JP5458976B2 - 放射線信号処理装置、およびそれを備えた放射線検出器 - Google Patents

Description

本発明は、消滅放射線対の検出信号を補正する放射線信号処理装置、およびそれを備えた放射線検出器に係り、特に、放射線の検出位置を補正することができる放射線信号処理装置、およびそれを備えた放射線検出器に関する。

従来の放射線薬剤の分布をイメージングするポジトロンエミッショントモグラフィー装置（ＰＥＴ）の具体的な構成について説明する。従来のＰＥＴ装置は、放射線を検出する放射線検出器が円環状に並んで構成される検出器リングが備えられている。この検出器リングは、被検体内の放射性薬剤から放出される互いが反対方向となっている一対のγ線（消滅放射線対）を検出する。

放射線検出器５１の構成について説明する。放射線検出器５１は、図９に示すように、シンチレータ結晶が３次元的に配列されたシンチレータ５２と、シンチレータ５２に吸収されたγ線から発した蛍光を検出する光検出器５３とを備えている。光検出器５３は、検出素子がマトリックス上に配列された検出面を備えている。そして、光検出器５３の検出面とシンチレータ５２の一面とが光学的に接続されている（特許文献１参照）。

シンチレータ５２に入射した放射線は、多数の光子に変換されて光検出器５３に向かう。このとき、光子は、空間的に広がりながらシンチレータ５２の内部を進んでマトリックス上に配列された光検出器５３の各々の検出面に入射する。つまり、蛍光による多数の光子は、複数の検出素子に同時に分配され検出されることになる。

放射線検出器５１は、複数の検出素子によって捕捉された蛍光の検出データを用いてシンチレータ２のどこで蛍光が発したのかを知る構成となっている。すなわち、放射線検出器５１は、複数の検出素子により検出面における蛍光の光束の重心の位置を求めるのである。この重心の位置こそが蛍光の発生した位置を意味している。この位置データは、被検体の放射性薬剤をマッピングするときに使用される。

特開２００４−２７９０５７号公報

しかしながら、従来の放射線の検出には次のような問題点がある。すなわち、放射線検出器５１に入射する放射線の線量が多くなると、蛍光の発生位置の特定が不正確となる問題点がある。

この問題は、蛍光の光束の重心の算出方法に関係があるので、この算出方法について説明する。簡単のため、光検出器５３の検出面は、図１０に示すように２×２の検出素子から構成されているものとする。検出素子ａ１……ａ４から出力された蛍光の検出信号をＡ１……Ａ４とする。Ａ１……Ａ４は、各検出素子ａ１……ａ４が検出した蛍光の強度を示している。蛍光の光束のｘ方向における重心の位置Ｘは、中心の位置を原点として、次のように表される。
Ｘ＝｛（Ａ１＋Ａ３）−（Ａ２＋Ａ４）｝／｛（Ａ１＋Ａ２＋Ａ３＋Ａ４）｝……（１）

（Ａ１＋Ａ３）をＸａ，（Ａ２＋Ａ４）Ｘｂとすると、Ｘ＝（Ｘａ−Ｘｂ）／（Ｘａ＋Ｘｂ）の関係が成り立つ。

同様に、蛍光の光束のｙ方向における重心の位置Ｙは、ａ５の位置を原点として、次のように表される。
Ｙ＝｛（Ａ１＋Ａ２）−（Ａ３＋Ａ４）｝／｛（Ａ１＋Ａ２＋Ａ３＋Ａ４）｝……（２）

（Ａ１＋Ａ２）をＹａ，（Ａ３＋Ａ４）Ｙｂとすると、Ｙ＝（Ｙａ−Ｙｂ）／（Ｙａ＋Ｙｂ）の関係が成り立つ。

放射線検出器５１に入射する放射線の線量が多くなると、蛍光の検出強度が見かけ上大きくなる現象が発生する。次は、この現象について説明する。図１１は、検出素子が検出する蛍光の時間的な変化を表している。シンチレータで発した蛍光は、弱いながらもしばらくは検出素子を照らし続ける。放射線検出において、この様な残光の消失まで考慮すると蛍光の検出にかかる時間が長くなりすぎるので、放射線検出器５１は、この残光を無視して蛍光を測定する。すなわち、放射線検出器５１は、図１１に示すように、ある期間Ｐに検出素子ａ１……ａ４が出力した検出強度を時間で積分して、蛍光の検出強度Ａ１……Ａ４を算出する。このとき残光は蛍光の検出強度として加味されない。

放射線検出器５１に入射する放射線の線量が多くなると、前の蛍光の残光が消滅し終わらないうちに次の蛍光が発せられる。つまり、時間的な幅を有する蛍光同士が経時的にオーバーラップすることになる。すなわち、図１２に示すように、蛍光の検出強度を算出する際に、Ｓで示す残光成分が足し合わされてしまう。

この様な現象は、検出強度Ａ１……Ａ４のうちの全てで発生する。Ｘａ，Ｘｂ，Ｙａ，Ｙｂに係る残光成分をそれぞれα，β，δ，γで表すと、残光成分存在下で算出される重心の位置Ｘ，Ｙは次のようになる。
Ｘ＝｛（Ｘａ＋α）−（Ｘｂ＋β）｝／｛（Ｘａ＋α）＋（Ｘｂ＋β）｝……（３）
Ｙ＝｛（Ｙａ＋γ）−（Ｙｂ＋δ）｝／｛（Ｙａ＋γ）＋（Ｙｂ＋δ）｝……（４）

