放射能絶対測定方法、放射線検出器集合体の検出効率決定方法、及び、放射線測定装置の校正方法
【課題】単一の放射線検出器集合体により、放射能絶対値の決定を可能とすると共に、自ら所有する放射線検出器集合体の検出効率（感度）を決定し、更に、放射線測定装置の校正も可能とする。
【解決手段】一崩壊でエネルギの異なる複数の光子を放出する核種の放射能を絶対測定するための放射能絶対測定方法であって、複数の放射線検出器要素から構成される放射線検出器集合体（２１０、２１２、４１２、５１０、６１０）を用いて、各放射線検出器要素毎に複数の光子を弁別しながら別々に計数し、更に、光子を検出した放射線検出器要素の識別番号を、光子の入射時刻及び光子の持つエネルギと共に保存し、光子毎の計数率及び複数光子の同時計数率を求め、放射線検出器要素の一部からの光子による信号を遮断することにより、光子毎の計数率及び複数光子の同時計数率を変化させて、検出非効率値と見かけの放射能値の組を複数得て、この検出非効率値と見かけの放射能値の関係を外挿して放射能絶対値を求める。
【解決手段】一崩壊でエネルギの異なる複数の光子を放出する核種の放射能を絶対測定するための放射能絶対測定方法であって、複数の放射線検出器要素から構成される放射線検出器集合体（２１０、２１２、４１２、５１０、６１０）を用いて、各放射線検出器要素毎に複数の光子を弁別しながら別々に計数し、更に、光子を検出した放射線検出器要素の識別番号を、光子の入射時刻及び光子の持つエネルギと共に保存し、光子毎の計数率及び複数光子の同時計数率を求め、放射線検出器要素の一部からの光子による信号を遮断することにより、光子毎の計数率及び複数光子の同時計数率を変化させて、検出非効率値と見かけの放射能値の組を複数得て、この検出非効率値と見かけの放射能値の関係を外挿して放射能絶対値を求める。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射能絶対測定方法、放射線検出器集合体の検出効率決定方法、及び、放射線（放射能）測定装置（放射線測定装置と総称する）の校正方法に係り、特に、陽電子放射断層撮像（ポジトロン・エミッション・トモグラフィ：ＰＥＴ）装置の校正に用いるのに好適な、一崩壊でエネルギの異なる複数の光子を放出する核種の放射能を絶対測定するための放射能絶対測定方法、該放射能絶対測定方法を利用した放射線検出器集合体の検出効率決定方法、及び、医療診断機器や非破壊検査装置等に用いられる放射線測定装置の校正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＥＴ装置は、陽電子放出核種を利用した核医学イメージング装置で、癌の診断や分子イメージング等に広く応用されている。
【０００３】
陽電子放出核種とは、18Ｆのように原子核中の陽子数が中性子数に比べて過多であることにより不安定な同位元素であり、β＋崩壊に伴って陽電子とニュートリノを放出する性質がある。放出された陽電子は電子の反物質であるため、電子と出会うと対消滅して、両者の質量が全てエネルギに転換される。このエネルギは、消滅放射線という高エネルギ電磁波の形で放射される。対消滅の前後で運動量保存則が維持されるため、消滅放射線は主に２本が同時刻にほぼ正反対の方向に放出される。厳密には１本のみの放出や、３本以上が放出される場合も存在するが、その割合は合わせて全体の１％未満であるため、イメージングでは無視できる。２本を放出する場合、それぞれのエネルギは（陽）電子１個の質量分に相当し、約５１１keVである。
【０００４】
イメージングの原理は消滅放射線の同時計数である。５１１keVの放射線が対向する２つの放射線検出器でほぼ同時刻に測定された場合、この２つの放射線検出器を結ぶ直線上で陽電子が対消滅した可能性が最も高い。この情報を、図１に示す如く、被検体１０の周囲に配置した多くの放射線検出器１６を用いて収集し、Ｘ線ＣＴと同様な数学的手法によって再構成することにより、被検体１０中の陽電子放出核種１２の分布を近似する断層画像映像が得られる。図において、１４は消滅放射線、１８はベッドである。
【０００５】
従って、放射線検出器１６に求められる性能は、消滅放射線１４の入射位置、エネルギ、入射時刻を、なるべく正確に測定できることである。ここで、ほぼ同時刻とは概ね１５ナノ秒（ナノは１０-9）以内の時間であり、放射線検出器の時刻決定の精度が高い場合には１０ナノ秒以下、あるいは５ナノ秒以下とすることができる。
【０００６】
このＰＥＴ装置用検出器として、特許文献１に、図２に示すような多数の放射線検出器要素から構成される、深さ方向相互作用位置（ＤＯＩ）情報を得ることが可能な放射線検出器集合体（ＤＯＩ検出器とも称する）２０が提案されている。図において、２１〜２４は各層のシンチレータアレイ、２６は受光素子である。
【０００７】
ＰＥＴ装置等の内部に装荷されている放射線検出器集合体は測定対象物の放射能を相対測定する装置であり、その検出効率（感度）は、予め放射能値が付与された標準線源で求めるか、あるいは、凡その放射能値が付与された放射線源により、放射線検出器集合体の相対的な検出効率（感度）の経時的変化が求められていた。放射線源には半減期があり、定期的に交換しなければならないが、線源を交換すると、線源の放射能値の精度が悪いことから、ＰＥＴ装置等の内部に装荷されている放射線検出器集合体の検出効率（感度）の測定値も、図３に例示するように変わってしまっていた。従って、ＰＥＴ装置等の内部に装荷されている放射線検出器集合体の検出効率（感度）について精度の向上が求められてきた。
【０００８】
一方、57Ｃｏ、54Ｍｎ、134Ｃｓ等、β線やＸ線、オージェ電子とγ線を放出する放射線源の放射能は、４πβ-γ同時測定装置などの放射線検出器により絶対測定されてきた。あるエネルギの放射線（放射線１）と、あるエネルギの放射線（放射線２）が、ある確率で、一回の崩壊において連続的に線源から放出される場合、放射線１を検出する計数率、放射線２を検出する計数率、及び、放射線１と放射線２を同時に検出する計数率を用いることにより、線源の放射能を絶対測定できることが一般に知られている（同時計数法と称する）（非特許文献１参照）。
【０００９】
従って、放射能を絶対測定する場合、図４に例示する如く、放射線１を検出する放射線検出器（検出器１）と、放射線２を検出する放射線検出器（検出器２）が用いられてきた。ここで、１００は線源、１１０は放射線１としてのβ線やＸ線、オージェ電子、１１２は放射線２としてのγ線、１２０は検出器１としての例えば比例計数管、１３０と１３２は検出器２としての例えばＮａＩ（Ｔ１）シンチレータ、１４０は同時計数回路である。
【００１０】
この方法では、比例計数管（１２０）でβ線（１１０）を計数し、シンチレータ（１３０、１３２）でγ線（１１２）を計数し、同時計数回路１４０でβ線とγ線が同時に検出した事象も計数するが、例えば、検出器１によって、放射線２を検出してしまう場合等があり、それらを補正するため、効率外挿法が用いられている（非特許文献１参照）。
【００１１】
この方法は、放射線１を検出する計数率、放射線２を検出する計数率、及び、放射線１と放射線２を同時に検出する計数率から得られる、検出非効率値（＝（１−検出効率）/検出効率）と見かけの放射能値を用い、図５に示す如く、この検出非効率値と見かけの放射能値の関係式を得て、検出非効率値が０即ち検出効率１００％のときの放射能を絶対値とするものである。
【００１２】
従来、検出非効率値を変化させるためには、線源にフィルムをかぶせたり、線源に微粒子を混合したり、比例計数管の計数ガスを変えたり、あるいは、検出器から得られるパルス波高値のディスクリミネーションレベルを変えたりしていた。
【００１３】
又、125Ｉ等の放射線源の放射能を絶対測定する方法としてサムピーク法がある。これは、井戸型ＮａＩ（Ｔ１）シンチレーション測定装置等に線源を装荷し、図６のようなエネルギスペクトルを得ることで、単光子吸収によるシングルピークの面積と二光子吸収（パイルアップ）によるサムピークの面積から、放射能の絶対値を算出する方法である。
【００１４】
【特許文献１】特開２００４−２７９０５７号公報
