CN1223866C

CN1223866C - Pet装置

Info

Publication number: CN1223866C
Application number: CNB018149693A
Authority: CN
Inventors: 田中栄一; 山下贵司; 岡田裕之
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 2000-08-30
Filing date: 2001-08-29
Publication date: 2005-10-19
Anticipated expiration: 2021-08-29
Also published as: WO2002018974A1; US7038210B2; AU2001282535A1; US20030189174A1; JP2002071813A; JP4377536B2; CN1449502A

Abstract

一种PET装置，设置在检测单元(10)的内侧的旋转扇块(20)包括互相平行地配置在相邻的检测环(R)之间的位置的(9)个屏蔽板(S₁～S₉)，具有准直作用，只使大致平行于薄片面射来的光子对入射到位于其后面的光子检测器(D)中。各屏蔽板(S)不呈环状，构成各检测环(R)的N个光子检测器D中的一部分设置在测定视野一侧。旋转扇块(20)以中心轴为中心旋转自如。在各屏蔽板(S)上设有能插入并支撑棒状正电子射线源(3)的棒状射线源插入孔(20a，20b)。

Description

PET装置

技术领域

本发明涉及能将用正电子射线源标识的极微量物质的活动情况图像化的PET装置。

背景技术

PET(positron emission tomography，正电子发射型计算机断层显像)装置是一种通过检测伴随投入了正电子射线源的生物体(被检测体)内的电子·正电子对的消失而发生沿相反方向飞行的能量为511kev的光子(伽马射线)对，能将该被检测体内的极微量物质的活动情况图像化的装置。

PET装置备有检测单元，该检测单元有配置在放置被检测体的测定视野周围的多个小型光子检测器，用同时计数法检测并储存伴随电子·正电子对的消失而发生的光子对(以下将该测定方法称为“放射测定”)，根据用该放射测定法储存的多个同时计数信息即投影数据(以下称“放射数据”)，重构表示测定视野内的光子对的发生频率的空间分布的图像。

PET装置在核医学等领域中起着重要的作用，例如用该装置能进行生物体功能或脑的高级功能的研究。

另外，为了修正被检测体内的能量为511kev的光子的吸收，如下进行放射数据的吸收修正。即，使校正用的正电子射线源(例如⁶⁸Ge-⁶⁸Ge)在被置于测定视野中的被检测体的周围旋转，用同时计数法检测并储存光子对(以下将该测定方法称为“透射测定”)，获得用该透射测定法储存的多个同时计数信息即投影数据(以下称“透射数据”)。然后，根据该透射数据进行放射数据的吸收修正。

另外，为了修正多个光子检测器各自的灵敏度的离散，如上所述进行各光子检测器的灵敏度修正。即，不将被检测体置于测定视野中，使校正用的正电子射线源旋转，用同时计数法检测并储存光子对(以下将该测定方法称为“背景测定”)，获得用该背景测定法储存的多个同时计数信息即投影数据(以下称“背景数据”)。

然后，根据该背景数据算出各光子检测器的灵敏度修正系数，存储在存储器中，用该灵敏度修正系数进行放射测定或透射测定的投影数据的灵敏度修正。另外，根据各光子检测器的灵敏度的稳定性，每隔适当的周期(例如每一周)进行一次该背景测定。

这样的PET装置不同于二维PET装置及三维PET装置。另外，能作为二维PET装置及三维PET装置中的任何一者使用的扇块Sector)撤出型PET装置现在被广泛地利用。

图9A、图9B是说明扇块撤出型PET装置的检测单元10及薄片扇块20的结构的图。图9A表示沿平行于中心轴方向看检测单元10时的图，图9B表示用包括中心轴的面切断检测单元10时的剖面图。

扇块撤出型PET装置的检测单元10有沿中心轴方向层叠的检测环R₁～R₈。各检测环R有呈环状配置在垂直于中心轴的薄片面上的多个光子检测器D₁～D_N。各光子检测器D是将例如BGO(Bi₄Ge₃O₁₂)等闪烁器和光电倍增管组合而成的闪烁检测器，检测从包括中心轴的测定视野1射来的光子。

另外，在该检测单元10的内侧备有薄片扇块20。该薄片扇块20由配置在相邻的检测环R之间的位置的9个环状的屏蔽板S₁～S₉构成，能沿中心轴方向移动。另外，设有带有薄片扇块20退避的空间的扇块撤出单元30。

薄片扇块20被配置在测定视野1内时，扇块撤出型PET装置的检测单元10利用薄片扇块20的准直作用，能同时只计数从与中心轴构成的角度大致为90度的方向(即，大致平行于薄片面的方向)射来的光子对。

即，由检测单元10获得并储存的同时计数信息即二维投影数据，限于由同一检测环或相邻的(或极近的)检测环中包括的一对光子检测器检测的数据。因此，在此情况下，在测定视野1以外的位置发生的光子对能有效地将散射的散射线除去，另外，能容易地进行二维投影数据(放射数据)的吸收修正和灵敏度修正。

