JP2003520348A

JP2003520348A - 単光子放出型コンピュータ撮影法による撮像方法

Info

Publication number: JP2003520348A
Application number: JP2001552400A
Authority: JP
Inventors: バン・ドウルメン，アドリアヌス・エイ; ウオルランド，シユテフアン
Original assignee: バン・ドウルメン，アドリアヌス・エイ
Priority date: 2000-01-14
Filing date: 2001-01-10
Publication date: 2003-07-02
Also published as: ATE365968T1; CA2383122A1; EP1247280B1; EP1247280A1; US20030111608A1; AU2001223734B2; WO2001052269A1; DE60129105T2; DE60129105D1; US6967331B2; AU2373401A

Abstract

(57)【要約】本発明は、ガンマ線検出器を備えたガンマ線カメラを使用し、かつ横方向に遂行された少なくとも１つのリニア軌道に沿って獲得した平面画像から患者の体内の放射能分布をコンピュータ再生することにより、ＳＰＥＣＴにより患者の目標器官を撮像する方法であって、前記ガンマ線検出器の外面には、相互に平行に配置された複数のコリメータセプタが垂直に設けられている構成の方法において、前記ガンマ線検出器の外面には更に少なくとも１つの突出壁が設けられており、該突出壁は、検出器の長手方向に延び、前記セプタに対して横方向に配置され、かつ突出壁の大きい部分が前記セプタを越えて延びており、前記突出壁およびセプタは協働していわゆるレーキコリメータを形成していることを特徴とする方法に関する。また本発明は、該方法を実施する装置、レーキコリメータ、およびガンマ線検出器とレーキコリメータとの結合体に関する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、ＳＰＥＣＴ（単光子放出型コンピュータ撮影法：Single Photon Em
ission Computed Tomography）により、ガンマ線検出器を備えたガンマ線カメラ
の使用により、および横方向に遂行された少なくとも１つのリニア軌道に沿って
獲得した平面画像から患者の体内の放射能の分布をコンピュータ再生することに
より、患者の目標器官を撮像する方法であって、前記ガンマ線検出器が、相互に
平行に配置された複数のコリメータセプタを備えたガンマ線検出器の外面に垂直
に設けられている構成の撮像方法に関する。

【０００２】単光子放出型コンピュータ撮影法（ＳＰＥＣＴ）は臨床研究に日常的に使用さ
れている。ＳＰＥＣＴは、ガンマ線検出器に固定されたコリメータを備えたガン
マ線カメラ（該ガンマ線カメラは、患者の身体の回りの回転軌道に従って移動す
る）を用いて遂行される。放射能トレーサにより放出されかつ患者の身体の或る
組織または器官内に蓄積されたガンマ線は、コリメータ（コリメータは、常に、
カメラの回転軸線の方向を向いている）により分類されかつ身体の周囲の種々の
角度でのガンマ線検出器により記録される。獲得した平面画像から、患者の体内
の放射能の分布が、或る再生アルゴリズムを用いて計算される。一般に、Shepp
等の著書「IEEE Trans. Med. Imaging」（１９８２年３月、第１１３〜１２２頁
）およびLange等の著書「J. Comput. Assist. Tomogr.」（１９８４年８月、第
３０６〜３１６頁）により説明されているいわゆる最尤の期待最大化（ＥＭ−Ｍ
Ｌ：Expectation-Maximization of the Maximum-Likelihood）アルゴリズムが使
用されている。この反復アルゴリズムは、ＳＰＥＣＴ撮像におけるノイズ効果を
最小にする。

【０００３】今日使用されているコリメータは、通常、複数の平行孔が穿けられた鉛シート
（lead sheat）から製造されている。コリメータは、感度が低いこと（０．０１
％以下のガンマ線がコリメータを通過して検出器に到達する）および空間解像度
が低いことからＳＰＥＣＴ装置の最も問題の多い要素であり、このため、放射能
源（すなわち、放射能が蓄積されている器官または組織）とコリメータとの距離
を増大させると更に悪化する傾向を有する。例えばコリメータの孔の長さまたは
直径を改変することによりこれらの特性のうちの１つを改善すると、必ず他の特
性が損なわれる。また、獲得したデータに小さい変動が生じると再生画像に大き
い変化を引き起こすという事実から、ＳＰＥＣＴ技術は信頼できる画像を作るに
は不充分である。これは、獲得データのジオメトリによるものである。必要情報
の獲得に利用できる時間が制限されていること（これは、患者の固定時間および
放射能トレーサの崩壊時間が制限されていることによる）、および放射される放
射能用量が制限されていること（健康ケア上の理由による）から、獲得した画像
は統計的ノイズを含んだものとなる。実際に、放射能プロセスの測定はポアソン
の法則に従って行なわれ、計数速度の平方根に比例する信号／ノイズ比を与える
。従って、再生画像は、重要な擬似的正情報（false positive information）い
わゆるノイズアーチファクトにより頻繁に悪化する。従って、獲得した信号／ノ
イズ比を改善するには、空間解像度を低下させることなくＳＰＥＣＴ感度を高め
ることがＳＰＥＣＴ撮像における大きな目的である。

