JP7109168B2 - 放射線位置検出方法、放射線位置検出器及びｐｅｔ装置 - Google Patents

Description

本発明は、放射線位置検出方法、放射線位置検出器及びＰＥＴ装置に関する。

ＰＥＴ（Positron Emission Tomography）装置等においては、ＤＯＩ（Depth Of Interaction）技術に基づく放射線位置検出器が用いられる場合がある。このような放射線位置検出器として、放射線の入射方向（深さ方向）に沿って配置され且つ放射線の吸収に応じてシンチレーション光を発生する複数のセグメントを有する複数のシンチレータ部と、各シンチレータ部の両端に配置された複数の光検出器と、を備えるものが知られている（例えば特許文献１）。このような放射線位置検出器では、各光検出器から出力された電気信号に基づいて、シンチレーション光を発生したセグメントが特定される。

特許第６０１２４７５号公報

上述したような放射線位置検出器においては、放射線（例えばγ線或いはＸ線）がコンプトン散乱を起こすことで、互いに異なるセグメントにおいてシンチレーション光が発生する場合がある。このような場合、最初にシンチレーション光を発生したセグメントを特定すべきである。しかし、シンチレーション光を検出した位置の重心位置に基づいてセグメントを特定すると、最初にシンチレーション光を発生したセグメントではなく、放射線の散乱後にシンチレーション光を発生したセグメントを特定するおそれがある。その理由は、ＰＥＴ計測のようにエネルギーが比較的高い放射線が用いられている場合、コンプトン散乱によって放射線の散乱後に発生したシンチレーション光の強度の方が、最初に発生したシンチレーション光の強度よりも大きくなる傾向があるからである。

本発明は、最初にシンチレーション光を発生したセグメントを精度良く特定することができる放射線位置検出方法、放射線位置検出器及びＰＥＴ装置を提供することを目的とする。

本発明の放射線位置検出方法は、放射線の入射方向に沿って配置され且つ放射線の吸収に応じてシンチレーション光を発生する複数のセグメントを有し、入射方向と交差する面に沿って２次元に配置された複数のシンチレータ部と、複数のシンチレータ部に対応するように配置され且つシンチレーション光の強度に応じて電気信号を出力する複数の光検出器と、を備える放射線位置検出器において実施される放射線位置検出方法であって、電気信号に基づいて、シンチレーション光を検出した位置について入射方向における第１重心位置を算出する第１ステップと、複数のセグメントを識別するための第１識別領域が示された第１テーブル、及び第１重心位置に基づいて、最初にシンチレーション光を発生したセグメントを特定する第２ステップと、を含み、第１識別領域は、複数のセグメントの１つである第１セグメントに対応付けられた第１領域と、複数のセグメントのうち、第１セグメントに対して放射線の入射側とは反対側において第１セグメントに隣接する第２セグメントに対応付けられた第２領域と、第１領域と第２領域との間において第２領域側に位置し且つ第１セグメントに対応付けられた第３領域と、を有し、第２ステップでは、第１領域又は第３領域に第１重心位置が位置する場合には、第１セグメントを、最初にシンチレーション光を発生したセグメントと特定し、第２領域に第１重心位置が位置する場合には、第２セグメントを、最初にシンチレーション光を発生したセグメントと特定する。

本発明の放射線位置検出器及びＰＥＴ装置は、放射線の入射方向に沿って配置され且つ放射線の吸収に応じてシンチレーション光を発生する複数のセグメントを有し、入射方向と交差する面に沿って２次元に配置された複数のシンチレータ部と、複数のシンチレータ部に対応するように配置され且つシンチレーション光の強度に応じて電気信号を出力する複数の光検出器と、電気信号に基づいて、シンチレーション光を検出した位置について入射方向における第１重心位置を算出する算出部と、複数のセグメントを識別するための第１識別領域が示された第１テーブル、及び第１重心位置に基づいて、最初にシンチレーション光を発生したセグメントを特定する特定部と、を備え、第１識別領域は、複数のセグメントの１つである第１セグメントに対応付けられた第１領域と、複数のセグメントのうち、第１セグメントに対して放射線の入射側とは反対側において第１セグメントに隣接する第２セグメントに対応付けられた第２領域と、第１領域と第２領域との間において第２領域側に位置し且つ第１セグメントに対応付けられた第３領域と、を有し、特定部は、第１領域又は第３領域に第１重心位置が位置する場合には、第１セグメントを、最初にシンチレーション光を発生したセグメントと特定し、第２領域に第１重心位置が位置する場合には、第２セグメントを、最初にシンチレーション光を発生したセグメントと特定する。

本発明の放射線位置検出方法、放射線位置検出器及びＰＥＴ装置では、第１セグメントのみにおいてシンチレーション光が発生した場合には、第１重心位置が、第１セグメントに対応付けられた第１領域に位置するから、第１セグメントが、最初にシンチレーション光を発生したセグメントと正しく特定される。第２セグメントのみにおいてシンチレーション光が発生した場合にも同様に、第２セグメントが、最初にシンチレーション光を発生したセグメントと正しく特定される。ここで、第１セグメントにおいて放射線がコンプトン散乱を起こすことで、第１セグメント及び第２セグメントのそれぞれにおいてシンチレーション光が発生すると、第２セグメントにおいて発生したシンチレーション光の強度の方が、第１セグメントにおいて発生したシンチレーション光の強度よりも大きくなる傾向がある。そのため、第１重心位置が、第１領域と第２領域との間において第２領域側に位置する第３領域に位置する傾向がある。このような場合であっても、第３領域が第１セグメントに対応付けられているため、第１セグメントが、最初にシンチレーション光を発生したセグメントと正しく特定される。よって、本発明の放射線位置検出方法、放射線位置検出器及びＰＥＴ装置によれば、最初にシンチレーション光を発生したセグメントを精度良く特定することができる。

第１テーブルは、第１領域と第２領域との間において第１領域側に位置する第４領域を更に有し、第２ステップでは、第４領域に第１重心位置が位置する場合には、第１セグメントを、最初にシンチレーション光を発生したセグメントと特定するか、或いは、最初にシンチレーション光を発生したセグメントの特定を行わなくてもよい。第４領域に第１重心位置が位置する場合の例としては、１つのセグメントにおいてコンプトン散乱が２回以上生じた場合、或いは、１つ以上のセグメントを挟む２つのセグメントにおいてコンプトン散乱が生じた場合等が考えられる。例えば、第１セグメントにおいて最初にシンチレーション光が発生した後、同じ第１セグメント内においてコンプトン散乱が生じ、その後、第２セグメントにおいてコンプトン散乱が更に生じた場合には、第４領域に第１重心位置が位置することがある。このような場合でも、第１セグメントが、最初にシンチレーション光を発生したセグメントと正しく特定される。すなわち、最初にシンチレーション光を発生したセグメントをより精度良く特定することができる。また、１つ以上のセグメントを挟む２つのセグメントにおいてコンプトン散乱が生じた場合には、最初にシンチレーション光を発生したセグメントの特定が困難となる。このような場合を考慮して、第４領域に第１重心位置が位置する場合には、最初にシンチレーション光を発生したセグメントの特定が行われないようにすることで、最初にシンチレーション光を発生したセグメントが誤って特定されることを抑制することができる。その結果、最初にシンチレーション光を発生したセグメントをより精度良く特定することができる。

第１ステップでは、電気信号に基づいて、シンチレーション光を検出した位置について面に沿っての第２重心位置を算出し、第２ステップでは、複数のシンチレータ部を識別するための第２識別領域が示された第２テーブル、及び第２重心位置に基づいて、最初にシンチレーション光を発生したセグメントを有するシンチレータ部を特定し、第２識別領域は、複数のシンチレータ部の１つである第１シンチレータ部に対応付けられた第５領域と、複数のシンチレータ部のうち第１シンチレータ部に隣接する第２シンチレータ部に対応付けられた第６領域と、第５領域と第６領域との間において第６領域側に位置し且つ第１シンチレータ部に対応付けられた第７領域と、第５領域と第６領域との間において第５領域側に位置し且つ第２シンチレータ部に対応付けられた第８領域と、を有し、第２ステップでは、第５領域又は第７領域に第２重心位置が位置する場合には、第１シンチレータ部を、最初にシンチレーション光を発生したセグメントを有するシンチレータ部と特定し、第６領域又は第８領域に第２重心位置が位置する場合には、第２シンチレータ部を、最初にシンチレーション光を発生したセグメントを有するシンチレータ部と特定する。

