JP2001516032A - Ｓｐｅｃｔによる画像化方法 - Google Patents

Ｓｐｅｃｔによる画像化方法

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JP2001516032A
JP2001516032A JP2000510041A JP2000510041A JP2001516032A JP 2001516032 A JP2001516032 A JP 2001516032A JP 2000510041 A JP2000510041 A JP 2000510041A JP 2000510041 A JP2000510041 A JP 2000510041A JP 2001516032 A JP2001516032 A JP 2001516032A
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バン・ドウルメン，アドリアヌス・エイ
ワルラント，ステフアン
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バン・ドウルメン，アドリアヌス・エイ
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Abstract

(57)【要約】 患者の身長に平行な焦線に焦点を合わせた扇形ビームコリメーターの設けられたガンマ線検知器を有するガンマ線写真機の使用により、及び獲得した平面状画像からある種の再構成アルゴリズムの使用により患者の身体内部の放射能の分布を計算し再構成することにより、患者の目標器官をＳＰＥＣＴにより画像化する方法である。画像は患者の身体に直角な方向に設けられた少なくも１個の直線軌道に沿って獲得され、そして獲得中、コリメーターの焦線が前記目標器官を完全に横切って動かされる。本発明は、更に、この方法を実行するための設備に関係する。

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は、患者の身長に平行な焦線に焦点を合わせた扇形ビームコリメーター
の設けられたガンマ線検知器を有するガンマ線写真機の使用により、及び獲得し
た平面画像からある種の再構成アルゴリズムの使用により患者の身体内部の放射
能の分布を計算し再構成することにより、患者の目標器官をＳＰＥＣＴによって
画像化する方法に関する。
【０００１】 単光子放射型コンピューター断層撮影法（ＳＰＥＣＴ）は、医療研究において
日常的に使用される。ＳＰＥＣＴは、ガンマ線検知器の固定されたコリメーター
を備え、患者の身体のまわりの旋回軌道に追随するガンマ線写真機を使うことに
より実行される。患者の身体のある組織又は器官に蓄積された放射性トレーサー
から放射されるガンマ線が、コリメーターにより分類され、かつ身体を取り囲む
種々の角度でガンマ線検知器により記録される。このコリメーターは、常に写真
機の回転軸線（に向いて）を指している。獲得された平面画像から、ある種の再
構成アルゴリズムを使って、患者の身体内部の放射能の分布を計算することがで
きる。一般に、シェップ他（IEEE Trans. Med. Imaging 1982 ;2:113-122)によ り、及びランゲ他（J. Comput. Assist. Tomogr. 1984; 8:306-316）による、い
わゆる最大尤度の期待値最大化（Expectation-Maxmization of the Maximum-Lik
ehood、ＥＭ−ＭＬ ）アルゴリズムが使用される。この反復アルゴリズムはＳＰ
ＥＣＴ画像におけるノイズの影響を最小にする。
【０００２】 今日使用されているコリメーターは、通常平行な穴を複数空けられた鉛シート
（sheat）より製造される。コリメーターは、放射能源（即ち、放射能が蓄積し た器官又は組織）とコリメーターとの間の距離の増加と共にますます悪化してい
くその劣った感度（ガンマ線放射の０.０１％以下がコリメーターを通過して検 知器に達する）及びその劣った空間解像度のためＳＰＥＣＴ装置の最も問題のあ
る要素である。例えば、コリメーターの穴の長さ又は直径の変更によるこれらの
性質の一方の改善は、常の他方に害を与える。更に、ＳＰＥＣＴ技術は、獲得デ
ータにおける小さい変動が再構成された画像における大きな変動を含む可能性が
あるため、信頼できる画像の作成に不適当である。これは、獲得されたデータの
形態のためである。必要な情報を得るために利用できる（患者の限定された固定
時間と放射性トレーサーの自然崩壊時間による）時間の限定、及び注入放射能の
投与量の限定のため、獲得されたデータは、統計的ノイズを含んでいる。実際、
放射過程の測定値は、計数率の平方根に比例した信号対ノイズ比を与えるポアソ
ンの法則に従う。結果として、再構成された画像は優位の偽の正情報、いわゆる
ノイズアーチファクトにより悪化されることが多い。従って、獲得される信号対
ノイズ比を改善するために空間解像度を低下させることなくＳＰＥＣＴ感度を上
げることがＳＰＥＣＴ画像化における主な目標である。
【０００３】 コリメーターの感度と解像度の両者を改善する意図で、焦線に焦点を合わせる
扇形ビームコリメーターが近年開発された。例えば、ムーア他（Eur. J. Nucl.
