JP4536211B2 - PET equipment - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、陽電子放出アイソトープ(RI線源)で標識された物質の挙動を画像化することができるPET装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
PET(Positron Emission Tomography)装置は、RI線源が投与された生体(被検体)内における電子・陽電子の対消滅に伴って発生し互い逆方向に飛行するエネルギ511keVの光子(ガンマ線)の対を検出することにより、その被検体内の極微量物質の挙動を画像化することができる装置である。PET装置は、被検体が置かれる測定空間の周囲に配列された多数の小型の光子検出器を有する検出部を備えており、電子・陽電子の対消滅に伴って発生する光子対を同時計数法で検出して蓄積し、この蓄積された多数の同時計数情報すなわち投影データに基づいて、測定空間における光子対の発生頻度の空間分布を表す画像を再構成する。このPET装置は核医学分野等で重要な役割を果たしており、これを用いて例えば生体機能や脳の高次機能の研究を行うことができる。このようなPET装置は、2次元PET装置および3次元PET装置に大別される。
【0003】
図6は、2次元PET装置の検出部の構成を説明する図である。この図は、7つの検出器リングを含む構成の例を示しており、中心軸を含む面で検出部を切断したときの断面を示している。2次元PET装置の検出部10は、シールドコリメータ11とシールドコリメータ12との間に積層された検出器リングR1〜R7を有している。検出器リングR1〜R7それぞれは、中心軸に垂直な面上にリング状に配された複数の光子検出器を有している。各光子検出器は、例えばBGO(Bi4Ge312)等のシンチレータと光電子増倍管とを組み合わせたシンチレーション検出器であり、中心軸を含む測定空間から飛来して到達した光子を検出する。また、2次元PET装置では、この検出部10の内側にスライスコリメータS1〜S6が備えられている。これらのスライスコリメータS1〜S6それぞれは、中心軸に平行な方向に関して隣り合う検出器リングの間の位置に配されたリング状のものであり、原子番号が大きく比重が重い材料(例えば鉛やタングステン)からなり、斜めに入射した光子(ガンマ線)を遮蔽するコリメート作用を奏する。
【0004】
このように構成される2次元PET装置の検出部10は、スライスコリメータS1〜S6のコリメート作用により、中心軸との角度が略90度の方向から飛来した光子対のみを同時計数することができる。すなわち、2次元PET装置の検出部10により得られ蓄積された同時計数情報すなわち2次元投影データは、同一の検出器リングまたは隣り合う(若しくは極めて近い)検出器リングに含まれる1対の光子検出器によるものに限られる。したがって、2次元PET装置は、測定空間外の位置で発生した光子対が散乱された散乱線を効率よく除去することができ、また、2次元投影データに対して吸収補正や感度補正を容易に行うことができるので、定量性がよい再構成画像を得ることができる。
【0005】
図7は、3次元PET装置の検出部の構成を説明する図である。この図も、中心軸を含む面で検出部を切断したときの断面を示している。3次元PET装置の検出部10の構成は、2次元PET装置の場合と同様である。しかし、3次元PET装置ではスライスコリメータが備えられていない。このように構成される3次元PET装置の検出部10は、広い立体角を有し、2次元PET装置と比較して広い方向から飛来した光子対を同時計数することができる。すなわち、3次元PET装置の検出部10により得られ蓄積される同時計数情報すなわち3次元投影データは、任意の検出器リングに含まれる1対の光子検出器によるものが可能である。したがって、3次元PET装置は、2次元PET装置と比較して5倍〜10倍程度の高い感度で、光子対を同時計数することができる。しかし、3次元PET装置は、2次元PET装置と比較して、散乱線の影響を除去することが困難であるので、再構成画像の定量性がよくない。
【0006】
以上のように、3次元PET装置と比較すると、スライスコリメータを有する2次元PET装置は、光子対検出感度が低いものの、散乱線を効率的に除去することができ、吸収補正および感度補正を容易に行うことができるので、定量性が優れた再構成画像を得ることができるという利点がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のPET装置は以下のような問題点を有している。すなわち、2次元PET装置および3次元PET装置の何れにおいても再構成画像における解像度の向上が求められている。そして、解像度の向上のためには個々の光子検出器を小型化することが不可欠である。
【0008】
