JP3604469B2 - ポジトロンｃｔ装置およびその画像再構成方法 - Google Patents
ポジトロンｃｔ装置およびその画像再構成方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、測定対象物に投入されたＲＩ線源により発生する電子・陽電子対消滅に伴って放出される光子対を検出することにより、その測定対象物内の物質分布を測定するポジトロンＣＴ装置およびその画像再構成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ポジトロンＣＴ装置（Ｐｏｓｉｔｒｏｎ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｍｐｕｔｅｄ−Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ ； 以下、ＰＥＴと呼ぶ）は、生体や疾病患の研究あるいは臨床検査等に応用され、体内に投入された陽電子放出核種（以下、ＲＩ線源と呼ぶ）の分布を画像化し、生体機能を見るための装置である。
【０００３】
ＲＩ線源は、神経伝達に関与するドーパミンや体内でのグルコース代謝に関係するＦＤＧ（１８Ｆ−フルオロデオキシグルコース）等の生体内物質、或いは、例えば新規開発中の薬剤に、部分的に付加されて用いられる。ＰＥＴは、このような物質の生体内での分布、消費量あるいは時間的変化の様子を見ることができる。又、ＰＥＴは、脳血流量や酸素消費量などの生体の基礎代謝を測定することもできる。
【０００４】
このようなＰＥＴの検出部は、リング状に配置された多数の光子検出器（これをリングと呼ぶ）からなり、そのリング内に、ＲＩ線源を注入あるいは吸入された人体などの測定対象物が置かれる。測定対象物内のＲＩ線源から放出された陽電子は、直ちに近くの電子と結合して、それぞれ５１１ｋｅＶのエネルギを持つ１対の光子（ガンマ線）が互いに反対方向に放出される。リングによってこの１対の光子を同時計数することにより、電子・陽電子対消滅がどの直線上で発生したかを特定することができる。ＰＥＴは、このような同時計数情報を蓄積して画像再構成処理を行って、ＲＩ線源の分布画像を作成する。
【０００５】
このようなＰＥＴによる計測に要する時間は、ＲＩ線源の半減期に依存し、数十分ないし数時間に及ぶ場合があり、従来、測定対象物は、この計測時間内では位置および方位ともに固定されている必要があった。このように計測時間が長時間に及ぶ場合には、測定対象物である人体やその他の動物にとっては非常な苦痛であり、計測時間内に測定対象物が動いて位置や方位が変化することがある。計測中に測定対象物が少しでも動くと正確が測定ができず、画像再構成して得られた画像には、測定対象物の動きに起因するアーティファクトが発生し、正確な再構成画像を得ることができなかった。
【０００６】
また、仮りに測定対象物を固定することができたとしても、測定対象物は麻酔状態ではなく覚醒状態でその生理状態を測定する場合が多いので、長時間の固定に起因するストレスの為に生理状態が変化する。この変化は測定に悪影響を与え、やはり正確な測定はできない。
【０００７】
そこで、測定対象物を固定することなく、すなわち、測定対象物の位置および方位に関する動き（以下、体動と言う）を容認することによって生理状態を維持したまま測定し、そして、その測定中に体動を測定し、この体動情報を用いて同時計数情報の補正を行う技術が知られている（例えば、特開平２−２０９１３３号公報、特開平４−１２８６７９号公報）。
【０００８】
なお、リングの光子検出器の空間的な測定分解能を向上させるために、リングを回転運動やウォブリング運動させることが行われているが、逆に測定対象物が動くことによっても測定分解能が向上する。体動補正技術は、この点に関しても有効である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記の体動補正技術を採用することによって、測定対象物が動く場合であっても、以前に比べれば正確な再構成画像を得ることが可能となった。
【００１０】
一方、一般にリングを構成する多数の光子検出器間に感度ムラがあるので、以上のように測定対象物から発生する光子対を検出して蓄積された同時計数情報（エミッションデータ）そのままに基づいて画像再構成処理すると正確なＲＩ線源分布画像を得ることができない。そこで、較正用線源を用いて感度補正データ（ブランクデータ）を取得し、エミッションデータをブランクデータで除算することによって感度補正が行われる。
【００１１】
しかし、測定対象物が動く場合には、このように単純に感度補正を行うことは問題がある。すなわち、測定対象物にとっては同一位置で発生し同一方向に飛行する光子対であっても、測定対象物の位置と方位が異なれば、その光子対は、異なる検出感度を有する異なる光子検出器対で受光される。それにも拘らず、従来の感度補正では、エミッションデータを同一のブランクデータで感度補正するので、正確な感度補正はできない。そこで、動きのある測定対象物を正確に測定するために、体動補正技術とともに、この場合に適した感度補正技術が求められていた。
【００１２】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、測定対象物が測定中に動く場合であっても、その体動補正を行うとともに、精度のよい感度補正を行って正確な再構成画像を得ることができるポジトロンＣＴ装置およびその画像再構成方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係るポジトロンＣＴ装置は、測定空間を囲んで所定軸の周囲に配列された複数の光子検出器からなるリングによって、測定空間における電子・陽電子対消滅に伴って発生する光子対を検出し、光子対のそれぞれの光子を検出した２つの光子検出器を結ぶ直線について測定空間に設定した極座標で表現した座標値に対応した番地に所定数を累積加算して蓄積された投影データに基づいて、電子・陽電子対消滅の発生頻度の空間分布を測定するポジトロンＣＴ装置であって、（１） 電子・陽電子対消滅に伴う光子対を発生させる較正用線源を測定空間で所定軸を中心にしてリングに対して相対的に回転運動させる較正用線源回転手段と、（２） 較正用線源回転手段に対して較正用線源の回転運動を指示し、較正用線源が回転運動している状態で、較正用線源から発生する光子対を検出して蓄積された投影データを基準感度補正データとして獲得する基準感度補正データ生成手段と、（３） 測定空間に置かれた測定対象物のリングに対する相対的な位置および方位に応じた位置方位データを出力する位置方位測定手段と、（４） 測定空間に較正用線源がない状態で、測定対象物から発生する光子対を検出し、位置方位データに基づいて相対的な位置および方位の変化を補償して測定時間中に蓄積された投影データを測定データとして獲得するとともに、測定時間中の位置方位データを入力して記憶する測定手段と、（５） 基準感度補正データと測定時間中の位置方位データとに基づいて感度補正データを生成する感度補正データ生成手段と、（６） 測定データを感度補正データに基づいて感度補正する感度補正手段と、（７） 感度補正手段によって感度補正された測定データに基づいて、測定対象物における電子・陽電子対消滅の発生頻度の空間分布を算出し画像再構成を行なう画像再構成手段と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
本装置の作用は以下のとおりである。基準感度補正データ生成手段によって、較正用線源回転手段により回転させられている較正用線源から発生した光子対がリングによって検出され蓄積された投影データが基準感度補正データとして獲得される。位置方位測定手段によって、測定空間に置かれた測定対象物のリングに対する相対的な位置および方位が測定されて位置方位データが出力され、測定手段によって、測定対象物についての投影データが測定対象物の動きを補償して測定データとして獲得される。そして、感度補正データ生成手段によって測定対象物の動きを補償した感度補正データが生成され、感度補正手段によって測定データが正確に感度補正され、画像再構成手段によって正確な再構成画像を得る。
【００１５】
請求項２に係るポジトロンＣＴ装置では、感度補正データ生成手段は、測定時間中の位置方位データに基づいて測定時間内における測定対象物の極座標上での存在密度分布を求め、基準感度補正データを存在密度分布で加重平均計算した結果に基づいて、感度補正データを生成する。請求項３に係るポジトロンＣＴ装置では、測定手段は、測定時間中の各時刻における位置方位データを蓄積し、感度補正データ生成手段は、蓄積された位置方位データに基づいて存在密度分布を生成する。請求項４に係るポジトロンＣＴ装置では、測定手段は、測定時間中の各時刻において位置方位データに基づいて位置方位データ分布を逐次生成し、感度補正データ生成手段は、位置方位データ分布に基づいて存在密度分布を生成する。
【００１６】
請求項５に係るポジトロンＣＴ装置の画像再構成方法は、測定空間を囲んで所定軸の周囲に配列された複数の光子検出器からなるリングによって、測定空間における電子・陽電子対消滅に伴って発生する光子対を検出し、光子対のそれぞれの光子を検出した２つの光子検出器を結ぶ直線について測定空間に設定した極座標で表現した座標値に対応した番地に所定数を累積加算して蓄積された投影データに基づいて、電子・陽電子対消滅の発生頻度の空間分布を測定するポジトロンＣＴ装置の画像再構成方法であって、（１） 電子・陽電子対消滅に伴う光子対を発生させる較正用線源を測定空間で所定軸を中心にしてリングに対して相対的に回転運動させた状態で、較正用線源から発生する光子対を検出して蓄積された投影データを基準感度補正データとして獲得する第１のステップと、（２） 測定空間に較正用線源がない状態で、測定空間に置かれた測定対象物のリングに対する相対的な位置および方位に応じた位置方位データを測定時間中に獲得するとともに、測定対象物から発生する光子対を検出し、位置方位データに基づいて相対的な位置および方位の変化を補償して測定時間中に蓄積された投影データを測定データとして獲得する第２のステップと、（３） 基準感度補正データと測定時間中の位置方位データとに基づいて感度補正データを生成する第３のステップと、（４） 測定データを感度補正データに基づいて感度補正する第４のステップと、（５） 第４のステップによって感度補正された測定データに基づいて、測定対象物における電子・陽電子対消滅の発生頻度の空間分布を算出し画像再構成を行なう第５のステップと、を備えることを特徴とする。
【００１７】
本方法の作用は以下のとおりである。第１のステップにおいて、較正用線源回転手段により回転させられている較正用線源から発生した光子対がリングによって検出され蓄積された投影データが基準感度補正データとして獲得される。第２のステップにおいて、測定空間に置かれた測定対象物のリングに対する相対的な位置および方位に応じた位置方位データが獲得され、測定対象物についての投影データが測定対象物の動きを補償して測定データとして獲得される。そして、第３のステップにおいて測定対象物の動きを補償した感度補正データが生成され、第４のステップにおいて測定データが正確に感度補正され、第５のステップにおいて正確な再構成画像を得る。
【００１８】
請求項６に係るポジトロンＣＴ装置の画像再構成方法では、第３のステップは、測定時間中の位置方位データに基づいて測定時間内における測定対象物の極座標上での存在密度分布を求め、基準感度補正データを存在密度分布で加重平均計算した結果に基づいて、感度補正データを生成する。請求項７に係るポジトロンＣＴ装置の画像再構成方法では、第２のステップは、測定時間中の各時刻における位置方位データを蓄積し、第３のステップは、蓄積された位置方位データに基づいて存在密度分布を生成する。請求項８に係るポジトロンＣＴ装置の画像再構成方法では、第２のステップは、測定時間中の各時刻において位置方位データに基づいて位置方位データ分布を逐次生成し、第３のステップは、位置方位データ分布に基づいて存在密度分布を生成する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。尚、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２０】
実施形態の要部の説明に先立って、実施形態が適用されるＰＥＴの構成、動作、画像再構成方法および感度補正方法等について説明する。
【００２１】
先ず、２Ｄ−ＰＥＴの構成と動作について説明する。図８は、２Ｄ−ＰＥＴのシステム構成図である。
【００２２】