Med. 1992; 19:138-150）により、及びローゼンタール他(J. Nucl. Med. 1995;
36:1489-1513）によるレビュー記事参照。焦線に向けて１次元において縮小して
いく穴を有するこれらのコリメーターは、放射能源がコリメーターの焦線に近づ
いたときだんだんと良くなる感度・解像度の組を持つ。古典的な旋回軌道に沿っ
て画像を獲得していくＳＰＥＣＴ画像化において扇形ビームコリメーターを使う
ことにより、焦線は患者の他方の側のガンマ線写真機の回転軸と平行となり、従
って患者の身長と平行になる（ローゼンタール他の前述の出版物の１４９５ペー
ジ参照）。それにもかかわらず、放射能源、即ち目標の器官は、コリメーターの
焦線に関して限定された接近範囲しか持たない。これは、回転している写真機に
よる獲得中、同じ横断方向（即ち、患者の身長に直角の方向）のスライス内に含
まれる全ての器官及び全ての放射能源を、コリメーターの受容角度内に保たねば
ならないためである。さもなければ、獲得された画像は、有意の先端の切られた
アートファクトにより原型が損なわれる。扇形ビームの使用によるこの画像截断
の問題は、マングロス他（Phys. Med. Biol. 1993; 38:1442-1457）により、及 びカルドマス他（Phys. Me.Biol. 1995; 40:1085-1101）により詳細に討議され た。即ち、全ての放射能源、事実上、患者の身体の全直径を、旋回軌道に沿って
獲得中のコリメーターの受容角度内に保持するという上述の要求は、扇形ビーム
コリメーターの選択を、約６０cmより大きい比較的大きい焦点距離を有するもの
に限定し、平行コリメーターにより得られたものと大きくは変わらない結果を与
える。従って、目標器官は、コリメーターの感度及び空間解像度が最適であるそ
の焦線の近くに位置決めすることができない。その結果として、同様な解像度に
対してこの技術で得られた感度の向上は最大で約１.５倍に限定される。また、 対象目標も検知器が横切るスライスより小さくしなければならない（約１.４倍 小さいことが好ましい）。
【０００４】 実質的に改良された感度・解像度の組を有するＳＰＥＣＴによる画像化の方法
を提供することが本発明の目的である。換言すれば、実質的に改良された再構成
画像を得るＳＰＥＣＴ法を提供することが本発明の狙いである。
【０００５】 この目的は、最初の文節において定められたような方法、即ち、患者の目標器
官を画像化するＳＰＥＣＴ方法により、扇形ビームコリメーターの設けられたガ
ンマ線検知器を有するガンマ線写真機を使用し、患者の身体に平行な焦線に焦点
を合わせ、続いて獲得画像から放射能の分布の再構成を計算することにより達成
することができる。本発明によるこの方法は、患者の身長に直角な方向において
なされた少なくも１個の直線軌道に沿って画像が獲得されること、及びコリメー
ターの焦線が獲得中に前記目標器官全体を通して移動するように作られることを
特徴とする。
【０００６】 驚くことに、ＳＰＥＣＴ装置の使用可能な横断方向寸法を全部使用し得る（即
ち、獲得中、目標器官をコリメーターの受容角度内に保持する必要がないため、
目標器官の寸法は検知器の横断方向の寸法とほとんど等しいだけである）上述の
方法を適用することにより獲得された平面画像の組が完全（即ち、放射能分布の
再構成に十分）であること、及び感度・解像度の組に関する相当な向上が得られ
ることが見いだされた。利点は明らかである。同じ獲得時間及び同じ投与量の注
入放射能の使用により、より良い再構成画像を得ることができる。この方法で、
患者の体内の障害又はその他の不具合、例えば発生の初期段階において腫瘍の転
移をより早く検出することができる。しかし、選択的に、同じ投与量の注入放射
能により、日常的検査に適した画像を得るために獲得時間を短縮させることがで
きる。これは、診療所又は病院のための費用の低下をもたらす。また選択的に、
第３の選択肢として、患者の負担を減らすために注入放射能の投与量を減らすこ
とができる。選択的に、利益の程度はいくらか減らすが、勿論、十分に魅力のあ
る見通しで、これらの利点を互いに組み合わせて達成することができる。
【０００７】 優れた結果を得るために、患者の身体を互いに直角に横切る方向で行われる４
個の直線軌道に沿った本発明の方法により画像が獲得されることが好ましい。
【０００８】 用語「目標器官」は本発明の方法により調査又は研究すべき器官又は組織を意
味することを強調しなければならない。用語「目標器官」は、同時に調査すべき
複数の器官並びに心臓、胸部又は腹部のような身体のある部分、或いは全身さえ
も含むことが明かである。
【０００９】 直線軌道は必ずしも直線でなくともよく、僅かに曲がった線も含み得る点に注
意することが重要である。これに関連して、表現「少なくも実質的に直線］が十
