JP2005283421A - Diagnostic system - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、核医学診断装置とX線CT装置とを備えた診断システムに係り、特に、X線CT装置で得られた吸収補正に関するデータを用いて核医学診断装置で得られた核医学用のデータを補正する技術に関する。 The present invention relates to a diagnostic system including a nuclear medicine diagnostic apparatus and an X-ray CT apparatus, and in particular, for nuclear medicine obtained by a nuclear medicine diagnostic apparatus using data relating to absorption correction obtained by the X-ray CT apparatus. It is related with the technique which corrects data.
上述した核医学診断装置、すなわちECT(Emission Computed Tomography)装置として、PET(Positron Emission Tomography)装置を例に採って説明する。PET装置は、陽子(Positron)、すなわちポジトロンの消滅によって発生する複数本のγ線を検出して複数個の検出器でγ線を同時に検出したときのみ被検体の断層画像を再構成するように構成されている。 As the above-described nuclear medicine diagnosis apparatus, that is, an ECT (Emission Computed Tomography) apparatus, a PET (Positron Emission Tomography) apparatus will be described as an example. The PET apparatus detects a plurality of γ-rays generated by annihilation of protons, that is, positrons, and reconstructs a tomographic image of a subject only when γ-rays are detected simultaneously by a plurality of detectors. It is configured.
このPET装置では、放射性薬剤を被検体に投与した後、対象組織における薬剤蓄積の過程を経時的に測定することで、様々な生体機能の定量測定が可能である。したがって、PET装置によって得られる断層画像は機能情報を有する。 In this PET apparatus, after a radiopharmaceutical is administered to a subject, the process of drug accumulation in the target tissue is measured over time, whereby quantitative measurement of various biological functions is possible. Therefore, the tomographic image obtained by the PET apparatus has functional information.
しかしながら、上述した断層画像では位置情報などの形態情報については乏しい。そこで、PET装置とX線CT装置とを組み合わせて、X線CT装置で得られた断層画像とPET装置で得られた断層画像とを重ね合わせて機能情報および形態情報の2つの情報を得る診断システムが近年用いられている。 However, in the tomographic image described above, there is a lack of morphological information such as position information. Therefore, a diagnosis is obtained by combining a PET apparatus and an X-ray CT apparatus, and superimposing a tomographic image obtained by the X-ray CT apparatus and a tomographic image obtained by the PET apparatus to obtain two pieces of information, ie, functional information and morphological information. Systems have been used in recent years.
一方で、PET装置では、被検体内で発生したγ線が体外にでるまでに吸収されることもあって、断層画像が正確に得られないという問題がある。そこで、被検体に投与された放射性薬剤と同一の線源を被検体外で配設して、同一の線源から被検体にγ線を照射して、そのγ線に基づいて吸収補正データ(『トランスミッションデータ』とも呼ばれる)を求めて、その吸収補正データに基づいてPET装置で得られた断層画像を補正することが知られている。ただ、吸収補正データを求めるのに時間がかかることから、上述した診断システムを用いて、X線CT装置から吸収補正データを求めて断層画像を補正することが、近年行われている(例えば、特許文献1参照)。 On the other hand, the PET apparatus has a problem that a tomographic image cannot be obtained accurately because γ-rays generated in the subject are absorbed by the time they come out of the body. Therefore, the same radiation source as the radiopharmaceutical administered to the subject is disposed outside the subject, and the subject is irradiated with γ rays from the same source, and absorption correction data ( It is known that the tomographic image obtained by the PET apparatus is corrected based on the absorption correction data. However, since it takes time to obtain the absorption correction data, it has been recently performed to obtain the absorption correction data from the X-ray CT apparatus and correct the tomographic image using the above-described diagnostic system (for example, Patent Document 1).
このように、診断システムでは、(1) PET装置で得られた断層画像の吸収補正と、(2) PET装置およびX線CT装置でそれぞれ得られた両断層画像の重ね合わせとの2つの目的を兼ねて行っている。
しかしながら、このような診断システムの場合には、後述する図4に示すように、被検体全身にX線を照射しなければならず、被検体へのX線の被爆量が多くなってしまう。 However, in the case of such a diagnostic system, as shown in FIG. 4 to be described later, the entire body of the subject must be irradiated with X-rays, and the amount of X-ray exposure to the subject increases.
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、被検体へのX線の被爆量を低減させることができる診断システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a diagnostic system that can reduce the amount of X-ray exposure to a subject.
発明者は、上記の問題を解決するために鋭意研究した結果、次のような知見を得た。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the inventors have obtained the following knowledge.
すなわち、吸収補正データを求めるために照射するX線の線量は、PET装置などに代表されるECT装置(核医学診断装置)で得られた核医学用の断層画像に重ね合わせるために照射するX線の線量よりも低い(少ない)ことがわかった。従来では、重ね合わせのための断層画像と吸収補正のための断層画像とを1つの画像で行っていたが、このことから、吸収補正データを求めるためのX線の照射と、重ね合わせのためのX線の照射とを分けて行うという知見を得た。 That is, the dose of X-rays irradiated for obtaining absorption correction data is irradiated to superimpose on a nuclear medicine tomographic image obtained by an ECT device (nuclear medicine diagnostic device) represented by a PET device or the like. It was found to be lower (less) than the radiation dose. Conventionally, a tomographic image for superimposition and a tomographic image for absorption correction are performed as a single image. From this, X-ray irradiation for obtaining absorption correction data and superimposition for superimposition are performed. The knowledge that X-ray irradiation is performed separately was obtained.
さらに、重ね合わせの際には、被検体全身のX線CT用の断層画像が必ずしも必要ではなく、吸収補正データに基づいて補正された核医学用の断層画像の結果に基づいて、必要に応じて限られた範囲のみの断層画像で十分であるという知見を得た。 Furthermore, when superimposing, a tomographic image for X-ray CT of the whole body of the subject is not necessarily required, and if necessary, based on the result of the tomographic image for nuclear medicine corrected based on the absorption correction data. It was found that only a limited range of tomographic images is sufficient.
