ポジトロンイメージング装置
【課題】 良好な時間分解能でのγ線対のＴＯＦ計測が可能なポジトロンイメージング装置を提供する。
【解決手段】 γ線対を検出する放射線検出器１０、１５と、γ線の検出に対応してタイミング信号７１、７２を生成する信号処理回路１１、１６と、タイミング信号の時間差によってγ線対の飛行時間差を計測する計測回路２０と、タイミング信号７１、７２に対応する校正信号８１、８２を供給する校正信号供給装置４０とによって、イメージング装置１Ａを構成する。そして、γ線対計測用のタイミング信号と、校正計測用の校正信号との両者を、同一の計測期間内において計測回路２０へと入力するとともに、校正信号による校正データを用いて、タイミング信号による飛行時間差の計測データの校正を行う。
【解決手段】 γ線対を検出する放射線検出器１０、１５と、γ線の検出に対応してタイミング信号７１、７２を生成する信号処理回路１１、１６と、タイミング信号の時間差によってγ線対の飛行時間差を計測する計測回路２０と、タイミング信号７１、７２に対応する校正信号８１、８２を供給する校正信号供給装置４０とによって、イメージング装置１Ａを構成する。そして、γ線対計測用のタイミング信号と、校正計測用の校正信号との両者を、同一の計測期間内において計測回路２０へと入力するとともに、校正信号による校正データを用いて、タイミング信号による飛行時間差の計測データの校正を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、陽電子によって生成されるγ線対を同時計数することによって、測定対象についての情報を得るポジトロンイメージング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ポジトロンイメージング装置は、人体や動物及び植物などの測定対象に対して、陽電子（ポジトロン）を放出する放射性同位元素（ＲＩ）で標識された物質をトレーサとして投入し、ＲＩ物質から放出された陽電子が通常物質中の電子と対消滅して生成される一対のγ線を計測することによって、測定対象についての情報を得るものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
電子・陽電子対消滅によって発生するγ線対は、それぞれ電子あるいは陽電子の質量とほぼ等しいエネルギー（５１１ｋｅＶ）で、互いに反対方向に放出される。したがって、測定対象を挟んで配置された放射線検出器によってγ線対を同時計数し、対消滅の発生位置を同定することによって、測定対象内の各位置における物質分布等を測定することが可能である。
【特許文献１】特開平６−３４７５５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記したポジトロンイメージング装置においては、γ線の放射線検出器までの飛行時間（ＴＯＦ：Timeof Flight）を利用し、γ線対を構成する２つのγ線同士での飛行時間差を計測する場合がある。すなわち、γ線対の元となった対消滅の発生位置は、γ線対が検出された検出器対を結ぶ直線上にあるが、放射線検出器の時間分解能が良好であれば、飛行時間差の計測データから、検出器対を結ぶ直線上における対消滅の発生位置を特定することができる。
【０００５】
このようなＴＯＦ計測を行う場合、γ線の飛行時間を計測するための計測回路における直線性、あるいは個々の素子のばらつきなどの時間分解能への影響が問題となる。また、ポジトロンイメージング装置では、例えばＰＥＴ装置において計測回路が大規模となる場合があるが、このような場合には、回路の発熱等による経時的な計測条件の変化がその時間分解能に影響するという問題がある。
【０００６】
本発明は、以上の問題点を解決するためになされたものであり、良好な時間分解能でのγ線対のＴＯＦ計測が可能なポジトロンイメージング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的を達成するために、本発明によるポジトロンイメージング装置は、測定対象中において電子・陽電子対消滅で生成されて、互いに反対方向に放出されるγ線対を計測するポジトロンイメージング装置であって、（１）少なくとも２個の放射線検出器を含み、電子・陽電子対消滅で生成されたγ線対のそれぞれを検出可能に構成された検出手段と、（２）γ線対の一方のγ線に対応して検出手段から出力された第１検出信号によって第１タイミング信号を生成する第１信号処理手段と、（３）γ線対の他方のγ線に対応して検出手段から出力された第２検出信号によって第２タイミング信号を生成する第２信号処理手段と、（４）第１タイミング信号及び第２タイミング信号の時間差によって、γ線対の飛行時間差を計測する計測手段と、（５）計測手段に対して、第１タイミング信号及び第２タイミング信号にそれぞれ対応する第１校正信号及び第２校正信号を供給する校正信号供給手段とを備え、（６）γ線対計測用の第１タイミング信号及び第２タイミング信号と、校正計測用の第１校正信号及び第２校正信号との両者を、同一の計測期間内において計測手段へと入力するとともに、第１校正信号及び第２校正信号による校正データを用いて、第１タイミング信号及び第２タイミング信号による飛行時間差の計測データの校正を行うことが可能に構成されていることを特徴とする。
【０００８】
上記したポジトロンイメージング装置においては、γ線対を構成する２つのγ線の検出タイミングに対応する第１タイミング信号及び第２タイミング信号から、対消滅の発生位置を示すγ線対の飛行時間差を計測する。また、これらのタイミング信号とは別に、校正信号供給手段によって、時間差が既知である第１校正信号及び第２校正信号を計測手段に供給する。そして、第１タイミング信号及び第２タイミング信号を用いたγ線対計測と、第１校正信号及び第２校正信号を用いた校正計測とを、同一の計測期間内に並行して実行する構成としている。
【０００９】
このような構成によれば、同一の計測期間について、飛行時間差の計測データと、校正データとの両者を同時に収集することができる。これにより、γ線対を計測するポジトロンイメージング装置において、良好な時間分解能でのＴＯＦ計測が可能となり、したがって、良好な位置分解能での測定対象についての情報の取得が可能となる。
【００１０】
ここで、校正計測に用いられる第１校正信号及び第２校正信号については、計測手段に対して、その校正時間差が少なくとも２つの異なる時間差となるように供給されることが好ましい。この場合には、校正データを用いた飛行時間差の計測データの校正を精度良く行うことができる。あるいは、第１校正信号及び第２校正信号については、校正時間差が１つの時間差となるように供給される構成としても良い。
【００１１】
また、ポジトロンイメージング装置は、第１校正信号及び第２校正信号による校正データを用いて、第１タイミング信号及び第２タイミング信号による飛行時間差の計測データの校正を行う校正手段を備えることが好ましい。このような校正手段を設けた場合には、データ収集と同時に計測データの校正を行うことができる。また、データ収集後に計測データの校正を行う構成としてもよい。
【００１２】
また、ポジトロンイメージング装置は、γ線対計測用の第１タイミング信号及び第２タイミング信号と、校正計測用の第１校正信号及び第２校正信号とを識別するための信号識別手段を備えることが好ましい。このような信号識別手段を設けた場合には、飛行時間差の計測データの収集と、校正データの収集とを同時かつ確実に行うことが可能となる。
【００１３】
また、計測手段への校正信号の供給については、第１校正信号及び第２校正信号は、計測手段に直接に供給される構成を用いることができる。あるいは、第１校正信号及び第２校正信号は、それぞれ第１信号処理手段及び第２信号処理手段を介して計測手段に供給される構成としても良い。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のポジトロンイメージング装置によれば、第１タイミング信号及び第２タイミング信号を用いたγ線対計測と、第１校正信号及び第２校正信号を用いた校正計測とを、同一の計測期間内に並行して実行することにより、良好な時間分解能でのγ線対のＴＯＦ計測が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面とともに本発明によるポジトロンイメージング装置の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。
