JPH09211130A

JPH09211130A - ポジトロンイメージング装置

Info

Publication number: JPH09211130A
Application number: JP2011096A
Authority: JP
Inventors: Shingo Kato; 信吾加藤; Hiroshi Uchida; 博内田
Original assignee: Shizuoka Prefecture; Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Shizuoka Prefecture; Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1996-02-06
Filing date: 1996-02-06
Publication date: 1997-08-15

Abstract

(57)【要約】【目的】視野領域が広く、また、検出感度が良好なＴ
ＯＦポジトロンプローブ型のポジトロンイメージング装
置を提供する。【構成】検出器位置可変手段２３０、２４０は、検出
器アレイ２１０、２２０に設けられ、データ収集処理装
置５１０から制御されて、ガンマ線検出器ぞれぞれの位
置を設定する。データ収集処理装置５１０は、これらの
位置をも考慮して測定対象１００における電子・陽電子
対消滅発生分布を測定する。ガンマ線検出器それぞれ
は、隣同士の受光面中心点間距離を受光面幅Ｗの２倍以
下の距離で等間隔に配置される。或いは、両端のガンマ
線検出器とその隣のガンマ線検出器との受光面中心点間
距離をＬとし、両端のガンマ線検出器を除く隣同士のガ
ンマ線検出器の受光面中心点間距離をＬ’としたとき
に、（Ｗ≦Ｌ≦２Ｗ、且つ、Ｌ’＝２Ｌ）又は（Ｌ＝
Ｗ、且つ、Ｗ≦Ｌ’≦２Ｗ）なる関係を満たして配置さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被測定物の内部物
質分布を計測するポジトロンイメージング装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】人体や動物の体などの測定対象にポジト
ロンを放出する放射性同位元素（ＲＩ）で標識された物
質をトレーサとして投入し、放射性同位元素から放出さ
れる陽電子と通常物質中の電子との対消滅により生成さ
れる一対の光子（ガンマ線）を計測し、測定対象の内部
物質分布やその経時変化を測定するポジトロンイメージ
ング装置が注目されている。この場合の電子・陽電子対
消滅に伴って発生する光子のエネルギは、陽電子あるい
は電子の質量エネルギ（５ｌｌｋｅＶ）とほぼ同一であ
る。また、この２つの光子は互いに反対方向に放出され
る。以上のような特徴的な光子対を計測し、測定対象内
の各点近傍での電子・陽電子対消滅の頻度を求めること
によって、標識物質の測定対象内分布を測定する。光子
対の個々の光子の測定は、そのエネルギと現状の測定手
段を鑑みて、この光子をガンマ線検出器のシンチレータ
内でシンチレーション光に変換し、このシンチレーショ
ン光を光検出器により検出する測定系が一般的である。

【０００３】このような測定原理を利用したポジトロン
イメージング装置としていくつかのタイプのものが提案
されている。例えば、ポジトロンＣＴ装置（ＰＥＴ(Pos
itron Emission Tomography)装置）がある。このＰＥＴ
装置では、多数のガンマ線検出器を多層リング状に配列
し、上記の電子・陽電子対消滅に伴って発生した２光子
を同時計測することにより、電子・陽電子対消滅の発生
を認識し、又、その発生位置を推定する。このような電
子・陽電子対消滅を多数計測して、画像再構成演算処理
を行って、測定対象内の物質分布を測定する。

【０００４】また、より簡易型のポジトロンイメージン
グ装置としてポジトロンプローブ装置（以降、ＴＯＦポ
ジトロンプローブ装置と呼ぶ）が報告されている（例え
ば、M. Yamamoto, et al.: IEEE Transactions on Nucl
ear Science, Vol.36, No.1,1989, pp.998-1002）。

【０００５】図１３は、ＴＯＦポジトロンプローブ装置
の構成図であり、図１４は、その装置に用いられる検出
器アレイの配置図である。尚、図１４では、それぞれの
検出器アレイは４個のガンマ線検出器を備えるものとし
て説明する。

【０００６】図１３（ａ）は、測定対象１００が人体頭
部である場合の装置構成であり、検出器アレイ２１０と
検出器アレイ２２０は人体頭部を挟んで互いに受光面を
対向して配される。図１３（ｂ）は、測定対象１００が
人体胸部である場合の装置構成であり、検出器アレイ２
１０と検出器アレイ２２０は人体胸部を挟んで互いに受
光面を対向して配される。図１３（ｃ）は、測定対象１
００が人体の全身である場合の装置構成であり、互いに
受光面を対向して配された２つの検出器アレイ２１０、
２２０を移動してスキャン計測する。

【０００７】何れの場合においても、検出器アレイ２１
０と検出器アレイ２２０は、測定対象１００を挟んで互
いに受光面を対向して配置され、測定対象１００内にあ
るＲＩ集積部位１１０における電子・陽電子対消滅によ
り互いに反対方向に放出された光子を検出する。

【０００８】これら光子検出時刻の差を測定して得られ
る光子の飛行時間差を利用して、これら２つのガンマ線
検出器の間を結ぶ直線上の電子・陽電子対消滅位置を推
定する。この位置推定は、光子対を検出する毎に多数回
繰り返し、測定対象内の物質分布を測定する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例のＴＯＦポ
ジトロンプローブ装置においては、以下のような問題点
があった。

【００１０】電子・陽電子対消滅により生じた光子対
は、検出器アレイ２１０内の１つのガンマ線検出器と、
測定対象１００を挟んで対向して配されている検出器ア
レイ２２０内の１つのガンマ線検出器との組み合わせで
検出される。これら２つのガンマ線検出器それぞれの受
光面中心を結ぶ線は、同時計数ラインと呼ばれ、これら
２つのガンマ線検出器で光子対を同時計側することが可
能な領域の中央位置（サンプリング位置）を表してい
る。例えば、図１４に示したように、検出器アレイ２１
０、２２０それぞれが４個のガンマ線検出器を有する場
合には、１６（＝４×４）本の同時計数ラインが存在す
る。等間隔でガンマ線検出器を配列した検出器アレイ２
１０、２２０では、検出器アレイ２１０と検出器アレイ
２２０との間の中心線Ｃ上で同時計数ラインが重なり合
う。この中心線Ｃ上では、サンプリングピッチが検出器
アレイ２１０、２２０それぞれのガンマ線検出器の受光
面中心点間距離の半分であり、検出器アレイ２１０、２
２０の視野領域（検出感度を有する領域）内で最もサン
プリング密度が粗い。

【００１１】又、受光面が互いに対面する１対のガンマ
線検出器の視野領域では平坦な検出感度を持つのでな
い。図１５は、互いに対面する１対のガンマ線検出器の
検出感度分布の説明図である。この図に示すように、ガ
ンマ線検出器２１₁ とガンマ線検出器２２₁ との間の中
央では中心で最大検出感度を有する三角形状の検出感度
分布となり、ガンマ線検出器２１₁ あるいはガンマ線検
出器２２₁ に近い領域においては台形状の検出感度分布
となる。

【００１２】そこで、対面する２つの検出器アレイ２１
０と検出器アレイ２２０との間の視野領域における検出
感度分布をシミュレーション計算した。図１６は、従来
の検出器アレイの検出感度分布の説明図である。この計
算に際して、ガンマ線検出器２１₁ ないし２１₄ 、およ
び、ガンマ線検出器２２₁ ないし２２₄ それぞれの配列
方向の受光面の幅を２０ｍｍとし、それぞれ４個のガン
マ線検出器を３５ｍｍピッチで配列して検出器アレイ２
１０、２２０とし、検出器アレイ２１０と検出器アレイ
２２０とを４００ｍｍ離して対面させた。視野領域中央
の検出感度分布は、視野領域内で最も検出感度の不均一
性が大きいことがわかる。即ち、従来の検出器アレイに
おいては、ガンマ線検出器が等間隔で固定配置されるの
で、検出器アレイ２１０、２２０の視野領域中央におい
て検出感度の不均一性が大きいという問題点があった。

【００１３】又、検出器アレイ方向（ガンマ線検出器の
並び方向）の視野領域はガンマ線検出器の受光面中心点
間距離で決まり、この距離を広げるにしたがって視野領
域も拡大するが、受光面中心点間距離を大きくし過ぎる
と不感部分が生ずる。図１７は、検出器アレイの視野領
域の説明図である。

