JP2003057348A - ポジトロンｅｃｔ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エミッションデータ・トランスミッションデ
ータ同時収集方式において、エミッションデータの定量
性を改善する。 【解決手段】 放射性薬剤の投与された被検体３０の周
囲にライン線源３１を回転させて、トランスミッション
データをＴデータ収集メモリ１６に、エミッションデー
タをＥデータ収集メモリ１７に、同時に収集し、Ｔｓデ
ータ推定演算器１８によってこのトランスミッションデ
ータから、ライン線源３１からの放射線の散乱線成分の
エミッションデータへの混入分Ｔｓを求め、減算器１９
においてエミッションデータからこのＴｓを差し引い
て、上記の混入した散乱線成分を取り除く補正を行う。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】この発明は、多数の検出器を
リング型に配列したポジトロンＥＣＴ装置に関し、とく
にエミッションデータ・トランスミッションデータ同時
収集方式のポジトロンＥＣＴ装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】ポジトロンＥＣＴ装置は、ポジトロン放
出性の放射性核種を用い、その消滅ガンマ線を検出して
核種の分布像を撮影するものである。たとえば人体にポ
ジトロン放出性の放射性核種で標識された薬剤を投与す
ると、特定の臓器に集積する。そのとき人体の外部に放
出されてくるガンマ線を、人体外に配置した検出器で検
出してデータを収集する。消滅ガンマ線は１８０゜反対
の方向に放出されるので、１対の検出器に同時に入射し
たことを検出し、その１対の検出器を結ぶ線上に核種が
存在していることのデータを得る。このような同時計数
によって収集したデータを所定のアルゴリズムで処理す
ることにより、所定の断面での核種の濃度分布像を再構
成する。この再構成画像は特定の臓器の診断のために用
いられる。 【０００３】被検体外部でガンマ線を検出する検出器と
してシンチレーション検出器などが用いられ、これが多
数リング型に配列される。この検出器のリング型配列の
平面に位置している核種からのガンマ線のうち上記の平
面に平行に放出されたものがリング型に配列された検出
器のどれかに入射して検出されるので、被検体のこの平
面（スライス面）でのデータが収集されることになり、
再構成画像はこのスライス面における核種の濃度分布像
ということになる。 【０００４】このようなポジトロンＥＣＴ装置におい
て、エミッションデータ・トランスミッションデータ同
時収集方式のものは、被検体の内部から放射される放射
線によるデータであるエミッションデータ（放射デー
タ）の収集と同時に、被検体の外部から放射され被検体
を透過した放射線によるデータであるトランスミッショ
ンデータ（透過データ）の収集をも行う。このトランス
ミッションデータは、被検体における吸収分布を求める
ためのもので、この吸収分布は、エミッションデータに
おける、被検体による放射線吸収の影響を補正するため
などに用いられる。 【０００５】このエミッションデータ・トランスミッシ
ョンデータ同時収集方式のポジトロンＥＣＴ装置は、た
とえば特開平９−１８４８８５号公報などに示されてい
るように、放射性薬剤の投与された被検体の周囲、検出
器のリング型配列の内側に、ポジトロン放出性の線源を
配置し、これを検出器のリング型配列に沿って被検体の
周囲に回転させ、その回転角度ごとに同時計数データを
収集する。すると、その同時収集データには、内部の線
源からの放射線によるエミッションデータと外部の線源
からの放射線によるトランスミッションデータとが混在
して含まれることになる。ところが、外部線源の位置は
あらかじめ分かっているため、その位置からのデータを
マスクするようにして収集すればエミッションデータの
みを取り出すことができる。また、逆のマスクを用いて
収集すると、被写体内部の線源から放出された放射線が
混入したトランスミッションデータが収集されるが、こ
れは前述のエミッションデータおよびマスクパターン等
の情報を用いて精度良く分離することができる。 【０００６】ところで、こうして収集されるエミッショ
ンデータには、被検体内部の線源から放出された放射線
