JP4067598B2 - 核カメラ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は核カメラ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
このようなカメラ装置は、画像診断(diagnostic imaging)の分野で用いられる。このカメラ装置は、単一ヘッド又はマルチヘッドのカメラを備えた単一の光子放出コンピュータ断層撮影法（single-photon emission computed tomography；ＳＰＥＣＴ）と関連した特定の用途を有しており、特にこれに関連して本発明を説明する。しかしながら、本発明には他の核医学および透過型放射線画像診断における応用も存在することを認識すべきである。
これまで、単一の光子放出コンピュータ断層撮影法は、患者における放射性核種の分布を研究するのに使用されてきた。典型的には、一以上の放射性医薬が患者に注入される。放射性医薬は、一般には、循環系の撮像のために、或いは、注入された放射性医薬を吸収する特定の器官を撮像するために、患者の血流の中へ注入される。ガンマカメラまたはシンチレーションカメラのヘッドが、放出された放射線をモニターして記録するために、患者の表面に近接して配置される。単一の光子放出コンピュータ断層撮影法では、カメラヘッドは、複数の方向からの放出された放射線をモニターするために、患者のまわりに回転され、又は割り出される。多くの方向からのモニターされた放射線データは、患者の中の放射性医薬の分布を表す三次元画像に再構成される。
【０００３】
ＳＰＥＣＴ画像技術の欠点は、放射線の減衰または散乱に関して、患者が完全には均一でないことである。むしろ、人間の患者は、放射性医薬からの放射線を異なった程度で吸収し又は散乱する多くの異なったタイプの組織および骨を含んでいる。もし、ＳＰＥＣＴ画像が、人間の胴体を通る各経路に沿った散乱または減衰に対する放射線損失について補正されるならば、ＳＰＥＣＴ画像を、より正確に作成することができる。
従って、透過性放射線源は、検出器ヘッドから患者とは反対側に配置されてきた。例えば、我々の米国特許５，４７９，０２１号に開示されているような３検出器ヘッド系では、二つの検出器の間で且つ第三のヘッドとは反対側に、扇形ビーム放射線源が回転ガントリーに取付けられている。このような取付け構成は、当然ながら、向き合った２検出器ヘッド系には適用できない。
【０００４】
単一ヘッド系において、例えば、タンによる「ＳＰＥＣＴにおける、同時におこる放出及び透過の測定のための走査線源」（Tan, A Scanning Line Source
for Simultaneous Emission and Transmission Measurement in SPECT,
J. Nuclear Med., Vol.34, No.10, Pg. 1752 （１９９３年１０月））に開示されているように、走査線源(scanning line source)が、単一ヘッドのコリメータに取り付けたフレームに取付けられる。特に、線源の高さ；ソース組立体の有効高さを低減しながら線源と第二の検出器との間の有効な遮蔽を与える必要があること；フレームによって課される制限；透過性線源、画像化される対象および検出器の間の相対的な距離を調節できないことを考慮すると、この技術もまた、向き合った２ヘッド系には適用できない。
【０００５】
走査線源はまた、検出器が相互に９０°の角度で取付けられている２ヘッド直角系においても用いられてきた。しかしながら、このような装置では、一方の軌道が他方の軌道を占めてしまったり、患者が視野の中心に入らないから、本体軌道が近接していることは問題がある。従って、向き合った検出器を有する装置で、線源を適用するのが望ましい。
向き合った検出器系における透過型撮像のための一つの技術は、向き合った検出器の一方の側に線源を取付けることである。このアプローチにおける重大な欠点は、透過放射線の検出を可能にするために、向き合った検出器のコリメータを変形しなければならず、これは患者から検出器への距離を増大させることとなり、解像度および画像の質に悪影響を与え得ることである。このような変形は、検出器の視野に対する有害な効果を有している。
【０００６】
従来の線源技術の更なる別の欠点は、該線源から放出されたけれども患者によって減衰されない放射線が、実質的に減衰されないまま検出器に到達することである。この「ギラギラした(shine by)」エネルギーの高い放射線により、検出器の無関係なカウントをもたらし、該検出器を飽和させて、画像データを不正確にすることになる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、検査領域の回りに配置されたガントリーと；該ガントリーに取付けられ、且つ前記検査領域に面した放射線感受性面を有する第一の検出器ヘッドと；前記第一の検出器ヘッドと向かい合って前記ガントリーに取付けられ、且つ前記検査領域に面した放射線感受性面を有する第二の検出器ヘッドと；前記第一の検出器ヘッドの放射線感受性面と前記検査領域との間に移動可能に取付けられており、線源ハウジング、放射性核種源、および放射性核種源を保持するために前記線源ハウジング内で回転可能に取付けられた核種源ホルダを有する第一の透過型放射線源と；前記第一の検出器ヘッドを横切って前記第一の透過型放射線源を移動させ、それによって、前記第一の透過型放射線源からの透過放射線で前記第二の検出器を照射するための手段とを備えている核カメラ装置を提供する。
【０００８】
