(57)【要約】【課題】  核医学装置に使用されるコリメータであって、臓器の拡大画像又は有効視野よりも広い画像を得ることのできる軽量で安価なコリメータを提供すること。【解決手段】  タングステン等の重金属棒を所定間隔で平行に並べた並列方向が直交する２種の層を所定の枠体内に交互に重ね合うことにより、当該重金属棒で囲まれた断面井桁状の角型空間からなる複数の通孔を形成するとともに、前記重金属棒の間隔を放射線の出射側と入射側との間で徐々に広くすることにより、前記井桁状の通孔の断面積が出射側もしくは入射側に向かって徐々に広くなるように形成した。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高比重の重金属もしくは重合金で作られた複数の重金属棒を所定間隔で平行に並べた層と、この層の重金属棒と直交する方向に複数の重金属棒を所定間隔で平行に並べた層とを枠体内に交互に重ね合わせることにより、当該重金属棒で囲まれた断面井桁状の角型空間からなる複数の通孔を放射線が入射する面から出射する面に連通するように形成したコリメータであって、前記重金属棒の間隔を放射線の出射側と入射側との間で徐々に広くすることにより、前記井桁状の通孔の断面積が出射側もしくは入射側に向かって徐々に広くなるように形成されていることを特徴とするコリメータ。
【請求項２】
互いに直交する４つの内壁面を有する枠体の当該内壁面のそれぞれに、放射線が入射する面側から出射する面側に至る複数の溝を所定間隔でそれぞれ形成し、互いに対向する面の各溝に重金属棒の端部をそれぞれ嵌合して当該対向する面同士の間に重金属棒を差し渡すことにより、複数の重金属棒が所定間隔で並列に配置された層を当該枠体内に形成し、このように形成した層を重金属棒の並列方向が互いに直交するように交互に重ね合わせることにより、断面井桁状の通孔を形成した請求項１に記載のコリメータ。
【請求項３】
重金属棒がタングステン棒である請求項１又は２に記載のコリメータ。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載のコリメータを具備することを特徴とする検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体内に放射性医薬品を投与し、そこから放射される光子を被検体の体外に設けた検出器で計測し、さまざまな臓器の機能を映像化する技術、いわゆるＳＰＥＣＴ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｐｈｏｔｏｎ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｃｏｍｐｕｔｅｄ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）に使用されるコリメータ及びそれを用いた検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コリメータは、所定形状・寸法の入射面と出射面とを備え、該入射面と出射面との間の空間を高比重の遮蔽材からなる隔壁で仕切って、多数の通孔が２次元格子状に形成されたものが一般的であり、入射面側から入射された放射線（γ線）が当該通孔を通って出射面側に通り抜けるようになっている。放射線の通る通孔は遮蔽材で仕切られているため、通孔の軸方向と平行な放射線はそのまま出射面側に到達するが、通孔の軸方向と傾斜した放射線は隔壁の阻止能によって遮断あるいは吸収され、出射面側にほとんど到達しない。このため、放射線の発生源を決めることができ、出射面側に検出器と読み出し回路とコントローラとパソコンとを接続することにより、所望の臓器画像を得ることができるのである。
【０００３】
従来のコリメータには、平行多孔型、コンバージング型及びピンホール型の３種がある。このうち平行多孔型のコリメータは、検出感度が検出器と被検体との距離に依存せず一定であるが、分解能はこの距離が大きくなると低下する。また、コンバージング型は、入射した放射線が出射面側（検出側）に向かって漏斗状に広がるもので、比較的小さな臓器を拡大して撮像するためのものであり、対象とする臓器をコリメータの焦点に近づけることで、分解能を向上させ、かつ感度の向上も図ることができる。さらにピンホール型は、同様にピンホールから入射した放射線が検出側に向かって広がるもので、比較的小さな臓器を拡大して撮像するためのものであり、分解能はピンホールの大きさと被検体までの距離に応じて変化する。
