JP4303603B2 - 核医学診断装置、及びその検出器ユニット - Google Patents

Description

本発明は、核医学診断装置、及びその検出器ユニットに関する。

被検者の周囲に配置された検出器により、放射性同位体元素が投与され検査台に載せられた被検者から発せられる放射線を検出することにより、この被検者の診断を行う、陽電子放出型断層撮影装置（Positron Emission Tomography）（以下、ＰＥＴ装置という）等の核医学診断装置が知られている。
ＰＥＴ装置は、放射性同位体元素を被検者に投与して、この被検者の体内から放出されたγ線を、被検者の周囲に配置したγ線の検出器により検出し、被検者の２次元又は３次元画像を出力する装置である（例えば、特許文献１参照）。

ところで、このような核医学診断装置を用いた核医学診断では、被検者の２次元又は３次元画像を得ることにより診断がなされる。このため、核医学診断装置により解像度のよい２次元又は３次元画像を得ることが重要であり、この目的を達成するため、核医学診断装置には、例えば１０万個（１０万チャンネル）或いはそれ以上の数の検出器が使用される。また、被検者の体軸方向のスライス画像を用いてより詳細な診断がなされることが多いため、高解像度のスライス画像を得ることが重要である。この目的のために、多数の検出器を稠密に配置する必要があり、特に周方向の稠密配置が重要となる。一方で、多数の検出器を用いた場合、メンテナンスが困難になることがある。
特開２００３−１８５７５０号公報（段落０００２、図１２）

しかしながら、従来は、解像度のよい画像を得るための機器の構造と、メンテナンスを容易にするための機器の構造といった、双方を満足する構造について、充分に検討されてこなかった。
本発明は、放射線検出器の交換が容易で放射線検出器の配置密度を向上できる核医学診断装置、及びその検出器ユニットを提供することを目的とするものである。

前記した目的を達成するために本発明の核医学診断装置は、環状の支持部材に支持される検出器ユニットは、複数の半導体放射線検出器およびこれらの半導体放射線検出器から出力される放射線検出信号を処理する集積回路を含む複数のユニット基板と、これらのユニット基板が内部に収納されて取り付けられるハウジングとを有し、複数のユニット基板の、半導体放射線検出器が存在する領域が、ハウジングの開口部より突出しており、検出器ユニットの前記領域を支持部材よりも内側に配置し、ハウジングを支持部材によって保持する構成とした。

支持部材に保持されているハウジング内に収納された複数の検出器ユニットの、半導体放射線検出器が存在する領域が、ハウジングの開口部より突出して、支持部材よりも内側に配置されるので、支持部材よりも内側で、支持部材の周方向に隣接する検出器ユニット間にハウジングが存在しない。このため、支持部材の内側において隣接する検出ユニット相互の半導体放射線検出器をより接近させることができ、支持部材の周方向における半導体放射線検出器の配置密度を向上できる。これは、γ線の検出位置分解能が向上し、被検体の断層像の位置分解能が向上する。高位置分解能な断層像の提供は、より小さながんを見付けることが可能となり、詳細な診断が実施できる。検出器ユニット単位で交換が可能であり、放射線検出器の交換が容易である。

好ましくは、ハウジングを支持部材に着脱可能に取り付けるとよい。支持部材からの検出器ユニットの取り外し、および検出器ユニットの支持部材への取り付けを短時間に行うことができる。
好ましくは、ユニット基板は、第１の基板と第２の基板を含み、第１の基板は半導体放射線検出器を有し、第２の基板は集積回路を有することが望ましい。半導体放射線検出器または集積回路に不具合が生じた場合には、不具合のある部分、すなわち不具合が生じた半導体放射線検出器を含む第１基板（または不具合が生じた集積回路を含む第２基板）を、取り替えればよい。一部のエレメントに不具合があるために、ユニット基板全体を取り替えるといったようなムダを無くすことができる。

好ましくは、半導体放射線検出器が、ユニット基板の両面に配置されているとよい。これによれば、基板の枚数を低減でき、その分、半導体放射線検出器の配置密度を増大できる。
好ましくは、ユニット基板の、半導体放射線検出器の設置面が、ベッドの移動方向を向いて配置されているとよい。これにより、支持部材の周方向における検出器ユニットの半導体放射線検出器の配置密度を向上できる。したがって、γ線の検出位置分解能が更に向上し、被検者の断層像の位置分解能もより向上する。

好ましくは、ユニット基板の、半導体放射線検出器の設置面が、支持部材の周方向を向いて配置されていることが望ましい。これにより、ユニット基板１枚当りに設置可能な半導体放射線検出器の個数を増大できる。また、支持部材の軸方向における半導体放射線検出器の配置密度を向上できる。
好ましくは、ユニット基板の、支持部材よりも内側に位置する角部に傾斜面が形成され、支持部材の周方向において隣接しているユニット基板はそれぞれの傾斜面同士が接触していることが望ましい。角部に傾斜面が形成されているため、周方向に配置された検出器ユニット間のスペースを最小化することが可能である。これにより、周方向における半導体放射線検出器の配置密度をより向上できる。

好ましくは、ユニット基板は集積回路を覆う電磁遮蔽部材を有していることが望ましい。これにより、集積回路で発生する電磁波が半導体放射線検出器に入力されることを防止できる。このため、電磁波によるノイズが半導体放射線検出器から出力される微弱な放射線検出信号に重畳するのを抑制でき、ノイズの低減により放射線検出の時間精度が向上する。
好ましくは、検出器ユニットは、ハウジング内の空間を封鎖する電磁遮蔽部材を、それぞれのユニット基板の集積回路と半導体放射線検出器の間に配置することにある。ハウジング内の空間を電磁遮蔽部材により封鎖することにより、集積回路で発生する電磁波が半導体放射線検出器に入力されることを防止できる。電磁波によるノイズが半導体放射線検出器から出力される微弱な放射線検出信号に重畳するのを抑制できる。

