JP7362270B2 - 放射線検出器及び放射線診断装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、放射線検出器及び放射線診断装置に関する。

Ｘ線コンピュータ断層撮影装置のＸ線検出器において、半導体回路が用いられている。このような半導体回路は、Ｘ線に暴露され得る環境で用いられている。半導体回路は、Ｘ線の被曝により劣化する。半導体回路がＸ線の被曝により劣化すると、信号の読み出しに関する制御信号もまた劣化する。

半導体回路は、例えば、耐放射線半導体プロセスを用いて製造されたり、Ｘ線から遮蔽された領域に配置されたりしている。しかし、遮蔽領域の大きさ及び位置には制限があり、Ｘ線検出器の内部のレイアウトの自由度が制限されたりする。さらに、Ｘ線検出器へ入射したＸ線により生じた散乱線は、遮蔽領域にも入射し得る。このため、半導体回路へのＸ線の入射を無くすことができない。

特開２００７－２２１３６８号公報 特開昭６２－５９４７２号公報 特開平８－２７４５９８号公報

発明が解決しようとする課題は、放射線で劣化した半導体回路の動作を補償することができる放射線検出器及び放射線診断装置を提供することである。

実施形態に係る放射線検出器は、光センサ部、読出回路、読出制御部及び補正部を備える。光センサ部は、入射放射線に応じた電気信号を出力する。読出回路は、前記光センサ部に接続され、制御信号に従うタイミングで前記電気信号を読み出す。読出制御部は、前記読出回路の読み出しタイミングを制御する。補正部は、前記制御信号の波形が変化したとき、前記制御信号を補正する。

図１は、第１の実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置の構成の一例を示す図である。 図２は、図１のＸ線検出器の構成の一例を示す図である。 図３は、図２の読出回路の配置の一例について説明するための図である。 図４は、図２の判定回路の動作の一例について説明するための図である。 図５は、第２の実施形態に係るＸ線検出器の構成の一例を示す図である。 図６は、図５のダミー回路の配置の一例について説明するための図である。

［第１の実施形態］
以下、図面を参照しながら本実施形態に係る放射線検出器及び放射線診断装置を説明する。

本実施形態に係る放射線検出器は、Ｘ線やガンマ線等の任意の放射線を検出する検出器に適用可能である。本実施形態に係る放射線診断装置は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置やＸ線診断装置、核医学診断装置に適用可能である。以下、本実施形態に係る放射線診断装置は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置であるとする。本実施形態に係る放射線検出器は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置により搭載されるＸ線検出器であるとする。

Ｘ線コンピュータ断層撮影装置（ＣＴ装置）には、第３世代ＣＴ、第４世代ＣＴ等様々なタイプがあり、いずれのタイプでも本実施形態へ適用可能である。ここで、第３世代ＣＴは、Ｘ線管と検出器とが一体として被検体の周囲を回転するＲｏｔａｔｅ／Ｒｏｔａｔｅ－Ｔｙｐｅである。第４世代ＣＴは、リング状にアレイされた多数のＸ線検出素子が固定され、Ｘ線管のみが被検体の周囲を回転するＳｔａｔｉｏｎａｒｙ／Ｒｏｔａｔｅ－Ｔｙｐｅである。

図１は、本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置１の構成を示す図である。Ｘ線コンピュータ断層撮影装置１は、Ｘ線管１１から被検体Ｐに対してＸ線を照射し、照射されたＸ線をＸ線検出器１２で検出する。Ｘ線コンピュータ断層撮影装置１は、Ｘ線検出器１２からの出力に基づいて被検体Ｐに関するＣＴ画像を生成する。

図１に示すように、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置１は、架台１０、寝台３０及びコンソール４０を有する。なお、図１では説明の都合上、架台１０が複数描画されている。架台１０は、被検体ＰをＸ線ＣＴ撮影するための構成を有するスキャン装置である。寝台３０は、Ｘ線ＣＴ撮影の対象となる被検体Ｐを載置し、被検体Ｐを位置決めするための搬送装置である。コンソール４０は、架台１０を制御するコンピュータである。例えば、架台１０及び寝台３０はＣＴ検査室に設置され、コンソール４０はＣＴ検査室に隣接する制御室に設置される。架台１０、寝台３０及びコンソール４０は互いに通信可能に有線または無線で接続されている。なお、コンソール４０は、必ずしも制御室に設置されなくてもよい。例えば、コンソール４０は、架台１０及び寝台３０とともに同一の部屋に設置されてもよい。また、コンソール４０が架台１０に組み込まれてもよい。

図１に示すように、架台１０は、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、コリメータ１７及びデータ収集回路（ＤＡＳ：Data Acquisition System）１８を有する。

Ｘ線管１１は、Ｘ線を被検体Ｐに照射する。具体的には、Ｘ線管１１は、熱電子を発生する陰極と、陰極から飛翔する熱電子を受けてＸ線を発生する陽極と、陰極と陽極とを保持する真空管とを含む。Ｘ線管１１は、高圧ケーブルを介してＸ線高電圧装置１４に接続されている。陰極と陽極との間には、Ｘ線高電圧装置１４により管電圧が印加される。管電圧の印加により陰極から陽極に向けて熱電子が飛翔する。陰極から陽極に向けて熱電子が飛翔することにより管電流が流れる。Ｘ線高電圧装置１４からの高電圧の印加及びフィラメント電流の供給により、陰極（フィラメント）から陽極（ターゲット）に向けて熱電子が飛翔し、熱電子が陽極に衝突することによりＸ線が発生される。例えば、Ｘ線管１１には、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線管がある。

なお、Ｘ線を発生させるハードウェアはＸ線管１１に限られない。例えば、Ｘ線管１１に代えて、第５世代方式を用いてＸ線を発生させることにしても構わない。第５世代方式は、電子銃から発生した電子ビームを集束させるフォーカスコイルと、電磁偏向させる偏向コイルと、被検体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とを含む。

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線を検出し、検出されたＸ線の線量に対応した電気信号をＤＡＳ１８に出力する。Ｘ線検出器１２は、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）に複数配列された構造を有する。Ｘ線検出器１２は、例えば、グリッド、シンチレータアレイ及び光センサアレイ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は、複数のシンチレータを有する。シンチレータは、入射Ｘ線量に応じた光量の光を出力する。グリッドは、シンチレータアレイのＸ線入射面側に配置され、散乱Ｘ線を吸収するＸ線遮蔽板を有する。なお、グリッドは、コリメータ（１次元コリメータ又は２次元コリメータ）と呼ばれる場合もある。光センサアレイは、シンチレータからの光の光量に応じた電気信号に変換する。光センサとしては、例えば、フォトダイオードが用いられる。

回転フレーム１３は、Ｘ線管１１とＸ線検出器１２とを回転軸（Ｚ軸）回りに回転可能に支持する円環状のフレームである。具体的には、回転フレーム１３は、Ｘ線管１１とＸ線検出器１２とを対向支持する。回転フレーム１３は、固定フレーム（図示せず）に回転軸回りに回転可能に支持される。制御装置１５により回転フレーム１３が回転軸回りに回転することによりＸ線管１１とＸ線検出器１２とを回転軸回りに回転させる。回転フレーム１３は、制御装置１５の駆動機構からの動力を受けて回転軸回りに一定の角速度で回転する。回転フレーム１３の開口部１９には、画像視野（ＦＯＶ）が設定される。

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軸方向と定義する。

Ｘ線高電圧装置１４は、高電圧発生装置及びＸ線制御装置を有する。高電圧発生装置は、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に印加する高電圧及びＸ線管１１に供給するフィラメント電流を発生する。Ｘ線制御装置は、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。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。Ｘ線高電圧装置１４は、架台１０内の回転フレーム１３に設けられてもよいし、架台１０内の固定フレーム（図示しない）に設けられても構わない。