【非特許文献１】ＩＣＲＵ report ５２, Particle counting in radioactivity measurements, International Commission on radiation units and measurements, vol.1, １９９４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、前者の４πβ-γ同時測定装置で絶対測定を行うには、２種類の検出器が必要であった。また、計数率が高いと、検出器において、放射線が複数本同時に検出器に入射して、図６に示す如く、あたかも１本の別の放射線であるが如く検出されてしまう（パイルアップ）ことがある。このため、従来法では、数kＢq程度の放射能値を持つ放射線源を測定しており、ＰＥＴ装置に使用されているような高い強度の放射能を絶対測定するのが難しかった。
【００１６】
又、後者のサムピーク法でも、数kＢq程度の強度の光子計数率で測定されており、放射線源の強度が高くなると、測定装置が飽和してしまい、癌治療用線源など高強度の放射線源が測定できなかった。
【００１７】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、１種類の検出器、即ち放射線検出器集合体により高強度の放射能の絶対測定を可能とすることを第１の課題とする。
【００１８】
本発明は、又、放射線検出器集合体の検出効率を決定可能とすることを第２の課題とする。
【００１９】
本発明は、更に、放射線検出器集合体を備えた放射線測定装置を校正可能とすることを第３の課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明は、一崩壊でエネルギの異なる複数の光子を放出する核種の放射能を絶対測定するための放射能絶対測定方法であって、複数の放射線検出器要素から構成される放射線検出器集合体を用いて、各放射線検出器要素毎に複数の光子を弁別しながら別々に計数し、更に、光子を検出した放射線検出器要素の識別番号を、光子の入射時刻及び光子の持つエネルギと共に保存し、光子毎の計数率及び複数光子の同時計数率を求め、放射線検出器要素の一部からの光子による信号を遮断することにより、光子毎の計数率及び複数光子の同時計数率を変化させて、検出非効率値と見かけの放射能値の組を複数得て、これらの検出非効率値と見かけの放射能値の関係を外挿して放射能絶対値を求めるようにして、前記第１の課題を解決したものである。
【００２１】
前記検出非効率値と見かけの放射能値の組は、信号を遮断する放射線検出器要素の部位や個数を変化させて、複数得ることができる。
【００２２】
本発明は、又、前記の方法で決定された放射能絶対値を用いて、放射線検出器集合体の光子の計数率から、放射線検出器集合体の検出効率を求めるようにして、前記第２の課題を解決したものである。
【００２３】
本発明は、又、前記の方法で決定された放射能絶対値を用いて、放射線検出器集合体を備えた放射線測定装置を校正するようにして、前記第３の課題を解決したものである。
【００２４】
前記放射線測定装置は、ＰＥＴ装置であることができる。
【００２５】
又、前記放射線検出器集合体を校正用仲介標準器として作業現場に搬入し、作業現場にある放射線源に放射能絶対値を与え、この放射線源を、作業現場で使用している放射線測定装置で測定して、放射線測定装置の出力と放射能絶対値を関連付けるようにすることができる。
【００２６】
又、放射線源を分注して、放射線検出器集合体用放射線源と放射線測定装置用放射線源に分け、各放射線源の重さを測定し、放射線検出器集合体用放射線源を放射線検出器集合体で測定して、その放射能絶対値を付与し、この放射能絶対値と放射線源の重さから、放射線測定装置用放射線源に放射能絶対値を付与し、該放射線測定装置用放射線源を作業現場の放射線測定装置で測定して、該放射線測定装置の出力値と前記放射線測定装置用放射線源の放射能絶対値を関係付けるようにすることができる。
【発明の効果】
【００２７】
放射線検出器集合体は、エネルギ分解能を持つ放射線検出器要素からなり、放射線検出器集合体に光子が入射したときの時刻を、光子が入射した時毎に、光子の持つエネルギと共に記録する装置と結合している。これらにより、時刻情報を用いて、光子１の計数率、光子２の計数率、光子１と２の同時計数率を求めることができるので、同時計数法によって放射線源の放射能絶対値を決定できる。又、一つの光子が検出された計数率と、二つの光子が検出された計数率を求めることができるので、サムピーク法により、放射線源の放射能絶対値を決定することもできる。
【００２８】
更に、放射線検出器集合体は多数の放射線検出器要素から構成されており、１つ１つの放射線検出器要素に対する光入射の負荷を分散できるので、より高強度の放射線源の測定にも耐えることができる。
【００２９】
従って、放射線検出器集合体を用いることで、従来は測定できなかった高強度の放射線源に対しても、検出器が飽和することなく、放射能絶対測定が行なえるようになる。特に、従来は放射能値を正確に付与することのできなかった、ＰＥＴ装置等の校正に用いる高い強度の線源や癌治療用シード線源について、放射能絶対測定ができるようになる。従って、線源の品質管理や治療における安全性の向上に大きく寄与できる。
【００３０】
従来、放射線検出器集合体の検出効率を求める場合、予め放射能の付与された線源を放射線検出器集合体近くの所定の場所に設置し、放射線検出器集合体の検出効率を求めていた。しかし、予め放射能の与えられていた標準線源は高価で、且つ、放射能の値も不確かさが大きく、放射線検出器集合体の検出効率の不確かさも大きくなってしまっていた。本発明による方法を用いれば、線源に放射能値が与えられていなくても、その場で放射能絶対値を付与し、且つ検出効率を決定することができるので、従来よりも不確かさを小さくすることができる。又、高価な標準線源を購入したり、標準線源を定期的に校正する必要も無いので、安価に検出効率を決定することができる。
【００３１】
更に、本発明により、放射線検出器集合体を備えたＰＥＴ装置等で放射能絶対測定ができるので、放射能値の付与されていない線源を用いてＰＥＴ装置等の検出効率（感度）が決定できる。この際、直接放射能絶対値から検出効率（感度）を得られるので、安定的に精度良く検出効率（感度）が決定できる。
【００３２】
又、放射線検出器集合体を仲介標準器として放射線検出器の校正を行なうと、従来は寿命が短いため、輸送や測定が困難であった放射線源に対して、放射能絶対値を付与し、この放射能絶対値の付与された放射線源を用いて、放射線検出器の校正が、精度良く行なえる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００３４】
図７は、本発明に係る放射線検出器集合体を用いた放射能絶対測定方法及び放射線検出器集合体の検出効率（感度）測定方法を示す第１の実施形態である。図中、２００は放射線源、２１０、２１２は、例えばＤＯＩ検出器である放射線検出器集合体、２２０は計数装置、２４０は計算機、２５０は入力装置、２６０は表示装置である。
【００３５】
放射線源２００からは、複数の光子が放出される。放射線検出器集合体２１０、２１２に光子が入射し、計数装置２２０によって、光子の入射時刻と、光子のエネルギと、光子を検出した検出素子の識別番号が組となって計数され、計算機２４０の記憶装置に記憶される。入力装置２５０によって計算機２４０を操作し、表示装置２６０により、入力内容や結果が表示される。
【００３６】
光子を計数しながら検出非効率値と見かけの放射能値を計算できるシステムの場合には、計数装置２２０に、図８のような、アルゴリズムをもつ回路が実装される。即ち、光子の入射時刻と光子のエネルギと光子を検出した検出素子の識別番号の組が、着目しているエネルギのみを通すエネルギフィルタ２２１及び２２２に送られる。ここで、２２１は光子１のエネルギ範囲を持つものを通し、２２２は光子２のエネルギ範囲を持つものを通す。２２３、２２４は検出素子フィルタであり、ある検出素子からのデータの組は通さない。２２５は、データの組を一定期間保持し、光子入射時刻に基づいて光子１と光子２が同時に検出されたことを検知する同時事象検知回路である。２２６、２２７、２２８はカウンタであり、決まった時間、２２６は光子１を計数し、２２７は光子２を計数し、２２８は光子１と光子２の同時計数を行う。２２９は、検出非効率値と見かけの放射能値を算出する回路であり、２３０は、効率外挿法に基づき、放射能絶対値を算出する回路である。
【００３７】
この回路により、測定しながら放射能計算を行い、光子１の計数率、光子２の計数率、光子１と光子２の同時計数率、検出非効率値、見かけの放射能値、放射能絶対値が、計算機２４０に送出される。計算機２４０が省略され、入力装置２５０及び表示装置２６０が、直接、計数装置２２０に接続されていても良い。
【００３８】