前記検出器ヘッドは検査領域から放射線を受け、受けた放射線を示すデータを発生させる。透過型放射線源は、第一の検出器と検査領域との間で、且つ第二検出器ヘッドから検査領域を横切って、移動可能に取付けられる。該線源を第一の検出器の面を横切って移動させるための手段が与えられるから、第二の検出器は、第一の透過性放射線源からの透過放射線によって選択的に照射される。向かい合った検出器ヘッドを、検査領域の回りを移動できるように、ガントリーによって移動可能に支持してもよい。
本発明の他の観点によれば、放射線源は、ハウジングと、該線源ハウジング内に取付けられた核種源ホルダと、該核種源ホルダによって保持された放射性核種源とを有している。放射性核種源を、核種源ホルダの中心から片寄らせるのがよい。
【０００９】
本発明の他の観点によれば、この装置は、放射性核種源を開位置、閉位置およびアクセス位置に配置するための手段を有している。
第二の透過型放射線源を設けてもよいが、この第二の透過性放射線源は、第二の検出器ヘッドの放射線感受性面と検査領域との間で、第一の検出器ヘッドから検査領域を横切って移動可能に取付けられる。この装置は、第一の検出器ヘッドが透過放射線によって選択的に照射されるように、第二の放射線源を第二の検出器ヘッドを横切って移動させるための手段を備えている。
本発明の他の観点によれば、本発明は、線源組立体を正しい位置に選択的に係止し、また線源組立体を選択的に取り外すことができるように、線源組立体を解放するための手段を備えている。
【００１０】
他の観点によれば、本発明は、望ましい強度プロファイルに従って、透過放射線の強度を変化させるための手段を備えている。特に、透過性放射線の強度は、一般に、検査領域に位置している対象の減衰特性に関連している。
本発明はまた、検査領域の回りに配置されたガントリーと；検査領域に面した検出器を有し、前記ガントリーに取付けられた少なくとも１つの第一の核カメラ検出器ヘッドと；検査領域を横切って進行して前記第一の検出器により検出される透過放射線を放出するための、線源ハウジングを有する透過型放射線源組立体と；前記線源ハウジング内に保持された放射性核種源と；前記放射性核種源を開位置、閉位置およびアクセス位置に回転するための手段とを備えた核カメラ装置を提供する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、実施の形態により本発明を説明する。
図１を参照すると、患者支持体即ちテーブル１０が、両端部において、静止した垂直支持体１２に取付けられている。この患者テーブルは、患者を長手方向軸線１４に沿ってサークルの中心に心出しするために、選択的に上下方向に位置決め可能である。
外側ガントリー構造体２０は、長手方向軸線１４に対して平行に延びるトラック２２の上に移動可能に取付けられている。これにより、外側ガントリー構造体を、長手方向軸線１４と平行に移動させることができる。外側ガントリー構造体２０を長手方向軸線に対して平行な経路のレール２２に沿って選択的に移動させるための外側ガントリー構造体移動手段２４が設けられている。図示した実施の形態では、長手方向移動手段は、前記外側ガントリー構造体を前記トラックの上に支持するための駆動車輪２６を有する。モータ２８のような動力源が、トラックと摩擦係合している一方の車輪を選択的に駆動し、外側ガントリー構造体及び支持されている内側ガントリー構造体及び検出器ヘッドを、トラックに沿って駆動する。
【００１２】
変形例として、外側ガントリーを静止させておき、患者を長手方向軸線に沿って移動させるように患者支持体を構成することもできる。
内側ガントリー構造体３０は、外側ガントリー構造体２０に回転可能に取付けられる。第一のカメラ即ち第一の検出器ヘッド３２が、内側ガントリー構造体に移動可能に取付けられる。第二の検出器ヘッド３４が、第一のカメラヘッドと向かい合って、内側ガントリー構造体に移動可能に取付けられる。これらの検出器ヘッドは、相互に接近及び離間するように独立に移動可能である。内側ガントリー構造体は、患者テーブルを受け入れ、患者に対して相対移動（特に長手方向軸線に沿った移動）を可能にするための、中央部の患者受け入れアパーチャ３６を構成している。このアパーチャ３６は、中心軸線からの種々の移動および角度方向で、検出器ヘッドを受け入れるように拡張されている。
【００１３】
検出器ヘッドはコリメータ３８を有しており、このコリメータ３８は、受け入れた放射線を、検出器面に対してほぼ直角に進行する放射線のみに限定する。この検出器ヘッドはまた、入射放射線に応答して閃光を放出するシンチレーションクリスタル（結晶）と、光を電気信号に変換する、並んだ光電子増倍管（ホトマルチプライヤ）とを有する。レゾルバ回路は、夫々の閃光のｘ、ｙ座標および入射放射線のエネルギーを解析する。
図２を参照すると、透過型放射線源組立体５２が、コリメータ３８の正面に沿って配置されている。好ましくは、放射線源組立体５２は、長手方向軸線１４に対して実質的に直交する方向にコリメータ３８を横切って延びる線源である。移動方向が図２に矢印で示されており、線源組立体５２は２つの代表的な位置で示されている。駆動機構によって、放射線源組立体５２は長手方向軸線１４の方向にコリメータの正面を横切って移動される。透過型放射線源組立体５２はまた、シンチレーションクリスタルとコリメータ３８との間に取付けられてもよく、或いは、２以上のセクションを有するコリメータのセクション間に取付けられてもよい。作動中、コリメータ３８および線源組立体５２はカバーの後方にあるので、かくして、見えないように隠されている。
【００１４】