另一方面，薄片扇块20被从测定视野1撤到扇块撤出单元30的退避空间时，扇块撤出型PET装置的检测单元10能同时计数从所有的方向射来的光子对。即，由检测单元10获得并积蓄的同时计数信息即三维投影数据是能由任意的检测环中包括的一对光子检测器检测的数据。因此，在此情况下，与薄片扇块20配置在测定视野1内时相比较，能以高灵敏度同时计数5倍至10倍左右的光子对。

这样的扇块撤出型PET装置根据目的，将薄片扇块20配置在测定视野1内，获得二维投影数据，或者将薄片扇块20从测定视野1撤出，获得三维投影数据。例如，将薄片扇块20配置在测定视野1内，同时将被检测体2配置在测定视野1内，使校正用的正电子射线源3在被检测体2的周围旋转，进行透射测定，获得二维透射数据。

另外，从测定视野1将薄片扇块20撤出，同时将校正用的正电子射线源3除去，将投入了包括正电子射线源的放射性药剂的被检测体2置于测定视野1内，进行三维放射测定，获得三维放射数据。另外，仍将薄片扇块20配置在测定视野1内，进行二维放射测定，也获得二维放射数据。然后，根据透射数据进行放射数据的吸收修正，重构图像。

图10A、图10B、图10C是说明放射测定及透射测定的时间表的图。在这些图中示出了三种时间表。透射测定后用图10A所示的时间表进行放射测定。首先，在将薄片扇块20插入测定视野1内的状态下，将被检测体2置于测定视野1内，与中心轴平行地将校正用的正电子放射线源配置在被检测体2和扇块20之间，以中心轴为中心，使正电子放射线源3旋转，进行透射测定，获得二维透射数据。

其次，将正电子射线源3撤出，将放射性药剂投入被检测体2中，等待该放射性药剂聚积在被检测体2的目标脏器内所需要的时间后，进行放射测定，获得放射数据。在该放射测定中，也可以将薄片扇块20从测定视野1撤出，获得三维放射数据，也可以将薄片扇块20配置在测定视野1内，获得二维放射数据。

在获得了二维放射数据的情况下，从二维透射数据直接进行放射数据的吸收修正，能进行二维图像重构。另一方面，在获得了三维放射数据的情况下，如下进行吸收修正。即，根据二维透射数据，利用X射线CT原理，在每一薄片上进行二维图像重构，计算每一薄片的吸收系数图像，进行该每一薄片的吸收系数图像的重叠，作成三维吸收系数图像。

其次，根据该三维吸收系数图像，计算各种三维投影方向的吸收透射率，根据该获得的吸收透射率，进行放射数据的吸收修正，进行三维图像重构。

在以上说明的图10所示的时间表中，透射测定和放射测定互相独立地进行，所以能最可靠地进行测定。

可是，将被检测体2约束在测定视野1内的床上的时间最长，因此，被检测体2的负担大，检查的通过量最低。另外，在透射测定及放射测定各自的期间，被检测体2的位置容易互相错动，因此容易产生人造物(伪像)。

在图10B所示的时间表中，在放射测定后进行透射测定(以下将该测定称为“投药后透射测定”)。与图10A所示的时间表相比，将被检测体2约束在该投药后透射测定中的测定视野1内的床上的时间短。可是，在投药后透射测定中，例如，如¹⁸F(半衰期为110分)所示，在放射性药剂的半衰期比较长的情况下，在由透射测定获得的透射数据中，不仅有来自校正用的正电子射线源3的数据，而且包括来自被投入被检测体2中的放射性药剂的数据，所以有必要修正透射数据。

另外，在图10C所示的时间表中，同时进行放射测定和透射测定(以下将该测定称为“放射·透射同时测定”)。投药后透射测定相比较，将被检测体2约束在该放射·透射同时测定中的测定视野1内的床上的时间更短。检查的通过量最高。另外，很难产生由被检测体2的位置偏移引起的人造物。因此，能极大地减轻被检测体2的负担。可是，在放射·透射同时测定中，与投药后放射测定的情况相同，不仅透射数据中包括来自被投入被检测体2中的放射性药剂的数据，而且放射数据中还包括来自校正用的正电子射线源3的数据，所以有必要修正它们的影响。

如投药后透射测定或放射·透射同时测定所示，在被检测体2内存在放射性药剂的状态下进行透射测定时，为了互相区别获得透射数据及放射数据，能采用以下说明的窦腔X线照相图(sinogram)窗口法。

图11A、图11B是说明窦腔X线照相图窗口法的图。图11A表示将薄片扇块20配置在测定视野1内，二维放射·透射同时测定获得的投影数据，图11B表示该投影数据的窦腔X线照相图。

另外，如图11A所示，就各投影方向(投影角度θ的各值)而言，投影数据是表示垂直于该投影方向的t轴上的同时计数信息分布的数据。另外，如图11B所示，窦腔X线照相图是按照投影角度θ的值的顺序排列投影数据的，表示t-θ平面上的同时计数信息分布。

