(57)【要約】【課題】エネルギー分解能とタイミング分解能とを改善すること。【解決手段】ＰＥＴ検出器モジュールは、光学的に分離された結晶素子２０１のアレイと、結晶素子２０１のアレイを有効範囲に含むように配列され、結晶素子のアレイから放射された光を受ける複数の光電子増倍管２０３とを含む。複数の光電子増倍管２０３は、第１のサイズを有する第１の光電子増倍管２０３と、前記第１のサイズとは異なる第２のサイズを有する第２の光電子増倍管２０３とを有する。前記第１の光電子増倍管２０３と第２の光電子増倍管２０３とは、結晶素子２０１のアレイ上における異なるサイズの部分を有効範囲に含む。【選択図】      図２Ｃ
2011059099.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学的に分離された結晶素子のアレイと、
前記結晶素子のアレイを有効範囲に含むように配列され、前記結晶素子のアレイから放射された光を受ける複数の光電子増倍管と、を具備し、
前記複数の光電子増倍管は、第１のサイズを有する第１の光電子増倍管と、前記第１のサイズとは異なる第２のサイズを有する第２の光電子増倍管とを有し、前記第１の光電子増倍管と前記第２の光電子増倍管とは、前記結晶素子のアレイ上における異なるサイズの部分を有効範囲に含む、
ＰＥＴ検出器モジュール。
【請求項２】
前記結晶素子のアレイの短軸に沿って配列された１対の前記第１の光電子増倍管と、前記単一の前記第２の光電子増倍管とは、前記検出素子のアレイの長軸に沿って交互に配列される、請求項１記載のＰＥＴ検出器モジュール。
【請求項３】
前記第１の光電子増倍管は、直径１インチを有し、前記第２の光電子増倍管は、直径１．５インチを有する、請求項２に記載のＰＥＴ検出器モジュール。
【請求項４】
前記第１の光電子増倍管は、直径１インチを有し、前記第２の光電子増倍管は、直径２インチを有する、請求項２に記載のＰＥＴ検出器モジュール。
【請求項５】
前記複数の光電子増倍管は、複数縦列をそれぞれ有する第１横列と第２横列とに配列され、
前記第１横列には、前記第１の光電子増倍管と前記第２の光電子増倍管とが交互に配列され、前記第１横列の第１縦列には、前記第１の光電子増倍管が配列され、
前記第２横列には、前記第１の光電子増倍管と前記第２の光電子増倍管とが交互に配列され、前記第２横列の第１縦列には、前記第２の光電子増倍管が配列される、
請求項１に記載のＰＥＴ検出器モジュール。
【請求項６】
前記第１の光電子増倍管は、直径１インチを有し、前記第２の光電子増倍管は、直径１．５インチを有する、請求項５に記載のＰＥＴ検出器モジュール。
【請求項７】
前記第１の光電子増倍管は、直径１．５インチを有し、前記第２の光電子増倍管は、直径１インチを有する、請求項５に記載のＰＥＴ検出器モジュール。
【請求項８】
前記複数の光電子増倍管は、複数縦列をそれぞれ有する第１横列と第２横列とに配列され、
前記第１横列には、前記結晶素子のアレイの長軸に沿って配列された一対の前記第１の光電子増倍管と、単一の前記第２の光電子増倍管とが交互に配列され、前記第１横列の前記第１縦列には、前記１対の第１の光電子増倍管が配列され、
前記第２横列には、前記一対の第１の光電子増倍管と前記単一の第２の光電子増倍管とが交互に配列され、前記第２横列の第１縦列には、前記単一の第２の光電子増倍管が配列される、
請求項１に記載のＰＥＴ検出器モジュール。
【請求項９】
前記第１の光電子増倍管は、直径１インチを有し、前記第２の光電子増倍管は、直径１．５インチを有する、請求項８に記載のＰＥＴ検出器モジュール。
【請求項１０】
前記第１の光電子増倍管は、直径１インチを有し、前記第２の光電子増倍管は、直径２インチを有する、請求項８のＰＥＴ検出器モジュール。
【請求項１１】
前記複数の光電子増倍管は、複数縦列をそれぞれ有する第１横列と第２横列とに配列され、
前記第１横列には、前記結晶素子のアレイの長軸に沿って配列された一対の前記第１の光電子増倍管と、単一の前記第２の光電子増倍管とが交互に配列され、前記第１横列の第１縦列には、前記単一の第２の光電子増倍管が配列され、
前記第２横列には、前記一対の第１の光電子増倍管と前記単一の第２の光電子増倍管とが交互に配列され、前記第２横列の第１縦列には、前記一対の第１の光電子増倍管が配列される、
