JP3135182U - 放射線検出器ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】視野外で発生する放射線の影響を除去し、被検体に負荷をかけず、安定した測定を行えるマンモグラフィ用放射線検出器ユニットを提供する。
【解決手段】環状検出器ユニットの環の一部に検出器ブロックを備えないようにした切り欠き部を有する形状とする。切り欠き部に肩等を入り込ませることにより、乳房周辺部をも視野に入れることができる。また、この切り欠き部を塞ぐように、ガンマ線遮蔽用シールドＢ１を備えたことにより、切り欠き部から肩・腕などで発生したガンマ線が視野外からの偶発同時係数として混入することを阻止することができる。切り欠き部以外にも環状検出器ユニットの外周面や前面側にも前記遮蔽シールドを備えることにより、視野外からの偶発同時係数をさらに阻止することができる。シールドＢ１を腕を載置可能な形状とすることにより、被験体に安定した体勢を維持させることができ、より良好な診断画像を生成することができる。
【選択図】図９

Description

本考案は、被検体の乳房組織から放出される放射線を検出するための放射線検出器ユニットに関する。

従来、一般的な核医学診断装置は、ガンマ線等の放射線を検出する複数の放射線検出器が円または多角形を呈する環状に配置されてなる放射線検出器ユニットと、該放射線検出器ユニットから得られるエミッションデータに基づいてＲＩ分布像を生成する画像処理部とを備えている。放射線検出器は、放射線の入射により発光するシンチレータチップが多数配列されたシンチレータと、シンチレータの発光を電気信号に変換する光電子増倍管等から構成される。

そして、環状に配置された放射線検出器の中空部に被検体を載置し、ポジトロン放射性同位元素で標識した放射性薬剤を被検体に投与する。体内に分布したポジトロン放射性同位元素は、１８０度反対方向に２本のガンマ線等の放射線を放出する。放射線検出器は、被検体から放出された放射線を検出する。ここで、画像処理部は、一対の放射線が同時計数された事象をエミッションデータとして収集し、このエミッションデータに基づいて２次元または３次元のＲＩ分布像を生成する。生成されたＲＩ分布像は、主に腫瘍の有無、位置、悪性度等の診断に好適に利用される。

また、専ら乳房を撮影するための核医学診断装置であるマンモグラフィ用核医学診断装置も開発されている。特に乳がんの場合、治療において早期発見が重要とされており、より小さな腫瘍を発見するため、シンチレータチップのサイズをより小さくするとともに、検出器を被検体に近接させるように構成されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−３２５４９９号公報

しかしながら、このような構成を有する従来のマンモグラフィ用核医学診断装置においては、次のような問題点がある。
すなわち、図１に示すように、複数の検出器２１が環状に配置されてなる検出器ユニット６で被検体（人体等）Ｍの乳房の診断画像を得ようとする場合、図２に示すように検出器ユニット６が腕や肩に当たるため、脇の下や肩の付け根などの乳房組織が存在している範囲（以下、単に乳房周辺という）は、視野に入れることができない。しかし、乳房周辺の乳房組織であっても乳房と同様に乳がんが発症する可能性があり、乳房週辺も乳房とともに検査対象部位とすべきであるが、従来の構成では、上述の理由により、乳房周辺の乳房組織については診断することができないという問題がある。

そこで本願考案者らは、図３に示すように環状検出器の一部を切り欠くことによって乳房と同時に乳房周辺も視野に入れることができるようにした検出器ユニット６１や、さらに図４に示すように乳房形状に合わせた検出器ユニット６２を考案している。

しかしながら、被検体に投与された放射性薬剤は、乳房やその周辺のみならず被検体の肩や腕、胴体、あるいはその余の部位からもガンマ線を放出しており、こうした目的外の部位からの（以下、単に視野外という）ガンマ線が偶発同時係数として乳房やその周辺からの検出データに混入してしまい、目的とする乳房診断画像（ＲＩ分布像）の生成に悪影響を及ぼすことがある。

また、図３に示すような体勢で測定を行う場合、被検体は人体等の生物であるため、腕を上げるような不自然な体勢を測定の間中、維持しておくことは被検体に無理を強いることとなり、あるいは不安定な体勢であるがゆえに意図せず動いてしまうこともあり、こうした場合にも目的とする乳房診断画像の生成に悪影響を及ぼすことがある。

本考案は、このような事情に鑑みてなされたものであって、乳房と乳房周辺を視野に入れるための切り欠き部を有するマンモグラフィ用検出器ユニットにおいて、視野外で発生する放射線の影響を除去し得る検出器ユニットを提供することを目的とする。また、被検体に負荷をかけず、安定した測定を行えるマンモグラフィ用放射線検出器ユニットを提供することを目的とする。

