JP2846893B2

JP2846893B2 - シングルホトンエミッション断層装置

Info

Publication number: JP2846893B2
Application number: JP19425489A
Authority: JP
Inventors: 正俊田口; 康秀大家
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1989-07-28
Filing date: 1989-07-28
Publication date: 1999-01-13
Anticipated expiration: 2014-01-13
Also published as: JPH0359488A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、エミッションCT装置、特に天板の影響の補
正をはかったエミッションCT装置に関する。

〔従来の技術〕

従来のエミッションCT装置の構成図を第１図に示す。
CT本体部は、検出器スタンド1,検出器2,ベッド3,レール
５より成り、更に、ベッド３には天板40があり、この天
板40の上に被検体３が搭載される。

検出器２は平面状放射線検出器であり、検出器スタン
ド１に取りつけられ、スタンド１が被検体３の周囲360
°を回転すると、それを一体化して360°被検体３の周
囲を回転し、被検体３の全周囲から放射されるγ線を検
出する。この検出器スタンド１の回転は回転機構が行
う。

処理部は、位置計算回路6,メモリ7,断層像再構成回路
8,スタンド及びベッド制御回路9,表示制御回路10,CRT1
1,CPU12,ディスク13より成る。

さて、検出器スタンド１の回転角度は、制御回路９を
通してCPU12で読みとられる。更に、検出器スタンド１
は、レール５上を左右に横移動でき、且つベッド天板40
も上下に移動できるようになっており、これらの移動位
置は、CPU12によって読みとられる。

被検体３内のRIより放射されたγ線が検出器２に入射
すると、その信号は位置計算回路６に送られ検出器２の
どの位置（平面状のどの位置）に入射したかを計算し、
その位置に対応するメモリ７の番地に＋１加える。この
加算をγ線が入射する毎に繰返すことにより、メモリ７
上には、被検体３内のRI分布像を得る。

検出器２を被検体３の囲りに一定の角度回転させなが
ら、複数方向からのRI分布像をメモリー７に記憶した
後、断層像再構成回路８で断層像を再構成する。断層像
はCRT11で表示し、診断に供する。

尚、断層像再構成回路８は、高速専用ハードウェアで
よく、またソフトウェアによって実現できる。ディスク
13はデータやプログラムを格納する補助メモリの役割を
持つ。

この従来例で問題となるのは、検出器２が天板40の下
側に回転してきた時に、体内より放射されるγ線が天板
40に吸収されて、検出器２では正確な放射γ線を検出で
きない点である。

この対策として、補正データを得て、これにより検出
器による天板下での検出値を、補正するやり方が考えら
れる。具体的には、第６図に示すように、被検体の代り
に、内部に均一線源15Aを有するフラッドソースファン
トム（アクリル等で成る）15を設置し、このファントム
15を、天板40を挟んで検出器２に対向させ、この対向さ
せた状態で天板40の囲りを回転させる。各回転方向ごと
に天板の吸収分布像が得られる。尚、検出器２の入力部
にはコリメータがあり、検出面に直角に入射するγ線の
み取込むようになっている。

さて、第６図の位置によっては、天板40の影響のない
検出領域では、均一線源よりのγ線がほぼそのまま検出
され、特性Ａ（計数値）となる。一方、天板40を透過し
た場合は特性Ｂではなく特性Ｃとなり、計数値は特性Ａ
より小さい値となる。この特性Ｂと特性Ｃとの差分が天
板40による吸収分であり、誤差となる。

特性Ｃがいかなる形となるかは、回転角度による。従
って、回転角度をパラメータとして、各回転角度毎に第
６図の如き方法で特性Ｃを計測し、検出チャンネル（座
標）と回転角度とをパラメータとして特性Ｃによる補正
データを得る。

この補正データはメモリにテーブル化して格納してお
く。実際の被検体からの計測値に対して、回転角度，検
出チャンネルをパラメータとして対応補正データをメモ
リから読出し、この補正データを悪影響のある計測値に
加えると、天板の影響のない計測値となる。これを以下
詳述する。

