X射线检测器和x射线ct装置

文档序号:247747 发布日期:2021-11-16 浏览:3次 >En<

阅读说明:本技术 X射线检测器和x射线ct装置 (X-ray detector and X-ray CT apparatus ) 是由 叶井绘梨 宫崎博明 于 2021-05-07 设计创作,主要内容包括:实施方式涉及X射线检测器和X射线CT装置。提供一种能够抑制对图像数据的生成有贡献的多个X射线检测元件中的端部的X射线检测元件的特性恶化的X射线检测器和X射线CT装置。实施方式涉及的X射线检测器是在列方向和通道方向上排列有多个X射线检测元件并在阳极和阴极之间被施加电压的直接转换型的X射线检测器。X射线检测器具备控制部。控制部进行控制,使得在图像数据的生成中不使用来自X射线检测元件的列方向或通道方向的端部的X射线检测元件的数据,而是在图像数据的生成中使用来自端部以外的X射线检测元件的数据。(Embodiments relate to an X-ray detector and an X-ray CT apparatus. Provided are an X-ray detector and an X-ray CT device, which can suppress the characteristic deterioration of an X-ray detection element at the end of a plurality of X-ray detection elements contributing to the generation of image data. The X-ray detector according to the embodiment is a direct conversion type X-ray detector in which a plurality of X-ray detection elements are arranged in a column direction and a channel direction, and a voltage is applied between an anode and a cathode. The X-ray detector is provided with a control unit. The control unit controls so that data from the X-ray detection elements at the ends of the X-ray detection elements in the column direction or the channel direction is not used for generating the image data, but data from X-ray detection elements other than the ends is used for generating the image data.)

X射线检测器和X射线CT装置

相关申请的参照:

本申请享受2020年5月12日申请的日本专利申请No.2020-083646的优先权的利益,该日本专利申请的全部内容在本申请中被引用。

技术领域

实施方式涉及X射线检测器和X射线CT(Computed Tomography)装置。

背景技术

光子计数型检测器具备在列方向(切片方向)和通道方向上以二维方式配置的多个X射线检测元件。在此,列方向上的两端部的X射线检测元件与列方向上的除两端部的X射线检测元件以外的X射线检测元件相比,X射线检测元件的特性有时不佳。同样地,通道方向上的两端部的X射线检测元件与通道方向上的除两端部的X射线检测元件以外的X射线检测元件相比,X射线检测元件的特性有时不佳。

发明内容

本说明书及附图中公开的实施方式所要解决的问题之一在于,抑制对图像数据的生成有贡献的多个X射线检测元件中的端部的X射线检测元件的特性恶化。但是,本说明书及附图公开的实施方式所要解决的问题不限于上述问题。也可以将与后述的实施方式所示的各结构所产生的各效果相对应的问题定位为其他问题。

实施方式涉及的X射线检测器是在列方向和通道方向上排列有多个X射线检测元件并在阳极和阴极之间被施加电压的直接转换型的X射线检测器。X射线检测器具备控制部。控制部进行控制,使得在图像数据的生成中不使用来自X射线检测元件的列方向或通道方向的端部的X射线检测元件的数据,而是在图像数据的生成中使用来自端部以外的X射线检测元件的数据。

发明效果:

根据实施方式的X射线检测器和X射线CT装置,能够抑制对图像数据的生成有贡献的多个X射线检测元件中的端部的X射线检测元件的特性恶化。

附图说明

图1是示出第一实施方式涉及的X射线CT装置的结构的一例的图。

图2是示出第一实施方式涉及的X射线检测器的结构的一例的图。

图3是示出比较例涉及的X射线检测器的结构的一例的图。

图4是示出第一实施方式涉及的X射线检测器的结构的一例的图。

图5是示出第二实施方式涉及的X射线CT装置的X射线检测器的结构的一例的图。

图6是示出第三实施方式涉及的X射线CT装置的X射线检测器的结构的一例的图。

图7是示出第三实施方式的变形例涉及的X射线CT装置的X射线检测器的结构的一例的图。

图8是示出在第一实施方式中将“切片方向”换为“通道方向”而构成X射线检测器12的情况的一例的图。

具体实施方式

本说明书及附图中公开的实施方式所要解决的问题之一在于,抑制对图像数据的生成有贡献的多个X射线检测元件中的端部的X射线检测元件的特性恶化。但是,本说明书及附图公开的实施方式所要解决的问题不限于上述问题。也可以将与后述的实施方式所示的各结构所产生的各效果相对应的问题作为其他问题。

实施方式涉及的X射线检测器是在列方向和通道方向上排列有多个X射线检测元件并在阳极和阴极之间被施加电压的直接转换型的X射线检测器。X射线检测器具备控制部。控制部进行控制,使得在图像数据的生成中不使用来自X射线检测元件的列方向或通道方向的端部的X射线检测元件的数据,而是在图像数据的生成中使用来自端部以外的X射线检测元件的数据。

以下,参照附图,对X射线检测器和X射线CT装置的实施方式详细地说明。此外,本申请涉及的X射线检测器和X射线CT装置不被以下所示的实施方式限制。此外,实施方式可以在内容不产生矛盾的范围内与其他实施方式或现有技术进行组合。此外,在以下说明中,在同样的结构要素上赋予通用的附图标记,并且有时省略重复的说明。

此外,在以下实施方式中说明的X射线CT装置是可执行光子计数CT的装置。例如,以下实施方式中说明的X射线CT装置是能够通过使用X射线检测器(光子计数型检测器)对透射了被检体的X射线的光子(X射线光子)进行计数来重构X射线CT图像数据的装置。此外,例如,以下实施方式中说明的X射线检测器是将X射线光子直接转换为与能量成比例的电荷的直接转换型的检测器。

(第一实施方式)

