專利名稱：核醫(yī)學(xué)診斷裝置的放射線檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及核醫(yī)學(xué)診斷裝置的放射線檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
歷來一直提供有將使用放射性同位素(以下有時(shí)略稱為“RI”)標(biāo)記的藥劑投入到被檢體內(nèi)，根據(jù)放射線檢測(cè)部件對(duì)從該RI放射的伽馬射線的檢測(cè)和計(jì)測(cè)結(jié)果，將被檢體內(nèi)的RI分布的情況圖形化的核醫(yī)學(xué)診斷裝置。特別是，作為將上述圖像作為三維分布圖像(斷層像)拍攝的裝置或部件的SPECT(單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層顯像儀)裝置已廣為人知。利用這種圖像，裝置使用者或手術(shù)者，無需外科部件就可以確認(rèn)被檢體內(nèi)部的情況(比如病變部、血流量、脂肪酸代謝量等)。
另外，涉及在具備多個(gè)上述放射線檢測(cè)部件的同時(shí)，利用正電子放射性核素作為上述放射性同位素，在正電子和電子結(jié)合消滅之際在180度方向上放出的伽馬射線再由上述多個(gè)放射線檢測(cè)部件同時(shí)檢測(cè)(同時(shí)計(jì)數(shù)測(cè)定，或伽馬射線的符合采集)的進(jìn)行圖像化的PET(正電子發(fā)射斷層顯像儀)裝置也為人所知。另外，可在同一系統(tǒng)中實(shí)施該P(yáng)ET和上述SPECT的所謂“SPECT/PET兼用裝置”也為人所知。
順便說一下，在上述裝置中，通常，通過設(shè)定適當(dāng)?shù)哪芰糠秶?或能量窗口)，可以只采集具有該范圍內(nèi)的能量的伽馬射線。此處，比如，設(shè)定“康普頓邊沿以沿上的能量”等作為上述適當(dāng)?shù)哪芰糠秶?，采集與此相當(dāng)?shù)娜抠ゑR射線，已成為圖像化的基礎(chǔ)。這樣一來，就可以以產(chǎn)生光電效果的伽馬射線作為圖像化之際的主要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)了。
但是，上述放射線檢測(cè)部件，是一種基本上具有在接受伽馬射線的入射，反映其入射位置及能量的同時(shí)，將其變換為(容易取得的)電信號(hào)的功能的裝置，作為其具體形態(tài)，可大致分為“閃爍室”和“半導(dǎo)體檢測(cè)器”兩種。
所謂的閃爍室，是以閃爍體(比如由NaI晶體及BGO及LSO等構(gòu)成)以及光電倍增器管(PMT)為主構(gòu)成的。利用此裝置，將入射到閃爍體上的伽馬射線變更為光信號(hào)，再將此光信號(hào)利用光電倍增管變換為電信號(hào)。另一方面，所謂的半導(dǎo)體檢測(cè)器，是將多個(gè)在伽馬射線入射時(shí)會(huì)產(chǎn)生電荷(即產(chǎn)生電信號(hào))的半導(dǎo)體檢測(cè)元件(比如CdTe及CdZnTe等)離散地排列在平面上(矩陣狀)的結(jié)構(gòu)。
但是，在上述的核醫(yī)學(xué)診斷裝置中，一般存在下述問題。即，需要提高上述放射線檢測(cè)部件的伽馬射線采集效率。之所以這樣說是因?yàn)檫@一伽馬射線采集結(jié)果是上述圖像化的基礎(chǔ)，為了保證其畫質(zhì)及正確性，這一采集效率一般是越高越好。
這一點(diǎn)，在利用上述閃爍室作為放射線檢測(cè)部件的情況下，在其閃爍體由BGO及LSO等構(gòu)成的情況，由于其對(duì)伽馬射線的阻止能力比較高，入射的大部分伽馬射線在該閃爍體內(nèi)引起光電效應(yīng)，可毫無遺漏地采集伽馬射線(就是說，在閃爍體中能給出全部能量)，可以說問題很少。
可是，在使用上述半導(dǎo)體檢測(cè)器的情況下，其阻止能力與上述閃爍體相比比較低，入射的伽馬射線多數(shù)不與檢測(cè)元件相互作用而穿過。并且，不但會(huì)未向檢測(cè)元件提供任何能量而穿過，還會(huì)引起康普頓散射之后穿過或引起康普頓散射之后引起光電效應(yīng)。就是說，在利用半導(dǎo)體檢測(cè)器的情況下，一般很難將全部伽馬射線的能量給予檢測(cè)元件，所以，由于伽馬射線的采集效率低下，也影響了其圖像的質(zhì)量。另外，如如要解決這種不方便，提高阻止能力，而使半導(dǎo)體檢測(cè)元件的厚度增大，則康普頓散射會(huì)發(fā)生多次，就不能確定其入射位置了。
另外，即使是使用上述閃爍室，在由NaI等構(gòu)成其閃爍體的情況下，由于其阻止能力一般很低，也還是可能發(fā)生與上述同樣的問題。
順便說一下，這樣的情況在伽馬射線能量高的情況下就更成為問題。于是，認(rèn)識(shí)到在這種情況下，提高該高能伽馬射線的采集效率，就如本文開頭所述，與閃爍室及半導(dǎo)體檢測(cè)器沒什么關(guān)系，而成為一般的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述情況而提出的發(fā)明，其目的在于提供一種在放射線檢測(cè)部件中可使高能伽馬射線的采集效率提高的核醫(yī)學(xué)診斷裝置的放射線檢測(cè)裝置。
