(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象から放出されるガンマ線を検出するためのガンマ線検出器において、
測定対象から放出されるガンマ線によるコンプトン電子を検出するための有機シンチレータと、
同じくコンプトンガンマ線を検出するための無機シンチレータと、
各シンチレータでの発光を検出する光検出器と、
各シンチレータでの発光信号を光電変換して、有機シンチレータの発光時間幅に見合うショートタイムウインドウと無機シンチレータの発光時間幅に見合うロングタイムウインドウを出力する処理回路と、
有機シンチレータの発光と無機シンチレータの発光から前記各々の光検出器の検出時間と検出エネルギーに基づき同一イベントに基づくペアーを選択する複数の同期計測回路と、
該複数の同期計測回路からの出力を用いて同時計測を行う同時計測回路と、を備え、
前記処理回路が前記同期計測回路へ出力するショートタイムウインドウとロングタイムウインドウに基づき、前記同期計測回路がショートタイムウインドウとロングタイムウインドウのタイミングが重なっている場合に、重なっている幅を検出ウインドウとして、前記同時計測回路へ出力し、タイミングが重なっていない場合に、有機シンチレータの発光時間幅に見合う非常に短いショートタイムウインドウを検出ウインドウとして、前記同時計測回路へ出力し、前記同時計測回路が検出ウインドウを基準に計測時間を求めることを特徴とするガンマ線検出器。
【請求項２】
前記有機シンチレータと前記無機シンチレータと前記光検出器を含んで構成される検出器モジュールが対になっている場合は、個々の検出器モジュールにおいて、それぞれ同期計測を行うことにより、ノイズ排除性能を高めたことを特徴とする請求項１に記載のガンマ線検出器。
【請求項３】
前記同期計測に用いたガンマ線の検出ウインドウを有機シンチレータ発光の検出時間の基準とすることを特徴とする請求項２に記載のガンマ線検出器。
【請求項４】
無機シンチレータ用光検出器で検出されたガンマ線に関する時間とエネルギーの情報を持つ無機フラッグを生成する手段と、
有機シンチレータ用光検出器で検出されたガンマ線に関する時間とエネルギーの情報を持つ有機フラッグを生成する手段と、
無機シンチレータ用光検出器と有機シンチレータ用光検出器の検出した各検出時間と各検出エネルギーを時間軸に沿って所定時間幅の同期走査窓で走査する手段と、
同期走査窓が有機フラッグを通過する直前に同期走査窓内で生成された、無機フラッグと有機フラッグでなる全フラッグを検出する手段と、
同期走査窓が有機フラッグを通過する直前に同期走査窓内で生成された全フラッグが存在する検出時間における無機シンチレータの検出エネルギーと有機シンチレータの検出エネルギーの合算値を求め、該合算値の方がガンマ線の放出エネルギーの基準値より小さい場合は、前記有機フラッグをノイズと判定するノイズ判定手段と、
を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載のガンマ線検出器。
【請求項５】
無機シンチレータ用光検出器で検出されたガンマ線に関する時間とエネルギーの情報を持つ無機フラッグを生成する手段と、
有機シンチレータ用光検出器で検出されたガンマ線に関する時間とエネルギーの情報を持つ有機フラッグを生成する手段と、
無機シンチレータ用光検出器と有機シンチレータ用光検出器が検出した各検出時間と各検出エネルギーを時間軸に沿って所定時間幅の同期走査窓で走査する手段と、
同期走査窓が有機フラッグを通過する直前に、該有機フラッグが存在する検出時間における有機シンチレータのエネルギーを検出し、該有機シンチレータの検出エネルギーがガンマ線の放出エネルギーの基準値より大きい場合は、前記有機フラッグをノイズと判定するノイズ判定手段と、
を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載のガンマ線検出器。
【請求項６】
同時計測の計測時間を、前記検出ウインドウを基準とし、計測時間精度を高めたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のガンマ線検出器。
【請求項７】
前記有機シンチレータと無機シンチレータで同期計測したガンマ線のエネルギー吸収量を合算して測定対象から放出されたガンマ線を再構築することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のガンマ線検出器。
【請求項８】
測定対象を挟んで、前記有機シンチレータと前記無機シンチレータと前記光検出器を含んで構成される検出器モジュールを対に構成し、それぞれの検出器モジュールでガンマ線を再構築することにより、測定対象の放出領域を限定することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のガンマ線検出器。
【請求項９】
測定対象を挟んで、前記有機シンチレータと前記無機シンチレータと前記光検出器を含んで構成される検出器モジュールを対に構成し、それぞれの有機シンチレータでのガンマ線の発光位置を結ぶことにより、フーリエ変換することなく、測定対象の放出位置をそのライン上に特定することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のガンマ線検出器。
【請求項１０】
請求項８で限定した放出領域を請求項９によりライン上に特定することを特徴とするガンマ線検出器。
【請求項１１】
請求項８で限定した放出領域で、飛行時間解析により、測定対象の有機シンチレータからの距離を求めることを特徴とするガンマ線検出器。
【請求項１２】
前記対となる検出器モジュールそれぞれの出力により飛行時間解析を行なうことを特徴とする請求項１０に記載のガンマ線検出器。
【請求項１３】
前記無機シンチレータが、有機シンチレータの側面に配置されていることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載のガンマ線検出器。
【請求項１４】
前記無機シンチレータが、測定対象側が狭い楔形とされていることを特徴とする請求項１３に記載のガンマ線検出器。
【請求項１５】
光検出器の光検出部を前記有機シンチレータの光取出面の一部と光学対面するように設け、該光学対面部に蛍光分布解析法に基づくＸ方向の発光分布を検出する光検出器とＹ方向の発光分布を検出する光検出器とを設けたことを特徴とする請求項１乃至１４のいずれかに記載のガンマ線検出器。
【請求項１６】
前記有機シンチレータの光取出面のＸＹ中心軸に沿って光検出器を配設したことを特徴とする請求項１５に記載のガンマ線検出器。
【請求項１７】
同期計測を行ったイベントに対し同時計測して得たデータを、フーリエ変換することなく、画像に構成することで、画像作成時間を短縮しつつ画像精度を高めたことを特徴とする請求項１乃至１６のいずれかに記載のガンマ線検出器。
【請求項１８】
前記ガンマ線検出器が１検出器モジュールであることを特徴とする請求項１、４又は５のいずれかに記載のガンマ線検出器。
【請求項１９】