しかし、2次元PET装置の場合には、光子検出器の小型化に伴い、各スライスコリメータの間隔が狭くなるので、開口率が低下して、光子対検出感度が低下する。この問題に対し、2次元PET装置では、光子検出器の小型化に応じて各スライスコリメータを薄く且つ短くすれば、開口率の低下を抑制することができるものの、光子(ガンマ線)を遮蔽する効果すなわちコリメート効果が低下するので、散乱線を効率よく除外することができなくなり、再構成画像の定量性が低下する。
【0009】
一方、3次元PET装置の場合には、光子検出器を小型化しても、スライスコリメータが備えられていないので、開口率の低下や光子対検出感度の低下の問題が生じない。しかし、既述したように、3次元PET装置では、本来的に散乱線の影響を除去するのが困難であるので、再構成画像の定量性がよくない。
【0010】
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、再構成画像における解像度の向上を図りつつ良好な光子対検出感度および定量性を確保することができるPET装置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るPET装置は、(1) 中心軸を含む測定空間から飛来してきた光子を各々検出する複数の光子検出器が中心軸を囲む筒上に2次元配列されていて、中心軸に平行な方向について1層の光子検出器がリング状に配列された検出器リングが中心軸に平行な方向に複数積層されて構成されたものに相当する筒状検出器を複数含み、これら複数の筒状検出器が中心軸に平行な方向に配列された検出部と、(2) 少なくとも測定空間と検出部との間に、中心軸に平行な方向に関して筒状検出器と交互に配され、測定空間から飛来してきた光子のうち中心軸に直交する所定面に略平行なもののみを検出部に向かって通過させる複数のスライスコリメータと、(3) 測定空間に置かれた被検体に対して相対的に検出部および複数のスライスコリメータを一体として中心軸に平行な方向に移動させる移動手段と、(4) 移動手段により被検体に対して相対的に検出部および複数のスライスコリメータが移動している期間に、検出部に含まれる1対の光子検出器により検出された光子対の同時計数情報を獲得し、この同時計数情報を被検体に固定した座標系のものに変換して蓄積する同時計数情報蓄積部と、(5) 同時計数情報蓄積部により蓄積された同時計数情報に基づいて、測定空間における光子対の発生頻度の空間分布を表す画像を再構成する画像再構成部と、を備えることを特徴とする。
【0012】
本発明に係るPET装置によれば、測定空間に置かれた被検体に対して相対的に検出部および複数のスライスコリメータが一体として中心軸に平行な方向に移動手段により移動し、この相対的移動の期間に、測定空間において発生した光子対のうちスライスコリメータにより遮蔽されることなく検出部に到達したものは、検出部に含まれる1対の光子検出器により同時検出され、この同時計数情報は、同時計数情報蓄積部により、被検体に固定した座標系のものに変換されて蓄積される。そして、同時計数情報蓄積部による同時計数情報の蓄積が終了すると、蓄積された同時計数情報に基づいて、画像再構成部により、測定空間における光子対の発生頻度の空間分布を表す画像が再構成される。
【0013】
本発明に係るPET装置では、同時計数情報の検出は、検出部に含まれる同一の筒状検出器内の1対の光子検出器により行われることがあり、また、各筒状検出器および各スライスコリメータそれぞれのサイズによっては、互いに隣り合う2つの筒状検出器それぞれに含まれる1対の光子検出器により行われることがあり、さらに離れた2つの筒状検出器それぞれに含まれる1対の光子検出器により行われることもある。換言すれば、同時計数情報の検出は、同一の検出器リング(中心軸に平行な方向について1層の光子検出器がリング状に配列されたもの)内で行われるだけでなく、互いに隣り合う2つの検出器リング間でも行われることがあり、更に離れた2つの検出器リング間でも行われることがある。すなわち、本発明に係るPET装置は、従来の2次元PET装置と従来の3次元PET装置との中間的な構成となり、従来の2次元PET装置の感度と比べると数倍程度の感度を有する。したがって、本発明に係るPET装置は、再構成画像における解像度の向上を図りつつ良好な光子対検出感度および定量性を確保することができる。
【0014】
特に、本発明に係るPET装置では、移動手段により被検体に対して相対的に検出部およびスライスコリメータが一体として中心軸に平行な方向に移動している期間に同時計数情報が同時計数情報蓄積部により蓄積され、この蓄積された同時計数情報に基づいて画像再構成部により再構成画像が得られるので、筒状検出器およびスライスコリメータが交互に配列された検出部の構成であっても、被検体の体軸方向について均一な感度で光子対を検出することができ、また、再構成画像における定量性を均一にすることができる。
【0015】
