JP2005512064A - 放射性同位元素の放射能を計測する方法と装置の改良 - Google Patents

Abstract

電離箱（１）内に配置した放射性同位元素（３）の放射能を測定する本発明の方法では、
放射性同位元素が放射する放射線のエネルギースペクトルを決定し、
このエネルギースペクトルを予め記録したもしくはプログラムした放射性同位元素の一組のエネルギースペクトルと自動的に比較して当該放射性同位元素を同定し、それから
信号処理の電子手段へ当該放射性同位元素に対応するキャリブレーションファクターを自動的に与えて適正な放射能測定値を得る
ようにしている。
この方法は放射能の測定を完全に自動化する。
また、本発明は放射性同位元素の放射能の自動測定用放射能メーターに関わるものである。この測定器は放射性同位元素のエネルギースペクトルを決定するシンチレーションもしくは半導体型の一つもしくは幾つかの放射線検出器を使用している。

Description

本発明は一般には放射線の放出源もしくは放射線放出物の分野に係るものである。さらに具体的言えば放射性同位元素の放射能測定法とその測定装置とに係り、限定するのではないが、シンチグラム造影の実現に必要な放射性同位元素の注入を準備する核医学の分野における、もしくはある種の癌を処置する代謝放射線療法に使用する放射性物質を調製する核医学の分野における放射性同位元素の放射能測定法と測定装置とに係るものである。

現今使用されている機器に「放射能メーター」または「放射性核種キャリブレーター」と呼ばれるものがあって、数十ＫｅＶから数ＭｅＶのエネルギー範囲のガンマー輻射を放出する、もしくは１．５ＫｅＶよりも大きいエネルギーのベーター輻射線を放出する放射能源の放射能を測定している。この種の機器の主な用途の一つは核医学において患者へ注入する放射性医薬品の投与量のキャリブレーションであるが、他にも技術研究所や研究センターにおける放射性同位元素の放射能の測定にも利用できる。

これらの放射能メーターを構成している井戸型（ウエル・タイプ）気体電離室に測定しようとする同位元素を入れる。この電離室は試験している同位元素の放射能に比例する電流を流す。この電離室に接続された制御・処理の電子/コンピュータ化した装置がその電流を電圧に変え、その信号を処理し、そして同位元素の放射能の測定値を（キューリーもしくはベクレル）で表す。

放射能測定は放射性核種が放出する輻射エネルギースペクトルに依るのであるが、市販の放射能メーターは、既に記録されたもしくはプログラムされたリストの中から被測定同位元素を手により選択させ、当該被測定放射性同位元素に対応する適当なキャリブレーションファクターを処理エレクトロニクスに割りつけて放射能の測定を行う。

タッチボタンか、もしくはコンピューターの操作卓のプログラムのどちらからかで選択を行う。

核医学で最も頻繁に使用される、それ故予め選択しておくことが予測されるガンマー放射同位元素はＴＩ２０１、Ｔｃ９９^ｍ、Ｇａ６７、Ｉｎ１１１、Ｉ１２３、Ｉ１３１、Ｆ１８、Ｃ１１・…であって、総てこれらは７０ＫｅＶ−５１１ＫｅＶのガンマー輻射エネルギー範囲にある。しかし他の（もしくはエネルギー範囲の）同位元素を注入もしくはプログラムすることもある。

しかしながら、放射能の測定前に同位元素を手動で選択しなければならないということは、放射能の誤計測に至る誤りを犯す危険がある。

本発明の目的は手による選択をなくし、その選択を自動的にすることにより上記の問題を解決することにある。

この目的を達成する本発明の放射性同位元素の放射能測定法では、放射性同位元素の放射能に比例する電流を生じる電離箱内に調べようとする放射性同位元素を置き、その放射性同位元素に対応するキャリブレーションファクターを使って電流値を放射能の値に変換する信号処理の電子手段を使用するのであるが、本発明の放射能計測法の特徴は以下の点にある。
電離箱内に置いた放射性同位元素が放射する放射線のエネルギースペクトルを決定し、
このエネルギースペクトルを予め記録したもしくはプログラムした放射性同位元素の一組のエネルギースペクトルと自動的に比較して当該放射性同位元素を同定（identify）し、それから
信号処理の電子手段へ当該放射性同位元素に対応するキャリブレーションファクターを自動的に与えて適正な放射能測定を得る。

