JP2007010332A - Radiation detector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、放射性薬剤を体内に投与した後に、検出部を体内に挿入して、体内の組織に集積した放射性物質を検出する核医学検査などに好適に使用される放射線検出装置に関する。 The present invention relates to a radiation detection apparatus suitably used for a nuclear medicine examination or the like for detecting a radioactive substance accumulated in a body tissue by inserting a detection unit into the body after administering a radiopharmaceutical into the body.
従来、核医学検査において、検出部を食道、胃、腸などの消化器に挿入して、体内の組織に集積した放射性物質を検出する放射線検出装置として、例えば特許文献1〜5に記載された放射線検出内視鏡がある。これらの放射線検出内視鏡は、内視鏡のプローブに放射線の検出部を併設したもので、内視鏡により癌の疑いがある部位を見出してその部位にプローブを接近させるとともに、上記検出部により放射線を検出してその部位が癌であるか否かを確認しようとするものである。
Conventionally, in a nuclear medicine examination, for example,
この場合、上述した核医学検査においては、放射性薬剤として癌に集積する代表的な薬剤である18F−FDGが用いられることが多い。18F−FDGは、エネルギーの強いガンマ線とエネルギーの弱いベータ線の両方を放出する。 In this case, in the above-described nuclear medicine examination, 18F-FDG, which is a typical drug that accumulates in cancer as a radiopharmaceutical, is often used. 18F-FDG emits both high energy gamma rays and low energy beta rays.
食道、胃、腸などの消化器に生成する癌(消化器系癌)は、一般に厚みが薄いので放射性薬剤の集積量が少なく、そのため病巣部に集積した放射性薬剤からの放射線を体外から検出することは難しい。したがって、消化器系癌の核医学検査では、検出部を体内に挿入して検出部を病巣部に近づけた状態で、病巣部からの放射線を検出することが適当である。 Cancers that occur in the digestive organs of the esophagus, stomach, intestines, etc. (digestive system cancer) are generally thin, so there is little accumulation of radiopharmaceuticals, so radiation from radiopharmaceuticals accumulated in the lesion is detected from outside the body. It ’s difficult. Therefore, in nuclear medicine examination of digestive system cancer, it is appropriate to detect the radiation from the lesion part in a state where the detection part is inserted into the body and the detection part is brought close to the lesion part.
しかし、放射性薬剤としてガンマ線とベータ線の両方を放出する18F−FDGを用い、特許文献1〜5の放射線検出内視鏡の検出部(プローブ)を体内に挿入して病巣部からの放射線を検出する場合、下記(a)、(b)の問題が生じるものであった。
(a)ガンマ線はその特性から透過度が高いため、検出部に特定方向からの放射線のみをシンチレータに入射させるためのコリメータを設けても、ガンマ線はこのコリメータを突き抜ける。したがって、特許文献1〜5の放射線検出内視鏡では、検出部にコリメータを設けても、あらゆる方向から届くガンマ線がコリメータを突き抜けるため、特定方向からのガンマ線のみを検出することは難しい。そのため、特許文献1〜5の放射線検出内視鏡では、バックグラウンドからのガンマ線と病巣部からのガンマ線とを区別することができず、病巣部の特定は困難であると考えられる。
(b)これに対し、ベータ線はその特性から透過度が低いため、病巣部に検出部を近づけてベータ線を検出した場合、病巣部を特定できる可能性が高くなる。しかし、特許文献1〜5の放射線検出内視鏡では、ベータ線のみを検出することは困難である。
However, 18F-FDG that emits both gamma rays and beta rays is used as the radiopharmaceutical, and the radiation detection endoscope (probe) of
(A) Gamma rays have high transmittance due to their characteristics. Therefore, even if a collimator for allowing only radiation from a specific direction to enter the scintillator is provided in the detection unit, the gamma rays penetrate the collimator. Therefore, in the radiation detection endoscopes of
(B) On the other hand, since the beta ray has low transmittance due to its characteristics, when detecting the beta ray by bringing the detection unit close to the lesion, there is a high possibility that the lesion can be identified. However, in the radiation detection endoscopes of
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたもので、放射性物質がベータ線およびそれ以外の放射線を放出する場合に、ベータ線による信号に基づいて被測定部位に存在する放射性物質を検出することが可能な放射線検出装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances. When a radioactive substance emits beta rays and other radiation, the radioactive substance present in the measurement site is detected based on a signal from the beta rays. An object of the present invention is to provide a radiation detection apparatus capable of performing the above.
