JP2006113026A - 核医学診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】核医学診断装置において、全身像のコントラストを均一に維持しつつ、患者に対する合計収集時間を短縮し、患者へのＲＩの投与量を減らし、患者の検査への時間的拘束を減らすこと。
【解決手段】患者Ｐに投与された放射性同位物質から放出されるガンマ線を検出する検出器１７とこの検出器１７を移動させる駆動機構１６とを備えたスキャナ装置１２と、このスキャナ装置１２に接続され検出器１７により収集されたデータに基づいて核医学画像を表示する画像処理装置１３とを設けた核医学診断装置において、患者Ｐの部位毎に収集条件を設定する収集条件設定手段４２と、部位毎の収集条件に従ってスキャナ装置１２の駆動機構１６を制御して、部位毎の収集条件にて患者Ｐのデータ収集を行なうスキャナ装置コントローラ４５とを備えた。
【選択図】 図１

Description

被検体に投与された放射性同位物質から放出されるガンマ線に基づいて核医学画像を表示する核医学診断装置に関する。

従来から行なわれている医用画像診断の方法の一つに、核医学診断装置を適用して被検体である患者の関心領域の画像を取得する方法がある。核医学診断装置は、まず、患者に放射線同位物質（ＲＩ：Radio Isotope）を投与し、このＲＩから放射される放射線（ガンマ線）をガンマカメラ等の検出器で検出するものである。

患者に投与されるＲＩは極めて短時間で減衰し消滅するため、患者に与える影響はほとんど無視し得る範囲である。ＲＩは、その種類によって、それぞれ集まる臓器や組織異なる。このＲＩの性質を利用して検査対象となる関心領域や組織に集まる性質のＲＩを投与し、減衰するまでの短い時間に検出器でガンマ線を検出して撮像を行なう。

核医学診断装置の一つに、患者の頭部、胸部及び腹部といった各部位の収集条件が同一の全身ＳＰＥＣＴ（Single Photon Emission Computed Tomography）収集を行なう装置がある（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００１−５９８７２号公報

患者の病症等によっては、各部位の中で、特に重点的に検査する必要がある重点部位と、この重点部位と比較すると重要視されない非重点部位とがある場合がある。特許文献１では患者の各部位の収集条件が同一にしか設定できないので、非重点部位の収集時間は、重点部位の収集時間と同一に設定されてしまう。よって、患者全身としての合計収集時間が長く、検査のために長時間に亘って患者を管理区域内に拘束する必要があり、患者の負担が大きかった。

また、非重点部位の収集時間は、重点部位の収集時間と同一に設定されてしまうので、非重点部位の検査の分だけ、過剰なＲＩの投与を余儀なくされていた。

本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、全身像のコントラストを均一に維持しつつ、患者に対する合計収集時間を短縮でき、かつ、データ数を減量できる核医学診断装置を提供することを目的とする。

さらに、本発明の第２の目的は、全身像のコントラストを均一に維持しつつ、患者へのＲＩの投与量を減らすことができる核医学診断装置を提供することにある。

加えて、本発明の第３の目的は、全身像のコントラストを均一に維持しつつ、患者に対する合計収集時間が短縮されることで、患者の検査への時間的拘束を減らすことができる核医学診断装置を提供することにある。

本発明に係る核医学診断装置は、上述した課題を解決するために、被検体に投与された放射性同位物質から放出されるガンマ線を検出する検出器とこの検出器を移動させる駆動機構とを備えたスキャナ装置と、このスキャナ装置に接続され前記検出器により収集されたデータに基づいて核医学画像を表示する画像処理装置とを設けた核医学診断装置において、前記被検体の部位毎に収集条件を設定する収集条件設定手段と、前記部位毎の収集条件に従って前記スキャナ装置の駆動機構を制御して、前記部位毎の収集条件にて前記被検体のデータ収集を行なうスキャナ装置制御手段とを備えた。

本発明に係る核医学診断装置によると、全身像のコントラストを均一に維持しつつ、患者に対する合計収集時間を短縮でき、かつ、データ数を減量できる。

さらに、本発明に係る核医学診断装置によると、全身像のコントラストを均一に維持しつつ、患者へのＲＩの投与量を減らすことができる。

加えて、本発明に係る核医学診断装置によると、全身像のコントラストを均一に維持しつつ、患者に対する合計収集時間が短縮されることで、患者の検査への時間的拘束を減らすことができる。

本発明に係る核医学診断装置の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。

図１は、本発明に係る核医学診断装置の実施の形態を示すブロック図である。

図１は、核医学診断装置、例えば全身ＳＰＥＣＴ（Single Photon Emission Computed Tomography）装置１０を示す。この全身ＳＰＥＣＴ装置１０は、被検体である患者Ｐの全身の投影データ（ＳＰＥＣＴプロジェクションデータ）を収集する。

