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JP2008224302A - Focally-aligned ct detector - Google Patents

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JP2008224302A
JP2008224302A JP2007060226A JP2007060226A JP2008224302A JP 2008224302 A JP2008224302 A JP 2008224302A JP 2007060226 A JP2007060226 A JP 2007060226A JP 2007060226 A JP2007060226 A JP 2007060226A JP 2008224302 A JP2008224302 A JP 2008224302A
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JP
Japan
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scintillator
ray
detector
planar
array
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Withdrawn
Application number
JP2007060226A
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Japanese (ja)
Inventor
Richard A Thompson
リチャード・エイ・トンプソン
Jonathan D Short
ジョナサン・ディー・ショート
Abdelaziz Ikhlef
アブデラジズ・イクレフ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
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Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Priority to JP2007060226A priority Critical patent/JP2008224302A/en
Publication of JP2008224302A publication Critical patent/JP2008224302A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To design a CT detector in which artifacts induced by abnormal alignment is less likely to occur and provide a CT detector having detector cells consistently aligned with an X-ray source of a radiation imaging system. <P>SOLUTION: A focally aligned scintillator 57 is constructed, such that its scintillator walls 90 are sloped so as to be aligned in angular manner with the X-ray source 14. The scintillator 57 has a planar X-ray receiving surface 86 and a planar light emitting surface 88, and a plurality of sidewalls 90 connecting a planar X-ray receiving surface 86 and the planar light emitting surface 88. The sidewalls 90 extend non-perpendicularly between the planar X-ray reception surface 86 and the planar light emitting surface 88. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は一般的には、診断撮像に関し、さらに具体的には、焦点整列型セルを有する放射線撮像用検出器に関する。   The present invention relates generally to diagnostic imaging, and more specifically to a radiation imaging detector having a focus aligned cell.

典型的には、計算機式断層写真法(CT)イメージング・システムでは、X線源が患者又は手荷物のような被検体又は物体に向かってファン(扇形)形状のビームを放出する。以下では、「被検体」及び「対象」との用語は、撮像されることが可能な任意の物体を含むものとする。ビームは、被検体によって減弱された後に、放射線検出器のアレイに入射する。検出器アレイで受光される減弱後のビーム放射線の強度は典型的には、被検体によるX線ビームの減弱に依存する。検出器アレイの各々の検出器素子が、各々の検出器素子によって受光された減弱後のビームを示す別個の電気信号を発生する。電気信号はデータ処理システムへ伝送されて解析され、ここから最終的に画像を形成する。   Typically, in computed tomography (CT) imaging systems, an x-ray source emits a fan-shaped beam toward a subject or object, such as a patient or baggage. In the following, the terms “subject” and “subject” shall include any object that can be imaged. The beam enters the array of radiation detectors after being attenuated by the subject. The intensity of the attenuated beam radiation received by the detector array typically depends on the attenuation of the x-ray beam by the subject. Each detector element of the detector array generates a separate electrical signal that indicates the attenuated beam received by each detector element. The electrical signal is transmitted to the data processing system and analyzed, from which it ultimately forms an image.

一般的には、X線源及び検出器アレイは、撮像平面内で被検体を中心としてガントリの周りを回転する。X線源は典型的には、焦点においてX線ビームを放出するX線管を含んでいる。X線検出器は典型的には、当該検出器において受光されるX線ビームをコリメートするコリメータと、コリメータに隣接して設けられておりX線を光エネルギへ変換するシンチレータと、隣接するシンチレータから光エネルギを受け取ってここから電気信号を発生するフォトダイオードとを含んでいる。   In general, the x-ray source and detector array rotate around the gantry around the subject in the imaging plane. The x-ray source typically includes an x-ray tube that emits an x-ray beam at the focal point. An X-ray detector typically includes a collimator that collimates an X-ray beam received by the detector, a scintillator that is provided adjacent to the collimator and converts X-rays into optical energy, and an adjacent scintillator. And a photodiode that receives light energy and generates an electrical signal therefrom.

典型的には、シンチレータ・アレイの各々のシンチレータがX線を光エネルギへ変換する。各々のシンチレータは、当該シンチレータに隣接するフォトダイオードに向けて光エネルギを放出する。各々のフォトダイオードが光エネルギを検出して、対応する電気信号を発生する。次いで、フォトダイオードの出力はデータ処理システムへ伝送されて画像再構成を施される。   Typically, each scintillator in the scintillator array converts x-rays into light energy. Each scintillator emits light energy toward a photodiode adjacent to the scintillator. Each photodiode detects light energy and generates a corresponding electrical signal. The output of the photodiode is then transmitted to the data processing system for image reconstruction.

公知のCT検出器については多くの進歩が達成されているにも拘わらず、画質は依然として重要視される点であり改善を要する領域である。明確に述べると、画像アーティファクトの低減によって画質を改善することが依然必要とされている。画像アーティファクトは多数の要因に帰すことができるが、従来のCT検出器が直面する一つの問題は、X線源又はポスト・ペイシェント・コリメータに対するシンチレータの不正整列である。不正整列したシンチレータの悪影響を図8に示す。   Despite many advances being made for known CT detectors, image quality is still an important area and is an area that needs improvement. Specifically, there is still a need to improve image quality by reducing image artifacts. Although image artifacts can be attributed to a number of factors, one problem faced by conventional CT detectors is misalignment of the scintillator with respect to the x-ray source or post-patient collimator. The adverse effects of misaligned scintillators are shown in FIG.