好ましくは、電磁遮蔽部材は弾性を有していることにある。これにより、ハウジング内の空間を封鎖することが簡単に行える。
好ましくは、ユニット基板の支持部材よりも内側に位置する、ユニット基板の一端よりも内側に、電磁遮蔽円筒を配置し、この電磁遮蔽円筒内にベッドを挿入することが望ましい。これによれば、その電磁遮蔽円筒によって、外部から電磁波を阻止することができ、外部の電磁波が半導体放射線検出器に入射されるのを防止できる。ノイズが放射線検出信号に重畳するのを抑制できる。

好ましくは、それぞれの検出器ユニットは、ユニット基板の、支持部材よりも内側に位置する部分を遮光カバーで覆われていることが望ましい。これにより、半導体放射線検出器への光の入射が阻止できる。光に有感な半導体放射線検出器が出力する光によるノイズ成分を低減することができる。
好ましくは、ユニット基板の支持部材よりも内側に位置する、ユニット基板の一端よりも内側に、遮光円筒を配置し、この遮光円筒内にベッドを挿入することが望ましい。これにより、半導体放射線検出器への光の入射が阻止でき、光に有感な半導体放射線検出器が出力する光によるノイズ成分を低減することができる。
好ましくは、電磁遮蔽機能および遮光機能を有するカバーを、支持部材よりも外側でかつ複数の検出器ユニットの外側に配置して支持部材に取り付けたことにある。これにより、カバーを設けることにより、外部からの電磁波及び光の半導体放射線検出器への入射を阻止できる。

本発明によれば、放射線検出器の交換が容易で放射線検出器の配置密度を向上できる。これにより、例えば、核医学診断装置において、被検体の鮮明な画像を得ることができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
（第1実施形態）
図１〜図７を参照して本発明における第1実施形態について説明する。
図１に示すように、ＰＥＴ装置１（核医学診断装置）は、撮像装置１１と、この撮像装置１１が撮像して得た検出データを処理して画像データに変換するデータ処理装置１２と、このデータ処理装置１２が出力する画像データ（ＰＥＴ画像情報）を二次元又は三次元的に表示する表示装置１３と、被検者（被検体）を載せる検査台１４とを含んで構成されている。

被検者には、放射性薬剤、例えば、半減期が１１０分の¹⁸Ｆを含んだフルオロ・ディオキシ・グルコース（ＦＤＧ）が投与され、ＦＤＧの陽電子の消滅時に生じる一対のγ線（放射線）が、被検者の体内から同時に１８０°±０．６度の方向にそれぞれ放出される。ＰＥＴ装置１を用いる検査で使用される放射性薬剤は、¹⁸Ｆのように、一対のγ線を消滅時に発生させる陽電子を放出する。

撮像装置１１は、図２に示すように、被検者の体内から放出されるγ線（放射線）を検出する放射線検出器（以下、検出器という）２１（図３参照、詳細は後記する）を多数含む検出器ユニット２が、空間Ｓ内に挿入された検査台（ベッド）１４を取り囲むように周方向に多数配置されてなる検出部４を含む。

そして、撮像装置１１は、多数の検出器２１により、検査台１４に横たわっている被検者の体内から放出されるγ線を検出して、被検者のＰＥＴ画像を撮像するものである。図２に示されるように、放射性薬剤の集積部（例えば、がんの患部）から放射性薬剤に起因して一対のγ線が１８０°反対方向に放出される性質を利用して、被検者の体内におけるγ線の発生源（放射性薬剤の集積部）の位置が特定される。なお、ここで図２に示された、検出器ユニット２を含む検出部４の構成は、その配置を説明するために概略的に示されたものであって、詳細な構成については後に詳しく説明する。

データ処理装置１２は、図２に示すように、記憶装置、同時計測装置１２Ａ、及び画像作成装置１２Ｂを有する。データ処理装置１２は、検出器ユニット２から出力されるデータ（後記するパケットデータ）を取り込む。同時計測装置１２Ａは、この取り込んだデータのうち同一の発生源からのペアのγ線よりこれらのγ線を検出した一対の検出器１２の位置を特定しこれらの位置情報を記憶装置に記憶する。そして、画像情報作成装置１２Ｂは、この特定した位置に基づいて被検者に対するＰＥＴ画像情報（断層像情報）を作成して、表示装置１３に表示させる。

次に、主要構成品の詳細について説明する
図３を参照して、検出器ユニット２の内部に複数収納されている結合基板（ユニット基板）２０について説明する。
結合基板２０は、検出器基板２０Ａ、信号処理基板２０Ｂ、電磁遮蔽カバー２２、及び基板コネクタＣ２から構成される。そして、検出器基板２０Ａと信号処理基板２０Ｂとは、互いの端部近傍で重なり合うオーバラップ部分を設けてこれらのオーバラップ部分に存在するコネクタＣ１同士を接続することにより相互に電気的に連結している。検出器基板（第１の基板）２０Ａと信号処理基板（第２の基板）２０Ｂは、そのオーバラップ部分において、互いにねじ（図示せず）で着脱自在に結合されている。結合基板２０は、１枚の基板に、検出器基板２０Ａおよび信号処理基板２０Ｂに設けられている各エレメントを設けても良い。
そして、基板コネクタＣ２は、信号処理基板２０Ｂの他端に設けられ、結合基板２０を後記する検出器ユニット２の筐体３０（図４参照）に電気的に機械的に接続するものである。

