JPS6295483A - 陽電子放射断層放射線カメラ - Google Patents

陽電子放射断層放射線カメラ

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JPS6295483A
JPS6295483A JP61245653A JP24565386A JPS6295483A JP S6295483 A JPS6295483 A JP S6295483A JP 61245653 A JP61245653 A JP 61245653A JP 24565386 A JP24565386 A JP 24565386A JP S6295483 A JPS6295483 A JP S6295483A
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scintillation
detector
radiation
positron emission
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JP61245653A
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ワイ−ホイ　ウオン
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Clayton Foundation for Research
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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 この発明は陽電子放射断層放射線カメラに関する。
従来の技術 先にこの発明の発明者が提案した陽電子放射断層放射線
カメラ（以下陽電子カメラという）は、各層を隣接層に
対して変位させた多層シチレー７ヨ／検出器を備えて角
度影響現収に起因する省化を少なくして〜・る。そのた
め検出器リングを小径化でき、カメラ感度の向上および
検出器の低価格化を達成できる。その上、各層間でシン
チレーションクリスタルがずれているため、検出放射線
のサンプリング数を大幅に増大でき、従来必要とされた
揺動を行なわな（てすむ。
発明が解決しようとする問題点 このようなものにおいて、この発明はさらに改良を加え
たものである。
問題点を解決するための手段 この発明の陽電子カメラは、患者収容開口部と、この開
口部の周囲な咲に並んで囲み開口部内の患者からの放射
線を検出する複数個の検出器リングとを備えている。各
検出器リングは、多数のシンチレーションクリスタルを
もち、開口部内へ指向されたンテレーション検出器を有
して該開口内に断層を形成する。シンチレーション検出
器は多層検出器をなし、同一検出器リングにおいて１つ
の）−内のシンチレーションクリスタルが、他の層内の
シンチレーションクリスタルに対して変位される。外側
の層を内側の鳩よりも厚（して、各層によるガンマ線検
出をほぼ均等化する。
この発明の１つの実施態様では、内層から外層へと厚さ
を指数関数的に増大して各層の放射線カウントを等しく
している。
この発明の他の実施態様では、検出放射線を電気ノルス
に変換する手段を設け、この変換手段は、検出器リング
の側面に指向された光ガイドを有し、この光ガイドは変
位シンチレーションクリスタルからの光を非変位の方形
マトリックスへ伝達する。
この発明の更に他の実施態様では、放射線を検出してい
るｔｖｔ　ｙｔ　、、ｒｚ別するために、シンチレーシ
ョン検出器の層ごとにタイミング定数を異ならせる。
この発明の更に他の実施態様では、全ての層のシンチレ
ーションクリスタルをゲルマナート蒼鉛（ＢＧＯ）とし
、その厚さを小さくして解像力を向上させている。
笑　　施　　例 以下、実施例にもとづきこの発明の詳細な説明する。
第１図は、支持部材１２および複数個の検出器リング１
４をもつ陽電子カメラ１０を示す。
便宜上、検出器リング１４は２列あるものとして示され
、光電子増倍管１５が接続された各検出器リング１４は
、患者収容開口部１６のまわりに横向きに並んで配置さ
れて患者からの放射線を恢出する。開口部１６には、患
