JP7100902B2 - ベータ線二次元イメージング装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、ベータ線二次元イメージング装置及び方法に関する。

ライフサイエンスや医学の進展に伴い、複数の分子動態が複雑にからみ合うことによって生体の機能が発現したり病巣が形成されたりする様子が解明されつつある。そのため、異なる放射性核種によって標識した複数の薬剤を生体に投与し、生体内の核種の分布を、核種を識別可能な態様で一度にイメージングする方法（以下、複数分子同時イメージング法という）の研究が進められており、複数分子同時イメージング法をＰＥＴ装置において実現する構成が下記特許文献１に示されている。

一方、Ｘ線等の放射線を利用した透過写真撮影において、写真フィルムに代わるものとして、フラットパネルディテクターと呼ばれる、半導体による撮像素子を平面上にアレイ状に配置したイメージング装置も用いられている。フラットパネルディテクターは、放射線による物質内の電離をダイレクトに読み出すものであり、医療の現場で普及してきている。

上記フラットパネルディテクターに加えて、放射線の照射量による化学的変化の二次元分布をレーザー光などにより読み出し可能なイメージングプレートが基礎研究の分野で普及している。イメージングプレートによれば、簡素な構成にて撮像対象の二次元情報を得ることができ、フィルムと比較して感度が高く、また読み出し後は白色光の照射などにより情報を消去して再利用が可能であることなどから、組織切片や培養細胞中のベータ線放出核種の分布を調べるのに利用されている。しかし、これらの装置は、何れも、撮像時間中において或る場所に入射した放射線エネルギーの総量を積算するものであるため、入射した個々の放射線のエネルギー及び入射時刻は分からない。

しかし、近年、放射線イメージング検出器において、１イベント毎に信号を処理することで、エネルギーと入射時刻を算出可能な技術（光子を読み出す場合には特に「フォトンカウンティング」と呼ばれる）が登場して来ている。この技術は、エネルギーの異なるＸ線を検出イベント毎にエネルギーを弁別した上で画像化することにより、エネルギーの違いによる物質のＸ線吸収率の違いに基づき物質を特定するＣＴシステムなどに応用されている。

フォトンカウンティングタイプの計測では、撮像時間内のトータルエネルギーの積算と異なり、各撮像素子における情報をイベント毎に信号処理する必要がある。従って、撮像素子の数に対応するオンラインの１イベント信号処理回路が必要となる。解像度の高い撮像素子では、それだけチャンネル数が増えることになり、高集積且つスループットの高い信号処理装置の開発がフォトンカウンティングイメージングの高分解能化への課題となっている。しかし、近年の集積回路の高密度化などにより、年々取り扱えるチャンネル数は増えて来ており、今後益々フォトンカウンティングによるイメージングの解像度が上がることが期待できる。

また、解像度向上のための別の手法として、シンチレーション光（可視光）の屈折又は反射を利用したレンズ等により拡大画像を得る方法もある。

特許第５５２６４３５号公報

或る物体にベータ線を放出する放射性核種が含まれているとき、当該物体を撮像対象としてイメージングプレートによりイメージングを行えば、当該物体内における放射性核種の分布を二次元にて得ることができる。但し、従来のイメージングプレートにおいては、複数種類の核種が撮像対象内に分布しているとき、或る核種を他の核種と区別することができないため、核種を識別可能な態様でイメージングすることができない。このようなイメージングプレートにおいても、複数分子同時イメージング法が適用できれば、現在よりも更に複雑な解析が可能となるため有益である。また、ベータ崩壊により放出されるベータ線のエネルギーは核種により特定の値とはならず連続的であるため、フォトンカウンティングタイプの検出器を用いたとしても、核種の識別を行うことは困難である。

複数種類の核種のイメージングに関わる事情について説明したが、単一種類の核種のイメージングも様々なケースにおいて必要とされ且つ有益である。この際、単一種類の核種のイメージングにおける解像度の向上は有益である。

そこで本発明は、核種の識別が可能な態様でのイメージングを実現するベータ線二次元イメージング装置及び方法を提供することを目的の１つとする。また本発明は、核種のイメージングにおける解像度向上に寄与するベータ線二次元イメージング装置及び方法を提供することを他の目的の１つとする。

尚、ベータ崩壊後の娘核において、原子核が励起状態にある場合、主としてガンマ線（高エネルギーの電磁波）としてエネルギーを放出して基底状態に遷移する。このガンマ線は一般的には脱励起ガンマ線と呼ばれるが、核種に固有のエネルギーを持っているため、ここでは「固有ガンマ線」と呼び、陽電子と電子の対消滅によるガンマ線と区別する。

本発明の一側面に係るベータ線二次元イメージング装置は、ベータ崩壊によって娘核の励起状態となり、当該ベータ崩壊によるベータ線の放出に続けて娘核の基底状態に遷移する際に第１固有ガンマ線を放出する第１核種と、ベータ崩壊によって娘核の励起状態となり、当該ベータ崩壊によるベータ線の放出に続けて娘核の基底状態に遷移する際に前記第１固有ガンマ線とは異なるエネルギーを有する第２固有ガンマ線を放出する第２核種とを含んだ撮像対象から、前記第１核種又は前記第２核種に基づくベータ線を受けることで当該ベータ線を検出し、当該ベータ線の検出位置を二次元で示す位置情報を含んだベータ線検出信号を出力するベータ線検出器と、ガンマ線を検出する検出器であって、前記第１固有ガンマ線及び前記第２固有ガンマ線を区別して検出するガンマ線検出器と、前記ベータ線検出器によるベータ線検出タイミング及び前記ガンマ線検出器によるガンマ線検出タイミングと、前記ベータ線検出信号に含まれる前記位置情報と、前記ガンマ線検出器にて前記第１固有ガンマ線及び第２固有ガンマ線の何れかが検出されたかと、に基づいて、前記第１核種の分布像及び前記第２核種の分布像を区別して生成可能なイメージング処理部と、を備えたことを特徴とする。

これにより、複数種類の核種の分布を、核種を識別可能な態様で一度にイメージングすることが可能となる。

本発明の他の側面に係るベータ線二次元イメージング装置は、ベータ崩壊によって娘核の励起状態となり、当該ベータ崩壊によるベータ線の放出に続けて娘核の基底状態に遷移する際に所定エネルギーの固有ガンマ線を放出する第１核種と、ベータ崩壊によるベータ線の放出により娘核の基底状態に遷移する第２核種とを含んだ撮像対象から、前記第１核種又は前記第２核種に基づくベータ線を受けることで当該ベータ線を検出し、当該ベータ線の検出位置を二次元で示す位置情報を含んだベータ線検出信号を出力するベータ線検出器と、前記固有ガンマ線を含むガンマ線を検出するガンマ線検出器と、前記ベータ線検出器によるベータ線検出タイミング及び前記ガンマ線検出器によるガンマ線検出タイミングと、前記ベータ線検出信号に含まれる前記位置情報と、前記ガンマ線検出器にて前記固有ガンマ線が検出されたかと、に基づいて、前記第１核種の分布像及び前記第２核種の分布に応じた他の分布像を区別して生成可能なイメージング処理部と、を備えたことを特徴とする。

これにより、複数種類の核種の分布を、核種を識別可能な態様で（少なくとも第１核種を他の核種と識別可能な態様で）一度にイメージングすることが可能となる。

本発明の更に他の側面に係るベータ線二次元イメージング装置は、正のベータ崩壊によりベータ線として陽電子を放出する第１核種及び負のベータ崩壊によりベータ線として電子を放出する第２核種を含んだ撮像対象から、前記第１核種又は前記第２核種に基づくベータ線を受けることで当該ベータ線を検出し、当該ベータ線の検出位置を二次元で示す位置情報を含んだベータ線検出信号を出力するベータ線検出器と、前記第１核種からのベータ線としての陽電子と前記ベータ線検出器内の電子との対消滅により発生する対消滅ガンマ線を含むガンマ線を検出するガンマ線検出器と、前記ベータ線検出器によるベータ線検出タイミング及び前記ガンマ線検出器によるガンマ線検出タイミングと、前記ベータ線検出信号に含まれる前記位置情報と、前記ガンマ線検出器にて前記対消滅ガンマ線が検出されたかと、に基づいて、前記第１核種の分布像及び前記第２核種の分布に応じた他の分布像を区別して生成可能なイメージング処理部と、を備えたことを特徴とする。

これにより、複数種類の核種の分布を、核種を識別可能な態様で（少なくとも第１核種を他の核種と識別可能な態様で）一度にイメージングすることが可能となる。

本発明の更に他の側面に係るベータ線二次元イメージング装置は、ベータ崩壊によって娘核の励起状態となり、当該ベータ崩壊によるベータ線の放出に続けて娘核の基底状態に遷移する際に固有ガンマ線を放出する核種を含んだ撮像対象から、前記ベータ線を受けることで当該ベータ線を検出し、当該ベータ線の検出位置を二次元で示す位置情報を含んだベータ線検出信号を出力するベータ線検出器と、前記固有ガンマ線を含むガンマ線を検出するガンマ線検出器と、前記ベータ線検出器によるベータ線検出タイミング及び前記ガンマ線検出器によるガンマ線検出タイミングと、前記ベータ線検出信号に含まれる前記位置情報と、前記ガンマ線検出器にて前記固有ガンマ線が検出されたかと、に基づいて、前記核種の分布像を生成可能なイメージング処理部と、を備えたことを特徴とする。

上述の如く形成されたベータ線二次元イメージング装置では、ガンマ線検出器にて固有ガンマ線が検出されたときの位置情報に基づいて核種の分布像を生成することができる。ガンマ線検出器にて固有ガンマ線が検出されたとき、ベータ線検出器に固有ガンマ線は入射していないので、ガンマ線検出器にて固有ガンマ線が検出されたときの位置情報はベータ線の検出位置情報に限定され、その検出位置情報に基づき核種の分布像を生成することで、高解像度の分布像を生成することができる。生成分布像の高解像度の理由については後述の説明からより明らかとなる。

本発明の一側面に係るベータ線二次元イメージング方法は、ベータ崩壊によって娘核の励起状態となり、当該ベータ崩壊によるベータ線の放出に続けて娘核の基底状態に遷移する際に第１固有ガンマ線を放出する第１核種と、ベータ崩壊によって娘核の励起状態となり、当該ベータ崩壊によるベータ線の放出に続けて娘核の基底状態に遷移する際に前記第１固有ガンマ線とは異なるエネルギーを有する第２固有ガンマ線を放出する第２核種とを含んだ撮像対象から、前記第１核種又は前記第２核種に基づくベータ線を受けることで当該ベータ線を検出し、当該ベータ線の検出位置を二次元で示す位置情報を含んだベータ線検出信号を得るベータ線検出ステップと、ガンマ線を検出するステップであって、前記第１固有ガンマ線及び前記第２固有ガンマ線を区別して検出するガンマ線検出ステップと、前記ベータ線検出ステップにおけるベータ線検出タイミング及び前記ガンマ線検出ステップにおけるガンマ線検出タイミングと、前記ベータ線検出信号に含まれる前記位置情報と、前記ガンマ線検出ステップにて前記第１固有ガンマ線及び第２固有ガンマ線の何れかが検出されたかと、に基づいて、前記第１核種の分布像及び前記第２核種の分布像を区別して生成可能なイメージング処理ステップと、を備えたことを特徴とする。

本発明の他の側面に係るベータ線二次元イメージング方法は、ベータ崩壊によって娘核の励起状態となり、当該ベータ崩壊によるベータ線の放出に続けて娘核の基底状態に遷移する際に所定エネルギーの固有ガンマ線を放出する第１核種と、ベータ崩壊によるベータ線の放出により娘核の基底状態に遷移する第２核種とを含んだ撮像対象から、前記第１核種又は前記第２核種に基づくベータ線を受けることで当該ベータ線を検出し、当該ベータ線の検出位置を二次元で示す位置情報を含んだベータ線検出信号を得るベータ線検出ステップと、前記固有ガンマ線を含むガンマ線を検出するガンマ線検出ステップと、前記ベータ線検出ステップにおけるベータ線検出タイミング及び前記ガンマ線検出ステップにおけるガンマ線検出タイミングと、前記ベータ線検出信号に含まれる前記位置情報と、前記ガンマ線検出ステップにて前記固有ガンマ線が検出されたかと、に基づいて、前記第１核種の分布像及び前記第２核種の分布に応じた他の分布像を区別して生成可能なイメージング処理ステップと、を備えたことを特徴とする。

本発明の更に他の側面に係るベータ線二次元イメージング方法は、正のベータ崩壊によりベータ線として陽電子を放出する第１核種及び負のベータ崩壊によりベータ線として電子を放出する第２核種を含んだ撮像対象から、前記第１核種又は前記第２核種に基づくベータ線を受けることで当該ベータ線を検出し、当該ベータ線の検出位置を二次元で示す位置情報を含んだベータ線検出信号を得るベータ線検出ステップと、前記第１核種からのベータ線としての陽電子と前記ベータ線検出器内の電子との対消滅により発生する対消滅ガンマ線を含むガンマ線を検出するガンマ線検出ステップと、前記ベータ線検出ステップにおけるベータ線検出タイミング及び前記ガンマ線検出ステップにおけるガンマ線検出タイミングと、前記ベータ線検出信号に含まれる前記位置情報と、前記ガンマ線検出ステップにて前記対消滅ガンマ線が検出されたかと、に基づいて、前記第１核種の分布像及び前記第２核種の分布に応じた他の分布像を区別して生成可能なイメージング処理ステップと、を備えたことを特徴とする。

本発明の更に他の側面に係るベータ線二次元イメージング方法は、ベータ崩壊によって娘核の励起状態となり、当該ベータ崩壊によるベータ線の放出に続けて娘核の基底状態に遷移する際に固有ガンマ線を放出する核種を含んだ撮像対象から、前記ベータ線を受けることで当該ベータ線を検出し、当該ベータ線の検出位置を二次元で示す位置情報を含んだベータ線検出信号を得るベータ線検出ステップと、前記固有ガンマ線を含むガンマ線を検出するガンマ線検出ステップと、前記ベータ線検出ステップにおけるベータ線検出タイミング及び前記ガンマ線検出ステップにおけるガンマ線検出タイミングと、前記ベータ線検出信号に含まれる前記位置情報と、前記ガンマ線検出ステップにて前記固有ガンマ線が検出されたかと、に基づいて、前記核種の分布像を生成可能なイメージングステップと、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、核種の識別が可能な態様でのイメージングを実現するベータ線二次元イメージング装置及び方法を提供することが可能となる。また本発明によれば、核種のイメージングにおける解像度向上に寄与するベータ線二次元イメージング装置及び方法を提供することが可能となる。

は、本発明の実施形態で想定されるＡタイプの放射性崩壊の様式を示す図である。 は、本発明の実施形態で想定されるＢタイプの放射性崩壊の様式を示す図である。 は、本発明の実施形態で想定されるＡタイプの放射性崩壊の具体例を示す図である。 は、本発明の実施形態で想定されるＢタイプの放射性崩壊の具体例を示す図である。 は、本発明の実施形態に係るイメージング装置の概略構成図である。 は、図５のイメージング装置において、ベータ線を放射する放射性核種の存在位置とベータ線の検出位置との関係を示す図である。 は、図５のイメージング装置におけるベータ線検出器の一構成例を示す図である。 （ａ）及び（ｂ）は、夫々、本発明の実施形態に係るシンチレータの構成例を示す図、及び、ベータ線の検出に関わる３つの位置の関係を示す図である。 は、本発明の実施形態に係るイメージング装置に関し、Ａタイプの放射性崩壊が生じたときの信号の様子を示す図である。 （ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施形態に係るイメージング装置に関し、Ｂタイプの放射性崩壊が生じたときの信号の様子を示す図である。 は、本発明の実施形態に係るガンマ線検出器の構成例を示す図である。 は、本発明の第１実施例に係る画像再構成の概念図である。 は、本発明の第２実施例に係る画像再構成の概念図である。 は、本発明の第３実施例に係る画像再構成の概念図である。 は、本発明の第４実施例に係り、イメージング装置の利用例の説明図である。 は、本発明の第７実施例に係るイメージング装置に関し、負のベータ崩壊が生じたときの信号の様子を示す図である。 （ａ）及び（ｂ）は、本発明の第７実施例に係るイメージング装置に関し、正のベータ崩壊が生じたときの信号の様子を示す図である。 は、本発明の第７実施例に係る画像再構成の概念図である。 （ａ）及び（ｂ）は、本発明の第８実施例に係り、参考イメージング装置の構成と画像再構成の概念図である。 は、本発明の第８実施例に係る画像再構成の概念図である。

以下、本発明の実施形態の例を、図面を参照して具体的に説明する。参照される各図において、同一の部分には同一の符号を付し、同一の部分に関する重複する説明を原則として省略する。尚、本明細書では、記述の簡略化上、情報、信号、物理量又は部材等を参照する記号又は符号を記すことによって、該記号又は符号に対応する情報、信号、物理量又は部材等の名称を省略又は略記することがある。

図１及び図２を参照し、まず、放射性核種（放射能を持つ核種）の放射性崩壊における２つの様式を説明する。図１はＡタイプの放射性崩壊の様式を示し、図２はＢタイプの放射性崩壊の様式を示している。Ａタイプ、Ｂタイプの様式にて放射性崩壊を行う放射性核種を、夫々、Ａタイプ核種、Ｂタイプ核種と称する。また、放射性核種について、ベータ崩壊前の核種を親核と称し、ベータ崩壊後の核種を娘核と称する。

図１に示す如く、Ａタイプ核種では、親核にてベータ崩壊が生じることで娘核の基底状態に遷移する。即ち、Ａタイプ核種のエネルギー準位は、ベータ崩壊によって親核のエネルギー準位から娘核の基底状態のエネルギー準位に遷移する。Ａタイプ核種でのベータ崩壊は、電子（負の電荷を持ったベータ粒子）の放出を伴う負のベータ崩壊であっても良いし、陽電子（正の電荷を持ったベータ粒子）の放出を伴う正のベータ崩壊であっても良い。即ち、ベータ崩壊により、Ａタイプ核種から電子又は陽電子によるベータ線が放出される。Ａタイプの放射性崩壊では、後述のＢタイプのそれと異なり、ガンマ線は放出されない（或いは、ガンマ線が放出されたとしても当該ガンマ線は、後述される本実施形態のイメージング装置１において無視される）。