図8は、従来のCT検出器2の断面図である。検出器は、シンチレータ6のシンチレータ・アレイ4を含んでいる。シンチレータ・アレイはフォトダイオード・アレイ(図示されていない)の上方に配置されて、X線7の受光に応答してシンチレータ・アレイによって放出された光がフォトダイオード・アレイによって検出されて処理されるようになっている。説明の目的で、シンチレータ・アレイはまた、不正整列した単一のシンチレータ6(a)を含んでいる。従来の検出器設計はまた、X線遮蔽要素8を含んでいる。これらの遮蔽要素はX線を遮断するように設計されており、結果として、典型的には何本かのX線7(a)を遮断してセル間間隙9を通過させないようにするが、X線7(b)を遮断することができずにセル間間隙9を通過させる。   FIG. 8 is a cross-sectional view of a conventional CT detector 2. The detector includes a scintillator array 4 of scintillators 6. The scintillator array is positioned above the photodiode array (not shown), and the light emitted by the scintillator array in response to receiving X-rays 7 is detected and processed by the photodiode array. It is like that. For illustrative purposes, the scintillator array also includes a single misaligned scintillator 6 (a). Conventional detector designs also include an x-ray shielding element 8. These shielding elements are designed to block X-rays and, as a result, typically block some X-rays 7 (a) from passing through the inter-cell gap 9, The X-ray 7 (b) cannot be shut off and is allowed to pass through the inter-cell gap 9.

X線源に対するシンチレータの不正整列のため、X線は様々な厚みのシンチレータ材料を通過し、結果としてシンチレータにおけるスペクトル・ゲインの不均一性、例えば骨に誘発されるスペクトル・アーティファクトを生ずる。すなわち、他のシンチレータに対して整列していないシンチレータでは、X線の経路長が他のシンチレータとは異なる。このため、これら不正整列したシンチレータは、スペクトルに関して正しく整列したシンチレータとは異なる応答を有する。   Due to misalignment of the scintillator with respect to the X-ray source, the X-rays pass through various thicknesses of scintillator material, resulting in spectral gain inhomogeneities in the scintillator, such as bone-induced spectral artifacts. That is, in a scintillator that is not aligned with other scintillators, the X-ray path length is different from other scintillators. Thus, these misaligned scintillators have a different response than a correctly aligned scintillator with respect to the spectrum.

換言すると、シンチレータ間間隙を通過するX線は、シンチレータのみを通過するX線とは経路長が異なる。この経路長の差に起因して、不正整列したシンチレータは、隣接した正しく整列したシンチレータに対して異なる応答を有する。さらに、不正整列した遮蔽要素もまた、シンチレータが不正整列している場合に起こるスペクトルの非線形性の一因となり得る。結果として、従来のCT検出器は、リング、バンド及び中央のアーティファクトのように検出器セルの不正整列に誘発されるアーティファクトの影響を受け易い。   In other words, the path length of X-rays passing through the scintillator gap is different from that of X-rays passing only through the scintillator. Due to this path length difference, misaligned scintillators have different responses to adjacent correctly aligned scintillators. In addition, misaligned shielding elements can also contribute to spectral non-linearities that occur when the scintillator is misaligned. As a result, conventional CT detectors are susceptible to artifacts induced by misalignment of detector cells, such as ring, band and center artifacts.

従って、不正整列に誘発されるアーティファクトを生じ難いCT検出器を設計することが望ましい。さらに、放射線イメージング・システムのX線源に対して一貫して整列した検出器セルを有するCT検出器を提供することが望ましい。   Therefore, it is desirable to design a CT detector that is less prone to artifacts induced by misalignment. It would further be desirable to provide a CT detector having a detector cell that is consistently aligned with the x-ray source of the radiation imaging system.

本発明は、上述の欠点を克服する焦点整列型CT検出器に関するものである。このCT検出器は、X線源に対して角度について整列するようにシンチレータ壁を傾斜させて構築されている。この点で、このCT検出器は、検出器セルの不正整列に関連するスペクトル・アーティファクトを生じ難い。   The present invention relates to a focus-aligned CT detector that overcomes the above-mentioned drawbacks. The CT detector is constructed by tilting the scintillator wall so that it is aligned with respect to the X-ray source with respect to angle. In this regard, the CT detector is less prone to spectral artifacts associated with detector cell misalignment.

従って、一観点によれば、本発明は、平面的なX線受光表面及び平面的な光放出表面を有するシンチレータを含んでいる。シンチレータはまた、平面的なX線受光表面と平面的な光放出表面とを連結する複数の側壁を有している。側壁は、平面的なX線受光表面と平面的な光放出表面との間に非垂直に延在している。   Thus, according to one aspect, the present invention includes a scintillator having a planar X-ray receiving surface and a planar light emitting surface. The scintillator also has a plurality of sidewalls connecting the planar X-ray receiving surface and the planar light emitting surface. The sidewall extends non-vertically between the planar X-ray receiving surface and the planar light emitting surface.