【００１６】
図１は、本発明によるポジトロンイメージング装置の第１実施形態の構成を概略的に示すブロック図である。本イメージング装置は、人体や動物及び植物などの測定対象中において電子・陽電子対消滅で生成されて、互いに反対方向に放出されるγ線対を計測することによって、測定対象についての情報を得るものである。このようなγ線対計測は、例えば、測定対象に対して陽電子放出核種を含む薬剤を投与して行われる。
【００１７】
図１に示すポジトロンイメージング装置１Ａは、一対の放射線検出器１０、１５を備えている。これらの放射線検出器１０、１５は、電子・陽電子対消滅で生成されたγ線対のそれぞれを検出するための検出手段を構成している。ここで、γ線対の放出位置となる測定対象中での対消滅の発生位置をＰとする。また、一般には、γ線対の検出に用いられる検出手段は、少なくとも２個の放射線検出器を含んで構成される。
【００１８】
第１放射線検出器１０は、γ線対の一方のγ線Ｇ１を検出し、それに対応した第１検出信号６１を出力する。また、この検出器１０に対して、第１信号処理回路１１が設けられている。信号処理回路１１は、検出器１０から出力された検出信号６１に対して所定の信号処理を行って、γ線Ｇ１の検出タイミングに対応する第１タイミング信号７１を生成して出力する。
【００１９】
第２放射線検出器１５は、γ線対の他方のγ線Ｇ２を検出し、それに対応した第２検出信号６２を出力する。また、この検出器１５に対して、第２信号処理回路１６が設けられている。信号処理回路１６は、検出器１５から出力された検出信号６２に対して所定の信号処理を行って、γ線Ｇ２の検出タイミングに対応する第２タイミング信号７２を生成して出力する。また、本実施形態では、この第２タイミング信号７２は、固定遅延回路１７によって所定の遅延時間だけ遅延される。このタイミング信号７２の遅延は、タイミング信号７１、７２の間での時間差を計測するために付与されるものである。
【００２０】
信号処理回路１１からの第１タイミング信号７１、及び信号処理回路１６からの第２タイミング信号７２は、それぞれＯＲ回路２１、２２を介して時間差計測回路２０へと入力される。この時間差計測回路２０は、タイミング信号７１、７２の時間差によって、γ線対の飛行時間差を計測する計測手段である。また、計測回路２０によって取得された飛行時間差の計測データ等の必要なデータは、データ収集装置３０によって収集される。
【００２１】
図２は、電子・陽電子対消滅で生成されたγ線対のＴＯＦ計測について示す模式図である。上述したように対消滅によるγ線対は互いに反対方向に放出されるため、γ線対の元となった対消滅の発生位置Ｐは、γ線Ｇ１、Ｇ２が検出された放射線検出器１０、１５を結ぶ直線上にある。また、γ線Ｇ１の検出器１０までの飛行時間（ＴＯＦ）をＴ１、γ線Ｇ２の検出器１５までの飛行時間をＴ２とすると、γ線対の飛行時間差はＴ２−Ｔ１である。ここで、検出器１０、１５の中間位置から対消滅の発生位置Ｐまでの距離を図２に示すようにＸとし、γ線の飛行速度である光速をｃとする。このとき、検出器１０、１５を結ぶ直線上での対消滅の発生位置Ｐを示す距離Ｘは、Ｘ＝０．５×（Ｔ２−Ｔ１）×ｃによって求めることができる。
【００２２】
本実施形態によるポジトロンイメージング装置１Ａは、図１に示すように、さらに校正信号供給装置４０を備えている。この校正信号供給装置４０は、時間差計測回路２０に対して、γ線対計測用の第１タイミング信号７１及び第２タイミング信号７２にそれぞれ対応する校正計測用の第１校正信号８１及び第２校正信号８２を供給する校正信号供給手段である。
【００２３】
図１においては、校正信号供給装置４０は、制御回路４１と、パルス源４２と、遅延回路４５とを有して構成されている。このような構成において、パルス源４２は、制御回路４１によって設定された出力時間間隔で校正計測用のロジックパルスを出力する。パルス源４２から出力されたロジックパルスは、２つのパルス信号に分岐される。そして、分岐された一方のパルス信号は、第１校正信号８１として出力され、第１タイミング信号７１とともにＯＲ回路２１を介して計測回路２０へと入力される。また、分岐された他方のパルス信号は、遅延回路４５によって所定の遅延時間が付与された後に第２校正信号８２として出力され、第２タイミング信号７２とともにＯＲ回路２２を介して計測回路２０へと入力される。
【００２４】
また、遅延回路４５は、遅延時間が異なる２つの出力を有する遅延素子４３と、パルス信号の出力を切り換えるスイッチ４４とによって構成されている。これにより、第１校正信号８１及び第２校正信号８２が、計測回路２０に対して校正時間差が２つの異なる時間差となるように供給される構成となっている。また、スイッチ４４による校正信号８１、８２の間での校正時間差の切り換えは、制御回路４１によって制御されている。この校正時間差の切り換えは、例えばパルス信号の出力１回毎に行うことが好ましい。
【００２５】
以上の構成において、本実施形態によるポジトロンイメージング装置１Ａは、γ線対計測用のタイミング信号７１、７２と、校正計測用の校正信号８１、８２との両者を、同一の計測期間内において時間差計測回路２０へと入力することが可能な構成となっている。また、このとき、同一の計測期間内での校正信号８１、８２による校正データを用いて、タイミング信号７１、７２によるγ線対の飛行時間差の計測データの校正を行うことが可能である。
【００２６】
本実施形態によるポジトロンイメージング装置の効果について説明する。
【００２７】
図１に示したポジトロンイメージング装置１Ａにおいては、γ線対を構成する２つのγ線Ｇ１、Ｇ２の検出器１０、１５での検出タイミングに対応する第１タイミング信号７１及び第２タイミング信号７２から、対消滅の発生位置Ｐを示すγ線対の飛行時間差Ｔ２−Ｔ１（図２参照）を計測する。また、これらのタイミング信号７１、７２とは別に、校正信号供給装置４０によって、その時間差が校正時間差として既知である第１校正信号８１及び第２校正信号８２を計測回路２０に供給する。そして、タイミング信号７１、７２を用いたγ線対計測と、校正信号８１、８２を用いた校正計測とを、同一の計測期間内に並行して実行する構成としている。
【００２８】
このような構成によれば、同一の計測期間について、飛行時間差の計測データと、校正データとの両者を同時に収集することができる。これにより、γ線対を計測するポジトロンイメージング装置１Ａにおいて、γ線対計測と校正計測とをそれぞれ別個の計測期間で行う構成に比べて、その時その時で最適な校正を行って良好な時間分解能でのＴＯＦ計測を行うことが可能となり、したがって、良好な位置分解能での測定対象についての情報の取得が可能となる。
【００２９】
また、このような構成では、計測回路２０が大規模となって、その発熱等による経時的な計測条件の変化が問題になるような場合でも、校正信号供給装置４０のみについて充分な温度管理を行えば、常に信頼性が高い校正を行うことが可能である。例えば、図１に示した構成では、温度安定性を左右するものとして遅延素子４３があるが、受動素子で構成すれば温度変化の影響を受けにくく、例えば数１０ｐｐｍ／℃程度は容易に実現が可能である。
【００３０】
時間差計測回路２０におけるタイミング信号７１、７２、あるいは校正信号８１、８２の間での時間差の計測については、様々な構成を用いることができる。図３は、γ線対の飛行時間差の具体的な計測方法の例を示す図である。図３の構成例（ａ）では、タイミング信号７１、７２の時間差を計測する計測回路２０として、ＴＡＣ（時間−波高変換器）２６、及びＰＨＡ（波高分析器）２７を用いている。また、構成例（ｂ）では、計測回路２０として、ＴＤＣ（時間−デジタル変換器）２８を用いている。
【００３１】
また、図１に示した構成では、タイミング信号７１、７２のうち、信号処理回路１６から出力された第２タイミング信号７２に対して遅延回路１７を設けている。このため、図３の構成例（ａ）、（ｂ）では、第１タイミング信号７１をＴＡＣまたはＴＤＣのスタート入力に、また、第２タイミング信号７２をストップ入力に、それぞれ入力している。また、この構成に対応して、校正信号供給装置４０では、校正信号８１、８２のうち、第２タイミング信号７２に対応する第２校正信号８２に対して遅延回路４５を設けている。
