(57)【要約】  この発明の放射線検出器１の有するシンチレータ２において、シンチレータ結晶層２Ｂにおける第１反射板ｒｂの配列方向の全幅とシンチレータ結晶層２Ｃにおける第１反射板ｒｃの配列方向の全幅とが同一となるようにシンチレータ結晶層２Ｂに設けられた互いに隣接する第１反射板ｒｂの間隔は、シンチレータ結晶層２Ｃに設けられた互いに隣接する第１反射板ｒｃの間隔よりも広くなっている。このように構成することで、シンチレータ２側端部の空間分解能が向上する。
2009098753.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線源から放射された放射線を蛍光に変換するシンチレータと、
前記シンチレータからの蛍光を検知する蛍光検出手段とを備えた放射線検出器において、
前記シンチレータはブロック状のシンチレータ結晶を二次元的に配列して構成されたシンチレータ結晶層が前記蛍光検出手段に向かう方向に積層されて構成され、
前記シンチレータ結晶層は前記シンチレータ結晶の間隙に挿入され互いに平行となっている複数枚の第１反射板を有し、
更に前記シンチレータ結晶層は前記第１反射板に直交し前記シンチレータ結晶の間隙に挿入され互いに平行となっている複数の第２反射板を有し、
前記シンチレータは第１シンチレータ結晶層と、この第１シンチレータ結晶層よりも第１反射板の枚数が多い第２シンチレータ結晶層とを少なくとも備え、
前記第１シンチレータ結晶層における前記第１反射板の配列方向の全幅と前記第２シンチレータ結晶層における前記第１反射板の配列方向の全幅とが同一となるように前記第１シンチレータ結晶層に設けられた互いに隣接する第１反射板の間隔は前記第２シンチレータ結晶層に設けられた互いに隣接する第１反射板の間隔よりも広くなっていることを特徴とする放射線検出器。
【請求項２】
請求項１に記載の放射線検出器において、
前記シンチレータは第３シンチレータ結晶層と第３シンチレータ結晶層よりも前記第２反射板の枚数が多い第４シンチレータ結晶層とを少なくとも備え、
前記第３シンチレータ結晶層における前記第２反射板の配列方向の全幅と前記第４シンチレータ結晶層における前記第２反射板の配列方向の全幅とが同一となるように前記第３シンチレータ結晶層に設けられた互いに隣接する第２反射板の間隔は前記第４シンチレータ結晶層に設けられた互いに隣接する第２反射板の間隔よりも広くなっていることを特徴とする放射線検出器。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の放射線検出器において、
前記第１反射板の各々と前記第２反射板の各々とには前記蛍光検出手段の向かう方向に沿って複数の溝が形成されており、
前記第１反射板と前記第２反射板との各々に設けられた溝が嵌合して反射板格子枠体を形成することにより前記第１反射板と前記第２反射板とが一体化されていることを特徴とする放射線検出器。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の放射線検出器において、
前記反射板格子枠体が有する反射板格子よって分割された区画の各々には４個のシンチレータ結晶が挿入されていることを特徴とする放射線検出器。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の放射線検出器において、
前記第１シンチレータ結晶層において前記シンチレータの側端面の一端側に位置する第１反射板と前記一端側に位置する第１反射板に隣接する第１反射板との間隔を最大として前記一端側に位置する第１反射板から前記シンチレータの中心部に向かうにしたがって互いに隣接する第１反射板の間隔が次第に狭くなっていることを特徴とする放射線検出器。
【請求項６】
請求項２ないし請求項５のいずれかに記載の放射線検出器において、
前記第３シンチレータ結晶層において前記シンチレータの側端面の一端側に位置する第２反射板と前記一端側に位置する第２反射板に隣接する第２反射板との間隔を最大として前記一端側に位置する第２反射板から前記シンチレータの中心部に向かうにしたがって互いに隣接する第２反射板の間隔が次第に狭くなっていることを特徴とする放射線検出器。
【請求項７】
請求項１ないし請求項４、および請求項６のいずれかに記載の放射線検出器において、
前記第１シンチレータ結晶層において前記シンチレータの側端面の一端側に位置する第１反射板と前記一端側に位置する第１反射板に隣接する第１反射板との間隔を最小として前記一端側に位置する第１反射板から前記シンチレータの中心部に向かうにしたがって互いに隣接する第１反射板の間隔が次第に広くなっていることを特徴とする放射線検出器。
【請求項８】
請求項２ないし請求項５、および請求項７のいずれかに記載の放射線検出器において、
前記第３シンチレータ結晶層において前記シンチレータの側端面の一端側に位置する第２反射板と前記一端側に位置する第２反射板に隣接する第２反射板との間隔を最小として前記一端側に位置する第２反射板から前記シンチレータの中心部に向かうにしたがって互いに隣接する第２反射板の間隔が次第に広くなっていることを特徴とする放射線検出器。
【請求項９】
請求項１ないし請求項４，請求項６、および請求項８のいずれかに記載の放射線検出器において、
前記第１シンチレータ結晶層において互いに隣接する第１反射板の間隔が同一なものとなっていることを特徴とする放射線検出器。
【請求項１０】
請求項２ないし請求項５，請求項７、および請求項９のいずれかに記載の放射線検出器において、
前記第３シンチレータ結晶層において互いに隣接する第２反射板の間隔が同一なものとなっていることを特徴とする放射線検出器。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載の放射線検出器において、
前記シンチレータを構成するシンチレータ結晶の各々を囲むように前記蛍光を透過する透過材が設けられていることを特徴とする放射線検出器。
【請求項１２】
請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載の放射線検出器がリング状に配列され放射線検出データを生成する検出器リングと、
前記放射線検出器データの同時計数を行う同時計数手段と、
前記検出器リングにおける蛍光が発生した位置を弁別する蛍光発生位置弁別手段と、
前記蛍光発生位置弁別手段から送出された解析データを受信し被検体の断層画像を形成する画像形成手段とを備えることを特徴とする断層撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、シンチレータ、ライトガイド、光電子増倍管の順に光学的に結合された放射線検出器、およびそれを備えた断層撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の放射線検出器は、被検体に投与されて関心部位に局在した放射性薬剤から放出された放射線（例えばγ線）を検出し、被検体の関心部位における放射性薬剤分布の断層画像を得るための断層撮影装置（ＥＣＴ：Ｅｍｍｉｓｉｏｎ  Ｃｏｍｐｕｔｅｄ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）に使用される。ＥＣＴには、主なものとして、ＰＥＴ（Ｐｏｓｉｔｏｒｏｎ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置、ＳＰＥＣＴ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｐｈｏｔｏｎ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｃｏｍｐｕｔｅｄ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置などが挙げられる。【０００３】
ＰＥＴ装置を例にとって説明する。上述の放射線検出器を備えたＰＥＴ装置で検査を行うには、まず、被検体に陽電子放出核種で標識した放射性薬剤が注射投薬される。この陽電子放出核種は、被検体内でβ＋崩壊し、陽電子を発生させる。この陽電子は、直ちに被検体内の電子に衝突し、消滅するが、そのとき、互いに正反対の方向に進む一対のγ線（消滅γ線対）が生じる。ＰＥＴ装置は、この消滅γ線対を検出器リングで同時計数することで被検体内の放射性薬剤分布を示すＰＥＴ断層画像を得る。【０００４】
このようなＰＥＴ装置の検出器リングに配備される放射線検出器には、分解能を高めるため、放射線検出器に設けられたシンチレータの深さ方向の位置弁別が可能な構成となっているものがしばしば搭載される。特に、このような放射線検出器は、例えば動物用に設定されたＰＥＴ装置に用いられる。図１１は、従来の放射線検出器の構成を説明する斜視図である。このような放射線検出器５０は、直方体のシンチレータ結晶５１が２次元的に集積されて形成されたシンチレータ結晶層５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ，５２Ｄと、各シンチレータ結晶層５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ，５２Ｄから照射される蛍光を検知する位置弁別機能を備えたＰＭＴ５４とからなる。なお、シンチレータ結晶層５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ，５２Ｄの各々は、ｚ方向に積層されており、入射した放射線を蛍光に変換するシンチレータ５２を構成する。【０００５】
