JP3532942B2 - 放射線位置検出装置 - Google Patents
放射線位置検出装置Info
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
- G01T1/16—Measuring radiation intensity
- G01T1/161—Applications in the field of nuclear medicine, e.g. in vivo counting
- G01T1/164—Scintigraphy
- G01T1/1641—Static instruments for imaging the distribution of radioactivity in one or two dimensions using one or several scintillating elements; Radio-isotope cameras
- G01T1/1642—Static instruments for imaging the distribution of radioactivity in one or two dimensions using one or several scintillating elements; Radio-isotope cameras using a scintillation crystal and position sensing photodetector arrays, e.g. ANGER cameras
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、被検体内に放射性同位
元素（ＲＩ）を投入し、放射性同位元素からの放射線を
シンチレーション検出器等で検出することによって、被
検体の断層画像を得る装置に関し、特に、その放射線の
シンチレーション検出器等への入射位置を検出する放射
線位置検出装置に関する。
元素（ＲＩ）を投入し、放射性同位元素からの放射線を
シンチレーション検出器等で検出することによって、被
検体の断層画像を得る装置に関し、特に、その放射線の
シンチレーション検出器等への入射位置を検出する放射
線位置検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】このような被検体の断層画像を得る装置
の一例として、ポジトロンＣＴ装置が知られており、生
体内に投与されたポジトロン放出核種の分布をシンチレ
ーション検出器等で測定することにより生体の断層画像
を得る高度医療技術手段として注目されている。
の一例として、ポジトロンＣＴ装置が知られており、生
体内に投与されたポジトロン放出核種の分布をシンチレ
ーション検出器等で測定することにより生体の断層画像
を得る高度医療技術手段として注目されている。
【０００３】一般的に、ポジトロンＣＴ装置は、リング
状に配列された多数のシンチレータを有するシンチレー
ション検出器を備え、ポジトロン放出核種を投与された
被検者をシンチレーション検出器内に配置することによ
って測定を行う。そして、ポジトロン放出核種から放出
されたポジトロンは、放出部の近傍で電子と結合して消
滅すると共に、２本の５１１ｋｅＶの放射線（ガンマ
線）を正反対方向に放出するので、この２本の放射線
を、相互に対向関係にあるシンチレータで同時計数する
ことによりポジトロン放出核種の消滅位置を検出するこ
とができ、この検出データに基づいて画像再構築を行う
ことにより、断層画像を作成するという原理に基づいて
いる。
状に配列された多数のシンチレータを有するシンチレー
ション検出器を備え、ポジトロン放出核種を投与された
被検者をシンチレーション検出器内に配置することによ
って測定を行う。そして、ポジトロン放出核種から放出
されたポジトロンは、放出部の近傍で電子と結合して消
滅すると共に、２本の５１１ｋｅＶの放射線（ガンマ
線）を正反対方向に放出するので、この２本の放射線
を、相互に対向関係にあるシンチレータで同時計数する
ことによりポジトロン放出核種の消滅位置を検出するこ
とができ、この検出データに基づいて画像再構築を行う
ことにより、断層画像を作成するという原理に基づいて
いる。
【０００４】更に、上記のポジトロン放出核種の消滅位
置を検出するためには、複数のシンチレータの内、放射
線の入射したシンチレータ（以下、入射シンチレータと
いう）のその位置を決定する必要があり、従来の放射線
位置検出器では、主に重心位置演算法が適用されてい
た。
置を検出するためには、複数のシンチレータの内、放射
線の入射したシンチレータ（以下、入射シンチレータと
いう）のその位置を決定する必要があり、従来の放射線
位置検出器では、主に重心位置演算法が適用されてい
た。
【０００５】この重心位置演算法を適用した従来の放射
線位置検出器の例を図１３に示す。図１３に示すよう
に、２次元方向に多数個のシンチレータが配列されて成
るシンチレータアレイ１と、シンチレータアレイ１の背
面に対向して配置された２次元クロスワイヤ位置検出型
光電子増倍管を備えるシンチレーション検出器に対し
て、２次元クロスワイヤ位置検出型光電子増倍管のＸ座
標方向とＹ座標方向の夫々のワイヤー間が抵抗群で接続
され、更に、加算回路２x がＸ座標方向の抵抗群の両端
に発生する出力信号ｘ1 ，ｘ2 を加算演算すると共に、
除算回路３x が出力信号ｘ1 を加算結果（ｘ1 ＋ｘ2 ）
で除算（割算）することによって、入射シンチレータの
Ｘ座標位置ｘ1 ／（ｘ1 ＋ｘ2 ）を求め、一方、加算回
路２y がＹ座標方向の抵抗群の両端に発生する出力信号
ｙ1 ，ｙ2 を加算演算すると共に、除算回路３y が出力
信号ｙ1 を加算結果（ｙ1 ＋ｙ2 ）で除算することによ
って、入射シンチレータのＹ座標位置ｙ1 ／（ｙ1 ＋ｙ
2 ）を求める構成となっていた。
線位置検出器の例を図１３に示す。図１３に示すよう
に、２次元方向に多数個のシンチレータが配列されて成
るシンチレータアレイ１と、シンチレータアレイ１の背
面に対向して配置された２次元クロスワイヤ位置検出型
光電子増倍管を備えるシンチレーション検出器に対し
て、２次元クロスワイヤ位置検出型光電子増倍管のＸ座
標方向とＹ座標方向の夫々のワイヤー間が抵抗群で接続
され、更に、加算回路２x がＸ座標方向の抵抗群の両端
に発生する出力信号ｘ1 ，ｘ2 を加算演算すると共に、
除算回路３x が出力信号ｘ1 を加算結果（ｘ1 ＋ｘ2 ）
で除算（割算）することによって、入射シンチレータの
Ｘ座標位置ｘ1 ／（ｘ1 ＋ｘ2 ）を求め、一方、加算回
路２y がＹ座標方向の抵抗群の両端に発生する出力信号
ｙ1 ，ｙ2 を加算演算すると共に、除算回路３y が出力
信号ｙ1 を加算結果（ｙ1 ＋ｙ2 ）で除算することによ
って、入射シンチレータのＹ座標位置ｙ1 ／（ｙ1 ＋ｙ
2 ）を求める構成となっていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の重心
位置演算法を適用した放射線位置検出器は、コンプトン
散乱しても、それぞれの散乱位置からのシンチレータ光
の重心位置を求めてやるため、正確に放射線が最初に入
射したシンチレータを検出することはできなかった。
位置演算法を適用した放射線位置検出器は、コンプトン
散乱しても、それぞれの散乱位置からのシンチレータ光
の重心位置を求めてやるため、正確に放射線が最初に入
射したシンチレータを検出することはできなかった。
【０００７】即ち、断層画像の空間分解能を向上させる
ためには、図１３に示すシンチレータアレイ１の個々の
シンチレータのサイズを小さくすることが一般的である
が、各シンチレータのサイズを小さくすると、放射線の
入射した入射シンチレータ内でのコンプトン散乱現象に
ともない、その散乱角に応じてエネルギーの一部が入射
シンチレータで吸収されるのに起因して発光を生じると
共に、コンプトン散乱した放射線が他のシンチレータ
（入射シンチレータとは別個のシンチレータ）内へ飛散
して、発光現象を生じるような、複数シンチレータでの
発光状態が起こりやすくなる。したがって、入射シンチ
レータにおける発光現象のみを２次元クロスワイヤ位置
検出型光電子増倍管等で捕らえることができれば、断層
画像の空間分解能を向上させることができるが、別個の
シンチレータにおいても発光現象を生じる結果、重心位
置演算法では位置検出精度の低下を招来する。
ためには、図１３に示すシンチレータアレイ１の個々の
シンチレータのサイズを小さくすることが一般的である
が、各シンチレータのサイズを小さくすると、放射線の
入射した入射シンチレータ内でのコンプトン散乱現象に
