JPH11218577A

JPH11218577A - シンチレーションの検出

Info

Publication number: JPH11218577A
Application number: JP10284701A
Authority: JP
Inventors: Frank P Difilippo; ピーディフィリッポフランク
Original assignee: Picker International Inc
Current assignee: Philips Nuclear Medicine Inc
Priority date: 1997-08-29
Filing date: 1998-08-31
Publication date: 1999-08-10
Also published as: EP0899588A2; US6078052A; EP0899588A3

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】波長シフト光ファイバーを利用するシンチレ−
ション検出器を提供すること。【解決手段】第１の光ファイバのセット５０は、検出器
結晶から放出された光子を吸収し、より長い波長で光子
を再放出するように調整された第１の波長シフト光ファ
イバを含む。少なくとも第１の光ファイバのセットから
再放出された光子の一部は捕獲され、第１の波長シフト
光ファイバ内で伝搬される。第２の光ファイバのセット
５４は、第１の光ファイバから放出された光子を吸収
し、より低い周波数で光子を再放出するよう調整された
第２の波長シフト光ファイバを含む。このようにして、
第１の光ファイバのセットから放出され、第１の波長シ
フト光ファイバ内で伝送されなかった光子の少なくとも
一部は捕獲され、第２の波長シフト光ファイバ内で伝送
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、シンチレーショ
ン検出器とシンチレーション検出器の使用方法に関し、
特に、波長シフト光ファイバを利用するシンチレーショ
ン検出器とその利用方法およびそのような検出器を使用
するカメラに関する。

【０００２】

【従来の技術】シンチレーション検出器は、医療分野
で、放射線を検出するために使用される。その放射線
は、体内に投与された放射線発生薬剤によって患者から
放出されるか、または患者の体外の線源から放出され
る。そのような検出器は、現代の多くの医療イメージン
グ技術に使用される。かかる技術には、コンピュータト
モグラフィ（ＣＴ）、単一光子放射計算トモグラフィ
（ＳＰＥＣＴ）およびポジトロン放射トモグラフィ（Ｐ
ＥＴ）が含まれる。シンチレーション検出器には、シン
チレータ（通常はシンチレーション結晶）と、ガンマ線
その他の入射放射線の源の位置を求め、そのエネルギを
判定するための、一つまたは複数の光電子増倍管（ＰＭ
Ｔ）またはその他の光検出器とが含まれる。最も単純な
場合は、ガンマ線がシンチレーション結晶に作用したと
き、ガンマ線が高エネルギ電子を放出する。ガンマ線が
光電気作用によって完全に吸収されると仮定したときに
放出される電子は光電子と呼ばれる。放出された電子が
その休止(rest)エネルギレベルに戻るとき、一つまたは
複数の光子が放出される。典型的なシンチレーション結
晶の場合、放出された光子は可視スペクトル（光）域に
ある。医療用のイメージングシステムは、シンチレーシ
ョン結晶内の可視光の各フラッシュの場所を記録し、そ
れから、そのフラッシュを生成したガンマ線源の場所と
形状を計算することによって、イメージを作り出す。そ
のガンマ線源は、たとえば、放射線治療を受けている患
者の腫れ物その他の体の部位である。

【０００３】シンチレーション検出器の解像度は、シン
チレーション結晶によって放出された光子を捕獲するた
めに波長シフト光ファイバを使用することにより改善す
ることができる。これらのファイバは、たとえばファイ
バの複数の層を垂直方向に重ねたものである。各ファイ
バの端部に接続されたＰＭＴは、可視光の光子が一つ捕
獲され、ファイバを通じてＰＭＴに伝送されたとき、一
つの信号を提供する。垂直方向の１対のファイバに接続
された二つのＰＭＴが同時に光子を記録したとき、その
ガンマ線の線源はそれら２本のファイバの交点にあると
判定される。そのようなシステムは米国特許第5,600,14
4 号に示されている。波長シフト光ファイバの使用によ
って、検出器のイメージ解像度を改善することが可能で
ある一方、検出器の真の空間解像度（Δκ）および検出
器の真のエネルギ解像度（ΔＥ／Ｅ）の改善の余地もあ
る。