補正データテーブルを第７図に示す。この補正データ
テーブル18は、ファントムと検出器の対向関係のもとで
の回転基準角度（例えばθ＝０°,6°,12°…による区
分）毎に分割されたテーブルより成る。

分割されたテーブルの例を第８図に示す。（イ）は回
転角度θー０°，（ロ）は回転角度θ＝θ₀°の例であ
る。回転ピッチは任意であり、例えば６°を回転基本単
位とする。６°の例では、180°の回転範囲とすれば、3
0個の補正データテーブルが存在する。

第８図でテーブル100と101で斜線部分100a,101aが天
板の影響の発生した部分、非斜線部分100b,101bが天板
の影響のない部分を示す。

θ＝０°で斜線部分の横方向幅は、天板の横幅ｌに一
致し、且つ斜線部分の横方向の中心位置C₂は、検出器の
横方向の中心位置C₁に一致する。

しかし、回転が進み（反時計方向）、θ→90°へと近
づくに従って斜線部分の横幅W₁はW₁＜Ｗと小さくなり、
θ＝90°でゼロ、更に斜線部分の中心は、θ°→90°へ
と近づくに従って右側に移動し、０°→−90°へと近づ
くに従って左側に移動する。

この横幅の大きさの変化は、回転角度によって天板の
透過距離が異なるためであり、中心位置の移動は、回転
角度によって、実質上、天板横幅が変化するためである
（検出器からみて変化する）。

天板が均一材質であり、且つ縦と横とが均一な矩形で
あれば、斜線を引いた部分の補正データは、回転角度毎
に定まった同一値である。しかし、一般には天板は必ず
しも均一材質ではなく、形状も完全矩形でない例が多い
（例えば端部がまるくなっている）。従って、同一回転
角度上でも異なる補正データとなる。

任意の角度での４×４の16個の検出素子（チャンネ
ル）例での補正データテーブル例を第９図に示す。但
し、実際の数は64×64や128×128などであり、はるかに
多い。補正テーブル102は、天板の影響の受けない領域
には補正不要を示すフラグIFを立てておき、天板の影響
を受けた領域には、補正データを入れておく。図では
（1.1），（2.1），（3.1），（4.1），（1.4），（2.
4），（3.4），（4.4）の位置にはIFを立て、それ以外
の部分には補正データを入れておく例を示した。各座標
毎に補正データの値が異なるのは、前述した天板不均一
の例を想定したためである。尚、座標とは検出チャンネ
ルに相当する。

補正データは、天板によるγ線の吸収量でもよいが、
第９図では吸収割合を数値で示した。例えば、検出素子
座標（1.3）の補正データが「10」とは、座標（1.3）で
の天板での吸収割合が10％（1/10）であることを示す。
座標（4.2）では6.7％（1/15）であるとした。

かかる補正データによる補正は、座標（1.3）に関し
ては、10個のγ線が入力する毎に座標（1.3）でのγ線
計数値を＋１加算する補正を行うことである。座標（4.
2）では、15個のガンマ線が入力する毎に座標（4.2）で
の計数値を＋１加算する補正を行う。

一方、座標（1.2）では、補正データはIFであり補正
の必要はない。

かくして、回転角度及び検出チャンネル（座標）をパ
ラメータとして、各回転位置毎に補正が必要か否かが判
断され、補正要ならば、補正データに従って補正を行
う。〔発明が解決しようとする課題〕上記従来例では、回転中心と天板の位置関係が、補正
データを収集する時と被検体のデータを収集する時で必
ず一致している必要がある。例えば、天板の高さ（回転
中心Ｏと天板の距離）が変ると、検出器に対する天板の
影の位置が変るので、補正データはその位置に対する正
確な補正データにはなり得ない。

この天板の高さが変化する例としては、被検体の厚み
によって回転中心と被検体の中心を一致させたい場合が
ある。即ち、被検体の厚みが大きいと天板を下げ、被検
体の厚みが小さいと天板を上げて、回転中心と被検体の
中心を一致するのである。