如图11B所示，来自校正用的正电子射线源3的数据在窦腔X线照相图上以正弦曲线的形式出现，该正弦曲线随着正电子射线源3的旋转而沿θ方向移动。通过检测正电子射线源3的角度位置，能知道呈现来自正电子射线源3的数据的窦腔X线照相图上的正弦曲线的位置。

因此，将包括呈现来自正电子射线源3的数据的窦腔X线照相图上的正弦曲线的规定宽度的区域作为窦腔X线照相图窗口，将该窦腔X线照相图窗口内的数据作为透射数据，同时将该窦腔X线照相图窗口外的数据作为放射数据，互相个别地收集各个透射数据及放射数据。

在这样获得的透射数据中虽然也包括放射数据的一部分，但通过从透射数据减去由窦腔X线照相图窗口附近的放射数据推断的数据，能修正透射数据。另外，虽然因散射致使透射数据的一部分被包括在放射数据中，但通过从放射数据减去将透射数据乘以规定的系数后的数据，能修正放射数据。

发明内容

可是，在进行二维放射·透射同时测定的情况下，存在以下的问题。即，在位于校正用的正电子射线源3附近的光子检测器中，用比来自被投入被检测体2中的放射性药剂的光子的入射频度高的频度，入射来自正电子射线源3的光子。因此，根据光子检测器的光子检测的时间分辨率的界限，限制被投入到被检测体2中的放射性药剂及校正用的正电子射线源3各自的放射能强度，因此测定需要较长的时间。

在从测定视野撤出薄片扇块的状态下，进行三维透射测定时，不仅上述的问题更深刻，而且由于大量的散射同时计数混入透射数据中，所以不能进行正确的吸收修正。因此，实际上不可能进行三维透射测定。另外，在没有薄片扇块的三维PET装置中，使进行了¹³⁷Cs的准直的点状射线源在被检测体的周围沿着螺旋轨道扫描，虽然应用螺旋形X射线CT的原理获得透射数据的方法被实用化，但由于不能利用窦腔X线照相图窗口法，所以不能进行放射·透射同时测定。

另外，在文献“C.J.Thompson，et al.，“Simultaneous Transmission andEmission Scans in Positron Emission Tomography″，IEEE Trans.Nucl.Sci.，Vol.36，No.1，pp.1011-1016(1989)”中记载了使用PET装置的放射·透射同时测定。该PET装置与环状的薄片扇块不同，设有夹持着点状射线源的伺服准直仪，一边使被该伺服准直仪夹持着的点状射线源旋转，一边进行放射·透射同时测定。可是，即使利用该文献中记载的PET装置，也不能解决上述的问题。

另外，在特开平5-209964号公报中公开了有涡轮螺旋桨型的准直仪的放射CT装置。在该装置中，在不设置准直仪的屏蔽部分上设有通孔，将灵敏度修正用放射线源插入该通孔中。可是，该公报中公开的发明是关于灵敏度修正用的射线源的安装方法及收容方法的发明，与本发明的目的不同。另外，该公报中公开的发明是使用伽马射线放射核种的SPECT(single photon emission computed tomography，单光子发射计算断层摄影)装置，与用正电子射线源同时计数光子对的本申请发明的PET装置不同。

本发明就是为了解决上述问题而完成的，目的在于提供一种能在短时间内进行测定、能获得高精度的重构图像的PET装置。

本发明的PET装置的特征在于备有：(1)包括分别检测从包括中心轴的测定视野射来的光子的多个光子检测器被配置在垂直于中心轴的薄片面上的多个检测环，沿平行于中心轴的方向层叠了这些多个检测环的检测单元；(2)以中心轴为中心旋转自如地配置在分别构成多组检测环的多个光子检测器中一部分检测器的测定视野一侧，包括只使射来的光子中大致平行于薄片面的光子准直地通过的多个屏蔽板的旋转扇块；(3)装卸自如地将校正用的正电子射线源支撑在用旋转扇块使从该正电子射线源发出的正电子发生的光子沿着平行于薄片面的全部方向准直的位置上的支撑装置；(4)检测单元中包括的光子检测器中一对光子检测器同时计数光子时，判断该一对光子检测器中至少一者的测定视野一侧是否存在旋转扇块的旋转扇块位置判断装置；(5)由旋转扇块位置判断装置断定了在一对光子检测器中至少一者的测定视野一侧存在旋转扇块时，储存由一对光子检测器产生的光子对的同时计数信息的二维投影数据储存装置；(6)由旋转扇块位置判断装置断定了在一对光子检测器中任何一者的测定视野一侧都不存在旋转扇块时，储存由一对光子检测器产生的光子对的同时计数信息的三维投影数据储存装置；以及(7)根据由二维投影数据储存装置储存同时计数信息产生的二维投影数据、以及由三维投影数据储存装置储存同时计数信息产生的三维投影数据，重构表示测定视野中的光子对的发生频率的空间分布的图像的图像重构装置。

如果采用该PET装置，则一旦由检测单元的一对光子检测器同时计数从测定空间射来的光子对，便由旋转扇块位置判断装置判断该一对光子检测器中至少一者的测定视野一侧是否存在旋转扇块。例如，根据由旋转位置检测传感器检测到的旋转扇块的旋转位置，进行该判断。