線源組立体５２は、アクメねじ駆動組立体１００ａ及び１００ｂに連結された直流モータ１０２によって駆動される。この線源組立体の位置および速度は、直流モータ１０２に組み込まれた光学式エンコーダおよび電位差計１０４を用いて検出される。この情報は、線源組立体の位置および速度の閉ループ制御を与えるために、ガントリープロセッサ４８によって使用される。ガントリープロセッサ４８、電源、モータドライバ及び関連した電子機器が、ガントリー３０の回転部分に取付けられている。ケーブルは、コリメータ３８上の駆動部品に信号および電力を供給する。
駆動ねじ組立体１００ａおよび１００ｂは、駆動ブロック支持レール１０４ａおよび１０４ｂに取付けられる。この支持レール１０４ａおよび１０４ｂは、コリメータ３８に取付けられている。タイミングベルトによって、動力は駆動ねじ組立体１００ａからプーリー１０５ａおよび１０５ｂを介して駆動ねじ組立体１００ｂに伝達される。リミットスイッチ１０８ａおよび１０８ｂは、線源組立体５２の位置の明確な表示を与え、また移動限界の端部を確立する。電位差計１０４は駆動ねじ１００ｂの動作の独立した表示を与え、これは駆動ねじ１００ａおよび１００ｂが同期したままであることを確かめるために用いられる。
【００１５】
駆動ブロック１０７ａおよび１０７ｂは、アクメねじ１００ａおよび１００ｂと係合している。放射線源組立体５２は、線源組立体５２および駆動ブロック１０７ａおよび１０７ｂの相補的な孔に係合するピン、ねじ、クリップ等のファスナーを用いて、取り外し可能なように駆動ブロック１０７ａおよび１０７ｂに固定されている。図３を参照すると、ベアリングブロック１１２ａおよび１１２ｂが、駆動ブロック１０７ａおよび１０７ｂの各々により構成されたキャビティー内に、摺動可能に係合されている。従って、線源組立体５２は、コリメータ３８の面に対して直交する方向に、駆動ブロック１０７ａおよび１０７ｂに挿入され、および駆動ブロック１０７ａおよび１０７ｂから除去される。
図３を参照すると、放射線源組立体５２は、ハウジング１１０と、核種源ホルダ１１４と、放射性核種源１１６と、底部キャップ１１８と、フィルター組立体１２０と、ベアリングブロック１１２ａおよび１１２ｂとを備えている。
【００１６】
図３は分解図であることが分かる。特に、駆動ブロック１０７ｂは、駆動ブロック１０７ｂと、ベアリングブロック１１２ｂとの間の内部係合をより明瞭に示すために、その本来の位置から９０°回転した状態で図３に示されていることに注目すべきである。ねじ１００ｂは、実際には、ねじ１００ａに対して平行である。また、説明のために、核種源ホルダ１１４は、その開位置および閉位置において、２度示されている。図４および図５を参照すると、ハウジングは透過型放射線源コリメータ１５０を更に有する。この透過型コリメータ手段１５０は、実質的に平行な一対の鉛側壁１５２を有する。複数の薄い隔壁１５４が、側壁１５２の間に取付けられている。隔壁１５４は、良好な放射線遮蔽力を有し、放射線による衝撃を受けると比較的低エネルギー（例えば５０ｋｅＶ以下）のガンマ線を放出する材料で構成されている。好ましくは、隔壁１５４は、錫、または、錫とアンチモンの何れかの合金で構成される。錫は、約３０ｋｅＶの特徴的エネルギーをもったガンマ線を放出する。隔壁として適切な他の材料には、原子番号が約３０〜７０の金属、特に錫、アンチモン、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ゲルマニウム、イットリウム、セリウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、カドミウム、インジウム、テルル、セシウム、バリウム、およびこれらの合金が含まれる。これらのうちで、錫、アンチモン、モリブデン、ジルコニウムおよびカドミウムが、入手が容易であることから好ましい。また、コリメータの側壁１５２も、このような材料で作ることができるであろう。しかしながら、多くの走査は検出器ヘッドを可能な限り密接に隣接して配置することを要求するので、透過型放射線源およびコリメータは、できるだけ狭いプロファイルを有するのが好ましい。この目的のためには、放射線源組立体をできるだけ小さくすることを可能にする、遮蔽力の大きい鉛または原子番号が高い他の材料が好ましい。線源からの放射線に露出される隔壁の表面積は、側壁の表面積に比べて何倍も大きいことに注目すべきである。７２ｋｅＶ〜８８ｋｅＶの鉛の特性Ｘ線の放出を制限するために、側壁の露出された内側表面を、随意に、錫または上記の他の金属で被ってもよい。
【００１７】
核種源ホルダ１１４は、好ましくは、約７．４ｍｍ（約０．２９１インチ）の直径を有する円筒状ロッドである。核種源ホルダ１１４は、放射線源を収容するのに充分な長さ、幅および深さを有する長手方向の溝１２２を有する。約２．６ｍｍ（約０．１０２インチ) の深さおよび約２．３ｍｍ（約０．８９インチ) の幅が適切である。溝１２２は、ほぼ矩形の断面を有している。核種源ホルダ１１４は更に、任意ではあるが、核種源ホルダ溝１２２から約７５°だけずれている、ほぼ矩形の長手方向の溝１２３を備えるのが好ましい。矩形の溝１２３は錫のような放射線減衰材料を含んでおり、該溝の深さおよび幅ならびに減衰材料は、所望の放射線減衰を与えるように選択される。核種源ホルダ１１４は望ましい程度の放射線減衰を与え、機械加工が比較的容易であり、且つ充分な構造的剛性を示す材料で構成されている。適切な材料は、例えば、８１％〜８５％の銅と、６．３％〜７．５％の錫と、６．０％〜８．０％の鉛と、２．０％〜４．０％の亜鉛と、０．２％の鉄と、０．３５％のアンチモン（Ｓｂ）と、１．０％のニッケルと、０．８％の硫黄と、０．１５％の燐（Ｐ）と、０．００５％のアルミニウムと、０．００５％のシリコンとを含有する高鉛含量の錫青銅である。