このような知見に基づくこの発明は、次のような構成をとる。 The present invention based on such knowledge has the following configuration.
すなわち、請求項1に記載の発明は、放射性薬剤が投与された被検体から発生した放射線に基づいて、被検体の核医学用のデータを求める核医学診断装置と、被検体の外部から照射されて被検体を透過したX線に基づいて、被検体のX線CT用のデータを求めるX線CT装置と、核医学診断装置およびX線CT装置を制御する制御手段とを備えて構成された診断システムであって、前記X線CT装置は、(A)X線CT用のデータを求めるために照射されるX線の線量よりも少ない線量でX線を照射して、前記核医学診断装置で得られる核医学用のデータを補正するための吸収補正に関するデータを求める機能と、(B)被検体全身よりも狭い所定範囲のX線CT用のデータを求めるように、限られた範囲でX線を照射することが可能な機能とを有するように構成されており、前記制御手段は、(a)前記(A)の機能を有するX線CT装置から被検体に吸収補正用のための少ない線量でX線を照射して吸収補正に関するデータを求める工程と、(b)放射性薬剤が投与された同一の被検体から発生した放射線に基づいて核医学診断装置により核医学用の補正前データを求める工程と、(c)前記(a)の工程で得られた吸収補正に関するデータに基づいて前記(b)の工程で得られた核医学用の補正前データを補正後データに補正する工程と、(d)前記(c)の工程で補正された核医学用の補正後データに基づいてX線の照射範囲を設定して、その設定された範囲で前記(B)の機能を有するX線CT装置から被検体にX線を照射して、X線CT用のデータを求める工程とを行うように、核医学診断装置およびX線CT装置を制御することを特徴とするものである。
That is, the invention according to
[作用・効果]請求項1に記載の発明によれば、X線CT装置は、(A)X線CT用のデータを求めるために照射されるX線の線量よりも少ない線量でX線を照射して、前記核医学診断装置で得られる核医学用のデータを補正するための吸収補正に関するデータを求める機能と、(B)被検体全身よりも狭い所定範囲のX線CT用のデータを求めるように、限られた範囲でX線を照射することが可能な機能とを有するように構成されている。X線を照射する際には、以下の(a)の工程と(d)の工程との2つの工程に分けている。すなわち、(a)の工程は、上述した(A)の機能を有するX線CT装置から被検体に吸収補正用のための少ない線量でX線を照射して吸収補正に関するデータを求める工程であって、(d)の工程は、後述する(c)の工程で補正された核医学用の補正後データに基づいてX線の照射範囲を設定して、その設定された範囲で上述した(B)の機能を有するX線CT装置から被検体にX線を照射して、その設定された範囲でX線CT用のデータを求める工程である。なお、(d)の工程の前には(b)の工程と(c)の工程とがある。すなわち、(b)の工程は、放射性薬剤が投与された同一の被検体から発生した放射線に基づいて核医学診断装置により核医学用の補正前データを求める工程であって、(c)の工程は、上述した(a)の工程で得られた吸収補正に関するデータに基づいて上述した(b)の工程で得られた核医学用の補正前データを補正後データに補正する工程である。
[Operation / Effect] According to the invention described in
このように、吸収補正に関するデータを求めるために(a)の工程で照射されるX線の線量は、核医学用の補正後データ(例えば核医学用の断層画像)に重ね合わせるX線CT用のデータ(例えばX線CT用の断層画像)を求めるために照射されるX線の線量よりも少ない。また、(d)の工程で照射されるX線の照射範囲を、必要に応じて被検体全身よりも狭い所定範囲に適合した範囲にすることも可能で、この照射範囲の設定は(c)の工程で補正された核医学用の補正後データに基づいて行われる。したがって、(d)の工程で照射されるX線の照射範囲を、必要に応じて従来における被検体全身よりも狭い所定範囲に適合させることができる。以上のことから、被検体へのX線の被爆量を低減させることができる。もちろん、(d)の工程において、被検体全身に適合した照射範囲を設定してもよい。 Thus, in order to obtain data relating to absorption correction, the X-ray dose irradiated in the step (a) is used for X-ray CT to be superimposed on post-correction data for nuclear medicine (for example, a tomographic image for nuclear medicine). Less than the X-ray dose irradiated to obtain the data (for example, the tomographic image for X-ray CT). In addition, the X-ray irradiation range irradiated in the step (d) can be set to a range suitable for a predetermined range narrower than the whole body of the subject as necessary. The setting of the irradiation range is (c) This is performed based on the post-correction data for nuclear medicine corrected in the above step. Therefore, the X-ray irradiation range irradiated in the step (d) can be adapted to a predetermined range narrower than the whole body of the subject as needed. From the above, the amount of X-ray exposure to the subject can be reduced. Of course, in the step (d), an irradiation range suitable for the whole body of the subject may be set.
なお、(a)、(b)の工程を行った後に、(c)の工程を行って、さらにその後に(d)の工程を行うが、(a)の工程および(b)の工程の順については限定されない。(a)の工程を行った後に、(b)の工程を行ってもよいし、逆に(b)の工程を行った後に、(a)の工程を行ってもよい。 In addition, after performing the process of (a) and (b), the process of (c) is performed, and also the process of (d) is performed after that, The order of the process of (a) and the process of (b) is carried out. Is not limited. After the step (a) is performed, the step (b) may be performed. Conversely, after the step (b) is performed, the step (a) may be performed.
なお、(d)の工程を、被検体全身よりも狭い所定範囲に適合したX線の照射範囲を設定して、その所定範囲のX線CT用のデータを求める工程とする(請求項2に記載の発明)ことで、(a)の工程で少ないX線の線量と、(d)の工程で被検体全身よりも狭い所定範囲に適合した照射範囲の設定とによる、被検体へのX線の被爆量を低減させることができる。 The step (d) is a step of setting an X-ray irradiation range suitable for a predetermined range narrower than the whole body of the subject and obtaining data for X-ray CT in the predetermined range (Claim 2). The X-ray to the subject by the X-ray dose reduced in the step (a) and the setting of the irradiation range adapted to the predetermined range narrower than the whole body in the step (d). Can be reduced.