また、本発明に係るPET装置では、筒状検出器は、光子が受光面に入射したときの該受光面上の2次元入射位置を検出する複数の2次元位置検出器が所定面上にリング状に配列されて構成される、ことを特徴とする。この場合には、個々の光子検出器を小型化して再構成画像の解像度の向上を図る上で好適である。
【0016】
また、本発明に係るPET装置では、複数のスライスコリメータそれぞれは、検出部に含まれる複数の筒状検出器のうちの隣り合う2つの筒状検出器の間の空間を経て各筒状検出器の後部に到るまで設けられている、ことを特徴とする。また、複数のスライスコリメータそれぞれは、例えば当該後部において互いに固定されているのが好適である。この場合には、各筒状検出器と各スライスコリメータとの相対的位置関係の精度が優れ、各筒状検出器と各スライスコリメータとが中心軸に平行な方向に常に交互に位置するので、各筒状検出器への光子の入射効率が優れ、性能を充分に発揮することができる。また、各筒状検出器、各スライスコリメータおよび保持板などの加工精度や組立精度を厳密に管理する必要がないので、製造が容易であり、安価となる。また、検出部およびスライスコリメータを一体として中心軸に平行な方向に移動させる上で好適である。
【0017】
【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。なお、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。
【0018】
図1は、本実施形態に係るPET装置1の全体の概略構成図である。この図では、検出部10およびスライスコリメータ21については、中心軸を含む面で切断したときの断面を示している。本実施形態に係るPET装置1は、検出部10、スライスコリメータ211〜2111、ベッド31、支持台32、移動手段40、同時計数情報蓄積部50、画像再構成部60および表示部70を備えている。なお、この図には、このPET装置1による検査の対象である被検体2も示されている。また、このPET装置1により光子対の同時計数情報の検出が可能な空間が測定空間3として示されている。
【0019】
検出部10は、各々リング形状のシールドコリメータ11とシールドコリメータ12との間に筒状検出器131〜1312が中心軸に平行な方向に配列されたものである。各筒状検出器13nは、中心軸を含む測定空間3から飛来してきた光子を各々検出する複数の光子検出器が中心軸を囲む筒上に2次元配列されたものである。すなわち、各筒状検出器13nは、複数の光子検出器が中心軸に垂直な面上にリング状に配列された検出器リングが中心軸に平行な方向に複数積層されて構成されたものに相当する。スライスコリメータ211〜2111は、少なくとも測定空間3と検出部10との間に、中心軸に平行な方向に関して筒状検出器131〜1312と交互に配され、測定空間3から飛来してきた光子のうち所定面に略平行なもののみを検出部10に向かって通過させるものである。検出部10およびスライスコリメータ211〜2111の詳細については後述する。
【0020】
ベッド31は、被検体2を載置するものであり、支持台32により支持されている。移動手段40は、測定空間3に置かれた被検体2に対して相対的に、検出部10およびスライスコリメータ211〜2111を一体として、中心軸に平行な方向に移動させる。具体的には、移動手段40は、検出部10およびスライスコリメータ211〜2111を一体として中心軸に平行な方向に移動させてもよいし、ベッド31(すなわち被検体2)を中心軸に平行な方向に移動させてもよい。また、測定期間中に一方向のみの移動であってよいし、往復移動であってもよい。移動手段40による相対的移動は、測定期間中に被検体2の被測定部位が各筒状検出器13nの配置のピッチの1/2以上の距離だけ測定空間3内で移動するよう行われる。好適には、測定期間中における被検体2の被測定部位の測定空間3内での相対的移動は、上記ピッチの整数倍の距離だけ行われ、また、等速で行われる。また、被検体2の被測定部位が中心軸方向に一定範囲に亘って存在する場合には、測定期間中に上記一定範囲の各部位が測定空間3内に留まる時間が略一定であるのが好適である。
【0021】
同時計数情報蓄積部50は、移動手段40により被検体2に対して相対的に検出部10およびスライスコリメータ211〜2111が移動している期間に、検出部10に含まれる1対の光子検出器により検出された光子対の同時計数情報を蓄積する。この同時計数情報の蓄積に際しては、被検体2に対する検出部10およびスライスコリメータ211〜2111の相対的変位量に基づいて、検出部10において検出された同時計数情報を、被検体2に対して固定された座標系のものに変換して、この座標変換された同時計数情報を蓄積する。なお、相対的変位量は、エンコーダ等により求めたものを用いてもよいし、移動手段40が把握しているものを用いてもよい。
【0022】
