JP2005043156A

JP2005043156A - 放射線検出器

Info

Publication number: JP2005043156A
Application number: JP2003201924A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Yamamoto; 誠一山本; Tatsuya Azuma; 達也東
Original assignee: APOLLO MEC KK
Current assignee: APOLLO MEC KK
Priority date: 2003-07-25
Filing date: 2003-07-25
Publication date: 2005-02-17

Abstract

【課題】簡単な操作で被検体内、とくに細長い臓器や小さい器官内のポジトロン核種の位置を、手術中にも精度よく検出できる放射線検出器を提供する。
【解決手段】放射線検出器１は、２本のアーム２を有するプローブ本体３と、アーム２の両先端部１０にシンチレータ（検出部）４が対向配置されたガンマ線検出器７と、それらガンマ線検出器７に接続されていてガンマ線検出器７が検出した信号の同時計数手段８とを備える。対向するシンチレータ（検出部）４の相互の間隔は、手指にて簡単に変更することができる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
請求項に係る発明は、ポジトロン核種の位置を簡便に検出して腫瘍等の診断を迅速に行うことを可能にする放射線検出器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
医学診断の分野では、放射性同位体を被検体（患者）に投与し、体内の放射性同位体の分布を測定して画像表示するＰＥＴ（ｐｏｓｉｔｒｏｎｅｍｉｓｓｉｏｎｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置が用いられている。
【０００３】
放射性同位体のなかには、崩壊するときにポジトロン（陽電子）を放出する性質を有するポジトロン核種がある。人工的に製造される核種で、ＰＥＴでは炭素^１１Ｃ、窒素^１３Ｎ、酸素^１５Ｏ、フッ素^１８Ｆなどが用いられることが多い。ポジトロンは放出されるとすぐに電子と衝突して消滅するが、同時に、２本の消滅ガンマ線（５１１ｋｅＶ）を互いに１８０°反対方向に放射する。
【０００４】
ＰＥＴ装置は一般に、この消滅ガンマ線を、対向して配置した多数のシンチレータで受け、シンチレータの発する光を光検出器で電気信号に変換する。その電気信号を同時計数回路によって同時かどうか判断し、同時である場合にのみ画像に表示する。同時であるときは、対向するガンマ線検出器を結ぶ線上にポジトロン核種が存在することになるから、この装置によれば、ガンマ線源であるポジトロン核種の位置や範囲を比較的精度よく測定することができる。したがって、腫瘍に集積する性質のポジトロン核種を合成させた放射性医薬品、たとえばＦ−１８−ＦＤＧ（フッ素１８とフルオロデオキシグルコースの合成体）を被検体に投与して、ＰＥＴ装置で測定すれば、被検体内における腫瘍の位置を検出することができる。
【０００５】
なお、上記と同様に放射線を利用して生体の器官を診断する装置については、たとえば下記の特許文献１に記載がある。
【特許文献１】特表平１１−５１１２３９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
近年、上記のようにポジトロン核種を検出しながら手術を行ういわゆるポジトロンガイド下での手術が注目され始めている。しかしながら、腸部のように細長い臓器やリンパ節のような小さい器官を対象とする場合、ポジトロン核種の存在する場所と範囲を特定することは困難であった。その理由はつぎのような点にある。
【０００７】
すなわち、従来のプローブ型の放射線検出器や特許文献１による装置は、プローブが棒状であって、放射線を受け取るシンチレータが一箇所に配置されているため、放射線源とプローブとの上下左右の位置関係や放射線源の深度（プローブからの距離）を把握しがたく、したがって放射線源の位置を特定することが難しい。
【０００８】
また、ポジトロンを検出する放射線検出器は、５１１ｋｅＶという透過力の強い消滅ガンマ線がバックグラウンド計数となってしまい、ポジトロン核種だけを検出して腫瘍の存在する場所と範囲を特定することは困難である。
そのほか、前記したＰＥＴ装置のように、対向するシンチレータ等の間隔が固定されている場合には、細長い臓器や小さい器官を対象として検出精度を高くすることが本来的に難しい、という事情もある。
【０００９】
