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シンチレーション光検出装置および放射線検出装置

国内特許コード P180015250
整理番号 (S2015-2028-N0)
掲載日 2018年8月31日
出願番号 特願2017-538117
出願日 平成28年9月1日(2016.9.1)
国際出願番号 JP2016075725
国際公開番号 WO2017038953
国際出願日 平成28年9月1日(2016.9.1)
国際公開日 平成29年3月9日(2017.3.9)
優先権データ
  • 特願2015-172498 (2015.9.2) JP
発明者
  • 石川 正純
  • 小川原 亮
出願人
  • 国立大学法人北海道大学
発明の名称 シンチレーション光検出装置および放射線検出装置
発明の概要 複数のシンチレータ素子からの信号を弁別する。放射線が入射するイベントによって生じる発光の減衰時定数が互いに異なる複数のシンチレータ素子が配列されたシンチレータ配列10と、前記シンチレータ配列の複数のシンチレータ素子から出力される光を受光し、電気信号に変換する光電子増倍管14と、を含む。演算処理装置18は、前記イベントについて光電子増倍管14からの電気信号の電圧波形におけるピーク値と積分電荷量を検出し、検出したピーク値と積分電荷量の比に応じて、当該電気信号が前記シンチレータ配列中のどのシンチレータ素子に放射線が入射したことに起因する電気信号かを特定する。
従来技術、競合技術の概要


癌の診断手法の一つとして、PET(Positron Emission Tomography)検査がある。このPET検査では、癌細胞に集まりやすい糖に放射性物質を結合させた検査薬を患者に投与する。そして、癌細胞に集まった検査薬中の放射性物質が陽電子崩壊を起こし、生じた陽電子が消滅する際に発生する一対のγ線(以下、消滅γ線という)を検出する。特に、この一対の消滅γ線は、180度異なる反対方向に進む。従って、検体の周囲に配置した放射線検出器で同時に入射した一対の消滅γ線の位置を検出することで、検出位置を結んだ直線上に放射性物質が存在することから、これを繰り返し測定してCT(Computed Tomography)のように再構成画像を作成することにより、癌細胞などの位置を特定することができる。



このようなPET検査装置では、患者を取り巻く空間に多数の検出器を配置し、どの検出器ペアに消滅γ線が入射したかを特定する。検出器の数が多いほど放射線検出の効率が高くなるため、多数の検出器を配置することが望ましいが、検出器の数が増えるほど同時検出イベントの処理やコストも増大するため、シンチレータと位置敏感型光電子増倍管を用いた安価なシステムが採用されることが多い。



ここで、従来のPET検出器では、多数の検出器を患者の周囲にリング状に配置しているが、患者に向かう方向(深さ方向)に対する分解能を有しておらず、位置の特定が困難である。従って、消滅γ線が検出器に対して斜め方向から入射する場合に位置分解能が低くなる。



これを解決する手段として、DOI(Depth of Interaction)検出器が提案されている。このDOI検出器では、深さ方向に複数のシンチレータを配置し、これらのシンチレータからの発光信号を識別するための工夫が施されており、深さ方向の弁別が可能となっている。したがって、斜め方向から入射する消滅γ線についての位置分解能を高くできる。

産業上の利用分野


本装置は、複数の単位シンチレータが配列されて形成されたシンチレータ配列において、どの単位シンチレータに放射線が入射したかを特定するシンチレーション光検出装置およびこれを用いた放射線検出装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
放射線が入射するイベントによって生じる発光の減衰時定数が互いに異なる複数のシンチレータ素子が配列されたシンチレータ配列と、
前記シンチレータ配列の複数のシンチレータ素子から出力される光を受光し、電気信号に変換する光電変換器と、
前記イベントについて前記光電変換器からの電気信号の電圧波形におけるピーク値と積分電荷量を検出し、検出したピーク値と積分電荷量の比に応じて、当該電気信号が前記シンチレータ配列中のどのシンチレータ素子に放射線が入射したことに起因する電気信号かを特定するように構成されている演算処理装置と、
を含む、
シンチレーション光検出装置。