【請求項１２】
前記複数の光電子増倍管は、前記結晶素子のアレイを有効範囲に含むように、１個の光電子増倍管または２個の光電子増倍管が前記結晶素子のアレイの短軸に沿って配列される、請求項１に記載のＰＥＴ検出器モジュール。
【請求項１３】
前記結晶素子のアレイの長軸に関する長さは、前記結晶素子のアレイの短軸に関する長さの少なくとも３倍である、請求項１に記載のＰＥＴ検出器モジュール。
【請求項１４】
前記複数の光電子増倍管は、更に、前記第１のサイズと前記第２のサイズとは異なる第３のサイズを有する第３の光電子増倍管を含み、前記第１の光電子増倍管、前記第２の光電子増倍管、および前記第３の光電子増倍管は、前記結晶素子のアレイ上における異なるサイズの部分を有効範囲に含む、請求項１に記載のＰＥＴ検出器モジュール。
【請求項１５】
前記結晶素子のアレイと前記複数の光電子増倍管との間に配列された光導波路を更に含む、請求項１に記載のＰＥＴ検出器モジュール。
【請求項１６】
円筒状検出器リングを構成するように互いに隣り合って配列された複数の長方形検出器モジュールを具備し、
前記複数の長方形検出器モジュールの各々は、
光学的に分離された結晶素子のアレイと、
前記結晶素子のアレイを有効範囲に含むように配列され、前記結晶素子のアレイから放射された光を受ける複数の光電子増倍管と、を含み、
前記複数の光電子増倍管は、第１のサイズを有する第１の光電子増倍管と、前記第１のサイズとは異なる第２のサイズを有する第２の光電子増倍管とを有し、前記第１の光電子増倍管と前記第２の光電子増倍管とは、前記結晶素子のアレイ上における異なるサイズの部分を有効範囲に含む、
ＰＥＴスキャナシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、異なるサイズの光電子増倍管（ＰＭＴ）を有する長いＰＥＴ検出器アレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＥＴの使用は、医用画像の分野で増大している。ＰＥＴイメージングにおいては、注入、吸入、または食物摂取によって被検体に放射性薬剤が取り入れられる。放射性薬剤の投与後、薬剤の物理的および生体分子的な特性は、人体内の特定位置に局在する。薬剤の実際の空間分布、薬剤の蓄積度合い、および投与から排出までのプロセスの動態はすべて、臨床的有意性を有しうる因子である。このプロセスにおいて、放射性薬剤に付着された陽電子放射体は、半減期や分岐比などの同位元素の物理的性質に応じて陽電子を放射する。
【０００３】
放射性核種は、陽電子を放射する。放射された陽電子が電子に衝突すると消滅イベントが生ずる。衝突により陽電子と電子とは、消滅する。多くの場合、消滅イベントは、略１８０度方向に放出される２つの５１１ｋｅＶのガンマ線を生成する。
【０００４】
２つのガンマ線を検出し、検出位置間に線（すなわち、ＬＯＲ：line-of-response）を結ぶことによって、実際の消滅位置を推定することができる。このプロセスは、可能性のある相互作用の線しか識別しないが、そのような線を多数集積し、画像再構成プロセスを実行することにより、実際の分布を推定することができる。２つのシンチレーションイベントの位置に加え、正確なタイミング（数１００ピコ秒以内）が利用可能な場合、飛行時間（ＴＯＦ：time-of-flight）を計算することにより、ＬＯＲ上でのイベントのおおよその位置情報を追加することができる。スキャナの時間分解能に関する制限は、ＬＯＲ上の位置決定精度を決定する。実際のシンチレーションイベントの位置決定に関する制限は、スキャナの根本的な空間分解能を決定する。同位元素の特定の特徴（例えば、陽電子エネルギー）は、特定の薬剤の空間分解能の決定に寄付する（２つのガンマ線の陽電子範囲と２つのガンマ線の共直線性により）。
【０００５】
多数のイベントを収集することにより、画像再構成によって推定される被検体の画像に必要な情報が得られる。一対の検出器素子で略同時に生じる２つの検出イベントは、再構成対象の投影またはサイノグラムを規定するために、その幾何学的属性に応じてヒストグラムを作成可能なＬＯＲを形成する。イベントは、画像に個々に追加することもできる。
