JP2011252855A - 核医学イメージング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＰＥＴ画像の生成時間を短縮することを課題とする。
【解決手段】ＰＥＴ装置１００は、検出器モジュール１４の時間分解能に応じて定められた画像のぼかし幅を記憶する。また、ＰＥＴ装置１００は、陽電子から放出された一対のガンマ線を検出した一組の検出器モジュール１４の空間位置と、該一組の検出器モジュール１４によって一対のガンマ線が検出された一組の検出時間とを用いて、該一組の検出器モジュール１４を結ぶＬＯＲ上に該陽電子の空間位置を推測する。そして、ＰＥＴ装置１００は、ＬＯＲ上において時間分解能に対応する空間分解能が反映されるように、推測された空間位置を中心に、ぼかし幅分の画素に画素値を割り当ててＰＥＴ画像を生成する。
【選択図】図１

Description

本発明の実施の形態は、核医学イメージング装置に関する。

従来、核医学イメージング装置として、陽電子放出コンピュータ断層撮影装置（以下、ＰＥＴ（Positron Emission computed Tomography）装置）が知られている。ＰＥＴ装置は、例えば人体内組織の機能画像を生成する。具体的には、ＰＥＴ装置による撮影においては、まず陽電子放出核種で標識された薬剤が被検体に投与される。すると、被検体内の生体組織に選択的に取り込まれた陽電子放出核種が陽電子を放出し、放出された陽電子は、電子と結合して消滅する。このとき、陽電子は、一対のガンマ線をほぼ反対方向に放出する。一方、ＰＥＴ装置は、被検体の周囲にリング状に配置された検出器を用いてガンマ線を検出し、検出結果から同時計数情報（Coincidence List）を生成する。そして、ＰＥＴ装置は、生成した同時計数情報を用いて逆投影処理による再構成を行い、ＰＥＴ画像を生成する。

ここで、近年、ＴＯＦ（Time Of Flight）機能を有するＰＥＴ装置が登場している。ＴＯＦ機能を有しないＰＥＴ装置は、一対のガンマ線を検出した一組の検出器を結ぶＬＯＲ（Line Of Response）上に等確率で陽電子が存在すると仮定して再構成を行う。これに対し、ＴＯＦ機能を有するＰＥＴ装置は、一組の検出器においてガンマ線が検出された検出時間差を用いることで、ＬＯＲ上における陽電子の空間位置を算出する。そして、ＴＯＦ機能を有するＰＥＴ装置は、算出した空間位置を加味した上で逆投影処理による再構成を行い、ＰＥＴ画像を生成する。

（社）日本画像医療システム工業会編集「医用画像・放射線機器ハンドブック」名古美術印刷株式会社 平成13年、P.190−191

しかしながら、従来技術では、逆投影処理による再構成に長時間を要する結果、ＰＥＴ画像の生成に長時間を要するという課題があった。例えば、ＰＥＴ装置による撮影後、ＰＥＴ画像が生成されるまでに、従来技術では数分間を要していた。このようなことから、ＰＥＴ画像の生成時間を短縮することが求められている。

実施の形態の核医学イメージング装置は、ぼかし幅記憶手段と、推測手段と、画像生成手段とを有する。ぼかし幅記憶手段は、放射線を検出する検出器の時間分解能に応じて定められた画像のぼかし幅を記憶する。推測手段は、陽電子から放出された一対の放射線を検出した一組の検出器の空間位置と、該一組の検出器によって一対の放射線が検出された一組の検出時間とを用いて、該一組の検出器を結ぶ線上に該陽電子の空間位置を推測する。画像生成手段は、前記一組の検出器を結ぶ線上において前記時間分解能に対応する空間分解能が反映されるように、前記推測手段によって推測された空間位置を中心に、前記ぼかし幅記憶手段によって記憶されたぼかし幅分の画素に画素値を割り当てて画像を生成する。

図１は、実施例１に係るＰＥＴ装置の構成を示すブロック図である。 図２は、実施例１に係る検出器モジュールを説明するための図である。 図３は、実施例１に係るデータ記憶部を説明するための図である。 図４は、実施例１に係る計数情報記憶部が記憶する計数情報の一例を示す図である。 図５は、実施例１に係る同時計数情報記憶部が記憶する同時計数情報の一例を示す図である。 図６は、実施例１に係る空間位置情報記憶部が記憶する空間位置情報の一例を示す図である。 図７は、実施例１に係るぼかし幅記憶部が記憶する画像のぼかし幅の一例を示す図である。 図８は、実施例１に係る画像生成部を説明するための図である。 図９は、陽電子の空間位置及び画素値の割り当てを説明するための図である。 図１０は、時間分解能とぼかし幅との関係を説明するための図である。 図１１は、生成されたＰＥＴ画像の表示を説明するための図である。 図１２は、リアルタイムにＰＥＴ画像を表示する処理手順を示すフローチャートである。 図１３は、撮影後にＰＥＴ画像を表示する処理手順を示すフローチャートである。

以下に、実施の形態に係る核医学イメージング装置の一例として、実施例１及び２に係るＰＥＴ装置１００を説明する。

実施例１に係るＰＥＴ装置１００は、逆投影処理による再構成を行うことでＰＥＴ画像を生成するのではなく、ＬＯＲ（Line Of Response）上に推測された陽電子の空間位置を中心に、検出器の時間分解能に応じて定められたぼかし幅分の画素に画素値を割り当てることで、ＰＥＴ画像を生成する。このようなことから、実施例１に係るＰＥＴ装置１００によれば、ＰＥＴ画像の生成時間を短縮することが可能になり、撮影中、ＰＥＴ画像をリアルタイムに表示することが可能になる。このような機能は、後述する画像生成部２６による処理を中心に実現される。