本發(fā)明為解決上述問題，采用了以下的部件。
即，第1項(xiàng)發(fā)明記載的核醫(yī)學(xué)診斷裝置的放射線檢測(cè)裝置的特征在于，在具有利用多個(gè)放射線檢測(cè)單元檢測(cè)被檢體內(nèi)的放射性同位素發(fā)出的伽馬射線的放射線檢測(cè)部件的核醫(yī)學(xué)診斷裝置的放射線檢測(cè)裝置中，使上述放射線檢測(cè)部件成為在區(qū)別并采集給出規(guī)定能量的伽馬射線的同時(shí)也區(qū)別并采集在上述放射線檢測(cè)部件內(nèi)一度經(jīng)過康普頓散射之后產(chǎn)生了光電效應(yīng)的伽馬射線的放射線檢測(cè)部件。
另外，第2項(xiàng)發(fā)明記載的核醫(yī)學(xué)診斷裝置的放射線檢測(cè)裝置的特征在于，在具有兩個(gè)以上利用多個(gè)放射線檢測(cè)單元檢測(cè)被檢體內(nèi)的放射性同位素發(fā)出的伽馬射線的放射線檢測(cè)部件的核醫(yī)學(xué)診斷裝置的放射線檢測(cè)裝置中，上述伽馬射線是正電子和電子結(jié)合之際在180度方向上發(fā)出的伽馬射線，在上述兩個(gè)放射線檢測(cè)部件中，在同時(shí)檢測(cè)該伽馬射線者同時(shí)實(shí)施計(jì)數(shù)采集的情況下，使上述放射線檢測(cè)部件成為在區(qū)別并采集給出規(guī)定能量的伽馬射線的同時(shí)也區(qū)別并采集在上述放射線檢測(cè)部件內(nèi)一度經(jīng)過康普頓散射之后，產(chǎn)生了光電效應(yīng)的伽馬射線的放射線檢測(cè)部件。
另外，第3項(xiàng)發(fā)明記載的核醫(yī)學(xué)診斷裝置的放射線檢測(cè)裝置的特征在于，在第1項(xiàng)或第2項(xiàng)發(fā)明記載的相同裝置中，上述放射線檢測(cè)部件是半導(dǎo)體檢測(cè)器。
另外，第4項(xiàng)至第7項(xiàng)發(fā)明記載的核醫(yī)學(xué)診斷裝置的放射線檢測(cè)裝置的特征在于，分別在第2項(xiàng)發(fā)明記載的相同裝置中，在由上述伽馬射線，在相鄰的上述放射線檢測(cè)單元中分別引起上述康普頓散射及上述光電效應(yīng)的情況下，使該伽馬射線成為上述同時(shí)計(jì)數(shù)采集的對(duì)象(第4項(xiàng)發(fā)明)；通過確認(rèn)通過上述康普頓散射及上述光電效應(yīng)給予上述放射線檢測(cè)單元的能量，確定該伽馬射線在上述放射線檢測(cè)部件中的入射位置(第5項(xiàng)發(fā)明)；在將上述放射線檢測(cè)單元?jiǎng)澐譃槎鄠€(gè)組的同時(shí)對(duì)該每個(gè)組實(shí)施上述區(qū)別(第6項(xiàng)發(fā)明)；以及在同時(shí)計(jì)測(cè)采集經(jīng)康普頓散射的伽馬射線的時(shí)候，以伽馬射線的能量為166keV～300keV的范圍的放射線檢測(cè)單元為伽馬射線的入射位置(第7項(xiàng)發(fā)明)。
另外，第8項(xiàng)發(fā)明記載的核醫(yī)學(xué)診斷裝置的放射線檢測(cè)裝置的特征在于，在具有利用多個(gè)放射線檢測(cè)單元檢測(cè)被檢體內(nèi)的放射性同位素發(fā)出的伽馬射線的放射線檢測(cè)部件的核醫(yī)學(xué)診斷裝置的放射線檢測(cè)裝置中，具有選擇上述兩個(gè)放射線檢測(cè)單元同時(shí)檢測(cè)出的兩個(gè)伽馬射線的同時(shí)判斷部件和在該兩個(gè)伽馬射線的能量的相加值等于規(guī)定值的情況下區(qū)別該兩個(gè)伽馬射線的相加能量區(qū)別部件。
還有，第9項(xiàng)～第16項(xiàng)發(fā)明的特征在于具有使以與前述第1項(xiàng)～第8項(xiàng)發(fā)明相對(duì)應(yīng)的各構(gòu)成有效實(shí)行的各步驟為特征的各放射線檢測(cè)方法。
另外，本發(fā)明還提供一種核醫(yī)學(xué)診斷裝置，其特征在于包括檢測(cè)從被檢體內(nèi)的放射性同位素釋放的伽馬射線，輸出電信號(hào)的第一、第二放射線檢測(cè)器；根據(jù)能量而分別辨別從上述第一放射線檢測(cè)器輸出的電信號(hào)的第一能量辨別部件；根據(jù)伽馬射線入射到上述第一放射線檢測(cè)器的符合，而從由上述第一放射線檢測(cè)器輸出的電信號(hào)中判斷出因康普頓散射現(xiàn)象而產(chǎn)生的成對(duì)的電信號(hào)的第一同時(shí)判斷部件；將由上述第一同時(shí)判斷部件判斷出的一對(duì)電信號(hào)進(jìn)行相加，根據(jù)能量分別辨別相加后的電信號(hào)的第一相加能量辨別部件；根據(jù)能量，分別辨別從上述第二放射線檢測(cè)器輸出的電信