ともない、その散乱角に応じてエネルギーの一部が入射
シンチレータで吸収されるのに起因して発光を生じると
共に、コンプトン散乱した放射線が他のシンチレータ
（入射シンチレータとは別個のシンチレータ）内へ飛散
して、発光現象を生じるような、複数シンチレータでの
発光状態が起こりやすくなる。したがって、入射シンチ
レータにおける発光現象のみを２次元クロスワイヤ位置
検出型光電子増倍管等で捕らえることができれば、断層
画像の空間分解能を向上させることができるが、別個の
シンチレータにおいても発光現象を生じる結果、重心位
置演算法では位置検出精度の低下を招来する。
【０００８】本発明は、このような従来の空間分解能の
向上の困難性に鑑みてなされたものであり、コンプトン
散乱の影響を排除して、高精度で入射シンチレータの位
置を検出することができる放射線位置検出器を提供する
ことを目的とする。
向上の困難性に鑑みてなされたものであり、コンプトン
散乱の影響を排除して、高精度で入射シンチレータの位
置を検出することができる放射線位置検出器を提供する
ことを目的とする。
【０００９】このような目的を達成するために本発明の
放射線位置検出装置は、放射線が入射される複数のシン
チレータを有するシンチレータアレイと、シンチレータ
アレイの各シンチレータで生じる発光現象を個々独立の
光電変換信号に光電変換して出力する光検出器と、放射
線の入射したシンチレータか否か検出されるべき特定シ
ンチレータに対応する光電変換信号のレベルと該特定シ
ンチレータの周辺に位置する複数のシンチレータに対応
する光電変換信号のレベルとの大小関係を検出し、特定
シンチレータに対応する光電変換信号のレベル及び該特
定シンチレータの周辺に位置する複数のシンチレータに
対応する光電変換信号のレベルを相互に異なる複数のし
きい値で設定されるウィンドウの範囲内又は範囲外であ
るか比較する比較手段と、比較手段で検出された大小関
係及び比較手段で比較化された各光電変換信号のレベル
の特徴に基づいて、特定シンチレータが放射線の入射し
たシンチレータか否かを判定すると共に、特定シンチレ
ータが放射線の入射したシンチレータであると判定した
ときには、比較手段で検出された大小関係及び比較手段
で比較化された各光電変換信号のレベルの特徴に基づい
て、コンプトン散乱の態様を検出する位置検出手段と、
を具備することを特徴とする。
放射線位置検出装置は、放射線が入射される複数のシン
チレータを有するシンチレータアレイと、シンチレータ
アレイの各シンチレータで生じる発光現象を個々独立の
光電変換信号に光電変換して出力する光検出器と、放射
線の入射したシンチレータか否か検出されるべき特定シ
ンチレータに対応する光電変換信号のレベルと該特定シ
ンチレータの周辺に位置する複数のシンチレータに対応
する光電変換信号のレベルとの大小関係を検出し、特定
シンチレータに対応する光電変換信号のレベル及び該特
定シンチレータの周辺に位置する複数のシンチレータに
対応する光電変換信号のレベルを相互に異なる複数のし
きい値で設定されるウィンドウの範囲内又は範囲外であ
るか比較する比較手段と、比較手段で検出された大小関
係及び比較手段で比較化された各光電変換信号のレベル
の特徴に基づいて、特定シンチレータが放射線の入射し
たシンチレータか否かを判定すると共に、特定シンチレ
ータが放射線の入射したシンチレータであると判定した
ときには、比較手段で検出された大小関係及び比較手段
で比較化された各光電変換信号のレベルの特徴に基づい
て、コンプトン散乱の態様を検出する位置検出手段と、
を具備することを特徴とする。
【００１０】また、本発明の放射線位置検出装置は、位
置検出手段が、特定シンチレータが放射線の入射したシ
ンチレータであると判定したときには、更に、検出した
コンプトン散乱の態様に基づいて放射線が最初に入射し
たシンチレータを特定することを特徴としてもよい。
置検出手段が、特定シンチレータが放射線の入射したシ
ンチレータであると判定したときには、更に、検出した
コンプトン散乱の態様に基づいて放射線が最初に入射し
たシンチレータを特定することを特徴としてもよい。
【００１１】また、本発明の放射線位置検出装置は、し
きい値は、第１のしきい値と第２のしきい値で挟まれる
ウィンドウが、入射した放射線が入射方向に対して逆方
向へ散乱する後方コンプトン散乱の状態での散乱放射線
エネルギーと反跳電子エネルギーの両者がウィンドウの
範囲に含まれ、かつ、入射した放射線が入射方向に対し
て同方向へ散乱する前方コンプトン散乱の状態での散乱
放射線エネルギーがウィンドウの範囲外でかつ、反跳電
子エネルギーがウィンドウの範囲に含まれるように峻別
されるように設定される、ことを特徴とする。
きい値は、第１のしきい値と第２のしきい値で挟まれる
ウィンドウが、入射した放射線が入射方向に対して逆方
向へ散乱する後方コンプトン散乱の状態での散乱放射線
エネルギーと反跳電子エネルギーの両者がウィンドウの
範囲に含まれ、かつ、入射した放射線が入射方向に対し
て同方向へ散乱する前方コンプトン散乱の状態での散乱
放射線エネルギーがウィンドウの範囲外でかつ、反跳電
子エネルギーがウィンドウの範囲に含まれるように峻別
されるように設定される、ことを特徴とする。
【００１２】
【作用】かかる構成によれば、位置検出されるべき特定
シンチレータ及びその周辺のシンチレータに対応する複
数の光電変換信号群を検査対象とする。したがって、特
定シンチレータに放射線が入射してコンプトン散乱を生
じた場合には、その特定シンチレータのみならず周辺の
シンチレータでも発光が生じるので、上記複数の光電変
換信号群は、特定シンチレータに対応する発光現象とコ
ンプトン散乱に起因する周辺のシンチレータに対応する
発光現象の情報を含むこととなる。そして、これらの光
電変換信号群の個々の光電変換信号を予め設定されたウ
ィンドウと比較することによって、比較手段からは特定
シンチレータを基準とする発光強度のパターンの特徴が
抽出され、この特徴抽出されたパターンに基づいて位置
検出手段が、特定シンチレータは放射線の入射したシン
チレータであるか否かの判定する。
シンチレータ及びその周辺のシンチレータに対応する複
数の光電変換信号群を検査対象とする。したがって、特
定シンチレータに放射線が入射してコンプトン散乱を生
じた場合には、その特定シンチレータのみならず周辺の
シンチレータでも発光が生じるので、上記複数の光電変
換信号群は、特定シンチレータに対応する発光現象とコ
ンプトン散乱に起因する周辺のシンチレータに対応する
発光現象の情報を含むこととなる。そして、これらの光
電変換信号群の個々の光電変換信号を予め設定されたウ
ィンドウと比較することによって、比較手段からは特定
シンチレータを基準とする発光強度のパターンの特徴が
抽出され、この特徴抽出されたパターンに基づいて位置
検出手段が、特定シンチレータは放射線の入射したシン
チレータであるか否かの判定する。
【００１３】又、この特徴抽出されたパターンは、コン
プトン散乱の態様に応じて異なる特徴を有するので、コ
ンプトン散乱の態様の判定に供することができる。
プトン散乱の態様に応じて異なる特徴を有するので、コ
ンプトン散乱の態様の判定に供することができる。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面と共に説明す
る。まず、本発明の原理を詳細に説明する。
る。まず、本発明の原理を詳細に説明する。
【００１５】図１３に示したようなシンチレータアレイ
の個々のシンチレータのサイズを小さくすると、入射シ
ンチレータ内でγ線がコンプトン散乱を生じた場合、入
射シンチレータ内で発光現象が生じるだけでなく、その
入射シンチレータに隣接した別個のシンチレータ内でも
飛散してきた散乱γ線に起因する発光現象を生じること
となるので、これらの発光現象を検出しただけでは、本
来検出されるべき入射シンチレータの位置を特定でき
ず、従来技術では、断層画像の空間分解能が向上されな
い。そこで、本発明の実現に当たって、入射シンチレー
タ内でのコンプトン散乱現象の特性を解析した。
の個々のシンチレータのサイズを小さくすると、入射シ
ンチレータ内でγ線がコンプトン散乱を生じた場合、入
射シンチレータ内で発光現象が生じるだけでなく、その
入射シンチレータに隣接した別個のシンチレータ内でも
飛散してきた散乱γ線に起因する発光現象を生じること
となるので、これらの発光現象を検出しただけでは、本
来検出されるべき入射シンチレータの位置を特定でき
ず、従来技術では、断層画像の空間分解能が向上されな
い。そこで、本発明の実現に当たって、入射シンチレー
