JP2005249411A - Positron imaging system - Google Patents
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Abstract
Description
請求項に係る発明は、核医学診断装置に関し、とくに、腫瘍の探索等のために主に術中に用いられるポジトロン画像化装置に関するものである。 The present invention relates to a nuclear medicine diagnostic apparatus, and more particularly to a positron imaging apparatus mainly used during surgery for tumor search and the like.
例えば腫瘍に集積したポジトロンの分布を画像化する場合、二つの方法がある。一つは、ポジトロンが消滅して放出される511keVのガンマ線を検出する方法で、もう一つは、ポジトロン自身をベータ線検出器で検出する方法である。これらの従来技術では、ともに周辺からのガンマ線を同時に検出してしまうためバックグラウンドの高い画像になり、腫瘍の正確な位置を検出しにくく、臨床に用いることが困難な場合が多かった。 For example, when imaging the distribution of positrons accumulated in a tumor, there are two methods. One is a method of detecting 511 keV gamma rays emitted when the positron is extinguished, and the other is a method of detecting the positron itself with a beta ray detector. Both of these conventional techniques simultaneously detect gamma rays from the periphery, resulting in an image with a high background, making it difficult to detect the exact position of the tumor and often difficult to use clinically.
この課題を解決するものとして、特許文献1に記載されたシンチレーション検出器がある。この文献1に記載の検出器は、発光減衰時間の異なる2種類のシンチレータを重ね、光検出器と信号処理装置に順次接続している。
上記の特許文献1に記載されたシンチレーション検出器は、ポジトロンの検出は行えるが、その分布状況を画像表示することはできないため、腫瘍の正確な位置を知ることができなかった。 Although the scintillation detector described in Patent Document 1 can detect positrons, it cannot display the image of the distribution of the positrons, and therefore cannot know the exact position of the tumor.
この課題を考慮し、請求項に係る発明は、主に術中に腫瘍等の患部位置を正確に表示することのできる、空間分解能が高くてバックグラウンドの少ないポジトロン画像化装置を提供することを目的とする。 In view of this problem, the invention according to the claims aims to provide a positron imaging device with high spatial resolution and low background, which can accurately display the position of an affected area such as a tumor during surgery. And
請求項1に記載のポジトロン画像化装置は、ポジトロン放出核種の位置検出のためのポジトロン画像化装置であって、放出されたポジトロンによるシンチレーション光と、そのポジトロンの消滅ガンマ線によるシンチレーション光とを互いに独立に出力させうるシンチレーション検出器と、それぞれの出力間で同時計数を行う同時計数手段とを有することを特徴とする。 The positron imaging apparatus according to claim 1 is a positron imaging apparatus for detecting a position of a positron emitting nuclide, wherein the scintillation light generated by the emitted positron and the scintillation light generated by annihilation gamma rays of the positron are independent of each other. And a scintillation detector that can output to each other, and a coincidence means for performing coincidence between the outputs.
この装置によれば、ポジトロンの入射による発光と、そのポジトロンの消滅とともに放出されるガンマ線の入射による発光とから得られる出力間で同時計数を行えるので、同時計数されなかったシンチレーション光をバックグラウンドとして除去することができる。すなわち、ポジトロンの入射による出力のみを位置演算して画像に表示することができる。つまり、バックグラウンドが少なく空間解像度の高いポジトロン画像を表示できる。 According to this apparatus, since simultaneous counting can be performed between the output obtained from the light emission due to the incidence of the positron and the light emission due to the incidence of the gamma ray emitted when the positron disappears, the scintillation light that has not been simultaneously counted is used as the background. Can be removed. That is, only the output due to the incidence of the positron can be position-calculated and displayed on the image. That is, a positron image with little background and high spatial resolution can be displayed.
