JP2012013716A

JP2012013716A - Ｐｅｔ装置

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Publication number: JP2012013716A
Application number: JP2011227951A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Takanezawa; 浩高根沢
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Medical Systems Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Medical Systems Corp
Priority date: 2011-10-17
Filing date: 2011-10-17
Publication date: 2012-01-19
Anticipated expiration: 2027-02-13
Also published as: JP5405548B2

Abstract

【課題】ポジトロン核種標識薬剤の減衰の影響をスキャン方法によって取り除くことで良質の画像を撮影できるＰＥＴ装置を提供する。
【解決手段】ポジトロン核種標識薬剤が投与された被検体を載置する寝台と、前記寝台との相対的な移動により前記被検体の各箇所に順次到達して、前記ポジトロン核種標識薬剤の時間経過による減衰に応じてその到達した箇所での放射線検出時間を増す検出器と、前記検出器での検出結果から前記被検体内の画像を再構成する再構成処理部とを備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、ポジトロン核種標識薬剤の減衰を加味してスキャンを行うＰＥＴ装置に関する。

ＰＥＴ（Positron Emission Tomography）装置は、放射能の存在位置を測定する装置である。ポジトロン放出核種で標識した薬剤を投与した被検体を体軸方向に全身スキャンして、その被検体内から放射されるγ線を検出し、検出結果から被検体内の画像を再構成する（例えば、「特許文献１」参照。）。

特定の臓器や組織に選択的に集まる性質を有する薬剤をポジトロン放出核種で標識して被検体に投与することで、ＰＥＴ装置により特定の臓器や組織の状態や機能を画像として再構成することができる。ポジトロン放出核種は、^１８Ｆ（半減期：１１０分）や^１５Ｏ（半減期：２分）や^１１Ｃ（半減期：２０分）や^１３Ｎ（半減期：１０分）等である。このポジトロン放出核種で標識される薬剤は、水やブドウ糖やアミノ酸等である。

被検体の全身をスキャンするには、被検体を載置する寝台と放射線を検出する検出器とを相対的に移動させる。検出器が位置した収集位置からの放射線のカウントを計数することができる。寝台と検出器との相対移動には、ステップ移動と連続移動とがある。ステップ移動は、順次収集位置に検出器を移動させ、各収集位置で共通する時間静止させる移動方法である。連続移動は、スキャン開始から終了まで一定の移動速度で静止することなく移動させる方法である。何れのスキャン方法においても、被検体のスキャン開始から全ての撮影範囲を終了するまでの間に一定の時間を要し、経過時間毎に放射線を収集している位置が異なる。

ところで、ポジトロン放出核種標識薬剤は、核種が崩壊することにより放射線を放出するため、時間の経過に伴って放射線放出量が減衰する。そのため、同量のポジトロン放出核種標識薬剤から放出される放射線を検出しても、期間の始まりと終わりとでは時間当たりの放射線のカウントが異なる。

従って、被検体の全身をスキャンするには一定の時間を要するため、たとえ始めにスキャンした収集位置と所定時間が経過した後にスキャンした収集位置とで集まっているポジトロン放出核種標識薬剤が同量となっていても、双方から得られる放射線のカウント数は異なり、画像上において異なった様相を呈してしまう。

このポジトロン放出核種標識薬剤の減衰による影響を低減させるべく、従来よりＰＥＴ装置では、ポジトロン放出核種標識薬剤の減衰による影響をソフトウェア的に画像処理して補正していた。即ち、実際に行ったスキャンでは、ポジトロン放出核種標識薬剤の減衰による影響を受けたままであるが、この後にデータを画像処理して擬似的にポジトロン放出核種標識薬剤の減衰による影響を低減させている。

この画像処理による減衰補正は、その補正精度がアルゴリズムに左右されやすく、補正箇所によってはポジトロン放出核種標識薬剤の減衰以上に補正の影響を受けてしまったり、補正箇所によってはポジトロン放出核種標識薬剤の減衰による影響をうまく低減できていなかったりして、画像を劣化させてしまう。また、この画像処理による減衰補正のアルゴリズムを複雑化すればするほど、画像処理に負荷がかかり、画像処理に長時間を要してしまう。

特開２００６−９０７５２号公報

本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、ポジトロン核種標識薬剤の減衰の影響をスキャン方法によって軽減することで良質の画像を撮影できるＰＥＴ装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様は、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寝台と、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検出器と、前記被検体と前記検出器とを相対的に移動させる移動機構と、前記検出器を前記被検体の各収集位置に順次到達させるように前記移動機構を制御すると共に、前記ポジトロン放出核種の半減期と前記移動機構の制御を関連付けてテーブルとして記憶する記憶手段と、前記ポジトロン放出核種の時間経過による減衰に応じてその到達した収集位置での放射線検出時間を前記テーブルから読み出して調整するスキャン制御部と、前記検出器での検出結果から前記被検体内の画像を再構成する再構成処理部と、を備えること、を特徴とする。

前記スキャン制御部は、到達した収集位置での放射線検出時間を、前記ポジトロン放出核種の時間経過による減衰に応じて低下した放射線の検出カウント数を補う時間に調整するようにしてもよい。

前記スキャン制御部は、前記被検体と前記検出器とを相対的なステップ移動により前記被検体の各収集位置に順次到達させるように前記移動機構を制御すると共に、各到達した収集位置での静止時間を前記ポジトロン放出核種の時間経過による減衰に応じて増すことで前記到達した収集位置での放射線検出時間を調整するようにしてもよい。

本発明によっては、ポジトロン放出核種標識薬剤の時間経過による減衰の影響を画像処理によって補正するその処理負担を低減でき、画像処理による要する時間を省く若しくは短くすることができるとともに、画像処理によって画質を劣化させることもない。