【０００４】
上記従来のコリメータのうち、コンバージング型は、比較的小さな被検体の観察に適しているが、放射線が通る多数の通孔の断面積が入射側から出射側に連続的に変化させなければならないので、経済的に製造することは困難であった。
【０００５】
さらに、従来のコリメータは、隔壁を構成する遮蔽材として、比重の高い鉛やタングステンの板が使用されてきたので、重量が大きくなり、小型の携帯式核医学装置には適していないという問題点があった。放射線の遮蔽能は隔壁の厚みに依存するので、重量を軽減するため、隔壁を薄くすると、放射線の遮蔽能が低下するという問題が生じる。
【０００６】
一方、上記従来のコリメータの遮蔽能を低下させずに重量を軽減するものとして、特許文献１に記載のものが提案されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−３０７５７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献１に記載のコリメータは、隔壁のガンマ線が入射する側の厚さ及びガンマ線が出射する側の厚さのうち、少なくとも一方の厚さを隔壁の中央部の厚さに大して厚くしたものや、隔壁の厚さをテーパ状にしたものである。また、実施形態として、ワイヤーを網の目状に交互に重ねて作成したコリメータが記載されている。金属ワイヤーを網の目状に交互に重ねた構造とすると、コリメータの重量を比較的軽量なものとすることができる。
【０００９】
ところで、従来の平行多孔型のコリメータは、いずれも隔壁に設けられた通孔が入射面と出射面に対し垂直方向に設けられていたので、出射放射線データに基づいて得られる画像がコリメータの有効視野の大きさと同じであった。現実的な用途において、例えば甲状腺の観察等で、有効視野よりも大きな臓器の画像を収集するためには、画像を縮小する機能のあるコリメータ（ダイバージングコリメータ）が必要となるが、従来のワイヤー式のコリメータには、このように画像を縮小又は拡大する機能を備えたものはなかった。そこで本発明は、画像を拡大又は縮小する機能を備えた比較的軽量のコリメータを提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明は次のような構成を採用した。すなわち、請求項１に記載の本発明にかかるコリメータは、高比重の重金属もしくは重合金で作られた複数の重金属棒を所定間隔で平行に並べた層と、この層の重金属棒と直交する方向に複数の重金属棒を所定間隔で平行に並べた層とを枠体内に交互に重ね合わせることにより、当該重金属棒で囲まれた断面井桁状の角型空間からなる複数の通孔を放射線が入射する面から出射する面に連通するように形成したコリメータであって、前記重金属棒の間隔を放射線の出射側と入射側との間で徐々に広くすることにより、前記井桁状の通孔の断面積が出射側もしくは入射側に向かって徐々に広くなるように形成されていることを特徴としている。
【００１１】
また、請求項２に記載のコリメータは、上記請求項１に記載のコリメータであって、互いに直交する４つの内壁面を有する枠体の当該内壁面のそれぞれに、放射線が入射する面側から出射する面側に至る複数の溝を所定間隔でそれぞれ形成し、互いに対向する面の各溝に重金属棒の端部をそれぞれ嵌合して当該対向する面同士の間に重金属棒を差し渡すことにより、複数の重金属棒が所定間隔で並列に配置された層を当該枠体内に形成し、このように形成した層を重金属棒の並列方向が互いに直交するように交互に重ね合わせることにより、断面井桁状の通孔を形成したことを特徴としている。
【００１２】
上記重金属棒としては、請求項３に記載のようにタングステン棒が好ましい。なお、タングステン棒の直径は、０．１〜０．５ｍｍであるのが好ましい。
【００１３】