前記ガンマ線検出器がＳＰＥＣＴ装置用の検出器であることを特徴とする請求項１８に記載のガンマ線検出器。
【請求項２０】
前記ガンマ線検出器がＰＥＴ装置用の検出器であることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれかに記載のガンマ線検出器。
【請求項２１】
請求項１乃至１１のいずれかに記載のガンマ線検出器が、測定対象の周りに配置されていることを特徴とする放射線診断装置。
【請求項２２】
請求項１乃至１１のいずれかに記載のガンマ線検出器が、測定対象から互いに反対方向に放射される一対の消滅ガンマ線を検出するよう、対で配置されていることを特徴とする断層像撮影装置。
【請求項２３】
前記対となるガンマ線検出器の出力により飛行時間解析を行なうことを特徴とする請求項２２に記載の断層像撮影装置。
【請求項２４】
請求項２２又は２３に記載の断層像撮影装置において、
有機シンチレータの特性に合わせたガンマ線の検出ウインドウでエネルギーを識別する手順と、
有機シンチレータと無機シンチレータでのエネルギーの和でガンマ線を識別する手順と、
有機シンチレータでのシンチレーション分布より、有機シンチレータでの蛍光座標を算出する手順と、
対となる２つの有機シンチレータの蛍光座標を線で結ぶことにより、エネルギー情報のみで特定した領域を、線上に特定する手順と、
対となる２つの有機シンチレータに到着したガンマ線の時間差から、前記線上の放射線核種の３次元座標を特定する手順と、
を含むことを特徴とする断層像撮影装置の解析方法。
【請求項２５】
コンピュータに、請求項２４に記載の断層像撮影装置の解析方法を実行させるための、記憶媒体から読取可能なコンピュータプログラム。
【請求項２６】
請求項２５に記載のコンピュータプログラムが記憶された、コンピュータで読取可能な記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガンマ線検出器、放射線診断装置、断層像撮影装置、及び、その解析方法に係り、特に、コリメータを用いることなく超高感度で且つ安価に実現可能なガンマ線検出器、該ガンマ線検出器を用いた放射線診断装置、断層像撮影装置、及び、その解析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、癌検出、良悪性度鑑別、治療効果判定、再発診断、予後予測等の治療計画に反映できる情報を得るために、感度と定量性に優れる標識薬剤による陽電子断層像撮影（ＰＥＴ）が臨床で広く使われるようになっている。ＰＥＴ検査の普及に伴い、被検者及び医療従事者（医師、放射線技師、看護師）の放射線被曝が懸念されており、それを如何に抑えるかが重要な課題になっている。又、被検者の検査中の不安感を和らげるためにも、迅速且つ適切に判断できる高い解像度と高い検出効率を持つ放射線診断装置を安価に提供することが求められている。【０００３】
このような放射線診断装置に用いられるガンマ線検出器として、例えば特許文献１には、コリメータ、ＮａＩ（ヨウ化ナトリウム）、及びＰＭＴ（光電子増倍管）が積層配置され、平行な細穴を開けた鉛製のコリメータによって、穴の方向から来たガンマ線だけがＮａＩの単結晶に到達し、そこでガンマ線のエネルギー付与に比例した強さの蛍光を発し、この光をＰＭＴで検出し、ガンマ線の強度と位置を検出するものが記載されている。【０００４】
又、特許文献２には、測定対象を挟むようにガンマ線検出器を配置したＳＰＥＣＴ（シングルフォトン断層像撮影装置）／ＰＥＴ兼用装置が記載されている。【０００５】
更に、特許文献３には、多数の柱状シンチレータが密着されて結合されたシンチレータ群と、該シンチレータに密着された多数のアバランシュフォトダイオード（ＡＰＤ）からなるＡＰＤアレイが光学的に結合されたガンマ線検出器が記載されている。【０００６】
【特許文献１】特開平５−６６２７５号公報
【特許文献２】特開２００１−１５９６８２号公報
【特許文献３】特開平７−３１１２７０号公報
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の技術のようにコリメータを用いる方法は、検出器が重く、大きくなってしまう。又、特許文献２に記載の技術では、放射線核種の位置を高精度で特定するのが困難である。更に、特許文献３に記載の技術では、複雑な構成の放射線検出器が必要である等の問題点を有していた。
【発明の開示】
【０００８】
本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたもので、超高Ｓ／Ｎ比さらには高エネルギー分解能、高空間分解能及び高時間分解能も実現可能なガンマ線検出器を安価に提供することを課題とする。
【０００９】
本発明は、測定対象から放出されるガンマ線を検出するためのガンマ線検出器において、測定対象から放出されるガンマ線によるコンプトン電子を検出するための有機シンチレータと、同じくコンプトンガンマ線を検出するための無機シンチレータと、各シンチレータでの発光を検出する光検出器と、各シンチレータでの発光信号を光電変換して、有機シンチレータの発光時間幅に見合うショートタイムウインドウと無機シンチレータの発光時間幅に見合うロングタイムウインドウを出力する処理回路と、有機シンチレータの発光と無機シンチレータの発光から前記各々の光検出器の検出時間と検出エネルギーに基づき同一イベントに基づくペアーを選択する複数の同期計測回路と、該複数の同期計測回路からの出力を用いて同時計測を行う同時計測回路と、を備え、前記処理回路が前記同期計測回路へ出力するショートタイムウインドウとロングタイムウインドウに基づき、前記同期計測回路がショートタイムウインドウとロングタイムウインドウのタイミングが重なっている場合に、重なっている幅を検出ウインドウとして、前記同時計測回路へ出力し、タイミングが重なっていない場合に、有機シンチレータの発光時間幅に見合う非常に短いショートタイムウインドウを検出ウインドウとして、前記同時計測回路へ出力し、前記同時計測回路が検出ウインドウを基準に計測時間を求めることにより、前記課題を解決したものである。
【００１０】
ここで、前記有機シンチレータと前記無機シンチレータと前記光検出器を含んで構成される検出器モジュールが対になっている場合は、個々の検出器モジュールにおいて、それぞれ同期計測を行うことにより、ノイズ排除性能を高めることができる。
【００１１】
又、前記同期計測に用いたガンマ線の検出ウインドウを有機シンチレータ発光の検出時間の基準とすることができる。
【００１５】
又、無機シンチレータ用光検出器で検出されたガンマ線に関する時間とエネルギーの情報を持つ無機フラッグを生成する手段と、有機シンチレータ用光検出器で検出されたガンマ線に関する時間とエネルギーの情報を持つ有機フラッグを生成する手段と、無機シンチレータ用光検出器と有機シンチレータ用光検出器の検出した各検出時間と各検出エネルギーを時間軸に沿って所定時間幅の同期走査窓で走査する手段と、同期走査窓が有機フラッグを通過する直前に同期走査窓内で生成された、無機フラッグと有機フラッグでなる全フラッグを検出する手段と、同期走査窓が有機フラッグを通過する直前に同期走査窓内で生成された全フラッグが存在する検出時間における無機シンチレータの検出エネルギーと有機シンチレータの検出エネルギーの合算値を求め、該合算値の方がガンマ線の放出エネルギーの基準値より小さい場合は、前記有機フラッグをノイズと判定するノイズ判定手段と、を更に備えることができる。