が被検体内部で散乱した成分が含まれることが避けられ
ない。この散乱線補正方法として、エミッション線源分
布に依存して散乱線が分布する性質を利用し、エミッシ
ョンサイノグラム上で散乱成分を推定し、推定した散乱
成分を、もとのエミッションデータから差し引く方法
が、従来より知られている（ Bergstrom M., Eriksson
L., Blomqvist G. and Litton J. " Correctionfor Sca
ttered Radiation in a Ring Detector Positron Camer
a by Integral Transformation of the Projections "
J. Comput. Assist. Tomogr. 7 (1983) 42-50 ）。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
上記散乱線補正方法をエミッションデータ・トランスミ
ッションデータ同時収集方式のポジトロンＥＣＴ装置に
適用しても、そのエミッションデータのエミッション線
源分布に依存する散乱線の影響を補正することはできる
ものの、エミッションデータに混入した、トランスミッ
ション線源強度に依存して変化するトランスミッション
線源からの散乱線成分は補正できないという問題があ
る。そのため、上記のような散乱線補正方法によって
も、エミッションデータからトランスミッション線源強
度に依存する散乱線成分が除去されず、エミッションデ
ータの定量性は得られない。 【０００８】この発明は、上記に鑑み、エミッションデ
ータ・トランスミッションデータ同時収集方式におい
て、エミッションデータに混入する、トランスミッショ
ン線源からの散乱線成分を効果的に補正し、エミッショ
ンデータの定量的な精度を高めるよう改善した、ポジト
ロンＥＣＴ装置を提供することを目的とする。 【０００９】 【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明によるポジトロンＥＣＴ装置においては、
多数の放射線検出器がリング型に配列され、そのリング
型配列の中に被検体配置用空間を形成する検出器リング
型配列と、該リング型配列内に配置され、放射性核種が
含まれている被検体の周囲において該リング型配列に沿
って回転移動させられるポジトロン放出性の外部線源
と、その回転位置情報を得る位置検出器と、上記の多数
の放射線検出器のうちの２つから同時に出力が生じたこ
とを検出する同時検出回路と、同時に出力が生じた２つ
の放射線検出器の組合せを位置情報に変換するアドレス
変換器と、該位置情報ごとに計数を行うデータ収集器
と、上記の回転位置情報に応じて収集データをエミッシ
ョンデータとトランスミッションデータとに分離するデ
ータ分離器と、上記のトランスミッションデータから、
上記外部線源からの放射線の散乱線成分のエミッション
データへの混入分を推定演算する演算器と、該推定演算
された散乱線成分の混入分を上記のエミッションデータ
より差し引く減算器とが備えられることが特徴となって
いる。 【００１０】放射性核種が含まれている被検体の周囲に
外部線源を回転させて同時計数を行うと、被検体内部の
核種からの放射線によるエミッションデータと外部線源
からの放射線によるトランスミッションデータが未分離
のまま収集されるが、外部線源の位置を検出することに
より、その検出した位置に応じたマスク処理などによっ
て、エミッションデータとトランスミッションデータと
を分離することができる。ところが、外部線源からの放
射線はその線源を格納する容器内および被検体内部で散
乱し、これらの散乱線成分がエミッションデータに混入
することが避けられない。この外部線源の散乱線成分の
混入分は、上記のトランスミッションデータと相関関係
にあり、これを利用することにより、その混入分を収集
分離したトランスミッションデータから推定演算するこ
とが可能である。こうして推定演算した混入分を、収集
分離したエミッションデータから差し引けば、上記の避
けることができない、外部線源の散乱線成分の混入によ
る影響を取り除く補正ができ、これによりエミッション
データの定量性を高めることができる。 【００１１】 【発明の実施の形態】つぎに、この発明の実施の形態に