また、各々のシンチレータ結晶層５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ，５２Ｄには、複数枚の反射板５３が設けられている。この反射板５３は、各々のシンチレータ結晶層５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ，５２Ｄを構成するシンチレータ結晶５１に挟まれるように配置され、シンチレータ結晶から生じた蛍光を反射する。なお、この反射板５３は、シンチレータ結晶５１の各々を全方向から囲んでいるわけではなく、シンチレータ結晶５１の隣り合う２面に設けられている（たとえば、特許文献１参照）。このようにすることで、シンチレータ深さ方向の位置弁別ができるようになっている。なお、図１１を参照すれば明らかなように、シンチレータ５２を側端面から見た場合、シンチレータ結晶の間に設けられた反射板の枚数は、各シンチレータ結晶層の間で必ずしも同一となっていない。
【特許文献１】特開２００４−２７９０５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような構成を有する従来例には、以下のような問題がある。すなわち、従来の放射線検出器は、シンチレータ結晶層の各層に設けられた反射板の枚数が一定でないことを考慮した設定となっていない。いいかえれば、従来の放射線検出器は、反射板の厚みが無視された構成となっている。シンチレータ結晶層における全幅の各々は、同一となることが望ましいが、実際は、各シンチレータ結晶層に設けられる反射板の枚数によって変化してしまう。【０００７】
具体的に例示すると、図１２に示すように、シンチレータ結晶層５２Ａ，５２Ｂ（以降、まとめて上層とよぶ）に使用される反射板５３がそれぞれ４枚であり、シンチレータ結晶層５２Ｃ，５２Ｄ（以降、まとめて下層とよぶ）に使用される反射板５３がそれぞれ５枚であるとすると、上層における全幅は、下層におけるそれよりも反射板５３一枚分の厚さｄだけ短いものとなる。つまり、従来のシンチレータは、実際的にはシンチレータ結晶層によって全幅が異なるものとなってしまう。具体的には、上層は、下層に対して、図１２の右端においてｄａ，図の左端においてｄｂだけずれている。そうすると、上層の側端部で発生した蛍光の位置を弁別することがより困難となる。シンチレータを構成するシンチレータ結晶の配列がずれていれば、シンチレータの内部で生じた蛍光は、そのずれにしたがって広がりながらＰＭＴに入射するので、蛍光のＰＭＴに入射する位置がずれてしまうからである。なお、このｄａとｄｂとの合計は、反射板５３一枚分の厚さｄとなっている。【０００８】
ところで、一般に、シンチレータの側端面で発生した蛍光の位置を弁別することは、困難である。蛍光を発したシンチレータ結晶がシンチレータの中心部に位置しておれば、その蛍光は、ＰＭＴが蛍光を検出できる範囲内に広がってシンチレータに接続されたＰＭＴに入射し、そこで検出される。しかしながら、シンチレータの側端部におけるシンチレータ結晶から発生した蛍光は、ＰＭＴが蛍光を検出できないシンチレータの側端面側にも広がってしまい、そこから散逸してしまう。すると、ＰＭＴに入射する蛍光の強度が弱いものとなる。ＰＭＴによるシンチレータの側端部から発生した蛍光の位置弁別がより不正確なものとなり、空間分解能も低下することになる。このように、反射板の厚さを無視した従来の構成では、蛍光が弱くなることに重ねて、蛍光のＰＭＴに入射する位置もずれたものとなっている。したがって、検出感度、および空間分解能が不十分な放射線検出器しか得られない。【０００９】
また、従来の構成では、一定の形状のシンチレータを安定して製造することが困難である。シンチレータを製造するときに、シンチレータの側端面を押圧して各シンチレータ結晶、および反射板を密着させることになるが、シンチレータの上層において、反射板が１枚足りない分、シンチレータ結晶、および反射板が中心に向かって移動してしまう。この移動の様子は、シンチレータを製造する毎に変化する。すなわち、シンチレータの側面を押圧すると、シンチレータの一端と他端では、シンチレータの上層とシンチレータの下層とが互いにおよそ反射板の厚さｄの半分だけずれたものとなるが、そのずれ量は、必ずしも一定したものではないため、上記のような従来の構成によれば品質が不均一なシンチレータしか得られない。【００１０】
しかも、シンチレータの側端面を押圧する際、シンチレータの側端面に近いほどシンチレータ結晶は、より大きく移動する傾向にある。シンチレータの中央に位置するシンチレータ結晶は、複数の反射板によって移動が抑制されるためである。つまり、上記のような従来の構成によれば、シンチレータの側端面が特に歪んだシンチレータしか得られない。シンチレータの側端部は、蛍光強度が弱いことからすると、シンチレータの側端部における空間分解能は、一層低下することとなる。【００１１】
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、シンチレータの側端面を面一とすることで、検出感度、および空間分解能が改善された放射線検出器、およびそれを備えたＰＥＴ検出器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、この発明に係る放射線検出器は、放射線源から放射された放射線を蛍光に変換するシンチレータと、シンチレータからの蛍光を検知する蛍光検出手段とを備えた放射線検出器において、シンチレータはブロック状のシンチレータ結晶を二次元的に配列して構成されたシンチレータ結晶層が蛍光検出手段に向かう方向に積層されて構成され、シンチレータ結晶層はシンチレータ結晶の間隙に挿入され互いに平行となっている複数枚の第１反射板を有し、更にシンチレータ結晶層は第１反射板に直交しシンチレータ結晶の間隙に挿入され互いに平行となっている複数の第２反射板を有し、シンチレータは第１シンチレータ結晶層と第１シンチレータ結晶層よりも第１反射板の枚数が多い第２シンチレータ結晶層とを少なくとも備え、第１シンチレータ結晶層における第１反射板の配列方向の全幅と第２シンチレータ結晶層における第１反射板の配列方向の全幅とが同一となるように第１シンチレータ結晶層に設けられた互いに隣接する第１反射板の間隔は第２シンチレータ結晶層に設けられた互いに隣接する第１反射板の間隔よりも広くなっていることを特徴とするものである。【００１３】
上述した発明によれば、より検出感度、および空間分解能がともに高い放射線検出器が提供できる。すなわち、本発明に係る放射線検出器の有するシンチレータは、多層構造となっており、具体的には、互いに平行となっている第１反射板の枚数が多いシンチレータ結晶層と、互いに平行となっている第１反射板の枚数が少ないシンチレータ結晶層とからなる。しかも、第１反射板の枚数が少ないシンチレータ結晶層において互いに隣接する第１反射板の間隔は、第１反射板の枚数が多いシンチレータ結晶層におけるそれよりも広くなっているので、各シンチレータ結晶層における第１反射板の配列方向の全幅は、第１反射板の枚数によって変動することがない。したがって、第１反射板の枚数に係らずシンチレータ結晶層の全幅は、同一なものとなるので、シンチレータ全体で見れば、シンチレータの互いに向かい合う側端面の各々は、面一となっている。したがって、シンチレータの側端面を構成するシンチレータ結晶は、ずれることなく、蛍光検出手段に向かう方向に対して直列に配列されていることになる。つまり、シンチレータの側端面において、シンチレータ結晶の配列は、より正確なものとなっている。したがって、本発明によれば、シンチレータの側端面を構成するシンチレータ結晶において放射線が蛍光に変換されたとしても、忠実に蛍光発生位置を弁別することができるので、より検出感度、および空間分解能がともに高い放射線検出器が提供できる。【００１４】
また、上記構成によれば、より品質が均一な放射線検出器が提供できる。すなわち、本発明に係るシンチレータを製造するときに、シンチレータの側端面を押圧する工程において、シンチレータ結晶層に設けられた反射板の枚数が他のシンチレータ結晶層に設けられた反射板の枚数よりもたとえ少なかったとしても、それに起因してシンチレータ結晶層を構成するシンチレータ結晶が移動することがない。したがって、本発明によれば、シンチレータを製造する度ごとにシンチレータ結晶の位置が同一なものとなり、品質が均一なシンチレータを製造することが可能となる。【００１５】
また、上述の放射線検出器の有するシンチレータは、第３シンチレータ結晶層と第３シンチレータ結晶層よりも第２反射板の枚数が多い第４シンチレータ結晶層とを少なくとも備え、第３シンチレータ結晶層における第２反射板の配列方向の全幅と第４シンチレータ結晶層における第２反射板の配列方向の全幅とが同一となるように第３シンチレータ結晶層に設けられた互いに隣接する第２反射板の間隔は第４シンチレータ結晶層に設けられた互いに隣接する第２反射板の間隔よりも広くなっていればより望ましい。【００１６】
