JPS60105982A

JPS60105982A - ポジトロンカメラ

Info

Publication number: JPS60105982A
Application number: JP21466583A
Authority: JP
Inventors: Eijiro Toyoda; 豊田　英二郎
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 1983-11-15
Filing date: 1983-11-15
Publication date: 1985-06-11

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】産業上の利用分野本発明は、ポジトロン・エミッション・トモグラフィー
用のポジトロンカメラに関するものである。

従来技術ポジトロン・エミッション・トモグラフィーが現在、病
気の早期発見等のために診断医学に活用されている。ポ
ジドロンを放出するポジトロン放射性同位体を人体に投
与すると、同位体は体内でポジトロンを放出し、そのポ
ジトロンはすぐに電子と結合してガンマ線を出す。この
ガンマ線を体外で記録して作る断面図は、コンピュータ
・トモグラフィーによる像よりも、病気の早期発見に有
効である。

更に詳述するならば、ポジトロンを放出する放射性同位
体即ち核種には、１１０．　１３Ｎ、１５０゜１８Ｆな
どがある。これら放射性同位体で、必要とする生物学的
活性を持った化合物を標識化して、人体に投与する。具
体的に述べるならば、水は１５０によって、−酸化炭素
または炭酸ガスは１１Ｃまたは１５０によって、アンモ
ニアは＋３Ｈによって標識化される。しかし、いくつか
の例では、放射性同位体はその元素のままで直接に用い
ることができる。ずなわぢ、１５０は代謝の研究に用い
られるし、１３Ｎは肺の換気の研究に用いられる。

以上のように放射性同位体で標識化した化合物（又は元
素）が人体に投与されると、その放射性同位体は人体内
で崩壊してポジトロンを放射する。

その放射されたポジトロンは、生きた組織の中をほんの
数ミリメートル飛んだだけで、その運動エネルギーの大
部分を失う。そして、電子と衝突すると、対消滅が起こ
り、２つの粒子の質量は１．０２ＭｅＶのエネルギーに
変換され、２本のガンマ線、すなわち高エネルギーフォ
トンに等分配される。

２本のガンマ線が同時に放射され、はぼ正反対の方向に
伝播するので、その源は、非常に正確に決定できる。そ
れは、ガンマ線検出器を、互いに１８０度離れた２（ｆ
ｌｉｔを１組として、多数個連結することによって行な
える。すなわち、２個のガンマ線検出器が高エネルギー
フォトンを同時に検出した場合のみ、その信号を記録す
る。こうして、円周上に配列された検出器は、対となる
検出器を結ぶ何本かの直線で決められる体積内から発す
るすべての同時対となったガンマ線の源を、決定するこ
とができる。

そのようにして得られるガンマ線の源の位置の空間的分
解能は、配置されたガンマ線検出器同士の間隔によって
変り、−また、現在の典型的なポジトロン・エミソンヨ
ン・トモグラフィー・システムでは、数ミリメートルの
空間的分解能が得られるといわれている。

しかし、上述のようにガンマ線の放出点はポジトロン放
射性同位体の崩壊点ではなく、ガンマ線を放出するまで
に物質中をポジトロンが飛ぶ距離により、ボジト電コン
・コニミソシコン・トモグラフィー・システムすなわち
ポジトロンカメラの分解能が本質的に規制されてしまう
。

具体的に述べるならば、以下の第１表に示す如く、放射
性同位体の種類と体内部位とにより飛程距離は異なり、
その飛程に応した分だけ分解能が低く抑えられている。

第１表ポジトロン　ポジトロン　飛　程　（關）放射性　エネ
ルギー同位体　（ＭｅＶ　）　肺　軟部組織　骨１”　Ｆ　Ｏ
，６３５６，７２，４１，４”　ＣＯ，９６０１０，８
３，９，２，３１３Ｎ　１．１９　１４．２　５．１　
３．０発明の目的そこで、本発明は、ポジトロン放射性同位体の崩壊点と
ガンマ線放出点との違い、即ち、ポジトロンの飛程距離
による分解能の制約の問題を解消して分解能を向上させ
たポジトロンカメラを提供せんとするものである。

発明の構成すなわぢ、本発明によるならば、環状に配列された多数
のガンマ線検出器を具備しているポジトロンカメラにお
いて、ガンマ線検出器によって画定される撮像横断面に
対して直角に、ガンマ線検出器によって囲まれた空間に
直流磁界を印加する磁界発生手段を設６ノたことを特徴
とするポジ）　１＋ンカメラが提供される。