上記の構成によれば、第１シンチレータ部のみにおいてシンチレーション光が発生した場合には、第２重心位置が、第１シンチレータ部に対応付けられた第５領域に位置するから、第１シンチレータ部が、最初にシンチレーション光を発生したセグメントを有するシンチレータ部と正しく特定される。第２シンチレータ部のみにおいてシンチレーション光が発生した場合にも同様に、第２シンチレータ部が、最初にシンチレーション光を発生したセグメントを有するシンチレータ部と正しく特定される。ここで、第１シンチレータ部において放射線がコンプトン散乱を起こすことで、第１シンチレータ部及び第２シンチレータ部のそれぞれにおいてシンチレーション光が発生すると、第２シンチレータ部において発生したシンチレーション光の強度の方が、第１シンチレータ部において発生したシンチレーション光の強度よりも大きくなる傾向がある。そのため、シンチレーション光を検出した位置の第２重心位置が、第５領域と第６領域との間において第６領域側に位置する第７領域に位置する傾向がある。このような場合であっても、第７領域が第１シンチレータ部に対応付けられているため、第１シンチレータ部が、最初にシンチレーション光を発生したセグメントを有するシンチレータ部と正しく特定される。第２シンチレータ部において放射線がコンプトン散乱を起こすことで、第１シンチレータ部及び第２シンチレータ部のそれぞれにおいてシンチレーション光が発生した場合にも同様に、第２シンチレータ部が、最初にシンチレーション光を発生したセグメントを有するシンチレータ部と正しく特定される。これにより、最初にシンチレーション光を発生したセグメントを有するシンチレータ部を精度良く特定することができる。

複数のシンチレータ部のそれぞれの間には、シンチレーション光を遮光する遮光層が設けられていてもよい。これにより、シンチレーション光を発生したシンチレータ部から、そのシンチレータに隣接するシンチレータ部にシンチレーション光が漏れることが防止されるため、最初にシンチレーション光を発生したセグメントを有するシンチレータ部をより精度良く特定することができる。

複数の光検出器のそれぞれは、抵抗チェーンに接続されていてもよい。これにより、第１重心位置及び第２重心位置を容易に且つ正確に算出することができる。

複数のセグメントのそれぞれの間には、レーザ光の照射によって形成された光散乱部が設けられてもよい。これにより、例えば光散乱部材、或いは、シンチレータ部とは異なる光学特性（屈折率）を有する部材を介在させつつ複数のシンチレータブロックを接合することにより各シンチレータ部を構成する場合と比較して、各シンチレータ部を容易に且つ高い寸法精度にて製造することができる。

本発明によれば、最初にシンチレーション光を発生したセグメントを精度良く特定することができる。

（ａ）は、一実施形態のＰＥＴ装置の概略図である。（ｂ）は、（ａ）のＰＥＴ装置の検出器リングの概略図である。 一実施形態の放射線位置検出器の構成図である。 （ａ）は、図２の放射線位置検出器で用いられる第１テーブルの一例を示す図である。（ｂ）は、ＤＯＩ値のヒストグラムを示す図である。 図２の放射線位置検出器で用いられる第２テーブルの一例を示す図である。 一実施形態の放射線位置検出方法を示すフローチャートである。 複数のシンチレータ部とＤＯＩ値のヒストグラムとの関係を示す図である。 （ａ）は、従来の第１テーブルを示す図である。（ｂ）は、ＤＯＩ値のヒストグラムを示す図である。 コンプトン散乱の指向性を示す図である。 コンプトン散乱角と散乱γ線及び反跳電子のエネルギー値との関係を示す図である。 隣接するシンチレータ部間において発生した前方散乱の様子を示す図である。 従来の第２テーブルを示す図である。 ＰＥＴ装置においてシンチレータ部が誤って特定されることによる影響を説明するための図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１の（ａ）に示されるように、ＰＥＴ装置１は、被検体Ｔが載置されるベッド（図示せず）と、断面円形状の開口を有するガントリ２と、ガントリ２内の検出器リングで検出されたデータが転送される画像処理部３と、を備えている。図１の（ｂ）に示されるように、ＰＥＴ装置１のガントリ２内の検出器リングにおいては、所定線Ｌ０を中心線とする円周上に、複数の放射線位置検出器１０が互いに接触するようにリング状に配置されている。ＰＥＴ装置１は、陽電子放出核種（陽電子を放出する放射性同位元素）で標識された薬剤が投与された被検体Ｔから放出されるγ線（放射線）を検出する装置である。ＰＥＴ装置１によれば、複数のスライス位置において被検体Ｔの断層像を取得することができる。

図２に示されるように、放射線位置検出器１０は、シンチレータアレイ２０と、光検出器アレイ３０と、算出部４０と、特定部５０と、記憶部６０と、を備えている。なお、図２においてはシンチレータアレイ２０及び光検出器アレイ３０が側面図として示されており、算出部４０、特定部５０及び記憶部６０がブロック図として示されている。

シンチレータアレイ２０は、複数のシンチレータ部２１と、遮光層２５と、を有している。複数のシンチレータ部２１は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に平行なＸＹ平面に沿って、２次元に（例えばマトリックス状に）配置されている。各シンチレータ部２１は、γ線の吸収に応じてシンチレーション光を発生する。一例として、各シンチレータ部２１は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に垂直なＺ軸方向を長手方向とする四角柱状を呈している。なお、Ｚ軸方向は、ＸＹ平面と交差する方向であって、γ線の入射方向に相当する。

各シンチレータ部２１は、Ｚ軸方向に沿って配置された複数（例えば４つ）のセグメント２２を有している。複数のセグメント２２は、光散乱部２３を介して互いに区分されている。各セグメント２２は、例えば立方体状の形状を呈している。各光散乱部２３は、各光散乱部２３に入射したシンチレーション光の一部を散乱させ、光散乱部２３を通過するシンチレーション光の強度を減衰させる。光散乱部２３は、例えば、Ｚ軸方向と交差する平面状の形状を呈している。各光散乱部２３は、例えば、Ｚ軸方向において互いに等しい間隔をとって配置されている。各光散乱部２３は、Ｚ軸方向から見た場合に互いに重なるように配置されている。

各光散乱部２３は、各シンチレータ部２１を構成する結晶塊の一部を改質させること（例えば、当該一部に複数のマイクロボイドを形成すること）により形成されている。この改質は、レーザ光の照射によって行われる。より具体的には、各シンチレータ部２１を構成する結晶塊に対して光透過性を有するレーザ光を集光させ、結晶塊における所定の面（例えばＸＹ平面に平行な面）に沿ってレーザ光の集光点を相対的に移動させる。これにより、結晶塊においてレーザ光の集光点が合わされた部分で光吸収を生じさせ、結晶塊における所定の面に沿って改質領域を形成する。このレーザ光がパルスレーザ光である場合には、１パルスのレーザ光の照射によって１つの改質スポットが形成され、結晶塊における所定の面に沿って複数の改質スポットが並ぶことにより、改質領域が形成される。このようにして形成された改質領域が光散乱部２３となる。

遮光層２５は、複数のシンチレータ部２１のそれぞれの間、及び複数のシンチレータ部２１の外側の表面に設けられている。つまり、遮光層２５は、後述する第１光検出器３１と光学的に結合される端面２２ａ、及び第２光検出器３２と光学的に結合される端面２２ｂを除いて、シンチレータ部２１を覆っている。遮光層２５は、γ線を通過させる一方で、シンチレータ部２１において発生するシンチレーション光を遮光する。遮光層２５は、例えば、テフロン（登録商標）テープや高反射多層膜フィルム等であり、各シンチレータ部２１間に挿入されることで構成されている。

光検出器アレイ３０は、複数の第１光検出器３１と、複数の第２光検出器３２と、第１出力取出部３３と、第２出力取出部３５と、を有している。複数の第１光検出器３１及び複数の第２光検出器３２は、複数のシンチレータ部２１に対応するように配置されている。より具体的には、複数の第１光検出器３１は、複数のシンチレータ部２１と１対１で対応するように配置されている。第１光検出器３１は、対応するシンチレータ部２１においてγ線の入射側の端部に位置するセグメント２２の端面２２ａに接合されている。端面２２ａは、当該セグメント２２におけるγ線の入射側の端面である。第１光検出器３１は、対応するシンチレータ部２１において発生したシンチレーション光を、端面２２ａを介して検出し、シンチレーション光の強度に応じて電気信号を出力する。同様に、複数の第２光検出器３２は、複数のシンチレータ部２１と１対１で対応するように配置されている。第２光検出器３２は、対応するシンチレータ部２１においてγ線の入射側とは反対側の端部に位置するセグメント２２の端面２２ｂに接合されている。端面２２ｂは、当該セグメント２２におけるγ線の入射側とは反対側の端面である。第２光検出器３２は、対応するシンチレータ部２１において発生したシンチレーション光を、端面２２ｂを介して検出し、シンチレーション光の強度に応じて電気信号を出力する。一例として、各第１光検出器３１及び各第２光検出器３２は、ＳｉＰＭ（Silicon Photomultiplier）或いは位置検出型ＰＭＴであり、シンチレーション光の強度に応じて増幅されたパルス状の電気信号を出力する。

