(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ入射した放射線に応じて蛍光を発する、Ｘ方向にＮ個（Ｎは２以上の整数）、Ｙ方向にＭ個（Ｍは２以上の整数）で２次元アレイ状に配列されたＮ×Ｍ個のシンチレータ素子からなるシンチレータアレイと、
前記シンチレータアレイが検出面上に配置され、前記シンチレータ素子からの蛍光を検出するとともに、Ｘ方向及びＹ方向の放射線の検出位置（Ｘ，Ｙ）の導出に用いられる複数の検出信号を出力するように構成された位置検出型の光電子増倍管と、
前記光電子増倍管における単位時間当たりの検出イベント数を示す計数率を取得する計数率取得手段と、
前記光電子増倍管からの前記複数の検出信号に基づいて、前記検出位置（Ｘ，Ｙ）を導出する検出位置導出手段と、
前記検出位置導出手段で導出された前記検出位置（Ｘ，Ｙ）について、ｎを１以上Ｎ以下の整数、ｍを１以上Ｍ以下の整数として、前記シンチレータアレイでの対応するシンチレータ素子を示す検出アドレス（ｎ，ｍ）に変換する検出アドレス導出手段とを備え、
前記検出アドレス導出手段は、前記計数率取得手段で取得された前記計数率に基づいて設定されたアドレス変換テーブルによって、前記検出位置（Ｘ，Ｙ）を前記検出アドレス（ｎ，ｍ）に変換することを特徴とする放射線検出装置。
【請求項２】
前記検出アドレス導出手段は、前記計数率に応じた前記アドレス変換テーブルとして、あらかじめ用意された複数のアドレス変換テーブルを有することを特徴とする請求項１記載の放射線検出装置。
【請求項３】
前記検出アドレス導出手段は、前記計数率に応じて前記アドレス変換テーブルを算出するためにあらかじめ用意されたテーブル算出用データを有することを特徴とする請求項１または２記載の放射線検出装置。
【請求項４】
前記光電子増倍管は、複数のアノードを有するマルチアノード型に構成され、前記複数のアノードから抵抗分割回路を介して、前記検出位置（Ｘ，Ｙ）の情報を含む４つの検出信号を出力するように構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の放射線検出装置。
【請求項５】
前記計数率取得手段は、前記光電子増倍管からの前記複数の検出信号を加算した加算検出信号に基づいて、前記計数率を取得することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の放射線検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シンチレータアレイと、位置検出型の光電子増倍管とを有し、入射した放射線を検出する放射線検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＰＥＴ（Positron Emission Tomography）装置、ガンマカメラなどの各種の装置において、複数のシンチレータ素子を含むシンチレータアレイと、位置検出型の光電子増倍管とを備え、入射した放射線を検出して、それによる２次元検出像を取得する放射線検出装置が用いられている（例えば、特許文献１〜３、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００１−５２４２１７号公報
【特許文献２】特公平４−３０５５３号公報
【特許文献３】特開２０００−１８０５５１号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】G. Germano and E. J. Hoffman,"A study of data loss and mispositioning due to pileup in 2-D detectors inPET", IEEE Transactions on Nuclear Science, Vol.37 (1990) pp.671-675
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した放射線検出装置では、複数のシンチレータ素子を２次元アレイ状に配列して、シンチレータアレイを構成する。そして、シンチレータアレイを、マルチアノード型などの２次元位置検出型の光電子増倍管の検出面上に配置し、入射した放射線に応じてシンチレータ素子で発生した蛍光を光電子増倍管で検出する。このような構成では、光電子増倍管におけるシンチレータアレイからの蛍光の検出位置のデータを取得することで、シンチレータアレイでの放射線の検出位置を特定することができる。
【０００６】