以上の如く、強い磁界を印加すると、フレミングの右手
の法則かられかるように、磁界の方向に直角で且つ電流
の方向即ちポジトロンの移動方向に直角な力がポジトロ
ンに作用し、その結果、ポジトロンは、回転半径を徐々
に小さくしてゆく旋回軌道を描いて移動する。そのよう
にポジトロンが旋回軌道を描いて移動すれば、その旋回
軌道に添った距離が磁界を印加しないときのポジトロン
の飛程距離に等しくても、ポジトロンの発、生煮（ポジ
トロン放射性同位体の崩壊点）とポジトロンの消滅点（
ガンマ線放出点）との直線距離は短縮される。従って、
ポジトロンの飛程距離による分解能の制約が小さくなり
、その結果、ポジトロンカメラの分解能が向上する。

実施例以下添付図面を参照して、本発明の一実施例を説明する
。

第１図は、ポジトロン・エミッション・トモグラフィー
・システム即ちポジトロンカメラの原理を示す概略構成
図である。被検体１を囲むように環状にガンマ線検出器
群２が配列されている。その、ガンマ線検出器群２の各
検出器は、同時計数回路３に接続されている。この同時
計数回路３ば、ガンマ線検出器群２の内の２つのガンマ
線検出器が同時にガンマ線を検出したとき、その検出し
たガンマ線検出器の位置即ち番号を、データ収集記録装
置４へ出力する。そのデータ収集記録装置４の出力は、
データ処理装置５に接続され、そのデータ処理装置５は
、データ処理の結果（Ｍられた像を映像表示装置６に出
力する。

例えば、被検体１の内部のＡ点でポジトロンが消滅する
と、互いに反対方向（１８０”方向）に２本の消滅ガン
マ線が発生する。今、そのガンマ線が、ガンマ線検出器
群２の２つのガンマ線検出器２Ａ、２Ｂにより同時に］
★出されれば、それが同時計数回路３よりデータ収集記
録装置４へ出力される。ガンマ線検出器２Ａ、２Ｂが同
時にガンマ線を検出したときは、ガンマ線発生位置は、
ガンマ線検出器２人、２Ｂを結ぶ直線上にあることがわ
かる。このようにして、データを集積して解析すること
により、消滅ガンマ線の発生位置の分布像が得られる。

以上述べたポジトロンカメラの構成及び動作は、従来知
られているものであり、これ以上の説明は省略する。

第２図は、本発明により磁界発生手段を設けたガンマ線
検出器群の断面図である。被検体１を囲むように取付リ
ング１０が配置され、その取付リング１０にば、半ｉ￥
方向にガンマ線コリメーク孔１２が多数周方向に形成さ
れている。そのコリメータ孔１２の各出口側には、シン
チレータ１４が置かれ、更に、そのシンチレータ１４の
出力側に光電子増倍管１６が置かれている。そして、そ
れらシンチレータ１４と光電子増倍管１６とが、ガンマ
線検出器を構成しており、また、取イづリング１０に固
定されている。

更に、その取付リング１０の両側には、磁界発生手段と
して、取付リング１０とほぼ同じ大きさの環状体をなす
ように同一方向に巻回されたソレノイドコイル１８と２
０とが取付けられ、装置の軸Ｃの方向に、即ぢ、ガンマ
線検出器群により画定される撮像横断面図に対して直角
な方向に、磁界を発生させるようになされている。一方
、そのソレノイドコイル１８及び２０により発生される
磁界の影響から光電子増倍管１６を保護するために、磁
気シールド２２．２４が設けられている。

以上のように設けられたソレノイドコイル１８及び２０
に直流を供給すると、撮像横断面を横切るように撮像横
断面に直角な直流磁界が形成される。

その結果、被検体１にも直流磁界が作用し、被検体１の
内部でポジトロン放射性同位体の崩壊により発圧したポ
ジトロンは、直進できずに曲線を描いて進む。

たとえば、撮像横断面に沿って移動するポジトロンにつ
いてみるならば、磁界の方向に直角で且つ電流の方向即
ちポジトロンの移動方向に直角な力がポジトロンに作用
し、その結果、ポジトロンは回転半径を徐々に小さくし
てゆく旋回軌道を撮像横断面上で描いて移動する。

一方、撮像横断面に対して角度をなして進むポジトロン
は、磁界の作用により、螺旋状の旋回軌道を描いて移動
する。

このように磁界の作用により、全てのポジトロンは、旋
回軌道を描いて移動し、その旋回軌道に沿った距離が磁
界を印加しないときのボシトロンの飛程距離に等しくて
も、ポジトロンの発生点（ポジトロン放射性同位体の崩
壊点）とポジトロンの消滅点（ガンマ線放出点）との直
線距離は短縮する。