本考案は、このような目的を達成するためになされたものであって、中空部を有する環状に構成され、前記中空部を視野とする放射線検出器ユニットにおいて、前記環状の一部に切り欠き部が形成されてなり、少なくとも該切り欠き部に視野外からの偶発同時係数を抑制するための遮蔽シールドを備えたものであることを特徴としている。または、前記切り欠き部以外にも環状検出器ユニットの外周面や前面側にも前記遮蔽シールドを備えることができる。

本考案に係る放射線検出器ユニットによれば、乳房を囲うように検出器を環状配置する際に、検査対象外部位が邪魔になって所望の配置ができない場合であっても、当該検査対象外部位を切り欠き部に併せるようにすれば当該検査対象外部位が邪魔にならず、検出器を乳房や乳房周辺の周囲に配置させることができ、その結果、乳房や乳房周辺に存在する乳房組織を効率よく診断することができる。同時に、切り欠き部には視野外からの偶発同時係数を抑制するための遮蔽シールドを備えているため、良好な診断画像を生成することができる。また、腕を載置可能な形状とすることにより、被験体に安定した体勢を維持させることができ、より良好な診断画像を生成することができる。

以下、図面を参照して本考案の実施例を説明する。
図５は、マンモグラフィ用核医学診断装置の全体構成を示すブロック図である。これは乳房を有する哺乳類である被検体（ここでは人体を想定）の乳房組織を核医学診断するための装置であり、放射線検出器ユニット（以下、ガンマ線検出器ユニットを例として示すがその余の放射線の利用を排除するものではない）１と、画像処理部３と、モニタ４とを備えている。

この装置は、一般的な核医学診断装置と同様に、環状に構成されたガンマ線検出器の中空部に被検体を載置し、ポジトロン放射性同位元素で標識した放射性薬剤を被検体に投与する。体内に分布したポジトロン放射性同位元素は、１８０度反対方向に２本のガンマ線を放出する。ガンマ線検出器２は、被検体から放出されたガンマ線を検出する。ガンマ線検出器２は、ガンマ線の入射により発光するシンチレータチップが多数配列されたシンチレータと、シンチレータの発光を電気信号に変換する光電子増倍管等から主に構成される。一方、画像処理部３は、所定のプログラムを読み出して実行する中央演算処理装置（ＣＰＵ）や、各種情報を記憶するＲＡＭ（Random-Access Memory）や固定ディスク等の記憶媒体等で実現され、一対のガンマ線が同時計数された事象をエミッションデータ収集部３１にて収集し、このエミッションデータに基づいて、ＲＩ分布像生成部３２にて２次元または３次元のＲＩ分布像を生成する。

ガンマ線検出器ユニット１の構成を、水平断面図である図６を参照して説明する。
ガンマ線検出器ユニット１は、ガンマ線を検出する複数の検出器ブロック２１が、中空部Ａを有する環状に配置されてなる検出器群の総称たる検出器２を備える。検出器２は検出器群を収容する筐体をさらに備えることができる。なお、本考案でいう「環状」とは、中空部を有する閉曲線または多角形を呈する形状を全て包含する。馬蹄形、Ｕの字形、涙滴形、楕円形、ラグビーボール形、その他の種々の輪郭形状を選択することができる。

各検出器ブロック２１の構成を図７を参照して説明する。ガンマ線を光に変換するシンチレータ２１１と、光を電気信号に変換するフォトマルチプライア２１２と、シンチレータ２１１からフォトマルチプライア２１２に光を導くライトガイド２１３等によって構成されている。シンチレータ２１１は、シンチレータチップ２１１ａが行列状（例えば、８行×８列）に配列したものを複数段（例えば、２段）積層された集合体であり、その上面が検出器ブロック２１の検出面となる。即ち、検出面の向いている方向（検出可能な方向）が検出の「視野」となる。こうして、図６に示すように、複数の検出器ブロック２１の検出面が中空部Ａを臨むように環状に配置させることにより、図５に示すような検出面Ｃが構成される。中空部Ａは、厳密には図６に示すような略円形に近似された多角形状となっている。

また、検出器２は、検出器ブロック２１を積層した多層環とすることもできる。図８は、図６に破線で示すａ−ａ断面図である。いま、検出器２の検出面Ｃは、中空部Ａの底面に対して垂直な面となっているがこれに限定されるものではない。ここでは中空部Ａは略円柱形状（厳密には多角柱形状）といった柱体を呈している。この柱体空間たる中空部Ａが検出器２における視野となり、中空部Ａに被検体たる乳房や乳房週辺の乳房組織が挿入されて測定に供される。なお、検出器２は、必要により前面板Ｄを備えることによって一方側の視野外を閉塞し、乳房が視野からはみ出すことを防止することができ、乳房全体を好適に診断することができる。

