JP2009530617A - 高効率のトランスミッション測定を伴う核医学イメージングシステム - Google Patents

Abstract

イメージング領域の周りに配される複数の検出器を有する核医学イメージングシステムが開示される。検出器と反対側にあって、さまざまな異なるイメージング角度を得るためにイメージング領域の周りを回転するトランスミッション線源が設けられる。核イメージングシステムは、高いエミッションデータ空間解像度を有する高感度トランスミッションデータを取得するための能力を提供する。

Description

本発明は、核医学イメージングシステム及び方法に関する。本発明は、シングルフォトンエミッショントモグラフィ（ＳＰＥＣＴ）システム及びより具体的には心臓ＳＰＥＣＴシステムに関連して、特定のアプリケーションを見い出し、特にそれを参照して記述される。

核医学イメージングは、患者をイメージングするために放射能のソースを用いる。一般に、放射性薬剤が患者に注入される。放射性薬剤の化合物は、予測可能なレート及び特徴的なエネルギーのガンマ線減衰を受ける放射性同位元素を含む。１又は複数の放射線検出器が、放出される放射線をモニタし記録するために、患者に隣接して配置される。放射線検出器は一般に、ガンマ光子によって当てられると光を放出する特性を有する、ヨウ化ナトリウムのような大きい平坦なシンチレーションクリスタルである。閃光を検出し、シンチレーションクリスタル内のそれらの位置を特定するために、関連する回路を有する光電子増倍管が、このクリスタルの後部に取り付けられる。このような検出器は、放射性トレーサ分布の２次元画像を提供する。３次元画像を得るために、検出器が、複数の方向から、放出された放射線をモニタするように、患者の周りを回転され又はインデクスされる。検出された位置及びエネルギーのような情報に基づいて、身体内の放射性薬剤分布が、決定され、分布の画像は、循環系、選択された器官又は組織における放射性薬剤の取り込み、その他を研究するために再構成される。

標準的な心臓ＳＰＥＣＴシステムにおいて、２つのガンマカメラが、患者軸の周りを、互いに対して９０度の角度をなして回転し、それによって、１８０度の全体の角度をカバーする。これは、心臓領域の再構成を可能にするに十分なデータを提供する。今日使用されるＡｎｇｅｒカメラは、患者の完全な横断面をカバーするに十分大きくなければならない。

再構成のための減衰マップの生成を可能にするトランスミッション測定は、一般に、各々の検出器の真上にあって、各検出器から約７００ｍｍのところにある、ガドリニウム線線源を使用して、行われる。線線源は、各々のエミッションデータ取得フレームの間、検出器領域全体をカバーするように移動される。これは、カメラ領域内の小さいストリップ上のトランスミッションデータと、検出器の残りの大部分におけるエミッションデータと、の同時の測定を可能にする。

トランスミッション測定が使用される場合、検出器の小さな部分だけが使用され、それによって、十分なトランスミッションデータレートを可能にするための強い線線源を必要とする。強い線線源は、局所化された高い計数レートを生成することができるが、従来のＡｎｇｅｒカメラは、それらの計数レート制限のためこれを扱うのが困難である。更に、トランスミッション測定の使用は、より複雑で且つ高価な機械的なセットアップを必要とするとともに、線線源がカメラ全体を走査することを可能にするために、付加の時間を要求する。更に、線線源のイメージングは、カメラコリメータによるコリメーションにより、低解像度の減衰データを生じさせうる。これは、特に、低くコリメートされる高効率カメラに関する問題である。

本発明は、上述した問題その他を解決する、新しい改善されたイメージング装置及び方法を提供する。

本発明は、イメージング領域の周りに配置される複数の検出器を有する核医学イメージングシステムに向けられる。ある実施例において、検出器は、弧形のジオメトリに配置される。ある実施例において、検出器と反対側で、さまざまな異なるイメージング角度を得るためにイメージング領域の周りを回転するトランスミッション線源が、設けられることができる。核イメージングシステムは、高いエミッションデータ空間解像度とともに高感度トランスミッションデータを取得する能力を提供する。

この明細書に組み込まれ、この明細書の一部を構成する添付の図面に、本発明の実施例が示されており、上述の本発明の概説及び以下の詳細な説明とともに、本発明の原理を説明する。当業者であれば、これらの例示の実施例は、本発明を制限するものとして意味されず、単に本発明の原理を組み込んだ例を提供するだけであることが分かるであろう。