残光成分α，β，δ，γは、ほぼ同じ値をとるので、式３，式４の分子の残光成分は、相殺される。しかし、式３，式４の分母における残光成分は消去されず、むしろ足し合わされて増幅される。従って、位置Ｘ，Ｙの値は、残光成分の影響を受けて、実際とは異なる値となってしまう。具体的には、残光成分の存在は、式３，式４における分母を大きくし、位置Ｘ，Ｙの値の絶対値を小さくしてしまう。

残光成分が重心の位置マッピングにどのような影響を与えるかを説明する。今、シンチレータ２を構成するシンチレータ結晶の各々の中心から蛍光が発せられたとする。図１３に示す点ｐがこのときの蛍光の発生位置である。残光成分の影響を受けない場合、放射線検出器５１は、図１３に示すとおりに蛍光の発生位置を特定する。

検出される蛍光に残光成分が含まれていると、放射線検出器５１は、図１３に示す蛍光の発生位置を正しく特定することができない。すなわち、残光の影響により、式３，４に示すＸ，Ｙの値の絶対値が見かけ上、小さくなってしまう。すると、図１４に示すように、算出される蛍光の発生位置がシンチレータ２の中心側に見かけ上ずれ、蛍光の発生の分布が縮小する。この様に、従来の技術によれば、蛍光の残光によって、蛍光の発生位置を正確に特定することができない。

本発明は、この様な事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、放射線検出器において、蛍光の残光の影響を受けずにγ線の入射位置を正確に特定するように補正することができる放射線信号処理装置、およびそれを備えた放射線検出器を提供することにある。

本発明は上述の課題を解決するために次のような構成をとる。
すなわち、本発明に係る放射線信号処理装置は、放射線を蛍光に変換するシンチレータを有する放射線検出器から出力された検出データを受信して、これを基に放射線検出器における放射線の入射位置を特定する位置特定手段と、位置特定手段から出力された位置情報を蓄積するカウントデータ記憶手段と、カウントデータ記憶手段に蓄積された位置情報を基に、放射線検出器における放射線の入射位置によって異なる放射線のカウント数の相違を示す比であり、検出される蛍光同士の経時的なオーバーラップの程度によって変動するカウント比を算出するカウント比算出手段と、検出される蛍光同士が経時的にオーバーラップしていない状態で算出されたカウント比である標準カウント比を記憶する標準カウント比記憶手段と、標準カウント比記憶手段より標準カウント比を読み出して、これとカウント比とが不一致であることを認めた場合、位置特定手段に放射線の発生位置の補正の実行を指示する補正指示手段とを備え、位置特定手段が実行する放射線の発生位置の補正は、蛍光の検出強度を示すデータに含まれる蛍光同士のオーバーラップに起因する成分を消去することで行われ、カウント比算出手段、および補正指示手段は、上述の動作を一定時間おきに繰り返すことを特徴とするものである。

［作用・効果］本発明の構成によれば、カウント比が算出される。このカウント比は、放射線検出器の異なる２つの位置における放射線のカウント数の比である。この位置としては、例えば、放射線検出器の視野範囲における一番外側の領域と、その領域よりも視野範囲の内側に存する領域である。このカウント比を繰り返し算出し続ければ、蛍光の発生の分布の変化を逐次モニタリングすることができる。検出される蛍光同士の経時的にオーバーラップすることにより、残光成分の影響が放射線の入射位置特定に影響を及ぼすようになると、カウント比が変動する。より具体的には、カウント比は、蛍光の発生の分布の縮小が激しいほど激しく変化する。補正指示手段は、残光成分の影響のない状態で算出された標準カウント比と、逐次算出されるカウント比とを比較して、その比較結果いかんによって、位置特定手段に位置を補正する旨の指示を与える。この様にすることで、残光成分の影響によりズレた放射線の入射位置を補正により正しい位置とすることができる。補正指示手段は、この様な比較と補正の指示を一定時間おきに繰り返す。この様にすれば、放射線の入射位置は徐々に補正され、確実に正しい位置となる。

また、上述の放射線信号処理装置において、カウント比算出手段は、カウント比を放射線検出器における縦方向と横方向とについて個別に算出し、標準カウント比記憶手段は、標準カウント比を放射線検出器における縦方向と横方向とについて個別に記憶し、補正指示手段は、カウント比と標準カウント比とを放射線検出器における縦方向と横方向とについて個別に比較し、位置特定手段は、放射線の発生位置を放射線検出器における縦方向と横方向とについて個別に補正すればより望ましい。

［作用・効果］上述の構成は、カウント比算出手段、標準カウント比記憶手段、補正指示手段、位置特定手段の具体的な動作について示すものである。すなわち、各手段は、放射線検出器における縦方向と横方向とについて、カウント比を用いた補正を個別に行う。これにより、放射線信号処理装置は、放射線検出器の縦横で残光成分の影響が異なる場合であっても、的確に位置の補正を行うことができる。

