JP2009042029A - Ｐｅｔ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】全身のＰＥＴ検査が可能なＰＥＴ装置において、被検体の一部の狭い範囲をＰＥＴ検査する場合のポジトロン放出性核種の分布像の分解性能が高め、ＰＥＴ検査の検査精度を高める。
【解決手段】ＰＥＴ装置において、被検体Ｐが載置される載置部１と、被検体Ｐに投与されたポジトロン放出性核種から放射されるγ線を検出する複数の検出器１０を有し、これらの検出器９が載置部１に載置される被検体Ｐの周囲にリング状に配列される複数の検出器ブロック１０と、検出器９におけるγ線が入射される面の被検体Ｐの体軸方向に対する傾き角度を変化させる向きに検出器９を回動させる角度調整機構と、を備える。
【選択図】 図５

Description

本発明は、ＰＥＴ装置に関し、特に、癌などを早期発見することに適したＰＥＴ装置に関する。

癌を早期発見することはその治療のために重要である。癌の早期発見のための手法、装置として様々なものが知られているが、そのうち、ＰＥＴ（Positron Emission Tomography）検査は、癌細胞が小さい段階での発見が容易であることから有望視されている。

ＰＥＴ検査は、被検体の特定の断面におけるポジトロン放出性核種の分布像（断層像）を計算によって求めるものであり、ＰＥＴ装置により行われる。ＰＥＴ検査の手順としては、まず、癌の病巣に集まる性質を有する薬剤にポジトロン放出性核種で標識し、この薬剤を被検体に投与する。ポジトロン放出性核種で標識された薬剤が被検体に投与されると、この薬剤はポジトロン放出性核種と共に一定時間経過後に被検体内の癌の病巣に集まる。ポジトロン放出性核種からはポジトロン消滅時に１８０°反対方向に一対のγ線が放出されるので、この一対のγ線を、被検体の周囲に複数の検出器をリング状に配列した検出器ブロックを用いて同時計数法により検出する。ポジトロン放出性核種は、同時計数法により検出された一対のγ線を結ぶ線上に位置するので、同時係数法で検出されたγ線の同時計数情報を一定時間収集し、収集した同時計数情報を演算処理することにより、被検体内におけるポジトロン放出性核種の分布像（断層像）を再構成することができる。この分布像は、癌の病巣の大きさ、形状を表わすものであり、癌の直接的な診断が可能となる。

このようなＰＥＴ装置としては、例えば下記特許文献１に記載されているように、既に多数のものが提案され、実用化されている。ＰＥＴ装置を大別すると、２次元ＰＥＴ装置と３次元ＰＥＴ装置とに分けることができる。

２次元ＰＥＴ装置は、検出器へのγ線の入射方向を制限するコリメータを有し、コリメータの作用により、ＰＥＴ装置の中心軸との角度が略９０°の方向から飛来するγ線のみを同時計数する。したがって、検出器により得られて蓄積される同時計数情報は、検出器ブロックがＰＥＴ装置の中心軸方向に沿って複数設けられている場合は、同一の検出器ブロック内または隣接する（若しくは極めて近くに位置する）検出器ブロック内の検出器により同時計数されたものに限られる。

３次元ＰＥＴ装置は、コリメータを有しない点が２次元ＰＥＴ装置と相違する。このため、３次元ＰＥＴ装置の検出器は広い検出角を有し、２次元ＰＥＴ装置の検出器と比較して、広い方向から飛来するγ線を同時計数することができる。すなわち、３次元ＰＥＴ装置により得られて蓄積される同時係数情報は、全ての検出器ブロック内の検出器により同時計数された全てのγ線が対象となる。したがって、３次元ＰＥＴ装置は、２次元ＰＥＴ装置と比較して５〜１０倍程度の高い感度でγ線を同時計数することができる。

なお、個々の検出器は、入射されたγ線をそのエネルギーに応じた光量の光に変換するシンチレータと、シンチレータにおいてγ線から変換された光をその光量に応じた電気信号に変換する光電子増倍管とを備えている。