トランスミッション線源を組み込んだ新しいＳＰＥＣＴシステム及びイメージング方法が、ここに記述される。カメラ領域のより大きい部分が、トランスミッション測定のために使用されるので、ずっと高いトランスミッションレートが、記述されたシステムを使用して達成可能である。システムは、トランケーションのない平行なコリメーションを使用し、高品質の減衰マップについて、低い線源アクティビティ又は高いトランスミッションレートを可能にする。より詳しく後述されるように、システムは、２つの従来の大きい回転カメラを、固定の弧形状のガントリ上の静止位置にある多数の検出器と置き換える。かかる検出器は、データの全てを得るためにそれらの軸を中心に局所的に回転し、又は移動する弧形状のガントリ上でゆっくり移動するとともに検出器は局所的に回転する。記述は、弧形状のガントリに焦点を合わせているが、他の形状が企図されることが理解されるべきである。

図１ａ、図１ｂ及び図１ｃは、システム１０の説明的な例を示しており、８つの小さい検出器２０の機構は、検出器の各々がガントリ又は支持構造体２５の周りを動くことができ、又は軸を中心に回転可能である。検出器２０は、患者３０下の弧形状のパターンのガントリ２５上に配置され、その結果、検出器２０と、患者又は他のイメージングされる被検体との間に短い距離をもたらす。ガントリ２５は、例えば他の患者位置を可能にするように、他のやり方で患者３０に関して位置付けられることができることに注意すべきである。例えば、検出器及びガントリは、立位又は座位におけるイメージングを可能にするように配置されることもできる。更に、ガントリ及び検出器は、直接患者に露呈されることもできる。しかしながら、美学、快適さ又は技術の相乗効果の理由のために、ガントリ及び検出器は、囲まれることができ、又は他のやり方で患者の視界から隠されることができる。例えば、ある実施例において、ガントリ及び検出器は、壁又は壁様の構造体内に構築され、他の実施例においては、ガントリ及び検出器は、患者テーブル内に構築される。ガントリ及び検出器を患者テーブル４０に組み込む実施例において、図２を参照して、テーブルは、支持体を患者に提供するとともに、更に検出器の動きを隠す。他のこのような実施例もまた、本発明によって企図される。

検出器は、好適には、カドミウム−亜鉛−テルル化物（ＣＺＴ）検出器であり、これは、高いデータ読み出しレート及び高効率のトランスミッション測定可能性を可能にする。これに限らないが、他のソリッドステート検出器、従来のＮａＩに基づく検出器、又は他のシンチレータ材料及び光検出器を組み込んだ検出器を含む、他のタイプの検出器が、更に、このシステムにおいて使用されてもよい。図１ａ−図１ｃ及び図２に示される実施例は、軸（ｚ）方向が約２４ｃｍ及び軸横断方向が８ｃｍである８つの検出器を有する。検出器のサイズは、軸方向及び軸横断方向の双方において変わりうる。約２４ｃｍの軸方向の長さを有する検出器を有する実施例は、身体の心臓領域の十分なカバレージを提供する。軸横断方向における検出器の結合された幅は、３０乃至７０ｃｍであるが、全体の所望の幅は、アプリケーションに依存して変わりうる。更に、検出器の数は、３乃至約２０の間で変わることができるが、必要に応じてより多くの検出器が使用されることができる。概して、トレードオフがあり、検出器が多いほど、システムのコスト及び複雑さが増し、検出器が少ないほど、イメージングされる被検体又は患者に対する近さが劣り、従って画像品質が低減する。

患者を走査し、エミッションデータについて減衰データ及び可能性として局所化データを与えるために、トランスミッション線源５０が設けられる。トランスミッション線源５０は、いかなる数の線源であってもよく、例えば低線量Ｘ線源、ガドリニウム線線源、ファンビーム点線源又は点線源若しくは線線源の集まりでありうる。図１ａ−１ｃに示されるように、トランスミッション線源５０は、さまざまな異なるトランスミッション角度からのトランスミッションデータを提供するために、患者３０の周りを正確な動きでスウィープする。例えば、図１ａは、患者３０の真上の点線源を示している。この位置において、トランスミッション線源は、患者の軸横断幅の全体にわたってトランスミッションデータを生成する。そのように位置付けられる場合、検出器のうちの６つは、エミッションデータと同時にトランスミッションデータを取得し、残りの２つの検出器は、エミッションデータのみを取得する。トランスミッション線源５０が、患者３０の周りを移動するにつれて、異なる検出器組み合わせが、エミッションデータとともにトランスミッションデータを取得するために使用され、残りの検出器は、エミッションデータのみを取得する。図１ｂに示されるように、トランスミッション線源５０は、患者の角度のついたビューを生成するために、（図示される）元の位置から時計回りに回転される。このように位置付けられるとき、５つの検出器は、エミッションデータとともにトランスミッションデータを取得し、３つの検出器は、エミッションデータのみを取得する。図１ｃに示されるように、トランスミッション線源５０は、患者の側面ビューを生成するために、（図示されない）元の位置から反時計回りに回転される。このように位置付けられるとき、４つの検出器は、トランスミッションデータ及びエミッションデータを同時に取得し、５つの検出器は、エミッションデータを取得する。検出器の任意の数又は部分が、任意の所与の時間量又は向きについて、もっぱらトランスミッションデータのみを取得することに割り当てられる。