由旋转扇块位置判断装置断定了至少在一者的测定空间一侧存在旋转扇块时，由二维投影数据储存装置储存该一对光子检测器产生的光子对的同时计数信息。

与此相反，由旋转扇块位置判断装置断定了在任何测定空间一侧都不存在旋转扇块时，由三维投影数据储存装置储存该一对光子检测器产生的光子对的同时计数信息。

然后，由图像重构装置根据由二维投影数据储存装置储存同时计数信息产生的二维投影数据、以及由三维投影数据储存装置储存同时计数信息产生的三维投影数据，重构表示测定视野中的光子对的发生频率的空间分布的图像。

例如，在进行放射·透射同时测定的情况下，将投入了放射性药剂的被检测体置于测定视野内，同时由射线源支撑装置将校正用的正电子射线源支撑在旋转扇块的规定位置，进行测定。进行该测定时，使旋转扇块与校正用的正电子射线源一起旋转，同时由旋转扇块位置判断装置检测旋转扇块的旋转位置。

然后，根据该检测结果，判断由检测单元的一对光子检测器检测的同时计数信息是否是二维数据或三维数据，另外，根据窦腔X线照相图窗口法进行分离，将二维放射数据和透射数据分别储存在二维投影数据储存单元中个别的存储器中，另外，将三维放射数据储存在三维投影数据储存单元中。

如果测定结束，则根据透射数据，进行放射数据的吸收修正，根据该修正了的放射数据，重构三维图像。这样，通过一次测定能获得二维透射数据及三维放射数据。

另外，本发明的PET装置的特征在于：在旋转扇块的侧面设有遮蔽从被射线源支撑装置支撑着的正电子射线源发出的正电子发生的光子的遮蔽板。在此情况下，由于遮蔽因通过旋转扇块的周向的一部分而产生的不完全准直的光子，所以能明确地区别二维投影数据和三维投影数据。

另外，用校正用的正电子射线源进行透射测定及背景测定时，防止光子入射到旋转扇块附近的(不在旋转扇块后方的)光子检测器中，能避免这些光子检测器的计数率的异常。

另外，本发明的PET装置的特征在于：还备有进行测定视野内的旋转扇块的配置及旋转扇块从测定视野撤出的旋转扇块撤出装置。在此情况下，例如，如活化试验的情况所示，在不需要严格的吸收修正和散射修正的情况下，通过用全部光子检测器检测来自被置于测定视野内的被检测体中投入的放射性药剂的光子，将三维放射数据储存在三维投影数据储存单元中，能进行灵敏度更高的三维放射测定。

附图说明

图1A、图1B是说明第一实施方式的PET装置的检测单元及旋转扇块的结构的图。

图2A、图2B是更详细地说明第一实施方式的PET装置的旋转扇块的结构的图。

图3A、图3B、图3C是说明第一实施方式的PET装置的检测单元的同时计数的图。

图4是示意地说明第一实施方式的PET装置的总体结构的框图。

图5A、图5B是说明第一实施方式的PET装置的窦腔X线照相图窗口法的图。

图6A、图6B是说明第二实施方式的PET装置的检测单元及旋转扇块的结构的图。

图7A、图7B是说明第三实施方式的PET装置的检测单元及旋转扇块的结构的图。

图8A、图8B、图8C、图8D、图8E是说明旋转扇块及校正用的正电子射线源的变形例的图。

图9A、图9B是说明扇块撤出型PET装置的检测单元及薄片扇块的结构的图。

图10A、图10B、图10C是说明放射测定及透射测定的时间表的图。

图11A、图11B是说明窦腔X线照相图窗口法的图。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。另外，在附图的说明中同一要素标以同一标记，省略重复的说明。

(第一实施方式)

首先，说明本发明的PET装置的第一实施方式。

图1A、图1B是说明第一实施方式的PET装置的检测单元及旋转扇块的结构的图。图1A表示沿平行于中心轴方向看检测单元10时的图，图1B表示

图2A、图2B是更详细地说明第一实施方式的PET装置的旋转扇块的结构的图。图2A表示斜视图，图2B表示剖面图。

该检测单元10有层叠在屏蔽板11和屏蔽板12之间的检测环R₁～R₈。各检测环R有呈环状配置在垂直于中心轴的薄片面上的N个光子检测器D₁～D_N。各光子检测器D是将例如BGO(Bi₄Ge₃O₁₂)等闪烁器和光电倍增管组合而成的闪烁检测器，检测从包括中心轴的测定视野1射来的光子。

在该检测单元10的内侧即测定视野1一侧备有旋转扇块20。薄片扇块20包括互相平行地配置在相邻的检测环R之间的位置的9个屏蔽板S₁～S₉。屏蔽板S₁～S₉分别由吸收伴随电子·正电子对的消失而发生互相反向飞行的光子对即能量为511keV的伽马射线的材料(例如，钨、铅)构成。