タ内でのコンプトン散乱現象の特性を解析した。
【００１６】まず、コンプトン散乱の発生確率Ｐc は、
シンチレータに入射するγ射線のエネルギーＥと、シン
チレータの材質及び密度に依存する。例えば、ポジトロ
ンＣＴ装置にあっては、Ｅ＝５１１ｋｅＶ、シンチレー
タとしてＢＧＯを適用した場合には、Ｐc ＝５６％とな
る。
シンチレータに入射するγ射線のエネルギーＥと、シン
チレータの材質及び密度に依存する。例えば、ポジトロ
ンＣＴ装置にあっては、Ｅ＝５１１ｋｅＶ、シンチレー
タとしてＢＧＯを適用した場合には、Ｐc ＝５６％とな
る。
【００１７】又、コンプトン散乱は、図１に示すよう
に、γ線の入射方向に対して同方向へ散乱する（散乱角
θが鋭角となる）前方コンプトン散乱と、図２に示すよ
うに、γ線の入射方向に対して逆方向（散乱角θが鈍角
となる）へ散乱する後方コンプトン散乱とが存在する。
に、γ線の入射方向に対して同方向へ散乱する（散乱角
θが鋭角となる）前方コンプトン散乱と、図２に示すよ
うに、γ線の入射方向に対して逆方向（散乱角θが鈍角
となる）へ散乱する後方コンプトン散乱とが存在する。
【００１８】夫々のコンプトン散乱の態様を更に詳述す
れば、まず、前方コンプトン散乱の態様としては、図１
（ａ）に示すように、入射シンチレータＳC （γ線が最
初に入射したシンチレータを以下入射シンチレータと言
う）内で生じた前方コンプトン散乱によるγ線がその入
射シンチレータＳC 内に光電吸収により止まる場合と、
図１（ｂ）に示すように、入射シンチレータＳC 内で生
じた前方コンプトン散乱によるγ線が左側に隣接する別
個のシンチレータＳL 内に飛散し、光電吸収により止ま
る場合と、図１（ｃ）に示すように、入射シンチレータ
ＳC 内で生じた前方コンプトン散乱によるγ線が右側に
隣接する別個のシンチレータＳR 内に飛散し、光電吸収
により止まる場合とが存在する。他方、後方コンプトン
散乱の態様としては、図２（ａ）に示すように、入射シ
ンチレータＳC 内で生じた後方コンプトン散乱によるγ
線がその入射シンチレータＳC 内に光電吸収により止ま
る場合と、図２（ｂ）に示すように、入射シンチレータ
ＳC 内で生じた後方コンプトン散乱によるγ線が左側に
隣接する別個のシンチレータＳL 内に飛散し、光電吸収
により止まる場合と、図２（ｃ）に示すように、入射シ
ンチレータＳC 内で生じた後方コンプトン散乱によるγ
線が右側に隣接する別個のシンチレータＳR内に飛散
し、光電吸収により止まる場合とが存在する。
れば、まず、前方コンプトン散乱の態様としては、図１
（ａ）に示すように、入射シンチレータＳC （γ線が最
初に入射したシンチレータを以下入射シンチレータと言
う）内で生じた前方コンプトン散乱によるγ線がその入
射シンチレータＳC 内に光電吸収により止まる場合と、
図１（ｂ）に示すように、入射シンチレータＳC 内で生
じた前方コンプトン散乱によるγ線が左側に隣接する別
個のシンチレータＳL 内に飛散し、光電吸収により止ま
る場合と、図１（ｃ）に示すように、入射シンチレータ
ＳC 内で生じた前方コンプトン散乱によるγ線が右側に
隣接する別個のシンチレータＳR 内に飛散し、光電吸収
により止まる場合とが存在する。他方、後方コンプトン
散乱の態様としては、図２（ａ）に示すように、入射シ
ンチレータＳC 内で生じた後方コンプトン散乱によるγ
線がその入射シンチレータＳC 内に光電吸収により止ま
る場合と、図２（ｂ）に示すように、入射シンチレータ
ＳC 内で生じた後方コンプトン散乱によるγ線が左側に
隣接する別個のシンチレータＳL 内に飛散し、光電吸収
により止まる場合と、図２（ｃ）に示すように、入射シ
ンチレータＳC 内で生じた後方コンプトン散乱によるγ
線が右側に隣接する別個のシンチレータＳR内に飛散
し、光電吸収により止まる場合とが存在する。
【００１９】かかる散乱角θ毎のコンプトン散乱発生確
率（散乱角分布確率）Ｐは、Ｋｌｅｉｎ−仁科の式で求
めることができ、また、散乱γ線エネルギーＥS と反跳
電子エネルギーＥRE（散乱地点に付寄されたエネルギ
ー）はエネルギー保存則に基づいて求まる。即ち、
率（散乱角分布確率）Ｐは、Ｋｌｅｉｎ−仁科の式で求
めることができ、また、散乱γ線エネルギーＥS と反跳
電子エネルギーＥRE（散乱地点に付寄されたエネルギ
ー）はエネルギー保存則に基づいて求まる。即ち、
【００２０】
【数１】
【００２１】
【数２】
【００２２】
【数３】
【００２３】となる。更に、ポジトロンＣＴ装置の場合
には、γ線エネルギーＥ＝ｍｃ2 ＝５１１ｋｅＶである
ので、上記式(1) 〜(3) にこれを代入すると、
には、γ線エネルギーＥ＝ｍｃ2 ＝５１１ｋｅＶである
ので、上記式(1) 〜(3) にこれを代入すると、
【００２４】
【数４】
【００２５】
【数５】
【００２６】
【数６】
【００２７】となる。そして、上記式(4) によれば、γ
線エネルギーＥが５１１ｋｅＶの（γ線）のコンプトン
散乱角分布確率は図３のようになる。尚、図３におい
て、横軸が散乱角θ、縦軸は最大発生確率を１００％と
したときの相対値である。そして、０°≦θ≦６０°の
範囲での発生確率の和が約４９．３％、６０°≦θ≦９
０°の範囲での発生確率の和が約２０．３％、９０°≦
θ≦１８０°の範囲での発生確率の和が約３０．５％と
なることから、ポジトロンＣＴ装置にあっては前方コン
プトン散乱の発生確率が高いことが判る。又、上記式
(5)(6)を図示すると図４に示す分布となる。尚、図４に
おいて、横軸が散乱角θ、縦軸は散乱γ線エネルギーＥ
S の最大値を１００％としたときの散乱γ線エネルギー
Ｅs と反跳電子エネルギーＥREの相対値である。
線エネルギーＥが５１１ｋｅＶの（γ線）のコンプトン
散乱角分布確率は図３のようになる。尚、図３におい
て、横軸が散乱角θ、縦軸は最大発生確率を１００％と
したときの相対値である。そして、０°≦θ≦６０°の
範囲での発生確率の和が約４９．３％、６０°≦θ≦９
０°の範囲での発生確率の和が約２０．３％、９０°≦
θ≦１８０°の範囲での発生確率の和が約３０．５％と
なることから、ポジトロンＣＴ装置にあっては前方コン
プトン散乱の発生確率が高いことが判る。又、上記式
(5)(6)を図示すると図４に示す分布となる。尚、図４に
おいて、横軸が散乱角θ、縦軸は散乱γ線エネルギーＥ
S の最大値を１００％としたときの散乱γ線エネルギー
Ｅs と反跳電子エネルギーＥREの相対値である。
【００２８】図４において注目すべきことは、図１
（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すような前方コンプトン散乱が
生じる場合には、散乱γ線エネルギーＥS の方が反跳電
子エネルギーＥREよりも大きくなり（ＥS ＞ＥPEA ）つ
まり、散乱地点に付寄されたエネルギーより、散乱先で
吸収されたエネルギーの方が大きくなり、且つ夫々のエ
ネルギー差Δ（＝｜ＥS −ＥRE｜）も大きくなり、他
方、図２（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すような後方コンプト
ン散乱が生じる場合には、散乱γ線エネルギーＥS の方
が反跳電子エネルギーＥREよりも小さくなり（ＥS ＜Ｅ
PEA ）つまり、散乱地点に付寄されたエネルギーより、
散乱先で吸収されたエネルギーの方が小さくなり、且つ
夫々のエネルギー差Δ（＝｜ＥRE−ＥS ｜）は前方コン
プトン散乱の場合よりも小さくなる。更に、ほぼ散乱角
θ＝９０°を境にして、散乱γ線エネルギーＥS と反跳
電子エネルギーＥREの大小関係が逆転する。
（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すような前方コンプトン散乱が
生じる場合には、散乱γ線エネルギーＥS の方が反跳電
子エネルギーＥREよりも大きくなり（ＥS ＞ＥPEA ）つ
まり、散乱地点に付寄されたエネルギーより、散乱先で
吸収されたエネルギーの方が大きくなり、且つ夫々のエ
ネルギー差Δ（＝｜ＥS −ＥRE｜）も大きくなり、他
方、図２（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すような後方コンプト
ン散乱が生じる場合には、散乱γ線エネルギーＥS の方
が反跳電子エネルギーＥREよりも小さくなり（ＥS ＜Ｅ
PEA ）つまり、散乱地点に付寄されたエネルギーより、
散乱先で吸収されたエネルギーの方が小さくなり、且つ
夫々のエネルギー差Δ（＝｜ＥRE−ＥS ｜）は前方コン
プトン散乱の場合よりも小さくなる。更に、ほぼ散乱角