【００１４】光子対が発生しても対として検出され得な
い不感部分を有しない範囲で得られる検出器アレイの最
大視野領域の大きさは、ガンマ線検出器の受光面中心点
間距離Ｌと受光面幅Ｗに依存する。即ち、Ｌ＞２Ｗの場
合には、光子対が検出され得る有感部分Ａ（図中の斜線
部）に挟まれて不感部分Ｂが生じる（図１７（ａ））
が、Ｌ≦２Ｗの場合には不感部分が生じない（図１７
（ｂ））。等間隔でｎ個のガンマ線検出器が配列された
検出器アレイにおいて、不感部分を有しないで得られる
最大視野領域の大きさは、受光面中心点間距離Ｌが受光
面の幅Ｗの２倍である（Ｌ＝２Ｗ）時であり、その時の
視野領域の大きさＦは、Ｆ＝（２ｎ−１）Ｗに限られる
という問題点もあった。

【００１５】従って、このような従来の等間隔にガンマ
線検出器が固定配置された検出器アレイを有するＴＯＦ
ポジトロンプローブ装置では、十分な測定感度を維持し
たまま広い視野で測定することは困難であった。広い視
野で測定する為には、検出器アレイに多数のガンマ線検
出器を設けるか、あるいは、ガンマ線検出器の間隔を広
く配置することが考えられる。しかし、多数のガンマ線
検出器を設けることは、光子対を検出した後の演算量が
増大し演算処理の為の装置が複雑・大規模になるという
問題があり、又、ガンマ線検出器は高価であるため装置
全体の価格も大幅に高くなることを意味し問題がある。
一方、ガンマ線検出器の個数を増やすことなくガンマ線
検出器の間隔を広くとることは、上述のように、不感部
分を生じないで得られる最大視野領域について限界があ
り、又、ガンマ線検出器の間隔を広くとると測定視野内
の単位面積当たりの測定感度が低くなるという問題点が
あった。

【００１６】例えば、癌の転移を診断する場合、人体の
全身を測定して癌転移部を検出する必要がある。更に、
初期の癌の転移を測定するには、癌細胞（ＲＩ集積部
位）からの光子対の発生が少ないので測定感度も十分に
確保されている必要がある。この場合、図１３（ｃ）の
ように人体の体長方向には検出器アレイ２１０、２２０
をスキャンして測定することができる。しかし、人体の
体幅方向全体に亘って感度よく測定するには、必要な測
定感度を維持できる範囲でガンマ線検出器の配置間隔を
定める必要がある。それ故、多数のガンマ線検出器が必
要となり、演算処理ののため装置が大規模になり、ポジ
トロンプローブ装置が高価になる。

【００１７】以上のように、検出器アレイを構成するガ
ンマ線検出器の個数を増やすことなく、十分な測定感度
で且つ広い測定視野で測定することができるポジトロン
プローブ装置が望まれていた。

【００１８】尚、特定のＲＩ集積部位に対してのみ測定
感度を上げて測定する為に、検出器アレイを構成するガ
ンマ線検出器の受光面の向きを、そのＲＩ集積部位の方
向に向ける方法も考えられる。図１８は、ガンマ線検出
器の受光面の向きに対する視野領域の説明図である。図
１８（ａ）は、検出器アレイ２１０を構成するガンマ線
検出器２１₁ ないし２１₅ 、および、検出器アレイ２２
０を構成するガンマ線検出器２２₁ ないし２２₅ を、従
来のように平行配置した場合の視野領域の様子を示す。
図１８（ｂ）は、ガンマ線検出器２１₁ ないし２１₅ の
各受光面、および、ガンマ線検出器２２₁ ないし２２₅
の各受光面を、視野中央にあるＲＩ集積部位１１０の方
向に向けた場合の視野領域の様子を示す。両者の間で
は、同時計数ラインの様子には差異がない。しかし、図
１８（ｂ）の場合には、全てのガンマ線検出器の受光面
がＲＩ集積部位１１０に正対することによって、ＲＩ集
積部位１１０から発生した光子はガンマ線検出器の受光
面にほぼ垂直に到達するので、図１８（ａ）の場合と比
較して測定感度は増加する。しかし、その測定感度が増
すのは、全てのガンマ線検出器の受光面が正対している
方向にあるＲＩ集積部位１１０に対してのみであり、そ
の領域は狭い。ところで、実際の測定に際しては、目標
部位のみでなくその周辺との比較も重要であり、その周
辺の部位に対する測定感度の増加も必要である。従っ
て、図１８（ｂ）に示すようにガンマ線検出器の受光面
を特定の部位に対して正対させて測定することは、上述
の問題を解決することにはならない。

【００１９】本発明は、上記問題点を解消するためにな
されたものであり、ガンマ線検出器の個数を増やすこと
なく、視野領域内の検出感度分布の均一性を向上でき、
且つ、視野領域を従来よりも広くとることができるポジ
トロンイメージング装置（ＴＯＦポジトロンプローブ装
置）を提供することを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】請求項１に係るポジトロ
ンイメージング装置は、(i)一方向に配列された第１の
数のガンマ線検出器からなり、測定対象における電子・
陽電子対消滅に伴って発生する光子対の第１の光子が入
射すると第１の光子を検出する第１の検出器アレイと、
(ii)測定対象を挟んで第１の検出器アレイと対向して配
され、当該一方向に配列された第２の数のガンマ線検出
器からなり、光子対の第２の光子が入射すると第２の光
子を検出する第２の検出器アレイと、(iii)第１の検出
器アレイから出力された信号と第２の検出器アレイから
出力された信号とを入力して、電子・陽電子対消滅の発
生位置を算出する信号処理手段と、を備えるポジトロン
イメージング装置であって、（１）第１の検出器アレイ
は、第１の数のガンマ線検出器それぞれの位置を設定す
る第１の検出器位置可変手段を更に備え、（２）信号処
理手段は、第１の数のガンマ線検出器および第２の数の
ガンマ線検出器それぞれの位置の情報に基づいて電子・
陽電子対消滅の発生位置を算出する、ことを特徴とす
る。

【００２１】請求項１に係るポジトロンイメージング装
置は上述のように構成されるので以下のように作用す
る。測定対象において電子・陽電子対消滅が発生すると
光子対が発生し、光子対の２つの光子は互いに反対方向
に放出される。一方向に配列された第１の数のガンマ線
検出器からなる第１の検出器アレイと、第１の検出器ア
レイと同方向に配列された第２の数のガンマ線検出器か
らなる第２の検出器アレイは、測定対象を挟んで対向し
て配置され、第１の検出器アレイは光子対の第１の光子
が入射するとその光子を検出し、第２の検出器アレイは
光子対の第２の光子が入射するとその光子を検出する。
信号処理手段は、第１の検出器アレイから出力された信
号と第２の検出器アレイから出力された信号とを入力し
て、電子・陽電子対消滅の発生位置を算出する。これに
際して、第１の数のガンマ線検出器の位置は、第１の検
出器位置可変手段によって設定され、電子・陽電子対消
滅の発生位置は、信号処理手段により、第１の数のガン
マ線検出器および第２の数のガンマ線検出器それぞれの
位置の情報に基づいて算出される。

【００２２】請求項２に係るポジトロンイメージング装
置では、第２の検出器アレイは、第２の数のガンマ線検
出器それぞれの位置を設定する第２の検出器位置可変手
段を更に備える。第２の数のガンマ線検出器の位置は、
第２の検出器位置可変手段によって設定される。

【００２３】請求項１または請求項２に係るポジトロン
イメージング装置では、第１または第２の検出器位置可
変手段により、第１の数のガンマ線検出器または第２の
数のガンマ線検出器それぞれが広い間隔で配置された場
合には、電子・陽電子対消滅の発生位置は広い視野で測
定される。一方、第１の数のガンマ線検出器または第２
の数のガンマ線検出器それぞれが狭い間隔で或いは隣同
士接して配置された場合には、電子・陽電子対消滅の発
生位置は高い測定感度で測定される。

【００２４】請求項３に係るポジトロンイメージング装
置では、第１の検出器位置可変手段は、第１の検出器ア
レイの任意の隣同士の２つのガンマ線検出器の受光面中
心点間距離を、ガンマ線検出器の当該一方向に関する受
光面幅以上かつ受光面幅の２倍以下の等しい距離に維持
して、第１の数のガンマ線検出器それぞれの位置を設定
する。第１の数のガンマ線検出器それぞれの位置は、第
１の検出器位置可変手段により等間隔で設定される。

【００２５】請求項４に係るポジトロンイメージング装
置では、第２の検出器位置可変手段は、第２の検出器ア
レイの任意の隣同士の２つのガンマ線検出器の受光面中
心点間距離を、ガンマ線検出器の当該一方向に関する受
光面幅以上かつ受光面幅の２倍以下の等しい距離に維持
して、第２の数のガンマ線検出器それぞれの位置を設定
する。第２の数のガンマ線検出器それぞれの位置は、第
２の検出器位置可変手段により等間隔で設定される。