【請求項2】
請求項1に記載のシンチレーション光検出装置であって、
前記シンチレータ配列は、複数のシンチレータ素子が1列に配列され、当該1列の一端のシンチレータ素子から複数のシンチレータ素子からの光が出力される、
シンチレーション光検出装置。

【請求項3】
請求項2に記載のシンチレーション光検出装置であって、
前記シンチレータ配列を複数配列し、
前記光電変換器は、個別のシンチレータ配列からの光を別々に受光して、別々の電気信号を出力し、
前記演算処理装置は、各電気信号の電圧波形におけるピーク値と積分電荷量の比に応じて、各電気信号がどのシンチレータ配列のどのシンチレータ素子に放射線が入射したことに起因する電気信号かを特定する、
シンチレーション光検出装置。

【請求項4】
請求項1~3のいずれか1つに記載のシンチレーション光検出装置であって、
前記減衰時定数が互いに異なる複数のシンチレータ素子は、賦活材の濃度が互い異なるものを含む、
シンチレーション光検出装置。

【請求項5】
請求項1~3のいずれか1つに記載のシンチレーション光検出装置であって、
前記減衰時定数が互いに異なる複数のシンチレータ素子は、シンチレータ素子を構成する材料が互いに異なるものを含む、
シンチレーション光検出装置。

【請求項6】
請求項1~3のいずれか1つに記載のシンチレーション光検出装置であって、
前記減衰時定数が互いに異なる複数のシンチレータ素子は、賦活材の濃度が互いに異なるとともに、シンチレータ素子を構成する材料が異なるものを含む、
シンチレーション光検出装置。

【請求項7】
請求項5に記載のシンチレーション光検出装置であって、
前記演算処理装置は、前記材料が異なる複数のシンチレータ素子についての出力エネルギーおよび各電気信号の電圧波形におけるピーク値と積分電荷量の比の相違を利用して、クロストークイベントを除去する、
シンチレーション光検出装置。

【請求項8】
請求項6に記載のシンチレーション光検出装置であって、
前記演算処理装置は、前記材料が異なる複数のシンチレータ素子についての出力エネルギーの相違を利用して、クロストークイベントを除去する、
シンチレーション光検出装置。

【請求項9】
放射線が入射するイベントによって生じる発光の減衰時定数が互いに異なる複数のシンチレータ素子が配列されたシンチレータ配列を複数空間的に異なる位置に配置したシンチレータ配列群と、
前記シンチレータ群の前記シンチレータ配列の複数のシンチレータ素子からそれぞれ出力される光を受光し、シンチレータ素子毎に電気信号に変換する光電変換器と、
前記イベントについて前記光電変換器からの電気信号の電圧波形におけるピーク値と積分電荷量の比に応じて、当該電気信号が前記シンチレータ配列中のどのシンチレータ素子に放射線が入射したことに起因する電気信号かを特定するとともに、放射線の入射した複数のシンチレータ素子を特定することで、放射線源の空間位置を検出するように構成されている演算処理装置と、
を含む、
放射線検出装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
  • 2G188AA02
  • 2G188BB04
  • 2G188BB05
  • 2G188BB07
  • 2G188BB15
  • 2G188CC15
  • 2G188CC18
  • 2G188CC21
  • 2G188CC26
  • 2G188DD05
  • 2G188EE01
  • 2G188EE16
  • 2G188EE25
  • 2G188EE29
  • 2G188EE39
  • 2G188FF11
  • 4C188EE02
  • 4C188FF04
  • 4C188FF07
  • 4C188FF15
  • 4C188GG09
  • 4C188GG10
  • 4C188GG16
  • 4C188GG18
  • 4C188GG20
  • 4C188JJ02
  • 4C188JJ05
  • 4C188KK01
  • 4C188KK15
  • 4C188KK29
  • 4C188KK35
画像

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JP2017538117thum.jpg
出願権利状態 公開
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