(57)【要約】【課題】大型、携帯型ガンマ線カメラの開発により、医療用画像診断（ＰＥＴ／ＳＰＥＣＴ）検査のさらなる普及、及び港・空港・関所等で放射線物質等の違法輸送検査への活用を目的とする。【解決手段】細分化・セル化された液体アルゴン検出器を用いることで、デザインの自由度が増し、用途に合せた形状のガンマ線カメラを実現する。また、多重コンプトン散乱イメージング法、及び簡易ＰＥＴ解析法を用いてガンマ線源の位置を正確に特定すること。【選択図】図１
2020134500.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体アルゴン検出器を細分化・セル化することにより、検出器のデザインの自由度が増し、それぞれの用途に最適化された形状を製造可能にしたことを特徴とする、液体アルゴン検出器を用いたガンマ線カメラ。
【請求項２】
大型ガンマ線カメラである可動式二平面液体アルゴン検出器を用いることにより、医療用画像診断（ＰＥＴ／ＳＰＥＣＴ検診）、及びセキュリティーチェックでの全身スキャンが可能となることを特徴とする、請求項１記載の液体アルゴン検出器を用いたガンマ線カメラ。
【請求項３】
検出器内でのガンマ線の反応位置が正確にわかるようにするため、多重コンプトン散乱イメージング法により、更に高い精度でガンマ線源の位置を特定できることを特徴とする、請求項１又は２記載の液体アルゴン検出器を用いたガンマ線カメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、液体アルゴン検出器を細分化・セル化することにより、検出器のデザインの自由度が増し、それぞれの用途に最適化された形状のガンマ線カメラを製造可能にするものである。特に、医療用画像診断、及び港・空港・関所等でのセキュリティーチェック（放射線物質の違法輸送検査等）を行う際のガンマ線カメラに関する技術分野である。
【背景技術】
【０００２】ガンマ線はＸ線に比べて透過度が高く、医療用画像診断「ポジトロン断層法」、及び「単一光子放射断層撮影」（以下、単に「ＰＥＴ／ＳＰＥＣＴ」という）に用いられている。しかしながら、１００ｋｅＶから１０ＭｅＶ領域のガンマ線は主にコンプトン散乱をするため、イベント再構成のためには十分な位置分解能、エネルギー分解能が必要となる。従来のガンマ線カメラでは、蛍光作用のあるクリスタル（結晶素子）または、高純度半導体素子が使用されているが、高価なクリスタル・半導体素子を用いるため、大型化は困難である。また、検出器内での位置分解能が低く、イベント再構成が容易ではないという問題がある。【０００３】ＰＥＴ検査では、ＦＤＧ（ブドウ糖にポジトロン核種を合成した薬剤・検査薬）を体内に注射し、ガン細胞に集中したＦＤＧから放射されるガンマ線を検出することによりその位置を特定する。【０００４】液体アルゴン検出器は、粒子がアルゴン原子を電離、及び励起する際に生じる電離電子・シンチレーション光を検出することにより、検出器内での位置を特定する。
【先行技術文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−５５８１５０号公報
【特許文献２】特開２００１−３２４５７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】しかしながら、前記の特許文献１において、液体アルゴンを用いたＰＥＴ検出器が提案されているが、本発明とは異なり、検出器は細分化・セル化されておらず、クリスタルを用いた従来の検出器と同様な大きさの円筒型である。また、解析方法として検出器内２点での反応時間差を用いて位置を選定する方法を提案しているが、これによる位置分解能の向上はあまり期待できない。【０００７】従来のＰＥＴ／ＳＰＥＣＴ検査では、蛍光作用のあるクリスタル（結晶素子）と光電子増倍管を組み合わせた検出器が使用されているが、上記のようにクリスタル内での位置分解能が低く、イベント再構成が容易ではない。また、大型化が困難なため、被験者の体全体を覆うことができず、放出されたガンマ線が検出器に当たらずに逃げていってしまい、検出効率は高くない。従来のＰＥＴ／ＳＰＥＣＴ検出器は円筒型のものが主流となっており、被験者の体型によっては検査が受けられない場合もある。
