」と定義する。また、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」と定義する。また、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」と定義する。

【0012】

架台装置１０は、被検体Ｐ（患者等）にＸ線を照射し、被検体Ｐを透過したＸ線を検出して、コンソール装置４０に出力する装置である。架台装置１０は、Ｘ線管１１と、Ｘ線検出器１２と、回転フレーム１３と、制御装置１５と、ウェッジ１６と、Ｘ線絞り１７と、Ｘ線高電圧装置１４とを有する。

【0013】

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ことでＸ線を発生する真空管である。例えば、Ｘ線管１１は、回転する陽極に熱電子を照射することでＸ線を発生させる回転陽極型のＸ線管である。

【0014】

ウェッジ１６は、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から被検体Ｐへ照射される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。なお、ウェッジ１６は、ウェッジフィルタ（wedge filter）や、ボウタイフィルタ（bow-tie filter）とも呼ばれる。

【0015】

Ｘ線絞り１７は、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を含み、複数の鉛板等を組み合わせることによってスリットを形成している。

【0016】

Ｘ線検出器１２は、Ｘ線管１１から照射され、被検体Ｐを通過したＸ線を検出する。具体的には、Ｘ線検出器１２は、Ｘ線管１１の焦点を中心として一つの円弧に沿ってチャネル方向に複数の検出素子が配列された複数の検出素子列を有する。例えば、Ｘ線検出器１２は、チャネル方向に複数の検出素子が配列された検出素子列が列方向（スライス方向、ｒｏｗ方向とも呼ばれる）に複数配列された構造を有する。

【0017】

また、Ｘ線検出器１２は、各検出素子から出力される電気信号を処理するＤＡＳ（Data Acquisition System）を有する。ＤＡＳは、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、電気信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器とを有し、検出データを生成する。ＤＡＳが生成した検出データは、コンソール装置４０へと転送される。

【0018】

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し、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と、Ｘ線管１１が照射するＸ線出力に応じた出力電圧の制御を行うＸ線制御装置とを有する。高電圧発生装置は、変圧器方式であってもよいし、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に設けられてもよいし、架台装置１０において回転フレーム１３を回転可能に支持する支持フレーム（図示は省略）に設けられてもよい。

【0019】

回転フレーム１３は、Ｘ線管１１とＸ線検出器１２とを対向支持し、後述する制御装置１５によってＸ線管１１とＸ線検出器１２とを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とＸ線検出器１２に加えて、Ｘ線高電圧装置１４を更に備えて支持する。ここで、Ｘ線検出器１２が有するＤＡＳが生成した検出データは、回転フレーム１３に設けられた発光ダイオード（Light Emitting Diode：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、支持フレーム等）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。

【0020】

制御装置１５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等を有する処理回路と、モータ及びアクチュエータ等の駆動機構とを有する。制御装置１５は、コンソール装置４０若しくは架台装置１０に取り付けられた入力インターフェース４３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を回転させる制御や、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４３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に設けられてもよいし、コンソール装置４０に設けられても構わない。

【0021】

寝台装置３０は、スキャン対象である被検体Ｐを載置、移動させる装置であり、基台３１と、寝台駆動装置３２と、天板３３と、支持フレーム３４とを有する。基台３１は、支持フレーム３４を鉛直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の長軸方向に移動するモータある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、被検体Ｐが載置される板である。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の長軸方向に移動してもよい。

【0022】

コンソール装置４０は、操作者によるＸ線ＣＴ装置１の操作を受け付けるとともに、架台装置１０によって収集された検出データを用いてＣＴ画像データを再構成する装置である。コンソール装置４０は、メモリ４１と、ディスプレイ４２と、入力インターフェース４３と、処理回路４４とを有する。なお、ここでは、コンソール装置４０と架台装置１０とが別体である場合の例を説明するが、架台装置１０にコンソール装置４０又はコンソール装置４０の構成要素の一部が含まれていてもよい。

【0023】

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、光ディスク等により実現される。メモリ４１は、例えば、投影データやＣＴ画像データを記憶する。

【0024】

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、操作者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）ディスプレイである。なお、例えば、ディスプレイ４２は、架台装置１０に設けられていてもよい。また、例えば、ディスプレイ４２は、デスクトップ型でもよいし、コンソール装置４０本体と無線通信可能なタブレット端末等で構成されていてもよい。

