(57)【要約】【課題】  検出素子の感度を向上させる核医学診断装置及びコリメータを提供することを課題とする。【解決手段】  隔壁１１を有し、隔壁１１で仕切られた正六角形状の、放射線が通過する複数の放射線通路１２を備えるコリメータ１と、矩形の複数の半導体素子２１を、互いに隙間２２を設けて２次元直交座標方向に沿って格子状に配列した検出器２と、を備え、半導体素子２１が放射線通路１２と対向するように検出器２が配置される核医学診断装置であって、第１（Ｘ軸）座標方向における半導体素子２１のピッチが、放射線通路１２を確定する隔壁１１の対向する辺のピッチと同じに設定され、放射線通路１２の中心１２１と半導体素子２１の中心２１０ａは、第１（Ｘ軸）座標に関し同じ座標上に配置されるように構成した。【選択図】      図３
2005106704.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
隔壁を有し、前記隔壁で仕切られた正六角形状の、放射線が通過する複数の放射線通路を備えるコリメータと、矩形の複数の検出素子を、互いに隙間を設けて２次元直交座標方向に沿って格子状に配列した放射線検出器と、を備え、前記検出素子が前記放射線通路と対向するように前記検出器が配置される核医学診断装置であって、
第１座標方向における前記検出素子のピッチが、前記放射線通路を確定する前記隔壁の対向する辺のピッチと同じに設定され、
前記放射線通路の中心と前記検出素子の中心は、第１座標に関し同じ座標上に配置されたことを特徴とする核医学診断装置。
【請求項２】
前記放射線通路を形成する隔壁及び前記検出素子の一辺は、前記第１座標方向と平行に配置され、
前記検出素子のピッチが前記放射線通路を形成する隔壁の一辺の1.5倍に設定されたことを特徴とする請求項１記載の核医学診断装置。
【請求項３】
前記放射線通路の中心と前記検出素子の中心は、第１座標に関し同じ座標上に配置されたことを特徴とする請求項２記載の核医学診断装置。
【請求項４】
前記検出素子及び前記隔壁のそれぞれの一辺が前記第１座標方向と平行に配置され、前記放射線通路の中心と前記検出素子の中心は、第１座標に関し同じ座標上に配置されたことを特徴とする請求項２記載の核医学診断装置。
【請求項５】
複数の検出素子を互いに隙間を設けて格子状に配列して構成される放射線検出器に用いられるコリメータであって、
隔壁で仕切られた、放射線が通過する複数の放射線通路を備え、前記放射線通路は、前記検出素子にそれぞれ対向して合致する形状を有し、前記隔壁は、前記検出素子同士の間の隙間の幅と一致していることを特徴とするコリメータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出素子とコリメータを効率よく配置した構造を有する核医学診断装置及びコリメータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、γ線等の放射線を検出する放射線検出器としては、ＮａＩシンチレータを用いるものが知られている。図９に示すように、ＮａＩシンチレータを備えるガンマカメラ（核医学診断装置）では、放射線（γ線）１０９は、コリメータ１０６によって制限された角度でシンチレータ１０１に入射し、ＮａＩの結晶と相互作用を起こしてシンチレーション光を発する。この光はライトガイド１０２を挟み、光電子増倍管１０３に到達して電気信号となる。電気信号は、計測回路固定ボード１０５に取り付けられた計測回路１０４で整形され出力コネクタ１０７から外部のデータ収集系へと送られる。なお、これらシンチレータ１０１、ライトガイド１０２、光電子増倍管１０３、計測回路１０４、計測回路固定ボード１０５等は全体が遮光シールドケース１０８に収納され、外部の放射線以外の電磁波を遮断している。
【０００３】
一般にシンチレータ１０１を用いたガンマカメラでは、１枚の大きなＮａＩ等の結晶の後に大きな光電子増倍管（フォトマルともいう）を置く構造としているため、位置分解能は１０ｍｍ程度のレベルに留まる。また、シンチレータ１０１は放射線から可視光、可視光から電子と多段階の変換を経て検出を行うため、エネルギ分解能が非常に悪いという問題点を持つ。