位置検出型の光電子増倍管での検出位置（Ｘ，Ｙ）から、シンチレータアレイでの放射線の検出位置を導出する方法として、例えば、取得された検出位置（Ｘ，Ｙ）を対応するシンチレータ素子のアドレス（ｎ，ｍ）に変換する方法が考えられる。また、この場合、光電子増倍管での検出位置からシンチレータアレイでの検出アドレス（シンチレータアドレス）への変換については、それらの対応関係を示すアドレス変換テーブルをルックアップテーブル（ＬＵＴ）等として用意しておく構成が考えられる。
【０００７】
一方、放射線検出装置では、放射線検出の単位時間当たりのイベント数を示す計数率が高くなった場合、光電子増倍管から出力されて検出位置の導出に用いられる検出信号において、２以上の検出信号が重なるパイルアップが発生する。シンチレータアレイと、位置検出型の光電子増倍管とを組み合わせた構成において、このようなパイルアップが発生すると、光電子増倍管での検出位置と、シンチレータアレイでの検出アドレスとの対応関係が変動する場合がある。このような場合、光電子増倍管で取得された検出位置から、シンチレータアレイで放射線が検出されたシンチレータ素子の検出アドレスを正確に特定することが難しいという問題がある。
【０００８】
本発明は、以上の問題点を解決するためになされたものであり、シンチレータアレイと位置検出型の光電子増倍管とを備える構成において、シンチレータアレイでの検出アドレスの特定精度を向上することが可能な放射線検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような目的を達成するために、本発明による放射線検出装置は、（１）それぞれ入射した放射線に応じて蛍光を発する、Ｘ方向にＮ個（Ｎは２以上の整数）、Ｙ方向にＭ個（Ｍは２以上の整数）で２次元アレイ状に配列されたＮ×Ｍ個のシンチレータ素子からなるシンチレータアレイと、（２）シンチレータアレイが検出面上に配置され、シンチレータ素子からの蛍光を検出するとともに、Ｘ方向及びＹ方向の放射線の検出位置（Ｘ，Ｙ）の導出に用いられる複数の検出信号を出力するように構成された位置検出型の光電子増倍管と、（３）光電子増倍管における単位時間当たりの検出イベント数を示す計数率を取得する計数率取得手段と、（４）光電子増倍管からの複数の検出信号に基づいて、検出位置（Ｘ，Ｙ）を導出する検出位置導出手段と、（５）検出位置導出手段で導出された検出位置（Ｘ，Ｙ）について、ｎを１以上Ｎ以下の整数、ｍを１以上Ｍ以下の整数として、シンチレータアレイでの対応するシンチレータ素子を示す検出アドレス（ｎ，ｍ）に変換する検出アドレス導出手段とを備え、（６）検出アドレス導出手段は、計数率取得手段で取得された計数率に基づいて設定されたアドレス変換テーブルによって、検出位置（Ｘ，Ｙ）を検出アドレス（ｎ，ｍ）に変換することを特徴とする。
【００１０】
上記した放射線検出装置では、Ｎ×Ｍ個のシンチレータ素子を含むシンチレータアレイと、複数の検出信号を出力する位置検出型の光電子増倍管とを用いて、検出装置を構成する。そして、出力された複数の検出信号から光電子増倍管での検出位置（Ｘ，Ｙ）を求めるとともに、求められた検出位置（Ｘ，Ｙ）を、アドレス変換テーブルによって、シンチレータアレイでの対応するシンチレータ素子の検出アドレス（ｎ，ｍ）に変換する。これにより、シンチレータアレイにおける放射線の検出位置に対応する検出アドレスを好適に特定することができる。
【００１１】
さらに、このような構成において、光電子増倍管における計数率を取得する計数率取得手段を設けるとともに、検出アドレスの導出において、検出位置の検出アドレスへの変換に用いられるアドレス変換テーブルを、取得された計数率に基づき、必要に応じて切り換えて設定している。このような構成によれば、放射線検出における検出信号のパイルアップの発生、及びその放射線検出への影響等についての指標となる計数率の変動に応じて、アドレス変換テーブルを設定、変更することができる。これにより、シンチレータアレイでの検出アドレスの特定精度を向上することが可能となる。
【００１２】
検出アドレスの導出に用いられる計数率に応じたアドレス変換テーブルは、検出アドレス導出手段においてあらかじめ用意されたデータを用いて設定される。具体的には、例えば、検出アドレス導出手段が、計数率に応じたアドレス変換テーブルとして、あらかじめ用意された複数のアドレス変換テーブルを有する構成を用いることができる。このような構成によれば、計数率の変動に対応したアドレス変換テーブルの設定、変更を好適に実現することができる。
【００１３】
あるいは、検出アドレス導出手段は、計数率に応じてアドレス変換テーブルを算出するためにあらかじめ用意されたテーブル算出用データを有する構成を用いることができる。このような構成によっても、複数のアドレス変換テーブルを用意する構成と同様に、計数率の変動に対応したアドレス変換テーブルの設定、変更を好適に実現することができる。
