技术领域
本发明的实施方式涉及X射线检测子模、X射线检测模块以及X射线CT装置。
背景技术
X射线CT装置被构成为具备隔着被检体相对配置的X射线源以及X射线检测器。X射线检测器被构成为沿着与作为体轴方向的顶板的长度方向正交的方向(通道方向)，具备多个沟道(M通道)的检测元件。
可以使用各种类型来作为X射线检测器，在X射线CT装置中，一般使用可小型化的闪烁检测器。该闪烁检测器的各检测元件具备闪烁器和光电二极管(PD：Photo Diode)等光传感器。闪烁器在前段吸收被校准的X射线，通过此吸收来产生荧光。PD通过光传感器将荧光转换成电信号，并输出至数据收集装置(DAS：Data AcquisitionSystem)。
即，根据X射线CT装置，从X射线源对被检体所在的剖面(以下称为切面)扇状地照射X射线光束，按X射线检测器的检测元件，将从被检体所在的切面透射的X射线光束转换成电信号并收集透射数据。
此外，X射线CT装置中包括单切片X射线CT装置和多切片X射线CT装置。上述X射线CT装置沿通道方向具备M通道的X射线检测器，沿体轴方向构成1列，被称为单切片X射线CT装置。
与此相对，多切片X射线CT装置与单切片X射线CT装置相比较，构成为在X射线检测器具备M通道的检测元件，此外还沿着被检体的体轴方向具备多个列(N列)的检测元件。即，多切片X射线CT装置的X射线检测器被构成为整体上具有M通道×N列的检测元 件的X射线CT用二维检测器(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1日本特开2003－121551号公报
发明所要解决的课题
再者，在以往的多切片X射线CT装置中，具有M通道×N列的检测元件的X射线检测器在通道方向和体轴方向上排列，通过X射线检测器以及DAS，形成对X射线进行检测的X射线检测部。此外，X射线检测器和DAS是分开构成的，并被构成为通过软电缆连接。
由于近年的X射线CT装置中的多列化，该X射线检测部在各系统中的检测元件数的增大显著。因此，为了处理增大的X射线检测部的输出信号，需要高效地配置包含于处理该输出信号的DAS的ADC芯片。此外，今后，在向高精细化转移的情况下，预计X射线检测部的检测元件数将进一步增大。
在此，在以往的连接方法中，安装检测元件的基板上存在安装面积和容积的上限，因此，在安装搭载了ADC芯片的ADC基板的情况下，安装数量上存在制约。此外，即使假设能够安装ADC基板，从检测元件到ADC基板的信号配线距离也会变长，所存在的问题是：容易受到外来干扰，并且信号的准确度降低。
附图说明
图1为表示本实施方式的X射线CT装置的硬件构成图。
图2为表示本实施方式的X射线管和X射线检测器的构成的说明图。
图3为对本实施方式的X射线检测子模的构成加以说明的说明图。
图4为表示通过本实施方式的X射线CT装置来照射X射线，并生成所希望的切片图像的图像数据的图像数据生成处理的流程图。
图5为对通过形成本实施方式的X射线检测模块的一部分的4个X射线检测子模的构成，沿列方向(相对于图5的纸面从右侧至左侧 方向)输出原始数据的方法加以说明的说明图。
图6为对通过形成本实施方式的X射线检测模块的一部分的4个X射线检测子模的构成，沿通道方向(相对于图6的纸面而言从左侧向右侧方向)输出原始数据的方法加以说明的说明图。
具体实施方式
参照附图，对本实施方式的X射线检测子模、X射线检测模块以及X射线CT装置加以说明。
本实施方式的X射线检测子模具备：基板；光电二极管，安装在基板上；X射线检测元件，对X射线进行检测并转换为光；光波导路，设于光电二极管与X射线检测元件之间，光波导路以基板相对于X射线检测元件的X射线检测面倾斜配置的方式，连接X射线检测元件和光电二极管。
