JP5152327B2 - 放射線断層撮影装置、およびその製造方法 - Google Patents

放射線断層撮影装置、およびその製造方法 Download PDF

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Description

この発明は、放射線をイメージングする断層撮影装置に関し、特にブロック状の放射線検出器をリング状に配列した検出器リングを備えた断層撮影装置に関する。
医療分野において、被検体に投与されて関心部位に局在した放射性薬剤から放出された放射線(例えばγ線)を検出し、被検体の関心部位における放射性薬剤分布の断層画像を得る断層撮影装置(ECT:EmmisionComputedTomography)に使用されている。ECTには、主なものとして、PET(PositoronEmissionTomography)装置、SPECT(SinglePhotonEmissionComputedTomography)装置などが挙げられる。
PET装置を例にとって説明する。PET装置は、ブロック状の放射線検出器をリング状に配列した検出器リングを有する。この検出器リングは、被検体を包囲するために設けられているものであり、被検体を透過してきた放射線を検出できる構成となっている。
このようなPET装置の検出器リングに配備される放射線検出器には、分解能を高めるため、放射線検出器に設けられたシンチレータの深さ方向の位置弁別が可能な構成となっているものがしばしば搭載される。まずは、従来のPET装置の構成について説明する。図17に示すように、従来のPET装置50は、被検体を導入する導入孔を備えたガントリ51と、ガントリ51の内部に、放射線を検出するブロック状の放射線検出器52を導入孔を囲むように配列して形成された検出器リング53と、検出器リング53を囲むように設けられた支持部材54とを有している。そして、放射線検出器52の各々について、その支持部材54の介在する位置にブリーダ回路を備えたブリーダユニット55が設けられており、これが支持部材54と放射線検出器52とを連結している。このブリーダユニット55は、放射線検出器52における後述の光検出器62と結合している。
次に、放射線検出器52の構成について説明する。図16に示すように、従来の放射線検出器52は、放射線を蛍光に変換するシンチレータ61と、蛍光を検出する光電子増倍管(以下、光検出器と呼ぶ)62を備えている。シンチレータ61は、直方体状のシンチレータ結晶63が2次元的に配列されたものであり、光検出器62は、蛍光がいずれのシンチレータ結晶63から発したものであるのか弁別できるようになっている。すなわち、放射線検出器52は、放射線がシンチレータ61のどこに入射したのか弁別ができるようになっている。また、シンチレータ61と光検出器62の介在する位置には、蛍光を授受するライトガイド64が備えられている。
ところで、PET装置50において、検出器リング53における放射線検出器52の配列は、厳密である必要がある。PET装置50は、放射線が入射した方向を基に断層画像を得る構成となっているので、検出器リング53の放射線検出器52の配列に狂いが生じていると、その影響がPET装置50で得られる断層画像にも伝達してしまう。つまり、検出器リング53から出力されたデータを基に被検体内の放射性薬剤の局在を特定しようとしても、検出器リング53における放射線検出器52の位置が当初の設定通りになっていないと、検出器リング53で判定される放射線の入射位置は、実際の入射位置とずれたものとなってしまう。そこで、従来のPET装置50では、可能な限り放射線検出器52の配列を整然とさせるため、支持部材54を分割された区画に分けて、そこに放射線検出器を詰め込む構成を採用している。(例えば、特許文献1参照)
特開2004−279057号公報
しかしながら、従来の放射線断層撮影装置には、以下のような問題がある。すなわち、従来の構成によれば、放射線検出器52を配列するときに、その位置決めはブリーダユニット55を基準として行われてしまう。放射線検出器52は、シンチレータ結晶63のいずれかで蛍光が発したかを弁別することによって、放射線の入射位置を特定する構成となっていることからすれば、検出器リング53の構成要素のうち、整然と配列しなければならないのは、むしろシンチレータ61なのであり、ブリーダユニット55ではない。放射線検出器52を有する光検出器62と支持部材54とは、ブリーダユニット55を介して結合されているわけだから、光検出器62とブリーダユニット55との結合位置のバラツキは許されないことになる。
また、従来の放射線断層撮影装置によれば、放射線検出器52を構成するシンチレータ61と、光検出器62との結合位置のバラツキも許さない。検出器リング53において光検出器62が整然と並んでいたとしても、光検出器62とシンチレータ61との結合位置が各放射線検出器52でバラツくと、それに起因して、シンチレータ61同士の配列が乱れたものとなる。このように、従来の構成によれば、放射線検出器52を検出器リング53に配列する際、放射線検出器52の位置決めは、シンチレータ61を基準になされてはいないので、隣接する放射線検出器52におけるシンチレータ61の各々が整然と配列される保証はない。
だからといって、光検出器62とシンチレータ61の結合位置を正確なものとしようとしても、シンチレータ61と支持部材54とは、光検出器62,およびブリーダユニット55に支持される構成となっているので、各部材の結合位置のバラツキが累積されてしまう。つまり、従来の構成にとって、シンチレータ61を整然と配列して検出器リング53を形成することは容易ではない。
つまり、従来の構成によれば、たとえ精度よくシンチレータ61を形成しても、検出器リング53全体で見れば、シンチレータ61同士の配列はバラツイたものとなっており、単一の放射線検出器52における放射線の高い位置弁別機能は、PET装置には生かされることなく無駄となっている。
本発明は、この様な事情に鑑みてなされたものであって、放射線検出器を配列して検出器リングを形成する際、シンチレータの配列のバラツキを抑制し、シンチレータがより整然と配列している検出器リングを製造することにより、空間分解能が高い放射線断層撮影装置を提供することにある。
この発明は、この様な目的を達成するために次のような構成をとる。
