JP2010151681A

JP2010151681A - Ｐｅｔ装置

Info

Publication number: JP2010151681A
Application number: JP2008331408A
Authority: JP
Inventors: Yuji Sawanaga; 裕司澤永
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Medical Systems Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Medical Systems Corp
Priority date: 2008-12-25
Filing date: 2008-12-25
Publication date: 2010-07-08
Also published as: US8351566B2; CN101756711A; US20100166137A1; CN101756711B

Abstract

【課題】Ｘ線ＣＴでの撮像とほぼ同じ位置でＰＥＴ画像の撮像を行える、ガンマ線検出器の数を減らしたＰＥＴ装置を提供する。
【解決手段】天板００２と、回転する円筒状のガントリ００１と、ガントリ００１の内側に配置されたＸ線を照射するＸ線管２０１と、ガントリ００１のＸ線管２０１と対向する位置に配置され、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器２０２と、ガントリ００１の内側の対向する２つの領域に配置され、ポジトロン放出核種から放出されたガンマ線を検出するＰＥＴ検出器１００と、天板００２とガントリ００１とを相対的に移動させる駆動部と、Ｘ線検出器２０２での検出結果から被検体内の画像を生成するＸ線ＣＴ画像再構成部１０５と、回転するＰＥＴ検出器１００での検出結果から被検体内の画像を生成するＰＥＴ画像生成部１０４と、を備えることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、本発明は、ポジトロン核種標識薬剤から放出された一対のγ線を同時計測し、関心部位の断層像を得るためのスキャンを行うＰＥＴ装置（陽電子断層像撮像装置）に関する。さらに詳しくは、Ｘ線ＣＴ装置と複合して用いられるＰＥＴ装置に関する。

ＰＥＴ（ポジトロン・エミッション・トモグラフィー：ＰｏｓｉｔｒｏｎＥｍｍｉｓｓｉｏｎＴｏｍｏｇｒａｐｈｙ）検査は癌の早期発見のための手法として極めて有用なものであるが、ＰＥＴ画像は核種の集積、分布状態を表すものであり、それらが人体内組織のどこに存在するかを示すものではない。そこで人体内の組織の形状を求めるものとして、Ｘ線吸収係数の分布を画像化するＸ線ＣＴ検査が併用され、ＰＥＴ画像とＣＴ画像を重ね合わせて合成された融合画像を観察することにより精密な診断を行う方法が実用化されている（例えば特許文献１参照）。

寝台により水平動可能に保持された天板上に載置された被検体が通過可能な円筒状のＰＥＴガントリ（ＰＥＴ検出器）及びＣＴガントリ（ＣＴ検出器）が、天板から近い順にＣＴガントリ、ＰＥＴガントリと互いに近接して配置される。そして、天板の移動によりそれぞれのスキャン面において被検体の同一面のＰＥＴ画像およびＣＴ画像のデータが採取され、例えばコンピュータやメモリにより構成される画像処理部（図示しない）で画像処理されてＰＥＴ画像およびＣＴ画像が得られた後、それらが重ね合わせられて合成され融合画像として画像表示部に表示される。

さらに従来、ＣＴと同様の回転部と固定部で構成されたＳＰＥＣＴ（シングルフォトンエミッションコンピューテッドトモグラフィ：ＳｉｎｇｌｅＰｈｏｔｏｎＥｍｍｉｓｓｈｉｏｎＣｏｍｐｕｔｅｄＴｏｍｏｇｒａｐｈｙ）というシステムがある。このＳＰＥＣＴ装置では、ガントリを回転させ撮像を行う技術（例えば、特許文献２参照。）が提案されている。しかし、ＰＥＴとＳＰＥＣＴでは使用する薬剤が異なり、ＰＥＴの場合使用される薬剤から２つのγ線が発生するのに対し、ＳＰＥＣＴの場合使用される薬剤から発生する１つγ線の粒子のみで画像を生成する。そのため、機構としては、ＳＰＥＣＴ装置は１つの方向向かうγ線の粒子を検出すればよいので、必ずしもγ線検出器を対向する位置に配置する必要はないのに対し、ＰＥＴ装置では、１８０度対向する方向に向かう１対のγ線の粒子を検出する必要があるため、必ずγ線検出器を対向する位置に配置する必要がある。さらに、ＳＰＥＣＴはＰＥＴに比べ分解能が低く、脳の血流量などの測定には適しているが、がん発生箇所の糖代謝分布測定に使用することは困難である。