本発明は、前記目的を達成するため、ベータ線およびそれ以外の放射線の入射により発光する第1のシンチレータと、ベータ線不透過物質で遮蔽され、ベータ線以外の放射線の入射により発光する第2のシンチレータとを備えた検出部と、
前記第1のシンチレータによる信号および前記第2のシンチレータによる信号を用いた演算により被測定部位に存在する放射性物質を検出する演算部とを具備することを特徴とする放射線検出装置を提供する。
In order to achieve the above object, the present invention provides a first scintillator that emits light by the incidence of beta rays and other radiation, and a second light that is shielded by a beta-opaque substance and emits light by the incidence of radiation other than beta rays. A detector having a scintillator,
There is provided a radiation detection apparatus comprising: a calculation unit that detects a radioactive substance present in a measurement site by a calculation using a signal from the first scintillator and a signal from the second scintillator.
本発明の放射線検出装置は、第1のシンチレータによってベータ線およびそれ以外の放射線による信号(第1のシンチレータによる信号)を取得し、ベータ線不透過物質で遮蔽された第2のシンチレータによってベータ線以外の放射線による信号(第2のシンチレータによる信号)を取得する。そして、第1のシンチレータによる信号および第2のシンチレータによる信号を用いた演算を行うことで、被測定部位に存在する放射性物質をベータ線による信号に基づいて検出することができる。 The radiation detection apparatus of the present invention acquires beta rays and other radiation signals (signals from the first scintillator) by the first scintillator, and beta rays by the second scintillator shielded by the beta-opaque substance. The signal by the radiation other than (signal by the second scintillator) is acquired. And the radioactive substance which exists in a to-be-measured site | part can be detected based on the signal by a beta ray by calculating using the signal by a 1st scintillator, and the signal by a 2nd scintillator.
この場合、上述した第1のシンチレータによる信号および第2のシンチレータによる信号を用いた演算の方法に特に限定はないが、例えば、下記(1)〜(3)の方法を採用することができる。
(1)第1のシンチレータによる信号と第2のシンチレータによる信号との差に基づいて被測定部位に存在する放射性物質を検出する方法。
(2)第1のシンチレータによる信号と第2のシンチレータによる信号との比に基づいて被測定部位に存在する放射性物質を検出する方法。
(3)第1のシンチレータによる信号と第2のシンチレータによる信号との差、および第1のシンチレータによる信号と第2のシンチレータによる信号との比に基づいて被測定部位に存在する放射性物質を検出する方法。
In this case, the calculation method using the signal from the first scintillator and the signal from the second scintillator is not particularly limited. For example, the following methods (1) to (3) can be employed.
(1) A method of detecting a radioactive substance present in a measurement site based on a difference between a signal from a first scintillator and a signal from a second scintillator.
(2) A method of detecting a radioactive substance present in a measurement site based on a ratio between a signal from the first scintillator and a signal from the second scintillator.
(3) Detecting radioactive substances present in the measurement site based on the difference between the signal from the first scintillator and the signal from the second scintillator and the ratio between the signal from the first scintillator and the signal from the second scintillator how to.
本発明において、第1のシンチレータおよび第2のシンチレータの材質としては、例えば、プラスチックシンチレータ、ヨウ化セシウム、BGO、YAP(Ce)等を挙げることができる。また、ベータ線不透過物質の材質としては、例えば、ステンレス鋼、タングステン、タンタル、金、銀等を挙げることができる。 In the present invention, examples of the material of the first scintillator and the second scintillator include plastic scintillator, cesium iodide, BGO, and YAP (Ce). Moreover, as a material of a beta ray impermeability substance, stainless steel, tungsten, a tantalum, gold | metal | money, silver etc. can be mentioned, for example.
また、本発明において、検出部における第1のシンチレータ、第2のシンチレータおよびベータ線不透過物質の配置態様としては、例えば下記(A)、(B)の態様を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
(A)放射線入射面が先方を向いた第1のシンチレータと、その後方の放射線入射面が先方を向いた第2のシンチレータとを配置するとともに、第1のシンチレータと第2のシンチレータとの間にベータ線不透過物質を介在させる態様。
(B)放射線入射面が外側方を向いた第1のシンチレータと、その内側方の放射線入射面が外側方を向いた第2のシンチレータとを配置するとともに、第1のシンチレータと第2のシンチレータとの間にベータ線不透過物質を介在させる態様。
In the present invention, examples of the arrangement of the first scintillator, the second scintillator, and the beta-opaque substance in the detection unit include the following (A) and (B). It is not limited.
(A) The first scintillator with the radiation incident surface facing forward and the second scintillator with the rear radiation incident surface facing forward are disposed between the first scintillator and the second scintillator. A mode in which a beta-ray-impermeable substance is interposed in
(B) A first scintillator having a radiation incident surface facing outward and a second scintillator having an inner radiation incident surface facing outward, and a first scintillator and a second scintillator A mode in which a beta-opaque substance is interposed between the two.
本発明では、前述した演算を行うに当たり、第1のシンチレータの発光および第2のシンチレータの発光をそれぞれ光電子増倍管に伝送して電気信号に変換し、演算部において、変換後の第1のシンチレータによる電気信号および前記第2のシンチレータによる電気信号を用いた演算により被測定部位に存在する放射性物質を検出することができる。 In the present invention, in performing the above-described calculation, the light emission of the first scintillator and the light emission of the second scintillator are each transmitted to the photomultiplier tube and converted into an electric signal. The radioactive substance present in the measurement site can be detected by calculation using the electrical signal from the scintillator and the electrical signal from the second scintillator.
