JP2013140064A - 単一光子放射断層撮影装置及び単一光子放射断層撮影プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】入力関数の測定精度を向上させること。
【解決手段】実施形態のＳＰＥＣＴ装置は、システム制御部２９と、データ収集部２５と、画像再構成部２６と、測定部２７ａとを備える。システム制御部２９は、放射線を検出する複数の検出器それぞれを複数の所定の位置に配置させる。データ収集部２５は、被検体Ｐに投与された放射線医薬品から放出される放射線を複数の検出器それぞれが検出した結果から、複数の所定の位置それぞれにおける投影データを時系列に沿って収集する。画像再構成部２６は、データ収集部２５が時系列に沿って収集した複数の所定の位置それぞれにおける投影データから、時系列に沿った複数の断層画像を再構成する。測定部２７ａは、時系列に沿った複数の断層画像から、関心領域における放射線医薬品の時系列に沿った集積量の変化を示す入力関数を測定する。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、単一光子放射断層撮影装置及び単一光子放射断層撮影プログラムに関する。

従来、ガンマカメラや、ガンマカメラタイプの単一光子放射断層撮影（ＳＰＥＣＴ：Single Photon Emission Computed Tomography）装置は、被検体の生体組織における機能診断を行なうことができる医用画像診断装置として、今日の医療現場において広く用いられている。ガンマカメラやＳＰＥＣＴ装置は、ＳＰＥＣＴ法により、被検体に投与した放射性医薬品（トレーサ：tracer）の体内分布が描出された画像（ＳＰＥＣＴ画像）を撮影する。

また、ＳＰＥＣＴ検査では、ＳＰＥＣＴ画像に対して、機能診断を行なう対象である目的臓器へのトレーサの入力関数及び目的臓器内でのトレーサの集積状態を情報として与えることで、目的臓器の機能パラメータ（例えば、血流量、神経細胞の密度等）を算出することも行なわれている。

入力関数は、目的臓器へトレーサを供給する臓器（例えば、大動脈や頚動脈等）におけるトレーサ量の時系列に沿った変化を示す情報である。入力関数の測定は、１つの検出器を用いて、固定した１方向からの撮影により行なわれている。また、入力関数測定用の撮影では、時間経過にともなうトレーサの分布変化を捉えるために、一定時間間隔ごとの画像撮影が行なわれる。すなわち、入力関数測定用の撮影では、撮影対象部位のデータを時系列に沿って連続収集するダイナミック収集が行なわれる。しかし、従来の１方向撮影の場合、撮影対象部分に集積したトレーサとともに、撮影対象部分以外に集積したトレーサが重複したデータが収集されるため、入力関数には、測定誤差が生じる。

特開２００５−１９５４０７号公報

本発明が解決しようとする課題は、入力関数の測定精度を向上させることができる単一光子放射断層撮影装置及び単一光子放射断層撮影プログラムを提供することである。

実施形態の単一光子放射断層撮影装置は、制御部と、収集部と、再構成部と、測定部とを備える。制御部は、放射線を検出する複数の検出器それぞれを複数の所定の位置に配置させる。収集部は、被検体に投与された放射線医薬品から放出される放射線を前記複数の検出器それぞれが検出した結果から、前記複数の所定の位置それぞれにおける投影データを時系列に沿って収集する。再構成部は、前記収集部が時系列に沿って収集した前記複数の所定の位置それぞれにおける投影データから、時系列に沿った複数の断層画像を再構成する。測定部は、前記時系列に沿った複数の断層画像から、関心領域における前記放射線医薬品の時系列に沿った集積量の変化を示す入力関数を測定する。

図１は、本実施形態に係るＳＰＥＣＴ装置の構成例を説明するための図である。 図２は、機能パラメータ算出用撮影のワークフロー例を説明するための図である。 図３は、従来の測定用撮影で測定される入力関数を説明するための図（１）である。 図４は、従来の測定用撮影で測定される入力関数を説明するための図（２）である。 図５は、本実施形態の測定用撮影におけるガンマカメラの配置例を説明するための図である。 図６は、２方向投影データから再構成されるＳＰＥＣＴ画像の一例を示す図である。 図７は、本実施形態における本撮影の一例を説明するための図である。 図８は、本実施形態の変形例を説明するための図（１）である。 図９は、本実施形態の変形例を説明するための図（２）である。 図１０は、本実施形態に係るＳＰＥＣＴ装置の処理の一例を説明するためのフローチャートである。 図１１は、本実施形態の効果を説明するための図（１）である。 図１２は、本実施形態の効果を説明するための図（２）である。

以下、添付図面を参照して、単一光子放射断層撮影装置の実施形態を詳細に説明する。以下では、単一光子放射断層撮影（ＳＰＥＣＴ：Single Photon Emission Computed Tomography）装置を、ＳＰＥＣＴ装置と省略して記載する。なお、本実施形態は、単一光子放射断層撮影を行なうガンマカメラに適用される場合であっても良い。