【００１４】
上記した放射線検出装置において、光電子増倍管は、複数のアノードを有するマルチアノード型に構成され、複数のアノードから抵抗分割回路を介して、検出位置（Ｘ，Ｙ）の情報を含む４つの検出信号を出力するように構成されていることが好ましい。このような構成によれば、光電子増倍管での放射線の検出位置（シンチレータアレイからの蛍光の検出位置）を、４つの検出信号のそれぞれの信号強度から確実に求めることができる。
【００１５】
また、光電子増倍管における計数率の取得については、計数率取得手段が、光電子増倍管からの複数の検出信号を加算した加算検出信号に基づいて、計数率を取得することが好ましい。このように、光電子増倍管からの加算検出信号を用いて計数率を取得することにより、アドレス変換テーブルの設定、変更において参照される計数率を好適に求めることができる。あるいは、計数率の取得において、加算検出信号以外で、計数率の変動を示す他の信号を用いても良い。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の放射線検出装置によれば、Ｎ×Ｍ個のシンチレータ素子を含むシンチレータアレイと、複数の検出信号を出力する位置検出型の光電子増倍管とによって、検出装置を構成し、複数の検出信号から求められた光電子増倍管での検出位置（Ｘ，Ｙ）を、アドレス変換テーブルによって、対応するシンチレータ素子の検出アドレス（ｎ，ｍ）に変換するとともに、光電子増倍管での計数率を取得する計数率取得手段を設け、検出アドレスの導出において、検出位置の検出アドレスへの変換に用いられるアドレス変換テーブルを計数率に基づいて設定することにより、シンチレータアレイでの検出アドレスの特定精度を向上することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】放射線検出装置の一実施形態の構成を模式的に示す図である。
【図２】シンチレータアレイの構成の一例について示す上面図である。
【図３】光電子増倍管での検出位置と、シンチレータアレイでの検出アドレスとの対応関係について示す図である。
【図４】光電子増倍管での検出位置と、シンチレータアレイでの検出アドレスとの対応関係について示す図である。
【図５】光電子増倍管での検出位置と、シンチレータアレイでの検出アドレスとの対応関係について示す図である。
【図６】放射線検出装置の構成の他の例について示す側面図である。
【図７】図１に示した放射線検出装置の具体的な構成の一例を示す図である。
【図８】図１に示した放射線検出装置の具体的な構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面とともに本発明による放射線検出装置の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。
【００１９】
図１は、放射線検出装置の一実施形態の構成を模式的に示す図である。本実施形態による放射線検出装置１００は、入射した放射線を検出して検出信号を出力し、出力された検出信号から放射線の検出位置を特定して、その２次元検出像を取得するものであり、シンチレータアレイ１０と、光電子増倍管２０と、検出位置導出部３０と、計数率取得部４０と、検出アドレス導出部５０とを備えている。
【００２０】
ここで、以下の説明においては、図１に示すように、光電子増倍管２０の検出面２０ａを規定して互いに直交する２軸をＸ軸、Ｙ軸、それらに直交する軸をＺ軸とする。また、図１においては、シンチレータアレイ１０、及び光電子増倍管２０については、その構成を側面図によって示し、検出位置導出部３０、計数率取得部４０、及び検出アドレス導出部５０については、ブロック図によって示している。
【００２１】
シンチレータアレイ１０は、それぞれ入射した放射線に応じて蛍光を発する複数のシンチレータ素子１１によって構成されている。ここで、図２は、シンチレータアレイの構成の一例について示す上面図である。図２に示すように、シンチレータアレイ１０は、Ｎを２以上の整数、Ｍを２以上の整数として、Ｘ方向にＮ個、Ｙ方向にＭ個で２次元アレイ状に配列されたＮ×Ｍ個のシンチレータ素子１１によって構成されている。これらのシンチレータ素子１１のアレイ１０内での位置は、Ｘ方向にｎ番目、Ｙ方向にｍ番目の位置にあることを示すアドレス（ｎ，ｍ）によって特定される。
【００２２】