測定空間内にある測定対象物を囲んで中心軸の周囲にｎ個の光子検出器Ｄｋ （ｋ＝１，２，３，．．．，ｎ ）がリング状に配置されたリングは、光子検出器Ｄｋ （ｋ＝１，２，３，．．．，ｎ ）それぞれと同時計数回路３０とが信号線で接続されている。リング２０の何れかの光子検出器が光子を検出すると、その光子エネルギに応じた信号が信号線を通じて同時計数回路３０に送られ、同時計数回路３０は、リング２０のそれぞれの光子検出器から到達した信号に基づいて、リング２０の内の２つの光子検出器がＲＩ線源１０から放出された所定の光子エネルギ（５１１ｋｅＶ）を有する光子対を同時検出したことを認識して、その時のこれら２つの光子検出器それぞれを示す検出器識別信号（Ｉ，Ｊ）を出力する。
【００２３】
これら検出器識別信号（Ｉ，Ｊ）は、ｔ−θ変換部４０に入力され、光子対を検出した２つの光子検出器を結ぶ直線Ｌ１をリング２０内の測定空間における極座標で表現する場合に用いられる２つの変数（ｔ，θ）それぞれを座標軸とするｔ−θ平面上の写像位置（Ｔ，θ’）に変換される。ここで、Ｔは、この直線と座標原点との間の距離であり、θ’は、この直線に座標原点から下ろした垂線の座標系主軸に対する角度である。ｔ−θメモリ５０は、この（Ｔ，θ’）に対応する番地に記憶されている投影データに１を累積加算する。このようにして、ＲＩ線源１０で発生した１対の光子対についての同時計数情報が、ｔ−θメモリ５０に蓄積される。
【００２４】
このようにしてＲＩ線源１０で発生しリング２０で検出された多数の光子対の同時計数情報は、ｔ−θメモリ５０に投影データとして蓄積される。図９は、リングにおける光子対検出と画像再構成とを説明する図である。リング２０内の測定空間に設定した極座標系のθ’方向（図９の直線Ｌ１の方向）から見たＲＩ線源１０の分布を表す画像は、この蓄積された投影データの内の、極座標系でθ＝θ’上の各Ｔ点に対応する投影データから画像再構成部６０によって再構成され、この再構成画像は画像表示部７０で表示される。
【００２５】
しかし、測定空間で発生した全ての光子対が検出されるのではない。図１０は、リングにおける光子対検出の説明図である。ＲＩ線源１０からの光子対は、ＲＩ線源１０が存在するあらゆる位置から放出され、あらゆる方向に向かって飛行するが、その内で、リング２０面上で発生しリング２０面に沿った方向に飛行した光子対のみが、リング２０で検出され得る。例えば、図９で示すように、リング２０内に存在するＲＩ線源１０から発生する光子対であっても、リング２０面に沿った方向以外の方向Ｌ２ないしＬ４に飛行した光子対は検出されない。リング２０面に沿った方向Ｌ１に飛行した光子対は、何れかの光子検出器Ｉ，Ｊで検出され、ｔ−θ変換部４０で（Ｔ，θ’）に変換され、ｔ−θメモリ５０の対応する番地の投影データに１が加算される。
【００２６】
又、製作が容易であり安価であることから、光子検出器がブロック型構成とされる。このタイプのリングでは、図１１に示すように、複数のブロックＢｐ それぞれは、多数の光子検出器Ｄｐｑが並列配置されていて、これらのブロックＢｐ がリング状に配置される（ｐ＝１，２，３，．．． 、ｑ＝１，２，３，．．． ）。このブロック型ＰＥＴは、単なる光子検出器の配置が異なるだけであって、動作原理、投影データの蓄積および画像再構成等は、上述の説明と差異がない。
【００２７】
上述のＰＥＴでは、ＲＩ線源から放出されてあらゆる方向に飛行する光子対の内、リング面に沿った方向に飛行する光子対のみを検出するため、ＲＩ線源から放出される光子対を捕捉する確率が小さく、検出感度が低くて統計ノイズが大きいという問題がある。検出感度を向上させるために測定対象物に多量のＲＩ線源を注入することも考えられるが、測定対象物が生体である場合には限界がある。
【００２８】
そこで、このような場合には、３次元タイプのＰＥＴ（３Ｄ−ＰＥＴ）が用いられる。図１２は、３Ｄ−ＰＥＴのシステム構成図であり、図１３は、３Ｄ−ＰＥＴのリングの構成図である。３Ｄ−ＰＥＴの多層リング２１は、前述の図９あるいは図１０に示したのと同様の光子検出器の一層リングＲ１ ，Ｒ２ ，．．．．，Ｒｍ を多層配置したものであり、ＲＩ線源１０で放出され直線Ｌ１の方向に飛行した光子対は、互いに異なる単層リングＲｐ 、Ｒｑ （ｐ≠ｑ）それぞれに属する２つの光子検出器によっても同時計数され得る。多層リング２１の内の或２つの光子検出器が、ＲＩ線源１０から放出されたエネルギ５１１ｋｅＶの光子対を同時検出すると、同時計数回路３１は、その２つの光子検出器それぞれを示す検出器識別信号（Ｉ，Ｊ）、および、その２つの光子検出器それぞれが属する２つの単層リング間の差信号ＲＤ（Ｒｉｎｇ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ）を出力する。これら検出器識別信号（Ｉ，Ｊ）およびリング間差信号ＲＤは、ｘ−ｙ−θ−ψ変換部４１に入力され、光子対を検出した２つの光子検出器を結ぶ直線Ｌ１を多層リング２１内の測定空間における極座標で表現する場合に用いられる４つの変数（ｘ，ｙ，θ，ψ）それぞれを座標軸とするｘ−ｙ−θ−ψ空間上の写像位置（ｘ，ｙ，θ，ψ）に変換される。ここで、θとψは、直線Ｌ１の方向を表し、ｘとｙは、直線Ｌ１に垂直な投射平面（Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｐｌａｎｅ）上の直交座標系による位置を表す。ｘ−ｙ−θ−ψメモリ５１は、この（ｘ，ｙ，θ，ψ）に対応する番地に記憶されている投影データに１を累積加算する。このようにして、ＲＩ線源１０で発生した１対の光子対についての同時計数情報が、ｘ−ｙ−θ−ψメモリ５１に投影データとして蓄積され、この投影データから画像再構成部６１によって再構成され、この再構成画像は画像表示部７１で表示される。
【００２９】
以上の何れのタイプのＰＥＴにおいても、光子検出器それぞれの検出感度は一定ではなくムラが多いので、光子検出器の感度補正を以下のようにして行う。すなわち、図１４に示すように、リング内にＲＩ線源を投与された測定対象物１０ａを置いて計測し、同時計数回路３２とｔ−θ変換部４２とを介して同時計数情報を蓄積することをエミッション計測と言い、これによってｔ−θメモリ５２に蓄積されたデータをエミッションデータと言い、Ｅ（ｔ，θ）で表す。また、これとは別に、図１５に示すように、リング内に測定対象物のない状態で、リング内でリング中心軸の周りに較正用のＲＩ線源１０ｂを回転させ、模擬的な平行光を光子検出器それぞれに入射させて計測（ブランク計測）を行う。このようにしてｔ−θメモリ５２に蓄積されたデータ（ブランクデータＢ（ｔ，θ））は、光子検出器対の検出感度ばらつきを表す。そして、エミッションデータＥ（ｔ，θ）をブランクデータＢ（ｔ，θ）で割ることにより、感度補正を行う。
【００３０】
さらに、測定対象物の光子吸収を以下のようにして補正する。図１６に示すように、リング内にエミッション計測時と同じ位置にＲＩ線源が投与されていない測定対象物１０ｃを置き、ブランク計測と同様にリング内で較正用のＲＩ線源１０ｂを回転させて計測（トランスミッション計測）し、これによってｔ−θメモリ５２に蓄積されたデータ（トランスミッションデータＴ（ｔ，θ））を獲得する。このトランスミッションデータＴ（ｔ，θ）をブランクデータＢ（ｔ，θ）で割れば、同時計数ライン上の吸収係数が求まり、エミッションデータＥ（ｔ，θ）をこの吸収係数で割ることにより、吸収補正ができる。なお、トランスミッション計測では、弱いＲＩ線源が更に測定対象物による吸収を受け、得られる光子対検出が減少する為、統計精度は著しく劣化する。その対策として、Ｔ（ｔ，θ）／Ｂ（ｔ，θ）をフィルタ等でスムージングしておく。
【００３１】
このようにして感度補正および吸収補正を行った後の真の投影データＰ（ｔ，θ）は、エミッションデータＥ（ｔ，θ）、ブランクデータＢ（ｔ，θ）およびトランスミッションデータＴ（ｔ，θ）を用いて、
Ｐ＝（Ｅ／Ｂ）／＜Ｔ／Ｂ＞ … （１）
で表される。ここで、記号＜＞は、スムージングを意味する。３Ｄ−ＰＥＴの場合も同様である。
【００３２】
本発明は、動きのある測定対象物であっても、体動補正を行い、且つ、エミッションデータを精度良く感度補正し、これによって正確な再構成画像を得るものである。
【００３３】
次に、本実施形態の要部について説明する。本実施形態は、リングが往復回転運動するブロック型３Ｄ−ＰＥＴである。図１は、本実施形態に係るＰＥＴのシステム構成図である。
【００３４】
本実施形態に係るＰＥＴは、（１） 光子を検出する多数の光子検出器からなるリング１２１、測定対象物１００の位置・方位を測定し位置方位データを出力する体動測定部１２３、および、較正用線源１１０を回転させる回転手段等を備える検出部１２０と、（２） リング１２１が検出した光子が電子・陽電子対消滅に伴って発生した光子対であるか否かを判断するとともに、電子・陽電子対消滅に伴って発生した光子対を検出した光子検出器対を識別する同時計数回路１３０と、（３）同時計数回路１３０が識別した光子検出器対を結ぶ直線を極座標で表した座標値（ｘ，ｙ，θ，ψ）に変換するｘ−ｙ−θ−ψ変換部１４０と、（４） 座標値（ｘ，ｙ，θ，ψ）に対応する番地に記憶されている投影データに所定値を累積加算するｘ−ｙ−θ−ψメモリ１５０と、（５） ｘ−ｙ−θ−ψメモリ１５０に蓄積され感度補正等された投影データに基づいて再構成画像データを生成する画像再構成装置１６０と、（６） 再構成画像データに基づいて再構成画像を表示する画像表示部１７０と、（７） 以上の各部を制御するとともに、ｘ−ｙ−θ−ψメモリ１５０に蓄積された投影データを読み出して所定の処理を行うコンピュータ２００と、（８） コンピュータ２００が扱うデータを記憶する記憶装置１８０と、を備える。
【００３５】
測定空間１２２をその内部に含む検出部１２０のリング１２１には多数の光子検出器がリング状に配列されており、これらの光子検出器は、測定対象物１００が置かれる測定空間１２２の方向に受光面が向けられて、測定空間１２２で発生した光子を受光する。検出部１２０は、更に体動測定部（位置方位測定手段）１２３を有しており、これによって測定空間１２２に置かれた測定対象物１００の位置および方位を測定し、位置方位データを出力する。また、検出部１２０には、ブランク計測およびトランスミッション計測に使用される較正用線源１１０およびそれを回転させる回転機構が備えられている。この回転機構は、例えば、較正用線源１１０を支持して中心軸を中心に回転可能な支持機構、その支持機構に回転を伝達するベルト、その回転を発生させるモータからなり、コンピュータ２００によって制御される。較正用線源１１０は、使用時（ブランク計測時およびトランスミッション計測時）には、リング１２１の中心軸を中心としてリング１２１面上で回転運動し、それによって較正用線源１１０から発生する光子対のうちリング１２１面上で飛行するものが光子検出器対で検出される。一方、使用されない時（エミッション計測時）には、その較正用線源１１０から発生する光子対が何れの光子検出器にも到達しない位置に待避される。あるいは、その較正用線源１１０が本装置から取り去られてもよい。
【００３６】
リング１２１の内の何れかの光子検出器が光子を受光すると、それぞれの光子検出器と同時計数回路１３０との間の信号線を通じて、その光子エネルギに応じた信号が同時計数回路１３０に送られる。リング１２１のそれぞれの光子検出器から到達した信号を受け取った同時計数回路１３０は、リング１２１の内の２つの光子検出器が電子・陽電子対消滅に伴って発生する所定のエネルギ（５１１ｋｅＶ）を有する光子対を同時検出したことを認識して、その時のこれら２つの光子検出器それぞれを示す検出器識別信号（Ｉ，Ｊ）およびリング間差信号ＲＤを出力する。
【００３７】
これら検出器識別信号（Ｉ，Ｊ）およびリング間差信号ＲＤは、ｘ−ｙ−θ−ψ変換部１４０に入力され、検出器識別信号（Ｉ，Ｊ）が示す光子対を検出した２つの光子検出器を結ぶ直線をリング１２１内の測定空間１２２に設定された極座標で表現する場合に使用する４つの変数（ｘ，ｙ，θ，ψ）それぞれを座標軸とするｘ−ｙ−θ−ψ空間上の位置に写像される。このｘ−ｙ−θ−ψ変換部１４０は、体動測定部１２３から出力された位置方位データをも入力し、測定対象物１００の体動を補償して、（ｘ，ｙ，θ，ψ）値を出力する。
【００３８】
投影データを蓄積するｘ−ｙ−θ−ψメモリ１５０は、ｘ−ｙ−θ−ψ変換部１４０から出力された（ｘ，ｙ，θ，ψ）値を入力し、この（ｘ，ｙ，θ，ψ）値に対応する番地に記憶されている投影データに、所定値（例えば ”１” ）を累積加算する。このようにして、測定対象物１００から発生した光子対についての多数の同時計数情報が、ｘ−ｙ−θ−ψメモリ１５０に蓄積されて投影データとなる。
【００３９】