由此，X射线检测子模不仅能够减少外来干扰的产生，还能够使通过X射线检测元件所检测的信号的处理变得容易，提高空间利用效率，并能够应对X射线检测元件数的增大化。
此外，本实施方式的X射线检测模块为具有多个X射线检测子模的X射线检测模块，其特征在于，多个X射线检测子模分别具备：基板；光电二极管，安装在基板上；X射线检测元件，对X射线进行检测并转换为光；光波导路，设于光电二极管与X射线检测元件之间，并且光波导路以基板相对于X射线检测元件的X射线检测面倾斜配置的方式，连接X射线检测元件和光电二极管。
由此，X射线检测模块与X射线检测子模相同地，不仅能够减少外来干扰的产生，还能够使通过X射线检测元件所检测的信号的处理变得容易，提高空间利用效率，并能够应对X射线检测元件数的增大化。
此外，为了解决以往的课题，本实施方式的X射线CT装置具备以下的4个特征。
具体地讲，第一特征是：取代使用以往的配线基板(例如，刚挠性基板)，采用使用具有光学特性的物质制作的光波导路，形成1个 X射线检测子模。由此，能够缩短并整理作为产生外来干扰的原因的配线长。
第二特征是：通过光波导路连接闪烁器与光电二极管，相对于闪烁器倾斜地配置安装光电二极管的基板。由此，能够提高X射线CT装置内的空间利用效率。
第三特征是：通过直接连接器连接各X射线检测子模之间。由此，能够不需要基板间的配线，并能够减少外来干扰的产生。
第四特征是：通过雏菊链向所连接的X射线检测子模的后段的连接器传送输出数据。由此，能够削减基板上的配线数量。
通过具备上述的4个特征，本实施方式的X射线CT装置不仅能够减少外来干扰的产生，还能够使通过X射线检测元件所检测的信号的处理变得容易，并能够应对X射线检测元件数的增大化。
接下来，参照以下所示的附图，对本实施方式的X射线CT装置的实施方式加以详细说明。
在本实施方式的X射线CT装置中包含X射线管和X射线检测器一体地绕被检体的周围旋转的旋转/旋转(ROTATE/ROTATE)类型和多个检测元件呈环状阵列，仅X射线管绕被检体的周围旋转的固定/旋转(STATIONARY/ROTATE)类型等各种类型，任何类型都适用本发明。在此，现在，作为占主流的旋转/旋转类型加以说明。
此外，将入射X射线转换为电荷的原理中占主流的是：通过闪烁器等的荧光体将X射线转换为光，并通过光电二极管等的光电转换元件将此光转换为电荷的间接变换形；和利用通过X射线进行的半导体内的电子正孔对的生成以及向此电极的移动即光导电现象的直接变换形。
此外，近年，将X射线管和X射线检测器的多个对搭载于旋转环的所谓多管球型的X射线CT装置的成品化得以进步，其周边技术的开发也在进步。在本实施方式的X射线CT装置中，无论是以往以来的单管球型的X射线CT装置，还是多管球型的X射线CT装置，均可适用。在此，作为单管球型的X射线CT装置来加以说明。
图1为表示本实施方式的X射线CT装置1的硬件构成图。
图1所示的X射线CT装置1由扫描装置11以及图像处理装置12构成。X射线CT装置1的扫描装置11通常设置于检查室，是为了生成关于被检体(人体)O的摄影部位的X射线的透射数据而构成的。另一方面，图像处理装置12通常设置于与检查室邻接的控制室，是为了以透射数据为基础来生成投影数据并进行重构图像的生成/显示而构成的。
X射线CT装置1的扫描装置11具备：作为X射线源的X射线管21、X射线检测器22、光圈23、旋转部25、控制器26、高压电源27、光圈驱动装置28、旋转驱动装置29、顶板30以及顶板驱动装置(诊视台装置)31。
X射线管21根据从高压电源27供给的管电压，向X射线检测器22照射X射线。通过从X射线管21照射的X射线，形成扇形光束X射线或锥形光束X射线。
