JPH04220589A - 陽電子崩壊表示装置 - Google Patents
陽電子崩壊表示装置Info
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
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- A61B6/037—Emission tomography
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は陽電子崩壊を表示する
為の装置に関する。この発明は新陳代謝（ｍｅｔａｂｏ
ｌｉｓｍｓ）を研究する医学利用、および医薬の生体内
における動向を探る薬学利用、および流体（ｍｏｖｉｎ
ｇ ｆｌｕｉｄｓ）を利用した部品の機能を研究する工
業利用に用いることが可能である。 【０００２】 【従来の技術】陽電子崩壊を表示する装置は既に存在す
る。その装置とは、電子を衝突させた時に崩壊してそれ
ぞれ５１１ｋｅＶのエネルギ−を有する二個のガンマ線
を反対方向に放つ、という陽電子の特性を利用した陽電
子断層Ｘ線写真撮影装置（ｐｏｓｉｔｒｏｎ ｔｏｍｏ
ｇｒａｐｈ）である。 【０００３】図１は陽電子断層Ｘ線写真撮影装置の断面
を示す概略図である。 【０００４】予備段階では、陽電子を放つ放射性元素を
含んだ物質が露呈された器官１０（本例の場合この器官
は生きた組織を持った脳であるが、無意識状態である）
のなかに注入される。 【０００５】器官１０は検出器１４を有するリング１２
の中心に配置される。各検出器はガンマ線に反応するシ
ンチレ−タ−（ｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｏｒ）から成り、
光電子増倍管（ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｕｌｔ
ｉｐｌｉｅｒ）に連結されている。放出された各陽電子
は、研究対象である器官１０によって決まる平均自由踏
破距離（ａｖｅｒａｇｅ ｆｒｅｅ ｄｉｓｔａｎｃｅ
）を過ぎてから一個の電子と供に崩壊する（この平均自
由踏破距離は人体の場合２ｍｍから３ｍｍの間である）
。一回の崩壊で反対方向の二個のガンマ線の放出を引き
起こし、これらはリングの検出器１４によって同時に検
出される。この同時検出によって、二個のガンマ線の飛
跡を具体的に確認できるようにする電子直線化（ｅｌｅ
ｃｔｒｏｎｉｃ ｃｏｌｌｉｍａｔｉｏｎ）が具体化さ
れる。 【０００６】次に、いくつかの方向に沿った飛跡の反投
射（ｒｅｔｒｏｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎｓ）、もしくは繰
り込み（ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎｓ）等の操作を利用し
た像再現処理手段（ｍｅａｎｓ ｏｆ ａｎ ｉｍａｇ
ｅ ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｒｅａｔｍｅｎ
ｔ）によって、陽電子の崩壊地点を特定化する（ｌｏｃ
ａｌｉｚｅ）ことが可能となる。 【０００７】この表示は検出器１４のリング面内に配置
された器官１０の一部（ｏｎｅ ｓｅｃｔｉｏｎ）だけ
のものであるということは容易に理解される。 【０００８】立体表示（ｖｏｌｕｍｅ ｄｉｓｐｌａｙ
）を獲得する為には、いくつかのリング１２がお互い隣
接して並列される。陽電子の崩壊地点をその飛跡上に特
定できるガンマ線の補足的測定（飛行測定として知られ
ている）を行なうことによって陽電子断層Ｘ線写真撮影
装置の感度を高める手段が知られている。飛行時間は同
時に検出される二個のガンマ線の到着時刻差に相当する
。飛跡を検出することによって得られる放射性を帯びた
検出器１４の位置、光速および飛行時間によってガンマ
線の放出地点を特定できる。実際上は、検出器１４の、
および関連する分析電子工学の時間的解像度（ｔｅｍｐ
ｏｒａｌ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）のみが最新段階の先
行技術において、約５ｃｍの局部的解像度（ｐａｒｔｉ
ａｌ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）を考慮に入れている。以
上により、この手段によって得られる特定化は、崩壊地
点の地図を書く為には充分正確ではない。即ち、その特
定化は、単に飛行時間によって限定される範囲内に位置
する飛跡部分に、その推測範囲を限定することを可能に
するだけであり、従ってこの範囲外のノイズ発生を考慮
に入れていない。この不充分な時間的解像度による飛行
時間断層Ｘ線写真撮影装置は、像再現技術なしで使用す
ることができない。 【０００９】さらに、分離した検出器一個のリングもし
くは数個のリングで構成される従来の陽電子断層Ｘ線写
真撮影装置において、本装置の中心での空間解像度は、
装置の半分の幅にほぼ等しい。一本の飛跡は二個の検出
器の間のステップ（ｓｔｅｐ）によって、その隣りの飛
跡と分離しており、そのステップは一個の検出器の幅に
明確に等しい。その結果、受け取られる情報（ｉｎｆｏ
ｒｍａｔｉｏｎ ｒｅｃｅｉｖｅｄ）が準見本とされる
（ｉｓ ｓｕｂｓａｍｐｌｅｄ）。この欠点を克服する
為に、静止した位置と、それに隣接した検出器の地点の
間にあるすべての中間地点を各検出器が占めることが可
能な小さい振幅を持った交番回転運動によって一個もし
くは数個のリングが駆動される。検出器間の半分のステ
ップに等しい半径を有したこの小さな円運動は普通、゛
ウォッブリング゛（動揺）と呼ばれる。 陽電子断層Ｘ線写真撮影装置のサウンド機能の為に必要
とされるウォッブリングは、非常に機械的に複雑な為に
、本装置を動かすことを困難とし、さらには高価なもの
とする。 【００１０】ＳＰＥＣＴ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｈｏｔｏｎ
ＥｍｉｓｓｉｏｎＣｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒ
ａｐｈ）として知られる゛ガンマ・カメラ゛と呼ばれる
もうひとつ別の装置が存在する。 【００１１】この装置は、崩壊毎にひとつのガンマ線を
生成するだけのガンマトレ−サ−（ｇａｍｍａ ｔｒａ
ｃｅｒ）を注入することによって放射能を放出させられ
る器官によって放出されるガンマ線の表示を考慮に入れ
たものである。米国特許番号３０１１０５７には、この
ＳＰＥＣＴについての記述がある。電子直線化（ｅｌｅ
ｃｒｔｏｎｉｃ ｃｏｌｌｉｍａｔｉｏｎ）を具体化す
る陽電子断層Ｘ線写真撮影装置を使用した場合とは反対
に、ＳＰＥＣＴＳは、物質コリメーター（ｍａｔｅｒｉ
ａｌ ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ）を使用する。このシンチ
レ−タ−は、鉛のような吸収性のある平面で構成され、
それぞれに対して平行でかつコリメーターが取りつけら
れたシンチレ−タ−１８の表面に垂直な穴か、もしくは
拡大効果を得る為に装置の中心に向かって集中する方向
に向けられた穴がこの平面にあけられている。穴のサイ
ズと方向は、対応した伝ぱん方向を有したガンマ線のみ
が透過するように設定されている。 【００１２】シンチレ−タ−１８と相互作用するガンマ
線はシンチレ−タ−の後面に近接して配置された数個の
光電子増倍管２２によって検出されるシンチレ−ション
を引き起こす。光電子増倍管は透明物質で形成されたフ
ィルム２０によってシンチレ−タ−１８の後面から引き
離されている。 【００１３】もし使用されるシンチレ−タ−１８が光電
子増倍管と直接接している場合、光電子増倍管の検出範
囲の中心で、かつ光電子増倍管のごく近くで起こるシン
チレ−ションがこの透明フィルムのない他の光電子増倍
管によってかろうじて検出されるだけである。従って、
各シンチレ−ションが、数個の光電子増倍管２２によっ
て検出されることが重要である。 【００１４】実際上は、各シンチレ−ションの位置の重
心測定（ｂａｒｙｃｅｎｔｒｉｃ ｍｅａｓｕｒｅｍｅ
ｎｔ）は、検出される光度に比例し、かつ光電子増倍管