［実施例１に係るＰＥＴ装置１００の構成］
図１〜１１を用いて、実施例１に係るＰＥＴ装置１００の構成を説明する。図１は、実施例１に係るＰＥＴ装置１００の構成を示すブロック図である。図１に例示するように、実施例１に係るＰＥＴ装置１００は、架台装置１０と、コンソール装置２０とを有する。

架台装置１０は、陽電子から放出された一対のガンマ線を検出し、検出結果に基づいて計数情報を収集する。図１に例示するように、架台装置１０は、天板１１と、寝台１２と、寝台駆動部１３と、検出器モジュール１４と、計数情報収集部１５とを有する。なお、架台装置１０は、図１に例示するように、撮影口となる空洞を有する。

天板１１は、被検体Ｐが横臥するベッドであり、寝台１２の上に配置される。寝台駆動部１３は、後述する寝台制御部２３による制御のもと、寝台１２を移動させる。例えば、寝台駆動部１３は、寝台１２を移動させることにより、被検体Ｐを架台装置１０の撮影口内に移動させる。

検出器モジュール１４は、被検体Ｐから放出されるガンマ線を検出する。図１に例示するように、検出器モジュール１４は、架台装置１０において、被検体Ｐの周囲をリング状に取り囲むように複数配置される。

図２は、実施例１に係る検出器モジュール１４を説明するための図である。図２の（Ａ）に例示するように、検出器モジュール１４は、フォトンカウンティング（photon counting）方式、アンガー型の検出器であり、シンチレータ１４１と、光電子増倍管（ＰＭＴ（Photomultiplier Tube）とも称する）１４２と、ライトガイド１４３とを有する。なお、図２の（Ｂ）は、図２の（Ａ）に例示する矢印方向から検出器モジュール１４を観察した様子を示す。

シンチレータ１４１は、被検体Ｐから放出されて入射したガンマ線を可視光に変換し、変換した可視光（以下、シンチレーション光）を出力する。シンチレータ１４１は、例えばＮａＩ（ヨウ化ナトリウム）やＢＧＯ（ビスマス酸ジャーマネイト）等のシンチレータ結晶によって形成され、図２の（Ａ）に例示するように、２次元に配列される。また、光電子増倍管１４２は、シンチレータ１４１から出力されたシンチレーション光を増倍して電気信号に変換する。図２の（Ａ）に例示するように、光電子増倍管１４２は、複数配置される。ライトガイド１４３は、シンチレータ１４１から出力されたシンチレーション光を光電子増倍管１４２に伝達する。ライトガイド１４３は、例えば光透過性に優れたプラスチック素材等によって形成される。

なお、光電子増倍管１４２は、シンチレーション光を受光し光電子を発生させる光電陰極、発生した光電子を加速する電場を与える多段のダイノード、及び、電子の流れ出し口である陽極を有する。光電効果により光電陰極から放出された電子は、ダイノードに向って加速されてダイノードの表面に衝突し、複数の電子を叩き出す。この現象が多段のダイノードに渡って繰り返されることにより、なだれ的に電子数が増倍され、陽極での電子数は、約１００万にまで達する。かかる例では、光電子増倍管１４２の利得率は、１００万倍となる。また、なだれ現象を利用した増幅のためにダイノードと陽極との間には、通常１０００ボルト以上の電圧が印加される。

このように、検出器モジュール１４は、被検体Ｐから放出されたガンマ線をシンチレータ１４１によってシンチレーション光に変換し、変換したシンチレーション光を光電子増倍管１４２によって電気信号に変換することで、被検体Ｐから放出されたガンマ線を検出する。

図１に戻り、計数情報収集部１５は、検出器モジュール１４による検出結果に基づいて計数情報を収集する。具体的には、計数情報収集部１５は、検出器モジュール１４に入射したガンマ線の検出位置と、検出器モジュール１４に入射した時点におけるガンマ線のエネルギー値と、検出器モジュール１４に入射したガンマ線の検出時間とを、検出器モジュール１４毎に収集し、収集したこれらの計数情報を、コンソール装置２０に送信する。

まず、計数情報収集部１５は、検出器モジュール１４による検出結果から検出位置を収集するために、アンガー型位置計算処理を行う。具体的には、計数情報収集部１５は、シンチレータ１４１から出力されたシンチレーション光を同じタイミングで電気信号に変換した光電子増倍管１４２を特定する。そして、計数情報収集部１５は、特定した各光電子増倍管１４２の位置及び電気信号の強度に対応するガンマ線のエネルギー値を用いて重心の位置を演算することで、ガンマ線が入射したシンチレータ１４１の位置を示すシンチレータ番号（Ｐ）を決定する。なお、光電子増倍管１４２が位置検出型光電子増倍管である場合には、光電子増倍管１４２が検出位置の収集を行ってもよい。