上記構成によれば、より一層検出感度、および空間分解能がともに高い放射線検出器が提供できる。この構成によれば、シンチレータは、蛍光の位置弁別に更に適した構成となる。すなわち、各シンチレータ結晶層の全幅が第１反射板配列方向について同一になっているばかりか、第１反射板と直交する第２反射板の配列方向についても同一になっているので、シンチレータの４側端面はいずれも面一となっている。したがって、いずれのシンチレータの側端部から蛍光が発生したとしても、忠実に蛍光発生位置を弁別することができるので、より検出感度、および空間分解能がともに高い放射線検出器が提供できる。【００１７】
また、上述の放射線検出器の有する第１反射板の各々と第２反射板の各々とには蛍光検出手段の向かう方向に沿って複数の溝が形成されており、第１反射板と第２反射板との各々に設けられた溝が嵌合して反射板格子枠体を形成することにより第１反射板と第２反射板とが一体化されていればより望ましい。【００１８】
上記構成によれば、より容易に高品質のシンチレータを備えた放射線検出器が提供できる。上記構成のように第１反射板と第２反射板とで反射板格子枠体が形成されていれば、第１反射板と第２反射板が互いに支持し合うので、互いに隣接する第１反射板の各々の間隔が所定の幅に固定されるとともに、互いに隣接する第２反射板の間隔の各々についても所定の幅に固定される。したがって、このような反射板格子枠体を有するシンチレータは、より品質が一定なものとなり、製造時の歩留が向上するので、より安価で高品質なシンチレータを備えた放射線検出器が提供できる。【００１９】
また、上述の放射線検出器において、反射板格子枠体が有する反射板格子よって分割された区画の各々には４個のシンチレータ結晶が挿入されていればより望ましい。【００２０】
上記構成によれば、シンチレータの内部で発生した蛍光の位置弁別をより確実に行うことができる。具体的には、シンチレータ結晶の各々に反射板を適切な枚数設けることができるので、シンチレータ結晶を取り囲む反射板の枚数と反射板が挿入される位置は、シンチレータ深さ方向に直列したシンチレータ結晶の各々について比較すれば、互いに異なるものとすることができる。つまり、各々のシンチレータ結晶の有する面のうち反射板に囲まれる面が各々のシンチレータ結晶のあいだで異なったものとすることができるので、シンチレータ結晶から出射した蛍光がＰＭＴに入射するときに、蛍光の強度分布は、互いに異なったものとなる。このようにすれば、シンチレータの深さ方向に関する位置弁別がより正確なものとなるので、空間分解能が高い放射線検出器が提供できる。【００２１】
また、上述の放射線検出器の第１シンチレータ結晶層においてシンチレータの側端面の一端側に位置する第１反射板と一端側に位置する第１反射板に隣接する第１反射板との間隔を最大として一端側に位置する第１反射板からシンチレータの中心部に向かうにしたがって互いに隣接する第１反射板の間隔が次第に狭くなっていればより望ましい。【００２２】
上記構成によれば、より位置弁別に好適なシンチレータを備えた放射線検出器が提供できる。すなわち、前記第１シンチレータ結晶層において前記シンチレータの側端面の一端側に位置する第１反射板と前記一端側に位置する第１反射板に隣接する第１反射板との間隔を最大として前記一端側に位置する第１反射板からシンチレータの中心部に向かうにしたがって互いに隣接する第１反射板の間隔が次第に狭くなっている。このような構成によれば、シンチレータの中央部におけるシンチレータ結晶の配列が正確であるとともに、シンチレータの側端面を面一とすることができる。一般に、放射線検出器の検出感度は、シンチレータの側端部に向かうにしたがって低くなるが、上記のように構成することで、シンチレータの側端部の検出感度を極力低下させないシンチレータを備えた放射線検出器が提供できる。【００２３】
また、同様な理由から、上述の第３シンチレータ結晶層においてシンチレータの側端面の一端側に位置する第２反射板と一端側に位置する第２反射板に隣接する第２反射板との間隔を最大として一端側に位置する第２反射板からシンチレータの中心部に向かうにしたがって互いに隣接する第２反射板の間隔が次第に狭くなっていればより望ましい。【００２４】
ところで、上述の放射線検出器の第１シンチレータ結晶層においてシンチレータの側端面の一端側に位置する第１反射板と一端側に位置する第１反射板に隣接する第１反射板との間隔を最小として一端側に位置する第１反射板からシンチレータの中心部に向かうにしたがって互いに隣接する第１反射板の間隔が次第に広くなっていてもよい。【００２５】
また、上述の放射線検出器の第３シンチレータ結晶層においてシンチレータの側端面の一端側に位置する第２反射板と一端側に位置する第２反射板に隣接する第２反射板との間隔を最小として一端側に位置する第２反射板からシンチレータの中心部に向かうにしたがって互いに隣接する第２反射板の間隔が次第に広くなっていてもよい。【００２６】
ところで、上述の放射線検出器は、第１シンチレータ結晶層において互いに隣接する第１反射板の間隔が同一なものとなっていてもよい。【００２７】
また、上述の放射線検出器は、第３シンチレータ結晶層において互いに隣接する第２反射板の間隔が同一なものとなっていてもよい。【００２８】
また、上述のシンチレータを構成するシンチレータ結晶の各々を囲むように蛍光を透過する透過材が設けられていればより望ましい。【００２９】
上記構成によれば、より蛍光の発生位置の弁別に適したシンチレータを備えた放射線検出器が提供できる。上記構成は、互いに隣接するシンチレータ結晶の間には、反射板と透過材のどちらかが設けられている構成となっている。このようにすれば、シンチレータ結晶が蛍光の広がる方向について互いに光学的に結合された構成とすることができる。このように構成することで、隣接するシンチレータ結晶を跨いで進行する蛍光を極力弱めることなくＰＭＴに導入することができるので、検出感度、および分解能がより向上した放射線検出器が提供できる。【００３０】
また、本発明に係る断層撮影装置は、上述の放射線検出器がリング状に配列され放射線検出データを生成する検出器リングと、放射線検出器データの同時計数を行う同時計数手段と、検出器リングにおける蛍光が発生した位置を弁別する蛍光発生位置弁別手段と、蛍光発生位置弁別手段から送出された解析データを受信し被検体の断層画像を形成する画像形成手段とを備えることを特徴とするものである。【００３１】
上記構成によれば、消滅γ線対の発生位置をより正確に導出できる断層撮影装置が提供できる。この発明に係るシンチレータの互いに向かい合う側端面は、少なくとも面一となっている。つまり、シンチレータの側端面において、シンチレータ結晶の配列は、より正確なものとなっている。したがって、このようなシンチレータを断層撮影装置に配備すれば、断層撮影装置の空間分解能は、高いものとなり、被検体内の放射性薬剤の局在をより忠実に再現した断層画像を構成できる断層撮影装置が提供できる。
【発明の効果】
【００３２】
この発明に係る放射線検出器、およびそれを備えた断層撮影装置によれば、放射線の検出感度、および空間分解能の高い構成を提供できる。本発明に係るシンチレータは、互いに平行となっている反射板の枚数が多いシンチレータ結晶層と、互いに平行となっている反射板の枚数が少ないシンチレータ結晶層とからなる。しかも、反射板の枚数が少ないシンチレータ結晶層において互いに隣接する反射板の間隔は、反射板の枚数が多いシンチレータ結晶層におけるそれよりも広くなっているので、各シンチレータ結晶層における反射板の配列方向の全幅は、それに設けられた反射板の枚数によって変動することがない。したがって、反射板の枚数に係らずシンチレータ結晶層の全幅は、同一なものとなるので、シンチレータ全体で見れば、シンチレータの互いに向かい合う側端面の各々は、面一となっている。したがって、シンチレータの側端面を構成するシンチレータ結晶はずれることなく、蛍光検出手段に向かう方向に沿って直列に接続されていることになる。つまり、シンチレータの側端面において、シンチレータ結晶の配列は、より正確なものとなっている。したがって、本発明によれば、シンチレータの側端部において放射線が蛍光に変換されたとしても、忠実に蛍光発生位置を弁別することができるので、より検出感度、および空間分解能がともに高い放射線検出器が提供できる。そして、本発明に係る放射線検出器をＰＥＴ装置に配備すれば、断層撮影装置の空間分解能は、高いものとなり、被検体内の放射性薬剤の局在をより忠実に再現した断層画像を構成できる断層撮影装置が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】実施例１に係る放射線検出器の斜視図である。
【図２】実施例１に係るシンチレータをそのｚｘ側端面から見たときの平面図である。
【図３】実施例１に係るシンチレータをそのｙｚ側端面から見たときの平面図である。
【図４】実施例１に係る第１反射板と第２反射板とによって形成される反射板格子の構造を説明する分解斜視図である。
【図５】実施例１に係る第１反射板と第２反射板とによって形成される反射板格子の構造を説明する斜視図である。
【図６】実施例１に係る第１反射板の間隔について説明する平面図である。
【図７】実施例１に係る第２反射板の間隔について説明する平面図である。