【００２６】請求項３または請求項４に係るポジトロン
イメージング装置では、上述と同様の作用が得られるだ
けでなく、信号処理手段における信号処理が容易にな
る。

【００２７】請求項５に係るポジトロンイメージング装
置では、第１の検出器位置可変手段は、ガンマ線検出器
の当該一方向に関する受光面幅をＷとし、第１の検出器
アレイの第１の端にある第１のガンマ線検出器と第１の
ガンマ線検出器の隣のガンマ線検出器との受光面中心点
間距離と、第１の検出器アレイの第２の端にある第２の
ガンマ線検出器と第２のガンマ線検出器の隣のガンマ線
検出器との受光面中心点間距離とをＬ1 とし、第１のガ
ンマ線検出器および第２のガンマ線検出器を除く第１の
検出器アレイの任意の隣同士の２つのガンマ線検出器の
受光面中心点間距離をＬ1'としたときに、Ｗ≦Ｌ1 ≦２Ｗ、且つ、Ｌ1'＝２Ｌ1 又は、Ｌ1 ＝Ｗ、且つ、Ｗ≦Ｌ1'≦２Ｗなる関係を満たして第１の数のガンマ線検出器それぞれ
の位置を設定する。

【００２８】請求項６に係るポジトロンイメージング装
置では、第２の検出器位置可変手段は、ガンマ線検出器
の当該一方向に関する受光面幅をＷとし、第２の検出器
アレイの第１の端にある第３のガンマ線検出器と第３の
ガンマ線検出器の隣のガンマ線検出器との受光面中心点
間距離と、第２の検出器アレイの第２の端にある第４の
ガンマ線検出器と第４のガンマ線検出器の隣のガンマ線
検出器との受光面中心点間距離とをＬ2 とし、第３のガ
ンマ線検出器および第４のガンマ線検出器を除く第２の
検出器アレイの任意の隣同士の２つのガンマ線検出器の
受光面中心点間距離をＬ2'としたときに、Ｗ≦Ｌ2 ≦２Ｗ、且つ、Ｌ2'＝２Ｌ2 又は、Ｌ2 ＝Ｗ、且つ、Ｗ≦Ｌ2'≦２Ｗなる関係を満たして第２の数のガンマ線検出器それぞれ
の位置を設定する。

【００２９】請求項５または請求項６に係るポジトロン
イメージング装置では、上述と同様の作用が得られるだ
けでなく、測定感度分布がより均一になる。

【００３０】請求項７に係るポジトロンイメージング装
置では、信号処理手段は、第１の数のガンマ線検出器そ
れぞれの位置を指示する第１の検出器位置信号を出力す
る。第１の検出器位置可変手段は、第１の検出器位置信
号を入力し、第１の検出器位置信号に基づいて第１のガ
ンマ線検出器それぞれの位置を設定する。

【００３１】請求項８に係るポジトロンイメージング装
置では、信号処理手段は、第１の数のガンマ線検出器そ
れぞれの位置を指示する第１の検出器位置信号と、第２
の数のガンマ線検出器それぞれの位置を指示する第２の
検出器位置信号とを出力する。第１の検出器位置可変手
段は、第１の検出器位置信号を入力し、第１の検出器位
置信号に基づいて第１のガンマ線検出器それぞれの位置
を設定する。第２の検出器位置可変手段は、第２の検出
器位置信号を入力し、第２の検出器位置信号に基づいて
第２のガンマ線検出器それぞれの位置を設定する。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施例を詳細に説明する。尚、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。

【００３３】先ず、本発明の第１の実施例について説明
する。図１は、第１の実施例に係るポジトロンイメージ
ング装置の構成図である。

【００３４】本実施例に係るポジトロンイメージング装
置は、（１）複数のガンマ線検出器とこれら複数のガン
マ線検出器の配置を設定する検出器位置可変装置とをそ
れぞれ備える検出器アレイ２１０、２２０と、（２）検
出器アレイ２１０、２２０から出力された信号を入力
し、電子・陽電子対消滅が発生したことを推測する対消
滅発生推定部３００と、（３）検出器アレイ２１０、２
２０から出力された信号を入力し、電子・陽電子対消滅
が発生した同時計測ライン上の地点を算出する飛行時間
差計測部４００と、（４）対消滅発生推定部３００から
出力された信号と飛行時間差計測部４００から出力され
た信号とを入力し、これらの信号に基づいて電子・陽電
子対消滅の発生分布の画像を作成等するデータ収集処理
部５００と、を備える。

【００３５】検出器アレイ２１０は、ｎ個のガンマ線検
出器２１₁ 、２１₂ 、．．．、２１_n がこの順に一次元
状に配列され、それぞれのガンマ線検出器２１₁ 、２１
₂ 、．．．、２１_n の受光面は測定対象１００に対面し
ている。同様に、検出器アレイ２２０は、ｎ個のガンマ
線検出器２２₁ 、２２₂ 、．．．、２２_n がこの順に一
次元状に配列され、それぞれのガンマ線検出器２２₁ 、
２２₂ 、．．．、２２_n の受光面は測定対象１００に対
面している。検出器アレイ２１０と２２０とは、測定対
象１１０を挟んで対向して配置される。

【００３６】検出器アレイ２１０の検出器位置可変装置
２３０は、ステッピングモータ２３１により、検出器ア
レイ２１０を構成するガンマ線検出器２１_k (k=1,2,
3,...,n)それぞれの位置を、受光面の中心点間距離を
Ｌ’で等間隔に設定する。同様に、検出器アレイ２２０
の検出器位置可変装置２４０は、ステッピングモータ２
４１により、検出器アレイ２２０を構成するガンマ線検
出器２２_k (k=1,2,3,...,n)それぞれの位置を、受光面
の中心点間距離をＬ’で等間隔に設定する。検出器位置
可変装置２３０、２４０は、隣合うガンマ線検出器の受
光面中心点間距離Ｌ’がＷ≦Ｌ’≦２Ｗ … (1) なる関係を満たす範囲で、それぞれのガンマ線検出器２
１_k 、２２_k (k=1,2,3,...,n)を配置する。ここで、Ｗ
は、配列方向のガンマ線検出器２１_k 、２２_k (k=1,2,
3,...,n)の受光面幅である。このようにすれば、測定感
度のない不感部分が発生しない。

【００３７】検出器位置可変装置２３０、２４０は、そ
れぞれのガンマ線検出器２１_k 、２２_k (k=1,2,3,...,
n)を等間隔に配置する。検出器位置可変装置２３０、２
４０によって定められたそれぞれのガンマ線検出器２１
_k 、２２_k (k=1,2,3,...,n)の位置を示す検出器位置情
報は、データ収集処理部５００に送られ、データ収集処
理部５００における演算処理に用いられる。又、データ
収集処理部５００により制御されて、それぞれのガンマ
線検出器２１_k 、２２_k (k=1,2,3,...,n)を配置しても
よい。

【００３８】ガンマ線検出器２１_k 、２２_k (k=1,2,
3,...,n)のそれぞれは、シンチレータと光検出器とから
なる。例えば、ガンマ線検出器２１₁ は、シンチレータ
２１₁a と光検出器２１₁ b とからなる。それぞれのシ
ンチレータは、例えばフッ化バリウム（ＢａＦ₂ ）もし
くはフッ化セシウム（ＣｓＦ）で形成される。それぞれ
の光検出器として例えば、高感度に光子を検出すること
が可能な光電子増倍管が用いられる。１つのガンマ線検
出器において、シンチレータと光検出器との間は例えば
シリコングリスやシリコン系ＲＴＶゴムにより光学結合
され、また、シンチレータの光検出器との結合面以外の
面には、例えば、テフロンテープ、硫酸バリウム、酸化
アルミ、酸化チタン等の反射剤が塗布される。

【００３９】測定対象１００内のＲＩ集積部位１１０に
おいて電子・陽電子対消滅が発生すると、それに伴って
１対の光子（ガンマ線）が発生し、それぞれの光子は互
いに反対方向に放出される。光子対の一方の光子が検出
器アレイ２１０内の１つのガンマ線検出器に入射する
と、そのガンマ線検出器はその光子を検出する。光子対
の他方の光子が検出器アレイ２２０内の１つのガンマ線
検出器に入射すると、そのガンマ線検出器はその光子を
検出する。光子が入射したガンマ線検出器では、そのシ
ンチレータで入射光子のエネルギに応じた量のシンチレ
ーション光が発生し、光検出器でこのシンチレーション
光の光量に応じた波高を有する電気パルス信号が発生
し、この電気パルス信号が出力される。それぞれのガン
マ線検出器から出力された電気パルス信号は、対消滅発
生推定部３００と飛行時間差計測部４００に入力され
る。

【００４０】対消滅発生推定部３００は、ガンマ線検出
器２１_k 、２２_k (k=1,2,3,...,n)それぞれから出力さ
れた電気パルス信号を入力するディスクリミネータ３１
_k 、３２_k (k=1,2,3,...,n)と、ディスクリミネータ３
１_k 、３２_k (k=1,2,3,...,n)それぞれから出力された
信号を入力する同時計数回路３３０とからなる。