さらに請求項４に記載の検出装置は、従来のコリメータを用いた検出装置において、当該コリメータとして、請求項１乃至３に記載のものを具備することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係るコリメータは、比重の高い重金属又は重合金で作られた棒で形成される軸方向の直交する二つの列を交互に格子状に重ね合わせて放射線の入射面側から出射面側に連通する多数の通孔を形成したものであり、重金属又は重合金の棒が隔壁の働きをなす。そして、これら棒に囲まれた断面井桁状の通孔の断面積が、入射面側と出射面側との間で徐々に変化するように形成されているので、入射する画像がその広さの差に対応して拡大又は縮小される。このため、核医学装置の検出装置に使用したときに、有効視野よりも広い臓器の縮小画像等や、拡大画像を得ることができるのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の好ましい実施形態について具体的に説明する。図１は本発明のコリメータの構造及びこれを用いた検出装置（核医学装置）の構成を例示する断面図であり、このコリメータ１は、画像を拡大する機能を備えたダイバージングコリメータであり、高比重の重合金で作られた遮蔽材からなる角型の枠体２を備え、該枠体２の内部に重金属であるタングステンの棒５，…を格子状に重ね合わせて構成されている。タングステン棒５の直径は、０．１〜０．５ｍｍ程度のものが好ましい。
【００１６】
角型の枠体２は４つの内壁面３（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）を有し、隣接する内壁面は互いに直角である。内壁面３の上部開口部には、上に広がる傾斜面３ｅが形成されている。また、枠体２の底部には、角型の開口４ａが形成された底板４が取り付けられている。そして、上記内壁面３には、放射線（ガンマー線）の入射側Ａと出射側Ｂにかけて、それぞれ溝６，…が形成されている。これらの溝６は、有底の溝でもよいが、枠体２の側壁を貫通する溝として形成しておいてもよい。その場合は、棒を取り付けたあとに枠体外面に溝の開口部を覆うカバーを取り付けておけばよい。溝６は、中心部のものは入射面Ａと射出面Ｂに垂直であるが、他のものは枠体２の中心線に対し外側に開くように傾斜している。このため、これら溝６の群は、図２及び図３に示すように、放射線の入射側に向かって開いた概略漏斗状を呈している。なお、図１に示した内壁面３ａと対向する面３ｃにも対称的に同様な溝群が形成されており、上記内壁面３ａと直交する両側の内壁面３ｂ，３ｄにも同様に多数の溝６，…が漏斗状に形成されている。
【００１７】
枠体２の内壁面３に形成した溝６には、細いタングステン棒５の端部がそれぞれ嵌め込まれる。このため、タングステン棒５は、対向する内壁面（３ａと３ｃ、及び３ｂと３ｄ）の間に差し渡された状態で支持される。この場合、一方の対向する面同士（例えば３ａと３ｃ）の各溝にすべてタングステン棒５が取り付けられ、複数のタングステン棒５，…が所定間隔で並列に配置された一つの層が形成される。
【００１８】
一組の対向する内壁面（３ａと３ｃ）の間に所定間隔でタングステン棒を並列に配置した層が形成されたら、その上から上記と別の対向する内壁面（３ｂと３ｄ）の各溝４にタングステン棒５の端部をそれぞれ嵌め込み、両内壁面にタングステン棒５を差し渡した状態として、上記と同様なタングステン棒の層を形成する。これにより、下側のタングステン棒５の列と上側のタングステン棒５の列が井桁状に重ね合わされた状態となり、これらタングステン棒の間に、多数の角型の空間１０ａ，…が形成される。図６はこの組合せ状態を表すものである。
【００１９】
以下、入射面Ａと出射面Ｂとの間にタングステン棒の層を該棒の軸方向が直交するように交互に重ね合わせ、最終的にタングステン棒の方向が互いに直交する多数段の層が交互に重ね合わされた状態とする。この状態では、上記角型の空間１０ａが、入射面Ａ側から出射面Ｂ側に連通する断面角型の通孔１０となる。
【００２０】
内壁面３の溝６は、入射面Ａ側が外方に位置するように漏斗状に傾斜しているので、この溝に嵌め込まれたタングステン棒群で形成される井桁状の空間１０ａ（通孔１０の断面の群）は、入射面Ａ側が広く出射面Ｂ側が狭くなり、通孔１０群の入射面Ａの総面積は、出射面Ｂの総面積よりも広くなる。この通孔１０の出射面側と入射面側の断面積の比率は、１．２〜２．５倍とするのが好ましく、１．３〜２倍とするのがより好ましい。
【００２１】