X射线检测器22为在与作为被检体O的体轴方向的顶板的长度方向正交的方向(通道方向)具有多个(M)通道，在顶板的长度方向(列方向)具有多个(N)列的X射线检测元件的二维阵列型的X射线检测器(也称为多切片型检测器。)。X射线检测器22对从X射线管21照射，并从被检体O透射的X射线进行检测。
此外，X射线检测器22由多个X射线检测模块构成。此外，X射线检测模块由多个X射线检测子模构成。而且，多个X射线检测子模分别安装有对X射线进行检测的闪烁器(X射线检测元件)、将所检测的X射线转换成电信号的光电二极管、将光电二极管所输出的电信号转换为数字信号的转换元件。
转换元件将X射线检测器22的各X射线检测元件所检测的透射数据的电信号转换为电压信号并进行放大，进而转换为数字信号。X射线检测器22介由控制器26，将此被转换的数字数据(原始数据)输出至图像处理装置12。另外，后面对X射线检测器22的详细内容加以记述。
光圈23通过光圈驱动装置28，调整从X射线管21照射的X射线的列方向的照射范围。即，光圈23通过光圈驱动装置28来调整光 圈23的开口，由此，变更列方向的X射线照射范围。
旋转部25被容纳于扫描装置11的架台(未作图示)，一体地保持X射线管21、X射线检测器22以及光圈23。旋转部25被构成为能够在使X射线管21和X射线检测器22对置的状态下，使X射线管21、X射线检测器22以及光圈23形成一体，绕被检体O的周围旋转。
控制器26包括CPU(Central Processing Unit)以及存储器。控制器26基于从图像处理装置12输入的控制信号，进行X射线检测器22、高压电源27、光圈驱动装置28、旋转驱动装置29以及顶板驱动装置31等的控制，并执行扫描。
高压电源27通过由控制器26进行的控制，向X射线管21供给X射线的照射所需的电力。
光圈驱动装置28通过由控制器26进行的控制，进行用于调整光圈23的X射线的列方向的照射范围的驱动。
旋转驱动装置29通过由控制器26进行的控制，以旋转部25在维持其位置关系的状态下绕开口部的周围旋转的方式，使旋转部25旋转。
顶板30载置被检体O。
顶板驱动装置31通过由控制器26进行的控制，以使顶板30沿z轴方向(体轴方向)移动的方式进行驱动。旋转部25的中央部分具有开口，载置于此开口部的顶板30的被检体O沿z轴方向被插入。
X射线CT装置1的图像处理装置12对于从扫描装置11的X射线检测器22输入的原始数据，进行对数转换处理和灵敏度校正等的校正处理(预处理)，并生成投影数据。
此外，图像处理装置12对经过预处理的投影数据进行散射线的去除处理。图像处理装置12基于X射线照射范围内的投影数据的值来进行散射线的去除，从作为对象的投影数据减去根据进行散射线校正的对象的投影数据或其邻接投影数据的值的大小所推定的散射线，来进行散射线校正。图像处理装置12以所校正的投影数据为基础，生成重构图像。
此外，图像处理装置12是以计算机为基础来构成的，能够与医院主干的LAN(Local Area Network)等的网络N彼此通信。此外，虽未作图示，但图像处理装置12包括CPU、存储器、HDD(Hard DiscDrive)、输入装置以及显示装置等的基本硬件。
接下来，对本实施方式的X射线管21和X射线检测器22的构成加以说明。
图2为表示本实施方式的X射线管21和X射线检测器22的构成的说明图。
如图2所示，X射线管21和X射线检测器22被相对配置于能够沿着作为与被检体O的体轴方向(或列方向A)几乎垂直的平面内的通道方向C旋转运动的位置。此外，X射线检测器22包括多个X射线检测模块47。
作为一例，图2所示的X射线检测模块47通过由4通道×4列配置的16个X射线检测子模60，构成1个单位的X射线检测模块。即，X射线检测模块47中，由4通道×4列构成的16个基板50分别通过光波导路43被连接于各X射线检测子模60的闪烁器41，形成作为1个单位的X射线检测模块。