また、本発明では、検出部にコンピュータ断層撮影装置における位置決めが可能な位置決め用部材を配設することができ、これによりコンピュータ断層撮影装置で得られる画面において検出部の位置を表示することができる。この場合、コンピュータ断層撮影装置としては、CT、PET、MRI等を挙げることができる。また、上記位置決め用部材としては、重金属、水、Gd水溶液等を用いたものを挙げることができる。 Further, in the present invention, a positioning member capable of positioning in the computed tomography apparatus can be disposed in the detection unit, whereby the position of the detection unit can be displayed on the screen obtained by the computed tomography apparatus. . In this case, examples of the computed tomography apparatus include CT, PET, and MRI. Examples of the positioning member include those using heavy metals, water, Gd aqueous solution, and the like.
本発明に係る放射線検出装置は、核医学検査における体内の組織に集積した放射性物質の検出の他、例えば、原子力発電所の配管汚染の探査、構造体の欠損の非破壊検査などにも適用可能である。 The radiation detection apparatus according to the present invention can be applied to, for example, detection of radioactive substances accumulated in internal tissues in nuclear medicine examinations, for example, exploration of piping contamination in nuclear power plants, nondestructive inspection of structural defects, etc. It is.
本発明に係る放射線検出装置によれば、放射性物質がベータ線およびそれ以外の放射線を放出する場合に、ベータ線による信号に基づいて、被測定部位に存在する放射性物質を検出することができる。 According to the radiation detection apparatus according to the present invention, when a radioactive substance emits beta rays and other radiation, the radioactive substance existing in the measurement site can be detected based on a signal from the beta rays.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明するが、本発明は下記例に限定されるものではない。なお、以下では、放射性薬剤としてガンマ線およびベータ線を放出する18F−FDGを用いて核医学検査を行う場合を中心に本発明を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following examples. In the following, the present invention will be described focusing on a case where a nuclear medicine examination is performed using 18F-FDG that emits gamma rays and beta rays as a radiopharmaceutical.
(第1実施形態)
図1は本発明に係る放射線検出装置の第1実施形態を示す全体斜視図、図2は同装置の検出部の縦断面図、図3は同装置の検出部の横断面図、図4は同装置の回路構成図である。
(First embodiment)
1 is an overall perspective view showing a first embodiment of a radiation detection apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a detection section of the apparatus, FIG. 3 is a transverse sectional view of the detection section of the apparatus, and FIG. It is a circuit block diagram of the same apparatus.
本例の放射線検出装置は、図1に示すように、装置本体40と、装置本体40に接続されたパーソナルコンピュータ41とを具備する。装置本体40は、計装筐体29、計装筐体29に接続されたガイドチューブ32、ガイドチューブ32の先端に設けられた検出プローブ(検出部)31、およびガイドチューブ32を移動させるオートプルバック装置28を有する。パーソナルコンピュータ41は、PC本体33およびディスプレイ34を有する。オートプルバック装置28は、パーソナルコンピュータ41によって制御され、検出部31を任意に進退、屈曲および回転させることができる。
As shown in FIG. 1, the radiation detection apparatus of this example includes an apparatus
上記検出プローブ31の先端部には、第2図および第3図に示すように、正面(放射線検出面)が先方を向いた第1シンチレータ1と、その後方の正面(放射線検出面)が先方を向いた第2シンチレータ2とが互いに対向した状態で配置され、その間に円板状のベータ線不透過物質9が配置されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the front end of the
第1シンチレータ1の外周部には円筒状の第1ライトガイド3の先端部が固定され、この第1ライトガイド3の後端部には第1シンチレータ用光ファイバ群(単線)5が連結されている。また、第2シンチレータ2の背面には円板状の第2ライトガイド4が固定され、この第2ライトガイド4の背面には第2シンチレータ用光ファイバ群(単線)6が連結されている。
A distal end portion of a cylindrical first light guide 3 is fixed to the outer periphery of the
上述した各部材からなる構造体は、略円板状の先端キャップ7および遮光性のカバーチューブ8によって被覆されている。なお、第2シンチレータ2、第2ライトガイド4および第2シンチレータ用光ファイバ群(単線)6の外周と、第1ライトガイド3の内周との間にはモールド材33が配置されている。
The structure composed of the above-described members is covered with a substantially disc-
ガイドチューブ32内を通る第1シンチレータ用光ファイバ群(単線)5および第2シンチレータ用光ファイバ群(単線)6は、図4に示すように、分配器具10に連結され、さらに計装筐体29に接続されている。図4において、11は第1シンチレータ用光ファイバ群(束線)、12は第2シンチレータ用光ファイバ群(束線)、13、14は分配器具、15、16は第1シンチレータ用ランダム分配光ファイバ群、17、18は第2シンチレータ用ランダム分配光ファイバ群、19は光電子増倍管、20はディバイダ回路、21は増幅器、22は波高弁別器、23は同時計数回路、24はコントローラ、25は高圧電源、26は電源、27はパーソナルコンピュータ、28はオートプルバック装置、30は外部電源を示す。
