JP2019168256A

JP2019168256A - 陽電子放射断層撮像装置

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Publication number: JP2019168256A
Application number: JP2018054413A
Authority: JP
Inventors: 健太森安; Kenta Moriyasu
Original assignee: Canon Medical Systems Corp
Current assignee: Canon Medical Systems Corp
Priority date: 2018-03-22
Filing date: 2018-03-22
Publication date: 2019-10-03
Anticipated expiration: 2038-03-22
Also published as: JP7214355B2

Abstract

【課題】空間分解能を向上させた陽電子放射断層撮像（Positron Emission Tomography：ＰＥＴ）装置を提供する。【解決手段】ＰＥＴ装置は、複数の検出素子１４１ａ、１４１ｂ、１４１ｃが円周方向及び中心軸方向に配置されたＰＥＴ検出器を備える。ＰＥＴ検出器は、複数の検出素子のうち、中心軸方向における中心部領域に配置された検出素子を中心軸方向における両端部領域それぞれに平行移動した場合に両端部領域の間で対角に位置する検出素子の対によって得られるＬＯＲ（Line Of Response）３０の太さと比べて小さい太さのＬＯＲが得られるように、各検出素子が配置されている。【選択図】図５

Description

本発明の実施形態は、陽電子放射断層撮像装置に関する。

従来、医療の分野において、被検体内の生体組織の機能診断を行う際に用いられる医用画像診断装置の１つとして、陽電子放射断層撮像（Positron Emission Tomography：ＰＥＴ）装置が知られている。ＰＥＴ装置は、被検体に投与されたトレーサー中の陽電子放出核種から発生した陽電子が被検体内の電子と対消滅することによって放出される一対の対消滅ガンマ線を同時計数することで、被検体内におけるトレーサーの分布を示す画像を生成する装置である。

国際公開第２０１１／１２５２１２号米国特許出願公開第２０１４／２４６５９４号明細書米国特許出願公開第２００５／２４９４３２号明細書

本発明が解決しようとする課題は、ＰＥＴ装置の空間分解能を向上させることである。

実施形態に係るＰＥＴ装置は、複数の検出素子が円周方向及び中心軸方向に配置されたＰＥＴ検出器を備える。前記ＰＥＴ検出器は、前記複数の検出素子のうち、前記中心軸方向における中心部領域に配置された検出素子を前記中心軸方向における両端部領域それぞれに平行移動した場合に前記両端部領域の間で対角に位置する検出素子の対によって得られるＬＯＲ（Line Of Response）の太さと比べて小さい太さのＬＯＲが得られるように、各検出素子が配置されている。

図１は、第１の実施形態に係る陽電子放射断層撮像装置の構成例を示す図である。図２は、第１の実施形態に係る検出器モジュールの構成例を示す図である。図３は、本実施形態に係るＰＥＴ装置の比較例を示す図である。図４は、本実施形態に係るＰＥＴ検出器に含まれる検出素子の対によって得られるＬＯＲの一例を示す図である図５は、第１の実施形態に係るＰＥＴ検出器の構成例を示す図である。図６は、第１の実施形態に係るＰＥＴ検出器の他の構成例を示す図である。図７は、第２の実施形態に係るＰＥＴ検出器の構成例を示す図である。図８は、第３の実施形態に係るＰＥＴ検出器の構成例を示す図である。

以下、図面を参照しながら、陽電子放射断層撮像装置の実施形態について詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る陽電子放射断層撮像（Positron Emission Tomography：ＰＥＴ）装置の構成例を示す図である。

例えば、図１に示すように、本実施形態に係るＰＥＴ装置１００は、架台装置１０と、コンソール２０とを備える。

架台装置１０は、被検体Ｐから放出される対消滅ガンマ線を検出し、検出した対消滅ガンマ線に関する計数情報を収集する。ここで、架台装置１０には、水平方向に架台装置１０を貫通する空洞が形成されている。この空洞は、被検体Ｐの撮像が行われる撮像時に当該被検体Ｐが配置される撮像口となる。

具体的には、架台装置１０は、天板１１と、寝台装置１２と、寝台ドライバ１３と、ＰＥＴ検出器１４と、計数情報収集回路１５とを備える。

天板１１は、被検体Ｐの撮像が行われる際に被検体Ｐが載置されるベッドである。寝台装置１２は、天板１１を移動可能に支持する。寝台ドライバ１３は、後述する寝台制御回路２３による制御のもと、寝台装置１２によって支持された天板１１を移動させる。