者を支持するための患者用ペット１８が配置される。陽
電子カメラでは、ルビジウム８２のような陽電子同位元
素が患者へ放射されると、各陽電子同位元素原子から、
２本のガンマ線が互いに反対方向へ同時に放射される。
検出器はこれらのガンマ勝を捕獲して走査区域における
画像を発生する。
各検出器リング１４には、各層に多数のシンチレーショ
ンクリスタルを有する多層シンチレーション検出器が形
成され、各層はその隣接層に対してずれて配置される。
したがって１例えば第２図に示す１個の検出器り／グ１
４は、層２０．２２からなる２層シンチレーション検出
器となる。第２図の２層シンチレーション検出器では、
１個のシンチレーションクリスタルの幅の半分だけ一方
の層が他方の層に対して変位している。一方第３図は層
２６，２８，３０を有する３層シンナレーション検出器
の例を示し、同一リング内の各層はその隣接層に対して
１個のシンチレーションクリスタル幅の１／３だけ変位
している。一般に検出器層の数をｎとすれば、谷隣接層
に対するずれｔは検出器幅のｉ／ｎである。
しかし第２図、第３図のような多層シンチレーション検
出器のクリスタルｇｔの合計厚さは従来の単層検出器の
ものと同じなので、全ガンマ線検出効率は変らない。ま
た、各層のどのシンチレーションクリスタルが発光した
かを識別できるが、これについては後で詳しく説明する
。一方半径方向の解像力を劣化させる角度影響現象は、
各層の厚さを小さくすることで低減できる。
検出器リングの直径を一定とすれば、第２図、第３図の
ものによって可能最犬窒間解像力を得ることができる。
これとは別に、検出器リングの直径を従来のものより小
さくしても角度影響現象を低減できる。カメラの感反は
恢出器リングの大きさに逆比例するかも、リング直径な
小さくすればカメラ感度が増す。このことは、脳。
Ｊ−動物１手足、子供のような小さい対象物に用いられ
るカメラの場合とくに意義がある。
各層を相互にずらしたものでは、１個のリング内の各層
が同数の発光現象すなわち同−放射線カウントを検出で
さるように″５″る必要があり。
そうすることによって、より高密度のより一様な半径方
向サンプリングが行なえて検出器リングの揺動が不要と
なる。一様なサンプリングを行なうには、それぞれの層
たとえば層２６，２８゜３０は５１１　Ｋｅ’Ｖの放射
線カウントを均等に停止させなければならない。このよ
うな条件を満たせば、それぞれの層でのシンチレーショ
ンクリスタルの材料を同じにする必要はないが、使用材
料はできるだけ高停止能のものでなければならない。発
光現象は指数関数的に減衰する性質があるから、内層２
６の厚さを一番小さくし外層２８．３０の厚さはこの順
序でより大きくする。第４図は、全効率を約９０％とし
て第３図の３Ｎｉシンナレーシヨン検出器を具体化した
例を示す。この例ではそれぞれのＪｅの材料が異なって
いる。すなわち、Ｊｆｉ２６．２８．３０はそれぞれＢ
ａＦ２、ＧＳＯ，ＢＧＯのクリスタルからなる。
そして、層２６の厚さは７．７　＋ｇｍ　、鳩２８の厚
さは＆２ｍ、層３０の厚さは１５■である。各層２６．
２８．３０は、１００カウントの放射線を約３０カウン
トづつ均等に停止して９０％の効率としている。外側層
はど層厚を太き（しそれぞれの層２６，２８．３０が同
−放射線カウントを検出するようにしているので、第１
　／＊　２６の停止能が３０％、中間／ｍ　２８の停止
症が４３チ、外側層３０の停止能が７５％という具合に
指数関数的に停止能が与えられる。
第５図はＢＧＯクリスタルだけからなる３層シンチレー
ション検出器を示し、層厚が順次、指数関数的に増大し
ていて、各層が同一放射線カウントを検出するようにな
っている。ＢＧＯクリスタルだけを用いると、下押」の
２層２６．２８が第４図のものよりも薄くできるので解
ｆ象力が向上する。
各層内のシンチレーションクリスタルをそれぞれ正確に
識別しなければならないが、そのためには従来の陽電子
カメラにおける普通の１光電子増倍管対１シンチレーシ
ョンクリスタルとは異なる構造が必要である。第６図に
示す３層シンチレーンヨン検出器は第４図のものと同じ
林料を用い、父位層２６，２８．３０ＶｉそれぞれＢａ
Ｆ２．ＧＳＯ，ＢＧＯ材からなる。「７オスクイツチ（
Ｐｈｏｓｗｉｃｈ　）Ｊ方式としたので発光タイミング