【００３２】
ここで、遅延回路１７によってタイミング信号に付与される遅延時間については、計測回路２０において計測される時間差のフルスケール、検出器１０、１５間の距離、測定対象の形状等を考慮するとともに、検出器１０、１５による視野の中央が計測される時間差のスケールの中央と略一致するように設定することが好ましい。
【００３３】
また、上記実施形態では、校正計測に用いられる校正信号８１、８２の間での校正時間差が２つの異なる時間差となるように、遅延回路４５を含む校正信号供給装置４０を構成している。これにより、校正データを用いた飛行時間差の計測データの校正を精度良く行うことができる。
【００３４】
一般には、校正信号８１、８２については、計測回路２０に対して、その校正時間差が少なくとも２つの異なる時間差となるように供給されることが好ましい。校正時間差を２つの時間差として校正計測を行った場合には、２点の校正データ点間を結ぶ直線を校正直線として、データの校正を行うことができる。また、校正時間差を３つ以上の時間差として校正計測を行った場合には、３点以上の校正データ点から最小二乗法などによって校正直線を求めることができる。
【００３５】
図４は、ポジトロンイメージング装置を用いたγ線対計測及び校正計測の一例を示す図である。図４（ａ）に示すように、ポジトロンイメージング装置におけるγ線対の検出手段としては、例えば、測定対象Ｓを囲むように複数の放射線検出器Ｄをリング状に配置した構成のＰＥＴ（Positron Emission Tomography）装置Ｒを用いることができる。このような構成において、校正用の放射線源を用いてデータの校正を行う場合、図４（ａ）中に示すように、校正線源Ｃを視野外で回転させて校正計測を行うのが通常である。
【００３６】
これに対応して、図１に示したポジトロンイメージング装置１Ａにおける校正計測について考えると、図４のグラフ（ｂ）に示すように、校正計測によって取得される校正データが、測定対象Ｓに起因する計測データの外側（視野外）となるように、校正信号供給装置４０の遅延回路４５における遅延時間を設定することが好ましい。このように、校正データがγ線対計測の視野外に位置する構成とすることによって、飛行時間差の計測データと校正データとが、容易に識別可能となる。
【００３７】
また、図４のグラフ（ｂ）に示したデータの取得例では、計測データの両側においてそれぞれ１点ずつの校正データを取得している。この場合、図４のグラフ（ｃ）の収集データ値と時間差とのグラフに示すように、２点の校正データ点から校正直線を求めることができる。例えば、回路の発熱等によって経時的な計測条件の変化が生じた場合、時間差計測回路２０でのデータ変換特性がドリフトし、図４のグラフ（ｃ）に示す校正直線の傾き等が変化する。
【００３８】
ここで、ＰＥＴ計測においては、通常、数秒〜数１０分の時間単位（計測フレーム）毎にデータのヒストグラミングを行う。この場合、それぞれのフレームのデータは、そのフレーム内の校正データによる校正直線を用いて、収集データ−時間差−距離の変換を行えば良い。また、ヒストグラミングを行わずにデータを収集するモード（リストモード）で計測を行う場合には、計測データから最も近い校正データを用いれば良い。
【００３９】
なお、γ線対の検出に用いられる検出手段の具体的な構成については、図４（ａ）に示したリング状の構成に限らず、例えばポジトロンイメージングプローブシステム（特開平６−３４７５５５号公報参照）などの簡易な検出器構成を用いても良い。また、時間差計測回路２０でのデータ変換特性のドリフトは、通常は急激には起こらないので、校正信号の供給頻度は、例えば１秒毎の供給に設定すれば良い。このことは、データの収集モードがヒストグラムモードであるかリストモードであるかに関わらず同様である。
【００４０】
また、校正信号をγ線対計測用のタイミング信号とともに計測回路２０に入力する上記構成では、校正信号とタイミング信号とが偶発的に同時計数されてしまう可能性がある。これに対して、上述のように校正信号の供給頻度が１秒毎程度であれば、そのような偶発的な同時計数データが発生する確率を充分に低くすることができる。
【００４１】
図５は、本発明によるポジトロンイメージング装置の第２実施形態の構成を概略的に示すブロック図である。本イメージング装置１Ｂにおいて、放射線検出器１０、１５、第１信号処理回路１１、第２信号処理回路１６、遅延回路１７、時間差計測回路２０、及びＯＲ回路２１、２２については、図１に示したイメージング装置１Ａの構成と同様である。また、計測回路２０によって取得された飛行時間差の計測データ等の必要なデータは、データ収集装置３０によって収集されている。
【００４２】
本実施形態によるポジトロンイメージング装置１Ｂは、図５に示すように、さらに校正信号供給装置４０を備えている。この校正信号供給装置４０は、制御回路４１と、パルス源４２と、遅延回路４５とを有し、図１の供給装置４０と同様に構成されているが、制御回路４１が識別信号８５を出力している点で異なる。この識別信号８５は、例えば、校正信号供給装置４０から校正計測用の校正信号８１、８２が出力された際に、それを示すロジックパルスを出力する。
【００４３】
また、データ収集装置３０は、校正部３１と、信号識別部３２とを有している。校正部３１は、校正信号８１、８２によって時間差計測回路２０で計測された校正データを用いて、タイミング信号７１、７２による飛行時間差の計測データの校正を行う校正手段である。また、信号識別部３２は、計測回路２０に入力される信号について、γ線対計測用のタイミング信号７１、７２と、校正計測用の校正信号８１、８２とを識別するための信号識別手段である。本実施形態においては、この信号識別部３２は、校正信号供給装置４０から入力された識別信号８５を参照して、タイミング信号７１、７２と校正信号８１、８２との識別を行う。
【００４４】
図５に示したポジトロンイメージング装置１Ｂにおいては、上記したように、データ収集装置３０に校正部３１を設けている。このような校正部３１を設けた場合には、データ収集と同時に計測データの校正を行うことができる。また、データ収集装置３０には校正部３１を設けず、データ収集後に計測データの校正を行う構成としてもよい。このような計測データの具体的な校正方法については、例えば、データの収集モードがヒストグラムモードであるかリストモードであるか等の条件を考慮して設定することが好ましい。
【００４５】
また、本イメージング装置１Ｂにおいては、タイミング信号７１、７２と、校正信号８１、８２とを識別する信号識別部３２を設けている。このような信号識別部３２を設けた場合には、飛行時間差の計測データの収集と、校正データの収集とを同時かつ確実に行うことが可能となる。
【００４６】
具体的には、上記構成では、校正信号供給装置４０からの識別信号８５を参照して信号の識別を行っている。この場合、例えば、データに識別ビットを設け、データ収集装置３０において識別信号８５が有効な時は校正データであるとして識別ビットを１とする方法を用いることができる。このような方法を用いることにより、図６に示すように、グラフ（ａ）に示す計測データ及び校正データのうちで、グラフ（ｂ）の計測データと、グラフ（ｃ）の校正データとを完全に区別することが可能となる。また、この場合、図６のグラフ（ｃ）に示すように、校正信号とタイミング信号とが偶発的に同時計数されたデータについても、容易に識別可能である。
【００４７】
例えば、ＴＯＦポジトロンイメージングプローブシステムに上記構成を適用することを考えると、測定対象と検出器との間隔が狭いような場合、収集データ上では計測データと校正データの識別が困難なことも考えられる。このような場合、校正信号供給装置４０からの識別信号８５を用いる方法は有効である。ただし、このような信号識別方法については、具体的には識別信号以外にも様々な方法を用いて良い。例えば、図４に関して上述したように計測データと校正データとが収集データ上で分離している場合には、その収集データ値から信号を識別する方法を用いても良い。また、この信号識別については、データ収集装置３０に信号識別部３２を設ける構成に限らず、データ収集後の解析時に信号識別を行う構成としても良い。
