JPH01285887A

JPH01285887A - シンチレーションカメラ用の検出器モジュール

Info

Publication number: JPH01285887A
Application number: JP1077963A
Authority: JP
Inventors: Dennis E Persyk; デニス、イー、パーシク; James J Hamill; ジエイムス、ジエイ、ハミル
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1988-03-29
Filing date: 1989-03-28
Publication date: 1989-11-16
Also published as: EP0337096A1; US4879465A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明はシンチレーションカメラ、−層詳細には、こ
のようなカメラに使用される検出器に関するものである
。最も端的には、本発明は、温度勾配がシンチレータを
横切って確立されている検出器に関するものである。

〔従来の技術〕

従来のシンチレーションカメラでは、シンチレ−ション
■象のＸ−Ｙ位置が、事象を観測する複数個の光電子増
倍管の出力を評価することにより決定されろ。これらの
光電子増倍管はレジスタマドリソ々スに接続されており
、また検出された事象のＸおよびＸ座標が、含まれてい
る光電子増倍管の出力を適当に重み付けすることにより
計算される。

ミ・ン千し−ションカメラは通常、その全体積を通じて
比較的均等でなけれならない大きいシンナＬ・−ソヨン
結晶を利用し、ている。その結果、この上・）な結晶は
比較的高価である。

さＣ陣こ、結晶の中央で６１能な精度と同一の情］宴て
結晶の内辺におけるシンチレーション事象を位置決めす
ることは不可能である。結晶縁の近位的に１つの管半径
のなかの事象は緑反射のために不正確に位置決めされる
。これは“′エツジーバッキング°゛の問題によるもの
である。ずなわち、エフ。

ジ効果のために１！１辺における事象を正しく位置決め
することが不可能なためである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の課題は、検出器シンチレーション事象の位置を
評価しかつ計算するのに使用される既存の回路を簡単化
することである。

本発明の他の課題は、シンチレーシジンカメラシステム
のなかに使用される検出器をモジコール化することであ
る。

本発明の他のｉ題は、“°エソジーバンキング。

の問題を大きく受けない検出器モジュールを製造するこ
とである。

未発明の他のｖｗＲは、この形式の既知の装置を−Ｓ的
に改良することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によれば、検出器モジュールが、複数個の平行な
ソン千し−タストリップを利用することによりＸ−Ｙ情
報を発生ずる。温度勾配が検出器モジュールの１つの軸
線に沿って確立されており、またシンチレータストリッ
プが他の垂直な軸線に沿って延びている。シンチレーシ
ョン事象が生起する特定のシンチレータストリップを識
別し、またシンチレーション事象の減衰時間を監視する
ための手段が設けられている。、減衰時間はシンチレー
タ・ヨン事象が生起する場所の温度の関数であり、また
この温度はシンチレータストリップに沿う特定の位置と
組み合わされているので、減衰時間は検出されたシンチ
レーション事象のＸ座標に関する情報を与える。事象が
生起する特定のシンチレータストリップは特定のＸ座標
と組み合わされているので、検出されたシンチレーショ
ン事象のＸおよびＸ座標の双方が決定され得る。シンチ
レーション事象の減衰時間が、光電子増倍管の出力を評
価することにより決定されることは有利である。

光電子増倍管の使用はシ：′チレーションカメラ検出器
で通常であるが、この応用での光電子増倍管の使用は独
特である。なぜならば、光電子増倍管はソン千し−ソヨ
ン事象のエネルギーおよび該事象の減衰時間以外のもの
を測定するのに使用されていないからである。複数個の
光電子増倍管からの信号の重み付けはされていない。

さらに、シンチレータストリップが、区別可能な減衰時
間対温度応答を有する異なるンンチＬ／−夕材料から成
っていることは有利である。シンチレータストリップは
群のなかに（すなわち、もし２つの異なるシンチレータ
材料が使用されるならばペアに、またもし３つの異なる
シンチレータ月料が使用されるならばトリプシン１〜に
、以下同様）互いにリンクされており、また各群は共通
のホトダイオードに光学的にリンクされている。ホトダ
イオードの出力はＹ軸線に沿う群レベル乙こシンチレー
ション事象を位置決めし、また光電子増倍管により測定
された減衰時間は特定のシンチレーションリ・ンブに（
すなわち特定のＸ座標に）、また特定のＸ座標に該事象
を位置決めする。

（実施例〕好ましい実施例が、ガンマシンチレーションカメラに使
用されるものとしてポされているが、この実施例はＰＥ
Ｔ（位置エミンションＩ・モグラフィ）スキャナまたは
イ也のシン′チレーションカメラにも応用可能である。