画像再構成部60は、同時計数情報蓄積部50により蓄積された同時計数情報に基づいて、測定空間3における光子対の発生頻度の空間分布を表す画像を再構成する。また、画像再構成部60は、検出部10の各光子検出器の検出感度のばらつきを補正する感度補正、被検体2における光子の吸収を補正する吸収補正、および、被検体2における光子の散乱を補正する散乱補正をも行う。表示部70は、画像再構成部60により得られた再構成画像を表示する。また、制御部80は、移動手段40による相対的移動、同時計数情報蓄積部50による同時計数情報の蓄積、画像再構成部60による画像の再構成、および、表示部70による再構成画像の表示を制御する。
【0023】
図2は、本実施形態に係るPET装置の検出部10およびスライスコリメータ21の構成を説明する図である。この図は、中心軸を含む面で検出部10およびスライスコリメータ211〜2111を切断したときの断面を示している。本実施形態に係るPET装置の検出部10は、各々リング形状のシールドコリメータ11とシールドコリメータ12との間に、中心軸に平行な方向に積層された筒状検出器131〜1312を含んでいる。また、各々リング形状のスライスコリメータ211〜2111は、少なくとも測定空間と検出部10との間にあって、中心軸に平行な方向に関して筒状検出器13nと交互に配されている。すなわち、各スライスコリメータ21nは、互いに隣り合う筒状検出器13nと筒状検出器13n+1との間の位置に配されている。そして、各スライスコリメータ21nは、原子番号が大きく比重が重い材料(例えば鉛やタングステン)からなり、厚さが数mm(例えば5mm〜6mm)であって、測定空間から飛来してきた光子(ガンマ線)のうち、中心軸に垂直な面に略平行な光子を検出部10に向かって通過させ、斜めに入射した光子を遮蔽するコリメート作用を奏する。
【0024】
図3は、本実施形態に係るPET装置の検出部10およびスライスコリメータ21の一部(図2で一点鎖線で囲った枠内の部分)を拡大して示す図である。また、図4は、本実施形態に係るPET装置の筒状検出器13nおよびスライスコリメータ21nの構成を説明する図である。この図4では、中心軸に平行な方向に見たときの筒状検出器13nとスライスコリメータ21nとの関係を示している。各筒状検出器13nは、中心軸に垂直な面上であって同一円周上にリング状に配された複数のブロック検出器141〜14Mを有している。各ブロック検出器14mは、光子が受光面に入射したときの該受光面上の2次元入射位置を検出する2次元位置検出器である。また、各スライスコリメータ21nは、互いに隣り合う筒状検出器13nと筒状検出器13n+1との間の空間を経て各筒状検出器13nの後部に到るまで設けられており、当該後部において保持板22により互いに一体的に固定されている。
【0025】
図5は、ブロック検出器14の構成図である。この図に示すように、各ブロック検出器14mは、P×Q(P≧2,Q≧2)のセグメントからなるシンチレータブロック15と位置検出型光電子増倍管16とを組み合わせたシンチレーション検出器であり、測定空間から飛来して到達した光子を検出するとともに、光子がシンチレータブロック15の受光面に入射したときの該受光面上の2次元入射位置を検出する。すなわち、各ブロック検出器14mは、P×Q個の小型の光子検出器が2次元配列されたものに相当する。また、このようなブロック検出器14mがリング状に配列されて構成された筒状検出器13nは、複数の小型の光子検出器が中心軸に垂直な面上にリング状に配列されて検出器リングが構成され、更にこの検出器リングが中心軸に平行な方向に複数積層されたものに相当する。なお、ブロック検出器14mでは、シンチレータブロック15および位置検出型光電子増倍管16とともに、この位置検出型光電子増倍管16内の各電極に所定の電圧を印加するための抵抗器列や、この位置検出型光電子増倍管16のアノード電極から出力される電流信号を入力して電圧信号として出力するためのプリアンプが、遮光の為の筐体内に収められている。
【0026】
例えば、シンチレータブロック15は、BGO(Bi4Ge312)、GSO(Gd2SiO5(Ce))、LSO(Lu2SiO5(Ce))およびPWO(PbWO4)等が好適に用いられる。シンチレータブロック15は、8×8のセグメントからなり、各セグメントのサイズが6mm×6mm×20mmであり、また、位置検出型光電子増倍管16の光電面の広さが50mm×50mmである。そして、このようなシンチレータブロック15および位置検出型光電子増倍管16を含むブロック検出器14mがリング状に60個配列されて筒状検出器13nが構成される。このとき、各筒状検出器13nの内径は1000mm程度である。また、各スライスコリメータ21nの内径は600mmである。さらに、このような筒状検出器131〜1312とスライスコリメータ211〜2111とが中心軸に平行な方向に交互に積層されたものの厚み(すなわち体軸方向視野)は670mm程度である。
【0027】