以上の点を考慮して、請求項による発明は、簡単な操作によって被検体内、とくに細長い臓器や小さい器官内のポジトロン核種の位置を手術中などに精度よく検出できる、好ましい放射線検出器を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載した放射線検出器は、２本のアームを有するプローブ本体と、アームの両先端部に検出部が（一対またはそれ以上）対向配置されてなるガンマ線検出器と、それらガンマ線検出器に接続されていてそれらガンマ線検出器が検出した信号の同時計数手段とを備えるとともに、対向する検出部の相互の間隔が変更可能であることを特徴とする。
【００１１】
このような放射線検出器では、挟んだ被検体（臓器等）の厚みに沿うように検出部の相互の間隔を変更できるので、被検体内のポジトロン核種と検出部との距離を最小に縮めることができる。したがって、そこから放射される消滅ガンマ線を高感度で検出することができるとともに、バックグラウンド計数を減らすことが可能である。また、対向する検出部を被検体に密着させることもできるので、検出中に被検体が検出部からはずれにくいという利点もある。こうした作用により、臓器の太さや場所が変化しても、腫瘍の存在部分を正確に知ることが可能になる。術中のみならず皮膚の上からでも表層のリンパ節等の腫瘍を検出可能であり、迅速で簡便な腫瘍診断が実現する。
【００１２】
請求項２に記載した放射線検出器は、上記プローブ本体が片手で持てるうえ、上記した検出部の相互の間隔が、その手（プローブを持った手）の操作により変更可能であることを特徴とする。
このような放射線検出器は、操作性に優れているので、挟んだ被検体に検出部を接近させ、または密着させることがとくに容易である。
【００１３】
請求項３に記載した放射線検出器のように、上記２本のアームが、弾性（スプリング等またはアーム自身の弾性）によって間隔が広がる向きに力を発するとともに、手指にて間隔が狭まる向きに操作されるための操作部分を有するとなお好ましい。
このような放射線検出器は、検出部の間隔を手指にて簡単に調整でき、その間隔を広げることも手指の力を緩めるだけで行えるので、一層に操作性がよく検出作業を迅速に進めることができる。また、単純な構成にすることが可能なので、検出器の製造コストを抑制できる。
【００１４】
請求項４に記載した放射線検出器はさらに、上記検出部の対向する検出面が、相互の間隔にかかわらず平行に保たれることを特徴とする。
このような放射線検出器であれば、検出部の間隔が変化することによる角度差の発生を防ぐことができる。すなわち、角度差による検出位置のずれを修正等しなくとも、腫瘍の位置等についてつねに正確な検出が可能である。
【００１５】
請求項５に記載した放射線検出器は、上記ガンマ線検出器が、シンチレータからなる検出部とシンチレータに密着して配置された光検出器とで構成されることを特徴とする。
このような放射線検出器では、シンチレータの発する光がそれに密着配置された光検出器で電気信号等に変換されるので、同時計数手段に送られる信号の搬送に、配線が容易でコストの低い電線を使用することができる。電線なら変形能力も高いので、ガンマ線検出器の間隔を変更するとき等のプローブ本体の変形や、手術中のガンマ線検出器の動きがスムーズになる。
【００１６】
請求項６に記載した放射線検出器のように、上記ガンマ線検出器が、シンチレータからなる検出部と光ファイバーおよび光検出器とで構成されていてもよい。このような構成の放射線検出器なら、光検出器をプローブ本体から離して設置できるので、アームの先端をコンパクトに構成することができる。
【００１７】
請求項７に記載した放射線検出器はさらに、上記検出部が、対向する面を残してガンマ線シールドに収められていることを特徴とする。
このような放射線検出器は、透過力の強い消滅ガンマ線が側方から検出部に入射するのを防ぐことができるため、バックグラウンド計数が一層に減少して検出精度が向上する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
発明の実施についての一形態を図１に示す。放射線検出器１は、２本のアーム２を有するピンセット様のプローブ本体３を有するほか、それぞれ一対のシンチレータ（検出部）４・光ファイバー５・光電子増倍管（光検出器）６を含む一対のガンマ線検出器７、さらには双方の光電子増倍管６に電気的に接続された１個の同時計数手段８、および報知器９などで構成されている。
【００１９】
プローブ本体３は片手で持てる大きさと重量をもつもので、持った手で各アーム２の外側から内側に力を加えると、開いていた先端部１０が閉じ、その力を緩めるとアーム２の弾性により先端部１０が元の位置まで開く。各アーム２の外側に取り付けられている操作部分１１は、プローブ本体３を持ちやすくし、また、閉じる操作のときにアーム２に力を伝えやすくするための、表面の平らな突起である。なお、プローブ本体３は、血液の付着防止等のために、手術用手袋と同様の軟らかいカバー１４により覆って使用される。
【００２０】