【０００６】
したがって、データ収集および画像再構成の基本要素は、患者が挿入される開口を横断する線であるＬＯＲである。イベント位置に関する追加情報を得ることができる。最初に、サンプリングと再構成とによって、システムがあるポイントを再構成または位置決めする能力は、撮像視野において空間的な不変量ではなく、中心の方が良く、周辺にいくにつれて徐々に悪化する。点広がり関数（ＰＳＦ）は、この振る舞いを特徴付けるために典型的に利用されている。ＰＳＦを再構成プロセスに組み込むためのツールが開発されている。次に、飛行時間、すなわち対検出に伴う各検出器へのガンマ線の到達時間差を利用して、イベントが生じた可能性の高いＬＯＲ上の位置を決定することができる。
【０００７】
上記の検出プロセスは、多数の消滅イベントに対して繰り返される必要がある。画像化タスクを提供するために必要なカウント（すなわち、対イベント）数を決定するために各画像化の事例を解析しなければならない。現在の運用では、一般に長さ１００ｃｍのＦＤＧ（フルオロデオキシグルコース）の研究で数億カウントを蓄積する必要がある。この数のカウントを蓄積するのに必要な時間は、薬剤の注入量、スキャナの感度、及びカウント性能によって決まる。
【０００８】
ＰＥＴイメージングシステムは、被検体から放射されるガンマ線を検出するために互いに対向する位置に配置された検出器を使用する。典型的には、各角度から飛来するガンマ線を検出するために検出器リングが利用される。したがって、ＰＥＴスキャナは、典型的には、できるだけ多くの放射を収集できるように略円筒形状を有しており、当然のことながら、等方性でなければならない。また、欠落角度を収集するために検出器の部分リングまたは回転も利用できる。しかし、そのような手法は、スキャナの全体的な感度に対して厳しい影響を与える。円筒形状においては、平面内に含まれるすべてのガンマ線は、検出器と干渉する可能性を有し、軸方向に関する寸法を大きくすると、放射を収集する感度または性能にきわめて有利な効果がある。したがって、最良の構造は、すべてのガンマ線が検出される可能性がある球体のものである。当然ながら、人間への応用では、球状構造は、きわめて大きくなり、従ってきわめて高価にならざるをえない。従って、現実的には、検出器の軸方向の長さが可変である円筒形状が、最新のＰＥＴスキャナの構造の基本である。
【０００９】
ＰＥＴスキャナの全体的な形状が既知ならば、もう１つの問題は、できるだけ多くのシンチレーション材料をガンマ線経路内に配置し、できるだけ多くのガンマ線を光に変換することである。トモグラフィ再構成原理によって放射性同位元素の時空間分布を再構成できるようにするために、検出された各イベントのエネルギー（すなわち、生成された光量）、位置およびタイミングの特性を決定しなければならない。ほとんどの最新ＰＥＴスキャナは、数千個の個別の結晶で構成される。これらの結晶は、モジュールに配置され、シンチレーションイベントの位置を識別するために利用されている。典型的には、結晶素子は、約４ｍｍ×４ｍｍの断面を有する。より小さな寸法や方形でない断面も可能である。結晶の長さまたは奥行きは、ガンマ線の収集量を決定し、典型的には、１０〜３０ｍｍの範囲である。検出器モジュールは、スキャナの主構成要素である。
【００１０】
上述のように、ＰＥＴイメージングは、高感度で明るいシンチレーション結晶によってガンマ線を光に変換することと、消滅プロセスの位置を再生するために個々のイベントを時間的に対にすることに依存する。これらの処理には、きわめて高速な検出器と電子部品とが必要である。しかし、検出器構造と電子回路とは、シンチレーションイベントから光センサまでの経路で失われる光の量を補償できない。収集された光の総量のうちのシンチレータ内で生成された量を超える部分は、構造の設計効率の適切な目安となる。収集される光の量を最大にするためには、光センサをシンチレーション結晶のできるだけ近くに配置し、反射や他のエッジ効果を回避したほうがよい。この要請によれば、結晶とセンサとの間の距離が近い大きなアレイ検出器が必要とされる。
【００１１】