（実施形態）
まず、本実施形態に係るＳＰＥＣＴ装置の構成について説明する。図１は、本実施形態に係るＳＰＥＣＴ装置の構成例を説明するための図である。図１に示すように、本実施形態に係るＳＰＥＣＴ装置は、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、被検体Ｐに投与され、被検体Ｐの生体組織に選択的に取り込まれた放射性医薬品から放射される放射線（ガンマ線）を検出し、投影データを収集する装置であり、天板１１と、寝台１２と、寝台駆動部１３とを有する。また、本実施形態に係る架台装置１０は、図１に示すように、ガンマカメラ１４ａ及びカメラ駆動部１５ａと、ガンマカメラ１４ｂ及びカメラ駆動部１５ｂとを有する。なお、架台装置１０は、図１に示すように、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の制御のもと、寝台１２を移動することにより、被検体Ｐを架台装置１０の撮影口内に移動させる。

ガンマカメラ１４ａ及びガンマカメラ１４ｂは、被検体Ｐの生体組織に選択的に取り込まれた放射性医薬品（トレーサ）の核種（ＲＩ：Radio Isotope）から放射されるガンマ線を検出する検出器である。すなわち、本実施形態に係る架台装置１０は、ガンマ線を検出する検出器としてのガンマカメラを２つ有する。

具体的には、ガンマカメラ１４ａ及びガンマカメラ１４ｂそれぞれは、放射性医薬品（トレーサ）から放出されたガンマ線の強度分布を２次元的に検出する。そして、ガンマカメラ１４ａ及びガンマカメラ１４ｂそれぞれは、検出した２次元ガンマ線強度分布データを、例えば、増幅処理、Ａ／Ｄ変換処理することで投影データを生成し、生成した投影データを後述するデータ収集部２５に送信する。例えば、ガンマカメラ１４ａ及びガンマカメラ１４ｂそれぞれは、シンチレータと、光電子倍増管（ＰＭＴ：Photomultiplier Tube）とを有するフォトンカウンティング方式の放射線検出器である。シンチレータは、ガンマ線を紫外領域にピークを持つ光に変換する。ＰＭＴは、シンチレータからの発光を増倍して電気信号に変換する。

また、ガンマカメラ１４ａ及びガンマカメラ１４ｂそれぞれには、入射方向を制限するコリメータが取り付けられている。ガンマカメラ１４ａ及びガンマカメラ１４ｂそれぞれは、コリメータにより制限された入射方向で入射したガンマ線を検出する。

カメラ駆動部１５ａ及びカメラ駆動部１５ｂそれぞれは、後述するカメラ制御部２４の制御のもと、ガンマカメラ１４ａ及びガンマカメラ１４ｂそれぞれを移動させる装置である。例えば、カメラ駆動部１５ａは、ガンマカメラ１４ａを架台装置１０の撮影口内に沿って所定の位置まで移動する。また、例えば、カメラ駆動部１５ｂは、ガンマカメラ１４ｂを架台装置１０の撮影口内に沿って所定の位置まで移動する。これにより、ガンマカメラ１４ａ及びガンマカメラ１４ｂそれぞれは、所定の１方向の投影データを生成する。

また、カメラ駆動部１５ａ及びカメラ駆動部１５ｂは、ガンマカメラ１４ａ及びガンマカメラ１４ｂそれぞれを移動して所定の角度離れた状態に配置し、ガンマカメラ１４ａとガンマカメラ１４ｂとの間隔を維持した状態で、ガンマカメラ１４ａ及びガンマカメラ１４ｂそれぞれを撮影口内に沿って回転駆動させる。これにより、ガンマカメラ１４ａ及びガンマカメラ１４ｂそれぞれは、被検体Ｐの周囲を回転して、３６０度の複数方向の投影データを生成する。

コンソール装置２０は、操作者によるＳＰＥＣＴ装置の操作を受け付けるとともに、架台装置１０によって収集された投影データから被検体Ｐに投与した放射性医薬品の体内分布が描出された断層画像であるＳＰＥＣＴ画像を再構成する装置である。

具体的には、コンソール装置２０は、図１に示すように、入力部２１と、表示部２２と、寝台制御部２３と、カメラ制御部２４と、データ収集部２５と、画像再構成部２６と、画像処理部２７と、データ記憶部２８と、システム制御部２９とを有し、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、ＳＰＥＣＴ装置の操作者が各種指示や各種設定の入力に用いるマウスやキーボードなどを有し、操作者から受け付けた指示や設定の情報を、システム制御部２９に転送する。なお、本実施形態において、入力部２１が操作者から受け付ける各種指示および各種設定の情報については、後に詳述する。

表示部２２は、操作者によって参照されるモニタであり、システム制御部２９による制御のもと、ＳＰＥＣＴ画像などを操作者に表示したり、入力部２１を介して操作者から各種指示や各種設定などを受け付けるためのＧＵＩ（Graphical User Interface）を表示したりする。

データ収集部２５は、ガンマカメラ１４ａ及びガンマカメラ１４ｂそれぞれから送信された投影データを収集する。そして、データ収集部２５は、収集した投影データそれぞれに対して、オフセット補正、感度補正等の補正処理を行なって補正済み投影データを生成し、生成した補正済み投影データをデータ記憶部２８に格納する。なお、本実施形態は、ガンマカメラ１４ａ及びガンマカメラ１４ｂそれぞれがガンマ線の検出結果（２次元ガンマ線強度分布データ）をデータ収集部２５に送信し、データ収集部２５がガンマカメラ１４ａ及びガンマカメラ１４ｂから受信したデータから投影データ（補正済み投影データ）を収集する場合であっても良い。

