JP5322277B2 - Ｐｅｔ／ｍｒｉ一体型装置 - Google Patents

Description

この発明は、ＰＥＴ／ＭＲＩ一体型装置に関し、より特定的には、生体の断層画像を撮像するためのＰＥＴ／ＭＲＩ一体型装置に関する。

一般に、陽電子放出核種で標識した薬剤が投与された生体からの放射線を検出することによって、生体内における薬剤の濃度分布を表す断層画像を撮像するＰＥＴ（Positron Emission Tomography）装置が知られている。また、一般に、水素原子核の核磁気共鳴現象を利用して、たとえば生体の内部器官の形状を詳細に表す断層画像を撮像するＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置が知られている。

たとえば特許文献１には、ＰＥＴ装置で撮像した断層画像（ＰＥＴ画像）とＭＲＩ装置で撮像した断層画像（ＭＲＩ画像）とを合成する（重ね合わせる）ことによって、生体のどの器官のどの位置に薬剤が集中しているのかを表す合成画像を得るシステムが開示されている。このようなシステムにおいて、生体のどの器官のどの位置に薬剤が集中しているのかを正確に表す合成画像を得るためには、互いにあらゆる方向にずれのないＰＥＴ画像とＭＲＩ画像とを撮像することが望ましい。また、生体の状態は時間経過に伴って変化するので、同時に撮像したＰＥＴ画像とＭＲＩ画像とを合成することが望ましい。

特許文献１のシステムでは、ＰＥＴ装置に光センサとして用いられる光電子増倍管の出力は磁界の影響によって低下するので、生体を載せた受け台をＰＥＴ装置とＭＲＩ装置との間で移動させ、ＰＥＴ画像とＭＲＩ画像とを撮像する。しかし、生体が全く動かないようにＰＥＴ装置とＭＲＩ装置との間で受け台を移動させることは困難であるので、特許文献１のシステムでは、ＰＥＴ画像とＭＲＩ画像とにずれが生じてしまう。また、ＰＥＴ装置とＭＲＩ装置とで同時に撮像できないので、一方での撮像時と他方での撮像時とで生体の状態が変化している場合がある。これらの理由から、特許文献１のシステムでは、高品質な合成画像を得ることができないという問題があった。

そこで、生体を移動させることなくＰＥＴ装置とＭＲＩ装置とで生体を同時に撮像するためのＰＥＴ／ＭＲＩ一体型装置が検討されており、その一例が特許文献２に開示されている。特許文献２のＰＥＴ／ＭＲＩ一体型装置では、光電子増倍管を磁界の影響が及びにくくなる程度にＭＲＩ装置から離し、磁界発生空間に配置されるシンチレータからの光を光ファイバによって光電子増倍管に案内している。

特開２００６−７５５９６号公報 特開２００４−２２６２５６号公報

しかし、シンチレータからの光は、光ファイバ１ｍあたり７０％程度も減衰してしまう。このために、特許文献２のように光ファイバが長くなると高品質なＰＥＴ画像ひいては合成画像が得られなくなるという問題があった。また、特許文献２のようにＭＲＩ装置から光電子増倍管を離すと装置全体が大きくなるという問題もあった。

それゆえに、この発明の主たる目的は、コンパクトな構成で高品質な合成画像を得ることができる、ＰＥＴ／ＭＲＩ一体型装置を提供することである。

上述の目的を達成するために、請求項１に記載のＰＥＴ／ＭＲＩ一体型装置は、空隙を介して対向配置される一対の板状継鉄、互いに対向するように一方の前記板状継鉄の対向面に一方が設けられ他方の前記板状継鉄の対向面に他方が設けられる一対の磁石、前記一対の板状継鉄を磁気的に結合し、前記空隙側の一方主面から前記空隙とは反対側の他方主面に貫通する貫通孔を有する支持継鉄、磁性体からなり前記支持継鉄に接しないように前記貫通孔に挿入される磁気シールド部材、前記一対の磁石間に設けられるシンチレータ、前記貫通孔内で前記磁気シールド部材内に設けられる光センサ、および前記シンチレータと前記光センサとを接続する光ガイドを備える。

請求項２に記載のＰＥＴ／ＭＲＩ一体型装置は、請求項１に記載のＰＥＴ／ＭＲＩ一体型装置において、非磁性体からなり前記磁気シールド部材を位置決めするために前記貫通孔と前記磁気シールド部材との間に挿入される筒状の位置決め部材をさらに含むことを特徴とする。

請求項３に記載のＰＥＴ／ＭＲＩ一体型装置は、請求項１に記載のＰＥＴ／ＭＲＩ一体型装置において、非磁性体からなり前記貫通孔と前記磁気シールド部材との間に隙間を形成しつつ前記磁気シールド部材を位置決めするために前記貫通孔に設けられる位置決め部材をさらに含むことを特徴とする。

