JPS62299782A - 陽電子放射断層放射線カメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 産業上の利用分野 この発明は陽電子放射断層放射線カメラに関する。

従来の技術 従来、陽電子放射断層放射線カメラ（以下陽電子カメラ
という）では、１個のシンチレーションクリスタルに、
光電子増倍管のような光検出器が１個結合されているの
が普通であった。しかし、米国特許第４，５６３，５８
２号や英国特許第１，４０６，６８５号に開示されてい
るもののように、複数個のシンチレーションクリスタル
に１個の光電子増倍管を結合させれば、個々のクリスタ
ルを識別、解読するのに必要な光電子増倍管の数は少な
くて済むので、効率的で安価な陽電子カメラを得るのに
有利である。

発明が解決しようとする問題点 ところが、クリスタルを特定の面からずらして配置して
、千鳥状の検出リングを形成することもあり、このよう
なリングを用いると軸方向の分解能や横断面内での角度
方向サンプリングが劣化してしまうので、クリスタルと
光電子増倍管の配設数比は制限されていた。

その上、各光電子増倍管と各シンチレーションクリスタ
ルの外側境界には、検出放射線および光を導びくための
境界層があるのでむだな空間が生じ、これによっても１
個の光電子増倍管に対して配設するクリスタルの数が制
限される。しがしながら、やはり陽電子カメラに多数の
小形クリスタルを使用して効率を高め、かつ、微細サン
プリングによるカメラ揺動の不要化を果すことが望まし
い。

この発明は、シンチレーションクリスタルからの光を伝
える複数個の傾斜光ガイドを用い、極めて少ない数の光
検出器によって、多数の小形クリスタルの検出発光位置
をクリスタルの位置に拘わりなく解読できるようにする
。各クリスタルからの光出力は１個の光ガイドだけに入
りクリスタルからの散乱を低減するから、傾斜光ガイド
によってクリスタルと光検出器間にかなり高い光効率の
結合が得られる。また、光ガイドの出入口端部の大きさ
、形状をほぼ同一とすることにより効率がさらに向上す
る。光ガイドはクリスタルと検出器の配数比を高くする
ように配設される。

この発明は陽電子カメラ用の傾斜形光ガイド検出装置を
提供する。この検出装置では、各クリスタルで発生した
発光は、比例的に２個の隣接光電子増倍管へ選択的に導
入される。

しかして、２個の光電子増倍管が入力する信号の差が発
光クリスタルの位置を決定する。

この解読方法により、光電子増倍管やクリスタルに要す
るむだな空間（たとえばガラス壁）があっても、光電子
増倍管への入射光を正確に計量できる。

問題点を解決するための手段 この発明は、患者用区域の周囲を横に並んで囲む複数の
リングを形成して患者からの放射線を検出するために、
上記リングと交差する複数個の隣接クリスタル部列を形
成し、各リング上で各クリスタル部列は放射線検出用の
複数個のクリスタルを有している複数個のシンチレーシ
ョンクリスタル部面を備えた陽電子カメラに関する。各
クリスタル部列に隣り合って、該クリスタル部列からの
検出放射線を入力し、数においてクリスタル部面よりも
多い光電子増倍管のような光検出器を有する光検出器列
が設けられる。各クリスタル部列およびこれと協働する
光検出器列の間に光ガイド列を設ける。各リング上で光
ガイドの数はクリスタルの数と等しく、それぞれの光ガ
イドは、１個のクリスタルに隣接する第１端部と、光検
出器に隣り合った第２端部とを有する。光ガイドごとに
第２端部を軸方向に異なる量だけ片寄らせて、光検出器
による放射線検出クリスタルの識別を可能にする。

この発明の一実施態様によると、クリスタル部列に対し
て光検出器列を軸方向に変位させる。

この発明の他の実施態様によると、光検出器がクリスタ
ル部面よりも１個だけ多い。

この発明のさらに他の実施態様によると、各リング上の
一部の光ガイドが、１個以上の光検出器と連通ずる第２
端部を有する。

この発明のさらに他の実施態様によると、一部の光ガイ
ドが他の光ガイドの鏡像として形成されて製造を簡単化
する。好ましくは、光ガイドの正面形状は平行四辺形で
ある。

この発明のさらに他の実施態様によると、クリスタル部
列のクリスタルの数が１個のリング上でｎであるとき、
光ガイド列の光ガイドの第２端部をクリスタルの長さの
１　／　ｎだけ光ガイドごとに軸方向へ変位させる。光
電子増倍管間にむだな空間があるため僅かな変動が生じ
る。