こうした天板の高さが変化した場合、その変化の都
度、フラッドソースファントムを位置設定して吸収値の
計測を行って補データテーブルを再作成すればよい。し
かし、その都度、位置設定／計測という作業をしていた
のでは、能率が悪い。

本発明の目的は、天板と回転中心の位置関係が変って
も、データ処理的に新しい補正を可能としたエミッショ
ンCT装置を提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、天板と回転中心との位置関係を読みとり、
吸収補正データにフィードバックして修正を行い、この
フィードバック後の補正データを真の補正データとし
た。

〔作用〕

本発明では、天板と回転中心との位置関係が読みとれ
ら、この位置関係により吸収補正データをフィードバッ
クして修正する。この修正後の補正データは、天板の位
置を反映したものであり、これを真の補正データとして
天板吸収補正に使用する。

〔実施例〕

第１図は本発明の実施例図である。本実施例の特徴
は、第５図の回路に天板吸収補正回路14,吸収補正テー
ブル回路18を追加した点にある。

この追加構成によれば、位置計算回路６より出力され
たγ線入射位置信号は、天板吸収補正回路14に入り、吸
収補正テーブル回路18から読み込んだ補正データに基づ
いて補正すべき位置の信号であれば、メモリ７上に補正
分加算して記憶する。

この加算に際して、補正データを修正する。この補正
に際しての天板の高さの変動やその他の位置関係につい
て説明する。

被検者の厚さによって天板の高さｈが変る。被検者の
中心と回転中心とを合わせるためである。更に、被検者
の体輪部に沿って楕円状に検出器を回して計測を行う。
この検出器を楕円状に回すためには、検出器スタンドを
水平方向に移動し、天板を上下方向に移動する必要があ
る。従って、検出器の回転角θに応じて天板高さｈと天
板中心と回転中心のずれｌが変ることになる。

第２図で補正の原理を説明する。

検出器２で天板40に直角方向の位置にある二点鎖線位
置にある時には、θ＝０であり、天板40による吸収の影
響はない。従って、補正の必要はない。尚、θのとり方
が第８図と異なるが、形式的には単なる座標系のとり方
であり、どちらの座標系をとるかは任意である。

検出器２が天板の下に入り込みθ≠Ｏとなると、補正
が必要となり、その補正量はθと共に変る。更に、図か
らも明らかなように、天板の高さｈと回転中心Ｏと天板
中心O₁のずれｌによっても補正量が変る。その補正すべ
き範囲と大きさを次に示す。

先ず、補正の必要な範囲、即ち天板の影になる有効視
野の領域は、説明をわかりやすくするため、天板の厚さ
方向の中心線上で考えると、P₁からP₂の範囲であり、天
板の幅をＷ（mm）、検出器の回転角度をθとすると、Ws
inθとなる。これは、吸収の影響がでる範囲の絶対値で
あり、実際の範囲は、P₁とP₂の位置を求めればよい。そ
こで、天板の高さｈ（mm）、天板中心O₁と回転中心Ｏと
のずれをｌ（mm）とすると、P₁，P₂は次式で示せる。

ここで、座標軸（P₁−P₂方向）はC₀を中止とし、P₁側
を＋，P₂側を−とした。C₁，C₂はずれｌの投影位置であ
る。

（１），（２）式による結論は以下となる。

（イ）（W/2）sinθは、ｈとｌの影響の受けない値であ
って、且つ回転角度θのみに依存する値である。Wsinθ
が補正を必要とする範囲の絶対値である。

（ロ）hcosθ−lsinθは、回転角度θ及びｈとｌの影響
を受ける。従って、補正データテーブルに対するアドレ
スシフト量としてhcosθ−lsinθを与えれば、h,lの影
響のない補正データを得ることができる。これが本実施
例の基本的な考え方である。但し、このシフト量は、h,
l,θの関数ではあるが、シフト時にはθは定まってお
り、従ってh,lをパラメータとしてのみシフト量を決定
すればよい。シフトはアドレスそのもの、データそのも
ののいずれもよい。

