JP3241719B2 - 断層写真収集装置 - Google Patents

断層写真収集装置

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JP3241719B2 JP51766391A JP51766391A JP3241719B2 JP 3241719 B2 JP3241719 B2 JP 3241719B2 JP 51766391 A JP51766391 A JP 51766391A JP 51766391 A JP51766391 A JP 51766391A JP 3241719 B2 JP3241719 B2 JP 3241719B2
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は特に医療の分野で利用し得る断層写真収集
装置に関する。この発明は本質的に、使い易いシンチグ
ラフィ（scintigraphy）検出器を用いて断層写真を収集
することに関する。
核物質医療では、シンチグラフィ検出器の原理が知ら
れている。これは次の通りである。一般的にはテクネチ
ウムであるが、放射性マーカを患者に注入する。その性
質によるが、マーカは注入点から患者の身体の種々の部
分に分布する。患者の身体の中で、マーカが検査される
器官に見出される様になり、それがその機能を露わす。
マーカがガンマ光子を発生する。コリメータを通過した
後、ガンマ光子がシンチレータ結晶によって検出され、
そこから「シンチグラフィ検出器」と云う言葉が生まれ
ている。結晶がガンマ光子を光光子に変換する。光光子
が、シンチレータに向けて配置した光増倍管によって検
出される。光増倍管に流れる電流はパルスの形をしてお
り、発生したシンチレーションの大きさの関数である。
こう云う電流が抵抗マトリクスに印加される。抵抗マト
リクスが、光増倍管と向い合ってシンチレーションが起
こった位置を特定する「場所を突止める」パルスを出力
する。
抵抗マトリクスからの出力に接続されたカウンタ装置
が、シンチレータ上の各々の場所で起こったこの様なパ
ルスの数を合計する様に作用する。この時、各々の場所
で計数された入射の回数の関数として、輝度を像の各点
に帰因させることにより、身体内のマーカの活動を表わ
す像を作ることが可能になる。この方法は従来「アンガ
ー」方法の名前で知られている。非常に高速のシンチグ
ラフィ・カメラ、例えば毎秒200,000回の入射まで計数
することが出来るカメラでは、人体の一部分の投影を構
成する像を約30秒で作成することが出来る。
検出器が、この検出器の照準を合せるのにも役立つガ
ンマ線カメラと呼ばれる回転集成体に取付けられる。検
出器を身体に対して相異なる方向に照準を合せると、同
じ状態のもとで多数の像を収集することが出来る。検出
器の相異なる照準方向に対して十分な数の像を収集する
ことにより、この１組の像信号は、アルゴリズムによる
再生（reconstruction）によって、身体の断層写真を求
めるのに適した処理にかけることが出来る。この様な断
層写真像の精度が投影像の数と共に高くなると云う条件
により、この方法は検査期間が比較的長くなることにな
ることが判る。
２つ、３つ又は場合によっては更に多くの検出器を備
えたガンマ線カメラを作ることにより、この問題を解決
しようとする提案が既になされている。こう云う場合、
検査の持続時間は、実質的に検出器の数に比例して、短
くなる。
然し、別の問題が起こる。投影像を求め、その結果と
して分解能が非常によい断層写真を得る為には、検出器
を出来るだけ身体に近付けて配置することが必要であ
る。都合の悪いことに、検査しようとする患者は全て同
じ寸法ではなく、ある人は太っており、他の人は痩せて
いる。更に、行なわれる検査に応じて、検出器を身体か
ら種々の異なる距離の所に置くことが必要になることが
ある。例えば、腹部の周りの検査では、頭の直径の方が
小さいので、頭の周りの検査の時よりも、検出器を患者
からの異なる距離の所に置くことが必要になる。この問
題を解決する公知の方法は、検出器を入れ子アームに取
付け、最初は検出器を出来るだけ患者に近付けることで
ある。検査の間、その直径は患者からの距離に関係する
が、検出器が円に沿って移動する。
この様な入れ子機構の欠点は、たゞ１つだけある場合
に較べて、２つの検出器がある場合には、２倍の複雑さ
になり、数を増やせば同じ様になることである。入れ子