ＰＥＴ検出器１４は、被検体Ｐから放出された対消滅ガンマ線を検出し、検出した対消滅ガンマ線に基づく電気信号を出力する。具体的には、ＰＥＴ検出器１４は、円筒状に形成されており、架台装置１０に形成された撮像口の周囲を囲むように配置されている。ここで、ＰＥＴ検出器１４は、円周方向及び中心軸方向に配置された複数の検出素子を有しており、各検出素子によって、撮像口に配置された被検体Ｐから当該被検体Ｐの周囲に放出された対消滅ガンマ線を検出する。

例えば、ＰＥＴ検出器１４は、当該ＰＥＴ検出器１４の円周方向及び中心軸方向に配列された複数の検出器モジュール１４０によって構成されている。

図２は、第１の実施形態に係る検出器モジュール１４０の構成例を示す図である。

例えば、図２に示すように、本実施形態に係るＰＥＴ検出器１４では、複数の検出器モジュール１４０が、ＰＥＴ検出器１４の円周方向（矢印Ｄ_Cの方向）及び中心軸方向（矢印Ｄ_Aの方向）それぞれに沿って並べて配置されている。

ここで、例えば、各検出器モジュール１４０は、フォトンカウンティング方式、アンガー型の検出器であり、ＰＥＴ検出器１４の円周方向及び中心軸方向に並べて配置された複数の検出素子１４１と、所定数の検出素子１４１ごとに配置された複数の光電子増倍管（Photomultiplier Tube：ＰＭＴ）１４２と、検出素子１４１とＰＭＴ１４２との間に配置されたライトガイド１４３とを有する。

検出素子１４１は、被検体Ｐから放出された対消滅ガンマ線をシンチレーション光子（scintillation photons、optical photons）に変換して出力する。例えば、検出素子１４１は、ＬａＢｒ３（Lanthanum Bromide）、ＬＹＳＯ（Lutetium Yttrium Oxyorthosilicate）、ＬＳＯ（Lutetium Oxyorthosilicate）、ＬＧＳＯ（Lutetium Gadolinium Oxyorthosilicate）等のシンチレータ結晶によって形成されたシンチレータである。

ＰＭＴ１４２は、検出素子１４１から出力されるシンチレーション光子を増倍して電気信号に変換し、当該電気信号を出力する。

ライトガイド１４３は、検出素子１４１から出力されるシンチレーション光子をＰＭＴ１４２に伝達する。例えば、ライトガイド１４３は、光透過性に優れたプラスティック素材等によって形成されている。

このように、各検出器モジュール１４０は、被検体Ｐから放出された対消滅ガンマ線を検出素子１４１によってシンチレーション光子に変換し、変換したシンチレーション光子をＰＭＴ１４２によって電気信号に変換して出力する。

図１に戻って、計数情報収集回路１５は、ＰＥＴ検出器１４によって検出された対消滅ガンマ線に関する計数情報を収集する処理回路である。具体的には、計数情報収集回路１５は、ＰＥＴ検出器１４から出力される電気信号をＡ／Ｄ（Analog/Digital）変換器によってデジタル信号に変換して、対消滅ガンマ線の検出位置、エネルギー値、及び検出時間を含む計数情報のリストを生成する。そして、計数情報収集回路１５は、生成したリストをデータ記憶回路２４に格納する。

例えば、計数情報収集回路１５は、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複数のＰＭＴ１４２を特定する。そして、計数情報収集回路１５は、特定した各ＰＭＴ１４２の位置及び電気信号の強度を用いて重心の位置を計算し、対消滅ガンマ線が入射した検出素子１４１の位置を示す検出素子番号を特定する。なお、ＰＭＴ１４２が位置検出型のＰＭＴである場合には、ＰＭＴ１４２が位置を特定してもよい。

また、計数情報収集回路１５は、各ＰＭＴ１４２から出力された電気信号の強度を積分計算することで、検出器モジュール１４０に入射した対消滅ガンマ線のエネルギー値を特定する。また、計数情報収集回路１５は、検出器モジュール１４０によって対消滅ガンマ線が検出された検出時間を特定する。例えば、計数情報収集回路１５は、１０^−１２秒（ピコ秒）単位の精度で検出時間を特定する。なお、検出時間は、絶対時刻であってもよいし、撮像開始時点からの経過時間であってもよい。

そして、計数情報収集回路１５は、検出器モジュール１４０及び検出素子１４１ごとに、検出素子番号、エネルギー値、及び検出時間を含む計数情報のリストを生成する。例えば、計数情報収集回路１５は、計数情報として、「検出素子番号：Ｐ１１、エネルギー値：Ｅ１１、検出時間：Ｔ１１」や「検出素子番号：Ｐ２２、エネルギー値：Ｅ２２、検出時間：Ｔ２２」等のリストを生成する。そして、計数情報収集回路１５は、生成した計数情報をデータ記憶回路２４に格納する。