測定対象物１００におけるＲＩ線源の分布密度の画像を再構成する画像再構成装置１６０は、ｘ−ｙ−θ−ψメモリ１５０に蓄積された投影データ（エミッションデータ）或いは後述する補正処理後のエミッションデータから、リング１２１内の測定空間１２２に設定した極座標系の所定のθψ方向から見た測定対象物１００における光子対発生分布を表す再構成画像データを生成し、画像表示部１７０は、この再構成画像データを入力して再構成画像を表示する。
【００４０】
以上に述べた各部は、コンピュータ２００によってバスライン２１０を介して統合されて制御等がなされる。すなわち、コンピュータ２００は、較正用線源１１０の回転と待避を制御する。また、体動測定部１２３から出力された位置方位データを取得する。また、ｘ−ｙ−θ−ψメモリ１５０の各番地の全ての内容を測定に先立ってゼロクリアし、各番地に蓄積された投影データを測定終了後に取得する。また、ｘ−ｙ−θ−ψメモリ１５０から取得した投影データ（エミッションデータ、ブランクデータ、トランスミッションデータ）に基づいて、後述する補正処理（感度補正、吸収補正）を行う。また、画像再構成装置１６０にエミッションデータを送出し、画像再構成装置１６０によって生成された再構成画像データを取得する。また、再構成画像データを画像表示部１７０に送出し、再構成画像を表示させる。
【００４１】
コンピュータ２００の各処理において扱われる各データは、記憶装置１８０に記憶され、また、必要時には記憶装置１８０から読み出される。すなわち、記憶装置１８０は、エミッション計測後にｘ−ｙ−θ−ψメモリ１５０から読み出されたエミッションデータを記憶するとともに、エミッション計測の最中に体動測定部１２３から出力された測定対象物１００の位置および方位に関する位置方位データを記憶する。また、記憶装置１８０は、ブランク計測で得られたブランクデータや、トランスミッション計測で得られたトランスミッションデータをも記憶する。また、感度補正や吸収補正の計算に際しては、記憶装置１８０は、エミッションデータ、ブランクデータ、トランスミッションデータなどが読み出され、そして、その計算の中間データや感度補正後のエミッションデータを記憶する。また、画像再構成処理に際しては、記憶装置１８０は、感度補正後のエミッションデータが読み出され、画像再構成装置で生成された再構成画像データを記憶する。なお、記憶装置１８０は、記憶領域が複数の領域に分割されており、必要に応じて上記各データをそれぞれ異なる領域に記憶する。記憶装置１８０は、磁気ディスク、磁気テープ等であってもよいし、或いは、コンピュータ２００内にある半導体メモリからなる主記憶装置であってもよい。
【００４２】
以上に述べた各部は、それぞれ独立して動作するのではなく、コンピュータ２００の指示に従い、互いに連係をもって動作する。すなわち、コンピュータ２００は、（１） 較正用線源１１０を回転させてブランクデータ（基準感度補正データ）を取得する基準感度補正データ生成モジュール２０１と、（２） エミッションデータを取得する測定モジュール２０２と、（３） 測定対象物１００の体動を補償した感度補正データを生成する感度補正データ生成モジュール２０３と、（４） エミッションデータを感度補正する感度補正モジュール２０４と、（５） 画像再構成処理と画像表示を行わせる画像再構成モジュール２０５と、を有し、それぞれのモジュールは、対応する処理ステップにおいて、各部の動作を統合制御等する。
【００４３】
基準感度補正データ生成モジュール２０１は、ブランク計測に先立ち、較正用線源１１０の回転を指示し、ｘ−ｙ−θ−ψメモリ１５０のデータをゼロクリアする。そして、ブランク計測が終了した後、ｘ−ｙ−θ−ψメモリ１５０に蓄積された基準感度補正データを獲得し、その基準感度補正データを記憶装置１８０に記憶させる。
【００４４】
また、エミッションデータを取得する測定モジュール２０２は、エミッション計測に先立ち、較正用線源１１０の停止と待避を指示し、ｘ−ｙ−θ−ψメモリ１５０のデータをゼロクリアする。エミッション計測中に体動測定部１２３から出力された位置方位データを取得し、そして、その計測が終了した後、ｘ−ｙ−θ−ψメモリ１５０に蓄積されたエミッションデータを獲得し、そのエミッションデータと位置方位データとを記憶装置１８０に記憶させる。
【００４５】
また、感度補正データ生成モジュール２０３は、記憶装置１８０に記憶されている基準感度補正データと位置方位データとを読み出し、これらのデータに基づいて感度補正データを生成し、その感度補正データを記憶装置１８０に記憶させる。
【００４６】
また、感度補正モジュール２０４は、記憶装置１８０に記憶されているエミッションデータと感度補正データとを読み出し、これらのデータに基づいてエミッションデータを感度補正する。さらに、吸収補正を行ってもよい。そして、補正されたエミッションデータを記憶装置１８０に記憶する。
【００４７】
また、画像再構成モジュール２０５は、記憶装置１８０に記憶されている感度補正されたエミッションデータを読み出し、そのデータを画像再構成装置１６０に送り、画像再構成装置１６０で処理されて得られる再構成画像データを取得し、そのデータを画像表示部１７０に送って画像表示させる。
【００４８】
次に、本実施形態に係るＰＥＴの検出部について詳細に説明する。図２は、本実施形態に係るＰＥＴの検出部の断面図である。検出部１２０は、多数の光子検出器Ｄからなるリング１２１と、測定対象物１００の位置および方位を測定する体動測定部１２３等を備える。
【００４９】
測定空間１２２を内部に有するリング１２１は、ブロック型の単層リングが多層（この図では５層）に配置された構造であり、それぞれの層は、それぞれ複数個の光子検出器Ｄからなるブロックが複数個リング状に配列され、それぞれのブロックのそれぞれの光子検出器Ｄは、測定対象物１００が置かれる測定空間１２２の方向に受光面が向けられている。遮蔽シールド１２４は、光子対が測定空間１２２外に洩れるのを防ぐためのものであり、単層リングのそれぞれを互いに隔てるものではない。したがって、異なる単層リング間で光子対を検出することが可能である。
【００５０】
測定対象物１００の位置および方位を測定する体動測定部１２３は、例えば、それぞれ発光素子と受光素子とからなる光学式の測距センサ１２３ａないし１２３ｃ、および、これらからの出力に基づいて位置方位データを出力する体動データ処理部１２３ｄからなる。測距センサ１２３ａないし１２３ｃそれぞれは、リング１２１との相対的な位置関係が固定されており、測定対象物１００の所定箇所（この図では、測定対象物１００である人体の頭部）に設けられたマーカ１０１ａないし１０１ｃそれぞれに光ビームを照射してその反射光を受光し、これらマーカ１０１ａないし１０１ｃそれぞれとの距離を測定する。３つの測距センサ１２３ａないし１２３ｃそれぞれから得られた距離データは、体動データ処理部１２３ｄに入力され、測定対象物１００の位置と方位とが求められる。
【００５１】
また、体動測定部１２３として撮像カメラを用い、得られた画像を解析して測定対象物１００の位置と方位とを求めてもよい。あるいは、体動測定部１２３として、測定対象物１００の所定箇所に設けられた加速度センサも用いてもよく、この場合、加速度センサからの出力に基づいて、測定対象物１００の位置と方位とを求めることができる。
【００５２】
次に、体動測定部１２３による測定対象物１００の位置および方位の測定についてより詳細に説明する。図３は、本実施形態に係るＰＥＴにおける体動測定の説明図である。
【００５３】
測定対象物１００の位置は、リング１２１内の測定空間１２２に設定されたＸ−Ｙ−Ｚ直交座標系における測定対象物１００中の所定点（例えば、測定対象物１００の中心点）の座標値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）で表される。また、測定対象物１００の方位は、そのＸ−Ｙ−Ｚ直交座標系における測定対象物１００の向き（Θ，Ψ）で表される。ここで、Θは、Ｘ−Ｙ平面上に投影された方位のＸ軸からの角度であり、Ψは、Ｘ−Ｙ平面からの仰角である。この測定対象物１００の位置および方位を表す位置方位データ（Ｘ，Ｙ，Ｚ，Θ，Ψ）は、体動データ処理部１２３ｄにおいて、測距センサ１２３ａないし１２３ｃから出力された距離データに基づいて求められる。
【００５４】
なお、体動測定部１２３は、測定対象物１００の位置および方位について基準値（例えば、測定開始時における測定対象物１００の位置および方位）からの変位量を測定し出力してもよい。この体動測定部１２３は、エミッション計測の測定開始時刻から測定終了時刻まで、一定時間（例えば、数ｍ秒ないし数十ｍ秒）間隔で測定対象物１００の位置および方位の変位量を測定し、各時刻ｔｋ における位置方位データ（ΔＸｋ ，ΔＹｋ ，ΔＺｋ ，ΔΘｋ ，ΔΨｋ ）を体動測定部１２３で得る（ｋ＝０，１，．．．，ｎ，．．． ）。図４は、本実施形態に係るＰＥＴにおける体動測定で得られる位置方位データの図表である。このように測定された測定対象物１００の位置および方位を表す位置方位データは、ｘ−ｙ−θ−ψ変換部１４０に入力されるとともに、コンピュータ２００に読み込まれ記憶装置１８０に記憶される。
【００５５】
次に、体動測定部１２３により測定された測定対象物の体動を補償して感度補正データを生成し更に感度補正する方法について説明する。尚、以下に述べる感度補正データ生成および感度補正それぞれは、コンピュータ２００の感度補正データ生成モジュール２０３および感度補正モジュール２０４それぞれによって処理される。図５は、本実施形態に係るＰＥＴにおける感度補正データ生成および感度補正のデータフロー図である。
【００５６】
エミッション計測が終了した後に、エミッション計測で求めた各時刻の位置および方位の変位量（ΔＸｋ ，ΔＹｋ ，ΔＺｋ ，ΔΘｋ ，ΔΨｋ ）を、リング１２１の光子検出器対を結ぶ直線を測定空間１２２における極座標で表現する場合に用いられる４つの変数（ｘ，ｙ，θ，ψ）それぞれを座標軸とするｘ−ｙ−θ−ψ空間上の変位（Δｘｋ ，Δｙｋ ，Δθｋ ，Δψｋ ）に写像する（ｋ＝０，１，２，．．． ）。そして、エミッション計測の測定時間全体に亘る変位量（Δｘｋ ，Δｙｋ ，Δθｋ ，Δψｋ ）の分布を求め、それを測定対象物１００の存在密度分布関数Ｃθψ（Δｘ，Δｙ，Δθ，Δψ）とする。
【００５７】
この存在密度分布関数Ｃθψ（Δｘ，Δｙ，Δθ，Δψ）は、測定対象物１００の同一地点で発生して同一方向に飛行した光子対がリング１２１で検出されて同時計数情報がｘ−ｙ−θ−ψメモリ１５０に蓄積されるに際して、測定対象物１００が基準位置・基準方位（例えば、エミッション計測開始時における位置・方位）にあるときには、同時計数情報が座標値（ｘ，ｙ，θ，ψ）に対応する番地に格納されるが、エミッション計測の最中に測定対象物１００が変位（Δｘ，Δｙ，Δθ，Δψ）なる位置・方位にあるときには、その同時計数情報が座標値（ｘ＋Δｘ，ｙ＋Δｙ，θ＋Δθ，ψ＋Δψ）に対応する番地に格納され、その割合が値Ｃθψ（Δｘ，Δｙ，Δθ，Δψ）であることを示すものである。
【００５８】
なお、この存在密度分布関数Ｃθψは、一般にθ値およびψ値によって、すなわち、投影方向によって異なる。図６は、本実施形態に係るＰＥＴにおける測定対象物の各位置・各方位における存在密度分布の説明図である。この図は、測定対象物（人体頭部）１００の頂部から見た図であり、Ｌａ，ＬｂおよびＬｃそれぞれの投影方向における存在密度分布関数Ｃθψを、それぞれ、Ｃａ，ＣｂおよびＣｃとして表したものである。なお、存在密度分布関数は実際には４変数の関数ではあるが、この図では簡略化して表している。この図に示すように、測定対象物１００の体動が、或方向または或回転方向に偏っていると、存在密度分布関数Ｃθψは、θとψによって異なる関数となる。
【００５９】
そして、このような存在密度分布関数Ｃθψ（Δｘ，Δｙ，Δθ，Δψ）と、基準感度補正データ生成モジュール２０１で求められた基準感度補正データＢ （ｘ，ｙ，θ，ψ）とから、測定対象物１００の体動を補償した感度補正データＢ１（ｘ，ｙ，θ，ψ）を、
【００６０】
【数１】
【００６１】
なる関係式で求める。ここで、４重の総和演算Σは、測定対象物１００の体動の範囲に亘って計算する。この計算は、測定対象物１００からの同一の光子対が、測定値対象物１００の体動に従って異なる光子検出器対で検出されることがあっても、その光子対を検出する可能性のある光子検出器対について存在密度分布Ｃθψで表される重みを考慮して平均化した検出感度を算出することを意味している。
【００６２】
以上より、エミッション計測で得られたエミッションデータＥ（ｘ，ｙ，θ，ψ）を、測定対象物１００の体動を補償した感度補正データＢ１（ｘ，ｙ，θ，ψ）で感度補正することによって、感度補正後のエミッションデータＥ１（ｘ，ｙ，θ，ψ）が、
Ｅ１＝Ｅ／Ｂ１ … （３）