一方、計数装置２２０ではなく計算機２４０で放射能計算を行う場合は、計算機２４０に、図９のごときアルゴリズムが実装される。又は、計数装置２２０から、光子の入射時刻と光子のエネルギと光子を検出した検出素子の番号のデータが組になって出力され、計算機２４０内の記憶装置に一旦記憶した後、検出非効率値、見かけの放射能値そして放射能絶対値を算出するシステムとして、計算機２４０に図９のようなアルゴリズムを実装することもできる。
【００３９】
具体的には、まず、図９のステップ３０１で、注目する光子１および光子２のエネルギ範囲を決定する。
【００４０】
次いで、ステップ３０２で、光子１のエネルギ範囲にある、光子の入射時刻と光子のエネルギと光子を検出した検出素子の番号のデータの組のみの光子の入射時刻順に並んだデータ列１と、光子２のエネルギ範囲にある、光子の入射時刻と光子のエネルギと光子を検出した検出素子の番号のデータの組のみの光子の入射時刻順に並んだデータ列２をつくる。
【００４１】
次いで、ステップ３０３で、マスクする（計数に入れない）検出素子のパターンを決め、パターンの数だけの光子１の計数、光子２の計数、光子1 と光子2 の同時計数の記憶領域の組を確保する。
【００４２】
次いで、ステップ３０４で、まだ読み込んでいないデータの組の中で最も入射時刻の古いデータの組を、データ列１又はデータ列２から読み込む。
【００４３】
次いで、ステップ３０５で、マスクのパターンを１つ選び、そのパターンに対応する光子１の計数、光子２の計数、光子１と光子２の同時計数の記憶領域の組を選ぶ。
【００４４】
次いで、ステップ３０６に進み、ステップ３０４で読み込んだデータの組が、マスクされた検出素子以外で検出されたか判別する。
【００４５】
次いで、ステップ３０７で、データ列１から読み込んだのか判別する。ステップ３０７の判定結果が「はい」の場合は、ステップ３０８に進み、ステップ３０５で選択された記憶領域について光子１を計数する。
【００４６】
次いで、ステップ３０９で、同時刻（ある時間範囲）入射のデータの組がデータ列２にあるか判別する。ステップ３０９の判定結果が「はい」の場合は、ステップ３１０で、同時刻入射のデータの組を読み込み、ステップ３０５で選択された記憶領域において光子２を計数すると共に、光子１と光子２の同時計数を計数する。
【００４７】
一方、ステップ３０７の判定結果が「いいえ」の場合は、ステップ３１１に進み、ステップ３０５で選択された記憶領域において光子２を計数する。
【００４８】
次いで、ステップ３１２で、同時刻（ある時間範囲）入射のデータの組がデータ列１にあるか判別する。ステップ３１２の判定結果が「はい」の場合は、ステップ３１３に進み、同時刻入射のデータの組を読み込み、ステップ３０５で選択された記憶領域において光子１を計数すると共に、光子１と光子２の同時計数を計数する。
【００４９】
ステップ３１０、３１３終了後、又は、ステップ３０６の判定結果が「いいえ」の場合は、ステップ３１４に進み、マスクのパターン全てについて処理したか判別する。ステップ３１４の判定結果が「はい」の場合は、ステップ３１５に進み、データの組を全て読み込んだか判別する。ステップ３１５の判定結果が「はい」の場合は、ステップ３１６に進み、光子１の計数、光子２の計数、光子１と光子２の同時計数から、非特許文献１に記載されたような方法で、検出非効率値、見かけの放射能値の組を各々のマスクのパターンについて計算する。
【００５０】
次いで、ステップ３１７で、見かけの放射能値を検出非効率値で外挿して、放射能絶対値を決定する。
【００５１】
以上のように、放射線検出器集合体によって、放射線源の放射能絶対値が計算できるので、これを基に単位時間当たりの放射線検出器集合体に入射する光子の数が計算できる。放射線源から放出される放射線の原子核１崩壊当たりの放出率は、Ｔable of Ｉsotopes，eighth edition，volume Ｉ，II，Ｒ．Ｂ．Ｆirestone and Ｖ．Ｓ．Ｓhirley，Ｗiley Ｉnterscience(1996)などの核データから参照でき、又、線源の位置と放射線検出器集合体の幾何学的関係による係数、及び、これらの数値と求められた線源の放射能から、放射線検出器集合体に入射する放射線の単位時間当たりの数を計算することができる。放射線検出器集合体の光子の計数率を単位時間当たりの放射線検出器集合体に入射する光子で除することで、放射線検出器集合体の検出効率（感度）が求められる。また、放射線検出器集合体の光子の計数率を単位時間当たりの線源からの光子の発生数で除して検出効率（感度）とすることもあり、こちらも計算可能である。
【００５２】
なお、前記説明では、同時計数法が用いられていたが、サムピーク法を用いることも可能である。サムピーク法の計数装置を図１０に、アルゴリズムを図１１に示す。
【００５３】
図１０において、２３１は、着目しているエネルギのデータのみを通すエネルギフィルタであり、光子の入射時刻と光子のエネルギのデータの組が入力される。２３２は同時計数事象判別部であり、ある一定時間データの組を保持し、二光子事象か、単光子事象かを判別する。２３３は単光子検出のカウンタであり、２３４は二光子検出のカウンタである。２３５はサムピーク法による計算回路であり、放射能絶対値を算出する。
【００５４】
又、図１１において、ステップ３２１では、光子の入射時刻と光子のエネルギのデータの組を入射時刻順に並べ替える。ステップ３２２では、未だ読み込まれてない最も古い時刻の、光子のエネルギ、光子の入射時刻のデータの組を読み込む。ステップ３２３では、光子のエネルギが、着目しているエネルギ範囲にあるか判別する。ステップ３２４では、他に同時刻に入射した光子で、着目しているエネルギのものは無いか判別する。判定結果が「はい」の場合、ステップ３２５で、単一光子検出として計数する。
【００５５】
ステップ３２４の判定結果が「いいえ」の場合、ステップ３２６で、同時刻に入射した光子のエネルギ、光子の入射時刻のデータの組を読み込み、二光子検出として計数する。ステップ３２７では、全てのデータの組を読み込んだか判別する。ステップ３２８では、サムピーク法により放射能絶対値を算出する。
【００５６】
次に、本発明に係る放射線検出器集合体による、放射線測定装置の校正方法を示す第２の実施形態を図１２に示す。図中、４００は放射線源、４１０は多数の、例えばＤＯＩ検出器でなる放射線検出器集合体４１２を備えたＰＥＴ装置、２２０は、第１実施形態と同様の計数装置、２４０は、同じく計算機、２５０は、同じく入力装置、２６０は、同じく表示装置である。
【００５７】
本実施形態においては、第１実施形態と同様な方法で放射線源４００の放射能絶対値を測定した後、該放射能絶対値を用いて、ＰＥＴ装置４１０の検出効率（感度）を決定し、校正する。
【００５８】
具体的には、例えば図８又は図９のアルゴリズムを用いて、計数装置２２０及び計算機２４０により光子１の計数率、光子２の計数率、光子１光子２の同時計数率から、同時計数法により放射能絶対値を決定する。そして、放射能から単位時間当たりＰＥＴ装置４１０に入射する放射線の数を、幾何学的条件、及び、核データＴable of Ｉsotopesによる放射線の放出率から算出する。そして、ＰＥＴ装置４１０の計数率を、単位時間当たりＰＥＴ装置４１０に入射する放射線の数で除することにより、検出効率（感度）を決定する。また、ＰＥＴ装置４１０の計数率を、単位時間当たり放射線源４００から放出される光子数で除することにより、検出効率（感度）とすることも可能である。
【００５９】
本実施形態によれば、ＰＥＴ装置４１０に元々備えられている放射線検出器集合体４１２を利用して、放射線源４００を校正することが可能になる。
【００６０】
次に、本発明に係る放射線検出器集合体による、放射線測定装置の校正方法を示す第３実施形態を図１３に示す。図において、５００は作業現場の放射線源、５１０は、校正事業者から送られた、例えばＤＯＩ検出器である放射線検出器集合体、５２０は、作業現場で使用される放射線測定装置である。
【００６１】
作業現場で製造された、あるいは、作業現場で使用されている放射線源５００は、放射線検出器集合体５１０で測定され、放射能絶対値が放射線源５００に付与される。この放射能絶対値が付与された放射線源５００は、作業現場の放射線測定装置５２０で測定され、放射線測定装置５２０の出力値と放射線源５００の放射能絶対値が関係付けられる。これにより、放射線測定装置５２０の校正が行なえる。
【００６２】