コンソール２０は、操作者からＰＥＴ装置１００に対する各種操作を受け付け、受け付けた操作に基づいて、ＰＥＴ装置１００の動作を制御する。

具体的には、コンソール２０は、入力インターフェース２１と、ディスプレイ２２と、寝台制御回路２３と、データ記憶回路２４と、同時計数情報生成回路２５と、画像再構成回路２６と、システム制御回路２７とを備える。ここで、コンソール２０が備える各部は、バスを介して接続されている。

入力インターフェース２１は、操作者から各種指示及び各種情報の入力操作を受け付ける。具体的には、入力インターフェース２１は、操作者から受け付けた入力操作を電気信号へ変換してシステム制御回路２７に出力する。例えば、入力インターフェース２１は、撮像条件や関心領域（Region Of Interest：ＲＯＩ）の設定等を行うためのトラックボール、スイッチボタン、マウス、キーボード、操作面へ触れることで入力操作を行うタッチパッド、表示画面とタッチパッドとが一体化されたタッチスクリーン、光学センサを用いた非接触入力回路、及び音声入力回路等によって実現される。なお、本明細書において、入力インターフェース２１は、マウス、キーボード等の物理的な操作部品を備えるものだけに限られない。例えば、装置とは別体に設けられた外部の入力機器から入力操作に対応する電気信号を受け取り、この電気信号を制御回路へ出力する電気信号の処理回路も入力インターフェース２１の例に含まれる。

ディスプレイ２２は、各種情報及び各種画像を表示する。具体的には、ディスプレイ２２は、システム制御回路２７から送られる各種情報及び各種画像のデータを表示用の電気信号に変換して出力する。例えば、ディスプレイ２２は、液晶モニタやＣＲＴ（Cathode Ray Tube）モニタ、タッチパネル等によって実現される。

寝台制御回路２３は、寝台ドライバ１３を制御する処理回路である。具体的には、寝台制御回路２３は、入力インターフェース２１によって操作者から受け付けられた指示に応じて、寝台ドライバ１３を制御する。

データ記憶回路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。例えば、データ記憶回路２４は、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、光ディスク等によって実現される。

同時計数情報生成回路２５は、計数情報収集回路１５によって収集された計数情報を用いて同時計数情報の時系列リストを生成する処理回路である。具体的には、同時計数情報生成回路２５は、データ記憶回路２４に記憶された計数情報のリストから、計数情報の検出時間に基づいて、対消滅ガンマ線を略同時に計数した計数情報の組を検索する。そして、同時計数情報生成回路２５は、検索した計数情報の組ごとに同時計数情報を生成し、生成した同時計数情報を、概ね時系列順に並べながら、データ記憶回路２４に格納する。

例えば、同時計数情報生成回路２５は、入力インターフェース２１によって操作者から受け付けら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。一例として、例えば、同時計数情報生成回路２５は、時間ウィンドウ幅に基づいて、同時計数情報を生成する。この場合に、同時計数情報生成回路２５は、データ記憶回路２４を参照し、検出器モジュール１４０間で、検出時間の時間差が時間ウィンドウ幅以内にある計数情報の組を検索する。例えば、同時計数情報生成回路２５は、同時計数情報生成条件を満たす組として、「検出素子番号：Ｐ１１、エネルギー値：Ｅ１１、検出時間：Ｔ１１」と「検出素子番号：Ｐ２２、エネルギー値：Ｅ２２、検出時間：Ｔ２２」との組を検索すると、この組を同時計数情報として生成し、同時計数情報記憶回路２４ｂに格納する。なお、同時計数情報生成回路２５は、時間ウィンドウ幅とともにエネルギーウィンドウ幅を用いて同時計数情報を生成してもよい。

画像再構成回路２６は、ＰＥＴ画像を再構成する処理回路である。具体的には、画像再構成回路２６は、同時計数情報記憶回路２４ｂに記憶された同時計数情報の時系列リストを読み出し、読み出した時系列リストを用いてＰＥＴ画像を再構成する。また、画像再構成回路２６は、再構成したＰＥＴ画像をＰＥＴ画像記憶回路２４ｃに格納する。

システム制御回路２７は、架台装置１０及びコンソール２０の各部を制御することによって、ＰＥＴ装置１００の全体制御を行う処理回路である。例えば、システム制御回路２７は、寝台制御回路２３、同時計数情報生成回路２５、及び画像再構成回路２６を制御することで、ＰＥＴ装置１００による被検体Ｐの撮像を制御する。

