JPS60250280A - 陽電子放射断層放射線カメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 生物体中における生化学的作用及び人体の臨床診断に対
するその有用性を評価するための陽電子放射断層放射線
カメラの価値は、１９８２年６月７日に出願された特許
願第３９６，０９８号に開示するようによく知られてい
る。普通の陽電子カメラは、多段走査方法を用いずに平
面切断像の像映に限定されている。臨床医術においてカ
メラの利用が高まってくるに従って、３次元における高
分析力、多重像平面及び高感度の３次元映像が要求され
ている。しかし従来は、陽　６− 電子カメラか高価であるために、このようなものは数個
所の研究センターにおいて使用されているにすぎない。

この発明は、性能が改良され、高い解像力をもち、高効
率でしかも低価格の陽電子放射断層放射線カメラであっ
て種々の改良がなされたものを提供することに関する。

陽電子放射断層放射縁カメラ（以下陽電子カメラという
）の価格に影善を及ぼす主要な要素の１つは、患者によ
って放射された放射＆！を検出するために患者を凹む区
域のまわりに、リング状に配置された多数の検出器から
なる検出器リングを要することである。普通の陽電子カ
メラは、望ましくない放射線を減じ、かつ検出器リング
の直径全増大するために、患者に向って内方へ延びる検
出器リングの外側縁に沿って配置される方向性じゃ蔽体
である隔壁を必要とする。この発明の１つの特徴は、普
通の隔壁間に配置された付加隔壁リングを用いることに
ある。

この付加隔壁はすべての隔壁の内向きの範囲を減少させ
て、検出器リングの直径を減じ、これにより検出器の数
を減じて、カメラの価格を可成り低減することができる
。

この発明の他の特徴は、リング内において検出器を偏位
し、これによって優れた解像力、画像面の増加、良好な
データサンプリング、及びシンチレーションクリスタル
サイズの減少、これに伴う価格の可成りな低減を実現す
るにある。

すなわち典型的彦検出器は、患者からの放射線を検出し
てこれを電気パルスに変換するための単一のシンチレー
ションクリスタルに結合された光電子増倍管を有する。

しかしさらに高い解像力を得るために、この発明は、結
晶を光電子増倍管のリングに対して２つ以上のクリス′
タル全単一の光電子増倍管に共用し、との増倍管の一側
のクリスタルを増倍管の他側のクリスタルから偏位して
上述の利点を提供する。

この発明の他の目的は、患者の患部からの放射線を検出
するために患者のまわりを囲む横に並んで配列された複
数の単位検出器リングからなる検出器リングをもつ陽電
子カメラであって、各検出器リングは内１Ｈ１ｉに患者
収容開口部をもって患者のまわりに配置され、かつ放射
線を検出するため内方へ指向されたａ数のシンチレーシ
ョン検出器を有するものを提供するにある。隔壁は各検
出器リングの内周縁から内方へ向けて、検出器の検出範
囲内に延びる。隔壁が各検出器リングの中央に、他の隔
壁と平行に配置されて内方へ延び、これによりすべての
隔壁の内方への範囲は生滅されて、検出リングの内方範
囲は隔壁の範囲の減少により２倍だけ減少されて、各検
出リングに要する検出器の数を減少する。

この発明のさらに他の目的は、各検出器リングは、患者
に指向される複数のシンチレーション検出器を有し、各
リング内の検出器によって患者を通る１つの切断平面を
形成し、隣接検出器リングは、患者を薄切りにする中間
面を形成する陽電子カメラを提供するにある。各検出器
リングは周囲に配置された複数の光電子増倍管ト、複数
のシンチレーションクリスタルとを有　９− する。検出器の増倍管の半分は信号クリスタルに応答し
、残りの半分は次のリング内の増倍管によって見られる
隣接する偏位して配列されたクリスタルに応答する。増
倍管の第１半部上のクリスタルは、増倍管の第２半部上
のクリスタルから偏位した位置に配列され、これによっ
て検出器はさらに多くの薄切り中間面を検知する。

