(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体から放出された放射線の入射により光を発する第１蛍光体層、及び、前記第１蛍光体層で発せられた光を検出する第１受光素子層を有し、所定線を中心線とする第１円周上に、前記第１蛍光体層が前記第１受光素子層に対して内側となるように複数配置された第１放射線検出器と、
前記被検体から放出された放射線の入射により光を発する第２蛍光体層、及び、前記第２蛍光体層で発せられた光を検出する第２受光素子層を有し、前記所定線を中心線とし、かつ、前記第１円周よりも径が大きい第２円周上に、前記第２蛍光体層が前記第２受光素子層に対して内側となるように複数配置された第２放射線検出器と、を備え、
前記第１及び前記第２円周の径方向において隣り合う前記第１放射線検出器及び前記第２放射線検出器では、前記第１及び第２円周の接線方向において前記第２蛍光体層の幅が前記第１蛍光体層の幅よりも大きくなっており、
前記第１及び前記第２円周の径方向において隣り合う前記第１放射線検出器及び前記第２放射線検出器は、前記所定線に平行な方向から見た場合に、前記第１及び前記第２蛍光体層が外側に向かって末広がりとなるように配置されており、
前記第１及び前記第２蛍光体層を構成する検出セグメントは、前記第１及び第２円周の接線方向における幅が互いに等しい、ＰＥＴ装置。
【請求項２】
前記第１及び前記第２円周の径方向において隣り合う前記第１放射線検出器及び前記第２放射線検出器は、前記第１及び第２円周の径方向に延在する線に関して前記第１及び前記第２蛍光体層が略線対称の末広がりとなるように配置されている、請求項１に記載のＰＥＴ装置。
【請求項３】
前記第１及び前記第２円周の径方向において隣り合う前記第１放射線検出器及び前記第２放射線検出器ごとに、少なくとも前記第１及び前記第２蛍光体層並びに前記第１及び前記第２受光素子層を収容する遮光ケースを更に備える、請求項１又は２に記載のＰＥＴ装置。
【請求項４】
放射線の入射により光を発する第１蛍光体層、及び、前記第１蛍光体層で発せられた光を検出する第１受光素子層を有し、前記第１蛍光体層が前記第１受光素子層に対して一方の側となるように、配置された第１放射線検出器と、
放射線の入射により光を発する第２蛍光体層、及び、前記第２蛍光体層で発せられた光を検出する第２受光素子層を有し、前記第２蛍光体層が前記第２受光素子層に対して前記一方の側となるように、前記第１放射線検出器に対して他方の側に配置された第２放射線検出器と、を備え、
前記第１放射線検出器及び前記第２放射線検出器では、前記第１放射線検出器と前記第２放射線検出器との配列方向に垂直な所定方向において、前記第２蛍光体層の幅が前記第１蛍光体層の幅よりも大きくなっており、
前記第１放射線検出器及び前記第２放射線検出器は、前記配列方向及び前記所定方向に垂直な方向から見た場合に、前記第１及び前記第２蛍光体層が前記第１放射線検出器の側から前記第２放射線検出器の側に向かって末広がりとなるように配置されており、
前記第１及び前記第２蛍光体層を構成する検出セグメントは、前記所定方向における幅が互いに等しい、放射線検出器ユニット。
【請求項５】
前記第１放射線検出器及び前記第２放射線検出器の少なくとも前記第１及び前記第２蛍光体層並びに前記第１及び前記第２受光素子層を収容する遮光ケースを更に備える、請求項４に記載の放射線検出器ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＥＴ装置及び放射線検出器ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＤＯＩ（Depth  Of  Interaction）技術に基づく放射線検出器が適用されたＰＥＴ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このようなＰＥＴ装置では、リング状に配列された放射線検出器間に隙間が生じる場合があり、その場合には、放射線検出器間に生じた隙間が放射線に対する不感領域となって、放射線の検出感度の低下を招くおそれがある。特に、小動物等を対象とするためにリング径が小さくされたＰＥＴ装置ほど、不感領域の割合が高くなる傾向がある。