【０００４】国際特許出願ＷＯ９９／０９４３１によれば、コリメータの感度−解像度カ
ップルは、患者の身長に平行な焦線（この焦線は、画像獲得中に目標器官の全体
に亘って移動される）に合焦するファンビームコリメータを使用することにより
大幅に改善できる。この画像獲得は、患者の身長に垂直な方向の１つまたは複数
のリニア軌道に沿って行なわれる。この構成では、上記感度−解像度カップルは
、約３倍まで改善される。上記国際特許出願に説明されているように、ＳＰＥＣ
Ｔ撮像法は再生画像を実質的に改善できるが、この好ましい効果を得るのに使用
される装置は完全に満足できるものではない。対象とするＳＰＥＣＴ撮像法に適
したファンビームコリメータの製造は困難であり、従って時間を要しかつ高価で
ある。

【０００５】従って本発明の目的は、良くアクセスできる装置を使用することにより、上記
国際特許出願に開示された方法の適用により得られる好ましい結果を維持できる
ＳＰＥＣＴによる撮像方法を提供することにある。

【０００６】上記目的は、冒頭に述べた方法、すなわち、ガンマ線検出器を備えたガンマ線
カメラを使用し、かつ横方向に遂行された少なくとも１つのリニア軌道に沿って
獲得した平面画像から患者の体内の放射能分布をコンピュータ再生することによ
り、ＳＰＥＣＴにより患者の目標器官を撮像する方法であって、前記ガンマ線検
出器の外面には、相互に平行に配置された複数のコリメータセプタが垂直に設け
られている構成の方法において、前記ガンマ線検出器の外面には更に少なくとも
１つの突出壁が設けられており、該突出壁は、検出器の長手方向に延び、前記セ
プタに対して横方向に配置され、かつ突出壁の大きい部分が前記セプタを越えて
延びており、前記突出壁およびセプタは協働していわゆるレーキコリメータを形
成していることを特徴とする方法により達成される。

【０００７】上記方法では、ＳＰＥＣＴ装置の使用可能な横方向サイズ寸法を完全に使用で
きる。すなわち、平面画像の完全な組を得るには、目標器官のサイズは、最大で
も検出器の横方向サイズに等しくなくてはならない（すなわち、放射能分布を再
生するのに充分なサイズでなくてはならない）。驚くべきことに、ガンマ線検出
器の外面（すなわち、使用中に患者の方を向く面）から外方に延びる前記少なく
とも１つの突出壁を備えたコリメータを上記断層撮影法に使用することにより、
感度−解像度カップルがかなり改善され、上記国際出願ＷＯ９９／０９４３１
に開示の感度−解像度カップルを更に改善できることが判明している。コリメー
タセプタに対して横方向位置に少なくとも１つの突出壁が設けられたこのような
コリメータは、非常に簡単で、従ってＷＯ９９／０９４３１で使用されている
特殊なファンビームコリメータに代わる安価なものである。この簡単な構造は、
本発明に使用されると、上記国際出願に開示されたコリメータに比べてかなり優
れた結果を得ることができる。従って、同じ画像獲得時間および同用量の放射能
の使用でも優れた再生画像が得られる。この方法では、患者の身体の病巣または
他の悪性疾患を早期に、例えば腫瘍の転移の早期進行段階で検出できる。しかし
ながら、任意であるが、同用量の放射能で日常的な検査に適した画像を得るのに
、画像獲得時間をかなり短縮できる。これにより診療所または病院のコストが低
減される。これも任意であるが、第３選択肢として、患者の負担を軽減させるた
め、放射能用量を低減させることができる。また、任意であるが、これらの長所
は、互いに組み合せた場合には、幾分程度は小さくても充分に魅力的な期待を見
込むことができる。

【０００８】本発明の方法において、ガンマ線検出器の長手方向長さ（前記突出壁の長さに
等しい）は、撮像されかつ再生されるべき患者の身体の横方向スライスの厚さよ
り大きいことが好ましい。

【０００９】強調すべきは、用語「目標器官」とは、本発明の方法を使用して研究または検
査すべき器官または組織を意味することである。この用語「目標器官」は、同時
に検査すべき複数の器官を含み、また頭、胸または腹等の身体の一部はもとより
患者の全身体をも含むことは明らかである。また、重要なことは、リニア軌道と
は、必ずしも直線である必要はなく、わずかに湾曲した線をも含むことである。
従って、これに関連して、表現「リニア軌道」は「実質的なリニア軌道」を含む
ものである。