图1是示出第一实施方式涉及的X射线CT装置的结构的一例的图。如图1所示,第一实施方式涉及的X射线CT装置1具有架台装置10、诊视床装置30和控制台装置40。

在此,在图1中,将非倾斜状态下的旋转框架13的旋转轴或者诊视床装置30的顶板33的长度方向设为Z轴方向。此外,将与Z轴方向正交且相对于诊视床面水平的轴方向设为X轴方向。此外,将与Z轴方向和X轴方向正交且相对于诊视床面垂直的轴方向设为Y轴方向。再有,图1是为了说明而从多个方向描绘架台装置10的图,示出了X射线CT装置1具有1个架台装置10的情况。

架台装置10具有X射线管11、X射线检测器12、旋转框架13、X射线高压装置14、控制装置15、楔形板16、准直器17以及DAS(Data Acquisition System:数据采集系统)18。

X射线管11是具有产生热电子的阴极(灯丝)和接受热电子的碰撞而产生X射线的阳极(靶)的真空管。X射线管11通过来自X射线高压装置14的高电压的施加而从阴极朝向阳极照射热电子,由此产生对被检体P照射的X射线。例如,在X射线管11中有通过向旋转的阳极照射热电子而产生X射线的旋转阳极型X射线管。

旋转框架13是将X射线管11和X射线检测器12对置地支承,并通过控制装置15使X射线管11和X射线检测器12旋转的圆环状框架。例如,旋转框架13是以铝为材料的铸件。再有,除了X射线管11和X射线检测器12之外,旋转框架13也可以还支承X射线高压装置14或楔形板16、准直器17、DAS18等。另外,旋转框架13也可以还支承图1中未图示的各种结构。

楔形板16是用于调节从X射线管11照射的X射线量的滤光器。具体而言,楔形板16是使从X射线管11照射的X射线透过并衰减从而使从X射线管11向被检体P照射的X射线的分布成为预定的分布的滤光器。例如,楔形板16是楔形滤光器(wedge filter)或领结形滤光器(bow-tie filter),是将铝等加工成规定的靶角或规定的厚度而得到的滤光器。

准直器17是用于缩小透过了楔形板16的X射线的照射范围的铅板等,通过多个铅板等的组合,形成狭缝。再有,准直器17有时也称作X射线光阑。此外,在图1中示出在X射线管11和准直器17之间配置楔形板16的情况,但也可以是在X射线管11和楔形板16之间配置准直器17的情况。该情况下,楔形板16使从X射线管11照射并被准直器17限制了照射范围的X射线透射并衰减。

X射线高压装置14具有高压发生装置和X射线控制装置,所述高压发生装置具有变压器(transformer)和整流器等电气电路,产生施加给X射线管11的高电压,所述X射线控制装置进行与X射线管11产生的X射线相应的输出电压的控制。高压发生装置可以是变压器方式,也可以是逆变器方式。再有,X射线高压装置14可以设置在旋转框架13上,也可以设置在未图示的固定框架上。

控制装置15具有处理电路以及电动机和致动器等驱动机构,所述处理电路具有CPU(Central Processing Unit:中央处理器)等。控制装置15接收来自输入接口43的输入信号,进行架台装置10和诊视床装置30的动作控制。例如,控制装置15对旋转框架13的旋转或架台装置10的倾斜、诊视床装置30和顶板33的动作等进行控制。列举一例,作为使架台装置10倾斜的控制,控制装置15根据输入的倾斜角度(倾角)信息,使旋转框架13以平行于X轴方向的轴为中心进行旋转。再有,控制装置15可以设置在架台装置10上,也可以设置在控制台装置40上。

X射线检测器12是光子计数型检测器,每次X射线光子入射时,输出能够计测该X射线光子的能量值的信号,所述X射线光子是由从X射线管11照射并透射了被检体P的X射线产生的光子。X射线光子是例如从X射线管11照射并透射了被检体P的X射线的光子。X射线检测器12具有多个X射线检测元件,所述X射线检测元件在每次X射线光子入射时,输出1个脉冲的电信号(模拟信号)。通过对电信号(脉冲)的数量进行计数,能够对入射到各个X射线检测元件的X射线光子的数量进行计数。此外,通过对该信号进行运算处理,能够计测引起该信号的输出的X射线光子的能量值。例如,X射线检测器12是在通道方向上配置N列、在切片方向上配置M列的X射线检测元件而成的面检测器。例如,所述通道方向是以X射线管11为中心的圆周方向。此外,例如,所述切片方向是沿着上述Z轴方向的方向,即与Z轴方向平行的方向。切片方向也称为列方向或排(row)方向。

X射线检测元件例如是在CdTe(碲化镉:cadmium telleuride)或CdZnTe(碲化镉锌:cadmium Zinc telleuride)等半导体元件(半导体检测元件)上配置有阳极电极和阴极电极的元件。即,本实施方式涉及的X射线检测器12是将入射的X射线光子直接转换成电信号的直接转换型的检测器。

X射线检测器12具有多个X射线检测元件和ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit:专用集成电路),该ASIC是连接在X射线检测元件上并对X射线检测元件检测到的X射线光子进行计数的读取电路。ASIC通过对X射线检测元件输出的各个电荷进行鉴别,来对入射到检测元件上的X射线光子的数量进行计数。此外,ASIC通过根据各个电荷的大小进行运算处理,来计测所计数的X射线光子的能量。另外,ASIC将X射线光子的计数结果作为数字数据输出到DAS18。

图2是示出第一实施方式涉及的X射线检测器的结构的一例的图。例如,如图2所示,X射线检测器12具有多个X射线检测器模块12a和多个X射线检测器模块12b。再有,在图2中,用虚线11a表示X射线的照射范围,用虚线的箭头11b表示X射线的照射方向。如图2所示,X射线以规定的扇形角和规定的锥形扩散照射。再有,扇形角的角度(扇形角度)是沿着通道方向的角度,锥形角的角度(锥角)是沿着切片方向的角度。

多个X射线检测器模块12a、12b沿着切片方向和通道方向以二维状地配置。例如,多个X射线检测器模块12b在切片方向的两端部沿着通道方向配置。在图2的例子中,在切片方向的一个端部沿着通道方向配置有9个X射线检测器模块12b,在切片方向的另一个端部沿着通道方向配置有9个X射线检测器模块12b。

