JP2010101682A - Nuclear medicine diagnosis apparatus - Google Patents
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Abstract
【課題】低製造コストの核医学診断装置の提供
【解決手段】検出器リング1は、被検体P周りの円周上に配列される複数の検出器12を具備する。複数の検出器12の各々は、被検体P内の放射性同位元素から放射された消滅ガンマ線を受けてシンチレーション光を発生する少なくとも一つのシンチレータ14と、検出器リング1の中心軸A方向に関するシンチレータ14の両端部に設けられ、シンチレーション光を受けて電気信号を発生する少なくとも二つの光電子増倍管16とを有する。シンチレータ14は、短冊形状を有し、その長手方向を中心軸A方向に一致するように配置される。シンチレータ14は、検出器1リングを中心軸A方向に複数配置する必要なく、中心軸A方向に広い撮像視野FOVを確保することができる。
【選択図】 図2Provided is a low-cost nuclear medicine diagnostic apparatus. A detector ring includes a plurality of detectors arranged on a circumference around a subject. Each of the plurality of detectors 12 receives at least one scintillator 14 that receives annihilation gamma rays emitted from the radioisotope in the subject P and generates scintillation light, and the scintillator 14 in the direction of the central axis A of the detector ring 1. And at least two photomultiplier tubes 16 that receive the scintillation light and generate electrical signals. The scintillator 14 has a strip shape and is arranged so that its longitudinal direction coincides with the direction of the central axis A. The scintillator 14 can secure a wide imaging field of view FOV in the direction of the central axis A without having to arrange a plurality of detector 1 rings in the direction of the central axis A.
[Selection] Figure 2
Description
本発明は、PET(Positron Emssion Tomography)型の核医学診断装置に関する。 The present invention relates to a nuclear medicine diagnosis apparatus of the PET (Positron Emission Tomography) type.
現在普及しているPET型の核医学診断装置において、複数の検出器が円周状に配列されてなる検出器リングは、被検体の体軸に略直交する方向に沿って複数配列されている。各検出器は、ガンマ線をシンチレーション光に変換する複数のシンチレータと、シンチレーション光を増幅して電気信号に変換する複数の光電子増倍管とを備える。光電子増倍管は、リングの中心軸方向に直交する径方向に関するシンチレータの一端部に取り付けられている。このように、PET型の核医学診断装置は、多数の光電子増倍管を必要としている。従って、PET装置の製造コストは、高額になってしまう。 In a PET-type nuclear medicine diagnostic apparatus that is currently in widespread use, a plurality of detector rings in which a plurality of detectors are arranged circumferentially are arranged in a direction substantially perpendicular to the body axis of the subject. . Each detector includes a plurality of scintillators that convert gamma rays into scintillation light, and a plurality of photomultiplier tubes that amplify the scintillation light and convert it into an electrical signal. The photomultiplier tube is attached to one end of the scintillator in the radial direction orthogonal to the central axis direction of the ring. Thus, a PET-type nuclear medicine diagnostic apparatus requires a large number of photomultiplier tubes. Therefore, the manufacturing cost of the PET apparatus becomes expensive.
本発明の目的は、低製造コストの核医学診断装置を提供すること。 An object of the present invention is to provide a low-cost nuclear medicine diagnostic apparatus.
本発明のある局面に係る核医学診断装置は、被検体周りの円周上に配列される複数の検出器を具備し、前記複数の検出器の各々は、前記被検体内の放射性同位元素から放射された消滅ガンマ線を受けてシンチレーション光を発生する少なくとも一つのシンチレータと、前記円周の中心軸方向に関する前記シンチレータの両端部に設けられ、前記シンチレーション光を受けて電気信号を発生する少なくとも二つの光電子増倍管と、を有する。 A nuclear medicine diagnostic apparatus according to an aspect of the present invention includes a plurality of detectors arranged on a circumference around a subject, and each of the plurality of detectors includes a radioisotope in the subject. At least one scintillator that generates radiated γ-rays to generate scintillation light, and at least two scintillators that are provided at both ends of the scintillator in the direction of the central axis of the circumference, and that generates electrical signals by receiving the scintillation light A photomultiplier tube.
本発明によれば、低製造コストの核医学診断装置を提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide a nuclear medicine diagnostic apparatus with a low manufacturing cost.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態に係わるPET型の核医学診断装置を説明する。 Hereinafter, a PET-type nuclear medicine diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
まず、本発明者達が指摘している、従来のPET型の核医学診断装置の問題点について詳述する。 First, the problems of the conventional PET-type nuclear medicine diagnostic apparatus pointed out by the present inventors will be described in detail.