號(hào)的第二能量辨別部件；根據(jù)伽馬射線入射到上述第二放射線檢測(cè)器的符合，而從由上述第二放射線檢測(cè)器輸出的電信號(hào)中判斷出因康普頓散射現(xiàn)象而產(chǎn)生的成對(duì)的電信號(hào)的第二同時(shí)判斷部件；將由上述第二同時(shí)判斷部件判斷出的一對(duì)電信號(hào)進(jìn)行相加，根據(jù)能量分別辨別相加后的電信號(hào)的第二相加能量辨別部件；根據(jù)上述第一能量辨別部件和第一相加能量辨別部件的輸出、上述第二能量辨別部件和第二相加能量辨別部件的輸出，判斷伽馬射線入射到上述第一放射線檢測(cè)器和伽馬射線入射到上述第二放射線檢測(cè)器的符合的第三同時(shí)判斷部件；根據(jù)上述第三同時(shí)判斷部件的判斷結(jié)果，產(chǎn)生表示上述放射性同位素的空間分布的圖像的圖像產(chǎn)生部件。


圖1為展示本發(fā)明的實(shí)施例的核醫(yī)學(xué)診斷裝置的放射線檢測(cè)裝置(以下簡(jiǎn)稱為核醫(yī)學(xué)診斷裝置)的構(gòu)成例的概要圖。
圖2為展示圖1所示的伽馬射線能量區(qū)別部件的構(gòu)成例的概要圖。
圖3為展示本實(shí)施例的伽馬射線采集的處理流程的流程圖。
圖4為說明康普頓散射現(xiàn)象的說明圖。
圖5為展示伽馬射線對(duì)的能譜的曲線圖，橫軸為能量值，縱軸為康普頓數(shù)(計(jì)數(shù)值)。
圖6為說明在伽馬射線在放射線檢測(cè)部件中一度經(jīng)過康普頓散射之后引起光電效應(yīng)的情況的說明圖。
圖7為展示與圖2所示的不同的伽馬射線能量區(qū)別部件的構(gòu)成例的概要圖。
圖8為展示在將放射線檢測(cè)部件的檢測(cè)元件劃分為多個(gè)組的同時(shí)該各組具有能量區(qū)別部件的構(gòu)成例的概要圖。
圖9為展示設(shè)置3臺(tái)放射線檢測(cè)部件的情況的構(gòu)成例的概要圖。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例1予以說明。圖1為展示本發(fā)明的實(shí)施例的核醫(yī)學(xué)診斷裝置的放射線檢測(cè)裝置的構(gòu)成例的概要圖。在圖1中，核醫(yī)學(xué)診斷裝置的構(gòu)成包括放射線檢測(cè)部件(放射線檢測(cè)部件)1，伽馬射線能量區(qū)別部件2，符合判定部件3，數(shù)據(jù)采集部件4，圖像生成部件5以及圖像存儲(chǔ)器6。
放射線檢測(cè)部件1，其整體概貌為平板狀形態(tài)，是由多個(gè)半導(dǎo)體檢測(cè)元件12(在本發(fā)明中稱為“放射線檢測(cè)單元”，以下稱其為“檢測(cè)元件”)在圖1所示的XY平面上離散地以矩陣狀排列構(gòu)成的。
另外，本實(shí)施例的放射線檢測(cè)部件1，如圖1所示，在床臺(tái)上的床板PL上橫臥的被檢體P的周圍有兩臺(tái)(參照?qǐng)D中的符號(hào)1A及1B，兩個(gè)都具有同一構(gòu)成)對(duì)向設(shè)置。利用這兩臺(tái)放射線檢測(cè)部件1A及1B，可以解消后述的PET采集。此外，這些放射線檢測(cè)部件1A及1B的整體，由圖中未展示的轉(zhuǎn)動(dòng)臂支持，可以在被檢體P的周圍按照?qǐng)D中箭頭A所示轉(zhuǎn)動(dòng)。
檢測(cè)元件12，是用來接受投與上述被檢體P內(nèi)的放射性同位素發(fā)出的伽馬射線將其直接變換為電信號(hào)的裝置。此電信號(hào)，包含分別表示其由來的上述伽馬射線是在放射線檢測(cè)部件1A或1B的哪一個(gè)位置中檢知的(換言之，是在“哪一個(gè)”檢測(cè)元件12中檢知的)，還有，該伽馬射線具有如何的能量的位置信息及能量信息。
更具體說，比如，可以使用化合物半導(dǎo)體碲化鎘(CdTe)等作為上述檢測(cè)元件12。還有，檢測(cè)元件12的大小，比如對(duì)于伽馬射線的入射面積可為1.6mm×1.6mm等等。另外，在本發(fā)明中，也可以使用化合物半導(dǎo)體CdZnTe作為檢測(cè)元件12。另外，為了取出上述電信號(hào)，在檢測(cè)元件12中設(shè)置圖中未展示的電極，這可以是，比如，鉑和銦的肖特基結(jié)構(gòu)的器件等，鉑側(cè)為施加高壓用的電極，銦側(cè)為取出信號(hào)用的電極等等。此外，在配置的多個(gè)檢測(cè)元件12的各個(gè)元件之間，設(shè)置有圖中未展示的絕緣片等。另外，這些檢測(cè)元件12每一個(gè)上都附帶有電荷放大器和波形成形器(圖中都未展示)，上述電信號(hào)通過這些電路輸出。
利用這種半導(dǎo)體檢測(cè)器，與使用閃爍體的裝置不同，可以從伽馬射線直接得到電信號(hào)，并且特別是，由于檢測(cè)元件12的形成容易小型化(就是高集成化)，其本質(zhì)的分解能，即所謂的intrinsic分解能，可以很高。
