放射線検出器
【課題】重金属からなるセプターは不要であり、２次元収集と３次元収集が同時に行なえる。測定時間の短縮化ができ、被検体、放射線技師双方、さらに（ＲＩ）コスト的な負担を軽減できる。
【解決手段】シンチレータは深さ方向に複数の段数に分けられており、被検体側に近い最上段のシンチレータ５８は、次段のシンチレータ５１のつなぎ目の上部に配置して検出器及びセプター７１の役割を果たす。その場合前記シンチレータは、２種類以上の異なる減衰時間を有して、減衰時間の違いによる弁別、反射材構造による光のシェアリングの何れか片方もしくは双方によってシンチレータに入射するγフォトンの捕獲場所を特定するため、２次元収集と３次元収集を同時に行うことが可能となる。
【解決手段】シンチレータは深さ方向に複数の段数に分けられており、被検体側に近い最上段のシンチレータ５８は、次段のシンチレータ５１のつなぎ目の上部に配置して検出器及びセプター７１の役割を果たす。その場合前記シンチレータは、２種類以上の異なる減衰時間を有して、減衰時間の違いによる弁別、反射材構造による光のシェアリングの何れか片方もしくは双方によってシンチレータに入射するγフォトンの捕獲場所を特定するため、２次元収集と３次元収集を同時に行うことが可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、被検体に投与されて関心部位に蓄積された放射性同位元素（ＲＩ）から放出された放射線（ガンマ線）を検出し、関心部位のＲＩ分布の断層像を得るための装置、例えばＰＥＴ（Ｐｏｓｉｔｒｏｎ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置やＳＰＥＣＴ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｈｏｔｏｎ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置などの医用診断装置に用いられる放射線検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の放射線検出器は、被検体から放出されたガンマ線を入射して発光するシンチレータと、前記シンチレータの発光をパルス状の電気信号に変換する光電子増倍管とから構成されている。このような放射線検出器については、従来ではシンチレータと光電子増倍管とが一対一に対応するものがあったが、近年では複数のシンチレータに対して、その個数よりも少ない個数の光電子増倍管を結合し、これらの光電子増倍管の出力比からガンマ線の入射位置を決定するという方式を採用し、分解能を高めるようにしている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
図８は従来の放射線検出器１０をＹ方向からみたＸ方向の断面図（正面図）である。等方ボクセル検出器の場合、放射線検出器１０をＸ方向からみたＹ方向の断面図（側面図）も図８と同じ形状となる。放射線検出器１０は、光反射材１３が適宜挟み込まれることによって区画され、Ｘ方向に６個、Ｙ方向に６個の合計３６個のシンチレータ１１を２次元的に密着配置したシンチレータ群１２と、このシンチレータ群１２に光学的に結合されかつ光反射材１５が組み合わされた格子枠体が埋設され多数の小区画が画定されているライトガイド１４とこのライトガイド１４に光学的に結合される４個の光電子増倍管１０１、１０２、１０３、１０４とから構成されている。尚本図８では光電子増倍管１０１と光電子増倍管１０２のみが図示されている。ここでシンチレータ１１としては、例えばＢｉ４Ｇｅ３０１２（ＢＧＯ）、Ｇｄ２ＳｉＯ５：Ｃｅ（ＧＳＯ）、Ｌｕ２ＳｉＯ５：Ｃｅ（ＬＳＯ）、ＬｕＹＳｉＯ５：Ｃｅ（ＬＹＳＯ）、ＮａＩ、ＢａＦ２、ＣｓＦ、ＰｂＷＯ４などの無機結晶が用いられる。
【０００４】
Ｘ方向に配列された６個のシンチレータ１１の何れか一個にガンマ線が入射すると可視光に変換される。この光は光学的に結合されるライトガイド１４を通して光電子増倍管１０１〜１０４へ導かれるが、その際、Ｘ方向に配列された光電子増倍管１０１（１０３）と光電子増倍管１０２（１０４）の出力比が一定の割合で変化するように、ライトガイド１４における各々の光反射材１５の位置と長さおよび角度が調整されている。
【０００５】
より具体的には光電子増倍管１０１の出力をＰ１、光電子増倍管１０２の出力をＰ２、光電子増倍管１０３の出力をＰ３、光電子増倍管１０４の出力をＰ４とすると、Ｘ方向の位置を表す計算値｛（Ｐ１＋Ｐ３）−（Ｐ２＋Ｐ４）｝／（Ｐ１＋Ｐ２＋Ｐ３＋Ｐ４）が各シンチレータ１１の位置に応じて一定の割合で変化するよう光反射材１４の位置と長さが設定されている。
【０００６】
一方、Ｙ方向に配列された６個のシンチレータの場合も同様に、光学的に結合されるライトガイド１４を通して光電子増倍管１０１〜１０４へ光が導かれる。すなわちＹ方向に配列された光電子増倍管１０１（１０２）と光電子増倍管１０３（１０４）の出力比が一定の割合で変化するように、ライトガイド１４における各々の光反射材１５の位置と長さが設定され、また傾斜の場合は角度が調整されている。
【０００７】
すなわち、Ｙ方向の位置を表す計算値｛（Ｐ１＋Ｐ２）−（Ｐ３＋Ｐ４）｝／（Ｐ１＋Ｐ２＋Ｐ３＋Ｐ４）が各シンチレータの位置に応じて一定の割合で変化するよう光反射材１５の位置と長さが設定されている。
【０００８】
ここで各シンチレータ１１間における光反射材１３及びライトガイド１４の光反射材１５は、主としてポリエステルフィルムを基材とした酸化ケイ素と酸化チタニウムの多層膜フィルムが良く用いられ、その反射効率が非常に高いため光の反射素子として用いられているが厳密には光の入射角度によっては透過成分が発生しており、それをも計算に入れて光反射材１３及び光反射材１５の形状及び配置が決定されている。
【０００９】
なお、シンチレータ群１２はライトガイド１４とカップリング接着剤にて接着されカップリング接着剤層１６を形成し、ライトガイド１４も光電子増倍管１０１〜１０４とカップリング接着剤にて接着されカップリング接着剤層１７を形成している。また各シンチレータ１１が対向していない外周表面は、光電子増倍管１０１〜１０４側との光学結合面を除き光反射材で覆われている。この場合の光反射材としては主にＰＴＦＥテープが用いられる。
【００１０】
図９は、放射線検出器の位置演算回路の構成を示すブロック図である。位置演算回路は、加算器２１、２２、２３、２４と位置弁別回路２５、２６とから構成されている。図９に示すように、ガンマ線のＸ方向の入射位置を検出するために、光電子増倍管１０１の出力Ｐ１と光電子増倍管１０３の出力Ｐ３とが加算器２１に入力されるとともに、光電子増倍管１０２の出力Ｐ２と光電子増倍管１０４の出力Ｐ４とが加算器２２に入力される。両加算器２１、２２の各加算出力（Ｐ１＋Ｐ３）と（Ｐ２＋Ｐ４）とが位置弁別回路２５へ入力され、両加算出力に基づきガンマ線のＸ方向の入射位置が求められる。
【００１１】