【0025】

入力インターフェース４３は、操作者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、投影データを収集する際の収集条件や、ＣＴ画像データを再構成する際の再構成条件、ＣＴ画像から後処理画像を生成する際の画像処理条件等を操作者から受け付ける。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により実現される。なお、例えば、入力インターフェース４３は、架台装置１０に設けられていてもよい。また、例えば、入力インターフェース４３は、コンソール装置４０本体と無線通信可能なタブレット端末等で構成されていてもよい。

【0026】

処理回路４４は、Ｘ線ＣＴ装置１全体の動作を制御する。例えば、処理回路４４は、システム制御機能４４１、前処理機能４４２、再構成処理機能４４３、及び画像処理機能４４４を実行する。

【0027】

システム制御機能４４１は、入力インターフェース４３を介して操作者から受け付けた入力操作に基づいて、処理回路４４の各種機能を制御する。例えば、システム制御機能４４１は、Ｘ線ＣＴ装置１において実行されるＣＴスキャンを制御する。また、システム制御機能４４１は、前処理機能４４２、再構成処理機能４４３、及び画像処理機能４４４を制御することで、コンソール装置４０におけるＣＴ画像データの生成や表示を制御する。

【0028】

前処理機能４４２は、Ｘ線検出器１２のＤＡＳから出力された検出データに対して対数変換処理やオフセット補正処理、チャネル間の感度補正処理、ビームハードニング補正等の前処理を施した投影データを生成する。なお、前処理前のデータ（検出データ）及び前処理後のデータを総称して投影データと称する場合もある。

【0029】

再構成処理機能４４３は、前処理機能４４２にて生成された投影データに対して、フィルタ補正逆投影法や逐次近似再構成法等を用いた再構成処理を行ってＣＴ画像データ（再構成画像データ）を生成する。

【0030】

画像処理機能４４４は、入力インターフェース４３を介して操作者から受け付けた入力操作に基づいて、再構成処理機能４４３によって生成されたＣＴ画像データを公知の方法により、任意断面の断層像データや３次元画像データに変換する。なお、３次元画像データの生成は再構成処理機能４４３が直接行っても構わない。

【0031】

ここで、例えば、処理回路４４は、プロセッサにより実現される。この場合に、処理回路４４が有する各処理機能は、コンピュータによって実行可能なプログラムの形態でメモリ４１に記憶される。そして、処理回路４４は、メモリ４１から各プログラムを読み出して実行することで、各プログラムに対応する機能を実現する。換言すると、各プログラムを読み出した状態の処理回路４４は、図１の処理回路４４内に示された各処理機能を有することとなる。

【0032】

なお、ここでは、単一の処理回路４４によって、上述した各処理機能が実現されるものとして説明したが、例えば、複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路４４を構成し、各プロセッサがプログラムを実行することにより各処理機能を実現するものとしても構わない。また、処理回路４４が有する各処理機能は、単一又は複数の処理回路に適宜に分散又は統合されて実現されてもよい。また、処理回路４４が有する各処理機能は、回路等のハードウェアとソフトウェアとの混合によって実現されても構わない。また、ここでは、単一のメモリ４１が各処理機能に対応するプログラムを記憶する場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、複数の記憶回路が分散して配置され、処理回路４４が、個別の記憶回路から対応するプログラムを読み出して実行する構成としても構わない。

【0033】

図２は、本実施形態に係るＸ線検出器１２の構成例を示す図である。

【0034】

例えば、図２に示すように、Ｘ線検出器１２は、全体として略円弧状に形成されており、当該円弧の中心がＸ線管１１の位置と一致するように、前述した回転フレーム１３に固定されている。

【0035】

ここで、Ｘ線検出器１２における円弧の周方向は、チャネル方向に一致している。また、Ｘ線検出器１２における円弧の軸方向は、列方向に一致している。また、Ｘ線検出器１２における円弧の径方向は、Ｘ線の照射方向に一致している。なお、以下の説明で参照する各図面では、チャネル方向を矢印Ｃで示し、列方向を矢印Ｒで示し、Ｘ線の照射方向を矢印Ｉで示している。

【0036】

例えば、Ｘ線検出器１２は、複数のＸ線検出器モジュール１２１と、コリメータ１２２と、第１の固定フレーム１２３と、第２の固定フレーム１２４と、第１の支持フレーム１２５と、第２の支持フレーム１２６と、遮光板１２７とを有する。