よく知られているように、放射性同位元素には、陽電子(ポジトロン)を放出するポジトロン核種がある。被検体に投与されたポジトロン核種は、その化学的性質に応じた被検体内の特定部位に集積する。ポジトロン核種から放出された陽電子は、周囲にある電子(エレクトロン)と結合して一対の消滅ガンマ線を発生する。この一対の消滅ガンマ線は、それぞれ511keVを有し、互いに略180度反対方向に放出される。一方、核医学診断装置は、被検体の周囲にリング状に配置された複数の検出器を有している。ポジトロン核種から発生された一対の消滅ガンマ線は、一対の検出器にほぼ同時に入射する。核医学診断装置は、次々に検出器に入射した一対の消滅ガンマ線を所定の時間枠内で同時計測する。核医学診断装置は、一対の消滅ガンマ線が同時計測された場合にのみ、一対の検出器の各々における一対の消滅ガンマ線の入射位置を結ぶ直線(LOR:Line Of Response)上にポジトロン核種が存在するとみなす。核医学診断装置は、LORに関する一対の検出器からの出力信号を投影データとして収集する。核医学診断装置は、このようにして、360度分の投影データを収集する。核医学診断装置は、収集された360度分の投影データのセットに基づいて画像データを発生する。 As is well known, radioisotopes include positron nuclides that emit positrons. The positron nuclide administered to the subject accumulates at a specific site in the subject according to its chemical properties. The positrons emitted from the positron nuclide combine with surrounding electrons (electrons) to generate a pair of annihilation gamma rays. Each pair of annihilation gamma rays has 511 keV and is emitted in directions opposite to each other by approximately 180 degrees. On the other hand, the nuclear medicine diagnosis apparatus has a plurality of detectors arranged in a ring shape around the subject. A pair of annihilation gamma rays generated from positron nuclides are incident on the pair of detectors almost simultaneously. The nuclear medicine diagnosis apparatus simultaneously measures a pair of annihilation gamma rays incident on the detector one after another within a predetermined time frame. The nuclear medicine diagnostic apparatus has a positron nuclide on a straight line (LOR: Line Of Response) connecting the incident positions of a pair of annihilation gamma rays in each of the pair of detectors only when a pair of annihilation gamma rays are simultaneously measured. I reckon. The nuclear medicine diagnosis apparatus collects output signals from a pair of detectors relating to LOR as projection data. In this way, the nuclear medicine diagnostic apparatus collects projection data for 360 degrees. The nuclear medicine diagnostic apparatus generates image data based on the collected 360-degree projection data set.
図10は、従来の核医学診断装置における検出器リング100の模式的な横断面図である。図11は、従来型の検出器リング100の模式的な縦断面(図10の11―11断面)図である。図10と図11とに示すように、検出器リング100は、天板500に載置された被検体Pの体軸を中心軸Aとする円周上に配列された複数の検出器200を有している。各検出器200は、複数のシンチレータ300と複数の光電子増倍管400とを有する。光電子増倍管400は、検出器リング100の中心軸Aに直交する径方向に関するシンチレータ300の一端部に設けられている。すなわち、検出器リング100において、複数のシンチレータ300と複数の光電子増倍管400とは、同心円(同心円筒)状に配列されている。図11に示すように、この従来型の核医学診断装置において、中心軸Aに関して広い撮像視野(FOV)を確保する場合、複数の検出器リング100を中心軸A方向に沿って配置する必要があった。従って、従来型の核医学診断装置は、多数の光電子増倍管400を有するため、製造コストが高額となってしまっている。
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of a
本実施形態に係わる核医学診断装置は、低額な製造コストで、中心軸A(被検体の体軸)方向に関して広い撮像視野(FOV)を確保することができる。具体的には、本実施形態に係わる核医学診断装置の検出器リングは、特異な構造を有する複数の検出器で構成される。特異な構造により、本実施形態に係わる核医学診断装置は、一つの検出器リングを用いる場合でも、中心軸方向に関して広い撮像視野を実現することができる。また、これに伴い、光電子増倍管の数を従来構造に比して減少させることができる。従って、本実施形態に係わる核医学診断装置は、低額な製造コストで、中心軸方向に関して広い撮像視野を確保することができるのである。 The nuclear medicine diagnosis apparatus according to the present embodiment can ensure a wide imaging field of view (FOV) in the direction of the central axis A (subject's body axis) at a low manufacturing cost. Specifically, the detector ring of the nuclear medicine diagnosis apparatus according to this embodiment is composed of a plurality of detectors having a unique structure. Due to the unique structure, the nuclear medicine diagnosis apparatus according to the present embodiment can realize a wide imaging field of view in the central axis direction even when one detector ring is used. Accordingly, the number of photomultiplier tubes can be reduced as compared with the conventional structure. Therefore, the nuclear medicine diagnosis apparatus according to this embodiment can secure a wide imaging field of view in the central axis direction at a low manufacturing cost.