【００４８】
なお、図５のイメージング装置１Ｂにおいて、データ収集装置３０に示した校正部３１及び信号識別部３２については、他の実施形態においても、必要に応じて設けることとすれば良い。
【００４９】
図７は、本発明によるポジトロンイメージング装置の第３実施形態の構成を概略的に示すブロック図である。本イメージング装置１Ｃにおいて、放射線検出器１０、１５、第１信号処理回路１１、第２信号処理回路１６、遅延回路１７、時間差計測回路２０、ＯＲ回路２１、２２、及びデータ収集装置３０については、図１に示したイメージング装置１Ａの構成と同様である。
【００５０】
本実施形態によるポジトロンイメージング装置１Ｃは、図７に示すように、さらに校正信号供給装置４０を備えている。この校正信号供給装置４０は、制御回路４１と、パルス源４２と、遅延回路とを有し、図１の供給装置４０と同様に構成されているが、遅延回路がスイッチを含まず、単一出力の遅延素子４６のみによって構成されている点で異なる。
【００５１】
このように、図４のグラフ（ｃ）に示したように複数点（例えば２点）の校正データ点から校正直線を求めるのではなく、図８のグラフに示すように１点の校正データ点から求めた比例直線で充分な精度の校正が可能な場合には、校正信号供給装置４０から供給される校正信号８１、８２の時間差を単一の校正時間差としても良い。また、このような構成においても、識別信号８５を用いた信号識別等については他の構成と同様である。
【００５２】
図９は、本発明によるポジトロンイメージング装置の第４実施形態の構成を概略的に示すブロック図である。本イメージング装置１Ｄにおいて、放射線検出器１０、１５、第１信号処理回路１１、第２信号処理回路１６、遅延回路１７、時間差計測回路２０、及びデータ収集装置３０については、図１に示したイメージング装置１Ａの構成と同様である。
【００５３】
本実施形態によるポジトロンイメージング装置１Ｄは、図９に示すように、さらに校正信号供給装置４０を備えている。この校正信号供給装置４０は、制御回路４１と、パルス源４２とによって構成されており、遅延回路を含んでいない点で図１の供給装置４０とは異なる。また、校正信号供給装置４０からの校正信号８１、８２は、図１に示した構成のように計測回路２０に直接に供給されるのではなく、それぞれ信号処理回路１１、１６を介して計測回路２０に供給される構成となっている。
【００５４】
ここで、信号処理回路１１、１６は、図１におけるＯＲ回路２１、２２の機能を併せ持っている。また、信号処理回路１６の後段の遅延回路１７は、図１における校正信号供給装置４０の遅延回路４５（あるいは図７における校正信号供給装置４０の遅延素子４６）の機能を併せ持っている。このような構成によれば、校正信号供給装置４０において遅延素子を省略して、その構成を簡略化することができる。
【００５５】
本発明によるポジトロンイメージング装置は、上記した実施形態に限られるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、上記各実施形態では、一対の放射線検出器１０、１５のうちで一方の検出器１５からの信号に対して遅延回路１７を設けているが、このような遅延回路の構成及び配置については、時間差計測回路２０の具体的な構成等を考慮して、適宜設定することが好ましい。これは、校正信号供給装置４０における遅延回路の構成についても同様である。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、良好な時間分解能でのγ線対のＴＯＦ計測が可能なポジトロンイメージング装置として利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】ポジトロンイメージング装置の第１実施形態の構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】電子・陽電子対消滅で生成されたγ線対のＴＯＦ計測について示す模式図である。
【図３】γ線対の飛行時間差の具体的な計測方法の例を示す図である。
【図４】γ線対計測及び校正計測の一例を示す図である。
【図５】ポジトロンイメージング装置の第２実施形態の構成を概略的に示すブロック図である。
【図６】γ線対計測及び校正計測の他の例を示す図である。
【図７】ポジトロンイメージング装置の第３実施形態の構成を概略的に示すブロック図である。
【図８】校正計測の他の例を示す図である。
【図９】ポジトロンイメージング装置の第４実施形態の構成を概略的に示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５８】
１Ａ〜１Ｄ…ポジトロンイメージング装置、１０、１５…放射線検出器、１１…第１信号処理回路、１６…第２信号処理回路、１７…遅延回路、２０…時間差計測回路、２１、２２…ＯＲ回路、３０…データ収集装置、３１…校正部、３２…信号識別部、４０…校正信号供給装置、４１…制御回路、４２…パルス源、４３…遅延素子、４４…スイッチ、４５…遅延回路、４６…遅延素子、
６１…第１検出信号、６２…第２検出信号、７１…第１タイミング信号、７２…第２タイミング信号、８１…第１校正信号、８２…第２校正信号、８５…識別信号、Ｓ…測定対象、Ｐ…対消滅の発生位置、Ｇ１、Ｇ２…γ線。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、陽電子によって生成されるγ線対を同時計数することによって、測定対象についての情報を得るポジトロンイメージング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ポジトロンイメージング装置は、人体や動物及び植物などの測定対象に対して、陽電子（ポジトロン）を放出する放射性同位元素（ＲＩ）で標識された物質をトレーサとして投入し、ＲＩ物質から放出された陽電子が通常物質中の電子と対消滅して生成される一対のγ線を計測することによって、測定対象についての情報を得るものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
電子・陽電子対消滅によって発生するγ線対は、それぞれ電子あるいは陽電子の質量とほぼ等しいエネルギー（５１１ｋｅＶ）で、互いに反対方向に放出される。したがって、測定対象を挟んで配置された放射線検出器によってγ線対を同時計数し、対消滅の発生位置を同定することによって、測定対象内の各位置における物質分布等を測定することが可能である。
【特許文献１】特開平６−３４７５５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記したポジトロンイメージング装置においては、γ線の放射線検出器までの飛行時間（ＴＯＦ：Timeof Flight）を利用し、γ線対を構成する２つのγ線同士での飛行時間差を計測する場合がある。すなわち、γ線対の元となった対消滅の発生位置は、γ線対が検出された検出器対を結ぶ直線上にあるが、放射線検出器の時間分解能が良好であれば、飛行時間差の計測データから、検出器対を結ぶ直線上における対消滅の発生位置を特定することができる。
【０００５】
このようなＴＯＦ計測を行う場合、γ線の飛行時間を計測するための計測回路における直線性、あるいは個々の素子のばらつきなどの時間分解能への影響が問題となる。また、ポジトロンイメージング装置では、例えばＰＥＴ装置において計測回路が大規模となる場合があるが、このような場合には、回路の発熱等による経時的な計測条件の変化がその時間分解能に影響するという問題がある。
【０００６】