第１出力取出部３３は、第１抵抗チェーン３４を含んでいる。第１抵抗チェーン３４には、複数の第１光検出器３１のそれぞれが接続されている。第１抵抗チェーン３４では、Ｘ軸方向に隣接する第１光検出器３１同士、Ｘ軸方向の一端側においてＹ軸方向に隣接する第１光検出器３１同士、及びＸ軸方向の他端側においてＹ軸方向に隣接する第１光検出器３１同士が抵抗３４ａを介して接続されている。各第１光検出器３１から出力された電気信号は、Ｘ軸方向の一端側においてＹ軸方向に接続された複数の抵抗３４ａの両端のそれぞれ、及びＸ軸方向の他端側においてＹ軸方向に接続された複数の抵抗３４ａの両端のそれぞれから取り出される。第２出力取出部３５は、第２抵抗チェーン３６を含んでいる。第２抵抗チェーン３６には、複数の第２光検出器３２のそれぞれが接続されている。第２抵抗チェーン３６では、Ｘ軸方向に隣接する第２光検出器３２同士、Ｘ軸方向の一端側においてＹ軸方向に隣接する第２光検出器３２同士、及びＸ軸方向の他端側においてＹ軸方向に隣接する第２光検出器３２同士が抵抗３６ａを介して接続されている。各第２光検出器３２から出力された電気信号は、Ｘ軸方向の一端側においてＹ軸方向に接続された複数の抵抗３６ａの両端のそれぞれ、及びＸ軸方向の他端側においてＹ軸方向に接続された複数の抵抗３６ａの両端のそれぞれから取り出される。

算出部４０は、第１出力取出部３３及び第２出力取出部３５と電気的に接続されている。算出部４０は、第１出力取出部３３及び第２出力取出部３５から取り出された電気信号に基づいて、シンチレーション光を検出した位置についてＺ軸方向における第１重心位置、及び、シンチレーション光を検出した位置についてＸＹ平面に沿っての第２重心位置を算出する。複数のセグメント２２のいずれかでシンチレーション光が発生した場合、発生したシンチレーション光の一部が端面２２ａに到達し、残りが端面２２ｂに到達する。このとき、各光散乱部２３においてシンチレーション光が減衰されることから、複数のセグメント２２のどのセグメント２２でシンチレーション光が発生したかに応じて、端面２２ａ及び端面２２ｂに到達する光量の比が段階的に変化する。第１重心位置は、この光量の変化を利用し、各第１光検出器３１及び各第２光検出器３２が検出した電気信号の強度の比を算出することで得られる重心位置である。すなわち、第１重心位置は、各第１光検出器３１及び各第２光検出器３２のそれぞれの位置に電気信号の強度で重み付けすることで得られる重心位置である。算出部４０は、第１出力取出部３３から取り出される電気信号Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４、及び第２出力取出部３５から取り出される電気信号Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４を取得する。一例として、算出部４０は、次の式（１）又は式（２）により比率Ｆ１を算出する。そして、算出部４０は、比率Ｆ１に基づいて第１重心位置を算出する。なお、ＡＳ＝Ａ１＋Ａ２＋Ａ３＋Ａ４であり、ＢＳ＝Ｂ１＋Ｂ２＋Ｂ３＋Ｂ４である。

また、１つのシンチレータ部２１に対応する１つの第１光検出器３１及び／又は１つの第２光検出器３２から電気信号が出力された場合、第２重心位置は、その１つの第１光検出器３１及び／又は１つの第２光検出器３２の位置である。複数の第２光検出器３２から電気信号が出力された場合、第２重心位置は、その複数の第１光検出器３１のそれぞれの位置及び／又は複数の第２光検出器３２のそれぞれの位置に電気信号の強度で重み付けすることで得られる重心位置である。一例として、算出部４０は、次の式（３）及び式（４）、又は、式（５）及び式（６）により、比率Ｆ２及び比率Ｆ３を算出する。そして、算出部４０は、比率Ｆ２に基づいてＸ軸方向における第２重心位置を算出し、比率Ｆ３に基づいてＹ軸方向における第２重心位置を算出する。

特定部５０は、算出部４０と電気的に接続されている。特定部５０は、複数のセグメント２２を個々に識別するための第１識別領域が示された第１テーブル（セグメント識別テーブル）、及び算出部４０から出力された第１重心位置に基づいて、最初にγ線と反応したセグメント２２、つまり、最初にシンチレーション光を発生したセグメント２２を特定する。１つのセグメント２２がシンチレーション光を発生した場合、最初にシンチレーション光を発生したセグメント２２は、その１つのセグメント２２である。また、複数のセグメント２２がシンチレーション光を発生した場合、最初にシンチレーション光を発生したセグメント２２は、その複数のセグメント２２のうち時間的に最初にシンチレーション光を発生したセグメント２２である。ここで、第１テーブルの一例について説明する。なお、説明の便宜上、図３の（ａ）では、複数のセグメント２２にそれぞれ対応する複数のセグメント領域２２Ａが第１テーブルＴ１に示されているが、複数のセグメント領域２２Ａが第１テーブルＴ１に示されている必要はない。また、第１テーブルＴ１は、シンチレータアレイ２０に対して１つ設けられてもよく、或いは、シンチレータ部２１毎に１つずつ設けられてもよい。

図３の（ａ）及び（ｂ）は、γ線を左側より入射させた時のＤＯＩヒストグラムと第１テーブルＴ１との関係を示す。図３の（ｂ）に示されるＤＯＩヒストグラムの縦軸は、カウント数を示しており、その横軸は、ＤＯＩ値（第１重心位置）に対応している。図３の（ａ）の最も左側に示される１つのセグメント領域２２Ａを第１セグメント領域２２１とし、第１セグメント領域２２１の右側に隣接する１つのセグメント領域２２Ａを第２セグメント領域２２２として、第１セグメント領域２２１及び第２セグメント領域２２２に着目すると、第１テーブルＴ１には、点線で区切られて示されている第１領域Ｒ１、第２領域Ｒ２、第３領域Ｒ３及び第４領域Ｒ４の各領域が第１識別領域として示されている。第１セグメント領域２２１は、複数のセグメント２２の１つである第１セグメントに対応する。第２セグメント領域２２２は、複数のセグメント２２のうち、第１セグメントに対してγ線の入射側（すなわち端面２２ａ側）とは反対側（すなわち端面２２ｂ側）において第１セグメントに隣接する第２セグメントに対応する。第１識別領域の各領域、及び各セグメント領域２２Ａは、図３の（ｂ）に示されるＤＯＩヒストグラムの横軸に対応している。

第１領域Ｒ１は、第１セグメントのみにおいて発生したシンチレーション光に基づく第１重心位置の分布を含んでおり、第１セグメントに対応付けられている。第１領域Ｒ１は、第１セグメント領域２２１の右端部を除く部分に位置している。第２領域Ｒ２は、第２セグメントのみにおいて発生したシンチレーション光に基づく第１重心位置の分布を含んでおり、第２セグメントに対応付けられている。第２領域Ｒ２は、第２セグメント領域２２２の中央付近に位置している。第３領域Ｒ３は、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２との間において第２領域Ｒ２側に位置しており、第２セグメント領域２２２の左端部に設けられる。第３領域Ｒ３は、第１セグメントに対応付けられている。第４領域Ｒ４は、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２との間において第１領域Ｒ１側に位置しており、第１セグメント領域２２１の右端部に設けられる。第４領域Ｒ４は、第１セグメントに対応付けられている。或いは、第４領域Ｒ４は、バックグラウンドに対応付けられていてもよい。すなわち、第４領域Ｒ４は、セグメント２２に対応付けられていなくてもよい。なお、「対応付けられる」とは、第１テーブルＴ１上において、第１重心位置とセグメント２２との関連付けが行われることである。例えば、第１重心位置が第１領域Ｒ１及び第３領域Ｒ３に位置する場合には、第１テーブルＴ１上において、第１重心位置に対応するアドレスに、第１セグメントを示す番号（例えば１）を付することで、第１重心位置と第１セグメントとの関連付けが行われる。また、第１重心位置が第２領域Ｒ２に位置する場合には、第１テーブルＴ１上において、第１重心位置に対応するアドレスに、第２セグメントを示す番号（例えば２）を付することで、第１重心位置と第２セグメントとの関連付けが行われる。また、第１重心位置が第４領域Ｒ４に位置する場合には、第１テーブルＴ１上において、第１重心位置に対応するアドレスに、第１セグメントを示す番号（例えば１）を付することで、第１重心位置と第１セグメントとの関連付けが行われるか、或いは、第１重心位置に対応するアドレスに、セグメント２２を示さない番号（例えば５）を付することで、第１重心位置とセグメント２２との関連付けが行われないようにしてもよい。