ウェッジ１６は、被検体Ｐに照射されるＸ線の線量を調節する。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線の線量が予め定められた分布になるようにＸ線を減衰する。例えば、ウェッジ１６としては、ウェッジフィルタ（wedge filter）やボウタイフィルタ（bow-tie filter）等のアルミニウム等の金属板が用いられる。

コリメータ１７は、ウェッジ１６を透過したＸ線の照射範囲を限定する。コリメータ１７は、Ｘ線を遮蔽する複数の鉛板をスライド可能に支持し、複数の鉛板により形成されるスリットの形態を調節する。なお、コリメータ１７は、Ｘ線絞りと呼ばれる場合もある。

ＤＡＳ１８は、Ｘ線検出器１２により検出されたＸ線の線量に応じた電気信号をＸ線検出器１２から読み出す。ＤＡＳ１８は、読み出した電気信号を増幅し、ビュー期間に亘り電気信号を積分することにより当該ビュー期間に亘るＸ線の線量に応じたデジタル値を有する検出データを収集する。検出データは、投影データと呼ばれる。ＤＡＳ１８は、例えば、投影データを生成可能な回路素子を搭載した特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ）により実現される。投影データは、非接触データ伝送装置等を介してコンソール４０に伝送される。

制御装置１５は、コンソール４０の処理回路４４のシステム制御機能４４１に従いＸ線ＣＴ撮影を実行するためにＸ線高電圧装置１４やＤＡＳ１８を制御する。制御装置１５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）あるいはＭＰＵ（Micro 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。処理回路は、ハードウェア資源として、ＣＰＵ等のプロセッサとＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリとを有する。また、制御装置１５は、ＡＳＩＣやフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（Field Programmable Gate Array：ＦＰＧＡ）により実現されてもよい。また、制御装置１５は、他の複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）又は単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device：ＳＰＬＤ）により実現されてもよい。制御装置１５は、コンソール４０若しくは架台１０に取り付けられた、後述する入力インターフェース４３からの入力信号を受けて、架台１０及び寝台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１０をチルトさせる制御、及び寝台３０及び天板３３を動作させる制御を行う。なお、架台１０をチルトさせる制御は、架台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１０に設けられてもよいし、コンソール４０に設けられても構わない。

寝台３０は、基台３１、支持フレーム３２、天板３３及び寝台駆動装置３４を備える。基台３１は、床面に設置される。基台３１は、支持フレーム３２を、床面に対して垂直方向（Ｙ軸方向）に移動可能に支持する筐体である。支持フレーム３２は、基台３１の上部に設けられるフレームである。支持フレーム３２は、天板３３を中心軸（Ｚ軸）に沿ってスライド可能に支持する。天板３３は、被検体Ｐが載置される柔軟性を有する板である。

寝台駆動装置３４は、寝台３０の筐体内に収容される。寝台駆動装置３４は、被検体Ｐが載置された支持フレーム３２と天板３３とを移動させるための動力を発生するモータ又はアクチュエータである。寝台駆動装置３４は、コンソール４０等による制御に従い作動する。

コンソール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を有する。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との間のデータ通信は、バス（BUS）を介して行われる。なお、コンソール４０は架台１０とは別体として説明するが、架台１０にコンソール４０又はコンソール４０の各構成要素の一部が含まれてもよい。

メモリ４１は、種々の情報を記憶するＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）、集積回路記憶装置等の記憶装置である。メモリ４１は、例えば、投影データや再構成画像データを記憶する。メモリ４１は、ＨＤＤやＳＳＤ等以外にも、ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、フラッシュメモリ等の可搬性記憶媒体であってもよい。メモリ４１は、フラッシュメモリ、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の半導体メモリ素子等との間で種々の情報を読み書きする駆動装置であってもよい。また、メモリ４１の保存領域は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置１内にあってもよいし、ネットワークで接続された外部記憶装置内にあってもよい。

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。ディスプレイ４２としては、種々の任意のディスプレイが、適宜、使用可能となっている。例えばディスプレイ４２として、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ（ＯＥＬＤ：Organic Electro Luminescence Display）又はプラズマディスプレイが使用可能である。また、ディスプレイ４２は、架台１０に設けられてもよい。また、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４０本体と無線通信可能なタブレット端末等で構成されることにしても構わない。

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。入力インターフェース４３としては、例えば、マウス、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、タッチパッド及びタッチパネルディスプレイ等が適宜、使用可能となっている。なお、本実施形態において、入力インターフェース４３は、マウス、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、タッチパッド及びタッチパネルディスプレイ等の物理的な操作部品を備えるものに限られない。例えば、装置とは別体に設けられた外部の入力機器から入力操作に対応する電気信号を受け取り、この電気信号を処理回路４４へ出力する電気信号の処理回路も入力インターフェース４３の例に含まれる。また、入力インターフェース４３は、架台１０に設けられてもよい。また、入力インターフェース４３は、コンソール４０本体と無線通信可能なタブレット端末等で構成されることにしても構わない。

処理回路４４は、入力インターフェース４３から出力される入力操作の電気信号に応じてＸ線コンピュータ断層撮影装置１全体の動作を制御する。処理回路４４は、Ｘ線検出器１２から出力された電気信号に基づいて画像データを生成する。処理回路４４は、画像生成部の一例である。例えば、処理回路４４は、ハードウェア資源として、ＣＰＵやＭＰＵ、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等のプロセッサとＲＯＭやＲＡＭ等のメモリとを有する。処理回路４４は、メモリに展開されたプログラムを実行するプロセッサにより、システム制御機能４４１、前処理機能４４２、再構成処理機能４４３、画像処理機能４４４、表示制御機能４４５等を実行する。なお、各機能４４１～４４５は単一の処理回路で実現される場合に限らない。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、各プロセッサがプログラムを実行することにより各機能４４１～４４５を実現するものとしても構わない。

システム制御機能４４１において処理回路４４は、Ｘ線ＣＴ撮影を行うためＸ線高電圧装置１４と制御装置１５とＤＡＳ１８とを制御する。

前処理機能４４２において処理回路４４は、ＤＡＳ１８から出力された投影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す。

再構成処理機能４４３において処理回路４４は、前処理機能４４２による前処理後の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い、ＣＴ画像データを生成する。

画像処理機能４４４において処理回路４４は、再構成処理機能４４３によって生成されたＣＴ画像データを、任意断面の断面画像データや任意視点方向のレンダリング画像データに変換する。変換は、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行われる。例えば、処理回路４４は、当該ＣＴ画像データにボリュームレンダリングや、サーフェスレンダリング、画像値投影処理、ＭＰＲ（Multi-Planar Reconstruction）処理、ＣＰＲ（Curved MPR）処理等の３次元画像処理を施して、任意視点方向のレンダリング画像データを生成する。なお、任意視点方向のレンダリング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。

表示制御機能４４５において処理回路４４は、画像処理機能４４４により生成された各種画像データに基づいて、画像をディスプレイ４２に表示させる。ディスプレイ４２に表示させる画像は、ＣＴ画像データに基づくＣＴ画像、任意断面の断面画像データに基づく断面画像、任意視点方向のレンダリング画像データに基づく任意視点方向のレンダリング画像等を含む。

なお、コンソール４０は、単一のコンソールにて複数の機能を実行するものとして説明したが、複数の機能を別々のコンソールが実行することにしても構わない。例えば、前処理機能４４２、再構成処理機能４４３等の処理回路４４の機能を分散して有しても構わない。

なお、処理回路４４は、コンソール４０に含まれる場合に限らず、複数の医用画像診断装置にて取得された検出データに対する処理を一括して行う統合サーバに含まれてもよい。

なお、後処理は、コンソール４０又は外部のワークステーションのどちらで実施することにしても構わない。また、コンソール４０とワークステーションの両方で同時に処理することにしても構わない。

なお、本実施形態に係る技術は、一管球型のＸ線コンピュータ断層撮影装置にも、Ｘ線管と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線コンピュータ断層撮影装置にも適用可能である。

