JPS63108290A - シンチレーシヨンカメラ - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はシンチレータ、一層詳細には、検査対象の患者
の像を生ずるためのシンチレーションカメラに関する。

その最も有利な応用では、本発明はトモグラフ像を生ず
るシンチレーションカメラに関する。

〔従来の技術〕

撮像用では、シンチレーションフラッシュは（シンチレ
ータの敏感表面の平面に関して）　　Ｘ−Ｙ位置と結び
付けられている。しかし、シンチレータは無限に薄くは
なく、その結果としてシンチレーションフラッシュの見
掛けのＸ−Ｙ位置はそのフラッシュを発生したシンチレ
ーション事象の位置とは相違し得るし、通常相違してい
る。従って、シンチレーション事象の位置（従ってまた
真のＸ−Ｙ位置）を正確に知るためには、結果として生
ずるフラッシュの見掛けのＸ−Ｙ位置およびシンチレー
タ内の事象の深さの双方が知られていなければならない
。

シンチレーションフラッシュを検出するための光検出器
はシンチレーションフラッシュの見掛けのＸ−Ｙ位置を
記録するようにセットされているが、単一の光検出器を
使用してシンチレータ内のシンチレーション事象の深さ
を測定し得る方法は知られていない。この深さを測定し
得ないことは、Ｘ−Ｙ平面内でシンチレーション事象の
位置を知る精度に制限を課する。このことは、撮像カメ
ラにより発生される像の空間分解能を制限する。

油井ロソギングのようにＸ−Ｙ位置情報が重要でない場
合にも、シンチレータ内のシンチレーション事象の深さ
を測定することはなお有用である。

これは、シンチレータからの光の出力がシンチレータ内
のシンチレーション事象の深さの関数であるためである
。入射する放射のエネルギーはシンチレーションフラッ
シュの強さに影響し、またこのエネルギーは、シンチレ
ータからの光出力の深さ依存性を補正することにより良
好に評価され得る。従って、もしシンチレータ内のシン
チレーション事象の深さが知られていれば、エネルギー
分解能が改善され得る。この改善は、たとえば油井ロソ
ギングに使用さ軌るシンチレータでは、このようなシン
チレτりは非常に厚いので、有意義であり得る。

従って、到来する放射がシンチレータと交わってシンチ
レーション事象を生ずる深さを測定することは有利であ
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の１つの目的は、シンチレータ内のシンチレーシ
ョン事象の深さを測定し得るように設計されているシン
チレータシステムを提供することである。

本発明の他の目的は、こうして測定された深さを平面ま
たはトモグラフ像の発生に利用するシンチレーションカ
メラシステムを提供することである。

別の目的は、一般的に公知の装置および技術を改良する
ことである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、加熱されたシンチレータが有利な特性を有、
することの実現から出発する。詳細には、加熱されたシ
ンチレータは、室温でシンチレータにより発生されるフ
ラッシュよりも速く減衰するシンチレーションフラッシ
ュを発生し、また速いフラッシュ減衰はパルスの重なり
を減するので、その他の点では通常のシンチレーシコン
カメラヘッドを加熱することのみにより、シンチレーシ
ョンカメラシステムの有効な計数レートが増大され得る
。

また本発明は、シンチレーションフラッシュの減衰時間
が、フラッシュを発生した事象の位置のシンチレータの
温度と共に変化することの実現から出発する。一層詳細
には、２０℃に保たれた位置で生ずる事象からのシンチ
レーションフラッシュは８０℃に保たれた位置で生ずる
事象からのシンチレーションフラッシュよりも遅く減衰
する。

本発明の好ましい実施例では、温度勾配がシンチレータ
の中央領域内でシンチレータの深さを横切って、すなわ
ちその入力および出力表面に対して垂直に確立される。

さらに、本発明の好ましい実施例では、検出されたシン
チレーションフラッシュの減衰時間がモニタされる。こ
れは、ａ）シンチレータ内のシンチレーション事象から
のフラッシュを検出するのに使用される光検出器からの
正規化された出力信号を微分すること、またはｂ）フラ
ッシュの減衰時間を測定することにより有利に行われ得
る。各シンチレーションフラッシュの減衰時間は対応す
るシンチレーション事象の位置におけるシンチレータの
温度に関係付けられているので、シンチレーション事象
の位置におけるシンチレータの温度が求められ得る。こ
の温度はシンチレータ内の位置の深さに関係付けられて
いるので、検出されたシンチレーションフラッシュの減
衰時間の測定結果はシンチレータ内の対応するシンチレ
ーション事象の位置の深さを表す。従って、シンチレー
タ内の事象の深さが、フラッシュを発生する各シンチレ
ーション事象に対して求められ得る。この追加的な情報
は完成像の形成の際に（または、もし像が形成されない
場合には、事象により発生されたデータの翻訳の際に）
考慮に入れられ得る。