３次元画像再構成を要求される患者のさまざまな角度のついたビューを適応させるために、検出器２０は、内部の軸を中心に回転する。これは、図１ａ−図１ｃを比較することによって見られることができる。更に、検出器は、イメージング被検体のより完全且つ効率的なカバレージを可能にするために、ガントリ２５の弧形のパスに沿って平行移動することができる。例えば、図１ｃの検出器は、患者の十分な軸方向のカバレージを確実にするように平行移動される。システム１０は、検出器の最小限の移動量によって、イメージングされる被検体の完全なカバレージを可能にするために、回転及び平行移動における検出器の効果的な移動があるように、設計されることができる。検出器は、それが患者の周りを回転するにつれてトランスミッション線源についていくように、また、データの十分且つ効率的な取得を提供するように向きを調整するために、回転し平行移動する。

図１ａに最も良く示されるように、検出器２０の間に間隙はない。あるＳＰＥＣＴ構成は、検出器間の間隙を必要とし、さもなくば、検出器がピボット回転するにつれて、ある検出器が、別の検出器のビューに影を投じ又はビューを遮る。これは、不完全なデータを提供する。不完全なデータは、エミッションデータについては使用されうるが、トランスミッションデータにおいては非常に望ましくない。図１ｂに最も良く示されるように、検出器２０がピボット回転するときでも、検出器は、取得データにおける間隙を回避するために、互いに近いままである。いくらかの間隙が存在しうるが、それらはわずかであり無視できるほどであるべきである。間隙は、トランスミッションデータを取得している検出器とエミッションデータを取得している検出器との間に存在しうる。トランスミッション線源は、患者の周りを回転され、それによって異なるイメージング角度が生成されるので、これは、再構成に関して不完全なデータを生成しない。

上述したシステムは、トランスミッションデータについて高感度を有し、それにより高いトランスミッションマップ画像品質を可能にする容易に入れ替え可能な検出器モジュールを有するモジュラシステムを提供することが理解されるべきである。トランスミッションデータ取得のための検出器領域全体の使用は、高品質トランスミッション画像を得るための能力を一層高める。検出器配列は、非常に近接したイメージングを可能にし、それによって、患者の外側の領域が大きく回避されるので、イメージングデータを３０−４０パーセント増やす。更に、平行孔の検出器が、トランケーションの問題なしに、特別な再構成処理なしに、使用されることができる。

本発明は、１又は複数の好適な実施例を参照して記述された。明らかに、当業者であれば、変形及び変更が、この明細書を読み取り理解することにより思いつくであろう。すべてのそのような変形、組み合わせ及び変更は、それらが特許請求の範囲又はその等価物の範囲内にある限り、それらを含むことが意図される。

８つの検出器及び回転するトランスミッション線源を有するＳＰＥＣＴシステムの例示的な実施例を示す図。 ８つの検出器及び回転するトランスミッション線源を有するＳＰＥＣＴシステムの例示的な実施例を示す図。 ８つの検出器及び回転するトランスミッション線源を有するＳＰＥＣＴシステムの例示的な実施例を示す図。 ２つの異なる位置のトランスミッション点線源を示す、患者の後部からの体軸横断面図。

Claims (24)