【図８】実施例１に係る放射線検出器のｚ方向における蛍光の発生位置の弁別方法について説明する平面図である。
【図９】実施例２に係るＰＥＴ装置の構成を説明する機能ブロック図である。
【図１０】本発明における１変形例に係る第１反射板の間隔について説明する平面図である。
【図１１】従来の放射線検出器の構成を説明する斜視図である。
【図１２】従来の放射線検出器の構成を説明する平面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  放射線検出器
２  シンチレータ
３  ＰＭＴ（蛍光検出手段）
５，６  溝
７  反射板格子枠体
１０  ＰＥＴ装置（断層撮影装置）
１２  検出器リング
２０  同時計数部（同時計数手段）
２１  蛍光位置弁別部（蛍光位置弁別手段）
２２  吸収補正部（吸収補正手段）
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明に係る放射線検出器、およびそれを備えた断層撮影装置の実施例を図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００３６】
まず、実施例１に係る放射線検出器の構成について説明する。図１は、実施例１に係る放射線検出器の斜視図である。図１に示すように、実施例１に係る放射線検出器１は、シンチレータ結晶層２Ａ，シンチレータ結晶層２Ｂ，シンチレータ結晶層２Ｃ，およびシンチレータ結晶層２Ｄの順にシンチレータ結晶層の各々がｚ方向に積層されて形成されたシンチレータ２と、シンチレータ２の下面に設けられ、シンチレータから発する蛍光を検知する光電子増倍管（以下、ＰＭＴとよぶ）３と、シンチレータ２とＰＭＴ３との間に介在する位置に配置されたライトガイド４とを備える。したがって、シンチレータ結晶層の各々は、ＰＭＴ３に向かう方向に積層されて構成されている。また、シンチレータ結晶層２Ａは、シンチレータ２における放射線の入射面となっている。なお、各々のシンチレータ結晶層２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄは、光学的に結合され、各々の層間には、透過材ｔが設けられている。この透過材ｔは、シンチレータ結晶層で生じた蛍光を透過させＰＭＴ３に導くとともに、ｚ方向について互いに隣接するシンチレータ結晶を接着している。この透過材ｔの材料としては、シリコン樹脂からなる熱硬化性樹脂が使用できる。シンチレータ結晶層２Ａは、放射性線源から放射されるγ線の受光部となっており、ブロック状のシンチレータ結晶がシンチレータ結晶ａ（１，１）を基準としてｘ方向に３２個、ｙ方向に３２個マトリックス状に二次元配置された構成となっている。すなわち、シンチレータ結晶ａ（１，１）〜シンチレータ結晶ａ（１，３２）がｙ方向に配列して、シンチレータ結晶アレイを形成し、このシンチレータ結晶アレイがｘ方向に３２本配列してシンチレータ結晶層２Ａが形成される。なお、シンチレータ結晶層２Ｂ，２Ｃ，および２Ｄについてもシンチレータ結晶がシンチレータ結晶ｂ（１，１）、ｃ（１，１）、およびｄ（１，１）のそれぞれを基準としてｘ方向に３２個、ｙ方向に３２個マトリックス状に二次元配置された構成となっている。なお、シンチレータ結晶層２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄの各々において、透過材ｔが互いに隣接するシンチレータ結晶の間にも設けられている。したがって、シンチレータ結晶の各々は、透過材ｔに取り囲まれていることになる。この透過材ｔの厚さは、２５μｍ程度である。なお、ＰＭＴ，およびγ線は、本発明における蛍光検出手段、および放射線に相当する。【００３７】
シンチレータ２は、γ線の検出に適したシンチレータ結晶が三次元的に配列されて構成されている。すなわち、シンチレータ結晶は、Ｃｅが拡散したＬｕ２（１−Ｘ）Ｙ２ＸＳｉＯ５（以下、ＬＹＳＯとよぶ）によって構成されている。シンチレータ結晶の各々は、シンチレータ結晶層に係らず、例えば、ｘ方向の幅が１．４５ｍｍ，ｙ方向の幅が１．４５ｍｍ，ｚ方向の高さが４．５ｍｍの直方体をしている。また、シンチレータ２の４側端面は、図示しない反射膜で被覆されている。また、ＰＭＴ３は、マルチアノードタイプであり、入射した蛍光のｘ，およびｙについての位置を弁別することができる。【００３８】
ライトガイド４は、シンチレータ２で生じた蛍光をＰＭＴ３に導くために設けられている。したがって、ライトガイド４は、シンチレータ２とＰＭＴ３とに光学的に結合されている。【００３９】
図１に示すように、互いに隣接するシンチレータ結晶の間に介在する位置には、たとえば、ポリエステルフィルムなどのプラスチックフィルムで構成され、厚さ１２５μｍの第１反射板ｒと第２反射材ｓが設けられている。まず、第１反射板ｒについて説明する。図２は、実施例１に係るシンチレータをそのｚｘ側端面から見たときの平面図である。図２の示すように、いずれの第１反射板ｒも、ｘ方向、およびｚ方向に伸びた板状であり、そのｚ方向の高さは例えば、４．５ｍｍに設定されている。シンチレータ結晶層２Ｂに注目すると、第１反射板は、ｒｂ１〜ｒｂ１５の１５枚設けられていて、それらは互いに平行となっている。また、第１反射板ｒｂ１は、ｘ方向に配列された３２個のシンチレータ結晶のうち、例えば、ｂ（２，１）とｂ（３，１）との間に挿入される。つまり、第１反射板ｒｂの左隣は、ｘ方向について偶数番のシンチレータ結晶が位置し、第１反射板ｒｂの右隣は、ｘ方向について奇数番のシンチレータ結晶が位置している。なお、シンチレータ結晶層２Ｂは、本発明における第１シンチレータ結晶層に相当する。また、シンチレータ結晶層２Ａにおける第１反射板ｒａの挿入位置は、シンチレータ結晶層２Ｂと同一となっている。【００４０】
ここで、シンチレータ結晶層２Ｃに注目すると、第１反射板ｒｃは、ｒｃ１〜ｒｃ１６の１６枚設けられていて、それらは互いに平行となっている。したがって、シンチレータ結晶層２Ｃの有する第１反射板ｒｃの枚数は、上述のシンチレータ結晶層２Ｂの有する第１反射板ｒｂの枚数よりも、１枚多い構成となっている。このシンチレータ結晶層２Ｃは、本発明における、第１シンチレータ結晶層よりも第１反射板の枚数が多い第２シンチレータ結晶層に相当する。なお、シンチレータ結晶層２Ｃにおいて、第１反射板は、ｘ方向に配列された３２個のシンチレータ結晶のうち、例えば、ｃ（１，１）とｃ（２，１）との間に挿入される。つまり、第１反射板の左隣は、ｘ方向について奇数番のシンチレータ結晶が位置し、第１反射板の右隣は、ｘ方向について偶数番のシンチレータ結晶が位置している。また、シンチレータ結晶層２Ｄにおける第１反射板ｒｄの挿入位置は、シンチレータ結晶層２Ｃと同一となっている。【００４１】
次に、本実施例に係るシンチレータの有するｙｚ側の側端面について説明する。図３は、実施例１に係るシンチレータをそのｙｚ側端面から見たときの平面図である。図３に示すように、各シンチレータ結晶層には、第２反射板ｓが設けられていて、いずれの第２反射板ｓも、ｙ方向、およびｚ方向に伸びた板状であり、そのｚ方向の高さは例えば、４．５ｍｍに設定されている。シンチレータ結晶層２Ａに注目すると、第２反射板は、ｓａ１〜ｓａ１５の１５枚設けられていて、それらは互いに平行となっている。また、第２反射板ｓａ１は、ｘ方向に配列された３２個のシンチレータ結晶のうち、例えば、シンチレータ結晶ａ（１，２）とシンチレータ結晶ａ（１，３）との間に挿入される。つまり、第２反射板ｓａの左隣は、ｙ方向について偶数番のシンチレータ結晶が位置し、第２反射板ｓａの右隣は、ｙ方向について奇数番のシンチレータ結晶が位置している。なお、シンチレータ結晶層２Ａは、本発明における第３シンチレータ結晶層に相当する。また、シンチレータ結晶層２Ｃにおける第２反射板ｓｃの挿入位置は、シンチレータ結晶層２Ａと同一となっている。【００４２】
ここで、シンチレータ結晶層２Ｂに注目すると、第２反射板ｓｂは、ｓｂ１〜ｓｂ１６の１６枚設けられていて、それらは互いに平行となっている。したがって、シンチレータ結晶層２Ｂの有する第２反射板ｓｂの枚数は、上述のシンチレータ結晶層２Ａの有する第２反射板ｓａの枚数よりも、１枚多い構成となっている。このシンチレータ結晶層２Ｂは、本発明における、第３シンチレータ結晶層よりも第２反射板の枚数が多い第４シンチレータ結晶層に相当する。なお、シンチレータ結晶層２Ｂにおいて、第２反射板ｓｂは、ｙ方向に配列された３２個のシンチレータ結晶のうち、例えば、シンチレータ結晶ｂ（１，１）とシンチレータ結晶ｂ（１，２）との間に挿入される。つまり、第２反射板ｓｂの左隣は、ｙ方向について奇数番のシンチレータ結晶が位置し、第２反射板ｓｂの右隣は、ｙ方向について偶数番のシンチレータ結晶が位置している。また、シンチレータ結晶層２Ｄにおける第２反射板の挿入位置は、シンチレータ結晶層２Ｂと同一となっている。【００４３】