【００４１】ディスクリミネータ３１_k 、３２_k (k=1,
2,3,...,n)のそれぞれの入力端子は、ガンマ線検出器２
１_k 、２２_k (k=1,2,3,...,n)の出力端子に１対１に対
応して接続される。例えば、ガンマ線検出器２１₁ から
出力された電気パルス信号は、ディスクリミネータ３１
₁ に入力される。

【００４２】ディスクリミネータ３１_k 、３２_k (k=1,
2,3,...,n)のそれぞれは、電子・陽電子対消滅に伴って
発生するガンマ線の光子エネルギである５１１ｋｅＶの
付近に閾値を設定され、入力された電気パルス信号をこ
の閾値と比較する。これにより、それぞれのガンマ線検
出器２１_k 、２２_k (k=1,2,3,...,n)に入射した光子
が、散乱過程を経たものであるか否かを判断し、散乱過
程を経ていない光子のみを真の信号として採用する。こ
れは、散乱された光子を検出しても真の電子・陽電子対
消滅を検出することができないからである。ディスクリ
ミネータ３１_k 、３２_k (k=1,2,3,...,n)のそれぞれ
は、ガンマ線入射を検出したガンマ線検出器の位置情報
を表す受光検出器情報を出力する。

【００４３】同時計数回路３３０は、ディスクリミネー
タ３１_k (k=1,2,3,...,n)から出力された受光検出器情
報と、ディスクリミネータ３２_k (k=1,2,3,...,n)から
出力された受光検出器情報とを入力する。検出器アレイ
２１０内の１つのガンマ線検出器で検出された光子と検
出器アレイ２２０内の１つのガンマ線検出器で検出され
た光子とが、検出器アレイ２１０と検出器アレイ２２０
との間で発生した電子・陽電子対消滅に伴う光子対のそ
れぞれの光子であるか否かを、それぞれの光子検出の時
刻、光子を検出した２つの検出器の間の距離、および光
速を考慮して判断する。その結果を対消滅発生通知情報
として出力する。

【００４４】対消滅発生推定部３００は、以上の２つの
判断から電子・陽電子対消滅が発生したと推定し、その
旨（対消滅発生通知情報）と全てのディスクリミネータ
３１_k 、３２_k (k=1,2,3,...,n)からの出力信号（受光
検出器情報）とをデータ収集処理部５００へ出力する。

【００４５】飛行時間差計測部４００は、ガンマ線検出
器２１_k 、２２_k (k=1,2,3,...,n)それぞれから出力さ
れた電気パルス信号を入力し増幅する前段増幅器４１
_k 、４２_k (k=1,2,3,...,n)と、前段増幅器４１_k (k=
1,2,3,...,n)から出力された信号を束ねた信号を入力す
るコンスタント・フラクション・ディスクリミネータ
（以降、ＣＦＤと呼ぶ）４３０と、前段増幅器４２_k
(k=1,2,3,...,n)から出力された信号を束ねた信号を入
力するＣＦＤ４４０と、ＣＦＤ４３０から出力された信
号を入力し一定時間だけ遅延させる遅延回路４５０と、
遅延回路４５０から出力された信号とＣＦＤ４４０から
出力された信号を入力しその時間差に応じた波高値を有
するパルス信号を出力する時間−波高変換器（Time to
Amplitude Converter ; 以降、ＴＡＣと呼ぶ）４６０
と、ＴＡＣ４６０から出力されたパルス信号の波高値を
デジタル変換するアナログ・デジタル・コンバータ（以
降、ＡＤＣと呼ぶ）４７０とからなる。

【００４６】前段増幅器４１_k 、４２_k (k=1,2,3,...,
n)のそれぞれの入力端子は、ガンマ線検出器２１_k 、２
２_k (k=1,2,3,...,n)の出力端子に１対１に対応して接
続される。例えば、ガンマ線検出器２１₁ から出力され
た電気パルス信号は、前段増幅器４１₁ に入力される。
前段増幅器４１_k 、４２_k (k=1,2,3,...,n)それぞれ
は、入力された電気パルス信号を増幅する。

【００４７】ＣＦＤ４３０は前段増幅器４１_k (k=1,2,
3,...,n)から出力された信号を束ねて入力し、入力され
た信号群を１つの高速タイミングに変換し、遅延回路４
５０へ出力する。ＣＦＤ４４０は前段増幅器４２_k (k=
1,2,3,...,n)から出力された信号を束ねて入力し、入力
された信号群を１つの高速タイミングに変換し、ＴＡＣ
４６０へ出力する。遅延回路４５０は、ＣＦＤ４３０か
ら出力された信号を入力して、一定時間の遅延を施し、
ＴＡＣ４６０へ出力する。

【００４８】ＴＡＣ４６０は、遅延回路４５０から出力
された信号とＣＦＤ４４０から出力された信号とを入力
し、双方のタイミング信号の間の時間差に応じた波高値
を有するパルス信号に変換しＡＤＣ４７０へ出力する。
ＡＤＣ４７０は、ＴＡＣ４６０から出力されたパルス信
号の波高値をデジタル変換し、このデジタル信号（飛行
時間差情報）をデータ収集処理部５００へ出力する。

【００４９】データ収集処理部５００は、検出器アレイ
２１０、２２０から出力された検出器位置情報と対消滅
発生推定部３００から出力された信号と飛行時間差計測
部４００から出力された飛行時間差情報とを蓄積し演算
処理するデータ収集処理装置５１０と、データ収集処理
装置５１０における演算結果を表示するイメージ表示装
置５２０、及び、その演算結果を印刷出力するイメージ
印刷装置５３０とからなる。

【００５０】データ収集処理装置５１０は、対消滅発生
推定部３００から出力された対消滅発生通知情報（電子
・陽電子対消滅が発生した旨の情報）を受信すると、検
出器位置可変装置２３０、３４０から出力された検出器
位置情報（それぞれのガンマ線検出器の位置）、飛行時
間差計測部４００から出力された飛行時間差情報（２光
子を検出した時刻差）、および対消滅発生推定部３００
から出力された受光検出器情報（光子対を検出した２つ
のガンマ線検出器の位置の情報）とを入力する。このよ
うにして、データ収集処理装置５１０は順次、電子・陽
電子対消滅に伴って計測された検出器位置情報、受光検
出器情報および飛行時間差情報を収集し蓄積する。

【００５１】データ収集処理装置５１０は、計測中ある
いは計測後にそれまで蓄積した個々の電子・陽電子対消
滅に関する受光検出器情報および飛行時間差情報を基
に、以下の手順で処理をして電子・陽電子対消滅発生位
置分布を表す画像を構成する。先ず、蓄積された１つの
電子・陽電子対消滅に対応する受光検出器情報および検
出器位置情報に基づいて、光子対を検出した２つのガン
マ線検出器の受光面の中央同士を結んで、電子・陽電子
対消滅の発生位置を通る直線を算出する。次に、それに
対応する飛行時間差情報に基づいて、この直線上の電子
・陽電子対消滅が発生した位置を算出する。蓄積された
全ての受光検出器情報と飛行時間差情報に対して以上の
手順で電子・陽電子対消滅が発生した位置を算出すれ
ば、電子・陽電子対消滅発生位置分布を表す画像が得ら
れる。データ収集処理装置５１０は、この画像をイメー
ジ表示装置５２０とイメージ印刷装置５３０へ送る。

【００５２】イメージ表示装置５２０は、データ収集処
理装置５１０で算出された電子・陽電子対消滅発生位置
分布を表す画像を表示する。イメージ印刷装置５３０
は、データ収集処理装置５１０で算出された電子・陽電
子対消滅発生位置分布を表す画像を印刷する。

【００５３】次に、検出器アレイの検出器位置可変装置
の構成について説明する。図２は、第１の実施例に係る
検出器アレイの検出器位置可変装置の構成図である。こ
の図では、説明の簡便のため１つの検出器アレイを構成
するガンマ線検出器の個数を４としている。

【００５４】検出器固定板６０１ないし６０４のそれぞ
れは、ガンマ線検出器の受光面幅Ｗと同一の幅であり、
ガンマ線検出器が取り付けられる。アーム６１１ないし
６１８はパンタグラフ状に形成され、検出器固定板６０
１ないし６０４、および、アーム６１１ないし６１８
は、ピン６２１ないし６３０でピン止めされている。こ
こで、１つのアームにおけるピン中心点間距離は等し
い。又、ピン６３１ないし６３８は、ガイド（図示せ
ず）に拘束され、検出器固定板６０１ないし６０４を互
いに平行に維持する。このようにして、検出器固定板６
０１ないし６０４は等間隔Ｌ’に設定できる。