而且,在配置在一个端部的X射线检测器模块12b和配置在另一个端部的X射线检测器模块12b之间,沿着切片方向配置有多个由沿着通道方向配置的多个X射线检测器模块12a构成的列。在图2的例子中,沿着切片方向配置有4列由沿着通道方向配置的9个X射线检测器模块12a构成的列。关于X射线检测器模块12a和12b以后详细描述。

返回到图1的说明,DAS18基于从X射线检测器12输入的计数处理的结果,生成检测数据。检测数据例如是正弦图。正弦图是在X射线管11的各位置排列了入射到各X射线检测元件的计数处理的结果而得到的数据。正弦图是在以视角方向和通道方向为轴的二维正交坐标系上排列了计数处理的结果而得到的数据。DAS18例如以X射线检测器12中的切片方向的列单位来生成正弦图。在此,计数处理的结果是对每个能量仓分配X射线的光子数而得到的数据。DAS18将生成的检测数据传送给控制台装置40。DAS18例如由处理器来实现。

DAS18生成的数据通过光通信而从发送机发送给接收机,并转送给控制台装置40,所述发送机具有设置于旋转框架13的发光二极管(Light Emitting Diode:LED),所述接收机设置于架台装置10的非旋转部分(例如固定框架等。图1中省略了图示),具有光电二极管。在此,所述非旋转部分例如是将旋转框架13支承为可旋转的固定框架等。再有,从旋转框架13到架台装置10的非旋转部分的数据发送方法不限于光通信,可以采用非接触型的任意的数据传输方式,也可以采用接触型的数据传输方式。

诊视床装置30是载置和移动摄影对象的被检体P的装置,具有基座31、诊视床驱动装置32、顶板33和支承框架34。基座31是将支承框架34支承为可在铅垂方向上移动的框体。诊视床驱动装置32是将载置有被检体P的顶板33向顶板33的长轴方向移动的驱动机构,包括电动机和致动器等。设置于支承框架34的上表面的顶板33是载置被检体P的板。再有,除了顶板33之外,诊视床驱动装置32也可以将支承框架34向顶板33的长轴方向移动。

控制台装置40具有存储器41、显示器42、输入接口43和处理电路44。再有,对控制台装置40与架台装置10不同体的情况进行说明,但也可以在架台装置10中包含控制台装置40或者控制台装置40的各结构要素的一部分。

存储器41例如由RAM(Random Access Memory:随机存取存储器)、快闪存储器等半导体存储器元件、硬盘、光盘等来实现。存储器41例如存储投影数据或CT图像数据。此外,例如,存储器41存储用于X射线CT装置1中包含的电路实现各种功能的程序。存储器41也可以由经由网络而与X射线CT装置1相连接的服务器群(云)来实现。

显示器42显示各种信息。例如,显示器42显示由处理电路44生成的各种图像,或者显示用于从操作者受理各种操作的GUI(Graphical User Interface:图形用户界面)。例如,显示器42是液晶显示器或CRT(Cathode Ray Tube:阴极射线管)显示器。显示器42可以是台式,也可以由能够与控制台装置40主体进行无线通信的平板终端等构成。此外,显示器42是显示部的一例。

输入接口43从操作者受理各种输入操作,并将受理的输入操作转换成电信号后输出给处理电路44。此外,例如,输入接口43还从操作者受理扫描条件、或重构CT图像数据时的重构条件、从CT图像数据生成后处理图像时的图像处理条件等的输入操作。

例如,输入接口43由鼠标或键盘、跟踪球、开关、按钮、操纵杆、通过碰触操作面而进行输入操作的触摸板、显示画面和触摸板一体化的触摸屏、使用了光学传感器的非接触输入电路、声音输入电路等来实现。再有,输入接口43也可以设置在架台装置10上。此外,输入接口43也可以由能够与控制台装置40主体进行无线通信的平板终端等构成。此外,输入接口43不仅限于具备鼠标或键盘等物理操作部件。例如,从与控制台装置40不同体地设置的外部输入设备接收与输入操作相对应的电信号并向处理电路44输出该电信号的电信号处理电路也包含在输入接口43的例子中。

处理电路44控制X射线CT装置1整体的动作。例如,处理电路44执行控制功能441、预处理功能442、重构处理功能443以及图像处理功能444。在此,例如,图1中所示的作为处理电路44的构成要素的控制功能441、预处理功能442、重构处理功能443以及图像处理功能444所执行的各处理功能,被以可由计算机执行的程序的形式存储到存储器41中。处理电路44例如是处理器,通过从存储器41读取并执行各程序来实现与所读取的各程序相对应的功能。换言之,读取各程序后的状态下的处理电路44具有与图1的处理电路44内示出的各功能。

再有,在图1中示出了由单个处理电路44实现控制功能441、预处理功能442、重构处理功能443以及图像处理功能444的各处理功能的情况,但实施方式不限于此。例如,处理电路44也可以组合多个独立的处理器而构成,通过由各处理器执行各程序来实现各处理功能。此外,处理电路44所具有的各处理功能也可以适当地分散或者统一在单个或多个处理电路中来实现。

控制功能441根据经由输入接口43从操作者受理的输入操作来控制各种处理。具体而言,控制功能441控制由架台装置10执行的CT扫描。例如,控制功能441通过控制X射线高压装置14、X射线检测器12、控制装置15、DAS18以及诊视床驱动装置32的动作,来控制架台装置10中的计数结果的收集处理。列举一例,控制功能441对收集定位图像(扫描仪图像)的定位扫描中的投影数据的收集处理、以及收集用于诊断的图像的摄影(主扫描)中的投影数据的收集处理进行控制。

此外,控制功能441使显示器42显示基于存储器41存储的各种图像数据的图像等。

预处理功能442对从DAS18输出的检测数据进行对数转换处理、或偏移校正处理、通道间的灵敏度校正处理、射束硬化校正、散射线校正、暗计数校正等预处理,由此生成投影数据。