次に、本実施形態に係るＸ線検出器１２の構成について説明する。

図２は、図１のＸ線検出器１２の構成の一例を示す図である。図３は、図２の読出回路１２３の配置の一例について説明するための図である。図２のＸ線検出器１２は、列単位で逐次的に信号収集を行う逐次収集型の検出器である。なお、全列について同時に信号収集を行う同時収集型の検出器であっても、本技術は適用可能である。

図２に示すように、Ｘ線検出器１２は、光センサ部１２１、読出回路１２３及び制御回路１２５を有する。具体的には、Ｘ線検出器１２は、図示しない複数のＸ線検出器モジュールを有する。複数のＸ線検出器モジュールは、チャネル方向にタイリングされている。各々のＸ線検出器モジュールには、光センサ部１２１、読出回路１２３及び制御回路１２５が設けられている。なお、制御回路１２５は、複数のＸ線検出器モジュールごとに設けられていてもよい。また、図３に示すように、Ｘ線検出器１２は、グリッド１２９をさらに備える。

光センサ部１２１は、例えばシンチレータアレイ及び光センサアレイを含む。シンチレータアレイは、光センサアレイのＸ線入射面側に配置される。光センサ部１２１は、入射Ｘ線に応じた電気信号を出力する。電気信号の出力は、光センサ部１２１に入力された制御信号に基づいて行われる。図２に示すように、光センサ部１２１は、Ｘ線検出素子１２１ａ及び読出スイッチ１２１ｂを有する。Ｘ線検出素子１２１ａ及び読出スイッチ１２１ｂは、チャネル方向及び列方向に関して２次元状に配列されている。

Ｘ線検出素子１２１ａは、放射線検出素子の一例である。光センサ部１２１は、複数のＸ線検出素子１２１ａが配列された構造を有する。図３に示すように、複数のＸ線検出素子１２１ａの各々は、シンチレータ１２１ａａ及びフォトダイオード１２１ａｂを含む。つまり、光センサ部１２１において、複数のシンチレータ１２１ａａ及び複数のフォトダイオード１２１ａｂは、それぞれチャネル方向及び列方向に関して２次元状に配列されていると表現できる。また、複数のシンチレータ１２１ａａは、複数のフォトダイオード１２１ａｂのＸ線入射面側に配置されていると表現できる。図２及び図３には、複数のＸ線検出素子１２１ａのうち一部のＸ線検出素子１２１ａが模式的に示されている。図２に示すように、複数のＸ線検出素子１２１ａは、複数の読出スイッチ１２１ｂにそれぞれ接続されている。

図２に示すように、複数の読出スイッチ１２１ｂは、読出回路１２３にそれぞれ接続されている。複数の読出スイッチ１２１ｂには、制御回路１２５から制御信号がそれぞれ入力される。各々の読出スイッチ１２１ｂは、制御信号に基づいて駆動するスイッチング素子である。複数の読出スイッチ１２１ｂは、制御信号に従うタイミングで複数のＸ線検出素子１２１ａと読出回路１２３との間を順番に導通状態とする。各々の読出スイッチ１２１ｂは、例えばＭＯＳ型の電界効果トランジスタ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor：ＭＯＳ－ＦＥＴ）等である。各々の読出スイッチ１２１ｂは、例えば、ゲート電圧が０Ｖのとき、接続されているＸ線検出素子１２１ａと読出回路１２３との間を非導通状態とするエンハンスメント型のＭＯＳ－ＦＥＴである。なお、各々の読出スイッチ１２１ｂは、例えば、ゲート電圧が０Ｖのとき、接続されているＸ線検出素子１２１ａと読出回路１２３との間を導通状態とするデプレッション型のＭＯＳ－ＦＥＴであってもよい。

グリッド１２９は、複数のＸ線検出素子１２１ａへの入射Ｘ線をＸ線焦点に照準する。図３に示すように、グリッド１２９は、光センサ部１２１のＸ線入射面側に配置されている。グリッド１２９は、Ｘ線を吸収する複数のＸ線遮蔽板１２９ａを有する。各々のＸ線遮蔽板１２９ａは、光線Ｒ１０及び光線Ｒ３０のように、Ｘ線遮蔽板１２９ａへ入射したＸ線を吸収する。グリッド１２９は、光線Ｒ２０のように、複数のＸ線検出素子１２１ａに対する直接線を通過させる。

読出回路１２３等の半導体回路は、Ｘ線の被曝により劣化するため、耐放射線半導体プロセスを用いて製造されたり、Ｘ線から遮蔽された領域に配置されたりしていることが好ましい。図３に示すように、光センサ部１２１の設けられた基板上には、グリッド１２９によって入射Ｘ線から遮蔽された遮蔽領域ＳＡが存在する。遮蔽領域ＳＡは、グリッド１２９を通過した光線Ｒ２０等の直接線が到達しない領域である。遮蔽領域ＳＡは、光センサ部１２１のうち、シンチレータアレイの一部及び／又は光センサアレイの一部を含む。

しかしながら、遮蔽領域ＳＡの大きさ及び位置には制限がある。遮蔽領域ＳＡを大きくすると、Ｘ線検出器１２への入射Ｘ線の線量が低下する可能性がある。また、光センサ部１２１から電気信号を読み出すための半導体回路は、光センサ部１２１に隣接して設けられることが好ましい。このため、Ｘ線検出器１２の内部のレイアウトの自由度が制限されていたりする。

本実施形態では、図３に示すように、遮蔽領域ＳＡの内部に読出回路１２３が配置されている場合を例として説明を続ける。

読出回路１２３は、光センサ部１２１に接続されている。読出回路１２３は、制御信号に従うタイミングで光センサ部１２１から電気信号を読み出す。読出回路１２３は、ＤＡＳ１８にさらに接続されている。読出回路１２３は、読み出した電気信号をＤＡＳ１８へ出力する。図２に示すように、読出回路１２３は、スイッチ駆動回路１２３ａ、クロック１２３ｂ、遅延回路１２３ｃ及び読出線１２３ｄを有する。

複数のスイッチ駆動回路１２３ａは、複数の読出スイッチ１２１ｂにそれぞれ接続されている。複数のスイッチ駆動回路１２３ａには、制御回路１２５から制御信号がそれぞれ入力される。複数のスイッチ駆動回路１２３ａは、入力された制御信号に基づいて、複数の読出スイッチ１２１ｂを制御する制御信号をそれぞれ生成する。複数のスイッチ駆動回路１２３ａは、生成した制御信号を複数の読出スイッチ１２１ｂへそれぞれ出力する。任意のスイッチ駆動回路１２３ａは、制御回路１２５に接続されている。このとき、任意のスイッチ駆動回路１２３ａは、読出スイッチ１２１ｂとともに、制御回路１２５へ制御信号を出力する。図２には一例として、４つのスイッチ駆動回路１２３ａごとに、任意のスイッチ駆動回路１２３ａが補正回路１２５ｃに接続されている場合が示されている。なお、補正回路１２５ｃと接続されている任意のスイッチ駆動回路１２３ａは、１～３つのスイッチ駆動回路１２３ａごとであってもよいし、５つ以上のスイッチ駆動回路１２３ａごとであってもよい。

クロック１２３ｂは、読出制御回路１２５ａ及び複数の遅延回路１２３ｃに接続されている。クロック１２３ｂは、例えば制御装置１５に設けられているマスタークロックの出力に基づいて、複数の遅延回路１２３ｃを制御する制御信号を生成する。クロック１２３ｂは、読出制御回路１２５ａから制御信号が入力されたとき、入力された制御信号に基づいて、複数の遅延回路１２３ｃを制御する制御信号を生成する。クロック１２３ｂは、生成した制御信号を複数の遅延回路１２３ｃへ出力する。