請求項2に記載の発明の好ましい一例は、制御手段は、上述した(a)〜(d)の工程の他に、さらに(e)上述した(c)の工程で補正された核医学用の補正後データと上述した(d)の工程で得られたX線CT用のデータとを重ね合わせて出力する工程を行うように、核医学用診断装置およびX線CT装置を制御することである(請求項3に記載の発明)。かかる制御を行うことで、被検体全身よりも狭い限られた範囲で核医学用の補正後データとX線CT用のデータとが重ね合わさった正確なデータを出力することができる。このデータ出力が最終的な出力となる。
A preferable example of the invention described in
上述したこれらの発明の好ましい一例は、制御手段は、上述した(a)〜(d)の工程の他に、さらに(c1)上述した(c)の工程で補正された核医学用の補正後データを出力する工程と、(c2)上述した(c1)で出力された核医学用の補正後データの結果に基づいて上述した(d)の工程を行うか否かの判断を促す工程とを行うように、核医学診断装置およびX線CT装置を制御することである(請求項4に記載の発明)。かかる制御を行うことで、核医学用の補正後データの結果によってX線CT用のデータを求める必要がない場合には、X線CT用のデータを求めるためにX線を照射する必要がなくなり、被検体へのX線の被爆量をより一層低減させることができる。 A preferable example of these inventions described above is that, in addition to the above-described steps (a) to (d), the control means further includes (c 1 ) correction for nuclear medicine corrected in the above-described step (c). A step of outputting post-data, and (c 2 ) urging to determine whether or not to perform step (d) described above based on the result of the post-correction data for nuclear medicine output in (c 1 ) described above And controlling the nuclear medicine diagnostic apparatus and the X-ray CT apparatus so as to perform the steps (the invention according to claim 4). By performing such control, it is not necessary to irradiate X-rays to obtain X-ray CT data when there is no need to obtain X-ray CT data based on the result of the corrected data for nuclear medicine. The amount of X-ray exposure to the subject can be further reduced.
この発明に係る診断システムによれば、X線CT装置は、(A)X線CT用のデータを求めるために照射されるX線の線量よりも少ない線量でX線を照射して、前記核医学診断装置で得られる核医学用のデータを補正するための吸収補正に関するデータを求める機能と、(B)被検体全身よりも狭い所定範囲のX線CT用のデータを求めるように、限られた範囲でX線を照射することが可能な機能とを有するように構成されている。X線を照射する際には、(a)の工程と(d)の工程との2つの工程に分けている。吸収補正に関するデータを求めるために(a)の工程で照射されるX線の線量は、核医学用の補正後データ(例えば核医学用の断層画像)に重ね合わせるX線CT用のデータ(例えばX線CT用の断層画像)を求めるために照射されるX線の線量よりも少なく、(d)の工程で照射されるX線の照射範囲を、必要に応じて被検体全身よりも狭い所定範囲に適合した範囲にすることも可能で、必要に応じて従来における被検体全身よりも狭い所定範囲に適合させることができる。以上のことから、被検体へのX線の被爆量を低減させることができる。 According to the diagnostic system of the present invention, the X-ray CT apparatus (A) irradiates X-rays with a dose smaller than the dose of X-rays irradiated to obtain data for X-ray CT, and A function for obtaining data related to absorption correction for correcting nuclear medicine data obtained by a medical diagnostic apparatus, and (B) limited to obtain data for X-ray CT in a predetermined range narrower than the whole body of the subject. And a function capable of irradiating X-rays within a certain range. When irradiating with X-rays, it is divided into two steps, a step (a) and a step (d). In order to obtain data relating to absorption correction, the X-ray dose irradiated in the step (a) is obtained by superimposing X-ray CT data (for example, tomographic images for nuclear medicine) on X-ray CT (for example, tomographic images for nuclear medicine). (X-ray CT tomographic image) is smaller than the X-ray dose irradiated to obtain the X-ray CT, and the irradiation range of the X-ray irradiated in the step (d) is narrower than the whole body of the subject as necessary. It is also possible to make the range suitable for the range, and if necessary, it can be adapted to a predetermined range narrower than the whole body of the subject. From the above, the amount of X-ray exposure to the subject can be reduced.
以下、図面を参照してこの発明の実施例1を説明する。
図1は、実施例に係る診断システムの概略斜視図であり、図2は、実施例システムの側面図およびブロック図である。なお、本実施例では、核医学装置として、PET(Positron Emission Tomography)装置を例に採って説明する。 FIG. 1 is a schematic perspective view of a diagnostic system according to an embodiment, and FIG. 2 is a side view and a block diagram of the embodiment system. In this embodiment, a PET (Positron Emission Tomography) apparatus will be described as an example of a nuclear medicine apparatus.