分である。しかし、直線に関する直線軌道の変動は、コリメーターの焦線が、獲
得中に目標器官の全体を通して移動するように作られるという要求を合致するよ
うに小さくなければならない。
【００１０】 扇形ビームコリメーターが、獲得中、各軌道に沿ったその初期位置と平行のま
まである場合は、再構成された画像の品質を更に改良できることが観察された。
これは、獲得中、コリメーターを移動させて患者の身体と正確に平行にすること
により、或いはこの逆にすることにより、容易に達成することができる。
【００１１】 本発明による方法は、扇形ビームコリメーター（検知器・コリメーター組合せ
、検知器固定式扇形ビームコリメーター）の設けられた１個のガンマ線検知器の
使用には限定されず、４組まで、特に２組及び４組の検知器とコリメーターとの
組合せの使用を含む。より多数のガンマ線写真機を、この事例に、或いは希望す
るならば２頭式又は４頭式の写真機、即ち２組又は４組の検知器・コリメーター
組合せを有する写真機に使うことができる。いうまでもなく、全てのコリメータ
ーを、焦線に焦点を合わせている扇形ビーム式のものとすべきである。第２の検
知器・コリメーター組合せが使われる場合は、この組合せは、第１の組合せと同
時に使用され、かつ患者を間に挟んで第１の組合せと向かい合って位置決めされ
る。
【００１２】 ４組の検知器コリメーターの組合せの使用が好ましい場合は、扇形ビームコリ
メーターが設けられ相互に向かい合ったガンマ線検知器の２組ずつが、間に患者
を挟んで相互に直角の位置で同時に使用される。画像は、検知器・コリメーター
組合せの各を直線軌道に沿って動かすことにより獲得される。
【００１３】 本発明による検知器・コリメーター組合せを、種々の直線軌道に従って複数、
特に２個又は４個同時に使用することにより、ＳＰＥＣＴ装置を更に改良するこ
とができ、更に良好な最高値画像が得られる。
【００１４】 本発明の方法において、コリメーターの焦線は、獲得中、患者の身体内に留ま
るように目標器官を通し移動するように作られるので、１個又は複数個の扇形ビ
ームコリメーターは、かなり短縮された焦点距離、特に約１２から約３０cmの間
、好ましくは約２５cmの焦点距離で使用することができる。その結果、検査すべ
き患者及び目標器官も、感度及び解像度が最適なコリメーターの焦線内に容易に
位置決めすることができる。かなり短くされた焦点距離が使用される本発明のこ
の優れて適切な方法において、同じ空間解像度が適用されたならば、感度は、最
良の実際システムと比較して、原理的に約１０倍向上させることができる。この
感度は、調査すべき器官の大きさが小さいときは、更に向上する。加えて、扇形
ビームコリメーターを使用した通常のＳＰＥＣＴ技術において観察されるような
画像の截断を避けるために要求される使用可能な横断方向スライス寸法の減少は
もはや無くなくなる。
【００１５】 これらの結果を改良するために，ＳＰＥＣＴ画像化用のガンマ線写真機は、検
査すべきある特定の器官（対象器官）、例えば（環状写真機の使用による）頭部
の特定検査用の頭部専門装置などに取り付けられることが多い。本発明の方法に
おいて、頭部専用の写真機が好ましい場合は、かかる写真機は、ほぼ１２cmの焦
点距離を有する扇形ビームコリメーターを装備するだけでよい。しかし、本発明
の方法は更に良好な再構成画像を与え、このためこの方法は画質に悪影響を与え
ることなく、患者の全身並びに身体に一部のみ、例えば頭部にうまく適用できる
。従って、本発明の方法は、万能的に適用可能又は多用途用として考えることが
でき、約２５cmの焦点距離を有する扇形ビームコリメーターは、一般的に、即ち
、全身用及び器官専用のＳＰＥＣＴ画像化用の双方に使用できる。
【００１６】 本発明の方法は、有利な実施例においては、米国特許５１９８６８０号（クラ
カケ他）に明らかにされたような少なくも１個の扇形ビームコリメーターの使用
により実行される。かかる扇形ビームコリメーターは、扇形パターンに配置され
た第１の隔壁部材であって全ての第１の隔壁部材が共通の焦線に向かって方向が
決められた第１の隔壁部材、及び互いに平行に配置された第２の隔壁部材であっ
て、隣接の各第１の隔壁部材と隣接の各第２の各部材との間に長手方向断面を有
する穴が定められるように第１の隔壁部材と格子状に交差する前記第２の隔壁部
材を備える。
【００１７】 患者の体内の放射能の分布Ａ（ｘ，ｙ，ｚ）が、以下の新しい再構成アルゴリ
ズムを使用して計算できることが更に見いだされた（これは、獲得された平面画
像の組が完全であること、即ち放射能分布の再構成に十分であることの数学的証
明である）。
【００１８】
【化２】
【００１９】 ここに、 ｘ、ｙ及びａはそれぞれ水平横断方向、垂直横断方向及び長手方向に沿った直角
座標であり、 Ｐα（Ｖ，ｒ，ｚ）は平面画像の画素値であり、ここにｒは検知器の横断方向に
