(57)【要約】【課題】同種のシンチレータ素子であっても深さ位置を認識でき、且つ、素子の微妙な光学的性質のばらつきの影響を受け難くする。【解決手段】シンチレータ素子１２ｆ、１２ｍ、１２ｎの各段の間に、段毎にカットされる波長域の異なる第１の波長域カットフィルタ３０、３１、３２を設け、共通の光検出器２０、２１に到達する光の波長に基づいて、どの段のシンチレータ素子が発光したか識別する。【選択図】      図２
2005043062.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層された複数段のシンチレータ素子と、共通の光検出器とを備えた深さ位置認識型放射線検出器であって、
シンチレータ素子の各段の間に、段毎にカットされる波長域の異なる第１の波長域カットフィルタが設けられ、
共通の光検出器に到達する光の波長に基づいて、どのシンチレータ素子が発光したか識別することを特徴とする深さ位置認識型放射線検出器。
【請求項２】
最終段のシンチレータ素子と光検出器の間の少なくとも一部にも、他の段の波長域カットフィルタとカットされる波長域が異なる第２の波長域カットフィルタが設けられると共に、
前記光検出器が、該第２の波長域カットフィルタの数に対応する複数のチャンネルを有し、
各チャンネル間の信号の比に基づいて、どのシンチレータ素子が発光したか識別することを特徴とする請求項１に記載の深さ位置認識型放射線検出器。
【請求項３】
前記第２の波長域カットフィルタが１つ設けられ、前記光検出器が、該第２の波長域カットフィルタの有無に対応する２つの信号を検出するようにされている請求項２に記載の深さ位置認識型放射線検出器。
【請求項４】
前記第２の波長域カットフィルタが３色分解フィルタとされ、前記光検出器が、該３色分解フィルタの各色に対応する３つの信号を検出するようにされている請求項２に記載の深さ位置認識型放射線検出器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、積層された複数段のシンチレータ素子と、共通の光検出器とを備えた深さ位置認識型放射線検出器に係り、放射線３次元位置検出器の深さ位置検出に用いることが可能な深さ位置認識型放射線検出器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
被検体に放射線同位元素（ＲＩ）が投与されると、γ線が放出される。ＰＥＴ、ＳＰＥＣＴ、ガンマカメラなどの核医学イメージング装置は、この放射線を検出することにより、被検体内のＲＩの分布像を得る装置である。
【０００３】
このような核医学イメージング装置においては、シンチレーション検出器のシンチレータ素子の長さ（深さ）の影響により、装置有効視野の周辺領域において断面内空間分解能が悪化する。更に、軸方向有効視野の大きな大立体角・高感度装置の３次元的データ収集においては、同様な理由で軸方向分解能の劣化も生じる。今後、空間分解能の更なる向上を目指すには、検出器深さ方向の反応位置を認識することが必要となる。
【０００４】
前記のような核医学イメージング装置に用いられる放射線３次元位置検出器としては、複数のシンチレータ素子を、屈折率の異なる透明板を挟みながら光検出器上に積層してシンチレータユニットを構成し、光検出器に到達する光の透過率を各シンチレータ素子毎に異ならせることにより、光検出器における受光量の差に基づいて、放射線が入射して蛍光を発したシンチレータ素子を同定する技術が、特許文献１に記載されている。
【０００５】
又、複数のシンチレータ素子を、その中心位置が光位置検出器の受光面に平行な方向に偏倚するように光位置検出器上に積層し、光位置検出器からの出力光の空間分布の重心位置を各シンチレータ素子毎に異ならせることにより、重心位置演算に基づいて、放射線が入射して蛍光を発したシンチレータ素子を同定する技術が、特許文献２に記載されている。
【０００６】