特開２００５−１２１５３０号公報特開２００６−１９２２８６号公報

しかし、特許文献１に記載された技術では、上述のようにＰＥＴ検出器とＣＴ検出器との間に一定の距離があるため、ＰＥＴ検査を行う場合には天板を寝台から大きく突き出す必要があり、天板の撓みが大きくなってしまう。この様に天板が大きく撓んだ場合、被検体の位置が撮像の中心からずれてしまうため、ＰＥＴの画質が低下し、良好な画質のＰＥＴ画像を生成することは困難である。

さらに、特許文献２に記載された技術は、ＳＰＥＣＴ装置に対応する技術であるが、ＳＰＥＣＴ装置とＰＥＴ装置とでは分解能において大きく異なり、ＰＥＴ装置で必要とされる分解能をＳＰＥＣＴ装置は有していない。そのため、特許文献２に記載された技術をそのままＰＥＴ装置で実現することは困難である。また、特許文献２においても異なるガントリにＳＰＥＣＴ検出器とＸ線ＣＴ装置が配置されているもので、それぞれの撮像において天板の撓みの差を小さくすることは困難である。

また、従来のＰＥＴ装置は、円筒状のＰＥＴガントリの内側の全周にγ線の検出器が配置されているため、コストが高くなっていた。さらに、ＰＥＴガントリの内側の全周に配置された検出器の数が非常に多いため、それらの検出器の特性を一様に管理することは比較的困難であるし、故障が発生した場合の調査にも多くの時間を費やすこととなる。

この発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、Ｘ線ＣＴでの撮像とほぼ同じ位置でＰＥＴ画像の撮像を行える、ＰＥＴ検出器（γ線検出器）の数を減らしたＰＥＴ装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、請求項１に記載のＰＥＴ装置は、ポジトロン放出核種で標識された薬剤が投与された被検体を載置する天板と、前記被検体の体軸を中心に被検体の周りで回転する円筒状のガントリと、前記ガントリの内側に配置されたＸ線を照射するＸ線照射手段と、前記ガントリの内側の前記Ｘ線照射手段と対向する位置に配置され、前記被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出手段と、前記ガントリの内側の回転中心に対向する２つの領域に配置された、前記ポジトロン放出核種から放出されたγ線を検出する２つのＰＥＴ検出手段と、前記天板と前記ガントリとを相対的に移動させる移動機構と、前記Ｘ線検出手段での検出結果から前記被検体内のＸ線ＣＴ画像を生成するＸ線ＣＴ画像生成手段と、前記ガントリの回転に応じその円周上でＰＥＴ検出手段が検出したγ線を基に前記被検体内のＰＥＴ画像を生成するＰＥＴ画像生成手段と、を備えることを特徴とするものである。

請求項１に記載のＰＥＴ装置によると、１つのガントリの内側にＸ線検出手段及びＰＥＴ検出手段が配置されるため、Ｘ線検出手段とＰＥＴ検出手段を近接して配置することが可能となり、Ｘ線ＣＴ画像の撮像時とＰＥＴ画像の撮像時とで天板の移動距離がほぼ同一になり、撮像時の天板の撓みを軽減させることが可能となる。

また、請求項１に記載のＰＥＴ装置は、ガントリ内に２つのＰＥＴ検出手段を対向する位置に有しており、該ＰＥＴ検出手段を回転させて撮像を行う構成である。これにより、ＰＥＴ検出手段が有する個々のγ線検出器の個数を減少させることができるとともに、回転により全周方向でのγ線の検出ができるため、正確なＰＥＴ画像の生成を行うことが可能となる。