【００５５】次に、検出器アレイの検出器位置可変装置
の別の構成について説明する。図３は、第１の実施例に
係る検出器アレイの検出器位置可変装置の別の構成図で
ある。この図でも、説明の簡便のため１つの検出器アレ
イを構成するガンマ線検出器の個数を４としている。

【００５６】検出器固定板６５１ないし６５４のそれぞ
れは、ガンマ線検出器の受光面幅Ｗと同一の幅であり、
ガンマ線検出器が取り付けられる。アーム６６１ないし
６６６はパンタグラフ状に形成され、検出器固定板６５
１ないし６５４、および、アーム６６１ないし６６６
は、ピン６７１ないし６８１でピン止めされている。こ
こで、１つのアームにおけるピン中心点間距離は等し
い。ピン６７１と６７２は、検出器固定板６５１の中心
部に形成された溝部６５６に拘束される。同様に、ピン
６７４と６７５は検出器固定板６５２の溝部６５７に、
ピン６７７と６７８は検出器固定板６５３の溝部６５８
に、ピン６８０と６８１は検出器固定板６５４の溝部６
５９に、それぞれ拘束される。ここで、検出器固定板そ
れぞれの溝部は、その検出器固定板の幅方向（ガンマ線
検出器の並び方向）の中央に、その検出器固定板の長手
方向に直線状に形成されている。又、ピン６８２ないし
６８９は、ガイド（図示せず）に拘束され、検出器固定
板６５１ないし６５４を互いに平行に維持する。このよ
うにして、検出器固定板６５１ないし６５４は等間隔
Ｌ’に設定できる。

【００５７】次に、本発明の第２の実施例について説明
する。図４は、第２の実施例に係るポジトロンイメージ
ング装置の構成図である。本実施例に係るポジトロンイ
メージング装置は、前述の第１の実施例に対して、検出
器アレイを構成するガンマ線検出器の間隔および検出器
位置可変装置が異なる。

【００５８】検出器アレイ２１０Ａはｎ個のガンマ線検
出器２１₁ ないし２１_n がこの順に並んで配置され、ガ
ンマ線検出器２１₁ と２１₂ 、および、ガンマ線検出器
２１_n-1 と２１_n は、それぞれの受光面の中心位置が距
離Ｌを隔てて配置され、ガンマ線検出器２１_k と２１
_k+1 (k=2,3,...,n-2)は、それぞれの受光面の中心位置
が距離Ｌ’を隔てて配置されている。検出器アレイ２２
０Ａはｎ個のガンマ線検出器２２₁ ないし２２_n がこの
順に菜欄で配置され、ガンマ線検出器２２₁ と２２₂ 、
および、ガンマ線検出器２２_n-1 と２２_n は、それぞれ
の受光面の中心位置が距離Ｌを隔てて配置され、ガンマ
線検出器２２_k と２２_k+1 (k=2,3,...,n-2)は、それぞ
れの受光面の中心位置が距離Ｌ’を隔てて配置されてい
る。

【００５９】本発明に係る検出器アレイ２１０Ａと２２
０Ａにおいては、検出器位置可変装置２３０Ａと２４０
Ａは、ステッピングモータ２３１と２４１によって、Ｗ≦Ｌ≦２Ｗ、Ｌ’＝２Ｌ … (2) 叉は、Ｌ＝Ｗ、Ｗ≦Ｌ’≦２Ｗ … (3) なる関係を満たして、それぞれのガンマ線検出器２１
_k 、２２_k (k=1,2,3,...,n)を配置する。尚、Ｗは、配
列方向のガンマ線検出器２１_k 、２２_k (k=1,2,3,...,
n)の受光面幅である。

【００６０】個々のガンマ線検出器は、前述の第１の実
施例と同様に、ＲＩ集積部１１０において発生した電子
・陽電子対消滅に伴って発生した光子対を検出して電気
パルス信号を出力する。以降、対消滅発生推定部３０
０、飛行時間差計測部４００およびデータ収集処理部５
００における処理は、前述の第１の実施例と同様であ
る。

【００６１】次に、検出器アレイの検出器位置可変装置
の構成について説明する。図５は、第２の実施例に係る
検出器アレイの検出器位置可変装置の構成図である。図
５（ａ）は、Ｌ＝２Ｗ、Ｌ’＝２Ｌ … (4) の場合の配置であり、図５（ｂ）は、Ｌ＝Ｗ、Ｌ’＝２Ｌ … (5) の場合の配置であり、図５（ｃ）は、Ｌ＝Ｗ、Ｌ’＝Ｌ … (6) の場合の配置である。図５（ａ）と図５（ｂ）は、それ
ぞれ（２）式の両極端の場合であり、図５（ｂ）と図５
（ｃ）は、それぞれ（３）式の両極端の場合である。こ
の図でも、説明の簡便のため１つの検出器アレイを構成
するガンマ線検出器の個数を４としている。

【００６２】検出器固定板７０１ないし７０４のそれぞ
れは、ガンマ線検出器の受光面幅Ｗと同一の幅であり、
ガンマ線検出器が取り付けられる。アーム７１１ないし
７１６はパンタグラフ状に形成され、検出器固定板７０
１ないし７０４、および、アーム７１１ないし７１６
は、ピン７２１ないし７２７でピン止めされている。こ
こで、１つのアームにおけるピン中心点間距離は等し
い。ピン７２２と７２３は、検出器固定板７０２に形成
された溝部７０２Ａと７０２Ｂにそれぞれ拘束される。
同様に、ピン７２５と７２６は、検出器固定板７０３に
形成された溝部７０３Ａと７０３Ｂにそれぞれ拘束され
る。検出器固定板７０２に形成された溝部７０２Ａと７
０２Ｂ、および、検出器固定板７０３に形成された溝部
７０３Ａと７０３Ｂは、直線部と円弧部とからなる。直
線部は、それぞれの検出器固定板の幅方向（ガンマ線検
出器の並び方向）の中央に、その検出器固定板の長手方
向に形成されている。例えば、検出器固定板７０２の溝
部７０２Ａの円弧部は、図５（ｂ）あるいは図５（ｃ）
のように、隣同士の検出器固定板７０１と７０２を接し
た時に、ピン７２１位置を中心とし、ピン７２１位置と
ピン７２２位置との間の距離を半径とする円弧である。
又、ピン７３１ないし７３８は、ガイド（図示せず）に
拘束され、検出器固定板７０１ないし７０４を互いに平
行に維持する。

【００６３】図５（ａ）のように、ピン７２２、７２３
それぞれが検出器固定板７０２の溝部７０２Ａ、７０２
Ｂの最も内側に位置し、ピン７２５、７２６それぞれが
検出器固定板７０３の溝部７０３Ａ、７０３Ｂの最も内
側に位置すると、アーム７１１ないし７１６からなるパ
ンタグラフが伸びきった状態となり、検出器固定板７０
１ないし７０４は最も間隔を広げて配置される。この
時、ガンマ線検出器は、（４）式を満たす配置となる。

【００６４】図５（ｂ）のように、ピン７２２、７２３
それぞれが検出器固定板７０２の溝部７０２Ａ、７０２
Ｂの直線部の最も外側に位置し、ピン７２５、７２６そ
れぞれが検出器固定板７０３の溝部７０３Ａ、７０３Ｂ
の直線部の最も外側に位置すると、検出器固定板７０１
と７０２とは接し、検出器固定板７０３と７０４とは接
し、検出器固定板７０２と７０３とは距離２Ｗを隔てて
配置される。この時、ガンマ線検出器は、（５）式を満
たす配置となる。

【００６５】図５（ｃ）のように、ピン７２２、７２３
それぞれが検出器固定板７０２の溝部７０２Ａ、７０２
Ｂの円弧部の最も外側に位置し、ピン７２５、７２６そ
れぞれが検出器固定板７０３の溝部７０３Ａ、７０３Ｂ
の円弧部の最も外側に位置すると、検出器固定板７０１
ないし７０４は、隣同士で接して配置される。この時、
ガンマ線検出器は、（６）式を満たす配置となる。

【００６６】このようにして、検出器固定板７０１ない
し７０４の間隔は、（２）式および（３）式を満たして
設定できる。

【００６７】１つの検出器アレイを構成するガンマ線検
出器の個数が５個以上の場合でも同様に検出器位置可変
装置を構成できる。図６は、第２の実施例に係る検出器
アレイのガンマ線検出器が５個の場合の検出器位置可変
装置の構成図である。図７は、第２の実施例に係る検出
器アレイのガンマ線検出器が６個の場合の検出器位置可
変装置の構成図である。