ここで、上述した構成要素のうち、例えば、計数情報収集回路１５、寝台制御回路２３、同時計数情報生成回路２５、画像再構成回路２６、及びシステム制御回路２７は、それぞれプロセッサによって実現される。この場合に、各処理回路が有する処理機能は、例えば、コンピュータによって実行可能なプログラムの形態でデータ記憶回路２４に記憶される。各処理回路は、データ記憶回路２４から各プログラムを読み出して実行することで、各プログラムに対応する機能を実現する。ここで、各処理回路は、複数のプロセッサによって構成され、各プロセッサがプログラムを実行することによって各処理機能を実現するものとしてもよい。また、各処理回路が有する処理機能は、単一又は複数の処理回路に適宜に分散又は統合されて実現されてもよい。また、ここでは、単一のデータ記憶回路２４が各処理機能に対応するプログラムを記憶するものとして説明したが、複数の記憶回路を分散して配置して、処理回路が個別の記憶回路から対応するプログラムを読み出す構成としても構わない。

以上、第１の実施形態に係るＰＥＴ装置１００の構成例について説明した。ここで、前述したように、本実施形態に係るＰＥＴ装置１００では、ＰＥＴ検出器１４が円筒状に形成されている。そのため、本実施形態に係るＰＥＴ装置１００では、リング状のＰＥＴ検出器と比べて、対消滅ガンマ線の検出範囲、即ち、ＦＯＶ（Field Of View）が中心軸方向に長くなる。

このように、ＦＯＶが中心軸方向に長い場合には、ＰＥＴ検出器１４が有する複数の検出素子１４１に含まれる各検出素子１４１の対によって得られるＬＯＲの太さが大きくなる。ここで、ＬＯＲは、２つの検出素子１４１を結ぶ線であり、各検出素子１４１の断面の大きさに応じた太さを有するものとして定義される。

図３は、本実施形態に係るＰＥＴ装置１００の比較例を示す図である。

ここで、図３は、円筒状に形成されたＰＥＴ検出器の中心軸Ａに沿った断面を概念的に示している。例えば、図３に示すように、円筒状に形成されたＰＥＴ検出器において、中心軸方向に同じ大きさの検出素子１４１ｘが並べて配置されていたとする。この場合には、ＰＥＴ検出器の中心軸方向における両端部領域の間で対角に位置する検出素子１４１ｘの対によって得られるＬＯＲ３０の太さは、ＰＥＴ検出器の中心軸方向における中心部領域に配置された検出素子１４１ｘの対によって得られるＬＯＲの太さと比べて大きくなる。

このように、ＬＯＲの太さが大きくなると、対消滅ガンマ線の発生位置を特定する精度が低下し、ＰＥＴ装置１００の空間分解能が劣化することになる。このような空間分解能の劣化を防ぐための技術として、例えば、ＤＯＩ（Depth Of Interaction）技術が知られている。ＤＯＩ技術は、検出素子の深さ方向の情報を得ることが可能な技術であり、深さ情報に基づいてＬＯＲの領域を限定することによって、対消滅ガンマ線の発生位置を特定する精度を向上させることができる。

しかしながら、ＤＯＩ技術は、検出素子の深さ方向の位置に応じて異なる信号を得るものであるため、その信号を得ること自体が難しく、また、導入するためのコストが大きいことが懸念される。さらに、ＤＯＩ技術を用いた場合には、後段のＡ／Ｄ変換器の回路規模が増大するため、その点でもコストが増大することが懸念される。このため、ＰＥＴ検出器１４が有する全ての検出素子１４１にＤＯＩ技術を適用することは、難しいと考えられる。

このようなことから、本実施形態に係るＰＥＴ装置１００は、ＰＥＴ検出器１４が軸方向に長いＦＯＶを有する場合でも、空間分解能を向上させることができるように構成されている。

さらに、本実施形態に係るＰＥＴ装置１００は、全ての検出素子１４１にＤＯＩ技術を適用する場合と比べて、コストの増大を抑えながら、空間分解能を向上させることができるように構成されている。

具体的には、本実施形態では、ＰＥＴ検出器１４は、複数の検出素子１４１のうち、当該ＰＥＴ検出器１４の中心軸方向における中心部領域に配置された検出素子１４１を中心軸方向における両端部領域それぞれに平行移動した場合に両端部領域の間で対角に位置する検出素子１４１の対によって得られるＬＯＲの太さと比べて小さい太さのＬＯＲが得られるように、各検出素子１４１が配置されている。

例えば、ＰＥＴ検出器１４において、中心軸方向における中心部領域に配置された検出素子１４１を中心軸方向における両端部領域それぞれに平行移動した場合には、図３に示した比較例と同様に、両端部領域の間で対角に位置する検出素子１４１の対によって得られるＬＯＲの太さは、中心部領域に配置された検出素子１４１の対によって得られるＬＯＲの太さと比べて大きくなってしまう。