図９及び図１０は、３次元ＰＥＴ装置の構造を示す概略図である。この３次元ＰＥＴ装置は、天板１００を備えた検査台１０１と、検出部１０２とを備えている。天板１００上には被検体Ｐが載置され、天板１００は載置した被検体Ｐの体軸方向（ＰＥＴ装置の中心軸方向；矢印Ｘ方向）に往復移動可能に設けられている。検出部１０２は、複数の検出器１０３をリング状に配列した検出器ブロック１０４を複数有し、複数の検出器ブロック１０４が天板１００上の被検体Ｐの体軸方向に積層されている。

検出器１０３は、図１１に示すように、γ線が入射されるとともに入射されたγ線をエネルギーに応じた光量の光に変換するシンチレータ１０５と、シンチレータ１０５で変換された光を増幅するとともに増幅された光量に応じた電気信号に変換する光電子増倍管１０６とを備えている。

図１２は、被検体の全身を撮影してＰＥＴ検査する場合における、検出器１０３によるγ線の検出状態を示す模式図である。全身のＰＥＴ検査時には、天板１００が図９に示す矢印Ｘ方向にスライドされ、被検体Ｐと検出部１０２とが相対的に移動する。そして、この全身のＰＥＴ検査においては、矢印で示すように、ポジトロン放出性核種の分布像を求めるスライス面に沿った方向から飛来するγ線のみをサンプリングし、サンプリングしたγ線のみを利用してポジトロン放出性核種の分布像を再構成している。

図１３は、頭部や心臓等の被検体の一部の狭い範囲を撮影してＰＥＴ検査する場合における検出器１０３によるγ線の検出状態を示す模式図である。狭い範囲を撮影するＰＥＴ検査時には、天板１００はスライドされず、被検体Ｐと検出部１０２とが位置固定に維持されている。狭い範囲のＰＥＴ検査の場合には、検出器１０３に入射される全てのγ線を利用してポジトロン放出性核種の分布像を再構成している。

近年では、ＰＥＴ検査を全身を対象として行う場合が増えている。そのため、ＰＥＴ装置としては、全身のＰＥＴ検査に適した３次元ＰＥＴ装置が増える傾向にある。
特開２００１−３３０６７３号公報

しかしながら、前述の３次元ＰＥＴ装置においては、以下の点について配慮がなされていない。

図１３に示すように、検出器１０３に入射されるγ線ａ、ｂ、ｃの入射角θは、様々である。そして、入射角θが大きくなると、γ線がシンチレータ１０５で光に変換された場合、シンチレータ１０５の発光面積が広くなる。例えば、それぞれ入射角θが異なるγ線ａ、ｂ、ｃについてみると、γ線ａによるシンチレータ１０５の発光面積はＡとなり、γ線ｂによるシンチレータ１０５の発光面積はＢとなり、γ線ｃによりシンチレータ１０５の発光面積はＣとなり（但し、Ａ＞Ｂ＞Ｃ）、それぞれの発光面積が光電子増倍管１０６により検出される。したがって、γ線の入射角θが大きくなるにつれγ線による発光面積が広くなり、この発光面積に応じて求められる被検体内のポジトロン放出性核種の分布像の位置分解性能が低下し、ＰＥＴ検査の検査精度が低下する。

本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、その目的は、全身のＰＥＴ検査が可能なＰＥＴ装置において、被検体の一部の狭い範囲をＰＥＴ検査する場合のポジトロン放出性核種の分布像の位置分解性能を高めることができ、ＰＥＴ検査の検査精度を高めることができるＰＥＴ装置を提供することである。

本発明の実施の形態に係る特徴は、ＰＥＴ装置において、被検体が載置される載置部と、前記被検体に投与されたポジトロン放出性核種から放射されるγ線を検出する複数の検出器を有し、これらの検出器が前記載置部に載置される前記被検体の周囲にリング状に配列される複数の検出器ブロックと、前記検出器における前記γ線が入射される面の前記被検体の体軸方向に対する傾き角度を変化させる向きに前記検出器を回動させる角度調整機構と、を備えることである。