The first scintillator optical fiber group (single wire) 5 and the second scintillator optical fiber group (single wire) 6 passing through the
本例の放射線検出装置では、第1シンチレータ1の発光および第2シンチレータ2の発光をそれぞれ光ファイバ5、6により光電子増倍管19に伝送して電気信号に変換し、増幅器21、波高弁別器22、同時計数回路23、コントローラ24を使用して、光電子増倍管19で変換した第1シンチレータ1による電気信号および第2シンチレータ2による電気信号を用いた演算により被測定部位に存在する放射性物質を検出する。
In the radiation detection apparatus of the present example, the light emitted from the
(第2実施形態)
図5は本発明に係る放射線検出装置の第2実施形態を示す全体斜視図、図6は同装置の検出部の縦断面図、図7は同装置の検出部の横断面図、図8は同装置の回路構成図である。
(Second Embodiment)
FIG. 5 is an overall perspective view showing a second embodiment of the radiation detection apparatus according to the present invention, FIG. 6 is a longitudinal sectional view of the detection section of the apparatus, FIG. 7 is a transverse sectional view of the detection section of the apparatus, and FIG. It is a circuit block diagram of the same apparatus.
本例の放射線検出装置は、図5に示すように、装置本体140と、装置本体140に接続されたパーソナルコンピュータ141とを具備する。装置本体140は、計装筐体139、計装筐体139に接続されたガイドチューブ143、ガイドチューブ143の先端に設けられた検出プローブ(検出部)142、およびガイドチューブ143を移動させるオートプルバック装置138を有する。パーソナルコンピュータ141は、PC本体146およびディスプレイ145を有する。オートプルバック装置138は、パーソナルコンピュータ141によって制御され、検出部142を任意に進退、屈曲および回転させることができる。
As shown in FIG. 5, the radiation detection apparatus of this example includes an apparatus
上記検出プローブ142の先端部には、第6図および第7図に示すように、正面(放射線検出面)が外側方を向いた断面円弧形の板状の一対の第1シンチレータ103、104が互いに対向した状態で配置されている。また、第1シンチレータ103、104の内側方には、正面(放射線検出面)が外側方を向いた断面略半円形の板状の一対の第2シンチレータ101、102が互いに対向した状態で配置されている。そして、上記第1シンチレータ103、104と第2シンチレータ101、102との間、および第2シンチレータ101と102との間にはベータ線不透過物質109が配置されている。
As shown in FIGS. 6 and 7, a pair of
第1シンチレータ103、104の後端部には、第1シンチレータ用光ファイバ群(単線)106、108が連結されている。また、第2シンチレータ101、102の後端部には、第2シンチレータ用光ファイバ群(単線)105、107が連結されている。
First scintillator optical fiber groups (single wires) 106 and 108 are connected to the rear ends of the
上述した各部材からなる構造体は、略半球状の先端キャップ110および遮光性のカバーチューブ111によって被覆されている。なお、ベータ線不透過物質109とカバーチューブ111との間の第1シンチレータ103、104が存在しない部分にはモールド材112が配置されている。
The structure including the above-described members is covered with a substantially
ガイドチューブ143内を通る第1シンチレータ用光ファイバ群(単線)106、108および第2シンチレータ用光ファイバ群(単線)105、107は、図8に示すように、分配器具113に連結され、さらに計装筐体139に接続されている。図8において、114、115は第1シンチレータ用光ファイバ群(束線)、116、117は第2シンチレータ用光ファイバ群(束線)、118、119、120、121は分配器具、122、123、124、125は第1シンチレータ用ランダム分配光ファイバ群、126、127、128、129は第2シンチレータ用ランダム分配光ファイバ群、130は光電子増倍管、131はディバイダ回路、132は増幅器、133は波高弁別器、134は同時計数回路、135はコントローラ、136は高圧電源、137は電源、141はパーソナルコンピュータ、138はオートプルバック装置、144は外部電源を示す。
The first scintillator optical fiber groups (single wires) 106 and 108 and the second scintillator optical fiber groups (single wires) 105 and 107 passing through the
本例の放射線検出装置では、第1シンチレータ103、104の発光および第2シンチレータ101、102の発光をそれぞれ光ファイバ106、108、105、107により光電子増倍管130に伝送して電気信号に変換し、増幅器132、波高弁別器133、同時計数回路134、コントローラ135を使用して、光電子増倍管130で変換した第1シンチレータ103、104による電気信号および第2シンチレータ101、102による電気信号を用いた演算により被測定部位に存在する放射性物質を検出する。
In the radiation detection apparatus of this example, the light emission of the
上述した第1実施形態および第2実施形態の放射線検出装置を用いて核医学検査を行う場合、放射性薬剤(18F−FDG)を体内に投与した後に、検出部を体内、例えば食道、胃、腸などの消化器に挿入して、第1シンチレータによる信号(ガンマ線およびベータ線による信号)および第2シンチレータによる信号(ガンマ線のみによる信号)を得る。この場合、検出部の進退、屈曲および回転を適宜行う。なお、第1シンチレータに入射するガンマ線量と、第2シンチレータに入射するガンマ線量とは等しくなるように調整されている。そして、光電子増倍管で変換した第1シンチレータによる電気信号および第2シンチレータによる電気信号を用いた演算により、被測定部位に存在する放射性物質を検出する。 