すなわち、本発明に係る放射線断層撮影装置の製造方法は、放射線を蛍光に変換するシンチレータ結晶が縦横の第1方向、および第2方向に2次元的に配列されて構成されたシンチレータ結晶層を備えたシンチレータと、蛍光を授受するライトガイドと、蛍光を検出する光検出器とが高さ方向に積層された放射線検出器の各々が第1方向に配列されて検出器アレイが構成され、それらがリング状に配列されて構成される円環状の検出器リングを備えている放射線断層撮影装置の製造方法において、第1放射線検出器と第2放射線検出器とを第1方向に配列して、第1放射線検出器に備えられた第1シンチレータと、第2放射線検出器に備えられた第2シンチレータとの第1方向における離間距離が、シンチレータ結晶の第1方向における配列ピッチの整数倍となるようにスペーサを選択する予備配列工程と、第1放射線検出器に備えられた第1光検出器の第1方向に面した1側面を覆うようにスペーサを接着するスペーサ接着第1工程と、第1放射線検出器と第2放射線検出器とを再び第1方向に配列して、第1シンチレータと第2シンチレータとの第2方向における位置が同一となるように両放射線検出器の第2方向における位置を調節するとともに、第2放射線検出器に備えられた第2光検出器の1側面とスペーサとを接着して第1方向に伸びた検出器アレイを製造するスペーサ接着第2工程と、検出器アレイを円環状に配列させて検出器リングを形成する検出器リング形成工程を備えることを特徴とするものである。
[作用・効果]本発明によれば、シンチレータの配列のバラツキを抑制し、シンチレータがより整然と配列した検出器リングを備えた放射線断層撮影装置が製造できる。本発明の構成によれば、第1放射線検出器と、第2放射線検出器とを直列に結合させる際に、第1放射線検出器に備えられた第1シンチレータと、第2放射線検出器に備えられた第2シンチレータとの第1方向における離間距離が、シンチレータ結晶の第1方向における配列ピッチの整数倍となるようにスペーサが選択される、そのスペーサを介して両放射線検出器が結合され、検出器アレイが製造される。
したがって、検出器アレイが有するシンチレータ結晶の位置は、それがどのシンチレータに属しているかに係らず、シンチレータ結晶の配列ピッチの整数倍となるように検出器アレイ全体で統一される。シンチレータ結晶は、検出器アレイを構成する複数のシンチレータを跨いで整然と配列される。つまり、本発明によれば、検出器アレイを構成する放射線検出器の位置決めは、シンチレータを基準に行われることになる。この様にすることで、シンチレータ結晶が高精度に配列されて構成されたシンチレータが有する高い位置弁別能は、検出器リングを構成してなお生かされることになる。したがって、本発明に係る放射線断層撮影装置の製造方法に基づいて製造された放射線断層撮影装置は、シンチレータにおけるシンチレータ結晶の配列の精度を最大限に利用するように構成されるので、高い空間分解能を有することになる。
また、スペーサ接着第1工程の後段に、第1シンチレータと第2シンチレータとの対向角度を調整するためのシムを第2光検出器の1側面とスペーサの間に設置するシム設置工程を更に備えてもよい。
[作用・効果]上記構成によれば、配列される放射線検出器において、光検出器とシンチレータとが捻じれて結合されたり、光検出器の形状が例えば台形となっていたりしたとしても、第1シンチレータと第2シンチレータの向き合う側面を互いに平行とすることができる。本発明において、両放射線検出器は、それを備えた両光検出器を介して結合される。たとえ、両光検出器の向き合う側面が互いに平行となっていなかったとしても、上記構成では、両シンチレータの対向角度を変更するシムを設置するシム設置工程が備えられているので、より確実に両シンチレータを互いに平行なものとすることができる。
また、スペーサ接着第2工程では、第2光検出器の1側面とスペーサとを接着するに伴って、シムも第2光検出器の1側面とスペーサとに接着されてもよい。
[作用・効果]上記構成によれば、両光検出器は、スペーサのみならず、シムを介して結合されることができる。上記構成によれば、スペーサと第2光検出器の結合部からシムを引き抜く必要がない。したがって、スペーサ接着第2工程は、より簡単なものとなる。しかも、スペーサと第2光検出器とがシムを介して結合するので、スペーサと第2光検出器との結合面は広いものとなる。したがって、両放射線検出器は、より強固に結合されることになる。
また、上述の検出器リング形成工程は、検出器アレイを構成する放射線検出器を第1方向に伸びた支持具に固定して検出器ユニットを製造する検出器ユニット製造工程と、検出器ユニットの有するシンチレータの上面を覆うカバーを取り付けるカバー取付工程と、リング状の底板にシンチレータが底板の内部を向くように検出器ユニットを第1方向から載置することにより、検出器ユニットがリング状に並んだ円環を形成する検出器ユニット載置工程と、検出器ユニットに設けられたカバーの各々と対向する当接面を備えた柱状の位置決めジグを円環の内部に載置する位置決めジグ載置工程と、当接面に検出器ユニットに設けられたカバーを当接させることで、底板に対する検出器ユニットの位置を決定して、検出器ユニットを底板に固定する検出器ユニット固定工程とを備えていれば、より望ましい。
[作用・効果]上記構成によれば、底板に対する検出器ユニットの位置は、位置決めジグを基準に行われる。すなわち、シンチレータを覆うカバーを位置決めジグの有する当接面にカバーを当接させれば、底板に対する検出器ユニットの位置が決定されることになる。こうして、検出器リング形成工程においても、検出器ユニットの位置決めは、シンチレータを基準に行われる。しかも、シンチレータは、カバーで覆われているので、シンチレータが直に位置決めジグの当接面に当たるわけではない。したがって、検出器ユニット固定工程によってシンチレータが損傷することがない。
また、上述の検出器ユニット固定工程において、位置決めジグには、検出器ユニットの位置を示した第1目印が付されているとともに、カバーには、検出器ユニットの第2方向の位置を示した第2目印が付されており、第1目印と、第2目印を基準として底板に対する検出器ユニットを決定すればより望ましい。
[作用・効果]上記構成によれば、底板に対する検出器ユニットの位置をより正確に決定することができる。カバーに付された第2目印は、検出器ユニットの第2方向の位置を示している。したがって、位置決めジグに付された第1目印と、カバーに付された第2目印とを基準として検出器ユニットの底板に対する位置を決定すれば、検出器ユニットは、より整然と配列されることになる。