機構自体は回転集成体に取付けられており、検出器を相
異なる撮影方向に向けることが出来る様にしている。
この発明の目的は、第１に、収集を加速する為、第２
に種々の検出器の取扱を簡単にする為、１つより多くの
検出器を回転集成体に配置する必要を考慮に入れること
により、こう云う欠点を解決することである。これらの
問題を解決する為、この発明は先ず２つの検出器を互い
に固定し、それらに相対的なある傾斜角を持たせる。
従って、任意の１つの検出器は、その検出の場を構成
する略平面の検出器面を有する。現在、この様な検出の
場は矩形である。これは長さと幅を持っている。この発
明では、２つの検出器を互いに接して配置し、それらの
検出の場の中心に対する法線が交差する様にすると共
に、これらの検出の場がその各々の１辺（こう云う辺を
「長さ」と呼ぶ）に沿って互いに隣接する様にする。以
下の説明では、この隣接する辺を長さと呼ぶが、これは
検出の場がその方向では、それと直角の方向に沿った長
さよりも必ずしも一層長いことを意味するものではな
い。
法線が90゜の角度で交わることが好ましい。然し、こ
れは不可欠のことではなく、角度は鋭角又は鈍角にして
もよい。従って、２つの検出器は、法線の交点並びに２
つの検出器の隣接する長さを含む２等分平面が断層写真
の回転軸線をも含む様にして、こう云う形で互いに固着
される。
小さい患者の場合、集成体は回転軸線の方へ半径方向
に変位させる。従って、２つの検出器によって形成され
た角は、機械の軸線上で小さい患者に一層近付けること
が出来る。この代りに、太った患者を検査する時、角は
同じく機械の軸線上で一層遠ざけることが出来る。これ
が変位の機構を簡単にする。
然し、この様に作用することにより、投影の際に収集
される情報は、機械の回転軸線が必ずしも検出の場に対
する法線の交点を通らないので、正しい位置にはない。
従って、同じ再生アルゴリズムを使える様にする為に
は、像信号処理パラメータを、１対の検出器と回転軸線
の間の距離の関数として変換することが必要である。ず
っと簡単な機械的な装置でかなりの節約を達成しなが
ら、断層写真像を再び構成する為に全く同じアルゴリズ
ムを使うことが出来ることを示す。
従って、この発明は被検体の断層写真を収集する装置
を提供する。この装置は、回転軸線の周りに回転する支
持体によって担持されていて、像プロセッサに接続され
た１対の平面シンチレーション検出器を有する。この装
置は、２つの検出器の検出の場が相対的にある角度で傾
斜していること、並びにこれらの検出の場の間に形成さ
れた角度を２分する２等分平面が回転軸線を含むことを
特徴とし、更に、回転軸線に対して半径方向に、１対の
検出器を一緒に被検体に対して変位させる手段と、この
変位の関数として、検出器の実効的な検出の場を変更す
る変更手段とを持つことを特徴とする。
この発明は図面について以下説明する所を読めば、更
によく理解されよう。図面は単に例を示す為であり、こ
の発明を何等制約するものではない。
図面に於て 第１図はこの発明の収集装置の斜視図である。
第２図は検出器を回転させると共に、それらを回転軸
線に対して移動する機構の断面図である。
第３図は検出器及びその釣合錘を同時に動かすことが
出来る様にする機械的な細部の斜視図である。
第４図はこの発明で用いる１組の手段のブロック図で
ある。
第5a図乃至第5c図は患者の３種類の異なる寸法に対し
て完全に再生することが出来る直径の線図である。
第１図はこの発明の断層写真収集装置を示す。これ
は、共通の支持体３によって一緒に担持された１対の平
面検出器1,2を有する。支持体３が回転軸線４の周りを
回転する。回転軸線は、この装置によって検査される患
者を担持するベッド６の上面５より若干上方にある。こ
の様にすることにより、軸線４は患者の略中央にある様
にする。両方の検出器1,2がこれから説明する像処理装
置に接続される。検出器1,2の検出の場7,8が互いにある
角度をなしている。それらの隣接する縁、それを長さと
呼ぶが、これが互いに隔たっており、１例では2cmの空
間を開けており、この空間が８又は10cm未満であること
が好ましい。図示例では、それらは互いに略90゜の角度
で傾斜しており、夫々の場の中心の法線9,10は直角で交
わる。２等分平面11は検出の場7,8によって形成された
角度の２等分線を含むと共に、回転軸線４をも含んでい