【０００４】
このようなシンチレータ１０１とは異なる原理で放射線を検出する放射線検出器として、ＣｄＴｅ（テルル化カドミウム）、ＴｌＢｒ（臭化タリウム）、ＧａＡｓ（砒化ガリウム）等の半導体材料を用いた半導体素子を備えた半導体放射線検出器がある。
この半導体放射線検出器は、半導体素子が、放射線と半導体材料との相互作用で生じた電荷を電気信号に変換するため、シンチレータよりも電気信号への変換効率がよく、かつ小型化が可能であるので注目されている。
【特許文献１】特開２００３−２２２６７６号公報（段落００１７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記した半導体放射線検出器では、図１０に示すように、矩形からなる複数個の半導体素子を互いに隙間を設けながら格子状に配置して構成されるものがある。この半導体素子の前方（放射線源側）に、複数の放射線通路を備えるコリメータを配置し、このコリメータで一定の角度で入射される放射線のみを透過して、検出器で検出できるようになっている。
しかしながら、図１０に示すような六角形状の放射線通路を有するコリメータに対して、矩形の半導体素子を備えた半導体放射線検出器を適当に配置したのでは、放射線通路内に半導体素子の間のデッドスペース（隙間）が現れる割合が大きくなるように配置される場合があり、コリメータで角度を制限された放射線がそのデッドスペースに入射されて、検出感度が下がってしまうという問題がある。
また、各放射線通路の内側に配置される半導体素子の割合もそれぞれ異なり、半導体素子の感度も不均一になるという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、前記した課題を解決し、検出素子の感度を向上させる核医学診断装置及びコリメータを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため、本発明は、隔壁を有し、前記隔壁で仕切られた正六角形状の、放射線が通過する複数の放射線通路を備えるコリメータと、矩形の複数の検出素子を、互いに隙間を設けて２次元直交座標方向に沿って格子状に配列した放射線検出器と、を備え、前記検出素子が前記放射線通路と対向するように前記検出器が配置される核医学診断装置であって、第１座標方向における前記検出素子のピッチが、前記放射線通路を確定する前記隔壁の対向する辺のピッチと同じに設定され、前記放射線通路の中心と前記検出素子の中心は、第１座標に関し同じ座標上に配置されたことを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、第１座標方向に配列された検出素子間の隙間とコリメータの隔壁が効率よく重なり合うように放射線検出器を配置し、各放射線通路の内側において露出する検出素子の割合を増大できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の核医学診断装置によれば、コリメータと検出器を効率よく配置し、検出感度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
実施の形態に係る核医学診断装置は、放射線撮像装置であるＳＰＥＣＴ（Single Photon Emission Computer Tomography)として説明する。
図１において、ＳＰＥＣＴ５は、一対の半導体放射線検出装置５１、回転支持台５２、データ収集解析装置５３、データ入力装置５４及び表示装置５５を備える。前記一対の半導体放射線検出装置５１は、回転支持台５２に周方向に１８０°ずれた位置に配置される。具体的には、それぞれの半導体放射線検出装置５１の各ソケットボード５１０が周方向に１８０°隔てた位置で回転支持台５２に取り付けられる。各放射線検出ユニット５１１はベッドＢ側を向いている。放射線検出ユニット５１１と被検者Ｐとの間にはコリメータ１が設置され、放射線検出ユニット５１１からの視野角を制限する。計測回路ユニット５１２もそれぞれのソケットボード５１０に設置される。放射線検出ユニット５１１、コリメータ１及び計測回路ユニット５１２は、遮光・電磁シールドＥＳ内に収納されることで、γ線Ｓ１以外の電磁波の影響を遮断している。