画像再構成部２６は、データ記憶部２８から補正済み投影データを読み出し、読み出した補正済み投影データ（例えば、３６０度方向分の補正済み投影データ）を逆投影処理することで、ＳＰＥＣＴ画像を再構成する。例えば、画像再構成部２６は、逐次近似法により、ＳＰＥＣＴ画像を再構成する。そして、画像再構成部２６は、再構成したＳＰＥＣＴ画像をデータ記憶部２８に格納する。

画像処理部２７は、データ記憶部２８からＳＰＥＣＴ画像を読み出し、読み出したＳＰＥＣＴ画像に対して各種処理を行なう処理部である。本実施形態に係る画像処理部２７は、図１に示すように、測定部２７ａ及び算出部２７ｂを有する。測定部２７ａは、入力関数を測定し、算出部２７ｂは、機能パラメータを算出する。そして、測定部２７ａ及び算出部２７ｂは、処理結果をデータ記憶部２８に格納する。なお、測定部２７ａ及び算出部２７ｂが実行する処理の内容については、後に詳述する。

システム制御部２９は、架台装置１０およびコンソール装置２０の動作を制御することによって、ＳＰＥＣＴ装置の全体制御を行う。具体的には、システム制御部２９は、寝台制御部２３およびカメラ制御部２４を制御することで、架台装置１０における投影データの収集処理を実行させる。また、システム制御部２９は、データ収集部２５の補正処理と、画像再構成部２６および画像処理部２７の画像生成処理を制御することで、コンソール装置２０における画像処理全体を制御する。また、システム制御部２９は、データ記憶部２８が記憶するデータを、表示部２２に表示するように制御する。

以上、本実施形態に係るＳＰＥＣＴ装置の全体構成について説明した。かかる構成のもと、本実施形態に係るＳＰＥＣＴ装置は、脳ＳＰＥＣＴ検査や心筋ＳＰＥＣＴ検査等において、機能パラメータを算出する。具体的には、本実施形態に係るＳＰＥＣＴ装置は、機能診断を行なう対象である目的臓器へのトレーサの入力関数及び目的臓器内でのトレーサの集積状態から、目的臓器の機能パラメータを算出する。例えば、本実施形態に係るＳＰＥＣＴ装置は、機能パラメータとして、血流量、神経細胞の密度等を算出する。

ここで、入力関数は、脳や心臓等の目的臓器へトレーサを供給する臓器におけるトレーサ量の時系列に沿った変化を示す情報である。具体的には、入力関数は、目的臓器へのトレーサ供給源である大動脈や頚動脈等におけるトレーサの時間経過にともなう分布変化である。以下、図２を用いて、機能パラメータ算出のためにＳＰＥＣＴ装置が行なう撮影のワークフローの一例について説明する。図２は、機能パラメータ算出用撮影のワークフロー例を説明するための図である。

図２では、トレーサ投与時からの経過時間（分）を横軸に示し、トレーサ量を縦軸に示している。また、図２は、脳ＳＰＥＣＴ検査における機能パラメータ算出用撮影の一例を示している。図２に示す一例のように、脳ＳＰＥＣＴ検査における機能パラメータ算出用撮影では、トレーサ投与時「０分」から「ｔ１分」まで、大動脈におけるトレーサ量の変動を測定するための測定用撮影が行なわれ、その後、「ｔ２分」まで、目的臓器が位置する脳のＳＰＥＣＴ画像を撮影する本撮影が行なわれる。すなわち、図２に示す一例では、測定用撮影の撮影部位は、被検体Ｐの心臓であり、本撮影の撮影部位は、被検体Ｐの脳となる。

測定用撮影により、図２に示すように、目的臓器への入力関数である「大動脈におけるトレーサ量の時間変化曲線ａ」が測定される。ここで、測定用撮影は、例えば、約１分間行なわれ、大動脈におけるトレーサ量は、数秒ごと（例えば、２秒ごと）に測定される。

また、本撮影により、図２に示すように、「目的臓器内でのトレーサの集積状態ｂ」が求められる。ここで、「目的臓器内でのトレーサの集積状態ｂ」は、例えば、本撮影で撮影されたＳＰＥＣＴ画像において、トレーサが血液脳関門（ＢＢＢ： blood-brain barrier）を通過して神経細胞に集積した量（積分値）の分布となる。なお、本撮影は、全周囲における複数方向の投影データを収集するために、例えば、約２０分間行なわれる。例えば、本撮影では、各方向の投影データを１分間ずつ収集することで、２０方向の投影データが収集される。これにより、本撮影では、例えば、被検体Ｐの脳を体軸方向に沿って所定間隔でスライスした１００枚程度の断層画像であるＳＰＣＥＴ画像の撮影が行なわれる。