本実施例システムは大別すると、図1に示すように、PET装置1とX線CT装置2と天板3とを備えて構成されている。PET装置1およびX線CT装置2は、互いに近接して配設されている。天板3は、図2に示すように被検体Mを載置し、上下に昇降移動、被検体Mの体軸Zに沿って平行移動するように構成されている。このように構成することで、天板3に載置された被検体Mは、PET装置1のガントリ11の開口部11aおよびX線CT装置2のガントリ21の開口部21aを通る。
As shown in FIG. 1, the system according to the present embodiment is roughly configured to include a
その他にも、本実施例システムは、天板駆動部4と重ね合わせ部5とコントローラ6と入力部7と出力部8とを備えて構成されている。天板駆動部4は、天板3の上述した移動を行うように駆動する機構であって、図示を省略するモータなどで構成されている。重ね合わせ部5は、PET装置1で得られたPET用の断層画像と、X線CT装置2で得られたCT用の断層画像との各位置情報を抽出して、抽出結果に基づいて位置ズレを解消するように各画像を移動させて両画像を重ね合わせる。CT用の断層画像は、この発明におけるX線CT用のデータに相当する。
In addition, the system according to the present embodiment is configured to include a top
コントローラ6は、PET装置1を構成する各処理部や、X線CT装置2を構成する各処理部や、天板駆動部4や、重ね合わせ部5などを統括制御する。図示の便宜上、図2では、コントローラ6に接続されるコネクタを、天板駆動部4や重ね合わせ部5や入力部7や出力部8や後述するX線CT装置2内のガントリ駆動部24や高電圧発生部25やコリメータ駆動部26についてのみ図示したが、制御の対象であるPET装置1およびX線CT装置2を構成する各処理部にも、コネクタを介してコントローラ6に接続されることに留意されたい。コントローラ6は、中央演算処理装置(CPU)などで構成されている。なお、コントローラ6は、後述する図3のフローチャートも行う。コントローラ6は、この発明における制御手段に相当する。
The
入力部7は、オペレータが入力したデータや命令をコントローラ6に送り込む。入力部7は、マウスやキーボードやジョイスティックやトラックボールやタッチパネルなどに代表されるポインティングデバイスで構成されている。出力部8はモニタなどに代表される表示部やプリンタなどで構成されている。
The input unit 7 sends data and commands input by the operator to the
PET装置1は、開口部11aを有したガントリ11と、互いに近接配置された複数個のシンチレータブロック12と複数個のフォトマルチプライヤ13とを備えて構成されている。シンチレータブロック12およびフォトマルチプライヤ13は、被検体Mの体軸Z周りを取り囲むようにしてリング状に配置されており、ガントリ11内に埋設されている。フォトマルチプライヤ13は、シンチレータブロック12よりも外側に配設されている。シンチレータブロック12の具体的な配置としては、例えば、被検体Mの体軸Zと平行な方向にはシンチレータブロック12が2個並び、被検体Mの体軸Z周りにはシンチレータブロック12が多数個並ぶ形態が挙げられる。シンチレータブロック12およびフォトマルチプライヤ13でγ線検出器を構成する。
The
その他にもPET装置1は、PET投影データ導出部14と吸収補正部15とPET再構成部16とを備えて構成されている。これらは、ROM(Read-only Memory)などで構成される記憶媒体(図示省略)に記憶されたプログラムあるいは入力部7で入力された命令をコントローラ6が実行することで実現され、これらで処理されたデータをRAM(Random-Access Memory)などに代表される記憶媒体(図示省略)に書き込んで記憶し、必要に応じてその記憶媒体から読み出し、PET投影データ導出部14,吸収補正部15,PET再構成部16の順にデータを送り込む。
In addition, the
放射性薬剤、すなわち放射性同位元素(RI)が投与された被検体Mから発生したγ線をシンチレータブロック12が光に変換して、変換されたその光をフォトマルチプライヤ13が光電変換して電気信号に出力する。その電気信号を画像情報(画素)としてPET投影データ導出部14に送り込む。
The γ-rays generated from the subject M to which the radiopharmaceutical, that is, the radioisotope (RI) is administered, are converted into light by the
具体的には、被検体Mに放射性薬剤を投与すると、ポジトロン放出型のRIのポジトロンが消滅することにより、複数本のγ線が発生する。PET投影データ導出部14は、シンチレータブロック12の位置とγ線の入射タイミングとをチェックし、被検体Mを挟んで互いに対向位置にある2つのシンチレータブロック12でγ線が同時に入射したときのみ、送り込まれた画像情報を適正なデータと判定する。一方のシンチレータ12のみにγ線が入射したときには、PET投影データ導出部14は、ポジトロンの消滅により生じたγ線ではなくノイズとして扱い、そのときに送り込まれた画像情報もノイズと判定してそれを棄却する。
Specifically, when a radiopharmaceutical is administered to the subject M, the positron emission type RI positron disappears, and a plurality of γ rays are generated. The PET projection
PET投影データ導出部14に送り込まれた画像情報をPET用の投影データとして、吸収補正部15に送り込む。吸収補正部15に送り込まれたPET用の投影データに、後述するX線CT装置2内の吸収補正データ導出部27から吸収補正部15に送り込まれた吸収補正データ(トランスミッションデータ)を作用させて、被検体Mの体内でのγ線の吸収を考慮したPET用の投影データに補正する。PET用の投影データは、補正前についてはこの発明における核医学用の補正前データに相当し、補正後についてはこの発明における核医学用の補正後データに相当する。また、吸収補正データは、この発明における吸収補正に関するデータに相当する。
The image information sent to the PET projection
補正後のPET用の投影データを、PET再構成部16に送り込む。PET再構成部16がその投影データを再構成して、被検体Mの体内でのγ線の吸収を考慮したPET用の断層画像を求める。このように、吸収補正部15,PET再構成部16を備えることで、吸収補正データおよびPET用の投影データに基づいてPET用の断層画像を補正する。補正されたPET用の断層画像を、重ね合わせ部5に送り込む。PET用の断層画像も、この発明における核医学用の補正後データに相当する。
The corrected projection data for PET is sent to the
X線CT装置2は、開口部21aを有したガントリ21とX線管22とX線検出器23とを備えて構成されている。X線管22およびX線検出器23は、被検体Mを挟んで互いに対向配置されており、ガントリ21内に埋設されている。X線検出器3を構成する多数個の検出素子は被検体Mの体軸Z周りに扇状に並ぶ。
The
その他にもX線CT装置2は、ガントリ駆動部24と高電圧発生部25とコリメータ駆動部26と吸収補正データ導出部27とCT再構成部28とを備えて構成されている。吸収補正データ27,CT再構成部28は、ROM(Read-only Memory)などで構成される記憶媒体(図示省略)に記憶されたプログラムあるいは入力部7で入力された命令をコントローラ6が実行することで実現され、これらで処理されたデータをRAM(Random-Access Memory)などに代表される記憶媒体(図示省略)に書き込んで記憶し、必要に応じてその記憶媒体から読み出し、吸収補正を行う場合にはX線検出器23から吸収補正データ27に送り込み、重ね合わせを行う場合にはX線検出器23からCT再構成部28にデータを送り込む。
In addition, the
ガントリ駆動部24は、互いに対向関係を維持させたままX線管22とX線管検出器23とをガントリ21内で被検体Mの体軸Z周りに回転させるように駆動する機構であって、図示を省略するモータなどで構成されている。