この発明のさらに他の目的は、各検出器リングの両性側
において、その内周縁から内方へ延びる隔壁と、内周縁
から内方へ延びかつ各光電増倍管の第２半部から第１半
部を分割するように配置された他の隔壁とを有する陽電
子カメラを提供するにある。

この発明のさらに他の目的は、各検知器リング内の各光
電増倍管の半部上に第１クリスタルリングが配置された
光電増倍管に対してずらせたシンチレーションクリスタ
ルを有する陽電子カメラを提供するにある。第１クリス
タルリングの各クリスタルは、単一の光電増倍管上に配
置される。第２クリスタルリングは各クリスタ１０− ルリングの各増倍管の第２半部上であって、第１クリス
タルリングのクリスタル間に配置される。第２クリスタ
ルリング」二の各クリスタルは、異なる検出器リング内
の２つの光電増倍管上に配置され、これにより第２クリ
スタルリング上のクリスタルは、第１クリスタルリング
」二のクリスタルに対して偏位され、さらに第１、第２
クリスタルリングは隣接する検出器リング上の第１、第
２クリスタルリングと整合する。検出器がすれた幾何学
形状に配置されるので、一層多くの中間面合致情報が像
の再生に使用でき、従ってカメラの総合感度を増大する
。

この発明のさらＩ／Ｃ他の目的は、各検出器リング内の
各光電子増倍管の半部上に配置された第１クリスタルリ
ングを有する陽電子カメラを提供するにある。第１クリ
スタルリング内の各クリスタルは、単一の光電子増倍管
上に配置される。第２クリスタルリングは各リング内の
各光電子増倍管の第２半部上に配置される。第２クリス
タルリング上の各クリスタルは同一リング内の２つの光
電子増倍管上に配置され、これにより第２クリスタルリ
ング上のクリスタルは第１クリスタルリング上のクリス
タルに対してずれて配置される。

さらにとの発明の他の目的は、各光電子増倍管が第３シ
ンチレーシヨンクリスタルに応答する複数の光電子増倍
管リングを有する陽電子カメラを提供するにある。

第１図には、支持部材１２及び複数の検出器リング１４
をもつ陽電子カメラが示され、検出器リング１４はこの
図面では便宜上３列あるもののリングとして示され、各
検出器リングは患者からの放射線を検出するため患者収
容開口部１６の１わりに横向きに並んで配置されている
。

開口部１６には患者を支持するだめの患者用ベッド１８
が配置され、開口部１６は傾斜することができ、またベ
ッド１８は回転することもできる。支持部材１２は走査
を増大するために動揺させることができる。例えばＵｎ
ｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆＴｅｘａｓ　Ｈｅａｌｔｈ　５
ｃｌｅｎｃｅ　Ｃｅｎｔｅｒによって造られたＴＯＦＰ
ＥＴＩは、５つの検出器リング１４をもち、各検出器リ
ング１４はラジウム８２のよう彦患者に放射された放射
線を検出するため、全身体を通して同時に９個の断面の
像を得るために１４４個の検出益金もっている。

次に第２図に典型的な陽電子カメラが示され、このカメ
ラは患者を挿入するための開口部１６と、開口部１６に
おける放射ｉｋ検出するため、開口部１６のまわりに配
置された各検出器リング１４の複数の検出器２２とをも
っている。第１隔壁３０と第２隔壁３２が検出器２２の
内周縁２４から開口部１６の外周縁２６に向けて内方へ
延びている。隔壁３０．３２は、検出器リング１４の内
周縁２４から内方へ延び、収集された資料に悪影響を与
える不規則で散乱した望１しくない信号を減するのに用
いられる。隔壁３０．３２は通常鉛捷たはタングステン
で造られて、検出器２２から患者に向けて延びる。

隔壁の効果は、その長さＬ１厚さ及び隔壁間の間隔Ｓに
よって決定される。比Ｔは検出器１３− ２２の開きをあられし、検出器２，２に達する散乱放射
線の一１ｉｔ’ｒ定める。

