JP3888156B2 - 放射線検査装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、放射線検査装置に係り、特に、X線CT,陽電子放出型CT(ポジトロン・エミッション・コンピューテッド・トモグラフィ(Positron Emission Computed Tomography)、以下、PETという)及び単光子放出型CT(シングル・フォトン・エミッション・コンピューテッド・トモグラフィ(Single PhotonEmission Computed Tomography))、以下、SPECTという)等に適用するのに好適な放射線検査装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
放射線を利用した検査技術は、被検体の内部を非破壊で検査することができる。特に人体を被検体とする放射線検査としては、X線CT,PET及びSPECT等がある。これらの技術はいずれも、人体から放出された放射線の積分値(飛翔方向)の物理量を計測し、その積分値を逆投影することにより人体内の各ボクセルの物理量を計算し画像化する。この画像化のためには膨大なデータを処理する必要がある。近年のコンピュータ技術の急速な発達は、人体の断層像を高速・高精細に提供できるようになった。
【0003】
X線CTは、X線源よりX線を被検診者に照射し、被検診者の体内を通過したX線強度を測定してX線の体内通過率から被検診者における断面の形態情報を画像化する、すなわち被検診者の断層像を得る。すなわち、被検診者の体内を通過したX線強度を被検診者に対してX線源の反対側に配置した放射線検出器により測定し、測定されたX線強度を用いてX線源と放射線検出器との間の線減弱係数を求める。X線源及び放射線検出器を、被検診者の周囲を旋回させて透過したX線を測定するため、体内における線減弱係数の分布が求まる。この線減弱係数をアイトリプルイー トランザクション オン ニュークリア サイエンス(IEEE Transaction on Nuclear Science) NS−21巻の21頁に記載されているフィルタードバックプロジェクション法(Filtered Back Projection Method) などを用いて各ボクセルの線減弱係数を求め、その値をCT値に変換する。X線CTによく用いられる線源は約80keV前後である。
【0004】
PETは、陽電子放出核種(15O,13N,11C,18F等)、及び体内の特定の細胞に集まる性質を有する物質を含む放射性薬剤(以下、PET用薬剤)を被検診者に投与し、そのPET用薬剤が体内のどの部位で多く消費されているかを調べる方法である。放射性薬剤の一例として、フルオロデオキシグルコース(2-[F-18]fluoro-2-deoxy-D-glucose、18FDG)がある。18FDG は、糖代謝により腫瘍組織に高集積するため、腫瘍部位の特定に使用される。特定の個所に集積したPET用薬剤に含まれた陽電子放出核種から放出された陽電子が、付近の細胞の電子と結合して消滅し、511keVのエネルギーを有する一対のγ線を放射する。これらのγ線は、互いにほぼ正反対の方向(180°±0.6°) に放射される。この一対のγ線を放射線検出器で検知すれば、どの2つの放射線検出器の間で陽電子が放出されたかがわかる。それらの多数のγ線対を検知することで、PET用薬剤を多く消費する場所がわかる。例えば、18FDGは前述のように糖代謝の激しい癌細胞に集まるため、PETにより癌病巣を発見することが可能である。なお、得られたデータは、前述のフィルタードバックプロジェクション方法により各ボクセルの放射線発生密度に変換され、γ線の発生位置(放射線核種が集積する位置、すなわち癌細胞の位置)を画像化することに貢献する。PETに用いられる15O,13N,11C,18Fは2分から110分の短半減期の放射性同位元素である。
【0005】
PETによる検査では、PET検査で得られたデータを、γ線源を用いて撮像したトランスミッション像のデータを用いて補正する。トランスミッション像とは、例えばセシウム(γ線源)を用いてγ線を照射し、被検診者の体内を透過したγ線の強度を測定して体内におけるγ線の減衰率を測定する方法である。得られたγ線減衰率を用いて体内でのγ線減衰率を見積もりPETで得られたデータを補正することにより、より高精度なPET像を得ることが可能である。
【0006】
SPECTは、単光子放出核種を含む放射性薬剤(以下、SPECT用薬剤という)を被検診者に投与し、核種から放出されるγ線を放射線検出器で検出する。SPECTによる検査時によく用いられる単光子放出核種から放出されるγ線のエネルギーは数100keV前後である。SPECTの場合、単一γ線が放出されるため、放射線検出器に入射した角度が得られない。そこで、コリメータを用いて特定の角度から入射するγ線のみを検出することにより角度情報を得ている。SPECTは、特定の腫瘍や分子に集積する性質を有する物質、及び単光子放出核種(99Tc,67Ga,201Tl等) を含むSPECT用薬剤を被検診者に投与し、SPECT用薬剤より発生するγ線を検知してSPECT用薬剤を多く消費する場所(例えば、癌細胞が存在する場所)を特定する検査方法である。SPECTの場合も、得られたデータはフィルタードバックプロジェクションなどの方法により各ボクセルのデータに変換する。なお、SPECTでもトランスミッション像を撮影することがしばしばある。SPECTに用いられる 99Tc,67Ga,201Tl は、PETに用いられる放射性同位元素の半減期よりも長く6時間から3日である。
【0007】
上述のようにPET及びSPECTは、体内代謝を利用して機能画像を得るために、放射性薬剤が集積した部位をコントラスト良く抽出できるが、周辺臓器との位置関係を把握できない問題がある。そこで、近年、X線CTによって得られた断層像である形態画像と、PETまたはSPECTによって得られた断層像である機能画像とを合成してより高度な診断を行う技術が注目されている。本技術の一例として、特開平7−20245号公報記載の技術がある。
【0008】
特開平7−20245号公報記載の放射線検査装置は、X線CT検査装置とPET検査装置とを直列に設置し、被検診者が横たわっているベッドを水平方向に移動させて両検査装置を用いて被検診者の検査を行う。この場合、2つの検査を行う時間間隔が短く、被検診者はベッドの上で殆ど動かないため2つの検査装置で得られた撮像データであるPETデータとX線CTデータの対応関係が分かる。その対応関係の情報を用いて、PETデータとX線CTデータとを合成し、被検診者の病巣位置の特定を行っている。
【0009】
特開平9−5441号公報は、ベッドを兼用して、X線CT検査装置とSPECT検査装置を直列に配置した放射線検査装置を記載している。各検査装置で得られた撮像データであるX線CTデータとSPECTデータとを合成し、被検診者の病巣位置の特定を行っている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
上記の各公開公報に記載された放射線検査装置では、一見すると2つの撮像データの位置関係が明確であるように思えるが、被検体である被検診者が両検査装置の間で動く可能性がある。最近のPET検査装置の分解能は約5mmであり、X線CT検査装置の分解能はそれよりも約1桁小さく約0.5mm である。そのため、両検査装置の間で被検診者が動いたり、被検診者の角度が変われば両検査装置で得られた各撮像データの対応関係が不明瞭になる。その結果、例えば、各々の撮像データを画像再構成した後、共通して各像に存在する特徴領域を抽出し、その特徴領域の位置関係から、各画像の位置関係を求め、位置合わせを行う必要が生じる。また、これらの放射線検査装置は、放射線検出器等をそれぞれ有する2つの撮像装置を備えているため装置構成が複雑である。
【0011】
本発明の目的は、装置構成が単純化された放射線検査装置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成する本発明の特徴は、撮像装置が、ベッドが挿入される孔部の周囲に配置されて被検体からのγ線を実質的に検出せずX線を検出し、かつX線の検出信号である第1検出信号を出力する複数の放射線検出器Aと、孔部の周囲に配置されて被検体からのγ線及びX線を検出し、かつ第1検出信号、及びγ線の検出信号である第2検出信号の両方を出力する放射線検出器Bとを有し、放射線検出器Aから出力された第1検出信号を処理する第1信号処理装置と、放射線検出器Bから出力された第1検出信号及び第2検出信号を入力し、放射線検出器BがX線源のX線入射領域以外の領域に位置する場合、及び放射線検出器BがX線入射領域に位置し、X線源がX線を放出していない場合に第2検出信号を選択し、選択された第2検出信号を処理する第2信号処理装置とを有することにある。