各アーム２の先端部１０の対向する面に、ガンマ線を受けるシンチレータ４が支持台１２を介して固定されている。シンチレータ４のサイズは３．７ｍｍ×３．７ｍｍ×１０ｍｍで、対向する面以外は厚さ３ｍｍのタングステン容器１３に収容されている。タングステン容器１３は、シンチレータ４に対して背面や側面からガンマ線が入らないようにするシールドであり、これにより偶発同時計数を減らし、また散乱によって双方のシンチレータ４に入射する放射線を減少させることができる。この例では、シンチレータ４として発光量の多いＬＳＯ（ケイ酸ルテチウム）を用いたが、５１１ｋｅＶのガンマ線に対する吸収計数が高くて発光量が多く、発光減衰時間の短いものであればよいので、ＧＳＯ（ケイ酸ガドリニウム）やＢＧＯ（ゲルマニウム酸ビスマス：Ｂｉ_４Ｇｅ_３Ｏ_１２）、ＮａＩ（ヨウ化ナトリウム）などを使用してもよい。
【００２１】
ガンマ線を受けたシンチレータ４が発する光は、光ファイバー５を通って光電子増倍管６まで導かれ、電気信号に変換される。同時計数手段８は２つの光電子増倍管６から送られた電気信号が、約２０ｎｓのタイムウインドウで同時であるかどうかを判断する。同時計数と判断される場合にのみ、報知器９にパルスを出力する。そして報知器９は、計数率を画面表示するとともに、計数率を周波数信号に変換してブザー音を発する。
【００２２】
この放射線検出器１を使って行う腫瘍診断の方法はつぎのとおりである。
まず、診断に先立ち、ポジトロン核種が腫瘍に集積する性質をもつ放射性医薬品（たとえばフッ素１８とフルオロデオキシグスコースの化合物であるＦ−１８−ＦＤＧ）を患者に投与しておく。
【００２３】
施術者は放射線検出器１のプローブ本体３を片手で持ち、対象とする臓器Ａを先端部１０のシンチレータ４の間に置く。操作部分１１に指を掛けてアーム２を操作し、なるべく臓器Ａとの間に隙間ができないように挟み込む。このことにより、シンチレータ４と臓器Ａとの距離が短くなるので、腫瘍が小さくても良好な感度が得られ、深度方向に精度の高い検出が行われる。感度は、シンチレータ４の対向面の間隔が狭ければ狭いほど高くなる。
【００２４】
腫瘍に集積したポジトロン核種はポジトロンを放出し、そのポジトロンから２本の消滅ガンマ線が１８０°反対方向に放射されている。シンチレータ４が腫瘍から遠い場合には、それに入射するガンマ線は少ないが、シンチレータ４が腫瘍を間に挟む位置に近づいてくると入射するガンマ線が増えてくる。ガンマ線の入射を受けて双方のシンチレータ４が発した光が、光ファイバー５を経て光電子増倍管６に達し、それらの信号が同時計数手段８によって同時であると判断されると、報知器９が計数率を表示し、それに応じた高さの音を発信する。対向するシンチレータ４の間に近く腫瘍（ポジトロン核種の集積した部位）が位置するほど計数率が高くなり音も変化するので、表示された計数率や音の高低によって腫瘍の位置を施術者が判断できる。
【００２５】
このように、放射線検出器１は、被検体が細長い臓器Ａや小さい器官であってもできるだけ狭い範囲にそれらを挟み込むことができるので、深さ方向の誤差を小さくするとともに高い精度で腫瘍の位置や範囲を検出することができる。挟み込める範囲であれば、手術中に限らず皮膚の上からでも容易に検出が行える。さらに、片手で操作できるので使いやすいうえ、単純な構成なので製造コストが抑えられるという利点もある。
【００２６】
図２は、発明の別の実施形態としての放射線検出器２１を示す。この放射線検出器２１は、互いに間隔が固定された２本のアーム２２によりプローブ本体２３が構成されている。一対のシンチレータ４は、対向する内外の方向にスライド可能なように、支持台２４を介しアーム２２の先端部２０にそれぞれ設けられている。支持台２４の駆動手段としてアーム２２にモータ（図示せず）が内蔵され、プローブ本体２３の把持部２５がアーム２２と交差する付近にそのモータのスイッチ（操作部分）２６が設けられている。シンチレータ４が受けたガンマ線が同時に入射したかどうかの判断およびその計数は、光検出器を含むガンマ線検出器や同時計数手段（ともに図示省略）等により、前記の放射線検出器１（図１）と同様にして行われる。
【００２７】
放射線検出器２１で腫瘍の検出を行うときは、施術者はプローブ本体２３の把持部２５を片手で握り、その手の親指等でスイッチ２６を操作することにより、対向するシンチレータ４の間隔を調節する。シンチレータ４は平行に移動し、その間隔にかかわらず対向面が平行を保つので、腫瘍の位置を正確に検出するうえで有利である。
【００２８】
図３に、さらに別の実施形態である放射線検出器３１を示す。
放射線検出器３１のプローブ本体３３においては、一対のアーム３２のそれぞれが、２本ずつ平行に配置された平行リンク３２ａ・３２ｂからなり、それらの基部が支点板３５にピン結合されている。そして内側のリンク３２ａの基端部の延長部分に把持部３４が設けられ、平行リンク３２ａ・３２ｂの先端部３０に、シンチレータ４のための支持フレーム３６がやはりピン結合されている。プローブ本体３３においては、把持部３４を操作することにより先端部３０を開閉できるとともに、平行リンク３２ａ・３２ｂの作用により支持フレーム３６の角度を一定に保つことができる。そのため、各支持フレーム３６上に設けられた各シンチレータ４の対向面は、常に平行を保ちながらその間隔を変えることができる。各シンチレータ４は、それぞれの支持フレーム３６に対し、ネジ等で初期位置（対向方向の突出量）を調節することも可能である。なお、この検出器３１も、各アーム３２やシンチレータ４等を軟らかいカバー（図示省略）により覆って使用する。