更に、深さ位置を識別する手法としては、シンチレーション波形の異なる異種シンチレータ素子を積層し、波形弁別により素子位置を同定することも考えられる。
【０００７】
又、シンチレータ素子内及び素子間での光の減衰や分散に関わる発光深さ位置と出力信号とのアナログ的な相関を利用する方法も考えられる。
【０００８】
【特許文献１】
特開昭６３−４７６８６号公報
【特許文献２】
特公平５−７５９９０号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献２に記載された技術においては、シンチレータ素子を多層化するほど、各シンチレータ素子による光位置検出器からの出力光の空間分布の重心位置の配列が密となり、当該重心位置の識別が困難になるため、放射線が入射して蛍光を発したシンチレータ素子の正確な同定が困難になる恐れがある。
【００１０】
又、シンチレーション波形の異なる異種シンチレータ素子を積層して、波形弁別により素子位置を同定する方法は、同一種類のシンチレータ素子で構成される検出器には適用できない。
【００１１】
又、特許文献１に記載された方法や、シンチレータ素子内及び素子間での光の減衰や分散に関わる発光深さ位置と出力信号とのアナログ的な相関を利用する方法は、シンチレータ素子の光学的性質の微妙なばらつきの影響を受け易い等の問題点を有する。
【００１２】
本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたもので、同種のシンチレータ素子にも適用でき、且つ、素子の微妙な光学的性質のばらつきの影響を受け難い深さ位置認識技術を提供することを課題とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、積層された複数段のシンチレータ素子と、共通の光検出器とを備えた深さ位置認識型放射線検出器において、シンチレータ素子の各段の間に、段毎にカットされる波長域の異なる第１の波長域カットフィルタを設け、共通の光検出器に到達する光の波長に基づいて、どの段のシンチレータ素子が発光したか識別するようにして、前記課題を解決したものである。
【００１４】
又、最終段のシンチレータ素子と光検出器の間の少なくとも一部にも、他の段の波長域カットフィルタとカットされる波長域が異なる第２の波長域カットフィルタを設けると共に、前記光検出器が、該第２の波長域カットフィルタの数に対応する複数のチャンネルを有し、各チャンネル間の信号の比に基づいて、どの段のシンチレータ素子が発光したか識別するようにして、シンチレータに飛来する放射線の強度の相違による、発光強度の変化による影響をキャンセルしたものである。
【００１５】
又、前記第２の波長域カットフィルタを１つ設け、前記光検出器が、該第２の波長域カットフィルタの有無に対応する２つの信号を検出するようにしたものである。
【００１６】
又、前記第２の波長域カットフィルタを３色分解フィルタとし、前記光検出器が、該３色分解フィルタの各色に対応する３つの信号を検出するようにしたものである。
【００１７】
本発明においては、シンチレータの発光波長スペクトルが広い範囲に分布していることに基づき、シンチレータ素子層間に特定波長のみ透過性のある第１の波長域カットフィルタ（光学フィルタ）を挿入することで、光検出器到達時点での波長スペクトルに違いを生み出すことにより深さ位置を弁別する。更に、必要に応じて、最終段のシンチレータ素子と光検出器の間の少なくとも一部にも、第２の波長域カットフィルタ（光学フィルタ）を配置し、結果として検出器出力信号に違いを生み出すと共に、シンチレータに飛来する放射線の強度の相違による、発光強度の変化による影響をキャンセルする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１９】