【０００４】この明細書（特許請求の範囲の欄を含む）
において「放射」とは、あらゆる形態の高エネルギ線を
含む。たとえば、ガンマ線（高エネルギ電磁光子）等の
電磁放射線、アルファ線（ヘリウム原子核）、ベータ線
（高エネルギ電子線）およびＸ線等である。医療イメー
ジングでガンマ線が広く使われているので、ここではガ
ンマ線を例にとって説明する。ガンマ線がシンチレーシ
ョン結晶と反応すると、結晶は、あらゆる方向に（等方
的に）光（可視光スペクトルの光子）を放出する。これ
らの光子は、基本的にある波長λ₀を有する。この波長
は、結晶材料に特有のもので、特に、結晶のシンチレー
ション特性を制御するためにその結晶に添加されるドー
ピング剤によって影響される。

【０００５】シンチレーション結晶によって波長λ₀で
放出された光子は、その結晶に隣接して置かれた複数の
波長シフトファイバのうちの１本に衝突するかもしれな
い。入ってきた光子がある臨界角度よりも大きな入射角
でファイバに衝突する場合は、その光子は反射され、フ
ァイバの中には入らない。他方、前記臨界角度よりも小
さな角度の経路で飛んでくる光子はファイバの中に入っ
てくる。波長シフト光ファイバの中に入ると、光子の一
部は吸収され、基本的にはより長い波長λ₁で再放出さ
れる。（この、入ってきたときの波長λ₀から、より長
い再放出される波長λ₁へのシフトが、「波長シフトフ
ァイバ」という名前の起源になっている。）波長λ₁で
のファイバ内の再放出もまた等方的であり、その結果、
光子の方向の変動が生じる。再放出された光子のほとん
どは、光ファイバの壁を通って散逸する。たまたま、フ
ァイバの軸に対して十分に狭い角度で再放出された光子
だけが、全内部反射し、ファイバの端部にあるＰＭＴま
たはその他の光検出器にまで、ファイバの長さ全体を伝
送される。再放出された他の光子は、ファイバの壁を通
り抜け、ファイバの端部の光検出器まで到達しない。

【０００６】このシステムでは、よく知られた物理的要
因によって、光子をファイバの端部まで送るさいの全体
効率（ε）は限られており、典型的には高々８％（ε≦
０．０８）である。再放出された光子の残りの９２％は
散逸し、検出されない。この非効率さが、波長シフト光
ファイバを使用する検出器の空間解像度およびエネルギ
解像度を制限する主な要因となっている。検出器の空間
解像度の統計的限度（Δｘ）は、捕獲されうる光子の数
に捕獲効率を乗じたものの平方根に反比例する。数学的
には、これは次のように表される。 Δｘ ∝ １／（εＮ）^1/2 ここで、Ｎは結晶から放射された光子の数、εは捕獲効
率である。同様に、検出器のエネルギ解像度（ΔＥ／
Ｅ）は捕獲されうる光子の数に捕獲効率を乗じたものの
平方根に反比例する。数学的には、これは次のように表
される。 ΔＥ／Ｅ ∝ １／（εＮ）^1/2

【０００７】吸収工程の効率に影響する他の要因として
は、λ₀とλ₁の周りの光の帯域幅がある。これら二つ
の波長はそれぞれに単一の値ではない。シンチレーショ
ン結晶から放出された光子と、波長シフト光ファイバに
よって再放出された光子は、これらの値を中心とするあ
る領域の波長を有する。実際に、この出願明細書におけ
る波長はすべてそのような性質のものである。上述のよ
うに、λ₀は、結晶を構成する化学物質の原子構造に関
係するシンチレーション結晶の特性値である。同様に、
波長シフト光ファイバが吸収する波長λ₀およびその再
放射波長λ₁は、その波長シフト光ファイバの特性値で
ある。特に、波長シフト光ファイバ内での波長の変化
（λ₁−λ₀）は、ファイバ内のドーピング剤に影響さ
れる。ドーピング剤の相違により、ファイバは異なる波
長の光子を吸収するようになり、他の特性の波長で再放
出するようになる。適当なドーピング剤の例としては、
２(bis) −ＭＳＢおよび弗化(fluor) Ｋ−２７がある。
前者は３４５ｎｍで吸収の極大があり、４２０ｎｍで放
射の極大がある。後者は４２７ｎｍで吸収の極大があ
り、４９６ｎｍ（緑色）で放射の極大がある。適当な波
長シフトファイバは、米国オハイオ州ニューバリー市の
バイクロン社および日本のクラレ社から購入することが
できる。