以上のように、第１テーブルＴ１の各領域においては、最も右側のセグメント領域２２Ａを除くいずれの１つのセグメント領域２２Ａを第１セグメント領域２２１と捉えても、以上の第１領域Ｒ１、第２領域Ｒ２、第３領域Ｒ３、及び第４領域Ｒ４の関係が成立する。

また、特定部５０は、複数のシンチレータ部２１を個々に識別するための第２識別領域が示された第２テーブル（シンチレータ部識別テーブル）、及び算出部４０から出力された第２重心位置に基づいて、最初にシンチレーション光を発生したセグメント２２を有するシンチレータ部２１を特定する。ここで、第２テーブルＴ２の一例について説明する。なお、説明の便宜上、図４では、複数のシンチレータ部２１にそれぞれ対応する複数のシンチレータ部領域２１Ａが第２テーブルＴ２に示されているが、複数のシンチレータ部領域２１Ａが第２テーブルＴ２に示されている必要はない。

図４に示されるように、各シンチレータ部領域２１Ａは、正方形状（ここでは簡単の為、正方形状としたが、一般的には四辺形或いは多角形）を呈しており、１つのシンチレータ部領域２１Ａには、行方向、列方向、及び２つの対角方向に８つのシンチレータ部領域２１Ａが隣接している。図４において中央に示される１つのシンチレータ部領域２１Ａを第１シンチレータ部領域２１１とし、第１シンチレータ部領域２１１に隣接する８つのシンチレータ部領域２１Ａを第２シンチレータ部領域２１２として、第１シンチレータ部領域２１１及びその右側の第２シンチレータ部領域２１２に着目すると、第２テーブルＴ２には、第２識別領域として、第５領域Ｒ５、第６領域Ｒ６、第７領域Ｒ７、及び第８領域Ｒ８が示されている。第１シンチレータ部領域２１１は、複数のシンチレータ部２１の１つである第１シンチレータ部に対応する。第２シンチレータ部領域２１２は、複数のシンチレータ部２１のうち第１シンチレータ部に隣接する第２シンチレータ部に対応する。

第５領域Ｒ５は、第１シンチレータ部のセグメント２２のみにおいて発生したシンチレーション光に基づく第２重心位置の分布を含んでおり、第１シンチレータ部に対応付けられている。第５領域Ｒ５は、円形状を呈しており、第１シンチレータ部領域２１１の中央に位置している。第６領域Ｒ６は、第２シンチレータ部のみにおいて発生したシンチレーション光に基づく第２重心位置の分布を含んでおり、第２シンチレータ部に対応付けられている。第６領域Ｒ６は、円形状を呈しており、第２シンチレータ部領域２１２の中央に位置している。

第７領域Ｒ７は、第５領域Ｒ５と第６領域Ｒ６との間において第６領域Ｒ６側に位置しており、第１シンチレータ部に対応付けられている。第７領域Ｒ７は、第５領域Ｒ５と第６領域Ｒ６とを結ぶ直線に沿った方向を長手方向とする長尺形状を呈している。第７領域Ｒ７は、第５領域Ｒ５と第６領域Ｒ６とを結ぶ直線上に位置しており、第２シンチレータ部領域２１２内に含まれる。第８領域Ｒ８は、第５領域Ｒ５と第６領域Ｒ６との間において第５領域Ｒ５側に位置しており、第２シンチレータ部に対応付けられている。第８領域Ｒ８は、第５領域Ｒ５と第６領域Ｒ６とを結ぶ直線に沿った方向を長手方向とする長尺形状を呈している。第８領域Ｒ８は、第５領域Ｒ５と第６領域Ｒ６とを結ぶ直線上に位置しており、第１シンチレータ部領域２１１内に含まれる。

以上の第５領域Ｒ５、第６領域Ｒ６、第７領域Ｒ７、及び第８領域Ｒ８の関係は、第１シンチレータ部領域２１１と、第１シンチレータ部領域２１１に隣接する複数の第２シンチレータ部領域２１２のそれぞれとの間において成立する。第１シンチレータ部領域２１１において、複数の第２シンチレータ部にそれぞれ対応付けられた複数の第７領域Ｒ７は、領域Ｒ９を介して互いに離間している。第２テーブルＴ２において、いずれの１つのシンチレータ部領域２１Ａを第１シンチレータ部領域２１１と捉えても、以上の第５領域Ｒ５、第６領域Ｒ６、第７領域Ｒ７、及び第８領域Ｒ８の関係が成立する。

特定部５０は、算出部４０によって算出された第１重心位置が、第１テーブルＴ１のいずれの領域に位置するか、判定する。そして、特定部５０は、第１重心位置が位置する領域に対応付けられたセグメント２２を、最初にシンチレーション光を発生したセグメント２２と特定する。図３の（ａ）に示される例では、特定部５０は、第１領域Ｒ１又は第３領域Ｒ３に第１重心位置が位置する場合には、第１セグメントを、最初にシンチレーション光を発生したセグメント２２と特定する。また、特定部５０は、第２領域Ｒ２に第１重心位置が位置する場合には、第２セグメントを、最初にシンチレーション光を発生したセグメント２２と特定する。また、特定部５０は、第４領域Ｒ４に第１重心位置が位置する場合には、第１セグメントを、最初にシンチレーション光を発生したセグメント２２と特定するか、或いは、最初にシンチレーション光を発生したセグメント２２の特定を行わず、バックグラウンドとして取り扱ってもよい。

また、特定部５０は、算出部４０によって算出された第２重心位置が、第２テーブルＴ２のいずれの領域に位置するか、判定する。そして、特定部５０は、第２重心位置が位置する領域に対応付けられたシンチレータ部２１を、最初にシンチレーション光を発生したセグメント２２を有するシンチレータ部２１と特定する。図４に示される例では、特定部５０は、第５領域Ｒ５又は第７領域Ｒ７に第２重心位置が位置する場合には、第１シンチレータ部を、最初にシンチレーション光を発生したセグメント２２を有するシンチレータ部２１と特定する。また、特定部５０は、第６領域Ｒ６又は第８領域Ｒ８に第２重心位置が位置する場合には、第２シンチレータ部を、最初にシンチレーション光を発生したセグメント２２を有するシンチレータ部２１と特定する。なお、特定部５０は、領域Ｒ９に第２重心位置が位置する場合には、最初にシンチレーション光を発生したセグメント２２を有するシンチレータ部２１の特定を行わず、バックグラウンドとして取り扱う。

記憶部６０は、特定部５０と電気的に接続されている。記憶部６０は、ＲＯＭ（Read-only Memory）、ＲＡＭ（Random-Access Memory）等に代表される記憶媒体によって構成されている。記憶部６０は、第１テーブルＴ１、第２テーブルＴ２、及びその他の情報を記憶している。

次に、放射線位置検出器１０において実施される放射線位置検出方法について、図５を参照しつつ説明する。

まず、算出部４０は、第１出力取出部３３により取り出される電気信号Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４、及び、第２出力取出部３５により取り出される電気信号Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４に基づいて、シンチレーション光を検出した位置についてＺ軸方向における第１重心位置、及び、シンチレーション光を検出した位置についてＸＹ平面に沿っての第２重心位置を算出する（第１ステップ、Ｓ１１）。具体的には、算出部４０は、上述したように、式（１）又は式（２）を用いることにより、電気信号Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４及び電気信号Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４から比率Ｆ１を算出し、比率Ｆ１に基づいて、第１重心位置を算出する。また、算出部４０は、上述したように、式（３）及び式（４）、又は、式（５）及び式（６）を用いることにより、電気信号Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４及び電気信号Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４から比率Ｆ２及び比率Ｆ３を算出し、比率Ｆ２及び比率Ｆ３に基づいて、第２重心位置を算出する。