請求項４に記載のＰＥＴ／ＭＲＩ一体型装置は、請求項１から３のいずれかに記載のＰＥＴ／ＭＲＩ一体型装置において、前記光センサは光電子増倍管であることを特徴とする。

請求項１に記載のＰＥＴ／ＭＲＩ一体型装置では、支持継鉄の貫通孔内に光センサを設けることによって、光センサから磁石間に配置されるシンチレータまでの距離を小さくでき、光ガイドを短くできる。これによって、光ガイドにおける光の減衰（損失）を小さくでき、シンチレータからの光を光センサに効率よく案内できる。また、支持継鉄において磁束の大部分は貫通孔以外の部分を通るので貫通孔内の磁界強度は小さくなる。さらに、貫通孔内かつ磁気シールド部材内では貫通孔の内表面から漏れた磁束が磁性体からなる磁気シールド部材によって捉えられるので磁界強度は一層小さくなる。したがって、光センサを貫通孔内で磁気シールド部材内に設けることによって、シンチレータからの光を光センサに効率よく案内できるとともに磁界の影響による光センサの出力低下も小さくできる。これによって、高品質なＰＥＴ画像ひいては高品質な合成画像を得ることができる。さらに、光センサを支持継鉄の貫通孔内に設けることによって、装置全体をコンパクトに構成できる。つまり、コンパクトな構成で高品質な合成画像を得ることができる。

請求項２に記載のＰＥＴ／ＭＲＩ一体型装置では、非磁性体からなる筒状の位置決め部材によって、磁気シールド部材内の光センサが磁界の影響を受けにくい状態を保ったまま簡単に磁気シールド部材を支持継鉄の貫通孔内で位置決めできる。ひいては、装置を簡単に組み立てることができ、装置のコストを抑えることができる。

請求項３に記載のＰＥＴ／ＭＲＩ一体型装置では、非磁性体からなる位置決め部材が貫通孔の内表面と磁気シールド部材の外表面との間に隙間を形成するように設けられる。これによって、磁気シールド部材内の光センサが磁界の影響を受けにくい状態を保ったまま放熱性よく磁気シールド部材を貫通孔内で位置決めできる。このように光センサが磁界の影響を受けにくくかつ磁気シールド部材ひいては光センサの温度変化（温度上昇）を抑えることができるので、光センサの出力を安定させることができ、合成画像の品質を向上できる。

光電子増倍管は、フォトダイオード等の半導体センサに比べて磁界の影響によってその出力が低下しやすい。したがって、請求項４に記載するように、この発明は、光センサとして光電子増倍管を用いるＰＥＴ／ＭＲＩ一体型装置において特に有効となる。

この発明によれば、コンパクトな構成で高品質な合成画像を得ることができる。

この発明の一実施形態を示す斜視図である。 ＭＲＩユニットとＰＥＴユニットとの位置関係を示す図解図である。 シンチレータブロックと光ガイド束とＰＳＰＭＴとの接続関係を示す側面図である。 支持継鉄の貫通孔内における光検出部の配置態様を示す断面図である。 磁界発生部における磁界強度の分布態様を説明するための図解図である。 磁気シールド部材がない状態の貫通孔内における磁界強度の分布態様を説明するための図解図である。 磁気シールド部材内における磁界強度の分布態様を説明するための図解図である。 位置決め部材としてボルトを用いる場合の支持継鉄の断面図である。

以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。
図１を参照して、この発明の一実施形態のＰＥＴ／ＭＲＩ一体型装置１０は、それぞれ断層画像を撮像するためのＰＥＴ（Positron Emission Tomography）装置とＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置とを一体的に設けた撮像装置であり、たとえば人間の体の一部分や小動物等の生体の断層画像を撮像するために用いられる。

ＰＥＴ／ＭＲＩ一体型装置１０は、ＭＲＩユニット１２、ＰＥＴユニット１４および制御ユニット１６を備える。
ＭＲＩユニット１２は、磁界発生部１８および高周波コイル（ＲＦコイル）２０を含む。磁界発生部１８は、空隙Ｇを介して対向配置される一対の板状継鉄２２ａ，２２ｂ、互いに対向するように板状継鉄２２ａ，２２ｂに設けられる一対の永久磁石２４ａ，２４ｂ、および板状継鉄２２ａと２２ｂとを磁気的に結合する支持継鉄２６を含む。この実施形態では、磁界発生部１８の前後の寸法（奥行き）Ｍ１が１０２５ｍｍ程度に設定され、磁界発生部１８の左右の寸法（幅）Ｍ２が７００ｍｍ程度に設定され、磁界発生部１８の上下の寸法（高さ）Ｍ３が７３９ｍｍ程度に設定される。