また、上述の放射線信号処理装置において、カウント比算出手段は、カウント比の算出を０．００１秒以上の間隔で繰り返し、補正指示手段は、補正の指示をカウント比算出手段の動作と同じ間隔で繰り返せばより望ましい。

［作用・効果］上述の構成は、補正指示手段の具体的な構成を示している。カウント比を正確に算出するには、ある程度十分な数のカウント数が必要となる。カウント比算出手段が０．００１秒以上の間隔でカウント比の算出を繰り返すようにすれば、カウント比は、十分に信頼できる値となる。

また、上述の放射線信号処理装置において、標準カウント比記憶手段が記憶する標準カウント比は、放射線検出器の放射線検出面１ｃｍ^２当たり１００ｃｐｓ／ｓｅｃ以上の計数率となっている条件でカウント比の算出を行うことで得られたものであればより望ましい。

［作用・効果］上述の構成は、標準カウント比記憶手段の具体的な構成を示している。標準カウント比記憶手段が記憶する標準カウント比は、放射線検出器の放射線検出面１ｃｍ^２当たり１００ｃｐｓ／ｓｅｃ以上の計数率であれば、標準カウント比の算出としては十分であり、信頼性の高い標準カウント比が取得できる。

また、本発明に係る放射線検出器は、放射線を蛍光に変換するシンチレータ結晶が２次元的に配列されたシンチレータと、蛍光を検出する光検出器と、光検出器から出力された検出データを受信して、これを基にシンチレータにおける放射線の入射位置を特定する位置特定手段と、位置特定手段から出力された位置情報を蓄積するカウントデータ記憶手段と、カウントデータ記憶手段に蓄積された位置情報を基に、シンチレータにおける放射線の入射位置によって異なる放射線のカウント数の相違を示す比であり、検出される蛍光同士の経時的なオーバーラップの程度によって変動するカウント比を算出するカウント比算出手段と、検出される蛍光同士が経時的にオーバーラップしていない状態で算出されたカウント比である標準カウント比を記憶する標準カウント比記憶手段と、標準カウント比記憶手段より標準カウント比を読み出して、これとカウント比とが不一致であることを認めた場合、位置特定手段に放射線の発生位置の補正を実行させる補正指示手段とを備え、位置特定手段が実行する放射線の発生位置の補正は、蛍光の検出強度を示すデータに含まれる蛍光同士のオーバーラップに起因する成分を消去することで行われ、カウント比算出手段、および補正指示手段は、上述の動作を一定時間おきに繰り返すことを特徴とするものである。

上述の構成は、本発明の放射線信号処理装置を放射線検出器に組み込んだ構成を示している。放射線信号処理装置を構成する位置特定手段、カウントデータ記憶手段、カウント比算出手段、標準カウント比記憶手段、補正指示手段を備えた放射線検出器によれば、蛍光の残光成分に影響されず放射線の入射位置を的確に特定することができる放射線検出器が提供できる。

実施例１に係る放射線信号処理装置の構成を説明する機能ブロック図である。 実施例１に係る光検出器の構成を説明する模式図である。 実施例１に係る標準カウント数の取得方法を説明する模式図である。 実施例１に係る標準カウント数の取得方法を説明する模式図である。 実施例１に係る標準カウント数の取得方法を説明する模式図である。 実施例１に係る標準カウント数の取得方法を説明する模式図である。 実施例１に係る放射線信号処理装置の動作を説明するフローチャートである。 実施例１に係る放射線信号処理装置の動作を説明する模式図である。 従来の放射線検出器を説明する模式図である。 従来の放射線検出器を説明する模式図である。 従来の放射線検出器を説明する模式図である。 従来の放射線検出器を説明する模式図である。 従来の放射線検出器を説明する模式図である。 従来の放射線検出器を説明する模式図である。

以降、本発明に係る放射線信号処理装置、および放射線検出器の実施例について説明する。γ線は放射線の一例である。

＜放射線信号処理装置、および放射線検出器の全体構成＞
図１に示すように、実施例１に係る放射線検出器１は、シンチレータ結晶Ｃが縦横に配列されて構成されたシンチレータ２と、シンチレータ２の下面に設けられ、シンチレータ２から発する蛍光を検知する光検出器３と、シンチレータ２と光検出器３との間に介在する位置に配置されたライトガイド４とを備える。シンチレータ結晶Ｃの各々は、Ｃｅが拡散したＬｕ_{２（１−Ｘ）}Ｙ_２ＸＳｉＯ_５（以下、ＬＹＳＯとよぶ）によって構成されている。

光検出器３は、マルチアノードタイプであり、入射した蛍光のｘ，およびｙについての位置を弁別することができる。より具体的には、光検出器３は、図２に示すように、縦横に検出素子３ａがマトリックス状に配列された検出面３ｂを有し、この検出面３ｂがシンチレータ２と光学的に接続されている。蛍光が発生すると、検出素子３ａの各々は、蛍光の強度を示す強度的データを出力する。光検出器３は、このデータにどの検出素子３ａが検出したのかを示す情報を付加して、位置特定部１１に出力する（図１参照）。したがって、光検出器３から出力された検出データには、蛍光の強度情報と位置情報との両方が含まれることになる。位置特定部１１は、本発明の位置特定手段に相当する。

