JP2001159682A - 核医学装置 - Google Patents

核医学装置

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JP2001159682A
JP2001159682A JP34248199A JP34248199A JP2001159682A JP 2001159682 A JP2001159682 A JP 2001159682A JP 34248199 A JP34248199 A JP 34248199A JP 34248199 A JP34248199 A JP 34248199A JP 2001159682 A JP2001159682 A JP 2001159682A
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radiation
detector unit
nuclear medicine
semiconductor detector
semiconductor
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JP34248199A
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English (en)
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卓三 ▼高▲山
Takuzo Takayama
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Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、放射線収集効率や空間分解能を低
下させることなく、エネルギー分解能を向上させ、これ
によりPET装置としての性能を保持しつつSPECT
装置としての性能を向上させたSPECT/PET兼用
装置としての核医学装置を提供することにある。 【解決手段】 放射線検出器38、39は、放射線入射
面38a、39a側に配置され、シングルフォトンに起
因して放出された140keVのエネルギーを有するガ
ンマ線を吸収して検出する半導体検出器ユニット20
a、20bと、半導体検出器ユニット20a、20bを
挟んで放射線入射面38a、39a側とは反対側に配置
され、ポジトロンに起因して放出された511keVの
エネルギーを有するガンマ線を検出するシンチレーショ
ン検出器ユニット30a、30bとを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、患者など
の被検体に放射性同位元素(ラジオアイソトープ、R
I)で標識された放射性医薬品を投与し、この被検体内
のRIから放出されるガンマ(γ)線のような放射線を
1次元的または2次元的に一定時間検出することによっ
て被検体のRI分布像などを取得するための核医学装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、患者などの被検体にRIを投与
し、この被検体から放出されるガンマ線のような放射線
を1次元的または2次元的に検出して被検体内のRI分
布を取得することにより、その体内の病変部、血流量、
脂肪酸代謝量などの機能分布像を表示するシングルフォ
トンエミッションコンピュータ断層法(SPECT)を
用いたSPECT装置や、複数の放射線検出器を備え、
ポジトロン(陽電子)がエレクトロン(陰電子)と結合
して消滅する際に180°方向に放出されるガンマ線を
同時に検出してイメージングを行う同時計数ポジトロン
エミッションコンピュータ断層法(PET)を用いた同
時計数PET装置が知られている。また、最近では、S
PECTと同時計数PETを行うために複数の放射線検
出器を備えたSPECT/PET兼用装置が知られるよ
うになってきている。これらの装置全般を核医学装置と
総称する。
【0003】シングルフォトン放出核種のRIを被検体
に投与し、シングルフォトンを対象としたSPECT収
集を行うSPECT装置に用いられる放射線検出器は、
NaI(ヨウ化ナトリウム)シンチレータの背面側(被
検体から放出される放射線が入射する面(放射線入射
面)側とは反対側)に複数の光電子増倍管(PMT)を
2次元的に配列するシンチレーション検出器ユニットに