全身ＳＰＥＣＴ装置１０では、患者Ｐの体軸中心に対するスキャナ装置（架台）１２の回転がステップ角度毎に断続して行なわれ、それぞれのステップ角度（回転角度位置）で一定の時間でもって投影データを収集するステップ収集を行なう。また、全身ＳＰＥＣＴ装置１０では、患者Ｐの体軸中心に対するスキャナ装置１２の回転が一定速度で行なわれ、それぞれのステップ角度で連続的に投影データを収集する連続収集を行なう。

全身ＳＰＥＣＴ装置１０は、被検体である患者Ｐが臥位にて撮像されるためのスキャナ装置１２と、このスキャナ装置１２に接続され、ＰＣ（Personal Computer）等を利用したワークステーション（画像処理装置）１３とが設けられる。スキャナ装置１２には、大きくは、寝台１５に臥位する患者Ｐの体軸中心に対してスキャナ装置１２を回転させたり、患者Ｐの体軸方向にスキャナ装置１２を平行移動させたりする駆動機構１６及び検出器１７が備えられる。なお、図１の全身ＳＰＥＣＴ装置１０は１検出器タイプのものであるが、２検出器以上のタイプのものであってもよい。

検出器１７には、患者Ｐ内の放射線同位物質（ＲＩ：Radio Isotope）から放射されるガンマ線を捕えて、そのガンマ線の入射方向を制限するコリメータ２４と、ガンマ線を光に変換する図示しないシンチレータと、光を電気信号に変換するマトリックス状に配置された複数の図示しないＰＭＴ（光電子倍増管：Photo Multiplier Tube）と、このＰＭＴの場所に応じて線形に変化する抵抗素子で重み付けし、電気的な重心を求めることでアナログ的にガンマ線の入射位置及びエネルギー値を計算する抵抗マトリクス回路２５等が具備される。

検出器１７のＰＭＴから出力される電気パルス信号と、抵抗マトリクス回路２５から出力される位置信号とは、ワークステーション１３に送信できるようになっている。

ワークステーション１３は、患者情報、検査者情報及び収集条件等の収集情報の入力を行なったり、エネルギーウィンドウの設定やスペクトルの収集等を行なったりするデータ収集系と、各種フィルタ処理や画像表示、臨床解析プログラム、及び、画像の保存管理等を行なうデータ処理系を有する。

ワークステーション１３は、全身ＳＰＥＣＴ装置１０全体を制御下におき、画像処理等を行なうＣＰＵ（中央演算処理装置：Central Processing Unit）４１を始めとして、収集条件設定手段４２、表示手段４３、マウスやキーボード等の入力手段４４、スキャナ装置制御手段としてのスキャナ装置コントローラ４５、ＳＰＥＣＴ収集手段４６、投影データメモリ４７、カウント補正手段４８、再構成手段４９及び画像メモリ５０を備えている。これらはそれぞれ、バス５１を介してＣＰＵ４１に接続されている。

収集条件設定手段４２は、患者Ｐの部位毎の収集条件を設定する。収集条件として、以下、部位毎の収集時間及びステップ角度（０°から３６０°）を採用する場合について説明する。しかし、部位毎の収集条件は、収集時間及びステップ角度に限定されるものではない。例えば、部位毎の収集条件は、ステップ角度及びそのステップ角度における収集時間であってもよい。

例えば、収集条件設定手段４２は、例えば、表示手段４３に収集条件設定画面を表示させ、この収集条件設定画面上で操作手段４３による操作によって、部位毎に収集条件を設定することができる。

図２は、収集条件設定画面における初期状態の一例を示す概略図である。

図２に示された収集条件設定画面は、収集条件設定手段４２によって表示手段４３に表示されたものであり、患者Ｐの部位毎の収集条件を設定する画面である。収集条件設定画面には、患者名「山田花子」、患者ＩＤ「123456」及び検査者名「田中太郎」がデフォルト表示されている。

また、収集条件設定画面は、患者Ｐの全身を何度に分けて撮像するかによって決される部位数を選択できるようになっている。部位数の選択によって分けられた部位のうち、相対的に長い収集時間を必要とし、特に重点的に検査する必要がある重点部位と、その重点部位の収集条件としての収集時間及びステップ角度をそれぞれ選択できるようになっている。一方、相対的に短い収集時間で十分とされ、重点部位と比較すると重要視されない非重点部位の収集条件としての収集時間及びステップ角度をそれぞれ選択できるようになっている。部位数、重点部位、重点部位の収集時間及びステップ角度、並びに、非重点部位の収集時間及びステップ角度は、例えばプルダウンメニュー（ドロップダウンメニュー）方式にて選択可能とする。