重构处理功能443对由预处理功能442生成的投影数据,使用滤波器校正反投影法或迭代近似重构法等进行重构处理,从而生成CT图像数据。重构处理功能443将重构得到的CT图像数据保存在存储器41中。

在此,在根据由光子计数CT得到的计数结果而生成的投影数据中包含有通过透射被检体P而减弱的X射线的能量的信息。因此,重构处理功能443例如能够重构特定的能量成分的CT图像数据。此外,重构处理功能443例如能够重构多个能量成分的各自的CT图像数据。

此外,重构处理功能443例如可以向各能量成分的CT图像数据的各像素分配与能量成分相对应的色调,并且生成重叠了根据能量成分进行颜色区分后的多个CT图像数据而成的图像数据。此外,重构处理功能443例如可以利用物质固有的K吸收端来生成能够鉴定该物质的图像数据。作为重构处理功能443生成的其他图像数据,列举有单色X射线图像数据或密度图像数据、有效原子序数图像数据等。

在重构CT图像数据的情况下,需要被检体的周围一周即360°的投影数据,并且在半扫描方法中也需要180°+扇形角度的投影数据。无论哪种重构方式都可以应用于本实施方式。

图像处理功能444基于经由输入接口43从操作者受理的输入操作,利用公知的方法,将由重构处理功能443生成的CT图像数据转换成任意截面的断层图像或由描绘处理得到的三维图像等的图像数据。图像处理功能444将转换后的图像数据保存在存储器41中。

以上对第一实施方式涉及的X射线CT装置1的结构进行了说明。在此,参照图3,对比较例涉及的X射线CT装置的X射线检测器进行说明。图3是示出比较例涉及的X射线检测器的结构的一例的图。再有,比较例涉及的X射线检测器100是直接转换型的检测器。

如图3所示,比较例涉及的X射线检测器100具备多个X射线检测器模块,所述X射线检测器模块包括半导体元件101、阴极(阴极电极)102、阳极(阳极电极)103、104、以及ASIC107。在图3的例子中,沿着切片方向配置有4个X射线检测器模块。

在以下的说明中,在将4个半导体元件101区分开来进行说明的情况下,将4个半导体元件101分别记载为半导体元件101a~101d。此外,在将4个阴极102区分开来进行说明的情况下,将4个阴极分别记载为阴极102a~102d。此外,在将4个阳极103区分开来进行说明的情况下,将4个阳极103分别记载为阳极103a~103d。此外,在将4个阳极104区分开来进行说明的情况下,将4个阳极104分别记载为阳极104a~104d。

在图3的例子中,在一个X射线检测器模块中,一个X射线检测元件例如由半导体元件101、阴极102和阳极103构成。此外,一个X射线检测元件例如由半导体元件101、阴极102和阳极104构成。可以是一个X射线检测元件对应于一个像素(Pixel),也可以是多个X射线检测元件对应于一个像素。在下面的说明中,对一个X射线检测元件对应于一个像素的情况进行说明。

阴极102连接在电源110上。因此,由电源110向一个X射线检测器模块施加偏压。通过这样地向X射线检测元件负载(施加)偏压,X射线检测元件成为能够在X射线光子每次入射时输出1个脉冲的电信号的状态。此外,X射线检测器模块通过被施加偏压而产生电场。

ASIC107连接在X射线检测元件上。具体地,ASIC107连接在阳极103或阳极104上。ASIC107通过对X射线检测元件输出的各个电荷进行鉴别,来计数入射到检测元件上的X射线光子的数量。此外,ASIC107通过根据各个电荷的大小进行运算处理,来计测所计数的X射线光子的能量。并且,ASIC107将X射线光子的计数结果作为数字数据而输出到DAS(未图示)。

在此,在图3中,符号“×”表示切片方向上的两端部的2个像素,符号“○”表示切片方向上的除两端部的像素以外的6个像素。具体地,第一个符号“×”表示的像素是与由半导体元件101a、阴极102a和阳极103a构成的X射线检测元件相对应的像素。第二个符号“×”表示的像素是与由半导体元件101d、阴极102d和阳极104d构成的X射线检测元件相对应的像素。

此外,第一个符号“○”表示的像素是与由半导体元件101a、阴极102a和阳极104a构成的X射线检测元件相对应的像素。第二个符号“○”表示的像素是与由半导体元件101b、阴极102b和阳极103b构成的X射线检测元件相对应的像素。第三个符号“○”表示的像素是与由半导体元件101b、阴极102b和阳极104b构成的X射线检测元件相对应的像素。第四个符号“○”表示的像素是与由半导体元件101c、阴极102c和阳极103c构成的X射线检测元件相对应的像素。第五个符号“○”表示的像素是与由半导体元件101c、阴极102c和阳极104c构成的X射线检测元件相对应的像素。第六个符号“○”表示的像素是与由半导体元件101d、阴极102d和阳极103d构成的X射线检测元件相对应的像素。

在此,有时符号“×”表示的像素的特性不比符号“○”表示的像素的特性。对其理由的一例进行说明。例如,在图3中,在包含阳极104a的X射线检测元件中产生的电场的分布(电场分布),受到在与该X射线检测元件的图3中的右侧邻接的X射线检测器模块(包含半导体元件101b的X射线检测器模块)中产生的电场的影响。此外,在包括阳极103b的X射线检测元件中产生的电场的分布,受到在与该X射线检测元件的图3中的左侧邻接的X射线检测器模块(包含半导体元件101a的X射线检测器模块)中产生的电场的影响。

此外,在包含阳极104b的X射线检测元件中产生的电场的分布,受到在与该X射线检测元件的图3中的右侧邻接的X射线检测器模块(包含半导体元件101c的X射线检测器模块)中产生的电场的影响。此外,在包含阳极103c的X射线检测元件中产生的电场的分布,受到在与该X射线检测元件的图3中的左侧邻接的X射线检测器模块(包含半导体元件101b的X射线检测器模块)中产生的电场的影响。