第１及び第２の実施形態に係るＰＥＴ装置の構成を示すブロック図である。第１の実施形態に係る検出器と寝台との相対移動の動作を規定するテーブルを示す模式図である。第１の実施形態に係る検出器と寝台との相対移動の動作を規定するテーブルに従ってスキャンするＰＥＴ装置の動作を示すフローチャートである。第１の実施形態に係る制御部の詳細構成を示すブロック図である。第１の実施形態に係る撮影条件入力画面を示す模式図である。第１の実施形態にかかるＰＥＴ装置の検出器と寝台との相対移動の動作を規定するテーブルの作成動作を示すフローチャートである。第１の実施形態に係るＰＥＴ装置によるスキャン態様を示すグラフである。第２の実施形態に係るＰＥＴ装置の制御部の詳細構成を示すブロック図である。第２の実施形態に係る検出器と寝台との相対移動の動作を規定するテーブルを示す模式図である。第２の実施形態に係る検出器と寝台との相対移動の動作を規定するテーブルに従ってスキャンするＰＥＴ装置の動作を示すフローチャートである。第２の実施形態に係る撮影条件入力画面を示す模式図である。第２の実施形態にかかるＰＥＴ装置のテーブルの作成動作を示すフローチャートである。第２の実施形態に係るＰＥＴ装置によるスキャン態様を示すグラフである。

以下、本発明に係るＰＥＴ装置の好適な各実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態に係るＰＥＴ装置の構成を示すブロック図である。

本実施形態に係るＰＥＴ装置１は、ガントリ２と寝台３とコンソール４とにより構成される。ガントリ２は、被検体内から放射される放射線を検出する。寝台３は、被検体が載置される。コンソール４は、撮影条件が設定され、この撮影条件に従ってガントリ２と寝台３とを制御する。また、コンソール４は、ガントリ２が検出した放射線から被検体内の画像を再構成する。

ガントリ２は、寝台３に載置された被検体が挿入可能な開口を有する。ガントリ２には、検出器２１が内包される。検出器２１は、この開口を取り囲むように開口に沿って多数リング型に配置され、さらにこの多数リング型を開口の軸に沿って多層に配列されている。検出器２１は、この開口軸に沿った配列幅の範囲内で放射線の入射を検出する。

この多数リング型に配置された検出器２１は、ポジトロン核種から放出された陽電子が近傍の自由電子と結合して消滅した際に放射される１８０°対向方向の２本のγ線を検出する。同時タイミングで検出器２１に入射したγ線を１８０°対向方向の２本のγ線とみなすことでγ線の入射方向が決定され、その方向のγ線としてカウントされる。

この検出器２１は、所謂ガンマカメラであり、シンチレータと光電子像倍管（Ｐｈｏｔｏｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒｔｕｂｅ：ＰＭＴ）で構成される。ＢＧＯ（ゲルマニウム酸ビスマス）で組成されたシンチレータは、γ線が衝突すると発光して４２０ｎｍにピークを有する光を出力する。光電子増倍管は、シンチレータが出力した光が当たると光電変換により電気信号を出力する。

ガントリ２と寝台３とは相対的に移動する。ＰＥＴ装置１には、ガントリ２又は寝台３の何れかを被検体軸方向に移動させる移動機構５が配置され、この移動機構５がガントリ２又は寝台３を被検体体軸方向に移動させることにより、ガントリ２と寝台３とが相対的に移動する。

ガントリ２と寝台３とが相対的に移動することによって、即ち被検体と寝台３とが相対的に移動することによって、被検体に設定された各放射線検出箇所の周囲に検出器２１が位置する。そして、検出器２１の配列幅の範囲内にある放射線検出箇所から放射された放射線が検出器２１に入射して検出される。

コンソール４は、入力装置４１と制御部４２とデータ収集部４３と再構成処理部４４と表示装置４５とを備える。入力装置４１と表示装置４５とは、制御部４２との信号入出力が可能に直接又は間接的に電気的に接続されている。制御部４２は、移動機構５と信号入出力が可能に直接又は間接的に電気的に接続されている。データ収集部４３は、検出器２１からの検出信号の入力が可能に直接又は間接的に電気的に接続されている。再構成処理部４４は、データ収集部４３が収集したデータの入力が可能に直接又は間接的に電気的に接続されている。表示装置４５は、再構成処理部４４で再構成された画像のデータが入力可能に直接又は電気的に接続されている。

データ収集部４３は、検出器２１が検出したγ線をカウントして投影データを収集する。このデータ収集部４３は、同一入射方向のγ線を同一のメモリにカウントし、入射方向とその方向からのγ線のカウント結果を投影データとして収集する。

再構成処理部４４は、投影データから被検体内の画像を再構成する。この再構成処理部４４は、例えばコンボリュージョン・バックポロジェクション法を行う回路で構成される。

制御部４２は、被検体Ｐ各所に放射線を収集する収集位置を設定し、その収集位置から所望のカウント数のγ線が得られるように、ガントリ２と寝台３との相対移動を制御するスキャン制御手段である。即ち、検出器２１と被検体との相対移動を制御する。所望のカウント数は、ポジトロン放出核種標識薬剤の時間経過による放射線の減衰を無視する数である。

この制御部４２は、ＬＣＤディスプレイやＣＲＴディスプレイ等の表示装置４５に撮影条件を入力させる入力画面を表示させ、キーボードやマウス等の入力装置４１から撮影条件を表す操作信号を受け取る。そして、受け取った撮影条件に従ってガントリ２と寝台３との相対移動の仕方を表すテーブルを生成し、このテーブルに従って移動機構５の駆動をコントロールする。

図２は、第１の実施形態に係る検出器２１と寝台３との相対移動の動作を規定するテーブルＴａを示す模式図である。本実施形態では、制御部４２は、検出器２１と寝台３とをステップ移動させる。ステップ移動は、被検体Ｐの全身を複数の収集位置に分割し、各収集位置に検出器２１を所定時間静止させる移動である。

制御部４２では、被検体Ｐの各位置での静止時間を規定したテーブルＴａを作成する。そして、被検体Ｐを各位置にステップ移動させて、テーブルＴａに規定した静止時間だけその放射線検出箇所での放射線検出時間を当てる。

テーブルＴａには、収集位置を表す収集位置ナンバーＮと静止時間ＳＴ_Ｎとが対応付けられて記憶されている。収集位置ナンバーＮは、検出器２１が放射線を検出する順番に各収集位置に付与される。静止時間ＳＴ_Ｎは、収集位置ナンバーＮで表される収集位置で検出器２１と寝台３とを静止させる時間を表す。