次に、特定部５０は、算出部４０によって算出された第１重心位置が、第１テーブルＴ１のいずれの領域に位置するか判定すると共に、第２重心位置が、第２テーブルＴ２のいずれの領域に位置するか判定する（第２ステップ、Ｓ１２）。そして、特定部５０は、第２重心位置が位置する領域に対応付けられ最初にシンチレーション光を発生したシンチレータ部２１と、そのシンチレータ部２１内で、第１重心位置が位置する領域に対応付けられたセグメント２２を、最初にシンチレーション光を発生したセグメント２２と特定する（第２ステップ、Ｓ１３）。

具体的には、特定部５０は、上述したように、第１領域Ｒ１又は第３領域Ｒ３に第１重心位置が位置する場合には、第１セグメントを、最初にシンチレーション光を発生したセグメント２２と特定する。また、特定部５０は、第２領域Ｒ２に第１重心位置が位置する場合には、第２セグメントを、最初にシンチレーション光を発生したセグメント２２と特定する。また、特定部５０は、第４領域Ｒ４に第１重心位置が位置する場合には、第１セグメントを、最初にシンチレーション光を発生したセグメント２２と特定するか、或いは、最初にシンチレーション光を発生したセグメント２２の特定を行わず、バックグラウンドとして取り扱ってもよい。

その一方で、特定部５０は、上述したように、第５領域Ｒ５又は第７領域Ｒ７に第２重心位置が位置する場合には、第１シンチレータ部を、最初にシンチレーション光を発生したセグメント２２を有するシンチレータ部２１と特定する。また、特定部５０は、第６領域Ｒ６又は第８領域Ｒ８に第２重心位置が位置する場合には、第２シンチレータ部を、最初にシンチレーション光を発生したセグメント２２を有するシンチレータ部２１と特定する。なお、特定部５０は、領域Ｒ９に第２重心位置が位置する場合には、最初にシンチレーション光を発生したシンチレータ部２１の特定を行わず、バックグラウンドとして取り扱う。なお、シンチレータ部２１毎に第１テーブルＴ１が設けられており、同一のシンチレータ部２１内においてコンプトン散乱が生じた場合には、第２ステップＳ１２において、第２重心位置が第２テーブルＴ２のいずれの領域に位置するか判定した後に、第１重心位置が第１テーブルＴ１のいずれの領域に位置するか判定する。すなわち、特定部５０は、最初にシンチレーション光を発生したシンチレータ部２１を、第２テーブルＴ２を用いて特定した後に、そのシンチレータ部２１に対応した第１テーブルＴ１を用いて、そのシンチレータ部２１内で、最初にシンチレーション光を発生したセグメント２２を特定する。

以上のように構成された放射線位置検出器１０及びＰＥＴ装置１、並びに放射線位置検出器１０において実施される放射線位置検出方法によって奏される効果について、従来技術の課題とともに説明する。

ＰＥＴ（Positron Emission Tomography）装置等においては、ＤＯＩ技術に基づく放射線位置検出器が用いられる場合がある。このような放射線位置検出器として、例えば図６に示される放射線位置検出器１００が知られている。放射線位置検出器１００は、Ｚ軸方向に沿って配置された複数のセグメント２２を有する複数のシンチレータ部２１と、Ｚ軸方向において各シンチレータ部２１の一端に配置された複数の第１光検出器３１と、Ｚ軸方向において各シンチレータ部２１の他端に配置された複数の第２光検出器３２と、を備えている。この放射線位置検出器１００では、複数のセグメント２２のいずれかにγ線Ｈが入射すると、各第１光検出器３１及び各第２光検出器３２から出力される電気信号に基づいて、最初にシンチレーション光を発生したセグメント２２が特定される。具体的には、まず、放射線位置検出器１００は、当該電気信号に基づいて、シンチレーション光を検出した位置についてＺ軸方向における第１重心位置を算出する。

ここで、第１重心位置は、図６のヒストグラムＧに示される分布に現れる。ヒストグラムＧの縦軸は、カウント数を示している。ヒストグラムＧの横軸は、ＤＯＩ値（第１重心位置）を示す。ヒストグラムＧには、４つの分布Ｃ１、及びＺ軸方向において各分布Ｃ１間に現れる３つの分布Ｃ２（図６のヒストグラムＧの斜線で示した部分）が示されている。４つの分布Ｃ１は、４つのセグメント２２にそれぞれ対応している。各セグメント２２のうち１つのセグメント２２のみにおいてシンチレーション光が発生した場合には、第１重心位置は、そのセグメント２２に対応する分布Ｃ１に現れる。また、図６に示されるように、隣接する２つのセグメント２２においてγ線Ｈがコンプトン散乱を起こした場合には、第１重心位置は、分布Ｃ２に現れる傾向がある。

次に、放射線位置検出器１００は、第１重心位置、及び、図７の（ａ）に示される第１テーブルＴ１００に基づいて、最初にシンチレーション光を発生したセグメント２２を特定する。なお、図７の（ａ）に示される第１テーブルＴ１００には、説明の便宜上、複数のセグメント２２にそれぞれ対応する複数のセグメント領域２２Ａが示されている。第１テーブルＴ１００は、４つの領域Ｒ１００を有している。各領域Ｒ１００は、各セグメント２２を個々に識別するための第１識別領域であり、各セグメント２２に対応付けられている。この各領域Ｒ１００が第１テーブルＴ１００の第１識別領域である点は、第１テーブルＴ１００と本実施形態の第１テーブルＴ１との相違点である。各セグメント領域２２Ａは、Ｚ軸方向に沿って配置された各セグメント２２の配置に対応する。第１テーブルＴ１００では、各セグメント領域２２Ａと、各領域Ｒ１００とは、互いに一致している。各セグメント領域２２Ａ及び各領域Ｒ１００は、図７の（ｂ）に示されるＤＯＩヒストグラムの横軸に対応している。図７の（ａ）に示される第１テーブルＴ１００の各セグメント領域２２Ａの境界は、図７の（ｂ）に示されるＤＯＩヒストグラムにおいて、隣接する分布Ｃ１間の中間に位置しており、分布Ｃ１間に現れる分布Ｃ２を二分している。各領域Ｒ１００の境界は、各セグメント領域２２Ａの境界と一致している。つまり、各領域Ｒ１００は、単に、隣接する分布Ｃ１間の中間にて分割されている。放射線位置検出器１００は、この第１テーブルＴ１００のいずれの領域Ｒ１００に第１重心位置が位置するか、判定する。そして、放射線位置検出器１００は、その第１重心位置が位置する領域Ｒ１００に対応付けられたセグメント２２を、最初にシンチレーション光を発生したセグメント２２と特定する。

しかしながら、この第１テーブルＴ１００では、或るセグメント２２においてγ線Ｈがコンプトン散乱を起こしたことで、２つのセグメント２２においてシンチレーション光が発生した場合に、最初にシンチレーション光を発生したセグメント２２を誤って特定してしまうという問題が生じることがある。以下、この問題について説明するために、コンプトン散乱を起こすγ線Ｈの特性について説明する。

図８に示されるように、最初にシンチレーション光を発生するまでにおける５１１ｋｅＶのγ線Ｈの進行方向の角度を０度とすると、この角度に対して、コンプトン散乱を起こしたγ線Ｈの進行方向の角度（コンプトン散乱角）は９０度以下の確率が高いことがわかる。なお、コンプトン散乱角が９０度未満である場合を前方散乱という。図９では、グラフＧ１０は、散乱γ線エネルギーＥ_Ｓを示し、グラフＧ２０は、反跳電子エネルギーＥ_ＲＥ（散乱地点に付寄されたエネルギー）を示す。また、縦軸は、散乱γ線エネルギーＥ_Ｓと反跳電子エネルギーＥ_ＲＥとの比率を表し、横軸は、コンプトン散乱角θを表している。コンプトン散乱角θにおける、散乱γ線エネルギーＥ_Ｓ及び反跳電子エネルギーＥ_ＲＥは、エネルギー保存則に基づいて求まる。図９に示されるように、散乱γ線エネルギーＥ_Ｓは、コンプトン散乱角が０度のとき（すなわち、コンプトン散乱していないとき）に最大値をとり、コンプトン散乱角θが大きくなるにつれて低くなり、コンプトン散乱角が１８０度のときに最小値をとる。一方、反跳電子エネルギーＥ_ＲＥは、コンプトン散乱角が０度のときに最小であり、コンプトン散乱角が大きくなるにつれて大きくなり、コンプトン散乱角が１８０度のときに最大値となる。従って、γ線Ｈが前方散乱を起こしたことにより、互いに異なるセグメント２２においてシンチレーション光がそれぞれ発生した場合には、γ線Ｈの散乱後に発生したシンチレーション光の強度の方が、最初に発生したシンチレーション光の強度よりも大きくなる傾向があることがわかる。