２２によって配信される信号の助けを借りた電子手段２
４によって行なわれる。 【００１５】光電子増倍管２２の出力端子に接続された
これらの電子重心測定手段２４は、シンチレ−タ−１８
上の各シンチレ−ションの平均位置を示す信号を伝える
。この平均位置はシンチレ−タ−と光電子増倍管との連
結面に平行な平面に含まれる二方向に沿って定義される
。 【００１６】器官の３次元像を得る為に、ＳＰＥＣＴは
その器官のまわりを回転する。これによりガンマ線の方
向が検出される。 【００１７】そのガンマ線のすべての方向は、研究対象
である器官がガンマ線を放出する地点の像を得ることを
可能にする像表示再現システム（図示を略す）によって
処理される。 【００１８】一定の方向を有したガンマ線がシンチレ−
タ−１８と相互作用する前にそれらガンマ線を獲得する
必要から、コリメ−タ−１６は、きわめて小さな直径の
穴を有することが必要となる。シンチレ−ションを引き
起こすガンマ線量はきわめて小さい。 【００１９】換言すればＳＰＥＣＴの感度は弱く、この
ことが、この種の装置の大きな欠点である。実際上、検
出器の感度が弱くなるにつれ、生きた器官に印がつくま
で注入される一回の放射性元素量は多くなる。 【００２０】ＳＰＥＣＴＳのような陽電子断層Ｘ線写真
撮影装置においては、満足できる解像度で３次元像を得
る為に、像再現処理を行なうことが必要となるが、この
処理は装置をかなり複雑なものとしてしまう。 【０
０２１】 【発明の目的】本発明の第１の目的は、満足のいく解像
度を得る為に像再現処理（ｉｍａｇｅ ｒｅｃｏｎｓｔ
ｒｕｃｔｉｏｎ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）を必要としない
陽電子崩壊を表示する為の装置を提供することである。 もちろん、この像再現処理はその解像度を増大する為に
本発明装置に使用されることもある。 【００２２】本発明の第２の目的は、器官に印をつける
為に必要とされる一回の放射線元素量がすべての使用毎
において少量の状態で充分、敏感である装置を提供する
ことである。 【００２３】本発明の第３の目的は、崩壊の地点を特定
化する為にどんなウォッブリング（動揺）も必要としな
い装置を提供することである。 【００２４】 【課題を解決するための手段】この目的の為に本発明は
、お互いが反対方向に配置され、陽電子増倍管の組と連
結した少なくとも二つのシンチレーターを使用すること
を勧める。飛行時間の決定を含めた同時測定は各シンチ
レーター上のシンチレーションの重心位置測定との相互
関連においてなされる。 【００２５】この情報（ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）によ
って陽電子崩壊の立体像を構成することが可能となる。 【００２６】さらに具体的に述べると、本発明は陽電子
崩壊を表示する為の装置に関し、各崩壊はふたつの反対
方向に沿ったガンマ線の同時放出の放射源である。 【００２７】本装置は次のものから成る。即ち、ガンマ
線に反応し、お互いに対して反対方向に配置され、それ
ぞれが複数面を有する少なくとも一対のシンチレーター
と、一組が一個のシンチレーターと連結された数組の陽
電子増倍管と、本シンチレーターに発生するシンチレー
ションの位置を測定する為の連結光電子増倍管ユニット
と連結された各シンチレーター用の電子共通重心測定装
置と、対になった各シンチレーターにおいて、同時に検
出されるガンマ線の飛行時間を決定する為の連結された
数組の光電子増倍管と連結された各一対のシンチレータ
ー用の電子手段と、陽電子の崩壊地点を特定化し、飛行
時間を決定する為の共通重心測定手段に連結された電子
装置と、地点特定化装置に連結された表示システムと、
からこの陽電子崩壊表示装置はなる。 【００２８】共通重心測定はシンチレーターと反対の面
に平行な平面内の陽電子の崩壊の飛跡の位置を特定化す
ることを可能にし、一方、飛行時間の測定は飛跡上の崩
壊地点を特定化することを可能にする。 【００２９】有利なことには、本発明装置の感度を高め
る為に、本装置は光電子増倍管と連結した数対の対向し
たシンチレーターからなる。 【００３０】本発明の一実施例によれば、装置の空間解
像度を高める為に本装置は地点特定化装置に接続され、
表示システムを含む像再現システムをさらに含み、本装
置はさらに左右対称なその軸のまわりに回転する数対の
あるいは一対のシンチレーターからなる。 【００３１】ユニットの光電子増倍管は対応するシンチ
レーターの少なくともひとつの面に分布される。 【００３２】有利な一実施例によれば、一個のシンチレ
ーターと連結するユニットの光電子増倍管はこのシンチ
レーターの数面上に分布される。 【００３３】シンチレーターの数面上に光電子増倍管を
配置することによって集合された光量を高めること、即
ち、飛行時間の測定と連結された装置の空間解像度およ
び時間的解像度を高めることが可能となる。さらに、光
電子増倍管の乗算によってシンチレーターの対向面に平
行な平面内のシンチレーションの位置をさらに正確に求
めることが可能となる。 【００３４】一個のシンチレーターと連結されたひとつ
のユニットの光電子増倍管は、好ましくはこのシンチレ
ーターのすべての面上に分布される。 【００３５】この光電子増倍管は小量の５１１ＫｅＶガ
ンマ線を吸収する。従って、これらのガンマ線に左右さ
れるシンチレーターの面に、これら増倍管を配置するこ
とが可能となる。 【００３６】有利なことには、このシンチレーターは多
角形の（ｐｏｌｙｇｏｎａｌ）正立プリズム（ｒｅｇｕ
ｌａｒ ｐｒｉｓｍ）である。例えば、シリンダーのよ
うな形のシンチレーターも使用可能である。 【００３７】シンチレーターに採用される幾何学は、あ
る一定の空間的必要により、その基盤、もし可能であれ
ばセクションの上に最高数の光電子増倍管を配置するこ
とを可能とする幾何学である。 【００３８】ある変形例によれば、このシンチレーター
には同時発生ガンマ線に対する感度を一様にさせる装置
が与えられる。 【００３９】この変形例の好ましい実施例によれば、シ
ンチレーターの感度を一様にさせる装置はコリメーター
である。 【００４０】本発明に使用されるコリメーターは、シン
チレーターの表面に対して広い入射角を持ったガンマ線
を取り除くだけであり、一方、ＳＰＥＣＴＳのコリメー
ターは一方向に対して平行かもしくは一方向に収束する
ガンマ線を透過させるだけである。実際上、広い入射角
を有したガンマ線は対となった他のシンチレーターのフ
ィールド外で反対方向に放出された連結の放射線を持つ
多くの機会を有し、その放射線は装置の中心から離れた
地点でシンチレーターが生成したものである。従って、
シンチレーターの表面に対して広い入射角で放出される
ガンマ線は、検出される大部分の付随同時発生物質から
引き起こされる。 【００４１】一方、飛跡の特定化が（電子直線化に相当
する）同時発生ガンマ線によってもたらされるとすれば
、ＳＰＥＣＴＳで使用されるタイプのコリメーターのう
ちの物質コリメーターを使用することは不適切である。 逆に、装置の感度を減じるようなコリメーターを使用す
ることは、明らかに不利益なことである。 【００４２】特殊な一実施例によれば、シンチレーター
は１個石のＢａＦ２結晶である。同様に、前記結晶がガ
ンマ線の支配下にある時、そのシンチレーションの特性
によって良好な時間的解像度を確保する他のシンチレー
ター結晶を使用することは可能である。シンチレーター
結晶は光学的結合によって光学的に連結された連合した
１個石結晶であるばかりでなく、一個の１個石結晶であ
ってもよい。 実際上、シンチレーターはモザイク状
であり、各シンチレーターはガンマ線の影響のもとでシ
ンチレーション波長のシンチレーション光を放出するこ
とが可能であり、一定の屈折率を有する数個の結晶を含
んでいる。これらの結晶は、シンチレーション波長に対
して透過性があり且つ結晶の屈折率に等しい屈折率を有
する組合せ物質（ａｓｓｅｍｂｌｉｎｇ ｍａｔｅｒｉ
ａｌ）によって互いに固定されている。 【００４３】モザイク状のシンチレーターにとっての結
晶は有利なことに平行管状の形をしており、かつ側面を
有し、その側面によってお互いどうしと固定されている
。 【００４４】 【実施例】本発明の特性と有利点は非限定的な以下の記