次に、本発明に係る放射線検出器集合体による、放射線測定装置の校正方法を示す第４実施形態を図１４に示す。図において、６００は液状の線源、６０２、６０４は分注された線源、６１０は、例えばＤＯＩ検出器でなる放射線検出器集合体、６２０は、作業現場で使用される放射線測定装置である。
【００６３】
作業現場で製造された、あるいは作業現場で使用されている液体状の放射線源６００が分注され、放射線検出器集合体用６１０の放射線源６０２と、放射線測定装置６２０用の放射線源６０４となる。各放射線源６０２、６０４の重さが測定される。
【００６４】
放射線源６０２は、放射線検出器集合体６１０で測定され、放射能絶対値が放射線源６０２に付与される。この放射能絶対値と放射線源の重さから、放射線源６０４に放射能絶対値が付与され、放射線源６０４は、作業現場の放射線測定装置６２０で測定され、放射線測定装置６２０の出力値と放射線源６０４の放射能絶対値が関係付けられ、放射線測定装置６２０が校正される。
【実施例１】
【００６５】
図７の構成で、放射線源２００として68Ｇｅ−68Ｇａ線源、放射線検出器集合体２１０、２１２としてＤＯＩ検出器を用いた。ＤＯＩ検出器（２１０、２１２）に対して所定の位置に放射線源２００を設置した。ＤＯＩ検出器（２１０、２１２）から出力されるスペクトルのうち、５１１keVのγ線を光子１とし、１０７７keVのγ線を光子２として、それぞれの計数率を測定すると共に、放射線１と放射線２の同時計数率を測定して、図８、図９に示した同時計数法により、68Ｇｅ−68Ｇａ線源（２００）の放射能絶対値を決定することができた。
【実施例２】
【００６６】
図７の構成で、放射線源２００として１０ＭＢｑ程度の癌治療用125Ｉシード線源、放射線検出器集合体２１０、２１２としてＤＯＩ検出器を用いた。ＤＯＩ検出器（２１０、２１２）に対して所定の位置に放射線源２００を設置し、放射線源２００から放出される２７〜３２keVのＸ線と３５keVのγ線について、これらのＤＯＩ検出器（２１０、２１２）における単光子検出の計数率、及び、２光子検出の計数率を測定して、図１０、図１１に示したサムピーク法により、125Ｉ線源（２００）の放射能絶対値を決定することができた。
【実施例３】
【００６７】
放射線検出器集合体の検出効率（感度）の校正法の実施例として、図１２の構成で、ＰＥＴ装置４１０により、68Ｇｅ−68Ｇａ線源（４００）から放出される光子を検出した。５１１keVのγ線を光子１とし、１０７７keVのγ線を光子２とした。図８又は図９のアルゴリズムを用いて、計数装置２２０及び計算機２４０により光子１の計数率、光子２の計数率、光子１光子２の同時計数率から、同時計数法により放射能絶対値を決定した。放射能から単位時間当たりＰＥＴ装置４１０に入射する放射線の数を、幾何学的条件及び、核データＴable of Ｉsotopesによる放射線の放出率から算出した。ＰＥＴ装置４１０の計数率を、単位時間当たりＰＥＴ装置４１０に入射する放射線の数で除することにより、検出効率（感度）を決定できた。
【実施例４】
【００６８】
図１３の構成で、放射線源５００として68Ｇｅ−68Ｇａ線源、放射線検出器集合体５１０としてＤＯＩ検出器、放射線測定装置５２０としてＲＩキャリブレータを用いた。68Ｇｅ−68Ｇａ線源（５００）をＤＯＩ検出器（５１０）によって測定し、放射能の絶対値を付与した。ＲＩキャリブレータ（５２０）でも、68Ｇｅ−68Ｇａ線源（５００）を測定し、ＲＩキャリブレータ（５２０）の出力値と68Ｇｅ−68Ｇａ線源（５００）の放射能値の関係を求めた。これにより、ＲＩキャリブレータ（５２０）を校正できた。
【実施例５】
【００６９】
図１４の構成で、放射線源６００として201Ｔｌ線源、放射線検出器集合体６１０としてＤＯＩ検出器、放射線測定装置６２０としてＲＩキャリブレータを用いた。201Ｔｌ線源（６００）を分注して、ＤＯＩ検出器用放射線源（６０２）とＲＩキャリブレータ用放射線源（６０４）を製作し、それぞれの放射線源の重さを測定した後、それぞれで測定を行なった。ＤＯＩ検出器（６１０）によって放射線源（６０２）の放射能の絶対値が決定され、分注時の重さから、201Ｔｌ線源（６００）の放射能濃度を決定した。又、この放射能濃度から、ＲＩキャリブレータ用放射線源（６０４）の放射能値を求め、ＲＩキャリブレータ（６２０）の出力値とＲＩキャリブレータ用放射線源（６０４）の放射能値の関係を求め、これをもって、ＲＩキャリブレータ（６２０）を校正できた。
【００７０】
なお、前記実施形態においては、２個又は多数の放射線検出器集合体が用いられていたが、放射線検出器集合体の数は１個でも構わない。又、放射線検出器集合体も、ＤＯＩ検出器に限定されず、その素子数も限定されない。放射線源や放射線の種類も、前記実施形態に限定されない。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明は、放射能絶対測定に用いられる。又、放射線診療装置、非破壊検査装置等の放射線検出器の検出効率（感度）測定に用いられる。更に、医療用放射能測定装置等、放射線測定装置の校正に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】従来のＰＥＴ装置の概略構成を示す断面図
【図２】従来のＤＯＩ検出器の構成例を示す斜視図
【図３】従来のＰＥＴ装置の校正における問題点を示す図
【図４】従来の４πβ−γ同時測定装置の一例の構成を示すブロック図
【図５】効率外挿による絶対値測定の例を示す図
【図６】スペクトルのパイルアップの例を示す図
【図７】本発明の第１実施形態を示す図
【図８】第１実施形態の計数装置に内蔵される放射能絶対値算出回路の例を示すブロック図
【図９】同じく計算機に実装されるアルゴリズムの例を示す流れ図
【図１０】サムピーク法による放射能絶対値算出回路の例を示すブロック図
【図１１】同じく計算機に実装されるアルゴリズムの例を示す流れ図
【図１２】本発明の第２実施形態を示す図
【図１３】同じく第３実施形態を示す図
【図１４】同じく第４実施形態を示す図
【符号の説明】
【００７３】
１００、２００、４００、５００、６００、６０２、６０４…放射線源
２１０、２１２、４１２、５１０、６１０…放射線検出器集合体
２２０…計数装置
２４０…計算機
４１０…ＰＥＴ装置
５２０、６２０…放射線測定装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射能絶対測定方法、放射線検出器集合体の検出効率決定方法、及び、放射線（放射能）測定装置（放射線測定装置と総称する）の校正方法に係り、特に、陽電子放射断層撮像（ポジトロン・エミッション・トモグラフィ：ＰＥＴ）装置の校正に用いるのに好適な、一崩壊でエネルギの異なる複数の光子を放出する核種の放射能を絶対測定するための放射能絶対測定方法、該放射能絶対測定方法を利用した放射線検出器集合体の検出効率決定方法、及び、医療診断機器や非破壊検査装置等に用いられる放射線測定装置の校正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＥＴ装置は、陽電子放出核種を利用した核医学イメージング装置で、癌の診断や分子イメージング等に広く応用されている。
【０００３】
陽電子放出核種とは、18Ｆのように原子核中の陽子数が中性子数に比べて過多であることにより不安定な同位元素であり、β＋崩壊に伴って陽電子とニュートリノを放出する性質がある。放出された陽電子は電子の反物質であるため、電子と出会うと対消滅して、両者の質量が全てエネルギに転換される。このエネルギは、消滅放射線という高エネルギ電磁波の形で放射される。対消滅の前後で運動量保存則が維持されるため、消滅放射線は主に２本が同時刻にほぼ正反対の方向に放出される。厳密には１本のみの放出や、３本以上が放出される場合も存在するが、その割合は合わせて全体の１％未満であるため、イメージングでは無視できる。２本を放出する場合、それぞれのエネルギは（陽）電子１個の質量分に相当し、約５１１keVである。
【０００４】
イメージングの原理は消滅放射線の同時計数である。５１１keVの放射線が対向する２つの放射線検出器でほぼ同時刻に測定された場合、この２つの放射線検出器を結ぶ直線上で陽電子が対消滅した可能性が最も高い。この情報を、図１に示す如く、被検体１０の周囲に配置した多くの放射線検出器１６を用いて収集し、Ｘ線ＣＴと同様な数学的手法によって再構成することにより、被検体１０中の陽電子放出核種１２の分布を近似する断層画像映像が得られる。図において、１４は消滅放射線、１８はベッドである。
【０００５】