The
高電圧発生部25は、X線管22の管電圧や管電流を発生させる。本実施例ではコントローラ6は、断層画像の重ね合わせのために照射するのに必要なX線の線量になるように管電流を操作するとともに、吸収補正データを求めるために必要な線量になるように管電流を操作する。なお、断層画像の重ね合わせのために照射されるX線の線量よりも、吸収補正データを求めるために照射されるX線の線量の方が低い(少ない)。例えば、肺などのように密度が低い場合には、断層画像の重ね合わせのためには管電流を100mA程度に操作し、肝臓などのように密度が高い場合には、断層画像の重ね合わせのためには管電流を200mA以上に操作する。吸収補正データを求めるためには、断層画像の重ね合わせのための管電流の1桁〜2桁低い値で管電流を操作する。つまり、管電流の値によって、X線CT装置2は、この発明における(A)の機能と(B)の機能とを有することになる。本実施例では、断層画像の重ね合わせのための管電流を200mAとし、吸収補正データの導出のための管電流を10mAとして説明する。
The
コリメータ駆動部26は、X線の照視野を設定し、X線管22に近接されたコリメータ(図示省略)について水平方向の移動を行うように駆動する機構であって、図示を省略するモータなどで構成されている。本実施例ではコントローラ6は、吸収補正データを求めるために照射されるX線の照射範囲が被検体Mの全身に適合するようにコリメータ駆動部26を操作するとともに、断層画像の重ね合わせのために照射されるX線の照射範囲を全身よりも狭い所定範囲に適合するようにコリメータ駆動部26を操作する。上述した所定範囲の設定は、補正後の断層画像に基づいて行われる。
The
間接変換型のX線検出器23の場合には、X線管22から照射されて被検体Mを透過したX線を、X線検出器23内のシンチレータ(図示省略)が光に変換するとともに、変換された光を光感応膜(図示省略)が光電変換して電気信号に出力する。直接変換型のX線検出器23の場合には、X線を放射線感応膜(図示省略)が電気信号に直接的に変換して出力する。その電気信号を画像情報(画素)として、吸収補正データ導出部27またはCT再構成部28に送り込む。吸収補正データ導出部27,CT再構成部28に送り込まれる画像情報はCT用の投影データとして伝送される。
In the case of the indirect conversion
吸収補正データ導出部27に送り込まれた画像情報に基づいて吸収補正データを求める。吸収補正データ導出部27は、γ線またはX線の吸収係数とエネルギーとの関係を表す演算を利用することで、CT用の投影データ、すなわちX線吸収係数の分布データをγ線吸収係数の分布データに変換して、γ線吸収係数の分布データを吸収補正データとして求める。導出された吸収補正データは上述した吸収補正部15に送り込まれる。
Absorption correction data is obtained based on the image information sent to the absorption correction
CT再構成部28に送り込まれた画像情報(CT用の投影データ)を再構成して、CT用の断層画像を求める。このCT用の断層画像を、重ね合わせ部5に送り込む。
Image information (CT projection data) sent to the
重ね合わせ部5は、ROM(Read-only Memory)などで構成される記憶媒体(図示省略)に記憶されたプログラムあるいは入力部7で入力された命令をコントローラ6が実行することで実現され、これらで処理されたデータをRAM(Random-Access Memory)などに代表される記憶媒体(図示省略)に書き込んで記憶し、必要に応じてその記憶媒体から読み出し、出力部8に送り込む。
The superimposing unit 5 is realized by the
重ね合わせ部5は、PET用の断層画像の位置情報を抽出するとともに、CT用の断層画像の位置情報を抽出する。なお、PET用の断層画像は、本来、位置情報などの形態情報が乏しいが、吸収補正データはCT用の断層画像と同様に形態情報を有しており、その吸収補正データに基づくPET用の断層画像の補正を行うことで、補正後のPET用の断層画像は形態情報を有する。各断層画像の抽出結果に基づいて、両画像間における位置ズレを検出する。この位置ズレを解消するように、PET用およびCT用の断層画像の少なくともいずれか一方を移動させて両画像を重ね合わせる。 The superimposing unit 5 extracts the position information of the tomographic image for PET and the position information of the tomographic image for CT. In addition, although the tomographic image for PET originally lacks morphological information such as position information, the absorption correction data has morphological information in the same manner as the tomographic image for CT, and for PET based on the absorption correction data. By correcting the tomographic image, the corrected tomographic image for PET has morphological information. Based on the extraction result of each tomographic image, a positional shift between both images is detected. In order to eliminate this positional shift, at least one of the PET and CT tomographic images is moved to superimpose both images.
次に、本実施例システムにおける一連の診断の流れについて、図3のフローチャートを参照して説明するとともに、本実施例との比較のために、従来の診断システム(上述した特許文献)における一連の診断の流れについて、図4のフローチャートを参照して説明する。 Next, the flow of a series of diagnosis in the system of the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. 3, and for comparison with the present embodiment, a series of diagnosis in the conventional diagnosis system (the above-mentioned patent document). The flow of diagnosis will be described with reference to the flowchart of FIG.
ステップS1(被検体への薬剤の投与)
被検体Mに放射性薬剤、すなわち放射性同位元素(RI)を投与する。
Step S1 (Drug administration to subject)
A radiopharmaceutical, that is, a radioisotope (RI) is administered to the subject M.
ステップS2(腫瘍への薬剤分布待ち)
薬剤の投与後に癌への薬剤の集積、すなわち腫瘍への薬剤分布を待つ。この集積時間は、薬剤の投与から例えば40分から60分程度である。
Step S2 (waiting for drug distribution to tumor)
Waiting for drug accumulation in the cancer, that is, drug distribution to the tumor after administration of the drug. This accumulation time is, for example, about 40 to 60 minutes from the administration of the drug.