在此，所谓1个单位并不受通道数或列数的限定，例如，能够通过1通道×4列或2通道×2列来构成作为所希望的1个单位的X射线检测模块。
此外，如图2所示，X射线检测模块47沿列方向A排列有4列X射线检测子模60，相对于各X射线检测子模60的闪烁器41分别倾斜(规定的角度)配置有基板50。
在此，所谓基板50倾斜配置是指：在具有闪烁器41的X射线检测面和基板50彼此非平行的规定角度的位置上分别配置各基板50。
通过这样的构成，本实施方式的X射线CT装置1能够提高X射线CT装置1内的空间利用效率。
此外，X射线检测子模60的基板50具备ADC44、连接器45以及遮蔽铅(遮蔽膜)46。对于各基板50，沿列方向A邻接的基板彼此通过连接器45连接。此外，在端Row(列方向上位于最端部的X射 线检测子模60)，沿通道方向C邻接的基板50彼此通过连接器连接。
这样，各基板50通过连接器45沿列方向A连接，由此，X射线检测模块47能够通过雏菊链输出信号，并且在端Row，也能够通过雏菊链在相邻基板50之间输出信号。
因此，本实施方式的X射线检测子模60能够以X射线检测模块47为单位容易地实现数据的输出，并能够在削减各基板50间的配线数量的同时，减少外来干扰的产生。并且，能够使用由各种通道数和列数构成的X射线检测模块47，因此，能够实现自由度高的倾斜配置，并能够容易地实现所希望的X射线检测器22。
此外，构成各X射线检测子模60的基板50相对于各X射线检测子模60的闪烁器41倾斜配置，对于该倾斜的倾斜状态，并不做特别限定。即，通过倾斜的倾斜状态，例如，即使载置于基板50的光电二极管42的上面相对于被检体O以头方向在下的方式倾斜，或以脚方向在下的方式倾斜，也同样能够实现。
此外，基板50所配置的倾斜的倾斜状态在图2中为沿列方向倾斜，但也可以是使其沿通道方向C倾斜。
另外，X射线CT装置1沿通道方向C配置大量的检测器(例如，1000个)，因此，若考虑X射线CT装置1的组装和维护，优选沿着图示的列方向A倾斜地进行配置。
接下里，对形成X射线检测模块47的X射线检测子模60的构成详细地加以说明。
图3为对本实施方式的X射线检测子模60的构成加以说明的说明图。
在图3(A)中示出从体轴沿通道方向观察X射线检测子模60的情况下的剖面图。基板50相对于闪烁器41，以具有规定的角度α的方式，通过光波导路43被倾斜地配置。
基板50被构成为具备光电二极管42、ADC44、连接器45以及遮蔽铅46。
光电二极管42介由光波导路43，从闪烁器41取得光并转换为电 信号。然后，光电二极管42将所转换的电信号送出至ADC44。
光波导路43为用于相对于闪烁器41(更具体地讲，是相对于闪烁器41的X射线检测面S)倾斜配置基板50的传送路。该光波导路43为使用具有光学特性的物质所制成的传送路。具体地讲，是利用光的折射率的不同来引导直进性高的光的传送路。此外，光波导路43为包含光纤的概念，光路具有与光纤相同的构造。另外，光波导路43一般具有薄片状或板状的构造，在本实施方式中，如图所示，其特征在于具有楔型的形状。
ADC44若取得所转换的电信号，则进行从模拟信号向数字信号转换的处理(A/D转换处理)。然后，所转换的数字信号介由连接器45被送出至沿列方向A连接的下一个基板50。
在此，连接器45相对于纸面(图3(A))设于闪烁器41与遮蔽铅46之间，而连接器45的位置并不限定于此。例如，也可以相对于纸面(图3(A))，将连接器45设于遮蔽铅46的左侧。该情况下，能够使光电二极管42与ADC44接近，因此，能够抑制由配线长引起的外来干扰的产生。
遮蔽铅46是为了遮蔽ADC44而设置的，为了防止ADC44不经意间被从基板50透射的X射线破坏，尺寸比ADC44的尺寸大的遮蔽铅46被设置于基板50上载置有ADC44的面的相反侧且与ADC44相对的位置。