なお、本考案においては、検出器２は、図６に示すように、検出器ブロック２１の環状配置において、環の一部に切り欠き部Ｂが形成されてなる形状を呈する。中空部Ａの直径としては１６０ｍｍから２５０ｍｍの範囲内の値が例示され、切り欠き部Ｂの内側円弧の長さとしては５０ｍｍから１５０ｍｍが例示される。ただし、各寸法ともこれらの数値範囲に限定するものではない。前記切り欠き部Ｂは、被検体Ｍの乳房と同じ側の腕の付け根または／および肩を挿入するために設けられたもので、これにより、検出器２を乳房の下部を囲み、検出器２の一端側が乳房の上方の肩の付け根までの範囲に位置し、他端側が乳房の側方の脇の下までの範囲に配置させることができる。こうして、乳房だけでなく従来は視野内に入れることができなかった脇の下や肩の付け根などの乳房周辺の乳房組織までも検出器２の視野内に入れることができる。

さらに本考案においては、前記切り欠き部Ｂにガンマ線遮蔽用シールドＢ１を配設したことを特徴としている。被検体に投与された放射性薬剤は、乳房やその周辺のみならず被検体の肩や腕、胴体、あるいはその余の部位からもガンマ線を放出する。ガンマ線遮蔽用シールドＢ１は、こうした視野外からのガンマ線が、偶発同時係数として切り欠き部Ｂから検出器に入射することを阻止することを主たる目的としている。図５、図６ではガンマ線遮蔽用シールドＢ１は中空部Ａに対して凸状に湾曲した板状物で構成しており、その両端が切り欠き部Ｂを挟んだ検出器の両端部に接続されて、切り欠き部Ｂを閉塞するように構成している。あるいは、さらに肩や腕の付け根からのガンマ線のみならず、肘や腕全体からの視野外ガンマ線をも遮蔽するために、図９に示すように腕に沿って長さを延長したものでも良い。シールドＢ１の長さとしては１００ｍｍから６００ｍｍの範囲内の値が例示されるが、この数値範囲に限定するものではなく、被検体の体形に合わせて適宜選択されるものである。あるいは板状物とせず、図１０に示すように、検出器２の筐体と一体化させた構成としてもよく、形状も切り欠き部Ｂを遮蔽できるものであれば半筒状でなく複数の平面から構成されるものであっても勿論構わない。

なお、前記ガンマ線遮蔽用シールドＢ１を腕が載置可能な形状とした場合には、被検体は楽な体勢を取ることができるので、体勢を安定維持させることが容易になり、被検体Ｍの負担を低減できる上、安定した測定が可能となって、良好な乳房診断画像を得ることができる。

また、ガンマ線遮蔽用シールドＢ１のみならず、検出器２の外周を覆うようにガンマ線遮蔽用シールドを設けたり、検出器２全体を覆う筐体全体（検出面Ｃを除く）をガンマ線遮蔽が可能なシールド材から構成したり、さらには、図８に示す前面板Ｄや部材２２をガンマ線遮蔽が可能なシールド材から構成することにより、視野外からの偶発同時係数の混入をさらに低減させることができる。

このようなガンマ線検出器ユニット１に対し、更に左右の乳房の診断について、診断し易いように検出器ユニット１の姿勢を変えるための回転支持部２２を備えるとより好適である。例えば、図５や図８に例示するように、ガンマ線検出器ユニット１に固定され、操者が操作棒を手動で操作して任意の一軸Ｐ周りに回転させ、検出器２の切り欠き部Ｂの位置を調整する。本実施例では、一軸Ｐは、略円形の中空部Ａの中心軸と一致させているがこれに限られない。回転動作も手動に限らずモータ等の動力源を利用することを妨げない。回転支持部２２を付設することにより、左右の乳房についての診断を容易に行うことができる。

次に、上記実施例に係るガンマ線検出器ユニットを備えたマンモグラフィ用核医学診断装置装置の動作について説明する。

図５および図９に示すように、検出器２の中空部Ａに被検体Ｍの左右いずれかの乳房を配置させるとともに、切り欠き部Ｂに被検体Ｍの乳房と同じ側の腕の付け根または／および肩を挿入して、腕等をガンマ線遮蔽用シールドＢ１に当接させる。検出器２は、乳房の下部を囲み、検出器２の一端側が乳房の上方の肩の付け根までの範囲に位置し、検出器１１の他端側が乳房の側方の脇の下までの範囲に位置する。脇の下や肩の付け根などの乳房周辺と乳房とは、検出器２の検出面Ｃによって挟まれ、検出器２の視野内に入る。なお、ガンマ線遮蔽用シールドＢ１があるため、腕や肩等の検査対象外部位が検出器２の視野に入り過ぎることはない。

次に、被検体Ｍにポジトロン放射性同位元素で標識された放射性薬剤を投与する。ポジトロン放射性同位元素は被検体Ｍ内で２本のガンマ線を互いに１８０度反対方向に放出する。検出器２は、乳房および乳房の周辺から放出されて検出面Ｃに到達したガンマ線を検出し、電気信号を出力する。