以下、本実施形態に係わる核医学診断装置における検出器リングと各検出器との構造について説明する。 Hereinafter, the structure of the detector ring and each detector in the nuclear medicine diagnostic apparatus according to the present embodiment will be described.
図1は、本発明の実施形態に係わるPET型の核医学診断装置が有する検出器リング1の模式的な横断面図である。図2は、検出器リング1の模式的な縦断面(図1の2―2断面)図である。図1と図2とに示すように、検出器リング1は、天板10に載置された被検体Pの体軸を中心軸Aとした円周上に配列された複数の検出器12から構成される。検出器12は、空間分解能向上のため多ければ多いほどよいが、典型的には、数十個配列される。また、検出器リング10は、一つの核医学診断装置に対して幾つ設けられてもよい。しかし、後述するように、一つの検出器リング10で中心軸方向に関して広い撮像視野を確保することができるので、光電子増倍管16の数の低減のため、一つの核医学診断装置に対して一つ設けられるのが好ましい。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a detector ring 1 included in a PET-type nuclear medicine diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic longitudinal section (section 2-2 in FIG. 1) of the detector ring 1. As shown in FIGS. 1 and 2, the detector ring 1 includes a plurality of
次に、一つの検出器12の構造について説明する。図3は、検出器12の模式的な斜視図である。図4は、検出器12の模式的なXY断面図である。図3と図4とに示すように、検出器12は、複数のシンチレータ14と複数の光電子増倍管16とを有する。
Next, the structure of one
シンチレータ14は、典型的には、短冊形状を有する。シンチレータ14は、その長手方向が検出器リング1の中心軸A方向に平行するように配置される。複数のシンチレータ14は、その厚さ方向に沿って配列される。ここで、中心軸A方向(シンチレータ14の長手方向)をX方向、シンチレータ14の配列方向(シンチレータ14の厚さ方向)をY方向、X方向とY方向とに直交する方向(シンチレータ14の幅方向)をZ方向に規定する。このXYZ直交座標系は、シンチレータ結晶14内に設定された結晶内座標系であるとする。
The
シンチレータ14のX方向に関する長さは、要求される撮像視野のX方向に関する長さに応じて決定される。シンチレータ14のX方向に関する長さは、典型的には、従来型の検出器リング100が中心軸A方向に数個分並べたときの検出器リング100群の中心軸A方向に関する長さが適当である。例えば、シンチレータ14のX方向に関する長さは、100mm〜200mm程度に設計される。シンチレータ14のY方向に関する長さは、空間解像度に応じて決定される。シンチレータ14のZ方向に関する長さは、シンチレータの実効原子番号に基づいて決定される。シンチレータ14は、例えば、NaI(ヨウ化ナトリウム)やBGO(ビスマス酸ジャーマネイト)、LSO(ケイ酸ルテチウムにセリウムを一定量添加したもの)、LaBr3:Ce、LYSO(LSOとケイ酸イットリウムの混晶)等のシンチレータ結晶により形成される。なお、シンチレータ14は、シンチレータ結晶ではなく、プラスチック等により形成されても良い。
The length of the
光電子増倍管16は、X方向に関するシンチレータ14の両端部に設けられる。シンチレータ14と光電子増倍管16とは、例えば、グリース等により接着される。なお、以下の説明においてシンチレータ14の両端部に接着される二つの光電子増倍管16を区別する場合、+X方向に接着される方を光電子増倍管161、−X方向に接着される方を光電子増倍管162と呼ぶことにする。
The
シンチレータ14の間には、反射材18が設けられる。また、シンチレータ14の表面であって、光電子増倍管16が接着されていない面にも、反射材18が取り付けられる。反射材18は、極薄の薄膜で形成される。反射材18の材料は、例えば、テフロン(登録商標)テープである。反射材18は、シンチレータ14内部を伝播するシンチレーション光を外部に漏らさないために設けられる。
A
図3と図4とに示す検出器12は、一例として、シンチレータ14を3つ有している。しかしながらこれに限定する必要はなく、一つの検出器12に設けられるシンチレータ14の数は、3つ以上であっても3つ以下であってもよい。例えば、検出器14を、一つのシンチレータ14を有する構造に設計してもよい。
The
上述のように、シンチレータ14は、一対の消滅ガンマ線が入射するとシンチレーション光を発生する。発生されたシンチレーション光は、シンチレータ14内を伝播し光電子増倍管16に到達する。光電子増倍管16に到達するシンチレーション光の光量は、シンチレータの種類と、シンチレーション光の発光位置から光電子増倍管16までの間の距離とに応じて変化する。すなわち、シンチレータ14の長さは一定なので、シンチレータ14内におけるシンチレーション光の発光位置に応じて、光電子増倍管161に到達するシンチレーション光の光量と光電子増倍管162に到達するシンチレーション光の光量との比は、変化する。具体的には、発光位置との距離が狭い光電子増倍管16は、発光位置との距離が長い光電子増倍管16に比して、受けるシンチレーション光の光量が多い。光電子増倍管16は、到達したシンチレーション光を増幅して、光量に比例した強度を有する電気信号を発生する。