具体地讲，光电二极管42载置(安装)于基板50，而ADC44载置于载置有此光电二极管42的面的相反侧的面，因此，在隔着基板50相对的位置上，以覆盖ADC44的方式设有遮蔽铅46。
图3(B)中为从X射线管21(图2)的位置至X射线检测器22(图2)的方向，即从正上方观察X射线检测子模60的情况下的说明图。在从正上方观察X射线检测子模60的情况下，在基板50上设有闪烁器41、连接器45和遮蔽铅46。
图3(C)中为相对于图3(A)从左侧向右侧观察X射线检测子模60的情况下的剖面图。X射线检测子模60在基板50上设有闪烁器41、光波导路43、光电二极管42、连接器45和遮蔽铅46。此外，在 与基板50的设有遮蔽铅46的位置相反侧的位置(相对位置)上设有ADC44。
在上述图3中，以X射线检测子模60的闪烁器41和基板50的位置关系为中心进行了说明，但本实施方式并不限于此。具体地讲，对于从X射线检测子模60去除闪烁器41的构成，也可以形成为进行光的检测的光检测子模。
接下里，使用流程图，对本实施方式的X射线CT装置1的动作加以说明。
(图像数据生成处理)
图4为表示通过本实施方式的X射线CT装置1来照射X射线，并生成所希望的切片图像的图像数据的图像数据生成处理的流程图。
如图4所示，首先，X射线CT装置1的X射线管21和X射线检测器22绕被检体O的周围螺旋状地旋转，通过来自控制器26的控制信号，通过来自高压电源27的规定的管电压所产生的管电流被供给至X射线管21。由此，所希望的能量X射线从X射线管21的各旋转位置向被检体O照射(步骤S001)。
从被检体O透射的X射线通过构成X射线检测器22的X射线检测模块47的各闪烁器41而被检测。即，闪烁器41将射入X射线检测器22的X射线转换成光，并供给至光电二极管42(步骤S003)。
光电二极管42将介由光波导路43从闪烁器41取得的光转换为电信号(步骤S005)。
ADC44对被转换为电信号的X射线检测数据实施放大处理、A/D转换处理等的处理(步骤S007)。由此，ADC44生成与由闪烁器41所检测的X射线检测数据对应的数字信号(也将其称为原始数据。)。
X射线检测模块47将由ADC44所生成的原始数据，介由连接器45，沿列方向A输出(步骤S009)。
在此，使用附图，对X射线检测模块47沿列方向A输出原始数据的方法加以说明。
图5为对通过形成本实施方式的X射线检测模块47的一部分的4 个X射线检测子模60的构成，沿列方向A(相对于图5的纸面从右侧至左侧方向)输出原始数据的方法加以说明的说明图。另外，对于同一构成赋予同一符号，并适当省略说明。
图5中，在沿列方向A邻接的4个X射线检测子模60的各基板50上，基板50之间以彼此重合的方式配置。此外，在具有闪烁器41的X射线检测面和基板50彼此非平行的规定的角度的位置，分别配置有各基板50。
并且，如图5所示，设于基板50的连接器45由设于基板50的X射线管21侧(闪烁器41的X射线检测面侧)的连接器45A和设于基板50的X射线管21的相反侧(闪烁器41的X射线检测面的背面侧)的连接器45B构成。
通过连接器45A和连接器45B连接沿列方向A邻接的X射线检测子模60的基板50之间，由此，X射线检测模块47通过雏菊链沿列方向A依次输出原始数据。
此外，在本实施方式中，由ADC44数字信号化后的原始数据，以依次被输出的方式，从位于相对于纸面(图5)最左侧的基板50的ADC44的原始数据，经由连接器45A被输出。此原始数据被输出后，相对于纸面(图5)位于右邻的基板50的ADC44的原始数据继续被输出。
像这样，相对于纸面(图5)位于最左侧的基板50的ADC44的原始数据被最先输出，通过雏菊链，位于右邻的基板50的ADC44的原始数据接着被输出，因此，X射线检测模块47能够依次沿列方向A输出各基板50的ADC44的原始数据。