【００１０】ガンマ線検出器には、外方を向いた１つまたは２つの突出壁を設けることが好
ましい。ガンマ線検出器に単一の突出壁が設けられる場合には、該突出壁は、検
出器の外面を２つの等しいまたはほぼ等しい部分に分割するような態様で検出器
の外面から垂直に延びることが好ましい。ガンマ線検出器に２つの突出壁が設け
られる場合には、該突出壁は検出器の外縁部に配置されかつ断面で見て内方に傾
斜し、約３〜１２ｍｍの上底長さをもつ台形の側辺を形成するように構成するの
が好ましい。

【００１１】撮像結果を改善するため、ＳＰＥＣＴ撮像用ガンマ線カメラは、しばしば、検
査すべき特定器官に専用化され（器官専用化）、例えば環状カメラの使用により
、頭部の特別検査用の頭部専用化装置等に適用できる。セプタの高さは、通常３
〜４ｃｍである。本発明の方法において頭部専用化カメラが好ましい場合、この
ようなカメラには、検出器の外面に対して垂直に測定して約８〜９ｃｍの距離に
亘ってセプタを越えて延びている少なくとも１つの突出壁を備えたレーキコリメ
ータを設けるだけでよい。しかしながら、本発明の方法は非常に優れた再生画像
を得ることができるので、本発明の方法は、これらの画像のクオリティに悪影響
を与えることなく、患者の身体の一部（例えば頭部）のみならず、全身にも首尾
良く適用できる。従って、本発明の方法は、検出器の外面に対して垂直に測定し
て約２６ｃｍ、好ましくは１６〜２２ｃｍの間の最大距離に亘って前記セプタを
越えて延びている少なくとも１つの突出壁を備えたレーキコリメータが、広範囲
に、すなわち全身ＳＰＥＣＴ撮像および器官専用ＳＰＥＣＴ撮像の両方に使用で
きるという点で、万能すなわち汎用に適用できると考えられる。

【００１２】上記突出壁は適当な材料から製造でき、好ましくはタングステン、鉛、金、タ
ンタル、プラチナまたはイリジウム等の高減衰材料、好ましくはタングステンか
ら製造される。この目的のためには、コストパフォーマンスの観点から、タング
ステンが特に適している。

【００１３】優れた結果を得るためには、画像は、本発明の方法により、相互に横方向すな
わち患者の身体に対して垂直な４つのリニア軌道に沿って獲得するのが好ましい
。

【００１４】画像獲得中に、レーキコリメータの少なくとも１つの突出壁が各軌道に沿う初
期位置に平行に維持されるならば、再生画像のクオリティを更に改善できること
が観察されている。これは、画像獲得中に、レーキコリメータを患者の身体上で
正確にシフトすることにより（または逆にレーキコリメータに対して患者の身体
をシフトすることにより）達成できる。また、画像獲得中に、レーキコリメータ
を目標組織に対して相対移動させ、かつガンマ線検出器は目標組織に対して静止
させるか、ガンマ線検出器自体を相対移動させることも重要である。

【００１５】本発明の方法は、レーキコリメータが設けられた単一のガンマ線カメラ（検出
器／コリメータ結合体）の使用に限定されるものではなく、４つまで（より詳し
くは、２つおよび４つ）の検出器／コリメータ結合体を使用を含むものである。
この場合にはより多くのガンマ線カメラを使用でき、または所望ならば、２ヘッ
ド型または４ヘッド型カメラ（すなわち、２つまたは４つの検出器／コリメータ
結合体を備えたカメラ）を使用できる。第２検出器／コリメータ結合体が適用さ
れる場合には、この結合体は、患者をサンドイッチするようにして第１結合体と
同時にかつ対向して使用される。４つの検出器／コリメータ結合体の使用が好ま
しい場合には、相互に対向しかつ患者をサンドイッチするガンマ線検出器／コリ
メータ結合体の２つのカップルが同時にかつ相互に垂直な位置で使用される。画
像は、リニア軌道に沿って各検出器／コリメータ結合体を移動させることにより
獲得される。

【００１６】種々のリニア軌道に従動する複数（より詳しくは２つまたは４つ）の本発明に
よる検出器／コリメータ結合体を使用することにより、ＳＰＥＣＴ装置の感度を
更に改善でき、より良い再生画像が得られることが観察されている。

【００１７】本発明によれば、患者の身体の放射能の分布Ａ（ｘ、ｙ、ｚ）は、下記の新規
な再生アルゴリズムを用いて計算できること（すなわち、実際に、獲得した平面
画像の組が完全であることすなわち放射能分布の再生に充分なものであることの
数学的証明ができること）が判明している。

【００１８】

【数５】

【００１９】ここで、

【００２０】

【数６】

【００２１】および

【００２２】

【数７】

【００２３】ここで、ｘ、ｙ、ｚは、それぞれ、水平横方向、垂直横方向および長手方向に沿う直交
座標、Ｐ_α（Ｖ、ｒ、ｚ）は平面画像の画素値であり、ここで、ｒは検出器の横方向
に沿う座標、およびＶはリニア軌道αに沿う検出器位置、ｆは突出壁の長さ、ｎ_αは使用されるリニア軌道の数、Ｑ_αは、ｘ軸と軌道αの方向との間の角度、Ｕ_αは、軸座標の原点（ｘ＝０、ｙ＝０）に対するリニア軌道での突出壁の外
縁部（先端部）のシフト長さ、ｋはフーリエ空間内での空間周波数、およびＷは任意作動変数である。