また、上述の第1目印、および第2目印は線状の目印であればより望ましい。
[作用・効果]上記構成によれば、底板に対する検出器ユニットの位置をより正確に決定することができる。位置決めジグに付された第1目印と、カバーに付された第2目印とを基準として検出器ユニットの底板に対する位置を決定する際に、両目印は線状となっているので、両目印が一致するように検出器ユニットの位置を調整するだけで検出器ユニットを整然と配列させることができる。
また、上述の放射線断層撮影装置の製造方法によって製造される放射線断層撮影装置は、検出器アレイを構成する第1,および第2放射線検出器の介在する位置に、シムを備えていてもよい。
[作用・効果]上記構成によれば、放射線検出器がより強固に連結された放射線断層撮影装置が提供できる。互いに隣接する放射線検出器は、スペーサとシムとを介して結合されるので、互いに隣接する放射線検出器の結合面は広いものとなる。したがって、両放射線検出器は、より強固に結合されることになり、より堅牢な放射線断層撮影装置が提供できる。
本発明によれば、空間分解能が高い放射線断層撮影装置を提供することができる。本発明に係る放射線断層撮影装置に備えられたシンチレータは、より整然と配列されている。シンチレータの位置を基準として、シンチレータを支持する各部材の位置を調整して検出器リングを製造するからである。検出器リングは、第1方向に放射線検出器が直列に配列された検出器ユニットを備えるが、この検出器ユニットが有する複数のシンチレータの位置は、整然としたものとなっている。具体的には、検出器ユニットを構成するシンチレータ結晶は、検出器アレイを構成する複数のシンチレータを跨いで整然と配列される。各シンチレータの離間距離がシンチレータ結晶の配列ピッチの整数倍となっているからである。また、検出器ユニットが円環状に配列されて、検出器リングが形成されるが、この検出器ユニットの位置もシンチレータの位置を基準に決定されたものである。検出器ユニットの底板に対する位置決めは、円環の内部に載置される位置決めジグとシンチレータを覆うカバーを当接させて行われるからである。このように、本発明によれば、シンチレータは、より整然と配列されることになり、結果として空間分解能が高い放射線断層撮影装置を提供することができる。
実施例1に係る放射線検出器の斜視図である。 実施例1に係る放射線断層撮影装置の構成を説明する一部破断面図である。 実施例1に係る検出器リングの構成を説明する分解斜視図である。 実施例1に係る検出器ユニットの構成について説明する平面図である。 実施例1に係る検出器アレイをz方向から見たときの平面図である。 実施例1に係る予備配列工程を説明する平面図である。 実施例1に係るシム設置工程を説明する平面図である。 実施例1に係る検出器アレイを説明する平面図である。 実施例1に係る検出器ユニットの製造方法を説明する斜視図である。 実施例1に係るカバー取付工程を説明する図である。 実施例1に係る底板の構成を説明する斜視図である。 実施例1に係る検出器ユニット載置工程を説明するx方向から見たときの平面図である。 実施例1に係る位置決めジグの構成を説明する平面図である。 実施例1に係る位置決めジグ載置工程、および検出器ユニット固定工程を説明する平面図である。 実施例1に係る後段の工程を説明する平面図である。 従来の放射線断層撮影装置の構成を説明する斜視図である。 従来の放射線断層撮影装置の構成を説明する平面図である。
符号の説明
1a 第1放射線検出器
1b 第2放射線検出器
2a 第1シンチレータ
2b 第2シンチレータ
3a 第1光検出器
3b 第2光検出器
12 検出器リング
14 検出器アレイ
15 支持具
18 シム
19 検出器ユニット
25 カバー
27 ケガキ(第2目印)
30 位置決めジグ
30b ケガキ(第1目印)
以下、本発明に係る放射線断層撮影装置の製造方法について図面を参照しながら説明する。
まず、実施例1に係る放射線断層撮影装置の製造方法の説明に先立って、実施例1に係る放射線検出器1の構成について説明する。図1は、実施例1に係る放射線検出器の斜視図である。図1に示すように、実施例1に係る放射線検出器1は、シンチレータ結晶層2D,シンチレータ結晶層2C,シンチレータ結晶層2B,およびシンチレータ結晶層2Aの順にシンチレータ結晶層の各々がz方向に積層されて形成されたシンチレータ2と、シンチレータ2の下面に設けられ、シンチレータ2から発する蛍光を検知する位置弁別機能を備えた光電子増倍管(以下、光検出器とよぶ)3と、シンチレータ2と光検出器3との間に介在する位置には、蛍光を授受するライトガイド4とを備える。したがって、シンチレータ結晶層の各々は、光検出器3に向かう方向に積層されて構成されている。また、シンチレータ結晶層2Aは、シンチレータ2における放射線の入射面となっている。なお、各々のシンチレータ結晶層2A,2B,2C,2Dは、光学的に結合され、各々の層間には、透過材tが設けられている。この透過材tの材料としては、シリコン樹脂からなる熱硬化性樹脂が使用できる。シンチレータ結晶層2Aは、放射性線源から放射されるγ線の受光部となっており、ブロック状のシンチレータ結晶がシンチレータ結晶a(1,1)を基準としてx方向に32個、y方向に32個マトリックス状に二次元配置された構成となっている。すなわち、シンチレータ結晶a(1,1)〜シンチレータ結晶a(1,32)がy方向に配列して、シンチレータ結晶アレイを形成し、このシンチレータ結晶アレイがx方向に32本配列してシンチレータ結晶層2Aが形成される。なお、シンチレータ結晶層2B,2C,および2Dについてもシンチレータ結晶がシンチレータ結晶b(1,1)、c(1,1)、およびd(1,1)のそれぞれを基準としてx方向に32個、y方向に32個マトリックス状に二次元配置された構成となっている。なお、シンチレータ結晶層2A,2B,2C,2Dの各々において、透過材tが互いに隣接するシンチレータ結晶の間にも設けられている。したがって、シンチレータ結晶の各々は、透過材tに取り囲まれていることになる。この透過材tの厚さは、25μm程度である。なお、x方向、およびy方向は、本発明の第1方向、および第2方向に相当する。また、γ線は、本発明の放射線に相当する。
また、シンチレータ2に備えられたシンチレータ結晶層2A,2B,2C,2Dには、x方向に伸びた第1反射板rと、y方向に伸びた第2反射板sとが設けられている。この両反射板r,sは、配列されたシンチレータ結晶の隙間に挿入されている。