然后，若图4所示的步骤S009的沿列方向A输出原始数据的处理结束，则X射线检测模块47在端Row，沿通道方向C输出原始数据(图4的步骤S011)。
在此，使用附图，对X射线检测模块47沿通道方向C输出原始数据的方法加以说明。
图6为对通过形成本实施方式的X射线检测模块47的一部分的4个X射线检测子模60的构成，沿通道方向C(相对于图6的纸面从 左侧至右侧方向)输出原始数据的方法加以说明的说明图。另外，对同一构成赋予同一符号，并适当地省略说明。
在图6中示出4个X射线检测子模60在端Row沿通道方向C邻接配置的情况。如图6所示，设于各X射线检测子模60的基板50的连接器45C在端Row通过配线H连接。因此，在X射线检测模块47的端Row，能够通过雏菊链沿通道方向C输出原始数据。
此外，输出原始数据的顺序为从相对于纸面(图6)位于最右侧的X射线检测子模60依次输出原始数据。即，在图6中，从相对于纸面(图6)位于最右侧的X射线检测子模60的基板50的连接器45C依次输出此列方向A的原始数据之后，从邻接于此X射线检测子模60的左侧的X射线检测子模60的基板50的连接器45C，介由配线H依次输出此列方向A的原始数据。
另外，上述连接器45C为具有用于与连接器45A连接的形状的连接器，与连接器45B等同。在图5中所示的端Row的连接器45A(图5的最左侧的连接器45A)安装该连接器45C，由此，能够实现图6中所示的端Row的雏菊链。
然后，若沿图4所示的步骤S011的通道方向C输出原始数据的处理结束，则X射线检测器22介由控制器26，向图像处理装置12输出原始数据。
图像处理装置12若取得由X射线检测模块47生成的原始数据，则对该输入的原始数据进行对数转换处理和灵敏度校正等的校正处理(预处理)，并生成投影数据。此外，图像处理装置12对经预处理的投影数据进行散射线的去除处理等，并以所校正的投影数据为基础来生成重构图像(步骤S013)。
如以上说明的那样，本实施方式的X射线CT装置1在X射线检测子模60，相对于闪烁器41，倾斜地配置安装光电二极管42的基板50，并能够在基板50上载置ADC44和光电二极管42。
此外，X射线检测模块47能够通过多个X射线检测子模60，实现由所希望的M通道×N列构成的X射线检测模块，因此，能够缩短从闪烁器41到ADC44的配线长，并能够调整配线长。
由此，本实施方式的X射线CT装置1能够抑制起因于配线长的外来干扰的产生，并能够提高信号的准确度。
此外，能够通过所希望的M通道×N列，容易地形成由X射线检测子模60所形成的1个单位的X射线检测模块47，并且使用者通过倾斜配置X射线检测模块47，能够形成所希望的X射线检测器22。
此外，在图4所示的流程图中，步骤S009中，沿列方向A输出从X射线检测子模60的ADC44所输出的原始数据之后，通过步骤S011，沿通道方向C输出原始数据，但并不限定于此。
例如，在构成同时收集方式的X射线CT装置1的情况下，也可以交替执行步骤S009的沿列方向A输出原始数据的方法和步骤S011的沿通道方向C输出原始数据的方法。
对本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子公开的，其意图并不在于限定发明的范围。这些实施方式能够通过其他各种方式加以实施，在不脱离发明的主旨的范围内，能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式和其变形包含于发明的范围和主旨内，同样，也包含于权利要求书中所述的发明及其等同范围内。
此外，在本发明的实施方式中示出沿流程图的各步骤所记载的顺序按时间序列进行的处理的例子，但并不一定按时间序列进行处理，还包含并列地或者单独执行的处理。