複数の遅延回路１２３ｃは、読出制御回路１２５ａ及び複数のスイッチ駆動回路１２３ａに接続されている。複数の遅延回路１２３ｃは、クロック１２３ｂから入力された制御信号に基づいて、それぞれ複数のスイッチ駆動回路１２３ａを制御する制御信号を生成する。複数の遅延回路１２３ｃは、読出制御回路１２５ａから制御信号が入力されたとき、入力された制御信号にさらに基づいて、複数のスイッチ駆動回路１２３ａを制御する複数の制御信号を順次生成する。複数の遅延回路１２３ｃは、生成した複数の制御信号を複数のスイッチ駆動回路１２３ａへ順次出力する。

読出線１２３ｄは、複数の読出スイッチ１２１ｂに接続されている。つまり、読出線１２３ｄは、複数の読出スイッチ１２１ｂを介して、複数のＸ線検出素子１２１ａの各々に接続されている。読出線１２３ｄは、ＤＡＳ１８にさらに接続されている。

制御回路１２５は、読出回路１２３に接続されている。制御回路１２５は、読出回路１２３へ制御信号を出力する。制御回路１２５には、読出回路１２３を通過した制御信号又は読出回路１２３で生成された制御信号が入力される。制御回路１２５は、読出制御回路１２５ａ、メモリ１２５ｂ及び補正回路１２５ｃを有する。

読出制御回路１２５ａは、メモリ１２５ｂ及び補正回路１２５ｃに接続されている。読出制御回路１２５ａは、読出制御部の一例である。読出制御回路１２５ａは、読出回路１２３の読出タイミングを制御する制御信号を生成する。読出制御回路１２５ａは、生成した制御信号を複数のスイッチ駆動回路１２３ａへ出力する。読出制御回路１２５ａは、補正回路１２５ｃから制御信号が入力されたとき、入力された制御信号に基づいて、読出回路１２３の読出タイミングを制御する制御信号を生成する。このとき、読出制御回路１２５ａは、生成した制御信号を複数のスイッチ駆動回路１２３ａとともに、クロック１２３ｂ及び複数の遅延回路１２３ｃへ出力する。

メモリ１２５ｂは、種々の情報を記憶するＨＤＤ、ＳＳＤ、集積回路記憶装置等の記憶装置である。メモリ１２５ｂは、例えば、読出タイミング及び読出時間を制御する制御信号の波形情報を記憶する。波形情報は、制御信号のパルス幅、波高値、パルスの間隔等である。メモリ１２５ｂには、制御回路１２５における処理中のデータが一時的に記憶される。メモリ１２５ｂは、ＨＤＤ、ＳＳＤ等以外にも、ＣＤ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の可搬性記憶媒体であってもよいし、ＲＡＭ等の半導体メモリ素子等との間で種々の情報を読み書きする駆動装置であってもよい。また、メモリ１２５ｂの保存領域は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置１内にあってもよいし、ネットワークで接続された外部記憶装置内にあってもよい。

補正回路１２５ｃは、読出制御回路１２５ａ、メモリ１２５ｂ及び任意のスイッチ駆動回路１２３ａに接続されている。補正回路１２５ｃは、補正部の一例である。補正回路１２５ｃは、制御信号の波形を監視する。補正回路１２５ｃは、制御信号の波形が変化したとき、制御信号を補正する。補正回路１２５ｃは、判定回路１２５ｄ及び調整回路１２５ｅを有する。

判定回路１２５ｄは、判定部の一例である。判定回路１２５ｄには、任意のスイッチ駆動回路１２３ａから読出スイッチ１２１ｂへ供給された制御信号が入力される。判定回路１２５ｄは、入力された制御信号の波形変化を判定する。本判定は、制御信号の波形情報に基づいて行われる。本判定で用いられる閾値等は、予め設定されてメモリ１２５ｂに記録されている。

調整回路１２５ｅは、判定回路１２５ｄに接続されている。調整回路１２５ｅには、判定回路１２５ｄから制御信号が入力される。調整回路１２５ｅは、判定回路１２５ｄにより制御信号の波形が変化したと判定されたとき、調整信号を生成する。調整信号は、制御信号の調整を指示する信号である。調整回路１２５ｅは、調整信号を読出制御回路１２５ａへ出力する。

読出回路１２３及び制御回路１２５は、それぞれ、例えばＦＰＧＡにより実現される。読出回路１２３又は制御回路１２５は、ＡＳＩＣ、他のＣＰＬＤ、ＳＰＬＤにより実現されてもよい。読出回路１２３又は制御回路１２５は、ＣＰＵ、ＭＰＵ等のプロセッサと、ＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリとにより実現されてもよい。また、制御回路１２５は、制御装置１５に設けられていてもよい。読出回路１２３及び制御回路１２５は、単一の処理回路で実現される場合に限らない。複数の独立した処理回路を組み合わせて処理回路を構成してもよい。例えば、制御回路１２５において、読出制御回路１２５ａと補正回路１２５ｃとは、それぞれ独立した処理回路であってもよいし、単一の処理回路で実現されていてもよい。例えば、判定回路１２５ｄと調整回路１２５ｅとは、それぞれ独立した処理回路であってもよいし、単一の処理回路で実現されていてもよい。

次に、本実施形態に係るＸ線検出器１２の動作について説明する。以下の説明において、各々の制御信号は、例えばパルス波であるとする。パルス波の波形は、例えば矩形である。

Ｘ線管１１から発生され被検体Ｐを通過したＸ線は、Ｘ線検出器１２に照射される。図３に示すように、グリッド１２９を通過した入射Ｘ線は、例えば図３に示す光線Ｒ２０のように、複数のＸ線検出素子１２１ａへ入射する。上述したように、複数のＸ線検出素子１２１ａは、複数のシンチレータ１２１ａａ及び複数のフォトダイオード１２１ａｂを含む。各々のＸ線検出素子１２１ａは、入射Ｘ線に応じた電気信号を生成する。

読出制御回路１２５ａは、メモリ１２５ｂを参照し、第１の読出信号Ｓ１を生成する。第１の読出信号Ｓ１は、制御信号の一例である。第１の読出信号Ｓ１は、複数のＸ線検出素子１２１ａに対する、読出タイミング及び電荷積分時間を制御する信号である。読出制御回路１２５ａは、生成した第１の読出信号Ｓ１を複数のスイッチ駆動回路１２３ａの各々へ出力する。

クロック１２３ｂは、入力されたマスタークロックの出力に基づいて、クロック信号Ｓ２を生成する。クロック信号Ｓ２は、制御信号の一例である。クロック１２３ｂは、生成したクロック信号Ｓ２を複数の遅延回路１２３ｃへ出力する。

複数の遅延回路１２３ｃは、入力されたクロック信号Ｓ２等に基づいて、複数の第２の読出信号Ｓ３を生成する。第２の読出信号Ｓ３は、制御信号の一例である。複数の第２の読出信号Ｓ３は、複数のＸ線検出素子１２１ａに対する、読出タイミング及び電荷積分時間を制御する信号である。複数の遅延回路１２３ｃは、生成した複数の第２の読出信号Ｓ３を複数のスイッチ駆動回路１２３ａへ出力する。ここで、各々のスイッチ駆動回路１２３ａへ供給される第２の読出信号Ｓ３は、互いに異なるタイミングを有している。図２に示すように、複数の遅延回路１２３ｃは、例えば読出線１２３ｄごとに、４つの互いに異なる第２の読出信号Ｓ３を出力する。このとき、複数の遅延回路１２３ｃは、４つのスイッチ駆動回路１２３ａごとに同一の第２の読出信号Ｓ３を供給する。

複数のスイッチ駆動回路１２３ａの各々は、読出制御回路１２５ａから入力された第１の読出信号Ｓ１に基づいて、スイッチ信号Ｓ４を生成する。スイッチ信号Ｓ４は、制御信号の一例である。スイッチ信号Ｓ４は、各々のＸ線検出素子１２１ａに対する、読出タイミング及び電荷積分時間を規定する信号である。複数のスイッチ駆動回路１２３ａの各々は、複数の遅延回路１２３ｃから入力された複数の第２の読出信号Ｓ３にさらに基づいて、スイッチ信号Ｓ４を生成する。このことから、複数のスイッチ駆動回路１２３ａの各々は、クロック信号Ｓ２に基づいてスイッチ信号Ｓ４を生成するとも表現できる。複数のスイッチ駆動回路１２３ａは、生成したスイッチ信号Ｓ４を複数の読出スイッチ１２１ｂへそれぞれ出力する。なお、各々の読出スイッチ１２１ｂへ供給されるスイッチ信号Ｓ４は、第２の読出信号Ｓ３と同様に、互いに異なるタイミングを有している。