【００６８】１つの検出器アレイを構成するガンマ線検
出器の個数が５個以上の場合には、両端にある検出器固
定板（図６と図７における検出器固定板７５１と７５
６）は、図５の場合と同様であり、両端それぞれから２
つめにある検出器固定板（図６と図７における検出器固
定板７５２と７５５）も、図５の場合と同様である。こ
れら以外の検出器固定板（図６と図７における検出器固
定板７５３と７５４）は、直線状の溝部７５３Ａ，７５
３Ｂ，７５４Ａ，７５４Ｂのみが形成されていて、円弧
部の溝部は形成されていない。このように構成すること
により、（２）式および（３）式を満たして検出器固定
板の配置が設定される。

【００６９】次に、検出器アレイの検出器位置可変装置
の駆動機構について説明する。図８は、第２の実施例に
係る検出器アレイの検出器位置可変装置の駆動機構の構
成図である。図８（ａ）は正面図、図８（ｂ）は側面
図、図８（ｃ）は平面図である。

【００７０】前述の図５で説明した検出器位置可変装置
を用い、これを検出器位置可変装置支持板８００に取り
付け、更に、この検出器位置可変装置の検出器固定板７
０１ないし７０４にガンマ線検出器２１₁ ないし２１₄
を取り付けたものである。

【００７１】検出器位置可変装置支持板８００には、６
つのピンガイド用溝８０１ないし８０６が形成され、こ
れらピンガイド用溝８０１ないし８０６に前述の検出器
位置可変装置が取り付けられる。ピン７３１と７３３は
ピンガイド用溝８０１に、ピン７３５と７３７はピンガ
イド用溝８０２に、ピン７２１はピンガイド用溝８０３
に、ピン７２７はピンガイド用溝８０４に、ピン７３２
と７３４はピンガイド用溝８０５に、ピン７３６と７３
８はピンガイド用溝８０６に、それぞれはめ込まれ自由
に移動できる。ピン７２４は、検出器位置可変装置支持
板８００の中央に位置固定される。

【００７２】ガンマ線検出器２１₁ ないし２１₄ は、検
出器固定板７０１ないし７０４にそれぞれ取り付けられ
る。ガンマ線検出器２１₁ は検出器固定板７０１にスペ
ーサ８１１と８１５とを介して、ガンマ線検出器２１₂
は検出器固定板７０２にスペーサ８１２等を介して、ガ
ンマ線検出器２１₃ は検出器固定板７０３にスペーサ８
１３等を介して、ガンマ線検出器２１₄ は検出器固定板
７０４にスペーサ８１４等を介して、それぞれ固定され
る。

【００７３】検出器位置可変装置支持板８００には、検
出器アレイ対支持アーム接続用ネジ穴８０７ないし８１
０が設けられており、これによって、検出器位置可変装
置支持板８００、検出器位置可変装置およびこれに取り
付けられたガンマ線検出器２１₁ ないし２１₄ は、ポジ
トロンイメージング装置の検出器アレイ支持用のアーム
に取り付けられる。

【００７４】検出器位置可変装置を駆動する為に、検出
器位置可変装置支持板８００に対し検出器位置可変装置
が設けられた側とは反対側で、ピンガイド用溝８０３と
８０４の上に、レールガイド８２２が設けられる。

【００７５】レール８２３は、レールガイド８２２には
め込まれ、レールガイド８２２に沿って自由に移動でき
る。レール８２３は、ピニオン構造であり、後述の歯車
８２１とともにラックピニオン構造を形成する。又、レ
ール８２３は、その一端のジョイント８２４でピン７２
７と連結される。

【００７６】ステッピングモータ８２０は、検出器位置
可変装置支持板８００のレール８２３が設けられた側に
あって、その回転軸に歯車８２１が取り付けられてい
る。この歯車８２１の回転により、前述のレール８２３
がレールガイド８２２に沿って移動する。

【００７７】従って、例えば、ステッピングモータ８２
０がデータ収集処理装置５１０から制御されて回転する
と、レール８２３はレールガイド８２２に沿って直線移
動する。これに伴ってピン７２７も移動するので、検出
器固定板７０１ないし７０４、および、これらに取り付
けられたガンマ線検出器２１₁ ないし２１₄ も移動す
る。この時の、検出器固定板７０１ないし７０４、およ
び、これらに取り付けられたガンマ線検出器２１₁ ない
し２１₄ の移動の様子は、前述の図５で説明したとおり
である。尚、データ収集処理装置５１０は、ステッピン
グモータ８２０に与える制御信号から、ガンマ線検出器
２１₁ ないし２１₄ それぞれの位置を知ることができ
る。尚、前述の第１の実施例における検出器位置可変装
置も同様である。

【００７８】次に、本実施例に係るポジトロンイメージ
ング装置を用いた場合における測定感度と視野領域につ
いて説明する。図９は、第２の実施例に係る検出器アレ
イの配置図である。図９（ａ）では、ＬとＬ’とは、Ｗ＜Ｌ＜２Ｗ、Ｌ＜Ｌ’≠２Ｌ … (7) なる関係にあり、これは（２）式を満たさない。図９
（ｂ）では、ＬとＬ’とは、Ｗ＜Ｌ＜２Ｗ、Ｌ’＝２Ｌ … (8) なる関係にあり、これは（２）式を満たす。

【００７９】説明を簡便にするため、検出器アレイ２１
０Ａ、２２０Ａそれぞれは４個のガンマ線検出器からな
るものとして説明する。

【００８０】検出器アレイ２１０Ａは４個のガンマ線検
出器２１₁ ないし２１₄ からなり、検出器アレイ２２０
Ａは４個のガンマ線検出器２２₁ ないし２２₄ からなる
ものとする。又、ガンマ線検出器２１₁ と２２₁ 、ガン
マ線検出器２１₂ と２２₂ 、ガンマ線検出器２１₃ と２
２₃ 、ガンマ線検出器２１₄ と２２₄ は互いに受光面が
対面しているものとする。

【００８１】ガンマ線検出器２１₁ と２１₂ 、ガンマ線
検出器２１₃ と２１₄ 、ガンマ線検出器２２₁ と２２
₂ 、ガンマ線検出器２２₃ と２２₄ は、それぞれの受光
面の中心点が距離Ｌだけ隔てて配されるものとする。ガ
ンマ線検出器２１₂ と２１₃ 、ガンマ線検出器２２₂ と
２２₃ は、それぞれの受光面の中心点が距離Ｌ’だけ隔
てて配されるものとする。配列方向のガンマ線検出器の
受光面の幅をＷとする。

【００８２】検出器アレイ２１０Ａの内の１つのガンマ
線検出器と検出器アレイ２２０Ａの内の１つのガンマ線
検出器それぞれ受光面の中心を結ぶ直線は、同時計数ラ
インを表す。同時計数ラインは、これら２つのガンマ線
検出器で光子対を同時計側することが可能な領域の中央
位置（サンプリング位置）を表す。検出器アレイ２１０
Ａと検出器アレイ２２０Ａとの間の中心線Ｃを一点鎖線
で表す。

【００８３】図９（ａ）の場合における同時計数ライン
を、従来例の検出器アレイにおける等間隔にガンマ線検
出器を配置した場合（図１４）と比べる。ガンマ線検出
器２１₁ と２２₃ との間の同時計数ライン、ガンマ線検
出器２１₂ と２２₂ との間の同時計数ライン、および、
ガンマ線検出器２１₃ と２２₁ との間の同時計数ライン
の３本が、従来例においては中心線Ｃ上で１点で交わる
が、図９（ａ）では２点に分離される。同様に、ガンマ
線検出器２１₂ と２２₄ との間の同時計数ライン、ガン
マ線検出器２１₃ と２２₃ との間の同時計数ライン、お
よび、ガンマ線検出器２１₄ と２２₂ との間の同時計数
ラインの３本が、従来例においては中心線Ｃ上で１点で
交わるが、図９（ａ）では２点に分離される（図９中に
おいて、符号Ｄで指示した箇所）。従って、中心線Ｃ付
近の検出感度分布は、従来例に比べて均一であることが
期待できる。

【００８４】図９（ｂ）の場合には、検出器アレイ２１
０Ａと検出器アレイ２２０Ａとの間の中心線Ｃ上におけ
る同時計数ラインの交点は等間隔となり、一層の検出感
度分布の均一化が期待できる。検出器２１０Ａ、２２０
Ａの視野領域の大きさについて従来例の場合と比較する
と、従来例の検出器アレイにおける等間隔にガンマ線検
出器を配置した場合（図１４）の視野領域の幅Ｆ’は、Ｆ’＝３Ｌ＋Ｗ … (9) であり、一方、図９（ｂ）の場合の検出器アレイの視野
領域の幅Ｆは、Ｆ＝４Ｌ＋Ｗ … (10) となり、本発明における視野領域は、従来例における視
野領域に比べてＬだけ大きい。