還有，在圖1中，伽馬射線能量區(qū)別部件2，如上所述，與放射線檢測(cè)部件1設(shè)置2臺(tái)相對(duì)應(yīng)，分別各設(shè)置2組(A及B)。另外，此伽馬射線能量區(qū)別部件2A及2B的具體構(gòu)成，如圖2所示，包括時(shí)標(biāo)部件21，坐標(biāo)檢測(cè)部件22，能量區(qū)別部件23和同時(shí)判斷部件24以及能量區(qū)別部件25。從示于圖1的伽馬射線能量區(qū)別部件2A及2B發(fā)出的兩個(gè)信號(hào)(單純能量區(qū)別或相加能量區(qū)別)，相應(yīng)于通過能量區(qū)別部件23，或通過同時(shí)判斷部件24及能量區(qū)別部件25的哪一個(gè)而取得。
在圖2中，時(shí)標(biāo)部件21，對(duì)于從放射線檢測(cè)部件1A及1B輸出來的電信號(hào)，刻上在放射線檢測(cè)部件1A及1B上是“何時(shí)”檢知的(＝檢知時(shí)間)。另外，坐標(biāo)檢測(cè)部件22，確定成為該電信號(hào)的由來的伽馬射線是入射到放射線檢測(cè)部件1A及1B中的“哪一個(gè)”檢測(cè)元件12的，即抽出位置信息。
能量區(qū)別部件23，判定包含于上述電信號(hào)中的能量信息是否在預(yù)先規(guī)定的能量范圍內(nèi)，在判斷是在該范圍內(nèi)的情況，就發(fā)送與該伽馬射線的能量成比例的能量信號(hào)(單純能量區(qū)別信號(hào)，參照?qǐng)D1)，在判斷為否的情況，不發(fā)送任何信號(hào)。另外，此處所說的“能量范圍”，比如關(guān)于能量值，為最小值和最大值，或最小值(或最大值)和以該最小值(或該最大值)為一端的通過指定規(guī)定的幅度等可以由裝置使用者確定的。另外，此能量范圍可以指定多個(gè)，具體說，如后面所述，可設(shè)定“康普頓邊沿以上的能量”等。
另外，能量區(qū)別部件25，在從放射線檢測(cè)部件1A及1B任何一方的任意兩個(gè)檢測(cè)元件12輸出的電信號(hào)，由同時(shí)判斷部件24認(rèn)識(shí)到是“同時(shí)”輸出的情況(＝認(rèn)識(shí)到在該兩個(gè)檢測(cè)元件12中伽馬射線是同時(shí)檢測(cè)的情況)，在選定這兩個(gè)電信號(hào)的同時(shí)將該兩個(gè)電信號(hào)的能量信息相加，在其等于規(guī)定的能量值(規(guī)定值)的情況，就發(fā)送與該兩個(gè)伽馬射線的能量成比例的能量信號(hào)(相加能量區(qū)別信號(hào)，參照?qǐng)D1)，在判斷為否的情況，不發(fā)送任何信號(hào)。
另外，關(guān)于能量區(qū)別部件25的作用將在后面詳述。另外，能量區(qū)別部件23及能量區(qū)別部件25中任何一個(gè)都不通過的數(shù)據(jù)，如圖2所示，將予以廢棄。
返回圖1。符合判定部件3，就通過上述伽馬射線能量區(qū)別部件2A及2B的各個(gè)信號(hào)，選擇由時(shí)標(biāo)部件21刻印的檢知時(shí)間在放射線檢測(cè)部件1A及1B的各個(gè)中是“同時(shí)”的信號(hào)并將此選擇的數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)采集部件4。另外，此處所謂的“同時(shí)”，比如，相當(dāng)于上述檢知時(shí)間的差為大約“10ns”的情況。在數(shù)據(jù)采集部件4中，將發(fā)送來的作為伽馬射線數(shù)據(jù)隨時(shí)累積。就是說，在本實(shí)施例中，通過上述時(shí)標(biāo)部件21及符合判定部件3，對(duì)于由2組的放射線檢測(cè)部件1A及1B檢知的伽馬射線進(jìn)行所謂的“符合(coincidence)采集”。另外，未認(rèn)定為同時(shí)的數(shù)據(jù)，如圖1所示，將予以廢棄。
圖像生成部件5，根據(jù)在上述數(shù)據(jù)采集部件4累積的伽馬射線數(shù)據(jù)，生成關(guān)于被檢體P內(nèi)的RI分布的平面像，并且重構(gòu)斷層像，圖像存儲(chǔ)器6，將這些生成的或重構(gòu)的平面像或斷層像存儲(chǔ)。另外，圖中未展示，在圖像存儲(chǔ)器6以后連接圖像顯示部等，將存儲(chǔ)于圖像存儲(chǔ)器6中的圖像顯示。
下面說明上述構(gòu)成的核醫(yī)學(xué)診斷裝置的作用效果。另外，本發(fā)明，是進(jìn)行PET采集的情況，其特征在于不是像通常那樣只根據(jù)引起光電效應(yīng)的伽馬射線形成圖像，在入射到放射線檢測(cè)部件1A及1B的伽馬射線中，一度經(jīng)過康普頓散射并引起光電效應(yīng)的伽馬射線的數(shù)據(jù)也利用于圖像化，所以下面就以此點(diǎn)為中心進(jìn)行說明。