【０００８】各波長それぞれに関連して帯域幅があるた
め、シンチレーション結晶から可視光子を吸収してより
長い波長の光子を再放出することができるような、波長
シフト光ファイバを選択することが重要であり、また、
吸収と再放出の帯域幅が実質的に重ならないことが重要
である。その理由は明らかである。かりに、波長シフト
光ファイバがその再放出帯域幅の高い（短い）方の端λ
₀−Δλ＝λ₃で一つの光子を放出し、そしてλ₃が、
波長シフト光ファイバが吸収する帯域幅の中にあるとす
ると、その光子はその光ファイバに吸収されうる。もし
そのようなことが起きると、その光子はそのファイバに
よってその端部まで伝送されて検出される可能性は極め
て小さい。したがって、波長シフト光ファイバの吸収と
再放出の波長の間で相当の重なりがある場合は、効率ε
が低下し、その結果のイメージの質が悪化する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、これまでより
も大きなパ−センテ−ジの可視光子を捕獲するように選
択され配置された波長シフト光ファイバを備えるシンチ
レ−ションもしくは放射線検出器を含む。これは、２以
上の異なる色のステ−ジの波長シフト光ファイバを用い
ることによって達成される。第１の光ファイバのセット
は、シンチレ−タから放出された光子を吸収し、より長
い波長で光子を再放出するように調整された第１の波長
シフト光ファイバを含む。少なくとも第１の光ファイバ
のセットから再放出された光子の一部は捕獲され、第１
の波長シフト光ファイバ内で伝搬される。第２の光ファ
イバのセットは、第１の光ファイバから放出された光子
を吸収し、より低い周波数で光子を再放出するよう調整
された第２の波長シフト光ファイバを含む。このように
して、第１の光ファイバのセットから放出され、第１の
波長シフト光ファイバ内で伝送されなかった光子の少な
くとも一部は捕獲され、第２の波長シフト光ファイバ内
で伝送される。これは、これまで検出されずに逃れ出て
いて、それゆえ最終的なイメ−ジに貢献しなかった光子
の一部を捕獲し、検出することによって、検出器の空間
解像度およびエネルギ解像度を改善する。電気光学デバ
イスは、第１および第２の波長シフト光ファイバの少な
くとも一つの端部から受け取った光子を検出し、これに
応じた電気的信号を発生するよう配置されている。

【００１０】本発明の一態様においては、放射線検出器
は、さらに、第２の光ファイバのセットから放出され、
それらによって内部反射をしなかった光子を吸収するよ
うに調整された少なくとも一つの第３の光ファイバのセ
ットを含む。第３の光ファイバのセットは、第２の光フ
ァイバから逃れ出た入射光子を吸収する。これらの光子
は等方性で、より長い波長で再放出され、少なくともそ
れらの内の一部が内部反射をし、そして第３のファイバ
の端部の光検出器に到達する。他の態様においては、本
発明は上述の検出器を用いたカメラを提供する。以下の
説明において、複数の波長シフト光ファイバを複数の束
のグループに分けて論ずると便利である。そしてそのそ
れぞれの束は２以上の異なる色ステ−ジの波長シフト光
ファイバを含む。そのそれぞれが、前ステ−ジから逃れ
出た光子を吸収し、より長い波長で光子を伝搬するよう
調整される。それぞれの束のファイバの一つの端部は、
たとえば一つずつの光検出器に接続されており、反対の
端部は鏡としても、また、それぞれ別の光検出器を有し
てもよい。あるいは、それぞれの束ごとに、両端部で一
つまたは複数の光検出器を用いてもよい。ファイバと光
検出器の最適な組合せは、たとえば、コスト、増倍度、
光センサの帯域幅、空間解像度の空間的サンプリングの
粗さの効果といった多くの要因に依存する。