本発明の第１実施形態は、本発明を２段シンチレータ２チャンネル検出器に適用したもので、図１に示す如く、シンチレータユニット１０は、シンチレータ素子が１２ｆ、１２ｎの２段に配置されており、ここでは短波長カットフィルタ３０を両シンチレータ素子間に挿入している。又、２チャンネルの光検出器２０と最終段（図では最下段）シンチレータ素子１２ｎの間のチャンネルＡ１側には、長波長カットフィルタ４０を配置している。図において、５０は、チャンネルＡ１とＡ２の比を比較して、どの段でシンチレータが発光したかを知るための比較回路である。
【００２０】
前記光検出器２０としては、ＣＣＤ素子などを用いた光電変換器、光電子増倍管、ＡＰＤ等を用いることができる。
【００２１】
前記比較回路５０は、各信号の入力インターフェイス、コンピュータ及び計算プログラム等からなり、信号強度比Ａ１／Ａ２を比較し、その結果を出力するものである。
【００２２】
以下、図２を参照して、作用を説明する。
【００２３】
なお、図２（Ａ）は、光検出器２０より遠いシンチレータ素子１２ｆでγ線を吸収し発光した場合、図２（Ｂ）は、近いシンチレータ素子１２ｎでγ線を吸収し発光した場合である。ここでは、シンチレータ素子と光検出器２０を離して書いてあるが、実際には図１に示したように密着させる。
【００２４】
図２（Ａ）に示す如く、もし、短波長カットフィルタ３０より上部のシンチレータ素子１２ｆで発光すると、下段のシンチレータ素子１２ｎに到達するその発光は、短波長カットフィルタ３０通過により短波長部がカットされている。更にその到達光は、長波長カットフィルタ４０を通過する光束と通過しない光束とに分かれて、各々２チャンネル光検出器２０の所定チャンネルＡ１又はＡ２に受光される。
【００２５】
その結果、図２（Ａ）（Ｂ）に示す如く、発光シンチレータ素子が短波長カットフィルタ３０より上段のもの（１２ｆ）なのか、下段のもの（１２ｎ）なのかに応じて、下段シンチレータ１２ｎ通過時の波長スペクトルに変化が生じ、更に長波長カットフィルタ４０を通過するかしないかで波長スペクトルに変化が追加され、結果として各チャンネルの信号強度が変わってくる。即ち、信号強度比Ａ１／Ａ２を比較回路５０で比較することにより、どの段のシンチレータ発光が生じたのかを弁別できる。
【００２６】
この例の場合においては、発光が短波長カットフィルタ３０より上段のシンチレータ素子１２ｆの場合には、信号Ａ１においては短波長／長波長ともカットされて受光し、信号Ａ２においては短波長のみがカットされて受光する。これに対して、発光が短波長カットフィルタ３０より下段のシンチレータ素子１２ｎの場合には、信号Ａ１においては長波長のみカットされて受光し、信号Ａ２においてはカットされずに受光する。従って、信号Ａ１／Ａ２を比較することにより明確に区別できる。
【００２７】
なお、信号Ａ１／Ａ２を比較するのは、シンチレータに飛来する放射線の強度の相違による、発光強度の変化による影響をキャンセルするためである。
【００２８】
次に、図３を参照して、３段シンチレータ２チャンネル検出器に適用した、本発明の第２実施形態を詳細に説明する。
【００２９】
本実施形態では、光検出器２０より遠いシンチレータ素子１２ｆと中間のシンチレータ素子１２ｍの間、及び、中間のシンチレータ素子１２ｍと近いシンチレータ素子１２ｎの間に、異なる種類の光学的な波長域カットフィルタ３１及び３２を全面に挿入している。更に、光検出器２０に近いシンチレータ素子１２ｎと光検出器２０の受光面の間のチャンネルＡ１側には、別種の光学的な波長域カットフィルタ４０を挿入する。
【００３０】
フィルタの選択には自由度があるが、最終的に受光面において、発光深さ位置により波長スペクトルに違いが生じ、結果として光検出器出力信号Ａ１とＡ２に明確な違いが生まれればよい。
【００３１】
なお、図３（Ａ）は、光検出器２０より遠いシンチレータ素子１２ｆでγ線を吸収し発光した場合、図３（Ｂ）は、中間のシンチレータ素子１２ｍでγ線を吸収し発光した場合、図３（Ｃ）は、近いシンチレータ素子１２ｎでγ線を吸収し発光した場合である。ここでも、シンチレータ素子と光検出器２０を離して書いてあるが、実際には密着させる。