首先，如圖3的步驟S1，開始采集從投與被檢體P的正電子核素放射性同位素RI(比如11C13N等)發(fā)射的伽馬射線(＝裝置使用者給出采集開始指令)，進(jìn)入伽馬射線采集模式。此伽馬射線，在正電子和電子結(jié)合消滅之際在互相正相反的方向(180度方向)上放出伽馬射線對(duì)(參照?qǐng)D1中從被檢體P內(nèi)的放射性同位素RI伸出的虛線)。由于此伽馬射線的發(fā)射，在放射線檢測(cè)部件1或其檢測(cè)元件12內(nèi)和該伽馬射線之間，產(chǎn)生光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)及電子對(duì)生成三種相互作用。
另外，作為現(xiàn)在敘述的伽馬射線采集開始的前提，裝置使用者，可以設(shè)定應(yīng)該采集的伽馬射線的能量范圍(或能量窗口)，采集時(shí)間及采集計(jì)數(shù)等。另外，在下面，就設(shè)定“康普頓邊沿以上的能量”作為上述能量范圍，即能量區(qū)別部件23的采集對(duì)象范圍的情況展開說明。
順便說一下，所謂的上述“康普頓邊沿”，具體說具有如下所述的意味。首先，所謂“康普頓效應(yīng)”，如圖4所示，檢測(cè)元件12內(nèi)的電子E和入射的伽馬射線G發(fā)生彈性碰撞電子E發(fā)出為一方，是伽馬射線G散射(圖中Gs)現(xiàn)象。此時(shí)，由伽馬射線G將能量Ee給予電子E。就是說，檢測(cè)的上述電信號(hào)是與此能量Ee成比例。此時(shí)，眾所周知，由于圖示系統(tǒng)的動(dòng)量及能量守恒，導(dǎo)入散射角θ，可表示為Ee＝E/(1+mec2/E(1-cosθ)) ...(1)其中的me。是電子的靜止質(zhì)量，c是光速。
但是，在上述式(1)中，散射角θ是180度的情況，即在圖4中，伽馬射線G，如符號(hào)Gb所示，在背散射的情況，cosθ＝-1，能量Ee為最大值，以Ee max表示。有時(shí)，此最大能量Ee max，一般，稱為“康普頓邊沿”，從式(1)可得Ee max＝E/(1+mec2/2E) ...(2)從上述可知，通過將能量范圍劃分為“康普頓邊沿以上的能量”，可以忽視由于康普頓效應(yīng)給予檢測(cè)元件12的能量，就是說，可能獲得以伴隨光電效應(yīng)的產(chǎn)生的光電峰為主的能譜。樓外，這一點(diǎn)，不外是在本發(fā)明中所說的“對(duì)于放射線檢測(cè)部件以給出規(guī)定的能量的伽馬射線為采集對(duì)象”。
再返回圖3。如開始關(guān)于伽馬射線的數(shù)據(jù)采集，各放射線檢測(cè)部件1A及1B的檢測(cè)元件12檢知的伽馬射線，如圖3步驟S2所示，由于該檢測(cè)元件12的作用，變換為包含其入射的位置信息及能量信息的電信號(hào)。于是，此電信號(hào)，如圖3步驟S3所示，在送到時(shí)標(biāo)部件21將檢知時(shí)間刻印之后，如圖3步驟S4所示，送到坐標(biāo)檢測(cè)部件22將該伽馬射線G的位置信息抽出。
之后，在圖3的步驟5中，在能量區(qū)別部件23中，判斷該伽馬射線G的能量是否是上述預(yù)先設(shè)定的能量范圍，即在“康普頓邊沿以上的能量”內(nèi)。此處，在判斷該伽馬射線的能量在上述能量范圍內(nèi)的情況，由符合判定部件3判定在上述中刻印的檢知時(shí)間，在放射線檢測(cè)部件1A及1B的各個(gè)中是否相等，即是否是“同時(shí)”檢知的(圖3步驟S7)。于是，在判斷為“不同時(shí)”的情況，就將該數(shù)據(jù)廢棄(圖3步驟S81)，在判斷為“是同時(shí)”的情況，就將該數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)采集部件4(圖3步驟S82)。
另一方面，在圖3步驟S6中，對(duì)放射線檢測(cè)部件1A及1B的任何一個(gè)的任意兩個(gè)檢測(cè)元件12，在同時(shí)輸出的電信號(hào)中，由能量區(qū)別部件25，判定這些能量相加值是否等于預(yù)先設(shè)定的“規(guī)定值”。另外，認(rèn)識(shí)為同時(shí)輸出的電信號(hào)，在圖3的步驟6以前，在同時(shí)判斷部件24中，根據(jù)由時(shí)標(biāo)部件21刻印的檢知時(shí)間選定。
此處，上述所謂的“規(guī)定值”，在本實(shí)施例中，根據(jù)下面的背景設(shè)定。首先，一般，在本實(shí)施例的伽馬射線對(duì)中，其能譜，可得到如圖5所示的結(jié)果。在此圖中繪出了可在該伽馬射線固有的能量值511keV附近看到的光電峰P1，還有由于1次～4次的康普頓散射可觀察到的譜線S1～S4，以及可同時(shí)觀察到這些譜線S1～S4的情況的譜線S等。另外，在能量值340keV附近的看起來像是“壁”的部位，是上述的康普頓邊沿(圖中符號(hào)為CE)(即Ee max≌340)。順便說，由此圖可知，在上述能量區(qū)別部件23中，明顯地可以看出，主要是采集參與光電峰P1的伽馬射線。
