JP2997340B2 - ポジトロン計測装置用のディテクタ - Google Patents

ポジトロン計測装置用のディテクタ

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JP2997340B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はポジトロンCT(pos
itron computed tomograph
y)あるいはPET(positron emitti
on tomography)等と呼ばれるポジトロン
計測装置用のディテクタに関するものである。
【0002】
【従来の技術】PETはポジトロン(陽電子)を放出す
る核種で標識された薬剤を患者に投与し、体外計測によ
り放射性核種の体内分布を横断断層イメージとして抽出
する技術である。すなわち、生体に取り込まれた核種は
ポジトロンを放出し、このポジトロンはその近傍で運動
エネルギーを失って一対のガンマ線を放出して消滅す
る。このとき、ペアのガンマ線は同時かつ正反対の方向
に放出されるので、このペアの放射線を一対の検出器で
同時計数することにより、核種の位置を特定できる。
【0003】図8はその概念を示している。円筒状のP
ETディテクタ3の内側には患者が存在しているものと
し、これに核種が投与されているものとする。この核種
からのポジトロンにより、位置Pから正反対の方向にガ
ンマ線が放出されたものとし、この放出方向がx軸から
y軸方向にアジマス角φ、z軸方向に水平角θであると
する。この位置Pの座標は(x、y、φ、θ)となり、
この位置Pはガンマ線が同時検出された検出セルC1
2 を結ぶ線上にある。したがって、このようなガンマ
線の同時刻検出を繰り返し、これから得られた連立方程
式の解を求めることで、核種の分布を知ることができ
る。
【0004】このようなPET技術に用いられるディテ
クタとしては、下記の文献1 “HIGH RESOLUTION BLOCK DE
TECTORS FORPET”(IEEE TRAN
SACTIONS ON NUCLEAR SCIEN
CE,Vol.37−2(1990)) に示され、あるいは下記の文献2 “DEVELOPMENT OF A HIGH RE
SOLUTION PET”(IEEE TRANSA
CTIONS ON NUCLEAR SCIENC
E,Vol.37−2(1990)) に示されている。すなわち、文献1には、シンチレータ
と二次元光電子増倍管(2D−PMT)を組み合せた検
出器を、円筒形状に配設したPETディテクタが示さ
れ、文献2には円筒の軸方向(z軸方向)に検出器を移
動可能としたPETディテクタが示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術は、い
ずれもディテクタによるガンマ線ペアの検出密度を向上
させる技術、すなわち同時検出されるデータのサンプリ
ング密度を向上させるためのものである。すなわち、サ
ンプリング密度を高くするには、PMTを小型にして高
密度に配設することで対応できるが、これにはPMTの
構造上の限界がある。文献1は、PMTとして2D−P
MTを用いることで、等価的に検出セルの数を多くして
いるが、これは高コスト化につながり、望ましい手法と
は言えない。また、ガンマ線ペアの検出可能な範囲を広
げようとすると、PMTを多くしてディテクタを円筒の
軸方向に長くすることになるが、これは必然的に高コス
ト化を招く。
【0006】一方、文献2では、ディテクタを円筒の軸
方向に移動させることでサンプリング密度を高めている
が、これでディテクタの軸方向の長さは変らないので、
ガンマ線ペアの検出範囲は広がらない。
【0007】本発明は、ガンマ線ペアのサンプリング密
度を高めることができ、かつガンマ線ペアの検出範囲を
広げることができ、しかも低コストにできるポジトロン
計測装置用のディテクタを提供すること目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、ポジトロンを
放出する核種が投与された被写体からの一対の放射線を
互いに正反対の方向で同時計数するポジトロン計測装置
に用いられ、放射線を検出可能な複数の検出器を所定の
軸を中心とする円筒形状に配設して構成されたポジトロ
ン計測装置用のディテクタにおいて、複数の検出器は所
定の軸方向に所定個数ずつ並べられて複数の検出器アレ
イが構成され、複数の検出器アレイの一部は、他の検出
器アレイに対して所定の軸方向に沿って反対方向に相対
移動されることを特徴とする。
【0009】