永久磁石２４ａ，２４ｂはそれぞれ、たとえばＮＥＯＭＡＸ−４７（日立金属株式会社製）等のＲ−Ｆｅ−Ｂ系磁石（ＲはＹを含む希土類元素）からなる複数の磁石単体を組み立てることによって円板状に形成される。永久磁石２４ａは、板状継鉄２２ａの空隙Ｇ側の面（板状継鉄２２ｂとの対向面）に取り付けられる。同様に、永久磁石２４ｂは、板状継鉄２２ｂの空隙Ｇ側の面（板状継鉄２２ａとの対向面）に取り付けられる。永久磁石２４ａ，２４ｂは、互いの磁化方向が同方向になるように板状継鉄２２ａ，２２ｂに取り付けられ、互いの対向面に異極を有する。

図２をも参照して、この実施形態では、永久磁石２４ａ，２４ｂの磁化方向はそれぞれ図２に白抜きの矢印で示すように上向きに設定される。したがって、永久磁石２４ａは、永久磁石２４ｂとの対向面にＮ極を有しかつ板状継鉄２２ａ側の面にＳ極を有する。また、永久磁石２４ｂは、永久磁石２４ａとの対向面にＳ極を有しかつ板状継鉄２２ｂ側の面にＮ極を有する。
なお、ＭＲＩユニット１２とＰＥＴユニット１４との位置関係を明確にするために、図２のＭＲＩユニット１２において磁界発生部１８は左半分のみが示されている。

永久磁石２４ａには、永久磁石２４ｂとの対向面に磁極片２８ａが取り付けられる。同様に、永久磁石２４ｂには、永久磁石２４ａとの対向面に磁極片２８ｂが取り付けられる。磁極片２８ａ，２８ｂは、それぞれ周縁部に環状突起を有する円板状に形成され、互いの環状突起が対向するように配置される。磁極片２８ａ，２８ｂの環状突起の内側にはそれぞれ図示しない傾斜磁界コイルが配置される。この実施形態では、磁極片２８ａの環状突起と磁極片２８ｂの環状突起との直線距離Ｃ（図２参照）が２００ｍｍ程度に設定される。

板状継鉄２２ａと２２ｂとは、１枚の板状の支持継鉄２６によって磁気的に結合される。詳しくは、板状継鉄２２ａは支持継鉄２６の一方主面（前面）２６ａにおいて下端部に接続され、板状継鉄２２ｂは支持継鉄２６の一方主面２６ａにおいて上端部に接続される。板状継鉄２２ａと支持継鉄２６との接続部、および板状継鉄２２ｂと支持継鉄２６との接続部はそれぞれ略９０°の角度を有する。これによって、磁界発生部１８は、三方（ここでは前側および左右両側）に開放する側面視略コ字状のオープンタイプに構成される。

また、支持継鉄２６には貫通孔３０が設けられる。貫通孔３０は、空隙Ｇ側の一方主面２６ａおよび空隙Ｇとは反対側の他方主面２６ｂの中央に円形の開口部を有し、一方主面２６ａから他方主面２６ｂへと前後方向に直線的に延びる。この実施形態では、支持継鉄２６の厚みＴ（貫通孔３０の両開口部の直線距離：図２参照）が２００ｍｍ程度に設定され、貫通孔３０の直径が２５０ｍｍ程度に設定される。

支持継鉄２６の貫通孔３０には、両端開口の円筒状に形成される磁気シールド部材３２が挿入される。磁気シールド部材３２は、たとえば、飽和磁束密度が１．７Ｔ程度である珪素鋼、飽和磁束密度が２．１Ｔ〜２．１５Ｔ程度である純鉄、飽和磁束密度が０．７５Ｔ程度であるパーマロイ、または飽和磁束密度が２．４Ｔ程度であるパーメンジュール等の飽和磁束密度が大きい軟磁性体からなる。この実施形態では、磁気シールド部材３２の軸方向寸法が支持継鉄２６の厚みＴ（ここでは２００ｍｍ）と等しくなるように設定され、磁気シールド部材３２の外径が２３０ｍｍ程度に設定され、磁気シールド部材３２の内径が２２０ｍｍ程度に設定される。

磁気シールド部材３２は、位置決め部材３４によって貫通孔３０内で位置決めされる。位置決め部材３４は、たとえばアルミニウムやステンレス鋼等の非磁性体からなり、磁気シールド部材３２と軸方向寸法が等しい両端開口の円筒状に形成される。このような位置決め部材３４を貫通孔３０と磁気シールド部材３２との間に挿入することによって、支持継鉄２６に接しないようにかつ磁気シールド部材３２の開口端の中心と貫通孔３０の開口部の中心とが一致するように、磁気シールド部材３２が貫通孔３０内で位置決めされる。また、磁気シールド部材３２と位置決め部材３４とはそれぞれ、一方主面２６ａ側および他方主面２６ｂ側のいずれからも突出しないように貫通孔３０に挿入される。