ステップS3(被検体の載置)
癌へ薬剤が集積された被検体Mを天板3に載置する。なお、このステップS1〜S3については、ステップS1における被検体への薬剤の投与の前にステップS3での被検体Mを天板3に載置してもよいし、ステップS1での投与とステップS2での薬剤分布待ちとの間で被検体Mを天板3に載置してもよい。
Step S3 (Subject placement)
A subject M in which drugs are accumulated on cancer is placed on the top 3. In addition, about this step S1-S3, the subject M in step S3 may be mounted on the top 3 before administration of the chemical | medical agent to the subject in step S1, and administration in step S1 and step The subject M may be placed on the
ステップS4(低線量でCT全身スキャン)
オペレータは命令を入力部7に入力してコントローラ6に送り込んでその命令をコントローラ6が実行、あるいは記憶媒体(図示省略)に記憶されたプログラムをコントローラ6が実行することで、天板駆動部4のモータなどを操作して、CT全身スキャン(走査)を制御する。具体的には、天板3が天板駆動部4の動きにしたがって被検体Mを載せたまま被検体Mの体軸Zに対して平行な方向に移動するとともに、ガントリ駆動部24の動きにしたがってX線管22およびX線検出器23が被検体Mの体軸周りに回転移動することにより、被検体Mにおける撮影断面(スライス面)が変化して被検体Mの全身がスキャンされる。なお、必要に応じて、コントローラ6はコリメータ駆動部26のモータなどを操作して、X線の照視野をスキャン用に全開あるいは広めに設定してもよい。
Step S4 (CT whole body scan with low dose)
The operator inputs a command to the input unit 7 and sends the command to the
また、このとき、吸収補正データを求めるために吸収補正用の低線量でX線を照射するように、コントローラ6は高電圧発生部25の管電流を10mAに操作する。このように、低線量でCT全身スキャンを行って得られたデータをX線検出器23で検出して、吸収補正データ導出部27に送り込む。そして、吸収補正データ導出部27で吸収補正データを求める。このステップS4は、この発明における(a)の工程に相当する。
At this time, the
ステップS5(PET全身スキャン)
ステップS4に続いて、コントローラ6は天板駆動部4のモータなどを操作して被検体M全身をスキャンしながら、放射線薬剤が投与された被検体Mから発生したγ線をシンチレータブロック12およびフォトマルチプライヤ13で検出する。このように、PET全身スキャンを行って得られたデータをPET投影データ導出部14に送り込む。そして、PET投影データ導出部14でPET用の投影データを求める。このステップS5は、この発明における(b)の工程に相当する。
Step S5 (PET whole body scan)
Subsequent to step S4, the
ステップS6(PET用の断層画像の補正)
ステップS5においてPET投影データ導出部14で求められたPET用の投影データに、ステップS4において吸収補正データ導出部27で求められた吸収補正データを作用させて、吸収補正部15はPET用の断層画像を補正する。このステップS6は、この発明における(c)の工程に相当する。
Step S6 (correction of tomographic image for PET)
In step S5, the absorption correction data obtained by the absorption correction
ステップS7(補正後のPET用の断層画像の出力)
補正された補正後のPET用の断層画像を出力部8に出力させる。本実施例では、例えばモニタに出力表示させる。なお、補正後のPET用の断層画像を出力部8に出力するのに限定されずに、出力された断層画像を、図示を省略する記憶媒体に記憶してもよい。このステップS7は、この発明における(c1)の工程に相当する。
Step S7 (Output of tomographic image for PET after correction)
The corrected tomographic image for PET after correction is output to the output unit 8. In this embodiment, for example, output is displayed on a monitor. The tomographic image for PET after correction is not limited to being output to the output unit 8, and the output tomographic image may be stored in a storage medium (not shown). This step S7 corresponds to the step (c 1 ) in this invention.
ステップS8(CTスキャン?)
ステップS6で求められたPET用の断層画像に基づいて、オペレータはその後のCTスキャンを行うか否かについて判断する。判断の目安としては、例えば腫瘍がモニタに出力表示されるか否かでよい。CTスキャンを行わない場合には、CTスキャンを行わない命令を入力部7に入力してコントローラ6に送り込んでその命令をコントローラ6が実行して、一連の診断の流れを終了する。CTスキャンを行う場合には、CTスキャンを行う命令を入力部7に入力してコントローラ6に送り込んでその命令をコントローラ6が実行して、次のステップS9に進む。
Step S8 (CT scan?)
Based on the tomographic image for PET obtained in step S6, the operator determines whether or not to perform a subsequent CT scan. As a criterion for the determination, for example, whether or not the tumor is output and displayed on the monitor may be used. When the CT scan is not performed, an instruction not to perform the CT scan is input to the input unit 7 and is sent to the
また、腫瘍などの画素と周辺画素との差をコントローラ6などに代表されるCPUが比較して、その比較結果である差が所定値以上であればCTスキャンに移行するように自動的に設定してもよいし、過去に蓄積された画素とその画素に相当する同じ領域において今回モニタに表示された画素との差が所定値以上であればCTスキャンに移行するように自動的に設定してもよい。これらの画素についてはステップS7で出力部8に出力されたものをそのまま用いてもよいし、記憶媒体に記憶されたものを読み出して用いてもよい。
In addition, the CPU represented by the
なお、ステップS9以降のCT用の断層画像を求めるか否かの判断を促すのは、コントローラ6が行う。その判断結果については、前者のようにCTスキャンを行うか否かの命令を入力部7に手動で入力してコントローラ6に送ってもよいし、後者のように予め設定された所定値に基づいてコントローラ6が自動的に判断してもよい。このステップS8は、この発明における(c2)の工程に相当する。
Note that the
ステップS9(X線の照射範囲の設定)
PET用の断層画像およびCT用の断層画像の重ね合わせの際には、被検体M全身のCT用の断層画像が必ずしも必要ではない。そこで、吸収補正データに基づいてステップS6で補正され、ステップS8でモニタに出力表示されたPET用の断層画像の結果に基づいて、例えば腫瘍付近の範囲に関してX線の照射範囲を設定する。この照射範囲は被検体Mの全身よりも狭くなる。
Step S9 (X-ray irradiation range setting)
When superimposing a PET tomographic image and a CT tomographic image, a CT tomographic image of the entire body of the subject M is not necessarily required. Therefore, based on the result of the tomographic image for PET, which is corrected in step S6 based on the absorption correction data and output and displayed on the monitor in step S8, for example, an X-ray irradiation range is set for a range near the tumor. This irradiation range is narrower than the whole body of the subject M.