従って、放射線検出器１６に求められる性能は、消滅放射線１４の入射位置、エネルギ、入射時刻を、なるべく正確に測定できることである。ここで、ほぼ同時刻とは概ね１５ナノ秒（ナノは１０-9）以内の時間であり、放射線検出器の時刻決定の精度が高い場合には１０ナノ秒以下、あるいは５ナノ秒以下とすることができる。
【０００６】
このＰＥＴ装置用検出器として、特許文献１に、図２に示すような多数の放射線検出器要素から構成される、深さ方向相互作用位置（ＤＯＩ）情報を得ることが可能な放射線検出器集合体（ＤＯＩ検出器とも称する）２０が提案されている。図において、２１〜２４は各層のシンチレータアレイ、２６は受光素子である。
【０００７】
ＰＥＴ装置等の内部に装荷されている放射線検出器集合体は測定対象物の放射能を相対測定する装置であり、その検出効率（感度）は、予め放射能値が付与された標準線源で求めるか、あるいは、凡その放射能値が付与された放射線源により、放射線検出器集合体の相対的な検出効率（感度）の経時的変化が求められていた。放射線源には半減期があり、定期的に交換しなければならないが、線源を交換すると、線源の放射能値の精度が悪いことから、ＰＥＴ装置等の内部に装荷されている放射線検出器集合体の検出効率（感度）の測定値も、図３に例示するように変わってしまっていた。従って、ＰＥＴ装置等の内部に装荷されている放射線検出器集合体の検出効率（感度）について精度の向上が求められてきた。
【０００８】
一方、57Ｃｏ、54Ｍｎ、134Ｃｓ等、β線やＸ線、オージェ電子とγ線を放出する放射線源の放射能は、４πβ-γ同時測定装置などの放射線検出器により絶対測定されてきた。あるエネルギの放射線（放射線１）と、あるエネルギの放射線（放射線２）が、ある確率で、一回の崩壊において連続的に線源から放出される場合、放射線１を検出する計数率、放射線２を検出する計数率、及び、放射線１と放射線２を同時に検出する計数率を用いることにより、線源の放射能を絶対測定できることが一般に知られている（同時計数法と称する）（非特許文献１参照）。
【０００９】
従って、放射能を絶対測定する場合、図４に例示する如く、放射線１を検出する放射線検出器（検出器１）と、放射線２を検出する放射線検出器（検出器２）が用いられてきた。ここで、１００は線源、１１０は放射線１としてのβ線やＸ線、オージェ電子、１１２は放射線２としてのγ線、１２０は検出器１としての例えば比例計数管、１３０と１３２は検出器２としての例えばＮａＩ（Ｔ１）シンチレータ、１４０は同時計数回路である。
【００１０】
この方法では、比例計数管（１２０）でβ線（１１０）を計数し、シンチレータ（１３０、１３２）でγ線（１１２）を計数し、同時計数回路１４０でβ線とγ線が同時に検出した事象も計数するが、例えば、検出器１によって、放射線２を検出してしまう場合等があり、それらを補正するため、効率外挿法が用いられている（非特許文献１参照）。
【００１１】
この方法は、放射線１を検出する計数率、放射線２を検出する計数率、及び、放射線１と放射線２を同時に検出する計数率から得られる、検出非効率値（＝（１−検出効率）/検出効率）と見かけの放射能値を用い、図５に示す如く、この検出非効率値と見かけの放射能値の関係式を得て、検出非効率値が０即ち検出効率１００％のときの放射能を絶対値とするものである。
【００１２】
従来、検出非効率値を変化させるためには、線源にフィルムをかぶせたり、線源に微粒子を混合したり、比例計数管の計数ガスを変えたり、あるいは、検出器から得られるパルス波高値のディスクリミネーションレベルを変えたりしていた。
【００１３】
又、125Ｉ等の放射線源の放射能を絶対測定する方法としてサムピーク法がある。これは、井戸型ＮａＩ（Ｔ１）シンチレーション測定装置等に線源を装荷し、図６のようなエネルギスペクトルを得ることで、単光子吸収によるシングルピークの面積と二光子吸収（パイルアップ）によるサムピークの面積から、放射能の絶対値を算出する方法である。
【００１４】
【特許文献１】特開２００４−２７９０５７号公報
【非特許文献１】ＩＣＲＵ report ５２, Particle counting in radioactivity measurements, International Commission on radiation units and measurements, vol.1, １９９４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、前者の４πβ-γ同時測定装置で絶対測定を行うには、２種類の検出器が必要であった。また、計数率が高いと、検出器において、放射線が複数本同時に検出器に入射して、図６に示す如く、あたかも１本の別の放射線であるが如く検出されてしまう（パイルアップ）ことがある。このため、従来法では、数kＢq程度の放射能値を持つ放射線源を測定しており、ＰＥＴ装置に使用されているような高い強度の放射能を絶対測定するのが難しかった。
【００１６】
又、後者のサムピーク法でも、数kＢq程度の強度の光子計数率で測定されており、放射線源の強度が高くなると、測定装置が飽和してしまい、癌治療用線源など高強度の放射線源が測定できなかった。
【００１７】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、１種類の検出器、即ち放射線検出器集合体により高強度の放射能の絶対測定を可能とすることを第１の課題とする。
【００１８】
本発明は、又、放射線検出器集合体の検出効率を決定可能とすることを第２の課題とする。
【００１９】
本発明は、更に、放射線検出器集合体を備えた放射線測定装置を校正可能とすることを第３の課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明は、一崩壊でエネルギの異なる複数の光子を放出する核種の放射能を絶対測定するための放射能絶対測定方法であって、複数の放射線検出器要素から構成される放射線検出器集合体を用いて、各放射線検出器要素毎に複数の光子を弁別しながら別々に計数し、更に、光子を検出した放射線検出器要素の識別番号を、光子の入射時刻及び光子の持つエネルギと共に保存し、光子毎の計数率及び複数光子の同時計数率を求め、放射線検出器要素の一部からの光子による信号を遮断することにより、光子毎の計数率及び複数光子の同時計数率を変化させて、検出非効率値と見かけの放射能値の組を複数得て、これらの検出非効率値と見かけの放射能値の関係を外挿して放射能絶対値を求めるようにして、前記第１の課題を解決したものである。
【００２１】
前記検出非効率値と見かけの放射能値の組は、信号を遮断する放射線検出器要素の部位や個数を変化させて、複数得ることができる。
【００２２】
本発明は、又、前記の方法で決定された放射能絶対値を用いて、放射線検出器集合体の光子の計数率から、放射線検出器集合体の検出効率を求めるようにして、前記第２の課題を解決したものである。
【００２３】
本発明は、又、前記の方法で決定された放射能絶対値を用いて、放射線検出器集合体を備えた放射線測定装置を校正するようにして、前記第３の課題を解決したものである。
【００２４】
前記放射線測定装置は、ＰＥＴ装置であることができる。
【００２５】
又、前記放射線検出器集合体を校正用仲介標準器として作業現場に搬入し、作業現場にある放射線源に放射能絶対値を与え、この放射線源を、作業現場で使用している放射線測定装置で測定して、放射線測定装置の出力と放射能絶対値を関連付けるようにすることができる。
【００２６】
又、放射線源を分注して、放射線検出器集合体用放射線源と放射線測定装置用放射線源に分け、各放射線源の重さを測定し、放射線検出器集合体用放射線源を放射線検出器集合体で測定して、その放射能絶対値を付与し、この放射能絶対値と放射線源の重さから、放射線測定装置用放射線源に放射能絶対値を付与し、該放射線測定装置用放射線源を作業現場の放射線測定装置で測定して、該放射線測定装置の出力値と前記放射線測定装置用放射線源の放射能絶対値を関係付けるようにすることができる。
【発明の効果】
【００２７】
放射線検出器集合体は、エネルギ分解能を持つ放射線検出器要素からなり、放射線検出器集合体に光子が入射したときの時刻を、光子が入射した時毎に、光子の持つエネルギと共に記録する装置と結合している。これらにより、時刻情報を用いて、光子１の計数率、光子２の計数率、光子１と２の同時計数率を求めることができるので、同時計数法によって放射線源の放射能絶対値を決定できる。又、一つの光子が検出された計数率と、二つの光子が検出された計数率を求めることができるので、サムピーク法により、放射線源の放射能絶対値を決定することもできる。