次に、このようなγ線Ｈの特性を踏まえた上で、再び図７の（ａ）を参照しつつ、上述した問題（すなわち、最初にシンチレーション光を発生したセグメント２２を誤って特定してしまうという問題）について説明する。図７の（ａ）において、例えば、第１テーブルＴ１００において最も左側のセグメント領域１００Ａに対応付けられたセグメント２２においてγ線Ｈがコンプトン散乱を起こすことで、そのセグメント２２、及びそのセグメント領域１００Ａの右側のセグメント領域１００Ａに対応付けられるセグメント２２のそれぞれにおいてシンチレーション光が発生した場合を考える。すなわち、最も左側の領域Ｒ１００に対応付けられたセグメント２２において最初にシンチレーション光が発生し、その後、その右側の領域Ｒ１００に対応付けられたセグメント２２においてシンチレーション光が発生した場合である。この場合、第１重心位置は、最も左側の領域Ｒ１００ではなく、そのセグメント領域１００Ａの右側の領域Ｒ１００に位置する傾向がある。従って、放射線位置検出器１００は、右側の領域Ｒ１００に対応付けられたセグメント２２を、最初にシンチレーション光を発生したセグメント２２と誤って特定するおそれがある。

これに対し、本実施形態の第１テーブルＴ１では、図３の（ａ）に示されるように、第１セグメントのみにおいてシンチレーション光が発生した場合には、第１重心位置が、第１セグメントに対応付けられた第１領域Ｒ１に位置するから、第１セグメントが、最初にシンチレーション光を発生したセグメント２２と正しく特定される。第２セグメントのみにおいてシンチレーション光が発生した場合にも同様に、第２セグメントが、最初にシンチレーション光を発生したセグメント２２と正しく特定される。ここで、第１セグメントにおいてγ線Ｈがコンプトン散乱を起こすことで、第１セグメント及び第２セグメントのそれぞれにおいてシンチレーション光が発生すると、第２セグメントにおいて発生したシンチレーション光の強度の方が、第１セグメントにおいて発生したシンチレーション光の強度よりも大きくなる傾向がある。そのため、第１重心位置が、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２との間において第２領域Ｒ２側に位置する第３領域Ｒ３に位置する傾向がある。このような場合であっても、第３領域Ｒ３が第１セグメントに対応付けられているため、第１セグメントが、最初にシンチレーション光を発生したセグメント２２と正しく特定される。よって、本実施形態の放射線位置検出方法、放射線位置検出器１０及びＰＥＴ装置１によれば、最初にシンチレーション光を発生したセグメント２２を精度良く特定することができる。すなわち、Ｚ軸方向において最初にシンチレーション光を発生した１次元位置を精度良く特定することができる。

なお、シンチレータ部２１毎に第１テーブルＴ１が設けられており、同じシンチレータ部２１内にてコンプトン散乱が生じた場合には、第２テーブルＴ２を用いて、最初にシンチレーション光を発生したシンチレータ部２１を特定した後に、そのシンチレータ部２１に対応した第１テーブルＴ１を用いて、そのシンチレータ部２１内で、最初にシンチレーション光を発生したセグメント２２を特定することで、最初にシンチレーション光を発生したセグメント２２をより精度良く特定することができる。その理由は、図３の（ｂ）に示されるＤＯＩヒストグラムの分布形状が、シンチレータ部２１毎に互いに異なるので、シンチレータアレイ２０に対して１つの第１テーブルＴ１を用いると、セグメント２２の特定において誤差を生じることがあるからである。なお、シンチレータ部２１毎に第１テーブルＴ１が設けられる場合において、隣接する２つのシンチレータ部２１間でコンプトン散乱が生じる（図１０参照）と、使用する第１テーブルＴ１によっては、最初にシンチレーション光を発光したセグメント２２の特定において誤差を生じることが考えられる。

また、本実施形態のように、特定部５０は、第４領域Ｒ４に第１重心位置が位置する場合には、第１セグメントを、最初にシンチレーション光を発生したセグメント２２と特定するか、或いは、最初にシンチレーション光を発生したセグメント２２の特定を行わず、バックグラウンドとして取り扱ってもよい。例えば、第１セグメントにおいて最初にシンチレーション光が発生した後、同じ第１セグメント内においてコンプトン散乱が生じ、その後、第２セグメントにおいてコンプトン散乱が更に生じた場合には、第４領域Ｒ４に第１重心位置が位置することがある。この場合、第１セグメント内において発生したシンチレーション光の光量が、第２セグメント内において発生したシンチレーション光の光量よりも大きくなると、第１重心位置は、第２領域Ｒ２に対して第１領域Ｒ１側に位置する第４領域Ｒ４に位置する。このような場合でも、第１セグメントが、最初にシンチレーション光を発生したセグメント２２と正しく特定される。すなわち、最初にシンチレーション光を発生したセグメント２２をより精度良く特定することができる。

また、１つ以上のセグメント２２を挟む２つのセグメント２２においてコンプトン散乱が生じた場合には、最初にシンチレーション光を発生したセグメント２２の特定が困難となる。例えば、第１セグメントが、或るセグメント２２と第２セグメントとの間に挟まれる場合に、その或るセグメント２２において最初にシンチレーション光を発生し、第２セグメントにおいてコンプトン散乱が生じると、第１重心位置は、第４領域Ｒ４に位置することがある。このような場合に、最初にシンチレーション光を発生したセグメント２２の特定を行うことは難しい。このような場合を考慮して、第４領域Ｒ４に第１重心位置が位置する場合には、最初にシンチレーション光を発生したセグメント２２の特定が行われないようにすることで、最初にシンチレーション光を発生したセグメント２２が誤って特定されることを抑制することができる。その結果、最初にシンチレーション光を発生したセグメント２２をより精度良く特定することができる。

また、高い検出感度が要求されるＰＥＴ装置１では、第１テーブルＴ１におけるγ線に対する不感領域の割合は、極力低くされることが望ましい。そこで、特定部５０が、第１重心位置が第４領域Ｒ４に位置する場合に、最初にシンチレーション光を発生したセグメント２２の特定を行うことにより、第４領域Ｒ４を不感領域とした場合と比較して、第１テーブルＴ１における不感領域の割合を極力低くすることができる。これにより、放射線位置検出器１０及びＰＥＴ装置１の検出感度の低下を抑えることができる。

また、本実施形態のように、特定部５０は、第２テーブルＴ２の第５領域Ｒ５又は第７領域Ｒ７に第２重心位置が位置する場合には、第１シンチレータ部を、最初にシンチレーション光を発生したセグメント２２を有するシンチレータ部２１と特定し、第６領域Ｒ６又は第８領域Ｒ８に第２重心位置が位置する場合には、第２シンチレータ部を、最初にシンチレーション光を発生したセグメント２２を有するシンチレータ部２１と特定してもよい。上述した放射線位置検出器１００では、図１０に示されるように、１つのシンチレータ部２１においてγ線Ｈが前方散乱を起こすことで、そのシンチレータ部２１、及びそのシンチレータ部２１にＸ軸方向に隣接するシンチレータ部２１のそれぞれにおいてシンチレーション光が発生することがある。すなわち、地点Ｐ１において最初にシンチレーション光が発生し、その後、地点Ｐ２においてシンチレーション光が発生することがある。この場合、第２重心位置、及び、図１１に示される第２テーブルＴ１０１に基づいて、シンチレーション光を発生したセグメント２２を有するシンチレータ部２１を特定することが考えられる。なお、図１１には、理解容易の為、第２重心位置の分布である各円状分布Ｃ３及び各長尺状分布Ｃ４が併せて示されている。

各円状分布Ｃ３は、１つのシンチレータ部２１のみにおいて発生したシンチレーション光に基づく第２重心位置の分布である。各円状分布Ｃ３は、各シンチレータ部領域２１Ａに含まれている。一方、各長尺状分布Ｃ４は、隣接する２つのシンチレータ部２１において発生したシンチレーション光に基づく第２重心位置の分布である。各長尺状分布Ｃ４は、隣接する円状分布Ｃ３を格子状又はクロス状に結んでいる。図１１に示されるように、各シンチレータ部領域２１Ａの境界は、隣接する円状分布Ｃ３の間の中間に位置している。各シンチレータ部領域２１Ａは、各シンチレータ部２１を個々に識別するための第２識別領域であり、各シンチレータ部２１に対応付けられている。この各シンチレータ部領域２１Ａが第２テーブルＴ１０１の第２識別領域である点は、第２テーブルＴ１０１と本実施形態の第２テーブルＴ２との相違点である。第２テーブルＴ１０１の各シンチレータ部領域２１Ａは、単に、隣接する円状分布Ｃ３間の中間にて分割されている。放射線位置検出器１００は、この第２テーブルＴ１０１のいずれのシンチレータ部領域２１Ａに第２重心位置が位置するか、判定する。そして、放射線位置検出器１００は、その第２重心位置が位置するシンチレータ部領域２１Ａに対応付けられたシンチレータ部２１を、最初にシンチレーション光を発生したセグメント２２を有するシンチレータ部２１と特定する。第２重心位置が、例えば第２テーブルＴ１０１の中央に位置するシンチレータ部領域２１Ａ（図１２において斜線で示された部分）に含まれる場合には、放射線位置検出器１００は、そのシンチレータ部領域２１Ａに対応付けられたシンチレータ部２１を、最初にシンチレーション光を発生したセグメント２２を有するシンチレータ部２１と特定する。