陽電子カメラの価格を構成する１つの主要成分は、全周
縁方向に放射される放射線を取出すために、内周縁２４
のまわりに配置される多数の検出器２２である。検出器
の内周縁２４の直径りは、開口部１６、隔壁長さＬ及び
動揺直径Ｗによって決定される。

Ｄ＝ｄ＋２Ｌ＋２Ｗ また検出器リング１４内の検出器２２の数は、つぎの式
で与えられる。

検出器サイズ ゆえにもしＤが減少できれば、検出器２２の数は減する
ことができ、カメラの価格も低減できる。ある使用目的
には、開口部１６の直径ｄは、カメラ１０が全身のうち
の脳のみの像形成に用いられる場合などには減少できる
。

この発明の１つの特徴は、特別の隔壁３６を提供するこ
とにあり、これは第３Ａ図に示すよ１４− うに、普通の隔壁３０ａ　、３２ａ間に配置され、これ
によりすべての隔壁の全長をほぼＬ／２に減じることが
できる。散乱した不規則な信号は、第３図の従来のもの
とほぼ同レベルにあるが、距離りが短くなって像を形成
する目的物に一層近づけて検出器２２ｆ：配置できるの
で、検出器２２の感度を僅かであるが増加する。たとえ
ば全身用カメラにおいて、内周縁２４の直径りを１００
譚から８０１Ｍに減少することによって検出器２２の数
を２０％減少することができた。

これは、検出器の価格としてほぼ２０％の節約となる。

第３．第３Ａ図において、検出器２２は光電子増倍管３
８と、シンチレーションクリスタル４０とからなってい
る。クリスタル４０は検出された放射線を光に変換し、
この光は光電子増倍管３８に伝送されて電気ノ々ルスに
変換される。

一般に単一の増倍管３８に対しては、単一のクリスタル
４０がそれに接続される。第４．第５図において、従来
のカメラは３つの検出器リングにおける検出器２２をも
ち、各検出器２２は隔壁３０．３２をもつ単一のクリス
タル４０をもつ光電子増倍管３８を有する。このような
普通のカメラは、患者の身体全通して全部で５つの断層
像を提供する。すなわち互いに向き合った検出器２２は
、直通断層４２，４４．４６を提供する。直通断層間の
断層は、中間断層４８．５０として検出され、これらは
合成されて単一の中間断層５２を提供する。同様に中面
断層５４．５６は、合成されて中間断層５８を提供する
。このように、従来のカメラは検出器の列数ｎの２倍か
ら１を減じた数に等しい断層を提供する。

陽電子カメラにおけるさらに島い解像力を得るために、
検出器は一層小型に造られたが検出器の数とサイズには
限度がある。この発明の他の特徴は、識別を容易にする
ために、クリスタルが配設された２つ以上のシンチレー
ションクリスタルが１つの光電増倍管に配分され、像面
の数を増加して、検出器のサイズが一層小型化されて解
像力はほぼ２倍に改善され、しかもカメラの価格は、光
電子増倍管の総数が従来型のものに比して半分に表るの
で半減する。

次に第８Ｉ第９図において、図示の光電子増倍管６０，
６２．６４は、既述のカメラ１０内の検出器リング１４
とは相違する。さらに任意の適尚なりリスタルを使用で
きる複数のシンチレーションクリスタルが検出器リング
の内周縁２４に配置されて、患者からの放射線を検出し
クリスタルがこれを光に変換し、光電子増倍管が電気パ
ルスに変換する。これらのクリスタルは、光電子増倍管
６０，６２．６４と対応して配置され、これによル各増
倍管は２つ以上のクリスタルに応答する。よってクリス
タル１，２゜３は、光電子増倍管６０，６２．６４によ
ってのみ見られる。クリスタル１，２．３は各検出器リ
ングの光電子増倍管の上半部のような半部をおおう。し
かしクリスタル４は光電子増倍管６０．６２に隣接して
これらによって見られ、一方クリスタル５は増倍管６２
．６４によって１７− 見られる。このように構成することによって、クリスタ
ルの識別が容易に実施される。すなわちもしクリスタ〃
１が作動すると、光電子増倍管６０のみが応答する。同
様にもしクリスタル２が作動すると、光電子増倍管６２
のみが応答し、またクリスタル３が作動すると、光電子
増倍管６４のみが応答する。しかしもし光電子増倍管６
０，６２が共に応答すると、これはクリスタル４の作動
による。同様にクリスタル５が作動すると、光電子増倍
管６２，６４が同時に応答する。このようにすることに
より、クリスタル１，２，３，４．５のサイズを、普通
のもののように１つのクリスタルが光電子増倍管の全面
をおおうクリスタルのサイズの半分に小さくできる。こ
の構造及び方法によればクリスタルを検出するためには
、はぼイ程度の小数の増倍管を必要とするにすぎない。