この発明のさらに他の実施態様によると、一部の光ガイ
ドは、その第２端部が他の光ガイドの第２端部に対して
軸方向で異なる向きに変位される。

実施例 以下、実施例を用いてこの発明の詳細な説明する。

第１図には支持部材１２および複数個の検出器面を持つ
陽電子カメラ１０が示され、検出器面は、この図面では
リングとして示され、各リングは患者からの放射線を検
出するため患者収容開口部（区域）１６のまわりに横向
きに並んで配置されている。開口部１６には患者を支持
するための患者用ベッド１８が配置される。

陽電子カメラにおいては、ルビジウム８２のようなＰＩ
Ｊｉ電子同位元素が患者に注入されると、陽電子同位元
素の各原子が２本のガンマ線を一度に連続して放射する
。そこで、検出器はこれらのガンマ線を捕獲してトレー
サ分布の線を発生する。

３個の検出器面１４　、１４ａ　、　１４ｂ　（第３図
）のそれぞれがスライス上にまっすぐな部分を形成し、
隣接する検出器面間の複数の中間スライスが加え合せら
れて、１つの隣接検出面間中間のスライスを与える。こ
のような検出器面すなわちリング１４の数は任意でよい
。第２図に例示する１個のリング１４は複数個のシンチ
レーションクリスタル部２０と、光ガイド２２と、光検
出器２４とを有する。クリスタル部の種類は適宜選択で
き、例えばＢＧＯクリスタルが用いられ、光検出器の種
類も適宜選択でき、例えば光電子増倍管やシリコン・ア
バランシェ・フォトダイオードが用いられる。

第３図に３個のリング１４　、１４ａ　、　１４ｂとし
て示す複数のシンチレーションクリスタル部面は。

患者収容開口部１６のまわりに横向きに並んで配置され
た複数のシンチレーションクリスタル部２０，２０ａ、
２０ｂによって形成される。患者からの放射線を検出す
る上記クリスタル部は、各クリスタル部面すなわちリン
グと交差する複数の隣接クリスタル部列を形成している
。

すなわち、クリスタル部２０，２０ａ、２０ｂはそれぞ
れリング１４　、１４ａ、　１４ｂと交差する１つの列
を形成している。各リング上でこの列は、放射線を検出
する複数個のクリスタルを有している。

例えばリング１４上で１つの列には、８個のクリスタル
３１〜３８からなるクリスタル群を設けることができる
。同様に、同じ列のシンチレ−ションクリスタル部２０
ａ　、　２０ｂに対しても８個のクリスタルが設けられ
る。

各クリスタル部列に沿って配列された複数の光検出器に
、対応のクリスタル部列からの検出放射線が入力される
。第３図に示すように、光検出器列は光電子増倍管Ａ、
Ｂ、Ｃ。

Ｄから構成されている。各リング１４．１４ａ。

１４ｂの中のどのクリスタルが放射線を検出したかを知
るためには、光検出器列中の光検出器Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄの
数がリングの数よりも多いことが望ましいのであるが、
これについては後で詳述する。第３図の実施例では、こ
の発明の光ガイド系と共に４個の光電子増倍管を用いる
ことによって、クリスタル部列中の２４個のクリスタル
のどのクリスタルが放射線を検出したかを知ることがで
きる。

クリスタル部２０．２０ａ　、　２０ｂからなるクリス
タル部列と検出器Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄからなる検出器列との
間に複数の光ガイドが配列される。光ガイドの数はクリ
スタルの数に等しく、それぞれの光ガイドは第１端部お
よび第２端部を有する。第１．第２端部の面精、形状は
ほぼ同じである。各光ガイドの第１端部は１個のクリス
タルに隣接し、各光ガイドの第２端部は光検出器列に隣
り合って配置される。

したがって、一群の光ガイド４１〜４８の第１端部４１
ａ〜４８ａはそれぞれクリスタル３１〜３８の頂面に隣
接配置される。一方、光ガイド４１〜４８の第２端部４
１ｂ〜４８ｂは光検出器Ａ、Ｂ。

Ｃ，Ｄの列の底面に隣り合って配置される。

各クリスタル部において光ガイド４１〜４８の第２端部
４１ｂ〜４８ｂを互いに異なる量だけ軸方向に偏位させ
であるので、光検出器は、どのクリスタルが放射線を検
出したかを識別できる。

光を良好に導びくためには、正面から見た光ガイド４１
〜４８の形状を平行四辺形とするのがよい。しかし、光
ガイドの形状を平行四辺形と若干異ならせれば、光電子
増倍管とクリスタル部との間のむだな空間（すなわちガ
ラス壁）を収容できる。平行四辺形の形状においては、
光損失を防止するために傾斜角を２５度以下にしなけれ
ばならない。また、４個の光ガイドに対して残りの４個
の光ガイドは鏡像であって単に反転したものであるから
、先の４個の光ガイドの形状のものを作製すればよく製
造が簡単になる。すなわち、光ガイド４１゜４８は互い
に反転同形、光ガイド４２．４７は互いに反転同形、光
ガイド４３．４６は互いに反転同形、光ガイド４４．４
５は互いに反転同形である。