ステップS10(設定された範囲でCTスキャン)
コントローラ6は天板駆動部4のモータなどを操作して、また必要に応じてコリメータ駆動部26のモータなどを操作して、設定された範囲内でCTスキャンを制御する。また、このとき、後述するステップS11で重ね合わせを行うべく、被検体M全身よりも狭い上述した範囲のCT用の断層画像を求めるために、全身よりも狭い範囲に適合した照射範囲でX線を照射するように、コントローラ6は高電圧発生部25の管電流を200mAに操作する。このように設定された範囲でCTスキャンを行って得られたデータをX線検出器23で検出して、CT再構成部28に送り込む。そして、CT再構成部28でCT用の断層画像を求める。このステップS9およびS10は、この発明における(d)の工程に相当する。
Step S10 (CT scan within the set range)
The
ステップS11(重ね合わせ)
ステップS10で求められたCT用の断層画像と、ステップS6で補正されたPET用の断層画像を重ね合わせ部5が重ね合わせる。このステップS11は、この発明における(e)の工程に相当する。
Step S11 (superposition)
The superimposing unit 5 superimposes the CT tomographic image obtained in step S10 and the PET tomographic image corrected in step S6. This step S11 corresponds to the step (e) in the present invention.
このように、ステップS1〜S11の一連の流れで本実施例システムでの診断が行われる。続いて、従来の診断システムでの診断について説明する。 As described above, the diagnosis in the system according to the present embodiment is performed in the series of steps S1 to S11. Next, diagnosis with a conventional diagnosis system will be described.
ステップT1(被検体への薬剤の投与)〜ステップT3(被検体の載置)
このステップT1〜T3については、本実施例システムにおける一連の診断の流れと同じなので、その説明を省略する。
Step T1 (administration of drug to subject) to step T3 (placement of subject)
Since Steps T1 to T3 are the same as a series of diagnosis flows in the system of this embodiment, the description thereof is omitted.
ステップT4(CT全身スキャン)
ステップS4と同様に被検体Mの全身のスキャンを行う。ここで、ステップS4での低線量でのCT全身スキャンと異なるのは、断増画像の重ね合わせのために、コントローラ6は高電圧発生部25の管電流を200mAに操作することである。つまり、吸収補正データによる吸収補正と重ね合わせとを兼ねて、CT全身スキャンを行う。
Step T4 (CT whole body scan)
Similar to step S4, the whole body of the subject M is scanned. Here, the difference from the low-dose CT whole body scan in step S4 is that the
ステップT5(PET全身スキャン)
このステップT5については、本実施例システムにおける一連の診断の流れと同じなので、その説明を省略する。
Step T5 (PET whole body scan)
Since this step T5 is the same as the flow of a series of diagnosis in the system of the present embodiment, the description thereof is omitted.
ステップT6(断層画像の補正・重ね合わせ)
CT全身スキャンによって得られたデータを吸収補正データとして、その吸収補正データに基づいてPET用の断層画像を補正する。同じくCT全身スキャンによって得られたCT用の断層画像と、補正されたPET用の断層画像とを重ね合わせて、一連の診断の流れを終了する。
Step T6 (tomographic image correction / superposition)
Data obtained by CT whole body scanning is used as absorption correction data, and a tomographic image for PET is corrected based on the absorption correction data. Similarly, the CT tomographic image obtained by the CT whole body scan and the corrected PET tomographic image are overlapped to complete a series of diagnosis flows.
上述の構成を備えた本実施例システムによれば、X線CT装置2は、(A)CT用の断層画像を求めるために照射されるX線の線量(例えば200mA)よりも少ない線量(例えば10mA)でX線を照射して、PET装置1で得られるPET用の投影データや断層画像を補正するための吸収補正データを求める機能と、(B)被検体M全身よりも狭い範囲のCT用の断層画像を求めるように、限られた範囲でX線を照射することが可能な機能とを有するように構成されている。X線を照射する際には、ステップS4とステップS9,10とに分けている。すなわち、ステップS4では、X線CT装置2から被検体Mに吸収補正用のための少ない線量でX線を照射して吸収補正データを求め、ステップS9では、ステップS6で補正された補正後のPET用の断層画像の出力結果(ステップS7)に基づいてX線の照射範囲を設定して、ステップS10では、その設定された範囲でX線CT装置2から被検体MにX線を照射して、その設定された範囲のCT用の断層画像を求める。なお、ステップS9の前のステップS5では、薬剤が投与された同一の被検体Mから発生したγ線に基づいてPET装置1によりPET用の投影データを求め、ステップS9の前のステップS6では、上述したステップS4で得られた吸収補正データと上述したステップS5で得られたPET用の投影データとに基づいてPET用の投影データや断層画像を補正する。
According to the system of the present embodiment having the above-described configuration, the X-ray CT apparatus 2 (A) has a dose (for example, 200 mA) smaller than an X-ray dose (for example, 200 mA) irradiated for obtaining a CT tomographic image. A function of obtaining X-rays at 10 mA) to obtain PET projection data obtained by the
このように、吸収補正データを求めるためにステップS4で照射されるX線の線量は、PET用の断層画像に重ね合わせるCT用の断層画像を求めるために照射されるX線の線量よりも少ない。また、ステップS10で照射されるX線の照射範囲を、必要に応じて被検体M全身よりも狭い所定範囲に適合した範囲にすることもステップS9で可能で、この照射範囲の設定はステップS6で補正された補正後の断層画像に基づいて行われる。したがって、ステップS10で照射されるX線の照射範囲を、必要に応じて従来における被検体M全身よりも狭い所定範囲に適合させることができる。以上のことから、被検体MへのX線の被爆量を低減させることができる。もちろん、ステップS10において、被検体M全身に適合した照射範囲を設定してもよい。 As described above, the X-ray dose irradiated in step S4 for obtaining the absorption correction data is smaller than the X-ray dose irradiated for obtaining the CT tomographic image to be superimposed on the PET tomographic image. . In addition, the irradiation range of the X-rays irradiated in step S10 can be set to a range adapted to a predetermined range narrower than the whole body of the subject M as necessary, and the irradiation range can be set in step S6. This is performed on the basis of the corrected tomographic image corrected in step. Therefore, the X-ray irradiation range irradiated in step S10 can be adapted to a predetermined range narrower than the whole body of the subject M as necessary, if necessary. From the above, the amount of X-ray exposure to the subject M can be reduced. Of course, in step S10, an irradiation range suitable for the whole body of the subject M may be set.