図２に一点鎖線の矢印で示すように、このような磁界発生部１８では、永久磁石２４ａ→磁極片２８ａ→磁極片２８ｂ→永久磁石２４ｂ→板状継鉄２２ｂ→支持継鉄２６→板状継鉄２２ａ→永久磁石２４ａの順に磁束が通る。支持継鉄２６においては、磁束は下向きになり、大部分の磁束が貫通孔３０を避けるように貫通孔３０以外の部分を通る。

ＭＲＩユニット１２の高周波コイル２０は、両端開口の円筒状に形成されるいわゆるソレノイドコイルである。高周波コイル２０の内表面には、銅箔等の図示しない導電体が螺旋状に貼り付けられる。この実施形態では、高周波コイル２０の軸方向寸法が２５０ｍｍ程度に設定され、高周波コイル２０の外径が８５ｍｍ程度に設定され、高周波コイル２０の内径が８０ｍｍ程度に設定される。

このような高周波コイル２０は、磁極片２８ａ，２８ｂの中間で磁気シールド部材３２と同軸上に配置され、図示しないインピーダンスマッチング回路を介して制御ユニット１６に接続される。ＰＥＴ／ＭＲＩ一体型装置１０においては、高周波コイル２０内が撮像空間となる。

ＰＥＴユニット１４は、生体からの放射線を検出するための放射線検出部３６、放射線検出部３６に接続される光ガイド部３８、および光ガイド部３８に接続される光検出部４０を含む。

放射線検出部３６は、複数（ここでは１６個）のシンチレータブロック４２を含む。複数のシンチレータブロック４２は、一対の永久磁石２４ａ，２４ｂ間で高周波コイル２０の外表面を囲むように環状に配置される。

図３を参照して、シンチレータブロック４２は、直方体状に形成される複数のシンチレータ４４をまとめることによって得られる。詳しくは、たとえば、前後方向（高周波コイル２０の軸方向）に９個、図３の紙面に直交する方向に１１個のシンチレータ４４を並べ、合計９×１１＝９９個のシンチレータ４４をまとめることによって直方体状のシンチレータブロック４２が得られる。シンチレータブロック４２において、隣り合うシンチレータ４４の間には光反射膜が設けられる。シンチレータ４４は、たとえばＬＳＯ（Ｌｕ２ＳｉＯ５）結晶等の非磁性体からなり、生体から放出された放射線が高周波コイル２０（図２参照）側の入射面４４ａから入射することによって発光する。
なお、図３には、シンチレータ４４および光ガイド４８（後述）が実際よりも大きく示されており、その数も実際のものとは異なる。

図２に示すように、光ガイド部３８は、各シンチレータブロック４２から後側の貫通孔３０内に直線的に延びる光ガイド束４６を含む。この実施形態では、放射線検出部３６の１６個のシンチレータブロック４２に対応して、光ガイド部３８に１６個の光ガイド束４６が含まれ、１６個の光ガイド束４６が環状に配置される。

図３に示すように、光ガイド束４６は、たとえばダブルクラッド光ファイバ等の光ファイバからなる複数の光ガイド４８を含む。複数の光ガイド４８はそれぞれ、シンチレータブロック４２のシンチレータ４４と一定の関係を有し、シンチレータ４４の入射面４４ａとは反対側の面にシリコンゴム等を用いて光学的に接続される。この実施形態では、光ガイド束４６にたとえば４９本の光ガイド４８が含まれる。光ガイド束４６の各光ガイド４８は、シンチレータ４４の入射面４４ａとは反対側の面から略垂直に延びた後に略９０°屈曲して後側に延びる。

図２に示すように、光検出部４０は、光センサである複数の位置有感型光電子増倍管（ＰＳＰＭＴ：Position Sensitive Photomultiplier）５０を含む。複数のＰＳＰＭＴ５０は、環状に配置され、非磁性体からなる図示しない連結部材によって一体的に設けられる。この実施形態では、１６個のシンチレータブロック４２および光ガイド束４６に対応して、１６個のＰＳＰＭＴ５０が光検出部４０に含まれる。

図４を参照して、このような光検出部４０の各ＰＳＰＭＴ５０は、貫通孔３０内で磁気シールド部材３２内に設けられ、貫通孔３０の前後方向（磁気シールド部材３２の軸方向）中央から他方主面２６ｂ側に延びる。