【００１８】
核種源ホルダ１１４の直径は、放射性核種源保持クリップ１２４ａおよび１２４ｂを収容するために、放射性核種源１１６の端部近傍で小さくなっている。また、溝１２２の深さおよび幅は、道具を用いて放射性核種源１１６を容易に把持することができるように、放射性核種源１６の端部近傍で増大している。この目的のために、この領域における溝１２２の断面は、核種源ホルダ１１４の外側縁部が大きい寸法をもった、ほぼ台形になっている。
差し込み駆動スピンドル１２６およびボールベアリング組立体１２８ａが、核種源ホルダ１１４の駆動端に固定される。ボールベアリング組立体１２８ｂおよび係止ディスク１３０が他端に固定される。駆動スピンドル１２６、ベアリング１２８ａ，１２８ｂ、および係止ディスク１３０は、核種源ホルダ１１４の中心回りの回転軸線を構成する。
【００１９】
放射性核種源１１６は円筒形ロッドであり、スロットの幅よりも若干小さい直径（例えば、約２．２ｍｍ（約０．０８６インチ））を有する。溝１２２の中に挿入されると、放射性核種源１１６は核種源ホルダ１１４の周縁部または外側縁部の近傍に保持される。換言すれば、放射性核種源１１６は、核種源ホルダ１１４の中心から片寄っている。また放射性核種源は、核種源ホルダ１１４の回転軸からも実質的に片寄っている。放射性核種源１１６は、例えば、Ｇｄ−１５３、Ｔｃ−９９ｍ、Ｃｏ−５７等の核種を含む密封されたスチール管である。
底部キャップ１１８は、ハウジング１１０に合わされ、ねじまたはクリップ等のファスナーを用いて取り外し可能にハウジング１１０に固定されている。合わされると、底部キャップ１１８およびハウジング１１０は、核種源ホルダ１１４を受け入れるの円筒状穴を構成する。底部キャップ１１８は、例えば鉛のような放射線を減衰させる材料である。
【００２０】
フィルタ１２０は、透過型コリメータ１５０の出口アパーチャ１２０を横切って延び、ねじのようなファスナーを用いてこれに固定されている。フィルタ１２０は、透過型コリメータの側壁１５２中の鉛から放出される７２ｋｅＶ〜８８ｋｅＶのエネルギーのＸ線を実質的に全て遮蔽するが、透過性線源１１６から発生する放射線のかなりの部分を通過させる材料で出来た内層１２０ｂを有する。フィルタ１２０は、内層１２０ｂおよび隔壁１５４によって放出される低エネルギー放射線の全てを実質的に阻止する外層１２０ａを更に有する。隔壁が錫または錫／アンチモン合金である好ましい実施の形態では、内層１２０ｂもまた、錫または錫／アンチモン合金であり、外層１２０ａはアルミニウムである。アルミニウムは３０ｋｅＶ領域のガンマ線を吸収するだけでなく、柔らかい錫に対して構造的強度を与える。勿論、隔壁の構成に使用できる別の金属もまた、内層フィルタのために使用することができる。
【００２１】
任意的ではあるが、第一の層と同じ材料で構成された第三のフィルタ層を、フィルタ１２０の上流にある透過型コリメータ１５０の出口に配置するのが好ましい。内層１２０ｂと第三の層との合計厚さは、望ましい減衰を与えるように調節される。
ベアリングブロック組立体１１２ａおよび１１２ｂは、ねじまたはクリップ等のファスナーを用いてハウジング１１０に固定される。これらのベアリングブロックは、ボールベアリング組立体１２８ａ、１２８ｂを受け入れるためのアパーチャを構成する。ベアリングブロック１１２ａおよび１１２ｂは、好ましくは青銅である。
ベアリングブロック組立体１１２ａは、ばね１３２および係止ピン１３４を更に備えている。ばね１３２は、係止ディスク１３０の方向に向けて、係止ピンを付勢する。第一の突出部即ち部材１３４ａが、係止ディスク１３０の半径方向の孔１３０ａに係合する。従って、第一の位置において、係止ピンは核種源ホルダが回転するのを防止する。第二の突出部即ち部材１２４ｂは、ベアリングブロック１１２ａの垂直方向のスロット（図示せず）を貫通する。線源組立体５２がコリメータ組立体３８に取付けられると、第二の部材１３４ｂは駆動ブロック１１８の溝１１１に係合し、これによって、係止ピン１３４をばねに抗して付勢する。この第二の位置にあるとき、第一の部材１３４ａはもはや、係止ディスク１３０に係合しない。従って、係止ピン１３４は核種源ホルダ１１４の回転を妨げない。
【００２２】
図３を更に参照すると、駆動ブロック組立体１０７ｂは、作動ソレノイド１４０、戻しばね（図示せず）を含む機械的リンク仕掛け機構と、回転スピンドル１４２と、位置センサ１４４とを更に備えている。このリンク仕掛けは、該リンク仕掛け（従って核種源ホルダ１１４）の位置を肉眼で確認することを可能にし、更に該リンク仕掛けを手動で位置決めすることを可能にするフラッグ１４５を有する。
回転スピンドル１４２は、線源組立体５２がコリメータ３８に据え付けられたときに、駆動スピンドル１２６のスロットに係合するための突出部を有する。賦勢されると、ソレノイド１４０はリンク仕掛け機構に係合し、該リンク仕掛け機構はソレノイド１４０の直線運動を回転運動に変換して、回転スピンドル１４２を約７５°回転させる。かくして、核種源ホルダ１１４は第一の位置即ち開位置に回転される。ソレノイドの賦勢がなくなると、戻しばねにより、シャッタ回転スピンドル１４２（従って核種源ホルダ１１４）を約７５°回転させ、第二の位置即ち閉位置へ戻す。位置センサ１４４は、核種源ホルダ１１４の実際の位置を確認するのに用いられる。
【００２３】