検出器基板２０Ａには、図３（ａ）（ｂ）に示すよう両面に、複数の検出器２１が平面状に配列されている（図では片面当り、横１６個×縦４個の合計６４個）。この横１６個の検出器２１は、撮像装置１１の中心軸Ｚ方向、すなわち検査台１４の長手方向に配列している。そして、検出器２１は、検出部４の半径方向に４列配置している。なお、検出器基板２０Ａに設置される検出器２１は、極力密に検出器基板２０Ａ上に設置されることが望ましい。これは、検出器２１の実装率が高い（検出器２１相互間の隙間が狭い）ほど、γ線の検出効率が向上し、検出器２１の配列ピッチが小さいほど、撮像するＰＥＴ画像の空間分解能が高まるからである。

検出器２１は、面積が４〜１２０平方ｍｍを有し、薄板状の半導体材料の複数の単結晶が、相互に電極で仕切られ、単結晶の厚み方向に並んで配置された並列配列構造を有している。この半導体材料は、ＣｄＴｅ（テルル化カドミウム）、ＴｌＢｒ（臭化タリウム）、ＧａＡｓ（ガリウム砒素）等のいずれかの単結晶で構成されている。また、電極は、Ｐｔ（白金）、Ａｕ（金）、Ｉｎ（インジウム）等のいずれかの材料が用いられる。検出器２１は、半導体放射線検出器である。

かかる構成により、放射性薬剤が投与された被検者が横たわっている検査台１４が移動され、被検者が、複数の検出器ユニット２で取り囲まれた空間Ｓ内に挿入される。複数の検出器２１の各々は、その被検者の体内から放出された５１１ｋｅＶのγ線（放射線）を検出して、そのγ線のエネルギ（半導体材料と相互作用を起こしたエネルギ）に対応したγ線検出信号（放射線検出信号）を出力するものである。そして、詳細な説明は省略するが、このようにして検出されたγ線の波高値、時刻情報、および検出した検出器２１に対するアドレス情報（検出器ＩＤ）に基づいて、設定値を超える波高値の一対のγ線を検出した一対の検出器２１の位置が特定されることになる。

信号処理基板２０Ｂは、それぞれの検出器２１において出力されたγ線検出信号を処理する、信号処理装置である集積回路（デジタルＡＳＩＣ２６，ＡＤＣ２５，アナログＡＳＩＣ２４）が搭載されている。これら集積回路は、検出器２１が検出した放射線（γ線）の微弱なγ線検出信号を増幅し、検出したγ線のエネルギ及び検出した時刻を計測する。このエネルギ及び検出時刻データに検出器ＩＤを付加してパケットデータ（デジタルデータ）とし、基板コネクタＣ２経由でデータ処理装置１２（図２参照）に転送する。

そして、このデータ処理装置１２では、前記したように、この転送されたパケットデータに基づき多数対のγ線（放射線）を検出した多数対の検出器２１のそれぞれの位置を特定し、これらの位置情報を用いて作成されたＰＥＴ画像情報が表示装置１３に表示される。具体的には、同時計測装置１２Ａにおいて、複数の検出データの検出時刻データを比較し、同時計測時間窓長（例えば１０ｎｓ）以内である２データを有効データ対と判定する。さらに、画像作成装置１２Ｂにおいて、前記有効データ対の検出器ＩＤよりγ線対の飛翔方向データを集積し本データより画像再構成を実施してＰＥＴ画像情報を生成し、表示装置１３にそのＰＥＴ画像情報を表示する。

電磁遮蔽カバー２２は、信号処理基板２０Ｂの上に、前記集積回路を覆うように配置されている。これは、集積回路から発生する電磁波が、検出器２１に作用し、検出器２１から出力する微弱なアナログ信号にノイズ成分が重畳してＳＮ比が劣化する現象を回避することを目的とする。このため、この電磁遮蔽カバー２２は、電磁波が漏洩して直接に検出器２１を照射しないように、又は検出器２１から出力する微弱アナログ信号に電磁波（ノイズ）が重畳しないように、電磁波を発生させる集積回路の全体を隙間がないように覆って構成されることが望ましい。また、電磁遮蔽カバー２２の材質は、アルミニウム又はアルミニウム合金である。なお、アナログＡＳＩＣ２４の検出器２１の側半分が、電磁遮蔽カバー２２で覆われていないのは、この部分に検出器２１から出力する微弱アナログ信号の入力端子があるからである。また、検出器２１の反対側のアナログＡＳＩＣ２４にはデジタル信号が入出力しており、この部分からの電磁波の放出を制限する意味でもある。電磁遮蔽カバー２２の信号処理基板２０Ｂの表面からの高さは、検出器２１の検出器基板２０Ａの表面からの高さよりも低い。

検出器ユニット２は、図４に示すように、複数（図では３×４＝１２枚）の前記した結合基板２０と、この１２枚の結合基板２０に電圧を供給する高圧電源ＰＳと、結合基板２０のそれぞれから基板コネクタＣ２経由で出力された前記パケットデータを集約するＦＰＧＡ３１と、これら集約されたパケットデータをデータ処理装置１２に送信するデータ転送装置３８と、これら要素部品を支持して収納する筐体（ハウジング）３０を備える。

