(57)【要約】【課題】  ＰＳＰＭＴ等の位置有感型光センサを用いて高い空間分解能を得ることができるシンチレータ構成体と、それを用いた放射線位置検出器を提供する。【解決手段】  シンチレータ構成体１は、密封型の容器３内にシンチレータ２を収容し、上記の容器３のうち一つの面に、シンチレータ２と密着する状態で、容器３の内側から外側に光を通す光ファイバープレート４を配置している。シンチレータとしては、発光量が多いものの潮解性を有するＮａＩ（Ｔｌ）を使用する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
密封型の容器内にシンチレータが収容されてなるシンチレータ構成体であって、
上記の容器のうち一つの面に、シンチレータと密着する状態で、容器の内側から外側に光を通す光ファイバープレートが配置されていることを特徴とするシンチレータ構成体。
【請求項２】
シンチレータが潮解性を有するものであることを特徴とする請求項１に記載のシンチレータ構成体。
【請求項３】
シンチレータがＮａＩ（Ｔｌ）、ＬａＣｌ3またはＬａＢｒ3 のいずれかであることを特徴とする請求項１または２に記載のシンチレータ構成体。
【請求項４】
シンチレータが、光ファイバープレートと密着する面およびその反対側の面に他の面よりも広い面積を有する薄型のものであり、上記の容器のうち当該他の面を囲む部分が、放射線を遮断する金属壁であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のシンチレータ構成体。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載したシンチレータ構成体における光ファイバープレートの外側に、位置有感型の光検出器が配置されていることを特徴とする放射線位置検出器。
【請求項６】
上記のシンチレータ構成体および光検出器が小型ケース内に組み込まれることにより持ち運び可能な撮像手段とされ、その光検出器が画像表示手段に接続されていることを特徴とする請求項５に記載の放射線位置検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
請求項に係る発明は、ガンマカメラや術中プローブなどとして核医学診断に用いることのできるシンチレータ構成体および放射線位置検出器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＮａＩ（Ｔｌ）すなわち微量のタリウムを含むヨウ化ナトリウムをシンチレータとする従来のシンチレータ構成体を、図４に示す。ＮａＩ（Ｔｌ）は、潮解性を有していてくずれやすいため、図４に示すように、そのシンチレータ２’をアルミ製の容器３’などに密封し、一側面にガラス製の窓４’を設けている。
【０００３】
ガンマ線Ａ’がシンチレータ２’に入射すると、図４のようにシンチレータ２’からシンチレーション光Ｂ’が発生する。ガラス窓４’を介して出るそのシンチレーション光Ｂ’を、上部に配置した光検出器（図示せず）によって取り出す。核医学検査に使用するガンマカメラでは、一般に、複数の光検出器を用いたうえ光強度の重心位置計算を行い、検出結果（ガンマ線の入射位置）を画像表示手段（図示せず）などにより表示している。
【０００４】
なお、シンチレータを使ったＸ線像検出のための装置としては、下記特許文献１に記載のものがある。
【特許文献１】特開平７−２７０５３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図４の例では、ガンマ線によって発生したシンチレーション光は、シンチレータとガラス窓の内部において、光検出器に到達するまでに広がってしまう。一般的なガンマカメラの場合、光検出器として比較的大きな光電子増倍管（ＰＭＴ）を複数用いて重心位置計算を行っているので、厚さのあるガラスやアクリルなど、光が拡散しやすい材料を介してシンチレーション光を取り出しても、空間分解能についての問題は少なかった。むしろ光が広がる方が、隣接するＰＭＴ間のつながりがよいので、ライトガイドを使って分散させる場合もあった。
【０００６】
しかし、手術用の探触子として使用する術中プローブのような小型の核医学診断装置では、位置有感型光電子増倍管（ＰＳＰＭＴ）など細かな光センサが２次元的に配置された構造の光位置検出器を用いる場合、ガラス窓による光の広がりは空間分解能を低下させ、ガンマ線入射位置の演算精度を下げる結果となり、好ましいものではなかった。ガラスを薄くすることで広がりを減少させることも原理的には可能であるが、ＮａＩ（Ｔｌ）は割れやすいためにガラスはある程度以上の機械的強度を必要とし、結果としてあまり薄くすることはできない。
【０００７】