る。円形カバー12に担持されたリング32を回転させるこ
とにより、２個１組の検出器1,2が回転軸線４の周りに
回転可能である。この発明の本質的な特性として、検出
器1,2の組３が、平面11内にあって軸線４と交差する矢
印13で示す様に、半径方向に変位可能である。
従って、集成体３がカバー12に対して半径方向に変位
可能であることが好ましい。この場合、ベッド６が、そ
の上面５を適当な高さに配置する為のリフト手段14と、
検査しようとする患者の部分を１対の検出器1,2と同一
面に配置する為の並進モータとを持っている。こう云う
並進運動が、夫々検出器1,2の検出の場7,8の長さ方向と
呼ぶ方向の矢印15に沿って行なわれる。これが好ましい
解決策である。然し、ベッド６にその上面を並進方向15
及びリフト方向14に対して垂直な方向16に水平に変位さ
せる手段を設ければ、この発明では全く同じ結果が得ら
れる。矢印16に沿った変位と矢印14に沿った変位との組
合せは、１組の検出器３を矢印13に沿って半径方向に変
位させることゝ同等である。好ましい解決策を後で説明
するが、その他の解決策も可能であることを忘れはなら
ない。第１図は、とりわけ機械の種々の設定をオペレー
タが観察出来る様にする把手18を持つ回り継手で装着し
た表示コソール17をも示している。
第２図は、２個１組の検出器1,2を検査しようとする
患者に対し、回転軸線４に対して半径方向に伸びる方向
13に変位させる手段を示す。この図は検出器１及び２の
組３を示している。更にこの図はカバー12の輪郭をも示
している。カバー12がペデスタル19に固定される。ペデ
スタル19には、厚さｅを持っていて、カバーと同軸の円
筒20も支持されている。この円筒はカバー12の裏側によ
って図面の背後に保持されていて、第２図の平面に対し
て垂直に、手前側に突出する。その前端の近くで、この
円筒は円形溝21又は随意選択によって突出リブを持って
いる。このリブ又は溝21が23乃至31に示す様なある数の
走行輪を案内し、これらの走行輪の車軸が平面リング32
に保持されている。平面リングの平面は円筒20−21の軸
線に対して垂直である。リング32の平面が第２図の平面
内にある。走行輪がリング32を保持する。
リング32の周縁にある歯つき溝33がモータ35によって
駆動される駆動チェーン34を受ける。チェーン34がリン
グ32の周りを廻り、２つの駆動スプロケット36,37の上
を通って、制御スプロケット38と係合する。駆動スプロ
ケットはモータ35によって駆動される。２つの駆動スプ
ロケット36,37が板39に取付けられる。この板は、スプ
ロケット38を支持するスタンド40から遠ざかる向き又は
接近する向きに動かすことが出来る。この為、41及び42
に示す様なアクチュエータを作動することにより、チェ
ーン34がリング32の溝33の中で適当に張力がかけられる
様に保証される。モータ35を回転させると、この為、リ
ング32が軸線４の周りを駆動される。
リング32が別のモータ43を担持しており、このモータ
の駆動歯車44が歯車45を回転させる。歯車45の軸がリン
グ32の平面に対して略垂直に（従って、軸線４と平行
に）固定される。モータ43は、検出器１及び２の対３を
軸線４から遠ざける向きに移動させる為に使われるモー
タである。この目的の為、検出器の対３がＴ字形バー46
に固定される。Ｔ字形バー46の２つのフランジが、例え
ばボルト47乃至50により、対３の縁に固定される。図面
の平面に対して垂直な平面内にあるバー46のＴ字形のウ
エブ51は夫々の側にラック52,53を有する。これらのラ
ックが、それ自体は戻り滑車56及びベルト57を介して歯
車45によって駆動される歯車54,55と夫々噛合う。ベル
ト57は、ベルト57に張力をかける為に、円形板60に偏心
して取付けられた２本のボルト58,59の間をも通過す
る。円形板60が回転すると、２つのボルト58,59が、ベ
ルト56が辿る通路を変形し、その張力を変える。
モータ43が回転すると、Ｔ字形バー46が、軸線４に対
し、矢印13の向きに上下に動く。この為、検出器１及び
２の対３を患者に一層近付けるのが容易である。
この種の機構を用いて解決すべき１つの問題は、釣合
錘装置61,62にこれに対応する様な変位も行なわせるこ
とである。２個１組の検出器は比較的重く、約140kgで
あるから、チェーン34に加わる張力が過大にならない様
に、その釣合いをとることが重要である。