θ＝９０°を境にして、散乱γ線エネルギーＥS と反跳
電子エネルギーＥREの大小関係が逆転する。
【００２９】換言すれば、かかるエネルギーＥS とＥRE
の大小関係、及びエネルギー差Δの大小関係に着目する
と、入射シンチレータＳc における反跳電子エネルギー
ＥREに起因する発光強度が、それに隣接する別個のシン
チレータにおける散乱γ線エネルギーＥS の吸収により
起因する発光強度よりも小さく、且つエネルギー差Δ＝
｜ＥS −ＥRE｜が大きいときは、前方コンプトン散乱の
場合（例えば図１（ｂ）（ｃ）の場合）であると言え
る。他方、入射シンチレータＳc における反跳電子エネ
ルギーＥREに起因する発光強度が、それに隣接する別個
のシンチレータにおける散乱γ線エネルギーＥS の吸収
により起因する発光強度よりも大きく、且つエネルギー
差Δ（＝｜ＥRE−ＥS ｜）が小さいときは、後方コンプ
トン散乱の場合（例えば図２（ｂ）（ｃ）の場合）であ
ると言える。更に、入射シンチレータＳC だけで強発光
が生じる場合（例えば図１（ａ）、図２（ａ）の場合）
は、明らかにその入射シンチレータＳC を特定すること
ができる。
の大小関係、及びエネルギー差Δの大小関係に着目する
と、入射シンチレータＳc における反跳電子エネルギー
ＥREに起因する発光強度が、それに隣接する別個のシン
チレータにおける散乱γ線エネルギーＥS の吸収により
起因する発光強度よりも小さく、且つエネルギー差Δ＝
｜ＥS −ＥRE｜が大きいときは、前方コンプトン散乱の
場合（例えば図１（ｂ）（ｃ）の場合）であると言え
る。他方、入射シンチレータＳc における反跳電子エネ
ルギーＥREに起因する発光強度が、それに隣接する別個
のシンチレータにおける散乱γ線エネルギーＥS の吸収
により起因する発光強度よりも大きく、且つエネルギー
差Δ（＝｜ＥRE−ＥS ｜）が小さいときは、後方コンプ
トン散乱の場合（例えば図２（ｂ）（ｃ）の場合）であ
ると言える。更に、入射シンチレータＳC だけで強発光
が生じる場合（例えば図１（ａ）、図２（ａ）の場合）
は、明らかにその入射シンチレータＳC を特定すること
ができる。
【００３０】そこで、本発明は、図４に示した散乱γ線
エネルギーＥS と反跳電子エネルギーＥREの特性を利用
することによって、入射シンチレータの位置を判定する
こととした。まず、図４中に示す第１のエネルギーレベ
ルＥU に相当する第１のしきい値ＴU と、第２のエネル
ギーレベルＥL に相当する第２のしきい値ＴL （但し、
ＴL ＜ＴU ）と、第１，第２のエネルギーレベルＥU ，
ＥL 間のエネルギー範囲に相当するウィンドウ（即ち、
第１，第２のしきい値ＴU ，ＴL 間の範囲を示す）ＷUL
を予め設定する。
エネルギーＥS と反跳電子エネルギーＥREの特性を利用
することによって、入射シンチレータの位置を判定する
こととした。まず、図４中に示す第１のエネルギーレベ
ルＥU に相当する第１のしきい値ＴU と、第２のエネル
ギーレベルＥL に相当する第２のしきい値ＴL （但し、
ＴL ＜ＴU ）と、第１，第２のエネルギーレベルＥU ，
ＥL 間のエネルギー範囲に相当するウィンドウ（即ち、
第１，第２のしきい値ＴU ，ＴL 間の範囲を示す）ＷUL
を予め設定する。
【００３１】但し、第１のしきい値ＴU と第２のしきい
値ＴL は、後方コンプトン散乱の状態での散乱γ線エネ
ルギーＥS と反跳電子エネルギーＥREの両者がウィンド
ウＷULの範囲に含まれ、且つ、前方コンプトン散乱の状
態での散乱γ線エネルギーＥS がウィンドウＷULの範囲
外でかつ、と反跳電子エネルギーＥREがウィンドウＷUL
の範囲に含まれるように峻別されるように設定すること
が好ましい。
値ＴL は、後方コンプトン散乱の状態での散乱γ線エネ
ルギーＥS と反跳電子エネルギーＥREの両者がウィンド
ウＷULの範囲に含まれ、且つ、前方コンプトン散乱の状
態での散乱γ線エネルギーＥS がウィンドウＷULの範囲
外でかつ、と反跳電子エネルギーＥREがウィンドウＷUL
の範囲に含まれるように峻別されるように設定すること
が好ましい。
【００３２】そして、放射線のシンチレーションに起因
して発生する光の発光強度を各シンチレータ毎に光電子
増倍管等の光検出器で検出すると共に、これらの発光強
度の大小関係を第１のしきい値ＴU と第２のしきい値Ｔ
L に基づいて比較することによって、図４に示す散乱γ
線エネルギーＥS と反跳電子エネルギーＥREの分布中の
いずれの散乱角θに対応する場合かを調べ、更に、ウィ
ンドウＷULに基づいて前方コンプトン散乱と後方コンプ
トン散乱のいずれに該当する場合かを調べることによっ
て、図１（ａ）〜（ｃ）及び図２（ａ）〜（ｃ）のいず
れのコンプトン散乱に該当するかを判定して、入射シン
チレータを特定する。
して発生する光の発光強度を各シンチレータ毎に光電子
増倍管等の光検出器で検出すると共に、これらの発光強
度の大小関係を第１のしきい値ＴU と第２のしきい値Ｔ
L に基づいて比較することによって、図４に示す散乱γ
線エネルギーＥS と反跳電子エネルギーＥREの分布中の
いずれの散乱角θに対応する場合かを調べ、更に、ウィ
ンドウＷULに基づいて前方コンプトン散乱と後方コンプ
トン散乱のいずれに該当する場合かを調べることによっ
て、図１（ａ）〜（ｃ）及び図２（ａ）〜（ｃ）のいず
れのコンプトン散乱に該当するかを判定して、入射シン
チレータを特定する。
【００３３】図５は、かかる判定原理に基づいて図１
（ａ）〜（ｃ）及び図２（ａ）〜（ｃ）に示す入射シン
チレータＳC を特定するための判定条件及び判定結果の
一例を示している。
（ａ）〜（ｃ）及び図２（ａ）〜（ｃ）に示す入射シン
チレータＳC を特定するための判定条件及び判定結果の
一例を示している。
【００３４】このように、本発明は、シンチレータ群の
各シンチレータに生じる光の発光強度を光検出器で検出
し、コンプトン散乱の特性に基づいて予め設定された所
定のしきい値とウィンドウにより各シンチレータに対応
する発光強度の大小関係及び発光強度の範囲を調べるこ
とにより、入射シンチレータを特定するものであるの
で、シンチレータ群内において回避することのできない
コンプトン散乱が生じても、このコンプトン散乱の影響
を除去して、高精度の入射シンチレータの位置検出を実
現することができる。
各シンチレータに生じる光の発光強度を光検出器で検出
し、コンプトン散乱の特性に基づいて予め設定された所
定のしきい値とウィンドウにより各シンチレータに対応
する発光強度の大小関係及び発光強度の範囲を調べるこ
とにより、入射シンチレータを特定するものであるの
で、シンチレータ群内において回避することのできない
コンプトン散乱が生じても、このコンプトン散乱の影響
を除去して、高精度の入射シンチレータの位置検出を実
現することができる。
【００３５】次に、本発明を適用したより具体的な放射
線位置検出装置の実施例を図面と共に説明する。尚、こ
の実施例は、ポジトロンＣＴ装置（ＰＥＴ）に適用した
場合であり、図６はシンチレーション検出器を適用した
放射線位置検出装置の全体構成を示すブロック図、図７
及び図８は図６の要部を詳しく示した回路図である。
線位置検出装置の実施例を図面と共に説明する。尚、こ
の実施例は、ポジトロンＣＴ装置（ＰＥＴ）に適用した
場合であり、図６はシンチレーション検出器を適用した
放射線位置検出装置の全体構成を示すブロック図、図７
及び図８は図６の要部を詳しく示した回路図である。
【００３６】まず、図６において、シンチレーション検
出器は、ｍ×ｎ個の複数のシンチレータがマトリクス状
に２次元配列されて成るシンチレータアレイ４と、各シ
ンチレータで生じる光を検出するためのｍ×ｎ個の検出
部を有する光電子増倍管などを適用した光検出器５を具
備し、更に、光検出器５の各シンチレータに対応する検
出端子から出力される光電変換信号を信号処理すること
によって、特定の入射シンチレータの位置を判定する構
成となっている。尚、同図では、説明上、ある一方向に
配列されているｎ個のシンチレータＳ1 〜Ｓn とそれに
対応する光検出器５中のｎ個の検出端子から出力される
光電変換信号を信号処理することによって、シンチレー
タＳ1 〜Ｓn についての位置検出を行う場合を代表して
示す。
出器は、ｍ×ｎ個の複数のシンチレータがマトリクス状
に２次元配列されて成るシンチレータアレイ４と、各シ
ンチレータで生じる光を検出するためのｍ×ｎ個の検出
部を有する光電子増倍管などを適用した光検出器５を具
備し、更に、光検出器５の各シンチレータに対応する検
出端子から出力される光電変換信号を信号処理すること
