フォトンカウンティング CTPhoton-counting CT - コンピュータ断層撮影の飛躍的進歩

現在の医療用CT装置には、固体シンチレーション検出器が搭載されています。固体シンチレーション検出器は信号を取得するために2段階の変換プロセスが必要となります。吸収されたX線は、まず固体シンチレータで可視光に変換されます。次に、この光は、各検出器セルの裏面に取り付けられたフォトダイオードによって電気信号に変換されます。

フォトダイオードは、電子ノイズの影響を受けやすく、さらなる放射線量の低減には限界がありました。それに加え、固体シンチレーション検出器の空間分解能を現在の性能レベルよりも大幅に向上させることにも限界がありました。そして、何千ものフォトンによって作られた光が積分時間にわたって蓄積され、全体として測定されるため、入力信号のスペクトラム情報が失われます。

固体シンチレーション検出器と比較して、フォトンカウンティング検出器には多くの利点があります。フォトンカウンティング検出器は、陰極とピクセル化された陽極の間の強い電界によって構成されます（左図）。固体シンチレーション検出器は光学的クロストークを回避するために検出器のピクセル間に隔壁を設ける必要がありましたが、フォトンカウンティング検出器はその必要がありません。そのため、線量利用効率が固体シンチレーション検出器よりも向上します。さらに、より小さな検出器のサブピクセルに分割してフォトンを検出することで、空間分解能が大幅に向上します。
また、フォトンカウンティング検出器は、フォトンのエネルギーレベルを測定するだけでなく、個々のフォトンが作り出す電荷をカウントすることが可能で、あらゆるスキャンで使用できます。