なお、本実施例では、ステップS10では、被検体M全身よりも狭い所定範囲に適合したX線の照射範囲を設定して、その所定範囲のCT用の断層画像を求めることで、ステップS4で少ないX線の線量と、ステップS10で被検体M全身よりも狭い所定範囲に適合した照射範囲の設定とによる、被検体MへのX線の被爆量を低減させることができる。 In this embodiment, in step S10, an X-ray irradiation range suitable for a predetermined range narrower than the whole body of the subject M is set, and a tomographic image for CT in the predetermined range is obtained. The amount of X-ray exposure to the subject M can be reduced by the small X-ray dose and the setting of the irradiation range adapted to the predetermined range narrower than the whole body of the subject M in step S10.
また、ステップS11で被検体M全身よりも狭い限られた範囲でPET用の断層画像とCT用の断層画像とが重ね合わさった正確なデータを出力することができる。このデータ出力が最終的な出力となる。 In step S11, accurate data in which the tomographic image for PET and the tomographic image for CT are superimposed on a limited range narrower than the whole body of the subject M can be output. This data output is the final output.
また、本実施例では、ステップS7で補正後のPET用の断層画像を出力して、ステップS8でステップ9以降のCT用の断層画像を求めるか否かの判断を促している(CTスキャン?)。このようなステップS7、S8を行うことで、補正後のPET用の断層画像の結果によってCT用の断層画像を求める必要がない場合には、CT用の断層画像を求めるためにX線を照射する必要がなくなり、すなわち一連の診断の流れを終了することになり、被検体MへのX線の被爆量をより一層低減させることができる。 In this embodiment, the corrected tomographic image for PET is output in step S7, and in step S8, it is urged to determine whether to obtain a tomographic image for CT after step 9 (CT scan? ). By performing such steps S7 and S8, when it is not necessary to obtain a CT tomographic image based on the corrected PET tomographic image result, X-ray irradiation is performed to obtain a CT tomographic image. In other words, the series of diagnosis steps is terminated, and the amount of X-ray exposure to the subject M can be further reduced.
この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified as follows.
(1)上述した実施例では、この発明における(a)の工程に相当するステップS4(低線量でCT全身スキャン)の後に、(b)の工程に相当するステップS5(PET全身スキャン)を行ったが、ステップS4とステップS5との工程の順については特に限定されない。ステップS5の後にステップS4を行ってもよい。 (1) In the embodiment described above, after step S4 (CT whole body scan at a low dose) corresponding to step (a) in the present invention, step S5 (PET whole body scan) corresponding to step (b) is performed. However, the order of steps S4 and S5 is not particularly limited. Step S4 may be performed after step S5.
(2)上述した実施例では、低線量で照射する(A)の機能と、全身よりも狭く限られた範囲で照射する(B)の機能とを同一のX線CT装置2が有していたが、(A)の機能を有するX線CT装置(『第1X線CT装置』とする)と、(B)の機能を有するX線CT装置(『第2X線CT装置とする』)の2つの装置で構成してもよい。
(2) In the above-described embodiment, the same
(3)上述した実施例では、PET装置を例に採って説明したが、この発明は、単一のγ線を検出して被検体の断層画像を再構成するSPECT(Single Photon Emission CT)装置などにも適用することができる。 (3) In the above-described embodiments, the PET apparatus has been described as an example. However, the present invention is a SPECT (Single Photon Emission CT) apparatus that reconstructs a tomographic image of a subject by detecting a single γ-ray. It can also be applied.
(4)上述した実施例では、シンチレータブロック12およびフォトマルチプライヤ13が静止したままでγ線を検出する静止型であったが、シンチレータブロック12およびフォトマルチプライヤ13が被検体Mの周りを回転しながらγ線を検出する回転型でもよい。
(4) In the above-described embodiment, the
(5)上述した実施例では、PET装置やSPECT装置などに代表される核医学装置を、図1、図2に示すような位置でX線CT装置2に隣接して配設、すなわち図2の紙面からみてX線CT装置2の左側に隣接して配設したが、図1、図2とは逆側に配設、すなわち図2の紙面からX線CT装置2の右側に隣接して配設してもよい。
(5) In the above-described embodiment, a nuclear medicine apparatus typified by a PET apparatus or a SPECT apparatus is disposed adjacent to the
(6)吸収補正データをPET用の投影データに直接的に作用させて投影データを補正するので、吸収補正データは投影データであったが、吸収補正データを再構成してから、再構成されたデータがPET用の断層画像に直接的に作用させてPET用の断層画像を補正してもよい。この場合には、吸収補正データから再構成されたデータが、この発明における吸収補正に関するデータに相当する。 (6) Since the correction data is corrected by directly acting the absorption correction data on the projection data for PET, the absorption correction data is the projection data. However, the absorption correction data is reconstructed after being reconstructed. The data may directly affect the tomographic image for PET to correct the tomographic image for PET. In this case, the data reconstructed from the absorption correction data corresponds to the data relating to the absorption correction in the present invention.
1 … PET装置
2 … X線CT装置
6 … コントローラ
M … 被検体
DESCRIPTION OF
Claims (4)
4. The diagnostic system according to claim 1, wherein, in addition to the steps (a) to (d), the control means is further corrected in the steps (c 1 ) and (c). And (c 2 ) whether or not to perform the step (d) based on the result of the corrected nuclear medicine data output in (c 1 ) A diagnostic system that controls the nuclear medicine diagnostic apparatus and the X-ray CT apparatus so as to perform the step of prompting the determination.
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