ライトガイド４は、シンチレータ２で生じた蛍光を光検出器３に導くために設けられている。したがって、ライトガイド４は、シンチレータ２と光検出器３とに光学的に結合されている。

放射線検出器１は、光検出器３から出力された検出データを受信して、これを基に、蛍光がシンチレータ２のどこから発せられたかを特定する位置特定部１１と、位置特定部１１から出力された位置情報を基に、後述のカウント比Ｒを算出するカウント比算出部１２と、カウント比Ｒを基に、位置特定部１１に対しγ線の発生位置の補正を実行させる補正指示部１３とを備えている。カウント比算出部１２は、本発明のカウント比算出手段に相当し、補正指示部１３は、本発明の補正指示手段に相当する。

記憶部３５は、放射線検出器１の制御に関するパラメータ、テーブル、マップ等の一切を記憶する．記憶部３５は、位置特定部１１が出力した位置情報を蓄積するカウントデータ記憶部３５ａと、後述の標準カウント比Ｒｓｔを記憶する標準カウント比記憶部３５ｂとを備えている。カウントデータ記憶部３５ａは、本発明のカウントデータ記憶手段に相当し、標準カウント比記憶部３５ｂは、本発明の標準カウント比記憶手段に相当する。

放射線検出器１は、各部を統括的に制御する主制御部２１を備えている。この主制御部２１は、ＣＰＵによって構成され、各種プログラムを実行することにより、各部１１，１２，１３を実現する。なお、上述の各部はそれらを担当する制御装置に分割されて実現されてもよい。

位置特定部１１，カウント比算出部１２，補正指示部１３，主制御部２１，記憶部３５により、放射線検出器１の光検出器３が出力するデータを処理する放射線信号処理装置９を構成する。放射線信号処理装置９は、少なくとも、放射線検出器１におけるγ線の入射位置を特定できるようになっている。

＜標準カウント比Ｒｓｔの取得＞
標準カウント比Ｒｓｔについて説明する。標準カウント比Ｒｓｔは、診断などに放射線検出器１を用いる前に予め測定しておくものである。この標準カウント比Ｒｓｔは、十分に線量の少ない放射線源を放射線検出器１の前に置いた状態で十分な時間をかけて取得される。

このとき検出される蛍光について説明する。図３は、ある検出素子３ａが蛍光を検出する様子を示している。シンチレータ２にγ線が入射すると、シンチレータ２の内部でγ線が蛍光に変換される。図３は、シンチレータ２に異なるタイミングで２つのγ線が入射した場合を示している。発生した蛍光は、すぐに消失することなく、しばらくは、残光として検出素子３ａに検出し続けられる。標準カウント比Ｒｓｔの取得に際しては、γ線の入射する線量が十分に少ないので、残光が消滅してから次の蛍光が発生する。この様に、標準カウント比Ｒｓｔは、検出される蛍光同士が経時的にオーバーラップしていない状態で算出されたものである。

放射線検出器１は、この残光を無視して蛍光を測定する。すなわち、放射線検出器１は、図３に示すように、ある期間Ｐに検出素子３ａが出力した検出強度（図３における斜線部）を時間で積分して、蛍光の検出強度を算出する。

位置特定部１１は、光検出器３から出力された検出データを受信して、これを基に、蛍光がシンチレータ２のどこから発せられたかを特定する。具体的には、蛍光がシンチレータ２から発せられるごとに、蛍光の検出強度が検出素子３ａの位置に対応させたマップを生成する。このマップを基に、蛍光の発生位置を示す位置情報を取得する。

この蛍光の位置情報の取得方法について説明する。図４に示すように検出面３ｂの中心点を原点とし、蛍光の発生位置はこれを基準に示すものとする。原点から見て左側の領域をＲＸａとし、原点から見て右側の領域をＲＸｂとする。原点から見て上側の領域をＲＹａとし、原点から見て下側の領域をＲＹｂとする。

位置特定部１１は、所定の重み付け演算をしながら領域ＲＸａ，領域ＲＸｂ，領域ＲＹａ，領域ＲＹｂの４領域について検出素子３ａが出力した蛍光の検出強度を合計して合計値Ｘａ，Ｘｂ，Ｙａ，Ｙｂを取得する。そして、位置特定部１１は、蛍光の発生位置（Ｘ，Ｙ）を、次の式で算出する。
Ｘ＝（Ｘａ−Ｘｂ）／（Ｘａ＋Ｘｂ）……（５）
Ｙ＝（Ｙａ−Ｙｂ）／（Ｙａ＋Ｙｂ）……（６）

位置特定部１１は、蛍光の発生位置を特定する度に式５，６を用いて蛍光の発生位置を示す位置情報を算出し、これをカウントデータ記憶部３５ａに送出する。カウントデータ記憶部３５ａでは、発生位置が送られてくる度に、蛍光を観察した数を記憶する。この蛍光のカウントは、シンチレータ結晶Ｃ毎に行われる。したがって、カウントデータ記憶部３５ａは、シンチレータ結晶Ｃの位置と蛍光のカウント数とが関連した標準テーブルＴＳを保持していることになる。