In the case of performing a nuclear medicine examination using the radiation detection apparatus of the first embodiment and the second embodiment described above, after the radiopharmaceutical (18F-FDG) is administered into the body, the detection unit is placed in the body, for example, the esophagus, stomach, intestine. To obtain a signal by the first scintillator (signal by gamma rays and beta rays) and a signal by the second scintillator (signal by gamma rays alone). In this case, advancement / retraction, bending, and rotation of the detection unit are appropriately performed. The gamma dose incident on the first scintillator and the gamma dose incident on the second scintillator are adjusted to be equal. And the radioactive substance which exists in a to-be-measured site | part is detected by the calculation using the electric signal by the 1st scintillator converted by the photomultiplier tube, and the electric signal by the 2nd scintillator.
この場合、演算方法としては、前述したように、第1シンチレータによる信号と第2シンチレータによる信号との差、および第1シンチレータによる信号に対する第2シンチレータによる信号の割合の一方または両方に基づいた方法を採用することができる。 In this case, as described above, as described above, the method is based on one or both of the difference between the signal from the first scintillator and the signal from the second scintillator and the ratio of the signal from the second scintillator to the signal from the first scintillator. Can be adopted.
この場合、ディスプレイには、例えば、第1シンチレータによる信号に基づくガンマ線およびベータ線の合計測定値、第2シンチレータによる信号に基づくガンマ線のみの測定値、第1シンチレータによる信号と第2シンチレータによる信号との差に基づくベータ線のみの測定値などを表示することができる。さらに、検出部の走査による測定値の高い部位や低い部位等の位置情報を表示することもできる。 In this case, the display includes, for example, a total measured value of gamma rays and beta rays based on a signal from the first scintillator, a measured value of only gamma rays based on a signal from the second scintillator, a signal from the first scintillator and a signal from the second scintillator. It is possible to display the measured value of only the beta ray based on the difference between the two. Further, it is possible to display position information such as a part having a high measurement value or a part having a low measurement value by scanning of the detection unit.
第1実施形態および第2実施形態の放射線検出装置によれば、放射性薬剤としてガンマ線およびベータ線を放出する18F−FDGを用いた場合に、ベータ線による信号に基づいて、病巣部に存在する放射性物質を検出して、病巣部を特定することができる。すなわち、ベータ線はエネルギーが弱く透過度が低いため、病巣部以外の場所でのベータ線計数値は低く、病巣部付近からのベータ線計数値は高いため、両者を区別することができ、病巣部を特定することが可能である。 According to the radiation detection apparatus of 1st Embodiment and 2nd Embodiment, when 18F-FDG which discharge | releases a gamma ray and a beta ray is used as a radiopharmaceutical, the radioactivity which exists in a lesion part based on the signal by a beta ray By detecting the substance, the lesion can be identified. In other words, since beta rays have low energy and low permeability, the beta ray count value at a place other than the lesion is low, and the beta ray count value from the vicinity of the lesion is high, so that the two can be distinguished. The part can be specified.
この場合、第1実施形態の放射線検出装置は、第1シンチレータおよび第2シンチレータの放射線入射面が先方を向いているので、検出部の先方からの放射線を検出することができ、そのため胃のような広い器官における病巣部の検出に有効である。また、第2実施形態の放射線検出装置は、第1シンチレータおよび第2シンチレータの放射線入射面が外側方を向いているので、検出部の外側方からの放射線を検出することができ、そのため食道、腸のような狭い管状の器官における病巣部の検出に有効である。 In this case, since the radiation incident surfaces of the first scintillator and the second scintillator are facing forward, the radiation detection apparatus of the first embodiment can detect the radiation from the front of the detection unit, and thus, like a stomach It is effective for detecting a lesion in a wide organ. In addition, since the radiation incident surfaces of the first scintillator and the second scintillator are directed outward from the radiation detection apparatus of the second embodiment, radiation from the outside of the detection unit can be detected, and therefore the esophagus, It is effective for detecting a lesion in a narrow tubular organ such as the intestine.