図２に示す如く、Ｂタイプ核種では、親核にてベータ崩壊が生じることで娘核の励起状態に遷移した後、続けて、ガンマ崩壊により当該Ｂタイプ核種に固有のエネルギーを有するガンマ線（以下、固有ガンマ線と称する）を放出することで娘核の励起状態から娘核の基底状態に遷移する。Ｂタイプ核種の娘核における励起状態と基底状態のエネルギー差が、固有ガンマ線のエネルギーとなる。Ｂタイプ核種において、固有ガンマ線が放出されるタイミングは、核の構造に依存した量子力学的な確率に従う。娘核の励起状態から娘核の基底状態への寿命の指標は半減期として与えられる。Ｂタイプ核種でのベータ崩壊も、Ａタイプ核種でのベータ崩壊と同様、電子（負の電荷を持ったベータ粒子）の放出を伴う負のベータ崩壊であっても良いし、陽電子（正の電荷を持ったベータ粒子）の放出を伴う正のベータ崩壊であっても良い。即ち、ベータ崩壊により、Ｂタイプ核種から電子又は陽電子によるベータ線が放出される。

図３に、Ａタイプの放射性崩壊の一例を示す。Ａタイプ核種の親核である¹⁸Ｆにてベータ崩壊が生じると、１００％の確率で、娘核である¹⁸Ｏの基底状態に遷移する。このときのベータ崩壊は正のベータ崩壊であり、当該ベータ崩壊により陽電子が放出される。

図４に、Ｂタイプの放射性崩壊の一例を示す。Ｂタイプ核種の親核である²²Ｎａは、娘核である²²Ｎｅの基底状態に遷移するまでに、約９９．９６％の確率で²²Ｎｅの励起状態を経由する。この際、ガンマ崩壊により約３．６３ｆｓ（フェムト秒）の半減期にて²²Ｎｅの励起状態から²²Ｎｅの基底状態へと遷移し、当該遷移のときに、エネルギーが１２７５ｋｅＶ（キロエレクトロンボルト）の固有ガンマ線を放出する。²²Ｎａから²²Ｎｅの励起状態への遷移をもたらすベータ崩壊は正のベータ崩壊であり当該ベータ崩壊により陽電子が放出される。尚、Ｂタイプ核種では、親核から娘核の基底状態に遷移するまでの過程において、娘核における複数の励起状態を経由することもある。

［イメージング装置の概略構成］
図５に、本実施形態に係るイメージング装置（ベータ線二次元イメージング装置）１の概略構成図を示す。イメージング装置１は、位置分解型のベータ線検出器であるベータ線検出器１０と、エネルギー分解型のガンマ線検出器であるガンマ線検出器２０と、イメージング処理部３０と、を備える。ＴＧは、イメージング装置１における撮像対象を表している。

実空間においてＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸は互いに直交しているものとし、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸にて定義される三次元空間をＸＹＺ空間と称する。また、Ｘ軸及びＹ軸に平行な二次元平面をＸＹ平面と称する。或る位置のＸ軸成分、Ｙ軸成分、Ｚ軸成分を、夫々、ｘ、ｙ、ｚにて表すと共に、或る点のＸＹＺ空間上での位置を（ｘ，ｙ，ｚ）にて表し、且つ、Ｘ軸成分及びＹ軸成分のみに注目したＸＹ平面上での位置を（ｘ，ｙ）にて表す。更に、説明の便宜上、Ｚ軸の正、負に向かう向きを、夫々、上の向き、下の向きと考える。

撮像対象ＴＧは、Ｘ軸及びＹ軸方向に広がりを持つ二次元状の物体である、或いは、二次元状の撮像対象とみなすことができる物体である。撮像対象ＴＧには、２種類以上のＢタイプ核種が含まれている、或いは、１種類以上のＡタイプ核種と１種類以上のＢタイプ核種が含まれており、それらの核種は撮像対象ＴＧ内においてＸ軸及びＹ軸方向に分布している。

Ａタイプ核種又はＢタイプ核種によって薬剤を標識することができ、Ａタイプ核種及びＢタイプ核種は、夫々に、薬剤に取り込まれた形態で撮像対象ＴＧに含まれていても良い。Ａタイプ核種によって標識された薬剤（即ち、Ａタイプ核種が組み込まれた薬剤）をＡタイププローブと称し、Ｂタイプ核種によって標識された薬剤（即ち、Ｂタイプ核種が組み込まれた薬剤）をＢタイププローブと称する。

―――ベータ線検出器―――
ベータ線検出器１０は、撮像対象ＴＧ中の放射性核種から放射されるベータ線を受けることができるよう、撮像対象ＴＧの下側において撮像対象ＴＧに隣接配置される。ベータ線検出器１０は、撮像対象ＴＧ中の放射性核種から放出されるベータ線を受けることによって当該ベータ線を検出し、自身に対するベータ線の入射を検知する度に、ベータ線検出信号を出力する。ベータ線検出信号は、ベータ線検出器１０に対してベータ線の入射があったことを示すと共に、ベータ線検出器１０におけるベータ線の検出位置を示す位置情報を含む。ここにおけるベータ線の検出位置はＸＹ平面上の位置である。つまり、ベータ線検出信号中の位置情報は、ベータ線の検出位置のＸ軸成分及びＹ軸成分のみを含んでいる。

撮像対象ＴＧは二次元状の撮像対象であって且つベータ線の透過能力は低いため、ベータ線検出器１０内の位置（ｘ₁、ｙ₁、ｚ₂）にてベータ線が検出された場合、当該ベータ線を放出した放射性核種の存在位置は撮像対象ＴＧ内の位置（ｘ₁、ｙ₁、ｚ₁）である可能性が最も高い（図６参照）。故に、Ｘ軸及びＹ軸成分から成る二次元成分にのみ注目した場合、ベータ線の検出位置は、ベータ線を放出する放射性核種の位置とみなすことができる。つまり、ベータ線検出信号に含まれる位置情報は撮像対象ＴＧ内のベータ線を放出する放射性核種の位置のＸ軸成分及びＹ軸成分を表す、と考えることができ、よって、ベータ線検出部１０は撮像対象ＴＧ内のベータ線を放出する放射性核種の位置を二次元で検出する、とも言える。このような機能を有するベータ線検出器は公知のものであり、公知の位置分解型のベータ線検出器をベータ線検出器１０として採用することができる。

ベータ線検出器１０により、ガンマ線も検出することがあるが、ガンマ線は透過力が高いため、イメージングに使用する核種からのベータ線を確実に止めるのに必要十分な厚さ（必要な最低限の厚さ；一般的には数ミリメートル以内）のベータ線検出器１０を用意することにより、殆どのガンマ線はベータ線検出器１０を突き抜ける。

ここでは、図７に示す如く、ベータ線検出器１０が、シンチレータ１１と光検出増幅器１２とから成るシンチレーション検出器にて構成されるものとする。公知の任意のシンチレーション検出器をベータ線検出器１０として用いることができるが、以下、シンチレータ１１及び光検出増幅器１２の構成及び機能を簡単に説明する。

シンチレータ１１は、撮像対象ＴＧ中の放射性核種から放射されるベータ線を受けることができるよう、撮像対象ＴＧの下側において撮像対象ＴＧに隣接配置される。シンチレータ１１は、Ｘ軸及びＹ軸方向に広がる板状のシンチレータ材料であり、ベータ線の入射によりシンチレーション光を発する。この機能を実現できる限り、シンチレータ１１を構成するシンチレータ材料は任意である。

光検出増幅器１２は、シンチレータ１１からのシンチレーション光を受けることができるよう、シンチレータ１１の下側においてシンチレータ１１に隣接配置され光学接合されている。従って、撮像対象ＴＧと光検出増幅器１２との間にシンチレータ１１が挿入されることになる。光検出増幅器１２は、シンチレータ１１からのシンチレーション光を増幅した上で電気信号に変換して出力する。より具体的には、光検出増幅器１２は、シンチレーション光が自身に入射したとき、そのシンチレーション光の入射位置（検出位置）のＸ軸成分及びＹ軸成分を示す情報を上記位置情報（ｘ，ｙ）として含んだ電気信号をベータ線検出信号として出力する。位置のＸ軸成分及びＹ軸成分にのみ注目したとき、光検出増幅器１２におけるシンチレーション光の入射位置は、ベータ線検出器１０におけるベータ線の検出位置（換言すればシンチレータ１１におけるシンチレーション光の発生位置）とみなされ、撮像対象ＴＧにおけるベータ線を放出する放射性核種の位置とみなされる。ここでは、光検出増幅器１２として、ガイガーモードで動作する増倍率の高いアバランシェフォトダイオード（以下、ＡＰＤと称する）をアレイ状に配置して構成されるＭＰＰＣ（登録商標）が用いられるものとする。ガイガーモードとは、ＡＰＤに降伏電圧以上の逆電圧を印加した状態を指す。

ベータ線検出器１０における位置検出の分解能が高まるよう、図８（ａ）に示す如く、板状のシンチレータ材料をＸ軸及びＹ軸方向の夫々に沿って分割して形成されるシンチレータ１１ａ（分割によって得られたアレイ状のシンチレータ群）をシンチレータ１１として用いるようにしても良い。分割によって得られた各シンチレータ材料の端面の内、ＸＹ平面に直交する端面に反射材を設けるようにしても良いし、当該端面を曇らせる（不均一な凹凸を設ける）ようにしても良い。当該端面に到達したシンチレーション光を反射又は拡散させるためである。図８（ａ）のシンチレータ１１ａを用いた場合、撮像対象ＴＧ内の或る位置（ｘ₁，ｙ₁，ｚ₁）からシンチレータ１１ａに向けて放出されたベータ線の多くは当該位置の真下の位置（ｘ₁，ｙ₁，ｚ₂）におけるシンチレータ材料に入射し、当該シンチレータ材料にて発生したシンチレーション光の内、真下に向かうもの以外は、当該シンチレータ材料の端面（ＸＹ平面に直交する端面）にて反射又は拡散されるなどし、結果として、当該シンチレータ材料からのシンチレーション光は位置（ｘ₁，ｙ₁，ｚ₂）の真下の位置（ｘ₁，ｙ₁，ｚ₃）に入射して位置（ｘ₁，ｙ₁，ｚ₃）にて電気信号に変換される確率が高くなる（図８（ｂ）参照）。つまり、ベータ線を放出する放射性核種の、ＸＹ平面上の位置（ｘ₁，ｙ₁）を正確に検出することが可能となる。

或いは、一体且つ板状のシンチレータ材料をシンチレータ１１として用いつつ、当該シンチレータ材料に対しＸ軸及びＹ軸方向の夫々に平行なスリットを設けるようにしても良く、この場合でも、シンチレータ１１ａを用いた場合と同様の作用が得られる。この際、各スリットの端面の内、ＸＹ平面に直交する端面に到達したシンチレーション光が反射又は拡散されるよう、当該端面に反射材を設けるようにしても良いし、当該端面を曇らせる（不均一な凹凸を設ける）ようにしても良い。

上記スリットが設けられない、一体且つ板状のシンチレータ材料をシンチレータ１１として用いることも可能である。この場合、シンチレータ１１内の位置（ｘ₁、ｙ₁、ｚ₂）にてシンチレーション光が発生したとき、そのシンチレーション光の光検出増幅器１２での検出位置はＸＹ平面上で相応の広がりを持つことになるが、シンチレーション光の検出強度は位置（ｘ₁、ｙ₁）において最も大きくなる確率が高いので、信号処理により、本来抽出すべき位置（ｘ₁、ｙ₁）を大まかには画像化することが可能である。

また、ＭＰＰＣ（登録商標）を用いて光検出増幅器１２を形成することを上述したが、ガイガーモードとは異なるノーマルモードで動作するＡＰＤを用いて光検出増幅器１２を形成しても良い。或いは、光電子増倍管にて光検出増幅器１２を構成しても良い。更に或いは、シンチレータ１１を用いることなくベータ線を直接検出する半導体検出器にてベータ線検出器１０を構成するようにしても良い。

近年の信号処理技術の発達により、ピクセルが細かくチャンネル数の多い半導体イメージング用検出器においても、フォトンカウンティングと同様に放射線を一つずつ数え、エネルギーと検出時刻を決定することができるシステムが登場して来ている。この様なシステムを本発明に応用することにより、将来的には十分に解像度の高い画像が得られて行くと予想される。

―――ガンマ線検出器―――
ガンマ線検出器２０は、撮像対象ＴＧ中の放射性核種から放射されるガンマ線を受けることができるよう、撮像対象ＴＧの上側において撮像対象ＴＧから離間して配置される。ガンマ線検出器２０は、ガンマ線（主として撮像対象ＴＧ中の放射性核種からの固有ガンマ線）を受けることによって当該ガンマ線を検出し、自身に対するガンマ線（主として撮像対象ＴＧ中の放射性核種からの固有ガンマ線）の入射を検出する度に、ガンマ線検出信号を出力する。ガンマ線検出信号は、ガンマ線検出器２０に対してガンマ線の入射があったことを示すと共に、入射したガンマ線のエネルギーを示すエネルギー情報Ｅを含む。典型的には例えば、ガンマ線検出器２０に対してガンマ線の入射があったとき、当該ガンマ線のエネルギーに応じた波高値を有するパルス状の電圧信号がガンマ線検出信号として出力される。

例えば、Ｇｅ（ゲルマニウム）による半導体検出器にてガンマ線検出器２０を構成することができる。この場合、ガンマ線検出器２０は、０．２～０．５％程度のエネルギー分解能にて、ガンマ線のエネルギーを検出することが可能である。

但し、Ｇｅ以外の半導体材料（例えば、Ｓｉ、ＣｄＴｅ、ＣｄＺｎＴｅ）を用いて構成される半導体検出器をガンマ線検出器２０として用いても良いし、シンチレーション検出器を用いてガンマ線検出器２０を構成しても良い。一般的にシンチレーション検出器は半導体検出器と比較してエネルギー分解能が劣るが、目的の固有ガンマ線を弁別可能なエネルギー分解能を有していれば良い。

―――イメージング処理部―――
イメージング処理部３０は、ベータ線検出器１０から出力されるベータ線検出信号と、ガンマ線検出器２０から出力されるガンマ線検出信号とに基づいて、撮像対象ＴＧに含まれる対象核種の分布像を生成する。対象核種とは、撮像対象ＴＧに含まれ且つ分布の画像化の対象となる何れかの核種を指し、例えば、撮像対象ＴＧに含まれる何れかの特定のＢタイプ核種であることもあるし、撮像対象ＴＧにＡタイプ核種とＢタイプ核種が含まれている場合には当該Ａタイプ核種と当該Ｂタイプ核種の組み合わせであることもある。

対象核種の分布像とは、ＸＹ平面に平行な面内における対象核種の分布を示す画像を指す。例えば、ＸＹ平面に平行な所定の投影面に対して、撮像対象ＴＧ内の対象核種の存在位置を投影した像が、対象核種の分布像に相当する。対象核種としてのＡタイプ核種により標識された薬剤（即ちＡタイププローブ）が撮像対象ＴＧ内に分布している場合、当該対象核種の分布像は、Ａタイププローブの分布像でもある。同様に、対象核種としてのＢタイプ核種により標識された薬剤（即ちＢタイププローブ）が撮像対象ＴＧ内に分布している場合、当該対象核種の分布像は、Ｂタイププローブの分布像でもある。

イメージング処理部３０は、図５に示す如く、同時計測判別部３１及び画像再構成部３２を備える。

同時計測判別部３１には、ベータ線検出器１０の出力とガンマ線検出器２０の出力とが入力される。同時計測判別部３１は、ベータ線検出器１０によるベータ線の検出とガンマ線検出器２０によるガンマ線の検出が同時に発生したか（換言すれば、ベータ線とガンマ線が同時に計測されたか）を判別し、その判別結果を示す同時計測判別信号を出力する。ここにおける同時とは、所定の時間幅を有する概念であり、ベータ線検出器１０によるベータ線の検出タイミングとガンマ線検出器２０によるガンマ線の検出タイミングとの時間差が所定値以下であれば、それらの検出タイミングは同時であると判別され、そうでなければ、それらの検出タイミングは同時でないと判別される。このような判別を、以下、同時計測判別と称する。

撮像対象ＴＧ内のＡタイプ核種又はＢタイプ核種よりベータ線が放出されるタイミングｔβ₁と、ベータ線検出器１０にて当該ベータ線が検出器１０と相互作用を起こしたタイミングｔβ₂と、ベータ線検出器１０から当該検出結果を示すベータ線検出信号が出力されるタイミングｔβ₃と、当該ベータ線検出信号が同時計測判別部３１に入力されるタイミングｔβ₄との間には有限の時間差がある（時間の経過と共に、タイミングｔβ₁、ｔβ₂、ｔβ₃、ｔβ₄が、この順番で訪れる）。タイミングｔβ₁からタイミングｔβ₄までの時間は、検出器１０の応答及び検出器１０からの信号線の長さ等により決まり、検出器１０を含むベータ線検出器系に固有の長さを持つ。また、検出位置の違いによる時間応答の差や、信号ノイズの影響により、実際にベータ線が放出されたタイミングｔβ₁から同時計測判別部３１にベータ線検出信号が入力されるタイミングｔβ₄までの時間差は時間的広がりを持つ。この時間差の広がりはどれだけ精確に放射線放出時刻を決定できるかを示しており、一般的に時間分解能と呼ばれる。
同様に、実際に撮像対象ＴＧ内のＢタイプ核種よりガンマ線（固有ガンマ線）が放出されるタイミングｔγ₁と、ガンマ線検出器２０にて当該ガンマ線が検出器２０と相互作用を起こしたタイミングｔγ₂と、ガンマ線検出器２０から当該検出結果を示すガンマ線検出信号が出力されるタイミングｔγ₃と、当該ガンマ線検出信号が同時計測判別部３１に入力されるタイミングｔγ₄との間には有限の時間差がある（時間の経過と共に、タイミングｔγ₁、ｔγ₂、ｔγ₃、ｔγ₄が、この順番で訪れる）。ベータ線検出器系と同様に、タイミングｔγ₁及びｔγ₄間の時間差は、検出器２０を含むガンマ線検出器系に固有の長さと固有の時間分解能を持つ。