本発明の別の特徴によれば、分析している放射性同位元素の測定したスペクトルが予め記録したもしくはプログラムしたスペクトルのどれにも一致しないとき自動的に可視及び又は音響警報を作動して当該放射性同位元素の手動プログラミング及び又は選択後にのみ放射能値を求める。

上記の問題を解決するため本発明の放射性同位元素の放射能計測器では、電離箱に接続されている電子手段が放射性同位元素に対応するキャリブレーションファクターを使って電離箱内の放射能の指示を与える信号を制御、処理している。

本発明に従って上記の放射能計測器は以下の構成要素から成っている。
調べようとする放射性同位元素のエネルギースペクトルを分析する手段、
予め記録したもしくはプログラムした放射性同位元素の一組のエネルギースペクトルと分析したエネルギースペクトルとを自動的に比較して当該放射性同位元素を同定する手段、そして
信号処理の電子手段へ当該放射性同位元素に対応するキャリブレーションファクターを自動的に与えて適正な放射能測定を得る手段。

さらに本発明に従って、放射性同位元素のエネルギースペクトルを分析する手段は、信号を処理するコンピュータ化した電子手段と組み合わせたシンチレーションもしくは半導体タイプの少なくとも一つの検出器から形成され、この検出器の感光性表面は電離箱内の放射性同位元素が放出した一次放射線束内に配置している。

検出器は感光性表面を叩く放射性同位元素からの一次放射線束を制限できる手段と組み合わされていて放射性同位元素のスペクトルの分析状態を改善する。この線束制限手段は可変開口の、もしくは一定開口のダイアフラムから成る。

さらに別の特徴に依れば、分析されている放射性同位元素の同定の可能性を、そして広い既定のエネルギー範囲内での同定可能の放射性同位元素の多様性を増すために（その特性が異なる、もしくはそれと組合せたダイアフラムが異なる）複数の検出器を含んでいる。

好ましい実施例では検出器は電離箱の底に配置されており、放射性同位元素の容器の支持体は少なくとも部分的に放射線透過性の底を付けて放射性同位元素からの一次放射線束が検出器の感光性表面を叩けるようにしている。

さらに別の特徴によれば計測器を簡単化し、確かなものとするため放射性同位元素の分析スペクトルが予め記録したもしくはプログラムしたスペクトルのいずれにも一致しない場合に活性化される告知もしくは警報手段と、放射性同位元素の手動選択を可能とする手段を設けている。

本発明の放射能メーターを示す添付図を参照して以下に本発明の実施例を詳述する。

図示の放射能メーターは放射線感知性物２を含む二重包囲壁から成る井戸型電離箱１を備えている。この二重包囲壁において電極１’は生成された電流を集める。放射能を計測しようとする放射性同位元素３が電離箱１の壁の内側の感知域内に置かれている。放射性同位元素３が放射線透過容器４に入っている。この容器は調整式支持体５により感知域に放射性同位元素を保持する。この放射性同位元素３は液体（その場合は添付図に示すようにフラスコ又はスポイトに入れる）であっても、固体（その場合は患者が消化できる調剤のゲルレ（gelule）で固められている）であってもよい。

電離箱１を取り囲んでいるのはシールド６であり、これは放射線減衰物質（例えば鉛）からできている。このシールド６はオペレーターを放射性同位元素３の輻射から保護するためであり、他方では放射能測定を乱す怖れのある環境放射能に対して電離箱１それ自体を保護している。

付属品を付けた電離箱１を図で表しているが、その構造、形そして大きさは市販の製品によって変わってくる。

この電離箱１をケーブル７で電子／コンピュータ化した装置８へ接続して信号を処理して放射性同位元素３の放射能の指示を与えるのであるが、その場合試験している放射性同位元素のタイプに対応したキャリブレーションファクターもしくは較正係数を使う。

従来の放射能メーターではこのキャリブレーションファクターは、幾つかの予め決められ，記録されている放射線同位元素のリストの中から、電離箱内の放射線同位元素のタイプの手動選択を元にして決められる。