【００１１】
放射性薬剤が投与された被検者Ｐが載っているベッドＢが移動され、被検者Ｐは、一対のソケットボード５１０の間に移動される。放射性薬剤が集積した被検者Ｐ内の集積部Ｓから放出されたγ線Ｓ１がコリメータ１内の放射線通路１２（図２参照）を通って放射線検出ユニット５１１の各検出器（放射線検出器）２に入射される。検出器２から出力されたγ線検出信号は、計測回路ユニット５１２で信号処理される。データ収集解析装置５３は、計測回路ユニット５１２から出力された情報を用いて被検者Ｐに対する画像情報を作成し、この画像情報を表示装置５５に表示する。回転支持台５２が回転することによって、各ソケットボード５１０及び放射線検出ユニット５１１が被検者Ｐの周囲を旋回する。放射線検出ユニット５１１は旋回しながらγ線検出信号を出力する。回転支持台５２の回転制御、放射線検出ユニット５１１と被検者Ｐとの間の距離の制御、及びベッドＢによる被検者Ｐの位置制御は、操作パネル５６によってＳＰＥＣＴ５の近傍で行えると共に、データ入力装置５４によって遠距離から行うことも可能である。
【００１２】
（第１の実施の形態）
次に、本発明の第１の実施の形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
本実施の形態では、前記したＳＰＥＣＴ５において、検出器２を前記した従来からある正六角形状の放射線通路１２を有するコリメータ１に対してマッチングさせる検出器配置構造について説明する。
【００１３】
図２に示すように、本実施の形態に係る検出器配置構造では、γ線源Ｓから放出されるγ線のうち、ある一定の角度を有するγ線のみを透過するコリメータ１と、コリメータ１を透過したγ線を検出する検出器２を備えて構成されている。
なお、本実施の形態においては、検出器２の上面側にコリメータ１を配置した図２の状態を基準に、方向を定めて説明する。
【００１４】
図２及び図３に示すように、コリメータ１は、隔壁１１で仕切られた複数の放射線通路１２をハニカム状に備えて構成されている。この放射線通路１２は所定の長さを有し、γ線源Ｓから放出されるγ線（放射線）のうち、放射線通路１２に対してある制限された角度で入射されるγ線Ｓ１のみを検出器２までガイドする。なお、所定の長さとは、検出器２に入射されるγ線の角度に応じて定めることができる。
図３に示すように、放射線通路１２は、平面視正六角形状に形成されている。放射線通路１２の大きさを小さくするほど空間分解能は高められる。ここで、紙面において水平方向に延びる辺を１２０とし、放射線通路１２の中心を１２１とおく。また、説明の便宜上、この辺１２０が延びる方向と平行な線をＸ軸（第１座標）、垂直な線をＹ軸（第２座標）とおく。
また、隔壁１１は、制限された角度以外から入射されるγ線を吸収すべく鉛等の材料からなる。この隔壁１１は、所定の厚みを有している。ここで、この隔壁１１の厚みの中心線（一点鎖線）を結んで形成される六角形を１３とし、六角形１３の対辺間の距離をＡ、六角形１３の一辺の長さをＢとおく（図４（ａ）参照）。なお、六角形１３は各辺の長さが相等しい正六角形である。
【００１５】
図３及び図４（ｂ）に示すように、検出器２は、検出面２１０を有する半導体素子（検出素子）２１を互いに隙間２２を設けて格子状に配列して構成される。この半導体素子２１の検出面２１０は矩形に形成され、この検出面２１０がコリメータ１の放射線通路１２側を向くように配列されている。ここで、検出面２１０の中心を２１０ａとおく。
ここで、隙間２２の厚みの中心線（一点鎖線）を結んで形成される四角形を１４とおくと、この四角形１４は、六角形１３の一辺の長さＢの１．５倍のピッチでＸ軸方向に、また、六角形１３の対辺間の距離ＡのピッチでＹ軸方向に配列される。つまり、半導体素子２１が、六角形１３の一辺の長さＢの１．５倍のピッチでＸ軸方向に配列されることになる。
このような検出面２１０を有する半導体素子２１は、例えば、ＣｄＴｅ（テルル化カドミウム）、ＴｌＢｒ（臭化タリウム）、ＧａＡｓ（砒化ガリウム）等の半導体材料からなるものであり、コリメータ１で角度が制限されたγ線を入射されて検出できるようになっている。
【００１６】