ベータ線検出器系の応答時間（ｔβ₁からｔβ₄までの時間）とガンマ線検出器系の応答時間（ｔγ₁からｔγ₄までの時間）が同じになるように、応答時間が短い方の検出器系に対し信号遅延回路を入れることで、同時計測判別部３１は、自身に対するベータ線検出信号及びガンマ線検出信号の入力タイミングの差を、ベータ線検出器１０によるベータ線の検出タイミングとガンマ線検出器２０によるガンマ線の検出タイミングとの時間差であるとみなすことができる。上記信号遅延回路を考慮すれば、タイミングｔβ₄、ｔγ₄を、夫々、ベータ線検出器１０（ベータ線検出器系）によるベータ線の検出タイミング、ガンマ線検出器２０（ガンマ線検出器系）によるガンマ線の検出タイミングと解することもできる。同時計測判別部３１は、ベータ線検出器１０からベータ線検出信号が入力されたとき、その入力タイミングよりも後であって且つ当該入力タイミングから所定時間Ｔ_TH内にガンマ線検出器２０からガンマ線検出信号が入力されたか否かを判定し、その判定結果が“肯定”であれば（即ち、ベータ線の検出タイミングから所定時間Ｔ_TH内にガンマ線が検出されれば）、ベータ線とガンマ線（固有ガンマ線を含む）が同時に計測されたと判別して “１”の論理値を有する同時計測判別信号を出力し、そうでなければ、ベータ線とガンマ線（固有ガンマ線を含む）が同時に計測されていないと判別して“０”の論理値を有する同時計測判別信号を出力する。

ベータ線が放出されてから固有ガンマ線が放出されるまでには時間差が存在するが、娘核の励起状態が特別に長い半減期を持たない限りは、その時間はフェムト秒からピコ秒のオーダーであり、一般的な放射線検出器の時間分解能よりも短い。また、ベータ線の飛行時間、ガンマ線の飛行時間、陽電子が放出されてから対消滅を起こすまでの時間もそれぞれ有限であるが、それらは各検出器の時間分解能よりも十分に短い。従って、同時計測判別に使われる時間Ｔ_THは、主としてベータ線検出器１０とガンマ線検出２０についての各時間分解能に依存して決定される。即ち、ベータ線検出器１０によるベータ線の検出時刻決定精度の時間的広がりと、ガンマ線検出器２０によるガンマ線の検出時刻決定精度の時間的広がりとを考慮し、それらの時間的広がりを含むように時間Ｔ_THの長さが決定される。

ベータ線検出器１０にてベータ線が検出される１つの事象をイベントと称する。イメージ処理部３０は、イベントごとに、ベータ線検出器１０の出力とガンマ線検出器２０の出力とに基づいてイベントデータを作成する。

イベントデータは、イメージング装置１に内包されるメモリ（例えばイメージ処理部３０に内包されるメモリ；不図示）に記録されて良い。イベントデータを作成及び記録するための条件（マスタートリガー）は、ベータ線検出器１０において放射線（ベータ線）の検出があったかどうかでのみ設定するのが効率的である。この場合、ガンマ線検出器２０にのみ放射線（ガンマ線）の検出があった場合は、イベントデータは記録されないことになるが、ガンマ線検出器２０からの情報のみでは画像化を行うことはできないので、無駄なデータを取り込まないことになり効率的である。但し、ベータ線検出器１０とガンマ線検出器２０を独立に動作させ、それぞれの検出器からのデータ（イベントデータを形成するデータ）に共通のタイムスタンプを付加して、測定後オフラインで同時計測判別を行う場合は、それぞれの検出器による放射線検出がイベントデータ記録のマスタートリガーとなる。

１つのイベントに対する１つのイベントデータは、当該イベントについてのベータ線検出信号中の位置情報（ｘ，ｙ）と、当該イベントについての同時計測判別信号とを含み、更に、当該イベントについてのガンマ線検出信号中のエネルギー情報Ｅを含み得る。
１つのイベントに対する１つのイベントデータに関し、当該イベントデータに含まれる位置情報（ｘ，ｙ）は、当該イベントにおけるベータ線検出器１０でのベータ線の検出位置を示すと共に、当該イベントにてベータ線を放出した核種の位置を示す。これらの位置は、上述したようにＸ軸方向及びＹ軸方向における位置である。
１つのイベントに対する１つのイベントデータに関し、当該イベントデータに含まれ得るエネルギー情報Ｅは、当該イベントについて検出されたガンマ線のエネルギーを示す。

図９は、Ａタイプ核種のベータ崩壊によるイベント（以下、Ａタイプイベントと称する）の説明図である。Ａタイプイベントでは、Ａタイプ核種がベータ線を放出することで当該Ａタイプ核種の位置を示す位置情報（ｘ，ｙ）を含んだベータ線検出信号が生成されるが、固有ガンマ線は放出されない。従って、Ａタイプイベントにおけるイベントデータは、位置情報（ｘ，ｙ）と“０”の同時計測判別情報とから成り、エネルギー情報Ｅを含まない。尚、Ａタイプ核種のベータ崩壊によるベータ線がベータ線検出器１０にて検出されないこともあるが、そのような事象はイベントを形成しない（Ｂタイプ核種についても同様）。

図１０（ａ）及び（ｂ）は、Ｂタイプ核種のベータ崩壊によるイベント（以下、Ｂタイプイベントと称する）の説明図である。Ｂタイプイベントでは、Ｂタイプ核種がベータ線を放出することで当該Ｂタイプ核種の位置を示す位置情報（ｘ，ｙ）を含んだベータ線検出信号が生成され、一方で、当該Ｂタイプ核種がベータ線に続いて固有ガンマ線を放出することでガンマ線検出信号が生成され得る。Ｂタイプイベントにおいて、図１０（ａ）に示す如く、固有ガンマ線がガンマ線検出器２０に入射して固有ガンマ線が検出された場合にはガンマ線検出信号が生成されるため、イベントデータはベータ線検出信号中の位置情報（ｘ，ｙ）と、“１”の同時計測判別情報と、ガンマ線検出信号中のエネルギー情報Ｅと、を含むことになる。一方、Ｂタイプイベントにおいて、図１０（ｂ）に示す如く、固有ガンマ線がガンマ線検出器２０に入射しなかった場合には固有ガンマ線が検出されないため、イベントデータは、位置情報（ｘ，ｙ）と“０”の同時計測判別情報とから成り、エネルギー情報Ｅを含まない。

ガンマ線検出器２０における固有ガンマ線の検出の立体角を高めれば、Ｂタイプイベントにおいて固有ガンマ線の検出確率が高まるため、当該立体角が高まるように、ガンマ線検出器２０を撮像対象ＴＧに対してなるだけ近接して配置すると共に、撮像対象ＴＧを覆うのに十分な大きさ持つガンマ線検出器２０を使用すると良い。イメージング装置１では、特許文献１（特許第５５２６４３５号公報）に示されたようなＰＥＴ装置での固有ガンマ線の検出の立体角と比べても、２πに近い大きな立体角を容易に実現できる。

また複数のガンマ線検出器を使用することもできる。例えば図１１に示す如く、ガンマ線検出器２０を、撮像対象ＴＧの上方に配置されたガンマ線検出器２０Ａと撮像対象ＴＧの下方に配置されたガンマ線検出器２０Ｂとで構成することで、上記立体角を更に高めることも可能である。この場合、撮像対象ＴＧ及びベータ線検出器１０が、ガンマ線検出器２０Ａとガンマ線検出器２０Ｂとの間に挟まれるようになる。図１１の例では、ガンマ線検出器２０Ａとガンマ線検出器２０Ｂとで１つのガンマ線検出器２０が構成され、ガンマ線検出器２０Ａの出力とガンマ線検出器２０Ｂの出力の論理和にてガンマ線検出器２０の出力信号が形成される。即ち、図１１のガンマ線検出器２０は、ガンマ線検出器２０Ａの存在位置及びガンマ線検出器２０Ｂの存在位置の何れかにてガンマ線（固有ガンマ線を含む）が検出されたとき、ガンマ線検出信号を出力する。

画像再構成部３２は、複数のイベントデータに基づいて画像の再構成処理を行うことで対象核種の分布像を生成する。実際には、得られたイベントデータに含まれる（ｘ，ｙ）のベータ線検出位置情報を、ピクセル化されたＸＹ平面上にヒストグラミングして行くことで、放射能の強度分布を得る。

上述したイメージング装置１の構成及び動作等を、便宜上、基本実施例と称する。以下、複数の実施例の中で、生成される分布像の具体例、イメージング装置１の更なる詳細な構成例、動作例、応用例などを説明する。特に記述無き限り且つ矛盾無き限り、基本実施例に記載の事項が後述の各実施例に適用され、各実施例において基本実施例と矛盾する事項については、各実施例での記載が優先される。また矛盾無き限り、以下に述べる複数の実施例の内、任意の実施例に記載した事項を、他の任意の実施例に適用することもできる（即ち複数の実施例の内の任意の２以上の実施例を組み合わせることも可能である）。

＜＜第１実施例＞＞
第１実施例を説明する。第１実施例では、撮像対象ＴＧに、互いに種類の異なるＢタイプ核種であるＢタイプ核種ＮＣ_B1及びＢタイプ核種ＮＣ_B2が含まれているものとする。撮像対象ＴＧに、Ａタイプ核種が更に含まれていても良いが、ここではＡタイプ核種が含まれていないものとする。Ｂタイプ核種ＮＣ_B1、ＮＣ_B2の固有ガンマ線のエネルギーは、夫々、Ｅ₁、Ｅ₂であり、エネルギーＥ₁及びＥ₂は互いに異なる。ガンマ線検出器２０は、エネルギーＥ₁とエネルギーＥ₂を分解してガンマ線を検出することができる。即ち、ガンマ線検出器２０は、エネルギーＥ₁の固有ガンマ線とエネルギーＥ₂の固有ガンマ線を区別して検出することができる。

ガンマ線検出器２０にて、Ｂタイプ核種ＮＣ_B1から放出された固有ガンマ線が検出されたとき、検出された固有ガンマ線のエネルギーがエネルギーＥ₁であることを示すエネルギー情報Ｅ（以下、エネルギー情報Ｅ₁と称することもある）を含んだガンマ線検出信号が出力され、Ｂタイプ核種ＮＣ_B2から放出された固有ガンマ線が検出されたとき、検出された固有ガンマ線のエネルギーがエネルギーＥ₂であることを示すエネルギー情報Ｅ（以下、エネルギー情報Ｅ₂と称することもある）を含んだガンマ線検出信号が出力される。つまり、エネルギー情報Ｅ₁を含むガンマ線検出信号の出力は、Ｂタイプ核種ＮＣ_B1からの固有ガンマ線がガンマ線検出器２０にて検出されたことを示しており、エネルギー情報Ｅ₂を含むガンマ線検出信号の出力は、Ｂタイプ核種ＮＣ_B2からの固有ガンマ線がガンマ線検出器２０にて検出されたことを示している。

図１２は、第１実施例に係る画像再構成の概念図である。像２００は、撮像対象ＴＧ内におけるＢタイプ核種ＮＣ_B1及びＮＣ_B2の実際の分布を示している。第１実施例では、固有ガンマ線の検出を伴わないイベントについてのイベントデータの集まりであるイベントデータ群２１０と、エネルギーＥ₁の固有ガンマ線の検出を伴うイベントについてのイベントデータの集まりであるイベントデータ群２１１と、エネルギーＥ₂の固有ガンマ線の検出を伴うイベントについてのイベントデータの集まりであるイベントデータ群２１２と、が得られる。

エネルギーＥ₁の固有ガンマ線の検出を伴うイベントについてのイベントデータとは、“１”の同時計測判別信号を含むイベントデータであって、且つ、位置情報（ｘ，ｙ）及びエネルギー情報Ｅ₁を含むイベントデータである。
エネルギーＥ₂の固有ガンマ線の検出を伴うイベントについてのイベントデータとは、“１”の同時計測判別信号を含むイベントデータであって、且つ、位置情報（ｘ，ｙ）及びエネルギー情報Ｅ₂を含むイベントデータである。

固有ガンマ線の検出を伴わないイベントについてのイベントデータとは、固有ガンマ線がガンマ線検出器２０にて検出されないイベントについてのイベントデータであって、典型的には“０”の同時計測判別信号を含むイベントデータであり、従って、位置情報（ｘ，ｙ）を含むがエネルギー情報Ｅは含まない。後述されるように、対消滅等の影響により固有ガンマ線以外のガンマ線がガンマ線検出器２０に入射することもあり、その場合には、イベントデータ中の同時計測判別信号が“１”を示すこともあるが、当該イベントデータ中のエネルギー情報ＥがエネルギーＥ₁又はＥ₂を示していないならば、当該イベントデータは、固有ガンマ線の検出を伴わないイベントについてのイベントデータに分類される。

尚、固有ガンマ線を放出しない核種からのベータ線が検出されたときと同時に、偶発的に、エネルギーＥ₁又はＥ₂と同じエネルギーのガンマ線が検出されることもある。この偶発同時計数と呼ばれる事象は、同時計測を行う装置においては、単位時間当たりの検出回数に依存して頻度が変化するものの常に起こる事象である。イメージング装置１における偶発同時計数については、ＰＥＴで用いられる公知の遅延同時計測によるバックグラウンド除去と同等の手法により補正可能である。

イベントデータ群２１１中の各イベントデータの位置情報（ｘ，ｙ）は、撮像対象ＴＧ中のＢタイプ核種ＮＣ_B1の存在位置のＸ軸成分及びＹ軸成分の検出値を表している。このため、画像再構成部３２は、イベントデータ群２１１中の各イベントデータの位置情報（ｘ，ｙ）をＸＹ平面上にヒストグラミングすることにより、撮像対象ＴＧ内におけるＢタイプ核種ＮＣ_B1の分布像２２１を生成することができる。
つまり、イメージング処理部３０は、ベータ線検出器１０によるベータ線検出タイミングとガンマ線検出器２０によるガンマ線検出タイミングとの時間差が所定時間Ｔ_TH以下であって（即ち、同時計測判別信号が“１”を示していて）且つエネルギー情報Ｅ₁が得られているときの位置情報（ｘ，ｙ）を用いて、Ｂタイプ核種ＮＣ_B1の分布像２２１を生成することができる。換言すれば、イメージング処理部３０は、ベータ線検出器１０によるベータ線検出タイミングから所定時間Ｔ_TH内にガンマ線検出器２０にてエネルギーＥ₁の固有ガンマ線が検出されていることを示すイベントデータ中の位置情報（ｘ，ｙ）を用いて、Ｂタイプ核種ＮＣ_B1の分布像２２１を生成することができる。

イベントデータ群２１２中の各イベントデータの位置情報（ｘ，ｙ）は、撮像対象ＴＧ中のＢタイプ核種ＮＣ_B2の存在位置のＸ軸成分及びＹ軸成分の検出値を表している。このため、画像再構成部３２は、イベントデータ群２１２中の各イベントデータの位置情報（ｘ，ｙ）をＸＹ平面上にヒストグラミングすることにより、撮像対象ＴＧ内におけるＢタイプ核種ＮＣ_B2の分布像２２２を生成することができる。
つまり、イメージング処理部３０は、ベータ線検出器１０によるベータ線検出タイミングとガンマ線検出器２０によるガンマ線検出タイミングとの時間差が所定時間Ｔ_TH以下であって（即ち、同時計測判別信号が“１”を示していて）且つエネルギー情報Ｅ₂が得られているときの位置情報（ｘ，ｙ）を用いて、Ｂタイプ核種ＮＣ_B2の分布像２２２を生成することができる。換言すれば、イメージング処理部３０は、ベータ線検出器１０によるベータ線検出タイミングから所定時間Ｔ_TH内にガンマ線検出器２０にてエネルギーＥ₂の固有ガンマ線が検出されていることを示すイベントデータ中の位置情報（ｘ，ｙ）を用いて、Ｂタイプ核種ＮＣ_B2の分布像２２２を生成することができる。

イベントデータ群２１０中の各イベントデータの位置情報（ｘ，ｙ）は、撮像対象ＴＧ中のＢタイプ核種ＮＣ_B1及びＮＣ_B2の何れかの存在位置のＸ軸成分及びＹ軸成分の検出値を表している。このため、画像再構成部３２は、イベントデータ群２１０中の各イベントデータの位置情報（ｘ，ｙ）をＸＹ平面上にヒストグラミングすることにより、撮像対象ＴＧに含まれる全ての核種（ここではＢタイプ核種ＮＣ_B1及びＮＣ_B2）の分布を重ね合わせたものに相当する分布像２２０を生成することができる。つまり、イメージング処理部３０は、固有ガンマ線の検出を伴わないイベントについてのイベントデータ中の位置情報（ｘ，ｙ）を用いて分布像２２０を生成することができる。

このように、イメージング装置１によれば、複数種類のＢタイプ核種の分布を、互いに区別して一度にイメージングすることが可能となる。

但し、イメージング装置１は、分布像２２０、２２１及び２２２を生成する機能を有しつつも、それらの分布像の内、１つの分布像（特に例えば分布像２２１又は２２２）のみを生成するように動作しても良いし、２つの分布像（特に例えば分布像２２１及び２２２）のみを生成するように動作しても良い。

尚、Ｂタイプ核種からベータ線として陽電子が放出される場合、当該陽電子がシンチレータ１１にてシンチレーション光の生成に寄与した後、当該陽電子と近傍の電子との間で対消滅が発生する。そして、対消滅により発生した５１１ｋｅＶのエネルギーを有するガンマ線がガンマ線検出器２０に入射することもある。従って、ベータ崩壊によって陽電子を放出するＢタイプ核種を撮像対象ＴＧに含める場合においては、対消滅によるガンマ線と固有ガンマ線との区別を可能とするべく、撮像対象ＴＧに含まれる各Ｂタイプ核種として、固有ガンマ線のエネルギーが５１１ｋｅＶと異なるＢタイプ核種を使用すると良い。そして、エネルギーＥ₁とエネルギーＥ₂と５１１ｋｅＶとを分解できる程度のエネルギー分解能をガンマ線検出器２０に持たせると良い。後述の他の実施例においても同様である。