よって構成されている。このシンチレーション検出器ユ
ニットでは、各光電子増倍管の出力信号の強度の変化を
基にしてガンマ線の入射位置が計算されるので、ガンマ
線の入射毎にその位置計算を行い、その計算結果をメモ
リに記憶し、またその計算結果を基に画像再構成を行っ
て種々のRI画像を取得する。
【0004】また、ポジトロン放出核種によるPET収
集を行うPET装置に用いられる放射線検出器は、BG
O(酸化ビスマスゲルマニウム)、LSO(Lutet
ium oxyorhosilicate)、またはY
SO(Yurium oxyorhosilicat
e)などのシンチレータの背面側に複数の光電子増倍管
を上述したSPECT装置の場合と同様に2次元的に配
列するシンチレーション検出器ユニットによって構成さ
れている。これは、BGO、LSO、またはYSOなど
で構成されるシンチレータは、NaIシンチレータと比
較してガンマ線に対する放射線阻止能が高く、特に51
1keV程度の高エネルギーを有するガンマ線を収集す
るのに適しているからである。
【0005】なお、NaIシンチレータとBGO、LS
O、またはYSOなどのシンチレータとを光学的に組み
合わせたシンチレーション検出器ユニットを有する放射
線検出器を備えたSPECT/PET兼用装置も知られ
ている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うに、従来の核医学装置の一例であるSPECT/PE
T兼用装置に用いられている放射線検出器は、PET収
集のために使用される例えばBGO(またはLSO、Y
SOなど)シンチレータによって構成されるBGOシン
チレーション検出器ユニットと、このBGOシンチレー
ション検出器ユニットよりも放射線入射面側に配置さ
れ、SPECT収集のために使用されるNaIシンチレ
ータによって構成されるNaIシンチレーション検出器
ユニットとを備えている。従って、SPECT収集を行
う場合には、NaIシンチレーション検出器ユニットに
よってシングルフォトン核種に起因して被検体から放出
される140keV程度のエネルギーを有するガンマ線
を検出している。また、PET収集を行う場合には、例
えばBGOシンチレーション検出器ユニットによってポ
ジトロン核種に起因して被検体から放出される511k
eV程度のエネルギーを有するガンマ線を検出してい
る。
【0007】しかし、上述したSPECT/PET兼用
装置に用いられている放射線検出器においては、ライト
ガイドを介して光電子増倍管をNaIシンチレータに直
接接続することができなかった。これは、NaIシンチ
レータと光電子増倍管の間に例えばBGOシンチレータ
が配置されていたため、光電子増倍管とNaIシンチレ
ータを離して配置しなければならなかったからである。
これによって、NaIシンチレータによるSPECT収
集においては例えば空間分解能が低下するという問題が
ある。
【0008】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、本発明の目的は、放射線が入射する放射線入射面
側に半導体検出器ユニットを配置し、この半導体検出器
ユニットを挟んで放射線入射面側とは反対側にシンチレ
ーション検出器ユニットを配置して放射線検出器を構成
することにより、放射線収集効率や空間分解能を低下さ
せることなく、エネルギー分解能を向上させ、これによ
りPET装置としての性能を保持しつつSPECT装置
としての性能を向上させたSPECT/PET兼用装置
としての核医学装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1に記載の発明は、被検体に投与された放射
性同位元素から放出される放射線を検出する複数の放射
線検出器を有する核医学装置において、各放射線検出器
は、前記放射線が入射する放射線入射面側に配置されて
いる半導体検出器ユニットと、前記半導体検出器ユニッ
トを挟んで前記放射線入射面側とは反対側に配置されて
いるシンチレーション検出器ユニットとを備えているこ
とを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
【0011】図1は本発明の実施の形態の核医学装置の
一例であるSPECT(シングルフォトンエミッション
コンピュータ断層法)/PET(ポジトロンエミッショ