次に、コリメータ１に対する検出器２の配置方法について説明する。
まず、コリメータ１の放射線通路１２に対して、検出面２１０が対向するように検出器２を配置する。そして、平面視において、放射線通路１２の辺１２０と検出面２１０のＸ軸方向の列が平行になるようにする。また、放射線通路１２の中心１２１をＹ軸方向に結んだ直線上に検出面２１０の中心２１０ａが位置するように配置する。換言すると、Ｙ軸方向に並ぶ中心１２１とＹ軸方向に並ぶ中心２１０ａは同じＸ座標上にある。
なお、Ｙ軸方向においては、検出器２の位置をコリメータ１の隔壁１１と検出器２の隙間２２を重ね合わせるよりも、少しずらした位置（図３参照）、望ましくは、Ｘ軸方向の隔壁１１（辺１２０）から４分の１だけＹ軸方向にずれた位置に、Ｘ軸方向の隙間２２を位置させるのがよい。この方が、検出感度を均一化することができる。これは、検出器２の検出面２１０の感度の低い部分が統計的誤差のネックになるためであり、図３のように少しずらした配置の方が総合的な検出感度が向上する。
【００１７】
以上によれば、本実施の形態に係る検出器配置構造を適用したＳＰＥＣＴ５において以下の効果を得ることができる。
コリメータ１の隔壁１１に検出器２のＹ軸方向に延びる隙間２２が効率よく重なるように配置されているので、検出器２においてＹ軸方向の隙間（デッドスペース）が小さくなる。そのため、放射線通路１２内において露出する検出器２の検出面２１ａの割合を増大でき、検出感度を向上できる。
【００１８】
また、検出面２１０が六角形１３のＹ軸方向の長さＡと同一のピッチで配置されているため、六角形１３と検出面２１０のＹ軸方向の繰り返しピッチが同一となる。そのため、検出感度を均一化することができる。
【００１９】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
なお、本実施の形態は、第１の実施の形態の構成を一部変更したものなので、第１の実施の形態と同一の構成要素に関しては同一の符号を付し、その説明は省略するものとする。
【００２０】
図５に示すように、コリメータ１は、隔壁１１で仕切られた複数の放射線通路１２を備えて構成されている。ここで、紙面において水平方向に延びる辺を１２０とし、放射線通路１２の中心を１２１とおく。また、説明の便宜上、この辺１２１が延びる方向と平行な線をＸ軸、垂直な線をＹ軸とおく。そして、この隔壁１１の厚みの中心線（一点鎖線）を結んで形成される六角形を１３とし、六角形１３の対辺間の距離をＡ、六角形１３の一辺の長さをＢとおく（図６（ａ）参照）。なお、六角形１３は各辺の長さが相等しい正六角形である。
【００２１】
図５及び図６（ｂ）に示すように、検出器３は、検出面３１０を有する半導体素子（検出素子）３１を互いに隙間３２を設けて格子状に配列して構成される。ここで、検出面３１０の中心を３１０ａとおく。
ここで、隙間３２の厚みの中心線（一点鎖線）を結んで形成される四角形を１５とおくと、この四角形１５は、正方形であり、六角形１３の一辺の長さＢの１．５倍のピッチでＸ軸方向及びＹ軸方向に配列される。つまり、半導体素子３１が、六角形１３の一辺の長さＢの１．５倍のピッチでＸ軸方向に配列されることになる。
このような検出面３１０を有する半導体素子３１は、例えば、ＣｄＴｅ（テルル化カドミウム）、ＴｌＢｒ（臭化タリウム）、ＧａＡｓ（砒化ガリウム）等の半導体材料からなるものであり、コリメータ１で角度が制限されたγ線を入射されて検出できるようになっている。
【００２２】
次に、コリメータ１に対する検出器３の配置方法について説明する。
まず、コリメータ１の放射線通路１２に対して、検出面３１０が対向するように検出器３を配置する。そして、平面視において、放射線通路１２の辺１２０と検出面３１０のＸ軸方向の列が平行になるようにする。また、放射線通路１２の中心１２１をＹ軸方向に結んだ直線上に検出面３１０の中心３１０ａが位置するように配置する。
【００２３】
以上によれば、本実施の形態に係る検出器配置構造を適用したＳＰＥＣＴ５において以下の効果を得ることができる。
コリメータ１の隔壁１１に検出器３のＹ軸方向に延びる隙間３２が効率よく重なるように配置されているので、検出器３においてＹ軸方向の隙間（デッドスペース）が小さくなる。そのため、放射線通路１２内において露出する検出器２の検出面２１ａの割合を増大でき、検出感度を向上できる。