〔第１の実施形態〕
以下、この発明の第１の実施形態に係るＰＥＴ装置について説明する。図１（Ａ）は本実施形態に係るＰＥＴ装置の模式的な断面図であり、図１（Ｂ）は本実施形態に係るＰＥＴ装置の模式的な側面図である。図２は本実施形態に係るＰＥＴ装置の機能を表すブロック図である。

図１（Ｂ）に示すように、本実施形態に係るＰＥＴ装置は、ガントリ００１、天板００２、及び寝台００３を有している。

寝台００３は、天板００２を長手方向に前後するように、すなわち、図１（Ｂ）の矢印Ｐで表わされる方向に移動可能に支持している。そして、寝台００３には、天板００２を矢印Ｐの方向に移動させる駆動部００４が設けられている。この駆動部００４が本発明における「移動機構」にあたる。

天板００２は、被検体を載置する部材である。被検体を載置する際には、天板００２の長手方向に被検体の頭と足を結ぶ方向を配置し、天板００２の短手方向に被検体の左右を結ぶ方向を配置する。以下の説明では、図１（Ｂ）の矢印Ｐで表わされるガントリ００１に向かう方向を「前進方向」、ガントリ００１から離れる方向を「後退方向」という。また、天板００２の長手方向の長さを表す時には「矢印Ｐ方向の長さ」又は「矢印Ｐ方向の幅」という。天板００２は、前進方向に進んだ場合、寝台００３から離れていくため、下の支えが無くなり、多少の撓みが発生する。

天板００２の長手方向にガントリ００１が設置されている。ガントリ００１は円筒形をしており、天板００２の長手方向に円筒状のガントリ００１の孔が直交するように配置されている。天板００２が前進方向に移動することにより、ガントリ００１の孔の中に天板００２が挿入される。

ガントリ００１の筒状の内側の面には図１（Ａ）に示されるように、ＰＥＴ検出器１００、Ｘ線管２０１、及びＸ線管２０１と対になるＸ線検出器２０２が配置されている。ガントリ００１は、天板００２の長手方向と平行な位置にある軸を中心に（軸は天板の乗せられた被検体の体軸と略重なるものである。）回転を行う。ガントリ００１は、Ｘ線ＣＴ画像撮像時及びＰＥＴ画像撮像時に回転をおこなう。本実施形態では、１回転につき０．５秒で回転している。ここで、本実施形態では通常のＸ線ＣＴ画像の撮像と同様の回転速度でＰＥＴ画像の撮像を行っているが、この回転はＰＥＴ画像の撮像時に３６０度全周の方向でγ線を検出することができればよく、この回転速度に特に制限はない。

ここで、以下の説明の前提として、ＰＥＴ画像の撮像は、通常Ｘ線ＣＴ画像の撮像が終了した後に行われるものであり、Ｘ線ＣＴ画像の撮像とＰＥＴ画像の撮像が同時に行われることはない。すなわち、まずガントリ００１を回転させて、天板００２を前進方向に移動させガントリ００１の孔に天板００２を挿入しながらＸ線の照射検出を行うことでＸ線ＣＴ画像の撮像を行い、次に、天板００２を後退方向へ移動した後、ガントリ００１を回転させつつ再度天板００２を前進方向へ移動させガントリ００１の孔に天板００２を再度挿入しながらγ線の検出を行うことでＰＥＴ画像の撮像を行う。

ＰＥＴ検出器１００は、図１（Ａ）のように２つの領域に分かれている。この２つの領域は後述するＸ線管２０１及びＸ線検出器２０２が配置されている円周と略同一円周上に配置されている。ここで、略同一円周上とは、ＰＥＴ検出器１００の矢印Ｐ方向の幅の中心線と、Ｘ線検出器２０２の矢印Ｐ方向の幅の中心線がほぼ一致することを表している。ここで、ＰＥＴ検出器１００及びＸ線検出器２０２の矢印Ｐ方向の幅は特に図示していないが、特に双方の幅が同一である必要はなく、矢印Ｐ方向の幅の中心線がほぼ一致するように配置すればいずれの幅が長くてもよい。このＰＥＴ検出器１００が本発明における「ＰＥＴ検出手段」にあたる。

