JP2868059B2 - ポジトロンｅｃｔ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、核医学診断装置に関
し、とくにポジトロン放出性核種を用いたＥＣＴ装置
（エミッションコンピュータトモグラフィ装置）に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ポジトロンＥＣＴ装置は、ポジトロン放
出性核種の分布像（断層像）を計算によって求めるもの
である。ポジトロンの消滅時に、γ線が１８０゜反対方
向に放出されるため、これを検出して核種の位置に関す
る情報を得る。すなわちポジトロン放出性核種の放射性
物質が投与された被検体（患者）の周囲に多数の検出器
をリング型に配置し、それらの２つに同時に放射線が入
射したこと（コインシデンス）をとらえる。これにより
その２つの検出器を結ぶ直線上に核種が存在しているこ
との情報が得られる。このように検出器のあらゆる組み
合わせごとに同時計数データを収集すると、各組の検出
器を結ぶいろいろな直線ごとに同時計数データが収集さ
れたことになる。その直線は位置と方向とによって表わ
すことができ、同じ方向の直線に関するデータをその直
線の位置に応じて並べると投影データとなるため、この
投影データを逆投影すれば検出器のリング型配列が位置
している面（断層面）での被検体内の放射性物質の分布
像（断層像）を再構成することができる（なお、同じ方
向の直線に関する同時計数データをその直線の位置に応
じて並べて１ラインずつの生データとし、この１ライン
ずつの生データをその角度方向に応じて並べて２次元的
なデータ配列としたものは、サイノグラムと呼ばれ
る）。

【０００３】ところで、こうして体内の放射性物質から
放射される放射線を体外で検出してデータ（エミッショ
ンデータ）を収集する場合、その放射線が体外に出てく
るまでの間に体内で吸収されることがある。そのためこ
の吸収を補正しなければ正確なデータは得られたことに
ならないし、またそのデータを用いて再構成した画像は
不正確なものとなってしまう。

【０００４】そこで、従来より、実際の被検体のその断
層面における放射線吸収率の分布を求め、これによって
エミッションデータを補正することによって、上記の吸
収の影響がなくなるような補正を行なっている。この吸
収補正のためには、Ｘ線ＣＴ装置で得られるデータと同
様な吸収率を表わすデータ、つまり被写体を透過した放
射線のデータ（トランスミッションデータ）を収集する
必要がある。従来では、検出器のリング型配列のなかに
放射性物質の投与前の被検体を入れ、ラインソース（ポ
ジトロン放出性核種からなるライン状の放射線発生源）
をこの被検体の周囲に回転させ、放射性物質が投与され
たときの被検体のエミッションデータを収集する場合と
同様にデータ収集する。このデータは、ラインソースか
らのエミッションデータであるが、被検体を透過してい
るため、被検体に関してはトランスミッションデータと
見ることができる。そこで、このデータから被検体中の
吸収データを導き出し、吸収補正に供することができ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ラインソースを用いた吸収補正用のデータ収集による
と、ノイズ成分をも収集することとなってＳ／Ｎ比の悪
いものしか収集できず吸収補正の精度を高めることがで
きない、という問題がある。すなわち、従来では、ライ
ンソースが実際にはない場所での同時計数データまでも
収集することとなっているため、散乱線成分のデータま
で収集しているからである。

【０００６】この発明は、上記に鑑み、Ｓ／Ｎ比の良好
な吸収補正用データを得て、正確な吸収補正を行なうこ
とができるようにした、ポジトロンＥＣＴ装置を提供す
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明によるポジトロンＥＣＴ装置においては、
リング型に配列された多数の放射線検出手段と、該検出
手段の２つに同時に放射線が入射したことを検出してそ
の２つの検出手段の組み合わせに応じた出力を生じる同
時計数手段と、該同時計数手段の出力が入力されて対応
するアドレス信号を生じる、データ収集用アドレス変換
手段および収集コントロール用アドレス変換手段と、デ
ータ収集用アドレス変換手段からのアドレス信号によっ
て指定されるアドレスにおいて計数を行うことによりデ
ータ収集するデータ収集手段と、上記リング型配列の内
部空間において該リング型配列に沿って回転移動させら
れる線状の放射線発生手段と、該線状放射線発生手段の
位置を検出して位置信号を出力する位置検出手段と、所
定の位置にある線状放射線発生手段からの正常な放射線
によっては同時計数出力が生じるはずのないアドレスに
関するデータが格納されており、該データが上記収集コ
ントロール用アドレス変換手段からのアドレス信号およ
び上記の位置信号により読み出されるようにされたマス
クテーブル記憶手段と、該マスクテーブル記憶手段から
同時計数出力が生じるはずがないというデータが読み出
されたことに対応して計数を禁止するよう上記データ収
集手段をコントロールする制御手段とが備えられること
が特徴となっている。