光電子増倍管２０は、シンチレータアレイ１０が検出面（図中の上面）２０ａ上に配置されており、シンチレータアレイ１０の各シンチレータ素子１１からの蛍光を検出する。図１に示す構成においては、シンチレータアレイ１０は、光電子増倍管２０の検出面２０ａ上にライトガイド１５を介して配置されており、シンチレータアレイ１０、ライトガイド１５、及び光電子増倍管２０がこの順で光学的に接続された構成となっている。
【００２３】
光電子増倍管２０は、Ｘ方向、及びＹ方向の放射線の検出位置（Ｘ，Ｙ）の導出に用いられる複数の検出信号を出力するように構成された２次元位置検出型の光電子増倍管である。この光電子増倍管２０から出力される複数の検出信号は、それぞれシンチレータアレイ１０から出力された蛍光の光電子増倍管２０での検出位置の情報を含んでおり、この蛍光の検出位置が、シンチレータアレイ１０及び位置検出型の光電子増倍管２０による放射線の検出位置（Ｘ，Ｙ）となる。
【００２４】
図１に示す構成においては、位置検出型の光電子増倍管２０は、光電面、ダイノード、及び位置検出が可能な複数のアノードを有するマルチアノード型に構成され、複数のアノードから抵抗分割回路２５を介して、検出位置（Ｘ，Ｙ）の情報を含む４つの検出信号を出力するように構成されている（例えば、特許文献３参照）。また、抵抗分割回路２５からの検出信号は、対応する４つの検出信号出力端子２６から外部へと出力される。なお、図１においては、説明のため、これらの４つの出力端子２６をＸ方向にずらして図示してあるが、これらの出力端子２６は実際には、例えば、光電子増倍管２０の矩形状の検出面２０ａの四隅に対応する位置に設けられる。
【００２５】
光電子増倍管２０から出力される複数の検出信号に対して、信号データの処理、解析を行うために、検出位置導出部３０、及び検出アドレス導出部５０が設けられている。検出位置導出部３０は、光電子増倍管２０から出力される複数の検出信号、例えば検出信号のそれぞれの信号強度に基づいて、検出位置（Ｘ，Ｙ）を導出する。
【００２６】
また、検出アドレス導出部５０は、図２に示すように、導出部３０で導出された検出位置（Ｘ，Ｙ）について、ｎを１以上Ｎ以下の整数、ｍを１以上Ｍ以下の整数として、シンチレータアレイ１０での対応するシンチレータ素子１１を示す検出アドレス（ｎ，ｍ）に変換する。この導出部５０における検出アドレス（ｎ，ｍ）の導出は、検出位置と検出アドレスとの対応関係の情報を含むアドレス変換テーブルを用いて行われる。
【００２７】
図１に示す構成では、これらの導出部３０、５０に加えて、計数率取得部４０が設けられている。計数率取得部４０は、光電子増倍管２０における単位時間当たりの検出イベント数を示す計数率を取得する。この取得部４０における計数率の取得は、例えば、図１に示すように、光電子増倍管２０からの複数の検出信号に基づいて行われる。また、このような構成において、検出アドレス導出部５０は、取得部４０で取得された計数率に基づいてアドレス変換テーブルを設定し、この設定されたアドレス変換テーブルによって、検出位置（Ｘ，Ｙ）を検出アドレス（ｎ，ｍ）に変換することで、シンチレータアレイ１０で放射線が検出されたシンチレータアドレス（クリスタルアドレス）を導出する。
【００２８】
本実施形態による放射線検出装置１００、及びそれを用いた放射線検出による効果について説明する。
【００２９】
図１、図２に示した放射線検出装置１００では、Ｎ×Ｍ個のシンチレータ素子１１を含むシンチレータアレイ１０と、位置検出型の光電子増倍管２０とを用いて検出装置１００を構成する。そして、検出位置導出部３０において、出力端子２６を介して出力された複数の検出信号から光電子増倍管２０での検出位置（Ｘ，Ｙ）を求める。また、検出アドレス導出部５０において、検出位置（Ｘ，Ｙ）を、アドレス変換テーブルによって、シンチレータアレイ１０での対応するシンチレータ素子１１の検出アドレス（ｎ，ｍ）に変換する。これにより、シンチレータアレイ１０における放射線の検出位置に対応する検出アドレスを好適に特定することができる。
【００３０】
さらに、このような構成において、光電子増倍管２０での計数率を取得する計数率取得部４０を設けるとともに、導出部５０での検出アドレスの導出において、検出位置の検出アドレスへの変換に用いられるアドレス変換テーブルを、取得部４０で取得された計数率に基づき、必要に応じて切り換えて設定している。このような構成によれば、放射線検出における検出信号のパイルアップの発生、及びその放射線検出への影響等についての指標となる計数率の変動に応じて、アドレス変換テーブルを最適なテーブルに設定、変更することができる。これにより、シンチレータアレイ１０での検出アドレスの特定精度を向上することが可能となる。
【００３１】