請求項2に記載のポジトロン画像化装置は、シンチレーション検出器が、位置検出可能な第一のシンチレータと、第一のシンチレータの後方に配置された光ガイドと、光ガイドの周囲に配置された第二のシンチレータと、光ガイドの後方に配置された位置有感型光電子増倍管とを有し、第一のシンチレータが光ガイドを介して当該位置有感型光電子増倍管の中央部に光学連結されているとともに第二のシンチレータが当該位置有感型光電子増倍管の周縁部に直接光学連結されていることを特徴とする。 The positron imaging apparatus according to claim 2, wherein the scintillation detector includes a first scintillator capable of detecting a position, a light guide disposed behind the first scintillator, and a first scintillator disposed around the light guide. A second scintillator and a position-sensitive photomultiplier tube disposed behind the light guide, and the first scintillator is optically connected to the center of the position-sensitive photomultiplier tube via the light guide. The second scintillator is optically connected directly to the periphery of the position-sensitive photomultiplier tube.
この装置によれば、請求項1に記載の発明を簡単な構成で実現できる。その作用はつぎのようなものである。
ポジトロンが第一のシンチレータに入射すると、そのポジトロンはエネルギーを失い正反対の向きの2本のガンマ線が生じ、そのうちの1本は、後方の光ガイドの周囲に配置された第二のシンチレータに入射する。第一のシンチレータに生じたシンチレーション光は、光ガイドにより位置有感型光電子増倍管の中央部に導かれ、第二のシンチレータで生じたシンチレーション光は、直接に、位置有感型光電子増倍管の周縁部に入射する。その結果、ポジトロンとその消滅ガンマ線とによる2つのシンチレーション光は重なり合うことがなく、独立した出力として取り出すことができるので、同時計数を行ってポジトロンのみを画像化することができる。第一のシンチレータは位置検出可能で、光電子増倍管も位置有感型なので、位置演算を行うことによりポジトロン分布画像の空間分解能を高めることができる。
また、この装置は2つのシンチレータに対して1台の位置有感型光電子倍増管を用いているので、コンパクトで廉価に構成できるうえ、術中に扱いやすい。
According to this apparatus, the invention described in claim 1 can be realized with a simple configuration. The operation is as follows.
When the positron is incident on the first scintillator, the positron loses energy and generates two oppositely directed gamma rays, one of which is incident on the second scintillator placed around the rear light guide. . The scintillation light generated in the first scintillator is guided to the center of the position-sensitive photomultiplier tube by the light guide, and the scintillation light generated in the second scintillator is directly applied to the position-sensitive photomultiplier. Incident on the periphery of the tube. As a result, the two scintillation lights by the positron and its annihilation gamma rays do not overlap and can be extracted as independent outputs, so that only the positron can be imaged by performing simultaneous counting. Since the first scintillator can detect the position and the photomultiplier tube is also a position-sensitive type, the spatial resolution of the positron distribution image can be increased by performing position calculation.
In addition, since this apparatus uses one position-sensitive photomultiplier tube for two scintillators, it can be configured compactly and inexpensively and is easy to handle during the operation.
請求項3に記載のポジトロン画像化装置のように、位置有感型光電子増倍管がマルチチャンネル型であると好ましい。2つのシンチレータからのシンチレーション光が、位置有感型光電子増倍管の別々のチャンネルに入射するので、独立した出力が確実に得られるからである。 As in the positron imaging device according to claim 3, it is preferable that the position-sensitive photomultiplier tube is a multi-channel type. This is because the scintillation light from the two scintillators is incident on separate channels of the position-sensitive photomultiplier tube, so that an independent output can be reliably obtained.
請求項4に記載のように、第一のシンチレータとして、プラスチックシンチレータまたは薄片型の無機シンチレータを用い、第二のシンチレータとしてGSOまたはBGOを用いているのも極めて好ましい。
第一のシンチレータとするプラスチックシンチレータまたは薄片型の無機シンチレータは、バックグラウンドになるガンマ線の検出効率が低く、ベータ線(ポジトロン)の検出に都合がよい。また、第二のシンチレータとするGSO(ケイ酸ガドリニウム。Gd2SiO5)またはBGO(ゲルマニウム酸ビスマス。Bi4Ge3O12)は、ガンマ線の検出効率が高いので良好な感度が得られる。
As described in claim 4, it is also very preferable to use a plastic scintillator or a flake type inorganic scintillator as the first scintillator and use GSO or BGO as the second scintillator.