そして、測定用撮影で測定された「大動脈におけるトレーサ量の時間変化曲線ａ」と、本撮影で撮影されたＳＰＥＣＴ画像から求められる「目的臓器内でのトレーサの集積状態ｂ」とから、図２に示すように、機能パラメータが算出される。例えば、神経細胞の密度が機能パラメータとして算出される。なお、通常、本撮影後にＳＰＥＣＴ画像の再構成処理が行なわれ、その後、測定用撮影で収集されたデータから、入力関数の測定が行なわれ、更に、機能パラメータの算出が行なわれる。

しかし、従来の測定用撮影では、入力関数に測定誤差が含まれる場合があった。図３及び図４は、従来の測定用撮影で測定される入力関数を説明するための図である。

ガンマカメラが１回転するために要する時間は、例えば、約１分間であり、時間がかかる。また、上述したように、測定用撮影では、時間経過にともなうトレーサの分布変化を捉えるために、一定時間間隔ごとデータを収集する必要があるが、血流により変動するトレーサ量の時間変化を細かい粒度で測定するためには、データ収集は、数秒ごとに行なう必要がある。このため、従来、入力関数の測定は、図３に示すように、１つのガンマカメラを用いて、固定した１方向からの撮影により行なわれている。すなわち、従来の測定用撮影では、１方向の投影データ（以下、１方向投影データ）がダイナミック収集される。

ここで、仮に、複数方向の投影データを用いて測定用撮影時の心臓を含む断面が再構成されたＳＰＥＣＴ画像が、図４の（Ａ）に示す断層画像１００であり、断層画像１００においてトレーサが分布する大動脈内に位置する領域が、図４の（Ａ）に示す領域１０１であるとする。かかる場合、領域１０１は、入力関数の測定対象である関心領域（ＲＯＩ：Region Of Interest）として理想的な関心領域となる。

一方、従来の測定用撮影で収集される投影データは、図４の（Ｂ）に示す１方向投影データ２００となり、領域１０１に対応する領域は、図４の（Ｂ）に示す領域２０１となる。しかし、断層画像１００には、図４の（Ａ）に示すように、領域１０１以外にも、領域１０２等のようにトレーサが集積する領域が存在している。例えば、領域１０２は、被検体Ｐの肺に対応する領域である。喫煙者ではトレーサの一部が肺でトラップされるため、被検体Ｐが喫煙者である場合、領域１０２におけるトレーサの集積量は大きくなる。このため、図４の（Ｂ）に示す領域２０１のデータは、領域１０１の他に、領域１０２等に集積したトレーサが重複した情報となる。

ここで、１方向投影データ２００を用いて再構成したＳＰＥＣＴ画像は、図４の（Ｃ）に示すように、断層画像３００となる。また、断層画像３００において、領域２０１に対応する領域は、図４の（Ｃ）に示すように、領域３０１となる。しかし、領域２０１と同様、領域３０１には、領域１０１の他に領域１０２等の情報が含まれている。また、１方向投影データ２００から再構成された断層画像３００に描出される情報は、図４の（Ｃ）に示すように、領域１０１や領域１０２等が１方向に伸展されたパターンとなることから、操作者が、領域３０１を、例えば大動脈であると判定することは困難である。

このため、従来の測定用撮影では、再構成処理を行なわずに、操作者が、１方向投影データ２００を参照して、例えば、領域２０１を測定用の関心領域として設定することで、入力関数の測定が行なわれていた。しかし、上述したように、領域２０１には、領域１０１以外の領域に集積したトレーサが重複したデータである。その結果、従来の測定用撮影で測定される入力関数には、測定誤差が生じる。

そこで、本実施形態では、上述したように、ＳＰＥＣＴ装置を複数の検出器（ガンマカメラ１４ａ及びガンマカメラ１４ｂ）を有する多検出系とし、以下の処理を行なうことで、入力関数の測定誤差を向上させる。

すなわち、本実施形態に係るシステム制御部２９は、入力関数の測定用撮影において、放射線（ガンマ線）を検出する複数の検出器（複数のガンマカメラ）それぞれを複数の所定の位置に配置させる。具体的には、本実施形態では、２検出系のＳＰＥＣＴ装置を用いることから、システム制御部２９は、２つのガンマカメラ（ガンマカメラ１４ａ及びガンマカメラ１４ｂ）それぞれを略９０度離れた状態に配置させる。なお、システム制御部２９は、カメラ制御部２４を介して、カメラ駆動部１５ａ及びカメラ駆動部１５ｂを制御することで、ガンマカメラ１４ａ及びガンマカメラ１４ｂの移動を行なう。図５は、本実施形態の測定用撮影におけるガンマカメラの配置例を説明するための図である。

例えば、システム制御部２９は、図５に示すように、被検体Ｐからガンマカメラ１４ａへ向かう方向と、被検体Ｐからガンマカメラ１４ｂへ向かう方向とのなす角度が略９０度となるように制御する。図５に示す一例では、ガンマカメラ１４ａの検出面とガンマカメラ１４ｂの検出面とが直交した状態で、ガンマカメラ１４ａは、被検体Ｐの上部に配置され、ガンマカメラ１４ｂは、被検体Ｐの側面に配置される。