シンチレータ2は、γ線の検出に適したシンチレータ結晶が3次元的に配列されて構成されている。すなわち、シンチレータ結晶は、Ceが拡散したLu2(1−X)XSiO(以下、LYSOとよぶ)によって構成されている。シンチレータ結晶の各々は、シンチレータ結晶層に係らず、例えば、x方向の長さが1.45mm,y方向の幅が1.45mm,z方向の高さが4.5mmの直方体をしている。また、シンチレータ2の4側端面は、図示しない反射膜で被覆されている。また、光検出器3は、マルチアノードタイプであり、入射した蛍光のx,およびyについての位置を弁別することができる。
次に、実施例1に係る放射線断層撮影装置10の構成について説明する。図2は、実施例1に係る放射線断層撮影装置の構成を説明する一部破断面図である。図2に示すように、実施例1に係る放射線断層撮影装置10は、被検体を導入する開口を有するガントリ11と、ガントリ11の内部に設けられた、ガントリ11の開口を包含するように設けられた円環状の検出器リング12を有する。被検体から照射されたγ線は、この検出器リング12に入射する。そして、放射線断層撮影装置10は、入射したγ線の強度や、入射時間、入射位置が検出器リング12により特定される構成となっている。
検出器リング12の構成について説明する。図3は、実施例1に係る検出器リングの構成を説明する分解斜視図である。図3に示すように、検出器リング12は、リング状の底板13に複数の検出器ユニット19が円環状に配列されて構成される。検出器ユニット19は、図4に示すように、例えば3個の放射線検出器1がx方向に直列した検出器アレイ14とL字型の支持具15とがz方向に結合されて構成されている。
検出器リング12をx方向から見たとき、検出器ユニット19に備えられたシンチレータ2が底板13の内部方向に向くように配列されている。したがって、検出器リング12の内部は、シンチレータ2によって覆われていることになる。なお、図3において、検出器ユニット19は、説明の便宜上、最も手前側の検出器ユニット19を省略しているため、7個しか描かれていないが、実際は、8個の検出器ユニット19が円環状に配列されている。なお、検出器ユニット19は、後述の副板15bを介して底板13にボルトとナットで締結されている。底板13には、このボルトが貫通する長孔13aが検出器ユニット19のそれぞれについて備えられている。
この検出器ユニット19の構成について説明する。図4は、実施例1に係る検出器ユニットの構成について説明する平面図である。図4に示すように、検出器ユニット19は、3個の放射線検出器1がx方向に直列に配列されている。具体的には、検出器ユニット19は、L字型の支持具15と、支持具15にz方向から結合しているとともに、放射線検出器1に電圧を供給するブリーダ回路を備えたブリーダユニット16と、ブリーダユニット16をz方向に延長するように接続された放射線検出器1とを有している。より具体的には、放射線検出器1の光検出器3がブリーダユニット16に接続されている。この様な構成となっているので、光検出器3は、ブリーダユニット16は、直接的に電圧を光検出器3に供給することができるようになっている。そして、検出器ユニット19には3個の光検出器3が備えられているが、これらの光検出器3は、板状のスペーサ17を介してx方向から接着されている。実施例1における放射線検出器1の検出器ユニット19における位置は、このスペーサ17が決定しているのであるが、その詳細は、後述のものとする。なお、図4においてシンチレータ2はx方向に9個のシンチレータ結晶が配列して構成されているが、これは、説明に好適なように図面を簡素化しているためである。実際は、シンチレータ2にはx方向に32個のシンチレータ結晶が配列している。なお、検出器ユニット19の有する3個のシンチレータ2は、図示しないアルミニウムなどからなるカバー25によって一体的に被覆されている。
支持具15はL字型となっているが、支持具15におけるx方向に伸びた主板15aに3個の放射線検出器1が接続されている。そして、主板15aより小さく、主板15aの一端部から直角に延出されたz方向に伸びた副板15bは、底板13に支持具15を固定するための部材であり(図3参照)、底板13と接続するためのネジ孔15cが形成されている。一方、主板15aには、ブリーダユニット16と接続するためのキリ穴15dが形成されている。そして、支持具15にはネジ20がこのキリ穴15dを貫通してブリーダユニット16に達している。ブリーダユニット16は、ネジ20に対応するネジ穴が設けられているので、ネジ20の各々を締結することにより、ブリーダユニット16と主板15aとが一体化する。なお、主板15aに設けられたキリ穴15dは、ブリーダユニット16の位置あわせが可能となるように、ネジ20の軸部の径よりも大きなものとなっている。また、キリ穴15dの径は、ネジ20の頭部の径よりも小さなものとなっている。
次に、図4を参照して、検出器ユニット19における隣接するシンチレータ2の離間距離Dxについて説明する。シンチレータ2は、複数のシンチレータ結晶が3次元的に配列されて構成されている。シンチレータ2におけるシンチレータ結晶の配列ピッチをDcとすると、互いに隣接したシンチレータ2の離間距離Dxは、配列ピッチDcの整数倍となっている。たとえば、シンチレータ結晶の配列ピッチは、1.5mmであるとすると、離間距離Dxは、3mmとなっている。つまり、実施例1の構成においては、離間距離Dxは、Dcの2倍となっている。なお、シンチレータ結晶の隙間には、第2反射板sや透過材tなどを含むので、シンチレータ結晶のx方向の長さがそのままシンチレータ結晶の配列ピッチとなるわけではない。なお、2倍は、本発明の整数倍に相当する。
図5は、実施例1に係る検出器アレイをz方向から見たときの平面図である。図5に示すように検出器アレイ14に備えられたシンチレータ2の各々において、そのy方向における位置は、互いに同一となっている。シンチレータ2の各々において、シンチレータ結晶の配列ピッチは同一であることからすれば、シンチレータ結晶の配列がずれることなく、検出器アレイ14に備えられたシンチレータ結晶の全てが、配列ピッチDcの整数倍の位置に配置されている。つまり、シンチレータ結晶の全てにおいて、それらのx,およびy方向における位置は、配列ピッチDcの整数倍となるように検出器アレイ14全体で統一されている。なお、図5においてシンチレータ2はy方向に9個のシンチレータ結晶が配列して構成されているが、これは、説明に好適なように図面を簡素化していることによる。実際は、シンチレータ2にはy方向に32個のシンチレータ結晶が配列している。