これとは反対に、本発明の放射能メーターでは、電離箱に入れた放射性同位元素のタイプをそれ自体で認識することができ、そしてその認識に基づいてその同位元素のタイプに適したキャリブレーションファクターを自動的に選択することができる。

そうするため、それぞれの放射性核種の特性がそれ自体のエネルギースペクトルにより示されているということを考慮して、その計測器は以下の手段を含んでいる。
＊放射性同位元素３の輻射のエネルギースペクトルをつくる手段、そして放性同位元素を特徴付けている光電ピークのエネルギーを求める手段。これらの手段は、少なくとも一つの放射線検出器１０をケーブル１１で電子ユニット８に一体の信号処理手段へ接続して形成している。
＊分析しようとするエネルギースペクトルを、分析することとなるであろう放射性同位元素のスペクトル特性の予め記録したもしくはプログラムしたライブラリ又はサンプルと比較して当該放射性同位元素３を同定する手段、そして
＊放射能測定手段へ自動的に適切なキャリブレーションファクターを与える手段。

放射能メーターに加えられるエネルギー範囲に従って放射性同位元素の輻射エネルギースペクトルを決定できるよう検出器１０を選択する。

その利用できる検出器はホトダイオードもしくはホトマルチプライヤーに接続されたシンチレーション・ディテクターまたは半導体ディテクター（例えば、ＣｄＴｅ、ＣｄＺｎＴｅ・・…）のどれかである。測定しようとする放射能範囲と同定しようとするエネルギースペクトルに応じて検出器を選択する。

これらの検出器の有効性は狭いエネルギー範囲に限定されていることがよくある。狭いエネルギー範囲で働かせるときは単一の検出器を使用してもよいが、反対に、広いエネルギー範囲に対してはそれぞれの特性に従って選択された複数の異なる検出器を使って、意図されているエネルギー範囲をカバーできるようにする。

電離箱１内の放射性同位元素からの一次エネルギー束が直接検出器１０の感光面を叩けるように検出器１０を並べる。

検出器１０は電離箱内に配置するのが好ましい。電離箱の内壁に検出器を取りつけ、もしくは挿入してもよいし、さらに現実的な理由もあって図に示すように電離箱の底に配置するのが一層好ましい。

必要なら、放射性同位元素の容器４の支持台５には放射線透過域（適当な大きさの孔）を設けて検出器１０の感光面への放射性同位元素３からのエネルギー束の伝達が乱されないようにしてもよい。このため図に示すように、孔１２を支持台５の底に開けてある。

一般に言って、検出器１０が送ってくるデーターの品質は、放射性同位元素３の放射能が高いと、それによって影響を受ける。ある種の検出器の構成では、及び又はある種の適用の仕方では、検出器の感光面を叩く一次放射線の線束を制限することが適正動作のためにはよいことがある。この線束制限のやり方として場合に応じて孔を可変とした、もしくは一定としたダイアフラム１３を使う。

いくつもの放射線検出器１０を使用するときは、全部の検出器が同位元素の輻射を受け、そしてそれのエネルギスペクトルを得るようにしてその分解能を多少とも高めるようにする。こうして得た総てのスペクトルを予め記録したスペクトルと電子処理装置とを使って比較し、分析している同位元素を同定する。必要なら、同じ放射性同位元素でも放射能に従って異なるいくつかのスペクトルを予め記録しておいて同定の確度を高めるようにしてもよい。

電子／コンピューター化した装置８は上に述べた機能を果たすように正確に構成され、そしてプログラム化されている。

添付図を参照してさらに詳しく述べるト、この装置８はいくつかのモジュールから成っており、それらのモジュールは総括管理モジュール１４、電離箱１から来る信号の処理のための入出力（Ｉ／Ｏ）モジュール１５、検出器１０から来る信号の処理のための入出力（Ｉ／Ｏ）モジュール１６、そして人と機械との間のインターフエース（ＭＭＩ）モジュール１７である。

総括モジュール１４はセントラル・プロセシングユニット（ＣＰＵ）と関連メモリーとから構成するのがよい。それの目的はタスク全般を扱うことであり、そして機能全体を制御することである。核医療の部門もしくはその臨床ではこのモジュールは一般に言って、医療試験の準備と管理、ファイルのデーターのバックアップ、管理する投与量の調整と外注、放射性医薬品の管理である。