本実施形態では、ガンマカメラ１４ａ及びガンマカメラ１４ｂが図５に示す状態で固定された後、放射線医薬品（トレーサ）が被検体Ｐに投与され、測定用撮影が開始される。これにより、データ収集部２５は、被検体Ｐに投与されたトレーサから放出されるガンマ線を複数のガンマカメラ（ガンマカメラ１４ａ及びガンマカメラ１４ｂ）それぞれが検出した結果から、複数の所定の位置それぞれにおける投影データを時系列に沿って収集する。具体的には、データ収集部２５は、投影方向が略９０度異なる２方向の投影データを時系列に沿って収集する。例えば、データ収集部２５は、トレーサ投与時から２秒後までの２方向投影データ、２秒後から４秒後までの２方向投影データ、４秒後から６秒後までの２方向投影データ等を収集する。なお、データ収集部２５の処理により収集される投影データは、上述した「補正済みの投影データ」である。

そして、画像再構成部２６は、データ収集部２５が時系列に沿って収集した複数の所定の位置それぞれにおける投影データから、時系列に沿った複数の断層画像（ＳＰＥＣＴ画像）を再構成する。具体的には、画像再構成部２６は、データ収集部２５が時系列に沿って収集した２方向投影データから、時系列に沿った複数のＳＰＥＣＴ画像を再構成する。例えば、画像再構成部２６は、トレーサ投与時から２秒後のＳＰＥＣＴ画像、４秒後のＳＰＥＣＴ画像、６秒後のＳＰＥＣＴ画像等を再構成する。なお、画像再構成部２６は、例えば、トレーサ投与時から２秒後のＳＰＥＣＴ画像として、１００枚のアキシャル断面画像を再構成する。

図６は、２方向投影データから再構成されるＳＰＥＣＴ画像の一例を示す図である。例えば、２方向投影データから再構成されるＳＰＥＣＴ画像は、図６に示す断層画像４００となる。図６に示す断層画像４００には、トレーサの集積量が高い領域が矩形として描出されている。

そして、測定部２７ａは、時系列に沿った複数の断層画像（ＳＰＥＣＴ画像）から、関心領域における放射線医薬品の時系列に沿った集積量の変化を示す入力関数を測定する。例えば、システム制御部２９は、２秒後のＳＰＥＣＴ画像の１つの断面画像を表示部２２に表示させる。操作者は、表示されたＳＰＥＣＴ画像を参照して、当該ＳＰＥＣＴ画像内で大動脈内に該当すると判定した領域を、入力関数を測定するための関心領域として設定する。なお、表示される断面画像は、操作者により指定される場合であっても良く、或いは、例えば、１００枚の断面画像の中で５０枚目の断面画像と初期設定される場合であっても良い。また、関心領域は、例えば、トレーサの集積量が周囲の集積量と比較して多い領域を測定部２７ａが抽出することで設定する場合であっても良い。

そして、例えば、測定部２７ａは、時系列に沿った複数のＳＰＥＣＴ画像それぞれから、関心領域が設定された断面画像の位置に対応する断面画像を抽出する。そして、測定部２７ａは、抽出した各断面画像において、設定された関心領域の位置と同一の位置を特定する。そして、例えば、測定部２７ａは、特定した各関心領域を構成する画素値の代表値（例えば、平均値）を時系列に沿って測定することで、大動脈におけるトレーサ量の時間変化曲線としての入力関数を測定する。

一例として、図６に示す断層画像４００が表示され、断層画像４００において関心領域として領域４０１が設定されたとする。ここで、図４の（Ａ）で説明した断層画像１００は、入力関数を測定するための理想的な関心領域「領域１０１」を設定するための理想的なＳＰＥＣＴ画像である。一方、２方向撮影によるＳＰＥＣＴ画像である断層画像４００では、２方向と少ない投影方向ではあるものの、２方向の投影データそれぞれを実空間に逆投影することで得られるＳＰＥＣＴ画像である。このため、領域４０１では、領域１０１以外の領域に集積したトレーサの情報が、大まかであるが分離されることとなる。このように、本実施形態では、２方向撮影によるＳＰＥＣＴ画像に設定された関心領域を入力関数の測定に用いることで、測定対象となる実空間領域以外の実空間領域に集積したトレーサの影響を低減することができる。その結果、本実施形態では、入力関数の測定精度を向上させることができる。

なお、画像再構成部２６による２方向の投影データからの画像再構成処理と、測定部２７ａによる入力関数測定処理は、本撮影の後に行なわれる。図７は、本実施形態における本撮影の一例を説明するための図である。

例えば、測定用撮影の終了後に行なわれる本撮影では、システム制御部２９の制御により天板１１が移動されることで、撮影部位が心臓から頭部に変更される。そして、本実施形態における本撮影では、例えば、本撮影で撮影されるＳＰＥＣＴ画像の時間分解能を向上させるために、システム制御部２９は、図７に示すように、ガンマカメラ１４ａとガンマカメラ１４ｂとを被検体Ｐを挟んで対向する位置に移動させる。そして、システム制御部２９は、ガンマカメラ１４ａとガンマカメラ１４ｂとが対向した状態で、図７に示すように、対向するガンマカメラ１４ａとガンマカメラ１４ｂとを回転移動させる。これにより、本撮影では、データ収集部２５は、全周囲における複数方向の投影データを収集し、画像再構成部２６は、ＳＰＥＣＴ画像を再構成する。