As described above, the
また、シンチレーション光が発生されてから光電子増倍管16に到達するまでの時間は、シンチレータ14の種類と、シンチレーション光の発光位置から光電子増倍管16までの間の距離とに応じて変化する。すなわち、シンチレータ14内でのシンチレーション光の発光位置に応じて、光電子増倍管161による電気信号の発生時刻と光電子増倍管162による電気信号の発生時刻との差は、変化する。具体的には、発光位置との距離が狭い光電子増倍管16は、発光位置との距離が長い光電子増倍管16に比して、シンチレーション光が発生されてから電気信号を発生するまでの時間が短い。
Further, the time from when the scintillation light is generated until it reaches the
上述したように、画像再構成するには、LORを特定しなければならない。そのためには、一対の消滅ガンマ線に由来するシンチレーション光の発光位置をそれぞれ特定しなければならない。XYZ結晶内座標系で考えると発光位置は、X座標とY座標とにより規定される。 As described above, to reconstruct an image, the LOR must be specified. For this purpose, it is necessary to specify the emission positions of scintillation light derived from a pair of annihilation gamma rays. Considering the XYZ in-crystal coordinate system, the light emission position is defined by the X coordinate and the Y coordinate.
まずは、発光位置のY座標について考える。検出器12には、Y方向に関して薄い複数のシンチレータ14がY方向に沿って密接に配列されている。従って、発光位置のY座標は、シンチレーション光の発生源であるシンチレータ14、あるいは電気信号の発生源である光電子増倍管16を特定することにより、良好な空間分解能で特定できる。
First, consider the Y coordinate of the light emission position. In the
次に、発光位置のX座標について考える。検出器12には、X方向に沿ってシンチレータ14が一つしか設けられていない。それに加え、シンチレータ14は、X方向に100mm〜200mm程度という長さを有し、とても長い。そのため、シンチレーション光の発生源であるシンチレータ14あるいは電気信号の発生源である光電子増倍管16が特定できただけでは、X座標を良好な空間分解能で特定することはできない。
Next, consider the X coordinate of the light emission position. The
そこで、本実施形態に係わるPET型の核医学診断装置は、X座標を良好な空間分解能で特定するため、本実施形態に特有な2種類の特定方法の少なくとも一方を利用する。一つは、光電子増倍管161による電気信号の発生時刻と光電子増倍管162による電気信号の発生時刻との差を利用する方法である。もう一方は、光電子増倍管161に到達するシンチレーション光の光量と光電子増倍管162に到達するシンチレーション光の光量との比を利用する方法である。
Therefore, the PET-type nuclear medicine diagnostic apparatus according to this embodiment uses at least one of two types of specifying methods unique to this embodiment in order to specify the X coordinate with a good spatial resolution. One is a method that uses the difference between the generation time of the electrical signal by the
以下図5を参照しながら、シンチレーション光の発光位置のX座標の特定方法の原理について具体的に説明する。図5は、検出器リング1の縦断面図である。図5に示すように、+Z側には検出器12aが、−Z側には検出器12bが配置されているとする。検出器12aのシンチレータ14aの+X側には光電子増倍管161aが、−X側には光電子増倍管162aが取り付けられている。また、検出器12bのシンチレータ14bの+X側には光電子増倍管161bが、−X側には光電子増倍管162bが取り付けられている。シンチレータ14aとシンチレータ14bとのX方向に関する長さlは、同一である。
Hereinafter, the principle of the method for specifying the X coordinate of the emission position of the scintillation light will be described in detail with reference to FIG. FIG. 5 is a longitudinal sectional view of the detector ring 1. As shown in FIG. 5, it is assumed that the