【００２８】
更に、放射線検出器集合体は多数の放射線検出器要素から構成されており、１つ１つの放射線検出器要素に対する光入射の負荷を分散できるので、より高強度の放射線源の測定にも耐えることができる。
【００２９】
従って、放射線検出器集合体を用いることで、従来は測定できなかった高強度の放射線源に対しても、検出器が飽和することなく、放射能絶対測定が行なえるようになる。特に、従来は放射能値を正確に付与することのできなかった、ＰＥＴ装置等の校正に用いる高い強度の線源や癌治療用シード線源について、放射能絶対測定ができるようになる。従って、線源の品質管理や治療における安全性の向上に大きく寄与できる。
【００３０】
従来、放射線検出器集合体の検出効率を求める場合、予め放射能の付与された線源を放射線検出器集合体近くの所定の場所に設置し、放射線検出器集合体の検出効率を求めていた。しかし、予め放射能の与えられていた標準線源は高価で、且つ、放射能の値も不確かさが大きく、放射線検出器集合体の検出効率の不確かさも大きくなってしまっていた。本発明による方法を用いれば、線源に放射能値が与えられていなくても、その場で放射能絶対値を付与し、且つ検出効率を決定することができるので、従来よりも不確かさを小さくすることができる。又、高価な標準線源を購入したり、標準線源を定期的に校正する必要も無いので、安価に検出効率を決定することができる。
【００３１】
更に、本発明により、放射線検出器集合体を備えたＰＥＴ装置等で放射能絶対測定ができるので、放射能値の付与されていない線源を用いてＰＥＴ装置等の検出効率（感度）が決定できる。この際、直接放射能絶対値から検出効率（感度）を得られるので、安定的に精度良く検出効率（感度）が決定できる。
【００３２】
又、放射線検出器集合体を仲介標準器として放射線検出器の校正を行なうと、従来は寿命が短いため、輸送や測定が困難であった放射線源に対して、放射能絶対値を付与し、この放射能絶対値の付与された放射線源を用いて、放射線検出器の校正が、精度良く行なえる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００３４】
図７は、本発明に係る放射線検出器集合体を用いた放射能絶対測定方法及び放射線検出器集合体の検出効率（感度）測定方法を示す第１の実施形態である。図中、２００は放射線源、２１０、２１２は、例えばＤＯＩ検出器である放射線検出器集合体、２２０は計数装置、２４０は計算機、２５０は入力装置、２６０は表示装置である。
【００３５】
放射線源２００からは、複数の光子が放出される。放射線検出器集合体２１０、２１２に光子が入射し、計数装置２２０によって、光子の入射時刻と、光子のエネルギと、光子を検出した検出素子の識別番号が組となって計数され、計算機２４０の記憶装置に記憶される。入力装置２５０によって計算機２４０を操作し、表示装置２６０により、入力内容や結果が表示される。
【００３６】
光子を計数しながら検出非効率値と見かけの放射能値を計算できるシステムの場合には、計数装置２２０に、図８のような、アルゴリズムをもつ回路が実装される。即ち、光子の入射時刻と光子のエネルギと光子を検出した検出素子の識別番号の組が、着目しているエネルギのみを通すエネルギフィルタ２２１及び２２２に送られる。ここで、２２１は光子１のエネルギ範囲を持つものを通し、２２２は光子２のエネルギ範囲を持つものを通す。２２３、２２４は検出素子フィルタであり、ある検出素子からのデータの組は通さない。２２５は、データの組を一定期間保持し、光子入射時刻に基づいて光子１と光子２が同時に検出されたことを検知する同時事象検知回路である。２２６、２２７、２２８はカウンタであり、決まった時間、２２６は光子１を計数し、２２７は光子２を計数し、２２８は光子１と光子２の同時計数を行う。２２９は、検出非効率値と見かけの放射能値を算出する回路であり、２３０は、効率外挿法に基づき、放射能絶対値を算出する回路である。
【００３７】
この回路により、測定しながら放射能計算を行い、光子１の計数率、光子２の計数率、光子１と光子２の同時計数率、検出非効率値、見かけの放射能値、放射能絶対値が、計算機２４０に送出される。計算機２４０が省略され、入力装置２５０及び表示装置２６０が、直接、計数装置２２０に接続されていても良い。
【００３８】
一方、計数装置２２０ではなく計算機２４０で放射能計算を行う場合は、計算機２４０に、図９のごときアルゴリズムが実装される。又は、計数装置２２０から、光子の入射時刻と光子のエネルギと光子を検出した検出素子の番号のデータが組になって出力され、計算機２４０内の記憶装置に一旦記憶した後、検出非効率値、見かけの放射能値そして放射能絶対値を算出するシステムとして、計算機２４０に図９のようなアルゴリズムを実装することもできる。
【００３９】
具体的には、まず、図９のステップ３０１で、注目する光子１および光子２のエネルギ範囲を決定する。
【００４０】
次いで、ステップ３０２で、光子１のエネルギ範囲にある、光子の入射時刻と光子のエネルギと光子を検出した検出素子の番号のデータの組のみの光子の入射時刻順に並んだデータ列１と、光子２のエネルギ範囲にある、光子の入射時刻と光子のエネルギと光子を検出した検出素子の番号のデータの組のみの光子の入射時刻順に並んだデータ列２をつくる。
【００４１】
次いで、ステップ３０３で、マスクする（計数に入れない）検出素子のパターンを決め、パターンの数だけの光子１の計数、光子２の計数、光子1 と光子2 の同時計数の記憶領域の組を確保する。
【００４２】
次いで、ステップ３０４で、まだ読み込んでいないデータの組の中で最も入射時刻の古いデータの組を、データ列１又はデータ列２から読み込む。
【００４３】
次いで、ステップ３０５で、マスクのパターンを１つ選び、そのパターンに対応する光子１の計数、光子２の計数、光子１と光子２の同時計数の記憶領域の組を選ぶ。
【００４４】
次いで、ステップ３０６に進み、ステップ３０４で読み込んだデータの組が、マスクされた検出素子以外で検出されたか判別する。
【００４５】
次いで、ステップ３０７で、データ列１から読み込んだのか判別する。ステップ３０７の判定結果が「はい」の場合は、ステップ３０８に進み、ステップ３０５で選択された記憶領域について光子１を計数する。
【００４６】
次いで、ステップ３０９で、同時刻（ある時間範囲）入射のデータの組がデータ列２にあるか判別する。ステップ３０９の判定結果が「はい」の場合は、ステップ３１０で、同時刻入射のデータの組を読み込み、ステップ３０５で選択された記憶領域において光子２を計数すると共に、光子１と光子２の同時計数を計数する。
【００４７】
一方、ステップ３０７の判定結果が「いいえ」の場合は、ステップ３１１に進み、ステップ３０５で選択された記憶領域において光子２を計数する。
【００４８】
次いで、ステップ３１２で、同時刻（ある時間範囲）入射のデータの組がデータ列１にあるか判別する。ステップ３１２の判定結果が「はい」の場合は、ステップ３１３に進み、同時刻入射のデータの組を読み込み、ステップ３０５で選択された記憶領域において光子１を計数すると共に、光子１と光子２の同時計数を計数する。
【００４９】
ステップ３１０、３１３終了後、又は、ステップ３０６の判定結果が「いいえ」の場合は、ステップ３１４に進み、マスクのパターン全てについて処理したか判別する。ステップ３１４の判定結果が「はい」の場合は、ステップ３１５に進み、データの組を全て読み込んだか判別する。ステップ３１５の判定結果が「はい」の場合は、ステップ３１６に進み、光子１の計数、光子２の計数、光子１と光子２の同時計数から、非特許文献１に記載されたような方法で、検出非効率値、見かけの放射能値の組を各々のマスクのパターンについて計算する。
【００５０】
次いで、ステップ３１７で、見かけの放射能値を検出非効率値で外挿して、放射能絶対値を決定する。
【００５１】
以上のように、放射線検出器集合体によって、放射線源の放射能絶対値が計算できるので、これを基に単位時間当たりの放射線検出器集合体に入射する光子の数が計算できる。放射線源から放出される放射線の原子核１崩壊当たりの放出率は、Ｔable of Ｉsotopes，eighth edition，volume Ｉ，II，Ｒ．Ｂ．Ｆirestone and Ｖ．Ｓ．Ｓhirley，Ｗiley Ｉnterscience(1996)などの核データから参照でき、又、線源の位置と放射線検出器集合体の幾何学的関係による係数、及び、これらの数値と求められた線源の放射能から、放射線検出器集合体に入射する放射線の単位時間当たりの数を計算することができる。放射線検出器集合体の光子の計数率を単位時間当たりの放射線検出器集合体に入射する光子で除することで、放射線検出器集合体の検出効率（感度）が求められる。また、放射線検出器集合体の光子の計数率を単位時間当たりの線源からの光子の発生数で除して検出効率（感度）とすることもあり、こちらも計算可能である。