第３図は、釣合錘装置61−62と同期して、検出器1,2
の組３を動かすことが出来る様にする機構の細部を示
す。第３図は、リング32、釣合錘61の頂部、及び検出器
の対３の縁63を示す線図である。釣合錘61,62はカバー1
2の内側にあるが、検出器1,2はその外側にある。組３が
矢印64の向きに下降する時、釣合錘は矢印65の向きに対
称的に動く。第３図に示す様な装置が、リング32の直径
の両端にある。従って、検出器の対３の各々の側に固定
された案内部66と、対応する釣合錘61（又は62）に固定
された案内部67とがある。これらの案内部は全体的に溝
形断面の形を持つ部材である。夫々がラック68,69の様
に、その溝形断面の形の一方のフランジの端に、それに
対して垂直にラックを有する。70,71に示す様な歯つき
軸がこれらのラックに係合する。実際には、各々の機構
に３つの歯つき軸がある。これらの歯つき軸が、リング
32に形成された72に示す様な孔を通る。リングが不動で
あって、検出器の組３がモータ43を用いて変位させられ
る時、案内部66は同じ規模の垂直運動を受ける。この場
合、軸70,71と噛合うラック68がそれらを回転させる。
これらの軸は、孔72の内側の夫々の玉軸受（図に示して
ない）によって保持されているので、下降することが出
来ない。
反作用により、これらの軸はラック69と係合すること
によって、案内部67を対称的に動かす。軸70又は71の端
に73及び74に示す様な案内輪がはめられていて、それら
が、第１に、75に示す様な棒と係合することにより、そ
して第２にラック69（又は場合によって68）に押付けら
れることによって、夫々案内部66,67内に保持される。7
0に示す様な軸を３つ設け、２つの釣合錘61,62を一緒に
その端で保持することにより、全体的な集成体に良好な
堅牢性を持たせることが可能になる。然し、第２図に見
られる様に、更に動きを安定にする為、釣合錘61,62の
端に歯車を設け、それらの歯車が２つのラックと噛合
い、これらのラックを同じ様に、そのウエブがリング32
に対して垂直に伸びるＴ字形断面のバーと係合する様に
することが出来る。
モータ35が集成体を回転させる唯一のモータであり、
同様に、モータ43が検出器を変位させると共に荷重の釣
合いをとる為に使うことの出来る唯一のモータである。
従って、この解決策は簡単である。実際には、１対の検
出器1,2がリング32の片側に配置され、モータ43に結合
された１組の歯車がカバー12の内側に配置される。それ
でも、この他の同様な機械的な解決策を工夫することが
出来る。重要な点は、検出器が半径方向に変位させられ
ることである。
第5a図乃至第5c図は、患者が太っているか痩せている
かに応じて構成し直すことが出来る部分の直径がどうい
うものであるかを示す。各々の図で、軸線４の交点が示
されており、軸線は患者の身体の中央と整合している。
第5a図では、患者が太っていて、従って検出器を離すこ
とが必要であり、検出器1,2の検出の場の縁81,82が完全
な再生の円を定める。１例では、この円が150mmの直径
を持つものとして示されている。第5b図及び第5c図に示
す同じ部品は、再生される空間の直径を患者の寸法の減
少と共に増加することが出来る様にしている。この発明
では、再生しようとするこう云う直径に、再生アルゴリ
ズムを適用することが出来る様にする為、視野FOVの実
効幅83と、実効幅83に於ける法線、例えば84の位置の両
方が判ることが必要である。この発明では、法線84の位
置及び実効幅83は、標準位置に対する検出器1,2の対３
の変位を測定することによって決定される。
第４図はこの発明の目的を達成する為の手段がどの様
に構成されているかを示す。各々の検出器、例えば、検
出器１はその入力面７に、シンチレータ86の上にあるコ
リメータ85を有する。シンチレータ86によって発生され
るシンチレーションが、光増倍管の配列87のダイノード
を励振する。こう云う光増倍管から送出される電流が抵
抗マトリクス88に印加され、このマトリクスがカウンタ
装置89に対して１組の突止めパルスを送出す。カウンタ
装置は、母線91を介して算術論理装置90によって制御さ
れる。投影像が像メモリ92に記憶され、このメモリは、
収集された相異なる投影と同じ数の頁を持つことが出来
る。
像処理の間、１つ又は更に多くの断層写真を作成する
為、プログラム・メモリ93が送出す命令が、像メモリ92
