JPH11507439A - ガンマカメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ピンホールコリメータ付きシンチレータ結晶、アンプの後置接続された少なくとも４つの光電変換器及び評価回路を有するガンマカメラに関する。本発明の課題とするところは、冒頭に述べた形式のガンマカメラを小さな寸法のもとでも高い感度を有するように構成することにある。前記課題は、次のようにして解決される、即ち、前記シンチレータ結晶（１）は、片側が開いた中空体として構成され、該中空体の開口は、ピンホール−コリメータ（２）によって被われているのである。

Description

【発明の詳細な説明】 ガンマカメラ 本発明は、請求の範囲１の上位概念に記載されたガンマカメラに関し、該ガン マカメラは、下記刊行物から公知のようなものである。 Ｈｅｒｍａｎｎ，Ｈ．Ｊ．Ｎｕｋｌｅａｒｍｅｄｉｚ ｉｎ，版元；Ｖｅｒｌａ ｇ Ｕｒｂａｎ ＆ Ｓｃｈｗａｒｚｅｎｂｅｒｇ Ｍｕｅｎｃｈｅｎ，３．Ａ ｕｆｌａｇｅ（第３版）１９９２。 従来のガンマカメラは、一般に、薄い大面積のＮａＩ（Ｔ１）−結晶からなり、 前記薄い大面積のＮａＩ（Ｔ１）−結晶の前面にはコリメータが取り付けられ、 その後面には９０までのフォトマルチプライヤから成る配列体が取り付けられて いる。感度及び空間分解能は、先ず第一に、ＮａＩ（Ｔ１）−結晶の面及びコリ メータの構造により定まる。最良の局所分解能は、目下、小さな絞り直径を有す るピンホール−コリメータにより達成されるが、勿論そのようなカメラの感度は 、比較的僅かである。感度を増大させるため、基本的に複数のカメラを同時に使 用できるが、勿論、ここで、カメラの比較的大きな寸法に基因して早急に幾何学 的限界に達する。 ＵＳ ３、８５５，４７３からは、コリメータ、後置 接続されたアンプを備えた光電変換器及び評価ユニットを有するシンチレータ結 晶が公知であり、ここで、シンチレータ結晶は、片側が開放された中空体である 。それにより高い局所分解能は、不可能である。 本発明の課題とするところは、冒頭に述べた形式のガンマカメラを小さな寸法 のもとで高い感度を有するように構成することにある。 前記課題は、請求の範囲１の特徴事項により解決される。サブクレームには、 ガンマカメラの有利な構成形態ないし有利な適用法が記載されている。 孔付結晶及びピンホールコリメータを備えた本発明によるガンマカメラにより 、従来のピンホールカメラに対比して、得られる利点とするところは、拡大され た視野、比較的にわずかな測定間隔及び−それに伴って−比較的高い感度である 。コンパクトな構成手法により、複数の孔形カメラを容易に１つの高感度アレイ にまとめることができ、前記の高感度アレイにより測定対象物におけるアクティ ビティの分布の３次元表示を生成できる。ピンホール−コリメータ−技術での、 複数カメラの配置に比しての利点とするところは、使用される孔形カメラの数に 相応して、使用される大きなパルスレートを処理出来、同等の局所分解能のもと で、比較的高い感度を達成できることである。このことは、殊に、ダイナミック な試験の場合著しく有利である。ＳＰＥＣＴに比しての利点とするところは、ト モグラフィを固定的な幾何学的形状特性で実施できることである。このことも亦 ダイナミックな試験の場合、著しく有利である。 次に本発明を図示の１実施例に即して詳述する。ここで図１は、カメラの横断 面を略示し、該横断面は、結晶孔の長手軸線６に対して垂直方向に切断して示す ものである。図２は、カメラの縦断面図であり、図３は、複数のカメラから成る １つのシステムの構成略図である。 図１は、カメラの中核部分として、シリンダ状の孔付結晶１を示し、該結晶の 外套は６角形に削成されている。