カウント比算出部１２は、カウントデータ記憶部３５ａに記憶される蛍光のカウント数がある程度蓄積されるのを待って、標準テーブルＴＳから標準カウント比Ｒｓｔを算出する。具体的には、カウント比算出部１２は、検出面３ｂにおける１ｃｍ^２当たり１００ｃｐｓ／ｓｅｃ以上の計数率となるのを待って標準カウント比Ｒｓｔの算出を開始する。この標準カウント比Ｒｓｔの算出方法について説明する。

図５は、標準テーブルＴＳを示している。標準テーブルＴＳは、シンチレータ結晶Ｃの各々を表すセルが２次元的に配列されたものとなっている。そして、このセルの各々にカウント数が格納されている。標準テーブルＴＳの横方向（ｘ方向）に位置する最前段の列をａ_１，２番目に前段の列をａ_２，２番目に後段の列をａ_ｎ−１，最後段の列をａ_ｎとする。カウント比算出部１２は、ａ_１，ａ_２，ａ_ｎ−１，ａ_ｎに属する各セルのカウント数を合計して、各列の合計値Σａ_１，Σａ_２，Σａ_ｎ−１，Σａ_ｎを算出する。標準テーブルＴＳは、標準カウント比Ｒｓｔを次の式に基づいて算出する。
Ｒｓｔ＝（Σａ_２＋Σａ_ｎ−１）／（Σａ_１＋Σａ_ｎ）……（７）

つまり、カウント比算出部１２は、シンチレータ２の横方向（ｘ方向）における両端から数えて１番目に位置する２列に属するシンチレータ結晶Ｃに関する蛍光のカウント数を合計し、同様に、シンチレータ２の横方向（ｘ方向）における両端から数えて２番目に位置する２列に属するシンチレータ結晶Ｃに関する蛍光のカウント数を合計し、それらの比を求めることで標準カウント比Ｒｓｔを求める。

カウント比算出部１２は、シンチレータ２の縦方向（ｙ方向）についても標準カウント比Ｒｓｔを求める。標準テーブルＴＳの縦方向（ｙ方向）に位置する最前段の列をｂ_１，２番目に前段の列をｂ_２，２番目に後段の列をｂ_ｎ−１，最後段の列をｂ_ｎとして（図６参照），各列の合計値をΣｂ_１，Σｂ_２，Σｂ_ｎ−１，Σｂ_ｎとすると、標準カウント比Ｒｓｔは、次の式に基づいて算出する。
Ｒｓｔ＝（Σｂ_２＋Σｂ_ｎ−１）／（Σｂ_１＋Σｂ_ｎ）……（８）

このように、カウント比算出部１２は、標準カウント比を縦方向と横方向とについて個別に算出する。横方向についての標準カウント比をＲｓｔ（ｘ）とし、縦方向についての標準カウント比をＲｓｔ（ｙ）とする。標準カウント比Ｒｓｔ（ｘ），Ｒｓｔ（ｙ）は、標準カウント比記憶部３５ｂに記憶される。標準カウント比記憶部３５ｂは、標準カウント比Ｒｓｔを放射線検出器１における縦方向と横方向とについて個別に記憶する。

この標準カウント比Ｒｓｔは、蛍光の残光の影響がない状態で取得されたものであるので、シンチレータ２の端部における蛍光のカウント数の本来の検出状況を表している。

＜放射線検出器を用いたγ線の検出方法＞
次に、放射線検出器１を用いたγ線の検出の方法について説明する（図７参照）。放射線検出器１を用いてγ線を検出するには、まず、被検体由来のγ線の検出が開始され（検出開始ステップＳ１），放射線検出器１におけるγ線の入射位置が特定される（位置特定ステップＳ２）。そして、カウント比Ｒが算出され（カウント比算出ステップＳ３），カウント比Ｒと標準カウント比Ｒｓｔとが比較される（比較ステップＳ４）。最後に、比較結果を基に位置データの補正が行われる（補正ステップＳ５）。これらの各ステップについて順を追って説明する。

＜検出開始ステップＳ１＞
放射性薬剤を投与された被検体が放射線検出器１の前に置かれ、γ線の検出が開始される。なお、標準カウント比Ｒｓｔは算出済みである。

このとき検出される蛍光について説明する。図８は、ある検出素子３ａが蛍光を検出する様子を示している。シンチレータ２にγ線が入射すると、シンチレータ２の内部でγ線が蛍光に変換される。図８は、シンチレータ２に異なるタイミングで３つのγ線が入射した場合を示している。発生した蛍光は、すぐに消失することなく、しばらくは、残光として検出素子３ａから検出し続けられる。被検体を用いた撮像に際して、γ線を放出する線量が多い場合、残光が消滅しないうちに次の蛍光が発生する確率が増す。特に数秒の長い残光がある場合は定常的な微弱光として検出されオーバーラップする。

放射線検出器１は、図３に示すように、ある期間Ｐに検出素子３ａが出力した検出強度（図３における斜線部）を時間で積分して、蛍光の検出強度を算出する。そのときに、前の蛍光の残光成分も足し合わされて、蛍光の検出強度は、見かけ上、大きくなる（図１２参照）。