ここで、図１に示した放射線検出装置１００における検出アドレスの特定精度の向上について、図３〜図５を用いて説明する。図３〜図５は、それぞれ、光電子増倍管２０での検出位置と、シンチレータアレイ１０での検出アドレスとの対応関係について示す図である。また、図３〜図５において、実線丸は、光電子増倍管２０での検出位置Ｐ（Ｘ，Ｙ）による２次元のポジションマップを示している。また、破線四角は、Ｎ×Ｍ個のシンチレータ素子１１を含むシンチレータアレイ１０での検出アドレスＳ（ｎ，ｍ）によるアドレスマップを示している。
【００３２】
シンチレータアレイ１０及び位置検出型の光電子増倍管２０を用いた構成では、図３に示すように、光電子増倍管２０での検出位置Ｐとシンチレータアレイ１０での検出アドレスＳとが対応付けられ、この対応関係を記述したアドレス変換テーブルが、例えばルックアップテーブル（ＬＵＴ）として用意される。検出アドレス導出部５０における検出アドレス（ｎ，ｍ）の導出は、このようなアドレス変換テーブルを用いて行われる。
【００３３】
放射線検出の計数率が低く、検出信号のパイルアップが起こらないか、もしくは、パイルアップの発生頻度が充分に低い場合には、上記した単一のアドレス変換テーブルを用いて、検出位置の演算を正確に行うことが可能である。一方、このような構成において、放射線検出の計数率が高くなった場合、光電子増倍管２０からの出力において、２以上の検出信号の一部が時間的に重なり合うパイルアップが発生する。
【００３４】
このようなパイルアップが発生すると、図４（ａ）に示すように、光電子増倍管２０での検出位置Ｐ（Ｘ，Ｙ）によるポジションマップがパイルアップの影響によって変化し、その結果、検出位置Ｐと検出アドレスＳとの対応関係が変動する。図４（ａ）に示した例では、光電子増倍管２０からの複数の検出信号に基づいて導出される検出位置Ｐが、周縁部から中央部に向かってずれることで、ポジションマップの歪みが発生している。このようなポジションマップの歪みは、検出装置が大面積になればなるほど問題となる。
【００３５】
計数率が高い条件下でのこのようなポジションマップの歪みは、例えば、図４（ｂ）に示すような現象を考えれば、理解することができる。ここでは、検出位置Ｐ１の検出イベントによって出力される検出信号に対し、その前の検出位置Ｐ２の検出イベントによる検出信号が時間的に充分に減衰しておらず、それらの検出信号のパイルアップが発生する場合を考える。このとき、検出位置Ｐ１の検出イベントに対して、その前の検出位置Ｐ２のイベントが影響を及ぼし、これによって、検出位置Ｐ１が中央寄りの検出位置Ｐ３にずれて検出されてしまうこととなる。
【００３６】
このような検出位置のずれが、各検出イベントについて起こることにより、図４（ａ）に示すように、光電子増倍管２０での検出位置Ｐ（Ｘ，Ｙ）のポジションマップに歪みが発生する。この場合、図３に示した計数率が低い条件下でのアドレス変換テーブルを適用して、検出位置Ｐ（Ｘ，Ｙ）から検出アドレスＳ（ｎ，ｍ）を導出すると、検出アドレスの特定精度が低下してしまう。また、パイルアップを阻止、または補償することにより、パイルアップの影響の低減を図る構成が考えられる（特許文献１、２参照）。しかしながら、パイルアップを取り除く補償回路では、パイルアップが生じた場合に検出イベントが捨てられるため、そのような場合にカウントの欠損が発生する。また、複雑な補償回路をＡＳＩＣ化する必要があり、技術的に困難な点がある。
【００３７】
これに対して、上記した放射線検出装置１００では、図５に、図４（ａ）に示した条件下でアドレスマップのセグメントを切り直した状態を示すように、計数率取得部４０で取得された計数率に応じて、検出位置Ｐと検出アドレスＳとの対応関係を記述したアドレス変換テーブルを切り換える。このような構成によれば、計数率の変動にかかわらず、検出アドレスの特定精度を向上することができ、計数率によるポジションマップの変化に追従して、ダイナミックレンジが広い放射線検出装置を実現することが可能となる。
【００３８】
放射線検出装置１００において、位置検出型の光電子増倍管２０については、上記したように、複数のアノードを有するマルチアノード型であって、複数のアノードから抵抗分割回路２５を介して、検出位置の情報を含む４つの検出信号を出力するように構成されていることが好ましい。このような構成によれば、光電子増倍管２０での放射線の検出位置（Ｘ，Ｙ）（シンチレータアレイからの蛍光の検出位置）を、４つの検出信号のそれぞれの信号強度から確実に求めることができる。
【００３９】
検出アドレス導出部５０において検出アドレスの導出に用いられる計数率に応じたアドレス変換テーブルは、導出部５０にあらかじめ用意されたデータを用いて設定される。具体的には、例えば、検出アドレス導出部５０が、計数率に応じたアドレス変換テーブルとして、あらかじめ用意された複数のアドレス変換テーブルを有する構成を用いることができる。このような構成によれば、計数率の変動に対応したアドレス変換テーブルの設定、変更を好適に実現することができる。