一方、高速計数には、同時処理される複数イベントと、シンチレーションイベント間の光学的分離と、より小さな検出器ブロックの生成とが必要である。しかしながら、ＰＥＴイメージングシステムは、単なる計数器以上のものを含む。シンチレーションイベントの存在を検出する他に、システムは、イベント位置を識別すること必要がある。光が複数の光センサにどのように分配されるかを適切に実証することによって、任意のセンサ応答の組にイベント位置を割り当てることができる。この場合でも、できるだけ多くの光を収集し、またすべてのイベントを光学的に分離する必要性に反して、光を複数のセンサに分配する必要がある。
【００１２】
現在利用可能なＰＥＴスキャナは、２つの主要な検出器モジュール構造を有する。第１のタイプは、円筒の軸方向に関する範囲全体を覆う結晶アレイが形成された大面積検出器である。いくつかのモジュールは、円筒を形成するために一緒に配列される。各モジュールは、隣のモジュールと光学的に結合される。光検出器（例えば、光電子増倍管すなわち、ＰＭＴ）のアレイは、モジュール上に配置され、モジュール間の接続部分に配置される。結晶素子アレイとＰＭＴアレイとを含むモジュールを示す、図１Ａに示した構造を参照されたい。この手法は、光学的な接続部分と境界との数を最小にし、優れた光収集を保証する。しかしながら、この構造は、より多数のセンサが単一シンチレーションイベントの光にさらされてしまい、互いに近くで生じるイベントを処理する能力を制限してしまい、さらに全体の計数能力を制限してしまう虞がある。
【００１３】
第２の構造は、単純化された結晶識別を行うために、例えば４つのＰＭＴセンサを有する光学的に分離されたブロックに基づく。図１Ａの構造においては、ブロック要素は、約５０ｍｍ×５０ｍｍの結晶アセンブリ上の４つの光電子増倍管センサからなる。この手法では、結晶は、アレイの縁まで広がっている。従って、すべてのＰＭＴからイベント位置を検出できる十分な光を収集するために、比較的厚いライトガイド（光導波路）が必要である。検出器を構成するためには、図１Ｂと図１Ｃとに示すように、まず、複数（例えば、３つか４つ）のブロックを配置することによって軸方向範囲を埋める。そして、このパターンを繰り返すことによって、円筒全体を形成する。この手法の利点は、優れた融通性（検出器ブロックがスキャナの完全に外部の機能でもよい（すなわち、顧客側での保守とスキャナの製造とに対する利点を与える完全なシステムの一部としてしかキャリブレーション（較正）できない大面積の連続検出器とは対照的に、検出器ブロックを個別にキャリブレーションすることができる））と、各モジュールの並列動作による優れた計数能力とを有する。この構造の欠点は、多数の光学面を有すること、効率的な光収集を妨げること、センサ範囲のオプションの組み合わせがより制限されていることである。
【００１４】
最新ＰＥＴシステムを規定する第３の主要素は、検出器モジュールの全体的な形状と構造との他に、結晶―光センサアセンブリである。結晶アレイにおける光センサの有効範囲の構造には２つの主因子が影響する。その因子は、（１）センサのレイアウトと、（２）センサのサイズとである。両方の因子は、所定のサイズのスキャナのコストに影響する。円形光電子増倍管の場合、長方形密集配列と六角形密集配列との２つレイアウトのオプションだけが可能である。六角形密集配列は、より高密度のセンサ範囲を提供するが、小さな正方形ブロック構造には実質的に適合しない。したがって、既存のスキャナは、大面積モジュール構造に対しては六角形密集配列が好都合であり、小型正方形ブロック構造に対しては長方形密集配列が好都合である。
【００１５】
シンチレーションプロセスからできるだけ多くの光を収集するために、結晶アセンブリと光学材料とが同じ場合、結晶表面に対する光検出器範囲の比率は、検出可能性の優れた指標である。六角形密集配列は、連続モード（無限結晶とＰＭＴアレイ）においては約９０％（π／４・ｓｉｎ（π／６））という最大の有効範囲（coverage）を有する。しかし、正方形範囲や長方形範囲の有効範囲効率は、境界で大幅に悪化する。有効範囲効率が７８％（π／４）まで低下する場合でも、長方形密集配置（円形センサを有する場合でも）の方が間違いなく好都合である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