[実験1:検出器の性能評価]
本発明の効果を検証するために、下記のようなファントーム(模型)を作成し、下記条件でシミュレーション計算を行った。
[Experiment 1: Evaluation of detector performance]
In order to verify the effect of the present invention, the following phantom (model) was created, and simulation calculation was performed under the following conditions.
(ファントーム)
直径30cm、比重1の体組織で満たされた球体の中央に、第1実施形態の放射線検出装置のシンチレータに相当するプラスチックシンチレータ(直径6mm、厚さ1mm)が位置し、これに正対して2mm離れて直径10mm、厚さ3mmの癌が存在する。球体と同じく癌の比重も1とする。計測上問題となるのは検出対象部位以外からのバックグラウンド放射能であるが、本発明の放射線検出装置は主に上部消化管での使用を想定しているので、頭部、上肢、下肢等の遠隔部は無視できるものとし、直径30cmの球体をバックグラウンドとして置いた。
(Phantom)
A plastic scintillator (diameter: 6 mm, thickness: 1 mm) corresponding to the scintillator of the radiation detection apparatus of the first embodiment is located in the center of a sphere filled with a body tissue having a diameter of 30 cm and a specific gravity of 1 and is 2 mm facing this. There is a cancer with a diameter of 10 mm and a thickness of 3 mm. Like the sphere, the specific gravity of the cancer is also 1. The measurement problem is background radioactivity from other than the detection target site, but the radiation detection device of the present invention mainly assumes use in the upper digestive tract, so the head, upper limb, lower limb, etc. The remote part of was considered negligible, and a sphere with a diameter of 30 cm was placed as a background.
(条件)
体重60Kgの患者に放射性薬剤として185MBqの18F−FDGを投与し、薬剤は均一に体内分布するものとする。すなわち、全投与量の内、体重比に応じて直径30cmの球体に放射能が分布する。ただし、18F−FDGは癌に正常組織の3〜8倍集積することが知られているので、ここでは癌に5倍集積するとする。また、本実験において使用したプラスチックシンチレータは、垂直に18F−FDGのベータ線が入射するときの計数効率は約20%、ガンマ線が入射するときの計数効率は約1%であるため、計数効率をそれぞれ20%、1%としてシミュレートする。
(conditions)
185 MBq of 18F-FDG is administered as a radiopharmaceutical to a patient weighing 60 kg, and the drug is uniformly distributed throughout the body. That is, the radioactivity is distributed to a sphere having a diameter of 30 cm in accordance with the weight ratio in the total dose. However, since 18F-FDG is known to accumulate 3 to 8 times as much as normal tissues in cancer, it is assumed here that it accumulates 5 times as much in cancer. In addition, the plastic scintillator used in this experiment has a counting efficiency of approximately 20% when the 18F-FDG beta ray is vertically incident and approximately 1% when a gamma ray is incident. Simulate as 20% and 1% respectively.
(シミュレーション計算)
シンチレータによる計測(ここでは計算)は、18F−FDG投与後2時間で行うものとし、放射能は18F−FDGの半減期で補正したものを用いる。
1.バックグラウンド計数率
直径30cmの球体内に均一に分布する18F−FDGからシンチレータに入射する放射能を、ベータ線、ガンマ線双方について、球体内の距離、比重1の組織におけるベータ線およびガンマ線の透過率、シンチレータに対する入射放射能の立体角から計算し、それらの値にシンチレータのベータ線およびガンマ線に対する計数効率それぞれ20%、1%を乗じて計数率、すなわちベータ線カウント、ガンマ線カウントを求める。
2.癌からの計数率
直径10mm、厚さ3mmの癌からシンチレータへのベータ線およびガンマ線カウントを上記と同様の方法で求める。
(Simulation calculation)
The scintillator measurement (here, calculation) is performed 2 hours after 18F-FDG administration, and the radioactivity is corrected with the half-life of 18F-FDG.
1. Background count rate Radioactivity incident on the scintillator from 18F-FDG uniformly distributed in a sphere having a diameter of 30 cm is measured for both beta rays and gamma rays. The solid angle of the incident radioactivity on the scintillator is calculated, and these values are multiplied by 20% and 1%, respectively, for the scintillator beta ray and gamma ray, and the count rate, that is, the beta ray count and the gamma ray count are obtained.
2. Counting rate from cancer A beta ray and a gamma ray count from a cancer having a diameter of 10 mm and a thickness of 3 mm to a scintillator are obtained by the same method as described above.