孔付結晶に対する材料として、次のようなすべ ての物質を使用できる、即ち、放射性ビームにより光エミッション、発光するよ うに励起されるすべての物質、例えばＮａＩ（Ｔ１）及びＣsI（Ｔ１）を使用で きる。孔３は、所期の視野及び所期の局所分解能如何により−ほぼ２ｃｍ〜ほぼ １５ｃｍまでの直径及びほぼ２ｃｍ〜ほぼ３０ｃｍまでの深さを有する。孔付結 晶の肉厚は、作製技術上できるだけ僅かである（少なくともほぼ１ｃｍ）。 結晶１の６つの削成された外面にて、６つの光電変換器５が設けられている。 コリメータ２及び絞り３は、円として示されている。外面の数を４〜１０の範囲 で変化させることができる。 図２は、交替的に、結晶１のＵ字状横断面の外側に 、相互に上下に配置された適当な大きさの２つ、又は、３つの光電変換器５を示 す。軸６は、結晶１の対称軸である。結晶の上面には、６つの光電変換器５（こ こでは２つのみを示す）が設けられており、前記光電変換器はそれぞれ軸対称的 に次のような結晶セグメント上方に配置されている、即ち、それの外壁に単に２ つの光電変換器５が取り付けられている結晶セグメント上方に配置されている。 それにより、ほぼすべての空間点に対して結晶容積内にてフォトマルチプライヤ での２−カバー（2-Abdeckung）が達成される。比較的長い結晶の場合、勿論、 もっと多くの光電変換器５を設けることができる。矢印４は、視野の開角度を示 す。 下方に向かって、結晶は、ピンホールコリメータ２により閉鎖され、前記ピン ホールコリメータは、孔の領域内にて、円錐状に湾曲されている。コリメータの 中心には、絞り３が設けられており、該絞り３の直径は、一所期の局所分解能如 何により−ほぼ１ｍｍ〜５ｍｍである。視野は、−コリメータ２の成形、形状如 何により−ほぼ１２０°までの開角度を有する。 ビーム入射方向は、従来のピンホールカメラにおけるようにシンチレーション の個所及びコリメータ絞りの中心点により規定される直線により定まる。ここで 、シンチレーション個所の３次元決定、測定は、種々異なるフォトマルチプライ ヤにより捕捉検出される光 強度の比較により行われる。ここで、従来のピンホールカメラと異なって、基本 的にシンチレーション個所の３次元決定、測定を実施できる。このことにより、 殊に大きな入射角度の場合、ビーム入射方向の遥かに一層良好な決定が行われる 。 ここで説明されたガンマカメラにより、次のようにして、従来のピンホールカ メラによるように、２次元の画像を生成できる、即ち、入射ビームの被測定方向 分布を１つの所定の対象物平面内に投影するのである。ここで、画像品質は、前 記の投影平面からの、核種付着デポジションの平均間隔が小であればある程益々 良好である。 更に、複数の孔形カメラのアレイにより、アクティビティ分布の３次元表示を も次のようにして生成できる、即ち、種々のカメラにより、測定された方向分布 を７−セグメント−ピンホール−コリメータ−技術、又はＳｉｎｇｌｅ−Ｐｈｏ ｔｏｎ−Ｅｍｉｓｓｉｏｎ−Ｃｏｍｐｕｔｅｒ−Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ（ＳＰＥ ＣＴ）におけると類似して展開するのである（Ｈｅｒｍａｎｎ， Ｈ．Ｊ．， Ｎｕｋｌｅａｒｍｅｄｉｚｉｎ，版元；Ｖｅｒｌａｇ Ｕｒｂａｎ ＆ Ｓｃｈ ｗａｒｚｅｎｂｅｒｇ Ｍｕｅｎｃｈｅｎ， 第３版 １９９２， 参照６４− ６６ないし参照５５−５８）。 図３は、実施例として、７つの孔形カメラから構成 されたフォトン−エミッション−コンピュータ−トモグラフィ（ＳＰＥＣＴ）− システムを示す。１つの中央カメラの周りに、半径方向に、６つの更なるカメラ が配置されている。６つの周辺カメラの対称軸６は、中央カメラの対称軸に対し て角度を成しており、その結果個個のカメラの視野の広い空間に亘っての重なり が得られる。結晶１の孔は、本事例では、ほぼ６ｃｍの直径及びほぼ１５ｃｍの 深さを有する。