エミッションデータ収集部３１は、検出器２の検出結果からエミッションデータを収集する。具体的には、検出器２から出力される各電気信号を一旦その位置情報や時間情報とともに逐次メモリに記録しておき、検出器２による検出が終了すると、メモリからデータを読み出して同時計数である事象を判定し、この事象をカウントしてエミッションデータを得る。

ＲＩ分布像生成部３２は、収集されたエミッションデータに基づいて再構成処理を行い、２次元または３次元のＲＩ分布像を生成する。再構成処理例としては逐次近似画像再構成法（例えば、ＯＳＥＭ（Ordered Subset Expectation Maximization）アルゴリズム（Takayuki Nakamura, Hiroyuki Kudo IEEE Nuclear Science Symposium Conference Record 2005 pp. 1950-54を参照））が好ましい。この手法によれば、切り欠き部Ｂの影響が十分抑制されたＲＩ分布像を生成することができる。

いま、縦横１．５ｍｍ，長さ４．５ｍｍのシンチレータチップを長さ方向に４層に重ね、縦横３２本ずつ並べた検出器ブロック１２個を、直径２０８ｍｍの円に内接して均等に配置し、切り欠き部Ｂとして検出器ブロックの１個が抜いてある場合と抜いていない場合における、ＯＳＥＭアルゴリズムでの再構成手法によるシミュレーションを行った結果、視野中心から７０ｍｍにおける空間分解能は、切り欠き部Ｂのない場合が１．３ｍｍに対し、切り欠き部Ｂのある場合は１．６ｍｍが得られ、本再構成手法により切り欠き部Ｂの影響はほとんどないことが分かった。

なお、参照逐次近似画像再構成法に換えて、３Ｄフーリエ変換法、３Ｄ−ＦＢＰ法、リビニング法（rebinning）、３Ｄ再投影法、ＦＯＲＥ法（Fourier rebinning）など、既存の手法を選択してもよい。

生成されたＲＩ分布像は、適宜、モニタ４に出力される。

左右いずれか一方の乳房の診断が終了すると、操作者等が回転支持部２２を手動で操作して、検出器ユニット１を一軸Ｐ周りに回転させる。これにより、他方の乳房について診断し易いように検出器ユニット１の姿勢を変える。そして、同様の手順で、他方の乳房についても診断する。

本考案は、上記実施形態に限られることはなく、適宜変形実施することができる。

従来のマンモグラフィ用核医学診断装置における環状検出器ユニット６の使用状態を示す図である。 図１に示す使用状態を横から見た図である。 切り欠き部を有する環状検出器ユニット６１の使用状態を示す図である。 切り欠き部を有する環状検出器ユニット６２の使用状態を示す図である。 本考案に係る放射線検出器ユニットを備えたマンモグラフィ用核医学診断装置の全体構成を示す図である。 本発明に係る放射線検出器ユニットの水平断面図である。 検出器ブロックの斜視図である。 図６に示すａ−ａ線における垂直断面図である。 本考案に係る放射線検出器ユニットの使用状態を示す図である。 本考案に係る放射線検出器ユニットの変形実施例を示す図である。

符号の説明

１ 放射線検出器ユニット
２ 放射線検出器
２１ 検出器ブロック
２１１ シンチレータ
２１１ａ シンチレータチップ
２１２ フォトマルチプライア
２１３ ライトガイド
２２ 回転支持部
３ 画像処理部
３１ エミッションデータ収集部
３２ ＲＩ分布像生成部
４ モニタ
Ａ 中空部
Ｂ 切り欠き部
Ｂ１ 放射線遮蔽用シールド
Ｃ 検出面
Ｄ 前面板

Claims (5)

1. 複数の放射線検出器ブロックを中空部を有する環状に配置し、前記中空部を視野とする放射線検出器を備え、前記環の一部に放射線検出器ブロックを備えない切り欠き部が形成され、少なくとも前記切り欠き部に放射線遮蔽用シールドを備えてなる放射線検出器ユニット。
2. 前記切り欠き部は、被検体の腕の付け根または肩が挿入可能な大きさに形成されたものである請求項１記載の放射線検出器ユニット。
3. 前記放射線遮蔽用シールドは、被検体の腕を載置可能な大きさ及び形状に形成されたものである請求項１または請求項２記載の放射線検出器ユニット。
4. 前記放射線検出器を収容する筐体をさらに備え、前記放射線遮蔽用シールドと一体に形成されてなる請求項３記載の放射線検出器ユニット。
5. 前記環状放射線検出器の外周面及び／又は前面に前記遮蔽用シールドを備えてなる請求項１乃至請求項４に記載の放射線検出器ユニット。

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