によって、特定の入射シンチレータの位置を判定する構
成となっている。尚、同図では、説明上、ある一方向に
配列されているｎ個のシンチレータＳ1 〜Ｓn とそれに
対応する光検出器５中のｎ個の検出端子から出力される
光電変換信号を信号処理することによって、シンチレー
タＳ1 〜Ｓn についての位置検出を行う場合を代表して
示す。
【００３７】前置増幅部６は、ｎ個の検出端子から出力
されるｎ個の光電変換信号を並列に増幅して信号処理用
のｎ個の信号ＥＳ1 〜ＥＳn を出力するｎ個のプリアン
プＡ1 〜Ａn を備えている（図７参照）。
されるｎ個の光電変換信号を並列に増幅して信号処理用
のｎ個の信号ＥＳ1 〜ＥＳn を出力するｎ個のプリアン
プＡ1 〜Ａn を備えている（図７参照）。
【００３８】第１の比較部７は、信号ＥＳ1 〜ＥＳn の
各振幅レベルを第１のしきい値ＴUと比較して、しきい
値ＴU より大振幅の信号に対しては論理"１"、しきい値
ＴUより小振幅の信号に対しては論理"０"を示す比較出
力信号ＢＸ1 〜ＢＸn を出力する。例えば、図７に示す
ように、一方の入力端子に共通のしきい値ＴU が印加さ
れ、他方の入力端子に各信号ＥＳ1 〜ＥＳn が入力され
るｎ個のコンパレータＢ1 〜Ｂn で構成されている。
各振幅レベルを第１のしきい値ＴUと比較して、しきい
値ＴU より大振幅の信号に対しては論理"１"、しきい値
ＴUより小振幅の信号に対しては論理"０"を示す比較出
力信号ＢＸ1 〜ＢＸn を出力する。例えば、図７に示す
ように、一方の入力端子に共通のしきい値ＴU が印加さ
れ、他方の入力端子に各信号ＥＳ1 〜ＥＳn が入力され
るｎ個のコンパレータＢ1 〜Ｂn で構成されている。
【００３９】第２の比較部８は、信号ＥＳ1 〜ＥＳn の
各振幅レベルを第２のしきい値ＴL（但し、ＴL ＜ＴU
の関係にある）と比較して、しきい値ＴL より大振幅の
信号に対しては論理"１"、しきい値ＴL より小振幅の信
号に対しては論理"０"を示す比較出力信号ＣＸ1 〜ＣＸ
n を出力する。例えば、図７に示すように、一方の入力
端子に共通のしきい値ＴL が印加され、他方の入力端子
に各信号ＥＳ1 〜ＥＳn が入力されるｎ個のコンパレー
タＣ1 〜Ｃn で構成されている。
各振幅レベルを第２のしきい値ＴL（但し、ＴL ＜ＴU
の関係にある）と比較して、しきい値ＴL より大振幅の
信号に対しては論理"１"、しきい値ＴL より小振幅の信
号に対しては論理"０"を示す比較出力信号ＣＸ1 〜ＣＸ
n を出力する。例えば、図７に示すように、一方の入力
端子に共通のしきい値ＴL が印加され、他方の入力端子
に各信号ＥＳ1 〜ＥＳn が入力されるｎ個のコンパレー
タＣ1 〜Ｃn で構成されている。
【００４０】雑音成分除去部９は、信号ＥＳ1 〜ＥＳn
の内の雑音成分つまり、実際に信号入力のない部分での
比較の結果を無効にするために、第３のしきい値（予め
雑音レベルより若干高レベルに設定されている）ＴN と
比較することにより、雑音成分より大振幅の信号のみが
論理"１"、雑音成分に相当する信号については論理"０"
となる比較出力信号ＤＸ1 〜ＤＸn を出力する。例え
ば、図７に示すように、一方の入力端子に共通のしきい
値ＴN が印加され、他方の入力端子に各信号ＥＳ1 〜Ｅ
Ｓn が入力されるｎ個のコンパレータＤ1 〜Ｄn で構成
されている。
の内の雑音成分つまり、実際に信号入力のない部分での
比較の結果を無効にするために、第３のしきい値（予め
雑音レベルより若干高レベルに設定されている）ＴN と
比較することにより、雑音成分より大振幅の信号のみが
論理"１"、雑音成分に相当する信号については論理"０"
となる比較出力信号ＤＸ1 〜ＤＸn を出力する。例え
ば、図７に示すように、一方の入力端子に共通のしきい
値ＴN が印加され、他方の入力端子に各信号ＥＳ1 〜Ｅ
Ｓn が入力されるｎ個のコンパレータＤ1 〜Ｄn で構成
されている。
【００４１】包絡線抽出部１０は、どのシンチレータが
最も大きな出力を出したかを検出するために、信号ＥＳ
1 〜ＥＳn の全体的な振幅包絡の増減傾向を特徴抽出し
て包絡線信号ＦＸ1 〜ＦＸn を出力する。例えば、図８
に示すように、出力信号ＥＳ1 〜ＥＳn の相互に隣り合
う関係にある出力信号同士の振幅の大小関係を比較する
ｎ−１個のコンパレータＥ1 〜Ｅn-1 と、コンパレータ
Ｅ1 〜Ｅn-1 の相互に隣り合う関係にあるものの出力端
に発生する信号ＥＸ1 〜ＥＸn-1 の排他的論理和演算を
行うｎ−１個のＥｘ−ＯＲゲートＦ2 〜Ｆn-1 及びイン
バータゲートＦ1 を備えることによって、包絡線信号Ｆ
Ｘ1 〜ＦＸn を発生する。
最も大きな出力を出したかを検出するために、信号ＥＳ
1 〜ＥＳn の全体的な振幅包絡の増減傾向を特徴抽出し
て包絡線信号ＦＸ1 〜ＦＸn を出力する。例えば、図８
に示すように、出力信号ＥＳ1 〜ＥＳn の相互に隣り合
う関係にある出力信号同士の振幅の大小関係を比較する
ｎ−１個のコンパレータＥ1 〜Ｅn-1 と、コンパレータ
Ｅ1 〜Ｅn-1 の相互に隣り合う関係にあるものの出力端
に発生する信号ＥＸ1 〜ＥＸn-1 の排他的論理和演算を
行うｎ−１個のＥｘ−ＯＲゲートＦ2 〜Ｆn-1 及びイン
バータゲートＦ1 を備えることによって、包絡線信号Ｆ
Ｘ1 〜ＦＸn を発生する。
【００４２】そして、例えば図９に示すように、第ｉ＋
３番目の信号ＥＳi+3 が最大値となる凸状の包絡線分布
を有する信号ＥＳi 〜ＥＳi+7 が、包絡線抽出部１０に
入力された典型例について述べれば、コンパレータの出
力信号はＥＸi+3 を境にして一方が"１"、他方が"０"と
なり、更に、Ｅｘ−ＯＲゲートＦi+3 の出力信号ＦＸ
i+3 のみが論理"１"となることから、包絡線分布が検出
される。
３番目の信号ＥＳi+3 が最大値となる凸状の包絡線分布
を有する信号ＥＳi 〜ＥＳi+7 が、包絡線抽出部１０に
入力された典型例について述べれば、コンパレータの出
力信号はＥＸi+3 を境にして一方が"１"、他方が"０"と
なり、更に、Ｅｘ−ＯＲゲートＦi+3 の出力信号ＦＸ
i+3 のみが論理"１"となることから、包絡線分布が検出
される。
【００４３】位置検出部１１は、第１，第２の比較部
７，８から出力される比較出力信号ＢＸ1 〜ＢＸn 及び
ＣＸ1 〜ＣＸn と、雑音成分除去部９から出力される雑
音検出信号ＤＸ1 〜ＤＸn と、包絡線抽出部１０から出
力される包絡線信号ＦＸ1 〜ＦＸn について所定のアル
ゴリズムに基づく演算を行うことによって入射シンチレ
ータＳC の位置を検出する。尚、位置検出部１１は、各
シンチレータＳ1 〜Ｓn毎に入射シンチレータＳC であ
るか否かの判断をするために、ｎ個の処理部Ｊ1〜Ｊn
を備えている。
７，８から出力される比較出力信号ＢＸ1 〜ＢＸn 及び
ＣＸ1 〜ＣＸn と、雑音成分除去部９から出力される雑
音検出信号ＤＸ1 〜ＤＸn と、包絡線抽出部１０から出
力される包絡線信号ＦＸ1 〜ＦＸn について所定のアル
ゴリズムに基づく演算を行うことによって入射シンチレ
ータＳC の位置を検出する。尚、位置検出部１１は、各
シンチレータＳ1 〜Ｓn毎に入射シンチレータＳC であ
るか否かの判断をするために、ｎ個の処理部Ｊ1〜Ｊn
を備えている。
【００４４】そして、第ｉ番目のシンチレータＳi に対
応する処理部Ｊi を代表して述べれば、処理部Ｊi は、
第１の比較部７から出力される第ｉ−１番目〜第ｉ＋１
番目の比較出力信号ＢＸi-1 ，ＢＸi ，ＢＸi+1 と、第
２の比較部８から出力される第ｉ−１番目〜第ｉ＋１番
目の比較出力信号ＣＸi-1 ，ＣＸi ，ＣＸi+1 と、第ｉ
番目の雑音検出信号ＤＸi 及び包絡線信号ＦＸi が入力
されて、これらの論理パターンから第ｉ番目のシンチレ
ータＳi が入射シンチレータに該当するか否かの判定を
行うと共に、図１及び図５に示した６種類のいずれの態
様に該当するかを判定する。これらの判定は次の論理演
算式(7) 〜(11)に基づいて行われ、真理値表で示すと図
１０に示す通りである。
応する処理部Ｊi を代表して述べれば、処理部Ｊi は、
第１の比較部７から出力される第ｉ−１番目〜第ｉ＋１
番目の比較出力信号ＢＸi-1 ，ＢＸi ，ＢＸi+1 と、第
２の比較部８から出力される第ｉ−１番目〜第ｉ＋１番
目の比較出力信号ＣＸi-1 ，ＣＸi ，ＣＸi+1 と、第ｉ
番目の雑音検出信号ＤＸi 及び包絡線信号ＦＸi が入力
されて、これらの論理パターンから第ｉ番目のシンチレ
ータＳi が入射シンチレータに該当するか否かの判定を
行うと共に、図１及び図５に示した６種類のいずれの態