但是，入射到檢測(cè)元件12的伽馬射線，如上所述，與該檢測(cè)元件12發(fā)生光電效應(yīng)、康普頓散射等相互作用，在本實(shí)施例中，其中特別令人注目的是在一度經(jīng)過康普頓散射之后產(chǎn)生光電效應(yīng)的伽馬射線?？烧J(rèn)為，在這種伽馬射線中，比如，如圖6所示，在放射線檢測(cè)部件1A及1B上的一個(gè)檢測(cè)元件121中完成康普頓散射之后，在“別個(gè)”檢測(cè)元件122中產(chǎn)生光電效應(yīng)的情況等。
于是，在這種情況，對(duì)上述檢測(cè)元件121，給予康普頓邊沿CE以下的能量Ee，對(duì)于上述別個(gè)檢測(cè)元件122，由于剝奪上述能量Ee的散射伽馬射線Gs(參照?qǐng)D6)，給予伴隨光電效應(yīng)的能量。所以，如現(xiàn)在假設(shè)圖6所示的檢測(cè)元件121的康普頓散射是背散射，在上述別個(gè)檢測(cè)元件122中，可觀察到從伽馬射線G的能量值大約511keV減去康普頓邊沿CE的能量值大約340keV的能量值，即“171keV附近”的能量值。
由此，結(jié)果可以如下這樣說。就是說，如果在放射線檢測(cè)部件1A或1B的任何一方的任意兩個(gè)檢測(cè)元件12中觀察到的能量信息的相加值在511keV附近(并且在一方的檢測(cè)元件中在171keV，則可以推定存在上述的檢測(cè)元件121和別個(gè)檢測(cè)元件122。換言之，可以推定存在一度經(jīng)過康普頓散射之后產(chǎn)生光電效應(yīng)的伽馬射線。就是說，上述的所謂“規(guī)定值”意味著“511keV附近”，在本實(shí)施例中，參與這個(gè)的伽馬射線也成為為了成為圖像化的基礎(chǔ)而采集的對(duì)象。另外，在圖5中，展示的確可以觀察到在171keV附近的峰P2。
另外，因?yàn)榭灯疹D邊沿CE，如參照?qǐng)D4所說明的，是伽馬射線G在康普頓散射的情況喪失的(＝給予電子E的)最大能量(＝Ee max)，所以無論產(chǎn)生任何康普頓散射現(xiàn)象，可能可以觀察到圖5所示的峰P2的能量值不會(huì)在171(＝511-“340附近)keV附近以下。現(xiàn)在所講的171keV附近的“附近”，根據(jù)上述的事情，可以大概劃分出最佳范圍。另外，關(guān)于此“附近”最好是參照后述。
另外，在此種情況，因?yàn)閺纳鲜鰞蓚€(gè)檢測(cè)元件12(圖6中的檢測(cè)元件121及122)“同時(shí)”檢測(cè)電信號(hào)，該伽馬射線的放射線檢測(cè)部件1A及1B的入射位置的確定可如下進(jìn)行。即，確認(rèn)在上述兩個(gè)檢測(cè)元件12中觀察到的能量值(＝給予的能量值)，也可以將其中的“觀察不到”峰P2一方的檢測(cè)元件12，即觀察到康普頓邊沿CE附近的能量值的檢測(cè)元件12(圖6中檢測(cè)元件121)確定為該入射位置。另外，因此，對(duì)于能量區(qū)別部件25，如圖3所示，從坐標(biāo)檢測(cè)部件22發(fā)送關(guān)于上述兩個(gè)檢測(cè)元件12的位置坐標(biāo)數(shù)據(jù)，根據(jù)該數(shù)據(jù)及上述的考慮，在能量區(qū)別部件25中確定入射位置(坐標(biāo))。
在圖3步驟S6或圖2的能量區(qū)別部件25中，實(shí)施以上說明的運(yùn)算。于是，這樣區(qū)別的數(shù)據(jù)，和經(jīng)過上述能量區(qū)別部件23的數(shù)據(jù)一樣地發(fā)送到符合判定部件3，對(duì)放射線檢測(cè)部件1A及1B的各個(gè)判定是否是“同時(shí)”檢測(cè)(＝符合)(圖3的步驟S7)，并根據(jù)此判定向數(shù)據(jù)采集部件4發(fā)送數(shù)據(jù)(圖3的步驟S82)，或是執(zhí)行廢棄(圖3的步驟S81)。
結(jié)果，在本實(shí)施例中，在放射線檢測(cè)部件1A及1B的一方或雙方，也可能將一度經(jīng)過康普頓散射之后產(chǎn)生光電效應(yīng)的伽馬射線作為采集對(duì)象。更具體說，在本實(shí)施例中，進(jìn)行依照下面三個(gè)模式的符合采集。
就是說，第一，在放射線檢測(cè)部件1A(或1B)中產(chǎn)生光電效應(yīng)的同時(shí)，在放射線檢測(cè)部件1B(或1A)中“也”產(chǎn)生光電效應(yīng)，并且，這些是同時(shí)檢測(cè)的伽馬射線；第二，在放射線檢測(cè)部件1A(或1B)中一度經(jīng)過康普頓散射產(chǎn)生光電效應(yīng)的同時(shí)，在放射線檢測(cè)部件1B(或1A)中“也”一度經(jīng)過康普頓散射產(chǎn)生光電效應(yīng)，并且，這些是同時(shí)檢測(cè)的伽馬射線；于是第三，在放射線檢測(cè)部件1A或1B中一度經(jīng)過康普頓散射產(chǎn)生光電效應(yīng)，并且，這些是同時(shí)檢測(cè)的伽馬射線。
另外，在上述中，規(guī)定值設(shè)定為“511keV附近”，能量區(qū)別部件25的區(qū)別，記載的是根據(jù)兩個(gè)檢測(cè)元件12同時(shí)輸出的能量信息輸出的相加值是否與該規(guī)定值一致進(jìn)行，但更實(shí)際的是，就規(guī)定“值”來說，使其具有一定程度的幅度是現(xiàn)實(shí)的，并且實(shí)用。