定数が３個の層ごとに異なり１個々のｊｇｊｚｓ。
２８．３０が容易に識別でざる。つまり層２６゜２８．
３０のうちのどの層で発光現象が生じているかを見分け
るために、中性子とガンマ線とを区別するのに通常使用
される光電子増倍管パルス形状識別法を採用できるので
、１本の光電子増倍管によって各層内の個々のシンチレ
ーションクリスタルを識別することヵ；できる。発光層
が轄別されると、従来のＭＧＨ連続検出器リングで用い
られる普通のアナログ復号方式を用いて識別層内の発光
クリスタルの位置を識別する。
第６図のように層２６，２８．３０の片側に光ガイド４
０が設けられ１層２６．２８．３０にそれぞれ光 対応する各ガイドチャンネル４２，４４，４６を有△ する上ｉピ光ガイド４０には、１個の光電子増倍管５０
が、患者と反対方向に取り付けられる。
第６図は又側方間取り付は方式も示しており。
チャンネル５２，５４，５６を有する光ガイドが。
１個の光電子増倍管６０と一緒に用いられる。
第１図では、１固々のシンチレーションクリスタルで検
出した放射線を電気信号に変換する夏換手１２すなわち
光電子増倍管が、各リング１４の側面から突出した状態
で該側面上に配置されている。検出放射線を電気・ぜル
スに変換する装置として、光゛電子増倍管は安１曲で優
れているが、サイズが太きいため、カメラの２個のリン
グ１４を互いに光分接近させることによって光分接近し
た断層を得るのに限界がある。なお第７図は。
第６図における要部を示す断面図である。
しかして、鳩２６，２８．３０をもつ第８図の３Ｊｆ４
　Ｖ　７　ｆ　Ｖ　−シヨｙ　検ｌｆｊ器では、各シン
デレージョンクリスタルに隣接してシリコン・アバラン
シェ・７オトダイオード６２，６４，６６を配設する。
この椙のフォトダイオードは極めて小形であるので、検
出器リング１４を２個以上用いることがでさ、多数の近
接＠層が得られる。ただシリコン・アバランシェΦフォ
トダイオードは値が嵩むのが難点である。
先に述べたように、［フォスウィッチ（Ｐｈｏｓ−ｗｉ
ｃｈ　）　Ｊ方式とアナログ復号方式とを使用すること
によって光電子増倍管の使用数を最小限まで低減でざる
。このことは揺動の不要化および恢出器リングの小屋化
とあいまって、非常に安価な陽電子カメラを実現する。
さらに、第８図のように１個のシンチレーションクリス
タルに対して１個のシリコン・アバランシェ・７オトダ
イオードを用いれば、この夕゛イオードは小形であるの
で、検出器リングを２個以上配置できる。ダイオード使
用に加えて、第５図のように全ての層をＢＧＯで作って
内側層の厚さを小さくすることにより、可能な最良解像
力が得られる。
変位ＦＷＩ２６，２８，３０をもつ多ノーシンチレーシ
ョン検出器は、第９図に示すような別の方法によって光
電子増倍管と接続させることもできる。
どの層も多数のシンチレーションクリスタルからなり、
第３図のように変位され、第５図のように異なる厚さを
有する。ｉ２６，２８，３０の片側に設けた光ガイド７
０が、異なる厚さの変位層からの光を非変位の３Ｘ３方
形マトリツクスへ伝達するので、４個の光′電子増倍管
ＡｊＢｔＣｔＤを用いて９箇所からの発光を検出、確認
できる。すなわち、光ガイド片７２がシンテレ−７ヨン
クリスタル７３に起因する発光を受けると、光電子増倍
管Ａだけが信号を受信する。光ガイド片７４がシンデレ
ージョンクリスタル７５からの発光を受けると、光電子
増倍管Ａ、Ｂが信号を受信する。シンチレーションクリ
スタル７７かもの発光を光ガイド片７６が受けると、光
電子増倍管Ｂだけが信号を受信する。シンチレーション
クリスタル７９かもの発光を光ガイド片７８が受けると
、光電子増倍管Ａ、Ｃが信号を受信する。また層３０内
のシンチレーションクリスタル８１からの発光を光ガイ
ド８０が受けると、光電子増倍管Ｃだげが信号を受信す
る。
残りの光ガイド片も同様に作用するので、４個の光電子
増倍管で９個の７７チレーシヨンクリスタルの位置を識
別することにより層２６，２８゜３０内の９１固のシン
チレーションクリスタルでの発光位置を確認できる。
第９図のものは、１個のシンチレーションクリスタルに
対して１個の光電子増倍管を設けたものに匹敵する確度
で個々のシンチレーションクリスタルを識別できる。さ