【００１１】

【発明の実施の形態】この発明を実施するための方法の
例を、関連する図面を用いて、ここで詳細に説明する。
本発明は、ガンマ線を検出し、図１に概略的に示される
放射線検出カメラ１０に好適に用いられる検出器８を提
供する。検出器８（図２）は、たとえばＹＡＰ：Ｃｅ
（セリウムをドーピングしたイットリウムアルミニウム
ペロブスカイト(perovskite)）や他の従来からある放射
線に高感度の物質から形成されるシンチレ−ション結晶
１２を含む。この物質は、ガンマ線が衝突するとシンチ
レーションを起こし、放出される光子の電磁スペクトル
は約３４７ｎｍの紫外線域である。他の適当なシンチレ
−ション物質としては、ＢＧＯ（ビスマスゲルマニウム
酸化物（Ｂｉ₄Ｇｅ₃Ｏ₁₂）、ＮＡＩ（Ｔｌ）（タリウ
ムをドーピングしたヨウ化ナトリウム）およびＣｓＩ
（Ｎａ）（ナトリウムをドーピングしたヨウ化セシウ
ム）を含むが、これらのみには限られない。

【００１２】結晶１２（図２）は一般に直方体である。
たとえば、結晶は、１／４インチ（０．６４ｃｍ）から
３／４インチ（１．９１ｃｍ）間の厚さで、約１９イン
チ（４８．２６ｃｍ）幅で２４インチ（６０．９６ｃ
ｍ）の長さである。結晶１２の一つの主側面は、互いに
平行に、かつ結晶の対向する１対の端部とも平行に延び
た光ファイバの複数の束１４で覆われている。結晶１２
の反対側の主側面は、光ファイバの複数の束１６で覆わ
れている。これらの束１６は、結晶の対向する他の１対
の端部に平行に延びている。結晶１２の主側面に垂直な
線に沿って見ると、二つの側面の上の光ファイバの束１
４および１６は、直交する格子を形成し、結晶内のいず
れの点も、この格子のファイバとの関係で定義すること
ができる。複数のファイバの束１４および１６は、それ
ぞれ同じであり、代表として束１４のみを詳細に説明す
る。この説明は束１６にも同様にあてはまる。一つの実
施の形態では、それぞれの光ファイバ束１４は光電子増
倍管（ＰＭＴ）１８（図３）等の光子検出器に接続され
る。その出力は、たとえば、従来の方法で、入射ガンマ
線の線源のイメ−ジを再現するように処理される。束１
４は、一端に一つのＰＭＴ１８を接続してもよいし（図
３）、または、束の両端に別々のＰＭＴ１８および１
８' を取り付けてもよい（図４）。前者の場合におい
て、ＰＭＴのない束１４の端部には、鏡（図示しない）
を取り付けて、最初にＰＭＴから遠ざかる方向に進んだ
光子が反射され、最終的に計数されるようにしてもよ
い。

【００１３】光電子増倍管１８および１８' の代わりに
アバランシェ・ホトダイオ−ドを使用することもでき
る。または高電圧のシリコン・ホトダイオ−ドを持つホ
トカソ−ドを有する複合型ＰＭＴを使用してもよい。可
視光光子カウンタ（ＶＬＰＣ）を使用することもでき
る。このような検出器は近年中に改良され、ほかのもの
が発見されたり、また経済的に引き合うようになること
が予想される。ＰＭＴ１８は典型的であり、光検出器の
必須の要件は、ファイバから到達した光子を確実に計数
することだけだということが、当業者に理解されるであ
ろう。いずれの場合においても、ガンマ線４０（図５）
が結晶１２に衝突すると、約３４７ｎｍの波長（λ₀）
を有する多数の光子からなる光のフラッシュが放出され
る。このような光子４２の一つを図５に示す。光子４２
と同様の複数の光子が結晶１２を通過していろいろな方
向に放出される。一部は一つの主側面に向かって、そし
て他の多くは別の方向に放出される。それらのうち少数
（典型的な光子４２を含む）は、ファイバ束１４および
１６（図２）により波長シフトされ、軸方向に再放出さ
れる。最終的には、その事象がＰＭＴ１８または他の光
子検出デバイスによって記録される。