消滅ガンマ線Raと消滅ガンマ線Rbとが発生位置P0で発生されたとする。消滅ガンマ線Raと消滅ガンマ線Rbとは、空気中においてそれぞれ光速cで進む。消滅ガンマ線Raと消滅ガンマ線Rbとは、シンチレータ14aとシンチレータ14bとにそれぞれ入射する。そして、シンチレータ14a内に入射された消滅ガンマ線Raは、時刻taにおいて発光位置Paでシンチレータと相互作用を起こし、シンチレーション光が発生される。同様にシンチレータ14b内において、時刻tbにおいて発光位置Pbでシンチレータ光が発生される。シンチレーション光は、シンチレータ14の種類等に応じて決定される蛍光時間の間発光し続ける。
It is assumed that the annihilation gamma ray Ra and the annihilation gamma ray Rb are generated at the generation position P0. The annihilation gamma ray Ra and the annihilation gamma ray Rb travel in the air at the speed of light c. The annihilation gamma ray Ra and the annihilation gamma ray Rb are incident on the
時刻taと時刻tbとは、互いに所定の時間枠(例えば6ns〜18ns程度)内に収まっており、「同時」であるとする。この発光位置Paと発光位置Pbとを結ぶ直線がLORを構成する。すなわち、LOR上のどこかに消滅ガンマ線Raと消滅ガンマ線Rbとの発生位置P0が存在するとみなすことができる。 It is assumed that the time ta and the time tb are within a predetermined time frame (for example, about 6 ns to 18 ns) and are “simultaneous”. A straight line connecting the light emission position Pa and the light emission position Pb constitutes an LOR. That is, it can be considered that the generation position P0 of the annihilation gamma ray Ra and the annihilation gamma ray Rb exists somewhere on the LOR.
発光位置Paで発生されたシンチレーション光は、シンチレータの屈折率に応じて決定される速度vでシンチレータ14a内を伝播し、光電子増倍管161aと光電子増倍管161bとに入射する。光電子増倍管161aと光電子増倍管161bとは、シンチレーション光を受光すると、受光したシンチレーション光の光量に応じた強度の電気信号を発生する。上述のように、光電子増倍管161aにおける電気信号の発生時刻と光電子増倍管162aにおける電気信号の発生時刻との差は、シンチレータ14内におけるシンチレーション光の飛行時間差(TOF情報)に依存する。ここで、発光位置Paは、光電子増倍管161aから距離l1a、光電子増倍管162aから距離l2aの所に位置しているとする。また、光電子増倍管161aは、時刻ta1において電気信号を発生し、光電子増倍管162aは、時刻ta2において電気信号を発生したとする。すると、以下の(1)式と(2)式とが成り立つ。
l=l1a+l2a ・・・(1)
l1a−l2a=v(ta1−ta2) ・・・(2)
ここで、シンチレータの長さlとシンチレーション光の速度vとは、既知である。従って、光電子増倍管161aにおける電気信号の発生時刻ta1と光電子増倍管162aにおける電気信号の発生時刻ta2との差に基づいて、距離l1aと距離l2aとを計算できる。すなわち、発光位置PaのX座標が計算できる。同様の条件で、検出器12bにおける発光位置PbのX座標も計算できる。
The scintillation light generated at the light emission position Pa propagates through the
l = l1a + l2a (1)
l1a-l2a = v (ta1-ta2) (2)
Here, the length l of the scintillator and the velocity v of the scintillation light are known. Therefore, the distance l1a and the distance l2a can be calculated based on the difference between the electrical signal generation time ta1 in the
また、光電子増倍管16が発生する電気信号の強度は、受光したシンチレーション光の光量と一定の数学的な対応関係を有する。この対応関係は、光電子増倍管16の性能に応じて決定されるものである。また、光電子増倍管16が受光したシンチレーション光の光量は、発光位置からの距離と一定の数学的な対応関係を有する。この対応関係は、シンチレータの種類に応じて決定されるものである。すなわち、光電子増倍管161aでの電気信号の強度と光電子増倍管161bでの電気信号の強度との比は、シンチレータ14a内での発光位置Paの位置に応じて決定される。従って、光電子増倍管161aの電気信号の強度と光電子増倍管162aの電気信号の強度との比に基づいて、距離l1aと距離l2aとを計算できる。すなわち、発光位置PaのX座標が計算できる。
The intensity of the electrical signal generated by the