ンコンピュータ断層法)兼用装置の外観構成を示す図、
図2は本発明の実施の形態の核医学装置の一例であるS
PECT/PET兼用装置における放射線検出器と被検
体の位置関係を示す図、図3は本発明の実施の形態の核
医学装置の一例であるSPECT/PET兼用装置の構
成を示すブロック図である。
【0012】図1、図2、および図3において、本発明
の実施の形態の核医学装置は、患者などの被検体Pの体
軸方向(Z方向)に沿って設けられている走行レール4
5上を移動可能に設置されているスタンドベース41
a、41bと、スタンドベース41a、41bを走行レ
ール45上で走行させるための走行機構71a、71b
と、スタンドベース45の2つの支柱(図示しない)に
よって支持されている固定リング47a、47bと、固
定リング47a、47bに対して回転可能に設けられ、
被検体Pの周りを回転する回転リング49a、49b
と、回転リング49a、49bを回転させるための回転
機構72a、72bと、放射性同位元素(ラジオアイソ
トープ、RI)が投与された被検体Pから放出されるガ
ンマ(γ)線のような放射線を放射線入射面38a、3
9aを通して検出する複数の放射線検出器38、39
と、放射線検出器38、39を支持するための支持アー
ム59a、59bを有し、放射線検出器38、39を3
次元的に移動させるための移動機構57a、57bと、
被検体Pを載せるための天板33aを有する寝台33
と、寝台33を駆動して上下方向(Y方向)などに移動
させるための駆動ユニット74と、走行機構71a、7
1b、回転機構72a、72b、移動機構57a、57
b、および駆動ユニット74の動作をそれぞれ制御する
制御ユニット70と、放射線検出器38、39からの種
々の出力信号(アドレス信号、エネルギー信号、トリガ
信号など)に対して信号処理を行う信号処理ユニット7
7と、信号処理ユニット77によって得られた放射線に
関する情報を基にして画像再構成を行う画像再構成ユニ
ット75と、画像再構成ユニット75によって再構成さ
れた種々のRI画像などを表示する表示ユニット76と
を備えている。
【0013】なお、放射線検出器38、39は、放射線
入射面38a、39a側に配置され、SPECT収集を
行うためにシングルフォトンに起因して放出されるガン
マ線を検出する半導体検出器ユニット20a、20b
と、半導体検出器ユニット20a、20bを挟んで放射
線入射面38a、39a側とは反対側(背面側)に配置
され、PET収集を行うためにポジトロンに起因して放
出されるガンマ線を検出するシンチレーション検出器ユ
ニット30a、30bとを備えている。
【0014】また、回転機構72a、72bは、駆動モ
ータ51a、51bと、駆動モータ51a、51bの駆
動軸に設けられた駆動ギア53a、53bと、駆動ギア
53a、53bと回転リング49a、49bを連動させ
るためのベルト55a、55bとによって構成されてい
る。
【0015】さらに、信号処理ユニット77は、PET
収集を行う場合において放射線検出器38、39に入射
したガンマ線がポジトロンに起因して同時に放出された
かどうかを判断する同時計数計測回路77aと、放射線
検出器38、39に入射したガンマ線の入射位置を計算
する入射位置計算回路77bとを備えている。
【0016】以上のように構成されている核医学装置に
おいて、制御ユニット70の制御の下で、回転機構72
a、72bによって回転リング49a、49bを回転さ
せ、放射線検出器38、39を被検体Pの周りで移動さ
せることによって被検体Pを放射線検出器38、39の
有効視野から外さないようにする。これにより、被検体
Pから放出されたガンマ線を放射線検出器38、39に
よって検出し、放射線検出器38、39からの出力信号
を基に信号処理ユニット77によって信号処理して入射
ガンマ線に関する情報を取得し、取得した情報を基にし
て画像再構成ユニット75において画像再構成処理を行
い、その処理結果をRI画像などとして表示ユニット7
6に表示している。
【0017】図4は本発明の実施の形態の核医学装置に
おいて用いられる放射線検出器の構成を示す図である。
図4に示す本発明の実施の形態の放射線検出器38は、
上述したように、被検体Pから放出されたガンマ線が入
射する放射線入射面38a側に配置されている半導体検
出器ユニット20aと、半導体検出器ユニット20aを