述と添付の図面を参照することによって容易に理解され
るであろう。 【００４５】図３は本発明に係わる装置の検出器の実施
例を示している。この図において、本装置は互いに対向
して配置された一対の検出器からなる。これらの検出器
は陽電子を放出する放射性元素によって印をつけられる
器官１０の両側に配置されている。各検出器２６は多角
面すなわち本例の場合においては６角の正立プリズムの
形をしたシンチレーター２８からなる。シンチレーター
２８は各面の幅が２４０ｍｍ、厚さが４０ｍｍのＢａＦ
２（２フッ化バリウム）１個石結晶（ｍｏｎｏｌｉｔｈ
ｉｃ ｃｒｙｓｔａｌｓ）である。 【００４６】図６はシンチレーターの一変形例を示す概
略図である。本例においては、シンチレーター２８はモ
ザイク状で、複数の結晶を含み、これらの結晶は例えば
ＢａＦ２もしくはＣｓＦ（フッ化セシウム）からなり、
組合せ物質２８２によってそれらの側面がお互いに固定
されている。 【００４７】結晶間の間隙を埋めている組合せ物質２８
２は結晶の屈折率にほぼ等しい屈折率を有し、シンチレ
ーション波長に対して透過性がある。この組合せ物質は
例えば、４７ーＶでＲｈｏｎｅ−Ｐｏｕｌｅｎｃ会社に
よって商品化されたタイプのシリコングリース、あるい
は同会社によって商品化されたタイプの低温接着剤、あ
るいはＲＴＶー６１５でＳｏｃｉｅｔｅ Ｇｅｎｅｒ
ａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ会社によって販売された接着
剤、あるいは必要な条件を満たした特性をもつ他の製品
が使用される。 【００４８】図６においては、モザイクシンチレーター
３０は、縦横が２５ｃｍ、３０ｃｍ、厚さが３６ｍｍの
ユニットを構成するように、幅５０ｍｍ、厚さ３６ｍｍ
の平行管状結晶（ｐａｒａｌｌｅｌｐｉｐｅｄ ｃｒｙ
ｓｔａｌｓ）からなる。 【００４９】各シンチレーター２８は光電子増倍管ユニ
ット３０と連結され、このユニット３０は陽電子の崩壊
によって生成されるガンマ線と本シンチレーターとの相
互作用によっていかなるシンチレーションをも検出可能
である。 【００５０】本発明においてシンチレーターとして使用
される結晶であれば、組合せ物質２０はシンチレーター
と光電子増倍管との間隙にも使用され得る。 【００５１】有利なことに、光電子増倍管３０は、シン
チレーター結晶のように反応時間が短い。短期反応時間
を有する光電子増倍管は、光電陰極と陽極間の光電子の
ゆらぎ透過時間が０．５ｎｓ（ナノ秒）以下の標準偏差
を有する倍増管と理解されており、短期反応時間の結晶
は光パルスの幅が数ｎｓ以下（＜〜１０ｎｓ）の結晶で
あると理解されている。選択される光電子増倍管はＲ．
Ｔ．Ｃ．会社によって商品化されたＸＰ２０２０Ｑ型の
ものである。 【００５２】図３において、シンチレーター２８の各面
は一個もしくは複数個の光電子増倍管３０からなる。シ
ンチレーター２８の基盤面は１９個の並列状態の光電子
増倍管からなり（本図においては７個の場合だけが示さ
れている）、各側面は一個の光電子増倍管３０からなる
。 【００５３】光電子増倍管は５１１ｋｅＶのガンマ線に
対しては透過性があるので、シンチレーター２８の対向
している面に光電子増倍管を安全に配置することは可能
である。 【００５４】光電子増倍管が多くあればあるほど、それ
に比例して空間解像度（ｓｐａｔｉａｌ ｒｅｓｏｌｕ
ｔｉｏｎ）はよくなる。また、空間解像度および時間的
解像度は、シンチレーターから発する光が好ましくは光
電子増倍管によって集められる時（すなわち、光電子増
倍管によるシンチレーターの重なりが最適である時）、
より一層よくなる。 従って、シンチレーターと光電子の所与の幾何学によっ
て、可能な最多数の光電子増倍管がシンチレーターの各
種の面に配置される。 【００５５】検出器２６には通常、側部”ｓｅｐｔａ”
、即ち、シンチレーターの側部に配置され、検出器の外
部に置かれた放射源から発生する斜向ガンマ線（ｐａｒ
ａｓｔｉｃ ｇａｍｍａ ｒａｄｉａｔｉｏｎ）をさえ
ぎる例えば鉛でできた保護板が与えられる。 【００５６】放射性元素が器官１０の内部に至り、陽電
子を放出する。この陽電子は崩壊により、同じエネルギ
ー（５１１ｋｅＶ）でそれぞれ反対方向の二本のガンマ
線を発する。ガンマ線は空間上のすべての方向に放出さ
れる。放射線がシンチレーターを貫通する時、光電子増
倍管によって検出されるシンチレーションが発生する。 シンチレーターの厚さは大部分のシンチレーションが少
なくとも二個の光電子増倍管によって検出される程度の
厚さである。これらの光電子増倍管は検出される光度（
光子量）に比例した信号を伝える。 【００５７】同時発生の分析によって、即ち、一対のシ
ンチレーターによる検出と、シンチレーターでのシンチ
レーション発生位置を確認することと併せて行なわれる
飛行時間の分析によって、陽電子の崩壊地点を特定化す
ることが可能となる。 【００５８】図４は本発明に係わる装置の一変形例を示
している。 【００５９】本変形例において、装置は各々に対して対
向する一対の検出機２６からなり、各検出器は図に示す
ようにひとつのセクションを構成している。光電子増倍
管３０はシンチレーター２８上に載置され、それぞれの
シンチレーター２８の対向している面上の増倍管３０が
除かれているという点を除けば、本変形例の構成は図３
に示した実施例の構成と同じである。一方、増倍管が除
かれたこれらの盤面には、例えば鉛でできた穴のあいた
吸収板からなるコリメター３２が載置される。もし光電
子増倍管が図３のように結晶の内側の面（すなわち、シ
ンチレーターが対向している面）に取り付けられている
場合は、このコリメーターを光電子増倍管と器官１０の
間に配置することが可能である。コリメーター３２は約
２０°の受け入れの角度（ａｎ ａｎｇｌｅ ｏｆ ａ
ｃｃｅｐｔａｎｃｅ）を有している。このことは、２０
°の半分つまり１０°以上の入射角（ａｎ ｉｎｃｉｄ
ｅｎｃｅ）を有するガンマ線は吸収板によって遮られて
しまうということを示している。 この為に、放射源
地点から発生した同時発生物質が、入射角の大きい検出
器の同時発生可視領域のセンターではかなり減ってしま
う。一方、コリメーターの効力は、小さな入射角の放射
線から放出され可視領域の端から放出される同時発生物
質に対しては、わずかにその敏感性を減じるだけである
。 【００６０】従って、このシステムの反応は、その中心
と可視領域の端との間の感度に関しては一様にしてしま
う。また、コリメーターの役割は、偶発的事象または有
益事象の発生割合を高める大きい入射角でシンチレータ
ーに至るあらゆる単一事象を抑えることでもある。 【００６１】シンチレーター２８と連結された光電子増
倍管３０の各組は、このシンチレーターで発生するシン
チレーションの位置を測定する為の電子重心装置３４に
連結されている。この種の電子重心装置については米国
特許番号３０１１０５７で述べられているので、ここで
はこの装置については詳述しない。この装置については
、本シンチレーターのひとつの盤面に平行な平面を定義
する軸Ｘと軸Ｙとに関連してシンチレーションが位置づ
けられる、ということを述べるだけで充分であろう。 軸Ｘ、Ｙはシンチレーターの盤面の中心の上で交差する
。これらの軸は、正の座標プラスＸ、プラスＹの部分と
、負の座標マイナスＸ、マイナスＹの部分とに分けられ
る。ユニットの各光電子増倍管３０に流される電流は四
つの抵抗器を流れ、その抵抗器の電圧は軸Ｘ、Ｙに関連
した光電子増倍管の位置に依存している。シンチレーシ
ョンが発生する地点の共通重心は、励起された光電子増
倍管から発生する各種の電流を（すなわち、各光電子増
倍管によって検出される強度によって量り分けられる各
種の電流を）加えることによって決定される。 【００６２】共通重心手段（ｂａｒｙｃｅｎｔｒｉｃ
ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｍｅａｎｓ）３４は、シンチレー
ター２８上のガンマ線の衝撃地点の位置により、あらゆ
る非同時性を補正する手段からなる。実際、ガンマ線発
生地点と光電子増倍管との間での光の時間はガンマ線の
衝撃地点の特定化に依存している。 【００６３】共通重心測定手段３４は、各シンチレータ