また、計数情報収集部１５は、各光電子増倍管１４２によって出力された電気信号の強度を積分演算することで、検出器モジュール１４に入射したガンマ線のエネルギー値（Ｅ）を決定する。また、計数情報収集部１５は、検出器モジュール１４によってガンマ線が検出された検出時間（Ｔ）を収集する。例えば、計数情報収集部１５は、１０^−１２秒（ピコ秒）単位の精度にて検出時間（Ｔ）を収集する。なお、検出時間（Ｔ）は、絶対時刻であってもよいし、例えば撮影開始時点からの経過時間であってもよい。

このように、計数情報収集部１５は、計数情報として、シンチレータ番号（Ｐ）、エネルギー値（Ｅ）、及び検出時間（Ｔ）を収集する。

ここで、実施例１に係るＰＥＴ装置１００は、後述するように、ＰＥＴ画像の撮影中、ＰＥＴ画像をリアルタイムに生成し、生成したＰＥＴ画像をリアルタイムに表示する。このため、計数情報収集部１５は、撮影中、計数情報を収集する毎に、収集した計数情報を直ちにコンソール装置２０に送信する。

コンソール装置２０は、操作者によるＰＥＴ装置１００の操作を受け付け、ＰＥＴ画像の撮影を制御するとともに、架台装置１０によって収集された計数情報を用いてＰＥＴ画像を生成する。具体的には、コンソール装置２０は、図１に例示するように、入力部２１と、表示部２２と、寝台制御部２３と、データ記憶部２４と、同時計数情報生成部２５と、画像生成部２６と、システム制御部２７とを有する。なお、コンソール装置２０が有する各部は、内部バスを介して接続される。

入力部２１は、ＰＥＴ装置１００の操作者によって各種指示や各種設定の入力に用いられるマウスやキーボード等であり、入力された各種指示や各種設定を、システム制御部２７に転送する。表示部２２は、操作者によって参照されるモニタ等であり、システム制御部２７による制御のもと、ＰＥＴ画像を表示したり、操作者から各種指示や各種設定を受け付けるためのＧＵＩ（Graphical User Interface）を表示したりする。寝台制御部２３は、寝台駆動部１３を制御する。

データ記憶部２４は、ＰＥＴ装置１００において用いられる各種データを記憶する。図３は、実施例１に係るデータ記憶部２４を説明するための図である。図３に例示するように、データ記憶部２４は、計数情報記憶部２４ａと、同時計数情報記憶部２４ｂと、空間位置情報記憶部２４ｃと、ぼかし幅記憶部２４ｄと、ＰＥＴ画像記憶部２４ｅとを有する。なお、データ記憶部２４は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ（flash memory）等の半導体メモリ素子や、ハードディスク、光ディスク等で実現される。

計数情報記憶部２４ａは、計数情報収集部１５によって収集された検出器モジュール１４毎の計数情報を記憶する。具体的には、計数情報記憶部２４ａは、計数情報収集部１５から送信された検出器モジュール１４毎の計数情報を記憶する。また、計数情報記憶部２４ａが記憶する計数情報は、同時計数情報生成部２５による処理に利用される。なお、計数情報記憶部２４ａが記憶する計数情報は、同時計数情報生成部２５による処理に利用された後に削除されてもよいし、所定期間記憶されていてもよい。

ここで、上述したように、実施例１に係るＰＥＴ装置１００は、ＰＥＴ画像の撮影中、ＰＥＴ画像をリアルタイムに生成し、生成したＰＥＴ画像をリアルタイムに表示するものであり、計数情報収集部１５は、撮影中、計数情報を収集する毎に、収集した計数情報を直ちにコンソール装置２０に送信する。このため、計数情報記憶部２４ａは、計数情報収集部１５から逐次送信される計数情報を、逐次記憶する。

図４は、実施例１に係る計数情報記憶部２４ａが記憶する計数情報の一例を示す図である。図４に例示するように、計数情報記憶部２４ａは、検出器モジュール１４を識別するモジュールＩＤに対応付けて、シンチレータ番号（Ｐ）と、エネルギー値（Ｅ）と、検出時間（Ｔ）とを記憶する。なお、図４は、計数情報記憶部２４ａが、撮影において収集された全ての計数情報を記憶した状態を例示するが、上述したように、計数情報記憶部２４ａは、計数情報収集部１５から逐次送信される計数情報を逐次記憶するので、図４に例示する計数情報は逐次格納されることになる。

同時計数情報記憶部２４ｂは、同時計数情報生成部２５によって生成された同時計数情報を記憶する。具体的には、同時計数情報記憶部２４ｂは、同時計数情報生成部２５によって格納されることで、同時計数情報を記憶する。また、同時計数情報記憶部２４ｂが記憶する同時計数情報は、画像生成部２６による処理に利用される。なお、同時計数情報記憶部２４ｂが記憶する同時計数情報は、画像生成部２６による処理に利用された後に削除されてもよいし、所定期間記憶されていてもよい。

ここで、上述したように、計数情報収集部１５によって逐次収集された計数情報は、計数情報記憶部２４ａによって逐次記憶される。このため、後述するように、同時計数情報生成部２５もまた、同時計数情報を逐次生成し、同時計数情報記憶部２４ｂは、同時計数情報生成部２５によって逐次格納される同時計数情報を、逐次記憶する。

図５は、実施例１に係る同時計数情報記憶部２４ｂが記憶する同時計数情報の一例を示す図である。図５に例示するように、同時計数情報記憶部２４ｂは、同時計数情報が生成された順序を時系列に示すコインシデンスＮｏ．に対応付けて、計数情報の組合せを記憶する。