【0013】
1つの撮像装置に形成されかつ被検体が挿入される共有する孔部の周囲に、第1放射線検出器及び第2放射線検出器を配置するため、X線及びγ線を用いた被検体の放射線検査を行える放射線検査装置を単純化できる。
【0015】
【発明の実施の形態】
(実施例1)
本発明の好適な一実施例である放射線検査装置を、図1及び図2に基づいて説明する。本実施例の放射線検査装置1は、撮像装置2,被検診者保持装置14,信号処理装置19及び断層像作成装置29を備えている。被検診者保持装置14は、支持部材15、および支持部材15の上端部に位置して長手方向に移動可能に支持部材15に設置されたベッド16を有する。
【0016】
撮像装置2は、ベッド16の長手方向に対して直角の方向に設置されており、放射線検出器4A,4B,X線源周方向移動装置7,駆動装置制御装置17及びX線源制御装置18を有する。支持部材6は、撮像装置2のケーシング(図示せず)内に設置される。放射線検出器4A,4Bは、支持部材6によって支持されて上記ケーシング内に配置された環状保持部5に設置される。これらの放射線検出器は、上記ケーシングに形成された孔部33の周囲を取囲むように環状に配置される。それらの放射線検出器(合計約10000個)は、孔部33の軸方向にも複数列設置される。すなわち、それぞれ複数存在する放射線検出器4A及び
4Bは、孔部33の周囲を取囲んで孔部33の軸方向に伸びる環状放射線検出器群を構成する。放射線検出器4A及び4Bは、半導体放射線検出器である。放射線検出器4Aは、一辺が5mmの正方形で厚みが1mmのガリウムヒ素(GaAs)で構成された検出部を有する。放射線検出器4Bは、5mm立方体のカドミウムテルル(CdTe)で構成された検出部を有する。放射線検出器4Bの検出部は5mm立方体のGaAsまたは5mm立方体のカドミウムテルル亜鉛(CZT)で構成してもよい。放射線検出器4A,4Bは、図3に模式的に示すように、孔部33の周方向及び軸方向に交互に配置されている。このため、孔部33の軸方向に配置される環状の各放射線検出器列は、放射線検出器4A,4Bを含んでいる。駆動装置制御装置17及びX線源制御装置18は、上記のケーシング内で環状保持部5の外面に設置される。また、被検診者保持装置14を撮像装置2の上記ケーシング(図示せず)に連結してもよい。
【0017】
放射線検出器4Aは、検出部が質量数の小さいGaAsで構成されかつ厚みが1mmと薄いため、80keVのX線と比較して511keVのγ線の検出感度が低い。換言すれば、X線と比較して高エネルギーのγ線が放射線検出器4Aに入射しても、γ線は放射線検出器4Aで検出されず放射線検出器4Aの検出部を無反応的に通過する。従って、放射線検出器4AはX線を選択的に検出する。γ線は放射線検出器4Bで検出される。GaAsで構成された検出部でも、厚みが5mmになるとγ線の検出が可能になる。
【0018】
X線源周方向移動装置7は、X線源装置8、及び環状のX線源装置保持部13を備える。X線源装置保持部13は、環状保持部5の一端部で環状保持部5の外面に取付けられる。環状のガイドレール12が、X線源装置保持部13の一端面に設置される。ガイドレール12及びX線源装置保持部13は孔部33の周囲を取囲む。X線源装置8は、X線源9,X線源駆動装置10及び軸方向移動アーム11を有する。X線源駆動装置10は、駆動装置ケーシング内に、図示されていないが、第1モーター、及び減速機構を有する動力伝達機構を備える。動力伝達機構は第1モーターの回転軸に連結される。軸方向移動アーム11は駆動装置ケーシングに取付けられて孔部33内に延びている。X線源9は軸方向移動アーム11に取付けられる。軸方向移動アーム11は、孔部33の軸方向に伸縮し、X線源9を孔部33の軸方向に移動させる。軸方向移動アーム11は、X線源駆動装置10に設置された第2モーター(図示せず)の作動により伸縮される。X線源駆動装置10は、落下しないようにかつガイドレール12に沿って移動可能にガイドレール12に取付けられる。X線源駆動装置10は、図示していないが、前述の動力伝達機構から回転力を受けるピニオンを有する。このピニオンはガイドレール12に設けられたラックと噛合う。
【0019】
X線源9は図示されていないが公知のX線管を有する。このX線管は、陽極,陰極,陰極の電流源、及び陽極と陰極との間に電圧を印加する電圧源を備えている。陰極はタングステン製のフィラメントである。電流源から陰極に電流を流すことによってフィラメントから電子が放出される。この電子は、電圧源から陰極と陽極との間に印加される電圧(80kV)によって加速され、ターゲットである陽極(W,Mo等)に衝突する。電子の陽極への衝突により最大80keVのX線が発生する。このX線がX線源9から放出される。
【0020】
信号処理装置19は、X線信号処理装置20,信号弁別装置21及び同時計数装置28を備えている。X線信号処理装置20は、放射線検出器4A毎にそれぞれ設けられ、配線27Aによって該当する放射線検出器4Aに接続される。信号弁別装置21は、放射線検出器4B毎にそれぞれ設けられ、配線27Bによって該当する放射線検出器4Bに接続される。信号弁別装置21は、図4に示すように、切替スイッチ22及びγ線弁別装置26を有する。切替スイッチ22は、可動端子23、及び固定端子24及び25を有する。配線27Bは可動端子23に接続され、γ線弁別装置26は固定端子24に接続される。固定端子25は切替によって可動端子23と接触するのみである。各信号弁別装置21のγ線弁別装置26は、1つの同時計数装置28に接続される。同時計数装置28は、幾つかのγ線弁別装置26毎に設けてもよい。断層像作成装置29は、コンピュータ30,記憶装置31及び表示装置32を有する。コンピュータ30は、各X線信号処理装置20、及び同時計数装置28に接続される。記憶装置31及び表示装置32はコンピュータ30に接続される。
【0021】
本実施例は、X線CT検査(X線源9から放射されて被検診者の体内を透過したX線を放射線検出器で検出する行為)及びPET検査(PET用薬剤に起因して被検診者の体内から放射されるγ線を放射線検出器で検出する行為)を一台の撮像装置2を用いて行う例である。
【0022】
放射線検査を行う前に、まず、被検体である被検診者34に、予め注射などの方法によりPET用薬剤が、体内投与放射能が370MBqになるように、被検診者34に投与される。PET用薬剤は、検査目的(癌の場所を把握、または心臓の動脈流の検査等)に応じて選ばれる。被検診者34は、PET用薬剤が撮像可能な状態に体内に拡散して患部に集まるまでの所定時間の間、待機する。その所定時間の経過によってPET用薬剤は、被検診者34の患部(例えば癌の患部)に集まる。その所定時間が経過した後、被検診者34を被検診者保持装置14のベッド16上に寝かせる。本実施例におけるX線CT検査及びPET検査は、PET用薬剤が投与された被検診者34が横たわっているベッド16を移動させて被検診者34を孔部33内に挿入された状態で撮像装置2を用いて行われる。
【0023】
X線源制御装置18はX線源9からのX線の放出時間を制御する。すなわち、X線源制御装置18は、X線CT検査中において、X線発生信号を出力してX線源9におけるX線管の陽極(または陰極)と電源との間に設けられた開閉器(以下、X線源開閉器という、図示せず)を閉じ、第1設定時間経過した時にX線停止信号を出力してX線源開閉器を開き、そして第2設定時間経過した時にX線源開閉器を閉じる、という制御を繰り返す。陽極と陰極との間には、第1設定時間の間で電圧が印加され、第2設定時間の間で電圧が印加されない。この制御によって、X線管からX線がパルス状に放出される。第1設定時間である照射時間Tは例えば1μsec に設定される。この1μsec は、放射線検出器4Bにおいてγ線を検出しない時間(実施例2で述べるX線を検出する放射線検出器4でのγ線の検出確率を無視できる時間)に相当する。第2設定時間は、X線源9が1つの放射線検出器とこれに周方向において隣接する他の放射線検出器の間を移動する時間T0であり、ガイドレール12の周方向におけるX線源9の移動速度で定まる。第1及び第2設定時間はX線源制御装置に記憶されている。
【0024】
駆動装置制御装置17は、X線CT検査を開始するとき、駆動開始信号を出力して、X線源駆動装置10の第1モーターに接続された、電源とつながる開閉器(以下、第1モーター開閉器という)を閉じる。電流の供給により第1モーターが回転し、その回転力が動力伝達機構を介してピニオンに伝えられる。ガイドレール12のラックと噛合っているピニオンが回転するため、X線源装置8、すなわちX線源9がガイドレール12に沿って周方向に移動する。X線源9は、孔部33内に挿入された状態で被検診者34の周囲を設定速度で移動する。X線CT検査終了時には、駆動装置制御装置17は駆動停止信号を出力して第1モーター開閉器を開く。これによって、X線源9の周方向への移動が停止される。本実施例では、全ての放射線検出器4A,4Bは、孔部33の周方向に移動しなく、かつ孔部33の軸方向にも移動しない。移動しないX線源制御装置18及び駆動装置制御装置17から移動するX線源装置10への制御信号の伝送はX線源装置10の移動に支障にならない公知の技術を適用する。