ー２８に発生するシンチレーションの位置（Ｘ、Ｙ）に
対応した信号を伝える。 【００６４】この重心測定と平行して、各シンチレータ
ー２８で同時に検出されるガンマ線の飛行時間を決定す
る為の電子手段３６が光電子増倍管３０の二組と連結さ
れている。この種の電子手段３６は”Ｗｏｒｋｓｈｏｐ
ｏｎ ｔｉｍｅ ｏｆ ｆｌｉｇｈｔ ｔｏｍｏｇｒ
ａｐｈｙ”という表題の報告書（１９８２年５月１７ー
１９日号、ミズリー、サンルイス、ワシントン大学、Ｐ
．１４３ー１４６）で述べられているので、ここでは詳
述しない。この電子手段３６については、各シンチレー
ターと連結された光電子増倍管３０から発生し、同時に
伝えられる信号、すなわち、決定された時間窓（ａ ｄ
ｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｔｅｍｐｏｒａｌ ｗｉｎｄｏｗ
）の信号が、調整パルスを伝える連続分別器によって方
向づけられるすべての信号のうちで最初のものである、
ということを述べるだけで充分であろう。これらのパル
スは振幅時間コンバーター（ａｎ ａｍｐｌｉｔｕｄｅ
ｔｉｍｅ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）から電気信号で入力
配信される。この振幅は連続蓄電器の電荷、すなわち直
線電荷（ｌｉｎｅａｒ ｃｈａｒｇｅ）に比例する。 その電荷は第１パルスの到着時に発生し、同時検出の放
射線から発した次のパルスの到着時に消滅する。そして
、この増幅はデジタル・アナログコンバーターによって
２進値に変換される。この２進値は飛行時間に対応し、
各シンチレーター上での対応ガンマ線相互作用の座標（
Ｘ、Ｙ）に結びつけられる。 【００６５】飛行時間決定手段３６はさらに光電子増倍
管の反応時間差を補償する光電子増倍管によって伝えら
れる信号を処理する為の手段３５ａからなる。以前の校
正位相（ａ ｐｒｉｏｒ ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｐ
ｈａｓｅ）によって、各光電子増倍管の各遅延値（ｄｅ
ｌａｙ）を求めることが可能となる。 【００６６】飛行時間決定手段３６はさらに、シンチレ
ーター２８上のガンマ線の衝撃点の位置により、あらゆ
る非同時性を補償する手段３５ｂからなる。 【００６７】光電子増倍管の場所は手段３４によってす
でに決定されており、座標（Ｘ、Ｙ）に対応している。 【００６８】共通重心測定手段３４、および飛行時間決
定手段３６の出力端子に伝えられる信号は、飛行時間の
値を算定された座標（Ｘ、Ｙ）と関連する陽電子崩壊地
点を特定化する為の電子手段の入力端子に加えられる。 対となったシンチレーター２８間の偏差はすでに知られ
ているので、同時検出されるシンチレーションの位置と
飛行時間のデータによって、陽電子崩壊地点を（基準指
標に関連した）関連空間上に特定することが可能となる
。 【００６９】特定装置３８は基準指標に関連する崩壊地
点の座標を出力端子に伝える。この出力端子は表示装置
４０に連結され、この装置によってふたつの検出器の間
に含まれる空間上の各種の陽電子崩壊密度をスクリーン
上に写し出すことが可能となる。装置の空間解像度を高
める為に、この装置は像表示再現装置と取り替えること
が可能である。取り替えた場合、検出器２６は、検出器
２６の間の中間ほどにある対称軸Ｘ、もしくは軸Ｙのま
わりの回転運動によって活発となる。 【００７０】この像再現装置は従来、Ｄ．ＬＥＴＩのＴ
ＴＶＯ３のような飛行時間断層写真撮影装置で伝統的に
使用されている処理、例えば射影、逆射影、たたみこみ
、などの処理を利用した手段によって構成されている。 【００７１】この装置については次の文献のなかで述べ
られている。 【００７２】Ｒ．Ａｌｌｅｍａｎｄ ａｎｄ ａｌ：
Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｍｅｄｉｃｉ
ｎｅ ＰＩＳＡ （Ｉｔａｌｙ） ＯＣＴ．１１−２４
． １９８１：Ｐｈ．Ｇａｒｄｅｒｅｔ， Ｅ．Ｃａｍ
ｐａｇｎｏｌｏ： Ｉｍａｇｅ Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃ
ｔｉｏｎ Ｕｓｉｎｇ Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ
Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ Ｌｅｔｉ
ｐｏｓｉｔｏｎ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ Ｓｙｓｔｅｍ
−Ｗｏｒｋｓｈｏｐｏｎ Ｔｉｍｅ−ｏｆ−Ｆｌｉｇｈ
ｔ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ， Ｍａｙ １９， １９８
２， Ｓｔ Ｌｏｕｉｓ， ＭＩｓｓｏｕｒｉ， Ｐ．
９７．図５は本発明に係わる装置のもうひとつ別の変形
例を示す概略図である。 この装置は二対の検出器２６ａと２６ｂとから成る。一
対のシンチレーター２８がお互いに対向し、二対のシン
チレーターはお互いから９０°で突き合わされて（ａｒ
ｅ ｏｆｆｓｅｔ ９０°）いる。電子重心測定手段３
４、飛行時間装置３６、および崩壊地点特定手段３８が
それぞれ二個に増やされ、各手段が一対の検出器と対応
している。 【００７３】表示手段４０はふたつの陽電子崩壊特定化
手段３８と連結され、この表示手段４０によって増大さ
れた感度を持った装置を得ることが可能となる。 【００７４】表示手段４０は像表示再現装置と取り替え
ることが可能であり、この表示再現装置によって空間解
像度を高めることが可能となり、これら対となった検出
器は器官１０の回りを回転可能である。 【００７５】当然のことながら、本発明に係わる装置は
以上述べられた実施例だけに限定されるものではなく、
可能なすべての変形例におよぶものである。特に、二対
以上のシンチレーターを備えた本発明に係わる装置を具
体化することが可能である。
為の装置に関する。この発明は新陳代謝（ｍｅｔａｂｏ
ｌｉｓｍｓ）を研究する医学利用、および医薬の生体内
における動向を探る薬学利用、および流体（ｍｏｖｉｎ
ｇ ｆｌｕｉｄｓ）を利用した部品の機能を研究する工
業利用に用いることが可能である。 【０００２】 【従来の技術】陽電子崩壊を表示する装置は既に存在す
る。その装置とは、電子を衝突させた時に崩壊してそれ
ぞれ５１１ｋｅＶのエネルギ−を有する二個のガンマ線
を反対方向に放つ、という陽電子の特性を利用した陽電
子断層Ｘ線写真撮影装置（ｐｏｓｉｔｒｏｎ ｔｏｍｏ
ｇｒａｐｈ）である。 【０００３】図１は陽電子断層Ｘ線写真撮影装置の断面
を示す概略図である。 【０００４】予備段階では、陽電子を放つ放射性元素を
含んだ物質が露呈された器官１０（本例の場合この器官
は生きた組織を持った脳であるが、無意識状態である）
のなかに注入される。 【０００５】器官１０は検出器１４を有するリング１２
の中心に配置される。各検出器はガンマ線に反応するシ
ンチレ−タ−（ｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｏｒ）から成り、
光電子増倍管（ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｕｌｔ
ｉｐｌｉｅｒ）に連結されている。放出された各陽電子
は、研究対象である器官１０によって決まる平均自由踏
破距離（ａｖｅｒａｇｅ ｆｒｅｅ ｄｉｓｔａｎｃｅ
）を過ぎてから一個の電子と供に崩壊する（この平均自
由踏破距離は人体の場合２ｍｍから３ｍｍの間である）
。一回の崩壊で反対方向の二個のガンマ線の放出を引き
起こし、これらはリングの検出器１４によって同時に検
出される。この同時検出によって、二個のガンマ線の飛
跡を具体的に確認できるようにする電子直線化（ｅｌｅ
ｃｔｒｏｎｉｃ ｃｏｌｌｉｍａｔｉｏｎ）が具体化さ
れる。 【０００６】次に、いくつかの方向に沿った飛跡の反投
射（ｒｅｔｒｏｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎｓ）、もしくは繰