複数の読出スイッチ１２１ｂの各々は、スイッチ信号Ｓ４に従うタイミング及び電荷積分時間で各々のＸ線検出素子１２１ａと読出線１２３ｄとの間を導通状態とする。このため、例えば読出スイッチ１２１ｂがエンハンスメント型のＭＯＳ－ＦＥＴであるとき、各々のＸ線検出素子１２１ａに対する電荷積分時間は、各々の読出スイッチ１２１ｂの駆動時間であるとも表現できる。上述したように、各々の読出スイッチ１２１ｂに供給されるスイッチ信号Ｓ４の有するタイミングは異なるため、複数の読出スイッチ１２１ｂは、順番に導通状態となる。図２に示す例では、読出線１２３ｄごとに、１つの読出スイッチ１２１ｂが導通状態になる。

複数のＸ線検出素子１２１ａの各々で生成された電気信号は、各々の読出スイッチ１２１ｂが導通状態であるとき、読出線１２３ｄへ出力される。読出線１２３ｄは、各々のＸ線検出素子１２１ａから順番に入力された電気信号を、順次、ＤＡＳ１８へ出力する。ＤＡＳ１８は、入力された電気信号を逐次収集する。

このように、本実施形態に係るＸ線検出器１２において、読出回路１２３は、制御信号に従うタイミングで、複数のＸ線検出素子１２１ａから電気信号を順番に読み出す。

読出回路１２３は、複数のＸ線検出素子１２１ａの各々から電気信号を読み出すために、光センサ部１２１の近傍に配置されることが望ましい。図３を参照して上述したように、本実施形態に係る読出回路１２３は、グリッド１２９を通過した光線Ｒ２０等の直接線が到達しない遮蔽領域ＳＡの内部に設けられている。一方で、光センサ部１２１の内部又はグリッド１２９の一部等でＸ線が散乱する場合がある。このようなとき、光線Ｒ２１又は光線Ｒ３１のような散乱線は、遮蔽領域ＳＡの内部へ到達し得る。読出回路１２３に含まれる半導体素子等の部品は、Ｘ線等の放射線によって劣化する。このとき、読出回路１２３を通過する制御信号又は読出回路１２３で生成された制御信号が劣化する。例えば、ＭＯＳ－ＦＥＴが放射線により劣化すると、ゲート・ソース間の静電容量が大きくなり、出力される制御信号の波形は、なまるような形になる。制御信号が劣化した場合、例えば読出スイッチ１２１ｂの駆動時間が短くなったりして、各々のＸ線検出素子１２１ａに対する電荷積分時間が不足する可能性がある。

このため、本実施形態に係るＸ線検出器１２において、補正回路１２５ｃは、制御信号の波形を監視する。補正回路１２５ｃは、制御信号の波形が変化したとき、制御信号を補正する。以下、図２に示すように、任意のスイッチ駆動回路１２３ａに供給されたスイッチ信号Ｓ４が監視される場合を例として説明をする。スイッチ信号Ｓ４が劣化したとき、スイッチ駆動回路１２３ａ等、読出回路１２３の備える各部のうち少なくとも１つの要素が劣化していると判断できる。

なお、補正回路１２５ｃが監視する制御信号は、スイッチ信号Ｓ４に限らない。例えば、補正回路１２５ｃは、一本の信号線に接続された全てのスイッチ駆動回路１２３ａに供給された後の第１の読出信号Ｓ１を監視してもよい。例えば、補正回路１２５ｃは、クロック信号Ｓ２又は第２の読出信号Ｓ３を監視してもよい。補正回路１２５ｃは、パルスの立ち上がり時間、パルス幅又はパルスの間隔が短い制御信号を監視するように構成されていることが好ましい。

図４は、補正回路１２５ｃの動作について説明するための図である。ここでは、スイッチ信号Ｓ４が矩形パルス波である場合を例として説明をする。図４中のグラフにおいて、縦軸は波高値Ｈを示し、横軸は時間を示す。図４中のグラフにおいて、実線は理想的なスイッチ信号Ｓ４の波形の一例を示し、破線は劣化したスイッチ信号Ｓ４の波形の一例を示す。また、理想的なスイッチ信号Ｓ４の波形は、波高値Ｈ１であり、パルス幅Δｔ１であるとする。

判定回路１２５ｄは、補正回路１２５ｃに入力されたスイッチ信号Ｓ４の波形情報を取得する。波形情報は、入力されたスイッチ信号Ｓ４のパルス幅Δｔ２を含む。パルス幅Δｔ２は、例えば、第１の波高値Ｈ２を超えている時間幅である。第１の波高値Ｈ２は、例えばＭＯＳ－ＦＥＴのゲートしきい値電圧に対応している。判定回路１２５ｄは、スイッチ信号Ｓ４の波形情報に基づいて、スイッチ信号Ｓ４の波形が変化したか否かを判定する。本判定において、判定回路１２５ｄは、パルス幅Δｔ２が第１のパルス幅より小さいとき、スイッチ信号Ｓ４の波形が変化したと判定する。

なお、波形情報は、入力されたスイッチ信号Ｓ４の立ち上がりの遅延時間Δｔ３であってもよい。このとき、判定回路１２５ｄは、遅延時間Δｔ３が第１の遅延時間より大きいとき、スイッチ信号Ｓ４の波形が変化したと判定する。

なお、第１のパルス幅の値又は第１の遅延時間の値は、例えば、予め設定されてメモリ１２５ｂ等に記録されている。また、メモリ１２５ｂには、第１のパルス幅の値又は第１の遅延時間の値の代わりに、理想的なスイッチ信号Ｓ４の波形情報と、劣化したと判定される変化の割合とが記録されていてもよい。

スイッチ信号Ｓ４の波形が変化したと判定されたとき、判定回路１２５ｄは、制御信号の補正を指示する調整信号を生成する。調整信号は、例えば制御信号を出力するドライバのスイングレベルを変化させるための信号である。調整信号は、例えば制御信号を出力するドライバのエンファシスを変化させるための信号である。調整信号は、例えば制御信号を出力するドライバに対するドライブ電流の値を変化させるための信号である。調整信号の指示する制御信号の補正量は、スイッチ信号Ｓ４の変化量に応じた補正量であってもよいし、スイッチ信号Ｓ４の変化の方向に応じた一定量であってもよい。補正回路１２５ｃは、調整回路１２５ｅで生成された調整信号を読出制御回路１２５ａへ出力する。

読出制御回路１２５ａは、入力された調整信号に応じた制御信号を生成する。図２に示す例では、読出制御回路１２５ａは、入力された調整信号に応じて第１の読出信号Ｓ１を生成する。また、読出制御回路１２５ａは、入力された調整信号に応じてクロック信号Ｓ２を補正する第１の補正信号Ｓ５と、第２の読出信号を補正する第２の補正信号Ｓ６を生成する。

読出制御回路１２５ａは、生成した第１の読出信号Ｓ１を複数のスイッチ駆動回路１２３ａへ出力する。読出制御回路１２５ａは、生成した第１の補正信号Ｓ５をクロック１２３ｂへ出力する。クロック１２３ｂは、入力された第１の補正信号Ｓ５にさらに基づいて、クロック信号Ｓ２を生成する。読出制御回路１２５ａは、生成した第２の補正信号Ｓ６を複数の遅延回路１２３ｃへ出力する。複数の遅延回路１２３ｃは、入力された第２の補正信号Ｓ６にさらに基づいて、複数の第２の読出信号Ｓ３を生成する。