筐体３０は、図４に示すように横断面が矩形（好ましくは、長方形）である筒状体３０ｄを有し、筒状体３０ｄの一端に天板３０ａが取り付けられている。筒状体３０ｄは、四方に側壁を有する。筺体３０内の空間は、筒状体３０ｄの他端側で開放されている。筒状体３０ｄのその他端は開口端３０ｂである。１２枚の結合基板２０は、その平面が筒状体３０ｄの幅の広い側壁に向いて配置されている。３枚の結合基板２０が筺体３０の長手方向に直列に配置され、その長手方向と直交する方向に４枚の結合基板２０が並列に配置される。天板３０ａには受け側コネクタＣ３が設けられている。この受け側コネクタＣ３は、結合基板２０の一端に設けられた基板コネクタＣ２に接続されることにより、筐体３０と結合基板２０とを結合している。更に、結合基板２０は、信号処理基板２０Ｂの部分を貫通する基板固定棒３２により筐体３０に固定されている。高圧電源ＰＳは筒状体３０ｄに取り付けられる。
検出器基板２０Ａの検出器２１が取り付けられている部分は、筒状体３０ｄの開口端３０ｂよりも突出している。すなわち、結合基板２０に設けられた全ての検出器２１は、筺体３０の外側に位置している。

本実施形態で用いているＣｄＴｅを半導体材料とする検出器２１は、光に反応して電荷を発生することから、外部からの光が侵入してこの検出器２１に照射しないように遮光が施されている。具体的には、図６に示す、筐体３０やユニット支持部４１は、アルミニウムまたはアルミニウム合金といった遮光性を有する材料から構成され、両者が嵌合する部分も含め、光が侵入する隙間をなくすように構成されている。

空間Ｓの方向から侵入する光に対しては、円筒の形状である遮光円筒４２をその外周面が検出器基板２０Ａの自由端の近傍に位置するように配置して、この光が検出器２１に到達するのを防御する。アルミニウム合金（またはアルミニウム）製の遮光円筒４２はユニット支持部４１に取り付けられる。なお、図５に示すように、この遮光円筒４２は、円筒形状を有する検出部４の内周面、および検出部４の、ユニット支持部４１よりも内側に位置する両側壁（検査台１４の長手方向における側壁）を形成することとなる。また、この空間Ｓの方向から侵入する光を防御する他の方法として、図４に示すように、開口端３０ｂから露出する検出器基板２０Ａの全体を覆うように、破線で示す遮光カバー３０ｃを筐体３０に設けてもよい。遮光カバー３０ｃの替わりに遮光膜を検出器２１に塗布してもよい。遮光円筒４２は電磁遮蔽部材でもある。

図６に戻って説明を続ける。
図６に示す検出器ユニット２においては、集積回路から発生する電磁波から検出器２１を防御するために、図３で示される電磁遮蔽カバー２２に替わり電磁遮蔽部材２３を用いている。この電磁遮蔽部材２３は、電磁波を発生する集積回路（デジタルＡＳＩＣ，ＡＤＣ２５等）、及び検出器基板２０Ａの間において、前記電磁波が漏洩して直接に検出器２１を照射しないように、筐体３０の開口を目張りしている。

電磁遮蔽部材２３は、図６では、隣接するアナログＡＳＩＣ２４の間に形成される空間を埋めるように配置されているが、これは一例を示すものであって、電磁遮蔽部材２３は、電磁波を発生する集積回路と検出器２１又はその出力信号である微弱なアナログ信号の伝達部との間を仕切る任意の位置において設置することができる。また、電磁遮蔽部材２３として弾性を有する例えばゴムのようなもので構成すれば、目張りを行う作業がより簡便化し、さらに、核医学診断装置を移送する際に発生する結合基板２０のたわみ方向の振動を抑制する効果も得られる。

次に、図５、及び図６を参照して、検出器ユニット２を、床に据付けられる支持部材（図示せず）に取り付けられた筒状のユニット支持部（環状の支持部材）４１に装着させた態様について説明する。前述の検出部４は、多数の検出器ユニット２を、図５に示すユニット支持部４１に取り付けることによって構成される。これらの検出器ユニット２はユニット支持部４１の周方向に配置される。このため、検出器２１も空間Ｓを取り囲むように配置される。検出器ユニット２は、図５に示すように、ユニット支持部４１に形成された開口４５に検出器基板２０Ａを挿入することによって、ユニット支持部４１に取り付けられる。筐体３０の開口端３０ｂは、ユニット支持部４１の外側に図６に示すように設けられたフランジ４３Ａ内に挿入、引き抜き自在に配置される。また、筺体３０の開口端３０ｂはユニット支持部４１と接触する。フランジ４３Ａは、ユニット支持部４１に取り付けられた筺体３０の筒状体３０ｄの開口端３０ｂの端部を取り囲んでおり、筺体３０に対する位置決め部材となる。フランジ４３Ａを設けることによって、検出器ユニット２を、検出部４の周方向および軸方向に位置ずれさせることなく所定の位置に高精度に保持できる。