【００８５】一般に検出器アレイがｎ個のガンマ線検出
器からなる場合においても、従来例のガンマ線検出器が
等間隔に配置されている場合の視野領域の幅Ｆ’は、Ｆ’= L(n-1)+W … (11) であるのに対し、本発明に係るガンマ線検出器の配置で
は視野領域の幅Ｆは、Ｆ = 2L(n-2)+W … (12) である。即ち、従来例に対する本発明の視野領域の拡大
割合は、Ｆ／Ｆ’= (2L(n-2)+W)/(L(n-1)+W) … (13) であり、拡大されている。

【００８６】次に、検出感度分布のをシミュレーション
計算結果を示す。図１０は、第２の実施例に係る検出器
アレイの検出感度分布の説明図である。

【００８７】シミュレーション計算に際して、検出器ア
レイ２１０Ａは４個のガンマ線検出器２１₁ ないし２１
₄ からなり、検出器アレイ２２０Ａは４個のガンマ線検
出器２２₁ ないし２２₄ からなるものとし、これらの配
置関係を、Ｌ＝３５ｍｍ … (14a) Ｌ’＝７０ｍｍ … (14b) Ｗ＝２０ｍｍ … (14c) とした。これらの値は、（８）式を満たすものである。
更に、検出器アレイ２１０Ａと検出器アレイ２２０Ａそ
れぞれの受光面の間隔を４００ｍｍとした。視野領域中
央付近の検出感度分布は、従来例の検出器アレイにおけ
る等間隔配列の場合の検出感度分布（図１６）と比べ
て、検出感度の凹凸が滑らかなっていることが認められ
る。また視野領域も拡大されていることも認められる。

【００８８】次に、７個のガンマ線検出器の配置につい
て説明する。図１１は、第２の実施例に係るガンマ線検
出器の配置図である。

【００８９】検出器アレイ２１０Ａは、７個のガンマ線
検出器２１₁ ないし２１₇ からなり、検出器アレイ２２
０Ａは、７個のガンマ線検出器２２₁ ないし２２₇ から
なる。ガンマ線検出器２１₁ と２１₂ 、ガンマ線検出器
２１₆ と２１₇ 、ガンマ線検出器２２₁ と２２₂ 、ガン
マ線検出器２２₆ と２２₇ は、それぞれの受光面の中心
点が距離Ｌだけ隔てて配される。ガンマ線検出器２１_k
と２１_k+1 、ガンマ線検出器２２_k と２２_k+1 (k=2,3,
4,5)は、それぞれの受光面の中心点が距離Ｌ’だけ隔て
て配される。４９（＝７×７）本の同時計数ラインも示
す。

【００９０】この場合も従来例に比べると、中心線Ｃ上
において同時計数ラインの重なりが解け、従って、検出
感度分布の均一性が得られる。

【００９１】次に、隣合うガンマ線検出器を互いに接し
て配置した場合の検出感度分布のシミュレーション計算
結果を示す。図１２は、第２の実施例に係る検出器アレ
イの検出感度分布の説明図である。

【００９２】シミュレーション計算に際して、検出器ア
レイ２１０Ａは、４個のガンマ線検出器２１₁ ないし２
１₄ からなり、これらのガンマ線検出器は、隣同士で接
して配置され、同様に、検出器アレイ２２０Ａは、４個
のガンマ線検出器２２₁ ないし２２₄ からなり、これら
のガンマ線検出器は、隣同士で接して配置されるものと
した。

【００９３】検出器アレイ２１０Ａと検出器アレイ２２
０Ａそれぞれの受光面の間隔を４００ｍｍとし、Ｌ＝Ｌ’＝Ｗ＝２０ｍｍ …(15) なる条件の下に、検出器アレイ２１０Ａ、２２０Ａの検
出感度分布についてシミュレーション計算した結果を示
す。尚、この条件は（６）式を満たすものである。

【００９４】この図と図１０とを比べると、検出器アレ
イ２１０Ａ、２２０Ａそれぞれにおいて隣同士のガンマ
線検出器の間隔を狭めて配置した方が、視野領域は狭く
なるものの、検出感度は高くなり検出感度分布はなめら
かになることが認められる。このように、電子・陽電子
対消滅発生位置分布は、ガンマ線検出器２１_k および２
２_k (k=1,2,3,4)の間隔を最も狭めた時に、最も高感度
に計測することができる。

【００９５】以上のように、検出器アレイ２１０Ａ、２
２０Ａそれぞれにおいてガンマ線検出器を任意位置に配
置可能とし、又、データ収集処理部５００においてそれ
ぞれのガンマ線検出器の検出器位置情報をも考慮して電
子・陽電子対消滅発生位置分布を表す画像を構成するこ
ととして、段階的にガンマ線検出器の間隔を狭めて測定
することにより、ＲＩ集積部位１１０の位置を迅速に検
出することができ、且つ、ＲＩ集積部位１１０付近にお
ける電子・陽電子対消滅発生位置分布を高感度に計測す
ることができる。

【００９６】例えば、本実施例に係るポジトロンイメー
ジング装置は、以下のように使用される。先ず、データ
収集処理装置５１０からの指示によりステッピングモー
タ８２０を回転させ、ピン７２７を検出器位置可変装置
支持板８００の中央から最も遠い位置に移動させ、ガン
マ線検出器２１₁ ないし２２₄ の間隔を最大に広げる。
これにより視野領域を広げて、測定対象１００の広い測
定領域を計測し、測定対象１００中のＲＩ集積部１１０
の大凡の位置を求める。次に、再び、データ収集処理装
置５１０からの指示によりステッピングモータ８２０を
回転させ、ピン７２７を検出器位置可変装置支持板８０
０の中央方向へやや移動させ、ガンマ線検出器２１₁ な
いし２２₄ の間隔をやや狭める。これにより視野領域を
狭め検出感度を高めて、前の計測により判明した特定の
ＲＩ集積部位１１０付近を計測する。更に、データ収集
処理装置５１０からの指示によりステッピングモータ８
２０を回転させ、次第にガンマ線検出器２１₁ ないし２
２₄ の間隔を狭めることにより、更に視野領域を狭め検
出感度を高めて計測してもよい。

【００９７】本発明は、上記実施例に限定されるもので
はなく、種々の変形が可能である。例えば、検出器アレ
イの一方の端にあるガンマ線検出器とその隣のガンマ線
検出器との間の間隔と、他方の端にあるガンマ線検出器
とその隣のガンマ線検出器との間の間隔とが異なっても
よい。ガンマ線検出器が等間隔に配置されなくてもよ
い。一方の検出器アレイを構成するガンマ線検出器の配
置間隔と、他方の検出器アレイを構成するガンマ線検出
器の配置間隔とが異なってもよい。一方の検出器アレイ
を構成するガンマ線検出器の個数と、他方の検出器アレ
イを構成するガンマ線検出器の個数とが異なってもよ
い。１対の検出器アレイの一方の検出器アレイは、ガン
マ線検出器が固定配置されていてもよい。

【００９８】又、検出器位置可変手段がガンマ線検出器
それぞれの位置を設定してその位置情報を出力し、デー
タ収集処理装置はその位置情報を入力してこれに基づい
て電子・陽電子対消滅の発生位置を算出してもよい。

【００９９】又、検出器位置可変装置の駆動機構は、上
述のラックピニオン構造に限られるものではなく、ウォ
ームホィール構造やボールネジ構造であってもよい。

【０１００】尚、本発明は、ガンマ線検出器を一次元状
に配置した１対の検出器アレイを、測定対象を挟んで対
向させたタイプのＴＯＦポジトロンイメージング装置に
係るものであるが、ガンマ線検出器がリング状に配置さ
れているポジトロンＣＴにおいても、ガンマ線検出器の
配置を可変設定できる構造とすれば、本発明と同様の効
果を得る。

【０１０１】

【発明の効果】以上、詳細に説明したとおり本発明によ
れば、測定対象を挟んで対向して配される２つの検出器
アレイそれぞれを構成するガンマ線検出器の位置を設定
する検出器位置可変手段を設けたので、それぞれのガン
マ線検出器の間隔を広くとることで、測定対象における
電子・陽電子対消滅発生位置を広い測定視野で検出する
ことができ、又、それぞれのガンマ線検出器の間隔を狭
くとることで、電子・陽電子対消滅発生分布を高い測定
感度で測定することができる。即ち、ガンマ線検出器の
個数を増やすことなく、十分な測定視野と測定感度とで
測定することができる。