(結果)
1.バックグラウンド計数率
ベータ線計数率: 61.41c/s(β2)
ガンマ線計数率: 49.50c/s(γ2)
合計:110.91c/s
2.癌からの計数率
ベータ線計数率:10.67c/s(β1)
ガンマ線計数率: 4.53c/s(γ1)
(result)
1. Background count rate Beta ray count rate: 61.41 c / s (β2)
Gamma ray counting rate: 49.50 c / s (γ2)
Total: 110.91c / s
2. Count rate from cancer Beta ray count rate: 10.67 c / s (β1)
Gamma ray counting rate: 4.53 c / s (γ1)
(18F−FDGのベータ線に対する検出限界値と測定に要する時間)
癌から検出されたベータ線に対する本検出器の検出限界は、バックグラウンドの計数値の変動範囲上限と見ることができる。バックグラウンド計数値の変動範囲上限は、バックグラウンドの合計計数率をもとにした測定時間の関数であり、カイザーの3σ法により下記式(X)で求められる。
(3/2)×{(3/T)+[(3/T)2+8Nb/T]1/2} …(X)
Nb:ガンマ線とベータ線のバックグラウンド計数率の合計
T:測定時間
(Detection limit value for 18F-FDG beta ray and time required for measurement)
The detection limit of the present detector for beta rays detected from cancer can be viewed as the upper limit of the fluctuation range of the background count value. The upper limit of the fluctuation range of the background count value is a function of the measurement time based on the total count rate of the background, and is obtained by the following formula (X) by Kaiser's 3σ method.
(3/2) × {(3 / T) + [(3 / T) 2 + 8Nb / T] 1/2 } (X)
Nb: Total of background counting rates of gamma rays and beta rays T: Measurement time
本検出器の場合、癌から検出されたベータ線の計数率は10.67c/sであるから、10.67c/s=(3/2)×{(3/T)+[(3/T)2+8×110.91/T]1/2}となり、これを解くとT=18.34となる。すなわち、本検出器は、1箇所の計測に18.34秒の時間をかければ、ベータ線の計数値がバックグラウンドの変動範囲の計数値を超えるので、高い信頼性で癌を検出することができる。 In the case of this detector, the count rate of beta rays detected from cancer is 10.67 c / s, so 10.67 c / s = (3/2) × {(3 / T) + [(3 / T ) 2 + 8 × 110.91 / T] 1/2 }, and when this is solved, T = 18.34. In other words, this detector can detect cancer with high reliability because the count value of the beta ray exceeds the count value of the background fluctuation range if it takes 18.34 seconds to measure at one place. it can.
(ベータ線計数値の計測)
本検出器により、1箇所当たりの計測に19秒をかけた場合の測定は以下のとおりとなる。
ベータ線およびガンマ線の計数率の合計=(β1+β2+γ1+γ2)×19=2396.09c/s
ガンマ線のみの計数率の合計=(γ1+γ2)×19=1026.09c/s
その差1369.52c/sがベータ線の計数値である。
(Measurement of beta ray count value)
With this detector, the measurement when 19 seconds is taken per measurement is as follows.
Total count rate of beta rays and gamma rays = (β1 + β2 + γ1 + γ2) × 19 = 2396.09 c / s
Sum of count rates of gamma rays only = (γ1 + γ2) × 19 = 1026.09 c / s
The difference 1369.52 c / s is the beta ray count value.
[実験2:検出器の性能評価]
本発明の効果を検証するために、下記のようなファントーム(模型)を作成し、下記条件でシミュレーション計算を行った。
[Experiment 2: Evaluation of detector performance]
In order to verify the effect of the present invention, the following phantom (model) was created, and simulation calculation was performed under the following conditions.
(ファントーム)
シンチレータとして、第2実施形態の放射線検出装置のシンチレータに相当するプラスチックシンチレータ(縦横6×8mm、厚さ1mm)を用いたこと以外は、実験1のファントームと同様とした。
(Phantom)
The scintillator was the same as the phantom of
(条件)
実験1の条件と同様とした。
(conditions)
The conditions were the same as those in
(シミュレーション計算)
実験1の計算と同様とした。
(Simulation calculation)
The calculation was the same as in
(結果)
1.バックグラウンド計数率
ベータ線計数率:162.56c/s(β2)
ガンマ線計数率: 87.89c/s(γ2)
合計:250.45c/s
2.癌からの計数率
ベータ線計数率:14.86c/s(β1)
ガンマ線計数率: 6.30c/s(γ1)
(result)
1. Background count rate Beta ray count rate: 162.56c / s (β2)
Gamma ray count rate: 87.89 c / s (γ2)
Total: 250.45c / s
2. Counting rate from cancer Beta ray counting rate: 14.86 c / s (β1)
Gamma ray count rate: 6.30 c / s (γ1)
(18F−FDGのベータ線に対する検出限界値と測定に要する時間)
実施例1と同様に18F−FDGのベータ線に対する検出限界値と測定に要する時間を求める。バックグラウンド計数値の変動範囲上限は、バックグラウンドの合計計数率をもとにした測定時間の関数であり、カイザーの3σ法により前記式(X)で求められる。本検出器の場合、Nb(ガンマ線とベータ線のバックグラウンド計数率の合計)=250.45c/sである。
T:測定時間
(Detection limit value for 18F-FDG beta ray and time required for measurement)
As in Example 1, the detection limit value for the beta ray of 18F-FDG and the time required for measurement are obtained. The upper limit of the fluctuation range of the background count value is a function of the measurement time based on the total count rate of the background, and is obtained by the above formula (X) by Kaiser's 3σ method. In the case of this detector, Nb (sum of background count rates of gamma rays and beta rays) = 250.45 c / s.