【００１４】束１４（図３）は、ファイバ５０、５２、
５４および５６のようなファイバのグループで形成され
る。ファイバ５０とファイバ５２は同一であり、それぞ
れ、約３４５ｎｍ（λ₀）の紫外光を吸収するように化
学組成により調整される。ファイバ５０（または５２）
は入射紫外線を吸収すると、たとえば、青色光のような
より長い波長（λ₁）の光子を再放出する。この再放出
は等方性であり、したがって、青色光子の一部、たとえ
ば図５の光子６０は、ファイバ５０の軸に対して十分に
平行に近い方向に進み、全内部反射を生じる。図５で
は、説明のために、ファイバ５０および５２について、
全内部反射の臨界角度を、それぞれ、角度６２および６
４で示す。臨界角度内で進行する光子は、最終的に、Ｐ
ＭＴ１８（図３）に到達し、それにより、パルスを受け
取ったということを示す電気的信号を発生する。

【００１５】たとえば、ファイバ５０（図５）は、ＰＭ
ＭＡ層７２をクラッドとし、フルオ−ル２−ＭＳＢをド
ーピングしたポリスチレンコア７０を有する従来型のプ
ラスティック光ファイバでよい。このド−ピング剤は、
３４５ｎｍ（紫外線）で吸収の極大があり、４２０ｎｍ
（青色）で放出の極大がある。その吸収の極大は、３４
７ｎｍで起きる結晶１２の放出の極大によく適してい
る。他の好適なファイバはたとえば、プラスティック、
ガラス、または液体で満たされたガラスの毛細管で形成
されたものでもよく、また、以下の説明から当業者にわ
かるように、他の種々のド−ピング剤を用いてもよい。
束１４はまた光ファイバ５４（図３および図５）をも含
む。ファイバ５４は、ファイバ５０に近接して配置さ
れ、ほぼそれに平行して延びている。ファイバ５４は、
ファイバ５０と異なった光特性を有する。ファイバ５０
は紫外線（λ₀）を吸収して、青色光（λ₁）を放出す
ることで、結果的に入射光子の波長をより長い波長にシ
フトする。一方、隣接するファイバ５４は、可視スペク
トラムの青色（＝λ₁）の光子を吸収し、可視スペクト
ラムのたとえば緑色等のより長い波長（λ₂）の光子を
再放出する。ファイバ５０によって青色領域で放出され
た光子のほとんどは、臨界角度６２内にはないので、フ
ァイバの壁を通り抜ける。それらは光子７６のように、
ファイバ５０を逃れ出て、第２のファイバ５４と相互作
用する機会を有する。

【００１６】第２のファイバ５４は、第１のファイバか
ら放出されたものとほぼ同じ波長の光子を最も強く吸収
するように、適切なド−ピング剤の添加によって調整さ
れる。たとえば、第２のファイバ５４は、上述した従来
と同じファイバにＫ−２７をドーピングしたものでよ
い。このド−ピング剤は、４２７ｎｍ（青色）で吸収の
極大があり、４９６ｎｍ（緑色）で放出の極大がある。
結果として、第１のファイバ５０によって内部反射され
なかった（青色）光子（λ₁）の一部は第２のファイバ
５４で捕獲される。このような光子の一つが図５に光子
７６として示されている。第２のファイバ５４は光子７
６を吸収し、たとえば可視スペクトラムの緑色のような
より長い波長（λ₂）の光子を再放出する。第１のファ
イバ５０と同様に、第２のファイバ５４での再放出は等
方性であり、光子７８のような一部の再放出光子は、全
内部反射を起こす方向に進み、そしてＰＭＴ１８に到達
する。

【００１７】したがって、束１４は、少なくとも２本の
波長シフト光ファイバ５０および５４を含む。第１のフ
ァイバ５０は入射光をλ₀からλ₁にシフトし、第２の
ファイバ５４は入射光をλ₁からλ₂にシフトする。第
２の波長シフト光ファイバ５４は、第１のファイバ５０
の側面に沿って配置され、第１のファイバによる検出か
ら逃れ出て再放出された可視光子を受け取る。この再放
出の原因は、光子の放出された方向により、内部反射を
起こしてＰＭＴ１８等の検出器にファイバ５０内を進む
ことが許容されないためである。束１４はまた第３の光
ファイバ５６を含んでもよい（図３）。このファイバ
は、ファイバ５４に近接して配置される。図３に示され
る配置では、可視スペクトラムの青色の出力を有する２
本のファイバ５０および５２が横に並んでいる。図６に
示すように、これらのファイバは、結晶１２に最も近接
して配置される。図３および図５に示すように、ファイ
バ５４および５６は、それぞれファイバ５０および５２
のすぐ上に配置される。図５には、結晶１２上に横に並
べて配置された二つの束１４が示されている。