【０１０２】さらに、検出器位置可変手段が、配列方向
のガンマ線検出器の受光面幅Ｗ、検出器アレイのそれぞ
れの端にあるガンマ線検出器とその隣のガンマ線検出器
との間の受光面中心点間距離Ｌ、および、検出器アレイ
の両端にあるガンマ線検出器を除く隣同士の２つのガン
マ線検出器の間の受光面中心点間距離Ｌ’について、Ｗ≦Ｌ≦２Ｗ、且つ、Ｌ’＝２ＬまたはＬ＝Ｗ、且つ、Ｗ≦Ｌ’≦２Ｗなる条件を満して、ガンマ線検出器の配置を設定する場
合には、測定対象における電子・陽電子対消滅発生分布
の測定を、従来例に比べて均一な測定感度で且つ更に広
い測定視野で行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例に係るポジトロンイメージング装
置の構成図である。

【図２】第１の実施例に係る検出器アレイの検出器位置
可変装置の構成図である。

【図３】第１の実施例に係る検出器アレイの検出器位置
可変装置の別の構成図である。

【図４】第２の実施例に係るポジトロンイメージング装
置の構成図である。

【図５】第２の実施例に係る検出器アレイの検出器位置
可変装置の構成図である。

【図６】第２の実施例に係る検出器アレイのガンマ線検
出器が５個の場合の検出器位置可変装置の構成図であ
る。

【図７】第２の実施例に係る検出器アレイのガンマ線検
出器が６個の場合の検出器位置可変装置の構成図であ
る。

【図８】第２の実施例に係る検出器アレイの検出器位置
可変装置の駆動機構の構成図である。

【図９】第２の実施例に係る検出器アレイの配置図であ
る。

【図１０】第２の実施例に係る検出器アレイの検出感度
分布の説明図である。

【図１１】第２の実施例に係るガンマ線検出器の配置図
である。

【図１２】第２の実施例に係る検出器アレイの検出感度
分布の説明図である。

【図１３】ＴＯＦポジトロンプローブ装置の構成図であ
る。

【図１４】従来の検出器アレイの配置図である。

【図１５】互いに対面する１対のガンマ線検出器の検出
感度分布の説明図である。

【図１６】従来の検出器アレイの検出感度分布の説明図
である。

【図１７】検出器アレイの視野領域の説明図である。

【図１８】ガンマ線検出器の受光面の向きに対する視野
領域の説明図である。

【符号の説明】

１００…測定対象、１１０…ＲＩ集積部位、２１０，２
１０Ａ，２２０，２２０Ａ…検出器アレイ、２１₁ ，２
１₂ ，....，２２₁ ，２２₂ ，....…ガンマ線検出器、
２３０，２３０Ａ，２４０，２４０Ａ…検出器位置可変
装置、２３１、２４１…ステッピングモータ、３００…
対消滅発生推定部、３１₁ ，３１₂ ，....，３２₁ ，３
２₂ ，....…ディスクリミネータ、３３０…同時計数回
路、４００…飛行時間差計測部、４１₁ ，４１
₂ ，....，４２₁ ，４２₂ ，....…前段増幅器、４３
０，４４０…コンスタント・フラクション・ディスクリ
ミネータ（ＣＦＤ）、４５０…遅延回路、４６０…時間
−波高変換器（ＴＡＣ）、４７０…アナログ・デジタル
・コンバータ（ＡＤＣ）、５００…データ収集処理部、
５１０…データ収集処理装置、５２０…イメージ表示装
置、５３０…イメージ印刷装置。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一方向に配列された第１の数のガンマ線
検出器からなり、測定対象における電子・陽電子対消滅
に伴って発生する光子対の第１の光子が入射すると前記
第１の光子を検出する第１の検出器アレイと、前記測定対象を挟んで前記第１の検出器アレイと対向し
て配され、前記一方向に配列された第２の数の前記ガン
マ線検出器からなり、前記光子対の第２の光子が入射す
ると前記第２の光子を検出する第２の検出器アレイと、前記第１の検出器アレイから出力された信号と前記第２
の検出器アレイから出力された信号とを入力して、電子
・陽電子対消滅の発生位置を算出する信号処理手段と、を備えるポジトロンイメージング装置であって、前記第１の検出器アレイは、前記第１の数のガンマ線検
出器ガンマ線検出器それぞれの位置を設定する第１の検
出器位置可変手段を更に備え、前記信号処理手段は、前記第１の数のガンマ線検出器お
よび前記第２の数のガンマ線検出器それぞれの位置の情
報に基づいて電子・陽電子対消滅の発生位置を算出す
る、ことを特徴とするポジトロンイメージング装置。
【請求項２】前記第２の検出器アレイは、前記第２の
数のガンマ線検出器ガンマ線検出器それぞれの位置を設
定する第２の検出器位置可変手段を更に備える、ことを
特徴とする請求項１記載のポジトロンイメージング装
置。
【請求項３】前記第１の検出器位置可変手段は、前記
第１の検出器アレイの任意の隣同士の２つのガンマ線検
出器の受光面中心点間距離を、前記ガンマ線検出器の前
記一方向に関する受光面幅以上かつ前記受光面幅の２倍
以下の等しい距離に維持して、前記第１の数のガンマ線
検出器それぞれの位置を設定する、ことを特徴とする請
求項１記載のポジトロンイメージング装置。
【請求項４】前記第２の検出器位置可変手段は、前記
第２の検出器アレイの任意の隣同士の２つのガンマ線検
出器の受光面中心点間距離を、前記ガンマ線検出器の前
記一方向に関する受光面幅以上かつ前記受光面幅の２倍
以下の等しい距離に維持して、前記第２の数のガンマ線
検出器それぞれの位置を設定する、ことを特徴とする請
求項２記載のポジトロンイメージング装置。
【請求項５】前記第１の検出器位置可変手段は、前記
ガンマ線検出器の前記一方向に関する受光面幅をＷと
し、前記第１の検出器アレイの第１の端にある第１のガ
ンマ線検出器と前記第１のガンマ線検出器の隣のガンマ
線検出器との受光面中心点間距離と、前記第１の検出器
アレイの第２の端にある第２のガンマ線検出器と前記第
２のガンマ線検出器の隣のガンマ線検出器との受光面中
心点間距離とをＬ1 とし、前記第１のガンマ線検出器お
よび前記第２のガンマ線検出器を除く前記第１の検出器
アレイの任意の隣同士の２つのガンマ線検出器の受光面
中心点間距離をＬ1'としたときに、Ｗ≦Ｌ1 ≦２Ｗ、且つ、Ｌ1'＝２Ｌ1 又は、Ｌ1 ＝Ｗ、且つ、Ｗ≦Ｌ1'≦２Ｗなる関係を満たして前記第１の数のガンマ線検出器それ
ぞれの位置を設定する、ことを特徴とする請求項１記載
のポジトロンイメージング装置。
【請求項６】前記第２の検出器位置可変手段は、前記
ガンマ線検出器の前記一方向に関する受光面幅をＷと
し、前記第２の検出器アレイの第１の端にある第３のガ
ンマ線検出器と前記第３のガンマ線検出器の隣のガンマ
線検出器との受光面中心点間距離と、前記第２の検出器
アレイの第２の端にある第４のガンマ線検出器と前記第
４のガンマ線検出器の隣のガンマ線検出器との受光面中
心点間距離とをＬ2 とし、前記第３のガンマ線検出器お
よび前記第４のガンマ線検出器を除く前記第２の検出器
アレイの任意の隣同士の２つのガンマ線検出器の受光面
中心点間距離をＬ2'としたときに、Ｗ≦Ｌ2 ≦２Ｗ、且つ、Ｌ2'＝２Ｌ2 又は、Ｌ2 ＝Ｗ、且つ、Ｗ≦Ｌ2'≦２Ｗなる関係を満たして前記第２の数のガンマ線検出器それ
ぞれの位置を設定する、ことを特徴とする請求項２記載
のポジトロンイメージング装置。
【請求項７】前記信号処理手段は、前記第１の数のガ
ンマ線検出器それぞれの位置を指示する第１の検出器位
置信号を出力し、前記第１の検出器位置可変手段は、前記第１の検出器位
置信号を入力し、前記第１の検出器位置信号に基づいて
前記第１のガンマ線検出器それぞれの位置を設定する、ことを特徴とする請求項１記載のポジトロンイメージン
グ装置。
【請求項８】前記信号処理手段は、前記第１の数のガ
ンマ線検出器それぞれの位置を指示する第１の検出器位
置信号と、前記第２の数のガンマ線検出器それぞれの位
置を指示する第２の検出器位置信号とを出力し、前記第１の検出器位置可変手段は、前記第１の検出器位
置信号を入力し、前記第１の検出器位置信号に基づいて
前記第１のガンマ線検出器それぞれの位置を設定し、前記第２の検出器位置可変手段は、前記第２の検出器位
置信号を入力し、前記第２の検出器位置信号に基づいて
前記第２のガンマ線検出器それぞれの位置を設定する、ことを特徴とする請求項２記載のポジトロンイメージン
グ装置。