次に、各シンチレータ結晶層に備えられた第１反射板ｒと、第２反射板ｓの構成について説明する。図４，および図５は、実施例１に係る第１反射板と第２反射板とによって形成される反射板格子の構造を説明する斜視図である。なお、例として、シンチレータ結晶層２Ａの構成について説明するが、その他のシンチレータ結晶層２Ｂ，２Ｃ，２Ｄについても反射板格子の構成は同様である。図４に示すように第１反射板ｒａと第２反射板ｓａとは互いに直交している。第１反射板ｒａにはｚ方向の下側に向かって伸びた溝５が形成され、第２反射板ｓａはｚ方向の上側に向かって伸びた溝６が形成されている。この溝５と溝６が互いに嵌合することによって、図５に示すように、第１反射板ｒａと第２反射板ｓａとが一体的となっており、反射板格子枠体７を形成する。また、この反射板格子７が分割する区画の各々にはマトリックス状に二次元配置された４つのシンチレータ結晶が挿入される。したがって、反射格子枠体７は、シンチレータ結晶の各々を支持する構成となっている。さらに、第１反射板ｒａは、第２反射板ｓａのそれぞれと直交する構成となっているので、互いに隣接する第１反射板ｒａの間隔は第２反射板ｓａに設けられた溝６の間隔によって設定される。また、逆に、第２反射板ｓａは、第１反射板ｒａのそれぞれと直交する構成となっているので、互いに隣接する第２反射板ｓａの間隔は第１反射板ｒａに設けられた溝５の間隔によって設定される。【００４４】
また、第１反射板ｒａに設けられる溝５の数は、シンチレータ結晶層２Ａに配備される第２反射板ｓａの枚数と同一となっている。また逆に、第２反射板ｓａに設けられる溝６の数は、シンチレータ結晶層２Ａに配備される第１反射板ｒａの枚数と同一となっている。また、溝５，溝６のｚ方向に延伸する長さは、溝５と溝６の長さの合計が両反射板ｒａ，ｓａのｚ方向の高さとなっている。好ましくは、溝５と溝６の長さが互いに両反射板ｒａ，ｓａのｚ方向の高さの半分となっている。【００４５】
第１反射板の構成について更に説明する。互いに隣接する第１反射板の間隔は、本実施例にとって最も特徴的な構成となっている。図６は、実施例１に係る第１反射板の間隔について説明する平面図である。図６（ａ）に示すように、シンチレータ結晶層２Ｂにおいて、第１反射板ｒｂの枚数が１５枚なので、シンチレータ結晶層２Ｃが有する第１反射板ｒｃが１６枚であることからすると、第１反射板ｒの数がそれから一枚少なくなっている。このシンチレータ結晶層２Ｂにおける互いに隣接する第１反射板ｒｂの間隙は、１４箇所あることになるが、第１反射板ｒｂのシンチレータ側端面の一端に最も近い第１反射板ｒｂ１と、それに隣接した第１反射板ｒｂ２の間隔ｍ＋Δ１を最大として、第１反射板ｒｂ１からシンチレータ側端面の中心部に向かうにしたがって、互いに隣接する第１反射板ｒｂの間隔は次第に狭くなっている。つまり、第１反射板ｒｂ１と第１反射板ｒｂ２との間隔がｍ＋Δ１だとすると、第１反射板ｒｂ２と第１反射板ｒｂ３との間隔はこれよりも狭いｍ＋Δ２となっている。そして、第１反射板ｒｂ３と第１反射板ｒｂ４との間隔は、これよりもさらに狭いｍ＋Δ３となっている。このように、互いに隣接する第１反射板の間隔は中央に向かうにしたがって次第に狭くなり、第１反射板ｒｂの中で最も中央に位置する第１反射板ｒｂ８とそれに隣接する第１反射板ｒｂ７との間隔が最小のｍとなる。そこから、シンチレータ２における側端面の他端側に向かうにしたがって、互いに隣接する第１反射板の間隔は次第に広くなり、第１反射板ｒｂ１４と第１反射板ｒｂ１５との間隔は再び最大のｍ＋Δ１となっている。つまり、第１反射板ｒｂ１ないし第１反射板ｒｂ１５の配列は、第１反射板ｒｂ８を中心として、線対称となっている。なお、実施例１においては、シンチレータ結晶層２Ａについても同様な構成となっている。【００４６】
一方、シンチレータ結晶層２Ｃおける互いに隣接する第１反射板ｒｃの間隙は、１５箇所あることになるが、図６（ｂ）に示すように、互いに隣接する第１反射板ｒｃの間隔は、シンチレータ結晶層２Ｃに亘って同一（たとえばｎ）となっている。実施例１においては、シンチレータ結晶層２Ｄについても同様な構成となっている。【００４７】
このように、シンチレータ結晶層２Ｂの有する第１反射板ｒｂの枚数は、シンチレータ結晶層２Ｃのそれよりも少なく、シンチレータ結晶層２Ｂにおいて、互いに隣接する第１反射板ｒｂの間隔は、シンチレータ結晶層２Ｃにおけるそれよりも広いものとなっている。そして、両シンチレータ結晶層２Ｂ，２Ｃの有する第１反射板ｒの配列方向（図１においてはｘ方向）の全幅は同一となっている。つまり、シンチレータ結晶層２Ｂにおいて互いに隣接する第１反射板ｒｂの間隔が仮にｎだとすると、第１反射板ｒが一枚少ないので、シンチレータ結晶層２Ｂにおける第１反射板ｒの配列方向の全幅は、第１反射板ｒ一枚分の厚さだけシンチレータ結晶層２Ｃにおけるそれよりも狭いものとなる。しかし、実施例１に係るシンチレータ２の構成によれば、シンチレータ結晶層２Ｂにおける第１反射板ｒｂは、第１反射板ｒ一枚分の厚さを補うように、互いに隣接する第１反射板ｒの間隔をより広く設定している。シンチレータ結晶層２Ｂの両端に位置する両シンチレータ結晶ｂ（１，１）、ｂ（３２，１）の間に設けられる第１反射板ｒｂの枚数は１５枚であるが、互いに隣接する第１反射板ｒｂの間隔を広く設定しているので、両シンチレータ結晶ｂ（１，１）、ｂ（３２，１）の距離は、第１反射板ｒが１６枚設けられているのと同等となっている。シンチレータ結晶層２Ｃの両端に位置する両シンチレータ結晶ｃ（１，１）、ｃ（３２，１）の間には１６枚の第１反射板ｒｃが設けられていることからすると、両シンチレータ結晶ｂ（１，１）、ｂ（３２，１）の距離と両シンチレータ結晶ｃ（１，１）、ｃ（３２，１）の距離は同一なものとなっている。【００４８】
ところで、シンチレータ結晶層２Ｂにおいて、第１反射板ｒｂ一枚分の厚さを補うように、互いに隣接する第１反射板ｒｂの間隔がより広く設定されていることからすると、ｘ方向に互いに隣接するシンチレータ結晶の隙間は、シンチレータ結晶層２Ｂの全幅を広げた分（第１反射板ｒの厚さ分）だけ広がっているはずである。この点、実施例１の構成によれば、両シンチレータ結晶ｂ（１，１）、ｂ（３２，１）の間に存するシンチレータ結晶の隙間がすこしずづ拡張され、各々の隙間における拡張分を足し合わせると第１反射板ｒ一枚分の厚さとなっている。【００４９】
次に、第２反射板ｓについて説明する。図７は、実施例１に係る第２反射板の間隔について説明する平面図である。互いに隣接する第２反射板ｓの間隔についても、第１反射板ｒと同様になっている。具体的には、図７（ａ）に示すように、第２反射板ｓの枚数が少ないシンチレータ結晶層２Ａにおいて、第２反射板ｓのシンチレータ側端面の一端に最も近い第２反射板ｓａ１と、それに隣接した第２反射板ｓａ２の間隔ｐ＋ε１を最大として、第２反射板ｓａ１からシンチレータ２の中心部に向かうにしたがって、互いに隣接する第２反射板ｓａの間隔は、次第に狭くなっている。つまり、第２反射板ｓａ１と第２反射板ｓａ２との間隔がｐ＋ε１だとすると、第２反射板ｓａ２と第２反射板ｓａ３との間隔はこれよりも狭いｐ＋ε２となっている。そして、第２反射板ｓａ３と第２反射板ｓａ４との間隔は、ｐ＋ε２よりもさらに狭いｐ＋ε３となっている。このように、互いに隣接する第２反射板ｓａの間隔は中央に向かうにしたがって次第に狭くなり、第２反射板ｓａの中で最も中央に位置する第２反射板ｓａ８とそれに隣接する第２反射板ｓａ７との間隔が最小のｐとなる。そこから、シンチレータ側端面の他端側に向かうにしたがって、互いに隣接する第１反射板の間隔は次第に広くなり、第２反射板ｓａ１４と第２反射板ｓａ１５との間隔は再び最大のｐ＋ε１となっている。つまり、第２反射板ｓａ１ないし第２反射板ｓａ１５の配列は、第２反射板ｓａ８を中心として、線対称となっている。実施例１においては、シンチレータ結晶層２Ｃについても同様な構成となっている。【００５０】
一方、第２反射板ｓの枚数が多いシンチレータ結晶層２Ｂにおける互いに隣接する第２反射板ｓｂの間隙は、１５箇所あることになるが、互いに隣接する第２反射板ｓｂの間隔は、図７（ｂ）に示すように、シンチレータ結晶層２Ｂに亘って同一（たとえばｑ）となっている。実施例１においては、シンチレータ結晶層２Ｄについても同様な構成となっている。【００５１】
そして、両シンチレータ結晶層２Ａ，２Ｂの有する第２反射板ｓの配列方向（図１においてはｙ方向）の全幅は同一となっている。つまり、実施例１に係るシンチレータ２の構成によれば、シンチレータ結晶層２Ａにおいて、第２反射板ｓａは、第２反射板ｓ一枚分の厚さを補うように、互いに隣接する第２反射板ｓａの間隔をより広く設定されている。これにより、たとえ第２反射板ｓの枚数がシンチレータ結晶層の各々で一定でなかったとしても第２反射板ｓの少ないシンチレータ結晶層２Ａのｙ方向の全幅は、第２反射板ｓの一枚分の厚さを補った構成となるので、第２反射板ｓの枚数に係らず各シンチレータ結晶層においてそれらのｙ方向の全幅は、同一なものとなる。つまり、シンチレータ結晶層２Ａにおける互いに隣接する第２反射板ｓａの間隔が仮にｑだとすると、第２反射板ｓが一枚少ないので、シンチレータ結晶層２Ａにおける第２反射板ｓａの配列方向の全幅は、第２反射板ｓの厚さ分だけシンチレータ結晶層２Ｂにおけるそれよりも狭いものとなる。しかし、実施例１に係るシンチレータ２の構成によれば、シンチレータ結晶層２Ａにおける第２反射板ｓａは、第２反射板ｓ一枚分の厚さを補うように、互いに隣接する第２反射板ｓａの間隔をより広く設定している。【００５２】