T: Measurement time
本検出器の場合、癌から検出されたベータ線の計数率は14.86c/sであるから、14.86c/s=(3/2)×{(3/T)+[(3/T)2+8×250.45/T]1/2}となり、これを解くとT=22.23となる。すなわち、本検出器は、1箇所の計測に22.23秒の時間をかければ、ベータ線の計数値がバックグラウンドの変動範囲の計数値を超えるので、高い信頼性で癌を検出することができる。 In the case of this detector, the count rate of beta rays detected from cancer is 14.86 c / s, so 14.86 c / s = (3/2) × {(3 / T) + [(3 / T ) 2 + 8 × 250.45 / T] 1/2 }, and when this is solved, T = 22.23. That is, this detector can detect cancer with high reliability because the count value of the beta ray exceeds the count value of the background fluctuation range if it takes 22.23 seconds to measure at one place. it can.
(ベータ線計数値の計測)
本検出器により、1箇所当たりの計測に23秒をかけた場合の測定は以下のとおりとなる。
ベータ線およびガンマ線の計数率の合計=(β1+β2+γ1+γ2)×23=6247.03c/s
ガンマ線のみの計数率の合計=(γ1+γ2)×23=2164.53c/s
その差4082.5c/sがベータ線の計数値である。
(Measurement of beta ray count value)
With this detector, the measurement when 23 seconds are taken per measurement is as follows.
Total count rate of beta rays and gamma rays = (β1 + β2 + γ1 + γ2) × 23 = 6247.03 c / s
Total of counting rate of only gamma rays = (γ1 + γ2) × 23 = 2164.53 c / s
The difference 4082.5 c / s is the beta ray count value.
以上のように、(バックグランドが均一な条件下では、)癌が存在する場合は存在しない場合に比べてベータ線およびガンマ線の計数率とガンマ線のみの計数率との差および比が大きくなる。プローブを実際に消化管内で走査した場合、バックグランド計数値が変動することが考えられるが、上記実験の通りベータ線計数値の変化が変動範囲内であるか変動範囲を超えるものであるかを逐次演算することにより癌を検出することができる。 As described above, the difference and ratio between the counting rate of beta rays and gamma rays and the counting rate of only gamma rays is greater when the cancer is present (under a uniform background) than when it is absent. When the probe is actually scanned in the gastrointestinal tract, the background count value may fluctuate, but as described above, whether the change in the beta ray count value is within the fluctuation range or exceeds the fluctuation range. Cancer can be detected by sequential calculation.
上述した実験により、本発明に係る放射線検出装置は、実際の計測上で最も問題となるバックグラウンド下でも、被測定部位に存在する放射性物質を検出する確度高く検出できることが確認された。 From the above-described experiment, it was confirmed that the radiation detection apparatus according to the present invention can be detected with high accuracy in detecting the radioactive substance existing in the measurement site even in the background that is most problematic in actual measurement.
31 検出部
1 第1シンチレータ
2 第2シンチレータ
9 ベータ線不透過物質
5 第1シンチレータ用光ファイバ群(単線)
6 第2シンチレータ用光ファイバ群(単線)
19 光電子増倍管
22 波高弁別器
23 同時計数回路
24 コントローラ
142 検出部
103 第1シンチレータ
104 第1シンチレータ
101 第2シンチレータ
102 第2シンチレータ
109 ベータ線不透過物質
106 第1シンチレータ用光ファイバ群(単線)
108 第1シンチレータ用光ファイバ群(単線)
105 第2シンチレータ用光ファイバ群(単線)
107 第2シンチレータ用光ファイバ群(単線)
130 光電子増倍管
132 増幅器
133 波高弁別器
134 同時計数回路
135 コントローラ
31
6 Optical fiber group for second scintillator (single wire)
DESCRIPTION OF
108 First scintillator optical fiber group (single wire)
105 Second scintillator optical fiber group (single wire)
107 Optical fiber group for second scintillator (single wire)
130
Claims (6)
前記第1のシンチレータによる信号および前記第2のシンチレータによる信号を用いた演算により被測定部位に存在する放射性物質を検出する演算部とを具備することを特徴とする放射線検出装置。 A detection unit comprising: a first scintillator that emits light by incidence of beta rays and other radiation; and a second scintillator that is shielded by a beta-ray-impermeable material and emits light by incidence of radiation other than beta rays;
A radiation detection apparatus comprising: a calculation unit that detects a radioactive substance present in a measurement site by calculation using a signal from the first scintillator and a signal from the second scintillator.
The radiation detecting apparatus according to claim 1, wherein a positioning member capable of positioning in a computed tomography apparatus is disposed in the detection unit.
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