例えば、収集位置ナンバー１に対応して静止時間ＳＴ_１が記憶され、収集位置ナンバー２に対応して静止時間ＳＴ_２が記憶されたテーブルＴａを生成すると、制御部４２は、収集位置ナンバー１で表される収集位置に検出器２１がくるように移動機構５に検出器２１と寝台３とを移動させて、その収集位置でＳＴ_１だけ検出器２１と寝台３とを静止させるように移動機構５をコントロールして放射線検出時間とする。静止時間ＳＴ_１が経過すると、制御部４２は、収集位置ナンバー２で表される収集位置に検出器２１がくるように移動機構５に検出器２１と寝台３とを移動させて、その収集位置でＳＴ_２だけ検出器２１と寝台３とを静止させるように移動機構５をコントロールして放射線検出時間とする。

図３は、このテーブルＴａに従ってスキャンするＰＥＴ装置１の動作を示すフローチャートである。

ＰＥＴ装置１は、スキャン開始が入力されると（Ｓ０１）、スキャンを開始する。入力装置４１に配列されたスキャン開始の動作が割り当てられたボタンが押下されると、そのボタンの押下信号が制御部４２に入力される。制御部４２は、スキャン開始の動作が割り当てられたボタンの押下信号が入力されるとスキャンのための制御を開始する。

制御部４２は、まず収集位置ナンバーＮを「１」に初期化する（Ｓ０２）。収集位置ナンバーＮを初期下することで始めに放射線が検出される収集箇所が決定される。さらに、制御部４２は、タイマーＰＴを「０」に初期化する（Ｓ０３）。タイマーＰＴは、静止時間を計時するためのカウンタ値であり、検出器２１と寝台３とが静止した状態で放射線が検出されている時間経過を示す。

次に、制御部４２は、収集位置ナンバーＮに対応する静止時間ＳＴ_ＮをテーブルＴａから読み出す（Ｓ０４）。最初は、収集位置ナンバーＮが「１」に初期化されているため、収集位置ナンバー１に対応してテーブルＴａに記憶されている静止時間ＳＴ_１を読み出す。

静止時間ＳＴ_Ｎを読み出すと、制御部４２は、検出器２１と寝台３とを収集位置ナンバーＮに対応する収集位置へ相対移動させる（Ｓ０５）。制御部４２は、移動機構５に対して駆動信号を出力する。移動機構５は、駆動信号が出力されている間、駆動を行い、伴って検出器２１と寝台３とが相対的に移動する。検出器２１と寝台３との相対的な移動は移動機構５により検出されている。移動機構５は、モータの回転量を検出するエンコーダ等を備え、検出した値を制御部４２に出力する。制御部４２は、移動機構５から入力された値を検出器２１と寝台３との相対的な移動の結果として用い、検出器２１と寝台３との相対的な移動の結果、検出器２１が収集位置ナンバーＮで表される収集位置に達したか判断する。収集位置ナンバーＮで表される収集位置に達したと判断すると、駆動信号の出力を停止する。即ち、静止させる。

検出器２１と寝台３とを収集位置ナンバーＮに対応する収集位置へ相対移動させると、制御部４２は、タイマーＰＴのカウントアップを開始する（Ｓ０６）。即ち、収集位置ナンバーＮに対応する収集位置から放射される放射線の検出時間を計時する。

収集位置ナンバーＮに対応する収集位置で静止させている間、検出器２１はこの収集位置からの放射線を検出し、データ収集部４３は投影データを収集し、再構成処理部４４は画像の再構成処理を行う（Ｓ０７）。尚、再構成処理部４４による画像の再構成はリアルタイムでなくともよい。

制御部４２は、タイマーＰＴをカウントアップさせる毎に、タイマーＰＴが読み出した静止時間ＳＴ_Ｎ以上となっているか判断する（Ｓ０８）。この判断により、収集位置ナンバーＮで表される収集位置から放射される放射線の検出時間がＳＴ_Ｎを満たしたか否かが決定される。

判断の結果、ＰＴ≧ＳＴ_Ｎでなければ（Ｓ０８，ＮＯ）、タイマーＰＴのカウントアップを継続し（Ｓ０６）、放射線の検出と投影データの収集と再構成処理とを継続する（Ｓ０７）。一方、判断の結果、ＰＴ≧ＳＴ_Ｎであれば（Ｓ０８，Ｙｅｓ）、収集位置ナンバーＮで表される収集位置から放射される放射線の検出時間がＳＴ_Ｎを満たすように検出器２１と寝台３とが静止されたこととなり、次の収集位置のスキャンを行う。

次の収集位置のスキャンでは、制御部４２は、まず収集位置ナンバーＮをＮ＋１とすることで（Ｓ０９）、次にスキャンする収集位置を表す収集位置ナンバーＮにカウントアップし、次の収集位置を規定する。そして、この新たな収集位置ナンバーＮがテーブルＴａに存在するか検索する（Ｓ１０）。

新たな収集位置ナンバーＮがテーブルＴａに存在すれば（Ｓ１０，Ｙｅｓ）、新たな収集位置ナンバーＮ、例えば収集位置ナンバー１の次の収集位置ナンバー２に対応する収集位置のスキャンを行うべく、タイマーＰＴを０に初期化し（Ｓ０３）、新たな収集位置ナンバーＮに対応する静止時間（ＳＴ_Ｎ）を読み出し（Ｓ０４）、新たな収集位置ナンバーＮに対応する収集位置へ検出器２１を移動させ（Ｓ０５）、タイマーＰＴがＳＴ_Ｎ以上となるまで（Ｓ０８，Ｙｅｓ）、タイマーＰＴのカウントアップと（Ｓ０６）、放射線の検出（Ｓ０７）を行う。即ち、新たな収集位置ナンバーＮに対応する収集位置に検出器２１が達してからＳＴ_Ｎを満たすまでの時間、新たな収集位置ナンバーＮに対応する収集位置からの放射線を検出する。

新たな収集位置ナンバーＮがテーブルＴａに存在しなければ（Ｓ１０，Ｎｏ）、全ての収集位置をスキャンしたこととなり、ＰＥＴ装置１の動作を終了する。

図４は、このテーブルＴａを生成してテーブルＴａに従って検出器２１と寝台３との相対移動を制御する第１の実施形態に係る制御部４２の詳細構成を示すブロック図である。

この制御部４２は、表示制御部４２１と静止時間テーブル記憶部４２２と減衰率算出手段４２３と半減期テーブル４２４と時間調整手段４２５と移動コントローラ４２６とにより構成される。表示制御部４２１は、撮影条件を設定するための構成であり、静止時間テーブル記憶部４２２と減衰率算出手段４２３と半減期テーブル４２４と時間調整手段４２５とは、テーブルＴａを生成するための構成であり、移動コントローラ４２６は、テーブルＴａに従って移動機構５をコントロールするための構成である。