【０００８】

【作用】同時計数手段が２つの検出手段に同時に放射線
が入射したことを検出してその２つの検出手段の組み合
わせに応じた出力を生じたとき、２つのアドレス変換手
段つまりデータ収集用アドレス変換手段および収集コン
トロール用アドレス変換手段から、上記２つの検出手段
の組み合わせに応じた出力に対応するアドレス信号が生
じる。データ収集手段は、データ収集用アドレス変換手
段からのアドレス信号によって指定されるアドレスにお
いて計数を行うことによりデータ収集する。一方、線状
放射線発生手段が所定の位置にあるとき、そこからの正
常な放射線によってデータが得られる領域と、得られる
はずのない領域とがあり、その領域がどのようなパター
ンとなっているかは、その放射線発生手段の位置に応じ
てあらかじめ分かるので、そのデータをあらかじめマス
クテーブル記憶手段に記憶させておく。そこで、放射線
発生手段の位置を検出し、その位置信号と上記の収集コ
ントロール用アドレス変換手段からのアドレス信号とに
よって上記のマスクテーブル記憶手段をアクセスすれ
ば、そのアドレスが本来同時計数出力が生じるはずのな
いアドレスであるか否かのデータを得ることができる。
このデータに応じて上記のデータ収集手段をコントロー
ルし、マスクテーブル記憶手段から同時計数出力が生じ
るはずがないというデータが読み出されたときに、デー
タ収集手段におけるそのアドレスでの計数を禁止するよ
うにすることで、正常な放射線によっては本来得られな
いデータつまり散乱線成分などのノイズ成分の収集をし
ないようにすることができる。その結果、Ｓ／Ｎ比の良
好な吸収補正用データをリアルタイムで収集することが
でき、その収集が終われば直ちに正確な吸収補正を行っ
て散乱線等のノイズの影響のない画像を再構成すること
が可能となる。この場合、同時に放射線が入射した２つ
の検出手段の組み合わせに応じたアドレス信号を変換す
るアドレス変換手段として、２つのアドレス変換手段を
備え、一方のデータ収集用に、他方をその収集をコント
ロールするためのものにそれぞれ使用しているので、放
射線発生手段の位置に応じたマスクテーブル記憶手段の
アクセスが容易になる。

【０００９】

【実施例】以下、この発明の好ましい一実施例について
図面を参照しながら詳細に説明する。ポジトロンＥＣＴ
装置では図１に示すように、多数の放射線検出器１１が
リング型に配列されており、このリング型配列のなかに
図示しない被検体が挿入される。この実施例では、ライ
ンソース１３が取付けられた回転リング１２が配置され
ている。この回転リング１２が配置されている平面は、
検出器１１の配列平面よりも手前側の平面であり、ライ
ンソース１３は紙面に直角な方向に延びて検出器１１の
リング型配列のなかに入るようにされている。

【００１０】回転リング１２はＶベルト１４を介してモ
ーター１５により回転駆動させられ、これによりライン
ソース１３が、検出器１１のリング型配列のなかで、そ
のリング型配列に沿って回転移動することになる。回転
リング１２の回転位置はモーター１５の回転を検出する
シャフトエンコーダ１６により求められる。また、回転
リング１２には切片１７が取付けられ、この切片１７を
フォトセンサ１８で検出することにより、回転リング１
２の回転についての初期位置が検出される。

【００１１】このシャフトエンコーダ１６からの回転パ
ルス出力と、フォトセンサ１８の出力とが、図２に示す
位置カウンタ２９に入力される。この位置カウンタ２９
はシャフトエンコーダ１６からの回転パルス出力をカウ
ントしており、フォトセンサ１８の出力によってそのカ
ウント値が「０」にリセットされるようになっている。
そのため、この位置カウンタ２９から出力されるカウン
ト値は、ラインソース１３の位置（角度）を表わすもの
となる。

【００１２】多数の検出器１１の各々の出力は図２の同
時計数回路２１に入力され、それらの２つずつの組み合
わせごとに同時計数され、その組み合わせごとに生じる
同時計数出力はＦＩＦＯメモリ２２を介してアドレス変
換テーブル２３、２５に送られる。これらのアドレス変
換テーブル２３、２５では、検出器１１の２つずつの組
み合わせを、サイノグラム上のビュー（角度）と位置ｒ
とに変換するものである。すなわち、検出器１１の任意
の２つを結ぶ直線は、その角度と、中心（リング型配列
の中心）からの距離ｒとにより表わすことができるの
で、検出器１１のある２つの組み合わせに関して同時計
数がなされたときその組み合わせをビューと位置ｒとに
変換するのである。具体的にはビューは、リング型配列
の中心から２つの検出器１１を結ぶ直線に下ろした垂線
の角度に対応したものとなっており、位置ｒはその垂線
の長さとして表わされる。