【００２９】
一対の把持部３４の間にスプリング３７を取り付けているので、把持部３４を握り込んだときにアーム３２の対向する先端部３０が閉じてシンチレータ４の間隔が狭まり、手の力を緩めるとその間隔が開く。さらに、スプリング３７の近傍にオイルダンパ３８を取り付けたため、開閉動作が滑らかである。また、支点板３５と先端部３０との間でもリンク３２ｂの外側に操作部分１１を形成し、プローブ本体３３を保持しやすく、かつアーム３２の操作のときに指を掛けやすいようにしている。
【００３０】
この検出器３１によっても、アーム３２を開閉してシンチレータ４の間隔を適宜に調整しながら腫瘍等の検出をすることができる。シンチレータ４が受けるガンマ線の計数は、図１の放射線検出器１と同様に、光検出器を含むガンマ線検出器（図示省略）にて行われる。
【００３１】
以上、実施形態を三つ紹介したが、これら以外の形態によっても発明の実施は可能である。たとえば、つぎのような実施が考えられる。
ａ）シンチレータと光検出器を一体に密着させてなるガンマ線検出器をアームの先端部に取り付けるのもよい。
ｂ）光検出器として使用した光電子増倍管に代えて、アバランシェフォトダイオードやフォトダイオード等の半導体光センサーを用いることも可能である。
ｃ）ガンマ線検出器として、ガンマ線を直接電気信号に変換する半導体放射線検出器を用いることも可能である。
【００３２】
【発明の効果】
請求項１に記載した放射線検出器は、検出部間の間隔を変更できるので、細長い臓器や小さい器官における腫瘍の位置や範囲についても精度の高い検出を行うことができる。そのため、腫瘍の位置を調べながら手術を行うための術中プローブやイメージングプローブ等として適している。
【００３３】
請求項２に記載した放射線検出器は、片手で簡単に操作できるので、手術中等に使用するうえでとくに好ましい。
請求項３に記載した放射線検出器は、さらに操作性がよいうえ、単純な構成なので安価に製造できる。
請求項４に記載した放射線検出器は、ガンマ線検出器間の距離にかかわらず良好な検出精度を維持できる。
【００３４】
請求項５に記載した放射線検出器は、ガンマ線検出器と同時計数手段との間の信号授受を、簡便であって操作上も好ましい配線によって行うことができる。
請求項６に記載した放射線検出器は、プローブ本体の先端をコンパクトに構成できるので、臓器の細部における検出作業等において操作性がよい。
請求項７に記載した放射線検出器なら、バックグラウンド計数を一層に減少させて良好な検出精度を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明の実施に関する一形態として放射線検出器の全体構成を示す図である。
【図２】発明の別の実施形態を示す平面図である。
【図３】発明のさらに別の実施形態を示す平面図である。
【符号の説明】
１・２１・３１放射線検出器
２・２２・３２アーム
３・２３・３３プローブ本体
４シンチレータ（検出部）
５光ファイバー
６光電子増倍管（光検出器）
７ガンマ線検出器
８同時計数手段
９報知器
１１操作部分
１３タングステン容器（ガンマ線シールド）
２６スイッチ（操作部分）

Claims

２本のアームを有するプローブ本体と、アームの両先端部に検出部が対向配置されてなるガンマ線検出器と、それらガンマ線検出器に接続されていてそれらガンマ線検出器が検出した信号の同時計数手段とを備えるとともに、対向する検出部の相互の間隔が変更可能であることを特徴とする放射線検出器。
上記プローブ本体が片手で持てるうえ、上記した検出部の相互の間隔が、その手の操作により変更可能であることを特徴とする請求項１に記載の放射線検出器。
上記２本のアームが、弾性によって間隔が広がる向きに力を発するとともに、手指にて間隔が狭まる向きに操作されるための操作部分を有することを特徴とする請求項２に記載の放射線検出器。
上記検出部の対向する検出面が、相互の間隔にかかわらず平行に保たれることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の放射線検出器。
上記ガンマ線検出器が、シンチレータからなる検出部とシンチレータに密着して配置された光検出器とで構成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の放射線検出器。
上記ガンマ線検出器が、シンチレータからなる検出部と光ファイバーおよび光検出器とで構成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の放射線検出器。
上記検出部が、対向する面を残してガンマ線シールドに収められていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の放射線検出器。