同様に、ガンマ線のＹ方向の入射位置を検出するために、光電子増倍管１０１の出力Ｐ１と光電子増倍管１０２の出力Ｐ２とが加算器２３に入力されるとともに、光電子増倍管１０３の出力Ｐ３と光電子増倍管１０４の出力Ｐ４とが加算器２４に入力される。両加算器２３、２４の各加算出力（Ｐ１＋Ｐ２）と（Ｐ３＋Ｐ４）とが位置弁別回路２６へ入力され、両加算出力に基づきガンマ線のＹ方向の入射位置が求められる。
【００１２】
さらに計算値（Ｐ１＋Ｐ２＋Ｐ３＋Ｐ４）はそのイベントに対するエネルギーを示しており、図１０に示すようなエネルギースペクトルとして表示される。
【００１３】
以上のように計算された結果はシンチレータに入射したガンマ線の位置に従って図１１に示すような位置コーディングマップとして表され、各々の位置弁別情報が示される。
【００１４】
さらに画像収集方法には図１２に示す２次元収集と、図１３に示す３次元収集とがある。２次元収集ではセプター３１が検出器リング３２間に配置されており、散乱線や偶発同時係数などを除去できる構造になっている。同一検出器リング内で同時係数をとるダイレクトスライス３３と隣り合うリング間で同時係数をとるクロススライス３４のデータ収集ができ、ｎ層の検出器リングを持つ装置では２ｎ−１スライスのＰＥＴ像が撮像できる。このセプター３１の材質としてはガンマ線遮蔽のため、タングステンや鉛などの重金属が用いられている。一方、３次元収集では検出器リング４２の同時係数を全検出器リング間にわたって行なうため、ダイレクトスライス４３及び全スライス４４でのＰＥＴ像が撮像できる。この場合、セプターは取り外した状態で収集される。つまりセプターは収集条件によって配置したり取り外したりしなければならないため、ガントリに対して出し入れ可能な機構となっている。
【００１５】
一方、それぞれ発光減衰時間が異なった材質で構成したシンチレータアレイを多段に積層したもの（例えば非特許文献１参照）や、さらに各シンチレータアレイを半ピッチずらせて配置したもの（例えば非特許文献２参照）など、DOI（depth of interaction）情報を持ったブロック検出器を実現することにより空間分解能を向上させる方法が種々提案されている。
【００１６】
【特許文献１】特開２００４−３５４３４３号公報
【００１７】
【非特許文献１】S. Yamamoto and H. Ishibashi, A GSO depth of interaction detectorfor PET, IEEE Trans. Nucl. Sci., 45:1078-1082, 1998.
【００１８】
【非特許文献２】H. Liu, T. Omura. M. Watanabe, et al., Development of a depth of interactiondetector for g-rays, Nucl. Instr. Meth., Physics Research A 459:182-190, 2001.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
しかしながら、上述した従来例の放射線検出器では次のような問題点を有している。
【００２０】
図１２に示した２次元収集ではセプターによる散乱線除去効果のためノイズが少ない、定量性が高い、体軸方向感度分布が均一であるなどの長所があるが、感度が３次元収集の場合の１／５〜１／６程度と著しく低い。一方、図１３に示した３次元収集では感度が２次元収集の場合の５〜６倍程度高いという長所があるが、セプターがないため散乱線が多く、画質を劣化させてしまう。被検体から２次元収集及び３次元収集の２つのデータ取得のためには２回測定を行う必要があるが、測定時間が長く、被検体、放射線技師双方の負担が大きいという問題がある。さらに放射性同位元素（ＲＩ）からの放出されるガンマ線は時間的に減衰するため、あらかじめそれに見合った多量のＲＩを注射しなければならず、コスト的にも負担が大きくなる。
【００２１】
かかる課題は、従来技術で述べたような、単にシンチレータアレイを多段に積層した構造や、各シンチレータアレイを半ピッチずらせて配置する構造のみによっては解決されない。すなわち、シンチレータアレイを積層した構造であっても、最上段のシンチレータアレイを透過した一部放射線が次段以降のシンチレータアレイに入射すると、別途セプターを有しない限り、散乱線や偶発同時計数による画質劣化が生じる。一方、セプターを設けた場合は３次元収集ができない。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明が提供する放射線検出器は、複数のシンチレータが２次元的に配置されたシンチレータアレイが複数段積層されたシンチレータ群と、被検体側を上として最下段の前記シンチレータアレイに光学的に結合されたライトガイドと、該ライトガイドに対して光学的に結合される光電子増倍管を備えるとともに、最上段の前記シンチレータアレイを構成する各シンチレータは、次段の前記シンチレータアレイを構成する各シンチレータのつなぎ目の上部に配置されることにより、セプターの役割を果たす。その場合前記シンチレータは、２種類以上の異なる減衰時間を有して、減衰時間の違いによる弁別、反射材構造による光のシェアリングの何れか片方もしくは双方によってシンチレータに入射するγフォトンの捕獲場所を特定するため、２次元収集と３次元収集を同時に行なうことが可能となる。
【００２３】
上記課題を解決するために、次のような構成をとる。すなわち請求項１に記載の放射線検出器は、複数のシンチレータが２次元的に結合配置されたシンチレータアレイが複数段積層されたシンチレータ群と、被検体側を上として最下段の前記シンチレータアレイに光学的に結合されたライトガイドと、該ライトガイドに対して光学的に結合される光電子増倍管を備えるとともに、最上段の前記シンチレータアレイを構成する各シンチレータは、次段の前記シンチレータアレイを構成する各シンチレータのつなぎ目の上部に配置され、セプターとして機能するものであることを特徴とする。
【００２４】
かかる特徴に基づいて、請求項１に記載の発明は次のように作用する。すなわち、最上段の前記シンチレータアレイを構成する各シンチレータに入射した放射線は、そのシンチレータにより光に変換され、その光を光電子倍増管で増幅してカウントすることにより、位置弁別情報を得る。一方、最上段の前記シンチレータアレイを構成する各シンチレータに入射しない放射線は、次段のシンチレータアレイを構成する各シンチレータにより光に変換され、その光を光電子倍増管で増幅してカウントすることにより、位置弁別情報を得る。このとき、最上段の前記シンチレータアレイは、入射放射線を透過しない材質で構成されており、セプターの役目を果たす。
【００２５】
かかる作用により請求項１に記載の発明は、最上段のシンチレータアレイにより３次元収集を行いつつ、次段のシンチレータアレイにより散乱線や偶発同時計数による画質低下の少ない２次元収集を行うことができるという効果を奏する。
【００２６】
また、請求項２に記載の放射線検出器は、請求項１に係る放射線検出器であって、最上段の前記シンチレータアレイを構成する各シンチレータは、次段以降の前記シンチレータアレイを構成する各シンチレータの幅よりも小さいことを特徴とする。
【００２７】