【問題を解決するための手段】
【０００８】請求項１に記載した発明は用途に合せた形状のガンマ線カメラを実現可能するため、液体アルゴン検出器を細分化・セル化する。また、従来使われている光電子増倍管ではなく、シリコン光電子増倍管（以下「ＳｉＰＭ」）を用いることにより、読み取り機器の小型化・軽量化が可能となる。
【０００９】請求項２に記載された発明は、二平面からなる大型検出器（二平面間の距離を調整できる）を用いることにより、様々な体型の被験者に対して効率よく全身スキャンができるようになる（図１参照）。また、小型・携帯型の二平面検出器を患部付近で使うことにより、局所検査を行うことができる。
【００１０】また、請求項３に記載された発明は、液体アルゴン検出器を用いることにより、検出器内での反応位置がより正確にわかるため、本発明では、多重コンプトン散乱イメージング法を用いてガンマ線源の位置を特定する解析方法を行うものである。これにより、正確にガンマ線源（例えばＦＤＧを取り込んだガン細胞）の位置を的確に特定することができる。このように、液体アルゴン検出器ではコンプトン散乱された位置、及び消失エネルギーが特定できるため、検出器への入射角を算出することができる。
【００１１】ＰＥＴ検査においては、二つのガンマ線が同時に１８０度方向に放射されるため、本発明である大型検出器を用いて、以下のような独自の解析方法を提案する。ガンマ線は各平面検出器でほぼ同時に検出され（図２参照）、従来の多重コンプトン散乱イメージング法を用いてガンマ線源（ＦＤＧを取り込んだガン細胞）の位置を特定することも可能だが、二つのガンマ線が同時に１８０度方向に放射されることを考慮して、各平面検出器でのコンプトン散乱された位置を結んだ直線の交点からガンマ線源の位置を特定することができる（以下「簡易ＰＥＴ解析法」という）。その際、ガンマ線は検出器内で何度かコンプトン散乱するが、コンプトン散乱された全ての位置を考慮してもガンマ線源の位置が特定できる。これにより、データ解析が簡略化でき、リアルタイムでガン細胞の位置を特定することも可能となる。
【発明の効果】
【００１２】本発明は、細分化・セル化された液体アルゴン検出器を用いることで検出器のデザインの自由度が増し、用途に合せた形状のガンマ線カメラを実現可能にする。本発明である細分化・セル化された液体アルゴン検出器は、大型及び携帯型にすることができ、用途に合わせてより効率的にガンマ線が検出できるようになると期待できる。また、クリスタル・半導体素子とは異なり、液体アルゴン内でのガンマ線の反応位置が特定できるため、より正確にガンマ線源（例えばＦＤＧを取り込んだガン細胞）の位置を把握することができる。本発明では、従来とは異なる解析方法も提案しており、次世代ガンマ線カメラとして、医療用検出器だけではなく、多方面での活用できる。尚、本発明は、液体アルゴンに限らず、液体キセノン、液体クリプトンを用いても同様の効果が得られる。
【００１３】医療用画像診断ＰＥＴ／ＳＰＥＣＴ検査において、大型平面検出器を用いることにより、従来の検出器では実現困難であった全身スキャンが可能となる。また、携帯型検出器の実現により、ＰＥＴ／ＳＰＥＣＴ検査のさらなる普及が期待できる。
【００１４】大型化に伴いバックグラウンドイベントは増大するが、検出器を細分化・セル化することにより、バックグラウンドイベントを選別し、取り除くことが可能となる。
【００１５】本発明により、大型、及び携帯型ＰＥＴ／ＳＰＥＣＴ検出器、港・空港・関所等での荷物や通行人・貨物車両等のセキュリティーチェック（放射線物質の違法輸送検査等）用ガンマ線カメラが実現できる。
【００１６】また、被験者の体型への制約をなくすこともできる。さらに、本発明により、小型・携帯型ガンマ線検出器の実現可能となる。その際、従来の光電子増幅管の代わりにＳｉＰＭを用いることにより、読み取り機器を小型化する。これにより、大学病院等の大きな病院以外でも、手軽にＰＥＴ検診が受けられるようになる。尚、ＣＴ画像と重ね合わせて最終診断を行うため、体の位置の目印として、ＣＴ・ＰＥＴ両検出器に反応するマーカー（容器に入れたＦＤＧ等）を用いる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】細分化・セル化された液体アルゴン検出器のガンマ線カメラの概要図である。