シンチレータが応答する放射の形式は本発明の一部分で
はない。

第１図には、長方形の領域を形成するべく配置されてい
る複数個の（ここでは６個であるが、個数は本発明の一
部分ではない）細長いシンチレーションリ・ツブ２．４
．６．８．１（ｌよび１２が示されている。好ましくは
、ストリップは１／４インチ（０，６３５ｃｍ）幅、ｌ
／２インチ（１，２６ｃｍ）ヴみおよび３インチ（７，
６２ｃｍ）長さであるが、これらの寸法は本発明の一部
分ではない。ストリップの幅は検出器モジュールの分解
能を決定し、また１／７４インチ（０，６３５ｃｍ）は
このような分解能が核医学応用に対して満足であると信
ぜられているので選ばれた。ストリップの厚のはレンチ
１／−夕のストツピングパワーを決定し、また１／２−
インチ（１，２６ｃ　ｍ　）　ハコ（７）ｌ’ｊＪ’＋
がずべでの入射１４０ｋｅＶガンマ放射の９０〜９５％
をストップするので選ばれた。３インチ（７，６２ｃｍ
）の長さは１つの共通の光電子増倍管が３インチ（７，
６２ｃｍ）の直径を有するので選ばれた。各シンチレー
タストリップは第１の端（すなわち２Ａ、４Ａなど）お
よび第２の＠（２Ｂ、４Ｂなど）を有し、またストリッ
プのすべての第１の端（２、Ａ、・４Ａ”：（−ビ）１
と領域の第１の側１　ｆｉを形成するべく整列し一丁−
ｄつ　またス１−［リップのすべての第２の端（２，＋
３，４Ｆ１など）は領域の第２の側１８を形成するべく
整列している。領域は到来するガンマ放射こ）人Ｊ＃ｆ
　Ｑ）方向♂こ対して垂直である。

この好ましい実施例では、半分のンンチレータストリ・
ノブ（ご、こではノニノ千レータストす、ブ？、６およ
び１０）はＮａ１（’ｌ”１）から成っており、また他
の半分（ずなわ０，７・ン■・Ｌノータス１リップ４．
８および１２）はＣｓ　Ｉ　（Ｎａ）から成っている。

示され、でいるよう？２こ、ンンチレータストリンプは
、隣接ずろシン千Ｌ・−タストリップが常に異なる材料
から成っているように交互にされている。

この配置の結果として、ンンチレータス１す。

ブ２．４・・・１２は３つの対２０．２２および２４を
形成し、各月２０．２２および２４はＣ５Ｉ（Ｎａ）ス
トリップおよびＮａＪ（Ｔりストリップシンチレータス
トリップ２およびＣｓＩ（Ｎａ）シンチレータストリッ
プ４を含んでいる。各月（すなわち２人および４Ａ）の
なかのストリップの各々の第１の端は小さい光バイブ（
すなわち２６）を通じて互いに光学的に結合されており
、光パイプはアバランシェホトダイオード（すなわち３
２、第２図）にも結合されている。６つのストリ・〉ブ
はすべて光電子増倍管３８に（図示されていない大きい
光パイプにより）光学的に結合されている。

光電子増倍管３８の出力端４０は、光電子増倍管３８に
より記録されたシンチレーション事象の減衰時間を決定
するのに使用されている回路４２に接続されている。こ
のような回路の詳細は当業者に知られており、従ってこ
こでは説明されない。

その詳細はたとえばヨーロンバ特許第八ー０２６２５２
４号明細書に記載されている。

温度勾配はシンチレータストリップ２、４・・・１２の
長さに沿って確立されている。第１の側１６は近（収約
にＱ’Ｃまたはそれ以下に保たれており、また第２の側
１８はより高い温度に保たれている。

温度勾配は所望の分解能を得るように選ばれており、勾
配が大きいほど、分解能が大きい。０°Ｃはこの温度が
下記のホトダイオードからの熱ノイズ出力を減するので
選ばｈた。

上記のヨーロッパ特許第Ａ　−　０　２　６　２　５　
２　４号明細書に開示されているように、光電子増倍管
３８により検出されるシンチレーション事象の減衰時間
は、ここでは温度勾配がＸ方向に確立されているので、
Ｘ軸に沿う事象の位置を表す。さらに、事象のＹ方向は
シンチレーション事象が生起した特定の特定のス；・リ
ップ（すなわち２または４など）ムこより（シンチレー
タストリップの幅に等しい精度で）表される。シンチレ
ータストリップの各個にアバランシェホトダイオードを
取り付け、また各シンチレーション事象に対して対応し
て点弧したホトダイオードのアイデンティティを記録す
ることにより、ストリップ（従ってまたＹ座標）を識別
することは可能であろう。しかし、これはアバランシェ
ホトダイオードが高価であるために費用がかさむ。従っ
て、好ましい実施例では、これらのホ）９゛、イオード
（すなわち２６．２８および３０）の数が減ぜられてい
る。