らに、シンチレーションクリスタルと光電子増倍管との
設置数比が３であるので、３　Ｊ輌’／ンテレーション
検出器でのシンチレーションクリスタルの数を３倍にし
ても光電子増倍管の数を３倍ふやす必要はな（・っ 次に第１０図において、同一材料のシンチレーションク
リスタルを有する層ｚｃｓ、ｚｓ、３ｏカらの光は、光
ガイド９０によって伝達される。
すなわち、異なる厚さの変位層からの光は元ガイド９０
により非変位方形マトリックスへ伝達され、１２個のシ
ンテレ−７ヨンクリスタルでの発光位置は４個の光電子
増倍管により確認される。第９図におけるとｌ１ｉＪ様
に１元ガイド９０は不規則形状で不規則配置の複数のシ
ンチレーションクリスタルからの光を規則的なマトリッ
クスへ伝達する。すなわち、光ガイド片１００がシンチ
レーションクリスタル１０１かもの元を受けると、光′
電子増倍゛ｚ　Ａだけが信号受イ３する。光ガイド片１
０２がシンチレーションクリスタル１０３からの光を受
けると、光ガイド片１０２は元ガイド片１０４と相互接
続しているため、光′電子増倍１ｉ７Ａ　、　Ｂが信号
を受＠する。
しかし、光電子増倍管Ａの信号が光電子増倍管Ｂの信号
よりも大きいことを利用して、シンチレーションクリス
タル１０３かうの信号であると判定する。逆に、光力イ
ト片１０４がシンチレーションクリスタル１０５かもの
発光を受けると、光電子増倍管Ａ、Ｂが信号を受信する
が。
この場合は光電子増倍管Ｂの受信信号の方が犬ぎいので
、光ガイド片１０４からの発光と判定する。光ガイド９
０の残りの光ガイド片についても同じことが言えるので
、４個の光′−子増倍管で実際のシンチレーションクリ
スタル位置を識別できる。
発明の効果 以上詳細に説明したように、この発明によると陽電子カ
メラ用の多層シンチレーション検出器は層変位し、各層
ごとに指数関数的に変わる１泊厚を有する。この多層検
出器は、従来のものより小さな検出す／グ径でも、全視
野域に亘って陽電子カメラの理論限界値２〜３域まで解
像力を牧舎できる。また検出器リング径を半分にすれは
、リングを揺動させなくとも、従来のものよりｚ５倍高
感度の陽電子カメラを実現でざる。このように半減した
直径をもつ非揺動型の検出器リングは、簡単かつ安価で
あるので、小さな対象物を走査する陽電子カメラ用とし
て特に好適である。１個のシンチレーションクリスタル
に対して、１個の光電子増倍管を用いる現存の検出器を
用〜・だのでは、最大で２個の検出器リングしか設げら
れす、３個の断層しか得られない。これに対してこの発
明の多層ノンチレーショ／検出器を揺動させずに用いれ
ば、検出器リングを２軸方向に急速に移動させることに
よって、断層を３個余分に捕獲でき、対象物内の軸方向
ＦＯＶを倍増できる。したがって、小径化された２個の
検出器リングを有する極めて安価な陽電子カメラを用い
ることによって、感度および解像力を損なうことな（６
個の＠層相当の軸方向ＦＯＶで３次元撮像な行なえる。
この発明は既述の諸口的を達成し、かつ他の本来の利点
を得るのに適している。この発明の上記の実施例は説明
のために用いたものであり、その構造及び諸部品の配置
の詳細にわたる数多くの変形が、この発明の特許請求の
範囲内で当業者によって実施できる。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の陽電子カメラの斜視図。 第２図はこの発明の陽電子カメラの１実施例を示す概略
断面図、第３図はこの発明の他の実施例の概略断面図、
第４図はこの発明の３Ｍシンチレーション検出器の１例
を示す展開図、第５図は３層シンテレ−７ヨン検出器の
他の例を示ｊ展開図、第６図は放射線検出シンチレーシ
ョンクリスタルの各８識別方法を示す概略構成図。 第７図は第６図の７−７ｊ尿での断面図、第８図は放射
線検出シンチレーションクリスタルの他の１４萌別手段
を示す要部正面図、第９図は放射線侠出シンチレーショ
ンクリスタルの識別方法の１例を示す要部斜視図、第１
０図は放射線検出シンチレーションクリスタルの識別方
法の他の例を示ｊ安部斜視図である。 １４・・・検出器リング　　　　１６・・・患者収容開
口部２０．２２，２６，２８．３０・・・検出器の層７
３．７５，７７．７９，８１，１０１，１０３，１０５