【００１７】
あるいは、無機シンチレータ用光検出器で検出されたガンマ線に関する時間とエネルギーの情報を持つ無機フラッグを生成する手段と、有機シンチレータ用光検出器で検出されたガンマ線に関する時間とエネルギーの情報を持つ有機フラッグを生成する手段と、無機シンチレータ用光検出器と有機シンチレータ用光検出器が検出した各検出時間と各検出エネルギーを時間軸に沿って所定時間幅の同期走査窓で走査する手段と、同期走査窓が有機フラッグを通過する直前に、該有機フラッグが存在する検出時間における有機シンチレータのエネルギーを検出し、該有機シンチレータの検出エネルギーがガンマ線の放出エネルギーの基準値より大きい場合は、前記有機フラッグをノイズと判定するノイズ判定手段と、を更に備えることができる。
【００１８】
又、同時計測の計測時間を、前記検出ウインドウを基準とし、計測時間精度を高めることができる。
【００１９】
又、前記有機シンチレータと無機シンチレータで同期計測したガンマ線のエネルギー吸収量を合算して測定対象から放出されたガンマ線を再構築することができる。
【００２０】
又、測定対象を挟んで、前記有機シンチレータと前記無機シンチレータと前記光検出器を含んで構成される検出器モジュールを対に構成し、それぞれの検出器モジュールでガンマ線を再構築することにより、測定対象の放出領域を限定することができる。
【００２１】
又、測定対象を挟んで、前記有機シンチレータと前記無機シンチレータと前記光検出器を含んで構成される検出器モジュールを対に構成し、それぞれの有機シンチレータでのガンマ線の発光位置を結ぶことにより、フーリエ変換することなく、測定対象の放出位置をそのライン上に特定することができる。
【００２２】
又、前記のように限定した放出領域を前記のようにライン上に特定することができる。
【００２３】
又、前記のように限定した放出領域で、飛行時間解析により、測定対象の有機シンチレータからの距離を求めることができる。
【００２４】
又、前記対となる検出器モジュールそれぞれの出力により飛行時間解析を行なうことができる。
【００２５】
又、前記無機シンチレータを、有機シンチレータの側面に配置することができる。
【００２６】
更に、前記無機シンチレータを、測定対象側が狭い楔形とすることができる。
【００２７】
又、光検出器の光検出部を前記有機シンチレータの光取出面の一部と光学対面するように設け、該光学対面部に蛍光分布解析法に基づくＸ方向の発光分布を検出する光検出器とＹ方向の発光分布を検出する光検出器とを設けることができる。
【００２８】
更に、前記有機シンチレータの光取出面のＸＹ中心軸に沿って光検出器を配設することができる。
【００２９】
又、同期計測を行ったイベントに対し同時計測して得たデータを、フーリエ変換することなく、画像に構成することで、画像作成時間を短縮しつつ画像精度を高めることができる。
【００３０】
又、前記ガンマ線検出器を１検出器モジュールとすることができる。
【００３１】
又、前記ガンマ線検出器をＳＰＥＣＴ装置用の検出器とすることができる。
【００３２】
又、前記ガンマ線検出器をＰＥＴ装置用の検出器とすることができる。
【００３３】
本発明は、又、前記のガンマ線検出器が、測定対象の周りに配置されていることを特徴とする放射線診断装置を提供するものである。
【００３４】
又、前記のガンマ線検出器が、測定対象から互いに反対方向に放射される一対の消滅ガンマ線を検出するよう、対で配置されていることを特徴とする断層像撮影装置を提供するものである。
【００３５】
又、前記対となるガンマ線検出器の出力により飛行時間解析を行なうことを特徴とする断層像撮影装置を提供するものである。
【００３６】
本発明は、又、前記の断層像撮影装置において、有機シンチレータの特性に合わせたガンマ線の検出ウインドウでエネルギーを識別する手順と、有機シンチレータと無機シンチレータでのエネルギーの和でガンマ線を識別する手順と、有機シンチレータでのシンチレーション分布より、有機シンチレータでの蛍光座標を算出する手順と、対となる２つの有機シンチレータの蛍光座標を線で結ぶことにより、エネルギー情報のみで特定した領域を、線上に特定する手順と、対となる２つの有機シンチレータに到着したガンマ線の時間差から、前記線上の放射線核種の３次元座標を特定する手順と、を含むことを特徴とする断層像撮影装置の解析方法を提供するものである。
【００３７】
又、コンピュータに、断層像撮影装置の解析方法を実行させるための、記憶媒体から読取可能なコンピュータプログラムを提供するものである。
【００３８】
又、前記コンピュータプログラムが記憶された、コンピュータで読取可能な記憶媒体を提供するものである。
【００３９】
従来、有機シンチレータは、密度が小さくガンマ線の透過量が高いという特徴があるために、ガンマ線検出に不向きとされてきた。しかしながら、本発明では、無機シンチレータと複合化し、新たに発明した解析方法である同期計測法を用いる事で、広エネルギー領域（数十ｋｅＶ〜数ＭｅＶ）でガンマ線の検出を可能とした。そこで、本発明のソフト的特徴とハード的特徴を順に説明する。
【００４０】
先ず、本発明のソフト的な特徴は、同期計測法である。同期計測法とは、有機シンチレータの発光と無機シンチレータの発光を検出する各光検出器の検出時間と検出エネルギーに基づき同一イベントに基づくペアーを選択する方法である。ここでは、図２０及び図２１のフローチャートを用いて、同期計測法について説明する。
【００４１】
本発明において、検出器モジュールは、図２０にあるように、ガンマ線を検出する有機発光信号（Ｓａ１−１）及び無機発光信号（Ｓａ１−２）と、それぞれの発光信号を光電変換する処理回路Ａ１（Ｓａ２−１）、処理回路Ａ２（Ｓａ２−１）から成る。各処理回路は、各発光信号を基に、検出されたガンマ線に関する時間とエネルギー（Ｔ／Ｅ）の情報を持つ電気信号を生成する。
【００４２】
同期計測法とは、図２０においては、処理回路Ａ１及びＡ２で作成された電気信号を、一連のステイタスであるＴ／Ｅメモリ作成（Ｓａ３）、同期窓走査（Ｓａ４）、Ｅチェック（Ｓ５）、同期計測判定（Ｓａ６）、ペアーlist作成（Ｓａ７）を、順に処理して検出器モジュールで検出されたガンマ線の発光信号からノイズイベントを除去し真のイベントに基づく有機発光信号（Ｓａ１−１）と無機発光信号（Ｓａ１−２）のペアー選択する方法である。ここでは、検出器モジュールにエネルギーＥのガンマ線入射（Ｓ０）した場合を例に、個々のステイタスの処理内容を述べる。
【００４３】