【００４０】
あるいは、検出アドレス導出部５０が、計数率に応じてアドレス変換テーブルを算出するためにあらかじめ用意されたテーブル算出用データを有する構成を用いても良い。このような構成によっても、複数のアドレス変換テーブルを用意する構成と同様に、計数率の変動に対応したアドレス変換テーブルの設定、変更を好適に実現することができる。
【００４１】
また、光電子増倍管２０における計数率の取得については、計数率取得部４０が、光電子増倍管２０からの複数の検出信号を加算した加算検出信号に基づいて、計数率を取得することが好ましい。このように、光電子増倍管２０からの加算検出信号を用いて計数率を取得することにより、アドレス変換テーブルの設定、変更において参照される計数率を好適に求めることができる。あるいは、計数率の取得において、加算検出信号以外で、計数率の変動を示す他の信号を用いても良い。
【００４２】
なお、シンチレータアレイ１０、及び位置検出型の光電子増倍管２０を用いた検出装置の構成については、具体的には、図１に示した構成に限らず、様々な構成を用いることが可能である。そのような放射線検出装置の一例を図６に示す。
【００４３】
図６は、放射線検出装置の構成の他の例について示す側面図である。図６に示す構成では、それぞれ図１と同様の構成を有する３つの検出装置１０１、１０２、１０３を並べて連結することで、全体の放射線検出装置を構成している。また、ここでは、シンチレータアレイ１０、及びライトガイド１５については、３つの検出装置１０１〜１０３の全体で一体の構成とし、ライトガイド１５のシンチレータアレイ１０とは反対側に、３つの光電子増倍管２０を位置をずらして接続する構成としている。このような構成においても、図１に示した検出位置導出部３０、計数率取得部４０、及び検出アドレス導出部５０による構成を適用することが可能である。
【００４４】
図１に示した構成の放射線検出装置１００において、位置検出型の光電子増倍管２０としては、例えば８×８＝６４ｃｈ、または１６×１６＝２５６ｃｈで、２次元アレイ状に配列された複数のアノードを有するマルチアノード型の光電子増倍管を用いることができる。光電子増倍管２０での検出面積は、様々に設定可能であるが、例えば４４．７ｍｍ×４４．７ｍｍである。また、図６に示したように３つの光電子増倍管を連結して用いる場合には、その全体での検出面積は、例えば４４．７ｍｍ×１５１．１ｍｍである。また、光電子増倍管における位置分解能は、典型的には例えば、視野中心部分において２．５ｍｍ以下である。
【００４５】
また、光電子増倍管２０の検出面２０ａ上に配置されるシンチレータアレイ１０を構成するシンチレータ素子１１については、様々な結晶種類、サイズのシンチレータを用いて良いが、例えば、Ｘ方向に幅１．２７５ｍｍ、Ｙ方向に幅２．６７５ｍｍ、Ｚ方向に高さ７ｍｍのＬＹＳＯ結晶を用いることができる。また、この場合、シンチレータアレイ１０を構成するシンチレータ素子１１の個数は、上記の光電子増倍管２０に対して、Ｘ方向にＮ＝３５個、Ｙ方向にＭ＝１７個で、全体でＮ×Ｍ＝５９５個である。
【００４６】
このような構成において、検出信号のパイルアップによるポジションマップの歪みなどの影響は、例えば計数率が１４０ｋｃｐｓ以上になると顕著になる。また、上記したようにアドレス変換テーブルを計数率によって切り換える構成は、マルチアノード型の光電子増倍管でのアノードのサイズに比べて、シンチレータ素子の結晶サイズが小さい場合に、特に有効である。
【００４７】
図１に示した放射線検出装置１００の具体的な構成について、さらに説明する。図７及び図８は、図１に示した放射線検出装置の具体的な構成の一例を示す図である。本構成例では、光電子増倍管２０として、８×８＝６４ｃｈのマルチアノード型で４つの出力端子を有する光電子増倍管を想定している。なお、図７、図８では、シンチレータアレイ１０等については図示を省略している。
【００４８】
図７に示すように、光電子増倍管２０においてＸ方向、Ｙ方向に８×８で２次元アレイ状に配列されたアノードからの信号は、アノード出力２１を介してそれぞれ出力される。８×８のアノード出力２１からの信号は、複数の抵抗２２を所定の配列によって接続した抵抗分割回路２５を介して、図中の右上の出力端子２６ａからの検出信号Ａ、左上の出力端子２６ｂからの検出信号Ｂ、右下の出力端子２６ｃからの検出信号Ｃ、及び左下の出力端子２６ｄからの検出信号Ｄの４つの検出信号として出力される。
【００４９】