なお、上記の特許文献１に記載の技術は、ガンマ線ではなくＸ線の検出のためのものであって空間分解能を課題としたものでなく、またシンチレータの保護・密封等の必要性を伴わない例であることから、上記のような課題を解決するうえで参考とはならない。
【０００８】
請求項に係る発明は、上記の課題を解決すべく、ＰＳＰＭＴ等の位置有感型光センサを用いて高い空間分解能を得ることができるシンチレータ構成体と、それを用いた放射線位置検出器を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載のシンチレータ構成体は、密封型の容器内にシンチレータを収容したシンチレータ構成体であって、上記の容器のうち一つの面に、シンチレータと密着する状態で、容器の内側から外側に光を通す光ファイバープレートを配置したことを特徴とする。
【００１０】
このシンチレータ構成体は、図４に示した例と同様に、シンチレータを密閉型容器に収容し保護するものである。したがって、シンチレータの特性に応じてその周囲を覆い、またはそれを密封する必要がある場合等に好ましい。
しかし、図４のものとは異なり、シンチレーション光を取り出すための部分に、単なるガラス窓ではなく光ファイバープレートを設けている。光ファイバープレートは、光ファイバーを束ねて板状にし、板の厚み方向に各光ファイバーの方向を揃えたもので、板の片面から入射した光が、各光ファイバーの作用により広がることなく他の側の面に達する。そのため、このシンチレータ構成体ではシンチレーション光の広がりが少なく、従来のもの（図４参照）に比べて空間分解能が大幅に向上する。適切な光検出手段を用いれば、放射線位置を正確に特定できることになる。
【００１１】
請求項２に記載のシンチレータ構成体は、シンチレータとして、潮解性を有するものを使用することを特徴とする。
【００１２】
このシンチレータ構成体によれば、密封型容器によってシンチレータの潮解を防止できるので使いやすいほか、光ファイバープレートの作用により、シンチレーション光の広がりを抑えることができる。したがって、潮解性を有するシンチレータを用いて空間分解能の高い放射線位置検出器を構成することが可能である。
【００１３】
請求項３に記載のシンチレータ構成体はシンチレータとして、ＮａＩ（Ｔｌ）（すなわち、微量のタリウムを含むヨウ化ナトリウム）か、ＬａＣｌ3（ランタンクロライド）またはＬａＢｒ3（ランタンブロマイド）を使用することを特徴とする。
【００１４】
これらのシンチレータは発光量が多く、同じ強さの放射線を受けたときにも比較的強く発光する。そのようなシンチレータを上記のとおり密封型の容器に入れたうえ、光の広がりを抑制できる光ファイバープレートにてシンチレーション光を取り出すなら、放射線位置検出を高精度に行ううえで極めて好ましい。ＬａＣｌ3かＬａＢｒ3を使用する場合には、発光量が多いことに加えて発光減衰時間が短く、その点でも検出の精度向上に関し有利である。なお、上記の各シンチレータはいずれも潮解性を有するが、密封型の容器に入れることから、各シンチレータの機能を維持して高精度な検出を継続するうえでの不都合は発生しない。
【００１５】
請求項４に記載のシンチレータ構成体はさらに、シンチレータを、光ファイバープレートと密着する面およびその反対側の面に他の面よりも広い面積を有する薄型のものにするとともに、上記の容器のうち当該他の面を囲む部分を、放射線を遮断する金属壁にて構成したことを特徴とする。
【００１６】
このシンチレータ構成体では、シンチレータが上にいう反対側の面から放射線を受けて発光し、光ファイバープレートがその光を容器外に導く。放射線を受ける面と光を出す面とが上記のとおり広いので、広い範囲での放射線位置検出が実現可能である。また、シンチレータが薄型であることから、シンチレータ内におけるシンチレーション光の広がりが少ない。それゆえ、一層に正確な放射線位置検出が可能である。そのほか、上にいう他の面、すなわち放射線を受けるべく広くした上記の面の回りにある面を金属壁で囲むことから、周囲からの放射線の入射が遮断され、いわゆるノイズの発生を減らすことができる利点もある。
【００１７】
請求項５に記載の放射線位置検出器は、請求項１〜４のいずれかに記載したシンチレータ構成体における光ファイバープレートの外側に、位置有感型の光検出器を配置したことを特徴とする。
【００１８】
位置有感型の光検出器とは、２次元的に配置された複数のチャンネルを有する光電子増倍管で、各チャンネルに対応した出力が得られる。したがって、どのチャンネルにシンチレーション光が入射したかが出力によってわかるので、放射線の位置検出を行うことができる。複数のチャンネルにシンチレーション光が入射した場合に、出力を重心位置計算することも可能である。
このような放射線位置検出器は、上記したシンチレータ構成体とここに記載の光検出器とによって、空間分解能の高い放射線位置検出を行える。なぜなら、上記のシンチレータ構成体から出るシンチレーション光は広がりが少ないため、位置有感型の光検出器において、狭い範囲内にある１個または複数のチャンネルに入射するからである。