旋转扇块20具有准直作用，只使大致平行于薄片面射来的光子对入射到位于其后面的光子检测器D上。

各屏蔽板S₁～S₉不呈环状，设置在构成各检测环R的N个光子检测器D₁～D_N中一部分检测器(在图1A中为7个光子检测器)的测定视野1一侧。旋转扇块20以中心轴为中心旋转自如，进行一定速度的连续旋转、分阶段旋转或往复旋转。由旋转位置检测传感器检测旋转扇块20的旋转位置，或者，由控制其旋转的扇块旋转驱动单元把握旋转扇块20的旋转位置。

另外，在旋转扇块20的各屏蔽板S上设有棒状射线源插入孔20a及20b，作为能插入并支撑棒状的正电子射线源3的射线源支撑装置。即，设置在旋转扇块20的各屏蔽板S上的棒状射线源插入孔20a及20b分别在平行于中心轴的直线上，将校正用的正电子射线源3旋转自如地支撑在从该正电子射线源3发出的正电子发生的光子被旋转扇块20沿着平行于薄片面的全部方向准直的位置上。

另外，在本实施方式中，设有多个棒状射线源插入孔作为射线源支撑装置。这是因为考虑校正用的正电子射线源3的半衰期(例如在⁶⁸Ge-⁶⁸Ge的情况下半衰期为271天)，通过用多个正电子射线源，从衰减最快的正电子射线源开始依次更新，降低射线源维持费。

另外，旋转扇块20的各屏蔽板S的大小及形状这样设计：利用由棒状射线源插入孔20a或20b支撑的校正用的正电子射线源3进行的透射测定中获得的透射数据都能充分地到达测定视野1(参照图1A中的虚线)。假设位于旋转扇块20的后方的光子检测器D的个数为n，则n/N的值最好为1/2以下，若为1/10～1/6左右就更好。

另外，遮蔽板21及22设置在旋转扇块20的侧面。这些遮蔽板21及22被设置在旋转扇块20的周向的两侧面上，用来遮蔽从被射线源支撑装置(棒状射线源插入孔20a或20b)支撑的校正用的正电子射线源3发出的正电子发生的光子，防止这些光子入射到位于旋转扇块20的后方的光子检测器D以外的光子检测器D中。这些遮蔽板21及22也由吸收能量为511keV的伽马射线的材料(例如，钨、铅)构成。

设想全身用(躯体部分用)的PET装置的检测单元10及旋转扇块20的具体尺寸的一例如下。例如，各检测环R的内径为900mm，各检测环R的轴向间距为5mm，检测环R的个数为48，测定视野1的轴向长度为240mm。这时，旋转扇块20的各屏蔽板S的材质是钨，厚度为1mm，纵深为120mm，棒状射线源插入孔20a或20b的位置最好距离前缘达30mm～40mm左右。

另外，遮蔽板21及22的材质是铅，厚度最好为4mm～6mm。在使用上述这样的尺寸的检测单元10及旋转扇块20的情况下，在不将被检测体2置于测定视野1内的状态下，在轴向视野的中央、正电子射线源3附近的光子检测器D中，单一计数率最高，有助于放射测定的光子检测器D(即，位于旋转扇块20的后方的光子检测器D以外的光子检测器D)的单一计数率被抑制在上述最高计数率的30％以下。

图3A、图3B、图3C是说明第一实施方式的PET装置的检测单元的同时计数的图。图3A表示沿着平行于中心轴的方向看检测单元10时的图。图3B表示沿图3A中的虚线A-A’的剖面图。虚线A-A’是通过中心轴及旋转扇块20的线。在图3B中，示出了来自被射线源支撑装置(棒状射线源插入孔20a或20b)支撑的正电子射线源3的光子对的同时计数线路。

来自正电子射线源3的光子对由于利用旋转扇块20进行准直，所以能用同一检测环R或相邻的(或极近的)检测环R中包括的一对光子检测器进行检测。即，在此情况下，在被检测体2被置于测定视野1内的状态下，能获得二维透射数据，在被检测体2不被置于测定视野1内的状态下，能获得二维背景数据。

图3C表示沿图3A中的虚线B-B’的剖面图。虚线B-B’是通过中心轴、但不通过旋转扇块20的线。在图3C中，示出了来自被置于测定视野1内的被检测体2中投入的放射性药剂的光子对的同时计数线路。来自被检测体2中投入的放射性药剂的光子对不利用旋转扇块20进行准直，由任意的检测环R中包括的一对光子检测器进行检测。即，在此情况下，能获得三维放射数据。

图4是示意地说明第一实施方式的PET装置的总体结构的框图。扇块旋转驱动单元40是以中心轴为中心对旋转扇块20进行旋转驱动的单元，旋转位置检测传感器50是检测旋转扇块20的旋转位置的单元。在将被检测体2置于测定视野1中进行的一次测定期间，旋转扇块20由扇块旋转驱动单元40进行驱动旋转，另外，由旋转位置检测传感器50经常把握旋转扇块20的旋转位置。

然后，在一对光子检测器同时计数了光子对时，判断该一对光子检测器中是否至少一者位于旋转扇块20的后方。根据由旋转位置检测传感器50检测的旋转扇块20的旋转位置进行该判断。