表示制御手段４２１は、表示装置４５にテーブルＴａを生成するための撮影条件入力画面を表示する。撮影条件入力画面のフォームは予め記憶しされている。

図５は、撮影条件入力画面を示す模式図である。この撮影条件入力画面では、撮影条件として、使用するポジトロン放出核種標識薬剤の種類と、被検体Ｐを分割して撮影する数、即ち収集位置の数ＰＮと、各収集位置での暫定の放射線検出時間ＤＴが入力される。

ポジトロン放出核種標識薬剤の種類は、プルダウンメニューによって選択可能に表示される。このプルダウンメニューに表示されるポジトロン放出核種標識薬剤は、半減期テーブル４２４に記憶されているものが表示される。

半減期テーブル４２４には、各種のポジトロン放出核種標識薬剤の種類と、その種類で表されるポジトロン放出核種標識薬剤の半減期Ｈを表す値とが対になって予め記憶されている。

また、プルダウンメニューに使用するポジトロン放出核種標識薬剤がない場合、使用するポジトロン核種放出核種標識薬剤の種類とその半減期Ｈとを入力可能としている。入力されたポジトロン核種放出核種標識薬剤の種類とその半減期Ｈとは、半減期テーブル４２４に記憶される。

静止時間テーブル記憶部４２２は、生成されたテーブルＴａを記憶する。収集位置ナンバーＮのテーブルＴａを作成する際には、収集位置ナンバーＮ−１，Ｎ−２・・・が参照される。従って、静止時間テーブル記憶部４２２には、まず撮影条件入力画面で入力された収集位置の数に応じて各収集位置につき割り振られた収集位置ナンバーＮのみが格納され、順次収集位置ナンバーＮの若い順に静止時間ＳＴ_Ｎが作成されて格納される。例えば、収集位置の数として「８」が入力されると、収集位置ナンバーＮ＝１〜Ｎ＝８までが格納される。

減衰率算出手段４２３は、各収集位置に検出器２１が到達した時点でのポジトロン放出核種標識薬剤の放射線の時間経過による減衰率Ｒを算出する。減衰率Ｒは、始期を基準に放射線を放出するポジトロン放出核種の割合を表す。この減衰率Ｒは、経過時間Ｔ_Ｎと、使用するポジトロン放出核種標識薬剤の半減期Ｈによって算出される。経過時間Ｔ_Ｎの始期は、被検体Ｐのスキャン開始時であり、最初に放射線検出が行われる収集位置ナンバー１に対応する収集位置からの放射線検出が始まった時である。経過時間Ｔ_Ｎの終期は、収集位置ナンバーＮに対応する収集位置に検出器２１が到達する時である。

経過時間Ｔ_Ｎは、その収集位置以前にスキャンする他の各収集位置での静止時間ＳＴ_Ｎの累積値である。収集位置ナンバーＮに対応する収集位置での経過時間Ｔ_Ｎは、収集位置ナンバーＮ−１、Ｎ−２、・・・に対応する各収集位置での静止時間ＳＴ_Ｎ−１、ＳＴ_Ｎ−２、・・・の全てを加算した時間である。

即ち、減衰率算出手段４２３は、以下の計算式によって経過時間Ｔ_Ｎを算出する。

但し、ＳＴ_０を「０」とし、最初にスキャンする収集位置ナンバー１に対応する収集位置に対する経過時間Ｔ_１は「０」となる。

半減期Ｈは、半減期テーブル４２４から読み出す。減衰率算出手段４２３は、撮影条件入力画面で入力されたポジトロン放出核種標識薬剤の種類に対応する半減期Ｈを半減期テーブル４２４から読み出す。

減衰率算出手段４２３は、以下の計算式によってＮ番目の収集位置に到達した時点での減衰率Ｒを算出する。

時間調整手段４２５は、Ｎ番目の収集位置での放射線検出時間、即ち収集位置ナンバーＮに対応する収集位置で検出器２１と寝台３との相対移動を静止させておく静止時間ＳＴ_Ｎを算出する。この静止時間ＳＴ_Ｎは、求めた減衰率Ｒと、撮影条件入力画面で入力された暫定の放射線検出時間ＤＴとにより算出される。

時間調整手段４２５は、以下の計算式によって静止時間ＳＴ_Ｎを算出する。

この計算式によると、最初にスキャンが行われる収集位置ナンバー１に対応する収集位置では、減衰率Ｒ＝１であり、静止時間ＳＴ_１＝ＤＴとなる。

この計算式による静止時間ＳＴ_Ｎは、最初に放射線を検出した収集位置と収集位置ナンバーＮに対応する収集位置とにおいて同量のポジトロン放出核種標識薬剤が集まっており、かつポジトロン放出核種標識薬剤の放射線の減衰がなかったとすれば、収集位置ナンバーＮに対応する収集位置で検出器２１に入射されるであろう放射線のカウントと同数のカウントを得るための時間である。

ポジトロン放出核種標識薬剤から放出される単位時間当たりの放射線の量は、最初に放射線を検出した収集位置と収集位置ナンバーＮに対応する収集位置とにおいて同量のポジトロン放出核種標識薬剤が集まっていても、収集位置ナンバーＮに対応する収集位置に検出器２１が到達したときには減衰率Ｒの割合に減少している。時間調整手段４２５では、このポジトロン放出核種標識薬剤の放射線の減衰によるカウントの減少を放射線検出時間によって補う静止時間ＳＴ_Ｎが算出される。