ついて図面を参照しながら詳細に説明する。この発明に
かかるポジトロンＥＣＴ装置では、図１に示すように、
多数の放射線検出器１１がリング型に配列されており、
そのリング型配列１０の中に被検体（患者）３０が配置
されるようになっている。これらの検出器１１の各出力
はコインシデンス回路１２に導かれ、いずれか２つの検
出器１１に同時に放射線が入射してこれらから出力が同
時に生じたことが検出される。そして、このように同時
に２つの検出器１１から出力が生じてこれがコインシデ
ンス回路１２により検出されると、そのコインシデンス
回路１２からの出力がアドレス変換器１３に送られ、そ
の２つの検出器１１の組み合わせに応じたアドレス変換
がなされる。 【００１２】このアドレス変換は、２つの検出器１１か
ら同時に出力が生じたとき、その２つの検出器１１を結
ぶ線に関する位置情報に変換するものである。この２つ
の検出器１１を結ぶ線の位置を表す情報は、たとえば図
１に示すように、角度θと中心からの距離ｒとで表され
るものである。つまり、ある２つの検出器１１で同時に
検出信号が生じたとき、それらの検出器１１を結ぶ線を
表すθとｒよりなるアドレスへの変換がなされる。 【００１３】こうして変換されて出力されたアドレス信
号はマスク処理回路１５を経て、トランスミッションデ
ータ（Ｔデータ）収集メモリ１６とエミッションデータ
（Ｅデータ）収集メモリ１７とにそれぞれ送られて、各
アドレスごとにカウントされる。すなわち、これらのメ
モリ１６、１７では、それぞれ、あるアドレス信号が入
力されるとそのアドレスに「１」を加算することによ
り、（θ、ｒ）で表わされるアドレスごとにガンマ線入
射個数を示すカウント値を集積していく。 【００１４】一方、ライン線源３１が、図では省略され
ている機構により、点線のように検出器リング型配列１
０内でこれに沿って所定の小さな角度ごとにステップ的
に回転移動させられる。このライン線源３１は、ライン
状に形成された放射線源であり、スライス面（検出器リ
ング型配列１０が含まれる平面）に直交するよう配置さ
れる（図では紙面に直角に配置される）。このライン線
源３１はポジトロン放出性の核種により形成されてい
る。 【００１５】このライン線源３１の回転位置は、回転位
置読み取り装置３２によって読み取られており、その位
置情報がマスク生成回路１４に送られる。回転位置読取
装置３２は、たとえば、パルスエンコーダとカウンタ等
から構成される。マスク生成回路１４は、ライン線源３
１が位置している付近のアドレス（θ、ｒ）のみ通すが
その他のアドレス（θ、ｒ）は通さないようなマスク、
およびその逆のマスク、つまりライン線源３１が位置し
ている付近のアドレス（θ、ｒ）は通さずその他のアド
レス（θ、ｒ）は通すようなマスクを生成する。マスク
処理回路１５は、このマスクを用いてアドレス変換器１
３から送られるデータ、つまりアドレス（θ、ｒ）で表
される位置情報をＴデータ収集メモリ１６とＥデータ収
集メモリ１７とに振り分ける。 【００１６】たとえばθ＝０°のデータはｒ方向にどの
ように分布するかを図２を参照して考えてみる。被検体
３０とライン線源３１との位置関係が同図（ａ）で示さ
れているようなものである場合、データは同図（ｂ）に
示されるようにｒ方向に分布する。ピークはライン線源
３１および被検体３０の内部から放出される放射線の和
であり、これを除くなだらかな山は、被検体３０の内部
から放出される放射線によるものである。被検体３０に
は放射性薬剤が投与されており、その内部には核種が分
布していて、これから放射線が外部に放出される。 【００１７】そこで、ライン線源３１の位置に対応する
幅Ｗのみを通すマスクを用いるなら、（ｃ）に示すよう
にライン線源３１からのデータ（Ｔデータ）のみを取り
出すことができ、幅Ｗ以外を通す逆のマスクにより
（ｄ）に示すように被検体３０からのデータ（Ｅデー
タ）のみを取り出すことができる。 【００１８】ライン線源３１は回転しており、その位置
情報がマスク生成回路１４に送られるため、この幅Ｗの
部分がその回転に伴ってｒ方向に往復移動するので、何
往復かの後では、Ｔデータ収集メモリ１６には（ｅ）の
ようなデータが、Ｅデータ収集メモリ１７には（ｆ）の
ようなデータが、それぞれ収集される。ここで、（ｅ）
のＴデータにおいて中央の凹部は、ライン線源３１から