なお、補正回路１２５ｃは、判定回路１２５ｄを有していなくてもよい。この場合、補正回路１２５ｃは、スイッチ信号Ｓ４の波形の変化量に応じて、調整信号を生成すればよい。スイッチ信号Ｓ４の波形の変化量は、基準となるスイッチ信号Ｓ４の波形情報と、入力されたスイッチ信号Ｓ４の波形情報との差分である。基準となるスイッチ信号Ｓ４の波形情報は、例えばメモリ１２５ｂに記録されている。

なお、調整信号は、第１の読出信号Ｓ１、第１の補正信号Ｓ５及び第２の補正信号Ｓ６のうち、何れか１つ又は２つを補正するための信号であってもよい。

なお、本実施形態では、例えば図３に示すように、グリッド、シンチレータアレイ及び光センサアレイを有する間接変換型のＸ線検出器１２を例として説明したがこれに限らない。Ｘ線検出器１２は、直接変換型の検出器であってもよい。この場合、例えば、本実施形態に係る複数のＸ線検出素子１２１ａは、それぞれ、直接変換型の検出器における複数の電荷収集電極及び電荷蓄積層に相当する。

以上で、第１の実施形態に係るＸ線検出器１２について説明を終了する。本実施形態に係る放射線検出器及び放射線診断装置によれば、以下のことが言える。

本実施形態に係る放射線検出器は、光センサ部１２１と、読出回路１２３と、読出制御部と、補正部とを備える。本実施形態に係る放射線検出器は、例えばＸ線検出器１２である。光センサ部１２１は、入射放射線に応じた電気信号を出力する。読出回路１２３は、光センサ部１２１に接続され、制御信号に従うタイミングで光センサ部１２１から電気信号を読み出す。読出制御部は、読出回路１２３の読み出しタイミングを制御する。本実施形態に係る読出制御部は、例えば読出制御回路１２５ａである。補正部は、制御信号の波形が変化したとき、制御信号を補正する。本実施形態に係る補正部は、例えば補正回路１２５ｃである。

本実施形態に係る放射線診断装置は、放射線検出器と、画像生成部とを備える。本実施形態に係る放射線診断装置は、例えばＸ線コンピュータ断層撮影装置１である。画像生成部は、放射線検出器から出力された電気信号に基づいて画像データを生成する。本実施形態に係る画像生成部は、例えば処理回路４４である。

本実施形態に係る放射線検出器及び放射線診断装置において、光センサ部１２１は、複数の放射線検出素子と、複数の読出スイッチ１２１ｂとを有している。本実施形態に係る放射線検出素子は、例えばＸ線検出素子１２１ａである。複数の読出スイッチ１２１ｂは、複数の放射線検出素子にそれぞれ接続されている。複数の読出スイッチ１２１ｂは、スイッチ信号Ｓ４に基づいてそれぞれ駆動する。また、読出回路１２３は、複数の読出スイッチ１２１ｂに接続されている。読出回路１２３は、制御信号に従うタイミングで複数の放射線検出素子から電気信号を順番に読み出す。

本実施形態に係る放射線検出器及び放射線診断装置において、読出制御部は、複数の放射線検出素子の読出タイミングと電荷積分時間とを制御する第１の読出信号Ｓ１を制御信号として出力する。また、読出回路１２３は、複数のスイッチ駆動回路１２３ａを有する。複数のスイッチ駆動回路１２３ａは、複数の読出スイッチ１２１ｂにそれぞれ接続されている。複数のスイッチ駆動回路１２３ａは、第１の読出信号Ｓ１に基づいて、読出タイミングと電荷積分時間とを規定するスイッチ信号Ｓ４を制御信号として出力する。

本実施形態に係る放射線検出器及び放射線診断装置において、読出回路１２３は、クロック１２３ｂと、複数の遅延回路１２３ｃとをさらに有する。クロック１２３ｂは、クロック信号Ｓ２を出力する。複数の遅延回路１２３ｃは、クロック信号Ｓ２に基づいて読出タイミングと電荷積分時間とを制御する複数の第２の読出信号Ｓ３を制御信号として出力する。複数のスイッチ駆動回路１２３ａの各々は、第２の読出信号Ｓ３にさらに基づいてスイッチ信号Ｓ４を出力する。

本実施形態に係る放射線検出器及び放射線診断装置において、補正部は、スイッチ信号Ｓ４の波形が変化したとき、制御信号を補正する。補正される制御信号は、第１の読出信号Ｓ１、クロック信号Ｓ２、第２の読出信号Ｓ３及びスイッチ信号Ｓ４のうち少なくとも１つの制御信号である。補正部は、スイッチ信号Ｓ４に代えて、第１の読出信号Ｓ１、クロック信号Ｓ２又は第２の読出信号Ｓ３の波形が変化したとき、制御信号を補正してもよい。

本実施形態に係る放射線検出器及び放射線診断装置において、補正部は、判定部をさらに有する。本実施形態に係る判定部は、例えば判定回路１２５ｄである。判定部は、制御信号の波形情報に基づいて、制御信号の波形変化を判定する。制御信号は、パルス波である。判定部は、制御信号の第１の波高値Ｈ２を超えているパルス幅が第１のパルス幅より小さいとき、制御信号の波形が変化したと判定する。なお、判定部は、パルス波の立ち上がりの遅延時間Δｔ３が第１の遅延時間より大きいとき、制御信号の波形が変化したと判定してもよい。

本実施形態に係る放射線検出器及び放射線診断装置において、補正部は、スイングレベル又はドライブ電流の値を変更することにより、制御信号を補正する。

これらの構成によれば、Ｘ線等の放射線で劣化した半導体回路の動作を補償することができる。つまり、本技術を用いれば、Ｘ線の被曝に伴い生じた制御信号の劣化に基づく動作不良を抑制できる。また、本技術は、耐放射線半導体プロセス、放射線の遮蔽領域の配置等の他の放射線対策技術の代替としたり、他の放射線対策技術と組み合わせたりできるため、半導体回路の耐放射線設計を容易にできる。

［第２の実施形態］
以下、図面を参照しながら本実施形態に係る放射線検出器及び放射線診断装置を説明する。ここでは、主に第１の実施形態との相違点について説明する。なお、以下の説明において、第１の実施形態と同一又は略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、必要な場合にのみ重複説明する。

第１の実施形態では、任意の読出スイッチ１２１ｂへ供給されたスイッチ信号Ｓ４について波形変化を監視するＸ線検出器１２を例として説明をした。第２の実施形態に係るＸ線検出器１２は、実動作回路とともに、Ｘ線による出力変化を監視するためのダミー回路をさらに備え、ダミー回路を通過した制御信号について波形変化を監視するものとする。以下、本実施形態に係る放射線検出器及び放射線診断装置について説明する。

まず、本実施形態に係るＸ線検出器１２の構成について説明する。

図５は、本実施形態に係るＸ線検出器の構成の一例を示す図である。図５に示すように、本実施形態に係るＸ線検出器１２は、ダミー回路１２７をさらに備える。

ダミー回路１２７は、実動作回路に含まれていない回路である。ダミー回路１２７は、光センサ部１２１に接続されていない回路である。ダミー回路１２７は、例えば光センサ部１２１に接続されていない読出回路１２３である。ダミー回路１２７は、光センサ部１２１に接続されていない読出回路１２３の一部であってもよい。ダミー回路１２７は、例えば、スイッチ駆動回路１２３ａ、クロック１２３ｂ及び遅延回路１２３ｃのうち何れか１つ又は２つであってもよい。

なお、ダミー回路１２７は、Ｘ線検出素子１２１ａ又は読出線１２３ｄに接続されていない読出スイッチ１２１ｂであってもよい。ダミー回路１２７は、読出線１２３ｄに接続されていない読出スイッチ１２１ｂと、当該読出スイッチ１２１ｂに接続されているＸ線検出素子１２１ａとであってもよい。また、ダミー回路１２７は、読出回路１２３又は読出回路１２３の一部と、Ｘ線検出素子１２１ａ又は読出線１２３ｄに接続されていない読出スイッチ１２１ｂとを有していてもよい。また、ダミー回路１２７は、読出回路１２３又は読出回路１２３の一部と、読出線１２３ｄに接続されていない読出スイッチ１２１ｂと、当該読出スイッチ１２１ｂに接続されているＸ線検出素子１２１ａとを有していてもよい。