例えば、収集位置ナンバー１に対応する収集位置では、減衰率Ｒは「１」であり、その収集位置での静止時間ＳＴ_１は、入力された放射線検出時間ＤＴである。入力された放射線検出時間ＤＴが半減期Ｈと同時間であったとすると、収集位置ナンバー１に対応する収集位置で放射線検出時間ＤＴだけ静止し、収集位置ナンバー２に対応する収集位置に検出器２１が到達するときには経過時間Ｔ_２はＤＴとなっている。そのため、収集位置ナンバー２に対応する収集位置での同量のポジトロン放出核種標識薬剤の単位時間当たりの放射線放出は半減している。収集位置ナンバー１と収集位置ナンバー２に対応する収集位置に同量のポジトロン放出核種標識薬剤が集まっていれば、その収集位置の状態や機能を表すカウントは同数であるべきなので、収集位置ナンバー２での放射線検出時間が２倍に増加するように静止時間ＳＴ_２をＳＴ_１の２倍とする。

移動コントローラ４２６は、静止時間テーブル記憶部４２２に記憶されたテーブルＴａを読み出して、テーブルＴａに従って移動機構５をコントロールし、検出器２１と寝台３とのステップ移動と各収集位置での静止時間ＳＴ_Ｎを制御する。この移動コントローラ４２６は、収集位置ナンバーＮに対応する収集位置に検出器２１を移動させると、テーブルＴａを参照して、収集位置ナンバーＮと対になって記憶されている静止時間ＳＴ_Ｎだけ検出器２１と寝台３とを静止させる。そして、静止時間ＳＴ_Ｎが経過すると、収集位置ナンバーＮ＋１に対応する収集位置に検出器２１がくるように、検出器２１と寝台３とを移動させる。すなわち、図３に示した動作を制御する。

図６は、この第１の実施形態にかかるＰＥＴ装置のテーブルＴａの作成動作を示すフローチャートである。

まず、表示制御部４２１は、撮影条件入力画面を表示する（Ｓ２０）。ＰＥＴ装置１には、オペレータにより、入力装置４１を用いてポジトロン放出各種標識薬剤の種類が入力され（Ｓ２１）、また収集位置数ＰＮと収集位置での暫定の放射線検出時間ＤＴとが入力される（Ｓ２２）。これら撮影条件が入力されると、静止時間テーブル記憶部４２２に記憶されているテーブルＴａには、１から収集位置数ＰＮの値までの各自然数が収集位置ナンバーＮとして割り当てられて格納される。

減衰率算出手段４２３は、収集位置ナンバーＮをＮ＝１に初期化し（Ｓ２３）、また経過時間Ｔ_ＮをＴ_Ｎ＝０に初期化し（Ｓ２４）、入力されたポジトロン放出各種標識薬剤の種類と対になった半減期Ｈを半減期テーブル４２４から読み出す（Ｓ２５）。初期化は、収集位置ナンバー１の減衰率Ｒを算出するためである。

収集位置ナンバーＮを初期化し、また経過時間Ｔ_Ｎを初期化し、半減期Ｈを読み出すと、これらパラメータを用いて経過時間Ｔ_Ｎを経過したときの減衰率Ｒを算出する（Ｓ２６）。減衰率Ｒの算出では、減衰率Ｒ＝ｅｘｐ（−（ｌｎ２／半減期Ｈ）＊経過時間Ｔ_Ｎ）にこれらパラメータを当てはめて算出する。収集位置ナンバーＮと経過時間Ｔ_Ｎとが初期化された後の最初の減衰率Ｒの算出、すなわち収集位置ナンバー１に対応する収集位置での減衰率Ｒの算出では、減衰率Ｒ＝１となる。

収集位置ナンバーＮに対応する収集位置での減衰率Ｒが算出されると、時間調整手段４２５は、入力された暫定の放射線検出時間ＤＴを減衰率Ｒで減じて静止時間ＳＴ_Ｎを算出する（Ｓ２７）。収集位置ナンバー１に対応する減衰率Ｒは「１」であるので、静止時間ＳＴ_１は入力された放射線検出時間ＤＴとなる。

静止時間ＳＴ_Ｎを算出すると、時間調整手段４２５は、静止時間テーブル記憶部４２２に、テーブルＴａに格納されている収集位置ナンバーＮと静止時間ＳＴ_Ｎとを対応付けて記憶させる（Ｓ２８）。これにより、収集位置ナンバーＮに対応する収集位置での静止時間ＳＴ_Ｎが設定される。

次に、収集位置ナンバーＮをＮ＋１とし（Ｓ２９）、収集位置ナンバーＮ＞収集位置数ＰＮであるか判断する（Ｓ３０）。即ち、全ての収集位置に対して静止時間ＳＴ_Ｎが設定されたか判断する。

収集位置ナンバーＮ＞収集位置数ＰＮであると（Ｓ３０，Ｙｅｓ）、全ての収集位置に対して静止時間ＳＴ_Ｎが設定されたのでテーブルＴａの作成動作を終了する。

一方、収集位置ナンバーＮ＞収集位置数ＰＮでなければ（Ｓ３０，Ｎｏ）、新たな収集位置ナンバーＮに対応する収集位置についての静止時間ＳＴ_Ｎを算出する処理を行う。

新たな収集位置ナンバーＮに対応する収集位置についての静止時間ＳＴ_Ｎを算出する処理では、経過時間Ｔ_ＮをＴ_Ｎ＝Ｔ_Ｎ−２＋ＳＴ_Ｎ−１とした上で（Ｓ３１）、減衰率Ｒの算出（Ｓ２６）から、暫定の放射線検出時間ＤＴを新たな減衰率Ｒで減じた新たな収集位置ナンバーＮに対応する静止時間ＳＴ_Ｎの算出を得て（Ｓ２７）、収集位置ナンバーＮ＞収集位置数ＰＮであるかの判断（Ｓ３０）までのＳ２６〜Ｓ３０を行う。

収集位置数ＰＮが例えば３であれば、収集位置ナンバー１に対応する収集位置についての静止時間ＳＴ_１の算出後はＮ＞ＰＮとなっていない。従って、Ｎ＝Ｎ＋１によって収集位置ナンバーＮ＝２とし、収集位置ナンバー２について静止時間ＳＴ_２の算出を行う。このとき、Ｔ_Ｎ＝Ｔ_Ｎ−２＋ＳＴ_Ｎ−１（Ｎ＝２）によっては、Ｔ_０＝０であり、ＳＴ_１＝ＤＴであるため、Ｔ_２＝ＤＴとして減衰率Ｒを算出した上で静止時間ＳＴ_２を算出する。また、収集位置ナンバー３について静止時間ＳＴ_３の算出では、Ｔ_Ｎ＝Ｔ_Ｎ−２＋ＳＴ_Ｎ−１（Ｎ＝３）によっては、Ｔ_１＝ＤＴであるため、Ｔ_３＝ＤＴ＋ＳＴ_２として減衰率Ｒを算出した上で静止時間ＳＴ_３を算出する。