本発明は、以上の問題点を解決するためになされたものであり、良好な時間分解能でのγ線対のＴＯＦ計測が可能なポジトロンイメージング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的を達成するために、本発明によるポジトロンイメージング装置は、測定対象中において電子・陽電子対消滅で生成されて、互いに反対方向に放出されるγ線対を計測するポジトロンイメージング装置であって、（１）少なくとも２個の放射線検出器を含み、電子・陽電子対消滅で生成されたγ線対のそれぞれを検出可能に構成された検出手段と、（２）γ線対の一方のγ線に対応して検出手段から出力された第１検出信号によって第１タイミング信号を生成する第１信号処理手段と、（３）γ線対の他方のγ線に対応して検出手段から出力された第２検出信号によって第２タイミング信号を生成する第２信号処理手段と、（４）第１タイミング信号及び第２タイミング信号の時間差によって、γ線対の飛行時間差を計測する計測手段と、（５）計測手段に対して、第１タイミング信号及び第２タイミング信号にそれぞれ対応する第１校正信号及び第２校正信号を供給する校正信号供給手段とを備え、（６）γ線対計測用の第１タイミング信号及び第２タイミング信号と、校正計測用の第１校正信号及び第２校正信号との両者を、同一の計測期間内において計測手段へと入力するとともに、第１校正信号及び第２校正信号による校正データを用いて、第１タイミング信号及び第２タイミング信号による飛行時間差の計測データの校正を行うことが可能に構成されていることを特徴とする。
【０００８】
上記したポジトロンイメージング装置においては、γ線対を構成する２つのγ線の検出タイミングに対応する第１タイミング信号及び第２タイミング信号から、対消滅の発生位置を示すγ線対の飛行時間差を計測する。また、これらのタイミング信号とは別に、校正信号供給手段によって、時間差が既知である第１校正信号及び第２校正信号を計測手段に供給する。そして、第１タイミング信号及び第２タイミング信号を用いたγ線対計測と、第１校正信号及び第２校正信号を用いた校正計測とを、同一の計測期間内に並行して実行する構成としている。
【０００９】
このような構成によれば、同一の計測期間について、飛行時間差の計測データと、校正データとの両者を同時に収集することができる。これにより、γ線対を計測するポジトロンイメージング装置において、良好な時間分解能でのＴＯＦ計測が可能となり、したがって、良好な位置分解能での測定対象についての情報の取得が可能となる。
【００１０】
ここで、校正計測に用いられる第１校正信号及び第２校正信号については、計測手段に対して、その校正時間差が少なくとも２つの異なる時間差となるように供給されることが好ましい。この場合には、校正データを用いた飛行時間差の計測データの校正を精度良く行うことができる。あるいは、第１校正信号及び第２校正信号については、校正時間差が１つの時間差となるように供給される構成としても良い。
【００１１】
また、ポジトロンイメージング装置は、第１校正信号及び第２校正信号による校正データを用いて、第１タイミング信号及び第２タイミング信号による飛行時間差の計測データの校正を行う校正手段を備えることが好ましい。このような校正手段を設けた場合には、データ収集と同時に計測データの校正を行うことができる。また、データ収集後に計測データの校正を行う構成としてもよい。
【００１２】
また、ポジトロンイメージング装置は、γ線対計測用の第１タイミング信号及び第２タイミング信号と、校正計測用の第１校正信号及び第２校正信号とを識別するための信号識別手段を備えることが好ましい。このような信号識別手段を設けた場合には、飛行時間差の計測データの収集と、校正データの収集とを同時かつ確実に行うことが可能となる。
【００１３】
また、計測手段への校正信号の供給については、第１校正信号及び第２校正信号は、計測手段に直接に供給される構成を用いることができる。あるいは、第１校正信号及び第２校正信号は、それぞれ第１信号処理手段及び第２信号処理手段を介して計測手段に供給される構成としても良い。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のポジトロンイメージング装置によれば、第１タイミング信号及び第２タイミング信号を用いたγ線対計測と、第１校正信号及び第２校正信号を用いた校正計測とを、同一の計測期間内に並行して実行することにより、良好な時間分解能でのγ線対のＴＯＦ計測が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面とともに本発明によるポジトロンイメージング装置の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。
【００１６】
図１は、本発明によるポジトロンイメージング装置の第１実施形態の構成を概略的に示すブロック図である。本イメージング装置は、人体や動物及び植物などの測定対象中において電子・陽電子対消滅で生成されて、互いに反対方向に放出されるγ線対を計測することによって、測定対象についての情報を得るものである。このようなγ線対計測は、例えば、測定対象に対して陽電子放出核種を含む薬剤を投与して行われる。
【００１７】
図１に示すポジトロンイメージング装置１Ａは、一対の放射線検出器１０、１５を備えている。これらの放射線検出器１０、１５は、電子・陽電子対消滅で生成されたγ線対のそれぞれを検出するための検出手段を構成している。ここで、γ線対の放出位置となる測定対象中での対消滅の発生位置をＰとする。また、一般には、γ線対の検出に用いられる検出手段は、少なくとも２個の放射線検出器を含んで構成される。
【００１８】
第１放射線検出器１０は、γ線対の一方のγ線Ｇ１を検出し、それに対応した第１検出信号６１を出力する。また、この検出器１０に対して、第１信号処理回路１１が設けられている。信号処理回路１１は、検出器１０から出力された検出信号６１に対して所定の信号処理を行って、γ線Ｇ１の検出タイミングに対応する第１タイミング信号７１を生成して出力する。
【００１９】
第２放射線検出器１５は、γ線対の他方のγ線Ｇ２を検出し、それに対応した第２検出信号６２を出力する。また、この検出器１５に対して、第２信号処理回路１６が設けられている。信号処理回路１６は、検出器１５から出力された検出信号６２に対して所定の信号処理を行って、γ線Ｇ２の検出タイミングに対応する第２タイミング信号７２を生成して出力する。また、本実施形態では、この第２タイミング信号７２は、固定遅延回路１７によって所定の遅延時間だけ遅延される。このタイミング信号７２の遅延は、タイミング信号７１、７２の間での時間差を計測するために付与されるものである。
【００２０】
信号処理回路１１からの第１タイミング信号７１、及び信号処理回路１６からの第２タイミング信号７２は、それぞれＯＲ回路２１、２２を介して時間差計測回路２０へと入力される。この時間差計測回路２０は、タイミング信号７１、７２の時間差によって、γ線対の飛行時間差を計測する計測手段である。また、計測回路２０によって取得された飛行時間差の計測データ等の必要なデータは、データ収集装置３０によって収集される。
【００２１】
図２は、電子・陽電子対消滅で生成されたγ線対のＴＯＦ計測について示す模式図である。上述したように対消滅によるγ線対は互いに反対方向に放出されるため、γ線対の元となった対消滅の発生位置Ｐは、γ線Ｇ１、Ｇ２が検出された放射線検出器１０、１５を結ぶ直線上にある。また、γ線Ｇ１の検出器１０までの飛行時間（ＴＯＦ）をＴ１、γ線Ｇ２の検出器１５までの飛行時間をＴ２とすると、γ線対の飛行時間差はＴ２−Ｔ１である。ここで、検出器１０、１５の中間位置から対消滅の発生位置Ｐまでの距離を図２に示すようにＸとし、γ線の飛行速度である光速をｃとする。このとき、検出器１０、１５を結ぶ直線上での対消滅の発生位置Ｐを示す距離Ｘは、Ｘ＝０．５×（Ｔ２−Ｔ１）×ｃによって求めることができる。
【００２２】
本実施形態によるポジトロンイメージング装置１Ａは、図１に示すように、さらに校正信号供給装置４０を備えている。この校正信号供給装置４０は、時間差計測回路２０に対して、γ線対計測用の第１タイミング信号７１及び第２タイミング信号７２にそれぞれ対応する校正計測用の第１校正信号８１及び第２校正信号８２を供給する校正信号供給手段である。
【００２３】