かかる特徴に基づいて、請求項２に記載の発明は次のように作用する。すなわち、最上段のシンチレータアレイを構成する各シンチレータは、次段以降の前記シンチレータアレイを構成する各シンチレータの幅よりも小さく、かつ、次段の前記シンチレータアレイを構成する各シンチレータのつなぎ目の上部に配置されるので、最上段のシンチレータアレイを構成する各シンチレータ間に必ず放射線を透過する空間が存在する。放射線は、この空間を通じて、次段以降のシンチレータアレイに到達する。
【００２８】
かかる作用により、請求項２に記載の発明は、次段以降のシンチレータアレイを、各シンチレータが密接して配列するように構成したとしても、最上段のシンチレータアレイを構成する各シンチレータ間に形成された空間を通って、次段以降のシンチレータアレイに放射線を到達させることができるという効果を奏する。
【００２９】
また、請求項３に記載の放射線検出器は、請求項１に係る放射線検出器であって、反射材構造による光のシェアリングによって前記シンチレータ群に入射するγフォトンの捕獲場所を特定することを特徴とする。
【００３０】
かかる特徴に基づいて、請求項３に記載の発明は次のように作用する。すなわち、シンチレータにおいて放射線入射により発生する光が、反射材構造により光電子増倍管へ導かれる。各光電子増倍管の出力から、光のシェアリングによってγフォトンの捕獲場所が特定される。
【００３１】
さらに、請求項４に記載の放射線検出器は、請求項１に係る放射線検出器であって、前記シンチレータ群は、少なくとも２種類以上の異なる減衰時間を有するシンチレータから構成されており、減衰時間の違い及び反射材構造による光のシェアリングによってシンチレータに入射するγフォトンの捕獲場所を特定することを特徴とする。
【００３２】
かかる特徴に基づいて、請求項４に記載の発明は、次のように作用する。すなわち、ある減衰時間を有するシンチレータと、その減衰時間とは異なるシンチレータとに放射線が入射した場合に、それぞれのシンチレータで発生した光が混在した信号が得られる。
【００３３】
かかる作用に基づいて、請求項４に記載の発明は、異なるシンチレータによって発生した光を包含した信号を、減衰時間の相違を利用して、波形選別によって分離して、前述の反射材構造による光のシェアリングによる方法により、シンチレータに入射するγフォトンの捕獲場所を特定することができるという効果を奏する。さらに、各シンチレータアレイを、それぞれ異なる減衰時間を有する材料で構成することにより、減衰時間の相違に基づいて深さ方向の情報を得ることが可能となり、空間分解能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】
【００３４】
（第１の実施例）
以下、本発明の放射線検出器の第１の実施例の構成を図面に示し、実施例に従って詳細に説明する。図１は本発明の放射線検出器５０をＹ方向からみたＸ方向の断面図（正面図）である。また、図２は本発明の放射線検出器５０をＸ方向からみたＹ方向の断面図（側面図）である。さらに図３は本発明の放射線検出器５０を上面からみた上段シンチレータアレイ６１の断面図（上面図）である。放射線検出器５０のシンチレータ群５２は上段シンチレータアレイ６１と下段シンチレータアレイ６２の２つの部分で構成されている。図１のＸ方向の断面図では、上段シンチレータアレイ６１にてシンチレータ５８がＸ方向に６個、下段シンチレータアレイ６２にてシンチレータ５１がＸ方向に６個並んでいる。ここで、Ｘ方向のシンチレータ５８の中心ピッチはシンチレータ５１の中心ピッチに一致している。一方、図２のＹ方向の断面図では、上段シンチレータアレイ６１にてシンチレータ５８がＹ方向に７個、光透過材５９がＹ方向に６個、下段シンチレータアレイ６２にてシンチレータ５１がＹ方向に６個並んでいる。ここでＹ方向のシンチレータ５８の中心ピッチはシンチレータ５１の中心ピッチに対して１／２ずれて配置されている。また両端のシンチレータ５８はその他のシンチレータ５８に対して幅ｗは半分となっている。光透過材５９はＹ方向のシンチレータ５８の間に配置されており、光の透過性が良くかつガンマ線のエネルギーに対しても透過性の良いもの、例えば透明アクリルが選ばれる。
【００３５】
図３の上面からみた断面図では上段シンチレータアレイ６１を上から見た部分を示しており、シンチレータ５８は放射線検出器５０をＰＥＴガントリへ組み込んだ場合のリングに当たる部分を１リング毎に区切るように配置されている。放射線検出器５０は、光反射材５３が適宜挟み込まれることによって区画され、上段シンチレータアレイ６１においてシンチレータ５８がＸ方向に６個、Ｙ方向に７個、光透過材５９がＹ方向のみに６個、下段シンチレータアレイ６２においてシンチレータ５１がＸ方向に６個、Ｙ方向に６個２次元的に密着配置したシンチレータ群５２と、このシンチレータ群５２に光学的に結合されかつ光反射材５５が組み合わされた格子枠体が埋設され多数の小区画が画定されているライトガイド５４と、このライトガイド５４に光学的に結合される４個の光電子増倍管２０１、２０２、２０３、２０４とから構成されている。ここでシンチレータとしては、例えばＢｉ４Ｇｅ３０１２（ＢＧＯ）、Ｇｄ２ＳｉＯ５：Ｃｅ（ＧＳＯ）、Ｌｕ２ＳｉＯ５：Ｃｅ（ＬＳＯ）、ＬｕＹＳｉＯ５：Ｃｅ（ＬＹＳＯ）、ＮａＩ、ＢａＦ２、ＣｓＦ、ＰｂＷＯ４などの無機結晶が用いられる。特に上段シンチレータアレイ６１のシンチレータ５８はガンマ線を遮蔽する能力が特に高い実効原子番号の大きい、Ｂｉ４Ｇｅ３０１２（ＢＧＯ）、Ｌｕ２ＳｉＯ５：Ｃｅ（ＬＳＯ）、ＬｕＹＳｉＯ５：Ｃｅ（ＬＹＳＯ）、ＰｂＷＯ４が望ましい。
【００３６】
さらに画像収集方法には前述した２次元収集と３次元収集とがあるが本発明の放射線検出器の場合にはその区別なくＰＥＴ像を撮像することができる。本発明の放射線検出器をガントリに組み込んだ場合の体軸方向の断面図を図４に示す。ここで、セプター７１が検出器リング７２間に配置されており、散乱線や偶発同時係数などを除去できる構造になっているが、セプター７１は上段シンチレータアレイ６１のシンチレータ５８そのものであり、検出器リング７２は下段シンチレータアレイ６２のシンチレータ５１にあたる。図４ではさらにガンマ線による軌跡の一部を示しているが、同一検出器リング内で同時係数をとるダイレクトスライス７３と隣り合うリング間で同時係数をとるクロススライス７４のデータ収集ができている。ここで、光透過材５９はガンマ線のエネルギーに対しても透過性が良いため、ガンマ線はエネルギーを失うことなく透過させることができている。このセプター７１すなわちシンチレータ５８の材質としてはガンマ線遮蔽のため、実効原子番号の大きいシンチレータが選ばれているのは前述したとおりである。つまり、下段シンチレータアレイ６２のシンチレータ５１のみでの検出情報を使用すれば２次元収集データによるＰＥＴ像が撮像できる。一方、上段シンチレータアレイ６１のシンチレータ５８はガンマ線検出も行っているため、スライス７５のデータ収集を行っている。つまり下段シンチレータアレイ６２のシンチレータ５１及び上段シンチレータアレイ６１のシンチレータ５８検出情報を用いれば３次元収集データによるＰＥＴ像が撮像できる。
【００３７】