よって、トモグラフィシステムは、１５ｃｍの測定間隔をおいて 、ほぼ６０ｃｍの直径の視野を有する。 光電変換器としてフォトマルチプライヤ又は薄いフォトダイオードをシンチレ ーション光の捕捉検出のため使用することもできる。後者の場合、勿論、ＣsI（ Ｔ１）−結晶の使用が好適である、それというのは、前記材料の場合シンチレー ション光のスペクトル分布がフォトダイオードのスペクトル応答特性と一層良好 に一致するからである。 フォトダイオード使用の場合、一層コンパクトな構成法が可能であり、それに より、基本的に更に多くのカメラ−モジュールを１つのトモグラフィシステムに まとめることができる。勿論、今日入手可能なフォトダイオードの場合における Ｓ／Ｎ比は、フォトマルチプライヤの場合におけるより僅かであり、その結果局 所分解能及び感度に関して利得を未だ評価し得ない。 参照符号リスト： １． 結晶 ２． コリメータ ３． 孔付絞り ４． 視野 ５． 光電変換器 ６． 検出器軸線

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９７年１０月３１日 【補正内容】 明細書 ガンマカメラ 本発明は、請求の範囲１の上位概念に記載されたガンマカメラに関し、該ガン マカメラは、下記刊行物から公知のようなものである。 Ｈｅｒｍａｎｎ，Ｈ．Ｊ．Ｎｕｋｌｅａｒｍｅｄｉｚｉｎ、，版元；Ｖｅｒｌａ ｇ Ｕｒｂａｎ ＆ Ｓｃｈｗａｒｚｅｎｂｅｒｇ Ｍｕｅｎｃｈｅｎ，３．Ａ ｕｆｌａｇｅ（第３版）１９９２。 従来のガンマカメラは、一般に、薄い大面積のＮａＩ（Ｔ１）−結晶からなり、 前記薄い大面積のＮａＩ（Ｔ１）−結晶の前面にはコリメータが取り付けられ、 その後面には９０までのフォトマルチプライヤから成る配列体が取り付けられて いる。感度及び空間分解能は、先ず第一に、ＮａＩ（Ｔ１）−結晶の面及びコリ メータの構造により定まる。最良の局所分解能は、目下、小さな絞り直径を有す る所謂ピンホール−コリメータにより達成されるが、勿論そのようなカメラの感 度は、比較的僅かである。感度を増大させるため、基本的に複数のカメラを同時 に使用できるが、勿論、ここで、カメラの比較的大きな寸法に基因して早急に幾 何学的限界に達する。 ＵＳ ３、８５５，４７３からは、コリメータと、後 置接続されたアンプを備えた光電変換器及び評価ユニットを有するシンチレータ 結晶が公知であり、ここで、シンチレータ結晶は、片側が開放された中空体であ る。それにより高い局所分解能は、不可能である。 更に、ＵＳ−Ａ−４、３４８、５９１から公知の、上位概念の形式のガンマカ メラは、凹入部として構成されたピンホールコリメータの故に、著しく狭い視野 を有する。 本発明の課題とするところは、冒頭に述べた形式のガンマカメラを、小さな寸 法のもとで拡大された視野を有するように構成することにある。 前記課題は、請求の範囲１の特徴事項を成す構成要件により解決される。サブ クレームにはガンマカメラの有利な構成形態、ないし、拡大された視野を有する 構成形態が示されている。 孔付結晶及びピンホールコリメータを備えた本発明によるガンマカメラにより 、従来のピンホールカメラに対比して、得られる利点とするところは、拡大され た視野、比較的にわずかな測定間隔及び−それに伴って−比較的高い感度である 。コンパクトな構成手法により、複数の孔形カメラを容易に１つの高感度アレイ にまとめることができ、前記の高感度アレイにより測定対象物におけるアクティ ビティ分布の３次元表示をも生成できることである。ピンホール−コリメータ− 技術での、複数カメラの配置に比しての利点とすると ころは、使用される孔形カメラの数に相応して、より一層大きなパルスレートを 処理出来、同等の局所分解能のもとで、比較的高い感度を達成できることである 。このことは、殊に、ダイナミックな試験の場合著しく有利である。