如果断定了一者的光子检测器位于旋转扇块20的后方，则断定该一对光子检测器检测的同时计数信息是二维同时计数信息，该二维同时计数信息被储存在二维投影数据储存单元61中。

另一方面，如果不是这样，则断定该一对光子检测器检测的同时计数信息是三维同时计数信息，该三维同时计数信息被储存在三维投影数据储存单元62中。

这样做，二维同时计数信息及三维同时计数信息分别互相个别地储存，能作成二维投影数据(透射数据或背景数据)及三维投影数据(放射数据)。数据处理单元70根据这些二维投影数据及三维投影数据，作成进行了灵敏度修正、散射修正及吸收修正的三维放射数据，重构表示被检测体2内的光子对的发生频率的空间分布的三维图像。图像显示单元80显示由数据处理单元70重构的图像。

另外，在放射·透射同时测定或投药后透射测定中，虽然在上述的二维投影数据中混合地储存着放射数据和透射数据，但利用以下说明的窦腔X线照相图窗口法进行分离，能将它们分别收集在个别的存储器中。

图5A、图5B是说明第一实施方式的PET装置的窦腔X线照相图窗口法的图。图5A表示垂直于中心轴的薄片面上的投影数据，图5B表示该投影数据的窦腔X线照相图。另外，在图5B中，虽然二维投影数据及三维投影数据各自的窦腔X线照相图互相重叠，但实际上，根据由旋转位置检测传感器50检测的旋转扇块20的旋转位置，二维投影数据被收集在二维投影数据储存单元61中，三维投影数据被收集在三维投影数据储存单元62中。

如图5B所示，来自校正用的正电子射线源3的数据在窦腔X线照相图上以正弦曲线的形式出现，该正弦曲线随着旋转扇块20及正电子射线源3的旋转而沿θ方向移动。根据由旋转位置检测传感器50检测的旋转扇块20的旋转位置，能知道呈现来自正电子射线源3的数据的窦腔X线照相图上的正弦曲线的位置。

因此，将包括呈现来自正电子射线源3的数据的窦腔X线照相图上的正弦曲线的规定宽度的区域作为窦腔X线照相图窗口，将该窦腔X线照相图窗口内的数据作为二维透射数据，同时将该窦腔X线照相图窗口外的数据作为二维放射数据，互相个别地收集两者。

在窦腔X线照相图窗口内的数据(二维透射数据)中虽然混入来自投入了放射性药剂的数据，但通过从二维透射数据减去由窦腔X线照相图窗口附近的二维透射数据推断的数据，能进行修正。利用旋转扇块20的准直作用，对来自被检测体2中投入的放射性药剂的数据中的二维投影数据的作用明显地比对三维投影数据的作用小，所以上述的修正量与现有的二维PET装置的情况相比较非常少，能获得准确的透射数据。

另外，虽然因散射致使窦腔X线照相图窗口外的二维放射数据中包括来自校正用的正电子射线源3的数据(本来应成为二维透射数据的数据)的一部分，但通过从二维放射数据减去将二维透射数据乘以规定的系数后的数据，能进行修正。来自校正用的正电子射线源3的数据混入三维放射数据中极少，也可以忽视。

使用第一实施方式的PET装置如下进行放射·透射同时测定(参照图10C)。将放射性药剂投入被检测体2中，等待该放射性药剂聚积在被检测体2的目标脏器内所需要的时间后，将该被检测体2置于测定视野1内，同时将校正用的正电子射线源3插入旋转扇块20的棒状射线源插入孔20a或20b中，进行测定。进行该测定时，由扇块旋转驱动单元40使旋转扇块20旋转，同时由旋转位置检测传感器50检测旋转扇块20的旋转位置。

然后，根据该检测结果，判断由检测单元10的一对光子检测器检测的同时计数信息是否是二维数据或三维数据，另外，根据上述的窦腔X线照相图窗口法进行分离，将二维透射数据储存在二维投影数据储存单元61中，另外，将三维放射数据储存在三维投影数据储存单元62中。如果测定结束，则由数据处理单元70根据透射数据，进行放射数据的吸收修正，根据该修正了的放射数据，重构三维图像，由图像显示单元80显示该重构的图像。

使用第一实施方式的PET装置如下进行投药后透射测定(参照图10B)。将放射性药剂投入被检测体2中，等待该放射性药剂聚积在被检测体2的目标脏器内所需要的时间后，将该被检测体2置于测定视野1内，进行放射测定。进行该放射测定时，由扇块旋转驱动单元40使旋转扇块20旋转，同时由旋转位置检测传感器50检测旋转扇块20的旋转位置。

然后，根据该检测结果，判断由检测单元10的一对光子检测器检测的同时计数信息是否是二维数据或三维数据，将二维放射数据储存在维投影数据储存单元61中，另外，将三维放射数据储存在三维投影数据储存单元62中。