また、図8のように、検出器アレイ14において、互いに隣接するシンチレータ2の連結部には、スペーサ17のみならず、光検出器3の角度を調整することができるシム18を含んでいてもよい。このスペーサ17は、金属で構成されてもよいし、ベークライトで構成されてもよい。また、シム18は、テフロン(登録商標)テープで構成されることができる。
以降、この様な構成の放射線断層撮影装置の製造方法について説明する放射線検出器1をx方向に連結させるのに先立って、放射線検出器1の底面を保護ソケットで覆う。具体的には、放射線検出器1に備えられた光検出器3の底面に設けられたピンの各々を保護ソケットで覆うことで、放射線検出器1の底面は、保護ソケットで保護される。
<予備配列工程>
実施例1の構成によれば、放射線検出器1は、光検出器3同士がスペーサ17を介して接合されている。放射線検出器1をz方向から見たとき、シンチレータ2に対する光検出器3の相対的な位置は、放射線検出器1によってバラツキがある。予備配列工程においては、このバラツキを吸収し、互いに隣接する放射線検出器が有する両シンチレータ2の離間距離がDxとなるようにスペーサ17が選択される。スペーサ17は、予め、様々な厚さを有するものが形成されていて、このうちの1つが放射線検出器同士を連結するのに使用されることになる。
図6は、実施例1に係る予備配列工程を説明する平面図である。本工程のより簡潔な説明のため、第1放射線検出器1aと、第2放射線検出器1bとをx方向に連結させるものとし、第1放射線検出器1aは、第1シンチレータ2aと第1光検出器3aとを備え、同様に、第2放射線検出器1bは、第2シンチレータ2bと第2光検出器3bとを備えているものとする。そして、第1シンチレータ2aの側面のうち、第2放射線検出器1bに対向している側面をシンチレータ側面22aとし、同様に、第1光検出器3aの側面のうち、第2放射線検出器1bに対面している側面を光検出器側面23aとする。また、第2シンチレータ2bの側面のうち、第1放射線検出器1aに対面している側面をシンチレータ側面22bとする。同様に、第2光検出器3bの側面のうち、第1放射線検出器1aに対面している側面を光検出器側面23bとする。
予備配列工程においては、まず、図6(a)に示すように、実際に両シンチレータ2を距離Dxだけ離間させて、そのときの両光検出器3の離間距離Tを読み取る。図6(a)に示すように、放射線検出器1によって、シンチレータ2に対する光検出器3の相対的な位置にはバラツキがある。本工程においては、第1シンチレータ2aと第2シンチレータ2bとの離間距離Dxがx方向におけるシンチレータ結晶の配列ピッチの2倍となるとともに、両シンチレータ側面22a,22bが平行となるように両放射線検出器1a,1bの位置と向きを調整する。このときの両光検出器側面23a,23bの離間距離をTとする。そして、離間距離Tに最も近い厚さを有するスペーサ17が選択される。また、このスペーサ17のy方向の幅は、両光検出器側面23a,23bと略同一となっている。なお、図6(b)のように、光検出器3とシンチレータ2が捻じれて結合されたり、光検出器3の形状が例えば台形となっていたりして、両光検出器側面23a,23bの側面が平行となっていない場合、両光検出器側面23a,23bが最も接近している部分を離間距離Tとする。具体的には、光検出器3aの有する側辺のうち、光検出器3b側に突出した一側辺33aと、光検出器3bの光検出器側面23bとの離間距離ということになる。
<スペーサ接着第1工程>
離間距離Tが決定され、スペーサ17が選択されたあと、一旦両放射線検出器1a,1bを離反させ、スペーサ17を第1放射線検出器1aにおけるx方向に面した光検出器側面23aを覆うように接着させる。なお、x方向は、本発明の第1方向に相当する。
<シム設置工程>
実施例1に係る放射線断層撮影装置の製造方法は、必要に応じてシム設置工程を備えることができる。これは、図6(b)に示したように、両光検出器側面23a,23bの側面が平行となっていない場合、両シンチレータ2a,2bの対向角度を調整するシム18をスペーサ17と第2放射線検出器1bとの挟まれる位置に配置する工程である。図7は、実施例1に係るシム設置工程を説明する平面図である。本工程においては、まず図7(a)に示すように、第2放射線検出器1bを第1放射線検出器1aに接着されたスペーサ17にx方向から接近させ、光検出器3bの光検出器側面23bをスペーサ17に当接させる。この時点で、両シンチレータ2a,2bの離間距離Dxは、シンチレータの配列ピッチの整数倍(実施例1においては2倍)となる。そして、第2放射線検出器1bを第1放射線検出器1aに対して傾けて、両シンチレータ2a,2bの対向角度を変更し、両シンチレータ側面22a,22bが平行となるように第2放射線検出器1bを配置する。その代わり、スペーサ17と光検出器3bとは平行とならず、これらの間にはV字型の隙間が形成される。そして、この隙間を補間するのに好適な厚さを有するシム18を用意し、それをV字型の間隙に嵌め込む。
<スペーサ接着第2工程>
次に、光検出器側面23bに接着剤を塗布し、光検出器側面23aに接着されたスペーサ17にx方向から接近させる。この接着剤としては、瞬時に硬化するものではなく、硬化に所定の時間を要するものが望ましい。そして、第2放射線検出器1bをy方向に移動させて、両シンチレータ2a,2bのy方向における位置を互いに同一なものとする。この作業は、両シンチレータ2a,2bのy方向における位置が正確に一致するように、顕微鏡下で行われる。そして、接着剤を硬化させ、本工程は終了となる。こうして第1放射線検出器1aに備えられた光検出器3aの1側面と、第2放射線検出器1bに備えられた第2光検出器3bの1側面とがスペーサ17を介して接着され、x方向に伸びた検出器アレイが形成される。ちなみに、実施例1における検出器アレイ14は、第2放射線検出器1bに備えられた光検出器3bにおける光検出器側面23bと対向する側面23cにスペーサ17を介して第3放射線検出器を結合することにより、3つの放射線検出器がx方向に配列される。この第2放射線検出器1bと、第3放射線検出器とが連結される様子は、上述の各工程と同様であるので、その説明を省略する。この様にして、実施例1に係る検出器アレイ14は形成される。