ここで、図１および図２に示すように、本発明の放射線検出器はシンチレータ群５２の何れか一個にガンマ線が入射すると可視光に変換され、光学的に結合されるライトガイド５４を通して光電子増倍管２０１〜２０４へ光が導かれるが、その際、Ｘ方向に配列された光電子増倍管２０１（２０３）と光電子増倍管２０２（２０４）の出力比が一定の割合で変化するように、ライトガイド５４における各々の光反射材５５の位置と長さおよび角度が調整されている。出力が計算された結果はシンチレータ群５２に入射したガンマ線の位置に従って図５に示すような位置コーディングマップとして表され、各々の位置弁別情報が示される。
【００３８】
（第２の実施例）
前述の第１の実施例ではガンマ線の入射位置を反射材構造による光のシェアリングによってのみ弁別しているため、位置コーディングマップは、上段シンチレータアレイ６１のマップと下段シンチレータアレイ６２のマップがともにプロットされており、両者の重なり（クロストーク）が大きくなり、その結果ＰＥＴ像の空間分解能が劣化する恐れがある。そこで第２の実施例では上段シンチレータアレイ６１と、下段シンチレータアレイ６２は異なる減衰時間を有しており、減衰時間の違い及び反射材構造による光のシェアリングによってシンチレータに入射するγフォトンの捕獲場所を特定する構造となっている。例えば、以下のような組み合わせが考えられる。
（例１）
（例２）
（例３）
出力による位置計算と減衰時間により弁別された結果はシンチレータ群５２に入射したガンマ線の位置に従って、上段シンチレータアレイ６１は図７に示すような位置コーディングマップとして表され、下段シンチレータアレイ６２は図６に示すような位置コーディングマップとして表される。上段シンチレータアレイ６１と下段シンチレータアレイ６２は位置コーディングマップ上で完全に分離されているため、両者の重なり（クロストーク）はなく、その結果ＰＥＴ像の空間分解能が劣化するということはない。
【００３９】
更に変形例として上段シンチレータアレイ６１もしくは下段シンチレータアレイ６２の中でも深さ方向に複数の段数に分けその段数毎に異なる減衰時間を有しており、減衰時間の違い及び反射材構造による光のシェアリングによってシンチレータに入射するγフォトンの捕獲場所を特定する構造となっている。この場合更に高密度な空間分解能が得られる。
【００４０】
（第３実施例）
第３の実施例では前述の第１、第２実施例に対して、光透過材８９が存在しない構造で、その他の部分については全く同じ構造となる。光透過材８９が存在しないことにより、ガンマ線の透過時の減衰は皆無となり、検出感度が有利になる。
【００４１】
なお、以上説明した実施例においては、望ましい形態として、上段シンチレータ５８のY方向の幅を、下段シンチレータ５１のY方向の幅より小さくしているが、これらは同一の幅であっても良いし、上段シンチレータ５８の幅の方が広くてもよい。その場合は各上段シンチレータ５８が間隔をあけて配置され、かつその間隔以上の間隔で下段シンチレータ５１を配置すればよい。すなわち、各上段シンチレータ５８の隙間から、ガンマ線が下段シンチレータ５１へ到達できる限りにおいて、各シンチレータの幅を種々選択可能である。
【００４２】
以上のように本発明の放射線検出器では、従来のように重金属からなるセプターは不要であり、２次元収集と３次元収集が同時に行なえる。そのため従来のように被検体から２次元収集及び３次元収集の２つのデータ取得のためには２回測定を行う必要はなく、測定時間の短縮化ができ、被検体、放射線技師双方の負担を軽減できる。さらに放射性同位元素（ＲＩ）からの放出されるガンマ線は時間的に減衰するが、測定時間の短縮化できる分ＲＩの節約ができ、コスト的な負担を軽減できる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
以上のように、この発明は、医療用や産業用の放射線撮影装置に適している。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の放射線検出器のＸ方向の断面図を示す。
【図２】本発明の放射線検出器のＹ方向の断面図を示す。
【図３】本発明の放射線検出器の上面から見た断面図を示す。
【図４】本発明の放射線検出器の体軸方向断面図を示す。
【図５】本発明の放射線検出器の第１実施例の位置コーディングマップを示す。
【図６】本発明の放射線検出器の第２実施例の位置コーディングマップを示す。
【図７】本発明の放射線検出器の第３実施例の位置コーディングマップを示す。
【図８】従来の放射線検出器の断面図を示す。
【図９】本発明の放射線検出器及び従来の放射線検出器の位置演算回路の一例を示す。
【図１０】本発明の放射線検出器及び従来の放射線検出器のエネルギースペクトルを示す。
【図１１】従来の放射線検出器の位置コーディングマップを示す。
【図１２】従来の放射線検出器の２次元収集における体軸方向断面図を示す。
【図１３】従来の放射線検出器の３次元収集における体軸方向断面図を示す。
【符号の説明】
【００４５】
１０ …従来の放射線検出器
１１ …シンチレータ
１２ …シンチレータ群
１３ …光反射材
１４ …ライトガイド
１５ …光反射材
１６ …カップリング接着剤層
１７ …カップリング接着剤層
２１，２２，２３，２４…加算器
２５，２６ …位置弁別回路
３１ …セプター
３２ …検出器リング
３３ …ダイレクトスライス
３４ …クロススライス
４３ …ダイレクトスライス
４４ …全スライス
５０ …本発明の第１の実施例の放射線検出器
５１ …シンチレータ
５２ …シンチレータ群
５３ …光反射材
５４ …ライトガイド
５５ …光反射材
５６ …カップリング接着剤層
５７ …カップリング接着剤層
５８ …シンチレータ
５９ …光透過材
６１ …上段シンチレータアレイ
６２ …下段シンチレータアレイ
７１ …セプター
７２ …検出器リング
７３ …ダイレクトスライス
７４ …クロススライス
７５ …スライス
１０１，１０２，１０３，１０４ …光電子増倍管
２０１，２０２，２０３，２０４ …光電子増倍管
【技術分野】
【０００１】
この発明は、被検体に投与されて関心部位に蓄積された放射性同位元素（ＲＩ）から放出された放射線（ガンマ線）を検出し、関心部位のＲＩ分布の断層像を得るための装置、例えばＰＥＴ（Ｐｏｓｉｔｒｏｎ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置やＳＰＥＣＴ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｈｏｔｏｎ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置などの医用診断装置に用いられる放射線検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の放射線検出器は、被検体から放出されたガンマ線を入射して発光するシンチレータと、前記シンチレータの発光をパルス状の電気信号に変換する光電子増倍管とから構成されている。このような放射線検出器については、従来ではシンチレータと光電子増倍管とが一対一に対応するものがあったが、近年では複数のシンチレータに対して、その個数よりも少ない個数の光電子増倍管を結合し、これらの光電子増倍管の出力比からガンマ線の入射位置を決定するという方式を採用し、分解能を高めるようにしている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