【００１８】ファイバ５４は、他の三つのファイバと類
似しているが、ファイバ５４によって放出された波長
（λ₂）で光子を最も強く吸収し、さらに、長い波長λ
₃（たとえば可視スペクトラムのオレンジ色）で再放出
するようなド−ピング剤を含む。これらのオレンジ色の
光子の一部は、全内部反射を介してＰＭＴ１８（図３）
に到達する。他の配置やファイバの選択も可能である。
たとえば、ファイバ５６は、ファイバ５４と同一であっ
てもよく、また４本のファイバすべてが違っていてもよ
い。それぞれが、他のファイバが放出する波長もしくは
それに近い波長で最も強く吸収するように調整されてい
ればよい。さらに、ファイバの配置を変えることができ
る。たとえば、ファイバは、図６に示すように他のファ
イバの上に直接積み重ねる必要はない。代わりに、図７
にあるように、ファイバの半径分だけずらすようにして
もよい。この図では、そのような束１４' が二つ横に並
んだようすを示す。この配置によれば、ファイバをより
密に収めることができる。さらに、ファイバは、図８に
示すように、３層に配置することもできる。この配置で
は、ファイバ束１４''（図８）は３本のファイバ５０、
５４および５６からなり、それぞれのファイバは下方の
ファイバから逃れた再放出光子の一部を吸収する。

【００１９】この発明は、ガンマ線に衝突されると、紫
外線光子を放出する結晶１２（図２）に関連して説明し
てきた。これらの光子は、ファイバの束１４および１６
に接続された光子検出器１８によって検出される。ま
た、結晶１２と第１のファイバ５０の機能を結合するこ
とも可能である。この場合、第１のファイバ１００（図
９）は、ガンマ線に衝突されると紫外線光子を放出する
フルオ−ルでドーピングされている。またファイバ１０
０は、紫外線を吸収し、青色領域の光を放出するフルオ
−ルをも含む。（このフルオ−ルは、一般的には、ポリ
スチレンのファイバコア物質による紫外線光子の光吸収
を避けるために、シンチレ−ティングファイバにしばし
ば用いられる。）そのような場合、結晶１２は不要にな
り、検出器８' （図１０）は、適当な光電子増倍管を接
続したファイバの束１４''' および１６''' を直角に配
置した１対のマットだけになる。

【００２０】図６、図７および図８に関連して実施の形
態を説明したように、シンチレ−ティングファイバ１０
０を使用したときには、種々のファイバの配置が可能で
ある。このような配置の一つを図９に示す。ここでは、
ファイバ１００は付加された４本のファイバ１０２、１
０４、１０６および１０８で取り囲まれている。ファイ
バ１０２および１０８は図３のファイバ５４と同じでも
よい。ファイバ１０２および１０８は、ファイバ１００
が放出した波長で、たとえば青色で最も強く吸収して緑
色で再放出するように、調整される。ファイバ１０４お
よび１０６はたとえば、図３のファイバ５６と同様に、
緑色の領域で最も強く光子を吸収し、オレンジ色の波長
領域で再放出する。もちろん、４本のファイバ１０２、
１０４、１０６および１０８すべてがファイバ５４と同
じであることも含めて、他の選択も可能である。この選
択によれば、第１のファイバ１００から逃れ出た光子の
より多くを収集するが、第２のファイバから逃れ出た光
子を全く収集しないだろう。