先ず、処理回路Ａ１及びＡ２で生成された電気信号は、Ｔ／Ｅメモリ作成（Ｓａ３）で図２２のようなメモリに格納される表にまとめる。図２２に、有機発光信号（Ｓａ１−１）が有機フラッグ列の、無機発光信号（Ｓａ１−２）が無機フラッグ列の、それぞれ発生したクロック時間行に、それぞれ数値で示すエネルギーとして書き込まれる一例を示す。数値はエネルギーの相対値を示す。
【００４４】
同期窓走査（Ｓａ４）は、所定時間δＴ幅のウインドウで、図２２に示すＴ／Ｅメモリテーブルのクロック数の小さい方から大きい方に向かって走査し、窓内のエネルギーフラッグを検出する。この時間情報の走査は、有機シンチレータで一旦散乱されたガンマ線が、無機シンチレータで検出できているかどうかを調べる目的で行っている。走査において、まず有機フラッグに着目し、その時間幅後端で有機フラッグを検出すると窓内の他のフラッグも検出する。即ち、有機フラッグから時間δＴ内に、他のフラッグが存在するかを走査し、検出すると各フラッグのエネルギー値を読み取り、ステイタスを後段のＥチェック（Ｓａ５）に移す。
【００４５】
Ｅチェック（Ｓａ５）は、有機発光信号（Ｓａ−1）と無機発光信号（Ｓａ−２）の中から、同一のガンマ線により生成された真のイベントに基づく信号（ＴＲＵＥ信号）のペアーをエネルギーの情報を用いて選択するためにデータを調べるステイタスである。ここでは、有機エネルギーＥ−１と無機エネルギーＥ−２を合算し、その合算値が検出器モジュールに入射したガンマ線のエネルギー（Ｅ）のエラーの範囲内（±δＥ）にあるかどうかを調べる。なお、図２２では、ＴＲＵＥ候補として、Ｅ±δＥを100±3と設定としている。その合算値が、エネルギーの範囲内に収まれば、ステイタスを同期計測判定（Ｓａ６）に移す。図２２中では、同期走査窓10002、同期走査窓10006、同期走査窓10011、同期走査窓10014が、ＴＲＵＥ信号になる。同期走査窓10018は、有機フラッグのエネルギーと無機フラッグのエネルギーの合算値が、100±3を超えるので、ここでは、簡易的にＦＡＬＳＥ信号即ちノイズとして扱っている。しかしながら、仮に、ＴＲＵＥ信号のイベント数が少ない場合、同期走査窓10018のようなＦＡＬＳＥ信号でも、クロック、所定設定時間δＴやエネルギーのエラーδＥを設定しなおして、再解析することによりＴＲＵＥ信号を得ることが可能になる。
【００４６】
同期計測判定（Ｓａ６）では、同期窓走査（Ｓａ４）とＥチェック（Ｓａ５）で確認された時間とエネルギー情報を基に、有機発光信号（Ｓａ１−１）と無機発光信号（Ｓａ１−2）を同一のガンマ線により生成された真のイベントに基づくペアー信号であると判定するステイタスである。この判定後、ペアー信号データを後段のペアーlist作成（Ｓａ７）ステイタスに移すしＴＲＵＥデータのリストを作成する。
【００４７】
ペアーlist作成（Ｓａ７）は、真のイベントの数をカウントし、イベント番号と有機発光信号（Ｓａ−1）と無機発光信号（Ｓａ−２）から成る情報を表にまとめるステイタスである。
【００４８】
これら一連のステイタスを通して、有機シンチレータと無機シンチレータで計測された信号から真のイベントを選択する事が可能になる。なお、図２０中のフローチャートでは、同期窓走査（Ｓａ４）、Ｅチェック（Ｓａ５）の順でステイタスを移しているが、これらのステイタスの順序を変えても、同期計測法は使用できる。
【００４９】
ここでは、検出器モジュールを１台用いた場合について説明した。仮に、図２１が示すように、検出器モジュールを２台用いた場合、各々の検出器モジュールで同期計測を行えば、新しいステイタスとして同時計測窓走査（Ｓ９）、同時計測の判定（Ｓ１０）、同時計測リスト作成（Ｓ１１）を追加することにより、従来から知られている同時計測法やＴＯＦ（Time-of-Flight）を用いたデータ解析がより精度良く可能になる。
【００５０】
図２３は、同期窓走査（Ｓａ４）、Ｅチェック（Ｓａ５）、同期計測判定（Ｓａ６）、ペアーlist作成（Ｓａ７）のステイタスで行っている真のイベントに基づく信号か否かの判定を図示したものである。同期走査窓（ウインドウ）をより詳しく説明する。同期走査窓は前記の如く、所定時間δＴ幅のウインドウで、図２２に示すＴ／Ｅメモリ（Ｓａ３）テーブルのクロック数の小さい方から大きい方に向かって走査し、窓内のエネルギーフラッグを検出する。
【００５１】
無機シンチレータ用光検出器と有機シンチレータ用光検出器が検出を開始すると、同期走査窓は時間軸に沿って走査（Ｓｃ−１）を開始し、有機検出エネルギーのフラッグを検出すると、有機検出エネルギー（規準有機検出エネルギー）を検出（Ｓｃ−３）する。この検出値と、例えば、体内から放出される５１１ｋｅＶのガンマ線のエネルギー（規準エネルギーと呼ぶ）を比較し（Ｓｃ−４）、検出値の方が大きい場合（Ｓｃ−５）は、検出値をノイズと判定する（Ｓｃ−９）。大きくない場合は、その有機検出エネルギーが同期走査窓を通過する直前にさしかかった時に、同期走査窓内の有機検出エネルギーフラッグ数が２以上（Ｓｃ−６）であればノイズと判定し（Ｓｃ−９）、１であればさらに同期走査窓内の総エネルギーを合算しその値が規準エネルギーの範囲内でないとノイズと判定する（Ｓｃ−７）。範囲内である場合は、真のイベントに基づく信号であると判定し（Ｓｃ−８）、規準有機検出エネルギーとステップ（Ｓｃ−６）でカウントした無機検出エネルギーとのペアーを次のステイタスのペアーＬｉｓｔに書き込む（Ｓｃ−１０）。
【００５２】
次に、本発明の特徴を検出器のハード的な観点から述べる。
１．高感度（Ｓ／Ｎ）の実現による放射線診断装置の検出効率向上
１−１．高感度の実現
高感度（Ｓ／Ｎ）を実現するためには、如何にバックグラウンドを落とすかが重要な鍵となる。医療用診断装置において、主なバックグラウンドＮ(counts/sec)は二つある。一つは、シンチレータ内におけるコンプトン散乱によるイベントＢDEである。もう一つは、偶発的に起こった同時計測イベントＢDTである。
【００５３】
バックグランドは、次式で表すことが出来る。
Ｎ = ＢDE + ｂDT…（１）
【００５４】
１−２．コンプトン散乱イベントの再利用
ここでは、両バックグラウンドを次のようにして落とす。
【００５５】
従来のＰＥＴでは、測定したいガンマ線のエネルギー領域に、コンプトン散乱によるガンマ線のノイズ信号が含まれる。
【００５６】
このコンプトン散乱によるバックグランドイベントは、検出器のエネルギーウインドウDＥ(keV)を用いて次式で表すことが出来る。ｂ(counts/sec/keV)は、コンプトン散乱によるエネルギーウインドウ内のバックグランド数である。
ＢDE = DＥ×ｂ…（２）
【００５７】
１−３．有機シンチレータと無機シンチレータを用いたガンマ線の測定
そこでbを小さくするため検出器のシンチレータを次のようなモジュール構成とした。
【００５８】
有機シンチレータと無機シンチレータと光検出器を１モジュールとして構成し、測定対象内から放出されたガンマ線を有機シンチレータと無機シンチレータの二段構えで測定する。
【００５９】
まず有機シンチレータでコンプトン電子を検出し、続いて無機シンチレータでコンプトンガンマ線を検出する。両シンチレータで得られたエネルギーを足し合わせることにより、ガンマ線のピークを構築することで検出する。