【０００３】
このような不感領域の割合を低くするために、放射線の入射により光を発する蛍光体層がテーパ形状とされた放射線検出器をＰＥＴ装置に適用することが提案されている（例えば、非特許文献１参照）。このようなＰＥＴ装置では、蛍光体層が外側に向かって末広がりとなるように放射線検出器がリング状に配列されることで、不感領域の割合が低くされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００９／１２５４８０号
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Y.Yang  et  al，“Tapered  LSO  arrays  for  small  animal  PET”，Phys.Med.Biol.，56(2011)139-153．
【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、蛍光体層がテーパ形状とされた放射線検出器が適用されたＰＥＴ装置にあっては、蛍光体層を構成する検出セグメントの幅が外側ほど大きくなるため、ＰＥＴ装置としての解像度（空間分解能）が劣化するおそれがある。
【０００７】
そこで、本発明は、放射線の検出感度及び解像度が高いＰＥＴ装置、及び、ＰＥＴ装置に適用された際に放射線の検出感度及び解像度を高くすることができる放射線検出器ユニット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】
【０００８】
本発明のＰＥＴ装置は、被検体から放出された放射線の入射により光を発する第１蛍光体層、及び、第１蛍光体層で発せられた光を検出する第１受光素子層を有し、所定線を中心線とする第１円周上に、第１蛍光体層が第１受光素子層に対して内側となるように複数配置された第１放射線検出器と、被検体から放出された放射線の入射により光を発する第２蛍光体層、及び、第２蛍光体層で発せられた光を検出する第２受光素子層を有し、所定線を中心線とし、かつ、第１円周よりも径が大きい第２円周上に、第２蛍光体層が第２受光素子層に対して内側となるように複数配置された第２放射線検出器と、を備え、第１及び第２円周の径方向において隣り合う第１放射線検出器及び第２放射線検出器では、第１及び第２円周の接線方向において第２蛍光体層の幅が第１蛍光体層の幅よりも大きくなっており、第１及び第２円周の径方向において隣り合う第１放射線検出器及び第２放射線検出器は、所定線に平行な方向から見た場合に、第１及び第２蛍光体層が外側に向かって末広がりとなるように配置されており、第１及び第２蛍光体層を構成する検出セグメントは、第１及び第２円周の接線方向における幅が互いに等しい。
【０００９】
このＰＥＴ装置では、第１及び第２蛍光体層が外側に向かって末広がりとなるように、径方向において隣り合う第１及び第２放射線検出器が配置されている。これにより、円周方向において隣り合う放射線検出器間の領域が小さくなるため、放射線の検出感度が高くなる。更に、径方向に第１及び第２放射線検出器が配置されている。これにより、径方向において検出セグメントが小さくなり、かつ、外側の第２放射線検出器において検出セグメントの幅を広くする必要がないため、解像度が高くなる。
【００１０】
ここで、第１及び第２円周の径方向において隣り合う第１放射線検出器及び第２放射線検出器は、第１及び第２円周の径方向に延在する線に関して第１及び第２蛍光体層が略線対称の末広がりとなるように配置されていることが好ましい。これによれば、円周方向において隣り合う放射線検出器同士をより近づけて配置することができ、当該隣り合う放射線検出器間の領域を一層小さくすることができる。
【００１１】
また、第１及び第２円周の径方向において隣り合う第１放射線検出器及び第２放射線検出器ごとに、少なくとも第１及び第２蛍光体層並びに第１及び第２受光素子層を収容する遮光ケースを更に備えることが好ましい。これによれば、別々の遮光ケースに収容されている場合と比べて、径方向において隣り合う第１蛍光体層と第２蛍光体層との距離が短くなるため、この点も高解像度化に寄与することになる。