第３図、第５図に示すように、クリスタル部２０　、２
０ａ　、　２０　ｂの列に対して光検出器Ａ。

Ｂ、Ｃ，Ｄの列を垂直方向で一致させずに軸方向に偏位
させるとよい。すなわち、リング１４に対して検出器Ａ
を垂直方向で一致させずに軸方向に片寄らせることによ
ってクリスタルの解読が容易になる。

光ガイド４１〜４８を設けたことによって、各リング上
で列内に８個の一群のクリスタルをもつような小クリス
タル列を１つの検出器列で解読することが可能となり、
陽電子カメラ１０による微細サンプリングの遂行および
支持部材１ｚの機械的揺動の不要化が可能となり、さら
に、隣接光検出器間、ｉ接りリスタル間に通常存在する
むだな空間（図示せず）の除去が可能となる。

クリスタル３１が放射線を検出して光ガイド４１へ光を
放射すると、検出器Ａ、Ｂに電気信号が発生し、その大
きさの７７８が検出器Ａで生じ１／８が検出器Ｂで生じ
る。クリスタル３２で検出した放射線は光ガイド４２へ
伝へられ、この光ガイドは検出器Ａに３／４の大きさの
信号を発生し検出器已に１／４の大きさの信号を発生す
る。クリスタル３３が光ガイド４３を介して光を伝える
と検出器Ａに５／８の大きさの信号を検出器Ｂに３／８
の大きさの信号を発生する。他のクリスタルも同様に区
別された信号を検出器へ出力するので、検出器はどのク
リスタルが放射線を検出しているかを正確に識別できる
。クリスタル群の最後のクリスタル３８は光ガイド４８
を介して光を伝え、この光ガイドは検出器Ａには何等信
号を生じないが検出器已に８／８の大きさの信号を発生
する。したがって、光ガイド４１〜４８を使用すること
によって、４個の検出器Ａ、Ｂ。

Ｃ，Ｄによる２４個のクリスタルの正確な識別が可能と
なる。勿論、クリスタル部列、光ガイド列、検出器列の
長さを増せば、リングを増設できる。

クリスタル、光ガイドとしては適宜な材料を用いること
ができる。例えばクリスタルにＢＧＯを用い、光ガイド
にＢＧＯまたはプレキシガラスを使用できる。１例とし
てクリスタルは高さ３ｃｍ、幅１ｃｍ、光ガイドは高さ
１ｃｍ、幅１ｃｍであった。厚さは光電子増倍管の大き
さに依存する。

第３図〜第５図における各リング１４．１４ａ。

１４ｂ内のクリスタル部２０．２０ａ　、　２０ｂの配
置は一従来型のものであって、クリスタルは相互に片寄
りなく配置されている。しかしながら、ある用途ではこ
の発明の光ガイドを千鳥配にのクリスタルと共に用いる
のが効果的である。第６図〜第８Ｂ図は千鳥配置のクリ
スタルに適合する光ガイドの配置を示している。

すなわち、患者収容開口部のまわりに複数のクリスタル
部リング１５．１５ａ　、　１５ｂが設けられてリング
と交差する複数の隣接クリスタル部列が形成される。こ
の実施例でも、各クリスタル部列は一群のクリスタル部
からなり各リング上で放射線検出用の複数のクリスタル
を有する。クリスタル部の厚さはクリスタル８個分に相
当する。したがってリングはクリスタル５１．５２．５
３．５４および千鳥配置のクリスタル５５．５６．５７
．５８．５９．６０．６’ｌ、　６２の部分から構成さ
れる。この実施例でも一群の光ガイド７１〜７８を設け
、光ガイドの第１端部は１個のクリスタルに隣接してこ
れと協働し、第２端部は光検出器Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈの列に
隣り合って配置される。検出器Ｅが受ける８／８の大き
さの信号はクリスタル５１を示す。検出器Ｅ、Ｆのそれ
ぞれに与えられる１／２の大きさの信号はクリスタル５
６がらの信号を示す。検出器Ｅで７／８の大きさ、検出
器Ｆで１／８の大きさで生じる信号はクリスタル５２に
よる検出を示す。同様に、他のクリスタルも解読され、
検出器Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈの列へ区別された信号を与える。