に入っている像信号に対して、算術論理装置90によって
実行される。通常、プログラム・メモリはパラメータ・
メモリ94に１組のパラメータを持っている。特に、この
パラメータ・メモリが視野の幅及び回転の中心の位置を
持つものとして示されている。
普通、従来の装置では、回転の中心は、検出器1,2の
検出の場7,8の中心に対する法線の交点に対応する。然
し、この発明では、変位がある為、回転の中心の位置は
オフセットδだけ変更しなければならない。このオフセ
ットの値は、検出器1,2の対３の変位の値ｄの関数であ
る。検出器1,2が互いに略90゜の向きである例では、δ
とｄの間の関係は 定数と云う形式である。２つの検出器の間の傾斜角が90
゜以外である場合、同様な三角関数関係を定めることが
出来る。然し、この様な計算を行なう代りに、パラメー
タ・メモリに換算表を設けて、距離ｄの各々の値95に、
実効的な視野99の中心の位置に対する値96と、実効的な
視野99の幅を表わす値97を関係づけることが出来る。こ
れらの値96,97がこの後プログラム・メモリ93に入って
いるプログラムに入力され、算術論理装置90によって行
なわれるアルゴリズムが同じまゝでいる様にする。
対３は、キーボート98、又はマウス又はトラック・ボ
ールの様な他の何等かの制御部材により、矢印13に沿っ
て動かすことが出来る。こう云う場合、モータ43も、算
術論理装置90に入っているマイクロプロセッサによって
制御することが出来る。１例では、ポテンショメータ10
0をモータ43に結合された任意の１つの歯車と係合させ
ることが出来る。それが第１にバイアス電圧に接続さ
れ、第２に大地に接続され、カーソルが実際に行なわれ
た変位に比例する電圧を発生する。この電圧を使って、
先ず、到達すべき位置のサーボ制御を行なうと共に、２
番目に、それを使って距離ｄを評価することが出来る。
この代りに、モータ83がステップ・モータ形であって、
ポテンショメータ100による測定は、単にモータ43に印
加される歩進の数を計数することによって省略すること
が出来る。ｄの値が表95−97に使われる。
この様に作用することにより、両方のヘッドを同時に
動かす為に１つの変位しかないから、機械的な単純化は
明らかであるが、こう云う装置が既に持っている処理プ
ログラムを変更する必要がないので、この発明が容易に
実施されることが判る。
ある改良では、検出器の対３は楕円通路を描く様にす
ることが出来る。この場合、リング32の各々の角度位置
αを前以て距離ｄと関連づけることが出来る。これは、
対応する表95−96又は95−97の場合と同じ様に行なうこ
とが出来る。この時、距離ｄは角度αの関数である。
検出器がリング32に不動に固定されていて、ベッドだ
けが、矢印13に従って変位する手段を備えている様な変
形では、この変位は、リング32の回転位置の関数として
実行しなければならない。この場合、例えば、モータ43
に結合された歯車の回転を測定するのに要するのと同様
な手段を使って、リング32の角度αを測定する。こうし
て測定された角度αを、表95−96又は95−97と同じ形式
の表を使って、矢印14又は16を辿るベッド変位命令に変
換する。矢印13に沿った動きが、１次の三角関数（正弦
又は余弦）により、矢印14,16に沿った動きの組合せに
分解されることが容易に判る。例えば、キーボード98を
用いた命令によって決定された所定の距離ｄに対し、矢
印14に沿った変位は、例えばd sinα形にし、矢印16に
沿った変位はd cosα形にする。
開始手順は例えば次の通りである。α＝０（例えば第
１図の垂直検出器１に対応する）の場合、ベッドは、キ
ーボード98から与えられた命令に応答して、患者の寸法
に従って矢印13を辿る様に変位させる。このベッドの所
望の位置に達した時、ｄを確認する。この確認動作の
間、ｄの値を設定する。これは、それが検出器1,2の２
等分平面における患者の軸線を好ましい形で近付けたこ
とに対応するからである。ｄの値は判っている。それ
が、中心停止位置に対する、矢印14,16に沿ったベッド
の命令された動き及び測定し得る動きに対応するからで
ある。この後の断層写真収集の間、αの各々の値に対
し、ベッドのモータにより、上に示した関数に従ってベ
ッドを変位させる。従って、患者の軸線は、リング12に
対して同心の円形運動を描く。
変形では、カバー12及びリング32は完全に円形ではな