【００１２】
また、本発明の放射線検出器ユニットは、放射線の入射により光を発する第１蛍光体層、及び、第１蛍光体層で発せられた光を検出する第１受光素子層を有し、第１蛍光体層が第１受光素子層に対して一方の側となるように、配置された第１放射線検出器と、放射線の入射により光を発する第２蛍光体層、及び、第２蛍光体層で発せられた光を検出する第２受光素子層を有し、第２蛍光体層が第２受光素子層に対して一方の側となるように、第１放射線検出器に対して他方の側に配置された第２放射線検出器と、を備え、第１放射線検出器及び第２放射線検出器では、第１放射線検出器と第２放射線検出器との配列方向に垂直な所定方向において、第２蛍光体層の幅が第１蛍光体層の幅よりも大きくなっており、第１放射線検出器及び第２放射線検出器は、配列方向及び所定方向に垂直な方向から見た場合に、第１及び第２蛍光体層が第１放射線検出器の側から第２放射線検出器の側に向かって末広がりとなるように配置されており、第１及び前記第２蛍光体層を構成する検出セグメントは、所定方向における幅が互いに等しい。
【００１３】
この放射線検出器ユニットを、第１及び第２蛍光体層が外側に向かって末広がりとなるようにリング状に複数配置すれば、隣り合う放射線検出器ユニット間の領域（すなわち、円周方向において隣り合う放射線検出器間の領域）が小さくなるため、ＰＥＴ装置における放射線の検出感度が高くなる。更に、放射線検出器ユニットのそれぞれでは、径方向に第１及び第２放射線検出器が配置されることになる。これにより、径方向において検出セグメントが小さくなり、かつ、外側の第２放射線検出器において検出セグメントの幅を広くする必要がないため、ＰＥＴ装置としての解像度が高くなる。
【００１４】
また、第１放射線検出器及び第２放射線検出器の少なくとも第１及び第２蛍光体層並びに第１及び第２受光素子層を収容する遮光ケースを更に備えることが好ましい。これにより、別々の遮光ケースに収容されている場合と比べて、径方向において隣り合う第１蛍光体層及び第２蛍光体層との距離が短くなるため、この点もＰＥＴ装置としての高解像度化に寄与することになる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、放射線の検出感度及び解像度が高いＰＥＴ装置、及び、ＰＥＴ装置に適用された際に放射線の検出感度及び解像度を高くすることができる放射線検出器ユニットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態のＰＥＴ装置の概略図である。
【図２】図１のＰＥＴ装置のガントリの断面図である。
【図３】図２の放射線検出器ユニットの斜視図である。
【図４】図３の放射線検出器の分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において同一部分又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態のＰＥＴ装置の概略図である。図１に示されるように、ＰＥＴ装置１は、マウスのような小動物等である被検体Ｔが載置されるベッド（図示せず）と、断面円形状の開口を有するガントリ２と、ガントリ２で検出されたデータが転送される画像処理部３と、を備えている。このＰＥＴ装置１は、複数のスライス位置において被検体Ｔの断層像を取得するために、陽電子放出核種（陽電子を放出する放射性同位元素）で標識された薬剤が投与された被検体Ｔから放出されるγ線等の放射線を検出する装置である。
【００１９】
図２は、図１のＰＥＴ装置のガントリの断面図であり、図３は、図２の放射線検出器ユニットの斜視図である。図２に示されるように、ＰＥＴ装置１のガントリ２においては、所定線Ｌ０を中心線とする円周上に、複数の放射線検出器ユニット４が互いに接触するように配列されている。各放射線検出器ユニット４は、放射線検出器１０，２０，３０，４０及び遮光ケース５０を備えている。