このような条件の下では、測定空間3における電子・陽電子の対消滅に伴って発生し互い逆方向に飛行するエネルギ511keVの光子(ガンマ線)の対の検出すなわち同時計数情報の検出は、同一の筒状検出器13n内の1対のブロック検出器14により行われることがあり、また、互いに隣り合う筒状検出器13nおよび筒状検出器13n+1それぞれに含まれる1対のブロック検出器14により行われることがある。また、同時計数情報の検出は、更に離れた2つの筒状検出器13それぞれに含まれる1対のブロック検出器14により行われることもある。換言すれば、同時計数情報の検出は、同一の検出器リング内で行われるだけでなく、互いに隣り合う2つの検出器リング間でも行われることがあり、更に離れた2つの検出器リング間でも行われることがある。
【0028】
すなわち、本実施形態に係るPET装置1は、従来の2次元PET装置と従来の3次元PET装置との中間的な構成となる。上記の条件下における体軸方向視野単位長さ(cm)当たりの感度を計算すると、本実施形態に係るPET装置1の感度は、約1.3kcps/(kBq・ml)となり、従来の3次元PET装置の感度(約2.58kcps/(kBq・ml))と比べれば2分の1程度であるが、従来の2次元PET装置の感度(約0.28kcps/(kBq・ml))と比べると4倍〜5倍程度である。
【0029】
次に、本実施形態に係るPET装置1の動作について説明する。RI線源が投与された被検体2がベッド31上に置かれ、被検体2の被測定部位が測定空間3内に位置される。そして、制御部80による制御の下、PET装置1は以下のように動作する。まず、移動手段40により、測定空間3に置かれた被検体2に対して相対的に、検出部10およびスライスコリメータ211〜2111が一体として中心軸に平行な方向に移動を開始する。
【0030】
測定空間3における電子・陽電子の対消滅に伴って発生し互い逆方向に飛行するエネルギ511keVの光子(ガンマ線)の対のうち、スライスコリメータ211〜2111により遮蔽されることなく検出部10に到達したものは、検出部10に含まれる1対の光子検出器により同時検出される。そして、この相対的移動の期間中に検出部10により同時検出された光子対の同時計数情報は、被検体2に対する検出部10およびスライスコリメータ211〜2111の相対的変位量に基づいて、被検体2に対して固定された座標系のものに変換されて、同時計数情報蓄積部50により蓄積される。
【0031】
所定の測定期間が終了すると、同時計数情報蓄積部50による同時計数情報の蓄積が終了し、移動手段40による相対的移動も終了する。そして、画像再構成部60により、同時計数情報蓄積部50により蓄積された同時計数情報に基づいて、測定空間3における光子対の発生頻度の空間分布を表す画像が再構成される。また、画像再構成部60により、感度補正、吸収補正および散乱補正も行われる。画像再構成部60により得られた再構成画像は表示部70により表示される。
【0032】
以上のように、本実施形態に係るPET装置1の検出部10は、筒状検出器131〜1312が中心軸に平行な方向に配列されたものであって、各筒状検出器13nは、複数の光子検出器が中心軸を囲む筒上に2次元配列されたものである。そして、筒状検出器131〜1312とスライスコリメータ211〜2111とは、中心軸に平行な方向に関して交互に配されている。このように検出部10が構成されることにより、個々の光子検出器を小型化することで再構成画像の解像度の向上を図ることができる。また、検出器リング間にスライスコリメータを設けるのではなく、筒状検出器13n間にスライスコリメータ12nを設けることで、各スライスコリメータ12nの間隔を確保して、開口率の低下を抑制し、光子対検出感度を確保することができる。さらに、各スライスコリメータ12nを薄くする必要がないので、コリメート効果を維持することができ、散乱線を効率よく除外することができて、再構成画像の定量性を確保することができる。このように本実施形態に係るPET装置1は、再構成画像における解像度の向上を図りつつ良好な光子対検出感度および定量性を確保することができる。
【0033】
また、移動手段40により被検体2に対して相対的に検出部10およびスライスコリメータ211〜2111が一体として中心軸に平行な方向に移動している期間に同時計数情報が同時計数情報蓄積部50により蓄積され、この蓄積された同時計数情報に基づいて画像再構成部60により再構成画像が得られる。したがって、本実施形態では、上記のような筒状検出器131〜1312およびスライスコリメータ211〜2111の構成であっても、被検体2の体軸方向について均一な感度で光子対を検出することができ、また、再構成画像における定量性を均一にすることができる。
【0034】
また、本実施形態では、光子が受光面に入射したときの該受光面上の2次元入射位置を検出する複数の2次元位置検出器(ブロック検出器14m)がリング状に配列されて筒状検出器13nが構成される。したがって、この場合には、個々の光子検出器を小型化して再構成画像の解像度の向上を図る上で好適である。
【0035】