り込み（ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎｓ）等の操作を利用し
た像再現処理手段（ｍｅａｎｓ ｏｆ ａｎ ｉｍａｇ
ｅ ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｒｅａｔｍｅｎ
ｔ）によって、陽電子の崩壊地点を特定化する（ｌｏｃ
ａｌｉｚｅ）ことが可能となる。 【０００７】この表示は検出器１４のリング面内に配置
された器官１０の一部（ｏｎｅ ｓｅｃｔｉｏｎ）だけ
のものであるということは容易に理解される。 【０００８】立体表示（ｖｏｌｕｍｅ ｄｉｓｐｌａｙ
）を獲得する為には、いくつかのリング１２がお互い隣
接して並列される。陽電子の崩壊地点をその飛跡上に特
定できるガンマ線の補足的測定（飛行測定として知られ
ている）を行なうことによって陽電子断層Ｘ線写真撮影
装置の感度を高める手段が知られている。飛行時間は同
時に検出される二個のガンマ線の到着時刻差に相当する
。飛跡を検出することによって得られる放射性を帯びた
検出器１４の位置、光速および飛行時間によってガンマ
線の放出地点を特定できる。実際上は、検出器１４の、
および関連する分析電子工学の時間的解像度（ｔｅｍｐ
ｏｒａｌ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）のみが最新段階の先
行技術において、約５ｃｍの局部的解像度（ｐａｒｔｉ
ａｌ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）を考慮に入れている。以
上により、この手段によって得られる特定化は、崩壊地
点の地図を書く為には充分正確ではない。即ち、その特
定化は、単に飛行時間によって限定される範囲内に位置
する飛跡部分に、その推測範囲を限定することを可能に
するだけであり、従ってこの範囲外のノイズ発生を考慮
に入れていない。この不充分な時間的解像度による飛行
時間断層Ｘ線写真撮影装置は、像再現技術なしで使用す
ることができない。 【０００９】さらに、分離した検出器一個のリングもし
くは数個のリングで構成される従来の陽電子断層Ｘ線写
真撮影装置において、本装置の中心での空間解像度は、
装置の半分の幅にほぼ等しい。一本の飛跡は二個の検出
器の間のステップ（ｓｔｅｐ）によって、その隣りの飛
跡と分離しており、そのステップは一個の検出器の幅に
明確に等しい。その結果、受け取られる情報（ｉｎｆｏ
ｒｍａｔｉｏｎ ｒｅｃｅｉｖｅｄ）が準見本とされる
（ｉｓ ｓｕｂｓａｍｐｌｅｄ）。この欠点を克服する
為に、静止した位置と、それに隣接した検出器の地点の
間にあるすべての中間地点を各検出器が占めることが可
能な小さい振幅を持った交番回転運動によって一個もし
くは数個のリングが駆動される。検出器間の半分のステ
ップに等しい半径を有したこの小さな円運動は普通、゛
ウォッブリング゛（動揺）と呼ばれる。 陽電子断層Ｘ線写真撮影装置のサウンド機能の為に必要
とされるウォッブリングは、非常に機械的に複雑な為に
、本装置を動かすことを困難とし、さらには高価なもの
とする。 【００１０】ＳＰＥＣＴ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｈｏｔｏｎ
ＥｍｉｓｓｉｏｎＣｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒ
ａｐｈ）として知られる゛ガンマ・カメラ゛と呼ばれる
もうひとつ別の装置が存在する。 【００１１】この装置は、崩壊毎にひとつのガンマ線を
生成するだけのガンマトレ−サ−（ｇａｍｍａ ｔｒａ
ｃｅｒ）を注入することによって放射能を放出させられ
る器官によって放出されるガンマ線の表示を考慮に入れ
たものである。米国特許番号３０１１０５７には、この
ＳＰＥＣＴについての記述がある。電子直線化（ｅｌｅ
ｃｒｔｏｎｉｃ ｃｏｌｌｉｍａｔｉｏｎ）を具体化す
る陽電子断層Ｘ線写真撮影装置を使用した場合とは反対
に、ＳＰＥＣＴＳは、物質コリメーター（ｍａｔｅｒｉ
ａｌ ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ）を使用する。このシンチ
レ−タ−は、鉛のような吸収性のある平面で構成され、
それぞれに対して平行でかつコリメーターが取りつけら
れたシンチレ−タ−１８の表面に垂直な穴か、もしくは
拡大効果を得る為に装置の中心に向かって集中する方向
に向けられた穴がこの平面にあけられている。穴のサイ
ズと方向は、対応した伝ぱん方向を有したガンマ線のみ
が透過するように設定されている。 【００１２】シンチレ−タ−１８と相互作用するガンマ
線はシンチレ−タ−の後面に近接して配置された数個の
光電子増倍管２２によって検出されるシンチレ−ション
を引き起こす。光電子増倍管は透明物質で形成されたフ
ィルム２０によってシンチレ−タ−１８の後面から引き
離されている。 【００１３】もし使用されるシンチレ−タ−１８が光電
子増倍管と直接接している場合、光電子増倍管の検出範
囲の中心で、かつ光電子増倍管のごく近くで起こるシン
チレ−ションがこの透明フィルムのない他の光電子増倍
管によってかろうじて検出されるだけである。従って、
各シンチレ−ションが、数個の光電子増倍管２２によっ
て検出されることが重要である。 【００１４】実際上は、各シンチレ−ションの位置の重
心測定（ｂａｒｙｃｅｎｔｒｉｃ ｍｅａｓｕｒｅｍｅ
ｎｔ）は、検出される光度に比例し、かつ光電子増倍管
２２によって配信される信号の助けを借りた電子手段２
４によって行なわれる。 【００１５】光電子増倍管２２の出力端子に接続された
これらの電子重心測定手段２４は、シンチレ−タ−１８
上の各シンチレ−ションの平均位置を示す信号を伝える
。この平均位置はシンチレ−タ−と光電子増倍管との連
結面に平行な平面に含まれる二方向に沿って定義される
。 【００１６】器官の３次元像を得る為に、ＳＰＥＣＴは
その器官のまわりを回転する。これによりガンマ線の方
向が検出される。 【００１７】そのガンマ線のすべての方向は、研究対象
である器官がガンマ線を放出する地点の像を得ることを
可能にする像表示再現システム（図示を略す）によって
処理される。 【００１８】一定の方向を有したガンマ線がシンチレ−
タ−１８と相互作用する前にそれらガンマ線を獲得する
必要から、コリメ−タ−１６は、きわめて小さな直径の
穴を有することが必要となる。シンチレ−ションを引き
起こすガンマ線量はきわめて小さい。 【００１９】換言すればＳＰＥＣＴの感度は弱く、この
ことが、この種の装置の大きな欠点である。実際上、検
出器の感度が弱くなるにつれ、生きた器官に印がつくま
で注入される一回の放射性元素量は多くなる。 【００２０】ＳＰＥＣＴＳのような陽電子断層Ｘ線写真
撮影装置においては、満足できる解像度で３次元像を得
る為に、像再現処理を行なうことが必要となるが、この
処理は装置をかなり複雑なものとしてしまう。 【０
０２１】 【発明の目的】本発明の第１の目的は、満足のいく解像
度を得る為に像再現処理（ｉｍａｇｅ ｒｅｃｏｎｓｔ
ｒｕｃｔｉｏｎ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）を必要としない
陽電子崩壊を表示する為の装置を提供することである。 もちろん、この像再現処理はその解像度を増大する為に
本発明装置に使用されることもある。 【００２２】本発明の第２の目的は、器官に印をつける
為に必要とされる一回の放射線元素量がすべての使用毎
において少量の状態で充分、敏感である装置を提供する
ことである。 【００２３】本発明の第３の目的は、崩壊の地点を特定
化する為にどんなウォッブリング（動揺）も必要としな
い装置を提供することである。 【００２４】 【課題を解決するための手段】この目的の為に本発明は
、お互いが反対方向に配置され、陽電子増倍管の組と連
結した少なくとも二つのシンチレーターを使用すること
を勧める。飛行時間の決定を含めた同時測定は各シンチ
レーター上のシンチレーションの重心位置測定との相互
関連においてなされる。 【００２５】この情報（ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）によ