【００５２】
なお、前記説明では、同時計数法が用いられていたが、サムピーク法を用いることも可能である。サムピーク法の計数装置を図１０に、アルゴリズムを図１１に示す。
【００５３】
図１０において、２３１は、着目しているエネルギのデータのみを通すエネルギフィルタであり、光子の入射時刻と光子のエネルギのデータの組が入力される。２３２は同時計数事象判別部であり、ある一定時間データの組を保持し、二光子事象か、単光子事象かを判別する。２３３は単光子検出のカウンタであり、２３４は二光子検出のカウンタである。２３５はサムピーク法による計算回路であり、放射能絶対値を算出する。
【００５４】
又、図１１において、ステップ３２１では、光子の入射時刻と光子のエネルギのデータの組を入射時刻順に並べ替える。ステップ３２２では、未だ読み込まれてない最も古い時刻の、光子のエネルギ、光子の入射時刻のデータの組を読み込む。ステップ３２３では、光子のエネルギが、着目しているエネルギ範囲にあるか判別する。ステップ３２４では、他に同時刻に入射した光子で、着目しているエネルギのものは無いか判別する。判定結果が「はい」の場合、ステップ３２５で、単一光子検出として計数する。
【００５５】
ステップ３２４の判定結果が「いいえ」の場合、ステップ３２６で、同時刻に入射した光子のエネルギ、光子の入射時刻のデータの組を読み込み、二光子検出として計数する。ステップ３２７では、全てのデータの組を読み込んだか判別する。ステップ３２８では、サムピーク法により放射能絶対値を算出する。
【００５６】
次に、本発明に係る放射線検出器集合体による、放射線測定装置の校正方法を示す第２の実施形態を図１２に示す。図中、４００は放射線源、４１０は多数の、例えばＤＯＩ検出器でなる放射線検出器集合体４１２を備えたＰＥＴ装置、２２０は、第１実施形態と同様の計数装置、２４０は、同じく計算機、２５０は、同じく入力装置、２６０は、同じく表示装置である。
【００５７】
本実施形態においては、第１実施形態と同様な方法で放射線源４００の放射能絶対値を測定した後、該放射能絶対値を用いて、ＰＥＴ装置４１０の検出効率（感度）を決定し、校正する。
【００５８】
具体的には、例えば図８又は図９のアルゴリズムを用いて、計数装置２２０及び計算機２４０により光子１の計数率、光子２の計数率、光子１光子２の同時計数率から、同時計数法により放射能絶対値を決定する。そして、放射能から単位時間当たりＰＥＴ装置４１０に入射する放射線の数を、幾何学的条件、及び、核データＴable of Ｉsotopesによる放射線の放出率から算出する。そして、ＰＥＴ装置４１０の計数率を、単位時間当たりＰＥＴ装置４１０に入射する放射線の数で除することにより、検出効率（感度）を決定する。また、ＰＥＴ装置４１０の計数率を、単位時間当たり放射線源４００から放出される光子数で除することにより、検出効率（感度）とすることも可能である。
【００５９】
本実施形態によれば、ＰＥＴ装置４１０に元々備えられている放射線検出器集合体４１２を利用して、放射線源４００を校正することが可能になる。
【００６０】
次に、本発明に係る放射線検出器集合体による、放射線測定装置の校正方法を示す第３実施形態を図１３に示す。図において、５００は作業現場の放射線源、５１０は、校正事業者から送られた、例えばＤＯＩ検出器である放射線検出器集合体、５２０は、作業現場で使用される放射線測定装置である。
【００６１】
作業現場で製造された、あるいは、作業現場で使用されている放射線源５００は、放射線検出器集合体５１０で測定され、放射能絶対値が放射線源５００に付与される。この放射能絶対値が付与された放射線源５００は、作業現場の放射線測定装置５２０で測定され、放射線測定装置５２０の出力値と放射線源５００の放射能絶対値が関係付けられる。これにより、放射線測定装置５２０の校正が行なえる。
【００６２】
次に、本発明に係る放射線検出器集合体による、放射線測定装置の校正方法を示す第４実施形態を図１４に示す。図において、６００は液状の線源、６０２、６０４は分注された線源、６１０は、例えばＤＯＩ検出器でなる放射線検出器集合体、６２０は、作業現場で使用される放射線測定装置である。
【００６３】
作業現場で製造された、あるいは作業現場で使用されている液体状の放射線源６００が分注され、放射線検出器集合体用６１０の放射線源６０２と、放射線測定装置６２０用の放射線源６０４となる。各放射線源６０２、６０４の重さが測定される。
【００６４】
放射線源６０２は、放射線検出器集合体６１０で測定され、放射能絶対値が放射線源６０２に付与される。この放射能絶対値と放射線源の重さから、放射線源６０４に放射能絶対値が付与され、放射線源６０４は、作業現場の放射線測定装置６２０で測定され、放射線測定装置６２０の出力値と放射線源６０４の放射能絶対値が関係付けられ、放射線測定装置６２０が校正される。
【実施例１】
【００６５】
図７の構成で、放射線源２００として68Ｇｅ−68Ｇａ線源、放射線検出器集合体２１０、２１２としてＤＯＩ検出器を用いた。ＤＯＩ検出器（２１０、２１２）に対して所定の位置に放射線源２００を設置した。ＤＯＩ検出器（２１０、２１２）から出力されるスペクトルのうち、５１１keVのγ線を光子１とし、１０７７keVのγ線を光子２として、それぞれの計数率を測定すると共に、放射線１と放射線２の同時計数率を測定して、図８、図９に示した同時計数法により、68Ｇｅ−68Ｇａ線源（２００）の放射能絶対値を決定することができた。
【実施例２】
【００６６】
図７の構成で、放射線源２００として１０ＭＢｑ程度の癌治療用125Ｉシード線源、放射線検出器集合体２１０、２１２としてＤＯＩ検出器を用いた。ＤＯＩ検出器（２１０、２１２）に対して所定の位置に放射線源２００を設置し、放射線源２００から放出される２７〜３２keVのＸ線と３５keVのγ線について、これらのＤＯＩ検出器（２１０、２１２）における単光子検出の計数率、及び、２光子検出の計数率を測定して、図１０、図１１に示したサムピーク法により、125Ｉ線源（２００）の放射能絶対値を決定することができた。
【実施例３】
【００６７】
放射線検出器集合体の検出効率（感度）の校正法の実施例として、図１２の構成で、ＰＥＴ装置４１０により、68Ｇｅ−68Ｇａ線源（４００）から放出される光子を検出した。５１１keVのγ線を光子１とし、１０７７keVのγ線を光子２とした。図８又は図９のアルゴリズムを用いて、計数装置２２０及び計算機２４０により光子１の計数率、光子２の計数率、光子１光子２の同時計数率から、同時計数法により放射能絶対値を決定した。放射能から単位時間当たりＰＥＴ装置４１０に入射する放射線の数を、幾何学的条件及び、核データＴable of Ｉsotopesによる放射線の放出率から算出した。ＰＥＴ装置４１０の計数率を、単位時間当たりＰＥＴ装置４１０に入射する放射線の数で除することにより、検出効率（感度）を決定できた。
【実施例４】
【００６８】
図１３の構成で、放射線源５００として68Ｇｅ−68Ｇａ線源、放射線検出器集合体５１０としてＤＯＩ検出器、放射線測定装置５２０としてＲＩキャリブレータを用いた。68Ｇｅ−68Ｇａ線源（５００）をＤＯＩ検出器（５１０）によって測定し、放射能の絶対値を付与した。ＲＩキャリブレータ（５２０）でも、68Ｇｅ−68Ｇａ線源（５００）を測定し、ＲＩキャリブレータ（５２０）の出力値と68Ｇｅ−68Ｇａ線源（５００）の放射能値の関係を求めた。これにより、ＲＩキャリブレータ（５２０）を校正できた。
【実施例５】
【００６９】
図１４の構成で、放射線源６００として201Ｔｌ線源、放射線検出器集合体６１０としてＤＯＩ検出器、放射線測定装置６２０としてＲＩキャリブレータを用いた。201Ｔｌ線源（６００）を分注して、ＤＯＩ検出器用放射線源（６０２）とＲＩキャリブレータ用放射線源（６０４）を製作し、それぞれの放射線源の重さを測定した後、それぞれで測定を行なった。ＤＯＩ検出器（６１０）によって放射線源（６０２）の放射能の絶対値が決定され、分注時の重さから、201Ｔｌ線源（６００）の放射能濃度を決定した。又、この放射能濃度から、ＲＩキャリブレータ用放射線源（６０４）の放射能値を求め、ＲＩキャリブレータ（６２０）の出力値とＲＩキャリブレータ用放射線源（６０４）の放射能値の関係を求め、これをもって、ＲＩキャリブレータ（６２０）を校正できた。