なお、本実施の形態においては、隙間３２をＸ軸方向とＹ軸方向で、同一の幅に設定したが、どちらかの方向でデッドスペースを小さくすることができる場合、図７に示すようにＸ軸方向に平行な隙間３２ａの幅を小さくする。このようにすることで、放射線通路１２内に露出する隙間３２ａを小さくし、検出面３１ａの割合を増大できるので、検出感度を向上させることができる。
【００２４】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
本実施の形態では、前記した第２の実施の形態に係る検出器に用いられるコリメータについて説明する。
【００２５】
図８に示すように、本実施の形態に係るコリメータ４は、隔壁４１で仕切られた複数の放射線通路４２を備えて構成されている。この放射線通路４２は所定の長さを有し、γ線源Ｓから放出されるγ線（放射線）のうち、放射線通路４２に対してある制限された角度で入射されるγ線Ｓ１のみを検出器３までガイドする（図２参照）。なお、所定の長さとは、検出器３に入射されるγ線の角度に応じて定めることができる。
図８に示すように、放射線通路４２は、検出器３の検出面３１０の形状・寸法と同様に、平面視略正方形状に形成されている。放射線通路４２の大きさを小さくするほど空間分解能は高められる。
また、隔壁４１は、制限された角度以外から入射されるγ線を吸収すべく鉛等の材料からなる。この隔壁４１は、所定の厚み４１ａを有している。この隔壁４１の所定の厚み４１ａは、検出器３の隙間３２の厚み３２ａと同一である。
【００２６】
以上のように構成されたコリメータ４は、図８に示すように、放射線通路４２が検出面３１０に対向するように、かつ、平面視において、放射線通路４２の隔壁４１と検出器３の隙間３２が重なるように配置される。
【００２７】
以上によれば、本実施の形態において以下の効果を得ることができる。
コリメータ４の隔壁４１に検出器３の隙間３２が効率よく重なるように配置されているので、放射線通路４２内において露出する検出器３の検出面３１ａの割合を増大でき、検出感度を向上できるとともに、検出感度を均一化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施形態に係るに係るＳＰＥＣＴの全体構成図である。
【図２】ＳＰＥＣＴで用いられる検出器配置構造全体の斜視図である。
【図３】上面にコリメータを配置された検出器の一部分を示す平面図である。
【図４】（ａ）は隔壁の中心線を通る六角形の寸法を示す図であり、（ｂ）は隙間の中心線を通る四角形の寸法を示す図である。
【図５】上面にコリメータを配置された検出器の一部分を示す平面図である。
【図６】（ａ）は隔壁の中心線を通る六角形の寸法を示す図であり、（ｂ）は隙間の中心線を通る四角形の寸法を示す図である。
【図７】上面にコリメータを配置された検出器の一部分を示す平面図である。
【図８】コリメータと検出器の配置を説明する平面図である。
【図９】従来のガンマカメラの要部の構成を模式的に示した図である。
【図１０】検出器上に適当にコリメータを配置した状態を示す平面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１，４      コリメータ
２，３      検出器
１１，４１  隔壁
１２        放射線通路
２１，３１  半導体素子
２２，３２  隙間
４２        放射線通路
【図１】
2005106704.tif 000003
【図２】
2005106704.tif 000004
【図３】
2005106704.tif 000005
【図４】
2005106704.tif 000006
【図５】
2005106704.tif 000007
【図６】
2005106704.tif 000008
【図７】
2005106704.tif 000009
【図８】
2005106704.tif 000010
【図９】
2005106704.tif 000011
【図１０】
2005106704.tif 000012