って陽電子崩壊の立体像を構成することが可能となる。 【００２６】さらに具体的に述べると、本発明は陽電子
崩壊を表示する為の装置に関し、各崩壊はふたつの反対
方向に沿ったガンマ線の同時放出の放射源である。 【００２７】本装置は次のものから成る。即ち、ガンマ
線に反応し、お互いに対して反対方向に配置され、それ
ぞれが複数面を有する少なくとも一対のシンチレーター
と、一組が一個のシンチレーターと連結された数組の陽
電子増倍管と、本シンチレーターに発生するシンチレー
ションの位置を測定する為の連結光電子増倍管ユニット
と連結された各シンチレーター用の電子共通重心測定装
置と、対になった各シンチレーターにおいて、同時に検
出されるガンマ線の飛行時間を決定する為の連結された
数組の光電子増倍管と連結された各一対のシンチレータ
ー用の電子手段と、陽電子の崩壊地点を特定化し、飛行
時間を決定する為の共通重心測定手段に連結された電子
装置と、地点特定化装置に連結された表示システムと、
からこの陽電子崩壊表示装置はなる。 【００２８】共通重心測定はシンチレーターと反対の面
に平行な平面内の陽電子の崩壊の飛跡の位置を特定化す
ることを可能にし、一方、飛行時間の測定は飛跡上の崩
壊地点を特定化することを可能にする。 【００２９】有利なことには、本発明装置の感度を高め
る為に、本装置は光電子増倍管と連結した数対の対向し
たシンチレーターからなる。 【００３０】本発明の一実施例によれば、装置の空間解
像度を高める為に本装置は地点特定化装置に接続され、
表示システムを含む像再現システムをさらに含み、本装
置はさらに左右対称なその軸のまわりに回転する数対の
あるいは一対のシンチレーターからなる。 【００３１】ユニットの光電子増倍管は対応するシンチ
レーターの少なくともひとつの面に分布される。 【００３２】有利な一実施例によれば、一個のシンチレ
ーターと連結するユニットの光電子増倍管はこのシンチ
レーターの数面上に分布される。 【００３３】シンチレーターの数面上に光電子増倍管を
配置することによって集合された光量を高めること、即
ち、飛行時間の測定と連結された装置の空間解像度およ
び時間的解像度を高めることが可能となる。さらに、光
電子増倍管の乗算によってシンチレーターの対向面に平
行な平面内のシンチレーションの位置をさらに正確に求
めることが可能となる。 【００３４】一個のシンチレーターと連結されたひとつ
のユニットの光電子増倍管は、好ましくはこのシンチレ
ーターのすべての面上に分布される。 【００３５】この光電子増倍管は小量の５１１ＫｅＶガ
ンマ線を吸収する。従って、これらのガンマ線に左右さ
れるシンチレーターの面に、これら増倍管を配置するこ
とが可能となる。 【００３６】有利なことには、このシンチレーターは多
角形の（ｐｏｌｙｇｏｎａｌ）正立プリズム（ｒｅｇｕ
ｌａｒ ｐｒｉｓｍ）である。例えば、シリンダーのよ
うな形のシンチレーターも使用可能である。 【００３７】シンチレーターに採用される幾何学は、あ
る一定の空間的必要により、その基盤、もし可能であれ
ばセクションの上に最高数の光電子増倍管を配置するこ
とを可能とする幾何学である。 【００３８】ある変形例によれば、このシンチレーター
には同時発生ガンマ線に対する感度を一様にさせる装置
が与えられる。 【００３９】この変形例の好ましい実施例によれば、シ
ンチレーターの感度を一様にさせる装置はコリメーター
である。 【００４０】本発明に使用されるコリメーターは、シン
チレーターの表面に対して広い入射角を持ったガンマ線
を取り除くだけであり、一方、ＳＰＥＣＴＳのコリメー
ターは一方向に対して平行かもしくは一方向に収束する
ガンマ線を透過させるだけである。実際上、広い入射角
を有したガンマ線は対となった他のシンチレーターのフ
ィールド外で反対方向に放出された連結の放射線を持つ
多くの機会を有し、その放射線は装置の中心から離れた
地点でシンチレーターが生成したものである。従って、
シンチレーターの表面に対して広い入射角で放出される
ガンマ線は、検出される大部分の付随同時発生物質から
引き起こされる。 【００４１】一方、飛跡の特定化が（電子直線化に相当
する）同時発生ガンマ線によってもたらされるとすれば
、ＳＰＥＣＴＳで使用されるタイプのコリメーターのう
ちの物質コリメーターを使用することは不適切である。 逆に、装置の感度を減じるようなコリメーターを使用す
ることは、明らかに不利益なことである。 【００４２】特殊な一実施例によれば、シンチレーター
は１個石のＢａＦ２結晶である。同様に、前記結晶がガ
ンマ線の支配下にある時、そのシンチレーションの特性
によって良好な時間的解像度を確保する他のシンチレー
ター結晶を使用することは可能である。シンチレーター
結晶は光学的結合によって光学的に連結された連合した
１個石結晶であるばかりでなく、一個の１個石結晶であ
ってもよい。 実際上、シンチレーターはモザイク状
であり、各シンチレーターはガンマ線の影響のもとでシ
ンチレーション波長のシンチレーション光を放出するこ
とが可能であり、一定の屈折率を有する数個の結晶を含
んでいる。これらの結晶は、シンチレーション波長に対
して透過性があり且つ結晶の屈折率に等しい屈折率を有
する組合せ物質（ａｓｓｅｍｂｌｉｎｇ ｍａｔｅｒｉ
ａｌ）によって互いに固定されている。 【００４３】モザイク状のシンチレーターにとっての結
晶は有利なことに平行管状の形をしており、かつ側面を
有し、その側面によってお互いどうしと固定されている
。 【００４４】 【実施例】本発明の特性と有利点は非限定的な以下の記
述と添付の図面を参照することによって容易に理解され
るであろう。 【００４５】図３は本発明に係わる装置の検出器の実施
例を示している。この図において、本装置は互いに対向
して配置された一対の検出器からなる。これらの検出器
は陽電子を放出する放射性元素によって印をつけられる
器官１０の両側に配置されている。各検出器２６は多角
面すなわち本例の場合においては６角の正立プリズムの
形をしたシンチレーター２８からなる。シンチレーター
２８は各面の幅が２４０ｍｍ、厚さが４０ｍｍのＢａＦ
２（２フッ化バリウム）１個石結晶（ｍｏｎｏｌｉｔｈ
ｉｃ ｃｒｙｓｔａｌｓ）である。 【００４６】図６はシンチレーターの一変形例を示す概
略図である。本例においては、シンチレーター２８はモ
ザイク状で、複数の結晶を含み、これらの結晶は例えば
ＢａＦ２もしくはＣｓＦ（フッ化セシウム）からなり、
組合せ物質２８２によってそれらの側面がお互いに固定
されている。 【００４７】結晶間の間隙を埋めている組合せ物質２８
２は結晶の屈折率にほぼ等しい屈折率を有し、シンチレ
ーション波長に対して透過性がある。この組合せ物質は
例えば、４７ーＶでＲｈｏｎｅ−Ｐｏｕｌｅｎｃ会社に
よって商品化されたタイプのシリコングリース、あるい
は同会社によって商品化されたタイプの低温接着剤、あ
るいはＲＴＶー６１５でＳｏｃｉｅｔｅ Ｇｅｎｅｒ
ａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ会社によって販売された接着
剤、あるいは必要な条件を満たした特性をもつ他の製品
が使用される。 【００４８】図６においては、モザイクシンチレーター
３０は、縦横が２５ｃｍ、３０ｃｍ、厚さが３６ｍｍの
ユニットを構成するように、幅５０ｍｍ、厚さ３６ｍｍ
の平行管状結晶（ｐａｒａｌｌｅｌｐｉｐｅｄ ｃｒｙ
ｓｔａｌｓ）からなる。 【００４９】各シンチレーター２８は光電子増倍管ユニ
ット３０と連結され、このユニット３０は陽電子の崩壊
によって生成されるガンマ線と本シンチレーターとの相
互作用によっていかなるシンチレーションをも検出可能
である。 【００５０】本発明においてシンチレーターとして使用
される結晶であれば、組合せ物質２０はシンチレーター
と光電子増倍管との間隙にも使用され得る。 【００５１】有利なことに、光電子増倍管３０は、シン
チレーター結晶のように反応時間が短い。短期反応時間
を有する光電子増倍管は、光電陰極と陽極間の光電子の
ゆらぎ透過時間が０．５ｎｓ（ナノ秒）以下の標準偏差
を有する倍増管と理解されており、短期反応時間の結晶
は光パルスの幅が数ｎｓ以下（＜〜１０ｎｓ）の結晶で
あると理解されている。選択される光電子増倍管はＲ．
Ｔ．Ｃ．会社によって商品化されたＸＰ２０２０Ｑ型の