【００２０】
図２及び図３に示されるように、放射線検出器１０は、被検体Ｔから放出された放射線の入射により光を発する蛍光体層１１と、蛍光体層１１で発せられた光を検出する受光素子層１２と、蛍光体層１１及び受光素子層１２を支持する支持基板１４と、を備えている。更に、支持基板１４には、処理回路１３が搭載されている。処理回路１３は、受光素子層１２から出力された電気信号を処理し、画像処理部３に転送する。放射線検出器１０は、所定線Ｌ０を中心線とする円周Ｃ１上に、蛍光体層１１が受光素子層１２に対して内側となるように複数配置されている。
【００２１】
放射線検出器２０は、被検体Ｔから放出された放射線の入射により光を発する蛍光体層２１と、蛍光体層２１で発せられた光を検出する受光素子層２２と、蛍光体層２１及び受光素子層２２を支持する支持基板２４と、を備えている。更に、支持基板２４には、処理回路２３が搭載されている。処理回路２３は、受光素子層２２から出力された電気信号を処理し、画像処理部３に転送する。放射線検出器２０は、所定線Ｌ０を中心線とし、かつ、円周Ｃ１よりも径が大きい円周Ｃ２上に、蛍光体層２１が受光素子層２２に対して内側となるように複数配置されている。
【００２２】
放射線検出器３０は、被検体Ｔから放出された放射線の入射により光を発する蛍光体層３１と、蛍光体層３１で発せられた光を検出する受光素子層３２と、蛍光体層３１及び受光素子層３２を支持する支持基板３４と、を備えている。更に、支持基板３４には、処理回路３３が搭載されている。処理回路３３は、受光素子層３２から出力された電気信号を処理し、画像処理部３に転送する。放射線検出器３０は、所定線Ｌ０を中心線とし、かつ、円周Ｃ２よりも径が大きい円周Ｃ３上に、蛍光体層３１が受光素子層３２に対して内側となるように複数配置されている。
【００２３】
放射線検出器４０は、被検体Ｔから放出された放射線の入射により光を発する蛍光体層４１と、蛍光体層４１で発せられた光を検出する受光素子層４２と、蛍光体層４１及び受光素子層４２を支持する支持基板４４と、を備えている。更に、支持基板４４には、処理回路４３が搭載されている。処理回路４３は、受光素子層４２から出力された電気信号を処理し、画像処理部３に転送する。放射線検出器４０は、所定線Ｌ０を中心線とし、かつ、円周Ｃ３よりも径が大きい円周Ｃ４上に、蛍光体層４１が受光素子層４２に対して内側となるように複数配置されている。
【００２４】
ここで、放射線検出器１０，２０，３０，４０の構成について、放射線検出器１０を例にしてより具体的に説明する。図４は、図３の放射線検出器の分解斜視図である。図４に示されるように、受光素子層１２は、ＭＰＰＣ（Multi-Pixel  Photon  Counter）又はＡＰＤ（avalanche  photodiode）等であり、二次元状に配列された画素１６を有している。受光素子層１２は、支持基板１４上において処理回路１３と電気的に接続されている。蛍光体層１１は、検出セグメントを構成する柱状のシンチレータ用単結晶１５が受光素子層１２の画素１６と対応するように二次元状に配列されたものである。受光素子層１２と蛍光体層１１とは、直接、又は、屈折率整合材等を介して光学結合されることにより、互いに接続されている。
【００２５】
放射線検出器２０，３０，４０も放射線検出器１０と同様に構成されている。ただし、図２及び図３に示されるように、円周Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の接線方向（以下、単に「接線方向」という）において、放射線検出器２０の蛍光体層２１の幅は、放射線検出器１０の蛍光体層１１の幅よりも大きくなっている。同様に、接線方向において、放射線検出器３０の蛍光体層３１の幅は、放射線検出器２０の蛍光体層２１の幅よりも大きくなっており、放射線検出器４０の蛍光体層４１の幅は、放射線検出器３０の蛍光体層３１の幅よりも大きくなっている。
【００２６】