検出器ユニット２がユニット支持部４１に取り付けられることによって、各検出器基板２０Ａは、検出器２１の設置面が検出部４の周方向を向くように、すなわち検査台１４の移動方向と並行に配置される。検出器基板２０Ａの検出器２１が取り付けられている部分が筺体３０から突出しているため、検出器基板２０Ａに多数設けられた検出器２１は、ユニット支持部４１よりも内側に配置される。そして、図６に示されるように、隣接する検出器ユニット２における検出器基板２０Ａの先端に設けられた検出器２１は、周方向に間隔が隔てられることなく、稠密配置することが可能になる。さらに、検出器ユニット２は全体として、図７に示すように、ユニット支持部４１の中心に向くように検出器基板２０ユニット支持部４１の外周面に多数、着脱自在に配置されている。このため、核医学診断装置（ＰＥＴ装置）１では、通常、十万〜数十万個（／ｃｈ）と膨大な数の検出器２１が使用されている。しかしながら、検出器ユニット２を簡単な手作業でユニット支持部４１に取り付けることにより、多数の検出器２１を取り付けた撮像装置１１の製造に要する時間が短縮できる。
空間Ｓ内に移動により検査台１４を挿入することは、筒状のユニット支持部４１の内部に検査台１４を挿入することである。なぜならば、ユニット支持部４１が空間Ｓを取り囲んでいる。

外部から侵入する電磁波が検出器２１周りに照射するのを防ぐために、電磁遮蔽が施されている。具体的には、図６に示す筐体３０やユニット支持部４１は、アルミニウムやアルミニウム合金といった電磁遮蔽性を有する材料から構成され、両者が嵌合する部分も含め、電磁波が侵入しないように構成されている。電磁遮蔽部材を使用した遮光円筒４２が、その内周面を検出器基板２０Ａの自由端の近傍に位置するように配置して、ユニット支持部４１に取り付けられる。遮光円筒４２は、空間Ｓの方向から検出器２１への電磁波の進入を阻止する。

本実施形態における電磁遮蔽及び遮光方法はそれらに限定されない。例えば図６に示す外縁カバー４４を使用する方法もある。外縁カバー４４は、電磁遮蔽部材であり遮光部材でもあるアルミニウム（またはアルミニウム合金）製である。外縁カバー４４は、ユニット支持部４１の外側を取り囲み、ユニット支持部４１に取り付けられた全検出器ユニット２を覆い、図示していないが遮光円筒４２に着脱可能に取り付けられている。外縁カバー４４は、外部からの電磁波や光の入射を阻止する。

（比較例と対比させた効果の説明）
次に、本実施形態にかかる検出器ユニット２による効果について説明する。ここで、本実施形態の効果をより明確に示すために、図１０に示した比較例と対比させて説明することとする。
ここで示す比較例は、特願２００３−３４０６８８（本発明の出願時点において未公開）に記載されている、核医学診断装置に関するものである。図１０に示すように、比較例のＰＥＴ装置１０１の撮像装置１１１は、図示しない被検者が貫通する空間Ｓと、この被検者の胴回り方向が円周方向となるように配置された中空円筒形状の検出部１０４とを含む構成をとる。検出部１０４の側面には、検出器ユニット１０２が挿入、引き抜き自在にはめ込まれる開口を有するユニット支持部１０５が設けられている。検出器ユニット１０２は、図１０の白抜矢印で示されるように、検出部１０４の側面方向からユニット支持部１０５に挿入されて、撮像装置１１１に対して交換が容易に装着されることになる。

ところで、図１０に示す、比較例のＰＥＴ装置１０１は、検出器基板（または検出器）の実装密度が低下する問題を有する。すなわち、比較例の検出器ユニット１０２は、検出器基板１２０及び信号処理基板１２１を有する複数の結合基板１１５を、本実施形態の図４のように、筺体３０Ａ内に配置している。筺体３０Ａは、本字形態に用いられる筺体３０とことなり、結合基板１１５全体を取り囲んでいる。検出器基板１２０に取り付けられた全ての半導体放射線検出器は、筺体３０Ａ内に存在する。このため、ユニット支持部１０５に複数の検出器ユニット１０２を取り付けた場合、隣接している検出器ユニット１０２のそれぞれの筺体３０Ａが、図１１に示すように、それらの検出器ユニット１０５の検出器基板１２０Ａと検出器基板１２０Ｂとの間に存在することになる。このような構成では、検出器基板１２０Ａと検出器基板１２０Ｂとの間隔が、１つの検出器ユニット１０２内で隣接している検出器基板１２０相互の間隔よりも広くなる。したがって、比較例では撮像装置１１１における検出器基板、すなわち、検出器の実装密度の低下が避けられない。

これに対し、本実施形態では、検出器基板２０Ａの検出器２１が取り付けられている部分が筺体３０の外側に位置するため、図７に示すように、検出器ユニット２を比較例（図１１）に比較して多数装着することが可能となった（図中、比較例は２０個に対して本実施形態では２４個）。よって、本実施形態は、検出器の交換が容易な検出器ユニット２の構成を維持しつつ、検出器２１の検出部４の周方向への稠密配置が可能である。

本実施の形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１）結合基板２０（図６）の複数をユニット化した検出器ユニット２を、ユニット支持部４３に設置するため、多数の検出器２１を取り付ける必要のあるＰＥＴ装置１、具体的には撮像装置１１の製造時間が大幅に短縮される。検出器２１の故障等の不具合が発生した場合は、当該故障した検出器２１を含む検出器ユニット２を交換すれば良く、保守点検等の作業も容易となる。

（２）検出器基板２０Ａをユニット支持部４１の内側から空間Ｓ（または被検者）に向けて突出するように検出器ユニット２に設けることにより、ユニット化しても検出器２１の実装密度が下がることがない。これにより、ＰＥＴ装置１において空間分解能が低下し、得られる断層映像の画質が劣化したり、検出されない部分の補完画像を作成するための数値計算が増え検査時間が増大したりするといった比較例における問題が解決される。