本発明の他の観点によれば、放射線検出器が、感知した光に応答して電気信号を出力するように構成されている複数のフォトダイオードを含むフォトダイオード・アレイを含んでいる。各々のフォトダイオードが平面的な光検出表面を有している。検出器はさらに、X線の受光に応答して光を放出するように構成されている複数のシンチレータを含むシンチレータ・アレイを有している。各々のシンチレータが、それぞれのフォトダイオードの平面的な光検出表面に対して傾斜した側壁を有している。   According to another aspect of the invention, a radiation detector includes a photodiode array including a plurality of photodiodes configured to output an electrical signal in response to sensed light. Each photodiode has a planar light detection surface. The detector further includes a scintillator array including a plurality of scintillators configured to emit light in response to receiving X-rays. Each scintillator has sidewalls that are inclined with respect to the planar photodetection surface of the respective photodiode.

他の観点によれば、本発明は、回転式ガントリを有するCTシステムを含んでいる。ガントリは、走査対象を収容する開口を有している。システムはまた、対象に向けて所与の投影角度でX線ファン・ビームを投射するように構成されているX線源と、X線エネルギを光へ変換するように構成されている複数のシンチレータ・セルを有するシンチレータ・アレイとを有している。各々のシンチレータ・セルが、所与の投影角度に対して平行な角度に沿って延在する偏心型(off-centered)側壁によって画定されている。フォトダイオード・アレイが、シンチレータ・アレイに光学的に結合されており、シンチレータ・アレイから放出された光を検出して電気信号出力を供給するように構成されている複数のフォトダイオードを含んでいる。システムはさらに、フォトダイオード・アレイに接続されておりフォトダイオード・アレイの電気信号出力を受け取るように構成されているデータ取得システム(DAS)と、DASに接続されておりDASによって受け取られたフォトダイオード・アレイ電気信号出力から対象の画像を再構成するように構成されている画像再構成器とを有している。   According to another aspect, the present invention includes a CT system having a rotating gantry. The gantry has an opening that accommodates the object to be scanned. The system also includes an x-ray source configured to project an x-ray fan beam at a given projection angle toward the subject and a plurality of scintillators configured to convert x-ray energy into light. A scintillator array having cells; Each scintillator cell is defined by an off-centered sidewall that extends along an angle parallel to a given projection angle. A photodiode array is optically coupled to the scintillator array and includes a plurality of photodiodes configured to detect light emitted from the scintillator array and provide an electrical signal output. . The system further includes a data acquisition system (DAS) connected to the photodiode array and configured to receive an electrical signal output of the photodiode array, and a photodiode connected to the DAS and received by the DAS. An image reconstructor configured to reconstruct an image of interest from the array electrical signal output;

本発明の他の様々な特徴及び利点は、以下の詳細な説明及び図面から明確となろう。   Various other features and advantages of the present invention will be made apparent from the following detailed description and the drawings.

図面は、本発明を実施するために現状で想到される好ましい一実施形態を示している。   The drawings illustrate a preferred embodiment presently contemplated for carrying out the invention.

4スライス型計算機式断層写真法(CT)システムに関して本発明の動作環境を説明する。但し、当業者であれば、本発明がシングル・スライス型構成又は他のマルチスライス型構成での利用にも同等に適用可能であることが認められよう。さらに、X線の検出及び変換に関して本発明を説明する。しかしながら、当業者は、本発明が他の高周波電磁エネルギの検出及び変換にも同等に適用可能であることをさらに認められよう。また、「第三世代」CTスキャナに関して本発明を説明するが、本発明は他のCTシステムにも同等に適用可能である。また、本発明は、X線スキャナのような他の放射線イメージング・システムの検出器にも適用可能であると考えられる。   The operating environment of the present invention will be described with respect to a 4-slice computed tomography (CT) system. However, those skilled in the art will recognize that the present invention is equally applicable for use in single-slice configurations or other multi-slice configurations. Further, the present invention will be described with respect to X-ray detection and conversion. However, those skilled in the art will further appreciate that the present invention is equally applicable to the detection and conversion of other high frequency electromagnetic energy. Also, although the present invention will be described with respect to a “third generation” CT scanner, the present invention is equally applicable to other CT systems. It is also contemplated that the present invention is applicable to detectors in other radiation imaging systems such as X-ray scanners.

図1及び図2には、計算機式断層写真法(CT)イメージング・システム10が、「第三世代」CTスキャナに典型的なガントリ12を含むものとして示されている。ガントリ12はX線源14を有しており、X線源14は、X線のビーム16をガントリ12の反対側に設けられている検出器アレイ18に向かって投射する。検出器アレイ18は、複数の検出器20によって形成されており、検出器20は一括で、患者22を透過した投射X線を感知する。各々の検出器20は、入射X線ビームの強度を表わし従って患者22を透過する際に減弱したビームを表わす電気信号を発生する。X線投影データを取得するための1回の走査の間に、ガントリ12及びガントリ12に装着されている構成部品は回転中心24の周りを回転する。   1 and 2, a computed tomography (CT) imaging system 10 is shown as including a gantry 12 typical of a “third generation” CT scanner. The gantry 12 includes an X-ray source 14 that projects an X-ray beam 16 toward a detector array 18 provided on the opposite side of the gantry 12. The detector array 18 is formed by a plurality of detectors 20, and the detectors 20 collectively detect the projected X-rays transmitted through the patient 22. Each detector 20 generates an electrical signal that represents the intensity of the incident x-ray beam and thus represents the attenuated beam as it passes through the patient 22. The gantry 12 and components mounted on the gantry 12 rotate around the rotation center 24 during one scan for acquiring X-ray projection data.