これに対し、本実施形態では、ＰＥＴ検出器１４に含まれる各検出素子１４１が、ＰＥＴ検出器１４の中心軸方向における両端部領域それぞれに検出素子１４１を平行移動した場合に得られるＬＯＲの太さと比べて小さい太さのＬＯＲが得られるように配置されている。

ここで、例えば、検出素子１４１の対によって得られるＬＯＲの太さは、ＰＥＴ検出器１４の円周方向及び半径方向に沿った各検出素子１４１の断面の大きさに応じて定義される。

図４は、本実施形態に係るＰＥＴ検出器１４に含まれる検出素子１４１の対によって得られるＬＯＲの一例を示す図である。

例えば、図４に示すように、ＰＥＴ検出器１４に含まれる２つの検出素子１４１によって得られるＬＯＲ３０の太さＬ_LORは、各検出素子１４１におけるＰＥＴ検出器１４の円周方向（矢印Ｄ_Cの方向）及び半径方向（矢印Ｄ_Rの方向）に沿った断面Ｘが有する４つの頂点のうちの対角に位置する２つの頂点同士を結んだ線分の間の距離で定義される。

例えば、各検出素子１４１の断面Ｘの中心を結んだ線とＰＥＴ検出器１４の中心軸Ａとの間の角度をθとすると、ＬＯＲ３０の太さＬ_LORは、以下の式で表される。

Ｌ_LOR＝ｌｃｏｓθ＋ｄｓｉｎθ

ここで、前述したように、ＰＥＴ検出器１４の中心軸方向における中心部領域に配置された検出素子１４１を中心軸方向における両端部領域それぞれに平行移動した場合には、角度θが小さくなり、それに伴って、ＬＯＲ３０の太さＬ_LORが大きくなる。

このような場合に、本実施形態では、ＰＥＴ検出器１４に含まれる各検出素子１４１が、ＰＥＴ検出器１４の中心軸方向における両端部領域それぞれに検出素子１４１を平行移動した場合の角度θから得られるＬ_LORと比較して小さい太さのＬＯＲ３０が得られるように配置されている。

より具体的には、本実施形態では、ＰＥＴ検出器１４は、複数の検出素子１４１のうち、当該ＰＥＴ検出器１４の中心軸方向における両端部領域に配置された検出素子１４１内での発光位置をＤＯＩ技術によって特定するように構成されている。

例えば、ＰＥＴ検出器１４は、当該ＰＥＴ検出器１４の中心軸方向における両端部領域に配置された検出素子１４１が、当該ＰＥＴ検出器１４の半径方向に検出素子が分割されたＤＯＩ検出素子であり、当該ＤＯＩ検出素子によって当該検出素子１４１内での発光位置を特定するように構成されている。

図５は、第１の実施形態に係るＰＥＴ検出器１４の構成例を示す図である。

ここで、図５は、ＰＥＴ検出器１４の中心軸Ａに沿った断面を概念的に示している。例えば、図５に示すように、本実施形態では、ＰＥＴ検出器１４は、当該ＰＥＴ検出器１４の中心軸方向における両端部領域に近付くにつれて、半径方向における検出素子の分割数が増えるように構成されている。

例えば、図５に示す例では、ＰＥＴ検出器１４において、当該ＰＥＴ検出器１４の中心軸方向における中心部領域には、ＤＯＩ検出素子ではない、即ち、分割されていない検出素子１４１ａが配置されている。また、ＰＥＴ検出器１４の中心軸方向における両端部領域には、検出素子が４つに分割されたＤＯＩ検出素子１４１ｂが配置されている。そして、ＰＥＴ検出器１４の中心部領域と両端部領域との間には、両端部領域に配置されているＤＯＩ検出素子１４１ｂより分割数が少ない、検出素子が２つに分割されたＤＯＩ検出素子１４１ｃが配置されている。

この場合に、ＰＥＴ検出器１４は、ＤＯＩ検出素子１４１ｂ及び１４１ｃについては、分割された検出素子ごとに発光位置を特定することで、各ＤＯＩ検出素子によって得られるＬＯＲ３０の領域をＰＥＴ検出器１４の半径方向に限定することができる。

なお、ここでは、ＰＥＴ検出器１４の中心軸方向における両端部領域に近付くにつれて検出素子の分割数が増えるようにＰＥＴ検出器１４を構成した場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。すなわち、本実施形態では、少なくとも、中心軸方向における両端部領域に配置された検出素子１４１が、ＤＯＩ検出素子であればよい。例えば、ＰＥＴ検出器１４の中心軸方向における中心部領域と両端部領域との間に配置される検出素子１４１は、ＤＯＩ検出素子であってもよいし、分割されていない検出素子であってもよい。また、例えば、ＰＥＴ検出器１４の中心軸方向における中心部領域と両端部領域との間に配置される検出素子１４１がＤＯＩ検出素子である場合は、両端部領域に配置されたＤＯＩ検出素子と分割数が同じであってもよい。