１、ｉｌ−の温度範囲内で、たとえばＮ、］１（ＴＩ）
（７）４減衰時間特性ばＣｓ　Ｉ　　（Ｎａ）の減衰時
間特性からトく別さ相開ることが知られている。減衰時
間の１つの尺度は、シンチレ−ション事象がその最大振
幅の９０％からその最大振幅の１０％に減衰するのに必
要とされろ時間であり、この時間が第３図に図解的に（
スケールは正しくないが）示さ牙りでいる。従って、好
ましい実施例によれば、光電子増倍管３８からの信号は
、ａ）シンチレーション事象が生起するシンチレータ材
料のアイデンティティ、および１））シンチレーション
事象のＸ座標を決定するのに使用されている。こうして
、第２図中に示されている位置におけるシンチレーショ
ン事象Ｅは、ａ）信号をホトダイオード３４の出力端に
生じさせ、またｂ）たふん６００ｎｓの十條時間を有す
る。ホトダイオード３４からのく４号は、事象が領域Ｒ
のなかのどこかで生起したことを示す、６００ｎｓの減
衰時間は、ａ）事象がＮａ１（Ｔ１）シンチレータのな
かで生起したこと、従ってまたシンチレータストリップ
６のなかで生起したこと、またｂ）事象の位置が第１の
側１６と第２の側１８との間の間隔の１／４であったこ
とを示す。従って、これらの電気的出力は領域Ａのなか
の事象Ｅを位置決めするのに使用され得る。

減衰時間の尺度としての下降時間の使用は好ましい。な
ぜならば、現在検査している温度範囲内では、下降時間
はＮａ　Ｉ　　（ＴＩ）シンチレーションとＣ５Ｉ（Ｎ
ａ）シンチレーションとの間の区別をするヘースを与え
るからである。しかし、減衰時間対温度曲線の形状もＮ
ａ１（Ｔ１）シンチレーションと（：ｓ　Ｉ　　（Ｎａ
）シンチレーションとの間で異なっており、これらの形
状差も区別を行うのに使用され得る。当業者は、区別を
するのに使用されるシンチレーション特性を測定するよ
うに回路４２を適合させることができる。

２つのシンチレーション材料の使用は必要ではない。も
しホトダイオードの価格が低下するなら−１５〜ば、１つの材料が使用され、またホトダイオードが各ス
トリップに取りつｌ−Ｊけられてよい。代替的に、各鮮
のなかのストリップの数を増し、またそれによりさらに
ホトダイオードの数を減らすべく、より多くのシンチレ
ータ材料が使用されてよい。

代替的に、アバランシェホトダイオードの代わりにＩ）
　Ｉ　Ｎホトダイオードを使用することも可能である。

また、もしシンチレータストリップが長いならば、各シ
ンチレータストリップに対して端の各々に１つづつ２つ
のホトダイオードが設けられていてよい。

ホトダイオード２６．２８および３０からの出力への熱
ノイズ効果を減するべく、領域の第１の側１６に沿う温
度が０°Ｃまたはそれ以下に保たれることは有利である
。そのために、比較的高い熱伝導性を有する材料から成
るヒートシンクが領域の第１の側１６に沿って取り付け
られ、また適当な温度に冷却され、他方において適当に
加熱／冷却される他のヒートシンクが第２の側１８に沿
って取りつ付けられることは有利である。熱勾配が確立
される方法は本発明の一部分ではない。

使用中、開示されたモジュールのみが、どんな形態が必
要とされるにしろ反復され得る。なぜならば、“″エツ
ジ・バッキング゛の問題が最小化されるからである。こ
うして、複数個のこのようなモジューＪしが、すべての
ンンチレータストリンフ゛が共通の平面を占めるように
、またはモジュールの表面が所望の形態、たとえば患者
を囲む閉じた曲面を形成するように配置され得る。

ここに説明された好ましい実施例に変更が行われ得るこ
と、またこれらの実施例が他の目的に使用され得ること
はぎ業者により理解されよう。このような変更および使
用は、特許請求の範囲によってのみ限定される本発明の
範囲内にある６

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の概要図、第２図は本発明の実
施例によるシンチレータストリップの概要頂面図、第３
図は第２図の構造の減衰時間対温度挙動を例示する図で
ある。２〜１２・・・シンチレークストリソプ１６・・・第１
の側１８・・・第２の側２０〜２４・・・対２６・・・３４・・・ホトダイオード３８・・・光電子増倍管４２・・・減衰時間評価回路