＜位置特定ステップＳ２＞
位置特定部１１は、光検出器３から出力された検出データを受信して、これを基に、蛍光がシンチレータ２のどこから発せられたかを特定する。具体的には、蛍光がシンチレータ２から発せられるごとに、蛍光の検出強度が検出素子３ａの位置に対応させたマップを生成する。このマップを基に、蛍光の発生位置を示す位置情報を取得する。この位置情報が放射線断層撮影装置における放射線薬剤の分布のイメージングに用いられる。

位置特定部１１の動作は上述の図４を用いた説明と同様である。合計値Ｘａ，Ｘｂ，Ｙａ，Ｙｂの残光成分をそれぞれα，β，γ，δとすると、位置特定部１１の算出する蛍光の発生位置（Ｘ，Ｙ）は、次の様に表せる。
Ｘ＝｛（Ｘａ＋α）−（Ｘｂ＋β）｝／｛（Ｘａ＋α）＋（Ｘｂ＋β）｝……（９）
Ｙ＝｛（Ｙａ＋γ）−（Ｙｂ＋δ）｝／｛（Ｙａ＋γ）＋（Ｙｂ＋δ）｝……（１０）

αとβはほぼ同じ値であり、γとδはほぼ同じ値であるので、図１３，図１４を用いて説明したように、残光成分の影響でＸ，Ｙの絶対値が見かけ上小さくなる。すなわち、シンチレータ２の端部に近い蛍光の発生位置が特に残光成分の影響を受けてズレる。つまり、撮影が開始されて当初において、実際の蛍光の発生位置と位置特定部１１が出力した位置情報は食い違っている。このズレは、下記の各ステップにより補正されて消去されることになる。

＜カウント比算出ステップＳ３＞
位置特定部１１は、蛍光の発生位置を特定する度に蛍光の発生位置を示す位置情報をカウントデータ記憶部３５ａに送出する。カウントデータ記憶部３５ａでは、発生位置が送られてくる度に、蛍光を観察した数を記憶する。この蛍光のカウントは、シンチレータ結晶Ｃ毎に行われる。したがって、カウントデータ記憶部３５ａは、シンチレータ結晶Ｃの位置と蛍光のカウント数とが関連したテーブルＴを保持していることになる。

カウント比算出部１２は、カウントデータ記憶部３５ａに記憶される蛍光のカウント数が一定量となるのを待って、テーブルＴからカウント比Ｒを算出する。具体的には、カウント数の蓄積の開始からある長さの時間Ａを経過した後にカウント比Ｒの算出がされるようになっている。時間Ａの長さは、０．００１秒以上が選択される。この間にも位置特定部１１は、相当数の蛍光の位置情報を算出している。

カウント比算出部１２が動作している間にも位置特定部１１は次々と位置情報を算出し続けている。カウントデータ記憶部３５ａが保持するテーブルＴは、時間Ａ毎に更新されることになる。以下の説明では、一番最初に生成されたテーブルＴに対して行われる動作を説明している。

カウント比Ｒの算出方法は、標準カウント比Ｒｓｔと同様である（図５，図６参照）。カウント比算出部１２は、テーブルＴを基に、カウント比を縦方向と横方向とについて個別に算出する。横方向についてのカウント比をＲ（ｘ）とし、縦方向についてのカウント比をＲ（ｙ）とする。この様に、カウント比算出部１２は、カウント比Ｒを放射線検出器１における縦方向と横方向とについて個別に算出する。

＜比較ステップＳ４＞
カウント比Ｒは、補正指示部１３に送られる。補正指示部１３は、標準カウント比記憶部３５ｂに記憶されている標準カウント比Ｒｓｔを読み出してカウント比Ｒを比較する。実際には、補正指示部１３は、横方向に関する標準カウント比Ｒｓｔ（ｘ）とカウント比Ｒ（ｘ）とを比較し、縦方向に関する標準カウント比Ｒｓｔ（ｙ）とカウント比Ｒ（ｙ）とを比較することになる。この様に、補正指示部１３は、標準カウント比Ｒｓｔとカウント比Ｒとを縦方向と横方向について個別に比較する。

残光成分のオーバーラップの影響により、シンチレータ２の端部に近い蛍光の発生位置がズレる。カウント比Ｒは、このズレ具合を表した指標となっている。仮に、被検体の検出において残光成分の影響が全くないとすると、カウント比Ｒは、標準カウント比Ｒｓｔに等しくなる。

残光成分のオーバーラップの影響によりシンチレータ２の両端におけるカウント数が見かけ上少なくなると、カウント比Ｒは、標準カウント比Ｒｓｔからズレてくる。具体的には、残光成分の影響により蛍光の発生位置がシンチレータ２の中心にズレる程（図１３，図１４参照），カウント比Ｒは標準カウント比Ｒｓｔよりも大きくなる。つまり、カウント比Ｒと標準カウント比Ｒｓｔとを比較すれば、蛍光の発生位置がどの程度実際からズレているかがわかるということである。この様にカウント比Ｒは、検出される蛍光同士の経時的なオーバーラップの程度によって変動する。