ガントリ12の回転及びX線源14の動作は、CTシステム10の制御機構26によって制御される。制御機構26は、X線制御器28とガントリ・モータ制御器30とを含んでおり、X線制御器28はX線源14に電力信号及びタイミング信号を供給し、ガントリ・モータ制御器30はガントリ12の回転速度及び位置を制御する。制御機構26に設けられているデータ取得システム(DAS)32が検出器20からのアナログ・データをサンプリングして、後続の処理のためにこのデータをディジタル信号へ変換する。画像再構成器34が、サンプリングされてディジタル化されたX線データをDAS32から受け取って高速画像再構成を実行する。再構成された画像はコンピュータ36への入力として印加され、コンピュータ36は大容量記憶装置38に画像を記憶させる。   The rotation of the gantry 12 and the operation of the X-ray source 14 are controlled by the control mechanism 26 of the CT system 10. The control mechanism 26 includes an X-ray controller 28 and a gantry motor controller 30. The X-ray controller 28 supplies power signals and timing signals to the X-ray source 14, and the gantry motor controller 30 The rotational speed and position of the gantry 12 are controlled. A data acquisition system (DAS) 32 provided in the control mechanism 26 samples the analog data from the detector 20 and converts this data into a digital signal for subsequent processing. An image reconstructor 34 receives sampled and digitized x-ray data from DAS 32 and performs high speed image reconstruction. The reconstructed image is applied as an input to the computer 36, which causes the mass storage device 38 to store the image.

コンピュータ36はまた、キーボードを有するコンソール40を介して操作者から指令及び走査用パラメータを受け取る。付設されている陰極線管表示器42によって、操作者は再構成された画像及びコンピュータ36からのその他のデータを観測することができる。操作者が供給した指令及びパラメータはコンピュータ36によって用いられて、DAS32、X線制御器28及びガントリ・モータ制御器30に制御信号及び情報を供給する。加えて、コンピュータ36は、モータ式テーブル46を制御するテーブル・モータ制御器44を動作させて、患者22及びガントリ12を配置する。具体的には、テーブル46は患者22の各部分をガントリ開口48を通して移動させる。   The computer 36 also receives commands and scanning parameters from an operator via a console 40 having a keyboard. The attached cathode ray tube display 42 allows the operator to observe the reconstructed image and other data from the computer 36. The commands and parameters supplied by the operator are used by the computer 36 to supply control signals and information to the DAS 32, X-ray controller 28 and gantry motor controller 30. In addition, the computer 36 operates the table motor controller 44 that controls the motorized table 46 to place the patient 22 and the gantry 12. Specifically, the table 46 moves each part of the patient 22 through the gantry opening 48.

図3及び図4に示すように、検出器アレイ18は、シンチレータ・アレイ56を形成する複数のシンチレータ57を含んでいる。ポスト・ペイシェント・コリメータ(図示されていない)がシンチレータ・アレイ56の上方に配置されて、X線ビーム16がシンチレータ・アレイ56に入射する前にX線ビーム16をコリメートする。   As shown in FIGS. 3 and 4, the detector array 18 includes a plurality of scintillators 57 that form a scintillator array 56. A post patient collimator (not shown) is placed above the scintillator array 56 to collimate the X-ray beam 16 before it enters the scintillator array 56.

図3に示す一実施形態では、検出器アレイ18は57個の検出器20を含んでおり、各々の検出器20が16×16のアレイ寸法を有している。結果として、アレイ18は16行及び912列(16×57個の検出器)を有し、ガントリ12の各回の回転で同時に16枚のスライスのデータを収集することができる。   In one embodiment shown in FIG. 3, the detector array 18 includes 57 detectors 20, each detector 20 having a 16 × 16 array size. As a result, the array 18 has 16 rows and 912 columns (16 × 57 detectors) and can collect 16 slices of data simultaneously with each rotation of the gantry 12.

図4のスイッチ・アレイ80及び82は、シンチレータ・アレイ56とDAS32との間に結合されている多次元半導体アレイである。スイッチ・アレイ80及び82は、多次元アレイとして配列されている複数の電界効果トランジスタ(FET、図示されていない)を含んでいる。FETアレイは、それぞれのフォトダイオード60の各々に接続されている一定数の電気リードと、可撓性電気インタフェイス84を介してDAS32に電気的に接続されている一定数の出力リードとを含んでいる。具体的には、フォトダイオード出力の約半数がスイッチ80に電気的に接続されており、フォトダイオード出力の残り半数がスイッチ82に電気的に接続されている。加えて、各々のシンチレータ57の間に反射体層(図示されていない)を介設して、隣接するシンチレータからの光散乱を減少させることができる。各々の検出器20は、装着用ブラケット79によって図3の検出器フレーム77に固定されている。   Switch arrays 80 and 82 in FIG. 4 are multidimensional semiconductor arrays coupled between scintillator array 56 and DAS 32. Switch arrays 80 and 82 include a plurality of field effect transistors (FETs, not shown) arranged as a multidimensional array. The FET array includes a fixed number of electrical leads connected to each of the respective photodiodes 60 and a fixed number of output leads electrically connected to DAS 32 via a flexible electrical interface 84. It is out. Specifically, about half of the photodiode output is electrically connected to the switch 80, and the other half of the photodiode output is electrically connected to the switch 82. In addition, a reflector layer (not shown) may be interposed between each scintillator 57 to reduce light scattering from adjacent scintillators. Each detector 20 is fixed to the detector frame 77 of FIG.