光電子増倍管２０の出力端子２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄからの検出信号Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、図７、図８に示すように、それぞれ対応する増幅器２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄを介して検出位置導出部３０へと入力され、導出部３０において、光電子増倍管２０での検出位置（Ｘ，Ｙ）の導出に用いられる。図７に示した構成では、検出位置のＸ座標、及びＹ座標は、それぞれ下記の式
Ｘ＝（Ａ＋Ｃ）／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）
Ｙ＝（Ａ＋Ｂ）／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）
によって求められる。
【００５０】
検出位置導出部３０は、Ａ＋Ｃ演算部３１、Ａ＋Ｂ演算部３２、Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ演算部３３、Ｘ位置演算部３６、及びＹ位置演算部３７を有している。Ａ＋Ｃ演算部３１には、検出信号Ａ、Ｃが入力されており、加算検出信号Ａ＋Ｃを生成して、Ｘ位置演算部３６へと出力する。Ａ＋Ｂ演算部３２には、検出信号Ａ、Ｂが入力されており、加算検出信号Ａ＋Ｂを生成して、Ｙ位置演算部３７へと出力する。Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ演算部３３には、検出信号Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが入力されており、加算検出信号Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄを生成して、Ｘ位置演算部３６及びＹ位置演算部３７の双方へと出力する。
【００５１】
Ｘ位置演算部３６は、演算部３１からの加算検出信号Ａ＋Ｃ、及び演算部３３からの加算検出信号Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄを用い、上記の式によって、検出位置のＸ座標を導出する。Ｙ位置演算部３７は、演算部３２からの加算検出信号Ａ＋Ｂ、及び演算部３３からの加算検出信号Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄを用い、上記の式によって、検出位置のＹ座標を導出する。また、Ｘ位置演算部３６及びＹ位置演算部３７は、例えばＡ−Ｄ変換器によって構成される。演算部３６、３７で導出された検出位置のＸ座標、Ｙ座標は、検出アドレス導出部５０へと入力され、導出部５０において、検出アドレス（ｎ，ｍ）の導出に用いられる。
【００５２】
また、演算部３３で生成された加算検出信号Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄは、計数率取得部４０にも入力されている。計数率取得部４０は、光電子増倍管２０からの４つの検出信号の全てを加算した加算検出信号Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄによって検出イベントをカウントすることで、光電子増倍管２０での単位時間当たりの検出イベント数を示すシングル計数率を取得する。
【００５３】
検出アドレス導出部５０は、アドレス変換部５１、変換データ記憶部５２、エネルギー算出部５３、及びエネルギー選択部５４を有している。アドレス変換部５１には、検出位置導出部３０で求められた検出位置のＸ座標及びＹ座標が入力されており、この検出位置（Ｘ，Ｙ）に基づき、検出位置に対応するシンチレータアレイ１０でのシンチレータ素子１１を示す検出アドレス（ｎ，ｍ）を導出する。この変換部５１で求められた検出アドレスは、放射線の検出結果として、外部（例えば後段の回路）へと出力される。
【００５４】
特に、本構成例では、アドレス変換部５１は、計数率取得部４０で取得された計数率に基づいてアドレス変換テーブルを設定または変更し、設定されたアドレス変換テーブルを用いて、検出位置（Ｘ，Ｙ）を検出アドレス（ｎ，ｍ）に変換する。これにより、放射線の検出イベントの計数率に応じて、最適なアドレス変換テーブルによって検出アドレスを正確に特定することができる。また、図８に示した構成では、アドレス変換部５１に対して変換データ記憶部５２が設けられており、アドレス変換テーブルの設定、変更に必要なデータは、記憶部５２にあらかじめ用意されている。
【００５５】