【００６０】
この構成により、ｂが、ほぼ0になる。そのために、ガンマ線のエネルギー領域において、コンプトン散乱によるノイズの影響は、ほぼ無くなる。
【００６１】
１−４．偶発的イベントの除去
光検出器モジュールは、シンチレータ及びその後段の処理部を含む。
【００６２】
偶発的に発生するバックグランドイベントは、検出器モジュールの検出ウインドウ（時間幅）ΔＴ(sec)を用いて、次のように表すことが出来る。Ｎ１（counts/sec）およびＮ２(counts/sec)は、２つのシンチレータのガンマ線検出率である。
ＢDＴ = ２＊DＴ×Ｎ1×Ｎ2…（３）
【００６３】
そこで、有機シンチレータの特徴を活かす。有機シンチレータの時間応答は、無機シンチレータの応答関数より数ケタ（１／１０００）のオーダーで早い。そのため、ガンマ線を検出する際の検出ウインドウDＴを有機シンチレータの特性に合わせて短く設定することにより、これまでの診断装置と比較して数ケタのオーダーで偶発的に発生するバックグラウンド事象を減らすことができる。
【００６４】
Ｓ／Ｎは、次式で表すこと出来る。
0005446011.tif 000002
【００６５】
故に、Ｂを構成するΔＴおよびbを短縮することで、高感度Ｓ／Ｎを実現することが可能となる。
【００６６】
２．高分解能の実現による放射線診断装置の解像度向上
２−１．高性能ＴＯＦ型診断装置
ＴＯＦ型検出器として、有機シンチレータは様々な実験装置で使われてきた。これまでのＰＥＴでは、時間応答の遅い無機シンチレータを主として扱ってきたために、ＴＯＦ型ＰＥＴとしての実用化が難しかった。
【００６７】
しかし、本発明による有機シンチレータと無機シンチレータのハイブリッド型診断装置では、有機シンチレータの特徴である早い時間応答を活かすことでＴＯＦ型ＰＥＴの実用化が可能となる。
【００６８】
２−２．高エネルギー分解能の実現
ガンマ線を再構築した際のエネルギー分解能は、必ず無機シンチレータと有機シンチレータのエネルギー分解能の間になるので、ガンマ線を再構築した際のエネルギー分解能σΣは、次式で表わすことができる。
【００６９】
ＥΣ＝ＥＯｒｇ＋ＥＩｎｏｒｇ              …（５）
σΣ２＝（ＥＯｒｇ／ＥΣ）２σ２Ｏｒｇ＋｛（ＥΣ−ＥＯｒｇ）／ＥΣ｝２σ２Ｉｎｏｒｇ  …（６）
σＩｎｏｒｇ≦σΣ≦σＯｒｇ              …（７）
ここで、ＥΣは再構築したガンマ線のエネルギー、ＥＯｒｇは有機シンチレータで得られたエネルギー、ＥＩｎｏｒｇは無機シンチレータで得られたエネルギー、σＯｒｇは有機シンチレータのエネルギー分解能、σＩｎｏｒｇは無機シンチレータのエネルギー分解能である。
【００７０】
以上のように、両シンチレータの組み合わせにより、再構築した際に無機シンチレータと同等のエネルギー分解能を得ることができる。
【００７１】
例えば、有機シンチレータにプラスチックシンチレータ、無機シンチレータにＮａＩを採用した場合、６６２ｋｅＶのガンマ線に対して約７．５％（ＦＷＨＭ）のエネルギー分解能が得られる（これに対して、一般のＰＥＴで用いられるＢＧＯであると、１７％（ＦＷＨＭ）程度である）。
【００７２】
２−３．高空間分解能の実現
高空間分解能を実現するために、無機シンチレータのピクセル化が世界各地で競われている。しかし、無機シンチレータは構成する物質の密度が高いため、入射したガンマ線がシンチレータ内部で多重散乱を起こし、シンチレータ内において蛍光源が多数発生する。高空間分解能を得るには、正しく蛍光源を評価しなければならないにも関わらず、無機シンチレータでは質量数が大きいことが仇となり、近距離（数ｍｍ以内）で多数の蛍光源を作るにも関わらず蛍光源があたかも一ヵ所であるかのように見せる。これが空間分解能を劣化させる原因となっている。
【００７３】
そこで、本発明では、有機シンチレータの特徴を活かす。有機シンチレータは構成する密度が低いため、入射したガンマ線がシンチレータ内部で多重散乱を起こす確率が非常に低く、シンチレータ内における蛍光源は多数発生しない。また、シンチレータで発生したシンチレーション光の減衰率が非常に低いことから、測定で得られたシンチレーション光の分布を用いて、シンチレータ内部におけるガンマ線の相互作用点を精度良くかつ３次元座標で求めることができる。
【００７４】
３．検出器モジュール及びその処理部のコストダウン
有機シンチレータをベースに検出器を構成するので、通常の無機シンチレータをベースにした検出器モジュールより大幅なコストダウンが可能になる。
【００７５】
さらに、本発明の蛍光分布解析法に基づけば、シンチレータの光取出面にその（ＸＹ平面）上方のＸ軸方向の発光分布を検出する光検出器とＹ軸方向の発光分布を検出する光検出器を光学対面させて設ければ、シンチレータ内の蛍光発光位置を検出できる。これは、検出器の真上で発生しない発光現象であっても、発光はシンチレータ光取出面に向かって円錐投影されるので、その発光位置の真下に存在しない（光学対面しない）検出器でも検出することができることを利用するものである。シンチレータ光取出面の全域に光検出器の光検出素子をまんべんなく光学対面するように配設する必要がないので、検出素子数を減らすことができ、光検出器のコストダウン及び検出データ処理の高速化ができる。
【００７６】
４．小型の診断装置
検出器をモジュール化することで、短期間で医療用診断装置を開発できる。各検出器モジュールは、独立した検出器として扱うことが可能となるため、個別検出器モジュールの性能評価が、最終形態の診断装置へと活かされる。又、これにより診断装置のエネルギー較正等が容易になる。
【００７７】
無機シンチレータは、有機シンチレータの側面に設ける。各シンチレータからのシンチレーションは、シンチレータの光取出面に配置した光検出器で集める。
【００７８】
さらに、加工が容易であるだけでなく安価な有機シンチレータを使うことにより、医療用診断装置の早期実用化と量産化が可能になる。又、有機シンチレータを装置内に組み込んだことで、ガンマ線（Ｘ線）のみならず、アルファ線、ベータ線に対する感度も実現できる。これにより、放射線事故が発生した際の、緊急被曝時には皮膚又は衣服上に沈着した物質の位置、放出される放射線粒子の識別及び線量測定、崩壊時間の測定が可能となる。これらの性能により、人体からの放出される放射線の計測時間を短縮させ、迅速且つ適切に被検者の診断を可能にするだけでなく、被検者の精神的な負担を最小限に抑えることが可能になる。
【００７９】
複合型シンチレータを用いた検出器の確立は、放射線が検出効率・エネルギー分解能・空間分解能・時間分解能の技術的なブレイクスルーを実現するのみならず、放射線物理、医学物理、地球環境物理等の様々な分野における放射線計測の基礎原理としての普遍性を持つことになる。
【００８０】
検出器のモジュール化により、用途に合わせてモジュール数やサイズを変化させることで、多種多様の放射線検出器へと応用が可能となる。又、検出器モジュールのシンチレータを有機シンチレータと無機シンチレータで構成することにより、アルファ、ベータ、ガンマ（Ｘ）線の検出が可能になる。コリメータを使用しなくても高性能を発揮する。そのため、このような１検出器モジュールをポータブルな放射線検出器としても扱うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明に係る検出器モジュールの第１実施形態を示す断面図