（３）環状のユニット支持部４１に保持されている筺体３０内に収納された複数の検出器ユニット２の検出器基板２０Ａが、筺体３０の開口４５より外部に突出して、ユニット支持部よりも内側に配置されるので、ユニット支持部４１よりも内側で、ユニット支持部４１の周方向で隣接する検出器ユニット２間に筺体３０が存在しない。このため、ユニット支持部４１よりも内側において隣接する検出ユニット２相互の検出器２１をより接近させることができ、周方向に配置できる検出器ユニット２の数が増大する。ユニット支持部４１の周方向における検出器２１の配置密度も向上する。これは、γ線の検出位置分解能が向上し、被検者の断層像の位置分解能が向上する。高位置分解能な断層像の提供は、より小さながんを見付けることが可能となり、詳細な診断が実施できる。検出器２１の配置密度を向上は、検出効率の向上をもたらし、検査時間を短縮できる。

（４）筺体３０をユニット支持部４１に着脱可能に取り付けられるため、ユニット支持部４１からの検出器ユニット２の取り外し、および検出器ユニット２のユニット支持部４１への取り付けを短時間に行うことができる。検出器２１に故障等の不具合が生じた場合には、その検出器２１を含んでいる検出器ユニット２を取り外して交換することにより、保守点検に要する時間を短縮できる。

（５）ＰＥＴ装置１の主要な故障個所である検出器２１および集積回路を基板に設置してユニット化し、交換可能にしたので、保守点検時やトラブル対策に要する作業時間も大幅に短縮できる。

（６）検出器基板２０Ａを信号処理基板２０Ｂに着脱可能に取り付けているため、その検出器基板２０Ａに設けられている検出器２１が故障した場合には、故障した検出器２１を有する検出器基板２０Ａのみを取り替えればよい。検出器２１が故障した場合に、結合基板２０全体を取り替えるといったようなムダを無くすことができる。

（７）結合基板２０、すなわち検出器基板２０Ａは、検出器２１を両面に設置しているので、片面にしか設置しない場合よりも、基板を両面搭載により共有化できる。このため、基板の数を半減することができ、周方向により密に検出器２１を配置することができる。併せて、検出器基板２０Ａの枚数を半分に減らせるので、結合基板２０を筐体３０に装着する作業等の手間が省けるというメリットもある。

（８）検出器基板２０Ｂの基板面が中心軸Ｚと平行方向になる構成をとることにより、一基板当たりに搭載可能な検出器２１の数が増加する。より高集積化した（より多チャンネル処理可能な）ＡＳＩＣの使用により、信号処理基板２０Ｂを小型化でき、検出器ユニット２、更にはＰＥＴ装置１を小型化することが可能となる。更に、信号処理基板２０Ｂの構成を変更することなく検出器ユニット２の数を増加させることが可能であり、検出器ユニット２間の検出器２１のデットスペースを小さく（検出器をより円筒形状に近付ける）ことが可能となる。このため、ユニット間の検出器デットスペースに起因するアーチファクト等の画像ノイズが低減され、より高精細なＰＥＴ画像の提供が可能となる。

（９）集積回路と検出器２１間に電磁遮蔽部材２３を配置することにより、集積回路等のデジタル回路から照射させる電磁波によるノイズが、検出器２１から出力される微弱なγ線検出信号に重畳するのを抑制できる。ノイズの低減によりγ線検出の時間精度が向上し、同時計測時間窓長をより短くすることができるので、ノイズ成分である偶発同時計測事象を減少できる。このため、ＰＥＴ画像の高画質化及び検査時間の短縮が図れる。また、ノイズの低減によりγ線のエネルギ弁別精度が向上し、被検者の体内で散乱してエネルギをロスしたγ線をより多く除去可能となる。この体内散乱線事象はノイズ成分であり、ノイズの低減によりＰＥＴ画像の高画質化及び検査時間の短縮が図れる。

（１０）弾性体の電磁遮蔽部材２３を使用することにより、目張りを行う作業がより簡便化し、さらに、核医学診断装置を移送する際に発生する結合基板２０のたわみ方向の振動を抑制する効果も得られる。

（１１）信号処理基板２０Ｂに集積回路等のデジタル回路素子を覆う電磁遮蔽カバー２２を設置することにより、電磁波によるノイズが微弱なγ線検出信号に重畳するのを抑制できる。更に、検出器ユニット２から信号処理基板２０Ｂの着脱が容易になり製作時や保守点検時及びトラブル対策時に要する作業時間も大幅に短縮できる。当然、ノイズ低減が可能であり、（９）項の通り、ＰＥＴ画像の高画質化及び検査時間の短縮が図れる。

（１２）電磁遮蔽部材である遮光円筒４２を検出器基板２０Ａの自由端よりも内側に配置することにより、外部から進入する電磁波を抑制し、微弱なγ線検出信号にノイズが重畳するのを低減できる。ノイズ低減による具体的な効果は（９）項の通りである。

（１３）検出器ユニット２に遮光カバー３０Ｃを取り付けることにより、検出器２１が出力する光によるノイズ成分を低減することができる。

（１４）遮光円筒４２を検出器基板２０Ａの自由端よりも内側に配置することにより、検出器２１が出力する光によるノイズ成分を低減することができると共に、検出器ユニット２間に必要だった遮光材が不要となる。検出器ユニット２間、つまりは検出器２１相互間の距離を縮めることができ、検出器２１の実装率が向上する。