【0037】

Ｘ線検出器モジュール１２１は、それぞれ、Ｘ線検出アレイ１２１１と、支持部材１２１２と、ＤＡＳ１２１３とを有する。

【0038】

Ｘ線検出アレイ１２１１は、シンチレータアレイと、フォトダイオードアレイとを有する。シンチレータアレイは、チャネル方向及び列方向に配列された複数のシンチレータを有し、各シンチレータが、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。フォトダイオードアレイは、チャネル方向及び列方向に配列された複数のフォトダイオードを検出素子として有する。ここで、フォトダイオードアレイに含まれるフォトダイオードは、それぞれ、シンチレータアレイに含まれるシンチレータと１対１で対応するように配置されており、対応するシンチレータから出力される光量に応じた電気信号をＤＡＳ１２１３に出力する。

【0039】

支持部材１２１２は、略直方体状に形成されており、Ｘ線管１１と対向して配置される面上にＸ線検出アレイ１２１１が固定され、当該Ｘ線検出アレイ１２１１を支持する。

【0040】

ＤＡＳ１２１３は、支持部材１２１２におけるＸ線検出アレイ１２１１とは反対側の面に、Ｘ線の照射方向に沿って延在するように取り付けられており、Ｘ線検出アレイ１２１１の各フォトダイオードから出力される電気信号に基づいて、検出データを生成する。

【0041】

コリメータ１２２は、チャネル方向及び列方向に沿って格子状に配列された複数のＸ線遮蔽板を有し、当該Ｘ線遮蔽板によって各Ｘ線検出器モジュール１２１のＸ線検出アレイ１２１１への散乱Ｘ線の入射を防護する。具体的には、コリメータ１２２は、チャネル方向に沿った略円弧状に形成され、各Ｘ線検出器モジュール１２１を覆うように配置されており、各Ｘ線遮蔽板が、各Ｘ線検出器モジュール１２１のＸ線検出アレイ１２１１に入射するＸ線から散乱線を除去する。

【0042】

第１の固定フレーム１２３及び第２の固定フレーム１２４は、コリメータ１２２の列方向における両端に固定されており、Ｘ線が入射する側とは反対側に、複数のＸ線検出器モジュール１２１がチャネル方向に並べて取り付けられる。ここで、第１の固定フレーム１２３及び第２の固定フレーム１２４は、各Ｘ線検出器モジュール１２１が単独で着脱可能となるように構成されている。

【0043】

第１の支持フレーム１２５及び第２の支持フレーム１２６は、コリメータ１２２及び固定フレームを支持する。具体的には、第１の支持フレーム１２５及び第２の支持フレーム１２６は、列方向に両側から第１の固定フレーム１２３、第２の固定フレーム１２４及びコリメータ１２２挟み込むように支持し、その状態で、架台装置１０の支持フレーム（図示は省略）に固定されている。

【0044】

遮光板１２７は、各Ｘ線検出器モジュール１２１のＸ線検出アレイ１２１１に入射する光を抑制する。例えば、遮光板１２７は、光を抑制することが可能な材料を用いて薄い板状に形成された部材であり、コリメータ１２２の全体を覆うように、第１の支持フレーム１２５及び第２の支持フレーム１２６に取り付けられている。

【0045】

以上、Ｘ線ＣＴ装置１及びＸ線検出器１２の構成について説明した。このような構成のもと、本実施形態では、上述したように、Ｘ線検出器１２が、複数のＸ線遮蔽板が格子状に配列されたコリメータを有する。

【0046】

このように、複数のＸ線遮蔽板が格子状に配列されたコリメータは、一般的に、製造コストが高いことが知られている。例えば、高精度に溝が形成されたフレームに手作業でＸ線遮蔽板を挿入して接着剤等で固定する方法や、３Ｄプリンタを用いてコリメータを形成する方法等があるが、いずれもスループットが悪く、コストが高い。また、一般的に、Ｘ線遮蔽板は、材料として用いられるモリブデン等の加工性が悪いため、Ｘ線検出器の高詳細化に伴ってＸ線遮蔽板のピッチが狭くなるほど製造が難しくなり、製造コストが高くなっている。