比如，在兩個(gè)檢測(cè)元件12的一方中，觀察到“從166keV至350keV”的能量，在另一方中，，觀察到“從330keV至526keV”的能量，在此情況，可能使其通過能量區(qū)別部件25。就是說，在此情況，上述的規(guī)定值具有“496～876keV”的幅度，觀察到的能量信息的相加值存在于該幅度范圍內(nèi)時(shí)，就通過能量區(qū)別部件25。另外，在現(xiàn)在敘述的示例中，后者，即觀察到“從330keV至526keV”能量值的一方，是康普頓散射產(chǎn)生的檢測(cè)元件，而前者，即觀察到“從166keV至350keV”的能量值的一方，是在上述康普頓散射之后產(chǎn)生的光電效應(yīng)的檢測(cè)元件是不必說的。另外，上面敘述過若干次的所謂的“附近”的概念中也包含這種事情。
之后，將上述的伽馬射線采集一直進(jìn)行到完了(圖3的步驟S9)。是否采集完了，參照預(yù)先設(shè)定的上述采集時(shí)間或采集計(jì)數(shù)決定。并且根據(jù)情況，也有根據(jù)裝置使用者的直接指令中途結(jié)束采集的時(shí)候。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施例的核醫(yī)學(xué)診斷裝置，不是只將引起光電效應(yīng)的伽馬射線作為對(duì)象，由于一度經(jīng)過康普頓散射之后并引起光電效應(yīng)的伽馬射線也作為采集對(duì)象，可提高高能伽馬射線的采集效率。于是，這一效果，特別是在阻止能力比較低的放射線檢測(cè)部件1A及1B中好處顯著。由以上可知，在本實(shí)施例中，由于可以實(shí)施基于更多的信息的圖像的生成，可以得到更正確，并且更高品質(zhì)的圖像。
另外，在上述實(shí)施例中，在以康普頓散射的光電效應(yīng)引起的伽馬射線為采集對(duì)象的情況，記載的是能量區(qū)別部件25，對(duì)“任意的”檢測(cè)元件12的區(qū)別實(shí)施運(yùn)算，在本發(fā)明中，是可以對(duì)“相鄰的”檢測(cè)元件12實(shí)施這一點(diǎn)的形態(tài)。為此，代替圖2上述的伽馬射線能量區(qū)別部件2A及2B的構(gòu)成，可采用，比如，如圖7所示的附加相鄰判定部2N的構(gòu)成例。另外，因?yàn)闉榱伺卸ㄊ欠袷恰跋噜彙?，必需有位置信息，在圖7的相鄰判定部2N中，展示接來自從坐標(biāo)檢測(cè)部件22的輸出。
另外，此處所說的“相鄰”，比如在檢測(cè)元件12以二維矩陣形狀排列的情況，意圖是在著眼于其中某一個(gè)檢測(cè)元件12時(shí)，表示在該檢測(cè)元件12的周圍存在8個(gè)檢測(cè)元件12的關(guān)系的用語(當(dāng)然，在著眼于配置于上述矩陣的周緣或角部的檢測(cè)元件12時(shí)，“相鄰”分別表示和5個(gè)或3個(gè)檢測(cè)元件12的關(guān)系)。
這樣一來，在上述實(shí)施例中，由于不需要作為默認(rèn)前提的全面覆蓋放射線檢測(cè)部件1A或1B的掃描式的運(yùn)算，可以提高運(yùn)算速度。另外，這樣一來，一度經(jīng)過康普頓散射之后產(chǎn)生光電效應(yīng)的伽馬射線，通常，如圖6所示，在相鄰的檢測(cè)元件121和檢測(cè)元件122之間該現(xiàn)象多半會(huì)產(chǎn)生，有鑒于此，即使是限定于上述的運(yùn)算對(duì)象，實(shí)際上，也不會(huì)發(fā)生大問題(比如，采集效率極端低下等等)。
另外，從提高運(yùn)算速度觀點(diǎn)來說，在上述實(shí)施例中，將放射線檢測(cè)部件1A及1B的檢測(cè)元件12劃分為，比如如圖8所示的多個(gè)組G1、...、G9，由于具備可以對(duì)該組G1、...、G9單位實(shí)施運(yùn)算的能量區(qū)別部件2G，最好是采取對(duì)相加能量區(qū)別運(yùn)算等進(jìn)行并行處理的形態(tài)。另外，圖8中，能量區(qū)別部件2G內(nèi)的各電路塊的構(gòu)成與圖2或圖7相同。這樣一來，因?yàn)?，比如，?duì)如圖6所示的兩個(gè)檢測(cè)元件12的同時(shí)判定等上述各電路塊的各個(gè)可以只對(duì)上述各組G1、...、G9實(shí)施運(yùn)算，根據(jù)與上述同樣的理由，其運(yùn)算速度可以提高。另外，在本發(fā)明中，由于組數(shù)不一定必須為“9”，該組數(shù)可以自由設(shè)定自不待言。
此外，在上述實(shí)施例中，是對(duì)利用半導(dǎo)體檢測(cè)元件作為放射線檢測(cè)部件1A及1B的所謂的“半導(dǎo)體檢測(cè)器”進(jìn)行說明的，但本發(fā)明不限定于這種形態(tài)，比如，對(duì)利用閃爍體由NaI、BGO及LSO等構(gòu)成的閃爍室的情況也同樣適用自不待言。在這種情況，同樣可以取得提高高能伽馬射線的采集效率的效果。另外，此時(shí)特別是，在閃爍體是由NaI構(gòu)成的情況，由于其阻止能力可以說是比較低，應(yīng)用本發(fā)明就更為有效。