【0025】
X線CT検査を開始する際に駆動装置制御装置17から出力された駆動開始信号はX線源制御装置18に入力される。X線源制御装置18は、駆動開始信号の入力に基づいてX線発生信号を出力する。その後、X線停止信号及びX線発生信号を繰返して出力する。X線停止信号及びX線発生信号の繰返し出力によって、X線源9は、第1設定時間、すなわち1μsec の間にX線を放出し、第2設定時間の間にX線の放出を停止する。このX線の放出及び停止がX線源9の周方向への移動期間中に繰返されることになる。X線源9から放出されたそのX線は、ファンビーム状に、孔部33内に挿入された被検診者34に照射される。X線源9の周方向の移動によって、ベッド16上の被検診者34は周囲よりX線を照射される。このX線は、ガイドレール12の周方向である幅を有しているため、被検診者34を透過した後、孔部33の軸心を基点にX線源9から180度の位置にある放射線検出器を中心に周方向に位置する複数個の放射線検出器4A及び4Bによって検出される。これらの放射線検出器4A,4Bは、そのX線の検出信号(以下、X線撮像信号という)を出力する。このとき、放射線検出器4Bはγ線を検出していない。放射線検出器4AからのX線撮像信号は、該当する配線27Aを経て対応するX線信号処理装置20に入力される。放射線検出器4BからのX線撮像信号は、該当する配線27Bを経て対応する信号弁別装置21に入力される。X線源9からX線が放出されているとき、そのX線を入射する領域(X線入射領域)に位置するそれらの放射線検出器4A,4Bは、便宜的に第1放射線検出器と称する。そのX線入射領域以外に位置する放射線検出器4A,4Bは、便宜的に第2放射線検出器と称する。環状保持部5に設置されたそれぞれの放射線検出器4A,4Bは、X線源9の位置との関係で、あるときは第1放射線検出器となり、別のあるときには第2放射線検出器となる。
【0026】
孔部33内に挿入された、ベッド16上の被検診者34から、PET用薬剤に起因した511keVのγ線が放出されている。第2放射線検出器に含まれる放射線検出器4Bは、X線を検出せず被検診者34から放出されたそのγ線を検出し、このγ線の検出信号(以下、γ線撮像信号という)を出力する。このγ線撮像信号は、該当する配線27Bを経て対応する信号弁別装置21に入力される。第2放射線検出器に含まれる放射線検出器4Aは、PET用薬剤に起因したγ線を検出しない。
【0027】
第1放射線検出器のうち放射線検出器4AからのX線撮像信号を入力したX線信号処理装置20は、そのX線撮像信号を微分回路によって、X線撮像信号の電流値、すなわちX線撮像信号の強度の情報を出力する。X線CT検査は、軸方向移動アーム11を延ばして(または縮めて)被検診者34の体軸方向において行われる。必要に応じてベッド16を孔部33の軸方向に動かしてもよい。
【0028】
放射線検出器4Bから出力された信号の信号弁別装置21における処理について説明する。切替スイッチ22は、固定端子24及び25のいずれかと可動端子23を接続する切替え操作を行う。このような可動端子24の切替操作は、駆動装置制御装置17の出力である切替制御信号に基づいて行われる。駆動装置制御装置17は、第1放射線検出器に含まれる放射線検出器4Bを選択し、選択された放射線検出器4Bに接続される信号弁別装置21における切替スイッチ22の可動端子23を固定端子25に接続する。可動端子23と固定端子25とを接続する時間は、X線源9からX線が放出される第1設定時間(本実施例では1μsec)の間である。このため、放射線検出器4BからのX線撮像信号はその信号弁別装置21のγ線弁別装置26に入力されない。また、その放射線検出器4Bが第2放射線検出器になったとき、駆動装置制御装置17はその可動端子23を固定端子24に接続する。このため、放射線検出器4Bからのγ線撮像信号はそのγ線弁別装置26に入力される。
【0029】
第1放射線検出器の選択について簡単に説明する。X線源駆動装置10内の第1モーターにはエンコーダー(図示せず)が連結される。駆動装置制御装置17は、エンコーダーの検出信号を入力して周方向におけるX線源駆動装置10、すなわちX線源9の位置を求め、このX線源9の位置と180°反対側の位置を中心としてX線入射領域内に位置する放射線検出器4A,4Bを、複数個、記憶している各放射線検出器の位置のデータを用いて選択する。第1放射線検出器もX線源9の移動に伴って擬似的に周方向に移動しているように見える。駆動装置制御装置17は、新たに第1放射線検出器となる放射線検出器4Bに接続された可動端子23を固定端子25に接続し、第1放射線検出器でなくなった放射線検出器4Bに接続された可動端子23を固定端子24に接続する。
【0030】
γ線弁別装置26は、放射線検出器4Bが第1放射線検出器であるときにはその放射線検出器4Bの出力信号を入力しなく、その放射線検出器4Bが第2放射線検出器になったときにはその放射線検出器4Bからのγ線撮像信号を入力する。このγ線撮像信号の処理について説明する。γ線撮像信号は、γ線弁別装置26の波形整形部(図示せず)において時間的なガウス分布の波形を有するγ線撮像信号に変換される。γ線弁別装置26のフィルタ部(図示せず)は、そのように波形変換されたγ線撮像信号のうち、エネルギー設定値(例えば、450keV)以上のエネルギーを有するγ線撮像信号を通過させ、そのエネルギー設定値未満のエネルギーを有するγ線撮像信号の通過を阻止する。γ線弁別装置26は、フィルタ部を通過したγ線撮像信号、すなわちエネルギー設定値以上のエネルギーを有するγ線撮像信号に対して所定のエネルギーを有するパルス信号を発生させる。γ線弁別装置26は、所定エネルギーのγ線撮像信号に対してパルス信号を発生させる装置である。
【0031】
信号弁別装置21は、γ線撮像信号を選択的に処理するγ線撮像信号処理装置である。γ線撮像信号処理装置は、駆動装置制御装置17によって制御されてγ線撮像信号を選択するγ線撮像信号選択装置である切替スイッチ22、及びγ線撮像信号選択装置で選択されたγ線撮像信号を処理してパルス信号を出力するパルス信号発生装置であるγ線弁別装置26を備える。
【0032】
同時計数装置28は、各信号弁別装置21のγ線弁別装置26からのパルス信号を入力しこれらのパルス信号を用いて同時計数を行い、γ線撮像信号に対する計数値を求める。更に、同時計数装置28は、前述の一対のγ線に対する一対のパルス信号によりその一対のγ線を検出した2つの検出点(ほぼ180°(厳密には180°±0.6°)方向が異なっている一対の放射線検出器の位置)の位置を求める。本実施例では、放射線検出器4Bは、孔部33の軸心を中心にして180°反対側にそれぞれ配置される。
【0033】
コンピュータ30は、図5に示すステップ35〜42の処理手順に基づいて処理を実行する。同時計数装置28から出力された、γ線撮像信号の計数値及び検出点の位置情報、及び各X線信号処理装置20から出力されたX線撮像信号の強度が入力される(ステップ35)。入力された、γ線撮像信号の計数値,検出点の位置情報、及びX線撮像信号の強度は、記憶装置31に記憶される(ステップ36)。記憶装置31に記憶されているX線撮像信号の強度を用いて、被検診者34の体内の各ボクセルにおけるX線の減衰率を算出する(ステップ37)。この減衰率は記憶装置31に記憶される。
【0034】
被検診者34の横断面の断層像を、該当する位置でのX線撮像信号の減衰率を用いて再構成する(ステップ38)。X線撮像信号の減衰率を用いて再構成され被検診者34の内臓及び骨の画像を含む断層像をX線CT像と称する。X線CT像を再構成するために、記憶装置31から読み出されたX線撮像信号の減衰率を用いて、X線源9とX線を検出した放射線検出器4Aの半導体検出部との間における被検診者34の体内での線減弱係数を求める。この線減弱係数を用いて、フィルタードバックプロジェクション法により各ボクセルの線減弱係数を求める。各ボクセルの線減弱係数の値を用いて各ボクセルにおけるCT値を得る。これらのCT値を用いてX線CT像のデータが得られる。このX線CT像のデータは、記憶装置31に記憶される。
【0035】