また、ここでは、ＰＥＴ検出器１４の半径方向に検出素子が分割されたＤＯＩ検出素子が用いられる場合の例を説明したが、本実施形態において、ＰＥＴ検出器１４で用いられるＤＯＩ技術の例は、これに限られない。

例えば、ＰＥＴ検出器１４は、当該ＰＥＴ検出器１４の中心軸方向における両端部領域に配置された検出素子１４１の少なくとも１つの面に設けられた光センサを有し、当該光センサによって当該検出素子１４１内での発光位置を特定するように構成されていてもよい。

図６は、第１の実施形態に係るＰＥＴ検出器１４の他の構成例を示す図である。

例えば、図６に示すように、ＰＥＴ検出器１４の中心軸方向における両端部領域に配置された検出素子１４１ｄが有する複数の面のうち、ＰＥＴ検出器１４の半径方向における両端面それぞれに光センサ１４４が設けられる。

光センサ１４４は、検出素子１４１ｄから出力されるシンチレーション光子を検出して電気信号に変換し、当該電気信号を出力する。例えば、光センサ１４４は、ＭＰＰＣ（Multi-Pixel Photon Counter）等のＳｉＰＭ（Silicon Photomultiplier）である。

この場合に、ＰＥＴ検出器１４は、各光センサ１４４から出力される電気信号に基づいて、各光センサ１４４によって検出されたシンチレーション光子の数を特定する。そして、ＰＥＴ検出器１４は、２つの光センサ１４４によって検出されたシンチレーション光子の数の割合に応じて発光位置を特定することで、検出素子１４１ｄによって得られるＬＯＲ３０の領域をＰＥＴ検出器１４の半径方向に限定することができる。

なお、検出素子１４１ｄで光センサ１４４が設けられる面の数は２つに限られず、検出素子１４１ｄの６面全てに設けられてもよいし、３面、４面又は５面に設けられてもよい。また、光センサ１４４は、必ずしも半径方向の両端面に設ける必要性はなく、例えば、半径方向に沿った複数の側面のうちの１つに複数枚設置されてもよい。その場合には、半径方向に並ぶ光センサ１４４のうちで発光位置に最も近い光センサ１４４の出力が大きくなり、それによって、半径方向における発光位置を特定することができる。

このように、第１の実施形態では、ＰＥＴ検出器１４の中心軸方向における両端部領域に配置された検出素子１４１内での発光位置をＤＯＩ技術によって特定することによって、中心部領域に配置された検出素子１４１を両端部領域それぞれに平行移動した場合と比べて、両端部領域の間で対角に位置する検出素子１４１の対によって得られるＬＯＲ３０の太さを小さくすることができる。このため、第１の実施形態によれば、ＰＥＴ検出器１４が軸方向に長いＦＯＶを有する場合でも、空間分解能を向上させることができる。

また、第１の実施形態では、ＰＥＴ検出器１４が有する全ての検出素子１４１にＤＯＩ技術を適用するのではなく、ＰＥＴ検出器１４の中心軸方向における両端部領域に配置された検出素子１４１について、ＤＯＩ技術を適用するようにしている。このため、第１の実施形態によれば、全ての検出素子１４１にＤＯＩ技術を適用する場合と比べて、コストの増大を抑えながら、空間分解能を向上させることができる。

なお、上述した第１の実施形態では、ＰＥＴ検出器１４が、中心軸方向における両端部領域に配置された検出素子１４１にＤＯＩ技術を適用した場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。そこで、以下では、ＰＥＴ検出器１４に関する他の実施形態について説明する。なお、以下で説明する実施形態では、第１の実施形態と異なる点を中心に説明することとし、第１の実施形態と共通する内容については説明を省略する。

（第２の実施形態）
例えば、ＰＥＴ検出器１４は、複数の検出素子１４１のうち、当該ＰＥＴ検出器１４の中心軸方向における両端部領域に配置された検出素子１４１のＰＥＴ検出器１４の半径方向における厚みが、中心軸方向における中心部領域に配置された検出素子１４１の半径方向における厚みより小さくなるように構成されていてもよい。

図７は、第２の実施形態に係るＰＥＴ検出器１４の構成例を示す図である。

ここで、図７は、ＰＥＴ検出器１４の中心軸Ａに沿った断面を概念的に示している。例えば、図７に示すように、本実施形態では、ＰＥＴ検出器１４において、当該ＰＥＴ検出器１４の中心軸方向における中心部領域から両端部領域に近付くにつれて、ＰＥＴ検出器１４の半径方向における厚みがより小さくなるように、各検出素子１４１が配置されている。