另外，本發(fā)明的核醫(yī)學(xué)診斷裝置，不限定于上述所說明的圖1及圖2、圖7或圖8所展示的構(gòu)成例或圖3所展示的處理流程。比如，在上述中，放射線檢測(cè)部件1設(shè)置2臺(tái)(1A及1B)，這些裝置中間夾著被檢體P對(duì)向配置，依情況的不同，如圖9所示，可設(shè)置3臺(tái)放射線檢測(cè)部件100A、100B及100C，也可以設(shè)置3臺(tái)以上的放射線檢測(cè)部件1。在此情況，也可以，比如，在圖9的情況，在放射線檢測(cè)部件100A和100B、100B和100C以及100C和100A之間進(jìn)行符合判定(采集)。
另外，在上述圖3中，伽馬射線采集和符合判定，是所謂的并行實(shí)施的形態(tài)，也可以代之以根據(jù)一定的采集時(shí)間或采集計(jì)數(shù)一旦借書全部伽馬射線采集之后，對(duì)全部數(shù)據(jù)匯總進(jìn)行符合判定的構(gòu)成或處理流程。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的核醫(yī)學(xué)診斷裝置，由于也將一度經(jīng)過康普頓散射之后產(chǎn)生光電效應(yīng)的伽馬射線作為采集對(duì)象，在放射線檢測(cè)部件1中，可提高對(duì)高能伽馬射線的采集效率。這一效果，特別是在利用以阻止能力比較低的半導(dǎo)體檢測(cè)器作為放射線檢測(cè)部件的情況更為顯著。另外，該結(jié)果，可使生成的圖像更正確，并且可提高其畫質(zhì)。
權(quán)利要求
1.一種核醫(yī)學(xué)診斷裝置，其特征在于包括檢測(cè)從被檢體內(nèi)的放射性同位素釋放的伽馬射線，輸出電信號(hào)的第一、第二放射線檢測(cè)器；根據(jù)能量而分別辨別從上述第一放射線檢測(cè)器輸出的電信號(hào)的第一能量辨別部件；根據(jù)伽馬射線入射到上述第一放射線檢測(cè)器的符合，而從由上述第一放射線檢測(cè)器輸出的電信號(hào)中判斷出因康普頓散射現(xiàn)象而產(chǎn)生的成對(duì)的電信號(hào)的第一同時(shí)判斷部件；將由上述第一同時(shí)判斷部件判斷出的一對(duì)電信號(hào)進(jìn)行相加，根據(jù)能量分別辨別相加后的電信號(hào)的第一相加能量辨別部件；根據(jù)能量，分別辨別從上述第二放射線檢測(cè)器輸出的電信號(hào)的第二能量辨別部件；根據(jù)伽馬射線入射到上述第二放射線檢測(cè)器的符合，而從由上述第二放射線檢測(cè)器輸出的電信號(hào)中判斷出因康普頓散射現(xiàn)象而產(chǎn)生的成對(duì)的電信號(hào)的第二同時(shí)判斷部件；將由上述第二同時(shí)判斷部件判斷出的一對(duì)電信號(hào)進(jìn)行相加，根據(jù)能量分別辨別相加后的電信號(hào)的第二相加能量辨別部件；根據(jù)上述第一能量辨別部件和第一相加能量辨別部件的輸出、上述第二能量辨別部件和第二相加能量辨別部件的輸出，判斷伽馬射線入射到上述第一放射線檢測(cè)器和伽馬射線入射到上述第二放射線檢測(cè)器的符合的第三同時(shí)判斷部件；根據(jù)上述第三同時(shí)判斷部件的判斷結(jié)果，產(chǎn)生表示上述放射性同位素的空間分布的圖像的圖像產(chǎn)生部件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核醫(yī)學(xué)診斷裝置，其特征在于上述第一、第二放射線檢測(cè)器是半導(dǎo)體檢測(cè)器。
全文摘要
一種核醫(yī)學(xué)診斷裝置，具有放射線檢測(cè)裝置及其方法，當(dāng)其執(zhí)行PET采集時(shí)，不僅針對(duì)具有規(guī)定能量的伽馬射線(比如高于康普頓邊沿的能量)且針對(duì)在放射線檢測(cè)單元中一度經(jīng)過康普頓散射之后產(chǎn)生光電效應(yīng)的伽馬射線進(jìn)行同時(shí)采集。具體說，如在兩個(gè)檢測(cè)元件中觀察到的能量相加值在511keV左右，就判斷上述伽馬射線的存在并允許采集。此外，在上述兩個(gè)檢測(cè)元件中，將觀察到具有康普頓邊沿附近能量的一個(gè)確定為伽馬射線對(duì)放射線檢測(cè)部件的入射位置。
文檔編號(hào)A61B6/00GK1873440SQ20061008012
公開日2006年12月6日 申請(qǐng)日期2001年10月1日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月4日
發(fā)明者尾川浩一, 高山卓三 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