本発明によれば、被検体の一部の狭い範囲をＰＥＴ検査する場合のポジトロン放出性核種の分布像の位置分解性能を高めることができ、ＰＥＴ検査の検査精度を高めることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。

図１及び図２に示すＰＥＴ装置は、全身を対象とするＰＥＴ検査を行える３次元ＰＥＴ装置であり、被検体Ｐが載置される載置部である天板１を備えた検査台２と、検出部３と、アクチュエータであるエアシリンダ４Ａを含む角度調整機構４（図４ないし図６参照）とを備え、さらに、ＰＥＴ検査のための各種操作を行う操作部５と、検査結果の画像が表示される表示部６とを備えている。

天板１には、天板１上に載置された被検体Ｐを体軸方向（ＰＥＴ装置の中心軸方向；矢印Ｘ方向）に往復移動させる移動機構部７が連結されている。移動機構部７としては、例えば、ステッピングモータを使用することができる。移動機構部７はＰＥＴ装置の各部を制御する制御部８に接続されており、操作部５からの入力操作に基づいて制御部８により移動機構部７が駆動され、天板１が往復移動する。なお、天板１を位置固定とし、検出部３を移動機構部によって天板１上の被検体Ｐの体軸方向に往復移動させる構造としてもよく、移動機構部７の機能としては、天板１上の被検体Ｐと検出部３とを相対的に往復移動させるものであればよい。

ＰＥＴ検査のために天板１上に載置される被検体Ｐには、ポジトロン放出性核種で標識された薬剤が投与されている。ポジトロン放出性核種からは、ポジトロンが電子と衝突することにより１８０°反対方向に一対のγ線が放出される。

検出部３は、天板１上に載置された被検体Ｐに投与されたポジトロン放出性核種から１８０°反対方向に放射される一対のγ線を、同時係数法により検出する部分である。検出部３は、天板１上に載置される被検体Ｐの周囲に複数の検出器９がリング状に配列された検出器ブロック１０を複数有している。図１に示すＰＥＴ装置には１０個の検出器ブロック１０が設けられており、これらの検出器ブロック１０は、天板１上に載置される被検体Ｐの体軸方向に積層して配列されている。

検出器９は、図３に示すように、検出器９に入射されるγ線をそのエネルギーに応じた光量の光に変換するシンチレータ１１と、シンチレータ１１で変換された光を増幅するとともに増幅された光量に応じた電気信号に変換する光電子増倍管１２とを備えている。1つの検出器ブロック１０は複数の検出器９をリング状に配列して構成されており、検出器ブロック１０を構成する複数の検出器９は、シンチレータ１１をリング形状の内周側に向けて配列されている。

光電子増倍管１２には、同時計数情報蓄積部１３が接続されている。同時計数情報蓄積部１３には、画像再構成部１４が接続されている。画像再構成部１４には、表示部６が接続されている。なお、これらの同時計数情報蓄積部１３と画像再構成部１４と表示部６とには、これらの各部を制御する制御部８が接続されている。

同時計数情報蓄積部１３には、検出部３において同時計数法により検出されたγ線の同時計数情報が蓄積される。画像再構成部１４では、同時計数情報蓄積部１３に蓄積されたγ線の同時計数情報を演算処理することにより、被検体Ｐの体内のポジトロン放出性核種の分布像（断層像）が再構成される。表示部６には、画像再構成部１４で再構成されたポジトロン放出性核種の分布像が表示される。

角度調整機構４は、検出器９におけるγ線が入射される面（シンチレータ１１の入射面）の被検体Ｐに対する傾き角度を、被検体Ｐの体内のポジトロン放出性核種から放射されるγ線の放射方向に対して変化させる向きに検出器９を回動させる機構である。

角度調整機構４は、図４に示すように、個々の検出器９を収容するホルダ１５と、天板１上の被検体Ｐの体軸方向に延出するそれぞれ一対の支持棒１６ａ、１６ｂと、ホルダ１５を支持棒１６ａ、１６ｂに保持するそれぞれ一対の保持部１７ａ、１７ｂと、アクチュエータである複数のエアシリンダ４Ａと、固定板１８とを備えている。

