(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線の入射によって発光するシンチレータと，前記シンチレータと光学的に結合された光検出器と，該光検出器の検出信号を処理する信号処理装置と，を具備したシンチレーション検出器であって，
前記シンチレータが，検出対象となるベータプラス線の線源に近設された線源側シンチレータと，前記線源側シンチレータと発光減衰時間が異なり，前記線源側シンチレータと前記光検出器とを光学的に結合する光検出器側シンチレータと，を含み，
前記信号処理装置が，前記線源側シンチレータ，及び前記光検出器側シンチレータの発光に応じた前記光検出器の検出結果に基づいて，前記線源側シンチレータ及び前記光検出器側シンチレータ双方に発光が認められた場合に，前記線源側シンチレータの発光が，前記検出対象となるベータプラス線によるものを含むと判別してなるシンチレーション検出器。
【請求項２】
放射線の入射によって発光するシンチレータと光学的に結合された光検出器の検出信号に基づいてベータプラス線を検出する方法であって，
前記シンチレータが，検出対象となるベータプラス線の線源に近設された線源側シンチレータと，前記線源側シンチレータと発光減衰時間が異なり，前記線源側シンチレータと前記光検出器とを光学的に結合する光検出器側シンチレータと，を含む状況下で，
前記線源側シンチレータ，及び前記光検出器側シンチレータの発光に応じた前記光検出器の検出結果に基づいて，前記線源側シンチレータ及び前記光検出器側シンチレータ双方に発光が認められた場合に，前記線源側シンチレータの発光が，前記検出対象となるベータプラス線によるものを含むと判別してなるベータプラス線を検出する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，特にポジトロンＣＴ装置の付属品であり，血中の放射能濃度を連続的にモニターする，いわゆる血中放射能連続モニター装置に利用されるシンチレーション検出器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
医学・医療に利用されるコンピュータトモグラフィー（ＣＴ：Computer Tomography ）の一種に，ポジトロンＣＴ，いわゆるＰＥＴ（Positron Emission Tomography）がある。ポジトロンＣＴは，ポジトロン（陽電子）が消滅することによって生成されるガンマ線を検出し，定量的な画像を得る装置である。ポジトロン（陽電子）を放出する放射性核種で標識した放射性薬剤を生体に投与するなどしておけば，ポジトロンＣＴにより，その薬剤の分布状況，ひいては代謝状況などを画像化することができる。
ただし，ポジトロンＣＴにより得られる画像のままでは，その量に次元はない。ポジトロンＣＴにより得られる画像から，酸素代謝量や，血流量，ぶどう糖代謝量などの物理量を求めるには，例えば血中の放射線濃度を連続的にモニターする血中放射能連続モニター装置などが必要となる。
血中放射能連続モニター装置には，プラスチックシンチレータを光電子増倍管に光学結合したシンチレーション検出器を用いるのが最も一般的である。このシンチレーション検出器では，生体の血管から引き出された血液を通すチューブがプラスチックシンチレータの表面に配置され，チューブ内の血液から放射されるベータプラス線（ポジトロン）が検出される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述のようなプラスチックシンチレータを用いた前記シンチレーション検出器を用いる場合，生体内でポジトロンが消滅することによって生成されたガンマ線がプラスチックシンチレータに入射し，ノイズとなってしまうことがある。この影響を避けるために，放射性核種が例えば最もエネルギーの高い15Ｏに限定され，またガンマ線による発光パルスより高い電圧に設定された閾値を用いて測定が行われるため，感度が低下するという問題があった。
他方式の装置として，２個のＢＧＯシンチレーション検出器を用いて，チューブ内のポジトロンの消滅によって生成されたガンマ線を同時に計数することにより血中放射能濃度を測定する装置もあるが，この方式の装置においても，生体からのガンマ線を遮蔽するための吸収係数の高い遮蔽体，例えば鉛の厚みを大きくする必要があり，検出器の肥大化，重量増大を招くため，事実上生体の近傍で測定を行うことは困難であった。