しかしながら、前述したように、γ線Ｈの散乱後に発生したシンチレーション光の強度の方が、最初に発生したシンチレーション光の強度よりも大きくなる傾向があるので、次のような問題が生じることがある。図１２において、例えば第２テーブルＴ１０１の中央のシンチレータ部領域２１Ａ（斜線で示された部分）に対応付けられたシンチレータ部２１にてγ線Ｈがコンプトン散乱を起こすことで、そのシンチレータ部２１、及び、中央のシンチレータ部領域２１Ａの右側のシンチレータ部領域２１Ａに対応付けられるシンチレータ部２１のそれぞれにおいてシンチレーション光が発生した場合を考える。すなわち、中央のシンチレータ部領域２１Ａに対応付けられたシンチレータ部２１において最初にシンチレーション光が発生し、その後、右側のシンチレータ部領域２１Ａに対応付けられたシンチレータ部２１においてシンチレーション光が発生した場合である。この場合、第２重心位置は、中央のシンチレータ部領域２１Ａではなく、そのシンチレータ部領域２１Ａの右側のシンチレータ部領域２１Ａに位置する傾向がある。従って、放射線位置検出器１００は、右側のシンチレータ部領域２１Ａに対応付けられたシンチレータ部２１を、最初にシンチレーション光を発生したセグメント２２を有するシンチレータ部２１と誤って特定するおそれがある。そして、このように最初にシンチレーション光を発生したセグメント２２を有するシンチレータ部２１と誤って特定してしまうと、図１２に示されるＰＥＴ装置２００において以下のような問題が生じる。

図１２では、ＰＥＴ装置２００を構成する一対のシンチレータアレイ２０が、Ｚ軸方向において、地点Ｐ３を挟んで互いに対向する位置に配置されている。図１２に示されるように、地点Ｐ３において１つの消滅事象（annihilation event）が起こり、互いに逆方向に飛行する一対のγ線Ｈが発生している。一対のγ線Ｈのうち一方のγ線Ｈは、一方のシンチレータアレイ２０の地点Ｐ４に到達している。このシンチレータアレイ２０では、地点Ｐ４においてのみシンチレーション光が発生している。他方のγ線Ｈは、他方のシンチレータアレイ２０の地点Ｐ５に到達してコンプトン散乱を起こしている。地点Ｐ４に位置するシンチレータ部２１と、地点Ｐ５に位置するシンチレータ部２１とは、互いに隣接している。このシンチレータアレイ２０では、地点Ｐ５及び地点Ｐ６においてそれぞれシンチレーション光が発生している。このような場合、上述したように、第２重心位置は、Ｘ軸方向において地点Ｐ５よりも地点Ｐ６に近い地点Ｐ７に位置する傾向があるので、地点Ｐ７を含むシンチレータ部２１が、最初にシンチレーション光を発生したセグメント２２を有するシンチレータ部２１と特定される。その結果、ＰＥＴ装置２００は、地点Ｐ７と地点Ｐ８とを結ぶ直線Ｌ１０上に消滅事象が発生したと誤って特定してしまう。

これに対し、本実施形態の第２テーブルＴ２では、図４に示されるように、第１シンチレータ部のみにおいてシンチレーション光が発生した場合には、シンチレーション光を検出した位置についてＸＹ平面に沿っての第２重心位置が、第１シンチレータ部に対応付けられた第５領域Ｒ５に位置するから、第１シンチレータ部が、最初にシンチレーション光を発生したセグメント２２を有するシンチレータ部２１と正しく特定される。第２シンチレータ部のみにおいてシンチレーション光が発生した場合にも同様に、第２シンチレータ部が、最初にシンチレーション光を発生したセグメント２２を有するシンチレータ部２１と正しく特定される。ここで、第１シンチレータ部において放射線がコンプトン散乱を起こすことで、第１シンチレータ部及び第２シンチレータ部のそれぞれにおいてシンチレーション光が発生すると、第２シンチレータ部において発生したシンチレーション光の強度の方が、第１シンチレータ部において発生したシンチレーション光の強度よりも大きくなる傾向がある。そのため、第２重心位置が、第５領域Ｒ５と第６領域Ｒ６との間において第６領域Ｒ６側に位置する第７領域Ｒ７に位置する傾向がある。このような場合であっても、第７領域Ｒ７が第１シンチレータ部に対応付けられているため、第１シンチレータ部が、最初にシンチレーション光を発生したセグメント２２を有するシンチレータ部２１と正しく特定される。第２シンチレータ部において放射線がコンプトン散乱を起こすことで、第１シンチレータ部及び第２シンチレータ部のそれぞれにおいてシンチレーション光が発生した場合にも同様に、第２シンチレータ部が、最初にシンチレーション光を発生したセグメント２２を有するシンチレータ部２１と正しく特定される。これにより、ＸＹ平面内において最初にシンチレーション光を発生したセグメント２２を有するシンチレータ部２１を精度良く特定することができる。すなわち、ＸＹ平面内において最初にシンチレーション光を発生した２次元位置を精度良く特定することでできる。

また、本実施形態のように、ＸＹ平面内における複数のシンチレータ部２１のそれぞれの間には、シンチレーション光を遮光する遮光層２５が設けられていてもよい。これにより、例えばシンチレーション光を発生した第１シンチレータ部から、第２シンチレータ部にシンチレーション光が漏れることが防止されるため、最初にシンチレーション光を発生したシンチレータ部２１をより精度良く特定することができる。

また、本実施形態のように、ＸＹ平面内において、複数の第１光検出器３１のそれぞれは、第１抵抗チェーン３４に接続され、複数の第２光検出器３２のそれぞれは、第２抵抗チェーン３６に接続されていてもよい。これにより、第１重心位置及び第２重心位置を容易に且つ正確に算出することができる。

また、本実施形態のように、Ｚ軸方向における複数のセグメント２２のそれぞれの間には、レーザ光の照射によって形成された光散乱部２３が設けられてもよい。これにより、例えば光散乱部材、或いは、シンチレータ部２１とは異なる光学特性（屈折率）を有する部材を介在させつつ複数のシンチレータブロックを接合することにより各シンチレータ部２１を構成する場合と比較して、各シンチレータ部２１を容易に且つ高い寸法精度にて製造することができる。

本発明による放射線位置検出方法、放射線位置検出器及びＰＥＴ装置は、上述した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上述した実施形態では、複数のシンチレータ部２１のそれぞれの間に、遮光層２５が設けられていたが、遮光層２５を設けなくてもよい。また、上述した実施形態では、放射線としてγ線が検出されていたが、検出される放射線はγ線に限られない。放射線は、例えばＸ線であってもよい。また、上述した実施形態では、シンチレータ部２１は、レーザ光の照射によって形成された光散乱部２３によって区分された各セグメント２２により構成されていたが、シンチレータ部は、光散乱部材、或いは、シンチレータ部２１とは異なる光学特性（屈折率）を有する部材を介在させつつ各シンチレータブロックを接合することにより構成されてもよく、発光減衰時間が互いに異なる各シンチレータブロックを接合することにより構成されてもよい。また、上述した実施形態では、放射線位置検出器１０をＰＥＴ装置１に適用していたが、放射線位置検出器１０を例えばコンプトンカメラに適用してもよい。また、上述した実施形態では、特定部５０は、第１テーブルＴ１において第４領域Ｒ４に第１重心位置が位置する場合に、最初にシンチレーション光を発生したセグメント２２の特定を行っていたが、第４領域Ｒ４に第１重心位置が位置する場合には、最初にシンチレーション光を発生したセグメント２２の特定を行わなくてもよい。また、上述した実施形態では、第１テーブルＴ１及び第２テーブルＴ２の両方を用いて最初にシンチレーション光を発生したセグメント２２の特定を行っていたが、第１テーブルＴ１のみを用いて最初にシンチレーション光を発生したセグメント２２の特定を行ってもよい。例えば、シンチレータアレイ２０が、遮光層２５に代えてγ線を遮る層を有する場合には、第２テーブルＴ２を用いてシンチレータ部２１を特定する必要はなく、第１テーブルＴ１のみを用いてセグメント２２を特定すればよい。