・・・…シンチレーションクリスタル シケー３ η０乃ウシμ ｍ１大 ）へ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、患者収容開口部と、この開口部の周囲を横に並んで
    囲み、開口部内の患者の上下両側からの放射線を検出す
    る複数個の検出器リングとを備え、各検出器リングは、
    多数のシンチレーションクリスタルをもち、開口部内へ
    指向されたシンチレーション検出器を有して該開口部内
    に断層を形成し、患者の上下両側に対向するシンチレー
    ションクリスタルが、それぞれガンマ線を検出する陽電
    子放射断層放射線カメラであつて、シンチレーション検
    出器は多層検出器をなし、同一検出器リングにおいて１
    つの層内のシンチレーションクリスタルが、他の層内の
    シンチレーションクリスタルに対して変位され、外側の
    層を内側の層よりも厚くして、各層によるガンマ線検出
    をほぼ均等化したことを特徴とする陽電子放射断層放射
    線カメラ。 ２、特許請求の範囲第１項において、各層のシンチレー
    ションクリスタルは同じ材料からなり、層厚が内層から
    外層へと指数関数的に増大することを特徴とする陽電子
    放射断層放射線カメラ。 ３、特許請求の範囲第１項において、放射線を検出して
    いる層を識別するために、シンチレーション検出器の層
    ごとにタイミング定数を異ならせたことを特徴とする陽
    電子放射断層放射線カメラ。 ４、特許請求の範囲第１項において、検出放射線を電気
    パルスに変換する手段を設け、この変換手段は、検出器
    リングの側面に指向された光ガイドを有し、この光ガイ
    ドは変位シンチレーションクリスタルからの光を非変位
    の方形マトリックスへ伝達することを特徴とする陽電子
    放射断層放射線カメラ。 ５、特許請求の範囲第１項において、全ての層のシンチ
    レーションクリスタルがＢＧＯからなることを特徴とす
    る陽電子放射断層放射線カメラ。 ６、特許請求の範囲第１項において、層数をｎとすると
    き、隣接層間の変位量が１個のシンチレーションクリス
    タルの幅の１／ｎであることを特徴とする陽電子放射断
    層放射線カメラ。 ７、患者収容開口部と、この開口部の周囲を横に並んで
    囲み、開口部内の患者の上下両側からの放射線を検出す
    る複数の非揺動検出器リングとを備え、各検出器リング
    は、多数のシンチレーションクリスタルをもつシンチレ
    ーション検出器を有し、患者の上下両側に対向するシン
    チレーションクリスタルが、それぞれガンマ線を検出す
    る陽電子放射断層放射線カメラであつて、１個の検出器
    リングにおいて１つの層内のシンチレーションクリスタ
    ルを他の層内のシンチレーションクリスタルに対して変
    位させて検出放射線のサンプリング数を増大させ、層数
    ｎに対して隣接層間の変位量を１個のシンチレーション
    クリスタル幅の１／ｎとし、外側の層を内側の層よりも
    厚くして各層によるガンマ線検出をほぼ均等化したこと
    を特徴とする陽電子放射断層放射線カメラ。
JP61245653A 1985-10-18 1986-10-17 陽電子放射断層放射線カメラ Pending JPS6295483A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/789,049 US4677299A (en) 1985-05-13 1985-10-18 Multiple layer positron emission tomography camera
US789049 2010-05-27

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS6295483A true JPS6295483A (ja) 1987-05-01

Family

ID=25146423

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