【００３２】
次に、図４を参照して、３段シンチレータ３チャンネル検出器に適用した、本発明の第３実施形態を詳細に説明する。
【００３３】
本実施形態では、最終段（図では最下段）のシンチレータ素子１２ｎと３チャンネル光検出器２１の間に、図中のＲＧＢで示した３原色フィルタ４１を配置し、光検出器２１の３つのチャンネルＡ１、Ａ２、Ａ３で検出されるＲ、Ｇ、Ｂ信号の比に基づいて、発光深さを認識するようにしている。
【００３４】
他の点については、第２実施形態と同じであるので、説明は省略する。
【００３５】
同様な原理に基づき、使用する光学的フィルタの種類を増やすことにより４段（４層）以上の場合、及び４チャンネル以上の場合にも本発明は適用可能である。
【００３６】
又、前記実施形態においては、いずれも一次元の深さ方向位置のみを検出するようにされていたが、深さ方向と直交する２次元平面内の位置を検出する機能を組合せることによって３次元位置の検出も可能である。
【００３７】
【実施例】
以下に記す実験により本発明の実現可能性を検証した。ここでは２層シンチレータの場合を想定した。シンチレータとしてはＧＳＯ（３ｍｍ×３ｍｍ×１０ｍｍ）、光検出器としては、波長スペクトルを確認するため光学的分光器（ＯｃｅａｎＯｐｔｉｃｓ社製ＵＳＢ２０００）を用いた。又、放射線としては診断用Ｘ線（管電圧１２０ｋＶ、管電流５００ｍＡ）を用いた。因みに、実際の核医学イメージングにおいてはγ線が対象となるが、発光スペクトルに大きな違いはなく、本発明の検証には問題ないと判断した。又、波長域カットフィルタとしては２種類のマルチコートフィルタ（朝日分光製、長波長カットフィルタ（Ｌ−ｆｉｌｔｅｒ）ＳＶＯ４５０及び短波長カットフィルタ（Ｓ−ｆｉｌｔｅｒ）ＬＳＢ４５０）を用いた。その波長特性を図５に示す。
【００３８】
又、図６に、光検出器で測定された波長スペクトルを示す。４つの測定条件、短波長カットフィルタのみ（Ｓ−ｆｉｌｔｅｒ）、長波長カットフィルタのみ（Ｌ−ｆｉｌｔｅｒ）、両フィルタ（Ｓ＆Ｌ−ｆｉｌｔｅｒ）、フィルタ無し（ｗ．ｏ．−ｆｉｌｔｅｒ）は、図２におけるＡ２（ｆ）、Ａ１（ｎ）、Ａ１（ｆ）、Ａ２（ｎ）にそれぞれ対応している。即ち、積分した信号強度の比Ａ１（ｆ）／Ａ２（ｆ）（図では略０）とＡ１（ｎ）／Ａ２（ｎ）（図では略０．５）を比較することにより、明確に反応素子を同定可能である。
【００３９】
なお、実施例では、シンチレータとしてＧＳＯが用いられていたが、シンチレータ、光検出器、フィルタの種類や形状は実施例に限定されず、シンチレータとしてＢＧＯやＬＳＯ等、スペクトルが広い他のものを用いることもできる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、同種のシンチレータ素子であっても、素子の微妙な光学的性質のばらつきの影響を受けることなく、深さ位置を認識することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す構成図
【図２】第１実施形態における深さ認識の原理を示す線図
【図３】本発明の第２実施形態における深さ認識の原理を示す線図
【図４】同じく第３実施形態における深さ認識の原理を示す線図
【図５】本発明の実施例で用いられる光学的フィルタの透過スペクトルの例を示す線図
【図６】同じく光検出器におけるスペクトルを比較して示す線図
【符号の説明】
１０…シンチレータユニット
１２ｆ、１２ｍ、１２ｎ…シンチレータ素子
２０、２１…光検出器
３０、３１、３２…第１の波長域カットフィルタ
４０、４１…第２の波長域カットフィルタ
５０…比較回路
【図１】
2005043062.tif 000003
【図２】
2005043062.tif 000004
【図３】
2005043062.tif 000005
【図４】
2005043062.tif 000006
【図５】
2005043062.tif 000007
【図６】
2005043062.tif 000008