目的は、エネルギー分解能とタイミング分解能とを改善することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本実施形態に係るＰＥＴ検出器モジュールは、光学的に分離された結晶素子のアレイと、前記結晶素子のアレイを有効範囲に含むように配列され、前記結晶素子のアレイから放射された光を受ける複数の光電子増倍管と、を具備し、前記複数の光電子増倍管は、第１のサイズを有する第１の光電子増倍管と、前記第１のサイズとは異なる第２のサイズを有する第２の光電子増倍管とを有し、前記第１の光電子増倍管と前記第２の光電子増倍管とは、前記結晶素子のアレイ上における異なるサイズの部分を有効範囲に含む。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１Ａ】従来の検出器の構造を示す図。
【図１Ｂ】従来の検出器の構造を示す図。
【図１Ｃ】従来の検出器の構造を示す図。
【図２Ａ】本実施形態に係る複数のモジュールを含むＰＥＴ検出器リングの構造を示す図。
【図２Ｂ】本実施形態に係る複数のモジュールを含むＰＥＴ検出器リングの構造を示す図。
【図２Ｃ】本実施形態に係る複数のモジュールを含むＰＥＴ検出器リングの構造を示す図。
【図２Ｄ】本実施形態に係る複数のモジュールを含むＰＥＴ検出器リングの構造を示す図。
【図２Ｅ】本実施形態に係る複数のモジュールを含むＰＥＴ検出器リングの構造を示す図。
【図３Ａ】本実施形態に係るＰＭＴの他の配列を示す図。
【図３Ｂ】本実施形態に係るＰＭＴの他の配列を示す図。
【図３Ｃ】本実施形態に係るＰＭＴの他の配列を示す図。
【図４Ａ】本実施形態に係るＰＭＴの他の配列を示す図。
【図４Ｂ】本実施形態に係るＰＭＴの他の配列を示す図。
【図４Ｃ】本実施形態に係るＰＭＴの他の配列を示す図。
【図５Ａ】本実施形態に係る、３つの異なるサイズのＰＭＴの組み合わせを使用する２つの検出器の構造を示す図。
【図５Ｂ】本実施形態に係る、３つの異なるサイズのＰＭＴの組み合わせを使用する２つの検出器の構造を示す他の図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。なお、図中の類似の参照数字は、いくつかの図全体にわたって同一または対応する部分を指す。図２Ａと図２Ｂとは、本実施形態に係るＰＥＴスキャナの構造を示す。図２Ａと図２Ｂとに示すように、検出器リングは、長方形形状を有する複数の検出器モジュールからなる。例えば、検出器リングは、４０個の検出器モジュールからなる。他の例においては、スキャナの開口径（ボア径）をより大きくするために、４８個のモジュールが使用されてもよい。
【００２０】
図２Ｃ、図２Ｄ、および図２Ｅに示すように、各検出器モジュールは、検出器結晶２０１の２次元アレイを含む。検出器結晶２０１は、ガンマ線を吸収しシンチレーション光子を放射する。シンチレーション光子は、光電子増倍管（ＰＭＴ）２０３によって検出される。検出器結晶アレイとＰＭＴとの間には、ライトガイド（光導波路）２０２が配置される。図２Ｃ、図２Ｄ、および図２Ｅに示すように、各検出器モジュールは、異なるサイズを有する複数のＰＭＴを含む。各ＰＭＴは、複数の検出器結晶を有効範囲に含む。各ＰＭＴは、シンチレーションイベントが生じたときに急激に立ち上がり、そして指数関数的に減少するアナログ信号を生成する。１つの検出器結晶から放射された光子は、複数のＰＭＴによって検出することができる。しかしながら、各ＰＭＴで生成されたアナログ信号に基づいて、イベントに対応する検出器結晶を決定することができる。
【００２１】
図２Ｃ、図２Ｄ、および図２Ｅに示される検出器モジュールは細長い。典型的には、長軸（横列方向の軸）は、短軸（縦列方向の軸）の３〜４倍以上の長さを有する。この構造は、エッジの数を最小限に抑え、さらに適切な計数能力を保証するのに十分な多数の個別のモジュールを有する。光学的に分離されるので、アレイ全体を個別にキャリブレーションすることができる。さらに、結晶の範囲を制限することによって、より薄いライトガイドを使用することができる。その結果、光の収集とタイミングとが良好になる。
【００２２】