例えば、図７に示す例では、ＰＥＴ検出器１４において、当該ＰＥＴ検出器１４の中心軸方向における両端部領域には、中心部領域に配置された検出素子１４１ｅより半径方向における厚みが小さい検出素子１４１ｆが配置されている。また、ＰＥＴ検出器１４の中心軸方向における中心部領域と両端部領域との間には、中心部領域に配置されている検出素子１４１ｅより半径方向における厚みが小さく、かつ、両端部領域に配置されている検出素子１４１ｆより半径方向における厚みが小さい検出素子１４１ｇが配置されている。

なお、ここでは、ＰＥＴ検出器１４の中心軸方向における中心部領域から両端部領域に近付くにつれて厚みがより小さくなるように各検出素子１４１を配置した場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。すなわち、本実施形態では、少なくとも、中心軸方向における両端部領域に配置された検出素子１４１ｆが、中心部領域に配置されている検出素子１４１ｅより小さい厚みとなっていればよい。例えば、ＰＥＴ検出器１４の中心軸方向における中心部領域と両端部領域との間に配置される検出素子１４１ｇは、中心部領域に配置された検出素子１４１ｅと同じ厚みであってもよいし、両端部領域に配置された検出素子１４１ｆと同じ厚みであってもよい。

このように、第２の実施形態では、ＰＥＴ検出器１４の中心軸方向における両端部領域に配置された検出素子１４１ｆの半径方向における厚みを中心部領域に配置された１４１ｅより小さくすることによって、中心部領域に配置された検出素子１４１ｅを両端部領域それぞれに平行移動した場合と比べて、両端部領域の間で対角に位置する検出素子１４１ｆの対によって得られるＬＯＲ３０の太さを小さくすることができる。このため、第２の実施形態によれば、ＰＥＴ検出器１４が軸方向に長いＦＯＶを有する場合でも、空間分解能を向上させることができる。

（第３の実施形態）
また、例えば、ＰＥＴ検出器１４は、複数の検出素子１４１のうち、当該ＰＥＴ検出器１４の中心軸方向における両端部領域に配置された検出素子１４１が、ＰＥＴ検出器１４の中心側に入射面を向けて配置されるように構成されていてもよい。

図８は、第３の実施形態に係るＰＥＴ検出器１４の構成例を示す図である。

ここで、図８は、ＰＥＴ検出器１４の中心軸Ａに沿った断面を概念的に示している。例えば、図８に示すように、本実施形態では、ＰＥＴ検出器１４において、全ての検出素子１４１ｈが入射面を中心側に向けて配置されている。

例えば、図８に示す例では、ＰＥＴ検出器１４において、各検出素子１４１ｈが、ＰＥＴ検出器１４の中心を中心とした球の球面Ｓに沿って、入射面がＰＥＴ検出器１４の中心側に向くように配置されている。言い換えると、各検出素子１４１は、ＰＥＴ検出器１４の中心を通る面内で、ＰＥＴ検出器１４の中心を中心とした円の円周に沿って、入射面がＰＥＴ検出器１４の中心側に向くように配置されている。なお、ＰＥＴ検出器１４の中心軸と球面Ｓとが交差する付近は、撮像口が形成される位置であるため、検出素子１４１ｈは配置されていない。

なお、ここでは、全ての検出素子１４１ｈが入射面を中心側に向けて配置される場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。すなわち、本実施形態では、少なくとも、中心軸方向における両端部領域に配置された検出素子１４１が、入射面を中心側に向けて配置されていればよい。例えば、中心軸方向における両端部領域に配置された検出素子１４１ｈについては、ＰＥＴ検出器１４の中心側に入射面を向けて配置され、それ以外の検出素子１４１ｈについては、ＰＥＴ検出器１４の中心軸に入射面を向けて配置されていてもよい。

このように、第３の実施形態では、ＰＥＴ検出器１４の中心軸方向における両端部領域に配置された検出素子１４１ｈを、当該検出素子１４１ｈの入射面がＰＥＴ検出器１４の中心側に向くように傾けて配置することによって、中心部領域に配置された検出素子１４１ｈを両端部領域それぞれに平行移動した場合と比べて、両端部領域の間で対角に位置する検出素子１４１ｈの対によって得られるＬＯＲ３０の太さを小さくすることができる。このため、第３の実施形態によれば、ＰＥＴ検出器１４が軸方向に長いＦＯＶを有する場合でも、空間分解能を向上させることができる。