The plastic scintillator or the flake-type inorganic scintillator used as the first scintillator has a low detection efficiency of gamma rays that become a background, and is convenient for detection of beta rays (positrons). Further, GSO (gadolinium silicate, Gd 2 SiO 5 ) or BGO (bismuth germanate, Bi 4 Ge 3 O 12 ), which is the second scintillator, has high gamma ray detection efficiency, so that good sensitivity can be obtained.
請求項1に記載のポジトロン画像化装置は、バックグラウンドが少なく、空間解像度の高いポジトロン画像を表示できるので、術中に腫瘍等の位置を正確に検出することができる。 Since the positron imaging apparatus according to the first aspect has a small background and can display a positron image with high spatial resolution, the position of a tumor or the like can be accurately detected during the operation.
請求項2に記載の装置は、簡単な構成で請求項1の効果を示し、コンパクトであって術中に扱いやすい。 The device according to claim 2 shows the effect of claim 1 with a simple configuration, is compact and easy to handle during the operation.
請求項3に記載の装置は、空間解像度の高い画像を表示できる。
請求項4に記載の装置は、とくに良好な感度を示す。
The apparatus according to claim 3 can display an image with high spatial resolution.
The device according to claim 4 exhibits particularly good sensitivity.
本発明の実施形態の一例を、図面にもとづき説明する。
図1は、ポジトロン画像化装置1の概念図である。ポジトロン画像化装置1はつぎの部分により構成している。すなわち、位置検出可能な第一のシンチレータ2と、第一のシンチレータ2の後方に配置した光ガイド3、光ガイド3の外周面に沿って配置した第二のシンチレータ4、光ガイド3と第二のシンチレータ4双方に光学結合された位置有感型光電子増倍管5、第一のシンチレータ2の出力を位置演算する位置演算回路6、第一のシンチレータ2の出力と第二のシンチレータ4の出力を同時計数する同時計数回路7、および画像を表示する表示機構8などである。光ガイド3は位置有感型光電子増倍管5の中央部に光学連結し、第二のシンチレータ4はその周縁部に光学連結している。図中の符号7aは、光電子増倍管5の周縁部からの出力を受ける検出器である。
An example of an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a conceptual diagram of a positron imaging device 1. The positron imaging apparatus 1 includes the following parts. That is, the first scintillator 2 capable of detecting the position, the light guide 3 disposed behind the first scintillator 2, the second scintillator 4 disposed along the outer peripheral surface of the light guide 3, the light guide 3 and the second A position
放射性薬剤として患者に投与されたF−18−FDG(フルオロデオキシグルコース)などのポジトロン放出核種から放出されるポジトロンAは、第一のシンチレータ2により検出されエネルギーを失う。エネルギーを失ったポジトロンAは付近の電子を結合し、511keVの2本のガンマ線Bを互いに反対方向に放出する。そのうちの1本のガンマ線Bは第二のシンチレータ4で検出される。この場合、第一のシンチレータ2と第二のシンチレータ4は同時に発光するので、同時計数回路7で同時計数することで、ポジトロンAのみを検出可能となる。 Positron A released from a positron emitting nuclide such as F-18-FDG (fluorodeoxyglucose) administered to a patient as a radiopharmaceutical is detected by the first scintillator 2 and loses energy. Positron A that has lost its energy combines nearby electrons and emits two 511 keV gamma rays B in opposite directions. One of these gamma rays B is detected by the second scintillator 4. In this case, since the first scintillator 2 and the second scintillator 4 emit light simultaneously, only the positron A can be detected by simultaneous counting by the coincidence counting circuit 7.