で得られる。このエミッションデータＥ１は、測定対象物１００の体動を補正してエミッション計測するのみでなく、測定対象物１００の体動を補償したブランクデータＢ１で感度補正したものであるので、正確な感度補正がなされ、これに基づいて画像再構成すれば正確な再構成画像を得ることができる。
【００６３】
もし、さらに吸収補正を行う場合には、エミッション計測と同じ要領でトランスミッション計測を行い、体動補償のなされたトランスミッションデータＴ、および、トランスミッション計測中の位置方位データを獲得し、この位置方位データから算出した存在密度分布関数に基づいて、感度補正データＢ２を（２）式の要領で算出する。そして、真の線和Ｐ１は、
Ｐ１＝（Ｅ／Ｂ１）／＜Ｔ／Ｂ２＞ … （４）
なる関係式で求められる。ここで、記号＜＞は、スムージングを意味する。
【００６４】
次に、本実施例に係るＰＥＴの作用および画像再構成方法について説明する。図７は、本実施形態に係るＰＥＴにおける計測のフローチャートである。
【００６５】
先ず、ステップＳ１では、コンピュータ２００の基準感度補正データ生成モジュール２０１からの指示により、ブランク計測を行う。すなわち、リング１２１内に測定対象物１００を置かないで、較正用線源１１０を中心軸を中心にしてリング１２１面上で回転させて模擬的な平行光を生成する。その状態で、その較正用線源１１０から発生する光子対は、リング１２１を構成する多数の光子検出器により検出され、同時計数回路１３０でエネルギ弁別され、ｘ−ｙ−θ−ψ変換部１４０で、光子対を検出した２つの光子検出器を結ぶ直線に対応する（ｘ，ｙ，θ，ψ）値に変換され、その（ｘ，ｙ，θ，ψ）値に対応するｘ−ｙ−θ−ψメモリ１５０の番地に投影データとして蓄積される。このようにして投影データとして蓄積された基準感度補正データＢ（ｘ，ｙ，θ，ψ）は、基準感度補正データ生成モジュール２０１により、読み出されて記憶装置１８０に記憶される。
【００６６】
続いて、ステップＳ２では、コンピュータ２００の測定モジュール２０２からの指示により、エミッション計測を行う。すなわち、較正用線源１１０を待避させ、ＲＩ線源を注入された測定対象物１００をリング１２１内の測定空間１２２に置いて、この状態で、測定対象物１００から発生した光子対が検出されて、体動測定部１２３から出力された測定対象物１００の位置および方位を示す位置方位データに基づいて体動補正されて、ｘ−ｙ−θ−ψメモリ１５０に投影データが蓄積される。このようにして投影データとして蓄積されたエミッションデータＥ（ｘ，ｙ，θ，ψ）は、測定モジュール２０２により、読み出されて記憶装置１８０に記憶される。また、同時に、測定モジュール２０２は、エミッション計測中に、体動測定部１２３から出力された位置方位データを一定時間間隔で獲得し、記憶装置１８０に記憶する。
【００６７】
もし、さらに吸収補正をも行う場合には、トランスミッション計測を行う。すなわち、ＲＩ線源が注入されていない測定対象物１００を測定空間１２２に置き、較正用線源１１０を回転させ、この状態で、エミッション計測と同じ要領で測定し、トランスミッションデータＴと位置方位データを獲得し、記憶装置１８０に記憶する。
【００６８】
なお、ブランク計測（ステップＳ１）、エミッション計測（ステップＳ２）およびトランスミッション計測は、如何なる順序で行われても構わない。
【００６９】
以上の各計測が終了すると、続いてステップＳ３で、これらの計測で獲得されたデータに基づいて、感度補正データ生成を行う。感度補正データ生成に際しては、コンピュータ２００の感度補正データ生成モジュール２０３は、エミッション計測時の位置方位データを記憶装置１８０から読み出して存在密度分布関数Ｃθψを算出し、更に、基準感度補正データＢ（ｘ，ｙ，θ，ψ）を読み出して、感度補正データＢ１（ｘ，ｙ，θ，ψ）を（２）式に基づいて算出する。
【００７０】
続いて、ステップＳ４で感度補正を行う。コンピュータ２００の感度補正モジュール２０４は、記憶装置１８０から読み出したエミッションデータＥ（ｘ，ｙ，θ，ψ）を、ステップＳ３で求めた感度補正データＢ１（ｘ，ｙ，θ，ψ）で割ることにより、リング１２１を構成する複数の光子検出器間の感度ムラを補正し、感度補正後のエミッションデータＥ１（ｘ，ｙ，θ，ψ）を得る。
【００７１】
もし、さらに吸収補正をも行う場合には、トランスミッションデータＴを、トランスミッション計測時の位置方位データに基づいて、ステップＳ３と同じ要領で補正し、真の投影データＰ１を（４）式に基づいて算出する。
【００７２】
そして、ステップＳ４で得られた感度補正後のエミッションデータＥ１（または、真の投影データＰ１）に基づいて、ステップＳ５で画像再構成を行う。すなわち、コンピュータ２００の画像再構成モジュール２０５は、この感度補正後のエミッションデータＥ１（または、真の投影データＰ１）を画像再構成装置１６０に送出し、画像再構成装置１６０において生成された再構成画像データを獲得し、そして、その再構成画像データを画像表示部１７０に送出して再構成画像を表示させる。このようにすることにより、より正確な電子・陽電子対消滅の発生頻度の空間分布を測定することができる。
【００７３】
本発明は、上述した３Ｄ−ＰＥＴに限定されるものではなく、他のタイプのＰＥＴにも適用可能である。
【００７４】
例えば、本発明は、多層のリングからなる２Ｄ−ＰＥＴや、１層リングからなる２Ｄ−ＰＥＴにも適用できる。多層のリングからなる２Ｄ−ＰＥＴは、実質的には、１層リングからなる２Ｄ−ＰＥＴが複数あるものと同様に考えることができるので、後者について説明する。この場合も、測定対象物が動くことは、リングが動くことと同等であり、特に、測定対象物がリング中心軸方向に動くことは、リングがその中心軸方向に動くことと同等である。したがって、測定対象物が固定されている場合には、その１断面しか測定できないのに対して、測定対象物が動く場合には、その体動の範囲内で、多数の断面の測定が可能となる。すなわち、模擬的な３Ｄ−ＰＥＴとも言える。但し、実際にはリングが１層であるので、３Ｄ−ＰＥＴに比べれば検出感度は低い。したがって、２Ｄ−ＰＥＴであっても、上記実施形態と同様にして、エミッション計測最中に測定対象物の位置および方位を測定するとともに、その体動を補償したエミッションデータＥをｘ−ｙ−θ−ψメモリに蓄積し、その体動を補償した感度補正データＢ１を（２）式で算出し、感度補正後のエミッションデータＥ１を（３）式で求めて、画像再構成を行うことができる。
【００７５】
また、リングが回転運動やウォブリング運動などの運動を行う場合であっても、同様に適用可能である。この場合、リングに固定した体動測定部によって測定対象物の位置・方位を測定し、或いは、リングの回転位置および測定対象物の位置・方位の双方を測定し、これによって求められるリングと測定対象物との相対的な動きに基づいて、上記実施形態と同様にして体動補償と感度補正とを施した真の線和を求めることができる。
【００７６】
また、上記実施形態ではエミッション計測中に位置方位データを時系列データとして蓄積しエミッション計測後に存在密度分布関数を求めたが、エミッション計測中に位置方位データの分布密度を蓄積・生成してもよい。この場合、エミッション計測後に位置方位データ分布密度から直接に存在密度分布関数を求めることができる。
【００７７】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したとおり、本発明に係るポジトロンＣＴ装置では、基準感度補正データ生成手段によって、較正用線源回転手段により回転させられている較正用線源から発生した光子対がリングによって検出され蓄積された投影データが基準感度補正データとして獲得される。位置方位測定手段によって、測定空間に置かれた測定対象物のリングに対する相対的な位置および方位が測定されて位置方位データが出力され、測定手段によって、測定対象物についての投影データが測定対象物の動きを補償して測定データとして獲得される。そして、感度補正データ生成手段によって位置方位データから生成された存在密度分布関数に基づいて測定対象物の動きを補償した感度補正データが生成され、感度補正手段によって測定データが感度補正され、画像再構成手段によって再構成画像を得る。以上のような構成とすることにより、測定対象物の体動を補償した測定データ（エミッションデータ）が得られるだけでなく、体動補償した感度補正データが得られ、測定中に測定対象物が固定されず動く場合であっても、正確な感度補正データによって感度補正を行うことができ、したがって、アーティファクト発生のない正確な再構成画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係るＰＥＴのシステム構成図である。
【図２】実施形態に係るＰＥＴの検出部の断面図である。
【図３】実施形態に係るＰＥＴにおける体動測定の説明図である。
【図４】実施形態に係るＰＥＴにおける体動測定で得られる位置方位データの図表である。
【図５】実施形態に係るＰＥＴにおける感度補正データ生成および感度補正のデータフロー図である。
【図６】実施形態に係るＰＥＴにおける測定対象物の各位置・各方位における存在密度分布の説明図である。
【図７】実施形態に係るＰＥＴにおける計測のフローチャートである。
【図８】２Ｄ−ＰＥＴのシステム構成図である。
【図９】２Ｄ−ＰＥＴのリングにおける光子対検出と画像再構成の説明図である。
【図１０】２Ｄ−ＰＥＴのリングにおける光子対検出の説明図である。
【図１１】ブロック型ＰＥＴのリングの構成図である。
【図１２】３Ｄ−ＰＥＴのシステム構成図である。
【図１３】３Ｄ−ＰＥＴのリングの構成図である。
【図１４】エミッション計測の説明図である。
【図１５】ブランク計測の説明図である。
【図１６】トランスミッション計測の説明図である。
【符号の説明】
１００…測定対象物、１１０…較正用線源、１２０…検出部、１２１…リング、１２２…測定空間、１２３…体動測定部、１２４…遮蔽シールド、１３０…同時計数回路、１４０…ｘ−ｙ−θ−ψ変換部、１５０…ｘ−ｙ−θ−ψメモリ、１６０…画像再構成装置、１７０…画像表示部、１８０…記憶装置、２００…コンピュータ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、測定対象物に投入されたＲＩ線源により発生する電子・陽電子対消滅に伴って放出される光子対を検出することにより、その測定対象物内の物質分布を測定するポジトロンＣＴ装置およびその画像再構成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ポジトロンＣＴ装置（Ｐｏｓｉｔｒｏｎ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｍｐｕｔｅｄ−Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ ； 以下、ＰＥＴと呼ぶ）は、生体や疾病患の研究あるいは臨床検査等に応用され、体内に投入された陽電子放出核種（以下、ＲＩ線源と呼ぶ）の分布を画像化し、生体機能を見るための装置である。
【０００３】
ＲＩ線源は、神経伝達に関与するドーパミンや体内でのグルコース代謝に関係するＦＤＧ（１８Ｆ−フルオロデオキシグルコース）等の生体内物質、或いは、例えば新規開発中の薬剤に、部分的に付加されて用いられる。ＰＥＴは、このような物質の生体内での分布、消費量あるいは時間的変化の様子を見ることができる。又、ＰＥＴは、脳血流量や酸素消費量などの生体の基礎代謝を測定することもできる。
【０００４】
このようなＰＥＴの検出部は、リング状に配置された多数の光子検出器（これをリングと呼ぶ）からなり、そのリング内に、ＲＩ線源を注入あるいは吸入された人体などの測定対象物が置かれる。測定対象物内のＲＩ線源から放出された陽電子は、直ちに近くの電子と結合して、それぞれ５１１ｋｅＶのエネルギを持つ１対の光子（ガンマ線）が互いに反対方向に放出される。リングによってこの１対の光子を同時計数することにより、電子・陽電子対消滅がどの直線上で発生したかを特定することができる。ＰＥＴは、このような同時計数情報を蓄積して画像再構成処理を行って、ＲＩ線源の分布画像を作成する。
【０００５】
このようなＰＥＴによる計測に要する時間は、ＲＩ線源の半減期に依存し、数十分ないし数時間に及ぶ場合があり、従来、測定対象物は、この計測時間内では位置および方位ともに固定されている必要があった。このように計測時間が長時間に及ぶ場合には、測定対象物である人体やその他の動物にとっては非常な苦痛であり、計測時間内に測定対象物が動いて位置や方位が変化することがある。計測中に測定対象物が少しでも動くと正確が測定ができず、画像再構成して得られた画像には、測定対象物の動きに起因するアーティファクトが発生し、正確な再構成画像を得ることができなかった。
【０００６】