図１においては、校正信号供給装置４０は、制御回路４１と、パルス源４２と、遅延回路４５とを有して構成されている。このような構成において、パルス源４２は、制御回路４１によって設定された出力時間間隔で校正計測用のロジックパルスを出力する。パルス源４２から出力されたロジックパルスは、２つのパルス信号に分岐される。そして、分岐された一方のパルス信号は、第１校正信号８１として出力され、第１タイミング信号７１とともにＯＲ回路２１を介して計測回路２０へと入力される。また、分岐された他方のパルス信号は、遅延回路４５によって所定の遅延時間が付与された後に第２校正信号８２として出力され、第２タイミング信号７２とともにＯＲ回路２２を介して計測回路２０へと入力される。
【００２４】
また、遅延回路４５は、遅延時間が異なる２つの出力を有する遅延素子４３と、パルス信号の出力を切り換えるスイッチ４４とによって構成されている。これにより、第１校正信号８１及び第２校正信号８２が、計測回路２０に対して校正時間差が２つの異なる時間差となるように供給される構成となっている。また、スイッチ４４による校正信号８１、８２の間での校正時間差の切り換えは、制御回路４１によって制御されている。この校正時間差の切り換えは、例えばパルス信号の出力１回毎に行うことが好ましい。
【００２５】
以上の構成において、本実施形態によるポジトロンイメージング装置１Ａは、γ線対計測用のタイミング信号７１、７２と、校正計測用の校正信号８１、８２との両者を、同一の計測期間内において時間差計測回路２０へと入力することが可能な構成となっている。また、このとき、同一の計測期間内での校正信号８１、８２による校正データを用いて、タイミング信号７１、７２によるγ線対の飛行時間差の計測データの校正を行うことが可能である。
【００２６】
本実施形態によるポジトロンイメージング装置の効果について説明する。
【００２７】
図１に示したポジトロンイメージング装置１Ａにおいては、γ線対を構成する２つのγ線Ｇ１、Ｇ２の検出器１０、１５での検出タイミングに対応する第１タイミング信号７１及び第２タイミング信号７２から、対消滅の発生位置Ｐを示すγ線対の飛行時間差Ｔ２−Ｔ１（図２参照）を計測する。また、これらのタイミング信号７１、７２とは別に、校正信号供給装置４０によって、その時間差が校正時間差として既知である第１校正信号８１及び第２校正信号８２を計測回路２０に供給する。そして、タイミング信号７１、７２を用いたγ線対計測と、校正信号８１、８２を用いた校正計測とを、同一の計測期間内に並行して実行する構成としている。
【００２８】
このような構成によれば、同一の計測期間について、飛行時間差の計測データと、校正データとの両者を同時に収集することができる。これにより、γ線対を計測するポジトロンイメージング装置１Ａにおいて、γ線対計測と校正計測とをそれぞれ別個の計測期間で行う構成に比べて、その時その時で最適な校正を行って良好な時間分解能でのＴＯＦ計測を行うことが可能となり、したがって、良好な位置分解能での測定対象についての情報の取得が可能となる。
【００２９】
また、このような構成では、計測回路２０が大規模となって、その発熱等による経時的な計測条件の変化が問題になるような場合でも、校正信号供給装置４０のみについて充分な温度管理を行えば、常に信頼性が高い校正を行うことが可能である。例えば、図１に示した構成では、温度安定性を左右するものとして遅延素子４３があるが、受動素子で構成すれば温度変化の影響を受けにくく、例えば数１０ｐｐｍ／℃程度は容易に実現が可能である。
【００３０】
時間差計測回路２０におけるタイミング信号７１、７２、あるいは校正信号８１、８２の間での時間差の計測については、様々な構成を用いることができる。図３は、γ線対の飛行時間差の具体的な計測方法の例を示す図である。図３の構成例（ａ）では、タイミング信号７１、７２の時間差を計測する計測回路２０として、ＴＡＣ（時間−波高変換器）２６、及びＰＨＡ（波高分析器）２７を用いている。また、構成例（ｂ）では、計測回路２０として、ＴＤＣ（時間−デジタル変換器）２８を用いている。
【００３１】
また、図１に示した構成では、タイミング信号７１、７２のうち、信号処理回路１６から出力された第２タイミング信号７２に対して遅延回路１７を設けている。このため、図３の構成例（ａ）、（ｂ）では、第１タイミング信号７１をＴＡＣまたはＴＤＣのスタート入力に、また、第２タイミング信号７２をストップ入力に、それぞれ入力している。また、この構成に対応して、校正信号供給装置４０では、校正信号８１、８２のうち、第２タイミング信号７２に対応する第２校正信号８２に対して遅延回路４５を設けている。
【００３２】
ここで、遅延回路１７によってタイミング信号に付与される遅延時間については、計測回路２０において計測される時間差のフルスケール、検出器１０、１５間の距離、測定対象の形状等を考慮するとともに、検出器１０、１５による視野の中央が計測される時間差のスケールの中央と略一致するように設定することが好ましい。
【００３３】
また、上記実施形態では、校正計測に用いられる校正信号８１、８２の間での校正時間差が２つの異なる時間差となるように、遅延回路４５を含む校正信号供給装置４０を構成している。これにより、校正データを用いた飛行時間差の計測データの校正を精度良く行うことができる。
【００３４】
一般には、校正信号８１、８２については、計測回路２０に対して、その校正時間差が少なくとも２つの異なる時間差となるように供給されることが好ましい。校正時間差を２つの時間差として校正計測を行った場合には、２点の校正データ点間を結ぶ直線を校正直線として、データの校正を行うことができる。また、校正時間差を３つ以上の時間差として校正計測を行った場合には、３点以上の校正データ点から最小二乗法などによって校正直線を求めることができる。
【００３５】
図４は、ポジトロンイメージング装置を用いたγ線対計測及び校正計測の一例を示す図である。図４（ａ）に示すように、ポジトロンイメージング装置におけるγ線対の検出手段としては、例えば、測定対象Ｓを囲むように複数の放射線検出器Ｄをリング状に配置した構成のＰＥＴ（Positron Emission Tomography）装置Ｒを用いることができる。このような構成において、校正用の放射線源を用いてデータの校正を行う場合、図４（ａ）中に示すように、校正線源Ｃを視野外で回転させて校正計測を行うのが通常である。
【００３６】
これに対応して、図１に示したポジトロンイメージング装置１Ａにおける校正計測について考えると、図４のグラフ（ｂ）に示すように、校正計測によって取得される校正データが、測定対象Ｓに起因する計測データの外側（視野外）となるように、校正信号供給装置４０の遅延回路４５における遅延時間を設定することが好ましい。このように、校正データがγ線対計測の視野外に位置する構成とすることによって、飛行時間差の計測データと校正データとが、容易に識別可能となる。
【００３７】
また、図４のグラフ（ｂ）に示したデータの取得例では、計測データの両側においてそれぞれ１点ずつの校正データを取得している。この場合、図４のグラフ（ｃ）の収集データ値と時間差とのグラフに示すように、２点の校正データ点から校正直線を求めることができる。例えば、回路の発熱等によって経時的な計測条件の変化が生じた場合、時間差計測回路２０でのデータ変換特性がドリフトし、図４のグラフ（ｃ）に示す校正直線の傾き等が変化する。
【００３８】
ここで、ＰＥＴ計測においては、通常、数秒〜数１０分の時間単位（計測フレーム）毎にデータのヒストグラミングを行う。この場合、それぞれのフレームのデータは、そのフレーム内の校正データによる校正直線を用いて、収集データ−時間差−距離の変換を行えば良い。また、ヒストグラミングを行わずにデータを収集するモード（リストモード）で計測を行う場合には、計測データから最も近い校正データを用いれば良い。
【００３９】
なお、γ線対の検出に用いられる検出手段の具体的な構成については、図４（ａ）に示したリング状の構成に限らず、例えばポジトロンイメージングプローブシステム（特開平６−３４７５５５号公報参照）などの簡易な検出器構成を用いても良い。また、時間差計測回路２０でのデータ変換特性のドリフトは、通常は急激には起こらないので、校正信号の供給頻度は、例えば１秒毎の供給に設定すれば良い。このことは、データの収集モードがヒストグラムモードであるかリストモードであるかに関わらず同様である。
【００４０】