本実施形態は、２つの機能を組み合わせた新しいタイプのレイアウトを導入する。第１に、結晶レイアウトは、一方向に関しては連続アレイを有するが、他の方向に関してはブロックのように作動するという点で、連続構造とブロック構造との両方の要素を利用する。第２の特徴は、新規な構造が、結晶アレイを覆うために、２つ以上のサイズを有する複数のＰＭＴを利用することである。この構造の制約は、ＰＭＴの現在の入手可能性である。現在入手可能であり量産可能な高速ＰＭＴは、直径１インチ、１．５インチ、および２インチのものだけである。しかしながら、本実施形態は、上述のサイズ以外のサイズを有するＰＭＴの配列を含む。
【００２３】
図３Ａ、図３Ｂ、および図３Ｃは、ＰＭＴの配列に関する３つの異なる検出器モジュールの構造を示す。同じモジュール幅においては、複合構造が利用される場合、システム全体のコストにきわめて大きな影響を与えうるより少数のＰＭＴでより大きな軸方向（横列方向）の撮像視野を画定できる。タイミング分解能とエネルギー分解能とに直接影響を与える光検出の性能に関して言えば、上述の結晶アレイの有効範囲を使用してレイアウトの品質を検査することができる。実際には、長さが実質的に同じ場合、図３Ａ、図３Ｂ、および図３Ｃに示すように、２６個、１７個、または１４個のＰＭＴを使用して軸方向に関する範囲を有効範囲に含むことができる。
【００２４】
図３Ａにおいては、検出器モジュール上に１インチＰＭＴが２列に配列され、図３Ｂにおいては、検出器モジュールの軸方向に沿って２個の１インチＰＭＴと１個の１．５インチＰＭＴとが交互に配列されている。図３Ｃにおいては、検出器モジュールの軸方向に沿って２個の１インチＰＭＴと１個の２インチＰＭＴとが交互に配列される。図３Ｃの構造では２インチＰＭＴが使用されているので、図３Ｃの構造には、同一の軸方向の範囲に関して言えば、図３Ｂの構造と比べてより少数の１インチＰＭＴが使用される。
【００２５】
光を捕捉することに加え、ＰＥＴ検出プロセスは、光がどこから飛来するのか、少なくともどの結晶から飛来するのかを識別しなければならない。いわゆるアンガーロジック（Ｈ．Ａｎｇｅｒによるγカメラの発明から名付けられた）は、個別のＰＭＴ応答を使用してＸ方向とＹ方向との重心を計算し、典型的には、発生結晶を特定するために利用される。したがって、１インチＰＭＴと２インチＰＭＴとを利用する図３Ｃに示された配列は、短軸に沿ったサンプリングを制限し、結晶の識別をより困難にすることが分かる。この点に関して、図４Ａに示した構造は、図３Ａに示した構造の欠陥を解消する。
【００２６】
図４Ａにおいては、１インチＰＭＴと１．５インチＰＭＴとは、検出器モジュールの軸方向（横列方向）に沿って２列上において交互に配列される。この場合、短軸方向（縦列方向）に関する長さの比較的わずかな増大により、２個のＰＭＴを配置することができ、従って縦列方向に関してより良好なサンプリングが得られる。また、１インチＰＭＴと１．５インチＰＭＴとのこの特定の配列は、センサ―結晶比率を約８４％改善する（前述の結晶アレイの面積に対する円の面積を計算する同じ原理に基づき、単純な閉論理式は提示されない）。したがって、図４Ａに示された検出器アレイは、図３Ａ、図３Ｂ、および図３Ｃに示したものより２５％大きく（すなわち、完全な円筒を画定するためにモジュールが２５％少ない）、同一の軸方向の範囲を画定するために、２０個のＰＭＴを使用する。したがって、図４Ａに示したモジュールの構造は、図３Ａに示した構造と比べて著しいコスト的な利点を有する。なお図３Ａに示されたモジュールの構造は、同じ軸方向範囲のために２６個の１インチＰＭＴを必要とし、図４Ａに示したモジュールの構造よりも多くのモジュールを必要とする。
【００２７】
あるいは、短軸方向のサンプリング性能がわずかに低下するが、１．５インチＰＭＴと２インチＰＭＴとを、図４Ａに示した配列と類似の配列で利用することができる。
【００２８】