此外,在包含阳极104c的X射线检测元件中产生的电场的分布,受到在与该X射线检测元件的图3中的右侧邻接的X射线检测器模块(包含半导体元件101d的X射线检测器模块)中产生的电场的影响。此外,在包含阳极103d的X射线检测元件中产生的电场的分布,受到在与该X射线检测元件的图3中的左侧邻接的X射线检测器模块(包含半导体元件101c的X射线检测器模块)中产生的电场的影响。

并且,由公共的电源110对图3所示的4个X射线检测器模块施加相同的电压或者大致相同的电压。因此,在与符号“○”表示的6个像素相对应的6个X射线检测元件中产生的电场的分布就会相同或大致相同。

另一方面,在包含阳极103a的X射线检测元件的图3中的左侧不存在X射线检测器模块。因此,在包含阳极103a的X射线检测元件中产生的电场的分布,难以受到在包含该X射线检测元件的X射线检测器模块以外的X射线检测器模块中产生的电场的影响。

同样地,在包含阳极104d的X射线检测元件的图3中的右侧不存在X射线检测器模块。因此,在包含阳极104d的X射线检测元件中产生的电场的分布,难以受到在包含该X射线检测元件的X射线检测器模块以外的X射线检测器模块中产生的电场的影响。

由于这些情况,在与符号“○”表示的6个像素相对应的6个X射线检测元件中产生的电场的分布,不同于在与符号“×”表示的两端部的像素相对应的2个X射线检测元件中产生的电场的分布。因此,有时符号“×”表示的像素的特性不比符号“○”表示的像素的特性好。

因此,在第一实施方式中,X射线检测器12如以下说明的那样构成,使得能够抑制对图像数据的生成有贡献的多个像素(或者与像素相对应的X射线检测元件)中的、切片方向上的端部的像素的特性恶化。

在此,参照图4,对第一实施方式涉及的X射线CT装置的X射线检测器进行说明。图4是示出第一实施方式涉及的X射线检测器的结构的一例的图。

如图4所示,第一实施方式涉及的X射线检测器12具备多个X射线检测器模块12a,所述X射线检测器模块12a包括半导体元件21、阴极22、阳极23、24和ASIC 27。在图4的例子中,沿着切片方向配置有4个X射线检测器模块12a。

进而,X射线检测器12具备多个X射线检测器模块12b,所述X射线检测器模块12b包括半导体元件51、阴极52和阳极53。在图4的例子中,在切片方向的两端部配置有X射线检测器模块12b。

在以下的说明中,在将4个半导体元件21区分开来进行说明的情况下,将4个半导体元件21分别记载为半导体元件21a~21d。此外,在将4个阴极22区分开来进行说明的情况下,将4个阴极22分别记载为阴极22a~22d。此外,在将4个阳极23区分开来进行说明的情况下,将4个阳极23分别记载为阳极23a~23d。此外,在将4个阳极24区分开来进行说明的情况下,将4个阳极24分别记载为阳极24a~24d。

此外,在将两个半导体元件51区分开来进行说明的情况下,将两个半导体元件51分别记载为半导体元件51a、51b。此外,在将两个阴极52区分开来进行说明的情况下,将两个阴极52分别记载为阴极52a、52b。此外,在将两个阳极53区分开来进行说明的情况下,将两个阳极53分别记载为阳极53a、53b。

在图4的例子中,在一个X射线检测器模块12a中,一个X射线检测元件例如由半导体元件21、阴极22和阳极23构成。此外,一个X射线检测元件例如由半导体元件21、阴极22和阳极24构成。可以是一个X射线检测元件对应于一个像素,也可以是多个X射线检测元件对应于一个像素。在以下的说明中,对一个X射线检测元件对应于一个像素的情况进行说明。

阴极22连接在电源60上。电源60向X射线检测器模块12a施加偏压。更具体地,电源60向阴极22和阳极23、24之间施加偏压。通过向X射线检测元件施加偏压,X射线检测元件成为能够在X射线光子每次入射时输出1个脉冲的电信号的状态。偏压是电压的一例。

ASIC27连接在X射线检测元件上。具体地,ASIC27连接在阳极23或阳极24上。ASIC27通过对X射线检测元件输出的各个电荷进行鉴别,来计数入射到检测元件上的X射线光子的数量。此外,ASIC27通过根据各个电荷的大小进行运算处理,来计测所计数的X射线光子的能量。并且,ASIC27将X射线光子的计数结果作为数字数据而输出到DAS18。

此外,在图4的例子中,在一个X射线检测器模块12b中,一个X射线检测元件例如由半导体元件51、阴极52和阳极53构成。在以下的说明中,对一个X射线检测元件对应于一个像素的情况进行说明。再有,X射线检测器模块12b也可以具备多个X射线检测元件。该情况下,也可以多个X射线检测元件对应于一个像素。X射线检测器模块12b的尺寸可以与X射线检测器模块12a的尺寸相同,也可以不同。

阴极52连接在电源55上。电源55向X射线检测器模块12b施加偏压。更具体地,电源55向阴极52和阳极53之间施加偏压。通过向X射线检测元件施加偏压,X射线检测元件成为能够在X射线光子每次入射时输出1个脉冲的电信号的状态。以下,在将两个电源55区分开来进行说明的情况下,将两个电源55分别记载为电源55a、55b。

在此,第一实施方式涉及的阳极53接地,并且在X射线检测器模块12b的阳极53上未连接有作为读取电路的ASIC(例如,ASIC27)。因此,来自X射线检测器模块12b的信号不被用于图像数据的生成。因此,X射线检测器模块12b也被称为伪检测器模块。在第一实施方式中,X射线检测器模块12b对图像数据的生成没有贡献。此外,X射线检测器模块12b通过被施加偏压而产生电场,由此抑制特定的X射线检测元件的特性恶化。