Claims

【特許請求の範囲】１）第１および第２の端を有する細長い第１のシンチレ
ータと、第１のシンチレータと同一の物理的寸法を有し、第１のシンチレータのすぐ隣に置かれており、ま
たそれぞれ第１のシンチレータの第１および第２の端と
整列している第１の端および第２の端を有する第２のシ
ンチレータと、シンチレータの第１の端と第２の端との間の熱勾配を確立するための手段と、シンチレータ内のシンチレーション事象の発生を記録するための手段と、前記記録手段により記録されたシンチレーション事象が生起した特定のシンチレータを識別するた
めの手段とを含んでいることを特徴とするシンチレーションカメラ
用の検出器モジュール。２）前記識別手段がシンチレータの少なくとも１つに光
学的にリンクされているホトダイオードを含んでいるこ
とを特徴とする請求項１記載の検出器モジュール。３）第１の側と第２の側との間を延びている領域を一緒
に定める同様の形状の細長い複数個のシンチレータスト
リップであって、各々がそれぞれ第１および第２の側の
上に横たわる第１および第２の端を有し、また第１およ
び第２のシンチレータ材料から成るシンチレータストリ
ップと、各々が異なるシンチレータストリップの特定の対と特有に組み合わされており、またそれらの第１
の端に光学的にリンクされている複数個のホトダイオー
ドと、第１の側と第２の側との間の熱勾配を確立するための手段とを含んでいることを特徴とするシンチレーションカメラ
用の検出器モジュール。４）シンチレータストリップのすべてに光学的にリンク
されている光電子増倍管を含んでいることを特徴とする
請求項３記載の検出器モジュール。５）ホトダイオードがアバランシェ型であることを特徴
とする請求項３記載の検出器モジュール。６）ホトダイオードがＰＩＮ型であることを特徴とする
請求項３記載の検出器モジュール。７）前記確立手段が第２の側の温度を第１の側の温度よ
り上に高めることを特徴とする請求項３記載の検出器モ
ジュール。８）第１および第２のシンチレータ材料がＮａＩ（Ｔ１
）およびＣｓＩ（Ｎａ）であることを特徴とする請求項
３記載の検出器モジュール。９）第１の側と第２の側との間を延びている領域を一緒
に定める同様の形状の細長い複数個のシンチレータスト
リップであって、各々がそれぞれ第１および第２の側の
上に横たわる第１および第２の端を有し、またＮ種類の
異なるシンチレータ材料から成っており、またシンチレ
ータ材料の対応する特有の一つからそれぞれ選択された
Ｎシンチレータストリップをそれぞれ含んでいる整数の
Ｎタブレットが存在するように、また相続くＮタブレッ
トが互いに隣接して配置されているように配置されてい
るシンチレータストリップと、各々が特定のＮタブレットと特有に組み合わされており、またそのなかのすべてのシンチレータス
トリップの第１の端に光学的にリンクされている複数個
のホトダイオードと、第１の側と第２の側との間の熱勾
配を確立するための手段とを含んでいることを特徴とするシンチレーションカメラ
用の検出器モジュール。１０）同様の物理的寸法を有し、また第１の端と第２の
端との間に延びている第１の複数個の細長いシンチレー
タストリップであって、前記複数個の一方の半分がＮａ
Ｉ（Ｔ１）であり、複数個の他方の半分がＣｓＩ（Ｎａ
）であり、第１の側の上に横たわっているシンチレータ
ストリップの第１の端のすべてと第２の側の上に横たわ
っているシンチレータストリップの第２の端のすべてと
により第１の側と第２の側との間を延びている領域を互
いに定めるように配置されており、またＮａＩ（Ｔ１）
−ＣｓＩ（Ｎａ）対の連続のなかに、隣接するシンチレ
ータストリップが常に異なったシンチレータ材料である
ように配置されているシンチレータストリップと、各々が隣接するシンチレータストリップの特定の対と特有に組み合わされており、またそれらの第
１の端に光学的にリンクされている第２の複数個のホト
ダイオードと、第１の側と第２の側との間に熱勾配を確立するための手段と、生起するシンチレーション事象を記録するべくシンチレータストリップに光学的にリンクされてい
る光電子増倍管と、光電子増倍管により検出されたシンチレーション事象の減衰時間を決定するための手段とを含んでいることを特徴とするシンチレーションカメラ
用の検出器モジュール。１１）それぞれホトダイオードの対応する一つを前記対
の一つのなかのシンチレータストリップの各々の第１の
端と光学的にリンクする第２の複数個の小さい光パイプ
をも含んでいることを特徴とする請求項１０記載の検出
器モジュール。