放出された放射線が被検体３０を通ることにより、これ
によって吸収されたことを示している。（ｆ）のＥデー
タについて、裾の平坦な部分は、ライン線源３１からの
放射線の散乱線の同時計数データである。 【００１９】このライン線源３１からの放射線の散乱線
について図３を参照しながら、さらに説明する。図３で
は、被検体３０には放射性薬剤が投与されていず、被検
体３０からは放射線が放出されないものとしている。こ
の場合は、ライン線源３１からのみ放射線が放出され、
これのデータが収集されることになる。ライン線源３１
からの放射線のデータは、本来、きわめて急峻なものに
なるはずであるが、散乱体である被検体３０の存在によ
って散乱線が生じ、その散乱線の同時計数データも含ま
れることになるので、（ｂ）に示すように裾の部分が形
成される。 【００２０】そこで、幅Ｗのマスクで（ｂ）のデータを
振り分けると、（ｃ）、（ｄ）のように分離される。こ
こで（ｄ）は本来Ｅデータを示すもので、この場合は被
検体３０からは放射線が放出されないのであるから０に
なるはずなのに、（ｄ）で示すようなものになっている
ことが注目される。そして、ライン線源３１が数回転し
て収集された結果としてのＴデータは（ｅ）に示すよう
なものとなり、Ｅデータは（ｆ）で示すようなものとな
る。 【００２１】すなわち、このように、被検体３０からは
放射線が放出されず、ライン線源３１のみから放射線が
放出される状態で、ライン線源３１を回転させたときに
も、Ｅデータ収集メモリ１７には図３の（ｆ）で示され
るようなデータが収集される。そして、このデータはラ
イン線源３１からの放射線の散乱線データであって、エ
ミッションデータとはなんらの関係のない、単なるノイ
ズである。さらに、このようなライン線源３１からの放
射線の散乱線データは、図２のように、被検体３０から
のエミッションデータが収集される場合にも、本来のエ
ミッションデータに重畳し、これが先に述べた図２の
（ｆ）における裾の平坦部分として現れる。 【００２２】図３の（ｆ）で示すライン線源３１からの
放射線の散乱線データをＴｓデータと呼ぶと、このＴｓ
データは、図３の（ｅ）で示したＴデータと相関関係に
ある。そのため、エミッションデータ・トランスミッシ
ョンデータ同時収集時の図２の（ｅ）で示すＴデータが
得られるなら、このＴデータから、このときのＴｓデー
タ、つまり（ｆ）で示すＥデータの裾の平坦部分を推定
することが可能である。推定されたＴｓデータをＥデー
タから差し引けば、Ｅデータより、ライン線源３１から
の放射線の散乱線データを取り除く補正ができたことに
なる。 【００２３】図１のＴｓデータ推定演算器１８は、エミ
ッションデータ・トランスミッションデータ同時収集時
のＴデータ（図２の（ｅ）で示す）から、Ｔｓデータを
推定する演算を行う。この推定演算のためには、あらか
じめ、ＴデータとＴｓデータとの相関関係（図３の
（ｅ）と（ｆ）との関係）を知る必要がある。 【００２４】この相関関係は、実際に放射性薬剤を投与
していない状態の被検体３０の周りにライン線源３１を
回転させて、図３の（ｅ）、（ｆ）のようなデータを収
集しておくことにより、求められる。また、実際の被検
体３０を用いる代わりにそれを模擬したファントムを用
いてもよい。さらに、図３の（ｅ）をコンボリューショ
ン積分すれば図３の（ｆ）になるという関係があること
から、エミッションデータ・トランスミッションデータ
同時収集時の図２の（ｅ）で示すＴデータをコンボリュ
ーション積分して、計算によりＴｓデータを推定するこ
とも可能である。 【００２５】こうして、求められたＴｓデータは減算器
１９に送られ、Ｅデータより差し引かれる。これによっ
て、ライン線源３１からの放射線の散乱線データを取り
除く補正ができる。この補正後のデータは、Ｅｓ補正処
理装置２０に送られ、Ｅデータに含まれる、被検体３０
内部の放射線の散乱線データ（Ｅｓデータ）を取り除く
補正が行われる。この補正方法は、たとえば先に述べた
Bergstromらの方法を用いることができる。 【００２６】ＴｓデータおよびＥｓデータを取り除く補
正がされたＥデータは、吸収補正装置２１に送られてＴ
データを用いた吸収補正がなされる。これらの散乱線補
正および吸収補正は、サイノグラム上で行われる。つま
り、角度θごとのｒ方向分布について、各々補正処理さ