また、仮りに測定対象物を固定することができたとしても、測定対象物は麻酔状態ではなく覚醒状態でその生理状態を測定する場合が多いので、長時間の固定に起因するストレスの為に生理状態が変化する。この変化は測定に悪影響を与え、やはり正確な測定はできない。
【０００７】
そこで、測定対象物を固定することなく、すなわち、測定対象物の位置および方位に関する動き（以下、体動と言う）を容認することによって生理状態を維持したまま測定し、そして、その測定中に体動を測定し、この体動情報を用いて同時計数情報の補正を行う技術が知られている（例えば、特開平２−２０９１３３号公報、特開平４−１２８６７９号公報）。
【０００８】
なお、リングの光子検出器の空間的な測定分解能を向上させるために、リングを回転運動やウォブリング運動させることが行われているが、逆に測定対象物が動くことによっても測定分解能が向上する。体動補正技術は、この点に関しても有効である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記の体動補正技術を採用することによって、測定対象物が動く場合であっても、以前に比べれば正確な再構成画像を得ることが可能となった。
【００１０】
一方、一般にリングを構成する多数の光子検出器間に感度ムラがあるので、以上のように測定対象物から発生する光子対を検出して蓄積された同時計数情報（エミッションデータ）そのままに基づいて画像再構成処理すると正確なＲＩ線源分布画像を得ることができない。そこで、較正用線源を用いて感度補正データ（ブランクデータ）を取得し、エミッションデータをブランクデータで除算することによって感度補正が行われる。
【００１１】
しかし、測定対象物が動く場合には、このように単純に感度補正を行うことは問題がある。すなわち、測定対象物にとっては同一位置で発生し同一方向に飛行する光子対であっても、測定対象物の位置と方位が異なれば、その光子対は、異なる検出感度を有する異なる光子検出器対で受光される。それにも拘らず、従来の感度補正では、エミッションデータを同一のブランクデータで感度補正するので、正確な感度補正はできない。そこで、動きのある測定対象物を正確に測定するために、体動補正技術とともに、この場合に適した感度補正技術が求められていた。
【００１２】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、測定対象物が測定中に動く場合であっても、その体動補正を行うとともに、精度のよい感度補正を行って正確な再構成画像を得ることができるポジトロンＣＴ装置およびその画像再構成方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係るポジトロンＣＴ装置は、測定空間を囲んで所定軸の周囲に配列された複数の光子検出器からなるリングによって、測定空間における電子・陽電子対消滅に伴って発生する光子対を検出し、光子対のそれぞれの光子を検出した２つの光子検出器を結ぶ直線について測定空間に設定した極座標で表現した座標値に対応した番地に所定数を累積加算して蓄積された投影データに基づいて、電子・陽電子対消滅の発生頻度の空間分布を測定するポジトロンＣＴ装置であって、（１） 電子・陽電子対消滅に伴う光子対を発生させる較正用線源を測定空間で所定軸を中心にしてリングに対して相対的に回転運動させる較正用線源回転手段と、（２） 較正用線源回転手段に対して較正用線源の回転運動を指示し、較正用線源が回転運動している状態で、較正用線源から発生する光子対を検出して蓄積された投影データを基準感度補正データとして獲得する基準感度補正データ生成手段と、（３） 測定空間に置かれた測定対象物のリングに対する相対的な位置および方位に応じた位置方位データを出力する位置方位測定手段と、（４） 測定空間に較正用線源がない状態で、測定対象物から発生する光子対を検出し、位置方位データに基づいて相対的な位置および方位の変化を補償して測定時間中に蓄積された投影データを測定データとして獲得するとともに、測定時間中の位置方位データを入力して記憶する測定手段と、（５） 基準感度補正データと測定時間中の位置方位データとに基づいて感度補正データを生成する感度補正データ生成手段と、（６） 測定データを感度補正データに基づいて感度補正する感度補正手段と、（７） 感度補正手段によって感度補正された測定データに基づいて、測定対象物における電子・陽電子対消滅の発生頻度の空間分布を算出し画像再構成を行なう画像再構成手段と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
本装置の作用は以下のとおりである。基準感度補正データ生成手段によって、較正用線源回転手段により回転させられている較正用線源から発生した光子対がリングによって検出され蓄積された投影データが基準感度補正データとして獲得される。位置方位測定手段によって、測定空間に置かれた測定対象物のリングに対する相対的な位置および方位が測定されて位置方位データが出力され、測定手段によって、測定対象物についての投影データが測定対象物の動きを補償して測定データとして獲得される。そして、感度補正データ生成手段によって測定対象物の動きを補償した感度補正データが生成され、感度補正手段によって測定データが正確に感度補正され、画像再構成手段によって正確な再構成画像を得る。
【００１５】
請求項２に係るポジトロンＣＴ装置では、感度補正データ生成手段は、測定時間中の位置方位データに基づいて測定時間内における測定対象物の極座標上での存在密度分布を求め、基準感度補正データを存在密度分布で加重平均計算した結果に基づいて、感度補正データを生成する。請求項３に係るポジトロンＣＴ装置では、測定手段は、測定時間中の各時刻における位置方位データを蓄積し、感度補正データ生成手段は、蓄積された位置方位データに基づいて存在密度分布を生成する。請求項４に係るポジトロンＣＴ装置では、測定手段は、測定時間中の各時刻において位置方位データに基づいて位置方位データ分布を逐次生成し、感度補正データ生成手段は、位置方位データ分布に基づいて存在密度分布を生成する。
【００１６】
請求項５に係るポジトロンＣＴ装置の画像再構成方法は、測定空間を囲んで所定軸の周囲に配列された複数の光子検出器からなるリングによって、測定空間における電子・陽電子対消滅に伴って発生する光子対を検出し、光子対のそれぞれの光子を検出した２つの光子検出器を結ぶ直線について測定空間に設定した極座標で表現した座標値に対応した番地に所定数を累積加算して蓄積された投影データに基づいて、電子・陽電子対消滅の発生頻度の空間分布を測定するポジトロンＣＴ装置の画像再構成方法であって、（１） 電子・陽電子対消滅に伴う光子対を発生させる較正用線源を測定空間で所定軸を中心にしてリングに対して相対的に回転運動させた状態で、較正用線源から発生する光子対を検出して蓄積された投影データを基準感度補正データとして獲得する第１のステップと、（２） 測定空間に較正用線源がない状態で、測定空間に置かれた測定対象物のリングに対する相対的な位置および方位に応じた位置方位データを測定時間中に獲得するとともに、測定対象物から発生する光子対を検出し、位置方位データに基づいて相対的な位置および方位の変化を補償して測定時間中に蓄積された投影データを測定データとして獲得する第２のステップと、（３） 基準感度補正データと測定時間中の位置方位データとに基づいて感度補正データを生成する第３のステップと、（４） 測定データを感度補正データに基づいて感度補正する第４のステップと、（５） 第４のステップによって感度補正された測定データに基づいて、測定対象物における電子・陽電子対消滅の発生頻度の空間分布を算出し画像再構成を行なう第５のステップと、を備えることを特徴とする。
【００１７】
本方法の作用は以下のとおりである。第１のステップにおいて、較正用線源回転手段により回転させられている較正用線源から発生した光子対がリングによって検出され蓄積された投影データが基準感度補正データとして獲得される。第２のステップにおいて、測定空間に置かれた測定対象物のリングに対する相対的な位置および方位に応じた位置方位データが獲得され、測定対象物についての投影データが測定対象物の動きを補償して測定データとして獲得される。そして、第３のステップにおいて測定対象物の動きを補償した感度補正データが生成され、第４のステップにおいて測定データが正確に感度補正され、第５のステップにおいて正確な再構成画像を得る。
【００１８】
請求項６に係るポジトロンＣＴ装置の画像再構成方法では、第３のステップは、測定時間中の位置方位データに基づいて測定時間内における測定対象物の極座標上での存在密度分布を求め、基準感度補正データを存在密度分布で加重平均計算した結果に基づいて、感度補正データを生成する。請求項７に係るポジトロンＣＴ装置の画像再構成方法では、第２のステップは、測定時間中の各時刻における位置方位データを蓄積し、第３のステップは、蓄積された位置方位データに基づいて存在密度分布を生成する。請求項８に係るポジトロンＣＴ装置の画像再構成方法では、第２のステップは、測定時間中の各時刻において位置方位データに基づいて位置方位データ分布を逐次生成し、第３のステップは、位置方位データ分布に基づいて存在密度分布を生成する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。尚、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２０】
実施形態の要部の説明に先立って、実施形態が適用されるＰＥＴの構成、動作、画像再構成方法および感度補正方法等について説明する。
【００２１】
先ず、２Ｄ−ＰＥＴの構成と動作について説明する。図８は、２Ｄ−ＰＥＴのシステム構成図である。
【００２２】
測定空間内にある測定対象物を囲んで中心軸の周囲にｎ個の光子検出器Ｄｋ （ｋ＝１，２，３，．．．，ｎ ）がリング状に配置されたリングは、光子検出器Ｄｋ （ｋ＝１，２，３，．．．，ｎ ）それぞれと同時計数回路３０とが信号線で接続されている。リング２０の何れかの光子検出器が光子を検出すると、その光子エネルギに応じた信号が信号線を通じて同時計数回路３０に送られ、同時計数回路３０は、リング２０のそれぞれの光子検出器から到達した信号に基づいて、リング２０の内の２つの光子検出器がＲＩ線源１０から放出された所定の光子エネルギ（５１１ｋｅＶ）を有する光子対を同時検出したことを認識して、その時のこれら２つの光子検出器それぞれを示す検出器識別信号（Ｉ，Ｊ）を出力する。
【００２３】
これら検出器識別信号（Ｉ，Ｊ）は、ｔ−θ変換部４０に入力され、光子対を検出した２つの光子検出器を結ぶ直線Ｌ１をリング２０内の測定空間における極座標で表現する場合に用いられる２つの変数（ｔ，θ）それぞれを座標軸とするｔ−θ平面上の写像位置（Ｔ，θ’）に変換される。ここで、Ｔは、この直線と座標原点との間の距離であり、θ’は、この直線に座標原点から下ろした垂線の座標系主軸に対する角度である。ｔ−θメモリ５０は、この（Ｔ，θ’）に対応する番地に記憶されている投影データに１を累積加算する。このようにして、ＲＩ線源１０で発生した１対の光子対についての同時計数情報が、ｔ−θメモリ５０に蓄積される。
【００２４】
このようにしてＲＩ線源１０で発生しリング２０で検出された多数の光子対の同時計数情報は、ｔ−θメモリ５０に投影データとして蓄積される。図９は、リングにおける光子対検出と画像再構成とを説明する図である。リング２０内の測定空間に設定した極座標系のθ’方向（図９の直線Ｌ１の方向）から見たＲＩ線源１０の分布を表す画像は、この蓄積された投影データの内の、極座標系でθ＝θ’上の各Ｔ点に対応する投影データから画像再構成部６０によって再構成され、この再構成画像は画像表示部７０で表示される。
【００２５】
しかし、測定空間で発生した全ての光子対が検出されるのではない。図１０は、リングにおける光子対検出の説明図である。ＲＩ線源１０からの光子対は、ＲＩ線源１０が存在するあらゆる位置から放出され、あらゆる方向に向かって飛行するが、その内で、リング２０面上で発生しリング２０面に沿った方向に飛行した光子対のみが、リング２０で検出され得る。例えば、図９で示すように、リング２０内に存在するＲＩ線源１０から発生する光子対であっても、リング２０面に沿った方向以外の方向Ｌ２ないしＬ４に飛行した光子対は検出されない。リング２０面に沿った方向Ｌ１に飛行した光子対は、何れかの光子検出器Ｉ，Ｊで検出され、ｔ−θ変換部４０で（Ｔ，θ’）に変換され、ｔ−θメモリ５０の対応する番地の投影データに１が加算される。
【００２６】