【００７０】
なお、前記実施形態においては、２個又は多数の放射線検出器集合体が用いられていたが、放射線検出器集合体の数は１個でも構わない。又、放射線検出器集合体も、ＤＯＩ検出器に限定されず、その素子数も限定されない。放射線源や放射線の種類も、前記実施形態に限定されない。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明は、放射能絶対測定に用いられる。又、放射線診療装置、非破壊検査装置等の放射線検出器の検出効率（感度）測定に用いられる。更に、医療用放射能測定装置等、放射線測定装置の校正に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】従来のＰＥＴ装置の概略構成を示す断面図
【図２】従来のＤＯＩ検出器の構成例を示す斜視図
【図３】従来のＰＥＴ装置の校正における問題点を示す図
【図４】従来の４πβ−γ同時測定装置の一例の構成を示すブロック図
【図５】効率外挿による絶対値測定の例を示す図
【図６】スペクトルのパイルアップの例を示す図
【図７】本発明の第１実施形態を示す図
【図８】第１実施形態の計数装置に内蔵される放射能絶対値算出回路の例を示すブロック図
【図９】同じく計算機に実装されるアルゴリズムの例を示す流れ図
【図１０】サムピーク法による放射能絶対値算出回路の例を示すブロック図
【図１１】同じく計算機に実装されるアルゴリズムの例を示す流れ図
【図１２】本発明の第２実施形態を示す図
【図１３】同じく第３実施形態を示す図
【図１４】同じく第４実施形態を示す図
【符号の説明】
【００７３】
１００、２００、４００、５００、６００、６０２、６０４…放射線源
２１０、２１２、４１２、５１０、６１０…放射線検出器集合体
２２０…計数装置
２４０…計算機
４１０…ＰＥＴ装置
５２０、６２０…放射線測定装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一崩壊でエネルギの異なる複数の光子を放出する核種の放射能を絶対測定するための放射能絶対測定方法であって、
複数の放射線検出器要素から構成される放射線検出器集合体を用いて、各放射線検出器要素毎に複数の光子を弁別しながら別々に計数し、
更に、光子を検出した放射線検出器要素の識別番号を、光子の入射時刻及び光子の持つエネルギと共に保存し、
光子毎の計数率及び複数光子の同時計数率を求め、
放射線検出器要素の一部からの光子による信号を遮断することにより、光子毎の計数率及び複数光子の同時計数率を変化させて、検出非効率値と見かけの放射能値の組を複数得て、
この検出非効率値と見かけの放射能値の関係を外挿して放射能絶対値を求めることを特徴とする放射能絶対測定方法。
【請求項２】
前記検出非効率値と見かけの放射能値の組を、信号を遮断する放射線検出器要素の部位や個数を変化させて、複数得ることを特徴とする請求項１に記載の放射能絶対測定方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の方法で決定された放射能絶対値を用いて、放射線検出器集合体の光子の計数率から、放射線検出器集合体の検出効率を求めることを特徴とする放射線検出器集合体の検出効率決定方法。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の方法で決定された放射能絶対値を用いて、放射線検出器集合体を備えた放射線測定装置を校正することを特徴とする放射線測定装置の校正方法。
【請求項５】
前記放射線測定装置がＰＥＴ装置であることを特徴とする請求項４に記載の放射線測定装置の校正方法。
【請求項６】
前記放射線検出器集合体を校正用仲介標準器として作業現場に搬入し、
作業現場にある放射線源に放射能絶対値を与え、
この放射線源を、作業現場で使用している放射線測定装置で測定して、該放射線測定装置の出力と放射能絶対値を関連付けることを特徴とする請求項４に記載の放射線測定装置の校正方法。
【請求項７】
放射線源を分注して、放射線検出器集合体用放射線源と放射線測定装置用放射線源に分け、
各放射線源の重さを測定し、
放射線検出器集合体用放射線源を放射線検出器集合体で測定して、その放射能絶対値を付与し、
この放射能絶対値と放射線源の重さから、放射線測定装置用放射線源に放射能絶対値を付与し、
該放射線測定装置用放射線源を作業現場の放射線測定装置で測定して、該放射線測定装置の出力値と前記放射線測定装置用放射線源の放射能絶対値を関係付けることを特徴とする請求項４に記載の放射線測定装置の校正方法。
【請求項１】
一崩壊でエネルギの異なる複数の光子を放出する核種の放射能を絶対測定するための放射能絶対測定方法であって、
複数の放射線検出器要素から構成される放射線検出器集合体を用いて、各放射線検出器要素毎に複数の光子を弁別しながら別々に計数し、
更に、光子を検出した放射線検出器要素の識別番号を、光子の入射時刻及び光子の持つエネルギと共に保存し、
光子毎の計数率及び複数光子の同時計数率を求め、
放射線検出器要素の一部からの光子による信号を遮断することにより、光子毎の計数率及び複数光子の同時計数率を変化させて、検出非効率値と見かけの放射能値の組を複数得て、
この検出非効率値と見かけの放射能値の関係を外挿して放射能絶対値を求めることを特徴とする放射能絶対測定方法。
【請求項２】
前記検出非効率値と見かけの放射能値の組を、信号を遮断する放射線検出器要素の部位や個数を変化させて、複数得ることを特徴とする請求項１に記載の放射能絶対測定方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の方法で決定された放射能絶対値を用いて、放射線検出器集合体の光子の計数率から、放射線検出器集合体の検出効率を求めることを特徴とする放射線検出器集合体の検出効率決定方法。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の方法で決定された放射能絶対値を用いて、放射線検出器集合体を備えた放射線測定装置を校正することを特徴とする放射線測定装置の校正方法。
【請求項５】
前記放射線測定装置がＰＥＴ装置であることを特徴とする請求項４に記載の放射線測定装置の校正方法。
【請求項６】
前記放射線検出器集合体を校正用仲介標準器として作業現場に搬入し、
作業現場にある放射線源に放射能絶対値を与え、
この放射線源を、作業現場で使用している放射線測定装置で測定して、該放射線測定装置の出力と放射能絶対値を関連付けることを特徴とする請求項４に記載の放射線測定装置の校正方法。
【請求項７】
放射線源を分注して、放射線検出器集合体用放射線源と放射線測定装置用放射線源に分け、
各放射線源の重さを測定し、
放射線検出器集合体用放射線源を放射線検出器集合体で測定して、その放射能絶対値を付与し、
この放射能絶対値と放射線源の重さから、放射線測定装置用放射線源に放射能絶対値を付与し、
該放射線測定装置用放射線源を作業現場の放射線測定装置で測定して、該放射線測定装置の出力値と前記放射線測定装置用放射線源の放射能絶対値を関係付けることを特徴とする請求項４に記載の放射線測定装置の校正方法。
【図１】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図３】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図３】
【公開番号】特開２００８−２４９３３７（Ｐ２００８−２４９３３７Ａ）
【公開日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−８７３１７（Ｐ２００７−８７３１７）
【出願日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【出願人】（３０１０３２９４２）独立行政法人放射線医学総合研究所 (149)
【出願人】（３０１０２１５３３）独立行政法人産業技術総合研究所 (6,529)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【出願人】（３０１０３２９４２）独立行政法人放射線医学総合研究所 (149)
【出願人】（３０１０２１５３３）独立行政法人産業技術総合研究所 (6,529)
【Ｆターム（参考）】
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