ものである。 【００５２】図３において、シンチレーター２８の各面
は一個もしくは複数個の光電子増倍管３０からなる。シ
ンチレーター２８の基盤面は１９個の並列状態の光電子
増倍管からなり（本図においては７個の場合だけが示さ
れている）、各側面は一個の光電子増倍管３０からなる
。 【００５３】光電子増倍管は５１１ｋｅＶのガンマ線に
対しては透過性があるので、シンチレーター２８の対向
している面に光電子増倍管を安全に配置することは可能
である。 【００５４】光電子増倍管が多くあればあるほど、それ
に比例して空間解像度（ｓｐａｔｉａｌ ｒｅｓｏｌｕ
ｔｉｏｎ）はよくなる。また、空間解像度および時間的
解像度は、シンチレーターから発する光が好ましくは光
電子増倍管によって集められる時（すなわち、光電子増
倍管によるシンチレーターの重なりが最適である時）、
より一層よくなる。 従って、シンチレーターと光電子の所与の幾何学によっ
て、可能な最多数の光電子増倍管がシンチレーターの各
種の面に配置される。 【００５５】検出器２６には通常、側部”ｓｅｐｔａ”
、即ち、シンチレーターの側部に配置され、検出器の外
部に置かれた放射源から発生する斜向ガンマ線（ｐａｒ
ａｓｔｉｃ ｇａｍｍａ ｒａｄｉａｔｉｏｎ）をさえ
ぎる例えば鉛でできた保護板が与えられる。 【００５６】放射性元素が器官１０の内部に至り、陽電
子を放出する。この陽電子は崩壊により、同じエネルギ
ー（５１１ｋｅＶ）でそれぞれ反対方向の二本のガンマ
線を発する。ガンマ線は空間上のすべての方向に放出さ
れる。放射線がシンチレーターを貫通する時、光電子増
倍管によって検出されるシンチレーションが発生する。 シンチレーターの厚さは大部分のシンチレーションが少
なくとも二個の光電子増倍管によって検出される程度の
厚さである。これらの光電子増倍管は検出される光度（
光子量）に比例した信号を伝える。 【００５７】同時発生の分析によって、即ち、一対のシ
ンチレーターによる検出と、シンチレーターでのシンチ
レーション発生位置を確認することと併せて行なわれる
飛行時間の分析によって、陽電子の崩壊地点を特定化す
ることが可能となる。 【００５８】図４は本発明に係わる装置の一変形例を示
している。 【００５９】本変形例において、装置は各々に対して対
向する一対の検出機２６からなり、各検出器は図に示す
ようにひとつのセクションを構成している。光電子増倍
管３０はシンチレーター２８上に載置され、それぞれの
シンチレーター２８の対向している面上の増倍管３０が
除かれているという点を除けば、本変形例の構成は図３
に示した実施例の構成と同じである。一方、増倍管が除
かれたこれらの盤面には、例えば鉛でできた穴のあいた
吸収板からなるコリメター３２が載置される。もし光電
子増倍管が図３のように結晶の内側の面（すなわち、シ
ンチレーターが対向している面）に取り付けられている
場合は、このコリメーターを光電子増倍管と器官１０の
間に配置することが可能である。コリメーター３２は約
２０°の受け入れの角度（ａｎ ａｎｇｌｅ ｏｆ ａ
ｃｃｅｐｔａｎｃｅ）を有している。このことは、２０
°の半分つまり１０°以上の入射角（ａｎ ｉｎｃｉｄ
ｅｎｃｅ）を有するガンマ線は吸収板によって遮られて
しまうということを示している。 この為に、放射源
地点から発生した同時発生物質が、入射角の大きい検出
器の同時発生可視領域のセンターではかなり減ってしま
う。一方、コリメーターの効力は、小さな入射角の放射
線から放出され可視領域の端から放出される同時発生物
質に対しては、わずかにその敏感性を減じるだけである
。 【００６０】従って、このシステムの反応は、その中心
と可視領域の端との間の感度に関しては一様にしてしま
う。また、コリメーターの役割は、偶発的事象または有
益事象の発生割合を高める大きい入射角でシンチレータ
ーに至るあらゆる単一事象を抑えることでもある。 【００６１】シンチレーター２８と連結された光電子増
倍管３０の各組は、このシンチレーターで発生するシン
チレーションの位置を測定する為の電子重心装置３４に
連結されている。この種の電子重心装置については米国
特許番号３０１１０５７で述べられているので、ここで
はこの装置については詳述しない。この装置については
、本シンチレーターのひとつの盤面に平行な平面を定義
する軸Ｘと軸Ｙとに関連してシンチレーションが位置づ
けられる、ということを述べるだけで充分であろう。 軸Ｘ、Ｙはシンチレーターの盤面の中心の上で交差する
。これらの軸は、正の座標プラスＸ、プラスＹの部分と
、負の座標マイナスＸ、マイナスＹの部分とに分けられ
る。ユニットの各光電子増倍管３０に流される電流は四
つの抵抗器を流れ、その抵抗器の電圧は軸Ｘ、Ｙに関連
した光電子増倍管の位置に依存している。シンチレーシ
ョンが発生する地点の共通重心は、励起された光電子増
倍管から発生する各種の電流を（すなわち、各光電子増
倍管によって検出される強度によって量り分けられる各
種の電流を）加えることによって決定される。 【００６２】共通重心手段（ｂａｒｙｃｅｎｔｒｉｃ
ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｍｅａｎｓ）３４は、シンチレー
ター２８上のガンマ線の衝撃地点の位置により、あらゆ
る非同時性を補正する手段からなる。実際、ガンマ線発
生地点と光電子増倍管との間での光の時間はガンマ線の
衝撃地点の特定化に依存している。 【００６３】共通重心測定手段３４は、各シンチレータ
ー２８に発生するシンチレーションの位置（Ｘ、Ｙ）に
対応した信号を伝える。 【００６４】この重心測定と平行して、各シンチレータ
ー２８で同時に検出されるガンマ線の飛行時間を決定す
る為の電子手段３６が光電子増倍管３０の二組と連結さ
れている。この種の電子手段３６は”Ｗｏｒｋｓｈｏｐ
ｏｎ ｔｉｍｅ ｏｆ ｆｌｉｇｈｔ ｔｏｍｏｇｒ
ａｐｈｙ”という表題の報告書（１９８２年５月１７ー
１９日号、ミズリー、サンルイス、ワシントン大学、Ｐ
．１４３ー１４６）で述べられているので、ここでは詳
述しない。この電子手段３６については、各シンチレー
ターと連結された光電子増倍管３０から発生し、同時に
伝えられる信号、すなわち、決定された時間窓（ａ ｄ
ｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｔｅｍｐｏｒａｌ ｗｉｎｄｏｗ
）の信号が、調整パルスを伝える連続分別器によって方
向づけられるすべての信号のうちで最初のものである、
ということを述べるだけで充分であろう。これらのパル
スは振幅時間コンバーター（ａｎ ａｍｐｌｉｔｕｄｅ
ｔｉｍｅ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）から電気信号で入力
配信される。この振幅は連続蓄電器の電荷、すなわち直
線電荷（ｌｉｎｅａｒ ｃｈａｒｇｅ）に比例する。 その電荷は第１パルスの到着時に発生し、同時検出の放
射線から発した次のパルスの到着時に消滅する。そして
、この増幅はデジタル・アナログコンバーターによって
２進値に変換される。この２進値は飛行時間に対応し、
各シンチレーター上での対応ガンマ線相互作用の座標（
Ｘ、Ｙ）に結びつけられる。 【００６５】飛行時間決定手段３６はさらに光電子増倍
管の反応時間差を補償する光電子増倍管によって伝えら
れる信号を処理する為の手段３５ａからなる。以前の校
正位相（ａ ｐｒｉｏｒ ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｐ
ｈａｓｅ）によって、各光電子増倍管の各遅延値（ｄｅ
ｌａｙ）を求めることが可能となる。 【００６６】飛行時間決定手段３６はさらに、シンチレ
ーター２８上のガンマ線の衝撃点の位置により、あらゆ
る非同時性を補償する手段３５ｂからなる。 【００６７】光電子増倍管の場所は手段３４によってす
でに決定されており、座標（Ｘ、Ｙ）に対応している。 【００６８】共通重心測定手段３４、および飛行時間決
定手段３６の出力端子に伝えられる信号は、飛行時間の
値を算定された座標（Ｘ、Ｙ）と関連する陽電子崩壊地
点を特定化する為の電子手段の入力端子に加えられる。 対となったシンチレーター２８間の偏差はすでに知られ
ているので、同時検出されるシンチレーションの位置と