第３図は、その一例を示した。角度θで（イ）の左図
の如きテーブルとし、今、左側方向のシフト量Ｓ＝hcos
θ−lsinθが計算されたとすると、（イ）の右側に示す
如くそのシフト量Ｓだけアドレスシフトする。

第３図（ロ）は第９図のテーブルに対するシフトの例
であり、左側がｈ＝0,l＝０の場合でシフトなしの例、
右側がＳ＝１の場合で１列分左シフト例を示す。この例
によれば、１列分のデータが左側にシフトし、例えば座
標（1.1）は、本来のデータIFではなく、シフト前座標
（1.2）のデータ「７」となる。また、座標（1.3）は本
来のデータ「10」ではなく、シフト前座標（1.4）のデ
ータIFとなる。

次に回路18の補正データテーブル（第７図に示したテ
ーブルのこと）の作成方法を述べる。先ず、理論的に設
定する場合は、天板の厚さｔ（mm）、天板の材質に依頼
するγ線吸収係数μ（mm^-1）とすると、補正データＣは
下記となる。

Ｃ＝1/exp（−μt/sinθ） …（３）ここで、μはγ線のエネルギー（KeV）によっても変
る。

尚、天板の材質が複数であったり、μが不明の場合に
は、前述の如きフラットソーステーブルを利用して実測
し、テーブルを作成すればよい。

補正データのh,lによる修正のための本発明の詳細実
施例を第４図に示す。天板吸収補正回路14は、比較回路
14A、減算回路14B、補正メモリ14C,14D、補正制御回路1
4Eより成る。メモリ７はメモリ回路7A、加算回路7Bより
成る。

スタンド及びヘッド制御回路９からCPU12は、回転角
度θを受けとり、吸収補正テーブル18から回転角度θ対
応の補正データテーブルを読取る。この回転角度θ対応
の補正データテーブルは、補正メモリ14C,14Dに同時に
格納する。このメモリ14C,14D及びメモリ回路7Aは同一
容量であり、（X,Y）で同一アドレス付けされている。

一方、スタンド及びヘッド制御回路９はh,lを検出
し、CPU12はこれを読取る。

h,lが当初の規準位置に比べて変化なければ、補正デ
ータテーブルの修正は行わない。h,lに変化があれば、C
PU12はシフト量（hcosθ−lsinθ）を計算し、これによ
って補正データテーブルを修正する。

具体的な動作を説明する。

（イ）メモリ回路7A内への加算処理について。

任意の座標（X,Y）にγ線の生起があると、その座標
（X,Y）は、位置信号として入力し、メモリ回路7Aのア
ドレス（X,Y）をアクセスし、格納値を読出す。この格
納値とは、それまでのアドレス（X,Y）での加算値であ
る。格納値をＭとすると、この格納値Ｍは加算回路7Bに
送られ＋１加算され、（Ｍ＋１）となる。この（Ｍ＋
１）は再びメモリ回路7Aの（X,Y）に戻される。以下、
同様に（X,Y）の位置信号が入力する毎に（X,Y）座標の
格納値が＋１ずつ加算される。かくして、メモリ回路7A
には、座標毎のγ線の生起回数が計数値として格納され
ることになる。

かかる動作は従来と変りない。

（ロ）補正処理について。

回転角度θを読込んだCPU12は、この回転角度θ対応
の補正データテーブルを吸収補正テーブル回路18から読
取る。CPU12は、この補正データテーブルを補正メモリ1
4C,14Dに送る。

補正メモリ14Cは補正用に直接に使用し、補正メモリ1
4Dはこの補正メモリ14Cの初期値設定用に使用する。

先ず、位置（X,Y）が入力すると、補正メモリ14Cの
（X,Y）をアクセスする。補正メモリ14Cの（X,Y）に
は、補正データが入っており、これを読出す。この補正
データは、位置（X,Y）での補正データであり、IFであ
れば補正不要:IFでなければその回数分計測毎にメモリ
回路7A内の格納内値に＋１の加算を行う。（X,Y）が何
回入力したかの回数計算を行うのが減算回路14Bであ
り、（X,Y）１個入力毎に（X,Y）位置のメモリ14Cの内
容を読出し、−１の減算を行い、その減算結果を比較回
路14Aに送ると共に、再びメモリ14Cの（X,Y）位置に戻
す。