スイッチ・アレイ80及び82はさらに、所望のスライス数、及び各々のスライスについての所望のスライス分解能に従って、フォトダイオード出力のイネーブル、ディスエーブル及び結合を行なうデコーダ(図示されていない)を含んでいる。デコーダは一実施形態では、当技術分野で公知のデコーダ・チップ又はFETコントローラである。デコーダは、スイッチ・アレイ80及び82、並びにDAS32に結合されている複数の出力線及び制御線を含んでいる。16スライス・モードとして定義される一実施形態では、デコーダは、フォトダイオード・アレイ52の全横列が起動されるようにスイッチ・アレイ80及び82をイネーブルにして、結果としてDAS32によって処理される16スライス分のデータを同時に生成する。言うまでもなく、他の多くのスライス組み合わせが可能である。例えば、デコーダは、1スライス・モード、2スライス・モード及び4スライス・モードを含めた他のスライス・モードから選択してもよい。   Switch arrays 80 and 82 further include a decoder (not shown) that enables, disables and combines the photodiode outputs according to the desired number of slices and the desired slice resolution for each slice. The decoder is in one embodiment a decoder chip or FET controller known in the art. The decoder includes switch arrays 80 and 82 and a plurality of output and control lines coupled to DAS 32. In one embodiment defined as 16 slice mode, the decoder enables switch arrays 80 and 82 to activate all rows of photodiode array 52, resulting in 16 slices being processed by DAS 32. Minute data is generated at the same time. Needless to say, many other slice combinations are possible. For example, the decoder may select from other slice modes including 1 slice mode, 2 slice mode, and 4 slice mode.

図5に示すように、適当なデコーダ命令を送信することにより、スイッチ・アレイ80及び82を4スライス・モードとして構成して、データがフォトダイオード・アレイ52の1列又は複数の横列から成る4枚のスライスから収集されるようにすることができる。スイッチ・アレイ80及び82の特定の構成に応じて、スライス厚が1列、2列、3列又は4列のシンチレータ・アレイ素子57から成ることができるようにフォトダイオード60の様々な組み合わせのイネーブル、ディスエーブル又は結合を行なうことができる。他の例としては、1.25mm厚〜20mm厚のスライスによる1枚のスライスを含んだシングル・スライス・モード、1.25mm厚〜10mm厚のスライスによる2枚のスライスを含んだ2スライス・モードがある。所載以外のモードも想到される。   As shown in FIG. 5, the switch arrays 80 and 82 are configured in a 4-slice mode by sending the appropriate decoder instructions so that the data consists of one or more rows of the photodiode array 52. It can be collected from a single slice. Depending on the specific configuration of the switch arrays 80 and 82, various combinations of photodiodes 60 are enabled so that the slice thickness can consist of one, two, three or four rows of scintillator array elements 57. Can be disabled or combined. Other examples include single slice mode with one slice from 1.25 mm to 20 mm thick slice, and two slice mode with two slices from 1.25 to 10 mm thick slices. There is. Other modes are also conceivable.

図6には、本発明によるCT検出器20の断面図が示されている。説明の目的で、5個のシンチレータ及びフォトダイオードのみを示すが、当業者には、CT検出器がさらに多くのかかるシンチレータ及びフォトダイオードを含み得ることが理解されよう。また、公知のように、シンチレータ・アレイ及びフォトダイオード・アレイは二次元(2D)アレイである。上で図示して説明したように、検出器20は、X線エネルギの受光時に発光する複数のシンチレータ57で構成されたシンチレータ・アレイ56を含んでいる。この発光はフォトダイオード・アレイ52のフォトダイオード60によって検出される。この点で、各々のシンチレータ57が、平面的なX線受光表面86と平面的な光放出表面88とを有している。表面86、88はシンチレータ隔壁又は側壁90によって互いに連結されている。図示のように、側壁90はX線受光表面及び光放出表面に対して角度を成している。側壁の傾斜角の結果として、シンチレータ57のX線受光表面86がシンチレータ57の光放出表面88からずれる。   FIG. 6 shows a cross-sectional view of a CT detector 20 according to the present invention. For illustration purposes, only five scintillators and photodiodes are shown, but those skilled in the art will appreciate that a CT detector can include more such scintillators and photodiodes. Also, as is well known, scintillator arrays and photodiode arrays are two-dimensional (2D) arrays. As illustrated and described above, the detector 20 includes a scintillator array 56 comprised of a plurality of scintillators 57 that emit light upon receipt of X-ray energy. This emission is detected by the photodiode 60 of the photodiode array 52. In this regard, each scintillator 57 has a planar X-ray receiving surface 86 and a planar light emitting surface 88. The surfaces 86, 88 are connected to each other by scintillator partitions or sidewalls 90. As shown, the sidewall 90 is angled with respect to the x-ray receiving surface and the light emitting surface. As a result of the inclination angle of the sidewall, the X-ray receiving surface 86 of the scintillator 57 is displaced from the light emitting surface 88 of the scintillator 57.