シンチレータ内のシンチレーション事象の深さの測定は
、それによりシンチレーションカメラシステムのエネル
ギー分解能が改善され得るので、有用である。

〔実施例〕

以下の説明ではシンチレーション“事象“およびシンチ
レーション１フラツシユ”という用語が用いられる。こ
れらの用語は時には交換して用いられているが、“事象
２という用語はここではシンチレータとの放射の実際の
相互作用を示すのに用いられており、また“フラッシュ
”という用語はここでは“事象”により発生される光を
指している。相違は、シンチレーション事象のなかには
フラッシュを発生せずに、音響および熱を発生するもの
もあることに注意することにより理解されよう。

第２図には、シンチレータが比較的厚く、かつ（または
）入射放射が実質的に正しい角度ではない角度でシンチ
レータに衝突する場合に生ずる空間分解能の問題が示さ
れている０図において、３２はシンチレーション結晶、
３４は光パイプ、３６は光電子増倍管、３８は入射放射
、４０はシンチレーション事象が生じ得る位置、４２は
シンチレーション事象の推定位置、４４は不確実領域で
ある。

入射放射がシンチレータ内の十分な距離を移動するか移
動し得る場合、結果として生ずるシンチレーションフラ
ッシュの検出によってはシンチレーション事象の位置特
定は近似的にしか行われない、なぜならば、光検出器は
図示されている不確実領域内に生起するフラッシュの存
在または不存在を検出し得るが、その領域内のフラッシ
ュの位置特定を行い得ないからである。その代りに、相
当するシンチレーション事象が領域の中央に生じること
が仮定されている。

しかし、光検出器からの情報がシンチレーション事象の
深さに関する情報を含んでいる場合には、その領域内の
その事象の−Ｎ精密な位置特定が可能にされる。事象の
深さが知られている場合には、事象の位置特定は精密に
行われ得ることが第２図から明らかである。

次に本発明の好ましい実施例に関する若干の基本理論を
第３図により説明する（なお第３図は例示に過ぎない）
、第３図中のデータは、Ｃ５Ｉ（Ｎａ）シンチレータ内
に生起するシンチレーションフラッシュの強さを測定す
るのに使用された光検出器の正規化された電気的出力か
ら導き出された。第３図に示されているように、２０℃
でシンチレータ内に発生されたシンチレーションフラッ
シュは８０＠Ｃでシンチレータ内に発生されたシンチレ
ーションフラッシュよりも遅く減衰する。

その結果として、光検出器の出力を時間に関して正規化
しかつ微分することにより、シンチレーションフラッシ
ュの減衰の瞬間速度、従ってまた対応するシンチレーシ
ョン事象が生起する位置の温度が求められ得る０代替的
に、フラッシュの継続時間が測定されてよい。

本発明の好ましい実施例によれば、シンチレータ内のシ
ンチレーション事象の深さが求められ得るように、温度
勾配がシンチレーション結晶の入力および出力表面に対
して垂直に確立されている。

（シンチレータの周縁における冷却効果が、シンチレー
タの中央領域内を除いて、勾配がこれらの表面に対して
垂直であることを阻止することは理解されよう、この中
央領域の外側では、この好ましい実施例により発生され
る情報は有用性が少なく、無視され得る。）これを実現
するための装置の実施例が第１図に概要を示されている
。

第１図に示されているように、図示されてはいないが、
計算機、ＣＲＴディスプレイおよびキーボードのような
標準的な装備を含んでいるシンチレーションカメラシス
テムはシンチレーション結晶２を含んでいる。結晶２は
核医学に使用されるシンチレーション材料、好ましくは
ＢＧＣ，Ｎａ１（Ｔｌ）またはＣ５Ｉ（Ｎａ）のいずれ
かである、結晶２はたとえばアルミニウムのハウジング
４のなかに入れられており、またその入力表面および出
力表面上を空隙１０により囲まれている。