様に該当するかを判定する。これらの判定は次の論理演
算式(7) 〜(11)に基づいて行われ、真理値表で示すと図
１０に示す通りである。
【００４５】
【数７】
【００４６】
【数８】
【００４７】
【数９】
【００４８】
【数１０】
【００４９】
【数１１】
【００５０】尚、処理部Ｊi から出力される第１判定信
号Ｒｉ(1) が論理"１"となる場合は、図１（ａ）又は図
２（ａ）の場合に該当し、第２判定信号Ｒｉ(2) が論
理"１"となる場合は、図１（ｂ）の場合に該当し、第３
判定信号Ｒｉ(3) が論理"１"となる場合は、図１（ｃ）
の場合に該当し、第４判定信号Ｒｉ(4) が論理"１"とな
る場合は、図２（ｂ）の場合に該当し、第５判定信号Ｒ
ｉ(5) が論理"１"となる場合は、図２（ｃ）の場合に該
当する。そして、第１〜第５判定信号Ｒｉ(1) 〜Ｒｉ
(5) はいずれか１つのみが論理"１"となるので、図１及
び図２に示したいずれか１つの態様を示すこととなる。
号Ｒｉ(1) が論理"１"となる場合は、図１（ａ）又は図
２（ａ）の場合に該当し、第２判定信号Ｒｉ(2) が論
理"１"となる場合は、図１（ｂ）の場合に該当し、第３
判定信号Ｒｉ(3) が論理"１"となる場合は、図１（ｃ）
の場合に該当し、第４判定信号Ｒｉ(4) が論理"１"とな
る場合は、図２（ｂ）の場合に該当し、第５判定信号Ｒ
ｉ(5) が論理"１"となる場合は、図２（ｃ）の場合に該
当する。そして、第１〜第５判定信号Ｒｉ(1) 〜Ｒｉ
(5) はいずれか１つのみが論理"１"となるので、図１及
び図２に示したいずれか１つの態様を示すこととなる。
【００５１】更に、処理部Ｊi は、第１〜第５判定信号
Ｒｉ(1) 〜Ｒｉ(5) の論理和演算を行うことにより、Ｏ
Ｒ出力信号ＲＪi を出力する。したがって、ＯＲ出力信
号ＲＪi が論理"１"となったときは、第ｉ番目の処理部
Ｊi に対応するシンチレータＳi が入射シンチレータＳ
C であることを示すこととなる。
Ｒｉ(1) 〜Ｒｉ(5) の論理和演算を行うことにより、Ｏ
Ｒ出力信号ＲＪi を出力する。したがって、ＯＲ出力信
号ＲＪi が論理"１"となったときは、第ｉ番目の処理部
Ｊi に対応するシンチレータＳi が入射シンチレータＳ
C であることを示すこととなる。
【００５２】そして、第ｉ番目の処理部Ｊi で代表して
示したように、残余の処理部Ｊ1 〜Ｊi-1 ，Ｊi+1 〜Ｊ
n も同様の構成となっており、したがって、位置検出部
１１には、ｎ個のシンチレータＳ1 〜Ｓn に対応してｎ
個の処理部Ｊ1 〜Ｊn が備えられている。
示したように、残余の処理部Ｊ1 〜Ｊi-1 ，Ｊi+1 〜Ｊ
n も同様の構成となっており、したがって、位置検出部
１１には、ｎ個のシンチレータＳ1 〜Ｓn に対応してｎ
個の処理部Ｊ1 〜Ｊn が備えられている。
【００５３】再び図６において、エンコード部１２は、
各処理部Ｊ1 〜Ｊn から出力されるＯＲ出力信号ＲＪ1
〜ＲＪn を、例えばバイナリーコードのコード化データ
ＰＳC にエンコードするエンコード回路を内蔵し、入射
シンチレータＳC の位置をコード化データＰＳC によっ
て特定するようになっている。又、処理部Ｊ1 〜Ｊnの
夫々から出力される前述の第１〜第５判定信号もエンコ
ード部１２を介して出力される。
各処理部Ｊ1 〜Ｊn から出力されるＯＲ出力信号ＲＪ1
〜ＲＪn を、例えばバイナリーコードのコード化データ
ＰＳC にエンコードするエンコード回路を内蔵し、入射
シンチレータＳC の位置をコード化データＰＳC によっ
て特定するようになっている。又、処理部Ｊ1 〜Ｊnの
夫々から出力される前述の第１〜第５判定信号もエンコ
ード部１２を介して出力される。
【００５４】尚、説明上、一次元配列されたシンチレー
タ群Ｓ1 〜Ｓn についての放射線位置検出を説明した
が、ｍ×ｎ個の二次元配列されたシンチレータ群を有す
るシンチレータアレイに対しても、同様の構成によって
放射線位置検出装置が構成されている。
タ群Ｓ1 〜Ｓn についての放射線位置検出を説明した
が、ｍ×ｎ個の二次元配列されたシンチレータ群を有す
るシンチレータアレイに対しても、同様の構成によって
放射線位置検出装置が構成されている。
【００５５】図１１は、かかる実施例による入射シンチ
レータＳC の位置検出の判定結果を示し、図１２は、従
来の重心位置演算法を適用した場合の入射シンチレータ
ＳCの位置検出の判定結果を示す。尚、これらの判定結
果は、共に同一のシンチレーション検出器を適用した同
一条件下での、モンテカルロシュミレーションによる結
果であり、二次元配列されたシンチレータ群の各検出確
率を棒グラフ状の分布で示されている。そして、図１１
及び図１２中において、ピークの部分が実際の（真の）
入射シンチレータＳC の位置、その周囲の分布が、コン
プトン散乱により誤って入射シンチレータＳC と判断し
たシンチレータの位置に対応し、又、ｎのひん度を示
す。
レータＳC の位置検出の判定結果を示し、図１２は、従
来の重心位置演算法を適用した場合の入射シンチレータ
ＳCの位置検出の判定結果を示す。尚、これらの判定結
果は、共に同一のシンチレーション検出器を適用した同
一条件下での、モンテカルロシュミレーションによる結
果であり、二次元配列されたシンチレータ群の各検出確
率を棒グラフ状の分布で示されている。そして、図１１
及び図１２中において、ピークの部分が実際の（真の）
入射シンチレータＳC の位置、その周囲の分布が、コン
プトン散乱により誤って入射シンチレータＳC と判断し
たシンチレータの位置に対応し、又、ｎのひん度を示
す。
【００５６】これらの評価結果を比較すると、本実施例
の場合（図１１参照）には、入射シンチレータＳC の検
出確率に較べて、その周囲のシンチレータ群の検出確率
は極めて小さく且つ確率分布の分散も小さくなる。一
方、従来の場合（図１２参照）には、入射シンチレータ
ＳC の検出確率に較べて、その周囲のシンチレータ群の
検出確率はさほど小さくなく、且つ確率分布の分散も大
きい。したがって、本実施例によれば、入射シンチレー
タＳC の検出精度の向上と、断層画像の空間分解能の向
上を実現することができることが実証された。
の場合（図１１参照）には、入射シンチレータＳC の検
出確率に較べて、その周囲のシンチレータ群の検出確率
は極めて小さく且つ確率分布の分散も小さくなる。一
方、従来の場合（図１２参照）には、入射シンチレータ
ＳC の検出確率に較べて、その周囲のシンチレータ群の
検出確率はさほど小さくなく、且つ確率分布の分散も大
きい。したがって、本実施例によれば、入射シンチレー
タＳC の検出精度の向上と、断層画像の空間分解能の向
上を実現することができることが実証された。
【００５７】尚、かかる実施例は、ポジトロンＣＴ装置
（ＰＥＴ）の検出器に適用した場合であるが、本発明
は、ＳＰＥＣＴの検出器にも適用することができる。即
ち、ＳＰＥＣＴの検出器は、例えば図６に示すシンチレ
ータアレイ４の前方にコリメータが追加され、このコリ
メータを介してシンチレータアレイ４の各シンチレータ
に放射線が入射することにより、放射線の発生位置（ポ
ジトロン放出核種の消滅位置）を検出する構成となって
いる。したがって、ＳＰＥＣＴにあっても、ＰＥＴの場
合と同様に、入射シンチレータ内でコンプトン散乱を生
じるので、従来の重心位置演算法では入射シンチレータ
の検出精度と断層画像の空間分解能の向上が図れなかっ
た。よって、本発明をＳＰＥＣＴに適用すれば、実施例
において前述した如く、かかるコンプトン散乱の影響を
除くことができるので、入射シンチレータの検出精度の
向上と、断層画像の空間分解能の向上を実現することが
できる。
（ＰＥＴ）の検出器に適用した場合であるが、本発明
は、ＳＰＥＣＴの検出器にも適用することができる。即
ち、ＳＰＥＣＴの検出器は、例えば図６に示すシンチレ
ータアレイ４の前方にコリメータが追加され、このコリ
メータを介してシンチレータアレイ４の各シンチレータ
に放射線が入射することにより、放射線の発生位置（ポ
ジトロン放出核種の消滅位置）を検出する構成となって
いる。したがって、ＳＰＥＣＴにあっても、ＰＥＴの場
合と同様に、入射シンチレータ内でコンプトン散乱を生
じるので、従来の重心位置演算法では入射シンチレータ
の検出精度と断層画像の空間分解能の向上が図れなかっ
た。よって、本発明をＳＰＥＣＴに適用すれば、実施例
において前述した如く、かかるコンプトン散乱の影響を
除くことができるので、入射シンチレータの検出精度の
向上と、断層画像の空間分解能の向上を実現することが
できる。
【００５８】