【００２４】本発明の方法において、内方に傾斜した上記突出壁を備えたレーキコリメータ
を上記アルゴリズムに使用する場合には、下記の簡単化が可能である。

【００２５】

【数８】

【００２６】積分ｄｒの限界［−ｆ、ｆ］は、上記アルゴリズムに従って、検出器の横方向
サイズが突出壁の長さの２倍より大きくなくてはならないことを示している。ま
た、指摘すべき重要なことは、目標器官がもはやレーキコリメータ受入れ角度と
交差しない場合にはＰ_α′（Ｖ、ｒ、ｚ）従って積分ｄＶが消滅し、この結果、
獲得軌道範囲が小さくなって、同じ全獲得時間について、平面画像当りの獲得時
間を増大させること、すなわち感度を高めることができることである。上記アル
ゴリズムは、ガンマ線検出器の解像度、ガンマ線減衰およびガンマ線散乱は無視
できるとの仮定の下での獲得画像の正確な再生である。これらの効果を考慮に入
れるべき場合には、再生の目的で、ＥＭ−ＭＬ（前述参照）のような或る良く知
られた反復アルゴリズムを使用できる。

【００２７】本発明はまた、上記本発明の方法に使用されるコリメータに関する。このよう
ないわゆるレーキコリメータは、相互に平行に配置された複数のコリメータセプ
タに加え、該セプタに対して横方向に配置されかつセプタを越えて延びている大
きい部分を有している少なくとも１つの突出壁を有している。好ましい実施形態
では、本発明の前記レーキコリメータは、前記セプタの共通中心線から垂直に延
びている単一の突出壁を有するか、或いは前記セプタの両端部から内方に傾斜し
、断面で見て約３〜１２ｍｍの上底長さをもつ台形の側辺を形成する２つの突出
壁を有している。

【００２８】また、本発明は、上記ガンマ線検出器とレーキコリメータとの結合体と、およ
びガンマ線検出器と上記コリメータとの結合体が設けられたガンマ線カメラとに
関する。

【００２９】最後に本発明は、少なくとも１つの検出器結合型コリメータを備えた少なくと
も１つのガンマ線カメラと、検査を受ける患者のベッドとを有し、患者は、ベッ
ドが正方形の角度位置に本質的に位置する４つのコリメータ位置（これらの位置
は、簡単化の理由のみから、ベッドの上方位置（ａ）、下方位置（ｂ）、および
両側方位置（ｃ）、（ｄ）に選択される）により包囲されるようにして検査され
、前記位置が前記少なくとも１つのコリメータにより占拠される構成の、本発明
によるＳＰＥＣＴ撮像法を遂行する装置に関する。検査される患者はベッド上に
固定される。本発明によれば、ＳＰＥＣＴによる上記撮像方法を遂行する装置は
、前記検出器結合型コリメータが、ベッド長さに平行な少なくとも１つの突出壁
を備えている上記レーキコリメータであり、前記ベッドは、コリメータの突出壁の外縁部（先端部）がベッド上の患者の身
体から最大でも約５ｃｍ隔たるように、コリメータ位置から或る距離を隔てて配
置され、前記ベッドは、２つの垂直位置にある少なくとも１つのコリメータに対して移
動でき、すなわち、少なくとも１つのコリメータが位置ａまたは位置ｂにあると
きにはベッド長さに対して両横方向すなわち側方に移動でき、かつ少なくとも１
つのコリメータが位置ｃまたは位置ｄにあるときにはベッド長さに対して上方お
よび下方に移動でき、或いは、前記少なくとも１つのコリメータは、垂直位置に
あるベッドに対して移動でき、すなわち、位置ａおよび位置ｂにおいてはベッド
長さに対して全横方向すなわちベッド面に対して実質的に平行に移動でき、かつ
位置ｃおよび位置ｄにおいてはベッド面に対して実質的に垂直に移動できる特徴
を有している。

【００３０】システムの感度および解像度を改善するためには、前記コリメータの突出壁の
外縁部（先端部）は患者の身体にできる限り近接して配置すべきである。前記先
端部と前記身体との最小距離は、検査される身体の部分（または器官）に基いて
定められるが、一般に約５ｃｍより小さく、しかしながら、大きくても約１ｃｍ
以下であることが好ましい。ベッドをレーキコリメータの位置からこのような距
離に位置決めすることにより（この位置決めは、コンピュータ好ましくは画像獲
得コンピュータにより調節できる）、レーキコリメータの突出壁は、リニア軌道
に沿うガンマ線カメラによる画像獲得中に、これらの各位置において、ベッド上
の患者の身体にできる限り近接して維持される。上記のように、ベッドまたはレ
ーキコリメータを、これらが互いに垂直方向に相対移動するように構成すること
により、患者の身体に対して垂直な相互に横方向に遂行される４つのリニア軌道
に沿うガンマ線カメラにより画像を獲得できる。