次に、検出器リング1を備え、上述の発光位置の特定方法を利用して画像再構成を行なう本実施形態に係わる核医学診断装置の構成について説明する。図6は、本実施形態に係わる核医学診断装置20の構成を示す図である。図6に示すように、核医学診断装置20は、検出器リング1、信号処理回路3、同時計測部5、画像再構成部7、及び表示部9を備える。
Next, the configuration of the nuclear medicine diagnostic apparatus according to the present embodiment that includes the detector ring 1 and performs image reconstruction using the above-described light emission position specifying method will be described. FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of the nuclear
検出器リング1は、上述したように、中心軸を中心とした円周上に配列された複数(n個)の検出器12を有する。検出器12は、消滅ガンマ線がシンチレータ14に入射することにより発生するシンチレーション光を光電子増倍管16により光電変換することにより、消滅ガンマ線の入射を電気的に検出する。具体的には、n個の検出器12のそれぞれは、複数のシンチレータ14を有する。複数のシンチレータ14の中心軸方向に関する一端部には複数の光電子増倍管161が、他端部には複数の光電子増倍管162がそれぞれ接着されている。光電子増倍管161は、シンチレータ14からのシンチレーション光を受光すると、受光したシンチレーション光の光量に応じた強度を有する電気信号である第1出力信号を信号処理部3に出力する。同様に光電子増倍管162は、シンチレータ14からのシンチレーション光を受光すると、受光したシンチレーション光の光量に応じた強度を有する電気信号である第2出力信号を信号処理回路3に出力する。より具体的には、光電子増倍管16は、所定の微小時間間隔の間に発生した電気信号を積分し、積分値に応じた強度を有する出力信号を微小間隔毎に発生して信号処理回路3に出力する。微小間隔は、光電子増倍管161の時間分解能に依存する。なお、検出器リング1は、図示しない筐体内に埋設されている。
As described above, the detector ring 1 has a plurality (n) of
信号処理回路3は、検出器12と同数のn個の信号処理部4―1〜4―nを有する。各信号処理部4―1〜4―nは、各検出器12―1〜12―nに電気的に一対一対応に接続されている。n個の信号処理部4―1〜4―nのそれぞれは、光電子増倍管161からの第1出力信号と光電子増倍管162からの第2出力信号とを信号処理してガンマ線データを生成する。ガンマ線データは、シンチレータ14に入射した消滅ガンマ線のエネルギー値に関するエネルギーデータに、この入射消滅ガンマ線により発生されるシンチレーション光の発光位置、このシンチレーション光の発光時刻に関する情報が関連付けられたデータである。ガンマ線データは、各信号処理部4により同時計測部5に出力される。
The signal processing circuit 3 includes the same number n of signal processing units 4-1 to 4-n as the number of
以下、各信号処理部4―1〜4―nの詳細について図7を説明しながら説明する。なお、各信号処理部4―1〜4―nの構成及び機能は同一なので、各信号処理部4―1〜4―nを区別せずに信号処理部4としてまとめて説明する。図7に示すように、信号処理部4は、エネルギー計算部41、発光位置計算部43、発光時刻計算部45、及びガンマ線データ生成部47を有する。
Hereinafter, details of each of the signal processing units 4-1 to 4-n will be described with reference to FIG. Since the signal processing units 4-1 to 4-n have the same configuration and function, the signal processing units 4-1 to 4-n will be collectively described as the
エネルギー計算部41は、光電子増倍管161からの第1出力信号と光電子増倍管162からの第2出力信号とを加算する。シンチレータ14内で発生されたシンチレーション光は、二つの光電子増倍管161,162で収集される。光電子増倍管161から出力された第1出力信号と光電子増倍管162から出力された第2出力信号との加算値は、シンチレーション光の光量に依存しており、発光時刻直前における消滅ガンマ線のエネルギーを表す。この加算値をエネルギーデータと呼ぶことにする。生成されたエネルギーデータは、エネルギー計算部41によりガンマ線データ生成部47に出力される。
The
発光位置計算部43は、上述の消滅ガンマ線の発光位置の特定方法の原理に基づいて、消滅ガンマ線の発光位置を特定する。発光位置のX座標の特定方法として、上述のように、発光位置計算部43は、光電子増倍管161における第1出力信号の発生時刻と光電子増倍管162における第2出力信号の発生時刻との差に基づいて、発光位置のX座標を計算する。例えば、発光位置計算部43は、クロック発生回路を有しており、このクロック発生回路からのクロック信号により、各出力信号の発生時刻を特定することができる。各出力信号の発生時刻を特定すると発光位置計算部43は、特定した各発生時刻に基づいて発光位置のX座標を計算する。例えば、発光位置のX座標は、シンチレータ14のX方向に関する基準位置からの距離により規定される。この基準位置とは、例えば、シンチレータ14のX方向に関する中心点や、両端部のうちの一方の端部に設定される。