Ｉ／Ｏモジュール１５はケーブル７で電離箱１から送られてくる信号を処理する。放射線感知性ガス２が放射性同位元素３の放射線を受けると、電離箱１はＩ／Ｏモジュール１５に放射性同位元素の放射能に比例する電流を供給する。電子制御・処理ユニット１５１はこの電流を電圧に変換し、その信号を処理し、そしてキューリーもしくはベクレルで放射性同位元素３の放射能の指示を与える。そのために電子制御・処理ユニットはＩ／Ｏモジュール１６により決定された放射性同位元素３のそれ自身のキャリブレーションファクターを使う。

分光測定のためのＩ／Ｏモジュール１６はケーブル１１のディント（dint）により検出器によって情報を与えられる。それは放射性同位元素３の光電ピーク特性を決めることのできる電子制御・処理ユニット１６１を備えている。それは測定されたエネルギースペクトルと、特性を検査することのありそうな種々の同位元素に相当する予め記録した放射性同位元素スペクトルのライブラリー１６３の内容とを自動的に比較する手段１６２を含んでおり、これらの比較手段はその放射性同位元素を同定できる。それは又、その測定している放射性同位元素に対応するキャリブレーションファクターをモジュール１５へ自動的に割り当てる手段１６４を含んでいる。

人と機械との間のインターフエース１７はオペレーターに知らせたり及び又は警告することができる。それは又オペレーターにプログラムを開始させ、そして装置に情報を与える。このインターフエース１７はスクリ−ン１７１を含んでおり、そこに一般情報を見えるように表示したり、もしくは測定する放射性同位元素に関する情報を、そして警告及び又は誤差についてのメッセージを見えるように表示する。それはキーボード１７２を含んでいて、それでプログラムを開始させたり、そして質問に答えられるようにしたり、ボタン１７３や音及び又は蛍光による警告手段１７４も含んでいる。

放射性同位元素の認知もしくは決定で問題になることは、モジュール１６のプログラミングが、その測定されたスペクトルとこれに対応する予め記録されたスペクトルとの間の僅かな差はこれを許容するが、その差は間違いのない認知確度に対していつも同じでなければならないということである。

計測装置により分析されているスペクトルが予め記録されているスペクトルのどれにも一致しないとき、もしくは分析されているスペクトルの分解能が不充分であると、人と機械との間のインターフエース１７は情報メッセージをトリガーするか、又は警報手段１７４を作動させ、そして放射能測定を手動選択後実施するか、又はボタンボックス１７３もしくはキーボード１７２により放射性同位元素を同定するようにさせる。

電離箱１が放出する電流の処理モジュールを電離箱の真下に置くと、バックグラウンド・ノイズの原因となる割りに長い距離（数デシメーター、多分数メーター）にわたる非常に小さい電流の搬送を回避できるということに注意すべきである。

他方で、検出器１０が分析するエネルギースペクトルは放射源の状態によって異なることがある。従って、同位元素の同定はそれらの状態を考慮するのがよい（例えば、Ｔｃ９９^ｍフラスコ、Ｔｃ９９^ｍスポイト、そしてＴｃ９９^ｍゲルールとでは放射能メーターは区別しなければならないし、そしてこれら３つの状態に対応する３つの異なるスペクトルは予め記録しておかなければならない。）

本発明の放射能メーターの略図である。

符号の説明

１ 井戸型電離箱
１’電極
２ 放射線感知性物
３ 放射性同位元素
４ 放射線透過容器
５ 調整式支持体
６ シールド
７ ケーブル
８ 電子／コンピューター化した装置
１０ 放射線検出器
１１ ケーブル
１２ 孔
１３ ダイアフラム
１４ 総括管理モジュール
１５ 電離箱からの信号の処理のための入出力（Ｉ／Ｏ）モジュール
１６ 検出器からの信号の処理のための入出力（Ｉ／Ｏ）モジュール
１７ 人と機械との間のインターフエース（ＭＭＩ）モジュール
１５１ 電子制御・処理ユニット
１６１ 電子制御・処理ユニット
１６２ 比較手段
１６３ 放射性同位元素スペクトルのライブラリー
１６４ キャリブレーションファクターを自動的に割り当てる手段
１７１ スクリ−ン
１７２ キーボード
１７３ ボタン
１７４ 警告手段