なお、第３の実施形態では、ＰＥＴ検出器１４において、中心軸方向に直交する同一面内に配置される検出素子１４１ｈの対によって得られるＬＯＲ３１は、中心軸方向における両端部領域に近付くにつれて太さが大きくなる。しかしながら、ＰＥＴ検出器１４の感度は、中心部付近で最大となり、端部付近では小さくなるため、このような構成でも空間分解能に大きな影響は与えられないと考えられる。

以上、第１〜第３の実施形態について説明したが、各実施形態で説明したＰＥＴ検出器を適用可能な装置はＰＥＴ装置に限られない。例えば、上述した各実施形態で説明したＰＥＴ検出器は、ＰＥＴ装置とＸ線ＣＴ（Computed Tomography）装置とを組み合わせたＰＥＴ−ＣＴ装置や、ＰＥＴ装置とＭＲＩ装置とを組み合わせたＰＥＴ−ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置に備えられるＰＥＴ検出器としても同様に適用することが可能である。

なお、上述した説明で用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、或いは、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array：ＦＰＧＡ））等の回路を意味する。なお、記憶回路にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むように構成しても構わない。この場合には、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。また、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて一つのプロセッサとして構成され、その機能を実現するようにしてもよい。さらに、図１における複数の構成要素を一つのプロセッサへ統合してその機能を実現するようにしてもよい。

ここで、プロセッサによって実行されるプログラムは、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）や記憶回路等に予め組み込まれて提供される。このプログラムは、これらの装置にインストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ（Compact Disk）−ＲＯＭ、ＦＤ（Flexible Disk）、ＣＤ−Ｒ（Recordable）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等のコンピュータで読み取り可能な記憶媒体に記録されて提供されてもよい。また、このプログラムは、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納され、ネットワーク経由でダウンロードされることにより提供又は配布されてもよい。例えば、このプログラムは、上述した各機能部を含むモジュールで構成される。実際のハードウェアとしては、ＣＰＵが、ＲＯＭ等の記憶媒体からプログラムを読み出して実行することにより、各モジュールが主記憶装置上にロードされて、主記憶装置上に生成される。

以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、ＰＥＴ装置の空間分解能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。

１００陽電子放射断層撮像（Positron Emission Tomography：ＰＥＴ）装置
１４ＰＥＴ検出器
１４０検出器モジュール
１４１検出素子

Claims

複数の検出素子が円周方向及び中心軸方向に配置されたＰＥＴ検出器を備え、
前記ＰＥＴ検出器は、前記複数の検出素子のうち、前記中心軸方向における中心部領域に配置された検出素子を前記中心軸方向における両端部領域それぞれに平行移動した場合に前記両端部領域の間で対角に位置する検出素子の対によって得られるＬＯＲ（Line Of Response）の太さと比べて小さい太さのＬＯＲが得られるように、各検出素子が配置されている、
陽電子放射断層撮像装置。
複数の検出素子が円周方向及び中心軸方向に配置されたＰＥＴ検出器を備え、
前記ＰＥＴ検出器は、前記複数の検出素子のうち、前記中心軸方向における両端部領域に配置された検出素子内での発光位置をＤＯＩ（Depth Of Interaction）技術によって特定するように構成されている、
陽電子放射断層撮像装置。
前記ＰＥＴ検出器は、前記中心軸方向における両端部領域に配置された検出素子が、当該ＰＥＴ検出器の半径方向に検出素子が分割されたＤＯＩ検出素子であり、当該ＤＯＩ検出素子によって当該検出素子内での発光位置を特定するように構成されている、
請求項２に記載の陽電子放射断層撮像装置。
前記ＰＥＴ検出器は、前記中心軸方向における両端部領域に配置された検出素子の少なくとも１つの面に設けられた光センサを有し、当該光センサによって当該検出素子内での発光位置を特定するように構成されている、
請求項２に記載の陽電子放射断層撮像装置。
複数の検出素子が円周方向及び中心軸方向に配置されたＰＥＴ検出器を備え、
前記ＰＥＴ検出器は、前記複数の検出素子のうち、前記中心軸方向における両端部領域に配置された検出素子の当該ＰＥＴ検出器の半径方向における厚みが、前記中心軸方向における中心部領域に配置された検出素子の前記半径方向における厚みより小さくなるように構成されている、
陽電子放射断層撮像装置。
複数の検出素子が円周方向及び中心軸方向に配置されたＰＥＴ検出器を備え、
前記ＰＥＴ検出器は、前記複数の検出素子のうち、前記中心軸方向における両端部領域に配置された検出素子が、当該ＰＥＴ検出器の中心側に入射面を向けて配置されるように構成されている、
陽電子放射断層撮像装置。