上述の如く、正のベータ崩壊により陽電子を放出する核種について、当該陽電子がベータ線検出器１０に入射すると、最終的には対消滅を起こし、互いに１８０°反対向きに、各々に５１１ｋｅＶのエネルギーを持った２本のガンマ線（対消滅ガンマ線）を生じる。この対消滅ガンマ線がガンマ線検出器２０にて検出されることもある。正のベータ崩壊を行う核種と負のベータ崩壊を行う核種を同時にイメージングする際は、この対消滅ガンマ線の検出の有無により、核種の識別を行うことも可能である。これは後述の他の実施例においても同様であるが、この方法については第７実施例にて詳説する。

また、ベータ線がシンチレータ１１に入射したとき特性Ｘ線が発生することがあり、その特性Ｘ線がガンマ線検出器２０に入射することもある。特性Ｘ線のエネルギー（数ｋｅＶ～百数十ｋｅＶ程度）は固有ガンマ線のエネルギー（例えば３００～２０００ｋｅＶ程度）よりも低く、ガンマ線検出器２０は、そのような特性Ｘ線の検出器２０への入射を阻止するために、低エネルギーであるＸ線を吸収する吸収体を検出器前に有していると良い。後述の他の実施例においても同様である。

撮像対象ＴＧに２種類のＢタイプ核種が含まれている場合について説明したが、撮像対象ＴＧに、対応する固有ガンマ線のエネルギーが互いに異なる３種類以上のＢタイプ核種が含まれていても良い。この場合においても、イメージング装置１は、ベータ線検出タイミング及びガンマ線検出タイミングに基づいて同時計測判別信号に“０”又は“１”を設定しつつ、イベントの発生ごとにイベントデータを生成し、イベントデータの集まりから、３種類以上のＢタイプ核種の分布を互いに区別して一度にイメージングすることができる（後述の他の実施例においても同様）。

より具体的には例えば、Ｂタイプ核種ＮＣ_B1及びＮＣ_B2に加えて、対応する固有ガンマ線のエネルギーがＥ₃であるＢタイプ核種ＮＣ_B3が撮像対象ＴＧに含まれているとき、イメージング処理部３０は、上述の如くＢタイプ核種ＮＣ_B1の分布像２２１及びＢタイプ核種ＮＣ_B2の分布像２２２を生成することが可能であると共に、ベータ線検出器１０によるベータ線検出タイミングとガンマ線検出器２０によるガンマ線検出タイミングとの時間差が所定時間Ｔ_TH以下であって（即ち、同時計測判別信号が“１”を示していて）且つＥ₃のエネルギー情報Ｅが得られているときの位置情報（ｘ，ｙ）を用いて、Ｂタイプ核種ＮＣ_B3の分布像（不図示）を生成することができる。

＜＜第２実施例＞＞
第２実施例を説明する。第２実施例では、撮像対象ＴＧに、Ａタイプ核種ＮＣ_A1と、第１実施例でも述べたＢタイプ核種ＮＣ_B1が含まれており、それら以外の核種は含まれていないものとする。ガンマ線検出器２０は、Ｂタイプ核種ＮＣ_B1から放出される固有ガンマ線を検出することができる、即ち、エネルギーＥ₁の固有ガンマ線を検出することができる。ガンマ線検出器２０にて、Ｂタイプ核種ＮＣ_B1から放出された固有ガンマ線が検出されたとき、検出された固有ガンマ線のエネルギーがエネルギーＥ₁であることを示すエネルギー情報Ｅ（エネルギー情報Ｅ₁）を含んだガンマ線検出信号が出力される。つまり、エネルギー情報Ｅ₁を含むガンマ線検出信号の出力は、Ｂタイプ核種ＮＣ_B1からの固有ガンマ線がガンマ線検出器２０にて検出されたことを示している。

図１３は、第２実施例に係る画像再構成の概念図である。像３００は、撮像対象ＴＧ内におけるＡタイプ核種ＮＣ_A1及びＢタイプ核種ＮＣ_B1の実際の分布を示している。第２実施例では、固有ガンマ線の検出を伴わないイベントについてのイベントデータの集まりであるイベントデータ群３１０と、エネルギーＥ₁の固有ガンマ線の検出を伴うイベントについてのイベントデータの集まりであるイベントデータ群３１１と、が得られる。

エネルギーＥ₁の固有ガンマ線の検出を伴うイベントについてのイベントデータとは、“１”の同時計測判別信号を含むイベントデータであって、且つ、位置情報（ｘ，ｙ）及びエネルギー情報Ｅ₁を含むイベントデータである。

固有ガンマ線の検出を伴わないイベントについてのイベントデータとは、固有ガンマ線がガンマ線検出器２０にて検出されないイベントについてのイベントデータであって、典型的には“０”の同時計測判別信号を含むイベントデータであり、従って、位置情報（ｘ，ｙ）を含むがエネルギー情報Ｅは含まない。第１実施例で述べたように、対消滅等の影響により固有ガンマ線以外のガンマ線がガンマ線検出器２０に入射することもあり、その場合には、イベントデータ中の同時計測判別信号が“１”を示すこともあるが、当該イベントデータ中のエネルギー情報ＥがエネルギーＥ₁を示していないならば、当該イベントデータは、固有ガンマ線の検出を伴わないイベントについてのイベントデータに分類される。

イベントデータ群３１１中の各イベントデータの位置情報（ｘ，ｙ）は、撮像対象ＴＧ中のＢタイプ核種ＮＣ_B1の存在位置のＸ軸成分及びＹ軸成分の検出値を表している。このため、画像再構成部３２は、イベントデータ群３１１中の各イベントデータの位置情報（ｘ，ｙ）をＸＹ平面上にヒストグラミングすることにより、撮像対象ＴＧ内におけるＢタイプ核種ＮＣ_B1の分布像３２１を生成することができる。
つまり、イメージング処理部３０は、ベータ線検出器１０によるベータ線検出タイミングとガンマ線検出器２０によるガンマ線検出タイミングとの時間差が所定時間Ｔ_TH以下であって（即ち、同時計測判別信号が“１”を示していて）且つエネルギー情報Ｅ₁が得られているときの位置情報（ｘ，ｙ）を用いて、Ｂタイプ核種ＮＣ_B1の分布像３２１を生成することができる。換言すれば、イメージング処理部３０は、ベータ線検出器１０によるベータ線検出タイミングから所定時間Ｔ_TH内にガンマ線検出器２０にてエネルギーＥ₁の固有ガンマ線が検出されていることを示すイベントデータ中の位置情報（ｘ，ｙ）を用いて、Ｂタイプ核種ＮＣ_B1の分布像３２１を生成することができる。

第２実施例では、固有ガンマ線を放出する核種はＢタイプ核種ＮＣ_B1のみであるため、各イベントにおいて、固有ガンマ線は検出されるか検出されないかの２パターンに限定される。このため、ガンマ線検出器２０は、固有ガンマ線が検出されたか否かのみを検出すれば足る。そして、イメージング処理部３０は、ベータ線検出器１０によるベータ線検出タイミングとガンマ線検出器２０によるガンマ線検出タイミングとの時間差が所定時間Ｔ_TH以下であって（即ち、同時計測判別信号が“１”を示していて）且つ固有ガンマ線が検出されたイベントの位置情報（ｘ，ｙ）を用いて、Ｂタイプ核種ＮＣ_B1の分布像３２１を生成できる。

イベントデータ群３１０中の各イベントデータの位置情報（ｘ，ｙ）は、撮像対象ＴＧ中のＡタイプ核種ＮＣ_A1及びＢタイプ核種ＮＣ_B1の何れかの存在位置のＸ軸成分及びＹ軸成分の検出値を表している。このため、画像再構成部３２は、イベントデータ群３１０中の各イベントデータの位置情報（ｘ，ｙ）をＸＹ平面上にヒストグラミングすることにより、撮像対象ＴＧに含まれる全ての核種（ここでは核種ＮＣ_A1及びＮＣ_B1）の分布を重ね合わせたものに相当する分布像３２０を生成することができる。つまり、イメージング処理部３０は、固有ガンマ線の検出を伴わないイベントについてのイベントデータ中の位置情報（ｘ，ｙ）を用いて分布像３２０を生成することができる。換言すれば、イメージング処理部３０は、ベータ線検出器１０によるベータ線検出タイミングから所定時間Ｔ_TH内にガンマ線検出器２０にて固有ガンマ線（ここではエネルギーＥ₁の固有ガンマ線）が検出されていないことを示すイベントデータ中の位置情報（ｘ，ｙ）を用いて、分布像３２０を生成することができる。

このように、イメージング装置１によれば、撮像対象ＴＧにＡタイプ核種とＢタイプ核種が混在している場合において、Ｂタイプ核種の分布のみを抽出してイメージングでき、それと同時に、Ａタイプ核種の分布とＢタイプ核種の分布を重ねあわせたものもイメージングできる。

また、分布像３２０と分布像３２１を合成することで、Ａタイプ核種ＮＣ_A1のみの分布を示す分布像（以下、Ａタイプ分布像と称する）を生成することもできる。この合成において、Ａタイプ分布像の注目位置における画素値（画素の輝度値）は、“Ｐ₃₂₀－（（１－ε）／ε）Ｐ₃₂₁ ”によって表される。ここで、Ｐ₃₂₀は注目位置における分布像３２０中の画素値を表し、Ｐ₃₂₁は注目位置における分布像３２１中の画素値を表し、εは撮像対象ＴＧ中の核種から放出される固有ガンマ線のエネルギーに対する検出効率を表す。

但し、イメージング装置１は、分布像３２０及び３２１並びにＡタイプ分布像を生成する機能を有しつつも、それらの分布像の内、１つの分布像（特に例えば分布像３２１）のみを生成するように動作しても良いし、２つの分布像（特に例えば分布像３２１及びＡタイプ分布像）のみを生成するように動作しても良い。

尚、第２実施例におけるガンマ線検出器２０は、エネルギーＥ₁の固有ガンマ線の有無のみを検出すれば足るため、第１実施例の如くエネルギーが互いに異なる複数の固有ガンマ線を区別して検出する必要がある場合と比べ、ガンマ線検出器２０に要求されるエネルギー分解能は低くて良い。

ここで、検出効率εに関して説明を補足する。ガンマ線検出器２０による固有ガンマ線の検出効率εはエネルギーに依存した値となる。また、ガンマ線検出器２０の検出効率εは場所により変わるため、Ｚ軸方向における撮像対象ＴＧの厚みを無視して撮像対象ＴＧが２次元物体であると考えると、検出効率εは２次元位置（ｘ，ｙ）に依存した関数となる。あるエネルギーに対する位置（ｘ，ｙ）での固有ガンマ線の検出効率εを、ε（ｘ，ｙ）で表す。

また、ベータ線検出器１０も場所依存の検出効率を持ち、放射能の定量化を行う際は位置毎の検出回数をヒストグラミングして得た画像に対し補正を行う必要となるが、得られた画像データは、位置に依存した検出効率で補正されているものとする（本実施例以外の各実施例においても同様）。

撮像対象ＴＧにＡタイプ核種とＢタイプ核種が含まれている場合において、撮像対象ＴＧ内のＡタイプ核種、Ｂタイプ核種の実際の二次元分布を、位置（ｘ，ｙ）の関数として、夫々、Ａ（ｘ，ｙ）、Ｂ（ｘ，ｙ）で表すと、固有ガンマ線の検出を伴う画像は“ε（ｘ，ｙ）Ｂ（ｘ，ｙ）”で表される。また、固有ガンマ線の検出を伴わない画像は“Ａ（ｘ，ｙ）＋（１－ε（ｘ，ｙ））Ｂ（ｘ，ｙ）”で表される。ここで、撮像対象ＴＧ中の各核種のベータ線の放出率、及び、撮像対象ＴＧ中のＢタイプ核種がベータ線に続けて固有ガンマ線を放出する確率は、１であると仮定している。

従って、ベータ線と固有ガンマ線の同時検出を伴う画像（本実施例においてイベントデータ群３１１にて形成される画像）をＴ（ｘ，ｙ）とし、且つ、固有ガンマ線の検出を伴わない画像（本実施例においてイベントデータ群３１０にて形成される画像）をＤ（ｘ，ｙ）とすると、撮像対象ＴＧ中のＢタイプ核種の実際の分布は“Ｂ（ｘ，ｙ）＝Ｔ（ｘ，ｙ）／ε（ｘ，ｙ）”となる。また、画像の差し引きにより、撮像対象ＴＧ中のＡタイプ核種の実際の分布を求めることができ、撮像対象ＴＧ中のＡタイプ核種の実際の分布は“Ａ（ｘ，ｙ）＝Ｄ（ｘ，ｙ）－Ｔ（ｘ，ｙ）（１－ε（ｘ，ｙ））／ε（ｘ，ｙ）”となる。実測によりＤ（ｘ，ｙ）及びＴ（ｘ，ｙ）が得られるので、検出効率ε（ｘ，ｙ）を考慮しつつ、上記式を用いて、Ｂ（ｘ，ｙ）、Ａ（ｘ，ｙ）を、夫々、Ｂタイプ核種の分布像（本実施例において分布像３２１）、Ａタイプ核種の分布像（Ａタイプ分布像）として求めれば良い。このような検出効率を考慮して各核種の分布像を導出する方法は、本実施例以外の各実施例においても適用可能である。

＜＜第３実施例＞＞
第３実施例を説明する。第３実施例では、撮像対象ＴＧに、第１又は第２実施例で述べたＡタイプ核種ＮＣ_A1並びにＢタイプ核種ＮＣ_B1及びＮＣ_B2が含まれているものとする。第１実施例で述べたように、Ｂタイプ核種ＮＣ_B1、ＮＣ_B2の固有ガンマ線のエネルギーは、夫々、Ｅ₁、Ｅ₂であり、エネルギーＥ₁及びＥ₂は互いに異なる。ガンマ線検出器２０は、エネルギーＥ₁とエネルギーＥ₂を分解してガンマ線を検出することができる。即ち、ガンマ線検出器２０は、エネルギーＥ₁の固有ガンマ線とエネルギーＥ₂の固有ガンマ線を区別して検出することができる。

ガンマ線検出器２０にて、Ｂタイプ核種ＮＣ_B1から放出された固有ガンマ線が検出されたとき、検出された固有ガンマ線のエネルギーがエネルギーＥ₁であることを示すエネルギー情報Ｅ（エネルギー情報Ｅ₁）を含んだガンマ線検出信号が出力され、Ｂタイプ核種ＮＣ_B2から放出された固有ガンマ線が検出されたとき、検出された固有ガンマ線のエネルギーがエネルギーＥ₂であることを示すエネルギー情報Ｅ（エネルギー情報Ｅ₂）を含んだガンマ線検出信号が出力される。つまり、エネルギー情報Ｅ₁を含むガンマ線検出信号の出力は、Ｂタイプ核種ＮＣ_B1からの固有ガンマ線がガンマ線検出器２０にて検出されたことを示しており、エネルギー情報Ｅ₂を含むガンマ線検出信号の出力は、Ｂタイプ核種ＮＣ_B2からの固有ガンマ線がガンマ線検出器２０にて検出されたことを示している。

図１４は、第３実施例に係る画像再構成の概念図である。像４００は、撮像対象ＴＧ内におけるＡタイプ核種ＮＣ_A1並びにＢタイプ核種ＮＣ_B1及びＮＣ_B2の実際の分布を示している。第３実施例では、固有ガンマ線の検出を伴わないイベントについてのイベントデータの集まりであるイベントデータ群４１０と、エネルギーＥ₁の固有ガンマ線の検出を伴うイベントについてのイベントデータの集まりであるイベントデータ群４１１と、エネルギーＥ₂の固有ガンマ線の検出を伴うイベントについてのイベントデータの集まりであるイベントデータ群４１２と、が得られる。

エネルギーＥ₁の固有ガンマ線の検出を伴うイベントについてのイベントデータとは、“１”の同時計測判別信号を含むイベントデータであって、且つ、位置情報（ｘ，ｙ）及びエネルギー情報Ｅ₁を含むイベントデータである。
エネルギーＥ₂の固有ガンマ線の検出を伴うイベントについてのイベントデータとは、“１”の同時計測判別信号を含むイベントデータであって、且つ、位置情報（ｘ，ｙ）及びエネルギー情報Ｅ₂を含むイベントデータである。

固有ガンマ線の検出を伴わないイベントについてのイベントデータとは、固有ガンマ線がガンマ線検出器２０にて検出されないイベントについてのイベントデータであって、典型的には“０”の同時計測判別信号を含むイベントデータであり、従って、位置情報（ｘ，ｙ）を含むがエネルギー情報Ｅは含まない。第１実施例で述べたように、対消滅等の影響により固有ガンマ線以外のガンマ線がガンマ線検出器２０に入射することもあり、その場合には、イベントデータ中の同時計測判別信号が“１”を示すこともあるが、当該イベントデータ中のエネルギー情報ＥがエネルギーＥ₁又はＥ₂を示していないならば、当該イベントデータは、固有ガンマ線の検出を伴わないイベントについてのイベントデータに分類される。

イベントデータ群４１１中の各イベントデータの位置情報（ｘ，ｙ）は、撮像対象ＴＧ中のＢタイプ核種ＮＣ_B1の存在位置のＸ軸成分及びＹ軸成分の検出値を表している。このため、画像再構成部３２は、イベントデータ群４１１中の各イベントデータの位置情報（ｘ，ｙ）をＸＹ平面上にヒストグラミングすることにより、撮像対象ＴＧ内におけるＢタイプ核種ＮＣ_B1の分布像４２１を生成することができる。
つまり、イメージング処理部３０は、ベータ線検出器１０によるベータ線検出タイミングとガンマ線検出器２０によるガンマ線検出タイミングとの時間差が所定時間Ｔ_TH以下であって（即ち、同時計測判別信号が“１”を示していて）且つエネルギー情報Ｅ₁が得られているときの位置情報（ｘ，ｙ）を用いて、Ｂタイプ核種ＮＣ_B1の分布像４２１を生成することができる。換言すれば、イメージング処理部３０は、ベータ線検出器１０によるベータ線検出タイミングから所定時間Ｔ_TH内にガンマ線検出器２０にてエネルギーＥ₁の固有ガンマ線が検出されていることを示すイベントデータ中の位置情報（ｘ，ｙ）を用いて、Ｂタイプ核種ＮＣ_B1の分布像４２１を生成することができる。