ＳＰＥＣＴ に比しての利点とするところは、トモグラフィを固定的な幾何学的形状特性で実 施できることである。このことも亦ダイナミックな検査、試験の場合、著しく有 利である。 次に本発明を図示の１実施例に即して詳述する。ここで図１は、カメラの横断 面を略示し、該横断面は、結晶孔の長手軸線６に対して垂直方向に切断して示す ものである。図２は、カメラの縦断面図であり、図３は、複数のカメラから成る １つのシステムの構成略図である。 図１は、カメラの中核部分として、シリンダ状の孔付結晶１を示し、該結晶の 外套は６角形に削成されている。孔付結晶に対する材料として、次のようなすべ ての物質を使用できる、即ち、放射性ビームにより光エミッション、発光するよ うに励起されるすべての物質、例えばＮａＩ（Ｔ１）及びＣsI（Ｔ１）を使用で きる。孔３は、所期の視野及び所期の局所分解能如何により−ほぼ２ｃｍ〜ほぼ １５ｃｍまでの直径及びほぼ２ｃｍ〜ほぼ３０ｃｍまでの深さを有する。孔付結 晶の肉厚は、作製技術上できるだけ僅かである（少なくともほぼ１ｃｍ）。 結晶１の６つの削成された外面にて、６つの光電変換器５が設けられている。 コリメータ２及び絞り３は、円として示されている。外面の数を４〜１０の範囲 で変化させることができる。 図２は、交替的に、結晶１のＵ字状横断面の外側に、相互に上下に配置された 適当な大きさの２つ、又は、３つの光電変換器５を示す。軸６は、結晶１の対称 軸である。結晶の上面には、６つの光電変換器５（ここでは２つのみを示す）が 設けられており、前記光電変換器はそれぞれ軸対称的に次のような結晶セグメン ト上方に配置されている、即ちそれの外壁に単に２つの光電変換器５が取り付け られている結晶セグメント上方に配置されている。それにより、ほぼすべての空 間点に対して結晶容積内にてフォトマルチプライヤでの２−カバー（2-Abdeckun g）が達成される。比較的長い結晶の場合、勿論、もっと多くの光電変換器５を 設けることができる。矢印４は、視野の開角度を示す。 下方に向かって、結晶は、ピンホールコリメ−タ２により閉鎖され、前記ピン ホールコリメータは、孔の領域内にて、円錐状に湾曲されている。コリメータの 中心には、絞り３が設けられており、該絞り３の直径は、−所期の局所分解能如 何により−ほぼ１ｍｍ〜５ｍｍである。視野は、−コリメータ２の成形、形状如 何により−ほぼ１２０°までの開角度を有する。 ビーム入射方向は、従来のピンホールカメラにおけ るようにシンチレーションの個所及びコリメータ絞りの中心点により規定される 直線により定まる。ここで、シンチレーション個所の３次元決定、測定は、種々 異なるフォトマルチプライヤにより捕捉検出される光強度の比較により行われる 。ここで、従来のピンホールカメラと異なって、基本的にシンチレーション個所 の３次元決定、測定を実施できる。このことにより、殊に大きな入射角度の場合 、ビーム入射方向の遥かに一層良好な決定が行われる。 ここで説明されたガンマカメラにより、次のようにして、従来のピンホールカ メラによるように、２次元の画像を生成できる、即ち、入射ビームの被測定方向 分布を１つの所定の対象物平面内に投影するのである。ここで、画像品質は、前 記の投影平面からの、核種付着デポジションの平均間隔が小であればある程益々 良好である。 更に、複数の孔形カメラのアレイにより、アクティビティ分布の３次元表示を 次のようにして生成できる、即ち、種々のカメラにより、測定された方向分布を ７−セグメント−ピンホール−コリメータ−技術、又はＳｉｎｇｌｅ−Ｐｈｏｔ ｏｎ−Ｅｍｉｓｓｉｏｎ−Ｃｏｍｐｕｔｅｒ−Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ（ＳＰＥＣ Ｔ）におけると類似して展開するのである（Ｈｅｒｍａｎｎ， Ｈ．Ｊ．