又、製作が容易であり安価であることから、光子検出器がブロック型構成とされる。このタイプのリングでは、図１１に示すように、複数のブロックＢｐ それぞれは、多数の光子検出器Ｄｐｑが並列配置されていて、これらのブロックＢｐ がリング状に配置される（ｐ＝１，２，３，．．． 、ｑ＝１，２，３，．．． ）。このブロック型ＰＥＴは、単なる光子検出器の配置が異なるだけであって、動作原理、投影データの蓄積および画像再構成等は、上述の説明と差異がない。
【００２７】
上述のＰＥＴでは、ＲＩ線源から放出されてあらゆる方向に飛行する光子対の内、リング面に沿った方向に飛行する光子対のみを検出するため、ＲＩ線源から放出される光子対を捕捉する確率が小さく、検出感度が低くて統計ノイズが大きいという問題がある。検出感度を向上させるために測定対象物に多量のＲＩ線源を注入することも考えられるが、測定対象物が生体である場合には限界がある。
【００２８】
そこで、このような場合には、３次元タイプのＰＥＴ（３Ｄ−ＰＥＴ）が用いられる。図１２は、３Ｄ−ＰＥＴのシステム構成図であり、図１３は、３Ｄ−ＰＥＴのリングの構成図である。３Ｄ−ＰＥＴの多層リング２１は、前述の図９あるいは図１０に示したのと同様の光子検出器の一層リングＲ１ ，Ｒ２ ，．．．．，Ｒｍ を多層配置したものであり、ＲＩ線源１０で放出され直線Ｌ１の方向に飛行した光子対は、互いに異なる単層リングＲｐ 、Ｒｑ （ｐ≠ｑ）それぞれに属する２つの光子検出器によっても同時計数され得る。多層リング２１の内の或２つの光子検出器が、ＲＩ線源１０から放出されたエネルギ５１１ｋｅＶの光子対を同時検出すると、同時計数回路３１は、その２つの光子検出器それぞれを示す検出器識別信号（Ｉ，Ｊ）、および、その２つの光子検出器それぞれが属する２つの単層リング間の差信号ＲＤ（Ｒｉｎｇ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ）を出力する。これら検出器識別信号（Ｉ，Ｊ）およびリング間差信号ＲＤは、ｘ−ｙ−θ−ψ変換部４１に入力され、光子対を検出した２つの光子検出器を結ぶ直線Ｌ１を多層リング２１内の測定空間における極座標で表現する場合に用いられる４つの変数（ｘ，ｙ，θ，ψ）それぞれを座標軸とするｘ−ｙ−θ−ψ空間上の写像位置（ｘ，ｙ，θ，ψ）に変換される。ここで、θとψは、直線Ｌ１の方向を表し、ｘとｙは、直線Ｌ１に垂直な投射平面（Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｐｌａｎｅ）上の直交座標系による位置を表す。ｘ−ｙ−θ−ψメモリ５１は、この（ｘ，ｙ，θ，ψ）に対応する番地に記憶されている投影データに１を累積加算する。このようにして、ＲＩ線源１０で発生した１対の光子対についての同時計数情報が、ｘ−ｙ−θ−ψメモリ５１に投影データとして蓄積され、この投影データから画像再構成部６１によって再構成され、この再構成画像は画像表示部７１で表示される。
【００２９】
以上の何れのタイプのＰＥＴにおいても、光子検出器それぞれの検出感度は一定ではなくムラが多いので、光子検出器の感度補正を以下のようにして行う。すなわち、図１４に示すように、リング内にＲＩ線源を投与された測定対象物１０ａを置いて計測し、同時計数回路３２とｔ−θ変換部４２とを介して同時計数情報を蓄積することをエミッション計測と言い、これによってｔ−θメモリ５２に蓄積されたデータをエミッションデータと言い、Ｅ（ｔ，θ）で表す。また、これとは別に、図１５に示すように、リング内に測定対象物のない状態で、リング内でリング中心軸の周りに較正用のＲＩ線源１０ｂを回転させ、模擬的な平行光を光子検出器それぞれに入射させて計測（ブランク計測）を行う。このようにしてｔ−θメモリ５２に蓄積されたデータ（ブランクデータＢ（ｔ，θ））は、光子検出器対の検出感度ばらつきを表す。そして、エミッションデータＥ（ｔ，θ）をブランクデータＢ（ｔ，θ）で割ることにより、感度補正を行う。
【００３０】
さらに、測定対象物の光子吸収を以下のようにして補正する。図１６に示すように、リング内にエミッション計測時と同じ位置にＲＩ線源が投与されていない測定対象物１０ｃを置き、ブランク計測と同様にリング内で較正用のＲＩ線源１０ｂを回転させて計測（トランスミッション計測）し、これによってｔ−θメモリ５２に蓄積されたデータ（トランスミッションデータＴ（ｔ，θ））を獲得する。このトランスミッションデータＴ（ｔ，θ）をブランクデータＢ（ｔ，θ）で割れば、同時計数ライン上の吸収係数が求まり、エミッションデータＥ（ｔ，θ）をこの吸収係数で割ることにより、吸収補正ができる。なお、トランスミッション計測では、弱いＲＩ線源が更に測定対象物による吸収を受け、得られる光子対検出が減少する為、統計精度は著しく劣化する。その対策として、Ｔ（ｔ，θ）／Ｂ（ｔ，θ）をフィルタ等でスムージングしておく。
【００３１】
このようにして感度補正および吸収補正を行った後の真の投影データＰ（ｔ，θ）は、エミッションデータＥ（ｔ，θ）、ブランクデータＢ（ｔ，θ）およびトランスミッションデータＴ（ｔ，θ）を用いて、
Ｐ＝（Ｅ／Ｂ）／＜Ｔ／Ｂ＞ … （１）
で表される。ここで、記号＜＞は、スムージングを意味する。３Ｄ−ＰＥＴの場合も同様である。
【００３２】
本発明は、動きのある測定対象物であっても、体動補正を行い、且つ、エミッションデータを精度良く感度補正し、これによって正確な再構成画像を得るものである。
【００３３】
次に、本実施形態の要部について説明する。本実施形態は、リングが往復回転運動するブロック型３Ｄ−ＰＥＴである。図１は、本実施形態に係るＰＥＴのシステム構成図である。
【００３４】
本実施形態に係るＰＥＴは、（１） 光子を検出する多数の光子検出器からなるリング１２１、測定対象物１００の位置・方位を測定し位置方位データを出力する体動測定部１２３、および、較正用線源１１０を回転させる回転手段等を備える検出部１２０と、（２） リング１２１が検出した光子が電子・陽電子対消滅に伴って発生した光子対であるか否かを判断するとともに、電子・陽電子対消滅に伴って発生した光子対を検出した光子検出器対を識別する同時計数回路１３０と、（３）同時計数回路１３０が識別した光子検出器対を結ぶ直線を極座標で表した座標値（ｘ，ｙ，θ，ψ）に変換するｘ−ｙ−θ−ψ変換部１４０と、（４） 座標値（ｘ，ｙ，θ，ψ）に対応する番地に記憶されている投影データに所定値を累積加算するｘ−ｙ−θ−ψメモリ１５０と、（５） ｘ−ｙ−θ−ψメモリ１５０に蓄積され感度補正等された投影データに基づいて再構成画像データを生成する画像再構成装置１６０と、（６） 再構成画像データに基づいて再構成画像を表示する画像表示部１７０と、（７） 以上の各部を制御するとともに、ｘ−ｙ−θ−ψメモリ１５０に蓄積された投影データを読み出して所定の処理を行うコンピュータ２００と、（８） コンピュータ２００が扱うデータを記憶する記憶装置１８０と、を備える。
【００３５】
測定空間１２２をその内部に含む検出部１２０のリング１２１には多数の光子検出器がリング状に配列されており、これらの光子検出器は、測定対象物１００が置かれる測定空間１２２の方向に受光面が向けられて、測定空間１２２で発生した光子を受光する。検出部１２０は、更に体動測定部（位置方位測定手段）１２３を有しており、これによって測定空間１２２に置かれた測定対象物１００の位置および方位を測定し、位置方位データを出力する。また、検出部１２０には、ブランク計測およびトランスミッション計測に使用される較正用線源１１０およびそれを回転させる回転機構が備えられている。この回転機構は、例えば、較正用線源１１０を支持して中心軸を中心に回転可能な支持機構、その支持機構に回転を伝達するベルト、その回転を発生させるモータからなり、コンピュータ２００によって制御される。較正用線源１１０は、使用時（ブランク計測時およびトランスミッション計測時）には、リング１２１の中心軸を中心としてリング１２１面上で回転運動し、それによって較正用線源１１０から発生する光子対のうちリング１２１面上で飛行するものが光子検出器対で検出される。一方、使用されない時（エミッション計測時）には、その較正用線源１１０から発生する光子対が何れの光子検出器にも到達しない位置に待避される。あるいは、その較正用線源１１０が本装置から取り去られてもよい。
【００３６】
リング１２１の内の何れかの光子検出器が光子を受光すると、それぞれの光子検出器と同時計数回路１３０との間の信号線を通じて、その光子エネルギに応じた信号が同時計数回路１３０に送られる。リング１２１のそれぞれの光子検出器から到達した信号を受け取った同時計数回路１３０は、リング１２１の内の２つの光子検出器が電子・陽電子対消滅に伴って発生する所定のエネルギ（５１１ｋｅＶ）を有する光子対を同時検出したことを認識して、その時のこれら２つの光子検出器それぞれを示す検出器識別信号（Ｉ，Ｊ）およびリング間差信号ＲＤを出力する。
【００３７】
これら検出器識別信号（Ｉ，Ｊ）およびリング間差信号ＲＤは、ｘ−ｙ−θ−ψ変換部１４０に入力され、検出器識別信号（Ｉ，Ｊ）が示す光子対を検出した２つの光子検出器を結ぶ直線をリング１２１内の測定空間１２２に設定された極座標で表現する場合に使用する４つの変数（ｘ，ｙ，θ，ψ）それぞれを座標軸とするｘ−ｙ−θ−ψ空間上の位置に写像される。このｘ−ｙ−θ−ψ変換部１４０は、体動測定部１２３から出力された位置方位データをも入力し、測定対象物１００の体動を補償して、（ｘ，ｙ，θ，ψ）値を出力する。
【００３８】
投影データを蓄積するｘ−ｙ−θ−ψメモリ１５０は、ｘ−ｙ−θ−ψ変換部１４０から出力された（ｘ，ｙ，θ，ψ）値を入力し、この（ｘ，ｙ，θ，ψ）値に対応する番地に記憶されている投影データに、所定値（例えば ”１” ）を累積加算する。このようにして、測定対象物１００から発生した光子対についての多数の同時計数情報が、ｘ−ｙ−θ−ψメモリ１５０に蓄積されて投影データとなる。
【００３９】
測定対象物１００におけるＲＩ線源の分布密度の画像を再構成する画像再構成装置１６０は、ｘ−ｙ−θ−ψメモリ１５０に蓄積された投影データ（エミッションデータ）或いは後述する補正処理後のエミッションデータから、リング１２１内の測定空間１２２に設定した極座標系の所定のθψ方向から見た測定対象物１００における光子対発生分布を表す再構成画像データを生成し、画像表示部１７０は、この再構成画像データを入力して再構成画像を表示する。
【００４０】
以上に述べた各部は、コンピュータ２００によってバスライン２１０を介して統合されて制御等がなされる。すなわち、コンピュータ２００は、較正用線源１１０の回転と待避を制御する。また、体動測定部１２３から出力された位置方位データを取得する。また、ｘ−ｙ−θ−ψメモリ１５０の各番地の全ての内容を測定に先立ってゼロクリアし、各番地に蓄積された投影データを測定終了後に取得する。また、ｘ−ｙ−θ−ψメモリ１５０から取得した投影データ（エミッションデータ、ブランクデータ、トランスミッションデータ）に基づいて、後述する補正処理（感度補正、吸収補正）を行う。また、画像再構成装置１６０にエミッションデータを送出し、画像再構成装置１６０によって生成された再構成画像データを取得する。また、再構成画像データを画像表示部１７０に送出し、再構成画像を表示させる。
【００４１】
コンピュータ２００の各処理において扱われる各データは、記憶装置１８０に記憶され、また、必要時には記憶装置１８０から読み出される。すなわち、記憶装置１８０は、エミッション計測後にｘ−ｙ−θ−ψメモリ１５０から読み出されたエミッションデータを記憶するとともに、エミッション計測の最中に体動測定部１２３から出力された測定対象物１００の位置および方位に関する位置方位データを記憶する。また、記憶装置１８０は、ブランク計測で得られたブランクデータや、トランスミッション計測で得られたトランスミッションデータをも記憶する。また、感度補正や吸収補正の計算に際しては、記憶装置１８０は、エミッションデータ、ブランクデータ、トランスミッションデータなどが読み出され、そして、その計算の中間データや感度補正後のエミッションデータを記憶する。また、画像再構成処理に際しては、記憶装置１８０は、感度補正後のエミッションデータが読み出され、画像再構成装置で生成された再構成画像データを記憶する。なお、記憶装置１８０は、記憶領域が複数の領域に分割されており、必要に応じて上記各データをそれぞれ異なる領域に記憶する。記憶装置１８０は、磁気ディスク、磁気テープ等であってもよいし、或いは、コンピュータ２００内にある半導体メモリからなる主記憶装置であってもよい。
【００４２】