患部で発生したγ線は体内を透過する間に吸収・減衰されるため、これらの効果を前述の減衰率のデータより見積ってγ線撮像信号の計数値に補正をかけることにより、更に高精度なγ線撮像信号の計数値を得ることも可能である。ステップ39では、γ線撮像信号の計数値を補正する。γ線撮像信号の計数値に関する補正方法の一例を以下に述べる。まず、X線撮像信号の減衰率を用いて被検診者34の断層像を再構成し、体内の各位置でのCT値を求める。得られたCT値から、各位置における物質組成を見積もる。そして物質組成データから511keVにおける各位置での線減弱係数を見積もる。得られた各ボクセルの線減弱係数データを用いて一対のγ線を検出した一対の半導体素子部間の線減弱係数をフォワードプロジェクション法により求める。求められたその線減弱係数の逆数をγ線撮像信号の計数値に掛け合わせることにより体内減衰によるデータ差の補正がなされる。
【0036】
患部(例えば癌の患部)を含む、被検診者34の横断面の断層像を、該当する位置でのγ線撮像信号の補正後の計数値を用いて再構成する(ステップ40)。γ線撮像信号の計数値を用いて再構成した断層像をPET像と称する。この処理を詳細に説明する。記憶装置31から読み出されたγ線撮像信号の計数値を用いて、陽電子の消滅によって発生したγ線を検出した一対の放射線検出器4B(検出点の位置情報より特定)の各半導体検出部間における体内でのγ線対発生数(複数の陽電子の消滅に応じて発生したγ線対の数)を求める。このγ線対発生数を用いて、フィルタードバックプロジェクション法により各ボクセルにおけるγ線対発生密度を求める。これらのγ線対発生密度に基づいてPET像のデータを得ることができる。このPET像のデータは、記憶装置31に記憶される。
【0037】
PET像のデータとX線CT像のデータとを合成して、両データを含む合成断層像のデータを求め、記憶装置31に記憶させる(ステップ41)。PET像のデータとX線CT像のデータとの合成は、両方の像データにおける、孔部33の中心軸の位置を合わせることによって、簡単にかつ精度良く行うことができる。すなわち、PET像のデータ及びX線CT像のデータは、1つの撮像装置2内の環状の放射線検出器列に含まれる放射線検出器4A,4Bから出力された撮像信号に基づいて作成されるので、前述のように位置合せを精度良く行える。合成断層像のデータは、記憶装置31から呼び出されて表示装置32に出力され(ステップ42)、表示装置32に表示される。表示装置32に表示された合成断層像はX線CT像を含んでいるので、PET像における患部の、被検診者34の体内での位置を容易に確認することができる。すなわち、X線CT像は内臓及び骨の像を含んでいるので、医者は、患部(例えば、癌の患部)が存在する位置を、その内臓及び骨との関係で特定することができる。
【0038】
なお、X線CT像は複数のスキャンデータが必要であり一つの二次元断面データを得るために、X線源駆動装置10を用いてX線源9をガイドレール12に沿って移動させて、放射線検出器4により必要なデータ量を得ている。このようなX線源9の周方向スキャンによって、本実施例は被検診者34の1つの横断面におけるX線撮像信号に関する二次元断面データを得ている。他の横断面におけるX線撮像信号に関する二次元断面データは、軸方向移動アーム11を伸縮させてX線源9を孔部33の軸方向に移動させることによって得ることができる。これらの二次元断面データを積み重ねることによって、三次元の断面データを得ることができる。この三次元の断面データを用いて三次元のX線CT像のデータを得ることができる。また、X線源9の周回に伴い孔部33の軸方向に軸方向移動アーム11を連続的に伸縮することにより、X線のヘリカルスキャンを行うことも可能である。軸方向移動アーム11を伸縮させる替りに、ベッド16を孔部33の軸方向に移動させても他の横断面におけるX線撮像信号に関する2次元断面データを得ることができる。
【0039】
本実施例によれば、以下に示す効果を得ることができる。
【0040】
(1)本実施例では、環状に配置された放射線検出器4Bによって、被検体である被検診者34から放出される複数のγ線の対を検出できると共に、環状に配置された放射線検出器4Aによって、周方向に移動するX線源9から放出されて被検診者34を透過したX線も検出できる。このため、従来技術は撮像装置として透過X線を検出する撮像装置及びγ線を検出する他の撮像装置を必要としていたが、本実施例は、放射線検出器4A,4Bを備えた撮像装置が一台あればよく、X線CT検査及びPET検査の両方を実施できる放射線検査装置の構成が単純化できる。ちなみに、本実施例の孔部33の軸方向における放射線検出器配列の長さは、従来のPET用の撮像装置のその長さと同じである。
【0041】
(2)本実施例は、環状の放射線検出器配列にγ線を検出しない放射線検出器4Aを含んでいるため、その放射線検出器4Aに接続されるX線撮像信号の処理装置の構成を単純化できる。このような構成も、放射線検査装置の構成の更なる単純化、及び放射線検査装置の小型化に貢献する。
【0042】
(3)本実施例は、環状の放射線検出器配列に含まれる放射線検出器4Aの出力信号であるX線撮像信号を用いて、被検診者34の、内臓及び骨の画像を含む第1の断層像(X線CT像)を再構成でき、更に、その放射線検出器配列に含まれる放射線検出器4Bの出力信号であるγ線撮像信号を用いて、その被検診者34の、患部の画像を含む第2の断層像(PET像)を再構成できる。第1断層像のデータ及び第2断層像のデータは軸心を共有する孔部33の周囲に配置された放射線検出器4A,4Bの出力信号に基づいて再構成されているので、第1断層像のデータ及び第2断層像のデータを精度良く位置合せして合成することができる。このため、精度のよい、患部,内臓及び骨の画像を含む断層像(合成断層像)を簡単に得ることができる。この合成断層像によれば、内臓及び骨との関係で、患部の位置を正確に知ることができる。例えば、第1断層像のデータ及び第2断層像のデータを、各々の断層像データで共有する孔部33の軸心を中心に合わせることによって、簡単に両断層像を合成した画像データを得ることができる。
【0043】
(4)本実施例は、第1の断層像を作成するために必要な撮像信号、及び第2の断層像を作成するために必要な撮像信号を1つの孔部33の周囲に配置された放射線検出器4A,4Bから得ることができるため、被検診者34の検査に要する時間(検査時間)を著しく短縮できる。換言すれば、短い検査時間で、第1の断層像を作成するために必要な撮像信号、及び第2の断層像を作成するために必要な撮像信号を得ることができる。本実施例は、従来技術のように、被検診者を、透過X線を検出する撮像装置からγ線を検出する他の撮像装置まで移動させる必要がなく、被検診者が動く確率を低減できる。被検診者を、透過X線を検出する撮像装置からγ線を検出する他の撮像装置まで移動させる必要がなくなることも、被検診者34の検査時間の短縮に寄与する。
【0044】
(5)本実施例は、X線源9を周回させて、放射線検出器4A,4Bを孔部33の周方向及び軸方向に移動させないため、放射線検出器4A,4Bを設置した環状保持部5を移動させるに必要なモーターに比べてX線源9を周回させるモーターの容量を小さくできる。後者のモーターの駆動に要する消費電力も、前者のモーターのそれよりも少なくできる。
【0045】
(6)本実施例は、放射線検出器4A,4Bとして半導体放射線検出器を用いているため、撮像装置2が著しくコンパクト化される。
【0046】
(7)本実施例は、X線信号処理装置に入力される信号にγ線撮像信号が含まれず、またγ線弁別装置に入力される信号にX線撮像信号が含まれないため、精度のよいX線CT像のデータ及びPET像のデータを得ることができる。このため、これらを合成した断層像データを用いることにより、患部の位置をより正確に知ることができる。
【0047】
(8)本実施例は、環状に配置された放射線検出器4A,4Bの内側でX線源9が周回するため、環状保持部5の直径が大きくなり、環状保持部5の内側で周方向に設置できるそれぞれの放射線検出器の個数を多くすることができる。周方向における放射線検出器の個数の増加は、感度の向上をもたらし、被検診者34の横断面の分解能を向上させる。
【0048】
(9)本実施例では、X線源9が取付けられる軸方向移動アーム11及びX線源9は放射線検出器4A,4Bの内側に位置しているため、それらが被検診者34から放出されるγ線を遮って、それらの真後ろに位置する放射線検出器がそのγ線を検出できなく、PET像の作成に必要な検出データが欠損する可能性がある。しかし、本実施例は、前述のように、X線源駆動装置10によってX線源9及び軸方向移動アーム11が周方向に周回しているので、実質的にはデータの欠損は問題とならない。特に、X線源9及び軸方向移動アーム11の周回速度は約1秒/1スライスであり、最短で数分オーダーのPET検査に要する時間と比較すると十分短い。これによっても、実質的にはそのデータの欠損は問題にならない。また、X線CT検査を行わない時は、X線CT検査関係の機器は放射線検出器4内から撤去し格納する構成とする。例えば、本実施例において、X線源9はX線源駆動装置10の中に格納する構成としている。
【0049】