このような小サイズのクリスタルは、犬サイズのクリス
タルよりも廉価であるので価格が低減される。さらに断
層方向において、一層良好なデータサンブリ１８− ングが提供される。

光電子増倍管に対するこのクリスタル配置の他の重要な
特徴は、第２組クリスタル４，５に対して、第１組クリ
スタル１，２．３をずらすことによって改善されたサン
プリングデータが提供されるので、像の数が増大すると
いうことである。第４．第５図は、３列の検出器は３つ
の直通断層と２つの有効な中間断層を提供する。

しかしこの発明の装置は、第６．第７図から明らかなよ
うに、クリスタル４，５は点線で示すように偏位されて
いるので、クリスタル１，２゜３は５つの直通断層と４
つの有効な中間断層から成る９つの断層を提供する。直
通断層は７０で示され、有効中間断層は７２で示されて
いる。

断層を増加することによる測定された放射線の精度上の
利点が、第１０．第１１図を参照することによって理解
される。第１０図のものは、第４．第５図に示す従来の
ものである。

ここでわかることは、応答曲線８２で示された断層４２
，４４，４６，５２，５８から得られた有用なデータは
、応答曲線８２間にかなりの数のすきｔｅ残すことであ
る。これに対して第１１図に示すように、この発明のカ
メラにおいては、より多くの応答曲線８２ａが密に集合
されて患者８００区域をさらに完全に走査する。

ここにおいて、第１図から第３Ａ図までについて述べた
ように、付加隔壁の特徴と、第４図から第９図について
述べたようなずれたシンチレーションクリスタルとの特
徴とは、所望によって個別に又は共に利用することがで
きる。

次に第１２図に別の検出器リング２２ａ’ｊｉ示す。こ
の実施例において、検出器リング２２ａはそれぞれ光電
子増倍管６０，６２．６４を有する。この実施例におい
て、クリスタルｌａ。

２ａ、３ａ、４ａ、５ａは、第９図の実施例に対して９
０°回転して示されている。第１２図の実施例は、第９
図に示すものと類似の利点をもつが、第１２図において
は、中間断層はさらに薄くかつ高い解像力が得られる。

第１３図には、さらに別の検出器リング２２ｂが示され
ている。この実施例にはクリスタルｌｂ、２ｂ、４ｂ、
５ｂが提供されている。少数のクリスタルをもつこの実
施例では、偏位クリスタル列はある点では普通の検出器
に優る利点をもつが効率的ではガい。

次に第１４図に示すさらに他の検出器リング２２ａは、
それぞれ光電子増倍管６０ｃ、６２ｃ。

６４ｃ、６５ｃそれぞれを有し、これらは３つのクリス
タルに応答する。クリスタルはｌｃ。

２ｅ、３ｃ、４ｃ、５ｃ、６ｃ、７ｅ、８ｅ。

９ｅ、１０ｃであり、これらは検出器リング２２ｃにわ
たって水平な列を形成して配置される。所望によりこれ
らのクリスタルは、複数の検出器リング２２ｅにわたっ
て配置せずに、検出器リング２２ｃのそれぞれのまわり
に配置することもできる。よってクリスタルＩＣは光電
子増倍管６０ｅのみからの信号によって識別される。ク
リスタル５ｃは光電子増倍管６０ｃからの信号よりも大
きい光電子増倍管６２ｃの信号によって認識される。同
様にクリスタル８Ｃ２１− は、光電子増倍管６２ｃからの信号よりも大きい光電子
増倍管６０ｏからの信号によって認識される。他のクリ
スタルについての認識も同様にして行われる。