空間位置情報記憶部２４ｃは、後述する空間位置推測部２６ａによって推測された陽電子の空間位置情報を記憶する。具体的には、空間位置情報記憶部２４ｃは、空間位置推測部２６ａによって格納されることで、陽電子の空間位置情報を記憶する。また、空間位置情報記憶部２４ｃが記憶する空間位置情報は、後述する画素値割当部２６ｂや指定画像生成部２６ｄによる処理に利用される。なお、実施例１において、空間位置情報記憶部２４ｃが記憶する空間位置情報は、後の画像化に対応するために、一定期間記憶されることを原則とする。

ここで、上述したように、同時計数情報生成部２５によって逐次生成された同時計数情報は、同時計数情報記憶部２４ｂによって逐次記憶される。このため、後述するように、空間位置推測部２６ａもまた、空間位置を逐次推測し、空間位置情報記憶部２４ｃは、空間位置推測部２６ａによって逐次格納される空間位置情報を、逐次記憶する。

図６は、実施例１に係る空間位置情報記憶部２４ｃが記憶する空間位置情報の一例を示す図である。図６に例示するように、空間位置情報記憶部２４ｃは、同時計数情報が生成された順序を時系列に示すカウントＮｏ．に対応付けて、陽電子の空間位置と、検出時間とを記憶する。陽電子の空間位置は、例えば図６に例示するように、ｘ座標、ｙ座標、及びｚ座標の組合せで示される。

ぼかし幅記憶部２４ｄは、ＰＥＴ画像の生成に用いられる画像のぼかし幅を記憶する。具体的には、ぼかし幅記憶部２４ｄは、ＰＥＴ装置１００の操作者によって入力されることで、画像のぼかし幅を予め記憶する。また、ぼかし幅記憶部２４ｄが記憶する画像のぼかし幅は、後述する画素値割当部２６ｂによる処理に利用される。

図７は、実施例１に係るぼかし幅記憶部２４ｄが記憶する画像のぼかし幅の一例を示す図である。図７に例示するように、ぼかし幅記憶部２４ｄは、検出器モジュール１４の時間分解能に対応付けて、画像のぼかし幅を記憶する。

ここで、上述したように、検出器モジュール１４は、架台装置１０において複数配置される。このため、各検出器モジュール１４間で時間分解能が一致しないとも考えられる。この点、実施例１においては、撮影前に、公知技術によるタイミング調整（Timing Calibration）を行うことにより、全検出器モジュール１４間で時間分解能は一致すると仮定する。

ＰＥＴ画像記憶部２４ｅは、後述する画素値割当部２６ｂや指定画像生成部２６ｄによって生成されたＰＥＴ画像を記憶する。具体的には、ＰＥＴ画像記憶部２４ｅは、画素値割当部２６ｂや指定画像生成部２６ｄによって格納されることで、ＰＥＴ画像を記憶する。また、ＰＥＴ画像記憶部２４ｅが記憶するＰＥＴ画像は、システム制御部２７によって表示部２２に表示される。

図１に戻り、同時計数情報生成部２５は、計数情報収集部１５によって収集された計数情報を用いて同時計数情報を生成する。具体的には、同時計数情報生成部２５は、計数情報記憶部２４ａに逐次格納された計数情報を逐次読み出し、エネルギー値及び検出時間に基づいて、陽電子から放出された一対のガンマ線が同時に計数された計数情報の組合せを検索する。また、同時計数情報生成部２５は、検索した計数情報の組合せを同時計数情報として生成し、生成した同時計数情報を同時計数情報記憶部２４ｂに逐次格納する。

例えば、同時計数情報生成部２５は、操作者によって入力された同時計数情報生成条件に基づいて同時計数情報を生成する。同時計数情報生成条件には、エネルギーウィンドウ幅と時間ウィンドウ幅とが指定される。例えば、同時計数情報生成部２５は、エネルギーウィンドウ幅「３５０ｋｅＶ〜５５０ｋｅＶ」及び時間ウィンドウ幅「６００ピコ秒」に基づいて同時計数情報を生成する。

例えば、同時計数情報生成部２５は、計数情報記憶部２４ａを参照し、図４に例示したエネルギー値（Ｅ）及び検出時間（Ｔ）を参照する。そして、同時計数情報生成部２５は、検出時間（Ｔ）の差が時間ウィンドウ幅「６００ピコ秒」以内であり、かつ、エネルギー値（Ｅ）が共にエネルギーウィンドウ幅「３５０ｋｅＶ〜５５０ｋｅＶ」にある計数情報の組合せを、検出器モジュール１４間で検索する。そして、同時計数情報生成部２５は、同時計数生成条件を満たす組合せとして「Ｐ１１、Ｅ１１、Ｔ１１」と「Ｐ２２、Ｅ２２、Ｔ２２」との組合せを検索すると、同時計数情報として生成し、図５に例示するように、同時計数情報記憶部２４ｂに格納する。

なお、操作者は、エネルギーウィンドウ幅及び時間ウィンドウ幅以外にも、偶発同時計数を除外するためのランダム補正や、散乱したガンマ線の計数情報が同時計数情報として生成されることを除外するための散乱補正や、各検出器モジュール１４間の感度の違いを補正するための感度補正や、被検体Ｐの内部で減弱されるガンマ線のエネルギー値を補正するための減弱補正などを行なうためのパラメータも、同時計数情報生成条件に組み込むことができる。