在图4中,符号“○”表示切片方向上的两端部的像素以外的8个像素。

具体地,第一个符号“○”表示的像素是与由半导体元件21a、阴极22a和阳极23a构成的X射线检测元件相对应的像素。第二个符号“○”表示的像素是与由半导体元件21a、阴极22a和阳极24a构成的X射线检测元件相对应的像素。第三个符号“○”表示的像素是与由半导体元件21b、阴极22b和阳极23b构成的X射线检测元件相对应的像素。第四个符号“○”表示的像素是与由半导体元件21b、阴极22b和阳极24b构成的X射线检测元件相对应的像素。

第五个符号“○”表示的像素是与由半导体元件21c、阴极22c和阳极23c构成的X射线检测元件相对应的像素。第六个符号“○”表示的像素是与由半导体元件21c、阴极22c和阳极24c构成的X射线检测元件相对应的像素。第七个符号“○”表示的像素是与由半导体元件21d、阴极22d和阳极23d构成的X射线检测元件相对应的像素。第八个符号“○”表示的像素是与由半导体元件21d、阴极22d和阳极24d构成的X射线检测元件相对应的像素。

在此,对符号“○”表示的8个像素中的、与位于图3中的左侧的包含阳极23a的X射线检测元件相对应的像素进行说明。假设在未设置有包含半导体元件51a、阴极52a和阳极53a的X射线检测器模块12b的情况下,因为与上述比较例中说明过的理由同样的理由,有时该像素的特性会恶化。

但是,在第一实施方式中,由于设置了X射线检测器模块12b并产生了电场,因此包含阳极23a的X射线检测元件所对应的像素的特性变得与符号“○”表示的8个像素中的不是切片方向的端部的6个像素的特性相同。即,包含半导体元件51a、阴极52a和阳极53a的X射线检测器模块12b产生了使包含阳极23a的X射线检测元件所对应的像素的特性与上述6个像素的特性相同的电场。为了产生这种电场,例如,由电源60施加的偏压的大小与由电源55a施加的偏压的大小相同或大致相同。

由于包含半导体元件51b、阴极52b和阳极53b的X射线检测器模块12b产生电场,因此,包含阳极24d的X射线检测元件所对应的像素的特性也与上述6个像素的特性相同。从而,例如,由电源60施加的偏压的大小与由电源55b施加的偏压的大小相同或大致相同。

再有,由电源60施加的偏压的大小和由电源55a、55b施加的偏压的大小也可以不相同而有差异。在该情况下,包含阳极23a的X射线检测元件所对应的像素的特性和包含阳极24d的X射线检测元件所对应的像素的特性,与上述6个像素的特性不会完全同等。但是,包含阳极23a的X射线检测元件所对应的像素的特性和包含阳极24d的X射线检测元件所对应的像素的特性,比不设置X射线检测器模块12b的情况更好。

从而,根据第一实施方式涉及的X射线检测器12和X射线CT装置1,能够抑制对图像数据的生成有贡献的多个X射线检测元件中的、切片方向上的端部的X射线检测元件的特性恶化。

以上对第一实施方式进行了说明。第一实施方式涉及的X射线检测器12是在列方向和通道方向上排列有多个X射线检测元件,并在阳极23、24、53和阴极22、52之间施加电压的直接转换型的X射线检测器。而且,ASIC27进行如下控制:不读取来自X射线检测元件的切片方向端部的X射线检测元件的数据,而读取来自端部以外的X射线检测元件的数据。即,ASIC27进行如下控制:在图像数据的生成中不使用来自X射线检测元件的切片方向的端部的X射线检测元件的数据,而是在图像数据的生成中使用来自端部以外的X射线检测元件的数据。从而,能够抑制对图像数据的生成有贡献的多个X射线检测元件中的、切片方向上的端部的X射线检测元件的特性恶化。ASIC27是控制部的一例。此外,ASIC27是处理电路的一例。

此外,在第一实施方式中,对端部的X射线检测元件和端部以外的X射线检测元件施加相同的偏压。因此,能够使对图像数据的生成有贡献的多个X射线检测元件中的、切片方向上的端部的X射线检测元件的特性和端部以外的X射线检测元件的特性相匹配。

此外,在第一实施方式中,X射线检测器12具有多个X射线检测器模块12a、12b,所述多个X射线检测器模块12a、12b具备多个X射线检测元件,并且在切片方向和通道方向上二维状地排列。而且,多个X射线检测器模块12a和12b中的、切片方向的端部的X射线检测器模块12b具备端部的X射线检测元件。此外,多个X射线检测器模块12a、12b中的、除端部的X射线检测器模块12b以外的X射线检测器模块12a具备端部以外的X射线检测元件。这样的X射线检测器模块12b不需要是良品,也可以是边角料。因此能够期待X射线检测器12的成品率的改善。

此外,X射线检测器模块12b被设置在切片方向的端部。因此,根据第一实施方式,能够使在切片方向上邻接的X射线检测器模块12b和X射线检测器模块12a之间的电荷分摊量(Charge share)与在切片方向上邻接的两个X射线检测器模块12a之间的电荷分摊量同等。此外,根据第一实施方式,X射线检测器模块12b能够吸收散射线。

再有,在第一实施方式中,也可以取代X射线检测器模块12b,而使用产生与X射线检测器模块12b产生的电场分布同样的电场分布的部件。即使使用这样的部件,也能获得与使用X射线检测器模块12b的情况同样的效果。

此外,X射线检测器模块12a和X射线检测器模块12b可以由彼此不同的材料构成,也可以由同一材料构成。

(第二实施方式)

在第一实施方式中对使用作为伪X射线检测器模块的X射线检测器模块12b的情况进行了说明,但是也可以不使用X射线检测器模块12b。于是,将这样的实施方式作为第二实施方式和第三实施方式进行说明。首先对第二实施方式进行说明,接着对第三实施方式进行说明。再有,在第二实施方式的说明中主要对与第一实施方式不同的点进行说明,有时省略与第一实施方式相同的结构的说明。