第１４図の実施例は、光電子増倍管の分担によって高い
解像力、億円における一層効果的なサンプリング、及び
低価格という利点をもっている。

使用時にはこの発明の陽電子カメラは、高い解像力、信
教の増大を提供し、かつ光電子増倍管の数を減少でき、
断層方向への優れたデータサンプリングを提供して狭い
すきまをもち、対象物全体が精密な描出に対し３次元で
サンプルされ、しかも上記の作用が低価格で達成される
。

ゆえにこの発明は、既述の諸口的を達成し、かつ他の本
来の利点とを得るのに適している。

この発明の上記の実施例は、説明のために用いたもので
あり、その構造及び諸部品の配置の詳細にわたる数多く
の変形が、この発明の特許請求の範囲内で当業者によっ
て実施できる。

２２−

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の実施例の斜視図、第２図は、従来
のこの独のカメラにおける検出器リング及び隔壁を示す
正面図、第３図は、第２図の線３−３に沿ってとられた
拡大断面図、第３Ａ図は、この発明によるカメラの第３
図と同様の部分の同様の断面図、第４図は、第２図のも
のの要部の平面図、第５図は、第４図の線５−５に沿っ
てとられた側面図、第６図は、この発明によるカメラの
第４図と同様の部分の平面図、第７図は、第６図の線７
−７に沿ってとられた側面図、第８図は、第６図のもの
の一部の概略斜視図、第９図は、第８図の線９−９に沿
ってとられた側面図、第１０図は、第４図のものの応答
性を示す概略図、第１１図は、第６図のものの応答性を
示す概略図、第１２．１３．１４図は、この発明のそれ
ぞれ異る実施例の要部の拡大側面図である。 １．２，３，４，５、ｌａ、２ｍ、３ｍ、４ａ、５ａ。 ｌｂ、２ｂ、４ｂ、５ｂ、ｌｃ、２ｃ、３ｃ、４ｅ、５
ｃ。 ６ｃ、７ｃ、８ｃ、９ｃ・・・クリスタルｌＯ・・・陽
電子放射断層放射線カメラ１２・・・支持部材　１４・
・・検出器リング１６・・・患者収容開口部１８・・・
ベッド２２．２２ａ、２２ｂ、２２ｃ　・・・検出器２
４・・・内周縁 ２６・・・患者収容開口部周辺部 ３０．３２・・・隔壁　３６・・・隔壁６０．６２，６
４．６０ｃ、６２ｃ、６４ｃ、６５ｃ・・・・・・光電
子増倍管