更に、X線CT像の作成のために必要なX線撮像信号を得るために要する検査時間は、PET像の作成のために必要なγ撮像信号を得るために要する検査時間よりも短い。このため、そのγ線撮像信号得るための検査時間の間、常にX線源3からX線を被検診者に照射してX線撮像信号を得ることによって、被検診者が検査中に動いた場合でもX線撮像信号に基づいて得られるX線CT像の連続像から、被検診者の揺動に伴うPET像のデータのずれを補正することもできる。
【0050】
本実施例では、孔部33の軸方向に位置する全放射線検出器配列が放射線検出器4A,4Bを含む構成となっているが、それらの放射線検出器配列の一部が放射線検出器4A,4Bを含み、残りの放射線検出器配列が放射線検出器4Aを含まず放射線検出器4Bを含む構成にしてもよい。
【0051】
(実施例2)
本発明の他の実施例である放射線検査装置を説明する。本実施例の放射線検査装置は、実施例1において放射線検出器4Aを5mm立方体のカドミウムテルル(CdTe)で構成された検出部を有する放射線検出器4Cに替えたものである。この放射線検出器4Cは、図6に示すように、配線27AによってX線信号処理装置20Aに接続される。放射線検出器4B及び4Cは、図3における放射線検出器4A及び4Bの配置と同様に、孔部33の周方向及び軸方向において交互に配置される。X線信号処理装置20Aは、図6に示すように、切替スイッチ43及びX線強度算出装置47を有する。切替スイッチ43は、可動端子44、及び固定端子45及び46を有する。可動端子44は配線27Aによって放射線検出器4Cに接続される。X線強度算出装置47は固定端子45に接続される。X線信号処理装置20Aは放射線検出器4C毎に設けられる。本実施例の放射線検査装置の他の構成は、実施例1の放射線検査装置1と同じである。
【0052】
本実施例における、被検診者34を透過したX線の検出原理について説明する。本実施例は、発明者らによる以下の検討に基づいてなされた。X線CT像のデータは、X線源から放射されたX線を特定の方向に所定時間の間、被検体に照射し、体内を透過したX線を放射線検出器により検出する作業(スキャン)を繰り返し、複数の放射線検出器で検出されたX線の強度に基づいて作成される。精度の良いX線CT像のデータを得るためには、X線CT検査において、X線を検出している放射線検出器に、PET用薬剤に起因して被検体の内部から放出されるγ線が入射しないことが望ましい。このためには、「1つの放射線検出器においては、γ線の入射率に対応して被検体へのX線の照射時間を短くすればγ線の影響は無視可能である」との発明者らの新しい知見に基づいて、被検体へのX線の照射時間の短縮を図った。そのX線の照射時間Tを決めるために、まず、1つの放射線検出器へのγ線の入射率を考える。PET検査において被検体に投与するPET用薬剤に基づいた体内の放射能をN(Bq),発生するγ線の体内通過率をA、1つの放射線検出器の立体角から求めた入射率をB、検出素子の感度をCとすると、1つの放射線検出器で検出するγ線の率α(個/sec )は(1)式で与えられる。(1)式において係数の「2」は、1個の陽電子消滅の際に一対
α=2NABC ……(1)
(2個)のγ線が放出されることを意味している。照射時間T内に1つの検出素子でγ線が検出される確率Wは(2)式で与えられる。(2)式のWの値を小さくするように照射時間Tを決めることによって、X線CT検査時に、1つの放射線
W=1−exp(−Tα) ……(2)
検出器に入射されるγ線の影響は無視できる程度になる。
【0053】
X線の照射時間Tの一例を以下に述べる。(1)および(2)式に基づいて具体的なX線の照射時間Tを求めた。PET検査において被検体に投与する放射性薬剤に起因する体内での放射線の強度は、最大で370MBq程度であり(N=370MBq)、γ線の体内通過率Aは被検体の体を半径15cmの水と仮定すれば0.6程度(A=0.6)である。例えば一辺5mmの放射線検出器を半径50cmでリング状に配置する場合を考えると、1つの放射線検出器の立体角から求めた入射率Bは8×10-6(B=8×10-6)である。また、放射線検出器の検出感度Cは半導体放射線検出器を使用した場合最大で0.6程度(C=0.6)である。これらの値から1つの放射線検出器のγ線の検出率αは2000(個/sec) 程度である。X線の照射時間Tを例えば1.5μsecとすれば、1つの放射線検出器がX線検出中にγ線を検出する確率Wは0.003 となり、このγ線はほとんど無視できる。体内投与放射能を360MBq以下とした場合、X線の照射時間を1.5μsec以下にすれば、W<0.003つまりγ線の検出確率は0.3%以下となり無視できる。
【0054】
本実施例においても、実施例1と同様にX線CT検査及びPET検査が行われる。本実施例におけるX線CT検査及びPET検査も、PET用薬剤が投与された被検診者34が横たわっているベッド16を移動させて被検診者34を孔部33内に挿入された状態で撮像装置2Aを用いて行われる。放射線検出器4B,4Cは、被検診者34を透過したX線、及びPET用薬剤に起因して被検診者34から放出されたγ線の両方を検出する。放射線検出器4BからのX線撮像信号及びγ線撮像信号の信号弁別装置21での処理は、実施例1と同じである。
【0055】
本実施例は、上記の原理を適用しており、実施例1と異なる、X線CT検査時におけるX線撮像信号の処理を中心に説明する。切替スイッチ43の可動端子44を固定端子45及び46のいずれかと接続させる切替操作は、切替スイッチ22と同様に、駆動装置制御装置17の出力である切替制御信号に基づいて行われる。駆動装置制御装置17は、第1放射線検出器に含まれる放射線検出器4Cを選択し、選択された放射線検出器4Cに接続されるX線信号処理装置20Aにおける切替スイッチ43の可動端子44を固定端子45に接続する。可動端子44と固定端子45とを接続する第1設定時間は、放射線検出器4Cでのγ線の検出確率を無視できるように例えば1μsec に設定される。このため、放射線検出器4CからのX線撮像信号は可動端子44及び固定端子45を経てX線強度算出装置47に入力される。X線強度算出装置47は、そのX線撮像信号を微分回路によって、X線撮像信号の電流値、すなわちX線撮像信号の強度の情報を出力する。X線撮像信号を出力した放射線検出器4Cが第2放射線検出器になったとき、駆動装置制御装置17による制御によって可動端子44が固定端子46に接続される。このため、放射線検出器4Cが被検診者34から放出されたγ線を検出してγ線撮像信号を出力しても、そのγ線撮像信号はX線強度算出装置47に入力されない。各X線強度算出装置47から出力されたX線撮像信号の強度の情報が、コンピュータ30に入力される。コンピュータ30は、前述した図5の処理手順に基づいて、X線CT像のデータとPET像のデータとを合成した合成断層像のデータを作成することができる。
【0056】
X線信号処理装置20Aは、X線撮像信号を選択的に処理するX線撮像信号処理装置である。X線撮像信号処理装置は、駆動装置制御装置17によって制御されてX線撮像信号を選択するX線撮像信号選択装置である切替スイッチ43、及びX線撮像信号選択装置で選択されたX線撮像信号を処理してX線撮像信号の強度情報を出力するX線撮像信号強度情報発生装置であるX線強度算出装置47を備える。
【0057】
本実施例においても、実施例1で生じる効果(1),(3)〜(9)を得ることができる。
【0058】
(実施例3)
本発明の他の実施例である実施例3の放射線検査装置を、図7に基づいて以下に説明する。本実施例の放射線検査装置1Aは、放射線検査装置1における撮像装置2を撮像装置2Aに変えた構成を有する。放射線検査装置1Aにおける他の構成は放射線検査装置1と同じである。撮像装置2Aは、複数の環状放射線検出器群3A及び3Bを備えている。環状放射線検出器群3A,3Bは、孔部33の軸方向に配置された複数の環状放射線検出器配列を有する。各環状放射線検出器配列は環状に複数の放射線検出器を配置している。環状放射線検出器群3A及び3Bにおけるそれぞれの放射線検出器の内側に、ベッド16が挿入される貫通した孔部33がそれぞれ形成される。環状放射線検出器群3Aと環状放射線検出器群3Bとは、それらの間にスリット48を挟んで隣接する。環状放射線検出器群3Aは、環状保持部5Aの内側に、実施例1と同様に、上記複数の環状放射線検出器配列を構成する多数の放射線検出器を設置している。環状放射線検出器群3Aにおいて、スリット48側の一列の環状放射線検出器配列49は、図8に示すように、その配列を構成する放射線検出器として孔部33の周方向に配置された複数の放射線検出器4Aのみを有する。環状放射線検出器群3Aにおける他の環状放射線検出器配列50を構成する全ての放射線検出器は放射線検出器4Bである。環状放射線検出器群3Bも、環状保持部5Bの内側に、実施例1と同様に複数の環状放射線検出器配列を構成する多数の放射線検出器を設置する。環状放射線検出器群3Bにおける全ての環状放射線検出器配列に含まれるの全ての放射線検出器は放射線検出器4Bである。環状保持部5Aは、撮像装置2Aのケーシング(図示せず)に設置される支持部材6Aに取付けられる。環状保持部5Bも上記ケーシングに設置される支持部材6Bに取付けられる。環状放射線検出器群3Aの軸心と環状放射線検出器群3Bの軸心とは一致しており、環状保持部5A及び5Bの内径及び外径は同じである。環状放射線検出器群3A,3Bの孔部33の軸方向の長さの合計は、実施例1における撮像装置2の孔部33の軸方向における放射線検出器配列の長さと同じであり、従来のPET用の撮像装置におけるその長さとも同じである。