挟んで放射線入射面38a側とは反対側(背面側)に配
置されているシンチレーション検出器ユニット30aと
を備えている。なお、放射線検出器39は放射線検出器
38と同一の構成を有している。
【0018】半導体検出器ユニット20aは、放射線入
射面側38aに配置され、被検体Pから放出されたガン
マ線を検出する半導体検出器アレイ10と、半導体検出
器アレイ10に隣接してその周囲(側面)に配置され、
半導体検出器アレイ10によって検出されたガンマ線に
関する信号の検出処理を行う検出処理回路14aとによ
って構成されている。
【0019】ここで、検出処理回路14aを半導体検出
器アレイ10の周囲に隣接して配置したのは次のような
理由からである。すなわち、例えば検出処理回路14a
を半導体検出器アレイ10の背面側に配置した場合、こ
れはガンマ線の入射経路に位置することになるので、検
出処理回路14aの存在によりガンマ線が減衰してしま
う。従って、PET収集においてシンチレーション検出
器ユニット30aによって検出されるガンマ線が少なく
なり、これにより放射線検出器としての検出感度が低下
してしまうからである。
【0020】半導体検出器アレイ10は、1次元または
2次元に配列された放射線検出素子として用いられる複
数の半導体セルなどによって構成されている。各半導体
セルは、テルル化カドミウム(CdTe)やテルル化カ
ドミウム亜鉛(CdZnTe)などの半導体によって構
成されている。従って、このように構成されている半導
体検出器ユニット20aを用いることにより、エネルギ
ー分解能を飛躍的に向上させることができる。また、光
電子増倍管を用いた従来のアンガー型の放射線検出器の
場合のようにガンマ線の入射位置を計算によって求める
のではなく、各半導体セルの配置位置からガンマ線の入
射位置を求めているので、空間分解能を向上させること
ができる。
【0021】半導体検出器アレイ10を構成する各半導
体セルにはガンマ線が入射する方向に対して平行な方向
に高電圧印加電極および信号取り出し電極(それぞれ図
示しない)が配置されている。高電圧印加電極は半導体
セルに高電圧回路(図示しない)から供給された高電圧
を印加するために用いられ、信号取り出し電極は高電圧
が印加されている半導体セルから入射ガンマ線に起因す
る信号を取り出すために用いられる。
【0022】また、各半導体セルは、140keV程度
の比較的低いエネルギーを有するガンマ線に対してある
程度の放射線阻止能を持つ厚さ(比較的高い放射線阻止
能を持つ厚さ)を有し、かつ511keV程度の比較的
高いエネルギーを有するガンマ線に対してある程度の放
射線阻止能しか持たない厚さ(比較的低い放射線阻止能
を持つ厚さ)を有している。
【0023】従って、複数の半導体セルで構成される半
導体検出器アレイ10は、ポジトロンに起因して放出さ
れた511keV程度のエネルギーを有するガンマ線に
関してはそれをほとんど吸収することなく通過させ、シ
ングルフォトンに起因して放出された140keV程度
のエネルギーを有するガンマ線に関してはそれを吸収し
て検出する。これにより、従来のPET装置で用いられ
ている放射線検出器の場合と同程度に入射ガンマ線の収
集効率を保持することが可能となる。
【0024】検出処理回路14aは、半導体検出器アレ
イ10によって検出したガンマ線に関する信号の検出処
理を行い、アドレス信号およびエネルギー信号を取得す
る。これらの信号は信号処理ユニット77に出力され
る。なお、ここで、アドレス信号はガンマ線を検出した
半導体セルのアドレス(配置位置)を示す信号であり、
エネルギー信号は半導体セルで検出されたガンマ線のエ
ネルギーを示す信号である。
【0025】信号処理ユニット77内の入射位置計算回
路77bでは、検出処理回路14aから出力されたアド
レス信号およびエネルギー信号を基にしてガンマ線の入
射位置を計算している。
【0026】一方、シンチレーション検出器ユニット3
0aは、従来のPET装置において用いられるシンチレ
ーション検出器ユニットの場合と同様に、入射したガン
マ線を光に変換するシンチレータ11と、シンチレータ
11で変換された光をガイドするライトガイド12と、
ライトガイド12によりガイドされた光をその光量に応
じて電気信号に変換する複数の光電子増倍管13と、光
電子増倍管13の出力信号を基にして入射したガンマ線
に関する信号の検出処理を行う検出処理回路14bとに