【００１３】こうして、検出器１１のある２つの組み合
わせに関して同時計数回路２１から同時計数出力が生じ
ると、その組み合わせに対応するビューと位置ｒとによ
り収集メモリ２４のアドレスが指定されて、そのアドレ
スに「１」がカウントアップされる。これが繰り返され
て、収集メモリ２４においてサイノグラムが収集され
る。

【００１４】ここで、ラインソース１３についてデータ
収集する場合、サイノグラムはその角度ごとにどのよう
なものになるかを考えてみると、図３のようになる。図
３のＡ〜Ｈはラインソース１３の角度ごとのサイノグラ
ムを示すもので、ラインソース１３の角度を示すシンボ
ルとともに示してある。サイノグラムにおいて、位置ｒ
は「０」から円形測定空間の直径までであり、またビュ
ーは０°から１８０°までである。

【００１５】たとえばラインソース１３が最下端（角度
０°）に位置している場合は、図３のＡの太線のような
データが収集されるはずであり、この太線以外の領域で
データが得られるなら、それは散乱線に基づくノイズ成
分であると言える。つまり、このサイノグラムにおいて
ラインソース１３からのデータは太線の近辺の領域のみ
で得られ、それ以外の領域のデータはノイズ成分である
から、データ収集すべきではない。そのため、この太線
近辺のみデータ収集を行なわせるようなマスクを作れば
よい。ラインソース１３が他の角度にあるときは、図３
のＢ〜Ｈのように、サイノグラムにおいて、ラインソー
ス１３からのデータが収集される領域はそれぞれの太線
に示すように、図３のＡとはパターンが異なる。

【００１６】そこで、これを考慮して、マスクテーブル
メモリ２７において図４のようなマスクテーブルを形成
しておく。このマスクテーブルメモリ２７はビューと位
置ｒとによってアドレスされるようにしておくが、ビュ
ーは収集メモリ２４において必要な０°から１８０°ま
でのビューの３倍分とする。このマスクテーブルの太線
部分の領域には「１」が格納され、その他の空白部分に
は「０」が格納される。

【００１７】そして、ラインソース１３についてデータ
収集するとき、サイノグラム上のある特定のビュー、ｒ
に格納すべき同時計数出力が得られたとすると、それが
上記の太線領域内のものかどうかを判定し、データ収集
するか否かを決める。つまり、図４のマスクテーブルに
おいてその特定のビュー、ｒで決められる位置の値が
「１」か「０」かを求める。その際、そのビューの値を
そのまま用いると、ラインソース１３の角度が０°以外
は不都合である。たとえばラインソース１３の角度が４
５°のときは、図３のＢで示すようなマスクパターンを
用いるべきであるから、ビューの値（角度）に４５°の
角度をプラスしたものでマスクテーブルの位置を指定す
べきである。これにより、図４のマスクテーブルの４５
°から２２５°までを取り出して、０°から１８０°ま
でのビューの値で指定したことと同じになる。ラインソ
ース１３の角度が３６０°近辺となっているとき、たと
えば３５５°となっているときは、図４のマスクテーブ
ルの３５５°から５３５°までを使用する必要がある。
そのため、このマスクテーブルは通常の３倍のビュー分
としてある。

【００１８】図２では、アドレス変換テーブル２５より
特定のビュー、ｒが得られたとき、加算器２６におい
て、位置カウンタ２９からのラインソース１３の角度信
号をそのビューの値に加算し、これとｒとによってマス
クテーブルメモリ２７をアドレスするようにしており、
これによって上記のラインソース１３の角度によって変
化するマスクパターンに対応している。この場合、位置
カウンタ２９からの角度信号をビューの値に対応させる
ため、ラインソース１３が１８０°回転した位置にある
ときの位置カウンタ２９の出力が収集メモリ２４のビュ
ー数と同じ値となるようにし、３６０°回転した位置に
あるときの位置カウンタ２９の出力が収集メモリ２４の
ビュー数の２倍の値となるようにしておく。