飛行時間のデータによって、陽電子崩壊地点を（基準指
標に関連した）関連空間上に特定することが可能となる
。 【００６９】特定装置３８は基準指標に関連する崩壊地
点の座標を出力端子に伝える。この出力端子は表示装置
４０に連結され、この装置によってふたつの検出器の間
に含まれる空間上の各種の陽電子崩壊密度をスクリーン
上に写し出すことが可能となる。装置の空間解像度を高
める為に、この装置は像表示再現装置と取り替えること
が可能である。取り替えた場合、検出器２６は、検出器
２６の間の中間ほどにある対称軸Ｘ、もしくは軸Ｙのま
わりの回転運動によって活発となる。 【００７０】この像再現装置は従来、Ｄ．ＬＥＴＩのＴ
ＴＶＯ３のような飛行時間断層写真撮影装置で伝統的に
使用されている処理、例えば射影、逆射影、たたみこみ
、などの処理を利用した手段によって構成されている。 【００７１】この装置については次の文献のなかで述べ
られている。 【００７２】Ｒ．Ａｌｌｅｍａｎｄ ａｎｄ ａｌ：
Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｍｅｄｉｃｉ
ｎｅ ＰＩＳＡ （Ｉｔａｌｙ） ＯＣＴ．１１−２４
． １９８１：Ｐｈ．Ｇａｒｄｅｒｅｔ， Ｅ．Ｃａｍ
ｐａｇｎｏｌｏ： Ｉｍａｇｅ Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃ
ｔｉｏｎ Ｕｓｉｎｇ Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ
Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ Ｌｅｔｉ
ｐｏｓｉｔｏｎ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ Ｓｙｓｔｅｍ
−Ｗｏｒｋｓｈｏｐｏｎ Ｔｉｍｅ−ｏｆ−Ｆｌｉｇｈ
ｔ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ， Ｍａｙ １９， １９８
２， Ｓｔ Ｌｏｕｉｓ， ＭＩｓｓｏｕｒｉ， Ｐ．
９７．図５は本発明に係わる装置のもうひとつ別の変形
例を示す概略図である。 この装置は二対の検出器２６ａと２６ｂとから成る。一
対のシンチレーター２８がお互いに対向し、二対のシン
チレーターはお互いから９０°で突き合わされて（ａｒ
ｅ ｏｆｆｓｅｔ ９０°）いる。電子重心測定手段３
４、飛行時間装置３６、および崩壊地点特定手段３８が
それぞれ二個に増やされ、各手段が一対の検出器と対応
している。 【００７３】表示手段４０はふたつの陽電子崩壊特定化
手段３８と連結され、この表示手段４０によって増大さ
れた感度を持った装置を得ることが可能となる。 【００７４】表示手段４０は像表示再現装置と取り替え
ることが可能であり、この表示再現装置によって空間解
像度を高めることが可能となり、これら対となった検出
器は器官１０の回りを回転可能である。 【００７５】当然のことながら、本発明に係わる装置は
以上述べられた実施例だけに限定されるものではなく、
可能なすべての変形例におよぶものである。特に、二対
以上のシンチレーターを備えた本発明に係わる装置を具
体化することが可能である。
【図１】図１は、先行技術に関連し、既にのべられた陽
電子断層Ｘ線写真撮影装置の断面を示す概略図である。
電子断層Ｘ線写真撮影装置の断面を示す概略図である。
【図２】図２は、先行技術に関連し、既にのべられたＳ
ＰＥＣＴの断面を示す概略図である。
ＰＥＣＴの断面を示す概略図である。
【図３】図３は、本発明に係わる装置の一例を示す部分
斜視図である。
斜視図である。
【図４】図４は、本発明に係わる装置を示す概略図であ
る。
る。
【図５】図５は、本発明に係わる一変形実施例を示す概
略図である。
略図である。
【図６】図６は、モザイクシンチレーターを示す概略図
である。
である。
１０・・・器官（ｏｒｇａｎ）
２６・・・検出器
２８・・・シンチレーター
３０・・・光電子増倍管
３２・・・コリメーター
３４・・・共通重心測定手段（ｍｅａｎｓ ｆｏｒ ｔ
ｈｅ ｂａｒｙｃｅｎｔｒｉｃ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎ
ｔ） ３５ａ・・・信号処理手段 ３５ｂ・・・非同時性補償手段 ３６・・・ガンマ線飛行時間決定手段 ３８・・・陽電子崩壊特定化手段 ４０・・・像表示システム
ｈｅ ｂａｒｙｃｅｎｔｒｉｃ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎ
ｔ） ３５ａ・・・信号処理手段 ３５ｂ・・・非同時性補償手段 ３６・・・ガンマ線飛行時間決定手段 ３８・・・陽電子崩壊特定化手段 ４０・・・像表示システム
Claims (12)
- 【請求項１】各シンチレーター２８が複数面を有し、ガ
ンマ線に敏感で、お互いが対向して配置された少なくと
も一対のシンチレーターと、各々が一個のシンチレータ
ーと連結された複数組の光電子増倍管３０と、該シンチ
レーターに発生するシンチレーションの位置を測定する
為のシンチレーターに連結された光電子増倍管に連結さ
れた各シンチレーター用の電子重心測定装置３４と、各
一対の該シンチレーターによって同時に検出されるガン
マ線の飛行時間を決定する為のシンチレーターに連結さ
れた数組の光電子増倍管に連結された各一対のシンチレ
ーター用の電子手段３６と、陽電子の崩壊地点を特定化
し飛行時間を決定する為の重心測定装置に連結された電
子装置３８と、該特定化装置に連結された表示システム
４０と、からなり、各陽電子崩壊がガンマ線の同時放出
の放射源である陽電子崩壊表示装置。 - 【請求項２】請求項１において、光電子増倍管と連結さ
れた数対の対向したシンチレーターからなる陽電子崩壊
表示装置。 - 【請求項３】請求項１において、前記特定化装置と連結
した像再現システムと表示システムとからなる陽電子崩
壊表示装置。 - 【請求項４】請求項３において、対称の中心のまわりを
回転する一対のシンチレーターからなる陽電子崩壊表示
装置。 - 【請求項５】請求項１において、一個のシンチレーター
と連結された一ユニットの光電子増倍管は該シンチレー
ターの少なくとも一面に分布されていることを特徴とす
る陽電子崩壊表示装置。 - 【請求項６】請求項５において、一個のシンチレーター
と連結された一ユニットの光電子増倍管は該シンチレー
ターのすべての面上に分布されていることを特徴とする
陽電子崩壊表示装置。 - 【請求項７】請求項１において、前記シンチレーターは
多角形面を備えた正プリズムであることを特徴とする陽
電子崩壊表示装置。 - 【請求項８】請求項１において、前記シンチレーターに
はガンマ線に対する感度を一様にする装置が備えつけら
れていることを特徴とする陽電子崩壊表示装置。 - 【請求項９】請求項８において、シンチレーターの感度
を一様にする装置はコリメーター３２であることを特徴
とする陽電子崩壊表示装置。 - 【請求項１０】請求項１において、前記シンチレーター
はＢａＦ２の１個石結晶であることを特徴とする陽電子
崩壊表示装置。 - 【請求項１１】前記シンチレーターはモザイク状であり
、各一対のシンチレーターはガンマ線の影響のもとでシ
ンチレーション波長でシンチレーション光を放射するこ
とが可能でかつ一定の屈折率を有する複数個の結晶を含
み、該結晶は該結晶の屈折率とほぼ等しい屈折率を有す
る組合せ物質によってお互いが固定され、シンチレーシ
ョン波長を透過させることを特徴とする陽電子崩壊表示
装置。 - 【請求項１２】請求項１１において、前記結晶は側面を
有する平行管状形の結晶であり、該結晶はこれらの側面
によってお互いどうし固定されていることを特徴とする
陽電子崩壊表示装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| FR9003101 | 1990-03-12 | ||
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| JP (1) | JPH04220589A (ja) |
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