沿った座標であり、Ｖは扇形軌道ａに沿った検知器の位置であり、 ｆは扇形ビームコリメーターの焦点距離であり、そして Ｕαは、軸座標の原点（ｘ＝０，ｙ＝０）に対する扇形ビームコリメーターの直
線軌道ａにおける移動距離であり、前記原点は、それぞれｘ及びｙについて軌道
の左及び右（それぞれ、放射源の下方及び上方）の２個のコリメーター位置の中
央に置かれる。
【００２０】 各直線軌道ａに対する異なった移動距離の使用の可能性が、獲得中、前記直線
軌道ａを移動するコリメーターの焦線が通過する特定の患者身体の対象領域の選
択を許す。この領域で最適の感度・解像度の組を有するために、この領域を４個
の直線軌道に対して同一とすることができる。或いは、コリメーターの焦線は、
より広い領域内に高い感度・解像度の組を配分するように、各直線軌道において
対象の異なった領域を通って移動することができる。更に各直線軌道は種々の移
動距離Ｕαで繰り返され、先に明らかにされたアルゴリズムを使って再構成され
、最大の感度・解像度の組を割り当てた領域を更に広げるようにまとめることが
できる。
【００２１】 積分ｄｒの限界［−ｆ，ｆ］は，検知器の横断方向寸法が、上のアルゴリズム
により、コリメーターの焦点距離の２倍より大きくなければならないことを示す
。また、目標器官がコリメーターの受容角度と交差しなくなると、Ｐα（Ｖ，ｒ
，ｚ）がゼロとなり、従って積分ｄＶがゼロとなり、その結果、獲得軌道範囲も
減らすことができ、同じ獲得総時間に対して平面画像当たりの獲得時間の増加、
即ち感度の増加を許すことを指摘することも重要である。
【００２２】 上のアルゴリズムは、コリメーター解像度、ガンマ線の減衰、及びガンマ線の
散乱を無視できるという仮定の下での獲得画像の正確な再構成である。もしこれ
らの効果を考慮しなければならい場合は、再構成の目的に、ＥＭ−ＭＬに似たあ
る種の公知の反復アルゴリズムを追加して用いることができる。
【００２３】 一様な減衰媒体の内部の放射能源の場合は、いわゆるベリニ（Bellini）法（I
EEE Trans Signal Proc. 1979; 27(3):213-218)が適用でき、上式（１）のフー リエ空間における次の置換を使って減衰ＰO（α）の投影なし（project free） を導く。
【００２４】
【化３】
【００２５】 ここに、μは減衰係数である。
【００２６】 本発明は、上述の本発明によるＳＰＥＣＴ画像化方法を実行するための設備に
も関連する。この設備は、少なくも１個の検知器に固定された扇形ビームコリメ
ーターのある少なくも１個のガンマ線写真機、及び検査される患者用のベッドで
あって本質的に正方形の角点（angular point）（これらは、単に簡単であると いう理由でベッドの上方（ａ）、ベッドの下方（ｂ）、及びベッドの両側（ｃ）
と（ｄ）に設けられるとして選定された）に設けられた４個のコリメーター位置
により囲まれた前記ベッドを備え、これらの位置はベッドの長さと平行な焦線に
焦点を合わせている少なくも１個のコリメーターにより占めることができる。Ｓ
ＰＥＣＴにより患者を画像化するための通常の設備は、１個又は２個（双頭型）
の検知器固定のコリメーターを有するガンマ線写真機を備え、これが患者の身体
を囲む旋回軌道に追従する。検査される患者はベッド上に固定して位置決めされ
る。コリメーターは、旋回中、連続的に患者の身体を指し（面し）、そして上述
の４個のコリメーター位置を含むように、次々と旋回軌道の全てのコリメーター
位置を占める。この伝統的な旋回軌道技術において扇形ビームコリメーターが使
用されると、前記コリメーターは、その各位置において、患者の反対側のガンマ
線写真機の回転軸と平行な、従って患者の身体と平行な（前述を参照）焦線に焦
点を合わせる。
【００２７】 本発明によりＳＰＥＣＴによる画像化方法を実行するための設備は、 −ベッドは、コリメーター位置から、各位置におけるコリメーターの焦線がベッ
ド上の患者の体内にあるような距離に位置決めすることができ、更に −ベッドは、ベッド長を横断する直角な２方向における前記少なくも１個のコリ
メーターに向かい合った運動、即ち、前記少なくも１個のコリメーターの位置ａ
又はｂにおける横方向運動及びその位置ｃ又はｄにおける上下方向の運動を許す
ようにされ、或いは、前記少なくも１個のコリメーターは全てがベッド長を横断
する直角方向、即ち、位置ａ及びｂにおいてはベッド面と実質的に平行でありか
つ位置ｃ及びｄにおいてはベッド面と実質的に直角である方向における運動であ
ってベッドと向き合っている運動を許すようにされる ことを特徴とする。
【００２８】 扇形ビームコリメーター位置から、これらの位置の各におけるコリメーターの
焦線がベッド上の患者の体内にあるような距離にベッドを位置決めすることによ
り（この位置決めは、コンピューター、例えば獲得コンピューターにより調整す