（１５）電磁遮蔽部材であり遮光部材でもある外縁カバー４４で、ユニット支持部４１に取り付けられた複数の検出器ユニット２の外側を取り囲み、外縁カバー４４をユニット支持部４１に着脱可能に取り付けることによって、外部からの電磁波や光の検出器２１への入射を阻止できる。更に、以下の効果を得る。（イ）ユニット支持部４１と検出器ユニット２の結合部に必要だった遮光部材および電磁遮蔽部材が不要となり、ユニット支持部４１が簡素化できる。（ロ）筐体３０に必要だった遮光および電磁遮蔽機能が一部不要となり、筐体３０を簡素化でき軽量化もできる。（ハ）筐体３０に必要だった遮光性や電磁遮蔽性が一部不要となるので、筐体３０に集積回路の冷却のための通風孔を設けることが可能となり、効率よく集積回路を冷却できる。検出器ユニット２に設置した冷却ファンにより検出器ユニット２を空冷し、更に外縁カバー４４とユニット支持部４１とで形成される空間内の空気を冷却する機構を設置すれば、より一層、冷却効率を向上できる。

（第２実施形態）
次に図８、及び図９を参照して、本発明の第２実施形態の核医学診断装置であるＰＥＴ装置について説明する。なお、本実施形態の構成部品において、第1実施形態と同一の構成部品については同一符号を付し、対応する構成部品については「´」を付加して記載し、対応する詳細な説明を省略する。本実施形態のＰＥＴ装置は、前述のＰＥＴ装置１と比べて検出器ユニットの構造が異なっている。本実施形態のＰＥＴ装置のその他の構成は、ＰＥＴ装置１と同じである。本実施形態のＰＥＴ装置に用いられる撮像装置１１´は、撮像装置１１の検出器ユニット２を検出器ユニット２´に代えた構成を有する。本実施形態のＰＥＴ装置に用いられる検出器ユニット２´は、複数の結合基板２０´を筐体３０おける幅の狭い側壁と並行になるように筐体３０内に並列に配置している。結合基板２０´は、検出器基板２０Ａ´、およびＰＥＴ装置１で用いられた信号処理基板２０Ｂを含んでいる。検出器基板２０Ａ´は、ＰＥＴ装置１で用いられた検出器基板２０Ａの基板の先端の両方の角を斜め切り取って切欠Ｄを形成した点がその検出器基板２０Ａと異なっている。検出器基板２０Ａ´の他の構成は検出器基板２０Ａと同じである。切欠Ｄを形成することにより、検出器基板２０Ａ´の先端（筺体３０の外側に位置する）の両角部に傾斜面が形成される。

図８、図９に示すように、筒状のユニット支持部４１にその周方向に並べられて取り付けられた検出器ユニット２´は、筺体３０内で、全ての結合基板２０´における基板の検出器２１の設置面が空間Ｓの中心軸Ｚ方向、すなわち検査台１４の移動方向（検査台１４の長手方向）を向くように、結合基板２０´を配置している。

なお、図８（ａ）に示すように、第２実施形態における検出器基板２０Ａ´の自由端側の角は、切欠Ｄが設けられており、ユニット支持部４１の周方向に隣接する検出器基板２０Ａ´が互いに干渉しないようになっている。検出器基板２０Ａ´の切欠Ｄを除いた部分の構成は検出器基板２０Ａと同じである。この切欠Ｄにより、検出器２１の周方向の稠密度が低下することがない。

本実施の形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１５）結合基板２０は、その面を検査台１４の移動方向に向かって配置したことにより、図６に示すように、周方向の検出器２１間に基板が位置することがない。ユニット支持部４１の周方向における検出器２１の配置密度を向上できる。を稠密配置することで周方向に検出器を稠密に配置することができる。従って、（３）項の効果をより一層向上させることができる。

（１６）検出器基板２０Ａの自由端側の角部に切欠Ｄを形成する、すなわち傾斜面を設け、周方向に隣接する検出器ユニット２の検出器基板２０Ａの傾斜面同士を接触させることにより、検出器基板２０Ａ間のスペースを最小化することができる。周方向における検出器２１の配置密度を一層向上できる。検出器ユニット２間の検出器デットスペースに起因するアーチファクト等の画像ノイズを低減し、より高精細なＰＥＴ画像を提供できる。

本発明におけるＰＥＴ装置（核医学診断装置）１の基本構成を示す斜視図である。 本発明におけるＰＥＴ装置（核医学診断装置）１に被検者が載せられた状態で撮像装置の周方向の断面（図１中Ｃ−Ｃ´断面）を模式的に示す断面図である。 第1実施形態にかかる検出器ユニットの結合基板を示す図で、（ａ）は結合基板２０の全体の正面図であり、（ｂ）は側面図である。 第1実施形態にかかる検出器ユニット２の内部構成を示す斜視図である。 第1実施形態にかかる検出器ユニット２がＰＥＴ装置の検出部４に装着される態様を示す斜視図である。 第1実施形態にかかる検出器ユニット２がユニット支持部４３に嵌入した状態を示す断面図である。 第1実施形態にかかる検出器ユニット２をユニット支持部４１に設けられたユニット支持部４３のすべてに装着させた状態を示す断面図である。 （ａ）は、第２実施形態の検出器ユニット２´を装着した撮像装置１１´の部分の断面を拡大して示すの部分拡大図で、（ｂ）は、撮像装置１１´における当該拡大した部分が示されている撮像装置１１´の全体斜視図である。 第２実施形態の検出器ユニット２´の概形、及び内部構造を示す斜視図である。 比較例として示す、核医学診断装置（ＰＥＴ装置１０１）の検出器ユニット１０２を交換する際の態様を示す斜視図である。 比較例として示す、核医学診断装置（ＰＥＴ装置１０１）の撮像装置１１１の図１０中（Ａ−Ａ´）断面を示す断面図である。