ＰＥＴ検出器１００は、最も一般的な構成では、前述した２つの領域に多数のシンチレータアレイが配置されている。このシンチレータアレイが一つ一つのγ線検出器である。そして、ＰＥＴ検出器１００は、各シンチレータが１８０度対向する位置に対になるように配置される。ここで、ＰＥＴ検出器１００は、Ｘ線管２０１から照射されるＸ線があたらない位置に配置される。そして、ＰＥＴ検出器１００が配置される領域は、Ｘ線があたらない位置であれば、よりガントリ００１の円周方向に広い領域であるほうが好ましい。なぜなら、広い領域を確保することでより精度のよいγ線の検出が行えるからである。シンチレータアレイは、γ線を検出するシンチレータ結晶と微弱光パルスを高速かつ高感度に検出する光電子倍増管から構成されている。そして、ＰＥＴ検出器１００は、予め被検体に投与された放射線同位元素から陽電子が放出された際に放射されるγ線をシンチレータアレイで検出する。さらに、ＰＥＴ検出器１００は、検出したγ線に基づく電気信号を同時計数回路１０１へ出力する。

上述のように、ＰＥＴ画像の撮像におけるγ線の検出時にガントリ００１が回転することで、ＰＥＴ検出器１００が配置された２つの領域も被検体を中心に全周の回転を行うことになる。これにより、本実施形態に係るＰＥＴ装置のように２つの領域に分けられたＰＥＴ検出器１００においても、３６０度全周でγ線が検出されることになり、ガントリ００１の全周にＰＥＴ検出器１００が配置されている状態と等価の構成にすることができる。

角度検出部１０８は、エンコーダなどで構成されている。角度検出部１０８は、回転しているＰＥＴ検出器１００の角度をそのタイミングとともに検出している。そして、角度検出部１０８は、ＰＥＴ検出器１００の角度、及びその角度の時のタイミングを同時計数回路１０１に送信する。

同時計数回路１０１は、対向した２つのシンチレータアレイからの出力が同時かどうかを判別する。同時計数回路１０１は、同時に入ったγ線の組合せの信号を検出する。さらに、同時計数回路１０１は、角度取得手段から入力されたタイミングと検出したγ線の組み合わせのタイミングを比較し、その検出したγ線に対応するＰＥＴ検出器１００の角度（すなわち、そのγ線を検出したときのＰＥＴ検出器１００の角度）を取得する。同時計数回路１０１は検出したγ線に基づく電気信号及び各γ線を検出したときのＰＥＴ検出器１００の角度をデータ送信部１０２へ出力する。

Ｘ線管２０１は、高電圧発生部（不図示）で発生した高電圧の供給を受けてＸ線を被検体に向けて曝射する。Ｘ線管２０１から曝射されるＸ線ビームは、ファン状やコーン状のビームとなる。このＸ線管２０１が本発明における「Ｘ線照射手段」にあたる。

Ｘ線検出器２０２は、シングルスライスＣＴ装置の場合、ファン状又は直線状に例えば１０００チャンネルのＸ線検出素子を１列に並べて構成されている。また、マルチスライスＣＴ装置の場合、Ｘ線検出器２０２は、Ｘ線検出素子を互いに直交する２方向（スライス方向及びチャンネル方向を成す）それぞれにアレイ状に複数個配列され、これにより２次元のＸ線検出器を成している。Ｘ線検出器２０２は、被検体を透過したＸ線を検出する。Ｘ線検出器２０２は、検出したＸ線に基づく信号をデータ送信部１０２へ出力する。このＸ線検出器２０２が本発明における「Ｘ線検出手段」にあたる。