ることができる）、コリメーターの焦線は、直線軌道に沿ったガンマ線写真機に
よる獲得中、患者の身体又はその目標器官を通過して移動する。ベッド又は扇形
ビームコリメーターを、上述のように、互いに直角方向に向けられた運動を許す
ようにさせることにより、患者の身体と直角な相互横断方向で行われる４個の直
線軌道に沿ったガンマ線写真機により画像を獲得することができる。
【００２９】 コリメーターに面するベッドの相対運動の範囲は、好ましくは、検知器又はコ
リメーターの横断方向寸法の少なくも２倍に等しくすべきあり、かつ好ましくは
約１００cmの大きさとすべきある。既に前述されたように、本発明の設備の一部
を形成している扇形ビームコリメーターは、約１２から約３０cmの間の焦点距離
を持ち有利である。万能型、即ちある目標器官又は頭部のような身体の部分に専
用でない場合は、焦点距離は約２５cmであることが好ましい。
【００３０】 表現「少なくも１個」は、１個から４個まで、より特別には１個、２個、又は
４個と理解すべきあることが強調される。
【００３１】 そこで、本発明による設備は、扇形ビームコリメーターを有するガンマ線検知
器を１個備えることが都合良い。かかる検知器・コリメーター組合せは、上に定
義された位置ａから位置ｂ、ｃ及びｄに、又はこの逆に、次々と動かし得るよう
な方法で取り付けられる。
【００３２】 しかし、本発明の設備に、扇形ビームコリメーターの設けられた第２のガンマ
線検知器を備えることが有利である。この場合、２個の検知器・コリメーター組
合せは、間にベッド及び患者を挟んで互いに向かい合って位置決めされ、両者は
、それぞれ位置ａから位置ｃに、及び位置ｂから位置ｄに、或いはこの逆に動か
し得るような方法で装備される。
【００３３】 本発明の設備内に１個又は２個の検知器・コリメーター組合せがある場合は、
この設備は、好ましくは、ベッドの脚における水平方向移動部材とベッドを垂直
方向に動かすためのジャッキとの組合せである原動部材のシステムの手段により
、ベッドがコリメーターと対面して可動であるようにされることが好ましい。こ
の原動部材のシステムは、以下、より詳細に説明される。
【００３４】 同様に有利な実施例においては、本発明の設備は、扇形ビームコリメーターを
有する４個のガンマ線検知器を備え、その検知器・コリメーター組合せは、これ
らがそれぞれ位置ａ、ｂ，ｃ及びｄを占め、これにより、これらの間にベッドと
患者とを挟むように位置決めされる。
【００３５】 この実施例においては、４個の検知器・コリメーター組合せは、原動システム
の手段、即ち、ベッドの長さを横切って位置決めされかつ相互に直角方向にある
４個のレールであって、これに沿って検知器／コリメーター組合せが摺動可能で
ある前記レールの強固なフレームにより、ベッドに面して動き得ることが好まし
い。
【００３６】 対面しているベッドと検知器・コリメーター組合せとの相対運動はガンマ線写
真機によりコンピューター制御（サイバネーション）される。上述の新しいアル
ゴリズムが容易に使用される患者のベッドに関するコンピューター駆動の検知器
・コリメーター組合せのこの進歩したシステムのため、このシステムの使用者、
即ち診療所又は病院の人々は、本発明の改良されたＳＰＥＣＴ画像化技術による
患者の全自動式検査ができる。
【００３７】 本発明は、付属図面、及び図面とモデル実験の詳細な説明を参照に以下説明さ
れる。
【００３８】 （図面の詳細な説明） さて、本発明は付属図面を参照してより詳細に説明されるであろう。
【００３９】 図１及び２は、扇形ビームコリメーターに装備され、かつ２個のパイロン９の
より保持された円形レール３に運動可能に取り付けられたガンマ線線検知器１を
示す。検知器１はレールに沿って動くことができ、コリメーター２は常に回転軸
線８に向いている。磁気ブレーキの使用により、検知器１はベッド４の上方ａ、
下方ｂ、左側ｃ、及び右側ｄに位置決めすることができる（コリメーターの中心
はある正方形の角点（angular point）に設置される）。検知器・コリメーター 組合せをある位置から別の位置に動かすために、検知器１に取り付けられ、かつ
レール３に沿って取り付けられた円形ラック上で作用しているエンドレスネジを
引いているモーターを使うことができる。ベッド４はジャッキ５により垂直方向
で動くことができ、このジャッキはラック上で作用しているモーター付きのエン
ドレスネジにより構成することができる。ベッドの垂直位置を調整するためにエ
ンドレスネジにより引かれかつ光学スイッチ内に挿入された狭間付きプレートを
使用できる。このベッドは、床のレールに沿って転動し得る可動部材７により図
１の左右方向（水平横断方向）で動くこともできる。この場合も、ベッド４の横
断方向水平位置を動かし調整するために、ラック上で作動しかつ光学スイッチ内
に挿入された狭間付きプレートを引いているモーター付きのエンドレスネジを使