図8は、実施例1に係る検出器アレイを説明する平面図である。図8に示すように、実施例1に係る検出器アレイ14は、シンチレータ2を基準に構成されている。すなわち、各シンチレータ2のx方向の離間距離Dxは、シンチレータ結晶のx方向の配列ピッチの2倍となっているとともに、各シンチレータ2にy方向の位置は、互いに同一となっている。したがって、各シンチレータ2のy方向に面した1側端のy方向における位置は、同一のPとなっている。そして、各シンチレータ2のy方向に面した他側端のy方向における位置は、同一のQとなっている。そして、シンチレータ結晶のx,およびy方向における位置は、検出器アレイ14全体で統一され、シンチレータ結晶は、検出器アレイ14を構成する複数のシンチレータ2を跨いで整然と配列される。つまり、検出器アレイ14のシンチレータ結晶の配列は、シンチレータ結晶をx方向に100個、y方向に32個だけ2次元的に配列した後、x方向について、33番目と、34番目と、67番目と、68番目に位置するy方向に伸びたシンチレータ結晶アレイを取り除いたかのような構成となっている。
また、図8の構成では、シム18は、接着剤Tによって光検出器3の1側面とスペーサ17に接着されているが、スペーサ接着第2工程の前にシム18に予め離型剤を塗布しておくことで、スペーサ接着第2工程の後で、このシム18をy方向から引っ張って、検出器アレイ14からシム18を脱離させてもよい。
<検出器リング形成工程>
実施例1に係る放射線断層撮影装置の製造方法は、検出器アレイを円環状に配列して、検出器リングを構成する検出器リング形成工程を備えている。具体的には、検出器リング形成工程は、検出器アレイ14を構成する放射線検出器の各々をx方向に伸びた支持具15に固定して検出器ユニット19を製造する検出器ユニット製造工程と、検出器ユニット19の有するシンチレータ2の上面を覆うカバー25を取り付けるカバー取付工程と、リング状の底板13にシンチレータが底板13の内部を向くように検出器ユニット19を上方向から載置して、x方向に伸びた内孔を有する円環状に検出器ユニット19を並べる検出器ユニット載置工程と、柱状の位置決めジグ30を内孔から載置する位置決めジグ載置工程と、位置決めジグ30を基準として検出器ユニット19の位置を決定して、検出器ユニット19を底板13に固定する検出器ユニット固定工程とを備えている。検出器リング形成工程の説明では、これらの各工程を順に説明する。
<検出器ユニット製造工程>
図9は、実施例1に係る検出器ユニットの製造方法を説明する斜視図である。この工程では、3つの放射線検出器1が一体化した検出器アレイ14を、L字型の支持具15の主板15aに固定して、検出器ユニット19を製造するものである。具体的には、放射線検出器の底面を覆う保護ソケットを検出器アレイ14から取り外した後、図9に示すように、露出したピン群3pの各々を、予め主板15aに配列しておいた3つのブリーダユニット16の上部に設けられたソケットに嵌め込む。このとき、ブリーダユニット16と、主板15aは、ネジ20を介して連絡しているが、ネジ20は、緩んだ状態であり、主板15aに設けられネジ20が挿通されるキリ穴15dは、ネジ20の軸部の径よりも大きなものとなっているので、ブリーダユニット16の主板15aに対する相対位置は、調整することができる。具体的には、3つのブリーダユニット16の位置を調節しながら放射線検出器のピン群3pをそのソケットに嵌め込むことができる。操作としては、検出器ユニット19をz方向から見たとき、主板15aの中心線と、シンチレータの配列におけるx方向に沿った中心線とが一致するような位置決めがなされる。そして、ネジ20を締結して、検出器アレイ14と、支持具15とを一体化させて検出器ユニット19は完成となる。
<カバー取付工程>
検出器ユニット19は、3個のシンチレータ2を有するわけであるが、カバー取付工程では、この3個のシンチレータ2を一括して覆うカバー25を取り付ける。図10は、実施例1に係るカバー取付工程を説明する図である。図10(a)に示すように、カバー25は、z方向の前方に向かって開口した開口部を有する矩形状となっている。カバー25の有する開口部のx方向の長さは、シンチレータの配列の長さよりも長く設定される。具体的には、シンチレータ2のx方向の長さ、およびy方向の幅が48mmで、シンチレータ2同士の離間距離Dxが3mmであるとすると、カバー25の開口部のx方向における長さDaは、シンチレータ2の3個分の長さである144mmと、3個のシンチレータ2の離間距離の合計である6mmとの合計の150mmよりも長く設定される。また、カバー25の開口部のy方向における幅Dbは、シンチレータ2のy方向における幅である48mmよりも広く設定される。なお、カバー25の開口部のz方向における深さDdは、カバー25がシンチレータ2を完全に覆うことができる程度に十分に深く設定される。そして、このカバー25は、アルミニウムなどで構成され、シンチレータ2を保護する目的でシンチレータ2を覆うものである。
また、図10(a)に示すように、カバー取付工程において、支持具15に備えられた副板15bに対して最も遠い位置に配置されたシンチレータ2pの3側面を覆うように、板状のカバースペーサ26a,26b,26cを設置たあと、カバー25をz方向から3個のシンチレータ2を覆うように接近させ、カバー25の有する開口部に3個のシンチレータ2の上端部を嵌合させる。カバー25の開口部のy方向における幅Dbは、シンチレータ2のy方向における幅よりも広く設定されているので、シンチレータ2とカバー25の開口部との間には、y方向について隙間が生じるはずであるが、x、およびz方向に伸びた板状のカバースペーサ26a,26bがその隙間を埋めるのである。このカバースペーサ26a,26bのy方向における厚さを変更することにより、シンチレータ2と、カバー25とのy方向における相対位置が調整できるようになっている。具体的には、カバー25におけるy方向における中心と、シンチレータの配列のy方向における中心が一致するように、シンチレータ2と、カバー25とのy方向における相対位置は調整される。また、同様に、y,およびz方向に伸びた板状のカバースペーサ26cは、シンチレータ2と、カバー25とのx方向における相対位置を調整するために設けられたものであるが、このカバースペーサ26cのx方向における厚さの設定については、後述のものとする。