この実施例でも、光ガイド７１〜７８の形状は正面から
見て平行四辺形とし、一部の光ガイドを残りの光ガイド
の鏡像とし、一部の光ガイドの第２端部を軸方向で異な
る向きに偏位させるとよい、第６図〜第８Ｂ図の実施例
では、異なる形状の光ガイドは２個用いるだけですむ。

しかして、第８Ａ図の光ガイド８０は光ガイド７１．７
２．７７゜７８と同一である。一方、第８Ｂ図の光ガイ
ド８２は光ガイド７３．７４．７５．７６と同一であり
、光ガイド７３　、７４に対しても光ガイド７５．７６
は向きが反転している。

この発明は既述の諸口的を達成しかつ他の本来の利点を
奏するものである。この発明の上記の実施例は説明のた
めに用いられたものであり、その構造及び諸都市の配置
の詳細にわたる数多くの変形がこの出願の特許請求の範
囲内で当業者によって実施できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例の斜視図、第２図は、同上の
クリスタル、光ガイド、光検出器からなり患者用区域を
囲む１個のリングを示す拡大断面構成図、第３図は、光
ガイド、光検出器と協働するシンチレーションクリスタ
ル部列の１実施例を示す拡大分解斜視図、第４図は１組
のクリスタル、光ガイドの配列を示す拡大分解斜視図、
第５図はクリスタル、光ガイド、光検出器の部分拡大正
面構成図、第６図は、光ガイド、光検出器と協働するシ
ンチレーションクリスタル部列の他の実施例を示す拡大
分解斜視図、第７図は第６図における１組のクリスタル
、光ガイドを示す拡大分解斜視図、第８Ａ図、第８Ｂ図
は、第゛６図、第７図の実施例に用いられる光ガイドの
拡大正面図である。 １４・・・リング（クリスタル部面） １６・・・患者用区域　　　　２ｏ・・・クリスタル部
２４・・・光検出器　　　　　３１〜３７・・・クリス
タル４１〜４７・・・光ガイド　　　４１ａ〜４８ａ・
・・第１端部４１ｂ〜４８ｂ・・・第２端部 特許出願人　クリントン　コアウンディションフオー　
リサーチ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、患者用区域の周囲を横に並んで囲む複数のリングを
   形成して患者からの放射線を検出するために、上記リン
   グと交差する複数個の隣接クリスタル部列を形成し、各
   リング上で各クリスタル部列は放射線検出用の複数個の
   クリスタルを有している複数個のシンチレーションクリ
   スタル部面と各クリスタル部列に隣り合って設けられて
   、該クリスタル部列からの検出放射線を入力し、数にお
   いてクリスタル部面よりも多い光検出器を有する光検出
   器列と、各クリスタル部列およびこれと協働する光検出
   器列の間に設けられた光ガイド列とを備え、各リング上
   で光ガイドの数はクリスタルの数と等しく、それぞれの
   光ガイドは、１個のクリスタルに隣接する第１端部と、
   光検出器に隣り合った第２端部とを有し、光ガイドごと
   に第２端部を軸方向に異なる量だけ片寄らせて、光検出
   器による放射線検出クリスタルの識別を可能としたこと
   を特徴とする陽電子放射断層放射線カメラ。 ２、特許請求の範囲第１項において、クリスタル部列に
   対して光検出器列を軸方向に変位させたことを特徴とす
   る陽電子放射断層放射線カメラ。 ３、特許請求の範囲第１項において、光検出器がクリス
   タル部面よりも１個だけ多いことを特徴とする陽電子放
   射断層放射線カメラ。 ４、特許請求の範囲第１項において、各リング上の一部
   の光ガイドが、１個以上の光検出器と連通する第２端部
   を有することを特徴とする陽電子放射断層放射線カメラ
   。 ５、特許請求の範囲第１項において、一部の光ガイドが
   他の光ガイドの鏡像として形成されたことを特徴とする
   陽電子放射断層放射線カメラ。 ６、特許請求の範囲第１項において、光ガイドの第１、
   第２端部は大きさ、形状においてほぼ同一であることを
   特徴とする陽電子放射断層放射線カメラ。 ７、特許請求の範囲第１項において、光ガイドの正面形
   状は平行四辺形であることを特徴とする陽電子放射断層
   放射線カメラ。 ８、特許請求の範囲第１項において、クリスタル部列の
   クリスタルの数が１個のリング上でｎであるとき、光ガ
   イド列の光ガイドの第２端部をクリスタルの長さの１／
   ｎだけ光ガイドごとに軸方向へ変位させたことを特徴と
   する陽電子放射断層放射線カメラ。 ９、特許請求の範囲第１項において、一部の光ガイドは
   、第２端部が軸方向で異なる向きに変位されていること
   を特徴とする陽電子放射断層放射線カメラ。