また、校正信号をγ線対計測用のタイミング信号とともに計測回路２０に入力する上記構成では、校正信号とタイミング信号とが偶発的に同時計数されてしまう可能性がある。これに対して、上述のように校正信号の供給頻度が１秒毎程度であれば、そのような偶発的な同時計数データが発生する確率を充分に低くすることができる。
【００４１】
図５は、本発明によるポジトロンイメージング装置の第２実施形態の構成を概略的に示すブロック図である。本イメージング装置１Ｂにおいて、放射線検出器１０、１５、第１信号処理回路１１、第２信号処理回路１６、遅延回路１７、時間差計測回路２０、及びＯＲ回路２１、２２については、図１に示したイメージング装置１Ａの構成と同様である。また、計測回路２０によって取得された飛行時間差の計測データ等の必要なデータは、データ収集装置３０によって収集されている。
【００４２】
本実施形態によるポジトロンイメージング装置１Ｂは、図５に示すように、さらに校正信号供給装置４０を備えている。この校正信号供給装置４０は、制御回路４１と、パルス源４２と、遅延回路４５とを有し、図１の供給装置４０と同様に構成されているが、制御回路４１が識別信号８５を出力している点で異なる。この識別信号８５は、例えば、校正信号供給装置４０から校正計測用の校正信号８１、８２が出力された際に、それを示すロジックパルスを出力する。
【００４３】
また、データ収集装置３０は、校正部３１と、信号識別部３２とを有している。校正部３１は、校正信号８１、８２によって時間差計測回路２０で計測された校正データを用いて、タイミング信号７１、７２による飛行時間差の計測データの校正を行う校正手段である。また、信号識別部３２は、計測回路２０に入力される信号について、γ線対計測用のタイミング信号７１、７２と、校正計測用の校正信号８１、８２とを識別するための信号識別手段である。本実施形態においては、この信号識別部３２は、校正信号供給装置４０から入力された識別信号８５を参照して、タイミング信号７１、７２と校正信号８１、８２との識別を行う。
【００４４】
図５に示したポジトロンイメージング装置１Ｂにおいては、上記したように、データ収集装置３０に校正部３１を設けている。このような校正部３１を設けた場合には、データ収集と同時に計測データの校正を行うことができる。また、データ収集装置３０には校正部３１を設けず、データ収集後に計測データの校正を行う構成としてもよい。このような計測データの具体的な校正方法については、例えば、データの収集モードがヒストグラムモードであるかリストモードであるか等の条件を考慮して設定することが好ましい。
【００４５】
また、本イメージング装置１Ｂにおいては、タイミング信号７１、７２と、校正信号８１、８２とを識別する信号識別部３２を設けている。このような信号識別部３２を設けた場合には、飛行時間差の計測データの収集と、校正データの収集とを同時かつ確実に行うことが可能となる。
【００４６】
具体的には、上記構成では、校正信号供給装置４０からの識別信号８５を参照して信号の識別を行っている。この場合、例えば、データに識別ビットを設け、データ収集装置３０において識別信号８５が有効な時は校正データであるとして識別ビットを１とする方法を用いることができる。このような方法を用いることにより、図６に示すように、グラフ（ａ）に示す計測データ及び校正データのうちで、グラフ（ｂ）の計測データと、グラフ（ｃ）の校正データとを完全に区別することが可能となる。また、この場合、図６のグラフ（ｃ）に示すように、校正信号とタイミング信号とが偶発的に同時計数されたデータについても、容易に識別可能である。
【００４７】
例えば、ＴＯＦポジトロンイメージングプローブシステムに上記構成を適用することを考えると、測定対象と検出器との間隔が狭いような場合、収集データ上では計測データと校正データの識別が困難なことも考えられる。このような場合、校正信号供給装置４０からの識別信号８５を用いる方法は有効である。ただし、このような信号識別方法については、具体的には識別信号以外にも様々な方法を用いて良い。例えば、図４に関して上述したように計測データと校正データとが収集データ上で分離している場合には、その収集データ値から信号を識別する方法を用いても良い。また、この信号識別については、データ収集装置３０に信号識別部３２を設ける構成に限らず、データ収集後の解析時に信号識別を行う構成としても良い。
【００４８】
なお、図５のイメージング装置１Ｂにおいて、データ収集装置３０に示した校正部３１及び信号識別部３２については、他の実施形態においても、必要に応じて設けることとすれば良い。
【００４９】
図７は、本発明によるポジトロンイメージング装置の第３実施形態の構成を概略的に示すブロック図である。本イメージング装置１Ｃにおいて、放射線検出器１０、１５、第１信号処理回路１１、第２信号処理回路１６、遅延回路１７、時間差計測回路２０、ＯＲ回路２１、２２、及びデータ収集装置３０については、図１に示したイメージング装置１Ａの構成と同様である。
【００５０】
本実施形態によるポジトロンイメージング装置１Ｃは、図７に示すように、さらに校正信号供給装置４０を備えている。この校正信号供給装置４０は、制御回路４１と、パルス源４２と、遅延回路とを有し、図１の供給装置４０と同様に構成されているが、遅延回路がスイッチを含まず、単一出力の遅延素子４６のみによって構成されている点で異なる。
【００５１】
このように、図４のグラフ（ｃ）に示したように複数点（例えば２点）の校正データ点から校正直線を求めるのではなく、図８のグラフに示すように１点の校正データ点から求めた比例直線で充分な精度の校正が可能な場合には、校正信号供給装置４０から供給される校正信号８１、８２の時間差を単一の校正時間差としても良い。また、このような構成においても、識別信号８５を用いた信号識別等については他の構成と同様である。
【００５２】
図９は、本発明によるポジトロンイメージング装置の第４実施形態の構成を概略的に示すブロック図である。本イメージング装置１Ｄにおいて、放射線検出器１０、１５、第１信号処理回路１１、第２信号処理回路１６、遅延回路１７、時間差計測回路２０、及びデータ収集装置３０については、図１に示したイメージング装置１Ａの構成と同様である。
【００５３】
本実施形態によるポジトロンイメージング装置１Ｄは、図９に示すように、さらに校正信号供給装置４０を備えている。この校正信号供給装置４０は、制御回路４１と、パルス源４２とによって構成されており、遅延回路を含んでいない点で図１の供給装置４０とは異なる。また、校正信号供給装置４０からの校正信号８１、８２は、図１に示した構成のように計測回路２０に直接に供給されるのではなく、それぞれ信号処理回路１１、１６を介して計測回路２０に供給される構成となっている。
【００５４】
ここで、信号処理回路１１、１６は、図１におけるＯＲ回路２１、２２の機能を併せ持っている。また、信号処理回路１６の後段の遅延回路１７は、図１における校正信号供給装置４０の遅延回路４５（あるいは図７における校正信号供給装置４０の遅延素子４６）の機能を併せ持っている。このような構成によれば、校正信号供給装置４０において遅延素子を省略して、その構成を簡略化することができる。
【００５５】
本発明によるポジトロンイメージング装置は、上記した実施形態に限られるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、上記各実施形態では、一対の放射線検出器１０、１５のうちで一方の検出器１５からの信号に対して遅延回路１７を設けているが、このような遅延回路の構成及び配置については、時間差計測回路２０の具体的な構成等を考慮して、適宜設定することが好ましい。これは、校正信号供給装置４０における遅延回路の構成についても同様である。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、良好な時間分解能でのγ線対のＴＯＦ計測が可能なポジトロンイメージング装置として利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】ポジトロンイメージング装置の第１実施形態の構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】電子・陽電子対消滅で生成されたγ線対のＴＯＦ計測について示す模式図である。