【図２】被験者に対して本検出器を両側に設置した概要図（ａ）、及び仕切られたセルの拡大図（ｂ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】以下、本発明を図に基づいて説明する。以下の説明において同一の機能を有する部材や部位、構成については同一の符号を付け、或いは説明を省略する場合がある。図１は、細分化・セル化された液体アルゴン検出器のガンマ線カメラの概要図である。特に、本発明による大型平面ガンマ線カメラ１（以下、本検出器という）、及びガンマ線分析対象物・被験者２を表す。本検出器はアルゴンガスの取り込み・排出口３があり、気体状態のアルゴンガス４は極低温冷凍機５により液体アルゴン６へと液化され、それらは耐圧チェンバー容器内に収められている。詳細については後述するが、ガンマ線源７の位置は内部に設置されたＳｉＰＭ（シリコン光電子倍増管）８、及びアノード面９でシンチレーション光１０・電離電子１１を検出することにより特定される。
【００１９】図２は、本検出器を用いたＰＥＴ／ＳＰＥＣＴ検査の概要を示す。図２（ａ）は、本検出器の直立側面図、及び被験者２に対して本検出器を両側に設置した概要図である。上述のように、検出器内部でアルゴンガス４を極低温冷凍機５により液化するが、より効率的に冷却するため、容器内に断熱層１２を作ることにより、内部と外部の熱循環を遮断する。本体の外装１３は真空保持のために耐圧チェンバーを用いる。断熱層は、真空層の代わりにまたは断熱材を用いることも可能である。また、キャスター１４を配置することにより、検出器の移動が可能となる。
【００２０】図２（ｂ）は、本検出器の仕切られたセル１５内での電離電子１１、及びシンチレーション光１０の検出方法を示す。ＦＤＧを投与された被験者から発せられるガンマ線は、検出器内でコンプトン散乱し、アルゴン原子を電離・励起する。これにより、電離電子・シンチレーション光が放出される。シンチレーション光はＳｉＰＭ８で検出され、電離電子は、装置内に掛けられた電場１６によりドリフトし、アノード面９で検出される。アノード面は、平面上に張り巡らされたアノードワイヤー、またはタイル状に敷き詰められたアノードパッドから成り立つ。従来のクリスタルを使った検出器とは異なり、アノード面での信号、及び電離電子のドリフト時間（ＳｉＰＭがシンチレーション光を感知してからアノード面に到達するまでの時間）から、液体アルゴン検出器内でのガンマ線反応位置１７（３次元ポジション）を特定することができる。ＰＥＴ検査では、ガン細胞に集中したＦＤＧからガンマ線が１８０度方向に同時に放出されるため、ガンマ線反応位置１７からガンマ線源（ガン細胞）７の位置を特定することができる。
【００２１】本発明では、検出器が細分化・セル化されているため、シンチレーション光１０はそれぞれのセル内で検出される。これにより、バックグラウンドイベントを選別し、取り除くことを可能とする。また、従来使われている光電子増倍管ではなく、ＳｉＰＭ８を用いることにより、小型化・軽量化が可能となる。
【符号の説明】
【００２２】    １．細分化・セル化された液体アルゴン検出器（大型平面ガンマ線カメラ）
２．ガンマ線分析対象物・被験者
３．アルゴンガスの取り込み・排出口（イン・アウト）
４．液化される前のアルゴンガス
５．極低温冷凍機
６．液化されたアルゴン
７．ガンマ線源
８．ＳｉＰＭ（シリコン光電子増倍管）
９．アノード面
１０．シンチレーション光
１１．電離電子
１２．断熱層（真空層、又は断熱材）
１３．検出器の外装
１４．キャスター
１５．仕切り板で区切られたセル
１６．アルゴン内に掛けられた電場
１７．液体アルゴン検出器内でのガンマ線反応位置
【図１】
2020134500.tif 000003
【図２】
2020134500.tif 000004