【0047】

このようなことから、本実施形態では、Ｘ線ＣＴ装置用のコリメータ１２２の製造コストを低減させることができるようにしている。

【0048】

具体的には、本実施形態では、コリメータ１２２が、チャネル方向に配列された複数のコリメータモジュールを備える。そして、各コリメータモジュールは、格子状に配列された複数のＸ線遮蔽板と、各Ｘ線遮蔽板の間に設けられ、各Ｘ線遮蔽板を保持する樹脂とを有する。ここで、Ｘ線遮蔽板は、第１の散乱線除去部及び第２の散乱線除去部の一例である。

【0049】

図３は、本実施形態に係るコリメータ１２２の構成例を示す図である。

【0050】

例えば、図３に示すように、コリメータ１２２は、チャネル方向に沿って円弧状に配列された複数のコリメータモジュール５００によって構成される。ここで、各コリメータモジュール５００は、それぞれが単独で交換可能となっている。

【0051】

なお、ここでは、コリメータモジュール５００がチャネル向に配列される場合の例を説明するが、コリメータモジュール５００の配置はこれに限られない。例えば、チャネル方向に並べられたコリメータモジュール５００がさらに列方向に複数並べられることによって、コリメータ１２２が構成されてもよい。

【0052】

図４は、本実施形態に係るコリメータモジュール５００の構成例を示す図である。

【0053】

例えば、図４に示すように、コリメータモジュール５０は、チャネル方向及び列方向に沿って格子状に配置された複数のＸ線遮蔽板を有する。具体的には、コリメータモジュール５０は、チャネル方向に配列された複数のＸ線遮蔽板５１１と、列方向に配列された複数のＸ線遮蔽板５１２とを有する。

【0054】

ここで、コリメータモジュール５０は、格子状に配置されたＸ線遮蔽板によって形成される複数のスリット（矩形状の貫通孔）のそれぞれが、一つのＸ線検出アレイ１２１１に含まれるシンチレータ及びフォトダイオードと１対１で対応する位置に配置されるように構成されている。

【0055】

なお、コリメータモジュール５０におけるＸ線遮蔽板の配置はこれに限られず、例えば、格子状に配置されたＸ線遮蔽板によって形成される複数のスリットのそれぞれが、一つのＸ線検出アレイ１２１１に含まれるシンチレータ及びフォトダイオードのチャネル方向に沿った一列ごとに配置されるように構成されていてもよい。

【0056】

そして、コリメータモジュール５０は、格子状に配列された複数のＸ線遮蔽板それぞれの間に設けられ、各Ｘ線遮蔽板を保持する樹脂５２０を有する。

【0057】

ここで、本実施形態では、このようなコリメータモジュール５０を実現するため、格子状に配列された複数の溝状のスリットが樹脂５２０に形成されており、各スリットに金属粒子を含有するフィラーを流し込んだ後に硬化させることによって、Ｘ線遮蔽板が形成される。

【0058】

図５は、本実施形態に係るコリメータモジュール５００に含まれる樹脂５２０の構成例を示す図である。

【0059】

例えば、図５に示すように、樹脂５２０には、チャネル方向及び列方向に沿って格子状に配置された複数の溝状のスリットが形成されている。具体的には、樹脂５２０には、チャネル方向に配列された複数のスリット５２１と、列方向に配列された複数のスリット５２２とが形成されている。

【0060】

そして、樹脂５２０に形成された各スリットに金属粒子を含有するフィラーを流し込んだ後に、当該フィラーを硬化させることによって、チャネル方向に配列された複数のＸ線遮蔽板５１１と、列方向に配列された複数のＸ線遮蔽板５１２とが形成される。

【0061】

ここで、例えば、各スリットは、３Ｄプリンタによって形成される。または、各スリットは、ブレードで溝加工することによって形成されてもよい。また、フィラーに含まれる金属粒子としては、例えば、タングステン、モリブデン、スズ等が用いられる。

【0062】

このような構成によれば、樹脂５２０に形成されたスリット内でＸ線遮蔽板が形成されることによって、各Ｘ線遮蔽板が樹脂５２０によって保持されることになる。

【0063】

通常、金属製のＸ線遮蔽板のみのコリメータの場合には、Ｘ線遮蔽板が薄すぎて自立が困難だったり、回転や振動による変形の制御が困難だったりといった課題があるが、上述した構造では、これらの課題が解決される。また、内Ｒ、外Ｒ矯正板等の構造が不要となり、コリメータの成形もフィラーの流し込みだけになるので、スループットや歩留まりの向上が見込まれる。