図３に示すように、各ＰＳＰＭＴ５０の受光面５０ａには、光ガイド束４６の光ガイド４８がシリコンゴム等を用いて光学的に接続される。つまり、シンチレータブロック４２のシンチレータ４４とＰＳＰＭＴ５０とが、光ガイド束４６の光ガイド４８によって光学的に接続される。この実施形態では、光ガイド束４６の前後方向の寸法が４８０ｍｍ程度に設定される。

このようなＰＥＴユニット１４は、たとえば磁気シールド部材３２と光検出部４０との間に図示しない筒状部材を挿入することによって、磁気シールド部材３２および位置決め部材３４を介して支持継鉄２６に支持される。また、ＰＥＴユニット１４において放射線検出部３６および光ガイド部３８には、外部からの光が入射することを防止するための図示しないカバーが設けられる。

制御ユニット１６は、傾斜磁界コイルや高周波コイル２０に電力を供給するための送信系、高周波コイル２０やＰＳＰＭＴ５０からの信号を受信するための受信系、ならびに送信系および受信系を制御するとともに高周波コイル２０やＰＳＰＭＴ５０からの信号に基づいて生体の断層画像を生成する中央処理装置（ＣＰＵ）等を含む。

このように構成されるＰＥＴ／ＭＲＩ一体型装置１０では、高周波コイル２０に挿入された生体の断層画像をＭＲＩユニット１２とＰＥＴユニット１４とを用いて同時に撮像し、これらの合成画像を生成する。

詳しくは、ＭＲＩユニット１２の磁極片２８ａと２８ｂとの間には、上向きの磁界が通り、たとえば０．４Ｔ程度の上向きの磁界が発生される。磁極片２８ａ，２８ｂ間の撮像空間（高周波コイル２０内の空間）に配置された生体には、傾斜磁界コイルによって傾斜磁界が印加されるとともに高周波コイル２０によって高周波パルス信号が印加される。高周波コイル２０は生体からの応答信号（核磁気共鳴信号）を受信し、高周波コイル２０からの核磁気共鳴（ＮＭＲ：Nuclear Magnetic Resonance）信号は制御ユニット１６に入力される。制御ユニット１６は、高周波コイル２０からのＮＭＲ信号に基づいて生体の内部器官の形状を表す断層画像（ＭＲＩ画像）を生成する。つまり、ＭＲＩユニット１２を用いて制御ユニット１６でＭＲＩ画像が撮像される。生体のスライス面は、傾斜磁界コイルによる磁界の印加方向によって設定される。

一方、ＰＥＴユニット１４では、陽電子放出核種で標識したＦＤＧ（2Fluoro 2Deoxy D-Glucose）等の薬剤が投与された生体からの放射線を受けることによって、シンチレータブロック４２のシンチレータ４４が発光する。シンチレータ４４からの光は、光ガイド束４６の光ガイド４８を介してＰＳＰＭＴ５０に与えられる。ＰＳＰＭＴ５０は、シンチレータ４４からの光を光電子に変換した後にこれを増幅する。そして、ＰＳＰＭＴ５０は、シンチレータ４４からの光の強弱に応じた電気信号を受光面５０ａにおける光の入射位置に関する情報とともに制御ユニット１６に入力する。制御ユニット１６は、ＰＳＰＭＴ５０からの当該電気信号の大小と当該光の入射位置に関する情報とに基づいて、生体内における薬剤の濃度分布を表す断層画像（ＰＥＴ画像）を生成する。つまり、ＰＥＴユニット１４を用いて制御ユニット１６でＰＥＴ画像が撮像される。

その後、制御ユニット１６は、生体の同一部位について同時に撮像したＰＥＴ画像とＭＲＩ画像とを合成し（重ね合わせ）、合成画像を生成する。このように生成された合成画像は、制御ユニット１６の指示に従って、たとえば図示しない表示部に表示される。

ここでＰＥＴ／ＭＲＩ一体型装置１０において注目すべきは、光検出部４０（ＰＳＰＭＴ５０）が支持継鉄２６の貫通孔３０内で磁気シールド部材３２内に設けられることである。
図５を参照して、ＭＲＩユニット１２の磁界発生部１８によって発生される磁界強度の分布態様について説明する。図５のグラフは、３次元磁界測定器のプローブを貫通孔３０（磁気シールド部材３２）の中央を通るように後側から前側に移動させつつ磁界強度を測定することによって得られたものである。図５の磁界発生部１８において、符号Ｒが付された直線は、３次元磁界測定器のプローブの移動経路である。図５のグラフにおいて、横軸の原点（０ｍｍの位置）は、移動経路Ｒ上において他方主面２６ｂの後側２５ｍｍの位置である。また、図５のグラフにおいて、Ｓ１は移動経路Ｒ上における磁界強度の上向き成分を示し、Ｓ２は移動経路Ｒ上における磁界強度の前向き成分を示し、Ｓ３は移動経路Ｒ上における磁界強度の右向き成分を示す。