【００３１】コリメータ（単一または複数）に対するベッドの相対移動の範囲は、検出器ま
たはコリメータの横方向サイズの少なくとも２倍であるのが好ましい。本発明の
装置の一部を形成するレーキコリメータ（単一または複数）は、約８〜２６ｃｍ
の距離に亘ってコリメータセプタを越えて延びている少なくとも１つの突出壁を
有するのが好ましい。或る目標器官または頭部のような身体の一部の撮像に専用
化されたものではなく汎用のものであれば、この長さは１６〜２２ｃｍの間にあ
るのが好ましい（上記参照）。

【００３２】強調すべきは、「少なくとも１つ」とは、１〜４、より詳しくは１、２または
４であると理解すべきことである。この場合には、本発明による装置は、レーキ
コリメータが設けられた１つのガンマ線検出器を有するのが好ましい。このよう
な検出器／コリメータ結合体は、該結合体が上記位置から位置ｃ、ｂおよびｄへ
と移動（およびこの逆への移動）できるように構成される。

【００３３】しかしながら、本発明の装置には、レーキコリメータが設けられた第２ガンマ
線検出器を含めることが好ましい。この場合には、２つの検出器／コリメータ結
合体が、患者を載せたベッドをサンドイッチするように対向して配置され、両検
出器／コリメータ結合体は、これらが、位置ａから位置ｃへとおよび位置ｂから
位置ｄへとそれぞれ移動（およびこの逆への移動）できるように構成される。本
発明の装置に１つまたは２つの検出器／コリメータ結合体が存在する場合には、
装置は、駆動部材からなるシステム（好ましくは、ベッドの脚の水平にシフトす
る可動部材とベッドを垂直方向に移動させるジャッキとの組合せ）によりベッド
がコリメータに対して移動できるように構成するのが好ましい。駆動部材からな
るこのシステムは、後述の「例」においてより詳細に説明する。

【００３４】同じく好ましい実施形態では、本発明の装置はレーキコリメータを備えた４つ
のガンマ線検出器を有し、該検出器／コリメータ結合体は、患者を載せたベッド
をサンドイッチする位置ａ、位置ｂ、位置ｃおよび位置ｄをそれぞれ占拠するよ
うに配置される。この実施形態では、４つの検出器／コリメータ結合体は、駆動
システム（好ましくは、検出器／コリメータ結合体が摺動できるベッド長さに対
して横方向に配置された４つの相互に垂直なレールからなる剛性フレーム）によ
りベッドに対して移動できるのが好ましい。この駆動システムも、後述の「例」
において説明する。

【００３５】本発明の装置の他の長所は、検出器／コリメータ結合体（単一または複数）に
対するベッドの相対移動がガンマ線カメラによりコンピュータ制御（サイバーネ
ーション）されることである。患者のベッドに対してコンピュータン駆動される
検出器／コリメータ結合体（単一または複数）の優れたシステム（該システムに
は上記関連アルゴリズムを便利に使用できる）は、該システムのユーザすなわち
診療所または病院の職員が、本発明の改善されたＳＰＥＣＴ撮像技術により全自
動的に患者の検査を行なうことを可能にする。