データ送信部１０２は、電波などを用いて被接触データ伝送を行うことが可能なデータ送信装置である。データ送信部１０２は回転するガントリ００１に取り付けられている。データ送信部１０２は、同時計数回路１０１及びＸ線検出器２０２から入力された信号を被接触データ伝送によりデータ受信部１０３に出力する。ここで、図２における点線の矢印がデータ送信部１０２からデータ受信部１０３への非接触データ伝送による信号の送信を表している。

データ受信部１０３は、データ送信部１０２と対になり、データ送信部１０２による非接触データ伝送により送られてきた信号を受信可能なデータ受信装置である。データ受信部１０３は、ガントリ００１以外の固定部分に取り付けられている。データ受信部１０３は、データ送信部１０２から受信した信号を、Ｘ線ＣＴ画像再構成部１０５に出力する。

ＰＥＴ画像再構成部１０４は、同時計数回路１０１から出力された信号をデータ受信部１０３より受信する。ＰＥＴ画像再構成部１０４は、γ線に基づく電気信号に対しそのγ線を検出したときのＰＥＴ検出器１００の角度を基に、画像再構成処理を施しＰＥＴ画像データを生成する。ＰＥＴ画像再構成部１０４は生成したＰＥＴ画像データを表示制御部１０６へ出力する。このＰＥＴ画像再構成部１０４が本発明における「ＰＥＴ画像生成手段」にあたる。また、Ｘ線検出器２０２で検出されたＣＴ値を基にＰＥＴ画像の補正を行ってもよい。

Ｘ線ＣＴ画像再構成部１０５は、Ｘ線検出器２０２から出力された信号をデータ受信部１０３より受信する。Ｘ線ＣＴ画像再構成部１０５は、受信した電気信号に対しデータ補正などの前処理を行った後に画像再構成処理を施しＸ線ＣＴ画像データを生成する。Ｘ線ＣＴ画像再構成部１０５は生成したＸ線ＣＴ画像データを表示制御部１０６へ出力する。このＸ線ＣＴ画像再構成部１０５が本発明における「Ｘ線ＣＴ画像生成手段」にあたる。

以上の説明では、画像再構成部をＰＥＴ画像再構成部１０４とＸ線ＣＴ画像再構成部１０５というそれぞれ別の画像再構成部として説明したが、両方の画像の再構成を行う１つの画像再構成部を設けてもよい。

表示制御部１０６は、ＰＥＴ画像再構成部１０４からＰＥＴ画像データを、Ｘ線ＣＴ画像再構成部１０５からＸ線ＣＴ画像データの入力を受ける。表示制御部１０６は、入力されたＰＥＴ画像データ及びＸ線ＣＴ画像データを基に表示部１０７にＰＥＴ画像及びＸ線ＣＴ画像を表示させる。この表示はＰＥＴ画像とＸ線ＣＴ画像をそれぞれ別に表示しても同時に表示してもよい。また、表示制御部１０６は、操作者からの支持を受けて、ＰＥＴ画像及びＸ線ＣＴ画像の重ね合わせの処理を行い、ＰＥＴ／ＣＴフュージョン画像を生成し、表示部１０７に該ＰＥＴ／ＣＴフュージョン画像を表示させる。この表示制御部１０６が本発明における「フュージョン手段」にあたる。

本実施形態では、なるべくＰＥＴ画像の撮像における被検体の位置とＸ線ＣＴ画像の撮像における被検体の位置とを一致させるため、ＰＥＴ検出器１００が配置された領域がＸ線検出器２０２と略同一円周上に配置した。ただし、天板００２の撓みによる位置ずれを防止するためには、実際には各撮像における被検体の位置がある程度一致していればよく、ＰＥＴ検出器１００とＸ線検出器２０２との矢印Ｐ方向の位置はある程度のずれは許容される。そのため、実際には、ＰＥＴ検出器１００とＸ線検出器２０２が同じガントリ００１の内側における矢印Ｐ方向のおおよそ同じ位置に配置されていればよく、例えばＰＥＴ検出器１００の矢印Ｐ方向の範囲とＸ線検出器２０２の天板００２の長手方向の範囲とが重なる程度であればよい。