線源組立体５２をコリメータ３８に設置する前に、係止ピン１３４が係止ディスク１３０に係合する。図３を参照すると、係止ディスク１３０のアパーチャ１３０ａと核種源ホルダの溝１２２とは約７５°だけ偏位している。かくして、放射線源１１６は線源ハウジング１１０の側部に面した位置に係止される。この閉位置において、線源１１６により放出された放射線はハウジング１１０および核種源ホルダ１１４によって吸収される。溝１２３に含まれている放射線減衰材料が、コリメータを通しての放射線放出に対する追加の遮蔽を提供するように、溝１２３も、コリメータスロット１１０ａに対してほぼ整列される。駆動スピンドル１２６内のスロットと核種源ホルダ溝１２２とは、同様に約７５°だけ偏位している。従って、閉位置においては、シャッタカップリング１２６のスロットは垂直である。ソレノイドの賦勢がなくなると、シャッタ回転スピンドルの突出部も、同様に垂直である。
【００２４】
線源組立体５２は、ベアリングブロック１１２ａおよび１１２ｂを駆動ブロック１０７ａおよび１０７ｂと摺動可能に係合させることによって、コリメータ３８に設置される。駆動スピンドル１２６のスロットと回転スピンドル１４２の突出部は両方とも垂直であり、同様にして摺動可能に係合する。係止ピン１３４の第一のピン１３４ｂは駆動ブロック１０７ａの溝１１１と同様に係合し、係止ピン１３４の第二のピン１３４ａは、もはや係止ディスク１３０とは係合しない。かくして、核種源ホルダ１１４は、シャッタ回転スピンドル１４２の回転に応答して自由に回転する。ファスナー１０９ａおよび１０９ｂは、線源組立体５２を適所に保持する。
賦勢されると、ソレノイド１４０により、回転スピンドル１４２（従って核種源ホルダ１１４）を、放射性核種源１１６が透過型コリメータ１５０と対面する開位置まで約７５°だけ回転させる。従って、核種源１１６により放出された放射線は、線源組立体５２から検査領域を通って反対側の検出器の方向に放出される。回転スピンドル１４２の突出部および駆動スピンドル１２６のスロットは、垂直方向から約７５°のところにあるので、核種源ホルダが開位置にある間は、線源組立体５２を駆動ブロック１０７ａおよび１０７ｂから取り外すことはできない。
【００２５】
開位置にあるとき、核種源ホルダ１１４は、放射性核種源１１６と底部キャップ１１８との間に実質的な減衰経路を与える。従って、放射性核種源が中央に位置する場合の核種源ホルダに比較して、核種源ホルダ１１４は著しく大きな減衰経路を与える。この増大した減衰経路の長さは、放射性核種源と、該核種源を取り付ける検出器との間の許容可能な遮蔽を提供する一方で、例えば線源組立体の高さの減少、核種源ホルダの直径の減少、放射性核種源への容易なアクセス、および放射線減衰特性の小さい材料を用いた核種源ホルダの構築を可能にすることによって、融通性の高い設計を提供する。
ソレノイド１４０の賦勢がなくなると、ばねにより、シャッタ回転スピンドル１４２（従って核種源ホルダ１１４）を約７５°だけ閉位置に逆方向に回転させる。もし、所望ならば、線源組立体５２をコリメータ３８から再度取り外すことができる。
【００２６】
放射性核種源１１６は、コリメータ３８から取り外された線源組立体で置き換えられる。核種源ホルダ１１４へのアクセスを可能にするために、底部キャップ１１８を線源ハウジング１１０から取り外す。核種源ホルダ１１４の回転が可能になるように、作動ピン１３４上の第二の部材１３４ｂを押し下げ、放射性核種源１１６がアクセス可能になるまで核種源ホルダ１１４を回転させる。次いで、第二の部材１３４ｂを解放し、第一の部材１３４ｂを係止ディスク１３０の第二の半径方向アパーチャ（図示せず）に係合させる。かくして、核種源ホルダ１１４を第三の位置、即ち核種源へのアクセス位置に係止させる。核種源保持クリップ１２４ａおよび１２４ｂを、その中に設けられたスロットが放射性核種源と一致するまで回転させて、放射性核種源１１６を取り出す。新たな放射性核種源１１６を設置し、該放射性核種源１１６が適切な位置に再度保持されるように、保持クリップ１２４ａおよび１２４ｂを回転させる。第一のピン１３４ａを再度押し下げ、核種源ホルダ１１４を閉位置に手動で回転させる。第一のピン１３４ａを解放し、核種源ホルダ１１４を閉位置に係止させる。底部キャップ１１８を再度設置する。こうして、線源組立体５２は再設置されることになる。
【００２７】
従来のガンマ線検出器ヘッドは、二以上のエネルギー窓または領域内の放射線を同時に画像化する。従来の二重エネルギーガンマ線検出器ヘッドでは、信号は振幅に基づいて分類される。特に、エネルギー窓または領域が構成される。各窓は検査に用いられるべき放射性核種のフォトピークまたはエネルギースペクトルに対応する。放射線源５２を用いるとき、注入された放射性核種または放出性放射性核種は一つの予め選択されたエネルギーを有し、また放射線源５２または透過性放射線は第二の異なったエネルギーを有する。この方式において、検出器ヘッド３２および３４は、二重注入された放射性医薬試験の際に用いられる従来のエネルギー分離回路を用いることによって、透過性放射線および放出放射線のデータを分離する。位置レゾルバ（解像器）（図示せず）は、エネルギー窓の各々の内において、シンチレーションまたは放射線の発生に対応した結晶（クリスタル）上の位置を解析する。
【００２８】
走査中、好ましい実施の形態のコリメータ３８は、検出器の検出面に受けられる放出放射線および透過放射線を、検出器面に対してほぼ直交する方向に進行する放射線に限定する。検出器面に直交しない放射線は、主にコリメータ壁によって吸収される。同時に、放射線源組立体５２は、駆動機構によって、対向する検出器の検出面を横切って移動する。放射線源５２からの透過放射線はまた、その関連したコリメータ１５０によって、該コリメータに対して実質的に平行な放射線のみが患者に向けてコリメータを通過するように制限される。従って、透過型画像を形成するのに有用でない放射線が透過して、患者に吸収される事態は防止される。放射線源５２からの透過放射線は患者に導入され、患者によって減衰され、反対側の検出器によって受信される。反対側の検出器によって受信された透過放射線は、透過映像データを作成するのに用いられる。