【００３６】以下、添付図面を参照して本発明をより詳細に説明する。実施例図１および図２には、複数のコリメータセプタ２４および突出壁２３を備えた
レーキコリメータ２が設けられたガンマ線検出器１が示されている。検出器／コ
リメータ結合体は、２つのパイロン９により保持された円形レール３に対して移
動可能に取り付けられている。検出器１はレールに沿って移動でき、コリメータ
２の長手方向に位置する突出壁２３は常に回転軸線８の方向を向いている。磁気
ブレーキの使用により、検出器１は、ベッド４の上方位置ａ、下方位置ｂ、左方
位置ｃおよび右方位置ｄに配置される（コリメータの中心は、正方形の頂点に位
置する）。検出器／コリメータ結合体を一位置から他位置へと移動させるのに、
検出器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に作
用する無端ねじを引き寄せるモータを使用できる。ベッド４はジャッキ５により
垂直に移動され、ジャッキ５は、ラックに作用するモータ駆動型無端ねじにより
構成できる。ベッド４の垂直位置を調節するのに、無端ねじにより引き寄せられ
かつ光学スイッチ内に挿入された鋸歯状凹凸板（crenelated plate）を使用でき
る。ベッド４はまた、可動要素７（床上のレールに沿って転がるトロリで形成で
きる）により図１の左右方向に沿って移動できる。横方向水平ベッド４を移動さ
せかつその位置を調節するのに、この場合も、ラックに作用しかつ光学スイッチ
内に挿入された鋸歯状凹凸板を引き寄せるモータ駆動型無端ねじを使用できる。
回転軸線８に対するベッド４の垂直位置決め範囲は、使用される機器に対して最
適化されなくてはならず、水平位置決め範囲は、検出器１の横方向サイズ６の少
なくとも２倍に等しい。突出壁２３はベッド４の長さに対して平行でありかつ回
転軸線８の方向を向いている。回転軸線８は、ベッド４上の患者の身体を通る中
心線に一致する。突出壁２３の外縁部（先端部）２７と身体表面との間の距離は
できる限り小さくし、大きくても約１ｃｍ程度にする。平面画像は４つのリニア
軌道に沿ってデジタル的に獲得される。検出器１がベッド４の左方または右方（
それぞれ位置ｃまたは位置ｄ）に移動されないときは、ベッド４が種々の連続垂
直位置に移動され、検出器１がベッド４の上方または下方（それぞれ位置ａまた
は位置ｂ）に移動されないときは、ベッド４が種々の連続横方向水平位置に移動
される。デジタル平面画像の獲得中、該画像およびベッド４の垂直デジタル位置
および水平デジタル位置が処理コンピュータに送られる。患者の身体上方の放射
能の分布Ａ（ｘ、ｙ、ｚ）は、前述の新規な再生アルゴリズムを用いて計算され
る（ｘ、ｙおよびｚは、それぞれ、水平横方向、垂直方向および長手方向に沿う
直交座標である）。上記装置の位置ｂには、該位置ｂから位置ｄ（およびこの逆
方向）へとレール３に沿って移動できる第２検出器／レーキコリメータ結合体を
配置でき、一方、この場合には第１結合体は位置ａから位置ｃ（およびこの逆方
向）へと移動できる。

【００３７】図３に示す実施形態は、ベッド１４の上方、下方、左方および右方（それぞれ
、位置ａ、ｂ、ｃおよびｄ）に配置された４つのガンマ線検出器１１ａ、１１ｂ
、１１ｃおよび１１ｄ（それぞれ、レーキコリメータ１２ａ、１２ｂ、１２ｃお
よび１２ｄが設けられている）を有している（突出壁は図示されていない）。各
検出器は、ベッド１４の長さに対して垂直なレール（１３ａ、１３ｂ、１３ｃお
よび１３ｄ）に沿って移動できる。画像獲得中に、検出器／コリメータ結合体は
これらのレールに沿って移動し、ベッドは移動されない。

【００３８】図４〜図９は、２つの異なるレーキコリメータ２、２ａを備えたガンマ線検出
器１をより詳細に示す概略図である。図４〜図６のレーキコリメータは、検出器
の長手方向２５に平行な突出壁２３と、該突出壁２３に垂直でかつ検出器の横方
向２６に平行な複数のコリメータセプタ２４とを有している。コリメータセプタ
２４の高さは約３〜４ｃｍ、突出壁２３の高さは約２０〜２５ｃｍである。これ
らの高さは、ガンマ線検出器の外面から測定したものである。

【００３９】図７〜図９のレーキコリメータには、コリメータセプタ２４以外に２つの突出
壁２３ａ、２３ｂが設けられており、これらの突出壁は、検出器の外縁部に配置
されかつ内方に傾斜している。断面図（図９）に示すように、突出壁は３〜１２
ｍｍの上底長さｔをもつ台形の側辺を形成している。

【００４０】突出壁はタングステンから製造される。突出壁２３、２３ａ、２３ｂは、ガン
マ線検出器１の外面に対し垂直に測定して約２０〜２５ｃｍの距離に亘ってガン
マ線検出器１の外面から延びている。コリメータセプタ２４は、検出器１の外面
から約３〜４ｃｍの距離に亘って延びている。モデル実験の説明実獲得データを得るため、モデル実験を行なった。このような実験では、装置
に関し次の条件を満たさなくてはならない。

【００４１】（ａ）カメラ＋適当なレーキコリメータ（ｂ）適当な放射線源および、（ｃ）カメラ＋コリメータは、放射線源に対して移動（またはこの逆の関係で
移動）できなくてはならない。

【００４２】付加（ａ）本発明の条件を満たす適当なレーキコリメータ、すなわち図４〜図
６の実施形態によるコリメータを製造した。タングステンで作られた突出壁は、
ガンマ線検出器の外面から２０ｃｍの距離に亘って延びている。検出器のＮａＩ
クリスタル空間解像度は３ｍｍである。

【００４３】付加（ｂ）放射線源として、放射能実験を遂行する技術分野で良く知られたい
わゆるJaszczakのデラックス現象（de luxe phantom）が使用される。

【００４４】付加（ｃ）放射線源は、コリメータが、ＳＰＥＣＴカメラの回転軸線ｚに対し
て垂直な２つの方向ｘ、ｙ（水平および垂直）で遂行されるリニア軌道に沿う画
像の獲得を可能にするような態様でコリメータに対して移動できる。