傾斜側壁90は、シンチレータがX線源(図示されていない)に集束されるように角度を成している。この点で、側壁はX線経路16に平行に傾斜している。この傾斜によって、側壁はX線受光表面及び光放出表面に対して非垂直に配向される。さらに、隔壁はフォトダイオード52の表面91に対して角度を成している。結果として、X線経路はシンチレータ・アレイのシンチレータ同士の間で比較的一様で一定となる。このことは、シンチレータ57(a)によって示すもののような不正整列したシンチレータについて特に有利である。換言すると、不正整列したシンチレータについての経路長のばらつきが少なくなるため、スペクトル応答は、シンチレータ不正整列に対して敏感でなくなる。   The inclined sidewall 90 is angled so that the scintillator is focused on an x-ray source (not shown). In this respect, the side wall is inclined parallel to the X-ray path 16. By this inclination, the side walls are oriented non-perpendicular to the X-ray receiving surface and the light emitting surface. Further, the partition wall is angled with respect to the surface 91 of the photodiode 52. As a result, the x-ray path is relatively uniform and constant between the scintillators of the scintillator array. This is particularly advantageous for misaligned scintillators such as those shown by scintillator 57 (a). In other words, the spectral response is less sensitive to scintillator misalignment because there is less path length variation for misaligned scintillators.

図6を続けて参照して述べると、CT検出器20は好ましくは、コリメータ要素又はコリメータ・プレートのアレイ94によって集合的に形成されているコリメータ92を含んでいる。好ましくは、各々のコリメータ・プレートは、それぞれのシンチレータ側壁の延長として構成される。このように、シンチレータ・アレイと同様に、コリメータ格子もX線源に整列する。加えて、検出器20は、追加のX線コリメーション及びX線分離を提供する遮蔽要素(図示されていない)を有するように構築されてもよいものと思量される。さらに、シンチレータ間隙90を光反射性エポキシ又は他の材料で充填して、シンチレータ同士の間の光学的クロストークを低減することが好ましい。コリメータ・プレート94は、一次元(1D)コリメータ92を集合的に形成している。   With continued reference to FIG. 6, the CT detector 20 preferably includes a collimator 92 formed collectively by an array 94 of collimator elements or collimator plates. Preferably, each collimator plate is configured as an extension of the respective scintillator sidewall. Thus, like the scintillator array, the collimator grating is aligned with the x-ray source. In addition, it is contemplated that the detector 20 may be constructed with a shielding element (not shown) that provides additional x-ray collimation and x-ray separation. Furthermore, it is preferable to fill the scintillator gap 90 with a light reflective epoxy or other material to reduce optical crosstalk between the scintillators. The collimator plate 94 collectively forms a one-dimensional (1D) collimator 92.

以上に述べたシンチレータの構築は、多数の製造手法の一つ又はこれらの組み合わせによって達成され得ると思量される。この点で、シンチレータはシンチレータ材料の鋳造によって形成され得る。代替的には、従来の成形手法を用いてもよい。加えて、機械的又は化学的な切断手法を用いてもよいものと思量される。さらに、レーザによるもののような電磁アブレーションを用いてもよいものと思量される。製造手法を問わず、シンチレータ壁は、検出器アセンブリに配置されるときに放射線イメージング・システムのX線源に向かって傾斜するように構築される。利点として、これにより側壁自体がデータ取得時に一次放射線に曝露されなくなる。   It is contemplated that the construction of the scintillator described above can be accomplished by one of a number of manufacturing techniques or a combination thereof. In this regard, the scintillator can be formed by casting a scintillator material. Alternatively, conventional molding techniques may be used. In addition, it is contemplated that mechanical or chemical cutting techniques may be used. Further, it is contemplated that electromagnetic ablation such as with a laser may be used. Regardless of the manufacturing technique, the scintillator wall is constructed to tilt towards the x-ray source of the radiation imaging system when placed in the detector assembly. As an advantage, this prevents the sidewall itself from being exposed to primary radiation during data acquisition.

図7では、小包/小荷物/手荷物検査システム100が、小荷物、小包又は手荷物を通過させることのできる開口104を内部に有する回転式ガントリ102を含んでいる。回転式ガントリ102は、高周波電磁エネルギ源106と、上で説明したものと同様のシンチレータ・セルで構成されているシンチレータ・アレイを有する検出器アセンブリ108とを収容している。また、コンベヤ・システム110が設けられており、コンベヤ・システム110は、構造114によって支持されており走査のために開口104を通して小荷物又は手荷物116を自動的に且つ連続的に通過させるコンベヤ・ベルト112を含んでいる。対象116をコンベヤ・ベルト112によって開口104内に送り込み、次いで撮像データを取得し、コンベヤ・ベルト112によって開口104から小荷物116を除去することを、制御された連続的な態様で行なう。結果として、郵便物検査官、手荷物作業員及び他の保安人員が、小荷物116の内容物を爆発物、刃物、銃及び密輸品等について非侵襲的に検査することができる。   In FIG. 7, a parcel / parcel / baggage inspection system 100 includes a rotating gantry 102 having an opening 104 therein through which a parcel, parcel or baggage can pass. The rotating gantry 102 houses a high frequency electromagnetic energy source 106 and a detector assembly 108 having a scintillator array comprised of scintillator cells similar to those described above. A conveyor system 110 is also provided, which is supported by the structure 114 and automatically and continuously passes a parcel or baggage 116 through the opening 104 for scanning. 112 is included. The object 116 is fed into the opening 104 by the conveyor belt 112, and then imaging data is acquired and the parcel 116 is removed from the opening 104 by the conveyor belt 112 in a controlled, continuous manner. As a result, postal inspectors, baggage workers and other security personnel can non-invasively inspect the contents of parcels 116 for explosives, blades, guns, smuggled goods, and the like.