なお、上述において、第１反射板とシンチレータ結晶層の両端に位置するシンチレータ結晶との関係について説明を行ったが、符号を読みかえれば、第２反射板についても当てはまる。この場合、シンチレータ結晶層２Ｂ，第１反射板ｒ，シンチレータ結晶ｂ（１，１）、シンチレータ結晶ｂ（３２，１）、シンチレータ結晶層２Ｃ，シンチレータ結晶ｃ（１，１）、シンチレータ結晶ｃ（３２，１）、およびｘ方向のそれぞれは、シンチレータ結晶層２Ａ，第２反射板ｓ，シンチレータ結晶ａ（１，１）、シンチレータ結晶ａ（１，３２）、シンチレータ結晶層２Ｂ，シンチレータ結晶ｂ（１，１）、シンチレータ結晶ｂ（１，３２）、およびｙ方向と読み換えるものとする。【００５３】
次に、実施例１に係る放射線検出器１のｘ，ｙ，およびｚ（深さ）方向における蛍光の発生位置の弁別方法について説明する。シンチレータ２に入射したγ線は、シンチレータ２を構成する各シンチレータ結晶層２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄのいずれかで蛍光に変換される。この蛍光は、ライトガイド４方向に進み、ライトガイド４を介してＰＭＴ３に入射する。ＰＭＴ３は、マルチアノードタイプであり、入射位置に応じて出力される検出信号の電圧が段階的に変化する構成となっている。こうして、蛍光がＰＭＴ３に入射したｘ，およびｙ方向の位置を弁別することができる。【００５４】
図８は、実施例１に係る放射線検出器のｚ方向における蛍光の発生位置の弁別方法について説明する平面図である。図８に示すように、シンチレータ２を構成する各シンチレータ結晶層２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄにおいて、第１反射板ｒと第２反射板ｓの挿入位置が互いに異なるものとなっている。なお、図８は、実施例１に係るシンチレータ２の一部を示しており、図中の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、および（ｄ）は、それぞれシンチレータ結晶層２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，および２Ｄの構成を表している。（２，２）に位置するシンチレータ結晶ａ（２，２）、ｂ（２，２）、ｃ（２，２）、ｄ（２，２）に注目すると、４つとも、隣り合う２辺が反射板に覆われている。（２，２）に位置するシンチレータ結晶において、反射板が設けられている方向は、互いに異なったものとなっている。このように、ｘｙの位置が同一な４つのシンチレータ結晶の光学的条件は、互いに異なったものとなっている。シンチレータ結晶で生じた蛍光は、ｘｙ方向に広がりながらＰＭＴ３に到達するが、反射板を設けることによって、その広がり方に方向性が付加されており、しかも、ｘ，ｙの位置が同一な４つのシンチレータ結晶で生じた蛍光の各々を比較すれば、それらが広がる方向は互いに異なったものとなっている。つまり、シンチレータ２のｚ方向における蛍光発生位置の違いは、蛍光のｘ，ｙ方向の位置の違いに変換されることになる。ＰＭＴ３は、このｚ方向の位置の違いに起因する蛍光のｘ，ｙ方向のわずかなずれを検知し、そこから蛍光のｚ方向に関する発生位置を割り出すことができる。【００５５】
以上のように、実施例１に係る放射線検出器１によれば、γ線の検出感度、および空間分解能の高い放射線検出器を提供できる。シンチレータ２は、反射板の枚数が多いシンチレータ結晶層と、反射板の枚数が少ないシンチレータ結晶層とからなる。しかも、反射板の配列方向において、反射板の枚数が少ないシンチレータ結晶層の互いに隣接する反射板の間隔は、反射板の枚数が多いシンチレータ結晶層のそれよりも広くなっているので、各シンチレータ結晶層における反射板の配列方向の全幅は、それに設けられた反射板の枚数によって変動することがない。したがって、反射板の枚数に係らずシンチレータ結晶層の全幅は、同一なものとなるので、シンチレータ全体で見れば、シンチレータの有する４側端面は、面一となっている。ところで、シンチレータ２の側端部は、検出感度が低いものとなる。シンチレータ結晶から発生した蛍光の一部がシンチレータ２の側端面から散逸してしまうからである。実施例１によれば、たとえ蛍光がシンチレータ２の側端部で発生したとしても、シンチレータ２の４側端面を構成するシンチレータ結晶の各々は、より整然とｚ方向に配列されているので、容易に蛍光発生位置を弁別することができる。したがって、より検出感度、および空間分解能がともに高い放射線検出器が提供できる。しかも、互いに隣接する反射板の間隔のそれぞれを計画的に決定した構成となっているので、シンチレータ結晶層の全幅を広げたとしても、それに起因するシンチレータ結晶同士の隙間の拡張幅は、シンチレータ結晶層の一部分に偏って設けられるわけではなく、シンチレータ結晶層の全体に亘って分配される。したがって、シンチレータ２を構成するシンチレータ結晶の配列は、ｚ方向に沿って直列に接続され殆どずれたものとはならない。結果として、実施例１に係る放射線検出器は、シンチレータ２の側端部以外の部分においても、空間分解能の高いものとなっている。
【実施例２】
【００５６】
続いて、実施例１で説明した放射線検出器を備えた断層撮影装置（以下、ＰＥＴ装置と呼ぶ）について説明する。図９は、実施例２に係るＰＥＴ装置の構成を説明する機能ブロック図である。図９に示すように、実施例２に係るＰＥＴ装置１０は、ガントリ１１とガントリ１１の内部に設けられた検出器リング１２と、検出器リング１２の内面側に設けられたγ線ファンビームを照射するγ線点線源１３と、これを駆動するγ線点線源駆動部１４と、マウスなどの小動物（以下、被検体Ｍと呼ぶ）を載置する天板１６を備えた寝台１５と、天板１６を摺動させる天板駆動部１７とを備える。なお、γ線点線源駆動部１４は、γ線点線源制御部１８にしたがって制御され、天板駆動部１７は、天板制御部１９にしたがって制御される。また、ＰＥＴ装置１０は、さらに被検体Ｍの断層画像を取得するための各部が更に設けられている。具体的には、ＰＥＴ装置１０は、検出器リング１２からのγ線の検出位置、検出強度、検出時間を表すγ線検出信号を受信し、消滅γ線対の同時計数を行う同時計数部２０と、同時計数部２０にて消滅γ線ついであると判断された２つのγ線検出データから検出器リング１２におけるγ線の入射位置を弁別する蛍光発生位置弁別部２１と、後述のトランスミッションデータを参照してγ線の吸収補正を行う吸収補正部２２と、被検体ＭのＰＥＴ画像を形成する画像形成部２３とを備えている。【００５７】
そして、さらに実施例２に係るＰＥＴ装置１０は、各制御部１８，１９を統括的に制御する主制御部２４と、ＰＥＴ画像を表示する表示部２５とを備えている。この主制御部２４は、ＣＰＵによって構成され、各種のプログラムを実行することにより各制御部１８，１９および同時計数部２０，蛍光発生位置弁別部２１，吸収補正部２２，および画像形成部２３とを実現している。なお、同時計数部２０，蛍光発生位置弁別部２１，画像形成部２３は、本発明における、同時計数手段、蛍光発生位置弁別手段、および画像形成手段のそれぞれに相当する。【００５８】
図９を参照しながら、実施例２に係るＰＥＴ装置の動作について説明する。実施例２に係るＰＥＴ装置１０で検査を行うには、まず、放射性薬剤を予め注射投与された被検体Ｍを天板１６に載置させる。そして、天板１６を摺動させ、被検体Ｍをガントリ１１の内部に導入させた後、被検体Ｍの内部のγ線吸収分布を示すトランスミッションデータを取得する。つまり、γ線点線源１３から被検体Ｍに向けてファン状のγ線ファンビームを照射する。このγ線ビームは、被検体Ｍと透過して検出器リング１２によって検出されることになる。そして、γ線点線源１３を検出器リング１２の内周面に沿って回転させながら、この様な検出を被検体Ｍの全周に亘って行い、これを基に被検体Ｍの断面のγ線吸収マップを得る。そして、再度天板１６を摺動させ、被検体Ｍの位置を順次変更させながら、その度ごとに上述のγ線吸収係数マップの取得を繰返す。こうして、被検体Ｍの全体のγ線吸収係数マップを得る。【００５９】
上記のようなトランスミッションデータの取得に引き続いて、被検体Ｍに投与された放射線薬剤から放出される消滅γ線対を検出するエミッションデータの取得が行われる。それに先立って、このエミッションデータの取得に邪魔となったγ線点線源１３を被検体Ｍの体軸方向に移動させ、図示しない線源遮蔽体に入庫させる。【００６０】
続いて、エミッションデータの取得が行われる。つまり、被検体Ｍの内部から放出される進行方向が１８０°反対方向となっている消滅γ線対が検出器リング１２によって検出される。検出器リング１２によって検出されたγ線検出信号は、同時計数部２０に送出され、２つのγ線光子を検出器リング１２の互いに異なる位置で同時刻に検出した場合のみ１カウントとし後段のデータ処理が行われるようになっている。そして、天板１６を摺動させ、被検体Ｍの位置を順次変更させながら、このようなエミッションデータの取得を続けることで、放射性薬剤の被検体Ｍの内部局在を画像化するのに十分なカウント数のエミッションデータを得る。最後に、天板１６を再び摺動させ被検体Ｍをガントリ１１内部から離反させて検査は終了となる。【００６１】