图5是示出第二实施方式涉及的X射线CT装置的X射线检测器的结构的一例的图。第二实施方式涉及的X射线CT装置2与第一实施方式涉及的X射线CT装置1的不同点在于,取代X射线检测器12而具备图5所示的X射线检测器72。此外,第二实施方式涉及的X射线检测器72与第一实施方式涉及的X射线检测器12的不同点在于,不具备X射线检测器模块12b。此外,第二实施方式涉及的X射线检测器72与X射线检测器12的不同点在于,取代2个X射线检测器模块12a而具备2个X射线检测器模块12c。在图5的例子中,在切片方向的两端部配置有X射线检测器模块12c。

X射线检测器模块12c包括半导体元件61、阴极62和阳极23、24、63。X射线检测器模块12c的切片方向的尺寸(宽度)“w2”大于X射线检测器模块12a的切片方向的尺寸“w1”。因此,在X射线检测器模块12c中,除了阳极23、24之外还在端部侧设置有阳极63。

在以下说明中,在将两个半导体元件61区分开来进行说明的情况下,将两个半导体元件61分别记载为半导体元件61a、61b。此外,在将两个阴极62区分开来进行说明的情况下,将两个阴极62分别记载为阴极62a、62b。此外,在将两个阳极63区分开来进行说明的情况下,将两个阳极63分别记载为阳极63a、63b。

在图5的例子中,在一个X射线检测器模块12c中,一个X射线检测元件例如由半导体元件61、阴极62和阳极23构成。此外,一个X射线检测元件例如由半导体元件61、阴极62和阳极24构成。此外,一个X射线检测元件例如由半导体元件61、阴极62和阳极63构成。可以是一个X射线检测元件对应于一个像素,也可以是多个X射线检测元件对应于一个像素。在以下的说明中,对一个X射线检测元件对应于一个像素的情况进行说明。

阴极62连接在电源60上。电源60向X射线检测器模块12c施加偏压。更具体地,电源60向阴极62和阳极23、24、63之间施加偏压。通过向X射线检测元件施加偏压,X射线检测元件成为能够在X射线光子每次入射时输出1个脉冲的电信号的状态。

在此,阳极63接地,并且在阳极63上未连接有作为读取电路的ASIC。因此,来自阳极63的信号不被用于图像数据的生成。例如,在第二实施方式中,包含阳极63a的X射线检测元件通过被施加偏压而产生电场,由此抑制包含阳极23a的X射线检测元件的特性恶化。此外,包含阳极63b的X射线检测元件通过被施加偏压而产生电场,由此抑制包含阳极24d的X射线检测元件的特性恶化。

从而,根据第二实施方式涉及的X射线检测器72和X射线CT装置2,能够抑制对图像数据的生成有贡献的多个X射线检测元件中的、切片方向上的端部的X射线检测元件的特性恶化。

以上对第二实施方式进行了说明。第二实施方式涉及的X射线检测器72具备多个X射线检测器模块12a、12c,所述多个X射线检测器模块12a、12c具有多个X射线检测元件,并且在切片方向和通道方向上排列。而且,多个X射线检测器模块12a、12c中的切片方向的端部的X射线检测器模块12c具备端部的X射线检测元件(包含阳极63的X射线检测元件)。此外,X射线检测器模块12c具备除端部以外的X射线检测元件中的一部分的X射线检测元件。作为这样的除端部以外的X射线检测元件中的一部分的X射线检测元件,例如例举有包含阳极23a的X射线检测元件、包含阳极24a的X射线检测元件、包含阳极23d的X射线检测元件、以及包含阳极24d的X射线检测元件。此外,除端部的X射线检测器模块12c以外的X射线检测器模块12a具备端部以外的X射线检测元件中的去除了一部分的X射线检测元件之后的X射线检测元件。即,X射线检测器模块12a具备包含阳极23b的X射线检测元件、包含阳极24b的X射线检测元件、包含阳极23c的X射线检测元件、以及包含阳极24c的X射线检测元件。根据这样的结构,能够如上所述地抑制对图像数据的生成有贡献的多个X射线检测元件中的、切片方向上的端部的X射线检测元件的特性恶化。

(第三实施方式)

接着,对第三实施方式进行说明。再有,在第三实施方式的说明中,主要对与第一实施方式不同的点进行说明,有时省略与第一实施方式相同的结构的说明。

图6是示出第三实施方式涉及的X射线CT装置的X射线检测器的结构的一例的图。第三实施方式涉及的X射线CT装置3与第一实施方式涉及的X射线CT装置1的不同点在于,取代X射线检测器12而具备图6所示的X射线检测器82。此外,第三实施方式涉及的X射线检测器82与第一实施方式涉及的X射线检测器12的不同点在于,不具备X射线检测器模块12b。此外,第三实施方式涉及的X射线检测器82与X射线检测器12的不同点在于,取代2个X射线检测器模块12a而具备2个X射线检测器模块12d。在图6的例子中,在切片方向的两端部配置有X射线检测器模块12d。

X射线检测器模块12d包括半导体元件21、阴极22和阳极23、24。X射线检测器模块12d的切片方向的尺寸“w1”与X射线检测器模块12a的切片方向的尺寸“w1”相同。

在第三实施方式中,阳极23a、24d接地,并且在阳极23a、24d上未连接有作为读取电路的ASIC。因此,来自阳极23a、24d的信号不被用于图像数据的生成。例如,在第三实施方式中,包含阳极23a的X射线检测元件通过被施加偏压而产生电场,由此抑制包含阳极24a的X射线检测元件的特性恶化。此外,包含阳极24d的X射线检测元件通过被施加偏压而产生电场,由此抑制包含阳极23d的X射线检测元件的特性恶化。

从而,根据第三实施方式涉及的X射线检测器82和X射线CT装置3,能够抑制对图像数据的生成有贡献的多个X射线检测元件中的、切片方向上的端部的X射线检测元件的特性恶化。