うことができる。回転軸線８に面するベッド４の垂直方向及び水平方向の位置決
め範囲は、検知器１の横断方向寸法６の少なくも２倍に等しい。コリメーター２
の焦線はベッド４の長さと平行でありかつ本質的に回転の軸線８を通る。検知器
１の横断方向の寸法６はコリメーターの焦点距離の少なくも２倍に等しい。平面
画像が４個の直線軌道に沿ってデジタルで獲得される。検知器１がベッド４の右
（位置ｃ）又は左（位置ｄ）から動かされない場合は、ベッド４は種々の継続し
た垂直方向位置に動かされ、検知器１がベッド４の上方（位置ａ）又は下方（位
置ｂ）から動かされない場合は、ベッド４は種々の継続した水平方向位置に動か
される。データの獲得中に、デジタルの平面画像及び垂直方向と水平方向のベッ
ド４の位置が処理用コンピューターに送られる。ｘ、ｙ及びｚをそれぞれ水平移
動方向、垂直移動方向及び長手方向の直角座標としたとき患者の身体Ａ（ｘ，ｙ
，ｚ）にわたる放射能の分布は、先に明らかにされたような新しい再構成アルゴ
リスムを使って計算することができる。
【００４０】 第２の検知器・扇形ビームコリメーター組合せが上の設備の位置ｂに存在する
ことができ、レール３に沿って位置ｂから位置ｃに、及びこの逆方向に移動可能
であり、一方第１の組合せは第１の位置ａからｃに、及びその逆方向に移動可能
である。
【００４１】 図３に示された実施例は、それぞれ扇形ビームコリメーター１２ａ、１２ｂ、
１２ｃ及び１２ｄが設けられ、ベッド１４の上方、下方、左及び右（位置ａ、ｂ
、ｃ及びｄ）に設置された４個のガンマ線検知器１１ａ、１１ｂ，１１ｃ及び１
１ｄを備える。各検知器は、レール（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ及び１３ｄ）に沿
ってベッド１４の長さと直角方向で動くことができる。レールは頑丈なフレーム
を構成するように相互に取り付けられる。
【００４２】 獲得中、検知器・コリメーター組合せはそのレールに沿って動き、ベッドは動
かない。
【００４３】 （モデル実験の説明） 真の獲得データを得るために、モデル実験が実行された。かかる実験において
は、設備に関する以下の諸要求に適合しなければならない。 （ａ）写真機と適切な扇形ビームコリメーター、 （ｂ）適切な放射源、及び （ｃ）写真機及びコリメーターは放射源と向かい合って動かねばならない。或い
はこの逆である。 Ａｄ．（ａ）本発明の諸要求に適合した写真機とコリメーター、特に適切な焦点
距離を有するコリメーターは市場では入手できない。従って、自製コリメーター
の使用に頼らざるを得ない。穴の長さが２５mmで穴の直径が１.５mmのこの扇形 ビームコリメーターは、種々の点において不十分である。即ち、 （ｉ）形作られた穴が正確な寸法にされず、希望の焦点距離における焦線の幅
が広くなる。
【００４４】 （ii）穴数が不十分であり、不十分な測定放射能を導く、更に (iii)コリメーターの中心から大きな距離に穴が設けられるため焦点距離が大
きくなる。
【００４５】 これらの欠点は、得られた結果、特に空間解像度及び／又は感度に不都合な影
響を有するであろう。
【００４６】 Ａｄ．（ｂ）放射源として、放射能実験の実施技術においてよく知られるいわ
ゆるJaszczakのデラックス模型が使われる。
【００４７】 Ａｄ．（ｃ）放射源は、ＳＰＥＣＴ写真機の回転軸線ｚに直角な２方向ｘ及び
ｙにおいて直線軌道に沿った画像の獲得を実行できるような方法で、コリメータ
ーに関して動くことができる。
【００４８】 上の配列において、扇形ビームコリメーターから約２０cmの距離に設けられた
放射源中心により本発明の方法が実行される。９０分間の獲得時間の後、図４Ａ
のＳＰＥＣＴ空間解像度が得られる。総カウント数が測定され５２Mcになった。
【００４９】 比較して、２種の市場で入手できる平行穴コリメーター、即ち低エネルギー高
解像度コリメーター（ＬＥＨＲ，穴の長さ４０mm、穴の直径１.８mm）及び高エ ネルギー超高解像度コリメーター（ＬＥＵＨＲ，穴の長さ４５mm、穴の直径１. ８mm）が、従来技術のＳＰＥＣＴ法、即ち、放射源を取り巻く旋回軌道に従うガ
ンマ線写真機を有する方法において使用される。９０分間の獲得時間後、ＳＰＥ
ＣＴ空間解像度がそれぞれ図４Ｂ及び４Ｃに示され、それぞれの総カウント数は
２７Mc及び２２Mcである。
【００５０】 図から次のように結論付けることができる。即ち、本発明の方法により得られ
た空間解像度は、ＬＥＨＲコリメーター使用によるよりかなり良好であり、また
ＬＥＵＨＲによるよりもなお良好である。ＬＥＵＨＲコリメーターと比較して、
得られた感度の向上は２.３６（５２／２２）であると同時に空間解像度の相当 な向上（ほぼ１.５）である。かかる向上は、上に説明されたような使用された 自製の扇形ビームコリメーターの欠陥を考慮して予想通りである。