図８は従来の放射線検出器１０をＹ方向からみたＸ方向の断面図（正面図）である。等方ボクセル検出器の場合、放射線検出器１０をＸ方向からみたＹ方向の断面図（側面図）も図８と同じ形状となる。放射線検出器１０は、光反射材１３が適宜挟み込まれることによって区画され、Ｘ方向に６個、Ｙ方向に６個の合計３６個のシンチレータ１１を２次元的に密着配置したシンチレータ群１２と、このシンチレータ群１２に光学的に結合されかつ光反射材１５が組み合わされた格子枠体が埋設され多数の小区画が画定されているライトガイド１４とこのライトガイド１４に光学的に結合される４個の光電子増倍管１０１、１０２、１０３、１０４とから構成されている。尚本図８では光電子増倍管１０１と光電子増倍管１０２のみが図示されている。ここでシンチレータ１１としては、例えばＢｉ４Ｇｅ３０１２（ＢＧＯ）、Ｇｄ２ＳｉＯ５：Ｃｅ（ＧＳＯ）、Ｌｕ２ＳｉＯ５：Ｃｅ（ＬＳＯ）、ＬｕＹＳｉＯ５：Ｃｅ（ＬＹＳＯ）、ＮａＩ、ＢａＦ２、ＣｓＦ、ＰｂＷＯ４などの無機結晶が用いられる。
【０００４】
Ｘ方向に配列された６個のシンチレータ１１の何れか一個にガンマ線が入射すると可視光に変換される。この光は光学的に結合されるライトガイド１４を通して光電子増倍管１０１〜１０４へ導かれるが、その際、Ｘ方向に配列された光電子増倍管１０１（１０３）と光電子増倍管１０２（１０４）の出力比が一定の割合で変化するように、ライトガイド１４における各々の光反射材１５の位置と長さおよび角度が調整されている。
【０００５】
より具体的には光電子増倍管１０１の出力をＰ１、光電子増倍管１０２の出力をＰ２、光電子増倍管１０３の出力をＰ３、光電子増倍管１０４の出力をＰ４とすると、Ｘ方向の位置を表す計算値｛（Ｐ１＋Ｐ３）−（Ｐ２＋Ｐ４）｝／（Ｐ１＋Ｐ２＋Ｐ３＋Ｐ４）が各シンチレータ１１の位置に応じて一定の割合で変化するよう光反射材１４の位置と長さが設定されている。
【０００６】
一方、Ｙ方向に配列された６個のシンチレータの場合も同様に、光学的に結合されるライトガイド１４を通して光電子増倍管１０１〜１０４へ光が導かれる。すなわちＹ方向に配列された光電子増倍管１０１（１０２）と光電子増倍管１０３（１０４）の出力比が一定の割合で変化するように、ライトガイド１４における各々の光反射材１５の位置と長さが設定され、また傾斜の場合は角度が調整されている。
【０００７】
すなわち、Ｙ方向の位置を表す計算値｛（Ｐ１＋Ｐ２）−（Ｐ３＋Ｐ４）｝／（Ｐ１＋Ｐ２＋Ｐ３＋Ｐ４）が各シンチレータの位置に応じて一定の割合で変化するよう光反射材１５の位置と長さが設定されている。
【０００８】
ここで各シンチレータ１１間における光反射材１３及びライトガイド１４の光反射材１５は、主としてポリエステルフィルムを基材とした酸化ケイ素と酸化チタニウムの多層膜フィルムが良く用いられ、その反射効率が非常に高いため光の反射素子として用いられているが厳密には光の入射角度によっては透過成分が発生しており、それをも計算に入れて光反射材１３及び光反射材１５の形状及び配置が決定されている。
【０００９】
なお、シンチレータ群１２はライトガイド１４とカップリング接着剤にて接着されカップリング接着剤層１６を形成し、ライトガイド１４も光電子増倍管１０１〜１０４とカップリング接着剤にて接着されカップリング接着剤層１７を形成している。また各シンチレータ１１が対向していない外周表面は、光電子増倍管１０１〜１０４側との光学結合面を除き光反射材で覆われている。この場合の光反射材としては主にＰＴＦＥテープが用いられる。
【００１０】
図９は、放射線検出器の位置演算回路の構成を示すブロック図である。位置演算回路は、加算器２１、２２、２３、２４と位置弁別回路２５、２６とから構成されている。図９に示すように、ガンマ線のＸ方向の入射位置を検出するために、光電子増倍管１０１の出力Ｐ１と光電子増倍管１０３の出力Ｐ３とが加算器２１に入力されるとともに、光電子増倍管１０２の出力Ｐ２と光電子増倍管１０４の出力Ｐ４とが加算器２２に入力される。両加算器２１、２２の各加算出力（Ｐ１＋Ｐ３）と（Ｐ２＋Ｐ４）とが位置弁別回路２５へ入力され、両加算出力に基づきガンマ線のＸ方向の入射位置が求められる。
【００１１】
同様に、ガンマ線のＹ方向の入射位置を検出するために、光電子増倍管１０１の出力Ｐ１と光電子増倍管１０２の出力Ｐ２とが加算器２３に入力されるとともに、光電子増倍管１０３の出力Ｐ３と光電子増倍管１０４の出力Ｐ４とが加算器２４に入力される。両加算器２３、２４の各加算出力（Ｐ１＋Ｐ２）と（Ｐ３＋Ｐ４）とが位置弁別回路２６へ入力され、両加算出力に基づきガンマ線のＹ方向の入射位置が求められる。
【００１２】
さらに計算値（Ｐ１＋Ｐ２＋Ｐ３＋Ｐ４）はそのイベントに対するエネルギーを示しており、図１０に示すようなエネルギースペクトルとして表示される。
【００１３】
以上のように計算された結果はシンチレータに入射したガンマ線の位置に従って図１１に示すような位置コーディングマップとして表され、各々の位置弁別情報が示される。
【００１４】
さらに画像収集方法には図１２に示す２次元収集と、図１３に示す３次元収集とがある。２次元収集ではセプター３１が検出器リング３２間に配置されており、散乱線や偶発同時係数などを除去できる構造になっている。同一検出器リング内で同時係数をとるダイレクトスライス３３と隣り合うリング間で同時係数をとるクロススライス３４のデータ収集ができ、ｎ層の検出器リングを持つ装置では２ｎ−１スライスのＰＥＴ像が撮像できる。このセプター３１の材質としてはガンマ線遮蔽のため、タングステンや鉛などの重金属が用いられている。一方、３次元収集では検出器リング４２の同時係数を全検出器リング間にわたって行なうため、ダイレクトスライス４３及び全スライス４４でのＰＥＴ像が撮像できる。この場合、セプターは取り外した状態で収集される。つまりセプターは収集条件によって配置したり取り外したりしなければならないため、ガントリに対して出し入れ可能な機構となっている。
【００１５】
一方、それぞれ発光減衰時間が異なった材質で構成したシンチレータアレイを多段に積層したもの（例えば非特許文献１参照）や、さらに各シンチレータアレイを半ピッチずらせて配置したもの（例えば非特許文献２参照）など、DOI（depth of interaction）情報を持ったブロック検出器を実現することにより空間分解能を向上させる方法が種々提案されている。
【００１６】
【特許文献１】特開２００４−３５４３４３号公報
【００１７】
【非特許文献１】S. Yamamoto and H. Ishibashi, A GSO depth of interaction detectorfor PET, IEEE Trans. Nucl. Sci., 45:1078-1082, 1998.