【図２】検出器モジュールにおける光検出器の配置例を示す平面図
【図３】同じく斜視図
【図４】検出器モジュールを用いたＰＥＴ装置の全体構成を示す断面図
【図５】図４のＶ部拡大断面図
【図６】前記ＰＥＴ装置でガンマ線を同時計測した際の様子を示す断面図
【図７】図６のVII部拡大断面図
【図８】本発明の概要を示すブロック図
【図９】本発明の概要を示すタイムチャート
【図１０】本発明の概要を示すフロー図
【図１１】エネルギー解析の概要を示す断面図
【図１２】シンチレーション分布から相互作用座標を求める方法で、（Ａ）光の伝搬の様子及び（Ｂ）光源からの立体角を示す図
【図１３】空間解析時における蛍光分布解析法を説明するための、（Ａ）２次元座標を算出する場合と（Ｂ）３次元座標を算出する場合を示す図
【図１４】時間解析の概要を示す断面図
【図１５】図１４のＸＶ拡大断面図
【図１６】空間解析の概要を示す断面図
【図１７】本発明に係る検出器モジュールの第２実施形態を示す断面図
【図１８】同じく第３実施形態を示す断面図
【図１９】同じく第４実施形態を示す断面図
【図２０】同期計測法の概要を示すフローチャート
【図２１】同期計測法の応用を示すフローチャート
【図２２】同期計測法で用いるデータ表
【図２３】同期計測法の簡単な実施例
【発明を実施するための最良の形態】
【００８２】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。【００８３】
図１に示す如く、本発明に係るガンマ線検出器の第１実施形態の検出器モジュール１０は、測定対象６内の放射性核種８から放出されるガンマ線によるコンプトン電子を検出するための有機シンチレータ１２と、同じくコンプトンガンマ線を検出するための無機シンチレータ１４と、各シンチレータ１２、１４での発光を検出するためのＰＭＴあるいは半導体検出器等の光検出器１６、１８と、前記２種のシンチレータ１２、１４において同期計測したガンマ線のエネルギー吸収量を合算して測定対象から放出されたガンマ線を再構築すると共に、前記有機シンチレータ１２に吸収されたコンプトン電子により到達時刻を決定する演算装置２０を含んで構成される。【００８４】
前記検出器モジュール１０のサイズは、測定したい放射線のエネルギーに合わせて変えることができる。【００８５】
前記有機シンチレータ１２としては、例えば、プラスチックシンチレータやｐ−テルフェニル等を用いることができる。【００８６】
前記無機シンチレータ１４としては、例えば、ＢＧＯ、ＧＳＯ、ＮａＩ（Ｔｌ）、ＧａＦ２（ＥＵ）、ＣｓＩ（ＴＩ）、ＣｓＩ(pure)、ＢａＦ２等を用いることができる。【００８７】
前記有機シンチレータ１２の光検出器１６は、光検出器の光検出部を有機シンチレータ１２の光取出面の一部と光学対面するように設け、該光学対面部に蛍光分布解析法に基づくＸ方向の発光分布を検出する光検出器とＹ方向の発光分布を検出する光検出器とを設けることができる。具体的には、図２（平面図）及び図３（斜視図）に例示する如く、有機シンチレータ１２の光取出面のＸＹ中心軸に沿って光検出器１６の光検出部１６３を配置することができる。図３は有機シンチレータ１２の、光検出器１６の光検出部と光学対面していない光取出面位置の上方（Ｚ方向）での蛍光発光位置１２１を、Ｘ方向に延びた光検出部１６１とＹ方向に延びた光検出部１６２とで検出する要領を示す。なお、ＸＹ方向の交差部は互いに光検出部を共有している。勿論、光取出面の全面に光検出器を設けても良い。図３において曲線１６３及び曲線１６４は、各々高さＺ位置における発光１２１をＸ方向の光検出部１６１が検出した光量分布と、Ｙ方向の光検出部１６２が検出した光量分布とを示す。【００８８】
多数の検出器モジュール１０を、図４（全体断面図）及び図５（図４のＶ部拡大図）に例示する如く、測定対象（人体や物）６の周りに配置することで、診断装置（例えばＰＥＴ装置）や検出装置を構成する。図４のＰＥＴ装置では、体内から放出される２本の５１１ｋｅＶガンマ線を同時計測するため、図６（全体図）及び図７（VII部拡大図）に示す如く、互いに対向するペアーとなる二つの検出器モジュールで各々１モジュール当たり、１本の５１１ｋｅＶのガンマ線を検出する。【００８９】
本発明をＰＥＴ装置に応用させた場合の解析方法について、先ず、図８と図９を用いて解析方法の概要を説明する。続いて、図１０のフローチャート図を用い、より同解析方法を詳しく説明する。【００９０】
図８において、検出器モジュールＡは、有機シンチレータ１２Ａ、二つの無機シンチレータ１４Ａ及び各シンチレータの発光を光電変換する光電変換器１６Ａ、１８Ａで構成され、光電変換器１６Ａが有機シンチレータ１２Ａに二つ、光電変換器１８Ａが各無機シンチレータ１４Ａに一つずつ光学結合されている例を示し、シンチレータで発光が起こると光電変換し、後段へ出力する。【００９１】
処理回路Ａ１は、上段の光電変換器１６Ａの出力をＡ／Ｄ変換し、処理回路Ａ２は、上段の光電変換器１８Ａの出力をＡ／Ｄ変換して得られた時間情報（Ｔ情報）とエネルギー情報（Ｅ情報）を分離し、後段へ出力する。【００９２】
時間情報は、有機シンチレータ１２Ａと無機シンチレータ１４Ａの各々の発光により入力される信号の立ち上がりを検出して、それぞれの発光時間とし、その情報を後段へ出力する。処理回路Ａ１では、図９（Ａ）が示すように、有機シンチレータ１２Ａからの入力があるとその発光時間幅に見合う非常に短い所定時間幅のショートタイムウインドウΔＴＳＷを生成し、後段へ出力される。一方、処理回路Ａ２では、無機シンチレータの発光時間幅に見合う比較的長い所定時間幅のロングタイムウインドウΔＴＬＷを生成し、後段へ出力される。また、それら二種類の時間幅間のエネルギー情報も後段へ出力される。【００９３】
同期計測回路Ａは、上段の処理回路Ａ２と処理回路Ａ１の二系列から出力される時間情報に基づき、両発光時間が同期計測ウインドウ内に収まっているか否かにより同期計測の判定を行う。すなわち、二系列の処理回路からの出力の時間差が所定時間幅の同期計測ウインドウ内に出力された１ペアーを探し、検出すると同一イベントに基づくペアー出力と判定し、そのペアー出力を同期計測とする。そして、同期計測と判定したペアー出力のイベント発生時間すなわち同期計測時間を算出し、後段にその同期計測時間を出力する。【００９４】
検出器モジュールＢに対しても同様の処理が行われる。【００９５】
演算回路Ａでは、上段の処理回路Ａ２と処理回路Ａ１の二系列の処理回路から出力されるエネルギー情報及と同時計測回路ＡＢから出力される時間情報に基づき、後述のエネルギー解析、空間解析及び時間解析を行い、放射線核種の位置を求める。【００９６】
各処理回路、各同期計測回路、各演算回路、同時計測回路ＡＢ及び演算回路ＡＢは、演算装置２０内に設けられている。【００９７】