図１に戻り、画像生成部２６を説明する。冒頭で述べたように、実施例１に係るＰＥＴ装置１００は、逆投影処理による再構成を行うことでＰＥＴ画像を生成するのではなく、ＬＯＲ上に推測された陽電子の空間位置を中心に、検出器モジュール１４の時間分解能に応じて定められたぼかし幅分の画素に画素値を割り当てることで、ＰＥＴ画像を生成する。このような機能は、画像生成部２６による処理を中心に実現される。

図８は、実施例１に係る画像生成部２６を説明するための図である。図８に例示するように、画像生成部２６は、空間位置推測部２６ａと、画素値割当部２６ｂと、画像指定受付部２６ｃと、指定画像生成部２６ｄとを有する。

空間位置推測部２６ａは、陽電子から放出された一対のガンマ線を検出した一組の検出器モジュール１４を結ぶＬＯＲ上に、陽電子の空間位置を推測する。具体的には、空間位置推測部２６ａは、同時計数情報記憶部２４ｂに逐次格納された同時計数情報を逐次読み出し、シンチレータ番号から特定される一組の検出器モジュール１４の空間位置と、一組の検出時間とを用いて、陽電子の空間位置を推測する。ここで、空間位置推測部２６ａは、ＴＯＦ機能を有し、一組の検出時間から検出時間差を算出し、算出した時間差に基づいて陽電子の空間位置を推測する。また、空間位置推測部２６ａは、空間位置を推測すると、空間位置情報を生成し、生成した空間位置情報を空間位置情報記憶部２４ｃに逐次格納する。

図９は、陽電子の空間位置及び画素値の割り当てを説明するための図である。図９の（Ａ）に例示するように、陽電子から放出された一対のガンマ線は、一組の検出器モジュール１４によって検出される。ＬＯＲは、一対のガンマ線を検出した一組の検出器モジュール１４を結ぶ線ａである。空間位置推測部２６ａは、一組の検出時間から検出時間差を算出し、算出した時間差に基づいて、陽電子の空間位置ｂを推測する。陽電子の空間位置ｂは、例えば図６に例示したように、ｘ座標、ｙ座標、及びｚ座標の組合せで示される。

なお、実施例１に係る空間位置推測部２６ａは、空間位置情報として、同時計数情報が生成された順序を時系列に示すカウントＮｏ．と、陽電子の空間位置と、検出時間との組合せを生成する。空間位置推測部２６ａは、同時計数情報記憶部２４ｂから読み出したコインシデンスＮｏ．を、空間位置情報に含まれるカウントＮｏ．とする。また、空間位置推測部２６ａは、同時計数情報記憶部２４ｂから読み出した一組の検出時間のうち、例えば早い方の検出時間や、あるいは一組の検出時間の平均値等を、空間位置情報に含まれる検出時間とする。なお、空間位置推測部２６ａは、一組の検出時間両方を空間位置情報に含まれる検出時間としてもよい。

図８に戻り、画素値割当部２６ｂは、空間位置推測部２６ａによって推測された陽電子の空間位置を中心に、ぼかし幅記憶部２４ｄに記憶されたぼかし幅分の画素に画素値を割り当てることにより、ＰＥＴ画像を生成する。こうして、一組の検出器モジュール１４を結ぶＬＯＲ上において、検出器モジュール１４の時間分解能に対応する空間分解能が反映される。

具体的には、画素値割当部２６ｂは、空間位置情報記憶部２４ｃに逐次格納された空間位置情報を逐次読み出す。また、画素値割当部２６ｂは、ぼかし幅記憶部２４ｄを参照し、検出器モジュール１４の時間分解能に対応付けて記憶されたぼかし幅を取得する。そして、画素値割当部２６ｂは、空間位置情報に含まれる空間位置を中心に、取得したぼかし幅分の画素に画素値を割り当てることによりＰＥＴ画像を生成し、生成したＰＥＴ画像をＰＥＴ画像記憶部２４ｅに逐次格納する。

図１０は、時間分解能とぼかし幅との関係を説明するための図である。仮に、ＰＥＴ装置がＴＯＦ機能を有しないとすると、ＰＥＴ装置は、ＬＯＲ上に等確率で陽電子が存在すると仮定する。これを図示したものが、図１０の（Ａ）に例示する直線ａである。一方、ＰＥＴ装置がＴＯＦ機能を有し、かつ、時間分解能が無限に良いとすると、ＰＥＴ装置は、ＬＯＲ上の１点に陽電子が存在すると推測できるはずである。これを図示したものが、図１０の（Ａ）に例示する棒グラフｂである。存在確率が１．０であることを示す。

この点、実施例１に係るＰＥＴ装置１００は、時間分解能がある程度良い場合、図１０の（Ｂ）に示すように、ＬＯＲ上に推測された陽電子の空間位置ｃを中心に、検出器モジュール１４の時間分解能に応じて定められたぼかし幅分の画素に画素値を割り当てることで、ＰＥＴ画像を生成する。ここで、ぼかし幅とは、画像のぼかし分布を図１０の（Ｂ）に例示するような山形の関数ｄであるとした場合、例えばその半値全幅（以下、ＦＷＨＭ（Full Width at Half Maximum）の値である。なお、存在確率の積分値が１．０となる。