【図３】γ線対の飛行時間差の具体的な計測方法の例を示す図である。
【図４】γ線対計測及び校正計測の一例を示す図である。
【図５】ポジトロンイメージング装置の第２実施形態の構成を概略的に示すブロック図である。
【図６】γ線対計測及び校正計測の他の例を示す図である。
【図７】ポジトロンイメージング装置の第３実施形態の構成を概略的に示すブロック図である。
【図８】校正計測の他の例を示す図である。
【図９】ポジトロンイメージング装置の第４実施形態の構成を概略的に示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５８】
１Ａ〜１Ｄ…ポジトロンイメージング装置、１０、１５…放射線検出器、１１…第１信号処理回路、１６…第２信号処理回路、１７…遅延回路、２０…時間差計測回路、２１、２２…ＯＲ回路、３０…データ収集装置、３１…校正部、３２…信号識別部、４０…校正信号供給装置、４１…制御回路、４２…パルス源、４３…遅延素子、４４…スイッチ、４５…遅延回路、４６…遅延素子、
６１…第１検出信号、６２…第２検出信号、７１…第１タイミング信号、７２…第２タイミング信号、８１…第１校正信号、８２…第２校正信号、８５…識別信号、Ｓ…測定対象、Ｐ…対消滅の発生位置、Ｇ１、Ｇ２…γ線。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象中において電子・陽電子対消滅で生成されて、互いに反対方向に放出されるγ線対を計測するポジトロンイメージング装置であって、
少なくとも２個の放射線検出器を含み、電子・陽電子対消滅で生成されたγ線対のそれぞれを検出可能に構成された検出手段と、
前記γ線対の一方のγ線に対応して前記検出手段から出力された第１検出信号によって第１タイミング信号を生成する第１信号処理手段と、
前記γ線対の他方のγ線に対応して前記検出手段から出力された第２検出信号によって第２タイミング信号を生成する第２信号処理手段と、
前記第１タイミング信号及び前記第２タイミング信号の時間差によって、前記γ線対の飛行時間差を計測する計測手段と、
前記計測手段に対して、前記第１タイミング信号及び前記第２タイミング信号にそれぞれ対応する第１校正信号及び第２校正信号を供給する校正信号供給手段とを備え、
γ線対計測用の前記第１タイミング信号及び前記第２タイミング信号と、校正計測用の前記第１校正信号及び前記第２校正信号との両者を、同一の計測期間内において前記計測手段へと入力するとともに、前記第１校正信号及び前記第２校正信号による校正データを用いて、前記第１タイミング信号及び前記第２タイミング信号による前記飛行時間差の計測データの校正を行うことが可能に構成されていることを特徴とするポジトロンイメージング装置。
【請求項２】
前記第１校正信号及び前記第２校正信号は、前記計測手段に対して、その校正時間差が少なくとも２つの異なる時間差となるように供給されることを特徴とする請求項１記載のポジトロンイメージング装置。
【請求項３】
前記第１校正信号及び前記第２校正信号による校正データを用いて、前記第１タイミング信号及び前記第２タイミング信号による前記飛行時間差の計測データの校正を行う校正手段を備えることを特徴とする請求項１または２記載のポジトロンイメージング装置。
【請求項４】
γ線対計測用の前記第１タイミング信号及び前記第２タイミング信号と、校正計測用の前記第１校正信号及び前記第２校正信号とを識別するための信号識別手段を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載のポジトロンイメージング装置。
【請求項５】
前記第１校正信号及び前記第２校正信号は、それぞれ前記第１信号処理手段及び前記第２信号処理手段を介して前記計測手段に供給されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載のポジトロンイメージング装置。
【請求項１】
測定対象中において電子・陽電子対消滅で生成されて、互いに反対方向に放出されるγ線対を計測するポジトロンイメージング装置であって、
少なくとも２個の放射線検出器を含み、電子・陽電子対消滅で生成されたγ線対のそれぞれを検出可能に構成された検出手段と、
前記γ線対の一方のγ線に対応して前記検出手段から出力された第１検出信号によって第１タイミング信号を生成する第１信号処理手段と、
前記γ線対の他方のγ線に対応して前記検出手段から出力された第２検出信号によって第２タイミング信号を生成する第２信号処理手段と、
前記第１タイミング信号及び前記第２タイミング信号の時間差によって、前記γ線対の飛行時間差を計測する計測手段と、
前記計測手段に対して、前記第１タイミング信号及び前記第２タイミング信号にそれぞれ対応する第１校正信号及び第２校正信号を供給する校正信号供給手段とを備え、
γ線対計測用の前記第１タイミング信号及び前記第２タイミング信号と、校正計測用の前記第１校正信号及び前記第２校正信号との両者を、同一の計測期間内において前記計測手段へと入力するとともに、前記第１校正信号及び前記第２校正信号による校正データを用いて、前記第１タイミング信号及び前記第２タイミング信号による前記飛行時間差の計測データの校正を行うことが可能に構成されていることを特徴とするポジトロンイメージング装置。
【請求項２】
前記第１校正信号及び前記第２校正信号は、前記計測手段に対して、その校正時間差が少なくとも２つの異なる時間差となるように供給されることを特徴とする請求項１記載のポジトロンイメージング装置。
【請求項３】
前記第１校正信号及び前記第２校正信号による校正データを用いて、前記第１タイミング信号及び前記第２タイミング信号による前記飛行時間差の計測データの校正を行う校正手段を備えることを特徴とする請求項１または２記載のポジトロンイメージング装置。
【請求項４】
γ線対計測用の前記第１タイミング信号及び前記第２タイミング信号と、校正計測用の前記第１校正信号及び前記第２校正信号とを識別するための信号識別手段を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載のポジトロンイメージング装置。
【請求項５】
前記第１校正信号及び前記第２校正信号は、それぞれ前記第１信号処理手段及び前記第２信号処理手段を介して前記計測手段に供給されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載のポジトロンイメージング装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００６−３４３２３３（Ｐ２００６−３４３２３３Ａ）
【公開日】平成１８年１２月２１日（２００６．１２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１６９７３６（Ｐ２００５−１６９７３６）
【出願日】平成１７年６月９日（２００５．６．９）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１７年度、文部科学省、科学技術試験研究委託費、光技術を融合した生体機能計測技術の研究開発、産業活力再生特別措置法第３０条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００２３６４３６）浜松ホトニクス株式会社 (1,479)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月２１日（２００６．１２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月９日（２００５．６．９）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１７年度、文部科学省、科学技術試験研究委託費、光技術を融合した生体機能計測技術の研究開発、産業活力再生特別措置法第３０条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００２３６４３６）浜松ホトニクス株式会社 (1,479)
【Ｆターム（参考）】
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