ここでは、図１０に示したフローチャートを用い、本発明の解析方法を説明する。検出器モジュールＡ（Ｂ）は、図８中の有機シンチレータ１２Ａ（Ｂ）、無機シンチレータ１４Ａ（Ｂ）、光電変換器１６Ａ（Ｂ）、１８Ａで構成される。この検出器モジュールＡ及び検出器モジュールＢに、放射性核種から放出されたガンマ線が入射する（Ｓ０）と、有機シンチレータ１２Ａ（Ｂ）、無機シンチレータ１４Ａ（Ｂ）で発光が起こり、続いて、光電変換器１６Ａ（Ｂ）と１８Ａで有機発光信号（Ｓａ１-1）、無機発光信号（Ｓａ１-２）、有機発光信号（Ｓｂ１-1）、無機発光信号（Ｓｂ１-２）に変換される。ここで生成された発光信号は、それぞれの後段にある処理回路Ａ１及びＡ２、処理回路Ｂ１及びＢ２へ入力される。【００９８】
処理回路Ａ１（Ｂ１）及びＡ２（Ｂ２）は、入力された発光信号をＡ／Ｄ変換する回路である。処理回路Ａ１（Ｂ１）では、有機シンチレータ１２Ａ（１２Ｂ）の発光時間幅に見合う、非常に短い時間幅ΔＴＳＷの信号を生成する。一方、処理回路Ａ２（Ｂ２）では、無機シンチレータ１４Ａ（１４Ｂ）の発光時間幅に見合う、時間幅ΔＴＬＷの信号を生成する。これらのＡ／Ｄ変換によって得られた時間情報（Ｔ情報）は、それぞれの後段にある同期計測回路Ａ（Ｂ）へ出力され、エネルギー情報（Ｅ情報）は、後段にある演算回路Ａ（Ｂ）へ出力される。なお、このＡ／Ｄ変換後、出力信号ごとにイベントＩＤを付与する（Ｓａ２−３、Ｓｂ２−３）ことで、処理回路Ａ１及びＡ２、処理回路Ｂ１及びＢ２の後段のステイタスにおいて、各信号の対応付けが可能になる。【００９９】
ここで、先ず、処理回路Ａ１（Ｂ１）及びＡ２（Ｂ２）から分岐した時間情報の遷移について述べる。続いて、エネルギー情報の遷移について述べる。【０１００】
・時間情報の遷移
同期計測回路Ａ（Ｂ）は、処理回路Ａ１（Ｂ１）及びＡ２（Ｂ２）の出力を用いて、同期計測の判定をする回路である。この回路では、先ず、図９（Ａ）に示すように、処理回路Ａ１（Ｂ１）から出力されたΔＴＳＷ信号の立ち上がりを基準に、所定時間幅の同期計測ウインドウが生成される。続いて、この同期計測ウインドウ内に、処理回路Ａ２（Ｂ２）から出力されたΔＴＬＷ信号の立ち上がりが収まっているかどうかを調べる。ここで、収まっている場合に、同期計測であると判定する。その結果は、同期計測したフラグとして検出ウインドウΔＴＷが後段へ出力される。また、後段へは、同期計測回路Ａ（Ｂ）に到達したΔＴＳＷ信号とΔＴＬＷ信号の時間情報も出力される。
【０１０１】
ここで、同期計測回路Ａ（Ｂ）で、同時計測されたと判断された時に生成される検出ウインドウΔＴＷを用いる事により、ＰＥＴ装置等に用いられる同時計測の性能が向上することを説明する。上述したように、同時計測では、検出ウインドウが狭くなればなるほど、ノイズ事象を削減でき、検出効率を向上させる事ができる。
【０１０２】
文献（特開２００７−７１８５８Ａ（株式会社島津製作所）２００７．０３．２２）にあるような従来型のＰＥＴ装置では、無機シンチレータを用いているために、検出ウインドウΔＴＷは、ΔＴＬＷ信号になる。しかしながら、本発明である有機シンチレータ１２Ａ（１２Ｂ）と無機シンチレータ１４Ａ（１４Ｂ）で構成される検出器モジュールを用いた場合、同期計測法を用いる事で、検出ウインドウΔＴＷに時間幅の長いΔＴＬＷ信号を用いなくて済む。【０１０３】
通常、ΔＴＳＷ信号とΔＴＬＷ信号は、図９（Ｂ）で示すように、重なり合っている。そこで、同期計測では、重なり合っている時間幅を検出ウインドウΔＴＷに設定する。仮に、図９（Ｃ）が示すように、ΔＴＳＷ信号とΔＴＬＷ信号が重なっていない場合は、時間幅の短いΔＴＳＷ信号を検出ウインドウΔＴＷとして設定する事が出来る。【０１０４】
有機シンチレータだけからなる検出器の場合、時間情報だけをみると、検出ウインドウはΔＴＳＷ信号と短くなるが、上述にあるようにガンマ線の検出には不向きである。しかしながら、本発明にある有機シンチレータ１２Ａ（１２Ｂ）と無機シンチレータ１４Ａ（１４Ｂ）で構成される検出器モジュールを用いる事により、図９（Ｂ）が示すように、ΔＴＳＷ信号より短い検出ウインドウΔＴＷを生成でき、かつ、ガンマ線を効率よく検出する事が可能になる。【０１０５】
同時計測回路ＡＢでは、同期計測回路Ａ及びＢからの出力信号を用いて、同時計測を行う回路である。この同時計測で用いる図９（Ｂ）及び（Ｃ）で設定したΔＴＷは、どちらも、文献（特開２００７−７１８５８Ａ（株式会社島津製作所）２００７．０３．２２）にあるような従来型のＰＥＴ装置で設定されるΔＴＷより数桁短い。そのため、本発明をＰＥＴ装置等に用いると、同時計測の計測精度を高め、効率的に愚発的なバックグランド事象を除去出来でき、装置の高性能化が実現できるのである。これは、本発明の大きな特徴の一つである。【０１０６】
なお、同時計測回路ＡＢでは、同期計測回路Ａ及びＢから出力される検出ウインドウを基準に計測時間を求める。この際、両検出ウインドウで同じ基準で設定すれば、正確に計測時間を求める事が出来る。つまり、検出ウインドウの立ち上がりや中心やその他でもよい。【０１０７】
・エネルギー情報の遷移
ここでは、処理回路Ａ１（Ｂ１）及びＡ２（Ｂ２）から分岐したエネルギー情報の遷移について述べる。演算回路Ａ（Ｂ）は、処理回路Ａ１（Ｂ１）から出力されるΔＴＳＷ信号幅内のエネルギーと、処理回路Ａ２（Ｂ２）から出力されるΔＴＬＷ信号幅内のエネルギーの合算する回路である。この合算によるエネルギー解析により、検出器モジュールに入射したガンマ線（Ｓ０）のエネルギーを再構築する。これにより、図１１に示す如く、放射線核種８の位置を帯状の領域Ｉの内部に限定する。【０１０８】
すなわち、処理回路Ａ１からショートタイムウインドウΔＴＳＷの時間幅のエネルギー情報が入力されるとそのエネルギーを積算し（Ｓａ８）、処理回路Ａ２からロングタイムウインドウΔＴＬＷの時間幅のエネルギー情報が入力されるとそのエネルギーを積算し（Ｓａ９）、ステイタス（Ｓａ２−３）で付与したＩＤＮｏ．を参照してステイタス４で同期計測と判定したデータのみを選択し、二つのエネルギーを合算し総エネルギーを得る（Ｓａ１０）。次に得た総エネルギー情報から後述の空間解析の手法を用いてシンチレータ内の発光位置（Ｐ位置）を算出する（Ｓａ１１）。【０１０９】
次にステイタス（Ｓ１４）でやはり同時計測情報と対応させて、同時計測イベントＩＤＮｏ．順の発光時間（Ｔ）、エネルギー（Ｅ）及び発光位置（Ｐ）リストを作成する（Ｓ１４）。【０１１０】
この方法によるエネルギー解析は、ノイズとされてきたコンプトン散乱による信号を上記のように真の信号として扱うため、測定したいガンマ線のエネルギー領域において、コンプトン散乱によるノイズの影響は、考慮する必要が無くなっている。【０１１１】
次いでステイタス（Ｓ１５）で空間解析して、有機シンチレータ１２に接続された光検出器１６で得られたシンチレーション分布により、有機シンチレータ１２Ａ及び有機シンチレータ１２Ｂ内でのガンマ線相互作用点の座標を求める。【０１１２】
以下、ステイタス（Ｓ１５）で用いる空間解析時によるガンマ線相互作用点の座標を求める方法について、詳細に説明する。【０１１３】