以上对第三实施方式进行了说明。根据第三实施方式,能够如上所述地抑制对图像数据的生成有贡献的多个X射线检测元件中的、切片方向上的端部的X射线检测元件的特性恶化。

再有,也可以在第一实施方式、第二实施方式和第三实施方式中,在切片方向的端部的X射线检测元件上连接ASIC27,ASIC27读取端部的X射线检测元件所输出的信号(数据),并且对读取的信号实施处理,并输出到DAS18。再有,这样的信号也可以被用于预处理功能442所进行的散射线校正和暗计数校正。但是,在图像数据的生成中不使用这样的信号。即,ASIC27进行控制,使得在图像数据的生成中不使用所读取的端部的X射线检测元件所输出的信号。

图7是示出第三实施方式的变形例涉及的X射线CT装置的X射线检测器的结构的一例的图。例如,如图7所示,ASIC27可以与阳极23a连接,ASIC27也可以与阳极24d。而且,ASIC27也可以读取阳极23a、24d输出的信号,并对读取的信号实施处理后输出到DAS18。如上所述地,这样的信号也可以用于预处理功能442所进行的散射线校正和暗计数校正。但是,在图像数据的生成中不使用这样的信号。即,ASIC27进行控制,使得在图像数据的生成中不使用所读取的阳极23a、24d所输出的信号。

同样地,也可以在第一实施方式中将ASIC27连接于X射线检测器模块12b,ASIC27读取X射线检测器模块12b输出的信号,并对读取的信号执行处理后输出到DAS18。此外,也可以在第二实施方式中ASIC27与阳极63相连接。并且,ASIC27读取阳极63输出的信号,并对读取的信号执行处理后输出到DAS18。

此外,在第一实施方式、第二实施方式和第三实施方式中,可以适当地将“切片方向”换成“通道方向”而构成X射线检测器12、72和82。由此,能够抑制对图像数据的生成有贡献的多个X射线检测元件中的、通道方向上的端部的X射线检测元件的特性恶化。图8是示出在第一实施方式中将“切片方向”换成“通道方向”而构成X射线检测器12的情况的一例的图。如图8所示,例如,在第一实施方式中,多个X射线检测器模块12b也可以沿着切片方向配置在通道方向的两端部。而且,也可以在配置于一个端部的X射线检测器模块12b和配置于另一个端部的X射线检测器模块12b之间,沿着通道方向配置多个由沿着切片方向配置的多个X射线检测器模块12a构成的列。这样一来,X射线检测器12也可以在具备多个X射线检测器模块12a、12b,所述多个X射线检测器模块12a、12b具有多个X射线检测元件,并且在切片方向和通道方向上二维状排列。该情况下,ASIC27进行如下控制:不读取来自X射线检测元件的通道方向的端部的X射线检测元件的数据,而读取来自端部以外的X射线检测元件的数据。即,ASIC27进行如下控制:在图像数据的生成中不使用来自X射线检测元件的通道方向的端部的X射线检测元件的数据,而是在图像数据的生成中使用来自端部以外的X射线检测元件的数据。从而,能够抑制对图像数据的生成有贡献的多个X射线检测元件中的、通道方向上的端部的X射线检测元件的特性恶化。如图8所示,与在第一实施方式中将“切片方向”换成“通道方向”而构成X射线检测器12的情况同样地,在第二实施方式和第三实施方式中,也可以将“切片方向”换成“通道方向”而构成X射线检测器12、72、82。

在上述实施方式中图示的各装置的各结构要素是功能概念性的表述,不必须在物理上如图所示那样地构成。即,各装置的分散和/或统一的具体方式不限于图示,可以按照各种负载或使用状况等将其全部或者一部分按任意的单位功能性或者物理性地分散和/或统一地构成。进而,由各装置进行的各处理功能的全部或者任意一部分能用CPU以及由该CPU解析执行的程序来实现,或者能作为利用线逻辑的硬件来实现。

此外,在上述说明中使用的“处理器”的表述是指例如CPU(Central ProcessingUnit:中央处理器)、GPU(Graphics Processing Unit:图形处理器)、或者面向特定用途的集成电路(Application Specific Integrated Circuit:ASIC)、可编程逻辑器件(例如,简单可编程逻辑器件(Simple Programmable Logic Device:SPLD)、复杂可编程逻辑器件(Complex Programmable Logic Device:CPLD)、以及现场可编程门阵列(FieldProgrammable Gate Array:FPGA))等电路。处理器通过读取并执行存储器41中保存的程序来实现功能。再有,也可以取代在存储器41中保存程序,而构成为在处理器的电路内直接装入程序。该情况下,处理器通过读取并执行装入电路中的程序来实现功能。再有,本实施方式的各处理器不限于按照每个处理器构成单一电路的情况,也可以组合多个独立的电路构成一个处理器,来实现其功能。另外,各图中的多个结构要素也可以统合到一个处理器来实现其功能。

在此,在上述实施方式中说明的方法可以通过用个人计算机或工作站等计算机执行预先准备的程序来实现。该程序被预先安装在ROM(Read Only Memory)或存储器等中来提供。再有,该程序也可以作为在这些装置上可安装的形式或者可执行的形式的文件,存储在CD(Compact Disk:光盘)-ROM、FD(Flexible Disk:软盘)、CD-R(Recordable:可记录光盘)、DVD(Digital Versatile Disk:数字通用光盘)等计算机可读取的存储介质中而被提供。此外,该程序也可以通过保存在与因特网等网络连接的计算机上并经由网络下载来提供或发布。例如,该程序由包含各功能部的模块来构成。作为实际的硬件,通过由CPU从ROM等存储介质读取程序并执行,由此将各模块加载到主存储装置上,并在主存储装置上生成。

根据以上说明的至少一个实施方式,能够抑制对图像数据的生成有贡献的多个X射线检测元件中的、切片方向或通道方向上的端部的X射线检测元件的特性恶化。

对几个实施方式进行了说明,但这些实施方式是作为例子而提出的,并不是想限定发明范围。这些实施方式可以以其他各种各样的方式实施,可以在不脱离发明主旨的范围内进行各种各样的省略、置换、变更、实施方式彼此的组合。这些实施方式或其变形包含在发明范围或主旨内,并且也包含在权利要求记载的发明及其等同范围内。

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