以上で説明したように、本実施形態に係るＰＥＴ装置では、ＰＥＴ検出器及びＸ線管並びにＸ線検出器が略同一円周状に配置されている。これにより、ＰＥＴ画像の撮像及びＸ線ＣＴ画像の撮像のいずれにおいても天板の撓みがほぼ同じになり、ＰＥＴ画像の撮像及びＸ線ＣＴ画像の撮像において、被検体の位置がほぼ同じ位置で撮像を行うことが可能となる。したがって、Ｘ線ＣＴ画像とＰＥＴ画像において表示される被検体の位置がほぼ一致することになり、Ｘ線ＣＴ画像とＰＥＴ画像とを重ね合わせる際の天板の撓みによる位置ずれを解消でき、精度のよいＰＥＴ／ＣＴフュージョン画像を生成することが可能となる。これにより、本実施形態に係るＰＥＴ装置は、医師などによる癌の位置の正確な診断に寄与することが可能となる。

また、本実施形態に係るＰＥＴ装置は、ＰＥＴ検出器をガントリ内の２つの領域に配置し、ガントリを回転させながらＰＥＴ画像の撮像を行う構成である。これにより、ＰＥＴ検出器の個数を減らすことができ、コストの削減、検出器の特性を一様に管理することが容易となり、さらにＰＥＴ検出器の故障時における調査の時間短縮も可能となる。また、ガントリを回転させることで、２つの領域に分けられたＰＥＴ検出器においても、３６０度全周におけるγ線の検出が可能となり、ガントリ内部の全周にＰＥＴ検出器が配置された場合と同様の精度を有するＰＥＴ画像の生成を行うことが可能となる。さらに、１つのガントリの内部にＰＥＴ検出器とＸ線検出器を配置できるため、省スペース化を実現することが可能となる。

（Ａ）第１の実施形態に係るＰＥＴ装置の模式的な断面図、（Ｂ）第１の実施形態にかかるＰＥＴ装置の模式的な側面図第１の実施形態に係るＰＥＴ装置のブロック図

符号の説明

００１ガントリ
００２天板
００３寝台
００４駆動部
１００ＰＥＴ検出器
１０１同時計数回路
１０２データ送信部
１０３データ受信部
１０４ＰＥＴ画像再構成部
１０５Ｘ線ＣＴ画像再構成部
１０６表示制御部
１０７表示部
１０８角度検出部
２０１Ｘ線管
２０２Ｘ線検出器

Claims

ポジトロン放出核種で標識された薬剤が投与された被検体を載置する天板と、
前記被検体の体軸を中心に被検体の周りで回転する円筒状のガントリと、
前記ガントリの内側に配置されたＸ線を照射するＸ線照射手段と、
前記ガントリの内側の前記Ｘ線照射手段と対向する位置に配置され、前記被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出手段と、
前記ガントリの内側の回転中心に対向する２つの領域に配置された、前記ポジトロン放出核種から放出されたγ線を検出する２つのＰＥＴ検出手段と、
前記天板と前記ガントリとを相対的に移動させる移動機構と、
前記Ｘ線検出手段での検出結果から前記被検体内のＸ線ＣＴ画像を生成するＸ線ＣＴ画像生成手段と、
前記ガントリの回転に応じその円周上でＰＥＴ検出手段が検出したγ線を基に前記被検体内のＰＥＴ画像を生成するＰＥＴ画像生成手段と、
を備えることを特徴とするＰＥＴ装置。
前記Ｘ線検出手段と前記ＰＥＴ検出手段は、略同一円周上に配置され、かつ互いに重ならない大きさを有することを特徴とする請求項１に記載のＰＥＴ装置。
前記Ｘ線検出手段の検出したデータに基づく前記Ｘ線ＣＴ画像及び前記ＰＥＴ検出手段の検出したγ線に基づく前記ＰＥＴ画像を重ね合わせてＰＥＴ／ＣＴフュージョン画像を生成するフュージョン手段をさらに備えた事を特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＰＥＴ装置。