また、本実施形態では、スライスコリメータ21nは、筒状検出器13nと筒状検出器13n+1との間の空間を経て各筒状検出器13nの後部に到るまで設けられており、当該後部において保持板22により互いに一体的に固定されている。したがって、この場合には、各筒状検出器13nと各スライスコリメータ21nとの相対的位置関係の精度が優れ、各筒状検出器13nと各スライスコリメータ21nとが中心軸に平行な方向に常に交互に位置するので、各筒状検出器13nへの光子の入射効率が優れ、性能を充分に発揮することができる。また、各筒状検出器13n、各スライスコリメータ21nおよび保持板22などの加工精度や組立精度を厳密に管理する必要がないので、製造が容易であり、安価となる。また、検出部10およびスライスコリメータ211〜2111を一体として中心軸に平行な方向に移動させる上で好適である。
【0036】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したとおり、本発明によれば、同時計数情報の検出は、検出部に含まれる同一の筒状検出器内の1対の光子検出器により行われることがあり、また、各筒状検出器および各スライスコリメータそれぞれのサイズによっては、互いに隣り合う2つの筒状検出器それぞれに含まれる1対の光子検出器により行われることがあり、さらに離れた2つの筒状検出器それぞれに含まれる1対の光子検出器により行われることもある。換言すれば、同時計数情報の検出は、同一の検出器リング内で行われるだけでなく、互いに隣り合う2つの検出器リング間でも行われることがあり、更に離れた2つの検出器リング間でも行われることがある。すなわち、本発明に係るPET装置は、従来の2次元PET装置と従来の3次元PET装置との中間的な構成となり、従来の2次元PET装置の感度と比べると数倍程度の感度を有する。したがって、本発明に係るPET装置は、再構成画像における解像度の向上を図りつつ良好な光子対検出感度および定量性を確保することができる。
【0037】
特に、移動手段により被検体に対して相対的に検出部およびスライスコリメータが一体として中心軸に平行な方向に移動している期間に同時計数情報が同時計数情報蓄積部により蓄積され、この蓄積された同時計数情報に基づいて画像再構成部により再構成画像が得られるので、筒状検出器およびスライスコリメータが交互に配列された検出部の構成であっても、被検体の体軸方向について均一な感度で光子対を検出することができ、また、再構成画像における定量性を均一にすることができる。
【0038】
また、光子が受光面に入射したときの該受光面上の2次元入射位置を検出する複数の2次元位置検出器が所定面上にリング状に配列されて筒状検出器が構成される場合には、個々の光子検出器を小型化して再構成画像の解像度の向上を図る上で好適である。
【0039】
また、複数のスライスコリメータそれぞれは、検出部に含まれる複数の筒状検出器のうちの隣り合う2つの筒状検出器の間の空間を経て各筒状検出器の後部に到るまで設けられており、例えば当該後部において互いに固定されているのが好適である。この場合には、各筒状検出器と各スライスコリメータとの相対的位置関係の精度が優れ、各筒状検出器と各スライスコリメータとが中心軸に平行な方向に常に交互に位置するので、各筒状検出器への光子の入射効率が優れ、性能を充分に発揮することができる。また、各筒状検出器、各スライスコリメータおよび保持板などの加工精度や組立精度を厳密に管理する必要がないので、製造が容易であり、安価となる。また、検出部およびスライスコリメータを一体として中心軸に平行な方向に移動させる上で好適である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態に係るPET装置の全体の概略構成図である。
【図2】本実施形態に係るPET装置の検出部およびスライスコリメータの構成を説明する図である。
【図3】本実施形態に係るPET装置の検出部およびスライスコリメータの一部を拡大して示す図である。
【図4】本実施形態に係るPET装置の筒状検出器およびスライスコリメータの構成を説明する図である。
【図5】ブロック検出器の構成図である。
【図6】2次元PET装置の検出部の構成を説明する図である。
【図7】3次元PET装置の検出部の構成を説明する図である。
【符号の説明】
1…PET装置、2…被検体、3…測定空間、10…検出部、11,12…シールドコリメータ、13…筒状検出器、14…ブロック検出器、15…シンチレータブロック、16…位置検出型光電子増倍管、21…スライスコリメータ、22…保持板、31…ベッド、32…支持台、40…移動手段、50…同時計数情報蓄積部、60…画像再構成部、70…表示部。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a PET apparatus capable of imaging the behavior of a substance labeled with a positron emitting isotope (RI radiation source).