Ｓ１から、移動経路Ｒ上において撮像空間（高周波コイル２０内の空間：図２参照）を通る範囲では、磁界強度の上向き成分が０．４Ｔ近傍に保たれることがわかる。また、Ｓ１から、移動経路Ｒ上において永久磁石２４ａ，２４ｂ側から支持継鉄２６側にかけては、磁界強度の上向き成分が指数関数的に小さくなり、貫通孔３０内では磁界強度の上向き成分が極めて小さくなっていることがわかる。

また、Ｓ２およびＳ３から、移動経路Ｒ上において磁界発生部１８を通る範囲では、磁界強度の前向き成分および右向き成分がいずれも略０Ｔになることがわかる。これは、磁界発生部１８では上述のように磁束がループするために、移動経路Ｒ上では前後方向および左右方向に延びる磁束がほとんど存在しないためである。

さらに、図６および図７を参照して、貫通孔３０（磁気シールド部材３２）内における磁界強度の分布態様について詳しく説明する。なお、上述のように移動経路Ｒ上では磁界強度の前向き成分および右向き成分が略０Ｔとなるので、ここでは磁界強度の上向き成分のみについて説明する。図６のグラフには、磁気シールド部材３２がない状態の磁界強度がＳ１ａで示されている。

まず、図６を参照して、磁気シールド部材３２がない状態の磁界強度の分布態様について説明する。
支持継鉄２６において、磁束の大部分は上述のように貫通孔３０を避けるように通るが、一部の磁束は貫通孔３０の内表面から漏れて貫通孔３０内を主に上から下に通る。貫通孔３０内には、このように下向きの漏れ磁束が通るので、磁極片２８ａから２８ｂへの上向きの漏れ磁束が至りにくくなる。このために貫通孔３０内では、一方主面２６ａ側から他方主面２６ｂ側に移るにつれて磁界強度の上向き成分が急激に小さくなった後に、磁界強度の上向き成分が０Ｔ以下の値（マイナスの値）で推移する。具体的に、磁界強度の上向き成分は、一方主面２６ａ側から貫通孔３０内に４分の１程度入った位置Ｐ１で０Ｔになった後にマイナスの値になる。そして、貫通孔３０内において前後方向中央よりも他方主面２６ｂ側では、磁界強度の上向き成分が−６ｍＴ〜−７．５ｍＴ程度の範囲で推移する。言い換えれば、貫通孔３０内において前後方向中央よりも他方主面２６ｂ側では、磁界強度の下向き成分が６ｍＴ〜７．５ｍＴ程度の範囲で推移する。貫通孔３０内ではこのように磁界強度が分布し、位置Ｐ１近傍に小さな低強度範囲Ｅ１が形成される。
「低強度範囲」とは、ＰＳＰＭＴ５０の出力をさほど低下させない程度にまで磁界強度が小さくなっている範囲をいい、ここでは磁界強度の絶対値が２ｍＴ以下の範囲をいう。

ついで、図７を参照して、磁気シールド部材３２を設けた状態の磁界強度の分布態様について説明する。
図７に示すように、磁気シールド部材３２を設けることによって、低強度範囲を大きくできる。具体的に、磁界強度の上向き成分は、磁気シールド部材３２内において前後方向（軸方向）中央よりもやや他方主面２６ｂ側の位置Ｐ２で０Ｔになった後にマイナスの値になる。そして、位置Ｐ２よりも他方主面２６ｂ側では、磁界強度の上向き成分が−２ｍＴ以下になる。言い換えれば、磁気シールド部材３２内において位置Ｐ２よりも他方主面２６ｂ側では、磁界強度の下向き成分が２ｍＴ以下になる。したがって、磁気シールド部材３２内では、前後方向中央部よりもやや一方主面２６ａ側から他方主面２６ｂ側端部に至る大きな低強度範囲Ｅ２が形成される。このように大きな低強度範囲Ｅ２が形成されるのは、貫通孔３０の内表面からの漏れ磁束が磁気シールド部材３２によって捉えられるためである。

このような磁気シールド部材３２内で前後方向中央部から他方主面２６側にかけて光検出部４０（ＰＳＰＭＴ５０）を設けることによって、磁界の影響によるＰＳＰＭＴ５０の出力低下を小さくできる。