【００２９】
図１を再び参照すると、放出データおよび透過データを再構成する技術が与えられている。勿論、この再構成技術は、採集される放射線のタイプおよび使用するコリメータの種類（即ち、扇状ビーム、円錐状ビーム、平行ビーム）に従って変化する。患者からの放出放射線は、検出器ヘッド３２および３４の両者によって受信され、放出映像データが作成される。この放出データは通常、患者の解剖学の吸収特性を変化させることによって生じた不正確さを含んでいる。ソータ６４が放出映像データおよび透過映像データを相対的エネルギーに基づいて分類する。このデータは映像観察メモリー６６、特に、対応する放出データメモリー６６ｅおよび透過データメモリー６６ｔに保存される。汚染補正６７ｅは、散乱よって生じる透過放射線または透過放射性核種源の組成変化に起因する放出カウントを補正するために、放出データに対して適用される。
【００３０】
汚染補正６７ｔは、散乱によって生じ得る放出放射線または放出放射性核種源の組成変化に起因する透過カウントについて補正するために、透過データに対して同様に適用される。再構成プロセッサ６８ｔは、透過データを、透過画像表示またはメモリー７０に保存される減衰因子の容量に再構成する。メモリー７０に保存された各ボクセル値（ｖｏｘｅｌ ｖａｌｕｅ）は、患者の対応する部位における組織の減衰を示す。反復再構成アルゴリズム６８ｅは放出データを再構成し、また減衰補正因子メモリー７０に含まれている減衰因子に基づいて、この再構成された画像を補正する。再構成された画像表示は、容量性画像メモリー７４の中に保存される。ビデオプロセッサ７６が画像メモリー７４からのデータの選択された部分を引き出して、人間が読むことができる対応した表示をビデオモニター７８上に形成する。典型的な表示は、再映像化(reprojection)、選択されたスライスまたはプレーン、表面レンダリング等を含む。
【００３１】
オペレータ制御パネル７７が、放出画像表現の選択された部分を人間が読める表示に変換するためのビデオモニター７８を有する。選択的には、透過画像も表示してもよい。キーボード７９により、オペレータが画像再構成プロセス、表示データの選択、予め選択された走査手順およびＳＰＥＣＴカメラ・ガントリーのカスタム操作を制御することを可能にする。即ち、オペレータは、回転可能なガントリー部分３０の回転、移動検出器ヘッド３２、３４が半径方向に検査領域３６に向かう移動および検査領域から遠ざかる移動、患者の寝台１０の位置決め、および線源組立体５２の位置決めを制御することができる。検出器３２および３４の各々の間の距離は独立に調節すればよい。特に、各検出器ヘッド３２は、可能な限り患者に近接して設置するのが望ましい。
【００３２】
また、画像化すべき対象の寸法および減衰特性に基づいて、線源組立体５２により放出される放射線を制限するのが望ましい。透過源組立体５２からの放射線は、検査領域３６を進行して対向する検出器３２または３４に衝突する。画像化すべき対象は普通は画像化領域３６の全体を満たすことはないから、幾つかの透過放射線は実質的な減衰を受けることなく対向する検出器に達する。この減衰されない「ギラギラした」放射線は検出器を飽和させるのに充分な強度を有しており、それによって、画像および当該装置により行われる減衰測定は歪曲される。従って、「ギラギラした」放射線に帰すべき検出器カウントが減少するように、好ましくは、線源組立体によって透過された放射線の強度は好ましくは、画像化すべき対象の減衰特性にほぼ逆比例するように変化される。
【００３３】
図６を参照すると、フィルタ１２０は、長手方向のチャンネル２０２を有するアルミニウム基体を備えている。該チャンネルの長さおよび幅は、コリメータ１５０の出口を覆うのに充分である。該チャンネルの深さは、所望の減衰プロファイルに基づいて変化する。逆に言えば、チャンネルの深さは、放出された透過放射線が所望の強度プロファイルを有するように変化される。このチャンネル２０２は、放射線減衰材料、例えば９０％の錫と１０％のアンチモンとの混合物を含有している。勿論、浅いチャンネルは比較的小さい減衰を与え、深いチャンネルは比較的大きな減衰を与える。
図６ｂを参照すると、胴体を撮像するために適用されるフィルタは、胴体が顕著な減衰を与えない領域において最も強く透過放射線を減衰させる。好ましい実施の形態において、このチャンネルは胴体の領域では、一定で且つ比較的浅い深さを有している。このチャンネルの深さは、胴体の縁部近傍で増大し始め、フィルターの縁部近傍で最大にまで増大する。図６ｃは、頭部の画像化に適用されるフィルタを描いている。ここでも、錫／アンチモン層の厚さ（従って放射線減衰の量）は、画像化すべき対象によって与えられる減衰にほぼ逆比例する。
【００３４】
ここまで、線源が長手方向軸線１４に対して直交して配置されている装置に関して、フィルタを説明してきた。勿論、ビーム成形フィルタは、例えば透過線源が長手方向軸線に平行に配置されている装置および扇形状の透過ビーム幾何学を有する装置を含む他の構成に対しても適用可能である。このような装置に使用するのに適したヘッドフィルタが、図６ｄに示されている。