【0064】

なお、本実施形態において、コリメータモジュール５００に含まれる樹脂５２０は、各種の形状に形成することが可能である。

【0065】

図６～１２は、本実施形態に係るコリメータモジュール５００に含まれる樹脂５２０の各種の例を示す図である。

【0066】

例えば、樹脂５２０は、中空構造を有するように形成されてもよい。

【0067】

例えば、図６に示すように、樹脂５２０において、格子状のスリットによって形成される複数の立方体状の部分５２３の内部に、Ｘ線入射側とは反対側に開口する穴５２４が形成される。または、例えば、格子状のスリットによって形成される複数の立方体状の部分５２３の内部に、複数のスリットが形成されてもよい。このように、樹脂５２０が、中空構造を有するように形成されることによって、Ｘ線のプライマリ成分の減衰を抑えることができる。

【0068】

また、例えば、樹脂５２０は、中空構造の領域に樹脂５２０を補強する補強部をさらに備えてもよい。

【0069】

例えば、図７に示すように、樹脂５２０において、格子状のスリットによって形成される複数の立方体状の部分５２３の内部に形成された穴５２４に、板状の補強部５２５が設けられる。この場合に、例えば、補強部５２５は、立方体状の部分５２３の内部に形成される穴５２４を補強部５２５を有するような形状に形成することによって設けられてもよい。または、例えば、立方体状の部分５２３の内部に形成された穴５２４に補強部５２５となる板状の部材を取り付けることによって設けられてもよい。

【0070】

また、例えば、樹脂５２０の複数のスリットが、Ｘ線の入射方向に沿って形成されてもよい。

【0071】

例えば、図８に示すように、樹脂５２０において、チャネル方向に配列される複数のスリット５２１が、それぞれＸ線の入射方向に沿うように形成される。この場合、スリット５２１は、チャネル方向における両端側に近いものほど、傾斜角度が大きくなるように形成される。なお、例えば、樹脂５２０において、列方向に配列された複数のスリット５２２も同様に、それぞれＸ線の入射方向に沿うように形成されてもよい。このように、樹脂５２０のスリットがＸ線の入射方向に沿って形成されることによって、Ｘ線の入射方向に沿ったＸ線遮蔽板を形成することができる。

【0072】

また、例えば、樹脂５２０は、複数のスリットそれぞれの溝の深さが異なるように形成されてもよい。

【0073】

例えば、図９に示すように、樹脂５２０が、チャネル方向の両端側に近くなるにつれて厚さが薄くなるように形成されることによって、チャネル方向の両端側に近いスリット５２１ほど、溝の深さが浅くなるように形成される。このように、スリットの溝の深さを変更することによって、Ｘ線遮蔽板の高さを適宜に調整できるようになり、散乱線除去能を容易に制御することができる。例えば、検出素子（ピクセル）ごとにスリットの溝の深さを変更することによって、検出素子ごとの散乱線除去能を揃えることも、ずらすことも可能である。

【0074】

また、例えば、樹脂５２０は、複数のスリットそれぞれの溝の幅が異なるように形成されてもよい。

【0075】

例えば、図１０に示すように、樹脂５２０において、列方向における中央付近の範囲では、列方向における外側の範囲と比べて、チャネル方向に配列されるスリット５２１及び列方向に配列されるスリット５２２それぞれの溝の幅が小さく、かつ、溝の間隔が小さく形成される。この結果、列方向における中央付近の範囲では、列方向における外側の範囲と比べて、Ｘ線遮蔽板の幅が小さくなり、かつ、Ｘ線遮蔽板の間隔が小さくなる。これにより、Ｘ線検出器１２に含まれる検出素子の配置が、高詳細な部分と通常分解能の部分とを含むような場合でも、検出素子ごとに適切に散乱線除去を行うことができる。

【0076】

また、例えば、樹脂５２０は、コリメータ１２２の全体にわたって、チャネル方向に配列されるスリット５２１のピッチＰが一定となるように形成されてもよい。

【0077】

この場合には、コリメータモジュール５００がチャネル方向に配列された際に、コリメータ１２２の全体にわたってスリット５２１のピッチＰが一定となるように、樹脂５２０において、チャネル方向における端部に位置するスリット５２１の幅が調整される。