図10(b)は、実施例1に係るカバーのxy平面における構成を説明する平面図である。図10(b)に示すように、カバー25の1側面には、z方向に伸びたケガキ27が設けられている。このケガキ27は、カバー25のy方向における中心を現している。シンチレータ2と、カバー25とのy方向における相対位置は、両者のy方向における中心が一致するように設定されているわけだから、ケガキ27は、カバー25におけるy方向の中心を示しているのみならず、シンチレータ2におけるy方向の中心を示していることになる。なお、カバー25のケガキ27が設けられている1側端をカバー25の位置合わせ側端25aとする。カバー25の取り付ける向きとしては、位置合わせ側端25aと、副板15bとが離反する向きが選択される。なお、このケガキ27は、本発明の第2目印に相当する。
<検出器ユニット載置工程>
次に、検出器ユニット載置工程について説明する。それに先立って、検出器ユニットを底板13に載置する。まず、底板13の構成について説明する。図11は、実施例1に係る底板の構成を説明する斜視図である。図11に示すように、内部に内孔13bを有するリング状の底板13には、円環状に配列された長孔13aが設けられている。そして、リング状の底板13における内周端部には、x方向に突出した例えば4つのダボ部13cが内向13bに沿って円環状に配列されている。
図12は、実施例1に係る検出器ユニット載置工程を説明するx方向から見たときの平面図である。図12に示すように、検出器ユニット19を、底板13の上に円環状に並べる。このときに、検出器ユニット19の副板15bと、底板13とを当接させる。副板15bには、ネジ孔15cが設けられているが、このネジ孔15cにボルトを螺合させる。そして、ボルトの軸部を底板13における長孔13aに挿通させる。そして、底板13の裏側に設けられたナットにボルトの軸部を螺入させる。この様子は、図3に示す如くである。この時点では、ボルトとナットは緩んだ状態であるので、底板13に対する検出器ユニット19の位置は、ある程度調整ができるようになっている。
<位置決めジグ載置工程>
位置決めジグ載置工程においては、検出器ユニット19で構成された円環の内部にx方向に伸びた柱状の位置決めジグ30を載置する工程である。本工程の説明に先立って、実施例1に係る位置決めジグ30の構成について説明する。図13は、実施例1に係る位置決めジグの構成を説明する斜視図である。図13に示すように、位置決めジグ30は、x方向に8回回転対称となっているx方向に伸びた柱形状となっている。また、その側面には、底板13に載置される検出器ユニット19の個数と同数の当接面31を有している。具体的には、検出器ユニット19は、底板13に8個載置れるので、位置決めジグ30は、8つの当接面31を有していることになる。
位置決めジグ30の上面30aは、8つのケガキ30bが設けられている。このケガキ30bは、位置決めジグ30の中心から放射状に設けられたものであり、その各々は、当接面31の各々における中心位置を示している。そして、位置決めジグ30をx方向から見たとき、8つのケガキ30bは、8回回転対称の放射状パターンとなっている。しかも、位置決めジグの当接面31は、8回回転対称となっているが、位置決めジグをx方向から見たとき、この回転対称の中心とケガキ30bの放射状パターンの中心とは、同一点となっている。位置決めジグ30に設けられたケガキ30bは、本発明の第1目印に相当する。
位置決めジグ30の底面には、例えば、4つのダボ穴30cが設けられている。このダボ穴30cのそれぞれは、底板13に設けられた4つのダボ部13cのそれぞれを嵌合できるようになっている。図14は、実施例1に係る位置決めジグ載置工程、および検出器ユニット固定工程を説明する平面図である。位置決めジグ載置工程においては、位置決めジグ30は、検出器ユニット19で構成された円環の内部にx方向から挿入され、底板13に載置される。このとき、底板13に設けられたダボ部13cのそれぞれは、位置決めジグ30の底面に設けられたダボ穴30cに嵌め込まれ、位置決めジグ30が底板13における定められた位置に載置できるようになっている。具体的には、リング状の底板13の中心点と、位置決めジグ30の回転対称軸とがx方向から見たとき、重複するようにダボ部13cとダボ穴30cの位置が設定されている。
<検出器ユニット固定工程>
次に、底板13における検出器ユニット19の位置を決定して、検出器ユニット19を底板13に固定する。具体的には、位置決めジグ30の当接面31と、放射線検出器ユニット19のカバー25とを当接させた状態で放射線検出器ユニット19をケガキ30bと直交する方向に摺動させ、放射線検出器ユニット19の位置を決定する。より具体的には、位置決めジグ30におけるケガキ30bと、カバー25のケガキ27との位置が一致するように放射線検出器ユニット19の位置を調整する。検出器ユニット19の調整が終了した時点で、検出器ユニット19の副板15bに設けられたボルトとナットを締結し、検出器ユニット19を底板13に固定することで、底板13における検出器ユニット19の位置が確定される。この様な位置の確定を全ての検出器ユニット19について行えば、図14に示すように、検出器ユニット19の配列が正確に8回回転対称となるように底板13に設置されることになる。
ここで、図10に示した、カバースペーサ26cのx方向における厚さの設定について説明する。カバースペーサ26cの厚さを好適なものとすることで、カバー25上端と、位置決めジグ30の上端とを同一平面上に配置させることができる。この様にすることで、位置決めジグ30におけるケガキ30bと、カバー25のケガキ27との位置合わせをより容易に行うことができる。
<後段の工程>
そして、位置決めジグ30をx方向から引き上げることにより、それを円環の内部から除去する。こうして、図15に示すような、検出器リング12が製造される。最後に、検出器リング12をガントリ11に搭載して、実施例1における放射線断層撮影装置は完成となる。