なお、病症等の患者情報や検査者情報によって定まる部位数の値及び収集条件の値を予め登録しておき、検査時の病症等の患者情報や検査者情報に該当する値を、図２に示された収集条件設定画面上の部位数及び収集条件にデフォルト表示するようにしてもよい。

また、図２に示された収集条件設定画面では、重点部位として１つの部位を選択するようになっているが、重点部位として２以上の部位を選択できるようにしてもよい。また、非重点部位として、最大４つの部位が表示されるようになっているが、非重点部位として５以上の部位を表示できるようにしてもよい。

図３は、収集条件設定画面における重点部位の選択状態の一例を示す概略図である。

例えば、患者Ｐの全身を頭部、胸部及び腹部の３部位を３度に分けて撮像する場合、図３に示された収集条件設定画面のように、部位数のプルダウンメニューから部位数「３」が選択される。そして、重点部位のプルダウンメニューに重点部位「部位１」、「部位２」及び「部位３」が設定される。肺ガン検査等、胸部に相当する部位２を特に重点的に検査したい場合、重点部位のプルダウンメニューから重点部位「部位２」が選択される。さらに、その重点部位「部位２」の収集時間のプルダウンメニューから収集時間「２０分」が、重点部位「部位２」のステップ角度のプルダウンメニューからステップ角度「２°」が選択される。

重点部位「部位２」が選択されると、非重点部位として「部位１」及び「部位３」が自動的に表示される。非重点部位「部位１」及び「部位３」の収集時間及びステップ角度は、重点部位「部位２」と同様に、収集時間「２０分」及びステップ角度「２°」と自動的に表示される。

また、重点部位「部位２」の収集時間「２０分」と、非重点部位「部位１」の収集時間「２０分」と、非重点部位「部位３」の収集時間「２０分」とを合計した「６０分」が合計収集時間として自動的に表示される。

重点部位「部位２」と、非重点部位「部位１」及び「部位３」とを同一の収集条件で撮像する場合、非重点部位「部位１」及び「部位３」の収集条件が自動表示された状態で収集条件設定画面上の「設定」ボタンをクリックして、収集条件設定を確定させる。

図４は、収集条件設定画面における非重点部位の選択状態の一例を示す概略図である。

例えば、非重点部位「部位１」及び「部位３」の撮像を、重点部位「部位２」とは異なる収集時間及びステップ角度で行なう場合、図４に示された収集条件設定画面上で、非重点部位「部位１」の収集時間のプルダウンメニューから収集時間「１５分」が、ステップ角度のプルダウンメニューからステップ角度「６°」がそれぞれ選択される。続けて、非重点部位「部位３」の収集時間のプルダウンメニューから収集時間「１０分」が、ステップ角度のプルダウンメニューからステップ角度「４°」がそれぞれ選択される。

また、重点部位「部位２」の収集時間「２０分」と、非重点部位「部位１」の収集時間「１５分」と、非重点部位「部位３」の収集時間「１０分」とを合計した「４５分」が合計収集時間として自動的に表示される。

重点部位「部位２」と、非重点部位「部位１」及び「部位３」との収集条件が表示された状態で収集条件設定画面上の「設定」ボタンをクリックして、収集条件設定を確定させる。

図１に示された全身ＳＰＥＣＴ装置１０のワークステーション１３に備えるスキャナ装置コントローラ４５は、収集条件設定手段４２で設定された収集条件（収集時間及びステップ角度）に従ってスキャナ装置１２の駆動機構１６を制御し、患者Ｐの体軸中心に対してスキャナ装置１２を回転させ、連続収集又はステップ収集を行なう。また、スキャナ装置コントローラ４５は、収集条件設定手段４２で設定された部位数に従ってスキャナ装置１２の駆動機構１６を制御し、患者Ｐの体軸方向にスキャナ装置１２を平行移動させる。このように、スキャナ装置１２の回転及び平行移動の動作を数回繰り返し撮像することで、患者Ｐの全身の投影データを収集する。

図５は、スキャナ装置１２の体軸方向への平行移動を示す概略図である。

図５に示すように、患者Ｐの全身の投影データを収集する場合は、寝台１５に臥位している患者Ｐの体軸中心に対してスキャナ装置１２を回転させて連続収集又はステップ収集を行なう。連続収集又はステップ収集後、患者Ｐの体軸方向（図中Ｘ方向）にスキャナ装置１２を平行移動させる。続けて、体軸中心に対してスキャナ装置１２を回転させて再び収集を行なう。