よって構成されている。従って、シンチレーション検出
器ユニット30aにおいてシンチレータ11と光電子増
倍管13はライトガイド12を介して隣接して配置され
ているので、空間分解能の低下を避けることができる。
【0027】シンチレータ11は、BGO(酸化ビスマ
スゲルマニウム)、LSO(Lutetium oxy
orhosilicate)、またはYSO(Yuri
umoxyorhosilicate)などで構成され
ており、511keV程度のエネルギーを有するガンマ
線に対してある程度の放射線阻止能を持つ厚さ(比較的
高い放射線阻止能を持つ厚さ)を有している。
【0028】従って、シンチレータ11は、ポジトロン
に起因して放出された511keVの比較的高いエネル
ギーを有し、半導体検出器ユニット20a内の半導体検
出器アレイ10においてほとんど吸収されることなく通
過したガンマ線に関してそれを吸収して検出する。
【0029】検出処理回路14bは、光電子増倍管13
の出力を基にしてアドレス信号、エネルギー信号、およ
びトリガ信号を取得する。これらの信号は信号処理ユニ
ット77に出力される。なお、ここで、アドレス信号は
ガンマ線を検出したシンチレータ11からの光を電気信
号に変換した光電子増倍管13のアドレス(配置位置)
を示す信号、エネルギー信号はシンチレータ11で検出
したガンマ線のエネルギーを示す信号、トリガ信号はガ
ンマ線がシンチレータ11に入射したタイミングを示す
信号である。
【0030】信号処理ユニット77内の入射位置計算回
路77bでは、検出処理回路14bから出力されたアド
レス信号およびエネルギー信号を基にしてガンマ線の入
射位置を計算する。さらに、同時計数計測回路77aで
は、検出処理回路14bから出力されたトリガ信号およ
びシンチレーション検出器ユニット30b内の検出処理
回路(図示しない)から出力されたトリガ信号を基にし
て、シンチレーション検出器ユニット30a、30bに
入射したガンマ線がポジトロンに起因して同時に放出さ
れたものであるかどうかが判断される。
【0031】なお、SPECT収集を行う場合には、所
定の方向、例えば放射線入射面38aに対して垂直方向
(Y方向)から入射されるガンマ線のみを通過させて半
導体検出器ユニット20aに到達させ、ガンマ線の入射
角度を制限するために、放射線入射面38aの前面にコ
リメータ(図示しない)が装着される。このコリメータ
は、鉛、タングステンなどによって構成され、半導体検
出器アレイ10を構成する各半導体セルの配置位置に合
わせて孔が設けられている。
【0032】図5は本発明の実施の形態の核医学装置に
おいて用いられる放射線検出器の他の構成を示す図であ
る。図5に示す本発明の実施の形態の放射線検出器は、
ガンマ線が入射する放射線入射面38a側に配置されて
いる半導体検出器ユニット20cと、半導体検出器ユニ
ット20cを挟んで放射線入射面38a側とは反対側に
配置されているシンチレーション検出器ユニット30a
とを備えている。
【0033】なお、図5に示す放射線検出器の半導体検
出器ユニット20cにおいて、検出処理回路14cは、
図5に示すように、半導体検出器アレイ10の周囲に隣
接して配置されるのではなく、シンチレーション検出器
ユニット30aを挟んで放射線入射面38a側とは反対
側に配置されている。このような配置にすれば、放射線
検出器の有効視野を狭くすることなくガンマ線の検出に
寄与しない部分を少なくできるので、放射線検出器の小
型化が可能となる。
【0034】
【発明の効果】以上、本発明によれば、放射線入射面側
に半導体検出器ユニットを配置し、この半導体検出器ユ
ニットを挟んで放射線入射面側とは反対側にシンチレー
ション検出器ユニットを配置して放射線検出器を構成す
ることにより、放射線収集効率や空間分解能を低下させ
ることなく、エネルギー分解能を向上させ、これにより
PET装置としての性能を保持しつつSPECT装置と
しての性能を向上させたSPECT/PET兼用装置と
しての核医学装置を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の核医学装置の一例である
SPECT/PET兼用装置の外観構成を示す図であ
る。
【図2】本発明の実施の形態の核医学装置の一例である
SPECT/PET兼用装置のPET収集時における放
射線検出器と被検体の位置関係を示す図である。