１…ＰＥＴ装置、１０…放射線位置検出器、２０…シンチレータアレイ、２１…シンチレータ部、２２…セグメント、２２ａ，２２ｂ…端面、２３…光散乱部、２５…遮光層、３０…光検出器アレイ、３１…第１光検出器、３２…第２光検出器、３４…第１抵抗チェーン、３６…第２抵抗チェーン、４０…算出部、５０…特定部、２１１…第１シンチレータ部領域、２１２…第２シンチレータ部領域、２２１…第１セグメント領域、２２２…第２セグメント領域、Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４…電気信号、Ｔ１…第１テーブル、Ｔ２…第２テーブル、Ｒ１…第１領域、Ｒ２…第２領域、Ｒ３…第３領域、Ｒ４…第４領域、Ｒ５…第５領域、Ｒ６…第６領域、Ｒ７…第７領域、Ｒ８…第８領域。

Claims (10)

1. γ線の入射方向に沿って配置され且つ前記γ線の吸収に応じてシンチレーション光を発生する複数のセグメントを有し、前記入射方向と交差する面に沿って２次元に配置された複数のシンチレータ部と、前記複数のシンチレータ部に対応するように配置され且つ前記シンチレーション光の強度に応じて電気信号を出力する複数の光検出器と、を備える放射線位置検出器において実施される放射線位置検出方法であって、
   前記電気信号に基づいて、前記シンチレーション光を検出した位置について前記入射方向における第１重心位置を算出する第１ステップと、
   前記複数のセグメントを識別するための第１識別領域が示された第１テーブル、及び前記第１重心位置に基づいて、最初に前記シンチレーション光を発生した前記セグメントを特定する第２ステップと、を含み、
   前記第１識別領域は、
   前記複数のセグメントの１つである第１セグメントに対応付けられた第１領域と、
   前記複数のセグメントのうち、前記第１セグメントに対して前記γ線の入射側とは反対側において前記第１セグメントに隣接する第２セグメントに対応付けられた第２領域と、
   前記第１領域と前記第２領域との間において前記第２領域側に位置し且つ前記第１セグメントに対応付けられた第３領域と、を有し、
   前記第２ステップでは、前記第１領域又は前記第３領域に前記第１重心位置が位置する場合には、前記第１セグメントを、最初に前記シンチレーション光を発生した前記セグメントと特定し、前記第２領域に前記第１重心位置が位置する場合には、前記第２セグメントを、最初に前記シンチレーション光を発生した前記セグメントと特定する、放射線位置検出方法。
2. 前記第１テーブルは、
   前記第１領域と前記第２領域との間において前記第１領域側に位置する第４領域を更に有し、
   前記第２ステップでは、前記第４領域に前記第１重心位置が位置する場合には、前記第１セグメントを、最初に前記シンチレーション光を発生した前記セグメントと特定するか、或いは、最初に前記シンチレーション光を発生した前記セグメントの特定を行わない、請求項１に記載の放射線位置検出方法。
3. 前記第１ステップでは、前記電気信号に基づいて、前記シンチレーション光を検出した位置について前記面に沿っての第２重心位置を算出し、
   前記第２ステップでは、前記複数のシンチレータ部を識別するための第２識別領域が示された第２テーブル、及び前記第２重心位置に基づいて、最初に前記シンチレーション光を発生した前記セグメントを有する前記シンチレータ部を特定し、
   前記第２識別領域は、
   前記複数のシンチレータ部の１つである第１シンチレータ部に対応付けられた第５領域と、
   前記複数のシンチレータ部のうち前記第１シンチレータ部に隣接する第２シンチレータ部に対応付けられた第６領域と、
   前記第５領域と前記第６領域との間において前記第６領域側に位置し且つ前記第１シンチレータ部に対応付けられた第７領域と、
   前記第５領域と前記第６領域との間において前記第５領域側に位置し且つ前記第２シンチレータ部に対応付けられた第８領域と、を有し、
   前記第２ステップでは、前記第５領域又は前記第７領域に前記第２重心位置が位置する場合には、前記第１シンチレータ部を、最初に前記シンチレーション光を発生した前記セグメントを有する前記シンチレータ部と特定し、前記第６領域又は前記第８領域に前記第２重心位置が位置する場合には、前記第２シンチレータ部を、最初に前記シンチレーション光を発生した前記セグメントを有する前記シンチレータ部と特定する、請求項１又は２に記載の放射線位置検出方法。
4. 前記複数のシンチレータ部のそれぞれの間には、前記シンチレーション光を遮光する遮光層が設けられている、請求項１～３のいずれか一項に記載の放射線位置検出方法。
5. 前記複数の光検出器のそれぞれは、抵抗チェーンに接続されている、請求項１～４のいずれか一項に記載の放射線位置検出方法。
6. 前記複数のセグメントのそれぞれの間には、レーザ光の照射によって形成された光散乱部が設けられている、請求項１～５のいずれか一項に記載の放射線位置検出方法。
7. γ線の入射方向に沿って配置され且つ前記γ線の吸収に応じてシンチレーション光を発生する複数のセグメントを有し、前記入射方向と交差する面に沿って２次元に配置された複数のシンチレータ部と、
   前記複数のシンチレータ部に対応するように配置され且つ前記シンチレーション光の強度に応じて電気信号を出力する複数の光検出器と、
   前記電気信号に基づいて、前記シンチレーション光を検出した位置について前記入射方向における第１重心位置を算出する算出部と、
   前記複数のセグメントを識別するための第１識別領域が示された第１テーブル、及び前記第１重心位置に基づいて、最初に前記シンチレーション光を発生した前記セグメントを特定する特定部と、を備え、
   前記第１識別領域は、
   前記複数のセグメントの１つである第１セグメントに対応付けられた第１領域と、
   前記複数のセグメントのうち、前記第１セグメントに対して前記γ線の入射側とは反対側において前記第１セグメントに隣接する第２セグメントに対応付けられた第２領域と、
   前記第１領域と前記第２領域との間において前記第２領域側に位置し且つ前記第１セグメントに対応付けられた第３領域と、を有し、
   前記特定部は、前記第１領域又は前記第３領域に前記第１重心位置が位置する場合には、前記第１セグメントを、最初に前記シンチレーション光を発生した前記セグメントと特定し、前記第２領域に前記第１重心位置が位置する場合には、前記第２セグメントを、最初に前記シンチレーション光を発生した前記セグメントと特定する、放射線位置検出器。
8. 前記第１テーブルは、
   前記第１領域と前記第２領域との間において前記第１領域側に位置し且つ前記第２セグメントに対応付けられた第４領域を更に有し、
   前記特定部は、前記第４領域に前記第１重心位置が位置する場合には、前記第２セグメントを、最初に前記シンチレーション光を発生した前記セグメントと特定する、請求項７に記載の放射線位置検出器。
9. 前記算出部は、前記電気信号に基づいて、前記シンチレーション光を検出した位置について前記面に沿っての第２重心位置を算出し、
   前記特定部は、前記複数のシンチレータ部を識別するための第２識別領域が示された第２テーブル、及び前記第２重心位置に基づいて、最初に前記シンチレーション光を発生した前記セグメントを有する前記シンチレータ部を特定し、
   前記第２識別領域は、
   前記複数のシンチレータ部の１つである第１シンチレータ部に対応付けられた第５領域と、
   前記複数のシンチレータ部のうち前記第１シンチレータ部に隣接する第２シンチレータ部に対応付けられた第６領域と、
   前記第５領域と前記第６領域との間において前記第６領域側に位置し且つ前記第１シンチレータ部に対応付けられた第７領域と、
   前記第５領域と前記第６領域との間において前記第５領域側に位置し且つ前記第２シンチレータ部に対応付けられた第８領域と、を有し、
   前記特定部は、前記第５領域又は前記第７領域に前記第２重心位置が位置する場合には、前記第１シンチレータ部を、最初に前記シンチレーション光を発生した前記セグメントを有する前記シンチレータ部と特定し、前記第６領域又は前記第８領域に前記第２重心位置が位置する場合には、前記第２シンチレータ部を、最初に前記シンチレーション光を発生した前記セグメントを有する前記シンチレータ部と特定する、請求項７又は８に記載の放射線位置検出器。
10. 請求項７～９のいずれか一項に記載の放射線位置検出器を備える、ＰＥＴ装置。

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