【0078】

例えば、図１１に示すように、樹脂５２０において、チャネル方向における両端にスリット５２１が設けられる場合には、当該両端に位置するスリット５２１が、内側に位置するスリット５２１の幅の半分の大きさからコリメータモジュール５００間のギャップの半分の大きさを差し引いた幅を有するように形成される。

【0079】

または、例えば、図１２に示すように、樹脂５２０において、チャネル方向における一端にスリット５２１が設けられる場合には、当該一端に位置するスリット５２１が、内側に位置するスリット５２１の幅の大きさからコリメータモジュール５００間のギャップの大きさを差し引いた幅を有するように形成される。

【0080】

上述したように、本実施形態では、コリメータ１２２が、少なくとも一次元方向に配列された複数のコリメータモジュールを備える。そして、各コリメータモジュールが、複数のＸ線遮蔽板と、各Ｘ線遮蔽板の間に設けられ、各Ｘ線遮蔽板を保持する樹脂とを有する。

【0081】

このような構成によれば、樹脂の加工やフィラーの流し込みのような汎用的な技術によって容易にコリメータ１２２を製造できるようになる。したがって、本実施形態によれば、Ｘ線ＣＴ装置用のコリメータの製造コストを低減させることができる。

【0082】

また、上述した実施形態によれば、Ｘ線遮蔽板が樹脂で保持されるため、Ｘ線検出器の高詳細化に伴い、Ｘ線遮蔽板を薄くすることができる。また、樹脂のスリットの溝の深さを変更することによって、散乱線除去能を容易に制御することができる。また、３Ｄプリンタによって樹脂を形成することで、球面配置の二次元コリメータ等の複雑な形状も容易に実現することができる。また、Ｘ線遮蔽板の間に樹脂が充填された構造となるため、Ｘ線遮蔽板の間にごみ等が混入することによるアーチファクトの発生を抑えることができる。また、Ｘ線遮蔽板の変形を矯正するための構造体が不要となる。また、コリメータの製造にかかる工数が小さくなるため、製造コストが安くなる。また、汎用技術の組み合わせによって実現することができるので、安いコストで導入することができる。また、Ｘ線遮蔽板が樹脂で保持されるため、回転や振動によるアーチファクトを低減することができる。

【0083】

なお、上述した実施形態では、コリメータモジュール５００に樹脂５２０が残される場合の例を説明したが、Ｘ線の利用効率を向上させるため、例えば、コリメータモジュール５００が形成された後に、エッチング等によって樹脂が除去されてもよい。

【0084】

なお、上述した説明で用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、或いは、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（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（Field Programmable Gate Array：ＦＰＧＡ））等の回路を意味する。プロセッサが例えばＣＰＵである場合、プロセッサは、記憶回路に保存されたプログラムを読み出して実行することで、機能を実現する。一方、プロセッサが例えばＡＳＩＣである場合、記憶回路にプログラムを保存する代わりに、当該機能がプロセッサの回路内に論理回路として直接組まれる。なお、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて一つのプロセッサとして構成し、その機能を実現するようにしてもよい。さらに、図１における複数の構成要素を一つのプロセッサへ統合してその機能を実現するようにしてもよい。

【0085】

また、上述した実施形態及び変形例において、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散又は統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散又は統合して構成することができる。更に、各装置にて行なわれる各処理機能は、その全部又は任意の一部が、ＣＰＵ及び当該ＣＰＵにて解析実行されるプログラムにて実現され、或いは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。

【0086】

また、上述した実施形態及び変形例において説明した各処理のうち、自動的に行なわれるものとして説明した処理の全部又は一部を手動的に行なうこともでき、或いは、手動的に行なわれるものとして説明した処理の全部又は一部を公知の方法で自動的に行なうこともできる。この他、上記文書中や図面中で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。

【0087】

以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、Ｘ線ＣＴ装置用のコリメータの製造コストを低減させることができる。

【0088】

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、実施形態同士の組み合わせ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 Ｘ線ＣＴ装置
１２ Ｘ線検出器
１２２ コリメータ
５０ コリメータモジュール
５１１、５１２ Ｘ線遮蔽板（第１の散乱線除去部、第２の散乱線除去部）
５２０ 樹脂
５２４ 穴（中空構造）
５２５ 補強部
５２１、５２２ スリット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】