【００１９】マスクテーブルメモリ２７のアドレスがこ
のようにして指定され、そこから読み出された値が
「１」であれば、メモリコントローラ２８を介して収集
メモリ２４をしてデータ収集状態とし、「０」であれば
データ収集禁止状態とする。そのため、この収集メモリ
２４では、ラインソース１３があるはずのない位置に関
してデータ収集することがないので、散乱線等に基づく
ノイズ成分は収集せず、信号成分のみ収集することがで
きて、Ｓ／Ｎ比の高いデータ収集が可能となる。

【００２０】なお、図２においてアドレス変換テーブル
を、収集メモリ２４のアドレス用と、マスクテーブルメ
モリ２７のアドレス用とに分けたのは、設計上の便宜の
ためである。マスクテーブルメモリ２７のアドレス用の
アドレス変換テーブル２５は、ビュー、ｒとを別個の信
号ラインで出力し、ビューについて位置カウンタ２９か
らの信号との加算が容易にできるようにしている。ま
た、ビュー、ｒとを別の信号ラインに分けることができ
るようにｒの値は６４、１２８、２５６のような２の階
乗としている。収集メモリ２４のアドレス用のアドレス
変換テーブル２３については、ｒを２の階乗とする必要
はなく、その有効利用の観点から適当に定め得る。これ
らの設計上の制約がなければ１つの共通のアドレス変換
テーブルで済すこともできる。

【００２１】また、マスクテーブルメモリ２７において
格納するマスクのパターンは上記のもの以外に任意のパ
ターンとすることも可能である。「０」、「１」を逆に
し、ラインソース１３の位置の近辺以外でのみデータ収
集するようにしてもよく、その場合は散乱線の成分のみ
のデータ収集ができる。さらに、ラインソース１３の位
置の近辺と、それ以外とで分けて、それぞれでデータ収
集することもでき、ラインソース１３を用いてトランス
ミッションデータを収集するときに、被検体には放射性
物質を投与した状態として被検体についてのエミッショ
ンデータをも同時に収集する道も開ける。

【００２２】さらに、ラインソース１３の回転位置を検
出するための構成としては種々に考え得る。たとえば上
記のようにモーター１５にシャフトエンコーダ１６を取
付けるのではなくて、シャフトエンコーダ１６を回転リ
ング１２の回転が伝達される歯車等に取付けるようにす
ることもできる。また、回転リング１２の回転駆動機構
も同様に種々に構成でき、上記以外にたとえば歯車やチ
ェーン等の機構を利用できる。

【００２３】

【発明の効果】以上実施例について説明したように、こ
の発明のポジトロンＥＣＴ装置によれば、散乱線成分等
のノイズの少ないＳ／Ｎ比の良好な吸収補正用データを
リアルタイムで容易に収集することができ、正確な吸収
補正を直ちに行なうことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の位置関係を示す模式的な
正面図。

【図２】同実施例のデータ処理系統を示すブロック図。

【図３】ラインソースの角度ごとのサイノグラムをライ
ンソースの角度シンボルととも示す図。

【図４】マスクテーブルを示す図。

【符号の説明】

１１ 放射線検出器 １２ 回転リング １３ ラインソース １４ Ｖベルト １５ モーター １６ シャフトエンコーダ １７ 切片 １８ フォトセンサ ２１ 同時計数回路 ２２ ＦＩＦＯメモリ ２３、２５ アドレス変換テーブル ２４ 収集メモリ ２６ 加算器 ２７ マスクテーブルメモリ ２８ メモリコントローラ ２９ 位置カウンタ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 リング型に配列された多数の放射線検出
   手段と、該検出手段の２つに同時に放射線が入射したこ
   とを検出してその２つの検出手段の組み合わせに応じた
   出力を生じる同時計数手段と、該同時計数手段の出力が
   入力されて対応するアドレス信号を生じる、データ収集
   用アドレス変換手段および収集コントロール用アドレス
   変換手段と、データ収集用アドレス変換手段からのアド
   レス信号によって指定されるアドレスにおいて計数を行
   うことによりデータ収集するデータ収集手段と、上記リ
   ング型配列の内部空間において該リング型配列に沿って
   回転移動させられる線状の放射線発生手段と、該線状放
   射線発生手段の位置を検出して位置信号を出力する位置
   検出手段と、所定の位置にある線状放射線発生手段から
   の正常な放射線によっては同時計数出力が生じるはずの
   ないアドレスに関するデータが格納されており、該デー
   タが上記収集コントロール用アドレス変換手段からのア
   ドレス信号および上記の位置信号により読み出されるよ
   うにされたマスクテーブル記憶手段と、該マスクテーブ
   ル記憶手段から同時計数出力が生じるはずがないという
   データが読み出されたことに対応して計数を禁止するよ
   う上記データ収集手段をコントロールする制御手段とを
   備えることを特徴とするポジトロンＥＣＴ装置。