【００５１】 同じ方法で、放射源として甲状腺模型を使用して獲得データが得られた。この
場合も、上の自製の扇形ビームコリメーターを本発明の方法で使用することによ
り、９０分間の獲得時間後に、図５ａのＳＰＥＣＴ空間解像度が得られた。上述
の平行穴ＬＥＨＲコリメーターを従来技術の方法で使用することにより、同じ獲
得時間後にほぼ等しい空間解像度が得られた。図５Ｂ。市販の平行穴コリメータ
ーの使用により総カウント数３.１Mcが測定され、一方、本発明の方法によるコ リメーターの使用により総カウント数１６.１Mcが測定され、即ち感度は約５の 向上である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ベッドの長手方向で見た本発明による設備の図式的表現である。
【図２】 ベッドを横切る方向で見た本発明による設備の図式的表現である。
【図３】 図１と同様にベッドの長手方向で見た別の適切な実施例における本発明の設備
の図式的表現である。
【図４】 モデル実験の実施により得られたＳＰＥＣＴ空間回転画像を示す。
【図５】 モデル実験の実施により得られたＳＰＥＣＴ空間回転画像を示す。

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 患者の身長と平行な焦線に焦点を合わせている扇形ビームコ
    リメーターの設けられたガンマ線検知器を有するガンマ線写真機の使用により、
    及び獲得された平面画像からある種の再構成アルゴリズムの使用により患者の体
    内の放射能の分布をコンピューターで再構成することにより、ＳＰＥＣＴによる
    患者の目標器官を画像化する方法であって、患者の身体に直角な方向においてな
    された少なくも１個の直線軌道に沿って画像が獲得されること、及び獲得中、コ
    リメーターの焦線が前記目標器官を通して移動するように作られることを特徴と
    する前記方法。
  2. 【請求項２】 患者の身体に直角で互いに横切る方向でなされた４個の直線
    軌道に沿って画像が獲得されることを特徴とする請求項１に請求された方法。
  3. 【請求項３】 獲得中、コリメーターが各軌道に沿ったその初期位置と平行
    のままでいることを特徴とする請求項１又は２に請求された方法。
  4. 【請求項４】 扇形ビームコリメーターの設けられた第２のガンマ線検知器
    が、間に患者を挟んで第１のものと向き合った位置において第１のものと同時に
    使用されることを特徴とする先行請求項のいずれかに請求された方法。
  5. 【請求項５】 扇形ビームコリメーターが設けられ相互に向かい合ったガン
    マ線検知器の追加の組が間に同じ患者を挟んで請求項４の組と直角方向の位置で
    これと同時に使用されること、及び検知器・コリメーター組合せの各を直線軌道
    に沿って動かすことにより画像が獲得されることを特徴とする請求項４において
    請求された方法。
  6. 【請求項６】 かなり短くされた焦点距離、より特別には約１２から３０cm
    の間、好ましくは約２５cmの焦点距離を有する１個又は複数個の扇形ビームコリ
    メーターの設けられた１個又は複数個のガンマ線検知器を使用することを特徴と
    する先行請求項のいずれかに請求された方法。
  7. 【請求項７】 使用された前記扇形ビームコリメーターが、扇形パターンに
    配置された第１の隔壁部材であって全てが共通の焦線に向かって方向付けらる前
    記第１の隔壁部材、及び互いに平行に配置された第２の隔壁部材であって第１の
    隔壁部材と格子状に直交して隣接した各第１の隔壁部材と隣接した第２の隔壁部
    材との間に長手方向断面が定められる前記第２の隔壁部材を備えることを特徴と
    する請求項６に請求された方法。
  8. 【請求項８】 選択的に、ある公知の反復アルゴリズムに加えて次の再構成
    アルゴリズムが使用され、 【化１】 ここに、 ｘ、ｙ及びａは、それぞれ水平横断方向、垂直横断方向及び長手方向に沿った直
    角座標であり、 Ｐα（Ｖ，ｒ，ｚ）は、平面画像の画素値であり、ここにｒは検知器の横断方向
    に沿った座標であり、Ｖは扇形軌道ａに沿った検知器の位置であり、 ｆは、扇形ビームコリメーターの焦点距離であり、 Ｕαは、軸座標の原点（ｘ＝０，ｙ＝０）に対する扇形ビームコリメーターの直
    線軌道ａにおける移動距離であることを特徴とする先行請求項のいずれかに請求
    された方法。
  9. 【請求項９】 少なくも１個の検知器に固定された扇形ビームコリメーターの
    ある少なくも１個のガンマ線写真機、及び検査される患者用のベッドであって本
    質的に正方形の角点、例えばベッドの上方（ａ）、ベッドの下方（ｂ）、及びベ