Claims (10)

1. 調べている放射性同位元素の放射能に比例する電流を生じる電離箱１内に放射性同位元素を置き、この放射性同位元素に対応するキャリブレーションファクターを使って電流値を放射能の値に変換する信号処理の電子手段１５を使用する放射性同位元素の放射能の計測法において、
   電離箱１内に置いた放射性同位元素３が放射する放射線のエネルギースペクトルを決定し、
   このエネルギースペクトルを予め記録したもしくはプログラムした放射性同位元素の一組のエネルギースペクトルと自動的に比較して当該放射性同位元素を同定し、それから
   信号処理の電子手段１５へ当該放射性同位元素に対応するキャリブレーションファクターを自動的に与えて適正な放射能測定値を得る
   ことを特徴とする放射性同位元素の放射能の計測法。
2. 分析している放射性同位元素３の測定したスペクトルが予め記録したもしくはプログラムしたスペクトルのどれにも一致しないとき自動的に可視及び／又は音響警報を作動して当該放射性同位元素の手動によるプログラミング及び／又は選択後にのみ放射能値を求める請求項１に記載の計測法。
3. 電離箱１に接続されている電子手段１５が放射性同位元素３に対応するキャリブレーションファクターを使って電離箱１内の放射能の指示を与える信号を制御、処理するようにした放射性同位元素の放射能計測器において、
   当該放射性同位元素３のエネルギースペクトルを分析する手段１０，１１，１６１、
   分析するエネルギースペクトルを予め記録したもしくはプログラムした一組の放射性同位元素のエネルギースペクトルと自動的に比較して当該放射性同位元素を同定する手段１６２、そして
   信号処理の電子手段１５へ当該放射性同位元素に対応するキャリブレーションファクターを自動的に与えて適正な放射能測定を得る手段１６４
   を備えたことを特徴とする放射性同位元素の放射能の計測器。
4. 放射性同位元素３のエネルギースペクトルを分析する手段は、信号を処理するコンピュータ化した電子手段１６１と組み合わせたシンチレーションもしくは半導体タイプの少なくとも一つの検出器１０から形成され、この検出器１０の感光性表面は電離箱１内の放射性同位元素３が放出した一次放射線束内に配置されている請求項３に記載の計測器。
5. 放射性同位元素のエネルギースペクトルの計測を可能とする少なくとも一つの検出器１０を含んでおり、この検出器は感光性表面を叩く放射性同位元素からの一次放射線束を制限できる手段１３と組み合わされていて、検出器１０が受けた放射線を制限し、そして放射性同位元素のスペクトルの分析状態を改善する請求項４に記載の計測器。
6. 放射性同位元素のエネルギースペクトルの計測を可能とする少なくとも一つの検出器１０を含んでおり、この検出器は可変開口のダイアフラム１３と組み合わされている請求項５に記載の計測器。
7. 放射性同位元素のエネルギースペクトルの計測を可能とする少なくとも一つの検出器１０を含んでおり、この検出器は一定開口のダイアフラム１３と組み合わされている請求項５に記載の計測器。
8. 分析されている放射性同位元素の同定の可能性を増すために放射性同位元素のエネルギースペクトルの計測を可能とする複数の検出器１０を含んでいる請求項３ないし７のいずれかに記載の計測器。
9. 放射性同位元素のエネルギースペクトルの計測を可能とする少なくとも一つの検出器１０を含んでおり、この検出器は電離箱１の底に配置されており、放射性同位元素３の容器４の支持体５は少なくとも部分的に放射線透過性の底を付けて放射性同位元素からの一次放射線束が検出器１０の感光性表面を叩けるようにした請求項３ないし８のいずれかに記載の計測器。
10. 放射性同位元素の分析スペクトルが予め記録したもしくはプログラムしたスペクトルのいずれにも一致しない場合に活性化される告知もしくは警報手段１７１，１７４と、当該放射性同位元素の手動選択を可能とする手段１７２，１７３とを含んでいる請求項４ないし９のいずれかに記載の計測器。
    

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