このようなＰＥＴ／ＭＲＩ一体型装置１０によれば、支持継鉄２６の貫通孔３０内に光検出部４０を設けることによって、光センサであるＰＳＰＭＴ５０から永久磁石２４ａ，２４ｂ間に配置されるシンチレータ４４までの距離を小さくでき、光ガイド４８を短くできる。これによって、光ガイド４８における光の減衰（損失）を小さくでき、シンチレータ４４からの光をＰＳＰＭＴ５０に効率よく案内できる。また、ＰＳＰＭＴ５０を貫通孔３０内で磁気シールド部材３２内に設けることによって、磁界の影響によるＰＳＰＭＴ５０の出力低下も小さくできる。このようにシンチレータ４４からの光をＰＳＰＭＴ５０に効率よく案内できるとともに磁界の影響によるＰＳＰＭＴ５０の出力低下も小さくできるので、高品質なＰＥＴ画像ひいては高品質な合成画像を得ることができる。さらに、光検出部４０（ＰＳＰＭＴ５０）を支持継鉄２６の貫通孔３０内に設けることによって、装置全体をコンパクトに構成できる。つまり、コンパクトな構成で高品質な合成画像を得ることができる。好ましくはＰＥＴ／ＭＲＩ一体型装置１０のように磁気シールド部材３２内で低強度範囲Ｅ２（図７参照）に収まるように光検出部４０を設けることによって、ＰＳＰＭＴ５０の出力低下を小さくでき、高品質な合成画像を得ることができる。

非磁性体からなる円筒状の位置決め部材３４によって、磁気シールド部材３２内のＰＳＰＭＴ５０が磁界の影響を受けにくい状態を保ったまま簡単に磁気シールド部材３２を貫通孔３０内で位置決めできる。ひいては、装置を簡単に組み立てることができ、装置のコストを抑えることができる。

ＰＳＰＭＴ５０は、フォトダイオード等に比べて磁界の影響によってその出力が低下しやすいので、この発明は、光センサとしてＰＳＰＭＴ５０を用いるＰＥＴ／ＭＲＩ一体型装置１０において特に有効となる。

ＭＲＩユニット１２の磁界発生部１８が三方に開放するオープンタイプに構成されることによって、少なくとも高周波コイル２０に挿入されるまでは生体に与える閉塞感を低減できる。

なお、上述の実施形態では円筒状の位置決め部材３４を用いる場合について説明したが位置決め部材はこれに限定されない。ついで、図８を参照して、位置決め部材として複数のボルト３４ａを用いる場合について説明する。

複数のボルト３４ａはそれぞれ、たとえばアルミニウムやステンレス鋼等の非磁性体からなる。貫通孔３０の内表面かつ上下左右の端部にはそれぞれ、ボルト孔３０ａが前後方向に２つずつ連ねて設けられる。複数（ここでは８個）のボルト孔３０ａにはそれぞれボルト３４ａが螺入される。なお、図８には、貫通孔３０の内表面において右端部のボルト孔３０ａに螺入されるボルト３４ａが表されていない。

磁気シールド部材３２は、各ボルト孔３０ａに螺入されたボルト３４ａが緩められて各ボルト３４ａの頭の突出量が大きくなることによって、各ボルト３４ａの頭に上下左右から挟まれる。これによって、貫通孔３０の内表面と磁気シールド部材３２の外表面との間に隙間Ｏを形成しかつ支持継鉄２６に接することのないように磁気シールド部材３２が貫通孔３０内で位置決めされる。

位置決め部材として非磁性体からなる複数のボルト３４ａを用いることによって、磁気シールド部材３２内のＰＳＰＭＴ５０が磁界の影響を受けにくい状態を保ったまま放熱性よく磁気シールド部材３２を貫通孔３０内で位置決めできる。このようにＰＳＰＭＴ５０が磁界の影響を受けにくくかつ磁気シールド部材３２ひいてはＰＳＰＭＴ５０の温度変化（温度上昇）を抑えることができるので、ＰＳＰＭＴ５０の出力を安定させることができ、合成画像の品質を向上できる。

なお、ボルト３４ａの配置態様は、貫通孔３０内で磁気シールド部材３２を位置決めできれば任意に設定できる。また、ＰＥＴユニット１４を支持するための上述の筒状部材に代えて、ＰＥＴユニット１４を支持するためのボルトを磁気シールド部材３２に螺入するようにしてもよい。これによって、さらにＰＳＰＭＴ５０の温度変化を抑えることができる。

上述の実施形態では、磁気シールド部材３２の軸方向寸法が支持継鉄２６の厚みと同様に設定される場合について説明したが、これに限定されない。支持継鉄２６の厚みよりも大きい軸方向寸法を有する磁気シールド部材を用い、当該磁気シールド部材を貫通孔３０から一方主面２６ａ側に突出させるようにしてもよい。これによって、当該磁気シールド部材において貫通孔３０から突出した部分に磁極片２８ａから２８ｂへの漏れ磁束が捉えられ、貫通孔３０内に磁極片２８ａから２８ｂへの漏れ磁束がより至りにくくなる。

