JP2010164489A - Ｐｅｔ装置及びｐｅｔ−ｃｔ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】不要なガンマ線の入射は制限するとともに、所望の部位からのガンマ線は感度良く収集することができるＰＥＴ装置及びＰＥＴ−ＣＴ装置を提供すること。
【解決手段】被検体Ｍ内に投与された放射性同位元素から放出されるガンマ線を検出する検出器３０と、検出器３０のガンマ線入射側に配置されたセプタ４０とを備え、セプタ４０は、遮蔽板４４によりガンマ線の検出器３０への入射方向を限定することで２Ｄ画像収集領域となる第１コリメータ部４１と、第１コリメータ部４１に対し、被検体Ｍの体軸方向に沿って所定距離だけ離間し、遮蔽板４４によりガンマ線の検出器３０への入射方向を限定することで２Ｄ画像収集領域となる第２コリメータ部４２と、第１コリメータ４１と第２コリメータ部４２との間に設けられた３Ｄ画像収集領域部４３と、検出器３０から得られた投影データを収集するデータ収集部６１と、投影データに基づいて画像を再構成する画像再構成部６２とを備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、核医学診断装置であるＰＥＴ装置及びＰＥＴ−ＣＴ装置に関し、特に不要なガンマ線の入射を低減し、効率的なデータ収集を行うものに関する。

ＰＥＴ（Positron Emission Tomography）装置及びＰＥＴ−ＣＴ装置は、ポジトロン放出性の放射性核種を用い、その消滅ガンマ線を検出して核種の分布像を撮影する核医学診断装置である。例えば被検体にポジトロン放出性の放射性核種で標識された薬剤（以下、「ＲＩ」と称する）を投与すると、特定の臓器（心臓や肝臓等）に集積する。そのとき被検者の外部に放出されてくるガンマ線を、被検体外に配置した検出器で検出してデータを収集する。消滅ガンマ線は１８０゜反対の方向に放出されるので、１対の検出器に同時に入射したことを検出し、その１対の検出器を結ぶ線上に核種が存在していることのデータを得る。このような同時計数によって収集したデータを所定のアルゴリズムで処理することにより、所定の断面での核種の濃度分布像を再構成することが可能である。

被検者外部でガンマ線を検出する検出器としてシンチレーション検出器等が用いられる。このような検出器が被検者を囲むように配置されるとともに、多数列が体軸方向に配列される。この検出器の配列平面に位置している核種からのガンマ線のうち上記の平面に平行に放出されたものがリング型に配列された検出器のいずれかに入射して検出されるので、被検体の平面（スライス面）でのデータが収集されることになり、再構成画像はこのスライス面における核種の濃度分布像ということになる。通常、この検出器リングを複数層に形成し、単に１枚のスライス面のみでなく、ある範囲において積層している複数枚のスライス面でのデータ収集及び画像再構成ができるようにしている。

ところで、このように多層検出器リングを用いてガンマ線を検出するＰＥＴ装置にあっては、同時計数を、各層ごとの２次元平面内でのみ行なう２次元収集装置と、各層の間にまたがって（つまり３次元ボリューム内で）行なう３次元収集装置とを適宜選択して行っている。

図４に示すような２次元収集装置では、他の層からのガンマ線が検出器１００に入射しないように、スライス間に遮蔽板１１０を設けたものが知られている（例えば、特許文献１，２参照）。なお、図４中Ｍは被検体、Ｈは心臓、Ｌは肝臓を示している。このように構成されていると、斜めから入射するガンマ線を遮断することで検出器に入るガンマ線を制限し、信号の数え落とし、偶発同時係数成分の発生等を低減することができる。このため、ノイズ混入が少なく、定量性が高いデータ収集が可能となる。

これに対し、図５に示すような３次元収集装置では、画像収集領域以外からのガンマ線が検出器１００入射しないように視野端に遮蔽板１２０が設けたものが知られている。
特開平０９−０３３６５９号公報 特開２００３−３０７５７０号公報

上述したＰＥＴ装置及びＰＥＴ−ＣＴ装置にあっては、次のような問題があった。すなわち、２次元収集装置では、斜めからの入射データを使わない分だけ、感度が著しく低下する。

一方、３次元収集装置では、斜めからの入射データを使うため感度は高くなるが、視野内での不要なガンマ線入射は遮断できない。例えば、心臓Ｈの画像データを収集する際に、隣接する肝臓Ｌからのガンマ線が入射し、高精度な画像を得ることができなかった。

そこで本発明は、不要なガンマ線の入射は制限するとともに、所望の部位からのガンマ線は感度良く収集することができるＰＥＴ装置及びＰＥＴ−ＣＴ装置を提供することを目的としている。