従って、一観点によれば、本発明は、平面的なX線受光表面及び平面的な光放出表面を有するシンチレータを含んでいる。シンチレータはまた、平面的なX線受光表面と平面的な光放出表面とを連結する複数の側壁を有している。側壁は、平面的なX線受光表面と平面的な光放出表面との間で非垂直に延在している。   Thus, according to one aspect, the present invention includes a scintillator having a planar X-ray receiving surface and a planar light emitting surface. The scintillator also has a plurality of sidewalls connecting the planar X-ray receiving surface and the planar light emitting surface. The sidewall extends non-vertically between the planar x-ray receiving surface and the planar light emitting surface.

本発明の他の観点によれば、放射線検出器が、感知した光に応答して電気信号を出力するように構成されている複数のフォトダイオードを含むフォトダイオード・アレイを含んでいる。各々のフォトダイオードが平面的な光検出表面を有している。検出器はさらに、X線の受光に応答して光を放出するように構成されている複数のシンチレータを含むシンチレータ・アレイを有している。各々のシンチレータが、それぞれのフォトダイオードの平面的な光検出表面に対して傾斜している側壁を有している。   According to another aspect of the invention, a radiation detector includes a photodiode array including a plurality of photodiodes configured to output an electrical signal in response to sensed light. Each photodiode has a planar light detection surface. The detector further includes a scintillator array including a plurality of scintillators configured to emit light in response to receiving X-rays. Each scintillator has a sidewall that is inclined with respect to the planar photodetection surface of the respective photodiode.

他の観点によれば、本発明は、回転式ガントリを有するCTシステムを含んでいる。ガントリは、走査対象を収容する開口を有している。システムはまた、対象に向けて所与の投影角度でX線ファン・ビームを投射するように構成されているX線源と、X線エネルギを光へ変換するように構成されている複数のシンチレータ・セルを有するシンチレータ・アレイとを有している。各々のシンチレータ・セルが、所与の投影角度に対して平行な角度に沿って延在する偏心型側壁によって画定されている。フォトダイオード・アレイが、シンチレータ・アレイに光学的に結合されており、シンチレータ・アレイから放出された光を検出して電気信号出力を供給するように構成されている複数のフォトダイオードを含んでいる。システムはさらに、フォトダイオード・アレイに接続されておりフォトダイオード・アレイの電気信号出力を受け取るように構成されているデータ取得システム(DAS)と、DASに接続されておりDASによって受け取られたフォトダイオード・アレイ電気信号出力から対象の画像を再構成するように構成されている画像再構成器とを有している。   According to another aspect, the present invention includes a CT system having a rotating gantry. The gantry has an opening that accommodates the object to be scanned. The system also includes an x-ray source configured to project an x-ray fan beam at a given projection angle toward the subject and a plurality of scintillators configured to convert x-ray energy into light. A scintillator array having cells; Each scintillator cell is defined by an eccentric side wall that extends along an angle parallel to a given projection angle. A photodiode array is optically coupled to the scintillator array and includes a plurality of photodiodes configured to detect light emitted from the scintillator array and provide an electrical signal output. . The system further includes a data acquisition system (DAS) connected to the photodiode array and configured to receive an electrical signal output of the photodiode array, and a photodiode connected to the DAS and received by the DAS. An image reconstructor configured to reconstruct an image of interest from the array electrical signal output;

本発明を好適実施形態について説明したが、明示的に述べたもの以外の均等構成、代替構成及び改変が可能であり、特許請求の範囲に属することが認められよう。   While the invention has been described in terms of preferred embodiments, it will be appreciated that equivalent constructions, alternative constructions and modifications other than those explicitly described are possible and fall within the scope of the appended claims.

CTイメージング・システムの見取り図である。1 is a sketch of a CT imaging system. 図1に示すシステムのブロック模式図である。It is a block schematic diagram of the system shown in FIG. CTシステム検出器アレイの一実施形態の遠近図である。FIG. 6 is a perspective view of one embodiment of a CT system detector array. 検出器の一実施形態の遠近図である。FIG. 6 is a perspective view of one embodiment of a detector. 4スライス・モードでの図4の検出器の様々な構成の図である。FIG. 5 is a diagram of various configurations of the detector of FIG. 4 in 4-slice mode. 本発明によるCT検出器の部分断面図である。2 is a partial cross-sectional view of a CT detector according to the present invention. FIG. 非侵襲型小荷物検査システムと共に用いられるCTシステムの見取り図である。1 is a sketch of a CT system used with a non-invasive parcel inspection system. 従来のCT検出器の断面図である。It is sectional drawing of the conventional CT detector.