【００１８】
【非特許文献２】H. Liu, T. Omura. M. Watanabe, et al., Development of a depth of interactiondetector for g-rays, Nucl. Instr. Meth., Physics Research A 459:182-190, 2001.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
しかしながら、上述した従来例の放射線検出器では次のような問題点を有している。
【００２０】
図１２に示した２次元収集ではセプターによる散乱線除去効果のためノイズが少ない、定量性が高い、体軸方向感度分布が均一であるなどの長所があるが、感度が３次元収集の場合の１／５〜１／６程度と著しく低い。一方、図１３に示した３次元収集では感度が２次元収集の場合の５〜６倍程度高いという長所があるが、セプターがないため散乱線が多く、画質を劣化させてしまう。被検体から２次元収集及び３次元収集の２つのデータ取得のためには２回測定を行う必要があるが、測定時間が長く、被検体、放射線技師双方の負担が大きいという問題がある。さらに放射性同位元素（ＲＩ）からの放出されるガンマ線は時間的に減衰するため、あらかじめそれに見合った多量のＲＩを注射しなければならず、コスト的にも負担が大きくなる。
【００２１】
かかる課題は、従来技術で述べたような、単にシンチレータアレイを多段に積層した構造や、各シンチレータアレイを半ピッチずらせて配置する構造のみによっては解決されない。すなわち、シンチレータアレイを積層した構造であっても、最上段のシンチレータアレイを透過した一部放射線が次段以降のシンチレータアレイに入射すると、別途セプターを有しない限り、散乱線や偶発同時計数による画質劣化が生じる。一方、セプターを設けた場合は３次元収集ができない。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明が提供する放射線検出器は、複数のシンチレータが２次元的に配置されたシンチレータアレイが複数段積層されたシンチレータ群と、被検体側を上として最下段の前記シンチレータアレイに光学的に結合されたライトガイドと、該ライトガイドに対して光学的に結合される光電子増倍管を備えるとともに、最上段の前記シンチレータアレイを構成する各シンチレータは、次段の前記シンチレータアレイを構成する各シンチレータのつなぎ目の上部に配置されることにより、セプターの役割を果たす。その場合前記シンチレータは、２種類以上の異なる減衰時間を有して、減衰時間の違いによる弁別、反射材構造による光のシェアリングの何れか片方もしくは双方によってシンチレータに入射するγフォトンの捕獲場所を特定するため、２次元収集と３次元収集を同時に行なうことが可能となる。
【００２３】
上記課題を解決するために、次のような構成をとる。すなわち請求項１に記載の放射線検出器は、複数のシンチレータが２次元的に結合配置されたシンチレータアレイが複数段積層されたシンチレータ群と、被検体側を上として最下段の前記シンチレータアレイに光学的に結合されたライトガイドと、該ライトガイドに対して光学的に結合される光電子増倍管を備えるとともに、最上段の前記シンチレータアレイを構成する各シンチレータは、次段の前記シンチレータアレイを構成する各シンチレータのつなぎ目の上部に配置され、セプターとして機能するものであることを特徴とする。
【００２４】
かかる特徴に基づいて、請求項１に記載の発明は次のように作用する。すなわち、最上段の前記シンチレータアレイを構成する各シンチレータに入射した放射線は、そのシンチレータにより光に変換され、その光を光電子倍増管で増幅してカウントすることにより、位置弁別情報を得る。一方、最上段の前記シンチレータアレイを構成する各シンチレータに入射しない放射線は、次段のシンチレータアレイを構成する各シンチレータにより光に変換され、その光を光電子倍増管で増幅してカウントすることにより、位置弁別情報を得る。このとき、最上段の前記シンチレータアレイは、入射放射線を透過しない材質で構成されており、セプターの役目を果たす。
【００２５】
かかる作用により請求項１に記載の発明は、最上段のシンチレータアレイにより３次元収集を行いつつ、次段のシンチレータアレイにより散乱線や偶発同時計数による画質低下の少ない２次元収集を行うことができるという効果を奏する。
【００２６】
また、請求項２に記載の放射線検出器は、請求項１に係る放射線検出器であって、最上段の前記シンチレータアレイを構成する各シンチレータは、次段以降の前記シンチレータアレイを構成する各シンチレータの幅よりも小さいことを特徴とする。
【００２７】
かかる特徴に基づいて、請求項２に記載の発明は次のように作用する。すなわち、最上段のシンチレータアレイを構成する各シンチレータは、次段以降の前記シンチレータアレイを構成する各シンチレータの幅よりも小さく、かつ、次段の前記シンチレータアレイを構成する各シンチレータのつなぎ目の上部に配置されるので、最上段のシンチレータアレイを構成する各シンチレータ間に必ず放射線を透過する空間が存在する。放射線は、この空間を通じて、次段以降のシンチレータアレイに到達する。
【００２８】
かかる作用により、請求項２に記載の発明は、次段以降のシンチレータアレイを、各シンチレータが密接して配列するように構成したとしても、最上段のシンチレータアレイを構成する各シンチレータ間に形成された空間を通って、次段以降のシンチレータアレイに放射線を到達させることができるという効果を奏する。
【００２９】
また、請求項３に記載の放射線検出器は、請求項１に係る放射線検出器であって、反射材構造による光のシェアリングによって前記シンチレータ群に入射するγフォトンの捕獲場所を特定することを特徴とする。
【００３０】
かかる特徴に基づいて、請求項３に記載の発明は次のように作用する。すなわち、シンチレータにおいて放射線入射により発生する光が、反射材構造により光電子増倍管へ導かれる。各光電子増倍管の出力から、光のシェアリングによってγフォトンの捕獲場所が特定される。
【００３１】
さらに、請求項４に記載の放射線検出器は、請求項１に係る放射線検出器であって、前記シンチレータ群は、少なくとも２種類以上の異なる減衰時間を有するシンチレータから構成されており、減衰時間の違い及び反射材構造による光のシェアリングによってシンチレータに入射するγフォトンの捕獲場所を特定することを特徴とする。
【００３２】
かかる特徴に基づいて、請求項４に記載の発明は、次のように作用する。すなわち、ある減衰時間を有するシンチレータと、その減衰時間とは異なるシンチレータとに放射線が入射した場合に、それぞれのシンチレータで発生した光が混在した信号が得られる。
【００３３】
かかる作用に基づいて、請求項４に記載の発明は、異なるシンチレータによって発生した光を包含した信号を、減衰時間の相違を利用して、波形選別によって分離して、前述の反射材構造による光のシェアリングによる方法により、シンチレータに入射するγフォトンの捕獲場所を特定することができるという効果を奏する。さらに、各シンチレータアレイを、それぞれ異なる減衰時間を有する材料で構成することにより、減衰時間の相違に基づいて深さ方向の情報を得ることが可能となり、空間分解能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】