イベントデータ群４１２中の各イベントデータの位置情報（ｘ，ｙ）は、撮像対象ＴＧ中のＢタイプ核種ＮＣ_B2の存在位置のＸ軸成分及びＹ軸成分の検出値を表している。このため、画像再構成部３２は、イベントデータ群４１２中の各イベントデータの位置情報（ｘ，ｙ）をＸＹ平面上にヒストグラミングすることにより、撮像対象ＴＧ内におけるＢタイプ核種ＮＣ_B2の分布像４２２を生成することができる。
つまり、イメージング処理部３０は、ベータ線検出器１０によるベータ線検出タイミングとガンマ線検出器２０によるガンマ線検出タイミングとの時間差が所定時間Ｔ_TH以下であって（即ち、同時計測判別信号が“１”を示していて）且つエネルギー情報Ｅ₂が得られているときの位置情報（ｘ，ｙ）を用いて、Ｂタイプ核種ＮＣ_B2の分布像４２２を生成することができる。換言すれば、イメージング処理部３０は、ベータ線検出器１０によるベータ線検出タイミングから所定時間Ｔ_TH内にガンマ線検出器２０にてエネルギーＥ₂の固有ガンマ線が検出されていることを示すイベントデータ中の位置情報（ｘ，ｙ）を用いて、Ｂタイプ核種ＮＣ_B2の分布像４２２を生成することができる。

イベントデータ群４１０中の各イベントデータの位置情報（ｘ，ｙ）は、撮像対象ＴＧ中の核種ＮＣ_A1、ＮＣ_B1及びＮＣ_B2の何れかの存在位置のＸ軸成分及びＹ軸成分の検出値を表している。このため、画像再構成部３２は、イベントデータ群４１０中の各イベントデータの位置情報（ｘ，ｙ）をＸＹ平面上にヒストグラミングすることにより、撮像対象ＴＧに含まれる全ての核種（ここでは核種ＮＣ_A1、ＮＣ_B1及びＮＣ_B2）の分布を重ね合わせたものに相当する分布像４２０を生成することができる。つまり、イメージング処理部３０は、固有ガンマ線の検出を伴わないイベントについてのイベントデータ中の位置情報（ｘ，ｙ）を用いて分布像４２０を生成することができる。換言すれば、イメージング処理部３０は、ベータ線検出器１０によるベータ線検出タイミングから所定時間Ｔ_TH内にガンマ線検出器２０にてエネルギーＥ₁の固有ガンマ線及びエネルギーＥ₂の固有ガンマ線の何れも検出されていないことを示すイベントデータ中の位置情報（ｘ，ｙ）を用いて、分布像４２０を生成することができる。

このように、イメージング装置１によれば、複数種類のＢタイプ核種の分布を、互いに区別して一度にイメージングすることが可能であると共に、それと同時に、Ａタイプ核種の分布とＢタイプ核種の分布を重ねあわせたものもイメージングできる。また、第２実施例で述べた方法と同様の方法にて分布像４２０～４２２を合成することで、Ａタイプ核種ＮＣ_A1のみの分布を示す分布像（Ａタイプ分布像）を生成することもできる。

但し、イメージング装置１は、分布像４２０～４２２及びＡタイプ分布像を生成する機能を有しつつも、それらの分布像の内、１つの分布像（特に例えば分布像４２１又は４２２）のみを生成するように動作しても良いし、２つの分布像（特に例えば分布像４２１及び４２２、或いは、分布像４２１及びＡタイプ分布像、或いは、分布像４２２及びＡタイプ分布像）のみを生成するように動作しても良いし、３つの分布像（特に例えば分布像４２１及び４２２並びにＡタイプ分布像）のみを生成するように動作しても良い。

これは、特に、後述の放射化分析を行う場合等であって且つ撮像対象ＴＧ内に放射化された複数の様々な核種が生成されている状態において、固有ガンマ線を放出する特定のＢタイプ核種のみを、固有ガンマ線のエネルギーの検出結果に基づき抽出してイメージングするケース等に有益である。

尚、第１実施例で述べたように、撮像対象ＴＧに、対応する固有ガンマ線のエネルギーが互いに異なる３種類以上のＢタイプ核種が含まれていても良い。また、２種類以上のＡタイプ核種が撮像対象ＴＧに含まれていても良い。

＜＜第４実施例＞＞
第４実施例を説明する。第４実施例では、イメージング装置１の利用例を説明する。

薬の開発過程において、どの薬剤が生体中のどの部位に良く集積するのか等の挙動を調べる際、細胞レベル（ペトリ皿等の平面上に培養した細胞）から研究することが一般的に行われる。このような研究にイメージング装置１を利用できる。

例えば、図１５に示す如く、まず前工程として、Ｂタイプ核種ＮＣ_B1により標識された第１Ｂタイププローブ及びＢタイプ核種ＮＣ_B2により標識された第２Ｂタイププローブを含んだ培養液６００中に、或る特性を有する第１細胞の集まりから成る第１細胞群６１０と他の特性を有する第２細胞の集まりから成る第２細胞群６２０を所定時間浸す。これにより、第１Ｂタイププローブ又は第２Ｂタイププローブが、第１又は第２細胞の何れかに取り込まれることが期待される。

上記の前工程の後、培養液６００、第１細胞群６１０及び第２細胞群６２０が収容されていた試験容器中から培養液６００を除去したものを撮像対象ＴＧとして用いて、イメージング装置１にてイメージングを行う。この結果、Ｂタイプ核種ＮＣ_B1の分布像である第１Ｂタイププローブの分布像６３１及びＢタイプ核種ＮＣ_B2の分布像である第２Ｂタイププローブの分布像６３２が得られ、分布像６３１及び６３２から、第１細胞及び第２細胞のどちらに第１Ｂタイププローブが取り込まれ易いのか、第１細胞及び第２細胞のどちらに第２Ｂタイププローブが取り込まれ易いのかを知ることができる。例えば、試験容器中の第１細胞群６１０の存在位置に第１Ｂタイププローブが集中して分布していること及び試験容器中の第２細胞群６２０の存在位置に第２Ｂタイププローブが集中して分布していることが分布像６３１及び６３２から読み取れる場合には、第１細胞及び第２細胞の内、第１Ｂタイププローブは第１細胞の方に取り込まれ易く且つ第２Ｂタイププローブは第２細胞の方に取り込まれ易いということが分かる。

動物実験レベルにおいてもイメージング装置１は有益である。例えば、マウスに対し、Ｂタイプ核種ＮＣ_B1により標識された第１Ｂタイププローブ、Ｂタイプ核種ＮＣ_B2により標識された第２Ｂタイププローブ及びＡタイプ核種ＮＣ_A1により標識されたＡタイププローブを静脈注射又は経口投与し、一定時間の経過後、当該マウスを解剖して当該マウスの組織切片（例えば厚さ５０μｍ程度の組織切片）を作製する。この組織切片を撮像対象ＴＧとして用い、第３実施例で述べた方法を用いれば、当該組織切片に対して図１４の分布像４２０～４２２が得られる。分布像４２０～４２２を参照することで（更にはＡタイプ分布像も参照することで）、マウスのどの部位に、どの核種が集積し易いのか等を知ることができる。例えば、マウスの肝臓の特定部分に癌細胞がある場合において、マウスの肝臓の組織切片を作製してイメージングを行えば、マウスの肝臓に集積していたのは第１Ｂタイププローブのみであるとか、肝臓の特定部位に集積していたのは第２Ｂタイププローブのみであるか等の情報を得ることができる。

また、二次元物体とみなせる程度に厚さの小さい生体組織であれば、切片化を必要とすることなく、撮像対象ＴＧとしてイメージングできる可能性もある。

＜＜第５実施例＞＞
第５実施例を説明する。第５実施例では、イメージング装置１の他の利用例を説明する。

イメージング装置１の撮像対象ＴＧは生体に限定されず、例えば植物を撮像対象ＴＧにすることもできるし、無機物を撮像対象ＴＧにすることもできる。

例えば、ナトリウムと鉄を含んで構成される電池に関し、当該電池の電極膜におけるナトリウムの分布や鉄の分布を知りたいという要望がある場合、前工程として、当該電池を構成するナトリウム（安定同位体の²³Ｎａ）の一部をナトリウムの放射性同位体である²²Ｎａに置換すると共に、当該電池を構成する鉄（安定同位体の⁵⁶Ｆｅ）の一部を鉄の放射性同位体である⁵²Ｆｅに置換する。その後、適宜、当該電池に対して所定の劣化試験を施してから、当該電池の電極膜を撮像対象ＴＧとする。この場合、²²Ｎａ、⁵²Ｆｅが、夫々、Ｂタイプ核種ＮＣ_B1、ＮＣ_B2として機能する。

そうすると、第１実施例で述べた方法により分布像２２０～２２２が得られ（図１２参照）、分布像２２１及び２２２により、当該電池の電極膜におけるナトリウムの分布状態及び鉄の分布状態を個別に知ることができる。

この他、イオン交換膜等の薄膜に蓄積した微量金属等を加速器からのビーム照射により放射化させ、該放射化後の微量金属等を含む薄膜を撮像対象ＴＧにすることもできるし、イオンドープが施された物体を撮像対象ＴＧにすることもできる。また、分布画像のみではなく、例えば単一の細胞に対し或る放射能量のプローブ核種を導入し、点としてその動きを追跡するパーティクルトラッキングに本発明を利用することもできる。

＜＜第６実施例＞＞
第６実施例を説明する。第４及び第５実施例で挙げた利用例は、放射性同位体によるトレーサーを撮像対象ＴＧに含ませておいて当該トレーサーが撮像対象ＴＧ内でどのように分布したのかを分析するトレーサー分析に属するが、イメージング装置１を放射化分析に利用することもできる。

例えば、第５実施例で述べた電池の内、ナトリウムの放射性同位体及び鉄の放射性同位体を含んでいない状態の電池の電極膜に対し、加速器を用いて高エネルギーのガンマ線を照射する。これにより、当該電池の電極膜において、幾つかの元素に核変換が生じて放射性同位体が生成される。この放射性同位体が生成された状態の電極膜を撮像対象ＴＧとする。そうすると例えば、撮像対象ＴＧ内に²²Ｎａ及び⁵²Ｆｅが含まれている場合には、²²Ｎａ、⁵²Ｆｅが、夫々、Ｂタイプ核種ＮＣ_B1、ＮＣ_B2として機能し、第１実施例で述べた方法により分布像２２０～２２２が得られて（図１２参照）、分布像２２１及び２２２により当該電池の電極膜におけるナトリウムの分布状態及び鉄の分布状態を個別に知ることができる。

＜＜第７実施例＞＞
第７実施例を説明する。正のベータ崩壊で放出された陽電子がベータ線検出器１０に入射した場合、陽電子はベータ線検出器１０にエネルギーを与え、最終的にはほぼ停止状態になり近隣の電子（ベータ線検出器１０内の電子）と対消滅を起こす。この対消滅により、互いに１８０°反対向きに、各々に５１１ｋｅＶのエネルギーを持った２本のガンマ線（対消滅ガンマ線）が発生する。この消滅ガンマ線を陽電子と共に検出器１０及び２０にて同時計測することにより、正のベータ崩壊であったことを同定することができる。即ち、正のベータ崩壊を行う核種（以下、正のベータ崩壊核種と称する）と負のベータ崩壊を行う核種（以下、負のベータ崩壊核種と称する）が混在している撮像対象ＴＧにおいて、消滅ガンマ線の計測の有無により、これらを区別して同定することが可能である。この方法について説明を加える。

ガンマ線検出器２０は、正のベータ崩壊核種からの陽電子とベータ線検出器１０内の電子との対消滅により発生した対消滅ガンマ線を受けることができるような位置に配置されている。ガンマ線検出器２０は、ガンマ線（ここでは主として対消滅ガンマ線）を受けることによって当該ガンマ線を検出し、自身に対するガンマ線（ここでは主として対消滅ガンマ線）の入射を検知する度に、ガンマ線検出信号を出力する。上述してきたように、ガンマ線検出信号は、ガンマ線検出器２０に対してガンマ線の入射があったことを示すと共に、入射したガンマ線のエネルギーを示すエネルギー情報Ｅを含む。尚、ガンマ線検出器２０にて検出されるべきガンマ線が対消滅ガンマ線である場合、ガンマ線検出器系の応答時間（ｔγ₁からｔγ₄までの時間）に関して上述したタイミングｔγ₁、ｔγ₂は、夫々、対消滅ガンマ線が発生したタイミング、当該対消滅ガンマ線がガンマ線検出器２０と相互作用を起こしたタイミングであると解される。

同時計測判別部３１は、ベータ線検出器１０からベータ線検出信号が入力されたとき、その入力タイミングよりも後であって且つ当該入力タイミングから所定時間Ｔ_TH内にガンマ線検出器２０からガンマ線検出信号が入力されたか否かを判定し、その判定結果が“肯定”であれば（即ち、ベータ線の検出タイミングから所定時間Ｔ_TH内にガンマ線が検出されれば）、ベータ線とガンマ線（ここでは主として対消滅ガンマ線）が同時に計測されたと判別して “１”の論理値を有する同時計測判別信号を出力し、そうでなければ、ベータ線とガンマ線（ここでは主として対消滅ガンマ線）が同時に計測されていないと判別して“０”の論理値を有する同時計測判別信号を出力する。

図１６は、負のベータ崩壊によるイベント（以下、負のベータ崩壊イベントと称する）の説明図である。負のベータ崩壊イベントでは、負のベータ崩壊核種がベータ線としての電子を放出することで当該ベータ崩壊核種の位置を示す位置情報（ｘ，ｙ）を含んだベータ線検出信号が生成されるが、対消滅ガンマ線は生成されない。従って、負のベータ崩壊イベントにおけるイベントデータは、位置情報（ｘ，ｙ）と“０”の同時計測判別情報とから成り、エネルギー情報Ｅを含まない。尚、負のベータ崩壊核種からのベータ線がベータ線検出器１０にて検出されないこともあるが、そのような事象はイベントを形成しない（正のベータ崩壊核種についても同様）。

図１７（ａ）及び（ｂ）は、正のベータ崩壊によるイベント（以下、正のベータ崩壊イベントと称する）の説明図である。図１７（ａ）及び（ｂ）において、ベータ線検出位置付近から互いに反対向きに伸びる２本の矢印付き破線線分が一対の対消滅ガンマ線を表している。正のベータ崩壊イベントでは、正のベータ崩壊核種がベータ線としての陽電子を放出することで当該ベータ崩壊核種の位置を示す位置情報（ｘ，ｙ）を含んだベータ線検出信号が生成され、一方で、正のベータ崩壊核種からの陽電子とベータ線検出器１０内の電子との対消滅により発生した対消滅ガンマ線がガンマ線検出器２０にて検出されることでガンマ線検出信号が生成され得る。正のベータ崩壊イベントにおいて、図１７（ａ）に示す如く、対消滅ガンマ線がガンマ線検出器２０に入射して対消滅ガンマ線が検出された場合にはガンマ線検出信号が生成されるため、イベントデータは、ベータ線検出信号中の位置情報（ｘ，ｙ）と、“１”の同時計測判別情報と、ガンマ線検出信号中のエネルギー情報Ｅと、を含むことになる。一方、正のベータ崩壊イベントにおいて、図１７（ｂ）に示す如く、対消滅ガンマ線がガンマ線検出器２０に入射しなかった場合には対消滅ガンマ線が検出されないため、イベントデータは、位置情報（ｘ，ｙ）と“０”の同時計測判別情報とから成り、エネルギー情報Ｅを含まない。

対消滅により、互いに反対向きに進行する一対の対消滅ガンマ線が発生するが、ここでは、撮像対象ＴＧの上方にのみガンマ線検出器２０が配置されているものとし、一対の対消滅ガンマ線の内、一方の対消滅ガンマ線のみがガンマ線検出器２０にて検出されうるものとする。但し、図１１に示したように撮像対象ＴＧの上方及び下方の夫々にガンマ線検出器を配置し、双方のガンマ線検出器にて一対の対消滅ガンマ線が同時に検出されたときに限り、対消滅ガンマ線が検出されたものとして取り扱うようにしても良い。

ガンマ線検出器２０にて、対消滅ガンマ線がガンマ線として検出されたとき、検出されたガンマ線のエネルギーが対消滅ガンマ線のエネルギー（５１１ｋｅＶ）であることを示すエネルギー情報Ｅ（以下、エネルギー情報Ｅ₅₁₁と称することもある）を含んだガンマ線検出信号が出力される。つまり、エネルギー情報Ｅ₅₁₁を含むガンマ線検出信号の出力は、対消滅ガンマ線がガンマ線検出器２０にて検出されたことを示している。

図１８は、第７実施例に係る画像再構成の概念図である。ここでは、撮像対象ＴＧに、正のベータ崩壊核種ＮＣ_P1及び負のベータ崩壊核種ＮＣ_N1が含まれているものとする。そうすると、ベータ線検出器１０の検出対象は、正のベータ崩壊核種ＮＣ_P1から放出される陽電子としてのベータ線と、負のベータ崩壊核種ＮＣ_N1から放出される電子としてのベータ線となる。核種ＮＣ_P1及びＮＣ_N1の夫々の放射性崩壊の様式はＡタイプでもＢタイプでも良い。

像７００は、撮像対象ＴＧ内における正のベータ崩壊核種ＮＣ_P1及び負のベータ崩壊核種ＮＣ_N1の実際の分布を示している。第７実施例では、対消滅ガンマ線の検出を伴わないイベントについてのイベントデータの集まりであるイベントデータ群７１０と、対消滅ガンマ線の検出を伴うイベントについてのイベントデータの集まりであるイベントデータ群７１１と、が得られる。

対消滅ガンマ線の検出を伴うイベントについてのイベントデータとは、“１”の同時計測判別信号を含むイベントデータであって、且つ、位置情報（ｘ，ｙ）及びエネルギー情報Ｅ₅₁₁を含むイベントデータである。

対消滅ガンマ線の検出を伴わないイベントについてのイベントデータとは、対消滅ガンマ線がガンマ線検出器２０にて検出されないイベントについてのイベントデータであって、典型的には“０”の同時計測判別信号を含むイベントデータであり、従って、位置情報（ｘ，ｙ）を含むがエネルギー情報Ｅは含まない。対消滅ガンマ線以外のガンマ線がガンマ線検出器２０に入射することもあり、その場合には、イベントデータ中の同時計測判別信号が“１”を示すこともあるが、当該イベントデータ中のエネルギー情報ＥがエネルギーＥ₅₁₁を示していないならば、当該イベントデータは、対消滅ガンマ線の検出を伴わないイベントについてのイベントデータに分類される。