なお図４Ａの第１横列の第１縦列（軸方向に関する左端列）には、１インチＰＭＴが配列され、第２横列の第１縦列には、１．５インチＰＭＴ又は２．０インチＰＭＴが配列されている。すなわち、図４Ａでは、第１横列の第１縦列から順番に１インチＰＭＴと１．５インチＰＭＴ又は２．０インチＰＭＴとが交互に配列され、第２横列の第１縦列から順番に１．５インチＰＭＴ又は２．０インチＰＭＴと１インチＰＭＴとが交互に配列されている。しかしながら、本実施形態はこの配列のみに限定されない。例えば、第１横列の第１縦列には、１．５インチＰＭＴ又は２．０インチＰＭＴが配列され、第２横列の第１縦列には、１インチＰＭＴが配列されていてもよい。すなわち、第１横列の第１縦列から順番に１．５インチＰＭＴ又は２．０インチＰＭＴと１インチＰＭＴとが交互に配列され、第２横列の第１縦列から順番に１インチＰＭＴと１．５インチＰＭＴ又は２．０インチＰＭＴとが交互に配列されてもよい。
【００２９】
図４Ｂと図４Ｃとに示すように、異なるサイズのＰＭＴの２つの他の配列により、図３Ａと図４Ａとに示した構造に比べ、サンプリング品質と結晶に対するセンサのカバレッジとの点において中程度の性能が得られる。図４Ｂにおいては、２個の１インチＰＭＴと１個の１．５インチＰＭＴとが、検出器モジュールの軸方向に沿って２つの横列上において交互に配列されている。図４Ｃにおいては、２個の１インチＰＭＴと１個の２インチＰＭＴとが、検出器モジュールの軸方向に沿って２つの横列上において交互に配列されている。
【００３０】
なお図４Ｂの第１横列の第１縦列（軸方向に関する左端列）には、２個の１インチＰＭＴが配列され、第２横列の第１縦列には、１個の１．５インチＰＭＴが配列されている。すなわち、図４Ｂでは、第１横列の第１縦列から順番に２個の１インチＰＭＴと１個の１．５インチとが交互に配列され、第２横列の第１縦列から順番に１個の１．５インチＰＭＴと２個の１インチＰＭＴとが交互に配列されている。しかしながら、本実施形態はこの配列のみに限定されない。例えば、第１横列の第１縦列には、１個の１．５インチＰＭＴが配列され、第２横列の第１縦列には、２個の１インチＰＭＴが配列されていてもよい。すなわち、第１横列の第１縦列から順番に１個の１．５インチＰＭＴと２個の１インチＰＭＴとが交互に配列され、第２横列の第１縦列から順番に２個の１インチＰＭＴと１個の１．５インチＰＭＴとが交互に配列されてもよい。図４Ｃも同様に、例えば、第１横列の第１縦列には、１個の２．０インチＰＭＴが配列され、第２横列の第１縦列には、２個の１インチＰＭＴが配列されていてもよい。
【００３１】
すなわち、図４Ｂと図４Ｃとの配列において、第１横列の第１縦列が１．５インチＰＭＴや２インチＰＭＴから始まるように切り換えられ、第２横列の第１縦列が１．０インチＰＭＴから始まるように切り換えられてもよい。
【００３２】
さらに、図５Ａと図５Ｂとに示すように、３つのサイズのＰＭＴの組み合わせを使用する構造が可能である。しかしながら、図５Ａと図５Ｂとに示される構造は、一方向に関する光分離が良好になるように可能な限り幅の狭いモジュールを画定するという目標に反する。
【００３３】
本発明に係る上述の実施形態は、長方形結晶アレイのより効率の高いセンサ範囲を提供することができる。これにより、エネルギー分解能とタイミング分解能とを改善することができ、これとともに、光を収集するためのセンサの数を最小にすることができ、コストを削減することができる。
【００３４】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００３５】
２０１…検出器結晶、２０２…ライトガイド（光導波路）、２０３…ＰＭＴ（光電子増倍管）
【図１Ａ】
2011059099.tif 000003
【図１Ｂ】
2011059099.tif 000004
【図１Ｃ】
2011059099.tif 000005
【図２Ａ】
2011059099.tif 000006
【図２Ｂ】
2011059099.tif 000007
【図２Ｃ】
2011059099.tif 000008
【図２Ｄ】
2011059099.tif 000009
【図２Ｅ】
2011059099.tif 000010
【図３Ａ】
2011059099.tif 000011
【図３Ｂ】
2011059099.tif 000012
【図３Ｃ】
2011059099.tif 000013
【図４Ａ】
2011059099.tif 000014
【図４Ｂ】
2011059099.tif 000015
【図４Ｃ】
2011059099.tif 000016
【図５Ａ】
2011059099.tif 000017
【図５Ｂ】
2011059099.tif 000018