【作用】本発明のディテクタは、複数の検出器からなる
アレイを円筒形状に配設して構成され、これら検出器ア
レイは別個に軸方向に移動させられるので、検出器の数
を増加させることなく、ガンマ線ペアのサンプリング密
度を高め、その検出範囲を広げ得る。
【0010】
【実施例】以下、添付図面により本発明の実施例を説明
する。
【0011】図1は従来のPETディテクタと本発明の
PETディテクタの基本構成を対比して示す斜視図であ
り、同図(a)は従来のもの、同図(b)は本発明のも
の、同図(c)は本発明においてアレイを逆方向にスラ
イドさせたものを示している。同図において、個々の検
出器1は、図示しないが、シンチレータとPMTを有し
て構成され、従来のものでは、多数の検出器1によって
検出器リング2が構成されている。そして、複数の検出
器リング2がZ軸方向に多層にされて、1個のPETデ
ィテクタ3が形成されている(同図(a)図示)。これ
に対し、本発明のものでは、多数の検出器1によって検
出器アレイ4が構成されている。そして、Z軸方向の複
数の検出器アレイ4がリング状に並べられて、1個のP
ETディテクタ3が形成されている(同図(b)図
示)。ここで、個々の検出器アレイ4はZ軸方向に別々
に移動可能に構成され、従って1ピッチ分だけ反対方向
に移動させたときには、同図(c)のような状態にする
ことができる。
【0012】したがって、検出器1の個数を増加させな
いことを前提にしたときには、本発明によればサンプリ
ング密度の向上と検出範囲の拡大を同時に実現できる。
すなわち、図1(a)の従来構成では、PETディテク
タ3を構成する検出器リング2をZ軸方向に移動させて
も、同時検出できるガンマ線ペアの放出方向(角度θの
方向)は増加しない。図2に示すPETディテクタ3の
Z軸方向断面図は、これを示している。図示の通り、検
出器111〜113と対向する検出器121〜123のペアを考
えると、例えば検出111については、ガンマ線ペアの同
時検出の対象となるガンマ線放出線路は、図中のa、
b、cとなるが、図1(a)の従来構成では、複数の検
出器リング2は同様にZ軸移動するので、検出方向の角
度θa 、θb 、θc は常に変らない。
【0013】これに対し、本発明では、図1(c)に示
したように、検出器1は別々にアレイごとにZ軸移動す
るので、対応する1組の検出器によって得られる検出方
向の角度θは多様になる。すなわち、Z軸移動の前に
は、図2(a)のように角度θa 、θb 、θc となって
いるが、Z軸のある一方向への移動によって、図2
(b)のように検出方向は角度θa1、θb1、θc 1 とな
り、他の一方向への移動によって角度θa2、θb2、θc2
となる。したがって、サンプリング密度は明らかに向上
することになる。
【0014】上記のサンプリング密度の増大は、図3に
詳細に示される。角度θを同図(a)のように設定した
とき、Z軸方向の座標位置をtとすると、検出器1を固
定したときのサンプリング点は、同図(b)の黒いドッ
トのようになる。これに対し、検出器アレイ4をZ軸方
向に個別に移動させると、同図(b)のクロスマークも
サンプリング点に加わる。そして、更にZ軸を中心とし
て回転させると、三角マークと四角マークも新たにサン
プリング点に加えられる。これに対し、全体をZ軸移動
させるだけでは、三角マークのみがサンプリング点に加
わるだけなので、本発明がサンプリング密度を大幅に向
上させ得ることは明らかである。
【0015】本発明によれば、以上の効果(サンプリン
グ密度の向上効果)に加えて、検出範囲の拡大効果も生
じる。すなわち、従来構成では、検出器1は全て一体で
しか移動(Z軸移動)しないため、検出方向の水平角度
θの最大値は基本的に変らないが、本発明の構成では、
検出器1は検出器アレイ4ごとに逆方向移動するため、
移動範囲を大きくすると、PETディテクタ3がZ軸方
向に相対的に長くなり、角度θの最大値も大きくなる。
つまり、図4のように、検出範囲をθの両方向に拡大す
ることができる。
【0016】次に、本発明の実施例に係るPET装置
を、より具体的に説明する。
【0017】図5はPETディテクタ3の要部構成を示
し、同図(a)は平面図、同図(b)は1個の検出器ア
レイ4とガイドレール13の関係を示す斜視図である。
図示の通り、各々の検出器1はシンチレータ11とPM
T12で構成され、この検出器1をZ軸方向に並べた検
出器アレイ4は、リング状に設けられてPETディテク
タ3が構成されている。そして、各々の検出器アレイ4
は、検出器アレイ4の間に設けられたガイドレール13