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　患者用区域の周囲を横に並んで囲み、患者からの
   放射線を検出するために配置され、それぞれが内周縁を
   もち、かつ複数のシンチレーション検出器を有し、該検
   出器が前記内周縁に配置されて放射線を検出するため内
   方に指向された複数の検出器リングと、検出器の検出区
   域に指向するために、各検出器リングの各外側面の内周
   縁から内方へ延びる隔壁リングとをもつ陽電子放射断層
   放射線カメラにおいて、隔壁リングの半径方向の幅を減
   じて検出器リングの内周縁の直径を減少して各検出器リ
   ングに対する所要検出器数を減少し、各検出器リングの
   中間において、他の隔壁リングと平行に内方へ延びる付
   加隔壁リングを有し、全隔壁リングの内周縁の直径が従
   来の隔壁リングの内周縁の直径より小さく、これにより
   検出器リングの内周縁の直径が従来の検出器リングの内
   周縁の直径より小さくなっていることを特徴とする陽電
   子放射断層放射線カメラ。 ２、　患者用区域の周囲を横に並んで囲み患者からの放
   射線を検出するために配置され、それぞれが内周縁をも
   ち、かつ複数のシンチレーション検出器を有し、該検出
   器が前記内周縁に配置されて放射線を検出するため内方
   に指向された複数の検出器リングと、検出器の検出区域
   に指向するために、各検出器リングの各外側面の内周縁
   から内方へ延びる隔壁リングとをもつ陽電子放射断層放
   射線カメラにおいて、隔壁リングの半径方向の幅を減じ
   て検出器リングの内周縁の直径を減少して各検出器リン
   グに対する所要検出器数を減少し、各検出器リングの中
   間において、他の隔壁リングと平行に内方へ延びる付加
   隔壁リングを有し、全隔壁リングの内周縁の直径が従来
   の隔壁リングの直径の％Ｖ（減ぜられ、これにより検出
   器リングの内周縁の直径が従来の検出器リングの内周縁
   の直径より小さく左っていることを特徴とする陽電子放
   射断層放射線カメラ。 ３、　患者用区域を囲んで横に並んで配油されて、患者
   からの放射線を検出するためにそれぞれが患者に指向さ
   れた複数のシンチレーション検出器を有し、該検出器に
   よって患者用区域を通る平ｍ１断層を形成する複数の検
   出器リングをもち、互いに隣接する検出器リングが患者
   用区域を通る中間面断層を形成する陽電子放射断層放射
   線カメラにおいて、各検出器リングが周囲に複数の光電
   子増倍管を有し、複数のシンチレーションクリスタルが
   光電子増倍管に隣接して各検出器リングに配置されて、
   増倍管が患者用区域からの検出放射線を電気パルスに変
   換し、複数のクリスタルが１つの光電子増倍管に対して
   配置され、これにより各光電子増倍管が２つ以上のクリ
   スタルに応答するようになっていることを特徴とする陽
   電子放射断層放射線カメラ。 ４、　各増倍管が１つのクリスタルに応答する半部をも
   ち、該増倍管の他半部が２つの異なるクリスタルに応答
   するようになっている特許請求の範囲第３項記載の陽電
   子放射断層放射線カメラ。 ５、各増倍管の第１半部上のクリスタルが、該増倍管の
   第２半部上のクリスタルから偏位している特許請求の範
   囲第４項記載の陽電子放射断層放射線カメラ。 ６、　第１クリスタルリングが光電子増倍管の第１半部
   上に配置され、第１クリスタルリング内の各リングが１
   つの光電子増倍管に隣接して配置され、第２クリスタル
   リングが光電子増倍管の第２半部上に配置され、第２ク
   リスタルリング内の各クリスタルが２つの光電子増倍管
   に隣接して配置され、第２クリスタルリング内のクリス
   タルが第１クリスタルリング内のクリスタルに対して偏
   位している特許請求の範囲第３項記載の陽電子放射断層
   放射線カメラ。 ７、　各検出器リングの第１側面の内周縁から内方へ向
   って延びる第１隔壁リングと、第２側面の内周縁から内
   方へ向って延びる第２隔壁リングと、第１隔壁リングと
   第２隔壁リングとの間の内周縁から内方へ向って延びる
   第３隔壁リングとを有する特許請求の範囲第３項記載の
   陽電子放射断層放射線カメラ。 ８、　第３隔壁リングが、各光電子増倍管の第２半部か
   ら該リング内の各光電子増倍管の第１半部を区分してい
   る特許請求の範囲第７項記載の陽電子放射断層放射線カ
   メラ。 ９、　第１クリスタルリングが光電子増倍管の第１半部
   に配置され、第１クリスタルリング内の各クリスタルが
   １つの検出器リング内の１つの光電子増倍管上に配置さ
   れ、第２クリスタルリングが光電子増倍管の第２半部上
   であって、第１クリスタルリング間に配置され、第２ク
   リスタルリング上の各クリスタルが異なる検出器リング
   内の２つの光電子増倍せ上　５− に配置され、第２クリスタルリング上のクリスタルが第
   １クリスタルリング上のクリスタルに対して偏位され、
   第１、第２クリスタルリングが隣接する他の第１、第２
   クリスタルリングと整合している特許請求の範囲第３項
   記載の陽電子放射断層放射線カメラ。 １０、複数の光電子増倍管が３つのクリスタルに応答す
   るようになっている特許請求の範囲第３項記載の陽電子
   放射断層放射線カメラ。