比較回路14Aでは、減算結果が「０」か否かを判定
し、「０」でなければ出力は出さず、「０」であれば、
その旨を示す信号14aを出す。この信号14aを受けて補正
制御回路14Eは、補正用の＋１加算指令14eを出し、（X,
Y）位置でのメモリ回路7Aの格納値を＋１加算する。こ
の＋１加算が補正処理である。

尚、この補正位置（X,Y）では、（イ）で述べたよう
に本来の＋１加算を行う故に、補正処理（＋１加算）と
併せて「＋２」の加算が行わされたことになる。

一方、補正データがIFであれば、減算回路14Bによる
減算は行わず、比較回路14Aでの比較結果も補正不要を
示す。

減算回路14Bの減算結果はメモリ14Cの（X,Y）位置に
戻すが、これにより、それまでの（X,Y）位置でのγ線
の生起回数がわかり、次の（X,Y）でのγ線の生起の減
算対象として使う。しかし、減算結果が「０」であれ
ば、その時点で補正処理が行われるため、次回からは、
再び初期値を設定しなおす必要がある。このために補正
メモリ14Dを設けておき、減算結果が「０」となった場
合、これを補正制御回路14Eが検出し、補正メモリ14Dの
（X,Y）の補正データを補正メモリ14Cの（X,Y）位置に
格納する。そして、次回からの補正処理にそなえる。

（ハ）補正データの修正処理について。

CPU12は、θ,h,lを読みとり、ｈ≠,0,l≠０との条件
でシフト量Ｓ＝hcosθ−lsinθを計算する。そこで、角
度θの補正データテーブルに対してシフト量Ｓによって
シフトを行う。シフト結果は第３図で説明した通りであ
る。

このシフト結果をCPU12は、補正メモリ14C,14Dに書込
む。これ以後の処理は（ロ）で述べた補正処理に従う。

以上（イ），（ロ），（ハ）の処理は別々に述べた
が、便宜のためであり、RI分布収集をしながら、同時に
修正を行う本実施例では加算処理，補正処理は、１つの
（X,Y）位置入力に対して、同時並行して行ってゆくも
のであり、修正処理は、θ,h,lが変わる毎に行う。また
（ロ）の補正処理をソフトウァアによってデータ収集後
に一括して補正をかけることも可能である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、天板の高さh,ずれ量ｌによって補正
データテーブルのシフト量が決定でき、正しい補正が可
能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のγ線断層装置の実施例図、第２図は本
発明の補正データの修正処理の原理説明図、第３図は本
実施例でのシフト例を示す図、第４図は本発明の補正処
理及び修正処理のための実施例図、第５図は従来のγ線
断層装置を示す図、第６図は従来の補正の説明図、第７
図は従来での補正データテーブルを示す図、第８図
（イ），（ロ）は従来での補正データと回転位置との関
係を示す図、第９図は補正データテーブルの具体例であ
る。 14…天板吸収補正回路、18…吸収補正テーブル回路、40
…天板。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被検体を搭載すると共に、上下左右に移動
可能な天板と、被検体及び天板の周囲を回転しながら被検体から放射さ
れるγ線を検出する平面形γ線検出器と、各回転位置毎の上記天板による吸収値を補正データとし
て記憶するデータテーブルと、上記天板の高さｈ、回転中心のずれ量ｌを検出し、修正
シフト量を算出する手段と、この修正シフト量によって上記補正データテーブルのデ
ータ又はアドレスをシフトする手段と、このシフトされた補正データテーブルに従って、位置毎
のγ線検出器で検出により得られた計測値を補正する手
段とこの補正結果のデータにより像再構成を行う手段と、より成るシングルホトンエミッション断層装置。