【００１９】
請求項６に記載の放射線位置検出器は、上記のシンチレータ構成体および光検出器を小型ケース（手で持てる程度の大きさのケース）内に組み込むことによって持ち運び可能な撮像手段とし、その光検出器を画像表示手段に接続したことを特徴とする。
【００２０】
この放射線位置検出器は、シンチレータ構成体を含む撮像手段を持ち運び可能に構成しているので、医療用、とくに術中プローブ等として使いやすい。上記したようにシンチレータ構成体の空間分解能が高く、ガンマカメラのように検出結果を画像として表示することも可能である。したがって、たとえば、ガンマカメラや目視では判断しにくい大きさや形状の臓器・器官へのがん転移の診断精度を向上させることができる。なお、画像表示手段を撮像手段と離れたものとし、両者を電線により接続するのもよい。その場合はとくに使いやすいプローブとなる。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１に記載したシンチレータ構成体では、シンチレーション光の広がりが少なく、従来のものに比べて空間分解能が大幅に向上する。適切な光検出手段を用いることにより放射線位置を正確に特定できる。
【００２２】
請求項２に記載したシンチレータ構成体は、潮解性を有するシンチレータを用いた高精度の放射線位置検出を可能にする。
【００２３】
請求項３に記載したシンチレータ構成体は、発光量の多いシンチレータを用いることにより、さらに高精度の放射線位置検出を可能にする。
【００２４】
請求項４に記載したシンチレータ構成体は、広い範囲での放射線位置検出を可能にするほか、検出精度の向上やノイズ低減の面でも好ましい。
【００２５】
請求項５に記載した放射線位置検出器なら、密閉する必要のあるシンチレータを用いた、空間分解能の高い放射線位置検出を行える。
【００２６】
請求項６に記載した放射線位置検出器は、小型で扱いやすく、放射線位置の検出結果を画像として表示できるので、とくに術中のプローブとしても、小型ガンマカメラとしても使いやすい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
発明によるシンチレータ構成体について実施の形態を図１〜３に示す。
図１は、術中プローブとして構成される図２のガンマ線位置検出器１０に使用するシンチレータ構成体１の縦断面図である。シンチレータ２は、矩形平板状に形成した一体のＮａＩ（Ｔｌ）である。ＮａＩ（Ｔｌ）は潮解性を有するので、ガンマ線Ａが入射する面と側面とをアルミニウム製の容器３で覆い、さらにシンチレーション光Ｂが出る面を光ファイバープレート４により覆うことで密封し、潮解によるくずれを防いでいる。容器３のうち側面部分は、容器３のアルミニウムをガンマ線を遮断できる厚さに設定し、ノイズとなるガンマ線の入射を防止している。
【００２８】
光ファイバープレート４は、細い光ファイバーを束ねて厚さ２〜１０ｍｍ程度の板状にしたものである。シンチレータ２から光ファイバープレート４に入射した光Ｂは、図１に示すように、各光ファイバー（図においては複数）内を進むので、広がることなく出射面すなわち容器３の外側に到達する。したがって、シンチレータ構成体１内でガンマ線Ａを受けて発生したシンチレーション光Ｂは、シンチレータ２内で広がるものの、従来のガラス窓内での広がりを生じないで容器３外に達する。なお、光ファイバープレート４に関しては、気密性が保たれるものを使用する必要があること、機械的強度に関しては厚い方がよいが光の吸収（光強度の低下）を抑える意味では薄い方がよいこと等に留意して選択するとよい。
【００２９】
上記のシンチレータ構成体１を用いた、画像表示の可能なガンマ線位置検出器１０を図２に示す。ガンマ線位置検出器１０は、シンチレータ構成体１を含む撮像手段１１と、演算手段１２、画像表示手段１３などからなる。撮像手段１１は、シンチレータ構成体１の後方にＰＳＰＭＴ（位置有感型光検出器）５を光学的に接続するとともに、前面にコリメータ６を配置し、さらに全体を金属容器７に収めることによりノイズとなる放射線を遮断している。コリメータ６は、シンチレータ２に対してほぼ垂直に入射する放射線のみを通過させるよう、鉛やタングステン板に垂直に貫通する孔を多数設けたのものである。こうしたガンマ線位置検出器１０では、撮像手段１１が得る画像、すなわちシンチレータ構成体１がガンマ線を受けて発した光をＰＳＰＭＴ５にて電気信号に変換した画像情報を、ケーブル８によって演算手段１２に送り、さらにケーブル９を介して画像表示手段１３に表示する。
【００３０】