検出アドレスの導出において、計数率に応じたアドレス変換テーブルとしてあらかじめ用意された複数のアドレス変換テーブルを用いる場合には、変換データ記憶部５２には、それらの複数のアドレス変換テーブルがルックアップテーブルとして格納される。アドレス変換部５１は、計数率取得部４０で取得された計数率を参照し、変換データ記憶部５２に用意された複数のアドレス変換テーブルから、最適なテーブルを選択する。
【００５６】
また、検出アドレスの導出において、計数率に応じてアドレス変換テーブルを算出するためのテーブル算出用データを用いる場合には、変換データ記憶部５２には、そのテーブル算出用データが格納される。アドレス変換部５１は、計数率取得部４０で取得された計数率を参照し、変換データ記憶部５２に用意されたテーブル算出用データにより、最適なアドレス変換テーブルを算出する。
【００５７】
この場合のテーブル算出用データとして、具体的には、例えば、計数率によってパラメータ化、一般化したアドレス変換テーブルを用意しておく構成を用いることができる。あるいは、テーブル算出用データとして、低計数率側と高計数率側とで２個、あるいは３個以上で所定個数のアドレス変換テーブルを用意しておき、それらのテーブルを用いた補間演算等によって中間のアドレス変換テーブルを作成する構成を用いても良い。なお、複数のアドレス変換テーブルを用いる構成、及びテーブル算出用データを用いる構成のいずれにおいても、それらのデータは、計数率に応じてあらかじめ実測によって取得して、変換データ記憶部５２に保持しておくことが好ましい。
【００５８】
また、本構成例では、検出アドレス導出部５０において、さらに、エネルギー算出部５３、及びエネルギー選択部５４が設けられている。ここで、光電子増倍管２０から出力される検出信号の波高値は、検出された放射線のエネルギーに応じて変化するが、この波高値も、検出位置（Ｘ，Ｙ）に依存して異なる値となる場合がある。エネルギー算出部５３は、あらかじめ用意された補正式、あるいはルックアップテーブル等を用いて、検出位置に応じたエネルギー値または波高値の補正を行う。なお、このようなエネルギー値の補正については、不要であれば行わない構成としても良い。また、エネルギー値の補正についても、計数率に応じてテーブル等を切り換える構成としても良い。
【００５９】
また、エネルギー選択部５４は、エネルギー算出部５３で補正、算出されたエネルギー値に対して、許容されるエネルギー値の範囲を示すエネルギーウィンドウを適用する。そして、その検出イベントでのエネルギー値が設定されたウィンドウ内であれば、それを示す信号を外部（例えば後段の回路）へと出力する。
【００６０】
本発明による放射線検出装置は、上記した実施形態、及び構成例に限られるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、シンチレータアレイ、位置検出型の光電子増倍管を含む放射線検出の構成については、図１、図６に示した構成以外にも、具体的には様々な構成を用いて良い。また、シンチレータアレイと光電子増倍管との間のライトガイドについては、不要であれば設けない構成としても良い。また、計数率取得部、検出位置導出部、検出アドレス導出部の構成についても、図７、図８に示した構成はその一例を示すものであり、具体的には上記構成以外にも様々な構成を用いることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、シンチレータアレイと位置検出型の光電子増倍管とを備える構成において、シンチレータアレイでの検出アドレスの特定精度を向上することが可能な放射線検出装置として利用可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１００、１０１〜１０３…放射線検出装置、１０…シンチレータアレイ、１１…シンチレータ素子、１５…ライトガイド、２０…位置検出型の光電子増倍管、２１…アノード出力、２２…抵抗、２５…抵抗分割回路、２６、２６ａ〜２６ｄ…検出信号出力端子、２８ａ〜２８ｄ…増幅器、
３０…検出位置導出部、３１…Ａ＋Ｃ演算部、３２…Ａ＋Ｂ演算部、３３…Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ演算部、３６…Ｘ位置演算部、３７…Ｙ位置演算部、４０…計数率取得部、５０…検出アドレス導出部、５１…アドレス変換部、５２…変換データ記憶部、５３…エネルギー算出部、５４…エネルギー選択部。
【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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