    ッドの両側（ｃ）と（ｄ）に設けられた４個のコリメーター位置により囲まれた
    前記ベッドを備え、これらの位置はベッドの長さと平行な焦線に焦点を合わせて
    いる前記少なくも１個のコリメーターにより占めることができる先行請求項のい
    ずれかにより請求された方法を実行するための設備であって、 −ベッドは、コリメーター位置から、各位置におけるコリメーターの焦線がベッ
    ド上の患者の体内にあるような距離に位置決めすることができ、更に −ベッドは、ベッド長を横断する直角な２方向における前記少なくも１個のコリ
    メーターに向かい合った運動、即ち、前記少なくも１個のコリメーターの位置ａ
    又はｂにおける横方向運動及びその位置ｃ又はｄにおける上下方向の運動を許す
    ようにされる ことを特徴とする前記設備。
  10. 【請求項１０】 少なくも１個の検知器に固定された扇形ビームコリメータ
    ーのある少なくも１個のガンマ線写真機、及び検査される患者用のベッドであっ
    て本質的に正方形の角点、例えばベッドの上方（ａ）、ベッドの下方（ｂ）、及
    びベッドの両側（ｃ）と（ｄ）に設けられた４個のコリメーター位置により囲ま
    れた前記ベッドを備え、これらの位置はベッドの長さと平行な焦線に焦点を合わ
    せている少なくも１個のコリメーターにより占めることができる請求項１−８の
    いずれかにより請求された方法を実行するための設備であって、 −ベッドは、コリメーター位置から、各位置におけるコリメーターの焦線がベッ
    ド上の患者の体内にあるような距離に位置決めすることができ、更に −前記少なくも１個のコリメーターは全てがベッド長を横断する直角方向、即ち
    、位置ａ及びｂにおいてはベッド面と実質的に平行でありかつ位置ｃ及びｄにお
    いてはベッド面と実質的に直角であるに方向における運動であってベッドと組み
    合っている運動を許すようにされる ことを特徴とする前記設備。
  11. 【請求項１１】 前記少なくも１個のコリメーターに面するベッドの相対運
    動が前記検知器又はコリメーターの横方向寸法の少なくも２倍に等しいことを特
    徴とする請求項９又は１０に請求された設備。
  12. 【請求項１２】 前記少なくも１個のコリメーターに面するベッドの相対運
    動が約１００cmであることを特徴とする請求項１１に請求された設備。
  13. 【請求項１３】 前記少なくも１個のコリメーターが約１２から約３０cmの
    間、好ましくは約２５cmの焦点距離を有することを特徴とする請求項９−１２に
    請求された設備。
  14. 【請求項１４】 設備が扇形ビームコリメーターの設けられた１個のガンマ
    線検知器を備え、この検知器・コリメーター組合せが、それぞれ位置ａからｃ、
    ｂ及びｄに動き得るような方法で取り付けられることを特徴とする請求項９−１
    ３に請求された設備。
  15. 【請求項１５】 設備が扇形ビームコリメーターの設けられた２個のガンマ
    線検知器を備え、この検知器・コリメーター組合せがベッドと患者とを間に挟ん
    で互いに向かい合って位置決めされ、両者はそれぞれ位置ａから位置ｃに、及び
    位置ｂから位置ｄに動かすことができることを特徴とする請求項９−１３のいず
    れかで請求された設備。
  16. 【請求項１６】 ベッドは、好ましくは、ベッドの脚における水平方向移動
    用の移動部材とベッドを垂直方向で動かすためにジャッキとの組合せで、原動部
    材のシステムの手段によりコリメーターに面して動き得ることを特徴とする請求
    項９及び１１−１５のいずれかに請求された設備。
  17. 【請求項１７】 設備が扇形ビームコリメーターの設けられた４個のガンマ
    線検知器を備え、この検知器・コリメーター組合せがそれぞれ位置ａ、ｂ、ｃ及
    びｄを占め、これにより間にベッドと患者とを挟むように位置決めされることを
    特徴とする請求項９−１３のいずれかに請求された設備。
  18. 【請求項１８】 検知器・コリメーター組合せが、原動システムの手段、好
    ましくは、相互に直角方向の４個のレールの強固なフレームであってベッドの長
    さを横切る方向に位置決めされ、更にこのレールに沿って検知器・コリメーター
    組合せが摺動し得る前記フレームにより、ベッドに面して動き得ることを特徴と
    する請求項１７に請求された設備。
  19. 【請求項１９】 対面しているベッドと検知器・コリメーター組合せとの相
    対運動がガンマ線写真機によりコンピューター制御（サイバネーション）される
    ことを特徴とする請求項９及び９−１８のいずれかに請求された設備。
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