JPS5870188A - ポジトロンｃｔ用検出装置 - Google Patents

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】 本発明は、ポジトロン放出核種の濃度分布の断層像を計
測するためのポジトロンＣＴ装置特に、その検出装置に
関するものである。

ポジトロンＣＴ装置には、同時には一断面だけを計測す
る単層ポジトロン放出核種と、同時に多断面を計測する
多層ポジトロンＣＴ装置とがある。

多層ポジトロンＣＴ装置で計測されゐ断面には、一つの
検出器リング面と一致する断層面（インレイヤー）と、
２個の検出器リング面の中間にある断層面（クロスレイ
ヤー）の２種類がある。

目的とする断層像に対応する投影儂は、単層ポジトμン
ＣＴ装置、および多層ポジトロンＣ’ｌ’ｌ装置のイン
レイヤーでは、その層と同−面内番こある検出器間の同
時計数によって得られゐ＠・一方、クロスレイヤーの投
影儂はその層の上下にある検出器間の同時計数によって
得られる。

測定された同時計数値から、アイソトープ濃度の断層像
を再生するアルゴリズムは周知である。

ところで、測定される同時計数には、アイソ）　−プ濃
度を反映する真の同時計数のほかに、ノイズ源として散
乱線による同時計数、および偶然の同時計数がある。こ
れらは得られる断層像にノイズを加えることとなる。第
１図は単層ポジトａンＣＴ装置の検出器配列の断面図を
示したものである。

第１図（転）は散乱線による同時計数の例を示したもの
で、計測領域３の外にあるアイソトープ４から放射され
た対向ガンマ線のうち一方は直接検出器１に入射し、残
りの一方は点５において散乱され、方向が変えられた後
に検出器２に入射し、同時計数される場合を示している
。第１図（６）は偶然の同時計数の例を示したもので、
計測領域３の外にあるアイソトープ７および８からほと
んど同時番こ放出されたガンマ線が検出器に入射し、同
時計数される場合を示している。なお、第１図において
Ｈは開口部の半径、Ｊは検出器の配列されている円（検
出器リング）の半径、Ｔはスライスシールドプリメータ
の長さを示す。

これらのノイズを減少するためにはコリメータの長さＴ
を長くすることが効果的であることが公知である。すな
わち、Ｔｈｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｎｕｃｌｅａｒ
Ｂ＆ｄｉｃｉｎｅ（Ｖｏｌ、　１６．Ｎｏ、１２．　Ｐ
Ｐ１ｔ６６〜１１７３）Ｋ：よれば、視野中心に断層面
に垂直に置かれた線状線源を１円周上に配列された検出
器群で測定する場合に、単層あるいはインレイヤーでは
、計測領域の厚さを８とすれば、真の同時計数率は８”
／Ｊに比例し、散乱線による同時計数率は８”／（ＴＸ
Ｊ）に比例し、偶然の同時計数率はｓ　４　／Ｔ　＊に
比例する。したがって、散１線による同時計数率と真の
同時針数率の比は８／Ｔに比例する０偶然の同時計数率
と真の同時計数率の比は８”／（Ｔ”ｘＪ）に比例する
。計測領域の厚さＳは、断面層に―直な方向の位置分解
能から決定されるから、ノイズを低減するにはスライス
シールドプリメータの長さＴを大きくすることが必要で
あることが知られる。

偶然の同時針数−こよるノイズは陶時針数時間分解能の
向上など回路による低減もある程度可能であるが、散乱
線による同時計数は回路による低減がほとんどできない
から、スライスシールドコリメータの特性は決定的に重
要である〇 コリメータの長さＴを増加するためには、開口半径Ｈの
減少と検出器リング中径Ｊの増加があり得るが、Ｈの減
少は計測できる被写体のサイズを限定することｋなるか
ら、奥際にはＪを増加することにより散ｔｌＩによる同
時計数率と真の同時針数率の比を一定の値以下に保つ設
計が行なわれる。

すなわち、従来技術では、ノイズを低減された装置を作
るためには、Ｊを大きくすることにより、検出器個数の
増加によるコストの増加、装置全体の形状の大型化、重
量の増加などが避けられないという欠点があった。

本発明は、検出器リング径を小さく保うたま鵞、散乱線
の同時針数および偶然の同時計数によるノイズを低減し
たポジト四ｙＣＴ用検出装置を提供することを目的とす
る。

本発明は、通常のスライスシールドコリメータを設ける
ことに加え、レンレイヤーの計測領域内に補助シールド
を設けることを特徴とする。補助シールドを設けること
により真の同時針数率は若干低下するが、散乱線による
同時計数率および偶然の同時計数率はより顯着く低下す
るので、　８７Ｎ比を向上することができる。