【００４５】上記構成において、本発明の方法は、レーキコリメータの外縁部（先端部）か
ら１ｃｍ以下の距離に位置する放射線源を使用して遂行される。適当な獲得時間
の経過後に、図１０のＳＰＥＣＴ空間解像度が得られる．この図面から、本発明
の方法により得られる空間解像度は、コリメータからの大きい距離でいかなる低
下もない驚異的に優れたものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による装置を、ベッドの長手方向から見た概略図である。

【図２】本発明の一実施形態による装置を、ベッドの横方向から見た概略図である。

【図３】本発明による他の実施形態による装置を、図１と同様にベッドの長手方向から
見た概略図である。

【図４】本発明の上記実施形態に使用されるレーキコリメータが設けられたガンマ線検
出器の一実施形態を示す斜視図である。

【図５】図４のガンマ線検出器を示す平面図である。

【図６】図４のガンマ線検出器を示す側面図である。

【図７】本発明の上記実施形態に使用されるレーキコリメータが設けられたガンマ線検
出器の他の実施形態を示す斜視図である。

【図８】図７のガンマ線検出器を示す平面図である。

【図９】図７のガンマ線検出器を示す側面図である。

【図１０】モデル実験の遂行により得られたＳＰＥＣＴ空間解像度画像を示す図面である
。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2G088 EE02 FF04 GG20 JJ06 JJ12 JJ15 JJ18 JJ22 JJ23 KK33 LL12 5B047 AA17 AB02 BB10 BC11 BC14 CA04 5B057 AA07 CA16 DA16