【0059】
環状放射線検出器群3Aの各放射線検出器4Aは、それぞれ、別々のX線信号処理装置20に配線27Aによって接続される。環状放射線検出器群3A及び3Bの各放射線検出器4Bは、それぞれ、別々の信号弁別装置21の可動端子23に配線27Bによって接続される。
【0060】
更に、撮像装置2Aは、X線源装置8A及び環状のX線源装置保持部13を有するX線源周方向移動装置7Aを備えている。X線源装置保持部13は、実施例1のそれと同じ構成であって環状保持部5Aの外面に取付けられる。X線源装置8Aは、X線源9及びX線源駆動装置10を有し、軸方向移動アーム11を有していない。本実施例では、X線源9は、環状保持部5A及び5Bよりの外側に位置し、環状間隙48と対向している。X線源9は、X線の放出口が環状放射線検出器配列49内の放射線検出器4AでX線源9とは180°反対側に位置するその放射線検出器4Aの方向を向くように、孔部33の軸方向に対して傾けてX線源駆動装置10のケーシングに取付けられる。
【0061】
本実施例も、実施例1と同様に、1台の撮像装置を用いてPET検査とX線CT検査を行う。本実施例におけるPET検査は、実施例1と同様に、放射性薬剤に起因して被検診者34から放出されたγ線を第2放射線検出器に含まれる放射線検出器4Bで検出することによって行われる。また、X線CT検査は、実施例1においてX線源装置8を周回させた場合と同様に、X線源装置8Aをガイドレール12に沿って被検診者34の周囲を周回させることによって行われる。
PET検査及びX線CT検査の際には、ベッド16の移動によって、被検診者34を孔部33の軸方向に移動させて行う。本実施例は、X線源装置8Aの周回を円滑に行うため、環状保持部5Aよりも外側で支持部材6BとX線源装置保持部13との間に空間51が形成される。X線源装置8Aは周回する際にこの空間51を通過する。本実施例では、傾いたX線源9から放出されて環状間隙48を通過したX線は、ベッド16上に横たわっている被検診者34に対して斜め方向に照射され、被検診者34の体内を斜めに透過する。この透過したX線は第1放射線検出器に含まれる放射線検出器4A,4Bで検出される。本実施例では、第1放射線検出器は、X線源9と対向する、環状放射線検出器群3Aのスリット48側に位置する。X線源9から放出されるX線は広がりをもつため、環状放射線検出器群3A内で環状放射線検出器配列49に隣接する、放射線検出器4Bを含む環状放射線検出器配列、及び環状放射線検出器群3B内のスリット48側の、放射線検出器4Bを含む環状放射線検出器配列にも、第1放射線検出器4が存在する。第1放射線検出器は、X線源9の周回に伴って、実施例1と同様に孔部33の周方向に移動する。
【0062】
第1放射線検出器に含まれた放射線検出器4A,4Bから出力されたX線撮像信号は、実施例1と同様に処理される。X線信号処理装置20から出力されたX線撮像信号の強度情報がコンピュータ30に入力される。第2放射線検出器に含まれる放射線検出器4Bから出力されたγ線撮像信号は、実施例1と同様に信号弁別装置21によって処理される。コンピュータ30は、実施例1と同様に、図5に示す処理を行って合成断層像のデータを作成する。本実施例は、被検診者35の体内を斜めに透過したX線に対するX線撮像信号を用いてX線CT像を得るため、そのX線CT像の精度が低下しないような角度でX線源9を傾ける必要がある。
【0063】
環状放射線検出器群3A及び環状放射線検出器群3Bを同時に使用してPET検査を実施することにより、両検出器群に挟まれるスリット48、及び環状放射線検出器配列49の領域についても実質的にPET検査することが可能である。具体的には、環状放射線検出器群3Aにおける放射線検出器4Bと環状放射線検出器群3Bにおける放射線検出器4B間でγ線の同時係数を行いデータ化することにより、スリット48及び環状放射線検出器配列49で形成される領域(γ線を検出する放射線検出器4Bが設置されていない領域)を斜めに横切るデータを得る。このデータを用いた補間処理を行うことにより、スリット48及び環状放射線検出器配列49で形成される領域に対する2次元断面PET画像を得ることができる。
【0064】
本実施例におけるPET検査は、環状放射線検出器群3Aと環状放射線検出器群3Bを個々に用いて独立に実施することも可能である。
【0065】
本実施例は、実施例1で生じる(1)〜(7)の効果を得ることができる。更に、本実施例は、以下の(10)〜(13)の効果を得ることができる。
【0066】
(10)本実施例では、環状放射線検出器群3Aの外側でX線源9が周回するため、環状保持部5A,5Bの直径が小さくなる。このため、180°正反対に位置する2つの放射線検出器間の距離が短くなり、PET像の画質を向上できる。被検診者34の体内で発生した一対のγ線は完全に180°ではなく180°±0.6° の方向に放出される。それらの放射線検出器間の距離が長くなると、±0.6° の影響が大きくなり、同時計数装置28によって特定される、その一対のγ線に対する2つの検出点も若干ずれが生じる。それらの放射線検出器間の距離が短いと、±0.6° の影響も小さくなり、同時計数装置28によって特定される、その一対のγ線に対する2つの検出点も真の位置に近くなる。このため、本実施例ではPET像の画質が向上する。
【0067】
(11)本実施例は、環状放射線検出器群3Aの外側でX線源9が周回するため、実施例1におけるX線源9及び軸方向移動アーム11のように被検診者34から放出されるγ線を遮る物体が放射線検出器の前面に存在しない。このため、本実施例では、実施例1のような検出データが欠損するという問題が生じない。
【0068】
(12)本実施例は、環状放射線検出器群の外形が小さくなる関係上、実施例1に比べて放射線検査装置を更に小型化できる。
【0069】
(13)本実施例では、環状放射線検出器配列49は放射線検出器として放射線検出器4Aのみを有してX線を検出しており、その配列49における放射線検出器4Aの配列ピッチを他の環状放射線検出器配列における放射線検出器4Bの配列ピッチよりも小さくすることができる。このため、X線CT検査の分解能を向上させることができる。
【0070】
本実施例において、放射線検出器4Aのみを放射線検出器として含む環状放射線検出器配列を環状放射線検出器群3B内のスリット48側に位置させ、X線源9におけるX線の放出口が環状放射線検出器群3B内の放射線検出器4AでX線源9とは180°反対側に位置するその放射線検出器4Aの方向を向くように、孔部33の軸方向に対して傾けてX線源駆動装置10のケーシングに取付けてもよい。また、X線源装置保持部13を環状保持部5Bに取付け、上記のようにX線源9のX線放出口が環状放射線検出器群3Aの放射線検出器4Aを向くように傾けてもよい。更に、本実施例の環状放射線検出器群3A,3Bの全放射線検出器を放射線検出器4Bとして、環状放射線検出器配列49内の放射線検出器4Bに実施例2と同様に図6に示すX線信号処理装置20Aを接続してもよい。
【0071】
本実施例から環状放射線検出器群3B及びスリット48を取り除いて、環状放射線検出器配列49を、被検診者保持装置14に最も近い位置に配置してもよい。この場合には、X線CTの全身検査は、PET検査の全身検査のために被検診者の移動時に行えばよい。そのような構成によって、X線CT検査からPET検査へ移るときの被検診者の移動距離及び移動時間を最小化することが可能である。
【0072】
(実施例4)