例えば、図４の収集条件設定画面で設定した収集条件の場合、患者Ｐの部位１（頭部）にて患者Ｐの体軸Ｏ中心に対してスキャナ装置１２を回転させて収集時間「１５分」及びステップ角度「６°」で連続収集又はステップ収集を行なう。部位１にて連続収集又はステップ収集後、患者ＰのＸ方向に部位２（胸部）の位置までスキャナ装置１２を平行移動させる。続けて、患者Ｐの部位２にて患者Ｐの体軸Ｏ中心に対してスキャナ装置１２を回転させて収集時間「２０分」及びステップ角度「２°」で収集を行なう。部位２にて連続収集又はステップ収集後、患者ＰのＸ方向に部位３（腹部）の位置までスキャナ装置１２を平行移動させる。続けて、患者Ｐの部位３にて患者Ｐの体軸Ｏ中心に対してスキャナ装置１２を回転させて収集時間「１０分」及びステップ角度「４°」で回転させて収集を行なう。

図４の収集条件設定画面で設定した部位数及び収集条件の場合、患者ＰのＸ方向にスキャナ装置１２を３回平行移動させて、患者Ｐの全身の投影データを収集する。なお、図５では、患者ＰのＸ方向にスキャナ装置１２を平行移動させて全身の投影データを収集したが、スキャナ装置１２の代わりに、寝台１５を体軸方向に平行移動させてもよい。

図１に示された全身ＳＰＥＣＴ装置１０のワークステーション１３に備えるＳＰＥＣＴ収集手段４６や投影データメモリ４７はデータの収集系を形成する。ＳＰＥＣＴ収集手段４６は、検出器１７のＰＭＴ及び抵抗マトリクス回路２５から電気パルス信号及び位置信号を各部位の投影データとして供給する。投影データメモリ４７は、各部位の投影データを、収集時間及びステップ角度の情報と共に記憶する。

カウント補正手段４８は、患者Ｐの全身のうち、相対的に長い収集時間で撮像された部位の収集時間を基準として、相対的に短い収集時間で撮像された部位の収集時間を、長い収集時間と擬似的に同一にすることで、短い収集時間で撮像された部位の投影データに対してカウント補正を行なう。

短い収集時間で撮像された部位の投影データに対してカウント補正を行なう場合、その投影データに対して、
［数２］
補正係数＝（長い収集時間）／（短い収集時間）
から算出する補正係数を乗じる。

ここで、患者Ｐの全身を重点部位と非重点部位とに分けた場合、長い収集時間で撮像された重点部位の収集時間を基準として、短い収集時間で撮像された非重点部位の収集時間を重点部位の収集時間と擬似的に同一にすることで、非重点部位の投影データに対してカウント補正を行なう。

非重点部位の投影データに対してカウント補正を行なう場合、その投影データに対して、
［数３］
補正係数＝（重点部位の収集時間）／（非重点部位の収集時間）
から算出する補正係数を乗じる。

例えば、図４の収集条件設定画面で設定した収集条件の場合、重点部位「部位２」は収集時間「２０分」、非重点部位「部位１」は収集時間「１５分」であるから、非重点部位「部位１」の投影データに対して、
［数４］
補正係数＝（部位２の収集時間）／（部位１の収集時間）
＝（２０分）／（１５分）
＝１．３３３…
から算出した補正係数を乗じる。一方、重点部位「部位２」は収集時間「２０分」、非重点部位「部位３」は収集時間「１０分」であるから、非重点部位「部位３」の投影データに対して、
［数５］
補正係数＝（部位２の収集時間）／（部位３の収集時間）
＝（２０分）／（１０分）
＝２
から算出した補正係数を乗じる。

よって、図４の収集条件設定画面で設定した収集条件の場合、カウント補正手段４８では、非重点部位「部位１」の投影データに『1.333…』を乗じ、非重点部位「部位３」の投影データに『2』を乗じることで、各部位の収集時間から投影データのカウント補正を行なう。

上述したように短い収集時間で撮像された部位で収集した投影データをカウント補正することで、全身像を表示したときのコントラストを均一に維持することができる。

再構成手段４９は、カウント補正された投影データに、スキャナ装置１２の回転中心補正、均一性の補正及び前処理フィルタの補正等の前処理を施す。続けて、投影データに対してサイノグラムデータの作成、コンボリューション、バックプロジェクション及び減弱補正を一連に行なう。これら一連の信号処理は、他方向の投影データからＣＴ画像を再構成するために用いられる一般的な信号処理である。この信号処理は、フィルタ補正逆投影法と呼ばれるもので、投影データをフーリエ空間でフィルタ処理をして画像ボケを修正し、逆投影により画像を再構成する方法である。フィルタ処理のフィルタ関数により画質が変わるために、その選択は臨床的な経験により決定する。