【００３４】
（第１の実施例）
以下、本発明の放射線検出器の第１の実施例の構成を図面に示し、実施例に従って詳細に説明する。図１は本発明の放射線検出器５０をＹ方向からみたＸ方向の断面図（正面図）である。また、図２は本発明の放射線検出器５０をＸ方向からみたＹ方向の断面図（側面図）である。さらに図３は本発明の放射線検出器５０を上面からみた上段シンチレータアレイ６１の断面図（上面図）である。放射線検出器５０のシンチレータ群５２は上段シンチレータアレイ６１と下段シンチレータアレイ６２の２つの部分で構成されている。図１のＸ方向の断面図では、上段シンチレータアレイ６１にてシンチレータ５８がＸ方向に６個、下段シンチレータアレイ６２にてシンチレータ５１がＸ方向に６個並んでいる。ここで、Ｘ方向のシンチレータ５８の中心ピッチはシンチレータ５１の中心ピッチに一致している。一方、図２のＹ方向の断面図では、上段シンチレータアレイ６１にてシンチレータ５８がＹ方向に７個、光透過材５９がＹ方向に６個、下段シンチレータアレイ６２にてシンチレータ５１がＹ方向に６個並んでいる。ここでＹ方向のシンチレータ５８の中心ピッチはシンチレータ５１の中心ピッチに対して１／２ずれて配置されている。また両端のシンチレータ５８はその他のシンチレータ５８に対して幅ｗは半分となっている。光透過材５９はＹ方向のシンチレータ５８の間に配置されており、光の透過性が良くかつガンマ線のエネルギーに対しても透過性の良いもの、例えば透明アクリルが選ばれる。
【００３５】
図３の上面からみた断面図では上段シンチレータアレイ６１を上から見た部分を示しており、シンチレータ５８は放射線検出器５０をＰＥＴガントリへ組み込んだ場合のリングに当たる部分を１リング毎に区切るように配置されている。放射線検出器５０は、光反射材５３が適宜挟み込まれることによって区画され、上段シンチレータアレイ６１においてシンチレータ５８がＸ方向に６個、Ｙ方向に７個、光透過材５９がＹ方向のみに６個、下段シンチレータアレイ６２においてシンチレータ５１がＸ方向に６個、Ｙ方向に６個２次元的に密着配置したシンチレータ群５２と、このシンチレータ群５２に光学的に結合されかつ光反射材５５が組み合わされた格子枠体が埋設され多数の小区画が画定されているライトガイド５４と、このライトガイド５４に光学的に結合される４個の光電子増倍管２０１、２０２、２０３、２０４とから構成されている。ここでシンチレータとしては、例えばＢｉ４Ｇｅ３０１２（ＢＧＯ）、Ｇｄ２ＳｉＯ５：Ｃｅ（ＧＳＯ）、Ｌｕ２ＳｉＯ５：Ｃｅ（ＬＳＯ）、ＬｕＹＳｉＯ５：Ｃｅ（ＬＹＳＯ）、ＮａＩ、ＢａＦ２、ＣｓＦ、ＰｂＷＯ４などの無機結晶が用いられる。特に上段シンチレータアレイ６１のシンチレータ５８はガンマ線を遮蔽する能力が特に高い実効原子番号の大きい、Ｂｉ４Ｇｅ３０１２（ＢＧＯ）、Ｌｕ２ＳｉＯ５：Ｃｅ（ＬＳＯ）、ＬｕＹＳｉＯ５：Ｃｅ（ＬＹＳＯ）、ＰｂＷＯ４が望ましい。
【００３６】
さらに画像収集方法には前述した２次元収集と３次元収集とがあるが本発明の放射線検出器の場合にはその区別なくＰＥＴ像を撮像することができる。本発明の放射線検出器をガントリに組み込んだ場合の体軸方向の断面図を図４に示す。ここで、セプター７１が検出器リング７２間に配置されており、散乱線や偶発同時係数などを除去できる構造になっているが、セプター７１は上段シンチレータアレイ６１のシンチレータ５８そのものであり、検出器リング７２は下段シンチレータアレイ６２のシンチレータ５１にあたる。図４ではさらにガンマ線による軌跡の一部を示しているが、同一検出器リング内で同時係数をとるダイレクトスライス７３と隣り合うリング間で同時係数をとるクロススライス７４のデータ収集ができている。ここで、光透過材５９はガンマ線のエネルギーに対しても透過性が良いため、ガンマ線はエネルギーを失うことなく透過させることができている。このセプター７１すなわちシンチレータ５８の材質としてはガンマ線遮蔽のため、実効原子番号の大きいシンチレータが選ばれているのは前述したとおりである。つまり、下段シンチレータアレイ６２のシンチレータ５１のみでの検出情報を使用すれば２次元収集データによるＰＥＴ像が撮像できる。一方、上段シンチレータアレイ６１のシンチレータ５８はガンマ線検出も行っているため、スライス７５のデータ収集を行っている。つまり下段シンチレータアレイ６２のシンチレータ５１及び上段シンチレータアレイ６１のシンチレータ５８検出情報を用いれば３次元収集データによるＰＥＴ像が撮像できる。
【００３７】
ここで、図１および図２に示すように、本発明の放射線検出器はシンチレータ群５２の何れか一個にガンマ線が入射すると可視光に変換され、光学的に結合されるライトガイド５４を通して光電子増倍管２０１〜２０４へ光が導かれるが、その際、Ｘ方向に配列された光電子増倍管２０１（２０３）と光電子増倍管２０２（２０４）の出力比が一定の割合で変化するように、ライトガイド５４における各々の光反射材５５の位置と長さおよび角度が調整されている。出力が計算された結果はシンチレータ群５２に入射したガンマ線の位置に従って図５に示すような位置コーディングマップとして表され、各々の位置弁別情報が示される。
【００３８】
（第２の実施例）
前述の第１の実施例ではガンマ線の入射位置を反射材構造による光のシェアリングによってのみ弁別しているため、位置コーディングマップは、上段シンチレータアレイ６１のマップと下段シンチレータアレイ６２のマップがともにプロットされており、両者の重なり（クロストーク）が大きくなり、その結果ＰＥＴ像の空間分解能が劣化する恐れがある。そこで第２の実施例では上段シンチレータアレイ６１と、下段シンチレータアレイ６２は異なる減衰時間を有しており、減衰時間の違い及び反射材構造による光のシェアリングによってシンチレータに入射するγフォトンの捕獲場所を特定する構造となっている。例えば、以下のような組み合わせが考えられる。
（例１）
（例２）
（例３）
出力による位置計算と減衰時間により弁別された結果はシンチレータ群５２に入射したガンマ線の位置に従って、上段シンチレータアレイ６１は図７に示すような位置コーディングマップとして表され、下段シンチレータアレイ６２は図６に示すような位置コーディングマップとして表される。上段シンチレータアレイ６１と下段シンチレータアレイ６２は位置コーディングマップ上で完全に分離されているため、両者の重なり（クロストーク）はなく、その結果ＰＥＴ像の空間分解能が劣化するということはない。
【００３９】
更に変形例として上段シンチレータアレイ６１もしくは下段シンチレータアレイ６２の中でも深さ方向に複数の段数に分けその段数毎に異なる減衰時間を有しており、減衰時間の違い及び反射材構造による光のシェアリングによってシンチレータに入射するγフォトンの捕獲場所を特定する構造となっている。この場合更に高密度な空間分解能が得られる。
【００４０】
（第３実施例）
第３の実施例では前述の第１、第２実施例に対して、光透過材８９が存在しない構造で、その他の部分については全く同じ構造となる。光透過材８９が存在しないことにより、ガンマ線の透過時の減衰は皆無となり、検出感度が有利になる。
【００４１】