符号の説明Explanation of symbols

2 従来のCT検出器
4 シンチレータ・アレイ
6 シンチレータ
7 X線
8 X線遮蔽要素
9 素子間間隙
10 計算機式断層写真法(CT)イメージング・システム
12 ガントリ
14 X線源
16 X線のビーム
18 検出器アレイ
20 複数の検出器
22 患者
24 回転中心
26 制御機構
28 X線制御器
30 ガントリ・モータ制御器
32 データ取得システム(DAS)
34 画像再構成器
36 コンピュータ
38 大容量記憶装置
40 コンソールを介した操作者
42 付設されている陰極線管表示器
44 テーブル・モータ制御器
46 モータ式テーブル
48 ガントリ開口
52 フォトダイオード・アレイ
56 シンチレータ・アレイ
57 複数のシンチレータ
60 フォトダイオード
77 検出器フレーム
79 装着用ブラケット
80、82 スイッチ・アレイ
84 可撓性電気インタフェイス
86 平面的なX線受光表面
88 平面的な光放出表面
90 側壁
91 表面
92 コリメータ
94 コリメータ要素又はコリメータ・プレートのアレイ
100 小包/小荷物/手荷物検査システム
102 回転式ガントリ
104 開口
106 高周波電磁エネルギ源
108 検出器アセンブリ
110 コンベヤ・システム
112 コンベヤ・ベルト
114 構造
116 小荷物又は手荷物
2 conventional CT detector 4 scintillator array 6 scintillator 7 X-ray 8 X-ray shielding element 9 inter-element gap 10 computed tomography (CT) imaging system 12 gantry 14 X-ray source 16 X-ray beam 18 detector Array 20 Multiple detectors 22 Patient 24 Center of rotation 26 Control mechanism 28 X-ray controller 30 Gantry motor controller 32 Data acquisition system (DAS)
34 Image Reconstructor 36 Computer 38 Mass Storage 40 Operator via Console 42 Cathode Ray Tube Display 44 Table Motor Controller 46 Motorized Table 48 Gantry Opening 52 Photodiode Array 56 Scintillator Array 57 Multiple scintillators 60 Photodiodes 77 Detector frame 79 Mounting brackets 80 and 82 Switch array 84 Flexible electrical interface 86 Planar X-ray receiving surface 88 Planar light emitting surface 90 Side wall 91 Surface 92 Collimator 94 Array of collimator elements or collimator plates 100 Parcel / parcel / baggage inspection system 102 Rotating gantry 104 Opening 106 High frequency electromagnetic energy source 108 Detector assembly 110 Conveyor system 11 Conveyor belt 114 structure 116 packages or pieces of baggage

Claims (9)

平面的なX線受光表面(86)及び平面的な光放出表面(88)と、
前記平面的なX線受光表面(86)及び前記平面的な光放出表面(88)を連結しており、前記平面的なX線受光表面(86)と前記平面的な光放出表面(88)との間に非垂直に延在している複数の側壁(90)と、
を備えたシンチレータ(57)。
A planar X-ray receiving surface (86) and a planar light emitting surface (88);
The planar X-ray receiving surface (86) and the planar light emitting surface (88) are connected, and the planar X-ray receiving surface (86) and the planar light emitting surface (88) are connected. A plurality of side walls (90) extending non-vertically between
A scintillator (57) comprising:
前記側壁(90)は、該側壁(90)が放射線撮像時にX線源(14)に整列するように、前記平面的なX線受光表面(86)と前記平面的な光放出表面(88)との間に角度を成して配置されている、請求項1に記載のシンチレータ(57)。   The side wall (90) includes the planar x-ray receiving surface (86) and the planar light emitting surface (88) such that the side wall (90) is aligned with the x-ray source (14) during radiation imaging. The scintillator (57) according to claim 1, wherein the scintillator (57) is disposed at an angle to each other. 前記平面的なX線受光表面(86)は、前記平面的な光放出表面(88)に対して線的にずれている、請求項2に記載のシンチレータ(57)。   The scintillator (57) of claim 2, wherein the planar x-ray receiving surface (86) is linearly offset relative to the planar light emitting surface (88). シンチレータ材料を鋳造することにより形成される請求項1に記載のシンチレータ(57)。   The scintillator (57) of claim 1, formed by casting a scintillator material. シンチレータ材料を成形することにより形成される請求項1に記載のシンチレータ(57)。   The scintillator (57) of claim 1, formed by molding a scintillator material. シンチレータ・バルクを切断することにより形成される請求項1に記載のシンチレータ(57)。   The scintillator (57) of claim 1, formed by cutting a scintillator bulk. レーザを用いた電磁アブレ−ションにより形成される請求項1に記載のシンチレータ(57)。   The scintillator (57) of claim 1, formed by electromagnetic ablation using a laser. 計算機式断層写真法(CT)スキャナ(10)の検出器アセンブリ(20)に組み入れられている請求項1に記載のシンチレータ(57)。   The scintillator (57) of claim 1, incorporated in a detector assembly (20) of a computed tomography (CT) scanner (10). 前記X線受光表面(86)は、前記光放出表面(88)と等しい表面積を有する、請求項1に記載のシンチレータ(57)。   The scintillator (57) of claim 1, wherein the x-ray receiving surface (86) has a surface area equal to the light emitting surface (88).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012034745A (en) * 2010-08-04 2012-02-23 Hitachi Medical Corp X-ray ct apparatus

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