く、Ｃ字形であって、すき間を残し、これを介して検査
ベッドを横方向に一層接近させることが出来る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−5193（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−285195（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−279887（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−248492（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−82557（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−196738（ＪＰ，Ａ) 米国特許5534701（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01T 1/164 G01T 1/161

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】回転軸線（４）の周りを回転する支持体
    （32）によって担持され、像プロセッサ（90−94）に接
    続された１対（３）の平面シンチレーション検出器（1,
    2）を持つ、被検体の断層写真を収集する装置に於て、
    ２つの検出器は互いに固定されていて、２つの検出器の
    検出の場（7,8）が互いにある角度で傾斜しており、検
    出の場の間に形成された角度を２分する２等分平面
    （９）が回転軸線を含み、更に、１対の検出器を一緒
    に、回転軸線に対して半径方向（13）に、被検体に対し
    て変位させる手段（35−42）と、この変位の関数とし
    て、これらの検出器の実効的な検出の場（98）を変更す
    る変更手段（94）とを有する装置。
  2. 【請求項２】変更手段が、回転軸線に対して半径方向の
    検出器の変位に関するデータを供給するセンサ（10
    0）、断層写真像を計算するプログラムを持つプログラ
    ム・メモリ（93）、及び変位の関数として像を計算する
    プログラムのパラメータを変更するパラメータ・メモリ
    （94）に接続された算術論理装置（90）を有する請求項
    １記載の装置。
  3. 【請求項３】変更手段が、何れも算術論理装置に接続さ
    れていて、支持体の回転を測定する回転センサと、支持
    体の回転位置の関数として、検出器の変位を変更する通
    路変更プログラムを持つメモリとを有する請求項２記載
    の装置。
  4. 【請求項４】検出の場の間に形成された傾斜角が略90゜
    に等しい請求項１乃至３のいずれか１項に記載の装置。
  5. 【請求項５】２つの検出器の検出の場の縁が10cm未満だ
    け隔たっている請求項１乃至４のいずれか１項に記載の
    装置。
  6. 【請求項６】検出器の釣合いをとる釣合錘を検出器の変
    位と反対向きに変位させる手段（65−66）を有する請求
    項１乃至５のいずれか１項に記載の装置。
  7. 【請求項７】支持体が別のリング（30）に対して回転す
    る円筒形リング（32）を含む請求項１乃至６のいずれか
    １項に記載の装置。
  8. 【請求項８】支持体が、第２の円筒形リング部分に対し
    て回転する第１の円筒形リング部分を含むる請求項１乃
    至６のいずれか１項に記載の装置。
  9. 【請求項９】１対の検出器を変位させる手段が、１対の
    検出器をそれらの回転支持体に対して半径方向に変位さ
    せるモータを含む請求項１乃至８のいずれか１項に記載
    の装置。
  10. 【請求項１０】１対の検出器を変位させる手段が、被検
    体を担持するベッドを１対の検出器に対して変位させる
    モータを有する請求項１乃至８のいずれか１項に記載の
    装置。
  11. 【請求項１１】２つの検出器が構造的に互いに対して固
    定されている請求項１乃至10のいずれか１項に記載の装
    置。
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