【００２１】図９に示すように、第１のファイバすなわ
ちシンチレ−ティングファイバ１００は、それを取り囲
むファイバ１０２〜１０８の直径の約２倍である。これ
は設計上の選択の問題であり、第１のファイバは、より
太くても細くてもよい。設計指針となる要素としては、
適量のシンチレ−ティング物質、結果的なファイバの硬
さ（そして、硬さによる設置および使用の容易性）、必
要とする光センサの数および要求されるイメ−ジ解像度
が提供されることについての必要性が含まれる。シンチ
レ−ティングファイバ１００の直径は約１〜２ｍｍで、
取り囲む複数のファイバの直径が約の０．５ｍｍのもの
が使用されることが考えられる。以上に示され説明した
発明の実施の形態ではすべて、束１４の全てのファイバ
から光子を受け取るＰＭＴ１８のような一つの光センサ
を含む。束のファイバそれぞれに別個の光センサを用い
ることも考えられる。そして、図１１は、このことを、
図９に示したのと同様のファイバの束に適用した例を示
している。図１１において、シンチレ−ティングファイ
バ１１０は一つのＰＭＴ１１２に接続され、また、取り
囲んだファイバ１１４、１１６、１１８および１２０
は、それぞれ別個のＰＭＴ１２２、１２４、１２６およ
び１２８に接続される。

【００２２】シンチレ−ティング結晶が、図２に示すよ
うな大きな塊であるか、または図９に示すように第１の
ファイバ１００の中のフルオ−ルによってその機能が生
じるかにかかわらず、より多くの光子が捕獲されるの
で、最終的な検出器８および８' （図２および図１０）
およびそのような検出器を用いるカメラ１０の空間解像
度およびエネルギ解像度が改善される。以上、本発明の
複数の好適な実施の形態に関して示し説明したが、当業
者がこの明細書を読み理解することによって、均等物に
代替することや修正を思いつくことは明らかである。本
発明はこのような全ての均等物への代替や修正を含み、
特許請求の範囲によってのみ特定されるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】患者の周りを動かすための軌道に取り付けられ
た検出器を含むガンマカメラの斜視図。

【図２】図１の装置で使用するのに適し、シンチレーシ
ョン結晶の対向する両面の上に垂直方向の光ファイバの
束を有する検出器ヘッドの模式的斜視図。

【図３】図２の検出器で使用されるのに適した単一の光
電子増倍管にすべて接続される、光ファイバの束の端部
を示す図。

【図４】光電子増倍管を両端部に伴う光ファイバ束であ
って、図２の検出器で使用されるのに適したものを示す
図。

【図５】一つのシンチレーション結晶と１対の光ファイ
バの拡大断面図であって、ガンマ線が結晶に作用する場
合に生じうる現象を示す図。

【図６】図５の検出器の一部の断面図であって、シンチ
レーション結晶の一部と複数の光ファイバの配置を示す
図。

【図７】図６と同様の図であって、この発明の利用に適
した光ファイバの他の配置を示す図。

【図８】図６と同様の図であって、この発明の利用に適
した光ファイバのさらに他の配置を示す図。

【図９】この発明を実際に利用する光検出器に接続され
た光ファイバの束の斜視図であって、複数のファイバの
うちの１本にはシンチレーション材料が含まれ、ファイ
バの束にはそれらの各ファイバの一端に光子検出器が取
り付けられている。