上述の実施形態では、円形の両端開口部を有する貫通孔３０を支持継鉄２６に設ける場合について説明したが、支持継鉄の貫通孔はこれに限定されない。たとえば正方形の両端開口部を有する貫通孔を支持継鉄に設けるようにしてもよい。同様に、磁気シールド部材の形状についても光センサを収容できる限り任意に設定できる。たとえば、貫通孔の開口部が正方形である場合、角筒状の磁気シールド部材を用いればよい。また、磁気シールド部材は、たとえば支持継鉄の一方主面側に開口端を有しかつ支持継鉄の他方主面側に壁を有する筒状に形成されていてもよい。

上述の実施形態では、光検出部４０を磁気シールド部材３２内で前後方向中央から他方主面２６ｂ側にかけて配置する場合について説明したが、光検出部４０の位置はこれに限定されない。光検出部４０は、磁気シールド部材３２内でたとえば低強度範囲の任意の位置に配置できる。

上述の実施形態では、磁石として永久磁石２４ａ，２４ｂを用いる場合について説明したが、この発明に用いられる磁石は、永久磁石に限定されず、電磁石であってもよい。

上述の実施形態では、ＬＳＯ結晶からなるシンチレータ４４を用いる場合について説明したが、シンチレータはこれに限定されず任意のものを用いることができる。

上述の実施形態では、光センサとしてＰＳＰＭＴ５０を用いる場合について説明したが、光センサはこれに限定されない。たとえば光センサとしてフラットパネルＰＭＴを用いてもよいしフォトダイオード等の半導体センサを用いてもよい。

上述の実施形態では、別部材である一対の板状継鉄２２ａ，２２ｂおよび支持継鉄２６を接続する場合について説明したが、この発明はこれに限定されない。一対の板状継鉄および支持継鉄は、予め一体的に形成されたものであってもよく、たとえば全体として側面視略Ｃ字状に形成されているものであってもよい。このように継鉄が一体的に形成されている場合、空隙を介して対向する主面を有する部分が一対の板状継鉄に相当し、それ以外の部分が支持継鉄に相当する。

この発明のＰＥＴ／ＭＲＩ一体型装置によって断層画像を撮像すべき生体は、人間に限定されない。この発明のＰＥＴ／ＭＲＩ一体型装置によって、任意の生体の断層画像を撮像できる。

１０ ＰＥＴ／ＭＲＩ一体型装置
１２ ＭＲＩユニット
１４ ＰＥＴユニット
１８ 磁界発生部
２２ａ，２２ｂ 板状継鉄
２４ａ，２４ｂ 永久磁石
２６ 支持継鉄
２６ａ 一方主面
２６ｂ 他方主面
３０ 貫通孔
３２ 磁気シールド部材
３４ 位置決め部材
３４ａ ボルト
４２ シンチレータブロック
４４ シンチレータ
４６ 光ガイド束
４８ 光ガイド
５０ ＰＳＰＭＴ（位置有感型光電子増倍管）
Ｇ 空隙
Ｏ 隙間

Claims (4)

1. 空隙を介して対向配置される一対の板状継鉄、
   互いに対向するように一方の前記板状継鉄の対向面に一方が設けられ他方の前記板状継鉄の対向面に他方が設けられる一対の磁石、
   前記一対の板状継鉄を磁気的に結合し、前記空隙側の一方主面から前記空隙とは反対側の他方主面に貫通する貫通孔を有する支持継鉄、
   磁性体からなり前記支持継鉄に接しないように前記貫通孔に挿入される磁気シールド部材、
   前記一対の磁石間に設けられるシンチレータ、
   前記貫通孔内で前記磁気シールド部材内に設けられる光センサ、および
   前記シンチレータと前記光センサとを接続する光ガイドを備える、ＰＥＴ／ＭＲＩ一体型装置。
2. 非磁性体からなり前記磁気シールド部材を位置決めするために前記貫通孔と前記磁気シールド部材との間に挿入される筒状の位置決め部材をさらに含む、請求項１に記載のＰＥＴ／ＭＲＩ一体型装置。
3. 非磁性体からなり前記貫通孔と前記磁気シールド部材との間に隙間を形成しつつ前記磁気シールド部材を位置決めするために前記貫通孔に設けられる位置決め部材をさらに含む、請求項１に記載のＰＥＴ／ＭＲＩ一体型装置。
4. 前記光センサは光電子増倍管である、請求項１から３のいずれかに記載のＰＥＴ／ＭＲＩ一体型装置。

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