なお、以上説明した実施例においては、望ましい形態として、上段シンチレータ５８のY方向の幅を、下段シンチレータ５１のY方向の幅より小さくしているが、これらは同一の幅であっても良いし、上段シンチレータ５８の幅の方が広くてもよい。その場合は各上段シンチレータ５８が間隔をあけて配置され、かつその間隔以上の間隔で下段シンチレータ５１を配置すればよい。すなわち、各上段シンチレータ５８の隙間から、ガンマ線が下段シンチレータ５１へ到達できる限りにおいて、各シンチレータの幅を種々選択可能である。
【００４２】
以上のように本発明の放射線検出器では、従来のように重金属からなるセプターは不要であり、２次元収集と３次元収集が同時に行なえる。そのため従来のように被検体から２次元収集及び３次元収集の２つのデータ取得のためには２回測定を行う必要はなく、測定時間の短縮化ができ、被検体、放射線技師双方の負担を軽減できる。さらに放射性同位元素（ＲＩ）からの放出されるガンマ線は時間的に減衰するが、測定時間の短縮化できる分ＲＩの節約ができ、コスト的な負担を軽減できる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
以上のように、この発明は、医療用や産業用の放射線撮影装置に適している。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の放射線検出器のＸ方向の断面図を示す。
【図２】本発明の放射線検出器のＹ方向の断面図を示す。
【図３】本発明の放射線検出器の上面から見た断面図を示す。
【図４】本発明の放射線検出器の体軸方向断面図を示す。
【図５】本発明の放射線検出器の第１実施例の位置コーディングマップを示す。
【図６】本発明の放射線検出器の第２実施例の位置コーディングマップを示す。
【図７】本発明の放射線検出器の第３実施例の位置コーディングマップを示す。
【図８】従来の放射線検出器の断面図を示す。
【図９】本発明の放射線検出器及び従来の放射線検出器の位置演算回路の一例を示す。
【図１０】本発明の放射線検出器及び従来の放射線検出器のエネルギースペクトルを示す。
【図１１】従来の放射線検出器の位置コーディングマップを示す。
【図１２】従来の放射線検出器の２次元収集における体軸方向断面図を示す。
【図１３】従来の放射線検出器の３次元収集における体軸方向断面図を示す。
【符号の説明】
【００４５】
１０ …従来の放射線検出器
１１ …シンチレータ
１２ …シンチレータ群
１３ …光反射材
１４ …ライトガイド
１５ …光反射材
１６ …カップリング接着剤層
１７ …カップリング接着剤層
２１，２２，２３，２４…加算器
２５，２６ …位置弁別回路
３１ …セプター
３２ …検出器リング
３３ …ダイレクトスライス
３４ …クロススライス
４３ …ダイレクトスライス
４４ …全スライス
５０ …本発明の第１の実施例の放射線検出器
５１ …シンチレータ
５２ …シンチレータ群
５３ …光反射材
５４ …ライトガイド
５５ …光反射材
５６ …カップリング接着剤層
５７ …カップリング接着剤層
５８ …シンチレータ
５９ …光透過材
６１ …上段シンチレータアレイ
６２ …下段シンチレータアレイ
７１ …セプター
７２ …検出器リング
７３ …ダイレクトスライス
７４ …クロススライス
７５ …スライス
１０１，１０２，１０３，１０４ …光電子増倍管
２０１，２０２，２０３，２０４ …光電子増倍管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のシンチレータが２次元的に配置されたシンチレータアレイが複数段積層されたシンチレータ群と、被検体側を上として最下段の前記シンチレータアレイに光学的に結合されたライトガイドと、該ライトガイドに対して光学的に結合される光電子増倍管を備えるとともに、最上段の前記シンチレータアレイを構成する各シンチレータは、次段の前記シンチレータアレイを構成する各シンチレータのつなぎ目の上部に配置されて、セプターとして機能するものであることを特徴とする放射線検出器。
【請求項２】
最上段の前記シンチレータアレイを構成する各シンチレータは、次段以降の前記シンチレータアレイを構成する各シンチレータの幅よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の放射線検出器。
【請求項３】
反射材構造による光のシェアリングによって前記シンチレータ群に入射するγフォトンの捕獲場所を特定することを特徴とする請求項１に記載の放射線検出器。
【請求項４】
前記シンチレータ群は、少なくとも２種類以上の異なる減衰時間を有するシンチレータから構成されており、減衰時間の違い及び反射材構造による光のシェアリングによってシンチレータに入射するγフォトンの捕獲場所を特定することを特徴とする請求項１に記載の放射線検出器。
【請求項１】
複数のシンチレータが２次元的に配置されたシンチレータアレイが複数段積層されたシンチレータ群と、被検体側を上として最下段の前記シンチレータアレイに光学的に結合されたライトガイドと、該ライトガイドに対して光学的に結合される光電子増倍管を備えるとともに、最上段の前記シンチレータアレイを構成する各シンチレータは、次段の前記シンチレータアレイを構成する各シンチレータのつなぎ目の上部に配置されて、セプターとして機能するものであることを特徴とする放射線検出器。
【請求項２】
最上段の前記シンチレータアレイを構成する各シンチレータは、次段以降の前記シンチレータアレイを構成する各シンチレータの幅よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の放射線検出器。
【請求項３】
反射材構造による光のシェアリングによって前記シンチレータ群に入射するγフォトンの捕獲場所を特定することを特徴とする請求項１に記載の放射線検出器。
【請求項４】
前記シンチレータ群は、少なくとも２種類以上の異なる減衰時間を有するシンチレータから構成されており、減衰時間の違い及び反射材構造による光のシェアリングによってシンチレータに入射するγフォトンの捕獲場所を特定することを特徴とする請求項１に記載の放射線検出器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
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【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
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【公開番号】特開２００７−１０１１９１（Ｐ２００７−１０１１９１Ａ）
【公開日】平成１９年４月１９日（２００７．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２８７３３６（Ｐ２００５−２８７３３６）
【出願日】平成１７年９月３０日（２００５．９．３０）
【出願人】（０００００１９９３）株式会社島津製作所 (3,708)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年４月１９日（２００７．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月３０日（２００５．９．３０）
【出願人】（０００００１９９３）株式会社島津製作所 (3,708)
【Ｆターム（参考）】
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