以下、図５に示すように、読出スイッチ１２１ｂに接続されていないスイッチ駆動回路１２３ａがダミー回路１２７として設けられている場合を例として説明をする。

ダミー回路１２７は、各スイッチ駆動回路１２３ａと同様に、読出制御回路１２５ａ及び遅延回路１２３ｃに接続されている。ダミー回路１２７には、複数の遅延回路１２３ｃのうち任意の１つの遅延回路１２３ｃが接続されている。ダミー回路１２７は、第１の実施形態に係る任意のスイッチ駆動回路１２３ａと同様に、補正回路１２５ｃにさらに接続されている。ダミー回路１２７には、制御回路１２５及び遅延回路１２３ｃから制御信号が入力される。ダミー回路１２７は、入力された制御信号に基づいて、読出スイッチ１２１ｂを制御する制御信号と同様の制御信号を生成する。ダミー回路１２７は、生成した制御信号を補正回路１２５ｃへ出力する。

なお、本実施形態に係るＸ線検出器１２では、複数のスイッチ駆動回路１２３ａの各々と、補正回路１２５ｃとは接続されていない。

図６は、図５のダミー回路１２７の配置の一例について説明するための図である。図６に示すＸ線検出器１２は、複数のＸ線検出器モジュール１２ｍがチャネル方向にタイリングされている場合が例として示されている。各々のＸ線検出器モジュール１２ｍは、光センサ部１２１、読出回路１２３及び制御回路１２５を有する。図６中のグラフにおいて、縦軸は入射Ｘ線の線量を示し、横軸はＸ線検出器１２のチャネル方向の位置を示す。図６中のグラフにおいて、破線は被検体Ｐが配置されていないときのＸ線検出器１２への入射Ｘ線のプロファイルを示し、実線は被検体Ｐが配置されていないときのＸ線検出器１２への入射Ｘ線のプロファイルを示す。

ダミー回路１２７は、例えば読出回路１２３とともに配置されている。ダミー回路１２７が複数のスイッチ駆動回路１２３ａの各々と同一の構成であるとき、ダミー回路１２７は、複数のスイッチ駆動回路１２３ａとともに配置されることが好ましい。このような中、ダミー回路１２７は、全てのＸ線検出器モジュール１２ｍに設けられていなくてもよい。例えば、ダミー回路１２７は、入射Ｘ線の強度分布に応じた位置に配置されている。例えば、ダミー回路１２７は、入射Ｘ線の線量が高い位置に優先して配置されている。以下、入射Ｘ線の線量が高い位置を高線量位置と記載する。

ウェッジ１６により減衰されたＸ線と、被検体Ｐにより減衰されたＸ線とは、線量の分布が異なる。このため、図６に示すように、Ｘ線検出器１２に対する入射Ｘ線のプロファイルには、高線量位置が存在している。高線量位置は、例えば被検体Ｐの体輪郭部に近い位置である。入射Ｘ線の線量が高い位置に配置されている読出回路１２３は、他の位置に配置されている読出回路１２３と比較して劣化しやすい。このことから、ダミー回路１２７は、少なくともウェッジ１６及び被検体Ｐを通過した入射Ｘ線の強度が所定値以上の位置に配置されているＸ線検出器モジュール１２ｍに設けられていればよい。例えば、ダミー回路１２７は、Ｘ線管１１の焦点と、被検体Ｐの体輪郭部とを通る直線上に位置するＸ線検出器モジュール１２ｎに配置されている。例えば、ダミー回路１２７は、当該直線上に位置するＸ線検出器モジュール１２ｎに隣接するＸ線検出器モジュール１２ｍにさらに配置されていてもよい。

なお、ダミー回路１２７は、複数のＸ線検出素子１２１ａとともに遮蔽領域ＳＡの外部に配置されていてもよい。この場合、ダミー回路１２７が配置されている位置と、遮蔽領域ＳＡの内部との線量の差分が既知であればよい。

次に、本実施形態に係るＸ線検出器１２の動作について説明する。

ダミー回路１２７は、複数のスイッチ駆動回路１２３ａの各々と同様に動作する。ダミー回路１２７には、読出制御回路１２５ａから第１の読出信号Ｓ１が入力される。また、ダミー回路１２７には、接続されている遅延回路１２３ｃから第２の読出信号Ｓ３が入力される。ダミー回路１２７は、第１の読出信号Ｓ１及び第２の読出信号Ｓ３に基づいて、ダミースイッチ信号Ｓ７を生成する。ダミースイッチ信号Ｓ７は、制御信号の一例である。ダミースイッチ信号Ｓ７は、同一の第２の読出信号Ｓ３が入力された複数のスイッチ駆動回路１２３ａの各々が生成するスイッチ信号Ｓ４と同一である。ダミー回路１２７は、生成したダミースイッチ信号Ｓ７を補正回路１２５ｃへ出力する。

本実施形態に係るＸ線検出器１２において、補正回路１２５ｃは、ダミー回路１２７を通過した制御信号の波形を監視する。なお、ダミー回路１２７を通過した制御信号には、ダミー回路１２７へ入力された制御信号に基づいて、ダミー回路１２７において生成された制御信号が含まれる。つまり、ダミー回路１２７を通過した制御信号は、ダミー回路１２７から出力された制御信号と表現されてもよい。補正回路１２５ｃは、ダミー回路１２７を通過した制御信号の波形が変化したとき、制御信号を補正する。つまり、本実施形態に係る補正回路１２５ｃは、第１の実施形態に係る補正回路１２５ｃにおけるスイッチ信号Ｓ４に対する動作と同様にして、ダミースイッチ信号Ｓ７に対して動作する。例えば、ダミースイッチ信号Ｓ７が劣化したとき、クロック１２３ｂ、ダミー回路１２７に接続された遅延回路１２３ｃ及びダミー回路１２７のうち、少なくとも１つの要素が劣化していると判断できる。また、ダミー回路１２７が劣化しているとき、複数のスイッチ駆動回路１２３ａもまた劣化していると推定できる。

判定回路１２５ｄは、補正回路１２５ｃに入力されたダミースイッチ信号Ｓ７の波形情報を取得する。判定回路１２５ｄは、ダミースイッチ信号Ｓ７の波形情報に基づいて、ダミースイッチ信号Ｓ７の波形が変化したか否かを判定する。本判定は、第１の実施形態と同様に、パルス幅に基づいて行われてもよいし、立ち上がりの遅延時間に基づいて行われてもよい。本実施形態に係る波形情報は、入力されたダミースイッチ信号Ｓ７のパルス幅又は立ち上がりの遅延時間を含む。

ダミースイッチ信号Ｓ７の波形が変化したと判定されたとき、判定回路１２５ｄは、制御信号の補正を指示する調整信号を生成する。調整信号の指示する制御信号の補正量は、ダミースイッチ信号Ｓ７の変化量に応じた補正量であってもよいし、ダミースイッチ信号Ｓ７の変化の方向に応じた一定量であってもよい。

図２に示す例では、読出制御回路１２５ａは、生成した第１の読出信号Ｓ１を複数のスイッチ駆動回路１２３ａ及びダミー回路１２７へ出力する。

以上で、第２の実施形態に係るＸ線検出器１２について説明を終了する。本実施形態に係る放射線検出器及び放射線診断装置によれば、以下のことが言える。

本実施形態に係る放射線検出器及び放射線診断装置は、ダミー回路１２７をさらに備える。ダミー回路１２７は、光センサ部１２１に接続されていない。補正部は、ダミー回路１２７から出力された制御信号の波形が変化したとき、制御信号を補正する。これらの構成によれば、実動作回路とは異なるダミー回路１２７が出力した制御信号を監視するため、制御信号の監視が実動作回路へ影響を与える可能性を低減できる。