個々の検出器９はそれぞれホルダ１５に収容され、ホルダ１５に収容された複数の検出器９がリング状に配列して検出部３に取付けられることにより、検出器ブロック１０が形成されている。

保持部１７ａ、１７ｂは、検出器９を保持するホルダ１５が検出部３に取付けられた場合に、ホルダ１５における天板１上の被検体Ｐの体軸方向と平行な方向の側面に取付けられている。一方の保持部１７ａは、天板１上の被検体Ｐに近い側に取付けられている。他方の保持部１７ｂは、天板１上の被検体Ｐから離れた側に取付けられている。保持部１７ａは、ホルダ１５に対して矢印Ｙで示す方向に回転可能に取付けられている。保持部１７ｂは、ホルダ１５に対して矢印Ｙで示す方向に回転可能、及び、ホルダ１５に形成された長穴１９に沿ってＺ方向にスライド可能に取付けられている。なお、長穴１９は、天板１上の被検体Ｐに対して接離する方向が長手となる向きに形成されている。

保持部１７ａには挿通孔２０ａが形成され、保持部１７ｂには挿通孔２０ｂが形成されている。天板１上の被検体Ｐの体軸方向に沿った方向の直線上に位置して隣合って位置する複数のホルダ１５の挿通孔２０ａには、支持棒１６ａが挿通されている。また、天板１上の被検体Ｐの体軸方向に沿った方向の直線上に位置して隣合って位置する複数のホルダ１５の挿通孔２ｂａには、支持棒１６ｂがスライド可能に挿通されている。

固定板１８は、複数の検出器ブロック１０の略中間位置に配置されて位置固定に設けられている。支持棒１６ａ、１６ｂはこの固定板１８にも挿通されている。

エアシリンダ４Ａは、固定板１８と保持部１７ｂとの間、及び、隣合って位置する保持部１７ｂと保持部１７ｂとの間に設けられている。エアシリンダ４Ａは、図示しないエアポンプを介して制御部８により制御され、空気が供給されることにより支持棒１６ｂの中心線方向（天板１上の被検体Ｐの体軸方向）に沿って伸びる。なお、エアシリンダ４Ａの伸縮量は、各エアシリンダ４Ａにおいて一定となるように設定されている。

このような構成において、被検体Ｐの全身をＰＥＴ検査する場合には、エアシリンダ４Ａを駆動させず、図１及び図６に示すように、検出器９におけるγ線が入射される面（シンチレータ１１におけるγ線が入射される面）が、天板１上の被検体Ｐの体軸方向と平行となる向きに維持しておく。全身のＰＥＴ検査に際しては、天板１をスライドさせながらγ線を同時計数法により検出し、図１２において説明したようにポジトロン放出性核種の分布像を求めるスライス面に沿った方向から飛来するγ線のみをサンプリングし、サンプリングしたγ線のみを利用してポジトロン放出性核種の分布像を再構成する。

頭部や心臓等の被検体の一部の狭い範囲についてＰＥＴ検査する場合は、図５及び図７に示すように、天板１をスライドさせずに位置固定に保持して行う。また、天板１の固定位置は、被検体Ｐの検査部位が検出部３内に位置し、及び、ポジトロン放出性核種の分布像を求めるスライス面の位置と固定板１８の位置とが略一致するように位置決めしておく。

そして、被検体の一部の狭い範囲をＰＥＴ検査する場合には、操作部５からの指示によりエアシリンダ４Ａを伸びる方向に駆動させる。エアシリンダ４Ａが伸びる方向に駆動されると、保持部１７ｂが支持棒１６ｂ上をスライドし、固定板１８と保持部１７ｂとの間、及び、隣合う保持部１７ｂと保持部１７ｂとの間の寸法が長くなる。また、隣合う保持部１７ａと保持部１７ａとの間の寸法は同じ値に維持される。

これにより、各検出器９は図７に示すように、保持部１７ａを中心として回動する。この回動により、検出器９におけるγ線が入射される面（シンチレータ１１の入射面）の被検体Ｐの体軸方向に対する傾き角度が変化する。