イベントデータ群７１１中の各イベントデータの位置情報（ｘ，ｙ）は、撮像対象ＴＧ中の正のベータ崩壊核種ＮＣ_P1の存在位置のＸ軸成分及びＹ軸成分の検出値を表している。このため、画像再構成部３２は、イベントデータ群７１１中の各イベントデータの位置情報（ｘ，ｙ）をＸＹ平面上にヒストグラミングすることにより、撮像対象ＴＧ内における正のベータ崩壊核種ＮＣ_P1の分布像７２１を生成することができる。

つまり、イメージング処理部３０は、ベータ線検出器１０によるベータ線検出タイミングとガンマ線検出器２０によるガンマ線検出タイミングとの時間差が所定時間Ｔ_TH以下であって（即ち、同時計測判別信号が“１”を示していて）且つエネルギー情報Ｅ₅₁₁が得られているときの位置情報（ｘ，ｙ）を用いて、正のベータ崩壊核種ＮＣ_P1の分布像７２１を生成することができる。換言すれば、イメージング処理部３０は、ベータ線検出器１０によるベータ線検出タイミングから所定時間Ｔ_TH内にガンマ線検出器２０にて対消滅ガンマ線が検出されていることを示すイベントデータ中の位置情報（ｘ，ｙ）を用いて、正のベータ崩壊核種ＮＣ_P1の分布像７２１を生成することができる。

第７実施例では、陽電子を放出する核種は正のベータ崩壊核種ＮＣ_P1のみであるため、各イベントにおいて、対消滅ガンマ線は検出されるか検出されないかの２パターンに限定される。このため、ガンマ線検出器２０は、対消滅ガンマ線が検出されたか否かのみを検出すれば足る。

イベントデータ群７１０中の各イベントデータの位置情報（ｘ，ｙ）は、撮像対象ＴＧ中の負のベータ崩壊核種ＮＣ_N1及び正のベータ崩壊核種ＮＣ_P1の何れかの存在位置のＸ軸成分及びＹ軸成分の検出値を表している。このため、画像再構成部３２は、イベントデータ群７１０中の各イベントデータの位置情報（ｘ，ｙ）をＸＹ平面上にヒストグラミングすることにより、撮像対象ＴＧに含まれる全ての核種（ここでは核種ＮＣ_N1及びＮＣ_P1）の分布を重ね合わせたものに相当する分布像７２０を生成することができる。つまり、イメージング処理部３０は、対消滅ガンマ線の検出を伴わないイベントについてのイベントデータ中の位置情報（ｘ，ｙ）を用いて分布像７２０を生成することができる。換言すれば、イメージング処理部３０は、ベータ線検出器１０によるベータ線検出タイミングから所定時間Ｔ_TH内にガンマ線検出器２０にて対消滅ガンマ線（ここではエネルギーＥ₁の対消滅ガンマ線）が検出されていないことを示すイベントデータ中の位置情報（ｘ，ｙ）を用いて、分布像７２０を生成することができる。

このように、イメージング装置１によれば、撮像対象ＴＧに負のベータ崩壊核種と正のベータ崩壊核種が混在している場合において、正のベータ崩壊核種の分布のみを抽出してイメージングでき、それと同時に、負のベータ崩壊核種の分布と正のベータ崩壊核種の分布を重ねあわせたものもイメージングできる。

また、分布像７２０と分布像７２１を合成することで、負のベータ崩壊核種ＮＣ_N1のみの分布を示す分布像（以下、負のベータ崩壊核種分布像と称する）を生成することもできる。この合成において、負のベータ崩壊核種分布像の注目位置における画素値（画素の輝度値）は、“Ｐ₇₂₀－（（１－ε’）／ε’）Ｐ₇₂₁ ”によって表される。ここで、Ｐ₇₂₀は注目位置における分布像７２０中の画素値を表し、Ｐ₇₂₁は注目位置における分布像７２１中の画素値を表し、ε’は対消滅ガンマ線のエネルギーに対する検出効率を表す。この検出効率ε’は実際には、対消滅ガンマ線の発生位置に依存した値となるが、ここでは位置による依存は補正されているものとしている。検出効率を考慮して各核種の分布像を導出する方法については上述した通りである。

但し、イメージング装置１は、分布像７２０及び７２１並びに負のベータ崩壊核種分布像を生成する機能を有しつつも、それらの分布像の内、１つの分布像（特に例えば分布像７２１）のみを生成するように動作しても良いし、２つの分布像（特に例えば分布像７２１及び負のベータ崩壊核種分布像）のみを生成するように動作しても良い。

本実施例で示した方法を、他の実施例の何れかと組わせることも可能である。例えば、第１実施例で述べた、エネルギーＥ₁の固有ガンマ線を放出するＢタイプ核種ＮＣ_B1及びエネルギーＥ₂の固有ガンマ線を放出するＢタイプ核種ＮＣ_B2が負のベータ崩壊核種であるとした上で、負のベータ崩壊核種ＮＣ_B1及びＮＣ_B2と正のベータ崩壊核種ＮＣ_P1とを撮像対象ＴＧ内に含ませる。そうすると、ベータ崩壊核種ＮＣ_B1及びＮＣ_B2については、夫々の固有ガンマ線のエネルギーから同定可能となる。また、負のベータ崩壊核種ＮＣ_B1及びＮＣ_B2は陽電子を放出しないので、本実施例で述べた方法により対消滅ガンマ信号とベータ線との同時計測にて正のベータ崩壊核種ＮＣ_P1を同定可能となる。つまり、ベータ線検出器１０からのベータ線検出信号及びガンマ線検出器２０からのガンマ線検出信号に基づく、エネルギーＥ₁の固有ガンマ線の検出を伴うイベントについてのイベントデータ、エネルギーＥ₂の固有ガンマ線の検出を伴うイベントについてのイベントデータ、対消滅ガンマ線の検出を伴うイベントについてのイベントデータより、夫々、Ｂタイプ且つ負のベータ崩壊核種ＮＣ_B1の分布像、Ｂタイプ且つ負のベータ崩壊核種ＮＣ_B2の分布像、正のベータ崩壊核種ＮＣ_P1の分布像を個別に生成することができる。

＜＜第８実施例＞＞
第８実施例を説明する。イメージング装置１を用いて複数種類の核種を識別可能な態様でイメージングする方法を上述したが、イメージング装置１は、単一種類の核種のイメージングにおいても有用である。これについて説明する。

第８実施例では、撮像対象ＴＧに上述のＢタイプ核種ＮＣ_B1が含まれているものとする。撮像対象ＴＧに、Ｂタイプ核種ＮＣ_B1以外のＢタイプ核種（例えばＢタイプ核種ＮＣ_B2）やＡタイプ核種が更に含まれていても良いが、ここでは、撮像対象ＴＧにＢタイプ核種ＮＣ_B1以外の核種は含まれていないものとする。上述したように、Ｂタイプ核種ＮＣ_B1の固有ガンマ線のエネルギーはＥ₁で表される。

イメージング装置１によるＢタイプ核種ＮＣ_B1のイメージング方法の説明に先立ち、イメージング装置１との対比に供される参考イメージング装置を説明する。図１９（ａ）に示す如く、参考イメージング装置には、ベータ線検出器１０’と、ベータ線検出器１０’からのベータ線検出信号を受けるイメージング処理部３０’とが設けられているが、ガンマ線検出器２０は設けられていない。ベータ線検出器１０’は上述のベータ線検出器１０と同じ検出器であるが、本実施形態のイメージング装置１に設けられるベータ線検出器１０との区別を明確にするため、参考イメージング装置に設けられるベータ線検出器を符号１０’にて参照する。撮像対象ＴＧに含まれるＢタイプ核種ＮＣ_B1からの放射線がベータ線検出器１０’に入射する。

ベータ線検出器１０’はベータ線を放射線として検出するためのものではあるが、Ｂタイプ核種ＮＣ_B1からのガンマ線がベータ線検出器１０’と相互作用を起こすこともあり、このときにもベータ線検出器１０’にて放射線が検出される（ベータ線検出器１０でも同様）。但し、ベータ線検出器１０’は２種類の放射線（ベータ線とガンマ線）を識別できないため、ベータ線検出器１０’から出力されるベータ線検出信号には、実際には、検出ベータ線についての位置情報と検出ガンマ線についての位置情報が互いに区別できない状態で混在する（ベータ線検出器１０でも同様）。故に、参考イメージング装置において、ベータ線検出器１０’からのベータ線検出信号に基づきイメージング処理部３０’にて画像再構成を行った場合、図１９（ｂ）に示すような、ベータ線の検出とガンマ線の検出を重ね合わせたような画像ＩＭβγがＢタイプ核種ＮＣ_B1の分布像として生成されることとなる。

画像ＩＭβγは、ベータ線の検出による画像ＩＭβとガンマの検出による画像ＩＭγとを重ね合わせたものに相当する。一般に、ガンマ線はベータ線よりも飛程が長いため、ガンマ線の検出による画像ＩＭγは、実際の核種ＮＣ_B1の分布よりも（即ち画像ＩＭβ）よりも広範囲に広がったものとなる（即ち解像度が悪い）。

ベータ線検出器１０’を構成するシンチレーション検出器の厚みを十分に小さくすれば、殆どのガンマ線がシンチレーション検出器を透過するようになるため（即ち殆どのガンマ線がベータ線検出器１０’にて検出されなくなるため）、画像ＩＭβに近い画像を得ることができる。しかしながら、シンチレーション検出器の厚みの減少はベータ線の検出効率の低下を招くため限界がある。シンチレーション検出器の厚みを限界まで小さくしたとしても、ベータ線検出器１０’におけるガンマ線の検出をゼロにすることはできない。

一方、本実施形態に係るイメージング装置１は、ガンマ線検出器２０を利用することで、参考イメージング装置よりも核種ＮＣ_B1の分布像を高解像度にて生成することができる。第８実施例に係るイメージング装置１の動作について説明する。既に述べたように、ガンマ線検出器２０は、Ｂタイプ核種ＮＣ_B1から放出される固有ガンマ線を検出することができる、即ち、エネルギーＥ₁の固有ガンマ線を検出することができる。ガンマ線検出器２０にて、Ｂタイプ核種ＮＣ_B1から放出された固有ガンマ線が検出されたとき、検出された固有ガンマ線のエネルギーがエネルギーＥ₁であることを示すエネルギー情報Ｅ（エネルギー情報Ｅ₁）を含んだガンマ線検出信号が出力される。つまり、エネルギー情報Ｅ₁を含むガンマ線検出信号の出力は、Ｂタイプ核種ＮＣ_B1からの固有ガンマ線がガンマ線検出器２０にて検出されたことを示している。

図２０は、第８実施例に係る画像再構成の概念図である。像８００は、撮像対象ＴＧ内におけるＢタイプ核種ＮＣ_B1の実際の分布を示している。第８実施例では、固有ガンマ線の検出を伴わないイベントについてのイベントデータの集まりであるイベントデータ群８１０と、エネルギーＥ₁の固有ガンマ線の検出を伴うイベントについてのイベントデータの集まりであるイベントデータ群８１１と、が得られる。

エネルギーＥ₁の固有ガンマ線の検出を伴うイベントについてのイベントデータとは、“１”の同時計測判別信号を含むイベントデータであって、且つ、位置情報（ｘ，ｙ）及びエネルギー情報Ｅ₁を含むイベントデータである。

固有ガンマ線の検出を伴わないイベントについてのイベントデータとは、固有ガンマ線がガンマ線検出器２０にて検出されないイベントについてのイベントデータであって、典型的には“０”の同時計測判別信号を含むイベントデータであり、従って、位置情報（ｘ，ｙ）を含むがエネルギー情報Ｅは含まない。第１実施例で述べたように、対消滅等の影響により固有ガンマ線以外のガンマ線がガンマ線検出器２０に入射することもあり、その場合には、イベントデータ中の同時計測判別信号が“１”を示すこともあるが、当該イベントデータ中のエネルギー情報ＥがエネルギーＥ₁を示していないならば、当該イベントデータは、固有ガンマ線の検出を伴わないイベントについてのイベントデータに分類される。

イベントデータ群８１１中の各イベントデータの位置情報（ｘ，ｙ）は、撮像対象ＴＧ中のＢタイプ核種ＮＣ_B1の存在位置のＸ軸成分及びＹ軸成分の検出値を表している。このため、画像再構成部３２は、イベントデータ群８１１中の各イベントデータの位置情報（ｘ，ｙ）をＸＹ平面上にヒストグラミングすることにより、撮像対象ＴＧ内におけるＢタイプ核種ＮＣ_B1の分布像８２１を生成することができる。
つまり、イメージング処理部３０は、ベータ線検出器１０によるベータ線検出タイミングとガンマ線検出器２０によるガンマ線検出タイミングとの時間差が所定時間Ｔ_TH以下であって（即ち、同時計測判別信号が“１”を示していて）且つエネルギー情報Ｅ₁が得られているときの位置情報（ｘ，ｙ）を用いて、Ｂタイプ核種ＮＣ_B1の分布像８２１を生成することができる。換言すれば、イメージング処理部３０は、ベータ線検出器１０によるベータ線検出タイミングから所定時間Ｔ_TH内にガンマ線検出器２０にてエネルギーＥ₁の固有ガンマ線が検出されていることを示すイベントデータ中の位置情報（ｘ，ｙ）を用いて、Ｂタイプ核種ＮＣ_B1の分布像８２１を生成することができる。

第８実施例では、固有ガンマ線を放出する核種はＢタイプ核種ＮＣ_B1のみであるため、各イベントにおいて、固有ガンマ線は検出されるか検出されないかの２パターンに限定される。このため、ガンマ線検出器２０は、固有ガンマ線が検出されたか否かのみを検出すれば足る。そして、イメージング処理部３０は、ベータ線検出器１０によるベータ線検出タイミングとガンマ線検出器２０によるガンマ線検出タイミングとの時間差が所定時間Ｔ_TH以下であって（即ち、同時計測判別信号が“１”を示していて）且つ固有ガンマ線が検出されたイベントの位置情報（ｘ，ｙ）を用いて、Ｂタイプ核種ＮＣ_B1の分布像８２１を生成できる。

イベントデータ群８１０中の各イベントデータの位置情報（ｘ，ｙ）は、撮像対象ＴＧ中のＢタイプ核種ＮＣ_B1の存在位置のＸ軸成分及びＹ軸成分の検出値を表している。但し、イベントデータ群８１０中の各イベントデータの位置情報（ｘ，ｙ）には、ベータ線検出器１０によるベータ線の検出に基づく位置情報に加えてベータ線検出器１０によるガンマ線（固有ガンマ線を含む）の検出に基づく位置情報が含まれる。故に、画像再構成部３２にてイベントデータ群８１０中の各イベントデータの位置情報（ｘ，ｙ）をＸＹ平面上にヒストグラミングしたとき、ベータ線検出器１０におけるベータ線の検出とガンマ線の検出を重ね合わせたような画像８２０が生成されることとなる。画像８２０は、イベントデータ群８１１に基づいて生成されるＢタイプ核種ＮＣ_B1の分布像８２１よりも広い範囲に広がったような画像であり、図１９（ｂ）の画像ＩＭβγに類するものである。

一方、分布像８２１の元となるイベントデータは、ベータ線と固有ガンマ線とが同時計測されたイベントについてのデータであるので、当該イベントにおいてベータ線検出器１０にガンマ線（固有ガンマ線を含む）は入射していない。故に当該イベントについての位置情報から生成された画像（即ち分布像８２１）は、ベータ線の分布のみを抜き出したものであると言え、高い解像度を有する。このように、イメージング装置１によれば、単一種類のＢタイプ核種を高い解像度にてイメージングできる。

本実施形態に係るイメージング装置１に関し、上述の第７実施例まででは、イメージングに使用する核種からのベータ線を確実に止めるのに必要十分な厚さ（必要な最低限の厚さ；一般的には数ミリメートル以内）のベータ線検出器１０を用意することで、殆どのガンマ線がベータ線検出器１０を突き抜けると想定し、ベータ線検出器１０からのベータ線検出信号にガンマ線の検出に基づく位置情報が含まれていないと仮定している。第８実施例に示した内容は、ベータ線検出器１０でのガンマ線の検出が無視できない程度のノイズとなるようなケースにおいて有益であると言える。勿論、ベータ線検出器１０でのガンマ線の検出がゼロになることは無いので、程度の多少はあれど任意のケースにおいて、本実施形態に係るイメージング装置１は、参考イメージング装置よりもＢタイプ核種の分布像の高解像度化に寄与すると言える。

尚、ベータ線検出１０にてベータ線だけでなくガンマ線も検出されうることを考慮すれば、ベータ線検出器１０に関して、以下のように表現することもできる。
ベータ線検出器１０は、撮像対象ＴＧ中の放射性核種から放出される放射線を受けることによって当該放射線を検出し、自身に対する放射線の入射を検知する度に、ベータ線検出信号を出力する。ベータ線検出器１０にて検出される放射線は主としてベータ線であるが、ベータ線検出器１０にて検出される放射線がガンマ線であることをも考慮すると、ベータ線検出器１０からのベータ線検出信号を放射線検出信号と読み替えることもでき、当該放射線検出信号は、ベータ線検出器１０に対して放射線の入射があったことを示すと共にベータ線検出器１０における放射線の検出位置を示す位置情報を含む。また、ベータ線検出器１０にて検出される放射線がガンマ線であることをも考慮すると、上述のベータ線検出タイミングをベータ線検出器１０による放射線検出タイミングと読み替えることもできる。

＜＜第９実施例＞＞
第９実施例を説明する。イメージング処理部３０において、ベータ線検出信号及びガンマ線検出信号から対象核種の分布像を形成する処理は、基本的にハードウェアとソフトウェアの組み合わせにて実現されるが、イメージング処理部３０にて実現される機能の一部（例えば、ベータ線検出器２０の出力信号から位置情報を導出する処理、同時計測判別の処理）は、ハードウェアで実現される場合もあるし、ソフトウェアで実現される場合もある。特に、同時計測判別をソフトウェアで実現する際は、イベントデータを形成する検出器１０の出力信号のデータ及び検出器２０の出力信号のデータの夫々に対し共通のタイムスタンプを付加してメモリ（不図示）上に蓄積しておき、蓄積したデータについてタイムスタンプをもとにソフトウェア上で同時計測判別を行う。