以下１本発明を実施例を参照して詳細に説明するＯ 第２図は３段の検出器リングをもつ多層ポジトロンＣＴ
装置の検出器配列の断面図を示したものである。第２図
両はスライスシールドコリメータのみをもつ従来方式を
示し、第２図β）はスライスシールドコリメータに加え
て１本発明による補助シールド１１をもつ新方式を示す
。第２図但）において、補助シールドは薄い板状のガン
マ線吸収体であり、各インレイヤーに１枚ずつ、各レイ
ヤーの中心面上に設置され、その長さはスライスシール
ドコリメータの長さＴと等しい条件で、（転）、（ロ）
両方式の性能比較を計算により行なった。なお、補助シ
ールドが散乱線によΔ同時計数をシールドする様子を第
２図の）内に例示した。

性能評価の被写体条件は直径２０　ｃｍで一様なアイソ
トープ濃度（１μＣ１／ｃｃ）をもつ水ファントムを仮
定した。

計算条件は、全身用装置を対象とし、開口部半径Ｈは２
８ｃｍ、インレイヤーの計測領域の厚さＳは２．４０ｍ
、スライスシールドコリメータの厚さ２は０．６ｃｍ、
補助シールドの厚さは９．２ｃｍである。検出器リング
半径Ｊをパラメータとし。

真の同時計数率Ｎ、、散亀線による同時計数率と真の同
時計数率との比Ｒ，％および、偶然の同時計数率と真の
同時計数率との比の相対値Ｒ１を、インレイヤーについ
て第３図に、クロスレイヤーについて第４図に示す。

第３図及び第４図番こおいて、実線で示される―線Ｃ，
，Ｃ，はそれぞれ従来方式と新方式のＲ１乱破線で示さ
れる曲１１Ｃ，Ｃ４はそれぞれ従来方式と新方式のＮ、
を示し、一点鎖線で示される１纏Ｃ，，Ｃ，はそれぞれ
従来方式と新方式の８゜を示す。

インレイヤーでのＲ８を１５−にすることが必要である
場合には、従来方式では第３図の曲線Ｃ１からＪ　ｍ　
４４　ｃｍが必要であることがわかる。このときｂＴ−
１６ｃｍとなる。このとき第３図の曲線ｃ、、ｃ、から
Ｎ、−３２Ｋｃｐｓ、Ｒ，−１１，５（相対値）となる
。−勇断方式では第３図の曲−Ｃｆｉｌｅ４１Ｃ６から
＋Ｔｓ３５ｃｍ　、Ｔｓ＋＋＋７ｃｍ　　、Ｎ、ｍ３１
Ｋｃｐｓ　、　Ｒ，−８，７（相対値）となる。すなわ
ち、新方式では、検出器リング半径を約８０−に縮少し
、スライスシールドコリメータ長さを約５０−に縮少す
ることができる。このとき真の同時計数率Ｎ、は従来方
式とほぼ同等であり、偶然の同時針数によるノイズは従
来方式より若干低減される。

上記条件でのり四スレイヤーの性能を従来方式と新方式
で比較すると、従来方式のＪ−４４ｃｍでは第４図の曲
ＭＣＩｔＣｓｔＣ５からＲ，−１５１１１゜Ｎ　−３６
Ｋｃｐｓ　、　Ｒ，５ｍ１９．ｏ＜相対値→、新方式の
竜 Ｊ＝３５ｃｍＦは第４図の曲線Ｃ２，Ｃ４，Ｃ，からＲ
−１６嗟、　Ｎ、−３７Ｋｃｐｓ　、　Ｒ，ｍ１７．４
（相対値）％となり、新方式によるクロスレイヤーの性
能は従来方式の場合とほぼ同等であり、インレイヤーの
性能とのつりあいもとれている。ｘしたがって、新方式
は多層ポジトロンＣＴのクロスレイヤーｌと対しても、
インレイヤーと同様の十分な効果があることが明らかと
なった。

上記の条件の例では新方式の場合スライスシールドコリ
メータと補助コリメータの重量を合計しても従来方式の
５０−以下に軽量化される。また、同一サイズの検出器
を同一の密度で配列する場合は、新方式では検出器個数
を従来方式の約８０−に削減することができる。

１１ｇ５図は第２図ｆ３）の実施例の一部を詳細に示し
たものである。２１は検出器（ケース）、２２はスライ
スシールドコリメータで、６ｍｍ厚の鉛製、２３は本発
明によるリング状の補助シールドで、２ｍｍ厚のタング
ステン製、２４は炭素繊維等のガンマ線吸収の少ない材
質で作られたドラムで、補助シールドおよびスライスシ
ールドと接合されている。２５はドラム状の保睦カバー
で、２４と同様の材質でつくられている。

第６図は本発明の他の実施例の要部を示す、検出器ケー
スに補助シールド断片を接合した構造をとっている０３
１は検出器ケースの上面でアルミ製、３２は検出器ケー
スの側面で１　ｔｎｍ厚のタングステン製、３３は検出
器ケースの前面（ガンマ線入射面）でガンマ線吸収の少
ないアルミでつくられている◎３４は本発明−こよる補
助シールド断片で、３２および３３に接合されている。