なお、エアシリンダ４Ａを駆動させた場合の各検出器９の回動角度は、固定板１８の両側に位置する検出器９が最も小さく、固定板１８から離れて位置する検出器９ほど大きくなる。

図８は、エアシリンダ４Ａを駆動させることにより回動した各検出器９におけるγ線が入射される面に、ポジトロン放出性核種の分布像を求めるスライス面の方向から放射されたγ線が入射された状態を示している。検出器９が図７に示すように回動することにより、各検出器９における矢印で示すγ線の入射角度が小さくなり、入射されるγ線に対するシンチレータ１１の発光面積Ｓが狭くなる。このため、この発光面積に応じて求められる被検体Ｐ内のポジトロン放出性核種の分布像の位置分解性能が高くなり、ＰＥＴ検査の検査精度が高くなる。

なお、本実施の形態では、検出器９におけるγ線が入射される面を回動させるアクチュエータとしてエアシリンダ４Ａを例に挙げて説明したが、アクチュエータとしてはエアシリンダ４Ａに限定されるものではない。例えば、ステッピンクモータとギアとを組み合わせた機構をアクチュエータとして設け、ステッピングモータを駆動させることにより検出器９を回動させるようにしてもよい。

また、本実施の形態では、ＰＥＴ装置単独の場合を例に挙げて説明したが、ＰＥＴ装置とＸ線ＣＴ装置とを組み合わせた診断装置においても本発明を適用することができる。

本発明の一実施の形態に係る３次元ＰＥＴ装置の構造を示す概略図である。 その検出部を示す正面図である。 検出器の構造を示す側面図である。 （ａ）は角度調整機構を示す正面図、（ｂ）は角度調整機構を示す側面図である。 頭部や心臓等の被検体の一部の狭い範囲についてＰＥＴ検査する場合における３次元ＰＥＴ装置の構造を示す概略図である。 全身をＰＥＴ検査する場合の検出器の配列状態を示す側面図である。 被検体の一部の狭い範囲をＰＥＴ検査する際にエアシリンダを駆動させた場合の検出器の配列状態を示す側面図である。 被検体の一部の狭い範囲をＰＥＴ検査する場合における検出器によるγ線の検出状態を示す模式図である。 従来例の３次元ＰＥＴ装置の構造を示す概略図である。 その検出部を示す正面図である。 検出器の構造を示す側面図である。 全身をＰＥＴ検査する場合における検出器によるγ線の検出状態を示す模式図である。 被検体の一部の狭い範囲をＰＥＴ検査する場合における検出器によるγ線の検出状態を示す模式図である。

符号の説明

１ 載置部
４ 角度調整機構
４Ａ アクチュエータ
９ 検出器
１０ 検出器ユニット
１１ シンチレータ
１２ 光電子増倍管
１７ａ 保持部

Claims (5)

1. 被検体が載置される載置部と、
   前記被検体に投与されたポジトロン放出性核種から放射されるγ線を検出する複数の検出器を有し、これらの検出器が前記載置部に載置される前記被検体の周囲にリング状に配列される複数の検出器ブロックと、
   前記検出器における前記γ線が入射される面の前記被検体の体軸方向に対する傾き角度を変化させる向きに前記検出器を回動させる角度調整機構と、
   を備えることを特徴とするＰＥＴ装置。
2. 前記検出器は、入射される前記γ線をそのエネルギーに応じた光量の光に変換するシンチレータと、前記光をその光量に応じた電気信号に変換する光電子増倍管とを備えることを特徴とする請求項１記載のＰＥＴ装置。
3. 複数の前記検出器ブロックは、前記載置部に載置される被検体の体軸方向に積層して配列されていることを特徴とする請求項１又は２記載のＰＥＴ装置。
4. 前記角度調整機構は、前記検出器を回動可能に保持する保持部と、前記検出器を前記保持部を中心として回動させるアクチュエータとを備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一記載のＰＥＴ装置。
5. 前記角度調整機構は、前記被検体の一部の狭い範囲についてＰＥＴ検査する場合に前記検出器を回動させることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一記載のＰＥＴ装置。

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