【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、
放射線が入射した特定のシンチレータ内で生じるコンプ
トン散乱に起因して、その特定のシンチレータ内で生じ
る発光現象と、その周辺のシンチレータで生じる発光現
象を同時に光電変換信号として捕らえ、これらの光電変
換信号を所定のウィンドと比較して、その比較化された
パターンに基づいてコンプトン散乱の態様と、特定シン
チレータが放射線の入射したシンチレータであるか否か
を判定するので、コンプトン散乱の影響を除去して放射
線の入射したシンチレータの位置を検出することができ
る。したがって、従来のコンプトン散乱に起因した空間
分解能の低下の問題を解決することができ、空間分解能
の向上、及び放射線の入射した特定シンチレータの位置
検出の高精度化を実現することができる。
放射線が入射した特定のシンチレータ内で生じるコンプ
トン散乱に起因して、その特定のシンチレータ内で生じ
る発光現象と、その周辺のシンチレータで生じる発光現
象を同時に光電変換信号として捕らえ、これらの光電変
換信号を所定のウィンドと比較して、その比較化された
パターンに基づいてコンプトン散乱の態様と、特定シン
チレータが放射線の入射したシンチレータであるか否か
を判定するので、コンプトン散乱の影響を除去して放射
線の入射したシンチレータの位置を検出することができ
る。したがって、従来のコンプトン散乱に起因した空間
分解能の低下の問題を解決することができ、空間分解能
の向上、及び放射線の入射した特定シンチレータの位置
検出の高精度化を実現することができる。
【図１】本発明における放射線位置検出原理を説明する
ための説明図である。
ための説明図である。
【図２】本発明における放射線位置検出原理を更に説明
するための説明図である。
するための説明図である。
【図３】シンチレータ内で生じるコンプトン散乱現象を
説明するための説明図である。
説明するための説明図である。
【図４】本発明において設定されるウィンドウの設定条
件を説明するための説明図である。
件を説明するための説明図である。
【図５】コンプトン散乱の態様とウィンドウとの相関関
係を示す説明図である。
係を示す説明図である。
【図６】本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。
る。
【図７】図６中の構成を具体的に示す回路図である。
【図８】図６中の構成を更に具体的に示す回路図であ
る。
る。
【図９】包絡線抽出部の動作を説明するための説明図で
ある。
ある。
【図１０】位置検出部の動作を説明するための真理値を
表す図表である。
表す図表である。
【図１１】実施例の評価結果を示す説明図である。
【図１２】従来技術の評価結果を示す説明図である。
【図１３】従来の放射線位置検出装置の構成を示す構成
説明図である。
説明図である。
４…シンチレータアレイ、５…光検出器、６…前置増幅
部、７…第１の比較部、８…第２の比較部、９…雑音成
分除去部、１０…包絡線抽出部、１１…位置検出部、１
２…エンコード部、Ａ1 〜Ａn …プリアンプ、Ｂ1 〜Ｂ
n ，Ｃ1 〜Ｃn,D1〜Ｄn ，Ｅ1 〜Ｅn …コンパレータ、
Ｆ1 …インバータゲート、Ｆ2 〜Ｆn-1…Ｅｘ−ＯＲゲ
ート。
部、７…第１の比較部、８…第２の比較部、９…雑音成
分除去部、１０…包絡線抽出部、１１…位置検出部、１
２…エンコード部、Ａ1 〜Ａn …プリアンプ、Ｂ1 〜Ｂ
n ，Ｃ1 〜Ｃn,D1〜Ｄn ，Ｅ1 〜Ｅn …コンパレータ、
Ｆ1 …インバータゲート、Ｆ2 〜Ｆn-1…Ｅｘ−ＯＲゲ
ート。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01T 1/00 - 7/12
Claims (3)
- 【請求項１】 放射線が入射される複数のシンチレータ
を有するシンチレータアレイと、 前記シンチレータアレイの各シンチレータで生じる発光
現象を個々独立の光電変換信号に光電変換して出力する
光検出器と、 放射線の入射したシンチレータか否か検出されるべき特
定シンチレータに対応する前記光電変換信号のレベルと
該特定シンチレータの周辺に位置する複数のシンチレー
タに対応する前記光電変換信号のレベルとの大小関係を
検出し、前記特定シンチレータに対応する前記光電変換
信号のレベル及び該特定シンチレータの周辺に位置する
複数のシンチレータに対応する前記光電変換信号のレベ
ルを相互に異なる複数のしきい値で設定されるウィンド
ウの範囲内又は範囲外であるか比較する比較手段と、 前記比較手段で検出された前記大小関係及び前記比較手
段で比較化された前記各光電変換信号のレベルの特徴に
基づいて、前記特定シンチレータが放射線の入射したシ
ンチレータか否かを判定すると共に、前記特定シンチレ
ータが放射線の入射したシンチレータであると判定した
ときには、前記比較手段で検出された前記大小関係及び
前記比較手段で比較化された前記各光電変換信号のレベ
ルの特徴に基づいて、コンプトン散乱の態様を検出する
位置検出手段と、 を具備することを特徴とする放射線位置検出装置。 - 【請求項２】 前記位置検出手段は、 前記特定シンチレータが放射線の入射したシンチレータ
であると判定したときには、更に、検出した前記コンプ
トン散乱の態様に基づいて放射線が最初に入射したシン
チレータを特定することを特徴とする請求項１に記載の
放射線位置検出装置。 - 【請求項３】 前記しきい値は、第１のしきい値と第２
のしきい値で挟まれるウィンドウが、 前記入射した放射線が入射方向に対して逆方向へ散乱す
る後方コンプトン散乱の状態での散乱放射線エネルギー
と反跳電子エネルギーの両者がウィンドウの範囲に含ま
れ、かつ、 前記入射した放射線が入射方向に対して同方向へ散乱す
る前方コンプトン散乱の状態での散乱放射線エネルギー
がウィンドウの範囲外でかつ、反跳電子エネルギーがウ
ィンドウの範囲に含まれるように峻別されるように設定
される、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の放射
線位置検出装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19347093A JP3532942B2 (ja) | 1993-08-04 | 1993-08-04 | 放射線位置検出装置 |
| US08/285,286 US5525803A (en) | 1993-08-04 | 1994-08-03 | Radiation site detecting apparatus |
| DE69416746T DE69416746T2 (de) | 1993-08-04 | 1994-08-03 | Ortsempfindlicher Strahlungsdetektor |
| EP94305738A EP0637759B1 (en) | 1993-08-04 | 1994-08-03 | Radiation site detecting apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19347093A JP3532942B2 (ja) | 1993-08-04 | 1993-08-04 | 放射線位置検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0749386A JPH0749386A (ja) | 1995-02-21 |
| JP3532942B2 true JP3532942B2 (ja) | 2004-05-31 |
Family
ID=16308554
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19347093A Expired - Fee Related JP3532942B2 (ja) | 1993-08-04 | 1993-08-04 | 放射線位置検出装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5525803A (ja) |
| EP (1) | EP0637759B1 (ja) |
| JP (1) | JP3532942B2 (ja) |
| DE (1) | DE69416746T2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2755816B1 (fr) * | 1996-11-08 | 1998-12-11 | Commissariat Energie Atomique | Procede et dispositif de traitement des signaux d'un ensemble de photodetecteurs ayant une architecture cellulaire, et application aux gamma-cameras |