本発明の他の実施例である実施例4の放射線検査装置1Bを図9及び図10を用いて以下に説明する。放射線検査装置1Bは、撮像装置2Bを備え、撮像装置2B以外の構成は放射線検査装置1と同じである。放射線検査装置1Bの構成のうち、放射線検査装置1と異なっている部分について述べる。撮像装置2Bは、環状放射線検出器群3C及びX線源周方向移動装置7Bを備えている。環状放射線検出器群3Cは、保持部材6に設置される環状保持部5Cの内面に、実施例1と同様に複数の環状放射線検出器配列を構成する多数の放射線検出器を設置している。環状保持部5Cは、周方向において180°にわたって切り込まれて形成された貫通孔であるスリット48Aを有する。スリット48Aは放射線検出器一個分の幅を有し環状保持部5Cの上半分に位置する。環状放射線検出器群3Cは、スリット48Aの部分に位置する一列の放射線検出器配列52が放射線検出器として放射線検出器4Aのみを有し、他の複数の環状放射線検出器配列53が放射線検出器として放射線検出器4Bのみを有している。放射線検出器配列52は、スリット48Aの部分に放射線検出器を配置していなく、スリット48Aの部分を除いた約180°の領域に放射線検出器4Aを配置する。環状放射線検出器配列53は、孔部33の周囲で360°の領域にわたって放射線検出器4Bを配置する。環状保持部5Cの内側でスリット48Aの部分に、鉛で構成されたコリメータ55が設置される。放射線検出器4A,4Bはコリメータ55の外側に位置する。放射線検出器4Aは配線27AによってX線信号処理装置20(図1)に接続され、放射線検出器4Bは配線27Bによって信号弁別装置21(図1)に接続される。
【0073】
線源周方向移動装置7Bは、ほぼ半円形のX線源装置保持部13A及びX線源装置8Bを備える。半円形のガイドレール12Aが取り付けられるX線源装置保持部13Aが環状保持部材5Cの外側に設置される。X線源装置8BはX線源9及びX線源駆動装置10を有するX線源装置8Cを備える。X線源装置8Bは、X線源9のX線放出口が孔部33の軸心に対して垂直で放射線検出器配列52の放射線検出器4Aの方向を向くようにX線源9をX線源駆動装置10に取り付けられている。
【0074】
本実施例も、PET用薬剤を投与してベッド16上に横たわっている被検診者34に対して一台の撮像装置2Bを用いてPET検査及びX線CT検査を行う。PET検査及びX線CT検査の際には、実施例3と同様に、被検診者34を軸方向に移動させて行う。X線CT検査は、X線源9から放出されてスリット48A及びコリメータ55を通過したX線を被検診者34に照射することによって行われる。本実施例は、実施例1と同様に、PET検査が被検診者34から放出されたγ線を第2放射線検出器に含まれた放射線検出器4Bで検出することによって行われ、X線CT検査が被検診者34を透過したX線を第1放射線検出器に含まれる放射線検出器4Aで検出することによって行われる。放射線検出器4Aから出力されたX線撮像信号、及び放射線検出器4Bから出力されたX線撮像信号及びγ線撮像信号の処理は実施例1と同様に行われ、コンピュータ30によって合成断層像データが作成される。
【0075】
本実施例におけるX線CT検査では、X線源9はX線源駆動装置10をガイドレール12Aに沿って移動させることによって180°の範囲内で被検診者34の周囲を移動し、第1放射線検出器に含まれる放射線検出器でX線撮像信号を得ている。X線信号処理装置20は、放射線検出器4AからのX線撮像信号を入力して、X線撮像信号の強度情報を得る。コンピュータ30は、その強度情報を用いてX線CT像の二次元断面データを得る。それの他の二次元断面データは、被検診者34の、孔部33の軸方向への移動、及びX線源9のガイドレール12Aに沿った移動によって得られるX線撮像信号を用いて作成できる。これらの二次元断面データを積み重ねてX線CT像の三次元断面データを得ることができる。
【0076】
本実施例によれば、実施例1で生じる(1)〜(7)の効果及び実施例3で生じる(11)〜(13)の効果を得ることができる。更に、本実施例は、以下の(14)の効果を得ることができる。
【0077】
(14)コリメータ55の放射線遮蔽機能によって、コリメータ55に隣接した放射線検出器4A,4BへのX線の入射が阻止される。
【0078】
放射線検出器配列52を、環状放射線検出器群3Cの軸方向における放射線検出器配列のうち被検診者保持装置14に最も近い放射線検出器配列に位置させてもよい。この場合には、X線源9もその位置にくるようにX線減収方向移動装置7Bの設置位置を変える必要がある。更に、本実施例の環状放射線検出器群3Cの全放射線検出器を放射線検出器4Bとして、放射線検出器配列52内の放射線検出器4Bに実施例2と同様に図6に示すX線信号処理装置20Aを接続してもよい。
【0079】
(実施例5)
本発明の他の実施例である実施例5の放射線検査装置を以下説明する。本実施例は、実施例1において放射線検出器4A,4Bの配置を換えた構成を有する。すなわち、図11に示すように、被検診者保持装置14側の一列の環状放射線検出器配列が放射線検出器として放射線検出器4Aのみを有し、他の複数の環状放射線検出器配列53が放射線検出器として放射線検出器4Bのみを有している。本実施例の他の構成は実施例1と同じである。本実施例におけるX線CT検査及びPET検査、放射線検出器4A,4Bからの出力信号の処理、及びコンピュータ30における合成断層像データの作成処理は、実施例1と同様に行われる。本実施例は実施例1で得られる(1)〜(9)の効果を得ることができる。
【0080】
(実施例6)
本発明の他の実施例である実施例6の放射線検査装置1Cを図12を用いて以下に説明する。放射線検査装置1Cは、放射線検査装置1の撮像装置2を撮像装置2Cに変えたもので、他の構成は放射線検査装置1と同じである。撮像装置2Cは、撮像装置2における放射線検出器の配列を変えたものである。撮像装置2Cのそれ以外の構成は撮像装置2と同じである。撮像装置2Cの放射線検出器の配列について述べる。本実施例では、多数の放射線検出器4Aが多数の放射線検出器4Bよりも内側に配置され、放射線検出器4Aと放射線検出器4Bとは孔部33の半径方向において直線状に積層配置されている。具体的には、1個の放射線検出器4Aと1個の放射線検出器4Bとが対になって積層配置され、放射線検出器4Bが放射線検出器4Aの外側に位置する。これらの放射線検出器4A及び4Bは、孔部33の周方向に環状に配置されかつ軸方向にも複数列配置される。本実施例は、それぞれの環状放射線検出器配列は放射線検出器4A及び4Bを含んでいる。放射線検出器4A及び4Bは環状保持部5に設置される。放射線検出器4Aは配線27AによってX線信号処理装置20に接続される。放射線検出器4Bは配線27Bによって信号弁別装置21に接続される。
【0081】
本実施例も、PET用薬剤を投与してベッド16上に横たわっている被検診者34に対して一台の撮像装置2Cを用いてPET検査及びX線CT検査を行う。X線CT検査はX線源9から放出されたX線を被検診者34に照射することによって行われ、被検診者34を透過したX線を第1放射線検出器に含まれる放射線検出器4Aで検出する。PET検査は、被検診者34から放出されたγ線を第2放射線検出器に含まれた放射線検出器4Bで検出することによって行われる。エネルギーが低い(80keV)X線は1層目の放射線検出器4Aで検出され、高エネルギー(511keV)のγ線は1層目の放射線検出器4Aをほとんど無反応で通過し2層目の放射線検出器4Bで検出することができる。放射線検出器4Aから出力されたX線撮像信号の処理は、実施例1と同様にX線信号処理装置20によって行われる。放射線検出器4Bから出力されたγ線撮像信号の処理は、実施例1と同様に信号弁別処理装置21によって行われる。コンピュータ30による合成断層像データの作成は、実施例1と同様に行われる。
【0082】
本実施例は、実施例1で得られる効果(1)〜(9)を得ることができる。
【0083】
本実施例において、1層目の放射線検出器4Aと2層目の放射線検出器4Bとの積層配置は、孔部33の軸方向における一部の環状放射線検出器配列(例えば、被検診者保持装置14に最も近い一列の環状放射線検出器配列)だけとし、他の環状放射線検出器配列は放射線検出器4Aを含まず放射線検出器4Bを含む環状放射線検出器配列にすることも可能である。
【0084】
(実施例7)
本発明の他の実施例である実施例7の放射線検査装置1Dを図13を用いて以下に説明する。放射線検査装置1Dは、実施例3の放射線検査装置1Aの撮像装置2Aを撮像装置2Dに変えたもので、他の構成は放射線検査装置1Aと同じである。撮像装置2Dは、撮像装置2Aにおける放射線検出器4Aの取り付け位置を変えたものである。撮像装置2Dのそれ以外の構成は撮像装置2Aと同じである。撮像装置2Dにおける放射線検出器4Aの取り付け構造について説明する。
【0085】
撮像装置2Dは、X線源周方向移動装置7Dを備えており、環状保持部5Aに放射線検出器4Aを設置していない。すなわち、環状放射線検出器群3A,3Bとも、放射線検出器4Aを含んでいない。本実施例では、X線源周方向移動装置7Dが放射線検出器4Aを含んでいる。X線源周方向移動装置7Dは環状保持部5Aを取り囲む環状連結部56を備えており、X線源装置8AのX線源駆動装置10が環状連結部56に設置される。孔部33の周方向に配置された複数の放射線検出器4Aは、スリット48内に一部が挿入される保持部材57に取り付けられる。各放射線検出器4Aはスリット48内に位置している。これらの放射線検出器4AはX線源9から放出されるファンビームの広がりをカバーできる範囲に設置される。本実施例は、実施例3のようにはX線源9を傾けて配置する必要がない。