放射测定后，将校正用的正电子射线源3插入旋转扇块20的棒状射线源插入孔20a或20b中，进行透射测定。进行该透射测定时，由扇块旋转驱动单元40使旋转扇块20旋转，同时由旋转位置检测传感器50检测旋转扇块20的旋转位置。然后，根据该检测结果，判断由检测单元10的一对光子检测器检测的同时计数信息是否是二维数据或三维数据，另外，根据上述的窦腔X线照相图窗口法进行分离，将二维透射数据储存在二维投影数据储存单元61中。

如果测定结束，则由数据处理单元70根据上述的放射测定中获得的二维放射数据及三维放射数据，进行散射修正，再根据上述的透射数据进行放射数据的吸收修正，根据该修正了的放射数据，重构三维图像，由图像显示单元80显示该重构的图像。在该投药后透射定法中，由于利用散射同时计数的影响小的二维放射数据进行散射修正，所以与上述的放射·透射同时测定法相比较，能获得定量性高的PET图像。

另外，用第一实施方式的PET装置如下进行背景测定。将被检测体2置于测定视野1内，将校正用的正电子射线源3插入旋转扇块20的棒状射线源插入孔20a或20b中，进行背景测定。进行该背景测定时，由扇块旋转驱动单元40使旋转扇块20旋转，同时由旋转位置检测传感器50检测旋转扇块20的旋转位置。

然后，根据该检测结果，由检测单元10的一对光子检测器检测的同时计数信息中只选择二维数据，将该二维投影数据(背景数据)储存在二维投影数据储存单元61中。如果背景测定结束，则由数据处理单元70根据背景数据，算出各光子检测器的灵敏度修正系数后存储在存储器中，用于各光子检测器的灵敏度修正。

如果采用本实施方式的PET装置，则在放射·透射同时测定或投药后透射测定的情况下，入射到位于旋转扇块20的后方的光子检测器D中的光子的大部分是来自校正用的正电子射线源3的光子，另一方面，入射到除此以外的光子检测器D中的光子的大部分是来自被检测体2中投入的放射性药剂的光子。

因此，在各光子检测器D的最大允许单一计数率的范围内，能对正电子射线源3及被检测体2中投入的放射性药剂各自的放射能互相大致独立地选择最佳值。其结果，与以往相比能极大地提高放射数据及透射数据各自的统计精度。而且，能缩短测定时间，能缩短被检测体2的约束时间。另外，通过放射·透射同时测定的实用化，能抑制由被检测体2的位置偏移引起的人造物的发生。

如上所述，如果采用本实施方式的PET装置，则能同时进行灵敏度高的三维放射测定和灵敏度高的二维透射测定，能在短时间内进行测定，能改善通过量，另外，能获得高精度的重构图像。由于能大幅度地缩短被检测体2的约束时间，所以对身体不由自主的高龄者和残疾者也容易进行PET诊断。

另外，与使用以往的二维PET装置进行放射·透射同时测定的情况相比，在使用本实施方式的PET装置进行放射·透射同时测定的情况下，放射测定的检测灵敏度高。另外，由于放射数据和透射数据之间互相混入(互相干扰)少，所以能以高精度获得透射数据。另外，由于来自校正用的正电子射线源3的光子利用旋转扇块20相对于被检测体2进行准直，所以能大幅度地降低被检测体2的射线辐射量。

(第二实施方式)

其次，说明本发明的PET装置的第二实施方式。图6A、图6B是说明第二实施方式的PET装置的检测单元10及旋转扇块20的结构的图。图6A表示沿平行于中心轴的方向看检测单10时的图，图6B表示用包含中心轴的面切断检测单元10时的剖面图。

与第一实施方式的PET装置相比，第二实施方式的PET装置的不同点在于：设有具有旋转扇块20的退避空间的扇块撤出单元30，另外，设有旋转扇块撤出装置，用来将旋转扇块20配置到测定视野1内，或者将旋转扇块20撤出到扇块撤出单元30中。

该第二实施方式的PET装置除了第一实施方式的PET装置的作用及效果以外，还具有以下的作用及效果。即，与透射测定不同，在进行放射测定的情况下(参照图10A、图10B)，不仅在测定视野1内使旋转扇块20旋转的状态下，而且在将旋转扇块20撤出到扇块撤出单元30中的状态下，也能检测来自被置于测定视野1内的被检测体2中投入的放射性药剂的光子，将三维放射数据储存在三维投影数据储存单元63中。

由于在将旋转扇块20撤出到扇块撤出单元30中的状态下进行放射测定，所以能进行灵敏度更高的三维放射测定。

(第三实施方式)

其次，说明本发明的PET装置的第三实施方式。图7A、图7B是说明第三实施方式的PET装置的检测单元10及旋转扇块20的结构的图。图7A表示沿平行于中心轴的方向看检测单元10时的图，图7B表示用包含中心轴的面切断检测单元10时的剖面图。