符号の説明

１ ＰＥＴ装置（核医学診断装置）
２ 検出器ユニット
４ 検出部
１１ 撮像装置
１４ 検査台
２０ 結合基板（ユニット基板）
２０Ａ 検出器基板（第1の基板）
２０Ｂ 信号処理基板（第２の基板）
２１ 検出器
２２ 電磁遮蔽カバー
２３ 電磁遮蔽部材
３０ 筐体（ハウジング）
３０ａ 天板
３０ｂ 開口端
３０ｃ 遮光カバー
４１ ユニット支持部
４２ 遮光円筒
４４ 外縁カバー
Ｄ 切欠
Ｚ 中心軸

Claims (18)

1. 被検体を支持し、移動するベッドと、前記ベッドが内部に挿入される環状の支持部材、および前記支持部材の周方向に配置され前記支持部材に支持される複数の検出器ユニットを含む撮像装置とを備え、
   前記検出器ユニットは、複数の半導体放射線検出器およびこれらの半導体放射線検出器から出力される放射線検出信号を処理する集積回路を含む複数のユニット基板と、これらのユニット基板が内部に収納されて取り付けられるハウジングとを有し、
   前記複数のユニット基板の、前記半導体放射線検出器が存在する領域が、前記ハウジングの開口部より突出しており、
   前記検出器ユニットの前記領域を前記支持部材よりも内側に配置し、前記ハウジングを前記支持部材によって保持することを特徴とする核医学診断装置。
2. 前記ハウジングは前記支持部材に着脱可能に取り付けられる請求項１記載の核医学診断装置。
3. 前記ユニット基板は、第１の基板と第２の基板を含み、
   前記第１の基板は前記半導体放射線検出器を有し、前記第２の基板は前記集積回路を有する請求項１記載の核医学診断装置。
4. 前記半導体放射線検出器が、前記ユニット基板の両面に配置されている請求項１または請求項３記載の核医学診断装置。
5. 前記ユニット基板の、前記半導体放射線検出器の設置面が、前記ベッドの移動方向を向いて配置されている請求項１または請求項３記載の核医学診断装置。
6. 前記ユニット基板の、前記半導体放射線検出器の設置面が、前記支持部材の周方向を向いて配置されている請求項１または請求項３記載の核医学診断装置。
7. 前記ユニット基板の、前記支持部材よりも内側に位置する角部に傾斜面が形成され、前記支持部材の周方向において隣接しているユニット基板はそれぞれの前記傾斜面同士が接触している請求項５記載の核医学診断装置。
8. 前記ユニット基板は前記集積回路を覆う電磁遮蔽部材を有している請求項１または請求項３記載の核医学診断装置。
9. 前記検出器ユニットは、前記ハウジング内の空間を封鎖する電磁遮蔽部材を、それぞれの前記ユニット基板の前記集積回路と前記半導体放射線検出器の間に配置している請求項１または請求項３記載の核医学診断装置。
10. 前記電磁遮蔽部材は、弾性を有している請求項９記載の核医学診断装置。
11. 前記ユニット基板の前記支持部材よりも内側に位置する、前記ユニット基板の一端よりも内側に、電磁遮蔽円筒を配置し、この電磁遮蔽円筒内に前記ベッドが挿入される請求項１または請求項３記載の核医学診断装置。
12. それぞれの前記検出器ユニットは、前記ユニット基板の、前記支持部材よりも内側に位置する部分を遮光カバーで覆われている請求項１または請求項３記載の核医学診断装置。
13. 前記ユニット基板の前記支持部材よりも内側に位置する、前記ユニット基板の一端よりも内側に、遮光円筒を配置し、この遮光円筒内に前記ベッドが挿入される請求項１または請求項３記載の核医学診断装置。
14. 電磁遮蔽機能および遮光機能を有するカバーを、前記支持部材よりも外側でかつ前記複数の検出器ユニットの外側に配置して前記支持部材に取り付けた請求項１１または請求項１３記載の核医学診断装置。
15. 被検体を支持するベッドが内部に挿入される環状の支持部材を備えた核医学診断装置に用いられ、前記支持部材の周方向に配置され前記支持部材に支持される複数の検出器ユニットであって、
    複数の半導体放射線検出器およびこれらの半導体放射線検出器から出力される放射線検出信号を処理する集積回路を含む複数のユニット基板と、これらのユニット基板が内部に収納されて取り付けられるハウジングとを備え、
    前記複数のユニット基板の、前記半導体放射線検出器が存在する領域が前記ハウジングの開口部より外側に突出し、
    前記領域は前記支持部材よりも内側に配置され、前記ハウジングは前記支持部材によって保持されることを特徴とする検出器ユニット。
16. 前記ユニット基板は、第１の基板と第２の基板を含み、
    前記第１の基板は前記半導体放射線検出器を有し、前記第２の基板は前記集積回路を有する請求項１５記載の検出器ユニット。
17. 前記半導体放射線検出器が、前記ユニット基板の両面に配置されている請求項１５または請求項１６記載の検出器ユニット。
18. 前記ハウジングの前記第２の基板の表面からの高さは、前記半導体放射線検出器の前記第１の基板の表面からの高さよりも低い請求項１６記載の検出器ユニット。

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