[0002]
[Prior art]
A PET (Positron Emission Tomography) device generates a pair of photons (gamma rays) of energy 511 keV that are generated along with the annihilation of electrons and positrons in a living body (subject) to which an RI radiation source is administered and fly in opposite directions. By detecting this, it is an apparatus that can image the behavior of a trace amount substance in the subject. The PET apparatus includes a detection unit having a large number of small photon detectors arranged around a measurement space in which a subject is placed, and simultaneously counts photon pairs generated as a result of electron / positron pair annihilation. And reconstructing an image representing the spatial distribution of the occurrence frequency of photon pairs in the measurement space based on the accumulated coincidence information, that is, projection data. This PET apparatus plays an important role in the field of nuclear medicine and the like, and can be used to study, for example, biological functions and higher-order brain functions. Such PET apparatuses are roughly classified into two-dimensional PET apparatuses and three-dimensional PET apparatuses.
[0003]
FIG. 6 is a diagram illustrating the configuration of the detection unit of the two-dimensional PET apparatus. This figure shows an example of a configuration including seven detector rings, and shows a cross section when the detector is cut along a plane including the central axis. The detection unit 10 of the two-dimensional PET apparatus has detector rings R 1 to R 7 stacked between the shield collimator 11 and the shield collimator 12. Each of the detector rings R 1 to R 7 has a plurality of photon detectors arranged in a ring shape on a plane perpendicular to the central axis. Each photon detector is a scintillation detector that combines a photomultiplier tube with a scintillator such as BGO (Bi 4 Ge 3 O 12 ), and detects photons that have arrived from a measurement space including the central axis. . In the two-dimensional PET apparatus, slice collimators S 1 to S 6 are provided inside the detection unit 10. Each of these slice collimators S 1 to S 6 is a ring-shaped material disposed at a position between adjacent detector rings in a direction parallel to the central axis, and is a material having a large atomic number and a high specific gravity (for example, lead And collimating action to shield photons (gamma rays) incident obliquely.
[0004]
The detection unit 10 of the two-dimensional PET apparatus configured as described above simultaneously counts only photon pairs flying from a direction whose angle with the central axis is approximately 90 degrees by the collimating action of the slice collimators S 1 to S 6. Can do. That is, the coincidence count information obtained by the detection unit 10 of the two-dimensional PET apparatus, that is, the two-dimensional projection data, is a pair of photon detections included in the same detector ring or adjacent (or very close) detector rings. Limited to equipment. Therefore, the two-dimensional PET apparatus can efficiently remove scattered rays scattered by photon pairs generated at positions outside the measurement space, and can easily perform absorption correction and sensitivity correction for two-dimensional projection data. Since it can be performed, a reconstructed image with good quantitativeness can be obtained.