図７を用いて例示したように、実施例１に係るぼかし幅記憶部２４ｄは、予め、検出器モジュール１４の時間分解能に対応付けて、画像のぼかし幅を記憶する。また、上述したように、実施例１においては、撮影前に公知技術によるタイミング調整を行うことにより、全検出器モジュール１４間の平均時間分解能を測定し、システム時間分解能とする。例えば、システム時間分解能は「２００ピコ秒」であると仮定すると、全コインシデンス測定の時間分解能を「２００ピコ秒」であるとする。

すると、画素値割当部２６ｂは、ぼかし幅記憶部２４ｄを参照し、例えば、検出器モジュール１４の時間分解能（ＦＷＨＭ）「２００ピコ秒」に対応付けて記憶されたぼかし幅（ＦＷＨＭ）「６０ｍｍ」を取得する。そして、画素値割当部２６ｂは、ｘ座標、ｙ座標、及びｘ座標の組合せで示される空間位置を中心に、取得したぼかし幅「６０ｍｍ」分に相当するボクセルに、画素値があることを示す「点」を割り当てることにより、ＰＥＴ画像を生成する。

例えば、図９の（Ｂ）及び（Ｃ）に例示するように、推測された空間位置を中心に、ＬＯＲ方向がぼかし幅となるように、楕円球の形状に、画素値を割り当てる。また、図９の（Ｂ）及び（Ｃ）に例示するように、空間位置の輝度が高く（濃く）、空間位置から離れるにつれて輝度が低く（薄く）なるように、画素値を割り当てる。このような処理は、逆投影処理による再構成と異なり、短時間で行うことができる。

図８に戻り、画像指定受付部２６ｃは、生成するＰＥＴ画像の条件指定を受け付ける。具体的には、画像指定受付部２６ｃは、ＰＥＴ装置１００の操作者から、生成するＰＥＴ画像の条件指定として、検出時間及び空間座標のうち少なくともいずれか一つを受け付ける。また、画像指定受付部２６ｃは、受け付けた条件指定を指定画像生成部２６ｄに送信する。

指定画像生成部２６ｄは、画像指定受付部２６ｃによって受け付けられた条件指定に基づいて、ＰＥＴ画像を生成する。具体的には、指定画像生成部２６ｄは、画像指定受付部２６ｃから条件指定を受け取ると、受け取った条件指定を用いて空間位置情報記憶部２４ｃを参照し、ＰＥＴ画像の生成に必要な空間位置情報を取得する。そして、指定画像生成部２６ｄは、取得した空間位置情報を用いてＰＥＴ画像を生成する。

例えば、指定画像生成部２６ｄは、条件指定として検出時間「ｔ_x〜ｔ_y」を受け取ると、空間位置情報記憶部２４ｃを参照し、検出時間が「ｔ_x〜ｔ_y」内である空間位置情報のみを取得する。そして、指定画像生成部２６ｄは、画素値割当部２６ｂと同様の手法によりＰＥＴ画像を生成する。すなわち、指定画像生成部２６ｄは、ぼかし幅記憶部２４ｄを参照し、検出器モジュール１４の時間分解能に対応付けて記憶されたぼかし幅を取得する。そして、指定画像生成部２６ｄは、空間位置情報に含まれる空間位置を中心に、取得したぼかし幅分の画素に画素値を割り当てることによりＰＥＴ画像を生成し、生成したＰＥＴ画像をＰＥＴ画像記憶部２４ｅに格納する。なお、条件指定として空間座標が指定された場合も同様に、指定画像生成部２６ｄは、空間位置情報記憶部２４ｃを参照し、該当する空間座標の空間位置情報のみを取得する。

このように、実施例１に係るＰＥＴ装置１００においては、画像指定受付部２６ｃが、例えば撮影後に、生成するＰＥＴ画像の条件指定を受け付け、指定画像生成部２６ｄが、受け付けた条件指定に基づいてＰＥＴ画像を新たに生成する。

言い換えると、画素値割当部２６ｂによって生成されたＰＥＴ画像は、撮影中にリアルタイムに表示されるものであったが、指定画像生成部２６ｄによって生成されるＰＥＴ画像は、主に撮影後に表示されるものである。例えば、撮影後に、医師が、関心ある時間幅のみや、関心ある画像領域のみ、あるいは関心ある時間幅及び画像領域を指定したとする。すると、指定画像生成部２６ｄは、これに対応するＰＥＴ画像を生成する。

例えば、ある撮影が１時間にわたって行われ、空間位置情報記憶部２４ｃに記憶された空間位置情報は、１時間分であったとする。このとき、医師が、撮影後に、薬剤の検定時間やタイムアクティビティカーブ（Time Activity Curve）等を検討し、ある時間帯のＰＥＴ画像のみを観察したいと考えたとする。この点、実施例１に係る空間位置情報記憶部２４ｃは、撮影中に推測された陽電子の空間位置全てと、その検査時間とを対応付けて記憶している。このため、医師がある時間帯のＰＥＴ画像のみを観察したいと事後的に考えた場合にも、実施例１に係るＰＥＴ装置１００は、該当する時間帯に対応する空間位置情報を柔軟に抽出し、所望のＰＥＴ画像を事後的に生成することができる。時間帯のみならず画像領域を指定した場合も同様である。