図１２に示すような蛍光板３０の光源３２を算出する方法として、従来から重心法が使われている。この重心法とは、蛍光板３０の左右に設置した光検出器（例えば、光電子増倍管）で得られた光量の比から重心を求め位置を算出する方法である。しかし、この方法は、光源の「相対位置」（左右の光検出器のどちら側で蛍光したのか）しか求めることが出来ない。この従来の方法と異なり、直接光源の絶対位置を算出する新しい分析法である蛍光分布解析法を以下に述べる。これは、炭素や水素のような質量数が小さな分子で構成される有機シンチレータ（例えば、プラスチックシンチレータやp-テルフュニル）を使うことで、性能が発揮される。蛍光板３０にて発生した光は、図１２（Ａ）に示す如く、全方向に一様に放出される。放出された光は、図１２（Ｂ）に示す如く、蛍光板３０の表面で全反射を繰り返しながら側面に到達する。有機シンチレータは、質量数が少ないために伝搬中における光の吸収が非常に小さい。そのため、側面で得られる光量の分布は、放出された時の光の立体角で記述することが出来る。（この方法を質量数の大きな無機シンチレータの場合に対して使うことも可能である。しかし、伝搬中での光の吸収や蛍光板中の密度分布による影響の要素を考慮した計算をせねばならず、立体角だけでは算出できない。）【０１１４】
そこで、光量分布を得るために、図１２（Ｂ）にあるように側面に複数の光検出器（例えば、光電子増倍管や複数のセルで構成されるマルチアノード光電子増倍管や半導体光検出器）を1列に配置する。【０１１５】
ある側面に配置された半径rの面積を持つ光検出器（距離間隔dで、光検出器がi=1,8まである場合）を光源から見た立体角Ωiは、次の式で表すことが出来る。
Ωi = (πr2×y)/(xi2+y2)3/2…(８)
ここで、ｉは光検出器の番号を示す。xiは光源からi番目の光検出器までのx軸に対する距離、yは光源から光検出器の配置された側面までの距離を示す。【０１１６】
ここで重要なのは、同じ面に配置されている光検出器の立体角において、yは光検出器の場所（i=1,8）に依存することなく同じなことである。またxiは、光源から光検出器（i=1）までの距離x1と光検出器間の距離dを用いることにより次のように表すことが出来る。
ｘｉ＝ｘ１−ｄ×（ｉ−１）…（９）【０１１７】
質量数が小さい有機シンチレータの場合、光検出器（ｉ）で測定できる光量Ｐｉは、立体角で記述できるので、次のように表すことが出来る。
Ｐｉ∝Ωｉ＝Ａ×Ωｉ…（１０）
ここでＡは、比例係数である。【０１１８】
（８）、（９）、（１０）式をまとめると、側面で得られる光量分布は、３つの変数（Ａ、ｘ１、ｙ）で表すことが出来る。【０１１９】
Pi = A × (πr2×ｙ)/(｛xi - d×(i-1)｝2＋ｙ2)3/2…（１１）
この（１１）式を、実際に光検出器（ｉ＝１，８）で得られた光量分布Ｐｉに対してフィッティングすることにより、蛍光の絶対位置（ｘ１、ｙ）を求めることが可能になる。【０１２０】
この方法を用いることにより、図１３（Ａ）に示す如く、２次元座標（Ｘ方向）を算出することができる。更に、図１３（Ｂ）に示す如く、１枚の蛍光板を光学的に対向する数段の光検出群（図では高さ方向に２段）で見るようにすれば、Ｚ方向に対する情報も得られる。【０１２１】
そして、対称に配置された２つの有機シンチレータの相互作用点座標を線で結ぶことにより、図１１に示したエネルギー情報でのみ特定した帯状の領域Ｉを、図１４（全体図）及び図１５（XV部拡大図）にある線状の領域ＩＩのライン上にまで特定できる。【０１２２】
これに対して従来は、フーリエ解析を行なって、このラインを求めていたため、解析時間が長く必要で、場合によっては、検査当日に診断結果が出ない場合も多かった。本発明によれば、難しい解析を一切行なわず、計測時にラインまで求められるので、解析時間を大幅に短縮して、その日のうちに診断結果が出る。従って、患者の不安も解消できる。【０１２３】
更に、ガンマ線の放出角が分かるため、これまでのＰＥＴシステムに使用していたコリメータを必要としない。そのため、ＰＥＴシステムの大幅な軽量化が図れる。【０１２４】
次いでステイタス（Ｓ１６）に進み、ＴＯＦ原理を用いて時間解析を行って、図１６に示す如く、対向して配置された２つの有機シンチレータに到着したガンマ線の到着時間（飛行時間）Ｉ及びIIの差から飛距離を絞り込むことで、エネルギーと空間情報から得られた線状の領域ＩＩのどの位置に放射線核種８があるか特定することができる（Ｓ１７）。以上図１０で示したプログラムは、コンピュータで読取可能な記憶媒体、例えばハードディスクやＲＯＭなどに記憶させることができる。【０１２５】
なお、図１０においてステイタス（Ｓａ１１）及び（Ｓａ１２）の処理の代わりに、従来のようにフーリエ変換を用いて解析することで領域Ｉを領域ＩＩのライン上にまで特定する事もできる。【０１２６】
あるいは、領域Ｉに限定したのち、ＴＯＦ解析方法用いて、測定対象の有機シンチレータからの距離を求めることが出来る。【０１２７】
これまでのＰＥＴ装置では、時間応答の遅い無機シンチレータでＴＯＦを試みていたが、時間応答が早い有機シンチレータを導入したことにより、ＰＥＴ装置におけるＴＯＦの実用が可能になる。偶発的に起こるノイズ信号の除去率は、前途の検出ウインドウの時間幅に比例する。これまでの無機シンチレータと比べて検出ウインドウΔＴ幅が著しく狭くなった分だけ、ノイズ信号を除去できる。つまり、高Ｓ／Ｎでの測定が可能になる。【０１２８】
なお、前記実施形態においては、モジュールが直方体状とされていたが、図１７に示す第２実施形態の如く、図４のような円周状の配置において無機シンチレータ１４を測定対象側に尖った楔状とすることが出来る。本実施形態によれば、ＰＥＴ装置等において、モジュールを効率的に配置することができる。更に、有機シンチレータ１２を台形状とすることもできる。【０１２９】
又、前記実施形態においては、いずれも、有機シンチレータ１２の両側に無機シンチレータ１４が配置されていたが、図１８に示す第３実施形態の如く、無機シンチレータ１４を有機シンチレータ１２の片側にのみ配置したり、図１９に示す第４実施形態の如く、有機シンチレータ１２の途中まで配置することも可能である。【０１３０】
なお、前記説明では図１０に示すＰＥＴ装置を例にとっていたが、本発明の適用対象は、これに限定されず、図１０においてその一部を点線で囲んだＳＰＥＣＴ装置や、他の断層像撮影装置、放射線診断装置等にも適用できる。【０１３１】
また、光検出器に取り込むシンチレーション光を増やすために、有機シンチレータ１２と無機シンチレータ１４、それぞれを反射材で囲むことができる。
【産業上の利用の可能性】
【０１３２】
コリメータを用いることなく超感度を安価に実現可能なガンマ線検出器、該ガンマ線検出器を用いた放射線診断装置、ＰＥＴやＳＰＥＣＴ等の断層像撮影装置、及び、その解析方法を実現できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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