本発明は，このような従来の技術における課題を鑑みてなされたものであり，生体などから放出されたガンマ線の影響を避けるために，利用する放射性核種の制限を受けたり，感度を低下させる必要が生じたりしない，比較的小型，軽量の血中放射能連続モニター装置を実現し得るシンチレーション検出器を提供することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために，本発明は，放射線の入射によって発光するシンチレータと，前記シンチレータと光学的に結合された光検出器とを具備したシンチレーション検出器であって，前記シンチレータが，検出対象となるベータプラス線の線源に近設された線源側シンチレータと，前記線源側シンチレータと発光減衰時間が異なり，前記線源側シンチレータと前記光検出器とを光学的に結合する光検出器側シンチレータとを含み，前記線源側シンチレータ，及び前記光検出器側シンチレータの発光に応じた前記光検出器の検出結果に基づいて，前記線源側シンチレータの発光が，前記検出対象となるベータプラス線によるものを含むか否かを判別し得るようにしてなるシンチレーション検出器として構成されている。
この発明では，放射線の入射によって発光するシンチレータに，検出対象となるベータプラス線の線源に近設された線源側シンチレータと，前記線源側シンチレータと発光減衰時間が異なり，前記線源側シンチレータと光検出器とを光学的に結合する光検出器側シンチレータとが含まれる。
前記線源側シンチレータに検出対象となるベータプラス線が入射した場合には，前記線源側シンチレータでベータプラス線（ポジトロン）が消滅することによって生成されるガンマ線が２本正反対方向に放出されることから，そのうちの一本のガンマ線は前記光検出器側シンチレータに入射し，前記光検出器側シンチレータは発光することになる。
前記線源側シンチレータの発光，及び前記光検出器側シンチレータの発光は，重畳して前記光検出器の検出結果に表れるが，前記線源側シンチレータと前記光検出器側シンチレータとでは，発光減衰時間が異なるので，前記線源側シンチレータと前記光検出器側シンチレータの発光を区別することが可能である。
そして，前記線源側シンチレータ，及び前記光検出器側シンチレータ双方に発光が十分認められれば，その発光は前記検出対象となるベータプラス線によるものを含むと判別することができる。
その他の場合，例えば前記線源側シンチレータや前記光検出器側シンチレータのみが発光した場合には，生体からのガンマ線などによるものであると判別することができる。
このように，本発明に係るシンチレーション検出器では，シンチレータの発光がベータプラス線によるものを含むか否かを判別することが可能であるため，放射性核種に制限を設けたり，感度を低下させる必要がなく，また鉛などによるガンマ線の遮蔽を少なくできるので比較的小型で軽量な装置を実現することが可能となる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下，添付図面を参照して，本発明の実施の形態につき説明し，本発明の理解に供する。なお，以下の実施の形態は，本発明の具体例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに，図１は本発明の実施の形態に係るシンチレーション検出器の全体構成，及び要部構成を説明するための図である。
図１に示す如く，本発明の実施の形態に係るシンチレーション検出器は，プラスチックシンチレータ（線源側シンチレータの一例）１１，ＢＧＯシンチレータ（光検出器側シンチレータの一例）１２を含むシンチレータ１，光電子増倍管（光検出器の一例であり，以下ＰＭＴ（：Photo Multiplier Tube ）と記載する）２を具備し，ＰＭＴ２の出力は信号処理装置３に接続されている。
本発明の実施の形態に係るシンチレーション検出器は，例えば前記血中放射能連続モニター装置に用いられるものであり，プラスチックシンチレータ１１には，生体の血管から引き出された血液を通すチューブ４を収容するための溝１１１が形成されている。チューブ４を流れる血液には，ポジトロンを放出する放射性核種（本発明における線源の具体例）が含まれており，プラスチックシンチレータ１１は，このポジトロンを検出するためのものである。ポジトロンは，チューブ４から様々な方向に放出されるが，溝１１１にチューブ４を収容しておけば，チューブ４の周囲の大部分がプラスチックシンチレータ１１に囲まれることになり，プラスチックシンチレータ１１により多くのポジトロンを入射させ，検出感度を向上させることができる。