【図１０】図９の束の複数から形成される検出器を模式
的に示す斜視図。

【図１１】図９に示すのと同様の光ファイバの斜視図で
あって、各ファイバに別々の光子検出器が取り付けられ
たものを示す。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１および第２の波長シフト光ファイバ
を有するシンチレーション検出器であって、前記第１のファイバ（５０、５２、１００）は、第１の
波長の光子を吸収してその第１の波長よりも長い第２の
波長の光子を再放出し、前記第２のファイバ（５４、１０２、１０８）は前記第
２の波長の光子を吸収して第３の波長の光子を再放出
し、前記２本のファイバは、前記第１のファイバから逃れ出
た前記第２の波長の光子の少なくとも一部が前記第２の
ファイバに吸収されるように、物理的に近接して配置さ
れていること、を特徴とするシンチレーション検出器。
【請求項２】更に、前記第３の波長の光子を吸収して
第４の波長の光子を再放出する第３の波長シフト光ファ
イバ（５６、１０４、１０６）を有し、前記第３のファイバは、前記第２のファイバ（５４、１
０２、１０８）から逃れ出た前記第３の波長の光子の少
なくとも一部が前記第３のファイバに吸収されるよう
に、第２のファイバに物理的に近接して配置されている
ことを特徴とする請求項１記載のシンチレーション検出
器。
【請求項３】複数の前記第１のファイバと複数の前記
第２のファイバとを含み、それら第１および第２のファ
イバは複数の束（１４、１６）にグループ分けされてお
り、各束は、少なくとも１本の第１のファイバと少なく
とも１本の第２のファイバとを有することを特徴とする
請求項１または２記載のシンチレーション検出器。
【請求項４】前記複数の束は二つのグループに分けて
配置されており、その一つのグループの複数の束（１
４）が他のグループの複数の束（１６）と交差するよう
に延びていることを特徴とする請求項３記載のシンチレ
ーション検出器。
【請求項５】互いに交差して延びる前記ファイバの二
つのグループは一つの格子を形成することを特徴とする
請求項４記載のシンチレーション検出器。
【請求項６】前記第１の波長シフト光ファイバはシン
チレーションファイバ（１００）であることを特徴とす
る請求項１ないし５のいずれか１項に記載のシンチレー
ション検出器。
【請求項７】各第１のファイバ（１００）の近傍に配
置された複数の第２のファイバ（１０２、１０４、１０
６、１０８）をさらに含むことを特徴とする請求項６記
載のシンチレーション検出器。
【請求項８】前記第１および第２のファイバは、それ
らの第１および第２のファイバで光子を検出するための
単一の検出ユニット（１８、１８' ）に接続されている
ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記
載のシンチレーション検出器。
【請求項９】前記第１のファイバのそれぞれおよび第
２のファイバのそれぞれが、各ファイバで光子を検出す
るためのそれぞれの検出ユニット（１２２、１２４、１
２６、１２８）に接続されていることを特徴とする請求
項１ないし７のいずれか１項に記載のシンチレーション
検出器。
【請求項１０】更に、放射線による刺激に応じて光子
を放出する放射線感応材料（１２、１００）と電気光学
デバイス（１８、１８' 、１２２、１２４、１２６、１
２８）とが、前記第１および第２のファイバのうちの少
なくとも１本から受け取った光子を検出して、これに対
応する信号を生成するように配置されていることを特徴
とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載のシンチ
レーション検出器。
【請求項１１】前記電気光学デバイスは、光電子増倍
管またはホトダイオードであることを特徴とする請求項
１０記載のシンチレーション検出器。
【請求項１２】前記第１の波長シフト光ファイバは１
列に並んでおり、前記第２の波長シフト光ファイバも１
列に並んでおり、前記第１の波長シフト光ファイバの列
は、前記放射線に感応する材料の表面と前記第２の波長
シフト光ファイバの列との間に配置されていることを特
徴とする請求項１０または１１記載のシンチレーション
検出器。
【請求項１３】前記放射線に感応する材料（１２）は
無機結晶材料であって、前記第１の波長シフト光ファイ
バは前記放射線に感応する材料の近傍に配置されている
ことを特徴とする請求項１０ないし１２のいずれか１項
に記載のシンチレーション検出器。
【請求項１４】前記放射線に感応する材料は、前記第
１の波長シフト光ファイバ（１００）内のフルオール
（弗化物）であることを特徴とする請求項１ないし１３
のいずれか１項に記載のシンチレーション検出器。
【請求項１５】放射線を受けるようにシンチレータ
（１２、１００）を配置する工程と、複数の第１の波長シフト光ファイバ（５０、５２、１０
０）内で、前記シンチレータから放出された第１の波長
の光子を吸収する工程と、複数の第２の波長シフト光ファイバ（５４、１０２、１
０８）内で、前記第１の波長よりも長い第２の波長の光
子を吸収する工程と、前記光ファイバによる光子の吸収に応じて、前記第１お
よび第２の光ファイバを通じて、光子を光検出器（１
８、１８' 、１２２、１２４、１２６、１２８）に伝達
する工程と、を有することを特徴とする放射線検出方法。
【請求項１６】放射線がガンマ線であることを特徴と
する請求項１５記載の放射線検出方法。