与第一实施方式的PET装置相比，第三实施方式的PET装置的不同点在于：在检测单元10的屏蔽板11和屏蔽板12之间设有粗糙的薄片准直仪13-15，在屏蔽板11和薄片准直仪13之间设有检测环R₁₁～R₁₈及旋转扇块20₁，在薄片准直仪13和薄片准直仪14之间设有检测环R₂₁～R₂₈及旋转扇块20₂，在薄片准直仪14和薄片准直仪15之间设有检测环R₃₁～R₃₈及旋转扇块20₃，另外，在薄片准直仪15和薄片准直仪12之间设有检测环R₄₁～R₄₈及旋转扇块20₄。

检测环R₁₁～R₁₈、R₂₁～R₂₈、R₃₁～R₃₈、以及R₄₁～R₄₈分别与第一实施方式的检测环R相同。另外，旋转扇块20₁～20₄分别与第一实施方式的旋转扇块20相同。

该第三实施方式的PET装置除了第一实施方式的PET装置的作用及效果以外，还具有以下的作用及效果。即，由于每一组多个检测环R设有粗糙的薄片准直仪13、14或15，能遮挡从大的角度方向朝向薄片面入射的光子，所以能减少散射同时计数的影响，同时能减少由于降低光子检测器D的计数率而丢失计数引起的计数损失。

另外，在本实施方式中，最好将检测单元10及旋转扇块20₁～20₄作为一个整体，沿着平行于中心轴的方向相对于被置于测定视野1内的被检测体2移动。通过这样做，能沿着被检测体2的体轴方向以均匀的灵敏度检测光子，另外，能使重构图像的定量性均匀。

本发明不限于上述实施方式，能进行各种变形。例如，在旋转扇块20中，支撑校正用的正电子射线源3的射线源支撑装置既可以是已经用图2说明过的设在旋转扇块20的各屏蔽板S上的棒状射线源插入孔20a及20b，也可以是其他形态的装置。

图8A所示的旋转扇块20A能以轴203为中心分成第一构件201和第二构件202两部分，第一构件201和第二构件202合而为一时，形成棒状射线源插入孔20a及20b。即，该旋转扇块20A能利用第一构件201和第二构件202，将校正用的正电子射线源3夹持着支撑在棒状射线源插入孔20a或20b的位置上。

图8B所示的旋转扇块20B在各屏蔽板S上从支撑正电子射线源3的位置开始直至边缘为止形成槽20C。将正电子射线源3从各屏蔽板S的边缘沿着槽20c插入，该旋转扇块20B能支撑校正用的正电子射线源3。另外，由于槽20c被设计成曲线状，所以从正电子射线源3射出的正电子发生的光子能利用旋转扇块20B沿着平行于薄片面的全部方向被准直。

图8C所示的旋转扇块20C是由支撑构件23支撑着的点射线源3₁～3₇被插入屏蔽板S之间的旋转扇块。支撑构件23最好由吸收伽马射线少的材料构成。

另外，图2A，图2B、图8A及图8B分别用的校正用的正电子射线源3也可以是图8D所示的沿纵向相同的射线源，也可以是图8E所示的用与屏蔽板S的间距相等的间距配置成算盘珠状的射线源。

工业上利用的可能性

本发明能用于PET装置。

Claims

1.一种PET装置，其特征在于备有：

检测单元，包含把分别检测从包括中心轴的测定视野射来的光子的多个光子检测器配置在垂直于上述中心轴的薄片面上而得到的多个检测环，并通过沿平行于上述中心轴的方向层叠这些多个检测环而得到；

旋转扇块，以上述中心轴为中心旋转自如地配置在分别构成上述多组检测环的上述多个光子检测器中一部分检测器的上述测定视野一侧，包含只使射来的光子中与上述薄片面大致平行的光子准直地通过的多个屏蔽板；

射线源支撑装置，装卸自如地将校正用的正电子射线源支撑在，用上述旋转扇块使从该正电子射线源发出的正电子发生的光子沿着与上述薄片面平行的全部方向进行准直的位置上；

旋转扇块位置判断装置，在上述检测单元中包括的光子检测器中的一对光子检测器对光子同时计数时，判断该一对光子检测器中的至少一者的上述测定视野一侧是否存在上述旋转扇块；

二维投影数据储存装置，由上述旋转扇块位置判断装置断定在一对上述光子检测器中至少一者的上述测定视野一侧存在上述旋转扇块时，储存由上述一对光子检测器产生的光子对的同时计数信息；

三维投影数据储存装置，由上述旋转扇块位置判断装置断定在上述一对光子检测器中任何一者的上述测定视野一侧都不存在上述旋转扇块时，储存由上述一对光子检测器产生的光子对的同时计数信息；以及

图像重构装置，根据由上述二维投影数据储存装置储存同时计数信息产生的二维投影数据、以及由上述三维投影数据储存装置储存同时计数信息产生的三维投影数据，重构表示上述测定视野中的光子对的发生频率的空间分布的图像。

2.根据权利要求1所述的PET装置，其特征在于：在上述旋转扇块的侧面设有遮蔽从被上述射线源支撑装置支撑着的正电子射线源发出的正电子发生的光子的遮蔽板。

3，根据权利要求1所述的PET装置，其特征在于：还备有进行上述测定视野内的上述旋转扇块的配置及上述旋转扇块从上述测定视野撤出的旋转扇块撤出装置。