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガンマ線検出器を備えたガンマ線カメラを使用し、かつ横方
向に遂行された少なくとも１つのリニア軌道に沿って獲得した平面画像から患者
の体内の放射能分布をコンピュータ再生することにより、ＳＰＥＣＴにより患者
の目標器官を撮像する方法であって、前記ガンマ線検出器の外面には、相互に平
行に配置された複数のコリメータセプタが垂直に設けられている方法において、
前記ガンマ線検出器の外面には更に少なくとも１つの突出壁が設けられており、
該突出壁は、検出器の長手方向に延び、前記セプタに対して横方向に配置され、
かつ実質的部分が前記セプタを越えて延びており、前記突出壁およびセプタは協
働していわゆるレーキコリメータを形成していることを特徴とする方法。
【請求項２】前記ガンマ線検出器には単一の突出壁が設けられており、該
突出壁は、検出器の外面を２つの等しいまたはほぼ等しい部分に分割するような
態様で検出器の外面から垂直に延びていることを特徴とする請求項１に記載の方
法。
【請求項３】前記ガンマ線検出器には２つの突出壁が設けられており、該
突出壁は検出器の外縁部に配置されかつ断面で見て内方に傾斜し、約３〜１２ｍ
ｍの上底長さをもつ台形の側辺を形成していることを特徴とする請求項１記載の
方法。
【請求項４】前記少なくとも１つの突出壁は、検出器の外面に対して垂直
に測定して約８〜２６ｃｍ、好ましくは１６〜２２ｃｍの距離に亘って前記セプ
タを越えて延びていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】前記少なくとも１つの突出壁は、タングステン、鉛、金、タ
ンタル、プラチナまたはイリジウム等の高減衰材料、好ましくはタングステンか
ら製造されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】前記画像は、相互に横方向すなわち患者の身体に対して垂直
に遂行される４つのリニア軌道に沿って獲得されることを特徴とする請求項１〜
５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】画像の獲得中、前記レーキコリメータは、各軌道に沿うその
初期位置に平行に維持されることを特徴とする請求項１〜６のいずれかかに記載
の方法。
【請求項８】第１ガンマ線検出器に対向しかつ患者をサンドイッチする位
置で、レーキコリメータが設けられた第２ガンマ線検出器を同時に使用すること
を特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】請求項８に記載のカップルに対して垂直でかつ患者を同様に
サンドイッチする位置で、レーキコリメータが設けられた相互に対向するガンマ
線検出器の付加カップルを同時に使用すること、および各検出器／コリメータ結
合体をリニア軌道に沿って移動させることにより画像を獲得することを特徴とす
る請求項８記載の方法。
【請求項１０】任意的に、或る既知の反復アルゴリズムに加えて、下記の
再生アルゴリズム、すなわち、【数１】ここで、【数２】および【数３】ここで、ｘ、ｙ、ｚは、それぞれ、水平横方向、垂直横方向および長手方向に沿う直交
座標、Ｐ_α（Ｖ、ｒ、ｚ）は平面画像の画素値であり、ここで、ｒは検出器の横方向
に沿う座標、およびＶはリニア軌道αに沿う検出器位置、ｆは突出壁の長さ、ｎ_αは使用されるリニア軌道の数、Ｑ_αは、ｘ軸と軌道αの方向との間の角度、Ｕ_αは、軸座標の原点（ｘ＝０、ｙ＝０）に対するリニア軌道での突出壁の外
縁部（先端部）のシフト長さ、ｋはフーリエ空間内での空間周波数、およびＷは任意作動変数であることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】請求項３に記載のレーキコリメータを使用し、かつ請求項
１０に記載の再生アルゴリズムを使用し、ここで、【数４】であることを特徴とする請求項１０記載の方法。
【請求項１２】前記いわゆるレーキコリメータは、相互に平行に配置され
た複数のコリメータセプタに加え、該セプタに対して横方向に配置されかつセプ
タを越えて延びている大きい部分を有している少なくとも１つの突出壁を有して
いることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の方法に使用されるコリ
メータ。
【請求項１３】前記レーキコリメータは、前記セプタの共通中心線から垂
直に延びている単一の突出壁を有するか、或いは前記セプタの両端部から内方に
傾斜し、断面で見て約３〜１２ｍｍの上底長さをもつ台形の側辺を形成する２つ
の突出壁を有することを特徴とする請求項１２記載のコリメータ。
【請求項１４】前記コリメータが請求項１２または１３に記載のレーキコ
リメータであることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の方法に使用
されるガンマ線検出器／コリメータ結合体。
【請求項１５】請求項１４に記載のガンマ線検出器／コリメータ結合体が
設けられていることを特徴とするガンマ線カメラ。
【請求項１６】請求項６〜１１のいずれかに記載の方法を遂行する装置で
あって、少なくとも１つの検出器結合型コリメータを備えた少なくとも１つのガ
ンマ線カメラと、検査を受ける患者のベッドとを有し、患者は、ベッドが例えば
ベッドの上方位置（ａ）、下方位置（ｂ）、両側方位置（ｃ）および（ｄ）の正
方形の角度位置に本質的に位置する４つのコリメータ位置により包囲される相対
位置で検査され、前記位置が前記少なくとも１つのコリメータにより占拠される
構成の装置において、前記検出器結合型コリメータは、ベッド長さに平行な少なくとも１つの突出壁
を備えている、請求項１２または１３に記載のレーキコリメータであり、前記ベッドは、前記コリメータの突出壁の外縁部（先端部）がベッド上の患者
の身体から最大でも約５ｃｍ隔たるように、前記コリメータ位置から或る距離を
隔てて配置され、前記ベッドは、２つの垂直位置にある少なくとも１つのコリメータに対して移
動でき、すなわち、少なくとも１つのコリメータが位置ａまたは位置ｂにあると
きにはベッド長さに対して両横方向すなわち側方に移動でき、かつ少なくとも１
つのコリメータが位置ｃまたは位置ｄにあるときにはベッド長さに対して上方お
よび下方に移動できることを特徴とする装置。
【請求項１７】請求項６〜１１のいずれかに記載の方法を遂行する装置で
あって、少なくとも１つの検出器結合型コリメータを備えた少なくとも１つのガ
ンマ線カメラと、検査を受ける患者のベッドとを有し、患者は、ベッドが例えば
ベッドの上方位置（ａ）、下方位置（ｂ）、両側方位置（ｃ）および（ｄ）の正
方形の角度位置に本質的に位置する４つのコリメータ位置により包囲される相対
位置で検査され、前記位置が前記少なくとも１つのコリメータにより占拠される
構成の装置において、前記検出器結合型コリメータは、ベッド長さに平行な少なくとも１つの突出壁
を備えている、請求項１２または１３に記載のレーキコリメータであり、前記ベッドは、前記コリメータの突出壁の外縁部（先端部）がベッド上の患者
の身体から最大でも約５ｃｍ隔たるように、前記コリメータ位置から或る距離を
隔てて配置され、前記少なくとも１つのコリメータは、垂直位置にあるベッドに対して移動でき
、すなわち、位置ａおよび位置ｂにおいてはベッド長さに対して全横方向すなわ
ちベッド面に対して実質的に平行に移動でき、かつ位置ｃおよび位置ｄにおいて
はベッド面に対して実質的に垂直に移動できることを特徴とする装置。
【請求項１８】請求項１２または１３に記載のレーキコリメータが設けら
れた１つのガンマ線検出器を有し、該検出器／コリメータ結合体は、位置ａから
位置ｃ、位置ｂおよび位置ｄへと連続的に移動できるように配置されていること
を特徴とする請求項１６または１７記載の装置。
【請求項１９】請求項１２または１３に記載のレーキコリメータが設けら
れた２つのガンマ線検出器を有し、該両検出器／コリメータ結合体は、互いに対
向しかつ患者を載せたベッドをサンドイッチする位置に配置され、かつ位置ａか
ら位置ｃへとおよび位置ｂから位置ｄへとそれぞれ移動できることを特徴とする
請求項１６または１７記載の装置。
【請求項２０】請求項１２または１３に記載のレーキコリメータが設けら
れた４つのガンマ線検出器を有し、該４つの検出器／コリメータ結合体は、患者
を載せたベッドをサンドイッチする位置ａ、位置ｂ、位置ｃおよび位置ｄをそれ
ぞれ占拠するように配置されることを特徴とする請求項１６または１７記載の装
置。