再構成手段４９では、特にコンボリューションによりフィルタ逆投影を実空間で行ない、フィルタ関数をフーリエ逆変換して得られる重み関数を、投影データにコンボリューション演算して逆投影を行なう。画像メモリ５０は、再構成手段４９で再構成された再構成画像を保存する。この再構成画像に基づく核医学画像が表示手段４３により表示される。

本発明に係る全身ＳＰＥＣＴ装置１０によると、撮像部位を重点部位「部位２」と非重点部位「部位１」及び「部位３」とに分け、重点部位「部位２」と非重点部位「部位１」及び「部位３」との収集時間を別個に設定することで、重点部位「部位２」の収集時間に対する非重点部位「部位１」及び「部位３」の収集時間が短縮される。よって、患者Ｐに対する合計収集時間を短縮でき、かつ、データ数を減量できる。

また、本発明に係る全身ＳＰＥＣＴ装置１０によると、非重点部位「部位１」及び「部位３」の収集データに補正係数を乗じて模擬的な収集時間とするカウント補正を行なうことで、全身像のコントラストを均一に維持することができる。

さらに、本発明に係る全身ＳＰＥＣＴ装置１０によると、患者Ｐに対する合計収集時間が短縮されることで、患者ＰへのＲＩの投与量を減らすことができる。

加えて、本発明に係る核医学診断装置１０によると、患者Ｐに対する合計収集時間が短縮されることで、患者Ｐの検査への時間的拘束を減らすことができる。

本発明に係る核医学診断装置の実施の形態を示すブロック図。 収集条件設定画面における初期状態の一例を示す概略図。 収集条件設定画面における重点部位の選択状態の一例を示す概略図。 収集条件設定画面における非重点部位の選択状態の一例を示す概略図。 スキャナ装置１２の体軸方向への平行移動を示す概略図。

符号の説明

１０ 全身ＳＰＥＣＴ装置
１２ スキャナ装置（架台）
１３ ワークステーション
１６ 駆動機構
１７ 検出器
２５ 抵抗マトリクス回路
４１ ＣＰＵ
４２ 収集条件設定手段
４３ 表示手段
４４ 操作手段
４５ スキャナ装置コントローラ
４６ ＳＰＥＣＴ収集手段
４７ 投影データメモリ
４８ カウント補正手段
４９ 再構成手段
５０ 画像メモリ
５１ バス

Claims (7)

1. 被検体に投与された放射性同位物質から放出されるガンマ線を検出する検出器とこの検出器を移動させる駆動機構とを備えたスキャナ装置と、このスキャナ装置に接続され前記検出器により収集されたデータに基づいて核医学画像を表示する画像処理装置とを設けた核医学診断装置において、
   前記被検体の部位毎に収集条件を設定する収集条件設定手段と、
   前記部位毎の収集条件に従って前記スキャナ装置の駆動機構を制御して、前記部位毎の収集条件にて前記被検体のデータ収集を行なうスキャナ装置制御手段とを備えたことを特徴とする核医学診断装置。
2. 前記被検体の全身を、特に重点的に検査する必要がある重点部位と、この重点部位と比較すると重要視されない非重点部位とに分けて収集条件を設定する収集条件設定手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の核医学診断装置。
3. 前記部位毎の収集条件として、収集時間及びステップ角度を設定する収集条件設定手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の核医学診断装置。
4. 前記部位毎の収集条件として、ステップ角度及びそのステップ角度における収集時間を設定する収集条件設定手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の核医学診断装置。
5. 前記被検体の全身のうち、相対的に長い収集時間で撮像された部位の収集時間を基準として、相対的に短い収集時間で撮像された部位の収集時間を前記長い収集時間と擬似的に同一にすることで、前記短い収集時間で撮像された部位の投影データに対してカウント補正を行なうカウント補正手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の核医学診断装置。
6. 前記短い収集時間で撮像された部位の投影データに対してカウント補正を行なう場合、前記投影データに対して、
   ［数１］
   補正係数＝（長い収集時間）／（短い収集時間）
   から算出する補正係数を乗じるカウント補正手段を備えたことを特徴とする請求項５に記載の核医学診断装置。
7. 前記収集条件設定手段が収集条件設定画面を表示させる表示手段と、前記収集条件設定画面上で部位毎に収集条件を設定することができる操作手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の核医学診断装置。

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