そして、各放射線検出器ユニット４では、円周Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の径方向（以下、単に「径方向」という）において隣り合う放射線検出器１０，２０，３０，４０が、所定線Ｌ０に平行な方向から見た場合に、蛍光体層１１，２１，３１，４１が外側に向かって末広がりとなるように配置されている。ここでは、蛍光体層１１，２１，３１，４１は、径方向に延在する線Ｌ１に関して略線対称の末広がりとなるように配置されている。この状態で、放射線検出器１０，２０，３０，４０の蛍光体層１１，２１，３１，４１及び受光素子層１２，２２，３２，４２並びに支持基板１４，２４，３４，４４の一部（処理回路１３，２３，３３，４３を除く部分）は、同一の遮光ケース５０に収容されている。遮光ケース５０によって、外乱光が放射線検出器１０，２０，３０，４０に入射することが防止される。
【００２７】
以上説明したように、放射線検出器ユニット４が適用されたＰＥＴ装置１では、蛍光体層１１，２１，３１，４１が外側に向かって、かつ、線Ｌ１に関して略線対称の末広がりとなるように、径方向において隣り合う放射線検出器１０，２０，３０，４０が配置されている。これにより、円周方向において隣り合う放射線検出器１０，２０，３０，４０間の領域が小さくなるため、放射線の検出感度が高くなる。すなわち、従来のＰＥＴ装置に比べ、定量性が向上したデータを得ることができる。更に、径方向に放射線検出器１０，２０，３０，４０が配置されている。これにより、径方向において検出セグメントが小さくなり、かつ、外側の放射線検出器において検出セグメントの幅を広くする必要がないため、解像度が高くなる。これらの構成を備えるＰＥＴ装置１によれば、被検体Ｔが比較的大きなものである場合に、視野周辺の解像度が低下しにくいＤＯＩ技術の利点が発揮される。しかも、径方向において隣り合う放射線検出器１０，２０，３０，４０ごとに、少なくとも蛍光体層１１，２１，３１，４１及び受光素子層１２，２２，３２，４２を収容する同一の遮光ケース５０に収容されている。これにより、別々の遮光ケースに収容されている場合と比べて、径方向において隣り合う蛍光体層１１，２１，３１，４１間の距離が短くなるため、この点も高解像度化に寄与することになる。
【００２８】
ＰＥＴ装置１は、放射線検出器１０，２０，３０，４０により検出されたデータが画像処理部３に転送されて画像が再構成される。このとき、ＰＥＴ装置１では、放射線検出器１０，２０，３０，４０が規則的に配列される態様とされているため、画像処理部３における画像の再構成を行いやすい。また、従来の同時計数回路を適用することが可能である。
【００２９】
本実施形態のＰＥＴ装置１及び放射線検出器ユニット４において、受光素子層１２，２２，３２，４２は、原子番号が小さい元素からなるためγ線の吸収がなく、本実施形態のように放射線検出器を多段に組んだ場合であっても放射線の検出感度の劣化が防止される。また、放射線検出器１０，２０，３０，４０は同一の遮光ケース５０に収容されているため、ＰＥＴ装置に組み込まれる前にあっては、放射線検出器ユニット４が一つのパッケージとして製造及び販売される過程において、取扱いに優れる。
【００３０】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではない。例えば、上記実施形態では放射線検出器ユニットとして放射線検出器を径方向に４段重ねた態様を示したが、放射線検出器を重ねる段数は特に制限されず、４段より少なくしても多くしてもよい。
【符号の説明】
【００３１】
１…ＰＥＴ装置、４…放射線検出器ユニット、１０，２０，３０，４０…放射線検出器、１１，２１，３１，４１…蛍光体層、１２，２２，３２，４２…受光素子層、５０…遮光ケース、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４…円周、Ｌ０…所定線、Ｌ１…径方向に延在する線、Ｔ…被検体。
【図１】
0005851733.tif 000002
【図２】
0005851733.tif 000003
【図３】
0005851733.tif 000004
【図４】
0005851733.tif 000005