【図3】本発明の実施の形態の核医学装置の一例である
SPECT/PET兼用装置の構成を示すブロック図で
ある。
【図4】本発明の実施の形態の核医学装置に用いられる
放射線検出器の構成を示す図である。
【図5】本発明の実施の形態の核医学装置に用いられる
放射線検出器の他の構成を示す図である。
【符号の説明】
P 被検体 10 半導体検出器アレイ 11 シンチレータ 12 ライトガイド 13 光電子増倍管 14a、14b、14c 検出処理回路 20a、20b、20c 半導体検出器ユニット 30a、30b シンチレーション検出器ユニット 38、39 放射線検出器 49a、49b 回転リング 57a、57b 移動機構 70 制御ユニット 72a、72b 回転機構 75 画像再構成ユニット 76 表示ユニット 77 信号処理ユニット 77a 同時計数計測回路 77b 入射位置計算回路

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被検体に投与された放射性同位元素から
    放出される放射線を検出する複数の放射線検出器を有す
    る核医学装置において、 各放射線検出器は、 前記放射線が入射する放射線入射面側に配置されている
    半導体検出器ユニットと、 前記半導体検出器ユニットを挟んで前記放射線入射面側
    とは反対側に配置されているシンチレーション検出器ユ
    ニットとを備えていることを特徴とする核医学装置。
  2. 【請求項2】 前記半導体検出器ユニットは、CdTe
    またはCdZnTeによって構成されている複数の半導
    体セルを備えていることを特徴とする請求項1に記載の
    核医学装置。
  3. 【請求項3】 前記シンチレーション検出器ユニット
    は、BGO、LSO、またはYSOのいずれかによって
    構成されているシンチレータを備えていることを特徴と
    する請求項1に記載の核医学装置。
  4. 【請求項4】 シングルフォトンを対象とした収集を行
    う場合、前記放射線入射面側には前記放射線の入射角度
    を制限するためのコリメータが装着されることを特徴と
    する請求項1に記載の核医学装置。
  5. 【請求項5】 前記半導体検出器ユニットは、半導体検
    出器アレイと、前記半導体検出器アレイによって検出さ
    れる放射線に関する信号を検出処理する検出処理回路と
    を備え、前記検出処理回路は前記半導体検出器アレイに
    隣接して配置されていることを特徴とする請求項1に記
    載の核医学装置。
  6. 【請求項6】 前記半導体検出器ユニットは、半導体検
    出器アレイと、前記半導体検出器アレイによって検出さ
    れる放射線に関する信号を検出処理する検出処理回路と
    を備え、前記検出処理回路は前記シンチレーション検出
    器ユニットを挟んで前記放射線入射面側とは反対側に配
    置されていることを特徴とする請求項1に記載の核医学
    装置。
  7. 【請求項7】 前記半導体検出器ユニットは、所定のエ
    ネルギーを有する放射線に対して前記シンチレーション
    検出器ユニットよりも高い放射線阻止能を有することを
    特徴とする請求項1に記載の核医学装置。
  8. 【請求項8】 前記シンチレーション検出器ユニット
    は、前記所定のエネルギーよりも高いエネルギーを有す
    る放射線に対して前記半導体検出器ユニットよりも高い
    放射線阻止能を有することを特徴とする請求項7に記載
    の核医学装置。
  9. 【請求項9】 前記シンチレーション検出器ユニット
    は、前記半導体検出器ユニットよりも高いエネルギーを
    有する放射線を検出することを特徴とする請求項1に記
    載の核医学装置。
  10. 【請求項10】 前記シンチレーション検出器ユニット
    は、ポジトロンに起因して被検体から放出される放射線
    を検出することを特徴とする請求項1に記載の核医学装
    置。
  11. 【請求項11】 前記半導体検出器ユニットは、シング
    ルフォトンに起因して被検体から放出される放射線を検
    出することを特徴とする請求項1に記載の核医学装置。
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