1. エミッションデータを取得する複数の検出器と、
   弧形の支持構造体と、
   を有し、前記複数の検出器が、前記弧形の支持構造体に取り付けられており、それにより弧形のイメージング領域を生成する、核医学イメージングシステム。
2. 前記弧形の支持構造体は、前記検出器が前記イメージング領域の周りを平行移動することを可能にする回転可能なガントリである、請求項１に記載の核医学イメージングシステム。
3. 前記複数の検出器が、軸を中心に回転可能である、請求項１に記載の核医学イメージングシステム。
4. 前記複数の検出器が、前記検出器間の間隙を実質的に回避するように、互いに隣り合って位置付けられる、請求項１に記載の核医学イメージングシステム。
5. 前記イメージング領域に関して回転可能なトランスミッション線源を更に有する、請求項１に記載の核医学イメージングシステム。
6. 前記複数の検出器のうち１つ又は複数のものの実質的に検出器領域全体が、トランスミッションデータを取得する、請求項５に記載の核医学イメージングシステム。
7. 前記複数の検出器のうち第１の組は、トランスミッションデータ及びエミッションデータを取得し、前記複数の検出器のうち第２の組は、エミッションデータのみを取得する、請求項５に記載の核医学イメージングシステム。
8. 前記第１及び前記第２の組の前記検出器の数は、前記トランスミッション線源の位置に依存して変わる、請求項７に記載の核医学イメージングシステム。
9. 前記複数の検出器のうち前記第１の組は、前記第１の組における前記検出器間の間隙を実質的に回避するように、互いに隣り合って位置付けられる、請求項８に記載の核医学イメージングシステム。
10. イメージング領域の周りに弧形のジオメトリに配され、エミッションデータを取得する複数の検出器と、
    前記複数の検出器と反対側で、前記イメージング領域の周りを回転可能であるトランスミッション線源と、
    を有する核医学イメージングシステム。
11. 前記トランスミッション線源が、イメージングされる被検体の減衰マップを生成するために使用される、請求項１０に記載の核医学イメージングシステム。
12. 前記複数の検出器が、回転可能なガントリに取り付けられる、請求項１０に記載の核医学イメージングシステム。
13. 前記複数の検出器が、軸を中心に回転可能である、請求項１０に記載の核医学イメージングシステム。
14. ４乃至２０個の検出器を有する、請求項１０に記載の核医学イメージングシステム。
15. 前記複数の検出器のうち１又は複数のものの実質的に検出器領域全体が、トランスミッションデータを取得する、請求項１０に記載の核医学イメージングシステム。
16. 前記複数の検出器のうち第１の組は、トランスミッションデータ及びエミッションデータを取得し、前記複数の検出器のうち第２の組は、エミッションデータのみを取得する、請求項１０に記載の核医学イメージングシステム。
17. 前記第１及び前記第２の組の前記検出器の数は、前記トランスミッション線源の位置に依存して変わる、請求項１６に記載の核医学イメージングシステム。
18. 前記複数の検出器のうち前記第１の組は、前記第１の組における前記検出器間の間隙を実質的に回避するように、互いに隣り合って位置付けられる、請求項１６に記載の核医学イメージングシステム。
19. 前記複数の検出器が、患者テーブル又は壁様の構造体内に収容されている、請求項１０に記載の核医学イメージングシステム。
20. イメージング領域の周りに配される複数の検出器と、
    前記複数の検出器と反対側で、前記イメージング領域の周りを回転可能であるトランスミッション線源と、
    を有し、前記検出器のうち第１の組は、トランスミッションデータ及びエミッションデータを同時に取得し、前記検出器のうち第２の組は、エミッションデータのみを取得し、前記第１及び前記第２の組の前記検出器の数は、前記トランスミッション線源の位置に依存して変わる、核医学イメージングシステム。
21. 前記複数の検出器は、前記イメージング領域の周りに、弧形のジオメトリに配される、請求項２０に記載の核医学イメージングシステム。
22. 前記複数の検出器が、内部の軸を中心に回転可能であり、前記イメージング領域の周りを平行移動することが可能である、請求項２０に記載の核医学イメージングシステム。
23. 被検体をイメージングする方法であって、
    イメージング領域の周りに弧形のジオメトリに複数の検出器を配するステップと、
    トランスミッション線源を、前記複数の検出器と反対側で前記イメージング領域の周りを回転させるステップと、
    トランスミッションデータ及びエミッションデータの両方を取得するために前記検出器を使用するステップと、
    前記取得されたデータに基づいて画像を再構成するステップと、
    を含む方法。
24. 前記複数の検出器を、前記イメージング領域の周りで平行移動させるステップと、
    前記複数の検出器を、内部の軸を中心に回転させるステップと、
    を更に含む、請求項２３に記載の方法。

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