ポジトロンの消滅までのエネルギーの減少と、磁界中の
ポジトロンの運動軌跡の解析は複雑であるが、次に、磁
界による影響を調べるため次のように簡略化して計算を
試みた。

（１）　ポジトロンは、磁界が作用していない場では停
止するまで直線運動する。

（２）ポジトロンは進行距離に比例してエネルギーを失
う。

以上のような条件でポジトロンエネルギーをＩ　ＭｅＶ
　、磁界の磁束密度をＩＪＩｂ／ｒｒｌとし、飛程区間
を４等分すると、夫々の区間での回転半径と回転角度は
次の第２表のようになる。

第２表上記計算によるポジトロンの軌跡を第３図に示す。

第３図から明らかなように、磁界をかげない場合、点Ｏ
より放出されたポジトロンはＡ点で消滅するが、ＩＷｂ
／ｒｒｒの磁界をかけるとポジトロンは点０よ゛り螺旋
状の軌跡をたどり点Ｂで消滅する。

これより磁界をかけることにより飛程がほぼ１／２にな
ることが分る。磁界を更に強くすることにより飛程が更
に小さくなることは容易にわかるであろう。

なお、ガンマ線の検出部の磁界による影響は、検出器の
構造、性能によって異なり、磁気遮蔽の必要性は一様に
論じられないが、上述した実施例においてはソレノイド
コイルの配置から見てガンマ線検出部に発生ずる磁界は
微弱であり、簡単な磁気シールド板２２．２４を設ける
ことにより容易に遮蔽できる。必要によってはガンマ線
検出部の磁界を打消すために補助コイルをガンマ線検出
部の周囲に設けることも可能である。

更に、上記実施例では、ガンマ線検出部の前後にソレノ
イドコイル１８．２０を設けであるが、ガンマ線の検出
に支障がなければガンマ線検出器の内側に設けてもよい
。

また、印加される磁界の磁束密度は、極めて大きいので
、ソレノイドコイルとして超電導コイルの使用すること
により比較的小さな電力により必要な磁束密度の磁界を
発生させることができる。

更に、ＮＭＲ−ＣＴ　（核磁気共鳴コンピュータトモグ
ラフィイ）では本来強磁場を必要とするので、本発明の
ポジトロンカメラと組合せてＮＭＲ兼用ポジトロンカメ
ラとして実施することもできる。

発明の効果以上から明らかなように本発明によるならば、ポジトロ
ンの発注点と消滅点との直線距離を短縮できるので、従
来に比べてポジトロンカメラの分解能を向上させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ポジトロンカメラの原理を示す概略構成図、
第２図は、本発明により磁界発生手段を設けたガンマ線
検出器部分の概略断面図、そして、第３図は、ポジトロ
ンの軌跡を示す模式図である。（主な参照番号）１・・・被検体、２・・・ガンマ線検出器群、３・・・
同時計数回路、４・・・データ収集記録装置、５・・・データ処理装置、６・・・映像表示装置、１０・・・取付リング、　１２・・・コリメータ孔、１
４・・・シンチレータ、１６・・・光電子増倍管、１８
．２０・・・ソレノイドコイル、２２．２４・・・磁気シールド、特許出願人　住友重機械工業株式会社復代理人　弁理士　新居　正に第１図第２図第３図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）環状に配列された多数のガンマ線検出器を具備し
ているポジトロンカメラにおいて、ガンマ線検出器によ
って画定される撮像横断面に対して直角に、ガンマ線検
出器によって囲まれた空間に直流磁界を印加する磁界発
生手段を設けたことを特徴とするポジトロンカメラ。
（２）前記磁界発生手段は、環状に配列された多数のガ
ンマ線検出器の両側に配置されたソレノイドコイルであ
る特許請求の範囲第１項記載のポジトロンカメラ。
（３）前記ソレノイドコイルは、超電導コイルである特
許請求の範囲第２項記載のポジトロンカメラ。
（４）前記各ガンマ線検出器には、磁気シールドが施・
されている特許請求の範囲第１項から第３項のいずれか
に記載のポジトロンカメラ。
（５）前記各ガンマ線検出器には、磁界消去用補正コイ
ルが設けられている特許請求の範囲第１項がら第３項の
いずれかに記載のポジトロンカメラ。