次に、図９を参照しながら、実施例２に係るＰＥＴ装置におけるデータ処理について説明する。検出器リング１２から出力されるトランスミッション検出データＴｒ，およびエミッション検出データＥｍは、蛍光発生位置弁別部２１に送出され、どのシンチレータ結晶が感知したものであるか特定する。マルチアノード型のＰＭＴ３から送出された検出データは、ＰＭＴ３が検知した蛍光強度分布情報を含んでいる。これを基に、蛍光発生位置弁別部２１は蛍光の重心を求める。これによって、図１におけるｘ，ｙ，ｚ方向における蛍光位置の弁別がなされる。この操作に関しては、実施例１において説明済みである（図８を参照）。こうして、γ線の入射位置を含んだトランスミッション検出データ、およびエミッション検出データが形成され、これが、後段の吸収補正部２２に送出される。なお、トランスミッション検出データＴｒ，およびエミッション検出データＥｍは、本発明における放射線検出データに相当する。【００６２】
吸収補正部２２では、エミッション検出データＥｍに対して、前述のトランスミッション検出データＴｒを参照しながら、エミッション検出データＥｍに重畳した被検体Ｍのγ線吸収分布の影響を除く吸収補正が行われる。こうして、被検体Ｍ内の放射性薬剤分布をより正確に表した検出データは、画像形成部２３に送出され、そこでＰＥＴ画像が再構成される。最後に、それが表示部２５で表示される。【００６３】
以上のように、実施例２の構成によれば、消滅γ線対の発生位置をより正確に導出できるＰＥＴ装置が提供できる。実施例２に係るシンチレータ２の４側端面のそれぞれは、面一となっている。つまり、シンチレータ２の側端面において、シンチレータ結晶の配列は、より正確なものとなっている。したがって、このようなシンチレータ２をＰＥＴ装置１０に配備した実施例２記載のＰＥＴ装置１０の空間分解能は、高いものとなり、被検体内の放射性薬剤の局在をより忠実に再現したＰＥＴ画像を構成できるＰＥＴ装置１０が提供できる。【００６４】
この発明は、上記実施例に限られることなく、下記のように変形実施することができる。【００６５】
（１）上述した各実施例では、互いに隣接する第１反射板の間隔は、シンチレータの側端部から中央に向かうに従い次第に狭くなっていたが、互いに隣接する第１反射板の間隔を等間隔なものとしても良い。図１０に示すように、第１シンチレータ結晶層であるシンチレータ結晶層２Ｂにおける第１反射板の間隔を例えば、ｅとすると、このｅは、第２シンチレータ結晶層であるシンチレータ結晶層２Ｃにおける第１反射材の間隔ｎよりも広い。上記のように構成することによって、本変形例でも、シンチレータ結晶層２Ｂにおいて、第１反射板ｒｂ一枚分の厚さを補うように、互いに隣接する第１反射板ｒｂの間隔がより広く設定されている。また、図１０（ｂ）に示すように、互いに隣接する第１反射板の間隔をシンチレータ２の側端部からシンチレータ２の中心部に向かうに従い次第に広くなるように設定してもよい。【００６６】
（２）上述した各実施例では、互いに隣接する第２反射板の間隔は、シンチレータの側端部から中央に向かうに従い次第に狭くなっていたが、互いに隣接する第２反射板の間隔を等間隔なものとしても良い。すなわち、シンチレータ結晶層２Ａにおいて、第２反射板ｓ一枚分の厚さを補うように、互いに隣接する第２反射板ｓａの間隔がより広く設定され、かつ、第２反射板が等間隔に配置されていても良い。また、互いに隣接する第２反射板の間隔をシンチレータ２の側端部からシンチレータ２の中心部に向かうに従い次第に広くなるように設定してもよい。【００６７】
（３）上述した各実施例のいう第１シンチレータ結晶層、第２シンチレータ結晶層、第３シンチレータ結晶層、および第４シンチレータ結晶層は、シンチレータ結晶層２Ｂ，シンチレータ結晶層２Ｃ，シンチレータ結晶層２Ａ，およびシンチレータ結晶層２Ｂのそれぞれに相当していたが、例えば、第１シンチレータ結晶層がシンチレータ結晶層２Ａであってもよい。すなわち、反射板の構成が同一であるという条件を満たせば、上述した各実施例のいうシンチレータ結晶層２Ａないしシンチレータ結晶層Ｄのそれぞれは、他のシンチレータ結晶層に代えることができる。【００６８】
（４）上述した各実施例のいう放射線は、γ線に相当していたが、本発明は、例えばＸ線を検知する検出器に適応しても良い。【００６９】
（５）上述した各実施例のいうシンチレータ結晶は、ＬＹＳＯで構成されていたが、本発明においては、ＧＳＯ（Ｇｄ２ＳｉＯ５）などの他の材料を使用しても良い。本変形例によれば、より安価な放射線検出器、およびそれを備えたＰＥＴ装置が提供できる。また、シンチレータ結晶層によってシンチレータ結晶の材料を違えた構成としても良い。【００７０】
（６）上述した各実施例におけるシンチレータ２は、４段のシンチレータ結晶層で構成されていたが、本発明はこれに限らず、シンチレータ結晶層の総数を増加させた構成としても良い。例えば、８段のシンチレータ結晶層で構成することが考えられる。この場合、ＰＭＴ３に近い側の４段は、例えばＧＳＯで構成し、遠い側の４段は、例えばＬＹＳＯで構成しておく。ＧＳＯとＬＹＳＯとが有する蛍光減衰時定数は、互いに異なるので、８段のシンチレータ結晶層で構成しても、ｚ方向における蛍光の位置弁別を行うことができる。【００７１】
（７）上述した各実施例のいう蛍光検出手段は、光電子増倍管で構成されていたが、本発明においては、光電子増倍管の代わりにフォトダイオードやアバランシェフォトダイオードなどを用いても良い。【００７２】
（８）実施例１の構成は、ＰＥＴに限定されない。例えば、ＳＰＥＣＴ装置に適応しても良い。また、ＰＥＴ−ＣＴのように、γ線とＸ線の両方を測定に使う装置に対しても適応できる。また、実施例１の構成は、研究分野に限らず、工業用の非破壊検査装置にも適応できる。また、医療分野にも適応できる。【００７３】
（９）実施例２の構成は、小動物用であったが、実施例２の有する検出器リングの設定は自由に変更できる。したがって、本発明は、より大口径のガントリを有するＰＥＴ装置にも適応できる。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
以上のように、本発明は、研究、工業、医療分野に使用される放射線検出器に適している。
【図１】
2009098753.tif 000003
【図２】
2009098753.tif 000004
【図３】
2009098753.tif 000005
【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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【手続補正書】
【提出日】平成22年9月3日(2010.9.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線源から放射された放射線を蛍光に変換するシンチレータと、
前記シンチレータからの蛍光を検知する蛍光検出手段とを備えた放射線検出器において、
前記シンチレータはブロック状のシンチレータ結晶を二次元的に配列して構成されたシンチレータ結晶層が前記蛍光検出手段に向かう方向に積層されて構成され、
前記シンチレータ結晶層は前記シンチレータ結晶の間隙に挿入され互いに平行となっている複数枚の第１反射板を有し、
更に前記シンチレータ結晶層は前記第１反射板に直交し前記シンチレータ結晶の間隙に挿入され互いに平行となっている複数の第２反射板を有し、
前記シンチレータは第１シンチレータ結晶層と、この第１シンチレータ結晶層よりも第１反射板の枚数が多い第２シンチレータ結晶層とを少なくとも備え、
前記第１シンチレータ結晶層における前記第１反射板の配列方向の全幅と前記第２シンチレータ結晶層における前記第１反射板の配列方向の全幅とが同一となるように前記第１シンチレータ結晶層に設けられた互いに隣接する第１反射板の間隔は前記第２シンチレータ結晶層に設けられた互いに隣接する第１反射板の間隔よりも広くなっていることを特徴とする放射線検出器。
【請求項２】
請求項１に記載の放射線検出器において、
前記シンチレータは第３シンチレータ結晶層と第３シンチレータ結晶層よりも前記第２反射板の枚数が多い第４シンチレータ結晶層とを少なくとも備え、
前記第３シンチレータ結晶層における前記第２反射板の配列方向の全幅と前記第４シンチレータ結晶層における前記第２反射板の配列方向の全幅とが同一となるように前記第３シンチレータ結晶層に設けられた互いに隣接する第２反射板の間隔は前記第４シンチレータ結晶層に設けられた互いに隣接する第２反射板の間隔よりも広くなっていることを特徴とする放射線検出器。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の放射線検出器において、
前記第１反射板の各々と前記第２反射板の各々とには前記蛍光検出手段の向かう方向に沿って複数の溝が形成されており、
前記第１反射板と前記第２反射板との各々に設けられた溝が嵌合して反射板格子枠体を形成することにより前記第１反射板と前記第２反射板とが一体化されていることを特徴とする放射線検出器。
【請求項４】
請求項３に記載の放射線検出器において、
前記反射板格子枠体が有する反射板格子よって分割された区画の各々には４個のシンチレータ結晶が挿入されていることを特徴とする放射線検出器。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の放射線検出器において、