図７は、この第１の実施形態に係るＰＥＴ装置１によるスキャン態様を示すグラフである。縦軸は減衰率Ｒを示し、横軸は収集位置ナンバーＮと経過時間Ｔ_Ｎを示す。

図７に示すように、このＰＥＴ装置１によると、各収集位置ナンバーＮに対応する収集位置に到達した時点での減衰率Ｒとその収集位置での静止時間ＳＴ_Ｎとの積分値Ｌ_Ｎが、全て等しくなるように静止時間ＳＴ_Ｎが調整される。そうすると、減衰率Ｒの低下による影響が静止時間ＳＴ_Ｎを増加させることで相殺され、同量のポジトロン放出核種標識薬剤が集まっている場合に、スキャンの時間的なズレに関係のないスキャン結果を得ることができる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係るＰＥＴ装置１について説明する。このＰＥＴ装置１は、検出器２１と寝台３との相対移動を所定時間間隔ＩＴ毎に速度を変えながらも連続的に行い、途中停止はしない。また、所定時間間隔ＩＴ毎に減衰率Ｒを算出し、減衰率Ｒが減少する毎に各収集位置を通過する移動速度Ｖ_Ｎを遅くしていき、各収集位置を通過ために要する時間を増加させて放射線検出時間を増やしていく。尚、本実施形態にいう各収集位置は、所定時間間隔ＩＴよりも少ない時間で通過する範囲をいう。

図８は、この第２の実施形態に係るＰＥＴ装置１の制御部４２の詳細構成を示すブロック図である。この制御部４２では、検出器２１と寝台３との相対移動を速度変更によってコントロールする。この制御部４２は、表示制御部４２１と速度テーブル記憶部４２７と減衰率算出手段４２３と半減期テーブル４２４と速度調整手段４２８と移動コントローラ４２６とにより構成される。速度テーブル記憶部４２７は、速度調整のシーケンスを記述したテーブルＴｂを記憶する。減衰率算出手段４２３と速度調整手段４２８は、この速度調整のシーケンスを記述したテーブルＴｂを作成する。

図９は、第２の実施形態に係る検出器２１と寝台３との相対移動の動作を規定するテーブルＴｂを示す模式図である。テーブルＴｂには、所定時間間隔ナンバーＮと移動速度_Ｎとが対応付けられて記憶されている。所定時間間隔ナンバーＮは、速度が変更される時間間隔毎に付与される。移動速度_Ｎは、所定時間間隔ナンバーＮで表される順番の時間間隔での検出器２１と寝台３との相対移動速度を表す。

例えば、所定時間間隔ナンバー１に対応して移動速度Ｖ_１が記憶され、所定時間間隔ナンバー２に対応して移動速度Ｖ_２が記憶されたテーブルＴｂを生成すると、制御部４２は、所定時間間隔ナンバー１で表される時間の間、移動速度Ｖ_１で検出器２１と寝台３とを相対移動させるように移動機構５をコントロールし、所定時間間隔ナンバー２で表される時間の間、移動速度Ｖ_２で検出器２１と寝台３とを相対移動させるように移動機構５をコントロールし、検出器２１が通過する各収集位置での放射線検出時間を調整する。

移動コントローラ４２６は、速度テーブル記憶部４２７に記憶されたテーブルＴｂを読み出して、テーブルＴｂに従って移動機構５をコントロールし、検出器２１と寝台３との相対移動の速度を制御する。この移動コントローラ４２６は、所定時間間隔ナンバーＮに対応する時間になると、テーブルＴｂを参照して、移動速度_Ｎで検出器２１と寝台３とを相対移動させるように減速させる。

図１０は、このテーブルＴｂに従ってスキャンするＰＥＴ装置１の動作を示すフローチャートである。

ＰＥＴ装置１は、スキャン開始が入力されると（Ｓ４１）、スキャンを開始する。入力装置４１に配列されたスキャン開始の動作が割り当てられたボタンが押下されると、そのボタンの押下信号が制御部４２に入力される。移動コントローラ４２６は、スキャン開始の動作が割り当てられたボタンの押下信号が入力されるとスキャンのための制御を開始する。

移動コントローラ４２６は、まず所定時間間隔ナンバーＮを「１」に初期化する（Ｓ４２）。さらに、移動コントローラ４２６は、タイマーＰＴを「０」に初期化する（Ｓ４３）。タイマーＰＴは、所定時間間隔を計時するためのカウンタ値である。

次に、移動コントローラ４２６は、所定時間間隔ナンバーＮに対応する移動速度Ｖ_ＮをテーブルＴｂから読み出す（Ｓ４４）。最初は、所定時間間隔ナンバーＮが「１」に初期化されているため、所定時間間隔ナンバー１に対応してテーブルＴｂに記憶されている移動速度Ｖ_１を読み出す。

移動速度Ｖ_Ｎを読み出すと、タイマーＰＴのカウントアップを開始する（Ｓ４５）。同時に、移動コントローラ４２６は、検出器２１と寝台３とを移動速度Ｖ_Ｎで相対移動させる（Ｓ４６）。所定時間間隔ナンバーＮに対応する所定時間間隔の間、検出器２１はこの収集位置からの放射線を検出し、データ収集部４３は投影データを収集し、再構成処理部４４は画像の再構成処理を行う（Ｓ０４７）。

移動コントローラ４２６は、タイマーＰＴをカウントアップさせる毎に、タイマーＰＴが所定時間間隔ＩＴ以上となっているか判断する（Ｓ４８）。判断の結果、ＰＴ≧ＩＴでなければ（Ｓ４８，ＮＯ）、タイマーＰＴのカウントアップを継続し、移動速度Ｖ_Ｎを持続させる。即ち、Ｓ４６〜Ｓ４８を繰り返す。一方、判断の結果、ＰＴ≧ＩＴであれば（Ｓ４８，Ｙｅｓ）、所定時間間隔で通過する次の収集位置を次の移動速度Ｖ_Ｎ＋１でスキャンする。