前記課題を解決し目的を達成するために、本発明のＰＥＴ装置及びＰＥＴ−ＣＴ装置は次のように構成されている。

被検体内に投与された放射性同位元素から放出されるガンマ線を検出する検出器と、この検出器のガンマ線入射側に配置されたセプタとを備え、前記セプタは、前記被検体の体軸に対し直交方向に沿って配置された複数の遮蔽板によりガンマ線の前記検出器への入射方向を限定することで２Ｄ画像収集領域となる第１コリメータ部と、前記第１コリメータ部に対し、前記被検体の体軸方向に沿って所定距離だけ離間し、前記被検体の体軸に対し直交方向に沿って配置された複数の遮蔽板によりガンマ線の前記検出器への入射方向を限定することで２Ｄ画像収集領域となる第２コリメータ部と、前記第１コリメータと前記第２コリメータ部との間に設けられた３Ｄ画像収集領域部と、前記検出器から得られた投影データを収集するデータ収集部と、前記投影データに基づいて画像を再構成する画像再構成部とを備えていることを特徴とする。

本発明によれば、不要なガンマ線の入射は制限するとともに、所望の部位からのガンマ線は感度良く収集することが可能となる。

図１は本発明の一実施の形態に係るＰＥＴ装置１０の構成を示す説明図、図２は同ＰＥＴ装置１０における使用状態を示す説明図、図３は画像再構成プロセスを示す説明図である。なお、ＰＥＴ−ＣＴ装置はＰＥＴ装置１０の一形態であるため、ここではＰＥＴ装置１０についてのみ説明する。

ＰＥＴ装置１０は、床面に設置された架台２０と、この架台２０の近傍に設置された被検者２０を載置する天板を備えた寝台装置５０と、これら架台２０及び寝台装置５０に接続された制御装置６０とを備えている。図３において、天板の長手方向（被検者２０の体軸方向）をＺ方向、Ｚ方向に直交する方向をＹ方向、Ｚ方向及びＹ方向に直交する方向をＸ方向とする。

架台２０には、トンネル部２１が設けられていて、このトンネル部２１を囲むように検出器３０が配置されている。検出器３０が配置されている。この検出器３０は、多数のガンマ線検出器を円筒側面上に２次元的に配列したものから構成されている。各ガンマ線検出器は、シンチレータと光電子増倍管とを組み合わせたものから構成されている。

検出器３０のガンマ線入力面側には、ガンマ線を遮蔽する板上の部材であるセプタ４０が設けられている。セプタ４０は、第１コリメータ部（２Ｄ画像収集領域）４１と、この第１コリメータ部４１から体軸方向に離間して第２コリメータ部（２Ｄ画像収集領域）４２が設けられ、これら第１コリメータ部４１と第２コリメータ部４２との間には、３Ｄ画像収集領域部４３が設けられている。したがって、検出器３０には、第１コリメータ部４１と第２コリメータ部４２である２Ｄ画像収集領域を介して得られた投影データと、３Ｄ画像収集領域４３を介して得られた投影データが入力される。

第１コリメータ部４１及び第２コリメータ部４２には、遮蔽板４４が体軸に対し直交する方向に並設されている。すなわち、３Ｄ画像収集領域部４３の体軸方向両端に、が第１コリメータ部４１及び第２コリメータ部４２の遮蔽板４４に相当することとなる。

寝台装置５０は床面に固定された寝台５１と、この寝台５１の上部に設けられ、架台２０のトンネル部２１内に挿入される寝台天板５２とを備えている。この寝台天板５２はトンネル部２１を貫通する方向に移動するようにされており、その上に被検者（被検体）Ｍが横たえられる。

制御装置６０は、検出器３０で検出された信号を蓄積するデータ収集部６１と、このデータ収集部６１に蓄積されたデータを画像として再構成する画像再構成部６２と、これらを連携制御する制御部６３とを備えている。

このように構成されたＰＥＴ装置１０は、次のようにして画像を作成する。ここでは、心臓Ｈを対象臓器とする。最初に被検体Ｍにポジトロン放出性の放射性核種で標識された薬剤ＲＩを投与する。次に、被検体Ｍを寝台天板５２に横たわらせる。そして、寝台装置５０を駆動し、３Ｄ画像収集領域部４３が測定対象である例えば心臓Ｈに対向する位置まで寝台天板５２を移動する。

次に、データ収集を開始する。第１コリメータ部４１及び第２コリメータ部４２に対応する部分においては、制御装置６０は２Ｄ収集モードでデータ収集する。被検者２０の放射性核種からは、陽電子消滅の際に一対(２個)のγ線がそれぞれ反対方向に放出される。この放出されたガンマ線は、遮蔽板４４によってコリメートされて、検出器３０の各層（各スライス面）には、そのスライス面から放出されたガンマ線しか入らなくなり、２Ｄ収集モードでデータ収集が行なわれる。言い換えると、２Ｄ収集モードでは、体軸方向が同一の位置（同一スライス面）に同時に入射したが１対のガンマ線を検出するように同時計数処理を行ない、体軸方向が異なる位置（異なるスライス面）でのガンマ線の同時入射はカウントしないようにする。

一方、３Ｄ画像収集領域部４３に対応する部分においては、３Ｄ収集モードでデータ収集する。被検体Ｍから放出されるガンマ線は、遮蔽板４４によってコリメートされることなく、多層スライスの層間をまたがった斜めの方向にもガンマ線が入射するようになり、３Ｄ収集モードでのデータ収集が行なわれる。言い換えると、体軸方向が異なる位置（異なるスライス面）を含めて、同時に入射したが１対のガンマ線を検出するように同時計数処理を行なう。