この構造をもつ検出器ケース多数個をほぼ書着して配列
することにより、リング状の補助シールドと等価となる
。

以上で説明したものは本発明の実施例の代表例であるが
、補助シールドの個数、サイズ、設置する位置、形状等
は実際の設計に当っては種々の場合が考えられる。

補助シールドの厚さは、タングステンを用いて２ｍｍの
厚さとすれば、ガンマ線は補助シールドに対して斜めに
入射するから等価的なシールド厚さは４ｍｍ以上となり
、９５１′以上のガンマ線が１し中へいされるから十分
である。シールド厚をより薄くすると、シールド効果は
減少するが、あらかじめノイズが少ない条件（比較的長
いＴを用いる場合）では薄い補助シールドで十分な場合
もある。

補助シールドの長さは第２図（ロ）の実施例ではスライ
スシールドコリメータの長さＴと同一としたが、真の同
時計数率の低下をより軽減するためには補助シールドの
長さはより短くすることが適当な場合もある。

また、補助シールドを１つのインレイヤーに対して複数
枚設けることにより、ノイズをさらに減少することもで
きるから、真の同時計数率よりも８／Ｎ比を重視する場
合には複数枚の使用が適している場合もある。

補助シールドが平板の場合には、真の同時針数率の低下
をできるだけ避けるために、補助ンールドはスライスシ
ールドコリメータに平行に設置することが喪い。

しかし補助シールドの形状は単なる平板以外の形が良い
場合もある。たとえば、クロスレイヤーの真の同時計数
率を向上したい場合には、補助シールドの厚さは検出器
面で厚く、開口部との境界では薄（、断面がくさび形で
ある形状が望ましい場合もある。

ここで、スライスシールドコリメータと、本発明の補助
シールドを設置すべき領域（インレイヤーの計測領域）
について補足説明を加える。第１図および第２図で示し
た例ではスライスシールドコリメータはインレイヤーの
対向する検出器をまったくし中へいしない場合であり、
このときのインレイヤーの計測領域の高さは検出器の高
さで決定される。次に第７図（３）はスライスシールド
コリメータ４１が検出器４２の一部をし中へいする場合
で、インレイヤーの計測領域は４３となり、その高さ（
まスライスシールドコリメータの間隔となる。第７図β
）は嶺来方式の多層ポジトロンＣＴ装置に位置検出型の
検出器４４が用いられている場合を示す。４５〜４９は
スライスシールドコリメータである。検出器４４は、ガ
ンマ繍が検出されると、その検出位置が５０，１５１，
５２．５３のいずれの領域かを判別する。したがってこ
のシステムは独立した４リングの検出器群をもつ多層シ
ステムとまったく同等であり、インレイヤーの計測領域
の例は５４となる。仁の種のシステムに対しても本発明
の補助シールドが有効であることは第２図β）の場合と
まったく同様である。

ばよい場合には、開口径をそのままとし、スライスシー
ルドを短縮して検出器リング径を小さくすることができ
る。したがって検出器個数の減少によるローコスＦ化、
装置の小ｍ軽量化、等の利点を得ることができるので、
きわめて有効である。

【図面の簡単な説明】

第１ａｉ１因（ロ）は単層ポジトロンＣＴ装置の検出器
配列の断面を示す図。 第２図体χΦ）＆家それぞれ従来例と本発明の多層ポジ
トロンＣＴ装置の検出器配列の断面を示す図。 第３図はインレイヤーの性能を説明するための一１第４
図はクロスレイヤーの性能を説明するための図、 第５図、第６図はそれぞれ本発明の一実施例の要部を示
す図、第７図Ｋ）、　４Ｎ’！インレイヤーの計測領域
を説明するための図である。 第１図 第２面 （Ｂ） ｉ 第３＠ Ｊ（ｃ次］ ８４図 Ｊｒｃｍノ 晃５図 第７図 （Ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、−個または複数個の平面上に配列された検出器群と
   、上記各平面の上下に設けられたスライスシールドコリ
   メータと、検出器群およびスライスシールドコリメータ
   で囲まれたインレイヤー計測領域の内部番こ設けられた
   補助シールドとを具備することを特徴とするポジトロン
   ＣＴ用検出装置。 ２、上記補助シールドが上記インレイヤー計−領域１１
   ＵＣ対して複数個設けられていることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載のポジトロンＣＴ用検出装置。 ３、上記補助シールドが上記インレイヤー計測領域の中
   心面上に設けられていることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載のポジトロンＣＴ用検出装置。 ４、上記補助シールドが上記スライスシールドコリメー
   タに平行に配置されていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載のポジトロンＣＴ用検出装置。 ５、上記補助シールドがタングステンからなることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項乃至第４項のいずれかに
   記載のポジトロンＣＴ用検出装置。