次の収集位置のスキャンでは、移動コントローラ４２６は、まず所定時間間隔ナンバーＮをＮ＋１とし（Ｓ４９）、この新たな所定時間間隔ナンバーＮがテーブルＴｂに存在するか検索する（Ｓ５０）。

新たな所定時間間隔ナンバーＮがテーブルＴｂに存在すれば（Ｓ５０，Ｙｅｓ）、タイマーＰＴを０に初期化し（Ｓ４３）、新たな所定時間間隔ナンバーＮに対応する移動速度Ｖ_Ｎを読み出し（Ｓ４４）、タイマーＰＴがＩＴ_Ｎ以上となるまで（Ｓ４８，Ｙｅｓ）、移動速度Ｖ_Ｎで相対移動し（Ｓ４７）、所定時間間隔で通過する新たな収集位置の放射線を検出する（Ｓ４７）。

新たな所定時間間隔ナンバーＮがテーブルＴｂに存在しなければ（Ｓ５０，Ｎｏ）、全ての収集位置をスキャンしたこととなり、ＰＥＴ装置１の動作を終了する。

表示制御手段４２１は、表示装置４５にテーブルＴｂを生成するための撮影条件入力画面を表示する。図１１は、撮影条件入力画面を示す模式図である。この撮影条件入力画面では、撮影条件として、使用するポジトロン放出核種標識薬剤の種類と、移動速度Ｖ_Ｎを可変する所定時間間隔ＩＴと、暫定の移動速度ＴＶが入力される。

減衰率算出手段４２３は、所定時間間隔ナンバーＮで表される所定時間間隔に到達した時点でのポジトロン放出核種標識薬剤の放射線の時間経過による減衰率Ｒを算出する。経過時間Ｔ_Ｎの始期は、被検体Ｐのスキャン開始時である。経過時間Ｔ_Ｎの終期は、所定時間間隔ナンバーＮに対応する所定時間間隔が始まったときである。減衰率Ｒの計算式は（数２）と同様である。

速度調整手段４２８は、各収集位置での放射線検出時間、即ち所定時間間隔ナンバーＮに対応する時間間隔で検出器２１と寝台３とが相対移動する移動速度Ｖ_Ｎを算出する。この移動速度Ｖ_Ｎは、求めた減衰率Ｒと、撮影条件入力画面で入力された暫定の移動速度ＴＶとにより算出される。

速度調整手段４２８は、以下の計算式によって移動速度Ｖ_Ｎを算出する。

この計算式によると、最初の所定時間間隔ＩＴでは、減衰率Ｒ＝１であり、移動速度Ｖ_１＝ＴＶとなる。

この計算式による移動速度Ｖ_Ｎは、最初に放射線を検出した収集位置と所定時間間隔ナンバーＮに対応する時間内に通過する収集位置とにおいて同量のポジトロン放出核種標識薬剤が集まっており、かつポジトロン放出核種標識薬剤の放射線の減衰がなかったとすれば、所定時間間隔ナンバーＮに対応する時間内に通過する収集位置で検出器２１に入射されるであろう放射線のカウントと同数のカウントを得るための時間である。

速度調整手段４２８では、このポジトロン放出核種標識薬剤の放射線の減衰によるカウントの減少を収集位置を通過する移動速度Ｖ_Ｎを調整することで放射線検出時間によって補う、そのための移動速度Ｖ_Ｎが算出される。

例えば、所定時間間隔ナンバー１に対応する所定時間間隔ＩＴ内に通過する収集位置では、減衰率Ｒは「１」であり、その収集位置での移動速度Ｖ_１は、入力された移動速度ＴＶである。所定時間間隔ＩＴが半減期Ｈと同時間であったとすると、所定時間間隔ナンバー２に対応する所定時間間隔ＩＴ内に通過する収集位置に検出器２１が到達するときには経過時間Ｔ_２としてＩＴが経過している。そのため、所定時間間隔ナンバー２に対応する所定時間間隔ＩＴ内で通過する収集位置での同量のポジトロン放出核種標識薬剤の単位時間当たりの放射線放出は半減している。所定時間間隔ナンバー１と所定時間間隔ナンバー２に対応する所定時間間隔ＩＴ内で通過する各収集位置に同量のポジトロン放出核種標識薬剤が集まっていれば、その収集位置の状態や機能を表すカウントは同数であるべきなので、所定時間間隔ナンバー２に対応する所定時間間隔ＩＴの間、所定時間間隔ナンバー２に対応する所定時間間隔ＩＴ内で通過する収集位置を２倍の時間で通過して放射線検出時間を２倍に増加させるように、移動速度Ｖ_２をＴＶの半分にする。

図１２は、この第２の実施形態にかかるＰＥＴ装置のテーブルＴｂの作成動作を示すフローチャートである。

まず、表示制御部４２１は、撮影条件入力画面を表示する（Ｓ６０）。オペレータにより、入力装置４１を用いてポジトロン放出各種標識薬剤の種類が入力され（Ｓ６１）、また速度を可変させる時間間隔ＩＴと暫定の移動速度ＴＶとが入力される（Ｓ６２）。

減衰率算出手段４２３は、所定時間間隔ナンバーＮをＮ＝１に初期化し（Ｓ６３）、また経過時間Ｔ_ＮをＴ_Ｎ＝０に初期化し（Ｓ６４）、入力されたポジトロン放出各種標識薬剤の種類と対になった半減期Ｈを半減期テーブル４２４から読み出す（Ｓ６５）。

所定時間間隔ナンバーＮを初期化し、また経過時間Ｔ_Ｎを初期化し、半減期Ｈを読み出すと、これらパラメータを用いて経過時間Ｔ_Ｎを経過したときの減衰率Ｒを算出する（Ｓ６６）。減衰率Ｒの算出では、減衰率Ｒ＝ｅｘｐ（−（ｌｎ２／半減期Ｈ）＊経過時間Ｔ_Ｎ）にこれらパラメータを当てはめて算出する。

所定時間間隔ナンバーＮに対応する所定時間間隔ＩＴでの減衰率Ｒが算出されると、速度調整手段４２８は、入力された暫定の移動速度ＴＶを減衰率Ｒで乗じて移動速度Ｖ_Ｎを算出する（Ｓ６７）。