特定の機能をソフトウェアにて実現する場合、その特定の機能をプログラムとして記述しておき、該プログラムをプログラム実行装置（例えば、イメージング処理部３０を構成するマイクロコンピュータ）上で実行することによって、その特定の機能を実現するようにしてもよい。上記プログラムは任意の記録媒体に記憶及び固定されうる。上記プログラムを記憶及び固定する記録媒体はイメージング処理部３０と異なる機器（サーバ機器等）に搭載又は接続されても良い。

＜＜第１０実施例＞＞
第１０実施例を説明する。イメージング装置１においては、Ａタイプ核種として、Ａタイプの放射性崩壊を行う任意の核種を利用することができ、Ｂタイプ核種として、Ｂタイプの放射性崩壊を行う任意の核種を利用することができる。

例えば、正のベータ崩壊により陽電子の放出を行うＡタイプ核種として、¹¹Ｃ、¹³Ｎ、¹⁸Ｆ、の内の何れか１つ以上の核種を、撮像対象ＴＧに含めるべきＡタイプ核種とすることができる。但し、ここで挙げた核種は、正のベータ崩壊後、１００％の確率で娘核の基底状態に遷移する代表的なものであり、正のベータ崩壊により、高い確率で娘核の励起状態を経由せずに娘核の基底状態に遷移する他の核種についても、正のベータ崩壊を行うＡタイプ核種とみなして利用可能である。

例えば、負のベータ崩壊（電子の放出を伴うベータ崩壊）を行うＡタイプ核種として、³²Ｐ、³³Ｐ、⁴²Ａｒ、⁶⁶Ｎｉ、⁹⁰Ｙ、¹⁰⁶Ｒｕ、¹¹⁸Ｃｄ、¹²¹Ｓｎ、¹⁴³Ｐｒ、²⁰⁹Ｐｂ、及び、²¹⁰Ｐｂ、の内の何れか１つ以上の核種を、撮像対象ＴＧに含めるべきＡタイプ核種とすることができる。但し、ここで挙げた核種は、負のベータ崩壊後、１００％の確率で娘核の基底状態に遷移する代表的なものであり、負のベータ崩壊により、高い確率で娘核の励起状態を経由せずに娘核の基底状態に遷移する他の核種についても、負のベータ崩壊を行うＡタイプ核種とみなして利用可能である。

例えば、正のベータ崩壊により陽電子の放出を行うＢタイプ核種としては、¹⁴Ｏ、²²Ｎａ、^34mＣｌ、³⁸Ｋ、⁴⁴Ｓｃ、⁴⁸Ｖ、⁵²Ｍｎ、^52mＭｎ、⁵²Ｆｅ、⁶⁰Ｃｕ、⁷²Ａｓ、⁷⁶Ｂｒ、^82mＲｂ、^94mＴｃ、^104mＡｇ、^110mＩｎ、及び、¹²⁴Ｉ、の内の何れか１つ以上の核種を、撮像対象ＴＧに含めるべきＢタイプ核種とすることができる。但し、ここで挙げた核種は、固有ガンマ線の放出率が９割前後と高い代表的なものであり、放出率がこれらよりも低い他の核種についても利用可能である。

例えば、負のベータ崩壊（電子の放出を伴うベータ崩壊）を行うＢタイプ核種として、²⁴Ｎａ、²⁷Ｍｇ、³⁸Ｓ、⁴³Ｋ、⁴⁶Ｓｃ、⁴⁷Ｃａ、⁴⁸Ｓｃ、⁵⁵Ｍｎ、⁶⁰Ｃｏ、⁷²Ｎｎ、⁷²Ｇａ、⁷⁸Ｇｅ、⁸²Ｂｒ、⁹²Ｓｒ、⁹⁵Ｎｂ、⁹⁶Ｎｂ、¹⁰³Ｒｕ、¹³⁰Ｉ、¹³²Ｉ、¹³⁴Ｃｓ、¹³⁵Ｘｅ、^148mＰｍ、¹⁶⁰Ｔｂ、¹⁹²Ｉｒ、¹⁹⁸Ａｕ、及び、²⁰³Ｈｇ、の内の何れか１つ以上の核種を、撮像対象ＴＧに含めるべきＢタイプ核種とすることができる。但し、ここで挙げた核種は、固有ガンマ線の放出率が９割前後と高い代表的なものであり、放出率がこれらよりも低い他の核種についても利用可能である。

特許文献１（特許第５５２６４３５号公報）に示された方法は、陽電子放出に伴って生じる対消滅を利用する方法であるため、正のベータ崩壊を行う核種しか利用することができない。これに対し、本実施形態に係るイメージング装置１は、ベータ線を直接イメージングする方法を採用しているため、正のベータ崩壊を行う核種だけでなく、負のベータ崩壊を行う核種も利用可能である。これは、非常に大きなメリットをもたらす。

例えば、ナトリウムの放射性同位体である²⁴Ｎａやカルシウムの放射性同位体である⁴⁷Ｃａは、負のベータ崩壊を行うＢタイプ核種であるが故に、特許文献１の方法では利用できないが、本実施形態のイメージング装置１では利用できる。周知の如く、ナトリウムやカルシウムは生命活動維持のために重要な役割を担っている。従って、イメージング装置１において、²⁴Ｎａ及び⁴⁷ＣａをＢタイプ核種として用いて区別してイメージングするようにすれば、撮像対象ＴＧとしての生体内のナトリウムとカルシウムの挙動を同時に知ることが可能となる。或いは、⁴⁷Ｃａを含む複数種類の放射性核種を含んだ生体を撮像対象ＴＧとしてイメージングすれば、生体内のカルシウムの挙動を他の核種と区別して知ることが可能となる（ナトリウムについても同様）。

尚、放射性核種の中には、親核から娘核の基底状態に遷移する過程において、固有ガンマ線を放出しないことが支配的であるものの、小さい確率（例えば１％未満の確率）で固有ガンマ線を放出する放射性核種もある。このような放射性核種は、厳密にはＢタイプ核種と言えるが、そのような放射性核種を、イメージング装置１では、Ａタイプ核種として取り扱うことも可能である。

小さい確率で固有ガンマ線を放出することがあるものの、イメージング装置１においてＡタイプ核種として取り扱われる放射性核種を、便宜上、疑似Ａタイプ核種と称する。疑似Ａタイプ核種から放出され得る固有ガンマ線は、イメージング処理部３０での画像の再構成処理において無視される。例えば、図１４に対応する第３実施例において、疑似Ａタイプ核種がＡタイプ核種ＮＣ_A1として利用される場合、或るイベントについてのガンマ線検出信号中のエネルギー情報ＥがエネルギーＥ₁又はＥ₂を示していないならば、同時計測判別信号の如何に依らず、当該イベントを固有ガンマ線の検出を伴わないイベントとして取り扱って当該イベントのイベントデータをイベントデータ群４１０に分類すれば良い（但し、疑似Ａタイプ核種から放出され得る固有ガンマ線のエネルギーは、エネルギーＥ₁及びＥ₂と相違し、使用するガンマ線検出器により弁別可能であるものとする）。

また、Ｂタイプの放射性崩壊を行う核種によっては、ベータ崩壊後に励起状態に遷移するが、その励起状態の寿命として非常に長い半減期を持つもの（核異性体又はアイソマーと呼ばれる）もある。励起状態の半減期としては、１ナノ秒以下のものから何年にも及ぶものもあるが、同時計測のタイムウインドウ以上に寿命が長い場合は、陽電子又は電子の放出と固有ガンマ線の放出とが連続しているものとして検出されないため、固有ガンマ線を核種の識別に使用することはできない。

また、負のベータ崩壊核種は中性子が過剰な核種であるため原子炉などによる中性子照射によっても製造が可能であり、陽子が過剰な核種であって、サイクロトロン等の加速器による荷電粒子の照射を必要とする正のベータ崩壊核種よりも製造コストがかからない場合が多い。

＜＜第１１実施例＞＞
第１１実施例を説明する。上述してきたように、固有ガンマ線は核種に固有のエネルギーを持っているため、これを計測することにより核種を同定することが可能となるが、これは、固有ガンマ線の全エネルギーがガンマ線検出器２０にて検出されることを前提としている。しかし、実際には、ガンマ線検出器２０では、全エネルギー吸収の他に、コンプトン散乱などによる部分エネルギー吸収も起こる。特にコンプトン散乱により生じる部分エネルギー吸収に関しては散乱角度により連続的に吸収エネルギーが変化するため、ガンマ線検出器２０の検出結果から得られるエネルギースペクトルにおいて、全エネルギー吸収によるピークよりエネルギー的に低い部分に、部分エネルギー吸収に対応する成分が連続成分として現れる。このため、相対的に高いエネルギーを有する第１の固有ガンマ線を放出する第１のＢタイプ核種と相対的に低いエネルギーを有する第２の固有ガンマ線を放出する第２のＢタイプ核種とが撮像対象ＴＧに含まれているとき、第１の固有ガンマ線の部分エネルギー吸収によるスペクトル成分と、第２の固有ガンマ線の全エネルギー吸収によるスペクトル成分とが重なり合う。また、それらのスペクトル成分と、陽電子の対消滅ガンマ線（対消滅により発生した５１１ｋｅＶのガンマ線）の全エネルギー吸収又は部分エネルギー吸収によるスペクトル成分とが重なり合うこともある。

ガンマ線検出器２０の検出結果から得られるエネルギースペクトルにおいて、全エネルギー吸収に対応するピークの前後に存在する部分エネルギー吸収による連続成分が、ピークに重なった連続成分と同じであるとみなした上で、ピークの部分から当該連続成分を差し引けば、これらの重なりによるバックグランドを除去可能である。また、ガンマ線検出器２０としてエネルギー分解能が十分に高いガンマ線検出器を使い、全エネルギー吸収イベント（ガンマ線検出器２０での全エネルギー吸収を伴うイベント）によるピーク幅を狭くすることにより、上記重なりによるバックグランドを減らすことができる。

また、部分エネルギー吸収イベント（ガンマ線検出器２０での部分エネルギー吸収を伴うイベント）については、以下のようにすることで固有ガンマ線の検出効率を向上させることが可能である。説明の具体化のため、エネルギーＥ₁の固有ガンマ線を放出する上述のＢタイプ核種ＮＣ_B1に注目する。核種ＮＣ_B1からの固有ガンマ線がガンマ線検出器２０にて部分エネルギー吸収されたとき、エネルギーＥ₁未満のエネルギーがガンマ線検出器２０にて検出されることになるが、エネルギーＥ₁より小さな所定のエネルギー閾値以上のエネルギーが検出されたならば、固有ガンマ線が検出されたと判断するようにする。このエネルギー閾値は、ガンマ線検出器２０のエネルギー分解能を考慮した上で、固有ガンマ線と異なるガンマ線による成分が混じり込まない範囲において設定されると良い。これにより、固有ガンマ線の部分エネルギー吸収が生じたときにおいても、固有ガンマ線が検出されることになるため、固有ガンマ線の検出効率の向上が見込める。

上記の通り、部分エネルギー吸収イベントについては、他の核種の全エネルギー吸収イベントと重なることによる識別精度の低下や、エネルギー閾値の設定による検出効率の向上が考えられるが、上述の各実施例においては、説明の具体化及び簡略化のため、全エネルギー吸収によるイベントを用いた識別方法を前提とした説明を設けている。

尚、解像度向上のための手法として、シンチレーション光（可視光）の屈折又は反射を利用したレンズ等により拡大画像を得る方法が知られていると上述したが、その方法に属する方式の内、イベント毎にシンチレーション光のカウントが可能な方式であれば、本発明に応用できる。

＜＜発明の考察＞＞
本発明について考察する。

本発明の一側面に係るイメージング装置Ｗ₁は（特に例えば図５及び図１２参照）、ベータ線二次元イメージング装置であって、ベータ崩壊によって娘核の励起状態となり、当該ベータ崩壊によるベータ線の放出に続けて娘核の基底状態に遷移する際に第１固有ガンマ線を放出する第１核種（例えばＢタイプ核種ＮＣ_B1）と、ベータ崩壊によって娘核の励起状態となり、当該ベータ崩壊によるベータ線の放出に続けて娘核の基底状態に遷移する際に前記第１固有ガンマ線とは異なるエネルギーを有する第２固有ガンマ線を放出する第２核種（例えばＢタイプ核種ＮＣ_B2）とを含んだ撮像対象（ＴＧ）から、前記第１核種又は前記第２核種に基づくベータ線を受けることで当該ベータ線を検出し、当該ベータ線の検出位置を二次元で示す位置情報を含んだベータ線検出信号を出力するベータ線検出器（１０）と、ガンマ線を検出する検出器であって、前記第１固有ガンマ線及び前記第２固有ガンマ線を区別して検出するガンマ線検出器（２０）と、前記ベータ線検出器によるベータ線検出タイミング及び前記ガンマ線検出器によるガンマ線検出タイミングと、前記ベータ線検出信号に含まれる前記位置情報と、前記ガンマ線検出器にて前記第１固有ガンマ線及び第２固有ガンマ線の何れかが検出されたかと、に基づいて、前記第１核種の分布像（例えば分布像２２１）及び前記第２核種の分布像（例えば分布像２２２）を区別して生成可能なイメージング処理部（３０）と、を備えたことを特徴とする。

これにより、複数種類の核種の分布を、核種を識別可能な態様で一度にイメージングすることが可能となる。また、ベータ線を直接イメージングする方法を採用しているため、正のベータ崩壊を行う核種だけでなく、負のベータ崩壊を行う核種も利用可能であり、有益である。

具体的には例えば、イメージング装置Ｗ₁において、前記イメージング処理部は、前記ベータ線検出タイミングから所定時間内に前記第１固有ガンマ線が検出されたときの前記位置情報を用いて前記第１核種の分布像を生成し、前記ベータ線検出タイミングから前記所定時間内に前記第２固有ガンマ線が検出されたときの前記位置情報を用いて前記第２核種の分布像を生成すると良い。

本発明の一側面に係るイメージング装置Ｗ₂は（特に例えば図５及び図１３参照）、ベータ線二次元イメージング装置であって、ベータ崩壊によって娘核の励起状態となり、当該ベータ崩壊によるベータ線の放出に続けて娘核の基底状態に遷移する際に所定エネルギーの固有ガンマ線を放出する第１核種（例えばＢタイプ核種ＮＣ_B1）と、ベータ崩壊によるベータ線の放出により娘核の基底状態に遷移する第２核種（例えばＡタイプ核種ＮＣ_A1）とを含んだ撮像対象（ＴＧ）から、前記第１核種又は前記第２核種に基づくベータ線を受けることで当該ベータ線を検出し、当該ベータ線の検出位置を二次元で示す位置情報を含んだベータ線検出信号を出力するベータ線検出器（１０）と、前記固有ガンマ線を含むガンマ線を検出するガンマ線検出器（２０）と、前記ベータ線検出器によるベータ線検出タイミング及び前記ガンマ線検出器によるガンマ線検出タイミングと、前記ベータ線検出信号に含まれる前記位置情報と、前記ガンマ線検出器にて前記固有ガンマ線が検出されたかと、に基づいて、前記第１核種の分布像（例えば分布像３２１）及び前記第２核種の分布に応じた他の分布像（例えば分布像３２０又はＡタイプ分布像）を区別して生成可能なイメージング処理部（３０）と、を備えたことを特徴とする。

これにより、複数種類の核種の分布を、核種を識別可能な態様で一度にイメージングすることが可能となる。また、ベータ線を直接イメージングする方法を採用しているため、正のベータ崩壊を行う核種だけでなく、負のベータ崩壊を行う核種も利用可能であり、有益である。

具体的には例えば、イメージング装置Ｗ₂において、前記イメージング処理部は、前記ベータ線検出タイミングから所定時間内に前記固有ガンマ線が検出されたときの前記位置情報を用いて前記第１核種の分布像を生成し、それ以外の前記位置情報を用いて、前記第１核種の分布と前記第２核種の分布を重ねあわせた分布像を生成すると良い。

また、イメージング装置Ｗ₁及びＷ₂の夫々において、負のベータ崩壊が生じる核種を、前記第１核種及び前記第２核種の一方又は双方に用いることが可能である。

本発明の一側面に係るイメージング装置Ｗ₃は（特に例えば図５及び図１８参照）、ベータ線二次元イメージング装置であって、正のベータ崩壊によりベータ線として陽電子を放出する第１核種（例えば正のベータ崩壊核種ＮＣ_P1）及び負のベータ崩壊によりベータ線として電子を放出する第２核種（例えば負のベータ崩壊核種ＮＣ_N1）を含んだ撮像対象（ＴＧ）から、前記第１核種又は前記第２核種に基づくベータ線を受けることで当該ベータ線を検出し、当該ベータ線の検出位置を二次元で示す位置情報を含んだベータ線検出信号を出力するベータ線検出器（１０）と、前記第１核種からのベータ線としての陽電子と前記ベータ線検出器内の電子との対消滅により発生する対消滅ガンマ線を含むガンマ線を検出するガンマ線検出器（２０）と、前記ベータ線検出器によるベータ線検出タイミング及び前記ガンマ線検出器によるガンマ線検出タイミングと、前記ベータ線検出信号に含まれる前記位置情報と、前記ガンマ線検出器にて前記対消滅ガンマ線が検出されたかと、に基づいて、前記第１核種の分布像（例えば分布像７２１）及び前記第２核種の分布に応じた他の分布像（例えば分布像７２０又は負のベータ崩壊核種分布像）を区別して生成可能なイメージング処理部（３０）と、を備えたことを特徴とする。

これにより、複数種類の核種の分布を、核種を識別可能な態様で一度にイメージングすることが可能となる。また、ベータ線を直接イメージングする方法を採用しているため、正のベータ崩壊を行う核種だけでなく、負のベータ崩壊を行う核種も利用可能であり、有益である。

具体的には例えば、イメージング装置Ｗ₃において、前記イメージング処理部は、前記ベータ線検出タイミングから所定時間内に前記対消滅ガンマ線が検出されたときの前記位置情報を用いて前記第１核種の分布像を生成し、それ以外の前記位置情報を用いて、前記第１核種の分布と前記第２核種の分布を重ねあわせた分布像を生成すると良い。