前記第１シンチレータ結晶層において前記シンチレータの側端面の一端側に位置する第１反射板と前記一端側に位置する第１反射板に隣接する第１反射板との間隔を最大として前記一端側に位置する第１反射板から前記シンチレータの中心部に向かうにしたがって互いに隣接する第１反射板の間隔が次第に狭くなっていることを特徴とする放射線検出器。
【請求項６】
請求項２ないし請求項５のいずれかに記載の放射線検出器において、
前記第３シンチレータ結晶層において前記シンチレータの側端面の一端側に位置する第２反射板と前記一端側に位置する第２反射板に隣接する第２反射板との間隔を最大として前記一端側に位置する第２反射板から前記シンチレータの中心部に向かうにしたがって互いに隣接する第２反射板の間隔が次第に狭くなっていることを特徴とする放射線検出器。
【請求項７】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の放射線検出器において、
前記第１シンチレータ結晶層において前記シンチレータの側端面の一端側に位置する第１反射板と前記一端側に位置する第１反射板に隣接する第１反射板との間隔を最小として前記一端側に位置する第１反射板から前記シンチレータの中心部に向かうにしたがって互いに隣接する第１反射板の間隔が次第に広くなっていることを特徴とする放射線検出器。
【請求項８】
請求項２ないし請求項５のいずれかに記載の放射線検出器において、
前記第３シンチレータ結晶層において前記シンチレータの側端面の一端側に位置する第２反射板と前記一端側に位置する第２反射板に隣接する第２反射板との間隔を最小として前記一端側に位置する第２反射板から前記シンチレータの中心部に向かうにしたがって互いに隣接する第２反射板の間隔が次第に広くなっていることを特徴とする放射線検出器。
【請求項９】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の放射線検出器において、
前記第１シンチレータ結晶層において互いに隣接する第１反射板の間隔が同一なものとなっていることを特徴とする放射線検出器。
【請求項１０】
請求項２ないし請求項５のいずれかに記載の放射線検出器において、
前記第３シンチレータ結晶層において互いに隣接する第２反射板の間隔が同一なものとなっていることを特徴とする放射線検出器。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載の放射線検出器において、
前記シンチレータを構成するシンチレータ結晶の各々を囲むように前記蛍光を透過する透過材が設けられていることを特徴とする放射線検出器。
【請求項１２】
請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載の放射線検出器がリング状に配列され放射線検出データを生成する検出器リングと、
前記放射線検出器データの同時計数を行う同時計数手段と、
前記検出器リングにおける蛍光が発生した位置を弁別する蛍光発生位置弁別手段と、
前記蛍光発生位置弁別手段から送出された解析データを受信し被検体の断層画像を形成する画像形成手段とを備えることを特徴とする断層撮影装置。
【手続補正書】
【提出日】平成22年10月29日(2010.10.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線源から放射された放射線を蛍光に変換するシンチレータと、
前記シンチレータからの蛍光を検知する蛍光検出手段とを備えた放射線検出器において、
前記シンチレータはブロック状のシンチレータ結晶を二次元的に配列して構成されたシンチレータ結晶層が前記蛍光検出手段に向かう方向に積層されて構成され、
前記シンチレータ結晶層は前記シンチレータ結晶の間隙に挿入され互いに平行となっている複数枚の第１反射板を有し、
更に前記シンチレータ結晶層は前記第１反射板に直交し前記シンチレータ結晶の間隙に挿入され互いに平行となっている複数の第２反射板を有し、
前記シンチレータは第１シンチレータ結晶層と、この第１シンチレータ結晶層よりも第１反射板の枚数が多い第２シンチレータ結晶層とを少なくとも備え、
前記第１シンチレータ結晶層における前記第１反射板の配列方向の全幅と前記第２シンチレータ結晶層における前記第１反射板の配列方向の全幅とが同一となるように前記第１シンチレータ結晶層に設けられた互いに隣接する第１反射板の間隔は前記第２シンチレータ結晶層に設けられた互いに隣接する第１反射板の間隔よりも広くなっていることを特徴とする放射線検出器。
【請求項２】
請求項１に記載の放射線検出器において、
前記シンチレータは第３シンチレータ結晶層と第３シンチレータ結晶層よりも前記第２反射板の枚数が多い第４シンチレータ結晶層とを少なくとも備え、
前記第３シンチレータ結晶層における前記第２反射板の配列方向の全幅と前記第４シンチレータ結晶層における前記第２反射板の配列方向の全幅とが同一となるように前記第３シンチレータ結晶層に設けられた互いに隣接する第２反射板の間隔は前記第４シンチレータ結晶層に設けられた互いに隣接する第２反射板の間隔よりも広くなっていることを特徴とする放射線検出器。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の放射線検出器において、
前記第１反射板の各々と前記第２反射板の各々とには前記蛍光検出手段の向かう方向に沿って複数の溝が形成されており、
前記第１反射板と前記第２反射板との各々に設けられた溝が嵌合して反射板格子枠体を形成することにより前記第１反射板と前記第２反射板とが一体化されていることを特徴とする放射線検出器。
【請求項４】
請求項３に記載の放射線検出器において、
前記反射板格子枠体が有する反射板格子よって分割された区画の各々には４個のシンチレータ結晶が挿入されていることを特徴とする放射線検出器。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の放射線検出器において、
前記第１シンチレータ結晶層において前記シンチレータの側端面の一端側に位置する第１反射板と前記一端側に位置する第１反射板に隣接する第１反射板との間隔を最大として前記一端側に位置する第１反射板から前記シンチレータの中心部に向かうにしたがって互いに隣接する第１反射板の間隔が次第に狭くなっていることを特徴とする放射線検出器。
【請求項６】
請求項２に記載の放射線検出器において、
前記第３シンチレータ結晶層において前記シンチレータの側端面の一端側に位置する第２反射板と前記一端側に位置する第２反射板に隣接する第２反射板との間隔を最大として前記一端側に位置する第２反射板から前記シンチレータの中心部に向かうにしたがって互いに隣接する第２反射板の間隔が次第に狭くなっていることを特徴とする放射線検出器。
【請求項７】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の放射線検出器において、
前記第１シンチレータ結晶層において前記シンチレータの側端面の一端側に位置する第１反射板と前記一端側に位置する第１反射板に隣接する第１反射板との間隔を最小として前記一端側に位置する第１反射板から前記シンチレータの中心部に向かうにしたがって互いに隣接する第１反射板の間隔が次第に広くなっていることを特徴とする放射線検出器。
【請求項８】
請求項２に記載の放射線検出器において、
前記第３シンチレータ結晶層において前記シンチレータの側端面の一端側に位置する第２反射板と前記一端側に位置する第２反射板に隣接する第２反射板との間隔を最小として前記一端側に位置する第２反射板から前記シンチレータの中心部に向かうにしたがって互いに隣接する第２反射板の間隔が次第に広くなっていることを特徴とする放射線検出器。
【請求項９】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の放射線検出器において、
前記第１シンチレータ結晶層において互いに隣接する第１反射板の間隔が同一なものとなっていることを特徴とする放射線検出器。
【請求項１０】
請求項２に記載の放射線検出器において、
前記第３シンチレータ結晶層において互いに隣接する第２反射板の間隔が同一なものとなっていることを特徴とする放射線検出器。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載の放射線検出器において、
前記シンチレータを構成するシンチレータ結晶の各々を囲むように前記蛍光を透過する透過材が設けられていることを特徴とする放射線検出器。
【請求項１２】
請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載の放射線検出器がリング状に配列され放射線検出データを生成する検出器リングと、
前記放射線検出器データの同時計数を行う同時計数手段と、
前記検出器リングにおける蛍光が発生した位置を弁別する蛍光発生位置弁別手段と、
前記蛍光発生位置弁別手段から送出された解析データを受信し被検体の断層画像を形成する画像形成手段とを備えることを特徴とする断層撮影装置。
【国際調査報告】
2009098753.tif 000015
2009098753.tif 000016