ハウジングの内側は、シンチレーション光を結晶２に向
けて反射させるテフロンまたはＭｇＯペイントの反射面
８である。シンチレーション結晶２の入力側およびハウ
ジング４の外側には、好ましくはファイバガラスヒート
テープから成るヒータ６が置かれている。

好ましい実施例では、ヒータ６はハウジング４の外側に
置かれており、従ってヒータ６はもし必要であれば交換
され得る。しかし、もし所望であれば、ヒータ６はハウ
ジング４の内側に置かれていてもよい、ヒータ６が電線
１２を通じて通電される時に結晶２が熱的ショックを受
けるのを回避するべくヒータ６が結晶２から間隔をおか
れていることは有利である。

第１図は尺度的には正しくなく、また種々の部分が図面
を見易くするため拡大されている。シンチレーションカ
メラの空間分解能は患者（図示せず）とシンチレーショ
ン結晶との間の間隔が増すにつれて低下するので、ヒー
タ６およびハウジング４を可能なかぎり薄くすることは
有利である。

これに関連して、ヒータ６を少数の太い導線ではなく多
数の細い導線（図示せず）で作ることは好ましい、これ
は導線が使用中に撮像される可能性を最小化するためで
ある。

結晶２は接合材料１６により基板１４に固定されており
、またハウジング４は密封シール１８により基板１４に
取付けられている。材料１６がツー−パートＲＴＶ　（
室温加硫）シリコンゴムであり、また基板１４がパイレ
ックスガラスであることは有利であるが、これらの材料
の選定は本発明の一部を成すものではない、第１図中に
示されている装置は、ヒータ６を除いて、すべて通常の
もである。

光パイプ２０が接合剤２２により基板１４に取付けられ
ており、また複数個の光検出器２４（この例ではホトチ
ューブであるが、アバランシェ−ホトダイオードであっ
てもよい）が接合剤２６により光パイプ２０に取付けら
れている。これは光検出器２４を結晶２の出力表面と光
学的に接続された状態におく、接合剤２２および２６が
シリコングリースであることは有利であるが、これは通
常のものである。ホトチューブ２４をシンチレーション
結晶２の出力表面と光学的に接続された状態におくため
の構造が本発明の一部を成すものではないことは理解さ
れよう。

ヒータ６からの熱はシンチレーション結晶２の入力表面
に供給され、また結晶２の入力表面は予め定められた温
度、この例では８０℃に保たれる。この温度は、なんら
の実質的な設計変更を必要とせずに、シーメンス・ガン
マソニックス社により製造されているような通常のシン
チレーションカメラヘッドで実現され得るので選定され
たが、本発明にとって不可欠ではない、熱のほとんどは
結晶２をその出力表面を通じて去り、また光パイプ２０
およびアルミニウムハウジング４を通じて外側に放射さ
れる０種々の構成要素の材料および厚みは、約６０″Ｃ
の温度差が結晶２の入力表面と出力表面との間に存在し
またその間で（近似的に直線的に）変化することを考慮
に入れて選定されるべきである。

シンチレーションフラッシュが光検出器２４により検出
される時、フラッシュを表す出力信号は、フラッシュが
減衰する速度を求めるべく解析される。この解析を行う
１つの好ましい方法は、出力信号のパルス高さを正規化
し、次いでそれを時間に関して微分する方法である。他
の好ましい方法は、フラッシュの継続時間またはフラッ
シュの減衰時間を測定する方法である。適当な動作が回
路２８により行われる。正規化、微分およびタイミング
は標準的な回路機能であり、従って回路２８の詳細な説
明は省略されている０回路２８は、適当なルックアップ
テーブル３０または他のメモリに入力された時に結晶２
内のシンチレーション事象の深さを表す出力を発生する
中間結果を生ずる。

この情報は次いで再構成用計算機（図示せず）に送られ
、事象の位置およびエネルギーに関する情報と共に、最
終像を再構成するのに利用される。　　　　゛ここで用
いられている“出力信号”という用語は、光検出器２４
の各々の直接出力を指すものではない０通常、フラッシ
ュは１つよりも多い光検出器２４により検出され、それ
らの出力信号が（事象を示す複合した位置および強さ情
報をそれ自体で含んでいる）複合信号を発生するように
組み合わされる。「出力信号」という言葉は、強さ情報
を含む電気信号を意味する。