以上に述べた各部は、それぞれ独立して動作するのではなく、コンピュータ２００の指示に従い、互いに連係をもって動作する。すなわち、コンピュータ２００は、（１） 較正用線源１１０を回転させてブランクデータ（基準感度補正データ）を取得する基準感度補正データ生成モジュール２０１と、（２） エミッションデータを取得する測定モジュール２０２と、（３） 測定対象物１００の体動を補償した感度補正データを生成する感度補正データ生成モジュール２０３と、（４） エミッションデータを感度補正する感度補正モジュール２０４と、（５） 画像再構成処理と画像表示を行わせる画像再構成モジュール２０５と、を有し、それぞれのモジュールは、対応する処理ステップにおいて、各部の動作を統合制御等する。
【００４３】
基準感度補正データ生成モジュール２０１は、ブランク計測に先立ち、較正用線源１１０の回転を指示し、ｘ−ｙ−θ−ψメモリ１５０のデータをゼロクリアする。そして、ブランク計測が終了した後、ｘ−ｙ−θ−ψメモリ１５０に蓄積された基準感度補正データを獲得し、その基準感度補正データを記憶装置１８０に記憶させる。
【００４４】
また、エミッションデータを取得する測定モジュール２０２は、エミッション計測に先立ち、較正用線源１１０の停止と待避を指示し、ｘ−ｙ−θ−ψメモリ１５０のデータをゼロクリアする。エミッション計測中に体動測定部１２３から出力された位置方位データを取得し、そして、その計測が終了した後、ｘ−ｙ−θ−ψメモリ１５０に蓄積されたエミッションデータを獲得し、そのエミッションデータと位置方位データとを記憶装置１８０に記憶させる。
【００４５】
また、感度補正データ生成モジュール２０３は、記憶装置１８０に記憶されている基準感度補正データと位置方位データとを読み出し、これらのデータに基づいて感度補正データを生成し、その感度補正データを記憶装置１８０に記憶させる。
【００４６】
また、感度補正モジュール２０４は、記憶装置１８０に記憶されているエミッションデータと感度補正データとを読み出し、これらのデータに基づいてエミッションデータを感度補正する。さらに、吸収補正を行ってもよい。そして、補正されたエミッションデータを記憶装置１８０に記憶する。
【００４７】
また、画像再構成モジュール２０５は、記憶装置１８０に記憶されている感度補正されたエミッションデータを読み出し、そのデータを画像再構成装置１６０に送り、画像再構成装置１６０で処理されて得られる再構成画像データを取得し、そのデータを画像表示部１７０に送って画像表示させる。
【００４８】
次に、本実施形態に係るＰＥＴの検出部について詳細に説明する。図２は、本実施形態に係るＰＥＴの検出部の断面図である。検出部１２０は、多数の光子検出器Ｄからなるリング１２１と、測定対象物１００の位置および方位を測定する体動測定部１２３等を備える。
【００４９】
測定空間１２２を内部に有するリング１２１は、ブロック型の単層リングが多層（この図では５層）に配置された構造であり、それぞれの層は、それぞれ複数個の光子検出器Ｄからなるブロックが複数個リング状に配列され、それぞれのブロックのそれぞれの光子検出器Ｄは、測定対象物１００が置かれる測定空間１２２の方向に受光面が向けられている。遮蔽シールド１２４は、光子対が測定空間１２２外に洩れるのを防ぐためのものであり、単層リングのそれぞれを互いに隔てるものではない。したがって、異なる単層リング間で光子対を検出することが可能である。
【００５０】
測定対象物１００の位置および方位を測定する体動測定部１２３は、例えば、それぞれ発光素子と受光素子とからなる光学式の測距センサ１２３ａないし１２３ｃ、および、これらからの出力に基づいて位置方位データを出力する体動データ処理部１２３ｄからなる。測距センサ１２３ａないし１２３ｃそれぞれは、リング１２１との相対的な位置関係が固定されており、測定対象物１００の所定箇所（この図では、測定対象物１００である人体の頭部）に設けられたマーカ１０１ａないし１０１ｃそれぞれに光ビームを照射してその反射光を受光し、これらマーカ１０１ａないし１０１ｃそれぞれとの距離を測定する。３つの測距センサ１２３ａないし１２３ｃそれぞれから得られた距離データは、体動データ処理部１２３ｄに入力され、測定対象物１００の位置と方位とが求められる。
【００５１】
また、体動測定部１２３として撮像カメラを用い、得られた画像を解析して測定対象物１００の位置と方位とを求めてもよい。あるいは、体動測定部１２３として、測定対象物１００の所定箇所に設けられた加速度センサも用いてもよく、この場合、加速度センサからの出力に基づいて、測定対象物１００の位置と方位とを求めることができる。
【００５２】
次に、体動測定部１２３による測定対象物１００の位置および方位の測定についてより詳細に説明する。図３は、本実施形態に係るＰＥＴにおける体動測定の説明図である。
【００５３】
測定対象物１００の位置は、リング１２１内の測定空間１２２に設定されたＸ−Ｙ−Ｚ直交座標系における測定対象物１００中の所定点（例えば、測定対象物１００の中心点）の座標値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）で表される。また、測定対象物１００の方位は、そのＸ−Ｙ−Ｚ直交座標系における測定対象物１００の向き（Θ，Ψ）で表される。ここで、Θは、Ｘ−Ｙ平面上に投影された方位のＸ軸からの角度であり、Ψは、Ｘ−Ｙ平面からの仰角である。この測定対象物１００の位置および方位を表す位置方位データ（Ｘ，Ｙ，Ｚ，Θ，Ψ）は、体動データ処理部１２３ｄにおいて、測距センサ１２３ａないし１２３ｃから出力された距離データに基づいて求められる。
【００５４】
なお、体動測定部１２３は、測定対象物１００の位置および方位について基準値（例えば、測定開始時における測定対象物１００の位置および方位）からの変位量を測定し出力してもよい。この体動測定部１２３は、エミッション計測の測定開始時刻から測定終了時刻まで、一定時間（例えば、数ｍ秒ないし数十ｍ秒）間隔で測定対象物１００の位置および方位の変位量を測定し、各時刻ｔｋ における位置方位データ（ΔＸｋ ，ΔＹｋ ，ΔＺｋ ，ΔΘｋ ，ΔΨｋ ）を体動測定部１２３で得る（ｋ＝０，１，．．．，ｎ，．．． ）。図４は、本実施形態に係るＰＥＴにおける体動測定で得られる位置方位データの図表である。このように測定された測定対象物１００の位置および方位を表す位置方位データは、ｘ−ｙ−θ−ψ変換部１４０に入力されるとともに、コンピュータ２００に読み込まれ記憶装置１８０に記憶される。
【００５５】
次に、体動測定部１２３により測定された測定対象物の体動を補償して感度補正データを生成し更に感度補正する方法について説明する。尚、以下に述べる感度補正データ生成および感度補正それぞれは、コンピュータ２００の感度補正データ生成モジュール２０３および感度補正モジュール２０４それぞれによって処理される。図５は、本実施形態に係るＰＥＴにおける感度補正データ生成および感度補正のデータフロー図である。
【００５６】
エミッション計測が終了した後に、エミッション計測で求めた各時刻の位置および方位の変位量（ΔＸｋ ，ΔＹｋ ，ΔＺｋ ，ΔΘｋ ，ΔΨｋ ）を、リング１２１の光子検出器対を結ぶ直線を測定空間１２２における極座標で表現する場合に用いられる４つの変数（ｘ，ｙ，θ，ψ）それぞれを座標軸とするｘ−ｙ−θ−ψ空間上の変位（Δｘｋ ，Δｙｋ ，Δθｋ ，Δψｋ ）に写像する（ｋ＝０，１，２，．．． ）。そして、エミッション計測の測定時間全体に亘る変位量（Δｘｋ ，Δｙｋ ，Δθｋ ，Δψｋ ）の分布を求め、それを測定対象物１００の存在密度分布関数Ｃθψ（Δｘ，Δｙ，Δθ，Δψ）とする。
【００５７】
この存在密度分布関数Ｃθψ（Δｘ，Δｙ，Δθ，Δψ）は、測定対象物１００の同一地点で発生して同一方向に飛行した光子対がリング１２１で検出されて同時計数情報がｘ−ｙ−θ−ψメモリ１５０に蓄積されるに際して、測定対象物１００が基準位置・基準方位（例えば、エミッション計測開始時における位置・方位）にあるときには、同時計数情報が座標値（ｘ，ｙ，θ，ψ）に対応する番地に格納されるが、エミッション計測の最中に測定対象物１００が変位（Δｘ，Δｙ，Δθ，Δψ）なる位置・方位にあるときには、その同時計数情報が座標値（ｘ＋Δｘ，ｙ＋Δｙ，θ＋Δθ，ψ＋Δψ）に対応する番地に格納され、その割合が値Ｃθψ（Δｘ，Δｙ，Δθ，Δψ）であることを示すものである。
【００５８】
なお、この存在密度分布関数Ｃθψは、一般にθ値およびψ値によって、すなわち、投影方向によって異なる。図６は、本実施形態に係るＰＥＴにおける測定対象物の各位置・各方位における存在密度分布の説明図である。この図は、測定対象物（人体頭部）１００の頂部から見た図であり、Ｌａ，ＬｂおよびＬｃそれぞれの投影方向における存在密度分布関数Ｃθψを、それぞれ、Ｃａ，ＣｂおよびＣｃとして表したものである。なお、存在密度分布関数は実際には４変数の関数ではあるが、この図では簡略化して表している。この図に示すように、測定対象物１００の体動が、或方向または或回転方向に偏っていると、存在密度分布関数Ｃθψは、θとψによって異なる関数となる。
【００５９】
そして、このような存在密度分布関数Ｃθψ（Δｘ，Δｙ，Δθ，Δψ）と、基準感度補正データ生成モジュール２０１で求められた基準感度補正データＢ （ｘ，ｙ，θ，ψ）とから、測定対象物１００の体動を補償した感度補正データＢ１（ｘ，ｙ，θ，ψ）を、
【００６０】
【数１】
なる関係式で求める。ここで、４重の総和演算Σは、測定対象物１００の体動の範囲に亘って計算する。この計算は、測定対象物１００からの同一の光子対が、測定値対象物１００の体動に従って異なる光子検出器対で検出されることがあっても、その光子対を検出する可能性のある光子検出器対について存在密度分布Ｃθψで表される重みを考慮して平均化した検出感度を算出することを意味している。
【００６２】
以上より、エミッション計測で得られたエミッションデータＥ（ｘ，ｙ，θ，ψ）を、測定対象物１００の体動を補償した感度補正データＢ１（ｘ，ｙ，θ，ψ）で感度補正することによって、感度補正後のエミッションデータＥ１（ｘ，ｙ，θ，ψ）が、
Ｅ１＝Ｅ／Ｂ１ … （３）
で得られる。このエミッションデータＥ１は、測定対象物１００の体動を補正してエミッション計測するのみでなく、測定対象物１００の体動を補償したブランクデータＢ１で感度補正したものであるので、正確な感度補正がなされ、これに基づいて画像再構成すれば正確な再構成画像を得ることができる。
【００６３】
もし、さらに吸収補正を行う場合には、エミッション計測と同じ要領でトランスミッション計測を行い、体動補償のなされたトランスミッションデータＴ、および、トランスミッション計測中の位置方位データを獲得し、この位置方位データから算出した存在密度分布関数に基づいて、感度補正データＢ２を（２）式の要領で算出する。そして、真の線和Ｐ１は、
Ｐ１＝（Ｅ／Ｂ１）／＜Ｔ／Ｂ２＞ … （４）
なる関係式で求められる。ここで、記号＜＞は、スムージングを意味する。
【００６４】
次に、本実施例に係るＰＥＴの作用および画像再構成方法について説明する。図７は、本実施形態に係るＰＥＴにおける計測のフローチャートである。
【００６５】
先ず、ステップＳ１では、コンピュータ２００の基準感度補正データ生成モジュール２０１からの指示により、ブランク計測を行う。すなわち、リング１２１内に測定対象物１００を置かないで、較正用線源１１０を中心軸を中心にしてリング１２１面上で回転させて模擬的な平行光を生成する。その状態で、その較正用線源１１０から発生する光子対は、リング１２１を構成する多数の光子検出器により検出され、同時計数回路１３０でエネルギ弁別され、ｘ−ｙ−θ−ψ変換部１４０で、光子対を検出した２つの光子検出器を結ぶ直線に対応する（ｘ，ｙ，θ，ψ）値に変換され、その（ｘ，ｙ，θ，ψ）値に対応するｘ−ｙ−θ−ψメモリ１５０の番地に投影データとして蓄積される。このようにして投影データとして蓄積された基準感度補正データＢ（ｘ，ｙ，θ，ψ）は、基準感度補正データ生成モジュール２０１により、読み出されて記憶装置１８０に記憶される。
【００６６】
続いて、ステップＳ２では、コンピュータ２００の測定モジュール２０２からの指示により、エミッション計測を行う。すなわち、較正用線源１１０を待避させ、ＲＩ線源を注入された測定対象物１００をリング１２１内の測定空間１２２に置いて、この状態で、測定対象物１００から発生した光子対が検出されて、体動測定部１２３から出力された測定対象物１００の位置および方位を示す位置方位データに基づいて体動補正されて、ｘ−ｙ−θ−ψメモリ１５０に投影データが蓄積される。このようにして投影データとして蓄積されたエミッションデータＥ（ｘ，ｙ，θ，ψ）は、測定モジュール２０２により、読み出されて記憶装置１８０に記憶される。また、同時に、測定モジュール２０２は、エミッション計測中に、体動測定部１２３から出力された位置方位データを一定時間間隔で獲得し、記憶装置１８０に記憶する。
【００６７】