本実施形態に係る放射線検出器及び放射線診断装置において、読出制御部は、複数の放射線検出素子の読出タイミング及び電荷積分時間を制御する第１の読出信号Ｓ１を制御信号としてダミー回路１２７へ出力する。ダミー回路１２７は、第１の読出信号Ｓ１に基づいて、ダミースイッチ信号Ｓ７を制御信号として補正部へ出力する。これらの構成によれば、実動作回路とは異なるダミー回路１２７は、実動作回路であるスイッチ駆動回路１２３ａからのスイッチ信号Ｓ４と同一のダミースイッチ信号Ｓ７を生成できる。つまり、本技術は、各々の放射線検出素子の読出タイミング及び電荷積分時間を規定するスイッチ信号Ｓ４を、実動作回路の出力する制御信号によらずに監視することができる。

本実施形態に係る放射線検出器及び放射線診断装置は、ダミー回路１２７は、入射放射線の強度分布に応じた位置に配置されている。また、ダミー回路１２７は、ウェッジ１６及び被検体Ｐを通過した入射放射線の強度が所定値以上である複数の放射線検出素子に接続された読出回路１２３とともに配置されている。これは、ダミー回路１２７は、ウェッジ１６及び被検体Ｐを通過した入射放射線の強度が所定値以上である位置に配置されたＸ線検出器モジュール１２ｎに設けられていると表現できる。これらの構成によれば、ダミー回路１２７は、全てのＸ線検出器モジュール１２ｍに設けられていなくてもよい。つまり、上述と同様の効果を得つつ、部品点数を低減できる。部品点数の低減は、放射線検出器の小型化、低コスト化及び内部のレイアウトの自由度の向上に寄与する。

なお、上述の実施形態に係る技術は、Ｘ線等の放射線の被曝環境下で用いられる相補型ＭＯＳ（Complementary MOS：ＣＭＯＳ）センサに対する電荷の読み出しにも適用可能である。

以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、Ｘ線等の放射線で劣化した半導体回路の動作を補償することができる。

上記説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、ＣＰＵ、ＧＰＵ、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（Programmable Logic Device：ＰＬＤ）等の回路を意味する。ＰＬＤは、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）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array：ＦＰＧＡ）を含む。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実行することで機能を実現する。なお、記憶回路にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むよう構成しても構わない。この場合、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。また、プログラムを実行するのではなく、論理回路の組合せにより当該プログラムに対応する機能を実現してもよい。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１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、図２及び図５における複数の構成要素を１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。

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。

１…Ｘ線コンピュータ断層撮影装置（放射線診断装置）
１０…架台
１１…Ｘ線管
１２…Ｘ線検出器（放射線検出器）
１２ｍ…Ｘ線検出器モジュール
１３…回転フレーム
１４…Ｘ線高電圧装置
１５…制御装置
１６…ウェッジ
１７…コリメータ
１９…開口部
３０…寝台
３１…基台
３２…支持フレーム
３３…天板
３４…寝台駆動装置
４０…コンソール
４１…メモリ
４２…ディスプレイ
４３…入力インターフェース
４４…処理回路
１２１…光センサ部
１２１ａ…Ｘ線検出素子
１２１ｂ…読出スイッチ
１２３…読出回路
１２３ａ…スイッチ駆動回路
１２３ｂ…クロック
１２３ｃ…遅延回路
１２３ｄ…読出線
１２５…制御回路
１２５ａ…読出制御回路
１２５ｂ…メモリ
１２５ｃ…補正回路
１２５ｄ…判定回路
１２５ｅ…調整回路
１２７…ダミー回路
１２９…グリッド
１２９ａ…Ｘ線遮蔽板
４４１…システム制御機能
４４２…前処理機能
４４３…再構成処理機能
４４４…画像処理機能
４４５…表示制御機能

Claims (12)

1. 入射放射線に応じた電気信号を出力する光センサ部と、
   前記光センサ部に接続され、制御信号に従うタイミングで前記電気信号を読み出す読出回路と、
   前記読出回路の読み出しタイミングを制御する読出制御部と、
   前記制御信号の波形が変化したとき、前記制御信号を補正する補正部と、
   前記光センサ部に接続されていないダミー回路と、
   を具備し、
   前記光センサ部は、複数の放射線検出素子と、前記複数の放射線検出素子にそれぞれ接続され、スイッチ信号に基づいて駆動する複数の読出スイッチとを有し、
   前記読出回路は、前記複数の読出スイッチに接続されており、前記制御信号に従うタイミングで前記複数の放射線検出素子から前記電気信号を順番に読み出し、
   前記補正部は、前記ダミー回路から出力された前記制御信号の波形が変化したとき、前記制御信号を補正する、
   放射線検出器。
2. 前記読出制御部は、前記複数の放射線検出素子の読出タイミングと電荷積分時間とを制御する第１の読出信号を前記制御信号として出力し、
   前記読出回路は、前記複数の読出スイッチにそれぞれ接続され、前記第１の読出信号に基づいて、前記読出タイミングと前記電荷積分時間とを規定する前記スイッチ信号を前記制御信号として出力する複数のスイッチ駆動回路を有する、
   請求項１に記載の放射線検出器。
3. 前記読出回路は、クロック信号を出力するクロックと、クロック信号に基づいて前記複数の放射線検出素子の読出タイミングと電荷積分時間とを制御する第２の読出信号を前記制御信号として出力する遅延回路とをさらに有し、
   前記複数のスイッチ駆動回路の各々は、前記第２の読出信号にさらに基づいて前記スイッチ信号を出力する、
   請求項２に記載の放射線検出器。
4. 前記補正部は、前記スイッチ信号又は前記第１の読出信号の波形が変化したとき、前記制御信号を補正する、請求項２又は３に記載の放射線検出器。
5. 前記補正部は、前記クロック信号又は前記第２の読出信号の波形が変化したとき、前記制御信号を補正する、請求項３に記載の放射線検出器。
6. 前記読出制御部は、前記複数の放射線検出素子の読出タイミング及び電荷積分時間を制御する第１の読出信号を前記制御信号として前記ダミー回路へ出力し、
   前記ダミー回路は、前記第１の読出信号に基づいて、前記スイッチ信号を前記制御信号として前記補正部へ出力する、
   請求項１に記載の放射線検出器。
7. 前記ダミー回路は、前記入射放射線の強度分布に応じた位置に配置されている、
   請求項１又は６に記載の放射線検出器。
8. 前記ダミー回路は、ウェッジ及び被検体を通過した前記入射放射線の強度が所定値以上である前記複数の放射線検出素子に接続された前記読出回路とともに配置されている、請求項７に記載の放射線検出器。
9. 前記補正部は、前記制御信号の波形情報に基づいて、前記制御信号の波形変化を判定する判定部をさらに有し、
   前記制御信号は、パルス波であり、
   前記判定部は、前記制御信号の第１の波高値を超えているパルス幅が第１のパルス幅より小さいとき、前記制御信号の波形が変化したと判定する、
   請求項１乃至８のうち何れか１項に記載の放射線検出器。
10. 前記補正部は、前記制御信号の波形情報に基づいて、前記制御信号の波形変化を判定する判定部をさらに有し、
    前記制御信号は、パルス波であり、
    前記判定部は、前記パルス波の立ち上がりの遅延時間が第１の遅延時間より大きいとき、前記制御信号の波形が変化したと判定する、
    請求項１乃至８のうち何れか１項に記載の放射線検出器。
11. 前記補正部は、スイングレベル又はドライブ電流の値を変更することにより、前記制御信号を補正する、請求項１乃至１０のうち何れか１項に記載の放射線検出器。
12. 請求項１に記載の放射線検出器と、
    前記電気信号に基づいて画像データを生成する画像生成部と
    を具備する放射線診断装置。