このコリメータ１は、入射面側の通孔の総面積が出射面側（検出側）の通孔の総面積よりも大きいので、入射面側に入射した放射線群は漏斗状に狭められて出射面側に達する。したがって、このデータに基づいて得た画像は、実際の画像寸法よりも広い範囲のものが縮小された画像となる。このため、有効画像面積よりも大きい甲状腺等における画像をうまく得ることができるのである。
【００２２】
また、このコリメータ１は、重金属の板やブロックの代わりに、重金属の細い棒を多数組み合わせて井桁状の通孔を形成するので、所望の遮蔽能を維持しながら軽量なものとすることができる。しかも、図示すように、傾斜した多数の通孔の形成を比較的簡単かつ安価に行うことができる。
【実施例】
【００２３】
以下、実際に本発明のコリメータを製作した例について説明する。まず、枠体２として、外寸６５ｍｍ角、内寸５４．４ｍｍ角、高さ２５ｍｍのタングステン重合金製の枠体を機械加工（削り出し）によって製作した。
【００２４】
この枠体２の４つの内壁面３にそれぞれ複数の溝群を形成した。この溝６のピッチは、一方の面側（出射面側）では１．４ｍｍ、他方の面側（入射面側）では１．７ｍｍであり、溝６の幅は０．３０５ｍｍであった。これにより、一つの内壁面につき等距離で３３本の溝が形成された。この溝群は、４つの内壁面すべてに同様に形成した。なお、溝の総数は一つの内壁面に付き３３本とした。また、入射面側では、枠体の上縁よりも３ｍｍ低い高さまで溝を形成した。
【００２５】
すべての内壁面に溝６が形成されたら、これらの溝６に狭い方、すなわち出射面側から順にタングステン棒の両側の端部を対向する面の溝に嵌め込んで取り付けた。この取り付けは、対向する面３ａ，３ｃののすべての溝にタングステン棒を嵌め込んで、タングステンが当該対向する内壁面の間で所定間隔で平行に並べられた層を得た。次に、これらの面と直角な面３ｂ，３ｄのすべての溝にタングステン棒を同様に嵌め込み、上下のタングステン棒の列が直交状態で重なり合った状態とした。これにより、上下のタングステン棒で囲まれた角型の空間が多数形成された。以下、同様にして、軸方向の異なるタングステン棒の列を交互に重ね合わせ、最終的に溝６をタングステン棒で満たし、該溝の高さとほぼ等しいタングステン棒の井桁状組合せ体を得た。これにより、タングステン棒で仕切られた断面角型の通孔を入射面側から出射面側まで連通するように形成することができた。
【００２６】
枠体２へのタングステン棒５の取り付けをすべて終了すると、狭い側（出射面側）に固定用の板を接着剤で貼り付けた。これにより、所期のコリメータが得られた。このコリメータを、図１に示す構成の検出装置Ｄに使用したところ、標準的な大きさが６５ｘ４５ｍｍ程度の甲状腺を有効視野４５．６ｘ４５．６ｍｍの画像に縮小した良好な画像を得ることができた。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明にかかるコリメータは、所定の枠体の内部に複数の重金属棒を格子状に並べて形成した列を、その並列方向が直交するように交互に重ね合わせることにより、該重金属棒で囲まれた多数の通孔を形成したものであり、工業生産が可能で、核医学の分野で効果的に使用することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】コリメータの一部を省略した平面図である。
【図２】検出装置の構成図であり、コリメータはＸ−Ｘ断面で表されている。
【図３】コリメータの拡大断面図である。
【図４】コリメータの入射面Ａ側の一部を表す拡大平面図である。
【図５】コリメータの出射面Ｂ側の一部を表す拡大平面図である。
【図６】重金属棒の組合せを表す斜視図である。
【符号の説明】
【００２９】
１        コリメータ
２        枠体
３        内壁面
５        タングステン棒（重金属棒）
６        溝
１０ａ      角型空間
１０        通孔
Ａ        入射面
Ｂ        出射面
【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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