そして、算出部２７ｂは、画像再構成部２６が本撮影で再構成したＳＰＥＣＴ画像と、測定部２７ａが測定した入力関数とを用いて、被検体Ｐにおいて機能診断を行なう対象となる目的臓器の機能パラメータを算出する。そして、算出された機能パラメータは、例えば、本撮影で再構成したＳＰＥＣＴ画像上にマッピングされ、表示部２２に表示される。

なお、本実施形態は、以下、図８及び図９を用いて説明する変形例が行なわれる場合であっても良い。図８及び図９は、本実施形態の変形例を説明するための図である。

上記した本実施形態では、ＳＰＥＣＴ装置が２つのガンマカメラを有する場合について説明した。しかし、本実施形態は、３つ以上のガンマカメラを有するＳＰＥＣＴ装置に適用される場合であっても良い。例えば、ＳＰＥＣＴ装置がガンマカメラ１４ａ、ガンマカメラ１４ｂ及びガンマカメラ１４ｃの３つの検出器を有するとする。かかる場合、システム制御部２９は、図８の（Ａ）に示すように、測定用撮影において、被検体Ｐを中心にガンマカメラ１４ａ、ガンマカメラ１４ｂ及びガンマカメラ１４ｃを略１２０度ずつ離れた状態に配置させる。これにより、データ収集部２５は、投影方向が略１２０度ずつ異なる３方向の投影データを時系列に沿って収集する。

そして、画像再構成部２６は、データ収集部２５が時系列に沿って収集した３方向投影データから、時系列に沿った複数のＳＰＥＣＴ画像を再構成する。画像再構成部２６が３方向投影データから再構成するＳＰＥＣＴ画像は、例えば、図８の（Ｂ）に示す断層画像５００となる。３方向撮影によるＳＰＥＣＴ画像である断層画像５００では、３方向の投影データそれぞれを実空間に逆投影することで得られるＳＰＥＣＴ画像である。このため、断層画像５００において関心領域として設定される領域５０１では、図４の（Ａ）に示す領域１０１以外の領域に集積したトレーサの情報が、２方向撮影と比較して、より効率的に分離されている。すなわち、３方向撮影では、２方向撮影と比較して、入力関数の測定精度がより向上する。

また、上記した本実施形態では、入力関数を測定するための関心領域が２次元で設定される場合について説明した。しかし、本実施形態は、入力関数を測定するための関心領域が３次元で設定される場合であっても良い。すなわち、測定用撮影で再構成される各時点のＳＰＥＣＴ画像は、実際には、図９に示すように、体軸方向に沿った複数の断面画像からなる。上記した本実施形態では、図９に示す複数の断面画像の１つにおいて、２次元の関心領域が設定される。しかし、例えば大動脈等、トレーサの目的臓器への供給源となる臓器は、空間的な広がりを有する臓器である。

そこで、本実施形態は、例えば、図９に示すように、体軸方向に沿った複数の断面画像の一部の断面画像群それぞれで２次元の関心領域が設定されることで、３次元の関心領域が設定される場合であっても良い。３次元の関心領域が設定されることで、本変形例では、より正確な入力関数を測定することができる。

次に、図１０を用いて、本実施形態に係るＳＰＥＣＴ装置の処理の一例について説明する。図１０は、本実施形態に係るＳＰＥＣＴ装置の処理の一例を説明するためのフローチャートである。なお、以下では、２検出系のＳＰＥＣＴ装置で行なわれる処理の一例について説明する。

図１０に示すように、本実施形態に係るＳＰＥＣＴ装置のシステム制御部２９は、測定用撮影の開始要求を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ１０１）。ここで、測定用撮影の開始要求を受け付けない場合（ステップＳ１０１否定）、システム制御部２９は、測定用撮影の開始要求を受け付けるまで待機する。

一方、測定用撮影の開始要求を受け付けた場合（ステップＳ１０１肯定）、システム制御部２９は、２つの検出器（ガンマカメラ１４ａ及びガンマカメラ１４ｂ）を移動して、９０度に配置させる（ステップＳ１０２）。そして、データ収集部２５は、投影方向が９０度異なる２方向の投影データを収集する（ステップＳ１０３）。

２方向投影データの収集が開始された後、システム制御部２９は、測定用撮影の終了要求を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ１０４）。ここで、測定用撮影の終了要求を受け付けない場合（ステップＳ１０４否定）、システム制御部２９の制御により、データ収集部２５は、ステップＳ１０３において、２方向投影データの収集を継続する。

一方、測定用撮影の終了要求を受け付けた場合（ステップＳ１０４肯定）、システム制御部２９は、本撮影の開始要求を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ１０５）。ここで、本撮影の開始要求を受け付けない場合（ステップＳ１０５否定）、システム制御部２９は、本撮影の開始要求を受け付けるまで待機する。