透過性放射線の強度を、他の手段によって変化させることができる。例えば、減衰の程度は、放射線減衰材料の組成を変化させることによって変更することができる。変形例として、放射性核種源の活性を、所望の強度プロファイルを生じるように変化させることができる。
更に別の変形例として、コリメータスロットを、透過源コリメータ１５０の出口に挿入された遮蔽素子または釘（ペッグ）を用いてブロックしてもよい。この釘は、好ましくは錫または鉛のような放射線減衰材料を含んでいる。釘の間隔は、コリメータ１５０出力の有効面積が、所望の強度プロファイルに従って変化するように変えられる。胴体フィルタ（トルソーフィルタ）の場合、例えば、釘はコリメータの末端に到達するに従って間隔が徐々に近接する。この方法では、図６ｂ〜ｆに示したフィルタによって製造されるのと同様の強度フィルタを製造することができる。勿論、他の強度プロファイルも容易に得ることができる。
【００３５】
プロファイルの各々についてチャンネル深さが変化するフィルタ類のファミリーが望ましい。例えば、該フィルター類のうちの一つにおける放射線吸収材料の最小厚さは、放射線源からの透過放射線の約半分を吸収する適切な厚さであればよい。該フィルター類のうちの他のものは、放射線の約１／４のみを吸収するように、錫／アンチモン部分の更に薄い最小厚さを有するかも知れない。他のものは、放射線の１／１０等のみを吸収してもよいであろう。放射線源が崩壊するに伴って、フィルタは段階的に、放射線をより少ないパーセンテージで減衰するフィルタで置き換えられる。この方法において、透過線源組立体からの出力を、透過型放射線源における放射性同位体の半減期の２倍または３倍に亘って実質的に一定に維持することができる。胴体フィルタプロファイルのための変化する最小厚さの例は、図６ｂ、６ｅおよび６ｆに描かれている。
【００３６】
各フィルタは、適切なフィルタの決定および選択を助けるために、異なった色彩のマーキングを設けるのが好ましい。選択されたフィルタは、フィルタプロファイルに基づいて正しい減衰因子を計算できるように、オペレータインターフェース７７を用いて導入される。適切な減衰因子が自動的に決定されるように、例えば電気的または光学的コード化による自動化されたフィルタのコード化を実施することができる。
最後に、与えられた装置に２以上の走査線源を設置してもよいことに注目すべきである。かくして、各検出器ヘッドが反対側の透過源からの透過放射線を受けるように、各検出器ヘッドには上記のように線源が固定される。
上記実施の形態の走査線源は、ＳＰＥＣＴまたは核カメラと共に使用するのに適しており、特に２ヘッドのガンマ線カメラ、ならびに向かい合っている検出器ヘッドを有する他のガンマ線カメラに特に適している。上記実施の形態の一つの利点は、向かい合っている二重ヘッドのガンマ線カメラを用いて、正確な透過放射線補正が得られることである。他の利点は、放射線検出器の検出面が患者の近傍に配置され得るように、走査線源が低いプロファイルを与えることである。更に別の利点は、放射性核種源に対するアクセスが容易になることである。更に別の利点は、線源の後方での検出器におけるスプリアスの透過放射線カウントが低減されることである。他の利点は、透過放射線の強度を適合させることにより、「ギラギラした」放射線の望ましくない影響が低減されることである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明によるガンマ線カメラ装置の斜視図である。
【図２】図２は、本発明による検出器および走査線源の正面図である。
【図３】図３は、本発明による走査線源の分解図である。
【図４】図４は、本発明による走査線源の断面を描いた側面図である。
【図５】図５は、本発明による透過型コリメータの頂部斜視図である。
【図６】図６は、本発明による種々のビーム成形フィルタを描いた図である。
【図７】図７は、本発明による放射性核種源保持クリップの詳細図である。
【符号の説明】
１０ テーブル
１２ 垂直支持体
１４ 長手方向軸線
２０ 外側ガントリー構造体
２２ トラック（レール）
２４ 外側ガントリー構造体移動手段
２６ 駆動車輪
２８ モータ
３０ 内側ガントリー構造体
３２ 第一の検出器ヘッド
３４ 第二の検出器ヘッド
３６ 患者収容アパーチャ
３８ コリメータ
４８ ガントリープロセッサ
５２ 透過型放射線源組立体
１００ａ、１００ｂ アクメねじ駆動組立体
１０２ 直流モータ
１０４ 電位差計
１０４ａ、１０４ｂ 駆動ブロック支持レール
１０５ａ、１０５ｂ プーリー
１０７ａ、１０７ｂ 駆動ブロック
１０８ａ、１０８ｂ リミットスイッチ
１１０ ハウジング
１１２ａ、１１２ｂ ベアリングブロック
１１４ 核種源ホルダ
１１６ 放射性核種源
１１８ 底部キャップ
１２０ フィルター組立体
１２２ 長手方向の溝
１２３ 矩形の溝
１２４ａ、１２４ｂ 放射性核種源保持クリップ
１２６ 差し込み駆動スピンドル
１２８ａ、１２８ｂ ボールベアリング組立体
１３０ 係止ディスク
１３２ ばね
１３４ 係止ピン
１４０ 作動ソレノイド
１４２ 回転スピンドル
１４４ 位置センサ
１４５ フラッグ
１５０ 透過型放射線源コリメータ
１５２ 鉛側壁
１５４ 薄い隔壁
２０２ 長手方向のチャンネル

Claims (16)

1. 検査領域（３６）の回りに配置されたガントリー（２０、３０）と、
   前記ガントリーに取付けられ、且つ、前記検査領域に面した放射線感受性面を有する第一の検出器ヘッド（３２）と、
   前記第一の検出器ヘッド（３２）と向かい合って前記ガントリーに取付けられ、且つ、前記検査領域に面した放射線感受性面を有する第二の検出器ヘッド（３４）と、