【0086】
PET検査は実施例3と同様に行われる。X線CT検査を行う場合には、X線源駆動装置10の作用によって環状連結部56がガイドレール12に沿って環状保持部5Aの周囲を周回する。この動きに合わせて、X線源9及び放射線検出器4Aが被検診者34の周囲を移動する。放射線検出器4Aはスリット48内を周方向に移動する。X線源9から放出されて被検診者34を透過したX線は、各放射線検出器4Aで計測される。本実施例でも、実施例1と銅宵に合成断層像のデータが作成できる。本実施例は、上記(1)〜(7),(10)〜(13)の効果を得ることができる。また、放射線検出器4Aは、本実施例のように放射線検出器4Bと横並びさせるのではなく、例えば、環状保持部5A及び5Bの外側、すなわち空間51内に位置するように配置してもよい。
【0087】
【発明の効果】
本発明によれば、X線及びγ線を用いた被検体の放射線検査を行える放射線検査装置を単純化できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の好適な一実施例である実施例1の放射線検査装置の構成図である。
【図2】図1のII−II断面図である。
【図3】図1の環状放射線検出器群での放射線検出器の配列を示す斜視図である。
【図4】図1に示す信号弁別装置の詳細構成図である。
【図5】図1のコンピュータで実行される合成断層像データを得る処理の説明図である。
【図6】本発明の他の実施例である実施例2の放射線検査装置に用いられるX線信号処理装置の構成図である。
【図7】本発明の他の実施例である実施例3の放射線検査装置の構成図である。
【図8】図7の環状放射線検出器群での放射線検出器の配列を示す斜視図である。
【図9】本発明の他の実施例である実施例4の放射線検査装置の構成図である。
【図10】図9のIX−IX断面図である。
【図11】本発明の他の実施例である実施例5の放射線検査装置における、環状放射線検出器群での放射線検出器の配列を示す斜視図である。
【図12】本発明の他の実施例である実施例6の放射線検査装置の構成図である。
【図13】本発明の他の実施例である実施例7の放射線検査装置の構成図である。
【符号の説明】
1,1A,1B,1C…放射線検査装置、2,2A,2B,2C…撮像装置、3A,3B,3C…環状放射線検出器群、4A,4B…放射線検出器、6,5A,5B,5C…環状保持部、7,7A,7B,7C…X線源周方向移動装置、8,8A,8B,8C…X線源装置、9…X線源、10…X線源駆動装置、11…被検診者保持装置、12,12A…ガイドレール、13,13A…X線源装置保持部、14…被検診者保持装置、16…ベッド、17…駆動装置制御装置、18…X線源制御装置、19…信号処理装置、20,20A…X線信号処理装置、
21…信号弁別装置、22,43…切替スイッチ、26,47…γ線弁別装置、28…同時計数装置、29…断層像作成装置、30…コンピュータ、31…記憶装置、32…表示装置、33…孔部、34…被検診者、48,48A…スリット、55…コリメータ。
Claims (15)
- 被検体を乗せるベッドと、撮像装置とを備え、
前記撮像装置は、
前記被検体にX線を照射するX線源と、
前記X線源を前記ベッドが挿入される孔部の周方向へ移動させるX線源移動装置と、
前記孔部の周囲に配置されて前記被検体からのγ線を実質的に検出せずX線を検出し、かつX線の検出信号である第1検出信号を出力する複数の放射線検出器Aと、
前記孔部の周囲に配置されて前記被検体からのγ線及びX線を検出し、かつ前記第1検出信号、及びγ線の検出信号である第2検出信号の両方を出力する放射線検出器Bとを有し、
前記放射線検出器Aから出力された前記第1検出信号を処理する第1信号処理装置と、
前記放射線検出器Bから出力された前記第1検出信号及び前記第2検出信号を入力し、
前記放射線検出器Bが前記X線源のX線入射領域以外の領域に位置する場合、及び前記放射線検出器Bが前記X線入射領域に位置し、前記X線源がX線を放出していない場合に前記第2検出信号を選択し、選択された前記第2検出信号を処理する第2信号処理装置とを有することを特徴とする放射線検査装置。 - 前記第2信号処理装置は、
前記第2検出信号を選択する第2信号選択装置を含み、前記第2信号選択装置で選択された前記第2検出信号を処理する請求項1記載の放射線検査装置。 - 前記X線源の位置を求め、X線入射領域内に位置する前記放射線検出器Bを選択する制御装置を有し、
前記制御装置は、
X線入射領域以外の領域に位置する前記放射線検出器Bに接続された前記第2信号選択装置が第2検出信号を選択するように、前記第2信号選択装置を制御する請求項2記載の放射線検査装置。 - 前記X線源が前記放射線検出器A及び前記放射線検出器Bよりも前記孔部の中心側を前記孔部の周方向に移動する請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の放射線検査装置。
- 前記放射線検出器A及び前記放射線検出器Bを含み前記孔部を取囲む複数の環状放射線検出器配列が、前記孔部の軸方向に配置されている請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の放射線検査装置。
- 前記孔部を取囲んで配置された複数の放射線検出器を有する環状放射線検出器配列を、
複数列、前記孔部の軸方向に配置して環状放射線検出器群が形成され、
前記複数の環状放射線検出器配列のうち、一部の前記環状放射線検出器配列が前記放射線検出器として前記放射線検出器Aのみを複数含んでおり、残りの前記環状放射線検出器配列が前記放射線検出器として前記放射線検出器Bのみ複数含んでいる請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の放射線検査装置。 - 前記X線源が前記放射線検出器A及び前記放射線検出器Bよりも外側で前記孔部の周方向に移動する請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の放射線検査装置。
- 前記孔部を取囲んで配置された複数の放射線検出器を有する環状放射線検出器配列を、複数列、前記孔部の軸方向に配置して環状放射線検出器群が形成され、
前記X線源から放出されるX線を通す間隙が、前記環状放射線検出器群に形成され、
前記複数の環状放射線検出器配列のうち、一部の前記環状放射線検出器配列が前記放射線検出器として前記放射線検出器Aのみを複数含みかつ前記間隙に隣接して配置され、残りの前記環状放射線検出器配列が前記放射線検出器として前記放射線検出器Bのみ複数含んでいる請求項7記載の放射線検査装置。 - 前記孔部を取囲んで配置された複数の放射線検出器を有する環状放射線検出器配列を、複数列、前記孔部の軸方向に配置して環状放射線検出器群が形成され、
前記X線源から放出されるX線を通す間隙が、前記環状放射線検出器群に形成され、
前記放射線検出器として前記放射線検出器Aのみを前記孔部の周方向に複数含む放射線検出器配列が前記X線源と同一の環状体上に前記X線源と対向して設置され、
前記放射線検出器Aは前記X線源の移動とともに前記X線を通す間隙を周方向に移動し、残りの前記環状放射線検出器配列が前記放射線検出器として前記放射線検出器Bのみ複数含んでいる請求項7記載の放射線検査装置。 - 前記放射線検出器Aを前記放射線検出器Bよりも前記孔部側に配置した請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の放射線検査装置。
- 前記放射線検出器Aと前記放射線検出器Bとは前記孔部の半径方向において直線状に配置される請求項10記載の放射線検査装置。
- 前記放射線検出器は半導体放射線検出器である請求項1ないし請求項11のいずれかに記載の放射線検査装置。
- 前記第1検出信号の処理によって前記第1信号処理装置から出力される第1情報に基づいて前記被検体の第1断層像のデータを作成し、前記第2検出信号の処理によって前記第2信号処理装置から出力される第2情報に基づいて前記被検体の第2断層像のデータを作成し、かつ前記第1断層像のデータと前記第2断層像のデータとを合成した合成断層像のデータを作成する断層像データ作成装置を備えた請求項1ないし請求項12のいずれかに記載の放射線検査装置。
- 前記第1断層像がX線CT像であり、前記第2断層像がPET像である請求項13記載の放射線検査装置。
- 前記X線源からのX線の放出時間を制御するX線源制御装置を備えた請求項1ないし請求項14に記載の放射線検査装置。
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