一方、本撮影の開始要求を受け付けた場合（ステップＳ１０５肯定）、システム制御部２９は、２つの検出器（ガンマカメラ１４ａ及びガンマカメラ１４ｂ）を移動して、１８０度に配置した状態で円軌道の回転を開始させる（ステップＳ１０６）。これにより、データ収集部２５は、投影データを収集し（ステップＳ１０７）、画像再構成部２６は、ＳＰＥＣＴ画像を再構成する（ステップＳ１０８）。例えば、画像再構成部２６は、全周囲の投影データが収集された場合に、ステップＳ１０８の再構成処理を行なう。

そして、システム制御部２９は、本撮影の終了要求を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ１０９）。ここで、本撮影の終了要求を受け付けない場合（ステップＳ１０９否定）、システム制御部２９の制御により、データ収集部２５は、ステップＳ１０７において、投影データの収集を継続する。

一方、本撮影の終了要求を受け付けた場合（ステップＳ１０９肯定）、システム制御部２９の制御により、画像再構成部２６は、時系列に沿った２方向の投影データから時系列に沿った複数の測定用ＳＰＥＣＴ画像を再構成する（ステップＳ１１０）。そして、システム制御部２９の制御により、表示部２２は、測定用ＳＰＥＣＴ画像を表示し（ステップＳ１１１）、システム制御部２９は、関心領域の設定を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ１１２）。ここで、関心領域の設定を受け付けない場合（ステップＳ１１２否定）、システム制御部２９は、関心領域の設定を受け付けるまで待機する。

一方、関心領域の設定を受け付けた場合（ステップＳ１１２肯定）、測定部２７ａは、入力関数を測定する（ステップＳ１１３）。そして、算出部２７ｂは、入力関数と本撮影で再構成されたＳＰＥＣＴ画像を用いて、機能パラメータを算出し（ステップＳ１１４）、処理を終了する。

なお、図１０に例示したフローチャートでは、画像再構成部２６による２方向の投影データからの画像再構成処理が、本撮影終了後に行なわれる場合について説明したが、本実施形態は、画像再構成部２６による２方向の投影データからの画像再構成処理が、測定用撮影中に実行される場合であっても良い。また、図１０に例示したフローチャートでは、測定用撮影及び本撮影の終了要求が操作者により入力される場合について説明したが、本実施形態は、予め撮影時間が設定されることで、撮影開始からの経過時間を測定するシステム制御部２９により、測定用撮影及び本撮影が終了される場合であっても良い。

上述したように、本実施形態では、時間分解能の高い入力関数を測定するためにガンマカメラの位置を固定した状態で測定用撮影を行なうことが前提となるＳＰＥＣＴ装置を多検出系とすることで、複数の方向での測定用撮影を行なう。そして、本実施形態では、測定用の関心領域が設定されるデータを、２方向や３方向等の投影データから再構成されるＳＰＥＣＴ画像とする。かかるＳＰＥＣＴ画像では、測定対象となる実空間の領域以外の領域に集積したトレーサの情報が、大まかであるが分離されている。すなわち、本実施形態では、測定対象領域以外の領域に集積したトレーサの影響が低減された画像を用いて、入力関数の測定を行なうことができる。従って、本実施形態では、入力関数の測定精度を向上させることができる。

なお、本実施形態では、２検出系である場合には２つのガンマカメラを略９０度に配置し、３検出系である場合には３つのガンマカメラを略１２０度ごとに配置する場合について説明した。しかし、複数のガンマカメラが配置される複数の所定位置は、測定用の関心領域から、当該関心領域以外の領域に集積したトレーサを大まかであるが分離することができるＳＰＥＣＴ画像を再構成可能な複数の投影データを収集できるのであれば、任意の位置であっても良い。

また、本実施形態では、コリメータをパラレルコリメータだけでなく、ファンビームコリメータを使用可能とすることができる。図１１及び図１２は、本実施形態の効果を説明するための図である。図１１は、パラレルコリメータがガンマカメラに取り付けられる場合を示している。図１２は、ガンマ線を放射状に放出する検出対象物の検出感度を向上して、検出対象物の投影データを拡大収集するために、ファンビームコリメータがガンマカメラに取り付けられる場合を示している。

パラレルコリメータでは、図１１に示すように、トレーサの集積位置がガンマカメラから近い位置であっても遠い位置であっても、検出対象物から放出されるガンマ線の入射方向が平行方向に制限されているため、検出される検出対象物の大きさは、同一として検出される。すなわち、パラレルコリメータが取り付けられたガンマカメラを用いた場合、検出対象物の検出感度は、トレーサの集積位置とガンマカメラとの距離に関わらず、不変である。

一方、検出対象物から放出されるガンマ線の入射方向が放射状に制限されるファンビームコリメータでは、図１２に例示するように、トレーサの集積領域が同じ大きさであっても、近い位置にある検出対象物が検出された場合の大きさは、遠い位置にある検出対象物が検出された場合の大きさより、小さくなる。すなわち、ファンビームコリメータが取り付けられたガンマカメラを用いた場合、トレーサの集積領域が同じ大きさであっても、トレーサの集積位置がガンマカメラから近い位置にある場合と遠い位置にある場合とでは、検出される検出対象物の大きさは異なる。換言すると、ファンビームコリメータが取り付けられたガンマカメラを用いた場合、検出対象物の検出感度は、トレーサの集積位置とガンマカメラとの距離に依存して変化する。