図１のシンチレータ構成体１では、シンチレータ２に密着させて設けた光ファイバープレート４の作用により、シンチレータ２を出た光が広がらずに容器３外に出てＰＳＰＭＴ５（図２参照）に達する。光の広がりが少ないと、ガンマ線位置検出器１０の空間分解能は大幅に向上する。図１の上方に記載したガウス分布曲線は、シンチレータ構成体１から出る光の広がりの概略で、横軸が位置、縦軸が光の強さを表している。一方、図４には、ガラス窓４’を用いた従来のシンチレータ構成体１’についての光の広がりの概略を示している。
また、両者の光の出力をもとに位置演算したものにつき半値幅（ＦＷＨＭ）をそれぞれ求め、空間分解能を比較したものを図３に示す。図示のものは、具体的には、２０ｍｍ×２０ｍｍ、厚さ２ｍｍのＮａＩ（Ｔｌ）シンチレータに２ｍｍ厚のガラス窓を重ねたうえＰＳＰＭＴ（位置有感型光検出器）に光学結合したガンマ線位置検出器と、同じサイズのＮａＩ（Ｔｌ）シンチレータに光ファイバープレートを重ねてＰＳＰＭＴに光学結合したガンマ線位置検出器とについての、１２２ｋｅＶガンマ線に対する空間分解能である。図３において、左の棒グラフがガラスを用いたもの、右の棒グラフが光ファイバープレートを用いたものである。図からわかるように、ガラス窓を用いた場合に１．５ｍｍ程度であった空間分解能を、光ファイバープレートを用いることにより１ｍｍ以下に向上させることができ、大幅な空間分解能の向上が実証できた。
【００３１】
なお、ここではシンチレータとして一枚の板状に形成したものを使用する場合につき説明したが、ピクセル状（モザイク状）に形成したシンチレータを用いてもよい。一枚板の場合に比べて高価格になるが、奥の方で発光したシンチレーション光の広がりを抑えることができる。小さな結晶を集め、隣り合う結晶との間にスリットを設けその間に反射材を挿入して光が広がらないように構成したものがよい。どの結晶にガンマ線が入射したかを検出できるので、精度はなお向上する。
【００３２】
また、ＮａＩ（Ｔｌ）の代わりに、ＬａＣｌ3またはＬａＢｒ3をシンチレータとして用いることもできる。これらのシンチレータの蛍光減衰時間は、通常のシンチレータが３００nsec（ナノ秒）であるのに比べて約４０nsecと短い。蛍光減衰時間が短いと、後述の演算手段１２にて計算処理を行うときにオーバーラップしないため、やはり精度上の利点がある。
【００３３】
以下、図２のガンマ線位置検出器１０を用いて行う放射線位置検出の方法について説明する。被検体には、あらかじめ腫瘍に集まる放射性同位体（ＲＩ）を投与しておく。術者は、金属容器７をたとえば図のように持ち、被検出体にコリメータ６を当てる。撮像手段１１がＲＩの放出するガンマ線の正面にあれば、ガンマ線がコリメータ６を通過してシンチレータ構成体１に入射する。シンチレータ２は、入射したガンマ線によりシンチレーション光を発する。シンチレーション光は、シンチレータ構成体１の光ファイバープレート４内を広がらずに通過して後方のＰＳＰＭＴ５に入射する。ＰＳＰＭＴ５は、たとえば６４チャンネル（８×８）の細かな光センサ（図示せず）を有するもので、シンチレーション光が広がらなければ６４個のＰＭＴ（光電子増倍管）として働く。したがって、どのチャンネルにシンチレーション光が入射したかによってガンマ線源、すなわち腫瘍の位置が検出できる。各チャンネルの出力はケーブル８を介して演算手段１２に入力する。複数のチャンネルにシンチレーション光が入射した場合は、演算手段１２にて出力を重心位置計算することもできる。演算手段１２の演算結果は、ケーブル９を介して画像表示手段１３に出力する。  
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】発明の実施形態としてのシンチレータ構成体１について横断面および光の広がりを示す概念図である。
【図２】術中プローブとして構成したガンマ線位置検出器１０の全体を示す系統図である。撮像手段１１のみは断面図にて示している。
【図３】シンチレータ構成体１の空間分解能と従来のシンチレータ構成体１’の空間分解能とを比較した図である。
【図４】従来のシンチレータ構成体１’について横断面および光の広がりを示す概念図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  シンチレータ構成体
２  シンチレータ
３  容器
４  光ファイバープレート
５  ＰＳＰＭＴ（位置有感型光検出器）
６  コリメータ
１０  ガンマ線（放射線）位置検出器
１１  撮像手段
１２  演算手段
１３  画像表示手段
【図１】
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【図２】
2005091314.tif 000004
【図３】
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【図４】
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