| FR2759837B1 (fr) * | 1997-02-14 | 2001-10-19 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif et procede de traitement de signaux d'un detecteur de rayonnements a semiconducteurs |
| JP3778659B2 (ja) * | 1997-07-07 | 2006-05-24 | 浜松ホトニクス株式会社 | 放射線位置検出装置 |
| CA2212196A1 (en) * | 1997-08-01 | 1999-02-01 | Is2 Research Inc. | Medical diagnostic apparatus and method |
| JP2000321357A (ja) * | 1999-03-10 | 2000-11-24 | Toshiba Corp | 核医学診断装置 |
| JP4659962B2 (ja) * | 2000-10-04 | 2011-03-30 | 株式会社東芝 | 核医学診断装置 |
| US6884982B2 (en) | 2002-02-19 | 2005-04-26 | Massachusetts Institute Of Technology | Methods and apparatus for improving resolution and reducing the effects of signal coupling in an electronic imager |
| JP4178232B2 (ja) * | 2003-02-28 | 2008-11-12 | 独立行政法人放射線医学総合研究所 | 入射位置検出装置 |
| JP4519432B2 (ja) * | 2003-09-12 | 2010-08-04 | 株式会社堀場製作所 | シンチレーション検出器 |
| JP3978193B2 (ja) * | 2004-03-15 | 2007-09-19 | ジーイー・メディカル・システムズ・グローバル・テクノロジー・カンパニー・エルエルシー | クロストーク補正方法およびｘ線ｃｔ装置 |
| PT103200B (pt) * | 2004-09-30 | 2006-08-24 | Taguspark-Soc. Prom.Desenv.Parq.Ci.Tec.Area Lisboa | Sistema de tomografia por emissão de positrões (pet) |
| DE102005055656B3 (de) * | 2005-11-22 | 2007-01-18 | Siemens Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Verarbeitung von Detektorsignalen |
| KR100727681B1 (ko) * | 2006-01-04 | 2007-06-13 | 한국원자력연구원 | 고방사선 구역의 방사선원 위치 추적 장치 |
| CN102608648B (zh) * | 2006-07-28 | 2015-06-03 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 正电子发射断层摄影中的飞行时间测量 |
| JP4737104B2 (ja) * | 2007-02-07 | 2011-07-27 | 株式会社島津製作所 | 光子検出器の位置情報算出方法及びそれを用いたポジトロンｃｔ装置 |
| US8822936B2 (en) * | 2007-10-04 | 2014-09-02 | Danmarks Tekniske Universitet | Detector for detecting particle radiation of an energy in the range of 150 eV to 300 keV, and a materials mapping apparatus with such a detector |
| US20120112087A1 (en) * | 2009-07-03 | 2012-05-10 | Hitachi, Ltd. | Apparatus and method for detecting gamma-ray direction |
| JP5431866B2 (ja) * | 2009-10-22 | 2014-03-05 | 住友重機械工業株式会社 | 検出結果補正方法、その検出結果補正方法を用いた放射線検出装置、その検出結果補正方法を実行するためのプログラム、及びそのプログラムを記録する記録媒体 |
| CN102843139B (zh) * | 2012-09-20 | 2015-10-28 | 苏州瑞派宁科技有限公司 | 一种闪烁脉冲数字化的方法及装置 |
| JP2016061584A (ja) * | 2014-09-16 | 2016-04-25 | キヤノン株式会社 | 放射線計測装置 |
| KR101646651B1 (ko) * | 2014-10-30 | 2016-08-08 | 서강대학교산학협력단 | 다중 문턱전압을 이용한 의료 영상기기의 신호처리 시스템 및 방법 |
| JP6608241B2 (ja) * | 2015-10-28 | 2019-11-20 | 浜松ホトニクス株式会社 | 放射線位置検出器、ｐｅｔ装置、プログラム及び記録媒体 |
| JP6855047B2 (ja) * | 2016-11-30 | 2021-04-07 | 国立大学法人千葉大学 | ポジトロン断層測定装置及びポジトロン断層測定画像の構成方法 |
| WO2019021819A1 (ja) * | 2017-07-25 | 2019-01-31 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 放射線検出装置 |
| JP7109168B2 (ja) * | 2017-09-13 | 2022-07-29 | 浜松ホトニクス株式会社 | 放射線位置検出方法、放射線位置検出器及びｐｅｔ装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4258428A (en) * | 1979-06-25 | 1981-03-24 | General Electric Company | Compton effect deemphasizer for gamma cameras |
| JPS59141083A (ja) * | 1983-01-31 | 1984-08-13 | Shimadzu Corp | 放射線結像装置 |
-
1993
- 1993-08-04 JP JP19347093A patent/JP3532942B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-08-03 EP EP94305738A patent/EP0637759B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-08-03 US US08/285,286 patent/US5525803A/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-08-03 DE DE69416746T patent/DE69416746T2/de not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
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| DE69416746T2 (de) | 1999-08-19 |
| EP0637759A1 (en) | 1995-02-08 |
| EP0637759B1 (en) | 1999-03-03 |
| JPH0749386A (ja) | 1995-02-21 |
| US5525803A (en) | 1996-06-11 |
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