本発明の一側面に係るイメージング方法Ｗ_1Aは、ベータ線二次元イメージング方法であって、ベータ崩壊によって娘核の励起状態となり、当該ベータ崩壊によるベータ線の放出に続けて娘核の基底状態に遷移する際に第１固有ガンマ線を放出する第１核種と、ベータ崩壊によって娘核の励起状態となり、当該ベータ崩壊によるベータ線の放出に続けて娘核の基底状態に遷移する際に前記第１固有ガンマ線とは異なるエネルギーを有する第２固有ガンマ線を放出する第２核種とを含んだ撮像対象から、前記第１核種又は前記第２核種に基づくベータ線を受けることで当該ベータ線を検出し、当該ベータ線の検出位置を二次元で示す位置情報を含んだベータ線検出信号を得るベータ線検出ステップと、ガンマ線を検出するステップであって、前記第１固有ガンマ線及び前記第２固有ガンマ線を区別して検出するガンマ線検出ステップと、前記ベータ線検出ステップにおけるベータ線検出タイミング及び前記ガンマ線検出ステップにおけるガンマ線検出タイミングと、前記ベータ線検出信号に含まれる前記位置情報と、前記ガンマ線検出ステップにて前記第１固有ガンマ線及び第２固有ガンマ線の何れかが検出されたかと、に基づいて、前記第１核種の分布像及び前記第２核種の分布像を区別して生成するイメージング処理ステップと、を備えたことを特徴とする。

本発明の一側面に係るイメージング方法Ｗ_2Aは、ベータ線二次元イメージング方法であって、ベータ崩壊によって娘核の励起状態となり、当該ベータ崩壊によるベータ線の放出に続けて娘核の基底状態に遷移する際に所定エネルギーの固有ガンマ線を放出する第１核種と、ベータ崩壊によるベータ線の放出により娘核の基底状態に遷移する第２核種とを含んだ撮像対象から、前記第１核種又は前記第２核種に基づくベータ線を受けることで当該ベータ線を検出し、当該ベータ線の検出位置を二次元で示す位置情報を含んだベータ線検出信号を得るベータ線検出ステップと、前記固有ガンマ線を含むガンマ線を検出するガンマ線検出ステップと、前記ベータ線検出ステップにおけるベータ線検出タイミング及び前記ガンマ線検出ステップにおけるガンマ線検出タイミングと、前記ベータ線検出信号に含まれる前記位置情報と、前記ガンマ線検出ステップにて前記固有ガンマ線が検出されたかと、に基づいて、前記第１核種の分布像及び前記第２核種の分布に応じた他の分布像を区別して生成するイメージング処理ステップと、を備えたことを特徴とする。

本発明の一側面に係るイメージング方法Ｗ_3Aは、正のベータ崩壊によりベータ線として陽電子を放出する第１核種及び負のベータ崩壊によりベータ線として電子を放出する第２核種を含んだ撮像対象から、前記第１核種又は前記第２核種に基づくベータ線を受けることで当該ベータ線を検出し、当該ベータ線の検出位置を二次元で示す位置情報を含んだベータ線検出信号を得るベータ線検出ステップと、前記第１核種からのベータ線としての陽電子と前記ベータ線検出器内の電子との対消滅により発生する対消滅ガンマ線を含むガンマ線を検出するガンマ線検出ステップと、前記ベータ線検出ステップにおけるベータ線検出タイミング及び前記ガンマ線検出ステップにおけるガンマ線検出タイミングと、前記ベータ線検出信号に含まれる前記位置情報と、前記ガンマ線検出ステップにて前記対消滅ガンマ線が検出されたかと、に基づいて、前記第１核種の分布像及び前記第２核種の分布に応じた他の分布像を区別して生成可能なイメージング処理ステップと、を備えたことを特徴とする。

本発明の一側面に係るイメージング装置Ｗ₄は（特に例えば図５及び図２０参照）、ベータ線二次元イメージング装置であって、ベータ崩壊によって娘核の励起状態となり、当該ベータ崩壊によるベータ線の放出に続けて娘核の基底状態に遷移する際に固有ガンマ線を放出する核種（例えばＢタイプ核種ＮＣ_B1）を含んだ撮像対象（ＴＧ）から、前記ベータ線を受けることで当該ベータ線を検出し、当該ベータ線の検出位置を二次元で示す位置情報を含んだベータ線検出信号を出力するベータ線検出器（１０）と、前記固有ガンマ線を含むガンマ線を検出するガンマ線検出器（２０）と、前記ベータ線検出器によるベータ線検出タイミング及び前記ガンマ線検出器によるガンマ線検出タイミングと、前記ベータ線検出信号に含まれる前記位置情報と、前記ガンマ線検出器にて前記固有ガンマ線が検出されたかと、に基づいて、前記核種の分布像（例えば分布像８２１）を生成可能なイメージング処理部（３０）と、を備えたことを特徴とする。

ベータ線検出器は、撮像対象中の核種からのベータ線を検出するためのものであるが、核種からのガンマ線がベータ線検出器にて検出されることもある。但し、ベータ線検出器はベータ線とガンマ線を区別して検出することができないため、ベータ線検出信号中の位置情報に、ベータ線の検出位置を示す位置情報に加えてガンマ線の検出位置を示す位置情報が互いに区別不能な状態で混在するようになる。ガンマ線の検出位置を示す位置情報がノイズとして機能し、仮にガンマ線検出器が設けられていなかったならば、生成される核種の分布像の解像度を劣化させる。ガンマ線はベータ線よりも飛程が長いため、実際の核種の分布よりも広がった分布の像が生成されるためである（図１９（ｂ）参照）。

他方、上述の如く形成されたイメージング装置Ｗ₄では、ガンマ線検出器にて固有ガンマ線が検出されたときの位置情報に基づいて核種の分布像を生成することができる。ガンマ線検出器にて固有ガンマ線が検出されたとき、ベータ線検出器に固有ガンマ線は入射していないので、ガンマ線検出器にて固有ガンマ線が検出されたときの位置情報はベータ線の検出位置情報に限定され、その検出位置情報に基づき核種の分布像を生成することで、上記ノイズが排除された高解像度の分布像を生成することができる。

具体的には例えば、イメージング装置Ｗ₄において、前記イメージング処理部は、前記ベータ線検出タイミングから所定時間内に前記固有ガンマ線が検出されたときの前記位置情報を用いて前記核種の分布像を生成すると良い。

本発明の一側面に係るイメージング方法Ｗ_4Aは、ベータ崩壊によって娘核の励起状態となり、当該ベータ崩壊によるベータ線の放出に続けて娘核の基底状態に遷移する際に固有ガンマ線を放出する核種を含んだ撮像対象から、前記ベータ線を受けることで当該ベータ線を検出し、当該ベータ線の検出位置を二次元で示す位置情報を含んだベータ線検出信号を得るベータ線検出ステップと、前記固有ガンマ線を含むガンマ線を検出するガンマ線検出ステップと、前記ベータ線検出ステップにおけるベータ線検出タイミング及び前記ガンマ線検出ステップにおけるガンマ線検出タイミングと、前記ベータ線検出信号に含まれる前記位置情報と、前記ガンマ線検出ステップにて前記固有ガンマ線が検出されたかと、に基づいて、前記核種の分布像を生成可能なイメージングステップと、を備えたことを特徴とする。

尚、本発明の実施形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。以上の実施形態は、あくまでも、本発明の実施形態の例であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義は、以上の実施形態に記載されたものに制限されるものではない。上述の説明文中に示した具体的な数値は、単なる例示であって、当然の如く、それらを様々な数値に変更することができる。

１ イメージング装置
１０ ベータ線検出器
２０ ガンマ線検出器
３０ イメージング処理部
３１ 同時計測判別部
３２ 画像再構成部
ＴＧ 撮像対象

Claims (13)

1. ベータ崩壊によって娘核の励起状態となり、当該ベータ崩壊によるベータ線の放出に続けて娘核の基底状態に遷移する際に第１固有ガンマ線を放出する第１核種と、ベータ崩壊によって娘核の励起状態となり、当該ベータ崩壊によるベータ線の放出に続けて娘核の基底状態に遷移する際に前記第１固有ガンマ線とは異なるエネルギーを有する第２固有ガンマ線を放出する第２核種とを含んだ撮像対象から、前記第１核種又は前記第２核種に基づくベータ線を受けることで当該ベータ線を検出し、当該ベータ線の検出位置を二次元で示す位置情報を含んだベータ線検出信号を出力するベータ線検出器と、
   ガンマ線を検出する検出器であって、前記第１固有ガンマ線及び前記第２固有ガンマ線を区別して検出するガンマ線検出器と、
   前記ベータ線検出器によるベータ線検出タイミング及び前記ガンマ線検出器によるガンマ線検出タイミングと、前記ベータ線検出信号に含まれる前記位置情報と、前記ガンマ線検出器にて前記第１固有ガンマ線及び第２固有ガンマ線の何れかが検出されたかと、に基づいて、前記第１核種の分布像及び前記第２核種の分布像を区別して生成可能なイメージング処理部と、を備えた
   ことを特徴とするベータ線二次元イメージング装置。
2. 前記イメージング処理部は、前記ベータ線検出タイミングから所定時間内に前記第１固有ガンマ線が検出されたときの前記位置情報を用いて前記第１核種の分布像を生成し、前記ベータ線検出タイミングから前記所定時間内に前記第２固有ガンマ線が検出されたときの前記位置情報を用いて前記第２核種の分布像を生成する
   ことを特徴とする請求項１に記載のベータ線二次元イメージング装置。
3. ベータ崩壊によって娘核の励起状態となり、当該ベータ崩壊によるベータ線の放出に続けて娘核の基底状態に遷移する際に所定エネルギーの固有ガンマ線を放出する第１核種と、ベータ崩壊によるベータ線の放出により娘核の基底状態に遷移する第２核種とを含んだ撮像対象から、前記第１核種又は前記第２核種に基づくベータ線を受けることで当該ベータ線を検出し、当該ベータ線の検出位置を二次元で示す位置情報を含んだベータ線検出信号を出力するベータ線検出器と、
   前記固有ガンマ線を含むガンマ線を検出するガンマ線検出器と、
   前記ベータ線検出器によるベータ線検出タイミング及び前記ガンマ線検出器によるガンマ線検出タイミングと、前記ベータ線検出信号に含まれる前記位置情報と、前記ガンマ線検出器にて前記固有ガンマ線が検出されたかと、に基づいて、前記第１核種の分布像及び前記第２核種の分布に応じた他の分布像を区別して生成可能なイメージング処理部と、を備えた
   ことを特徴とするベータ線二次元イメージング装置。
4. 前記イメージング処理部は、前記ベータ線検出タイミングから所定時間内に前記固有ガンマ線が検出されたときの前記位置情報を用いて前記第１核種の分布像を生成し、それ以外の前記位置情報を用いて、前記第１核種の分布と前記第２核種の分布を重ねあわせた分布像を生成する
   ことを特徴とする請求項３に記載のベータ線二次元イメージング装置。
5. 負のベータ崩壊が生じる核種を、前記第１核種及び前記第２核種の一方又は双方に用いることが可能である
   ことを特徴とする請求項１～４の何れかに記載のベータ線二次元イメージング装置。
6. 正のベータ崩壊によりベータ線として陽電子を放出する第１核種及び負のベータ崩壊によりベータ線として電子を放出する第２核種を含んだ撮像対象から、前記第１核種又は前記第２核種に基づくベータ線を受けることで当該ベータ線を検出し、当該ベータ線の検出位置を二次元で示す位置情報を含んだベータ線検出信号を出力するベータ線検出器と、
   前記第１核種からのベータ線としての陽電子と前記ベータ線検出器内の電子との対消滅により発生する対消滅ガンマ線を含むガンマ線を検出するガンマ線検出器と、
   前記ベータ線検出器によるベータ線検出タイミング及び前記ガンマ線検出器によるガンマ線検出タイミングと、前記ベータ線検出信号に含まれる前記位置情報と、前記ガンマ線検出器にて前記対消滅ガンマ線が検出されたかと、に基づいて、前記第１核種の分布像及び前記第２核種の分布に応じた他の分布像を区別して生成可能なイメージング処理部と、を備えた
   ことを特徴とするベータ線二次元イメージング装置。
7. 前記イメージング処理部は、前記ベータ線検出タイミングから所定時間内に前記対消滅ガンマ線が検出されたときの前記位置情報を用いて前記第１核種の分布像を生成し、それ以外の前記位置情報を用いて、前記第１核種の分布と前記第２核種の分布を重ねあわせた分布像を生成する
   ことを特徴とする請求項６に記載のベータ線二次元イメージング装置。
8. ベータ崩壊によって娘核の励起状態となり、当該ベータ崩壊によるベータ線の放出に続けて娘核の基底状態に遷移する際に第１固有ガンマ線を放出する第１核種と、ベータ崩壊によって娘核の励起状態となり、当該ベータ崩壊によるベータ線の放出に続けて娘核の基底状態に遷移する際に前記第１固有ガンマ線とは異なるエネルギーを有する第２固有ガンマ線を放出する第２核種とを含んだ撮像対象から、前記第１核種又は前記第２核種に基づくベータ線を受けることで当該ベータ線を検出し、当該ベータ線の検出位置を二次元で示す位置情報を含んだベータ線検出信号を得るベータ線検出ステップと、
   ガンマ線を検出するステップであって、前記第１固有ガンマ線及び前記第２固有ガンマ線を区別して検出するガンマ線検出ステップと、
   前記ベータ線検出ステップにおけるベータ線検出タイミング及び前記ガンマ線検出ステップにおけるガンマ線検出タイミングと、前記ベータ線検出信号に含まれる前記位置情報と、前記ガンマ線検出ステップにて前記第１固有ガンマ線及び第２固有ガンマ線の何れかが検出されたかと、に基づいて、前記第１核種の分布像及び前記第２核種の分布像を区別して生成可能なイメージング処理ステップと、を備えた
   ことを特徴とするベータ線二次元イメージング方法。
9. ベータ崩壊によって娘核の励起状態となり、当該ベータ崩壊によるベータ線の放出に続けて娘核の基底状態に遷移する際に所定エネルギーの固有ガンマ線を放出する第１核種と、ベータ崩壊によるベータ線の放出により娘核の基底状態に遷移する第２核種とを含んだ撮像対象から、前記第１核種又は前記第２核種に基づくベータ線を受けることで当該ベータ線を検出し、当該ベータ線の検出位置を二次元で示す位置情報を含んだベータ線検出信号を得るベータ線検出ステップと、
   前記固有ガンマ線を含むガンマ線を検出するガンマ線検出ステップと、
   前記ベータ線検出ステップにおけるベータ線検出タイミング及び前記ガンマ線検出ステップにおけるガンマ線検出タイミングと、前記ベータ線検出信号に含まれる前記位置情報と、前記ガンマ線検出ステップにて前記固有ガンマ線が検出されたかと、に基づいて、前記第１核種の分布像及び前記第２核種の分布に応じた他の分布像を区別して生成可能なイメージング処理ステップと、を備えた
   ことを特徴とするベータ線二次元イメージング方法。
10. 正のベータ崩壊によりベータ線として陽電子を放出する第１核種及び負のベータ崩壊によりベータ線として電子を放出する第２核種を含んだ撮像対象から、前記第１核種又は前記第２核種に基づくベータ線を受けることで当該ベータ線を検出し、当該ベータ線の検出位置を二次元で示す位置情報を含んだベータ線検出信号を得るベータ線検出ステップと、
    前記第１核種からのベータ線としての陽電子とベータ線検出ステップで用いられるベータ線検出器内の電子との対消滅により発生する対消滅ガンマ線を含むガンマ線を検出するガンマ線検出ステップと、
    前記ベータ線検出ステップにおけるベータ線検出タイミング及び前記ガンマ線検出ステップにおけるガンマ線検出タイミングと、前記ベータ線検出信号に含まれる前記位置情報と、前記ガンマ線検出ステップにて前記対消滅ガンマ線が検出されたかと、に基づいて、前記第１核種の分布像及び前記第２核種の分布に応じた他の分布像を区別して生成可能なイメージング処理ステップと、を備えた
    ことを特徴とするベータ線二次元イメージング方法。
11. ベータ崩壊によって娘核の励起状態となり、当該ベータ崩壊によるベータ線の放出に続けて娘核の基底状態に遷移する際に固有ガンマ線を放出する核種を含んだ撮像対象から、前記ベータ線を受けることで当該ベータ線を検出し、当該ベータ線の検出位置を二次元で示す位置情報を含んだベータ線検出信号を出力するベータ線検出器と、
    前記固有ガンマ線を含むガンマ線を検出するガンマ線検出器と、
    前記ベータ線検出器によるベータ線検出タイミング及び前記ガンマ線検出器によるガンマ線検出タイミングと、前記ベータ線検出信号に含まれる前記位置情報と、前記ガンマ線検出器にて前記固有ガンマ線が検出されたかと、に基づいて、前記核種の分布像を生成可能なイメージング処理部と、を備えた
    ことを特徴とするベータ線二次元イメージング装置。
12. 前記イメージング処理部は、前記ベータ線検出タイミングから所定時間内に前記固有ガンマ線が検出されたときの前記位置情報を用いて前記核種の分布像を生成する
    ことを特徴とする請求項１１に記載のベータ線二次元イメージング装置。
13. ベータ崩壊によって娘核の励起状態となり、当該ベータ崩壊によるベータ線の放出に続けて娘核の基底状態に遷移する際に固有ガンマ線を放出する核種を含んだ撮像対象から、前記ベータ線を受けることで当該ベータ線を検出し、当該ベータ線の検出位置を二次元で示す位置情報を含んだベータ線検出信号を得るベータ線検出ステップと、
    前記固有ガンマ線を含むガンマ線を検出するガンマ線検出ステップと、
    前記ベータ線検出ステップにおけるベータ線検出タイミング及び前記ガンマ線検出ステップにおけるガンマ線検出タイミングと、前記ベータ線検出信号に含まれる前記位置情報と、前記ガンマ線検出ステップにて前記固有ガンマ線が検出されたかと、に基づいて、前記核種の分布像を生成可能なイメージングステップと、を備えた
    ことを特徴とするベータ線二次元イメージング方法。

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