に沿って、Z軸方向に個別に移動可能となっている。
【0018】図6は本実施例におけるZ軸方向の個別移
動を、模式的に示している。複数本のガイドレール13
がZ軸に平行に設けられ、これに図示しない検出器アレ
イ4が取り付けられる(同図(a)図示)。そして、検
出器アレイ4は交互に半数ずつが、Z軸方向の反対方向
へ移動させられるので、検出器アレイ4の有するシンチ
レータ11のガンマ線入射面14は、交互に反対方向に
移動される(同図(b)図示)。
【0019】図7は本発明のPETディテクタを用いた
PET装置の全体構成を示している。PETディテク
タ、Z軸駆動機構、Z軸位置センサなどによりガントリ
ー5が構成され、その検出出力は断層データ処理部6で
処理され、どの位置の検出器1でどの時刻にガンマ線が
検出されたかを示すデータが、同時計数部7に送られ
る。同時計数部7では、ガンマ線ペアの同時発生に対応
して、いわゆる検出出力のコインシデンスが取られ、同
時性を満足するデータが画像再構成部8に送られる。そ
して、再構成された画像は、ディスプレイなどの表示部
9で表示される。ここで、断層データ処理部6、同時計
数部7および画像再構成部8の詳細な構成は、従来装置
と同様であるので説明を省略する。
【0020】
【発明の効果】以上、詳細に説明した通り、本発明のデ
ィテクタは、複数の検出器からなるアレイを円筒形状に
配設して構成され、これら検出器アレイは別個に軸方向
に移動させられるので、検出器の数を増加させることな
く、ガンマ線ペアのサンプリング密度を高め、その検出
範囲を広げ得る。本発明のディテクタは、高価な検出器
を特に増加させる必要がないので、極めて低コストであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のディテクタの基本構成を、従来のディ
テクタと対比する斜視図である。
【図2】本発明によるサンプリング密度の向上を説明す
るための、ディテクタのZ軸方向の断面図である。
【図3】本発明によるサンプリング密度の向上を説明す
るための、ディテクタのZ軸方向断面図と、サンプリン
グ点の説明図である。
【図4】本発明による検出範囲の拡大を示す図である。
【図5】実施例に係るPETディテクタ3の上面図と、
検出器アレイ4の斜視図である。
【図6】実施例に係るガイドレール13の配列と、検出
器アレイ4のガンマ線入射面の移動を示す斜視図であ
る。
【図7】本発明のPETディテクタが適用されるPET
装置の構成図である。
【図8】ポジトロンによるガンマ線ぺアの検出原理を説
明する図である。
【符号の説明】
1…検出器 2…検出器リング 3…PETディテクタ 4…検出器アレイ 5…ガントリー 6…断層データ処理部 7…同時計数部 8…画像再構成部 11…シンチレータ 12…PMT(光電子増倍管)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−79880(JP,A) 特開 平2−167488(JP,A) 特開 昭63−238487(JP,A) 実開 昭61−181385(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01T 1/161 G01T 1/20

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポジトロンを放出する核種が投与された
    被写体からの一対の放射線を互いに正反対の方向で同時
    計数するポジトロン計測装置に用いられ、前記放射線を
    検出可能な複数の検出器を所定の軸を中心とする円筒形
    状に配設して構成されたポジトロン計測装置用のディテ
    クタにおいて、 前記複数の検出器は前記所定の軸方向に所定個数ずつ並
    べられて複数の検出器アレイが構成され、 前記複数の検出器アレイの一部は、他の前記検出器アレ
    イに対して前記所定の軸方向に沿って反対方向に相対移
    動されることを特徴とするポジトロン計測装置用のディ
    テクタ。
  2. 【請求項2】 前記複数の検出器アレイは、交互に半数
    ずつが互いに反対方向に移動される請求項1記載のポジ
    トロン計測装置用のディテクタ。
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JP3315513B2 (ja) * 1994-03-15 2002-08-19 浜松ホトニクス株式会社 ポジトロンエミッションct装置
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