以上のように、実施例1の構成によれば、空間分解能が高い放射線断層撮影装置10を提供することができる。実施例1に係る放射線断層撮影装置10に備えられたシンチレータ2は、より整然と配列されている。シンチレータ2の位置を基準にシンチレータ2を支持する各部材の位置を調整して検出器リング12を製造するからである。検出器リング12は、検出器ユニット14を備えるが、この検出器ユニット14が有する3つのシンチレータ2の位置は、整然としたものとなっている。具体的には、検出器ユニット19を構成するシンチレータ結晶は、検出器アレイ14を構成する3つのシンチレータ2を跨いで整然と配列される。各シンチレータ2の離間距離Dxがシンチレータ結晶の配列ピッチDcの整数倍となっているからである。また、検出器ユニット19が円環状に配列されて、検出器リング12が形成されるが、この検出器ユニット19の位置もシンチレータ2の位置を基準に決定されたものである。検出器ユニット19の底板13に対する位置決めは、円環の内部に載置される位置決めジグ30とカバー25を当接させて行われるからである。このように、実施例1によれば、シンチレータ2は、より整然と配列されることになり、結果として空間分解能が高い放射線断層撮影装置を提供することができる。
この発明は、上記実施例に限られることなく、以下のように変形実施することができる。
(1)上述した実施例のいうシンチレータ結晶は、LYSOで構成されていたが、本発明においては、その代わりに、GSO(GdSiO)などのほかの材料でシンチレータ結晶を構成してもよい。本変形例によれば、より安価な放射線検出器が提供できる放射線検出器の製造方法が提供できる。
(2)上述した実施例において、シンチレータには、シンチレータ結晶層が4層設けられていたが、本発明はこれに限らない。例えば、1層のシンチレータ結晶層で構成されるシンチレータを本発明に適応してもよい。その他、放射線検出器の用途に合わせて、自在にシンチレータ結晶層の層数を調節することができる。
(3)上述した実施例において、蛍光検出器は、光電子増倍管で構成されていたが、本発明はこれに限らない。光電子増倍管に代わって、フォトダイオードやアバランシェフォトダイオードなどを用いていもよい。
(4)上述した実施例において、検出器リングは、8個の検出器ユニットから構成されていたが、本発明はこれに限らない。検出器ユニットの個数は、放射線撮像装置の用途に合わせて自由に設定することができる。それに合わせて、位置決めジグの回転対称性の設定も変更することができる。
以上のように、本発明は医療分野に使用される放射線断層撮影装置の製造方法に適している。

Claims (7)

  1. 放射線を蛍光に変換するシンチレータ結晶が縦横の第1方向、および第2方向に2次元的に配列されて構成されたシンチレータ結晶層を備えたシンチレータと、蛍光を授受するライトガイドと、蛍光を検出する光検出器とが高さ方向に積層された放射線検出器の各々が第1方向に配列されて検出器アレイが構成され、それらがリング状に配列されて構成される円環状の検出器リングを備えている放射線断層撮影装置の製造方法において、
    第1放射線検出器と第2放射線検出器とを第1方向に配列して、前記第1放射線検出器に備えられた第1シンチレータと、前記第2放射線検出器に備えられた第2シンチレータとの第1方向における離間距離が、前記シンチレータ結晶の第1方向における配列ピッチの整数倍となるようにスペーサを選択する予備配列工程と、
    前記第1放射線検出器に備えられた第1光検出器の第1方向に面した1側面を覆うようにスペーサを接着するスペーサ接着第1工程と、
    前記第1放射線検出器と前記第2放射線検出器とを再び第1方向に配列して、前記第1シンチレータと前記第2シンチレータとの第2方向における位置が同一となるように両放射線検出器の第2方向における位置を調節するとともに、前記第2放射線検出器に備えられた第2光検出器の1側面と前記スペーサとを接着して第1方向に伸びた検出器アレイを製造するスペーサ接着第2工程と、
    前記検出器アレイを円環状に配列させて検出器リングを形成する検出器リング形成工程を備えることを特徴とする放射線断層撮影装置の製造方法。
  2. 請求項1に記載の放射線断層撮影装置の製造方法において、前記スペーサ接着第1工程の後段に、前記第1シンチレータと前記第2シンチレータとの対向角度を調整するためのシムを前記第2光検出器の1側面とスペーサの間に設置するシム設置工程を更に備えることを特徴とする放射線断層撮影装置の製造方法。
  3. 請求項2に記載の放射線断層撮影装置の製造方法において、前記スペーサ接着第2工程では、前記第2光検出器の1側面と前記スペーサとを接着するに伴って、前記シムも前記第2光検出器の1側面と前記スペーサとに接着されることを特徴とする放射線断層撮影装置の製造方法。
  4. 請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の放射線断層撮影装置の製造方法において、
    前記検出器リング形成工程は、前記検出器アレイを構成する放射線検出器を第1方向に伸びた支持具に固定して検出器ユニットを製造する検出器ユニット製造工程と、
    前記検出器ユニットの有するシンチレータの上面を覆うカバーを取り付けるカバー取付工程と、
    リング状の底板にシンチレータが前記底板の内部を向くように前記検出器ユニットを第1方向から載置することにより、前記検出器ユニットがリング状に並んだ円環を形成する検出器ユニット載置工程と、
    検出器ユニットに設けられた前記カバーの各々と対向する当接面を備えた柱状の位置決めジグを前記円環の内部に載置する位置決めジグ載置工程と、
    前記当接面に前記検出器ユニットに設けられた前記カバーを当接させることで、前記底板に対する前記検出器ユニットの位置を決定して、前記検出器ユニットを前記底板に固定する検出器ユニット固定工程とを備えることを特徴とする放射線断層撮影装置の製造方法。
  5. 請求項4に記載の放射線断層撮影装置の製造方法において、前記位置決めジグには、前記検出器ユニットの位置を示した第1目印が付されているとともに、
    前記カバーには、前記検出器ユニットの第2方向の位置を示した第2目印が付されており、
    前記第1目印と、前記第2目印を基準として前記底板に対する前記検出器ユニットを決定することを特徴とする放射線断層撮影装置の製造方法。
  6. 請求項5に記載の放射線断層撮影装置の製造方法において、前記第1目印、および前記第2目印は線状の目印であることを特徴とする放射線断層撮影装置の製造方法。
  7. 請求項3に記載の放射線断層撮影装置の製造方法によって製造される放射線断層撮影装置において、
    前記検出器アレイを構成する前記第1放射線検出器、および第2放射線検出器の介在する位置に、前記シムを備えることを特徴とする放射線断層撮影装置。
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