The light emission
他のX座標の特定方法として、発光位置計算部43は、光電子増倍管161の出力信号の出力値と光電子増倍管162の出力信号の出力値との比に基づいて、発光位置のX座標を計算してもよい。例えば、発光位置計算部43は、シンチレータ14の材料ごとに、第1出力信号の出力値と第2出力信号の出力値とを入力とし、発光位置のX座標を出力とするテーブルを記憶しておく。各光電子増倍管161,162から各出力信号を受けると、発光位置計算部43は、各出力信号をテーブルに入力し、発光位置のX座標を出力する。
As another X coordinate specifying method, the light emission
さらに他の特定方法としては、上述の二つのX座標の特定方法を組み合わせた方法により、発光位置のX座標を特定してもよい。 As another specifying method, the X coordinate of the light emission position may be specified by a method combining the above two X coordinate specifying methods.
Y座標の特定方法として、発光位置計算部43は、シンチレーション光の発生源であるシンチレータ14の位置に基づいて、発光位置のY座標を特定する。このシンチレータ14の位置は、出力信号の出力源である光電子増倍管16を一意に特定するための識別番号により規定される。出力信号の出力源である光電子増倍管161あるいは光電子増倍管162は、シンチレータ14と一対一対応しているので、出力信号の出力源である光電子増倍管16が特定されることは、シンチレーション光を発生したシンチレータ14が特定されたことと同義である。
As a method for specifying the Y coordinate, the light emission
特定された発光位置に関するデータは、発光位置計算部43により、発光時刻計算部45とガンマ線データ生成部47とに出力される。また、出力信号の発生時刻に関するデータも、発光位置計算部43により発光時刻計算部45に出力される。
Data relating to the specified light emission position is output by the light emission
発光時刻計算部45は、発光位置計算部43により計算された発光位置と各出力信号の発生時刻とに基づいてシンチレーション光の発光時刻を計算する。発光時刻に関するデータは、発光時刻計算部45によりガンマ線データ生成部47に出力される。
The light emission
ガンマ線データ生成部47は、エネルギー信号計算部41からのエネルギーデータ、発光位置計算部43からの発光位置データ、発光時刻計算部45からの発光時刻データに基づいて、ガンマ線データを生成する。ガンマ線データは、エネルギーデータに発光位置データと発光時刻データとが関連付けられたデータである。ガンマ線データは、ガンマ線データ生成部37により同時計数部5に出力される。
The gamma ray
以上で信号処理部4についての詳細説明を終了する。
Above, the detailed description about the
図6に戻り、同時計測部5、画像再構成部6、及び表示部9について説明する。
Returning to FIG. 6, the
図6に示すように、同時計測部5は、スキャン中、各信号処理部4―1〜4―nから次々に供給されるガンマ線データをリアルタイムに収集し、収集したガンマ線データの中から所定の時間枠内に収まる二つのガンマ線データを繰り返し抽出する。具体的には、同時計測部5は、収集するガンマ線データに関連付けられている発生時刻情報を参照して、互いの発生時刻の差が時間枠(例えば6ns〜18ns程度)内に収まる二つのガンマ線データを抽出する。抽出された二つのガンマ線データは、一対の検出器12により「同時」に検出された消滅ガンマ線に由来する。この一対のガンマ線データを抽出すると同時計測部5は、それぞれに関連付けられている二つの発光位置情報に基づいて、一対の消滅ガンマ線の入射方向を計算する。同時計測部5は、一対のガンマ線データのエネルギーデータの加算データに発光位置データ、発光時刻データ、入射方向データを関連付ける。このデータを投影データと呼ぶ。投影データは、同時の二つのガンマ線データが抽出される毎に同時計測部5により発生される。投影データは、同時計測部5により画像再構成部7に出力される。
As shown in FIG. 6, the
画像再構成部7は、同時計測部5から360°方向分の投影データのセットを収集すると、収集した投影データのセットに基づいてポジトロン核種の分布に関する画像データを再構成する。画像データは、画像再構成部7により表示部9に出力される。なお、画像データのノイズを減少させるため、一対の消滅ガンマ線の検出器12までの飛行時間差(TOF情報)、すなわち一対のガンマ線データのそれぞれの発光時間差を加味して画像再構成してもよい。
When the
表示部9は、画像再構成部7からの画像データを表示する。
The display unit 9 displays the image data from the
かくして、本実施形態に係わる核医学診断装置は、低製造コストで製造可能である。 Thus, the nuclear medicine diagnosis apparatus according to this embodiment can be manufactured at a low manufacturing cost.