制御装置６０には、検出器３０からの投影データ及び撮像位置を示す画像データが送られてくる。この画像データには撮像位置で決まる収集モードの情報が付加されており、２Ｄ収集モードで収集されたものか、３Ｄ収集モードで収集されたものかの区別がなされた状態で（ＳＴ１０）、データ収集部６１に格納される（ＳＴ１０）。

データ収集が終了すると、２Ｄ収集モードで収集された画像データについては、フィルタ逆投影法、ＯＳ−ＥＭ法等の手法で再構成が行われ、断層画像（ＰＥＴ画像）を作成する。この再構成処理では、同一スライス面におけるガンマ線入射のみを考慮し、異なるスライス間をまたがった斜めの方向にもガンマ線の入射は考慮しないように処理を行なう（ＳＴ１１）。次に、３Ｄ収集モードで収集された画像がＦＯＲＥ法等によりスライス毎のデータに並び替えられ（ＳＴ１２）、その画像データにより再構成が行われる。この再構成処理では、異なるスライス間をまたがった斜めの方向にもガンマ線の入射を考慮した処理を行う（ＳＴ１３）。

次に、２Ｄ画像と３Ｄ画像とでは感度が異なるため、感度補正が行われ（ＳＴ１４）、画像の結合が行われ（ＳＴ１５）、１つの画像データとして出力される（ＳＴ１６）。

このように本実施の形態に係るＰＥＴ装置１０によれば、心臓Ｈの診断を行う場合に、肝臓Ｌから入射するガンマ線を制限しつつ、十分な感度を確保することができるため、高精度な画像を得ることができる。また、心臓Ｈ以外の部位については、従来の２Ｄ画像と同様に、信号の数え落とし、偶発同時係数成分の発生等を低減することができ、ノイズ混入が少なく、定量性が高いデータ収集が可能となる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論である。

本発明の一実施の形態に係るＰＥＴ装置の構成を示す説明図。 同ＰＥＴ装置における位置関係を示す説明図。 同ＰＥＴ装置における画像データの生成手順を示す説明図。 ＰＥＴ装置の２次元収集装置の基本原理を示す説明図。 ＰＥＴ装置の３次元収集装置の基本原理を示す説明図。

１０…ＰＥＴ装置、２０…架台、３０…検出器、４０…セプタ、４１…第１コリメータ部（２Ｄ画像収集領域）、４２…第２コリメータ部（２Ｄ画像収集領域）、４３…３Ｄ画像収集領域部、４４…遮蔽板、５０…寝台装置、６０…制御装置、６１…データ収集部、６２…画像再構成部。

Claims (4)

1. 被検体内に投与された放射性同位元素から放出されるガンマ線を検出する検出器と、
   この検出器のガンマ線入射側に配置されたセプタとを備え、
   前記セプタは、前記被検体の体軸に対し直交方向に沿って配置された複数の遮蔽板によりガンマ線の前記検出器への入射方向を限定することで２Ｄ画像収集領域となる第１コリメータ部と、
   前記第１コリメータ部に対し、前記被検体の体軸方向に沿って所定距離だけ離間し、前記被検体の体軸に対し直交方向に沿って配置された複数の遮蔽板によりガンマ線の前記検出器への入射方向を限定することで２Ｄ画像収集領域となる第２コリメータ部と、
   前記第１コリメータと前記第２コリメータ部との間に設けられた３Ｄ画像収集領域部と、
   前記検出器から得られた投影データを収集するデータ収集部と、
   前記投影データに基づいて画像を再構成する画像再構成部とを備えていることを特徴とするＰＥＴ装置。
2. 前記画像再構成部は、２Ｄ画像収集領域を介して得られた投影データと３Ｄ画像収集領域を介して得られた投影データとの感度を調整し、結合することを特徴とする請求項１に記載のＰＥＴ装置。
3. 被検体内に投与された放射性同位元素から放出されるガンマ線を検出する検出器と、
   この検出器のガンマ線入射側に配置されたセプタとを備え、
   前記セプタは、前記被検体の体軸に対し直交方向に沿って配置された複数の遮蔽板によりガンマ線の前記検出器への入射方向を限定することで２Ｄ画像収集領域となる第１コリメータ部と、
   前記第１コリメータ部に対し、前記被検体の体軸方向に沿って所定距離だけ離間し、前記被検体の体軸に対し直交方向に沿って配置された複数の遮蔽板によりガンマ線の前記検出器への入射方向を限定することで２Ｄ画像収集領域となる第２コリメータ部と、
   前記第１コリメータと前記第２コリメータ部との間に設けられた３Ｄ画像収集領域部と、
   前記検出器から得られた投影データを収集するデータ収集部と、
   前記投影データに基づいて画像を再構成する画像再構成部とを備えていることを特徴とするＰＥＴ−ＣＴ装置。
4. 前記画像再構成部は、２Ｄ画像収集領域を介して得られた投影データと３Ｄ画像収集領域を介して得られた投影データとの感度を調整し、結合することを特徴とする請求項３に記載のＰＥＴ−ＣＴ装置。

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