第一のシンチレータ2の発光は光ガイド3により光電子増倍管5の中央部に導かれ、位置演算回路6により重心位置演算される。そしてその位置情報は、表示機構8により表示される。一方、第二のシンチレータ4内の発光は、光電子増倍管5の周縁部に直接入射する。
The light emitted from the first scintillator 2 is guided to the center of the
第一のシンチレータ2と第二のシンチレータ4の出力を独立の信号として検出可能にするために、位置有感型光電子増倍管5はマルチチャンネル型が望ましい。すなわち、第一のシンチレータ2の出力は、光ガイド3を経てマルチチャンネル型光電子増倍管5の中央部に入射し、その中央部のチャンネルからの出力は、重心計算により第一のシンチレータ2の位置演算に用いられるとともに、全信号を加算し同時計数回路7に導かれる。また、第二のシンチレータ4の発光は、マルチチャンネル型光電子増倍管5の周縁部に入射し、その周縁部のチャンネルの出力は同時計数回路7に導かれる。
In order to make it possible to detect the outputs of the first scintillator 2 and the second scintillator 4 as independent signals, the position
従来バックグラウンドとして計数されていた、第一のシンチレータ2で検出された511keVガンマ線と、第二のシンチレータ4で検出されたガンマ線のうち第一のシンチレータ2に入射したポジトロンAによるもの以外のガンマ線は、それぞれ単独で検出されるため、同時計数回路7で除去される。 Gamma rays other than those caused by positron A incident on the first scintillator 2 among the 511 keV gamma rays detected by the first scintillator 2 and the gamma rays detected by the second scintillator 4, which were conventionally counted as the background, Since they are detected individually, they are removed by the coincidence circuit 7.
このようにして、第一のシンチレータ2に入射したポジトロンAのみの分布が、表示機構8に画像として表示される。 In this way, the distribution of only the positron A incident on the first scintillator 2 is displayed as an image on the display mechanism 8.
なお、第一のシンチレータ2としてはベータ線を検出することが目的であるので、ガンマ線の検出効率の低いプラスチックシンチレータ、あるいは極めて薄く加工した無機シンチレータが望ましい。第二のシンチレータ4としてはガンマ線の検出効率が高いGSOやBGOが好ましい。 Since the first scintillator 2 is intended to detect beta rays, a plastic scintillator with low gamma ray detection efficiency or an inorganic scintillator processed extremely thinly is desirable. As the second scintillator 4, GSO or BGO having high gamma ray detection efficiency is preferable.
ただし、シンチレータは上記プラスチックシンチレータとGSOやBGOに限定されない。また、位置有感型光電子増倍管以外の光検出器を用いてもよい。 However, the scintillator is not limited to the plastic scintillator and GSO or BGO. Further, a photodetector other than the position sensitive photomultiplier tube may be used.
1 ポジトロン画像化装置
2 第一のシンチレータ
3 光ガイド
4 第二のシンチレータ
5 位置有感型光電子増倍管
6 位置演算回路
7 同時計数回路
8 表示機構
A ポジトロン
B ガンマ線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Positron imaging device 2 1st scintillator 3 Light guide 4
Claims (4)
放出されたポジトロンによるシンチレーション光と、そのポジトロンの消滅ガンマ線によるシンチレーション光とを互いに独立に出力させうるシンチレーション検出器と、それぞれの出力間で同時計数を行う同時計数手段とを有することを特徴とするポジトロン画像化装置。 A positron imaging device for position detection of positron emitting nuclides, comprising:
It has a scintillation detector that can output the emitted scintillation light by the positron and the scintillation light by the annihilation gamma ray of the positron independently of each other, and a coincidence means for performing coincidence between the respective outputs Positron imaging device.
4. The positron imaging apparatus according to claim 2, wherein a plastic scintillator or a flake type inorganic scintillator is used as the first scintillator, and GSO or BGO is used as the second scintillator.
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