プラスチックシンチレータ１１は，ＢＧＯシンチレータ１２を介して，ＰＭＴ２に光学的に結合されており，プラスチックシンチレータ１１に放射線が入射したときの発光は，ＢＧＯシンチレータ１２を通じてＰＭＴ２に入射する。
また，プラスチックシンチレータ１１の上面や側面の内壁に反射層を設けておけば，プラスチックシンチレータ１１の上部で発光があっても，その発光はＰＭＴ２に入射することになる。
ＢＧＯシンチレータ１２は，ガンマ線を検出するために用いられる。ＢＧＯシンチレータ１２も，ＰＭＴ２に光学的に結合されており，ＢＧＯシンチレータ１２にガンマ線が入射したときの発光も，ＰＭＴ２に入射する。
【０００６】
ＢＧＯシンチレータ１２に入射することになるガンマ線は，主に２つある。生体中などでポジトロンが消滅することによって生成されたガンマ線と，プラスチックシンチレータ１１でポジトロンが消滅することによって生成されたガンマ線である。エネルギーを失ったポジトロンは，図１に示す如く，２本の５１１ｋｅＶのガンマ線（γ）を正反対方向に放出する。
生体中などでポジトロンが消滅することによって生成されたガンマ線は，従来のシンチレーション検出器において，ノイズとなっていたものである。
プラスチックシンチレータ１１でポジトロンが消滅することによって生成されたガンマ線は，プラスチックシンチレータ１１の発光とおおいに相関がある。プラスチックシンチレータ１１の吸収係数は小さく，ＢＧＯシンチレータ１２はプラスチックシンチレータ１１に隣接して配置されているので，プラスチックシンチレータ１１で生成されたガンマ線のほとんど半分はＢＧＯシンチレータ１２に入射することになるからである。
従って，プラスチックシンチレータ１１とＢＧＯシンチレータ１２の双方が十分に発光していると，プラスチックシンチレータ１１の発光は，検出対象であるポジトロンによるものである可能性が極めて高い。
プラスチックシンチレータ１１の発光も，ＢＧＯシンチレータ１２の発光も，ＰＭＴ２に入射するが，プラスチックシンチレータ１１の発光減衰時間は約２０ナノ秒と比較的短く，一方ＢＧＯの発光減衰時間は３００ナノ秒と比較的長いため，ＰＭＴ２の出力がいずれかのシンチレータ，又は両方のシンチレータの発光によるものか，容易に判別することができる。
プラスチックシンチレータ１１のみが発光していたり，ＢＧＯシンチレータ１２のみが発光していることが，ＰＭＴ２の出力から判別された場合には，それらの発光は，ノイズとなるガンマ線によるものである可能性が高い。
プラスチックシンチレータ１１の発光が，検出対象であるポジトロンによるものを含むか否かの判別は，例えば信号処理装置３によってなされる。
【０００７】
以下，信号処理装置３の動作を説明する。なお，図２はＰＭＴ２の出力例とそのときの信号処理装置３の動作を時系列に示すタイムチャートである。
図２（ａ）は，ＰＭＴ２の出力例を示す。図２（ａ）には，急激に立ち上がり直ぐに減衰する波形と，徐々に減衰する波形とが重畳された波形が示されている。前者が，プラスチックシンチレータ１１によるものであり，後者がＢＧＯシンチレータ１２によるものである。
信号処理装置３は，まずＰＭＴ２の出力波形の強度と閾値とを比較する。ＰＭＴ２の出力波形の強度が閾値よりも大きい場合には，ポジトロンかガンマ線によりプラスチックシンチレータ１１が発光したものとされる。この場合には，信号処理装置３は，プラツチックシンチレータ１１による出力が減衰した後の波形の強度を調べることを意味するフラグを設定する（図２（ｂ））。予めプラスチックシンチレータ１１について信号処理装置３に発光減衰時間が記憶されており，前記フラグが設定されると，プラスチックシンチレータ１１による波形が最大となったときと前記発光減衰時間とを用いて，信号処理装置３により，プラスチックシンチレータ１１による出力が減衰した時間が定められる。信号処理装置３には，ＢＧＯシンチレータ１２の発光減衰時間も予め記憶されており，図２（ｃ）に示す如く，プラスチックシンチレータ１１による出力が減衰した時間からＢＧＯシンチレータ１２による出力が減衰するまでの時間が定められる。次に，この定められた時間域のはじまりの時間から各時間ステップ毎に順次信号処理装置３により積分演算が行われる。積分演算により求められる積分波形を示すのが図２（ｄ）である。各時間ステップ毎に積分演算を行いながら，積分演算を行う前記時間域が終了すると，信号処理装置３により，その時間の積分波形の強度と前記閾値とは異なる別の閾値とを比較することを表すフラグが設定される（図２（ｅ）参照）。このフラグが設定されると，その時間の積分波形の強度と前記別の閾値との比較が行われ，その時間の積分波形の強度が前記別の閾値よりも大きい場合には，プラスチックシンチレータ１１の発光はポジトロンによるものであるとの判別が信号処理装置３によりされる。一方，その時間の積分波形の強度が前記別の閾値以下である場合には，プラスチックシンチレータ１１の発光はノイズとなるガンマ線によるものであるとの判別が信号処理装置３によりされる。いずれにしても，積分演算を行う前記時間域が終了した後のフラグが設定された後，図２（ｆ）に示す如く，積分演算を終了することを指示するリセット信号が生成され，信号処理装置３による積分演算処理が終了する。