このように、ファンビームコリメータが取り付けられたガンマカメラでは、検出対象物の位置が遠いほど、検出対象物が拡大検出される。このため、ファンビームコリメータを用いて収集した投影データを用いて測定される入力関数の定量性は、検出対象物の位置により、変動する。具体的には、ファンビームコリメータでは、測定される入力関数の値が、検出対象物との距離が近いほど小さくなり、検出対象物が遠いほど大きくなる。例えば、検出対象物である大動脈の位置は、各個人で異なることから、実際には入力関数が同じであっても、ファンビームコリメータを用いた場合、測定される入力関数が異なってしまう。このようなことから、従来の１方向撮影による入力関数の測定では、パラレルコリメータが用いられていた。

一方、ＳＰＥＣＴ画像を撮影する本撮影では、再構成されるＳＰＥＣＴ画像の分解能を向上させるため、ファンビームコリメータを用いることが望ましい。このため、従来の機能パラメータ算出用の撮影では、測定用撮影では、パラレルコリメータを取り付け、本撮影では、ファンビームコリメータに付け替えていた。或いは、従来の機能パラメータ算出用の撮影では、作業負担を軽減するために、パラレルコリメータのままで本撮影が行なわれる場合もあった。

しかし、本実施形態では、上述したように、少ない投影方向でもＳＰＥＣＴ画像を再構成することから、検出対象物とガンマカメラとの距離に関わらず、入力関数の定量性を確保することができる。すなわち、本実施形態では、ファンビームコリメータを用いて、測定用撮影と本撮影とを行なうことができる。従って、本実施形態では、入力関数の測定精度を向上させるとともに、ＳＰＥＣＴ検査の検査効率を向上させることができる。更には、ファンビームコリメータを用いてそのまま本撮影が行なわれるので、分解能の高いＳＰＥＣＴ画像を用いて機能パラメータを算出することができ、その結果、機能パラメータの算出精度も向上させることができる。

なお、本実施形態で説明した単一光子放射断層撮影方法は、あらかじめ用意された単一光子放射断層撮影プログラムをパーソナルコンピュータやワークステーションなどのコンピュータで実行することによって実現することができる。この単一光子放射断層撮影プログラムは、インターネットなどのネットワークを介して配布することができる。また、この単一光子放射断層撮影プログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤなどのコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行することもできる。

以上、説明したとおり、本実施形態によれば、入力関数の測定精度を向上させることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１０ 架台装置
１１ 天板
１２ 寝台
１３ 寝台駆動部
１４ａ，１４ｂ ガンマカメラ
１５ａ，１５ｂ カメラ駆動部
２０ コンソール装置
２１ 入力部
２２ 表示部
２３ 寝台制御部
２４ カメラ制御部
２５ データ収集部
２６ 画像再構成部
２７ 画像処理部
２７ａ 測定部
２７ｂ 算出部
２８ データ記憶部
２９ システム制御部

Claims (4)

1. 放射線を検出する複数の検出器それぞれを複数の所定の位置に配置させる制御部と、
   被検体に投与された放射線医薬品から放出される放射線を前記複数の検出器それぞれが検出した結果から、前記複数の所定の位置それぞれにおける投影データを時系列に沿って収集する収集部と、
   前記収集部が時系列に沿って収集した前記複数の所定の位置それぞれにおける投影データから、時系列に沿った複数の断層画像を再構成する再構成部と、
   前記時系列に沿った複数の断層画像から、関心領域における前記放射線医薬品の時系列に沿った集積量の変化を示す入力関数を測定する測定部と、
   を備えたことを特徴とする単一光子放射断層撮影装置。
2. 前記複数の検出器として２つの検出器を有する場合、
   前記制御部は、前記被検体を中心に前記２つの検出器を略９０度離れた状態に配置させ、
   前記収集部は、投影方向が略９０度異なる２方向の投影データを時系列に沿って収集する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の単一光子放射断層撮影装置。
3. 前記複数の検出器として３つの検出器を有する場合、
   前記制御部は、前記被検体を中心に前記３つの検出器を略１２０度ずつ離れた状態に配置させ、
   前記収集部は、投影方向が略１２０度ずつ異なる３方向の投影データを時系列に沿って収集する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の単一光子放射断層撮影装置。
4. 放射線を検出する複数の検出器それぞれを所定の複数位置に配置させる制御手順と、
   被検体に投与された放射線医薬品から放出される放射線を前記複数の検出器それぞれが検出した結果から、前記所定の複数位置それぞれにおける投影データを時系列に沿って収集する収集手順と、
   前記収集手順が時系列に沿って収集した前記所定の複数位置それぞれにおける投影データから、時系列に沿った複数の断層画像を再構成する再構成手順と、
   前記時系列に沿った複数の断層画像から、関心領域における前記放射線医薬品の時系列に沿った集積量の変化を示す入力関数を測定する測定手順と、
   をコンピュータに実行させることを特徴とする単一光子放射断層撮影プログラム。