   前記第一の検出器ヘッド（３２）の放射線感受性面と前記検査領域との間に移動可能に取付けられており、かつ、線源ハウジング（１１０）、放射性核種源（１１６）、および、前記放射性核種源を保持するために前記線源ハウジング（１１０）内で回転可能に取付けられた核種源ホルダ（１１４）を有する第一の透過型放射線源（５２）と、
   前記第一の検出器ヘッド（３２）を横切って前記第一の透過型放射線源（５２）を移動させ、それによって、前記第一の透過型放射線源（５２）からの透過放射線で前記第二の検出器を照射するための手段と、
   を備えていることを特徴とする核カメラ装置。
2. 前記核種源ホルダ（１１４）は回転軸線を有し、前記放射性核種源（１１６）は前記回転軸線から片寄っていることを特徴とする、請求項１に記載の核カメラ装置。
3. 前記放射性核種源（１１６）は前記核種源ホルダ（１１４）の中心から片寄っていることを特徴とする、請求項１に記載の核カメラ装置。
4. 前記核種源ホルダ（１１４）は青銅を含有していることを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の核カメラ装置。
5. 前記放射性核種源（１１６）を開位置、閉位置およびアクセス位置に配置するための手段を更に備えていることを特徴とする、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の核カメラ装置。
6. 前記第二の検出器ヘッドの放射線感受性面と前記検査領域との間で移動可能に取付けられた第二の透過型放射線源と、前記第二の透過型放射線源を前記第二の検出器ヘッドを横切って移動させ、それによって、前記第一の検出器ヘッドを前記第二の透過型放射線源からの透過放射線で選択的に照射するための手段とを更に備えていることを特徴とする、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の核カメラ装置。
7. 前記第一の検出器ヘッドおよび前記第二の検出器ヘッドは、前記検査領域の回りを回転可能であることを特徴とする、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の核カメラ装置。
8. 前記第一の検出器ヘッドはコリメータ（３８）を更に備え、前記第一の透過型放射線源（５２）は、前記コリメータ（３８）と、前記検査領域との間に配置されていることを特徴とする、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の核カメラ装置。
9. チャンネル深さが変化するフィルタ類のファミリーによって透過放射線の強度を変化させるための手段を更に備えていることを特徴とする、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の核カメラ装置。
10. 検査領域の回りに配置されたガントリー（２０、３０）と、
    前記ガントリーに取付けられ、且つ、検査領域に面した検出器を有する少なくとも１つの第一の核カメラ検出器ヘッド（３２）と、
    検査領域を横切って進行して前記第一の検出器により検出される透過放射線を放出するための、線源ハウジング（１１０）を有する第一の透過型放射線源組立体（５２）と、
    前記線源ハウジング（１１０）内に保持された放射性核種源（１１６）と、
    前記放射性核種源（１１６）を開位置、閉位置、および、アクセス位置へと回転するための手段と、
    を備えていることを特徴とする核カメラ装置。
11. 前記第一の透過型放射線源組立体（５２）が、その前記ガントリーに対する位置から選択的に移動可能なように、前記放射性核種源（１１６）の回転位置に応じて前記第一の透過型放射線源組立体（５２）の移動を阻止するための手段（１２６，１４２）を更に備えていることを特徴とする、請求項１０に記載の核カメラ装置。
12. 前記第一の検出器ヘッドに向かい合って前記ガントリーに取付けられ、且つ、前記検査領域に面した第二の検出器ヘッド（３４）を更に備え、さらに、第二の透過型放射線源組立体が、第二の検出器ヘッドの放射線感受性面と前記検査領域との間に取り付けられており、また、前記第二の透過型放射線源組立体は、前記第一の核カメラ検出器ヘッド（３２）に関して移動可能であり、それによって、前記第一の検出器は前記第二の透過型放射線源組立体からの透過放射線によって選択的に照射されることを特徴とする、請求項１０または請求項１１に記載の核カメラ装置。
13. 前記第一の透過型放射線源組立体（５２）は、前記線源ハウジング内に回転可能に取付けられた放射核種源ホルダ（１１４）を更に備え、前記放射性核種源（１１６）は前記放射核種源ホルダ（１１４）の周縁近傍に保持されることを特徴とする、請求項１０から請求項１２のいずれか１項に記載の核カメラ装置。
14. 前記放射核種源ホルダ（１１４）は前記放射性核種源（１１６）を受け入れるための長手方向の溝と、前記放射性核種源（１１６）を前記溝の中に保持するための手段（１２４ａ，１２４ｂ）とを備えていることを特徴とする、請求項１３に記載の核カメラ装置。
15. 前記放射核種源ホルダ（１１４）は青銅を含有していることを特徴とする、請求項１３または請求項１４に記載の核カメラ装置。
16. 透過放射線の強度を、画像化すべき対象の減衰プロファイルとは、ほぼ反対に変化させるためのフィルタ手段（Ｂ−Ｆ）を更に備えていることを特徴とする、請求項１０から請求項１５のいずれか１項に記載の核カメラ装置。

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