もし、さらに吸収補正をも行う場合には、トランスミッション計測を行う。すなわち、ＲＩ線源が注入されていない測定対象物１００を測定空間１２２に置き、較正用線源１１０を回転させ、この状態で、エミッション計測と同じ要領で測定し、トランスミッションデータＴと位置方位データを獲得し、記憶装置１８０に記憶する。
【００６８】
なお、ブランク計測（ステップＳ１）、エミッション計測（ステップＳ２）およびトランスミッション計測は、如何なる順序で行われても構わない。
【００６９】
以上の各計測が終了すると、続いてステップＳ３で、これらの計測で獲得されたデータに基づいて、感度補正データ生成を行う。感度補正データ生成に際しては、コンピュータ２００の感度補正データ生成モジュール２０３は、エミッション計測時の位置方位データを記憶装置１８０から読み出して存在密度分布関数Ｃθψを算出し、更に、基準感度補正データＢ（ｘ，ｙ，θ，ψ）を読み出して、感度補正データＢ１（ｘ，ｙ，θ，ψ）を（２）式に基づいて算出する。
【００７０】
続いて、ステップＳ４で感度補正を行う。コンピュータ２００の感度補正モジュール２０４は、記憶装置１８０から読み出したエミッションデータＥ（ｘ，ｙ，θ，ψ）を、ステップＳ３で求めた感度補正データＢ１（ｘ，ｙ，θ，ψ）で割ることにより、リング１２１を構成する複数の光子検出器間の感度ムラを補正し、感度補正後のエミッションデータＥ１（ｘ，ｙ，θ，ψ）を得る。
【００７１】
もし、さらに吸収補正をも行う場合には、トランスミッションデータＴを、トランスミッション計測時の位置方位データに基づいて、ステップＳ３と同じ要領で補正し、真の投影データＰ１を（４）式に基づいて算出する。
【００７２】
そして、ステップＳ４で得られた感度補正後のエミッションデータＥ１（または、真の投影データＰ１）に基づいて、ステップＳ５で画像再構成を行う。すなわち、コンピュータ２００の画像再構成モジュール２０５は、この感度補正後のエミッションデータＥ１（または、真の投影データＰ１）を画像再構成装置１６０に送出し、画像再構成装置１６０において生成された再構成画像データを獲得し、そして、その再構成画像データを画像表示部１７０に送出して再構成画像を表示させる。このようにすることにより、より正確な電子・陽電子対消滅の発生頻度の空間分布を測定することができる。
【００７３】
本発明は、上述した３Ｄ−ＰＥＴに限定されるものではなく、他のタイプのＰＥＴにも適用可能である。
【００７４】
例えば、本発明は、多層のリングからなる２Ｄ−ＰＥＴや、１層リングからなる２Ｄ−ＰＥＴにも適用できる。多層のリングからなる２Ｄ−ＰＥＴは、実質的には、１層リングからなる２Ｄ−ＰＥＴが複数あるものと同様に考えることができるので、後者について説明する。この場合も、測定対象物が動くことは、リングが動くことと同等であり、特に、測定対象物がリング中心軸方向に動くことは、リングがその中心軸方向に動くことと同等である。したがって、測定対象物が固定されている場合には、その１断面しか測定できないのに対して、測定対象物が動く場合には、その体動の範囲内で、多数の断面の測定が可能となる。すなわち、模擬的な３Ｄ−ＰＥＴとも言える。但し、実際にはリングが１層であるので、３Ｄ−ＰＥＴに比べれば検出感度は低い。したがって、２Ｄ−ＰＥＴであっても、上記実施形態と同様にして、エミッション計測最中に測定対象物の位置および方位を測定するとともに、その体動を補償したエミッションデータＥをｘ−ｙ−θ−ψメモリに蓄積し、その体動を補償した感度補正データＢ１を（２）式で算出し、感度補正後のエミッションデータＥ１を（３）式で求めて、画像再構成を行うことができる。
【００７５】
また、リングが回転運動やウォブリング運動などの運動を行う場合であっても、同様に適用可能である。この場合、リングに固定した体動測定部によって測定対象物の位置・方位を測定し、或いは、リングの回転位置および測定対象物の位置・方位の双方を測定し、これによって求められるリングと測定対象物との相対的な動きに基づいて、上記実施形態と同様にして体動補償と感度補正とを施した真の線和を求めることができる。
【００７６】
また、上記実施形態ではエミッション計測中に位置方位データを時系列データとして蓄積しエミッション計測後に存在密度分布関数を求めたが、エミッション計測中に位置方位データの分布密度を蓄積・生成してもよい。この場合、エミッション計測後に位置方位データ分布密度から直接に存在密度分布関数を求めることができる。
【００７７】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したとおり、本発明に係るポジトロンＣＴ装置では、基準感度補正データ生成手段によって、較正用線源回転手段により回転させられている較正用線源から発生した光子対がリングによって検出され蓄積された投影データが基準感度補正データとして獲得される。位置方位測定手段によって、測定空間に置かれた測定対象物のリングに対する相対的な位置および方位が測定されて位置方位データが出力され、測定手段によって、測定対象物についての投影データが測定対象物の動きを補償して測定データとして獲得される。そして、感度補正データ生成手段によって位置方位データから生成された存在密度分布関数に基づいて測定対象物の動きを補償した感度補正データが生成され、感度補正手段によって測定データが感度補正され、画像再構成手段によって再構成画像を得る。以上のような構成とすることにより、測定対象物の体動を補償した測定データ（エミッションデータ）が得られるだけでなく、体動補償した感度補正データが得られ、測定中に測定対象物が固定されず動く場合であっても、正確な感度補正データによって感度補正を行うことができ、したがって、アーティファクト発生のない正確な再構成画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係るＰＥＴのシステム構成図である。
【図２】実施形態に係るＰＥＴの検出部の断面図である。
【図３】実施形態に係るＰＥＴにおける体動測定の説明図である。
【図４】実施形態に係るＰＥＴにおける体動測定で得られる位置方位データの図表である。
【図５】実施形態に係るＰＥＴにおける感度補正データ生成および感度補正のデータフロー図である。
【図６】実施形態に係るＰＥＴにおける測定対象物の各位置・各方位における存在密度分布の説明図である。
【図７】実施形態に係るＰＥＴにおける計測のフローチャートである。
【図８】２Ｄ−ＰＥＴのシステム構成図である。
【図９】２Ｄ−ＰＥＴのリングにおける光子対検出と画像再構成の説明図である。
【図１０】２Ｄ−ＰＥＴのリングにおける光子対検出の説明図である。
【図１１】ブロック型ＰＥＴのリングの構成図である。
【図１２】３Ｄ−ＰＥＴのシステム構成図である。
【図１３】３Ｄ−ＰＥＴのリングの構成図である。
【図１４】エミッション計測の説明図である。
【図１５】ブランク計測の説明図である。
【図１６】トランスミッション計測の説明図である。
【符号の説明】
１００…測定対象物、１１０…較正用線源、１２０…検出部、１２１…リング、１２２…測定空間、１２３…体動測定部、１２４…遮蔽シールド、１３０…同時計数回路、１４０…ｘ−ｙ−θ−ψ変換部、１５０…ｘ−ｙ−θ−ψメモリ、１６０…画像再構成装置、１７０…画像表示部、１８０…記憶装置、２００…コンピュータ。
Claims (8)
- 測定空間を囲んで所定軸の周囲に配列された複数の光子検出器からなるリングによって、前記測定空間における電子・陽電子対消滅に伴って発生する光子対を検出し、前記光子対のそれぞれの光子を検出した２つの光子検出器を結ぶ直線について前記測定空間に設定した極座標で表現した座標値に対応した番地に所定数を累積加算して蓄積された投影データに基づいて、電子・陽電子対消滅の発生頻度の空間分布を測定するポジトロンＣＴ装置であって、
電子・陽電子対消滅に伴う光子対を発生させる較正用線源を前記測定空間で前記所定軸を中心にして前記リングに対して相対的に回転運動させる較正用線源回転手段と、
前記較正用線源回転手段に対して前記較正用線源の回転運動を指示し、前記較正用線源が回転運動している状態で、前記較正用線源から発生する光子対を検出して蓄積された前記投影データを基準感度補正データとして獲得する基準感度補正データ生成手段と、
前記測定空間に置かれた測定対象物の前記リングに対する相対的な位置および方位に応じた位置方位データを出力する位置方位測定手段と、
前記測定空間に前記較正用線源がない状態で、前記測定対象物から発生する光子対を検出し、前記位置方位データに基づいて前記相対的な位置および方位の変化を補償して測定時間中に蓄積された前記投影データを測定データとして獲得するとともに、前記測定時間中の前記位置方位データを入力して記憶する測定手段と、
前記基準感度補正データと前記測定時間中の前記位置方位データとに基づいて感度補正データを生成する感度補正データ生成手段と、
前記測定データを前記感度補正データに基づいて感度補正する感度補正手段と、
前記感度補正手段によって感度補正された前記測定データに基づいて、前記測定対象物における電子・陽電子対消滅の発生頻度の空間分布を算出し画像再構成を行なう画像再構成手段と、
を備えることを特徴とするポジトロンＣＴ装置。 - 前記感度補正データ生成手段は、前記測定時間中の前記位置方位データに基づいて前記測定時間内における前記測定対象物の前記極座標上での存在密度分布を求め、前記基準感度補正データを前記存在密度分布で加重平均計算した結果に基づいて、前記感度補正データを生成する、ことを特徴とする請求項１記載のポジトロンＣＴ装置。
- 前記測定手段は、前記測定時間中の各時刻における前記位置方位データを蓄積し、
前記感度補正データ生成手段は、蓄積された前記位置方位データに基づいて前記存在密度分布を生成する、
ことを特徴とする請求項２記載のポジトロンＣＴ装置。 - 前記測定手段は、前記測定時間中の各時刻において前記位置方位データに基づいて位置方位データ分布を逐次生成し、
前記感度補正データ生成手段は、前記位置方位データ分布に基づいて前記存在密度分布を生成する、
ことを特徴とする請求項２記載のポジトロンＣＴ装置。 - 測定空間を囲んで所定軸の周囲に配列された複数の光子検出器からなるリングによって、前記測定空間における電子・陽電子対消滅に伴って発生する光子対を検出し、前記光子対のそれぞれの光子を検出した２つの光子検出器を結ぶ直線について前記測定空間に設定した極座標で表現した座標値に対応した番地に所定数を累積加算して蓄積された投影データに基づいて、電子・陽電子対消滅の発生頻度の空間分布を測定するポジトロンＣＴ装置の画像再構成方法であって、
電子・陽電子対消滅に伴う光子対を発生させる較正用線源を前記測定空間で前記所定軸を中心にして前記リングに対して相対的に回転運動させた状態で、前記較正用線源から発生する光子対を検出して蓄積された前記投影データを基準感度補正データとして獲得する第１のステップと、
前記測定空間に前記較正用線源がない状態で、前記測定空間に置かれた測定対象物の前記リングに対する相対的な位置および方位に応じた位置方位データを測定時間中に獲得するとともに、前記測定対象物から発生する光子対を検出し、前記位置方位データに基づいて前記相対的な位置および方位の変化を補償して前記測定時間中に蓄積された前記投影データを測定データとして獲得する第２のステップと、
前記基準感度補正データと前記測定時間中の前記位置方位データとに基づいて感度補正データを生成する第３のステップと、
前記測定データを前記感度補正データに基づいて感度補正する第４のステップと、
前記第４のステップによって感度補正された前記測定データに基づいて、前記測定対象物における電子・陽電子対消滅の発生頻度の空間分布を算出し画像再構成を行なう第５のステップと、
を備えることを特徴とするポジトロンＣＴ装置の画像再構成方法。 - 前記第３のステップは、前記測定時間中の前記位置方位データに基づいて前記測定時間内における前記測定対象物の前記極座標上での存在密度分布を求め、前記基準感度補正データを前記存在密度分布で加重平均計算した結果に基づいて、前記感度補正データを生成する、ことを特徴とする請求項５記載のポジトロンＣＴ装置の画像再構成方法。
- 前記第２のステップは、前記測定時間中の各時刻における前記位置方位データを蓄積し、
前記第３のステップは、蓄積された前記位置方位データに基づいて前記存在密度分布を生成する、
ことを特徴とする請求項６記載のポジトロンＣＴ装置の画像再構成方法。 - 前記第２のステップは、前記測定時間中の各時刻において前記位置方位データに基づいて位置方位データ分布を逐次生成し、
前記第３のステップは、前記位置方位データ分布に基づいて前記存在密度分布を生成する、
ことを特徴とする請求項６記載のポジトロンＣＴ装置の画像再構成方法。
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