システム制御部２７は、架台装置１０及びコンソール装置２０を制御することによって、ＰＥＴ装置１００の全体制御を行う。例えば、システム制御部２７は、ＰＥＴ装置１００における撮影を制御する。また、例えば、システム制御部２７は、計数情報収集部１５による計数情報収集処理や、同時計数情報生成部２５による同時計数情報生成処理を制御する。また、例えば、システム制御部２７は、画像生成部２６による画像生成処理を制御する。

また、例えば、システム制御部２７は、データ記憶部２４に記憶されたＰＥＴ画像の表示処理を制御する。例えば、システム制御部２７は、画素値割当部２６ｂによってデータ記憶部２４にＰＥＴ画像が逐次格納される毎に、これを逐次読み出し、表示部２２に逐次表示する。こうして、ＰＥＴ画像の撮影中、ＰＥＴ画像がリアルタイムに表示される。また、例えば、システム制御部２７は、指定画像生成部２６ｄによってデータ記憶部２４にＰＥＴ画像が格納されると、これを読み出し、表示部２２に表示する。

図１１は、生成されたＰＥＴ画像の表示を説明するための図である。例えば、システム制御部２７は、ＰＥＴ装置１００の操作者からＰＥＴ画像の表示方向（例えば、アキシャル、コロナル、サジタルの２次元方向）の指定を受け付け、受け付けた表示方向に従って、画素値割当部２６ｂや指定画像生成部２６ｄによって生成されたＰＥＴ画像を表示部２２に表示する。例えば、システム制御部２７は、アキシャル、コロナル、サジタルの全ての表示方向で表示するとの指定を受け付けた場合には、図１１に例示するように、１画面内にアキシャル、コロナル、サジタルのＰＥＴ画像全てを表示する。

なお、同時計数情報生成部２５、画像生成部２６、及びシステム制御部２７等の各部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の集積回路、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro Processing Unit）等の電子回路によって実現される。

［実施例１に係るＰＥＴ装置１００による処理手順］
続いて、図１２及び図１３を用いて、実施例１に係るＰＥＴ装置１００による処理手順を説明する。図１２は、リアルタイムにＰＥＴ画像を表示する処理手順を示すフローチャートである。図１３は、撮影後にＰＥＴ画像を表示する処理手順を示すフローチャートである。

図１２に例示するように、実施例１に係るＰＥＴ装置１００においては、撮影が開始されると（ステップＳ１０１肯定）、計数情報収集部１５が、計数情報を逐次収集し（ステップＳ１０２）、同時計数情報生成部２５が、同時計数情報を逐次生成する（ステップＳ１０３）。

すると、空間位置推測部２６ａが、陽電子の空間位置を逐次推測し（ステップＳ１０４）、画素値割当部２６ｂが、空間位置推測部２６ａによって推測された陽電子の空間位置を中心に、ぼかし幅記憶部２４ｄに記憶されたぼかし幅分の画素に画素値を割り当てることにより、ＰＥＴ画像を逐次生成する（ステップＳ１０５）。

続いて、システム制御部２７が、画素値割当部２６ｂによって逐次生成されたＰＥＴ画像を表示部２２に逐次表示する（ステップＳ１０６）。撮影が終了するまでステップＳ１０２〜Ｓ１０６の一連の処理は繰り返され、撮影中、ＰＥＴ画像をリアルタイムに表示することが可能になる。

次に、図１３に例示するように、実施例１に係るＰＥＴ装置１００においては、撮影後に、画像指定受付部２６ｃが、時間幅の指定を受け付けると（ステップＳ２０１肯定）、指定画像生成部２６ｄが、該当する時間幅の空間位置情報を取得する（ステップＳ２０２）。

そして、指定画像生成部２６ｄが、取得した空間位置情報に含まれる空間位置を中心に、ぼかし幅記憶部２４ｄに記憶されたぼかし幅分の画素に画素値を割り当てることにより、ＰＥＴ画像を生成する（ステップＳ２０３）。続いて、システム制御部２７が、指定画像生成部２６ｄによって生成されたＰＥＴ画像を表示部２２に表示する（ステップＳ２０４）。

［実施例１の効果］
上述したように、実施例１に係るＰＥＴ装置１００は、ぼかし幅記憶部２４ｄを有する。ぼかし幅記憶部２４ｄは、ガンマ線を検出する検出器モジュール１４の時間分解能に応じて定められた画像のぼかし幅を記憶する。また、ＰＥＴ装置１００は、空間位置推測部２６ａと、画素値割当部２６ｂとを有する。空間位置推測部２６ａは、陽電子から放出された一対のガンマ線を検出した一組の検出器モジュール１４の空間位置と、該一組の検出器モジュール１４によって一対のガンマ線が検出された一組の検出時間とを用いて、該一組の検出器モジュール１４を結ぶＬＯＲ上に該陽電子の空間位置を推測する。また、画素値割当部２６ｂは、一組の検出器モジュール１４を結ぶＬＯＲ上において時間分解能に対応する空間分解能が反映されるように、空間位置推測部２６ａによって推測された空間位置を中心に、ぼかし幅記憶部２４ｄによって記憶されたぼかし幅分の画素に画素値を割り当てて画像を生成する。また、実施例１に係るＰＥＴ装置１００は、予め指定された二次元方向でＰＥＴ画像を表示部２２に表示する。

このようなことから、実施例１によれば、ＰＥＴ画像の生成時間を短縮することが可能になる。例えば、撮影と併行してリアルタイムにＰＥＴ画像を表示することが可能になり、例えば治療を行いながらＰＥＴ画像を表示することも可能になる。