＜補正ステップＳ５＞
補正指示部１３は、標準カウント比Ｒｓｔとカウント比Ｒとが不一致である認めた場合、位置特定部１１に位置データの補正を行うように指示する。位置特定部１１は、蛍光の発生位置（Ｘ，Ｙ）の算出を次のように変更する。Ｐｘ，Ｐｙは、補正目的で付加される補正値である。
Ｘ＝｛（Ｘａ＋α）−（Ｘｂ＋β）｝／｛（Ｘａ＋α）＋（Ｘｂ＋β）−Ｐｘ｝……（１１）
Ｙ＝｛（Ｙａ＋γ）−（Ｙｂ＋δ）｝／｛（Ｙａ＋γ）＋（Ｙｂ＋δ）−Ｐｙ｝……（１２）

すなわち、位置特定部１１は、横方向の位置の算出に係る式１１の分母から補正値Ｐｘを減算し、縦方向の位置の算出に係る式１２の分母から補正値Ｐｙを減算して位置（Ｘ，Ｙ）を算出する。補正値は、正の値であるので、分母の中で残光成分と補正値Ｐとが相殺される。これにより、位置特定部１１は、残光成分に影響されず蛍光の発生位置を正しく特定することができる。この様に、位置特定部１１は、蛍光の発生位置を縦方向と横方向について個別に補正する。

なお、上述のカウント比算出ステップＳ３，比較ステップＳ４，および補正ステップＳ５は、時間Ａが定める一定時間おきに繰り返し行われる。これにより、時間Ａ経過毎にカウント比Ｒが算出され、カウント比Ｒと標準カウント比Ｒｓｔとが比較され、補正の指示がされることになる。補正指示部１３が標準カウント比Ｒｓｔよりもカウント比Ｒが大きいと判定する度に補正値Ｐが増加するように設定し、補正指示部１３が標準カウント比Ｒｓｔよりもカウント比Ｒが小さいと判定する度に補正値Ｐが減少するように設定すれば、位置特定部１１における蛍光の発生位置の特定は次第に正確となっていくことになる。

なお、被検体を検出している間に、残光成分の影響が変動する場合もある。カウント比Ｒが変動したのに合わせて補正値Ｐを調整するようにすれば、このような事態にも問題なく蛍光の発生位置の正確性は保たれる。

以上のように、実施例１の構成によれば、カウント比Ｒが算出される。このカウント比Ｒは、放射線検出器１の異なる２つの位置におけるγ線のカウント数の比である。この位置としては、例えば、放射線検出器１の視野範囲における（シンチレータ２における）一番外側の領域ａ_１，ａ_ｎ，ｂ_１，ｂ_ｎと、その領域よりも視野範囲の内側に存する領域ａ_２，ａ_ｎ−１，ｂ_２，ｂ_ｎ−１である。このカウント比Ｒを繰り返し算出し続ければ、蛍光の発生の分布の変化をモニタリングすることができる。検出される蛍光同士の経時的にオーバーラップすることにより、残光成分の影響がγ線の入射位置（蛍光の発生位置）の特定に影響を及ぼすようになると、カウント比Ｒが変動する。より具体的には、カウント比Ｒは、蛍光の発生の分布の縮小が激しいほど激しく変化する。補正指示部１３は、残光成分の影響のない状態で算出された標準カウント比Ｒと、逐次算出されるカウント比Ｒとを比較して、その比較結果いかんによって、位置特定部１１に位置を補正する旨の指示を与える。この様にすることで、残光成分の影響によりズレたγ線の入射位置（蛍光の発生位置）を補正により正しい位置とすることができる。補正指示部１３は、この様な比較と補正の指示を一定時間おきに繰り返す。この様にすれば、γ線の入射位置（蛍光の発生位置）は徐々に補正され、確実に正しい位置となる。

また、カウント比算出部１２，標準カウント比記憶部３５ｂ，補正指示部１３，および位置特定部１１は、放射線検出器１のシンチレータ２における縦方向と横方向とについて、カウント比Ｒを用いた補正を個別に行う。これにより、放射線信号処理装置９は、放射線検出器１の縦横で残光成分の影響が異なる場合であっても、的確に位置の補正を行うことができる。

カウント比Ｒを正確に算出するには、ある程度十分な数のカウント数が必要となる。カウント比算出部１２が０．００１秒以上の間隔でカウント比Ｒの算出を繰り返すようにすれば、カウント比Ｒは、十分に信頼できる値となる。

また、標準カウント比記憶部３５ｂが記憶する標準カウント比Ｒは、放射線検出器１の放射線検出面１ｃｍ^２当たり１００ｃｐｓ／ｓｅｃ以上の計数率となってれば、標準カウント比Ｒの算出としては十分であり、信頼性の高い標準カウント比Ｒが取得できる。

（１）上述した各実施例のいうシンチレータ結晶は、ＬＹＳＯで構成されていたが、本発明においては、その代わりに、ＬＧＳＯ（Ｌｕ_{２（１−Ｘ）}Ｇ_２ＸＳｉＯ_５）やＧＳＯ（Ｇｄ_２ＳｉＯ_５）などのほかの材料でシンチレータ結晶を構成してもよい。本変形例によれば、より安価な放射線検出器が提供できる放射線検出器の製造方法が提供できる。