移動速度Ｖ_Ｎを算出すると、速度調整手段４２８は、速度テーブル記憶部４２７に、テーブルＴｂに格納されている所定時間間隔ナンバーＮと移動速度Ｖ_Ｎとを対応付けて記憶させる（Ｓ６８）。これにより、所定時間間隔ナンバーＮに対応する所定時間間隔ＩＴの時間内で通過する収集位置での移動速度Ｖ_Ｎが設定される。

次に、所定時間間隔ナンバーＮをＮ＋１とし（Ｓ６９）、またスキャンが終了した範囲ＳをＳ＝Ｓ＋Ｖ_Ｎ×ＩＴにより算出する（Ｓ７０）。そして、Ｓ≧全撮影範囲ＡＳであるか判断する（Ｓ７１）。即ち、全ての収集位置に対して移動速度Ｖ_Ｎが設定されたか判断する。

Ｓ≧全撮影範囲ＡＳであると（Ｓ７１，Ｙｅｓ）、全ての収集位置に対して移動速度Ｖ_Ｎが設定されたのでテーブルＴｂの作成動作を終了する。

一方、Ｓ≧全撮影範囲ＡＳでなければ（Ｓ７１，Ｎｏ）、新たな所定時間間隔ナンバーＮに対応する所定時間間隔ＩＴ内で通過する収集位置についての移動速度Ｖ_Ｎを算出する処理を行う。

新たな所定時間間隔ナンバーＮに対応する収集位置についての移動速度Ｖ_Ｎを算出する処理では、経過時間Ｔ_ＮをＴ_Ｎ＝（Ｎ−１）×ＩＴとした上で（Ｓ７１）、Ｓ６６〜Ｓ７１を行う。

全撮影範囲ＡＳが３つの所定時間間隔ＩＴで通過するとすれば、所定時間間隔ナンバー１に対応する移動速度Ｖ_Ｎの算出後はＳ≧全撮影範囲ＡＳとなっていない。従って、Ｎ＝Ｎ＋１によって所定時間間隔ナンバーＮ＝２とし、所定時間間隔ナンバー２について移動速度Ｖ_Ｎの算出を行う。このとき、Ｔ_Ｎ＝（Ｎ−１）×ＩＴ（Ｎ＝２）によっては、Ｔ_２＝ＩＴとして減衰率Ｒを算出した上で移動速度Ｖ_２を算出する。また、（所定時間間隔ナンバー３について移動速度Ｖ_３の算出では、Ｔ_３＝２×ＩＴとして減衰率Ｒを算出した上で移動速度Ｖ_３を算出する。

図１３は、この第２の実施形態に係るＰＥＴ装置１によるスキャン態様を示すグラフである。縦軸は減衰率Ｒと移動速度Ｖ_Ｎを示し、横軸は所定時間間隔ナンバーＮを示す。

図１３に示すように、このＰＥＴ装置１によると、各所定時間間隔ナンバーＮに対応する所定時間間隔ＩＴに到達した時点での減衰率Ｒとその所定時間間隔ＩＴでの移動速度Ｖ_Ｎとの積分値Ｌ_Ｎが、全て等しくなるように移動速度Ｖ_Ｎが調整される。そうすると、減衰率Ｒの低下による影響が移動速度Ｖ_Ｎを低下させて放射線検出時間を増加させることで相殺され、同量のポジトロン放出核種標識薬剤が集まっている場合に、スキャンの時間的なズレに関係のないスキャン結果を得ることができる。

このように、各実施形態のＰＥＴ装置１では、ポジトロン放出核種標識薬剤の時間経過による減衰に応じて各収集位置での検出器２１の静止時間ＳＴ_Ｎや移動速度Ｖ_Ｎを算出し、算出結果に応じて検出器２１と寝台３とを相対移動させるようにした。この結果として、検出器２１は、ポジトロン放出核種標識薬剤の時間経過による減衰に応じて各収集位置での放射線検出時間を増す。従って、この減衰の影響で低下した放射線のカウントをスキャン方法によって相殺することとなり、ポジトロン放出核種標識薬剤の時間経過による減衰の影響を画像処理によって補正するその処理負担が軽減され、画像処理による要する時間を省く若しくは少なくすることができるとともに、画像処理によって画質を劣化させることもない。

１ＰＥＴ装置
２ガントリ
２１検出器
３寝台
４コンソール
４１入力装置
４２制御部
４２１表示制御部
４２２静止時間テーブル記憶部
４２３減衰率算出手段
４２４半減期テーブル
４２５時間調整手段
４２６移動コントローラ
４２７速度テーブル記憶部
４２８速度調整手段
４３データ収集部
４４再構成処理部
５移動機構

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寝台と、
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検出器と、
前記被検体と前記検出器とを相対的に移動させる移動機構と、
前記検出器を前記被検体の各収集位置に順次到達させるように前記移動機構を制御すると共に、前記ポジトロン放出核種の半減期と前記移動機構の制御を関連付けてテーブルとして記憶する記憶手段と、
前記ポジトロン放出核種の時間経過による減衰に応じてその到達した収集位置での放射線検出時間を前記テーブルから読み出して調整するスキャン制御部と、
前記検出器での検出結果から前記被検体内の画像を再構成する再構成処理部と、
を備えること、
を特徴とするＰＥＴ装置。
前記スキャン制御部は、
到達した収集位置での放射線検出時間を、前記ポジトロン放出核種の時間経過による減衰に応じて低下した放射線の検出カウント数を補う時間に調整すること、
を特徴とする請求項１記載のＰＥＴ装置。
前記スキャン制御部は、
前記被検体と前記検出器とを相対的なステップ移動により前記被検体の各収集位置に順次到達させるように前記移動機構を制御すると共に、各到達した収集位置での静止時間を前記ポジトロン放出核種の時間経過による減衰に応じて増すことで前記到達した収集位置での放射線検出時間を調整すること、
を特徴とする請求項１記載のＰＥＴ装置。
前記スキャン制御部は、
前記ポジトロン放出核種標識薬剤の時間経過による減衰に応じた前記静止時間を、前記各収集位置について算出する時間調整手段を含むこと、
を特徴とする請求項３記載のＰＥＴ装置。