【０００８】
信号処理装置３を用いたこの例では，プラスチックシンチレータ１１による出力とＢＧＯシンチレータ１２による出力の積分値がそれぞれ前記閾値，前記別の閾値よりも大きい場合に，プラスチックシンチレータ１１の発光は，ポジトロンによるものであるとの判別がなされる。
また，プラスチックシンチレータ１１による出力が前記閾値以下である場合や，プラスチックシンチレータ１１による出力が前記閾よりも大きくても，ＢＧＯシンチレータ１２による出力の積分値が前記別の閾値以下である場合には，プラスチックシンチレータ１１が発光していても，その発光はポジトロンによるものではないとの判別がなされる。
このように，本発明の実施の形態に係るシンチレーション検出器では，シンチレータの発光がポジトロンによるものを含むか否かを判別することが可能であるため，放射性核種に制限を設けたり，感度を低下させる必要がなく，また鉛などによるガンマ線の遮蔽を少なくできるので比較的小型で軽量な装置を実現することが可能となる。
なお，前記実施の形態では，線源側シンチレータにプラスチックシンチレータ１１を，光検出器側シンチレータにＢＧＯシンチレータ１２をそれぞれ用いたが，これに限られるものではない。さらに，線源側シンチレータと光検出器側シンチレータの発光減衰時間は異なればよく，線源側シンチレータの発光減衰時間が光検出器側シンチレータの発光減衰時間より大きくても小さくてもよい。ただし，線源側シンチレータの吸収係数は小さく，光検出器側シンチレータの吸収係数は大きいのが好ましい。
また，前記実施の形態では，光検出器にＰＭＴを用いたが，これに限られるものではなく，アバランシェフォトダイオードやフォトダイオードなどの他の光電変換手段を用いることもできる。
また，前記実施の形態では，線源側シンチレータに形成された溝にチューブを収容したが，溝の代わりに線源側シンチレータに孔を形成し，この孔にチューブを挿通させるようにしてもよい。また，線源側シンチレータに形成されるチューブを収容するための溝又は孔を曲線形状にすれば，検出器内に存在する血液の総量を増加することができ感度を向上させることができる。
また，前記実施の形態では，ポジトロンが線源側シンチレータで消滅することによって生成された対のガンマ線のうち一方のみを光検出器側シンチレータにより検出していた。これについて，例えば前記チューブ（，すなわち本発明における線源）を挟んで前記光検出器側シンチレータと対向する位置に，ガンマ線を検出するための他のシンチレータと，前記他のシンチレータに光学的に結合された他の光検出器とを配置し，前記光検出器，及び前記他の光検出器に基づいて，前記線源側シンチレータの発光が，前記検出対象となるベータプラス線によるものを含むか否かを判別し得るようにすれば，前記線源側シンチレータでベータプラス線（ポジトロン）が消滅することによって生成される一対のガンマ線の双方について，前記光検出器，及び前記他の光検出器により検出を行うことが可能となるため，ガンマ線に対する検出感度をさらに向上させ，前記判別の信頼性を向上させることができる。
【０００９】
【発明の効果】
以上説明した通り，本発明に係るシンチレーション検出器では，シンチレータの発光がベータプラス線によるものを含むか否かを判別することが可能であるため，放射性核種に制限を設けたり，感度を低下させる必要がなく，また鉛などによるガンマ線の遮蔽を少なくできるので比較的小型で軽量な装置を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態に係るシンチレーション検出器の概略構成及び要部構成を説明するための図。
【図２】  本発明の実施の形態に係るシンチレーション検出器を用いた線源の判別方法を説明するための図。
【符号の説明】
１…シンチレータ
２…ＰＭＴ
４…チューブ
１１…プラスチックシンチレータ
１２…ＢＧＯシンチレータ
１１１…溝
【図１】
0004480865.tif 000002
【図２】
0004480865.tif 000003