シンチレータの温度を高めることに伴いシンチレーショ
ンフラッシュの減衰速度が高められる結果として、シン
チレーションカメラシステムの有効係数速度が高められ
る。これは、パルスが臣なる（すなわち２つの相続くシ
ンチレーションフラッシュがオーバーラツプする）確率
が、フラッシュの減衰が速いほど小さいためである。シ
ンチレーションカメラシステムのエレクトロニクスはパ
ルスの重なりからのカウントを排除するように通常構成
されているので、システムの有効係数速度は重なりの確
率の減少に伴って高められる。

以上に本発明を好ましい実施例について説明してきたが
、本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、
本発明の範囲内で種々の変更および他の目的への応用が
可能であることは当業者により理解されよう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の好ましい実施例によるシンチレーショ
ンカメラヘッドの概要図、第２図はシンチレーション結
晶内のシンチレーション事象の深さに関する情報の欠落
により惹起されるシンチレーションカメラ内の空間分解
能の低下の説明図、第３図はシンチレーションフラッシ
ュの減衰時間と対応するシンチレーション事象が生ずる
位置の温度との間の関係を示すグラフである。 ２・・・シンチレーション結晶、４・・・ハウジング、
６・・・ヒーター、８・・・反射面、１０・・・空隙、
１２・・・電線、１４・・・基板、１６・・・接合材料
、１８・・・密封シール、２０・・・光パイプ、２２・
・・接合剤、２４・・・光検出器、２６・・・接合剤、
２８・・・回路、３０・・・ルックアップテーブル。 Ｌ：Ｊ＋、−ｍ：ご

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）入射する放射に露出されている表面を有するシンチ
   レーション結晶（２）と、 前記表面に対して垂直な方向に沿って前記結晶の中央領
   域を横切る温度勾配を確立するための手段（６）とを含
   んでいることを特徴とするシンチレーションカメラ。 ２）入射する放射に応答してシンチレーションを生ずる
   シンチレーション結晶（２）と、 前記シンチレーションを減衰時間を有する電気的信号に
   変換するための手段（２４）と、前記減衰時間を測定す
   るための手段（２８）とを含んでいることを特徴とする
   シンチレーションカメラ。 ３）前記測定手段（２８）が微分およびパルス波高正規
   化回路を含んでいることを特徴とする特許請求の範囲第
   ２項記載のカメラ。 ４）前記測定手段（２８）がタイミング回路を含んでい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載のカメラ
   。 ５）入射する放射に露出されている入力表面を有するシ
   ンチレーション結晶（２）と、入力表面に対して平行な
   結晶の出力表面と光学的に接続されている複数個の光検
   出器（２４）と、 前記表面に対して垂直な方向に沿って前記結晶の中央領
   域を横切る温度勾配を確立するための手段（６）と、 シンチレーション結晶のなかのシンチレーション事象に
   応答して光検出器により発生されるパルスの減衰時間を
   測定するための手段（２８）とを含んでいることを特徴
   とするシンチレーションカメラ。 ６）結晶がＣｓＩ（Ｎａ）であることを特徴とする特許
   請求の範囲第５項記載のカメラ。 ７）結晶がＮａＩ（Ｔｌ）であることを特徴とする特許
   請求の範囲第５項記載のカメラ。 ８）結晶がＢＧＯであることを特徴とする特許請求の範
   囲第５項記載のカメラ。 ９）温度勾配が約８０℃と２０℃との間でほぼ直線的で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第５項記載のカメ
   ラ。 １０）前記測定手段（２８）が、パルスのピークにすぐ
   隣接するパルスのスロープを表す正規化された出力を発
   生する微分およびパルス波高正規化回路を含んでいるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第５項記載のカメラ。 １１）シンチレーション結晶（２）と、 検出されたシンチレーション事象の位置の結晶のなかの
   深さを測定するための手段（３０）とを含んでいること
   を特徴とするシンチレーションカメラ。 １２）シンチレーション結晶（２）と結晶を加熱するた
   めの手段（６）とを組み合わせたことを特徴とするシン
   チレーションカメラ。 １３）シンチレーションフラッシュを検出するための手
   段（２４）と、 前記フラッシュの減衰速度を測定するための手段（２８
   ）とを含んでいることを特徴とするシンチレーションカ
   メラ。 １４）シンチレーションフラッシュを検出するための手
   段（２４）と、 前記フラッシュの継続時間を測定するための手段（２８
   ）とを含んでいることを特徴とするシンチレーションカ
   メラ。