なお、検出器14の構造は、上記実施形態のみに限定されず、種々の変形例が可能である。以下、変形例1と変形例2とにおいて、検出器の変形例を説明する。
In addition, the structure of the
(変形例1)
変形例1に係わる検出器は、DOI(Depth Of Interest)情報を利用することを目的とするDOI検出器である。図8は、変形例1に係わる検出器50の構造を示す斜視図である。図8に示すように、検出器50は、複数のシンチレータ52を有するシンチレータ群54と、シンチレータ群54のX方向に関する両端部に取り付けられた光電子増倍管56とを有している。シンチレータ52は、Y、Z方向それぞれに所定数配列されている。光電子増倍管56は、グリース等によりシンチレータ群54に接着される。シンチレータ52の間には、反射材が設けられる。また、シンチレータ52の表面であって、光電子増倍管56が接着されていない面にも、反射材が設けられる。各光電子増倍管56は、シンチレータ52内で発生したシンチレーション光を受けて、このシンチレーション光の光量に応じた強度の出力信号を発生する。
(Modification 1)
The detector according to the first modification is a DOI detector intended to use DOI (Depth Of Interest) information. FIG. 8 is a perspective view showing the structure of the
(変形例2)
変形例2に係わる検出器は、シンチレーション光をライトガイドで外部に引き出すための構造を有する。図9は、変形例2に係わる検出器60の構造を示す斜視図である。図9に示すように、検出器60は、シンチレータ62と、シンチレータのX方向に関する両端部にそれぞれ取り付けられたライトガイド64と、各ライドガイドに取り付けられた光電子増倍管66とを備える。ライトガイド64は、シンチレータ62と光電子増倍管66とを光学的に接続する。ライトガイド64の材料としては、シンチレータ62から発生されたシンチレーション光を効率良く光電子増倍管66に伝播するために、光透過性に優れたプラスチックが好適である。
(Modification 2)
The detector according to the modified example 2 has a structure for extracting scintillation light to the outside with a light guide. FIG. 9 is a perspective view showing the structure of the
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage.
また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
1…検出器リング、3…信号処理回路、4…信号処理部、41…エネルギー計算部、43…発光位置計算部、45…発光時刻計算部、47…ガンマ線データ発生部、5…同時計測部、7…画像再構成部、9…表示部、10…天板、12…検出器、14…シンチレータ、16…光電子増倍管、18…反射材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Detector ring, 3 ... Signal processing circuit, 4 ... Signal processing part, 41 ... Energy calculation part, 43 ... Light emission position calculation part, 45 ... Light emission time calculation part, 47 ... Gamma ray data generation part, 5 ... Simultaneous measurement part , 7 ... Image reconstruction unit, 9 ... Display unit, 10 ... Top plate, 12 ... Detector, 14 ... Scintillator, 16 ... Photomultiplier tube, 18 ... Reflector
Claims (5)
前記複数の検出器の各々は、
前記被検体内の放射性同位元素から放射された消滅ガンマ線を受けてシンチレーション光を発生する少なくとも一つのシンチレータと、
前記円周の中心軸方向に関する前記シンチレータの両端部に設けられ、前記シンチレーション光を受けて電気信号を発生する少なくとも二つの光電子増倍管と、
を有する核医学診断装置。 Comprising a plurality of detectors arranged on a circumference around the subject;
Each of the plurality of detectors is
At least one scintillator that receives annihilation gamma rays emitted from radioisotopes in the subject and generates scintillation light;
At least two photomultiplier tubes that are provided at both ends of the scintillator with respect to the central axis direction of the circumference and generate electrical signals by receiving the scintillation light;
A nuclear medicine diagnostic apparatus.
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