また、実施例１に係るＰＥＴ装置１００は、空間位置情報記憶部２４ｃを有し、空間位置情報記憶部２４ｃは、空間位置推測部２６ａによって推測された陽電子の空間位置と、該陽電子が検出器モジュール１４によって検出された検出時間とを対応付けて記憶する。また、ＰＥＴ装置１００は、画像指定受付部２６ｃと、指定画像生成部２６ｄとを有する。画像指定受付部２６ｃは、生成対象とするＰＥＴ画像の条件指定として、空間位置及び検出時間のうち少なくともいずれか一つを受け付ける。指定画像生成部２６ｄは、画像指定受付部２６ｃによって受け付けられた条件指定を用いて空間位置情報記憶部２４ｃを参照し、ＰＥＴ画像の生成に必要な空間位置を取得し、取得した該空間位置を中心に、ぼかし幅記憶部２４ｄによって記憶されたぼかし幅分の画素に画素値を割り当てて画像を生成する。

このようなことから、実施例１によれば、例えば医師が、ある時間帯（あるいは画像領域）のＰＥＴ画像のみを観察したいと事後的に考えた場合にも、該当する時間帯（あるいは画像領域）に対応する空間位置情報を柔軟に抽出し、所望のＰＥＴ画像を事後的に生成することができる。ここにいう柔軟さは、従来のダイナミック撮像のように、撮影時に収集された時間間隔に依存するものとは異なる。すなわち、時間帯も画像領域も、任意に指定することができる。

なお、開示の技術は、上記実施例以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよいものである。

まず、上記実施例１においては、撮影前に、公知技術によるタイミング調整を行うことにより、全検出器モジュール１４間で時間分解能は一致すると仮定したが、開示の技術はこれに限られるものではない。例えば、検出器モジュール１４毎に時間分解能が異なる場合には、画像生成部２６は、検出器モジュール１４毎の時間分解能に対応するぼかし幅を用いて画像を生成すればよい。

例えば、ＰＥＴ装置１００は、撮影前にタイミング調整を行い、各検出器モジュール１４の時間分解能それぞれを測定し、記憶部に格納する。そして、画素値割当部２６ｂは、一組の検出器モジュール１４それぞれについて記憶部を参照し、時間分解能それぞれを取得すると、例えば時間分解能が低い方の値（あるいは平均値）を用いてぼかし幅記憶部２４ｄを参照する。続いて、画素値割当部２６ｂは、ぼかし幅を取得し、空間位置情報に含まれる空間位置を中心に、取得したぼかし幅分の画素に画素値を割り当てることによりＰＥＴ画像を生成する。

また、上記実施例１において、ＰＥＴ装置１００は、画像生成部２６のみを備え、逆投影処理による再構成を行わないものとして説明したが、開示の技術はこれに限られるものではない。例えば、ＰＥＴ装置１００は、逆投影処理による再構成を行う画像再構成部をさらに備え、例えば時間分解能に応じて、画像生成部２６によって画像を生成するか、あるいは画像再構成部によって画像を再構成するかを選択してもよい。例えば、時間分解能が２００ピコ秒を達成できない場合に、ＰＥＴ装置１００は、画像再構成部による再構成を選択してもよい。

また、上記実施例１において、ＰＥＴ装置１００の構成として図１を例示したが、開示の技術はこれに限られるものではない。例えば、計数情報収集部１５がコンソール装置２０側に備えられていてもよいし、反対に、同時計数情報生成部２５が架台装置１０側に備えられていてもよい。また、データ記憶部２４に記憶された各種データも、架台装置１０側に備えられていても、あるいはコンソール装置２０側に備えられていてもよい。

１００ ＰＥＴ装置
２６ 画像生成部
２６ａ 空間位置推測部
２６ｂ 画素値割当部
２６ｃ 画像指定受付部
２６ｄ 指定画像生成部

Claims (3)

1. 放射線を検出する検出器の時間分解能に応じて定められた画像のぼかし幅を記憶するぼかし幅記憶手段と、
   陽電子から放出された一対の放射線を検出した一組の検出器の空間位置と、該一組の検出器によって一対の放射線が検出された一組の検出時間とを用いて、該一組の検出器を結ぶ線上に該陽電子の空間位置を推測する推測手段と、
   前記一組の検出器を結ぶ線上において前記時間分解能に対応する空間分解能が反映されるように、前記推測手段によって推測された空間位置を中心に、前記ぼかし幅記憶手段によって記憶されたぼかし幅分の画素に画素値を割り当てて画像を生成する画像生成手段と
   を備えたことを特徴とする核医学イメージング装置。
2. 前記推測手段によって推測された陽電子の空間位置と、該陽電子が前記検出器によって検出された検出時間とを対応付けて記憶する空間位置記憶手段と、
   生成対象とする画像の条件指定として、空間位置および検出時間のうち少なくともいずれか一つを受け付ける指定受付手段と、
   前記指定受付手段によって受け付けられた条件指定を用いて前記空間位置記憶手段を参照し、画像の生成に必要な空間位置を取得し、取得した該空間位置を中心に、前記ぼかし幅記憶手段によって記憶されたぼかし幅分の画素に画素値を割り当てて画像を生成する指定画像生成手段と
   をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の核医学イメージング装置。
3. 予め指定された二次元方向で前記画像を表示部に表示する表示制御手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の核医学イメージング装置。