， Ｎ ｕｋｌｅａｒｍｅｄｉｚｉｎ，版元；Ｖｅｒｌａｇ Ｕｒｂａｎ ＆ Ｓｃｈｗａｒｚｅｎｂｅｒｇ Ｍｕｅｎｃｈｅｎ， 第３版 １９９２， 参照６４−６６ないし参照５５−５８）。 図３は、実施例として、７つの孔形カメラから構成されたフォトン−エミッシ ョン−コンピュータ−トモグラフィ（ＳＰＥＣＴ）−システムを示す。１つの中 央カメラの周りに、半径方向に、６つの更なるカメラが配置されている。６つの 周辺カメラの対称軸６は、中央カメラの対称軸に対して角度を成しており、その 結果個個のカメラの視野の広い空間に亘っての重なりが得られる。結晶１の孔は 、本事例では、ほぼ６ｃｍの直径及びほぼ１５ｃｍの深さを有する。よって、ト モグラフィシステムは、１５ｃｍの測定間隔をおいて、ほぼ６０ｃｍの直径の視 野を有する。 光電変換器としてフォトマルチプライヤ又は薄いフォトダイオードをシンチレ ーション光の捕捉検出のため使用することもできる。後者の場合、勿論、ＣsI（ Ｔ１）−結晶の使用が好適である、それというのは、前記材料の場合シンチレー ション光のスペクトル分布がフォトダイオードのスペクトル応答特性と一層良好 に一致するからである。 フォトダイオード使用の場合、一層コンパクトな構成法が可能であり、それに より、基本的に更に多くのカメラ−モジュールを１つのトモグラフィシステムに まとめることができる。勿論、今日入手可能なフォト ダイオードの場合におけるＳ／Ｎ比は、フォトマルチプライヤの場合におけるよ り僅かであり、その結果局所分解能及び感度に関して利得を未だ評価し得ない。 参照符号リスト： １． 結晶 ２． コリメータ ３． 孔付絞り ４． 視野 ５． 光電変換器 ６． 検出器軸線 請求の範囲 １．ピンホールコリメータ付シンチレータ結晶と、アンプの後置接続された少 なくとも４つの光電変換器と、評価回路とを有するガンマカメラにおいて、 前記シンチレータ結晶（１）は、片側が開いた中空体として構成され、該中空 体の開口は、ピンホール−コリメータ（２）によって被われており、ここで、ピ ンホール−コリメータ（２）は、孔の領域にて円錐状に湾曲されており、中心に て絞り（３）を有することを特徴とするガンマカメラ。 ２．前記中空体は、同心的シリンダ状の孔を有するシリンダ体であることを特 徴とする請求の範囲１記載のガンマカメラ。 ３．前記中空体は、同心的シリンダ状の孔を有するシリンダ体であり、それの 外套は、平坦な面から成るものであることを特徴とする請求の範囲１記載のガン マカメラ。 ４．前記中空体は、面平行なセグメントから成るものであることを特徴とする 請求の範囲１記載のガンマカメラ。 ５．トモグラフィのために使用されることを特徴とする請求の範囲１項から４ 項までのうち何れか１項記載の記載のガンマカメラを複数使用することを特徴と するガンマカメラの適用法。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ピンホール−コリメータ付きシンチレータ結晶、アンプの後置接続された 少なくとも４つの光電変換器及び評価回路を有するガンマカメラにおいて、 前記シンチレータ結晶（１）は、片側が開いた中空体として構成され、該中空 体の開口は、ピンホール−コリメータ（２）によって被われていることを特徴と するガンマカメラ。 ２．前記中空体は、同心的シリンダ状の孔を有するシリンダ体であることを特 徴とする請求の範囲１記載のガンマカメラ。 ３．前記中空体は、同心的シリンダ状の孔を有するシリンダ体であり、それの 外套は、平坦な面から成るものであることを特徴とする請求の範囲１記載のガン マカメラ。 ４．前記中空体は、面平行なセグメントから成るものであることを特徴とする 請求の範囲１記載のガンマカメラ。 ５．トモグラフィのために使用されることを特徴とする請求の範囲１項から４ 項までのうち何れか１項記載のガンマカメラを複数使用することを特徴とするガ ンマカメラの適用法。