れる。これらの散乱線補正および吸収補正を受けたＥデ
ータは、画像再構成装置２２に送られ、逆投影法などの
アルゴリズムによって、被検体３０内部の核種の濃度分
布像が断層像として再構成され、その再構成画像がディ
スプレイ装置２３によって表示される。 【００２７】したがって、エミッションデータ・トラン
スミッションデータ同時収集方式のポジトロンＥＣＴ装
置において、外部線源からの放射線の散乱線成分のエミ
ッションデータへの混入分を、トランスミッションデー
タを用いて推定し、これを除去する補正を行うので、エ
ミッションデータの定量性を高めることができる。すな
わち、エミッションデータ・トランスミッションデータ
同時収集方式のポジトロンＥＣＴ装置においては、マス
ク処理などによってエミッションデータを分離しても、
トランスミッションデータ収集用の外部線源からの放射
線の散乱線成分が、そのエミッションデータに混入する
ことが避けられず、そのため、エミッションデータの定
量性が、トランスミッションデータ収集用の外部線源の
強度に依存して損なわれてしまうが、これが改善され、
外部線源強度に依存する影響を最小限に抑えることがで
きる。 【００２８】なお、上の説明は、この発明のひとつの実
施形態に関するものであって、この発明がこの実施形態
に限定されるわけではないことはもちろんである。上の
説明では、Ｔｓデータ推定演算器１８、減算器１９、Ｅ
ｓ補正処理装置２０、吸収補正装置２１などはハードウ
ェア的に扱っているが、ソフトウェア的な処理でも可能
であることはいうまでもない。その他、具体的な構成な
どは、この発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々に変更可
能である。 【００２９】 【発明の効果】以上説明したように、この発明のポジト
ロンＥＣＴ装置によれば、放射性核種を投与した被検体
およびその周囲を回転する外部線源からの放射線を同時
に計数するエミッションデータ・トランスミッションデ
ータ同時収集方式において、外部線源からの放射線の散
乱線成分のエミッションデータへの混入分を推定し、こ
れをエミッションデータから取り除く補正を行うことが
できるため、外部線源強度に依存する影響を最小限に抑
え、エミッションデータの定量性を改善することができ
る。

【図面の簡単な説明】 【図１】この発明にかかるポジトロンＥＣＴ装置のブロ
ック図。 【図２】被検体に放射性薬剤を投与した状態でのデータ
収集を説明するための図。 【図３】被検体に放射性薬剤を投与しない状態でのデー
タ収集を説明するための図。 【符号の説明】 １０ 検出器リング型配列 １１ 検出器 １２ コインシデンス回路 １３ アドレス変換器 １４ マスク生成回路 １５ マスク処理回路 １６ Ｔデータ収集メモリ １７ Ｅデータ収集メモリ １８ Ｔｓデータ推定演算器 １９ 減算器 ２０ Ｅｓ補正処理装置 ２１ 吸収補正装置 ２２ 画像再構成装置 ２３ ディスプレイ装置 ３０ 被検体 ３１ ライン線源 ３２ 回転位置読み取り装置

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 多数の放射線検出器がリング型に配列さ
   れ、そのリング型配列の中に被検体配置用空間を形成す
   る検出器リング型配列と、該リング型配列内に配置さ
   れ、放射性核種が含まれている被検体の周囲において該
   リング型配列に沿って回転移動させられるポジトロン放
   出性の外部線源と、その回転位置情報を得る位置検出器
   と、上記の多数の放射線検出器のうちの２つから同時に
   出力が生じたことを検出する同時検出回路と、同時に出
   力が生じた２つの放射線検出器の組合せを位置情報に変
   換するアドレス変換器と、該位置情報ごとに計数を行う
   データ収集器と、上記の回転位置情報に応じて収集デー
   タをエミッションデータとトランスミッションデータと
   に分離するデータ分離器と、上記のトランスミッション
   データから、上記外部線源からの放射線の散乱線成分の
   エミッションデータへの混入分を推定演算する演算器
   と、該推定演算された散乱線成分の混入分を上記のエミ
   ッションデータより差し引く減算器とを備えることを特
   徴とするポジトロンＥＣＴ装置。