（２）上述した各実施例において、光検出器は、光電子増倍管で構成されていたが、本発明はこれに限らない。光電子増倍管に代わって、フォトダイオードやアバランシェフォトダイオードや半導体検出器などを用いてもよい。

（３）上述した各実施例において、カウント比算出部１２，標準カウント比記憶部３５ｂ，補正指示部１３，および位置特定部１１は、放射線検出器１のシンチレータ２における縦方向と横方向に分け、それぞれカウント比Ｒを用いた補正を個別に行っているが、シンチレータ２の最外周端から数えて１番目に位置する１周のシンチレータ結晶Ｃに関する蛍光のカウント数を合計し、同様に、シンチレータ２の最外周端から数えて２番目に位置する１周のシンチレータ結晶Ｃに関する蛍光のカウント数を合計し、それらの比を求めることで標準カウント比Ｒを求めてもよい。

Ｒ カウント比
Ｒｓｔ 標準カウント比
１ 放射線検出器
２ シンチレータ
３ 光検出器
９ 放射線信号処理装置
１１ 位置特定部（位置特定手段）
１２ カウント比算出部（カウント比算出手段）
１３ 補正指示部（補正指示手段）
３５ａ カウントデータ記憶部（カウントデータ記憶手段）
３５ｂ 標準カウント比記憶部（標準カウント比記憶手段）

Claims (5)

1. 放射線を蛍光に変換するシンチレータを有する放射線検出器から出力された検出データを受信して、これを基に前記放射線検出器における放射線の入射位置を特定する位置特定手段と、
   前記位置特定手段から出力された位置情報を蓄積するカウントデータ記憶手段と、
   前記カウントデータ記憶手段に蓄積された位置情報を基に、前記放射線検出器における放射線の入射位置によって異なる放射線のカウント数の相違を示す比であり、検出される蛍光同士の経時的なオーバーラップの程度によって変動するカウント比を算出するカウント比算出手段と、
   検出される蛍光同士が経時的にオーバーラップしていない状態で算出された前記カウント比である標準カウント比を記憶する標準カウント比記憶手段と、
   前記標準カウント比記憶手段より前記標準カウント比を読み出して、これと前記カウント比とが不一致であることを認めた場合、前記位置特定手段に放射線の発生位置の補正の実行を指示する補正指示手段とを備え、
   前記位置特定手段が実行する放射線の発生位置の補正は、蛍光の検出強度を示すデータに含まれる蛍光同士のオーバーラップに起因する成分を消去することで行われ、
   前記カウント比算出手段、および前記補正指示手段は、上述の動作を一定時間おきに繰り返すことを特徴とする放射線信号処理装置。
2. 請求項１に記載の放射線信号処理装置において、
   前記カウント比算出手段は、前記カウント比を前記放射線検出器における縦方向と横方向とについて個別に算出し、
   前記標準カウント比記憶手段は、前記標準カウント比を前記放射線検出器における縦方向と横方向とについて個別に記憶し、
   前記補正指示手段は、前記カウント比と前記標準カウント比とを前記放射線検出器における縦方向と横方向とについて個別に比較し、
   前記位置特定手段は、放射線の発生位置を前記放射線検出器における縦方向と横方向とについて個別に補正することを特徴とする放射線信号処理装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の放射線信号処理装置において、
   前記カウント比算出手段は、前記カウント比の算出を０．００１秒以上の間隔で繰り返し、
   前記補正指示手段は、補正の指示を前記カウント比算出手段の動作と同じ間隔で繰り返すことを特徴とする放射線信号処理装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の放射線信号処理装置において、
   前記標準カウント比記憶手段が記憶する前記標準カウント比は、前記放射線検出器の放射線検出面１ｃｍ^２当たり１００ｃｐｓ／ｓｅｃ以上の計数率となっている条件で前記カウント比の算出を行うことで得られたものであることを特徴とする放射線信号処理装置。
5. 放射線を蛍光に変換するシンチレータ結晶が２次元的に配列されたシンチレータと、
   蛍光を検出する光検出器と、
   前記光検出器から出力された検出データを受信して、これを基に前記シンチレータにおける放射線の入射位置を特定する位置特定手段と、
   前記位置特定手段から出力された位置情報を蓄積するカウントデータ記憶手段と、
   前記カウントデータ記憶手段に蓄積された位置情報を基に、前記シンチレータにおける放射線の入射位置によって異なる放射線のカウント数の相違を示す比であり、検出される蛍光同士の経時的なオーバーラップの程度によって変動するカウント比を算出するカウント比算出手段と、
   検出される蛍光同士が経時的にオーバーラップしていない状態で算出されたカウント比である標準カウント比を記憶する標準カウント比記憶手段と、
   前記標準カウント比記憶手段より前記標準カウント比を読み出して、これと前記カウント比とが不一致であることを認めた場合、前記位置特定手段に放射線の発生位置の補正を実行させる補正指示手段とを備え、
   前記位置特定手段が実行する放射線の発生位置の補正は、蛍光の検出強度を示すデータに含まれる蛍光同士のオーバーラップに起因する成分を消去することで行われ、
   前記カウント比算出手段、および前記補正指示手段は、上述の動作を一定時間おきに繰り返すことを特徴とする放射線検出器。

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