[0005]
FIG. 7 is a diagram illustrating the configuration of the detection unit of the three-dimensional PET apparatus. This figure also shows a cross section when the detection unit is cut along a plane including the central axis. The configuration of the detection unit 10 of the three-dimensional PET apparatus is the same as that of the two-dimensional PET apparatus. However, the three-dimensional PET apparatus is not equipped with a slice collimator. The detection unit 10 of the three-dimensional PET apparatus configured as described above has a wide solid angle, and can simultaneously count photon pairs flying from a wide direction compared to the two-dimensional PET apparatus. That is, the coincidence counting information obtained by the detection unit 10 of the three-dimensional PET apparatus, that is, the three-dimensional projection data, can be obtained by a pair of photon detectors included in an arbitrary detector ring. Therefore, the three-dimensional PET apparatus can simultaneously count photon pairs with a sensitivity about 5 to 10 times higher than that of the two-dimensional PET apparatus. However, since it is difficult to remove the influence of scattered radiation in the three-dimensional PET apparatus, the quantitativeness of the reconstructed image is not good as compared with the two-dimensional PET apparatus.
[0006]
As described above, the two-dimensional PET apparatus having the slice collimator can efficiently remove scattered radiation and easily perform the absorption correction and the sensitivity correction, although the two-dimensional PET apparatus having the slice collimator has a low detection sensitivity of the photon pair. Therefore, there is an advantage that a reconstructed image with excellent quantitativeness can be obtained.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional PET apparatus has the following problems. In other words, both the two-dimensional PET apparatus and the three-dimensional PET apparatus are required to improve the resolution in the reconstructed image. In order to improve the resolution, it is essential to reduce the size of each photon detector.
[0008]
However, in the case of a two-dimensional PET apparatus, as the photon detector becomes smaller, the interval between the slice collimators becomes narrower, so that the aperture ratio decreases and the photon pair detection sensitivity decreases. With respect to this problem, in the two-dimensional PET apparatus, if each slice collimator is made thin and short in accordance with the downsizing of the photon detector, the aperture ratio can be suppressed, but the effect of shielding photons (gamma rays) can be suppressed. That is, since the collimating effect is lowered, it becomes impossible to efficiently exclude scattered rays, and the quantitativeness of the reconstructed image is lowered.
[0009]
On the other hand, in the case of a three-dimensional PET apparatus, even if the photon detector is downsized, the slice collimator is not provided, so that there is no problem of a decrease in aperture ratio or a decrease in photon pair detection sensitivity. However, as described above, in the three-dimensional PET apparatus, it is difficult to remove the influence of scattered radiation, and thus the reconstructed image is not quantitative.
[0010]
The present invention has been made to solve the above problems, and provides a PET apparatus capable of ensuring good photon pair detection sensitivity and quantitativeness while improving resolution in a reconstructed image. Objective.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In the PET apparatus according to the present invention, (1) a plurality of photon detectors that respectively detect photons flying from a measurement space including a central axis are two-dimensionally arranged on a cylinder surrounding the central axis and are parallel to the central axis. A plurality of cylindrical detectors corresponding to a structure in which a plurality of detector rings in which a single layer of photon detectors is arranged in a ring shape in a direction parallel to the central axis are formed. Detectors arranged in a direction parallel to the central axis, and (2) at least between the measurement space and the detector, alternately arranged with the cylindrical detector in the direction parallel to the central axis, and measured Multiple slice collimators that allow only photons flying from space to pass almost parallel to a predetermined plane orthogonal to the central axis, and (3) Relative to the subject placed in the measurement space Integrated detector and multiple slice collimators And (4) a pair included in the detection unit during a period in which the detection unit and the plurality of slice collimators are moving relative to the subject by the movement unit. A coincidence information accumulating unit that obtains coincidence information of photon pairs detected by the photon detector of the photon, converts the coincidence information into a coordinate system fixed to the subject and accumulates it, and (5) coincidence counting An image reconstructing unit configured to reconstruct an image representing a spatial distribution of the occurrence frequency of photon pairs in the measurement space based on the coincidence counting information accumulated by the information accumulating unit.
[0012]
According to the PET apparatus of the present invention, the detection unit and the plurality of slice collimators are moved together by the moving unit in a direction parallel to the central axis relative to the subject placed in the measurement space. Of the photon pairs generated in the measurement space during the movement period, those that reach the detection unit without being shielded by the slice collimator are simultaneously detected by a pair of photon detectors included in the detection unit. Is converted into a coordinate system fixed to the subject by the coincidence information storage unit and stored. When the coincidence information accumulation by the coincidence information accumulation unit is completed, an image representing the spatial distribution of the occurrence frequency of photon pairs in the measurement space is reconstructed by the image reconstruction unit based on the accumulated coincidence information. Is done.
[0013]
In the PET apparatus according to the present invention, detection of coincidence counting information may be performed by a pair of photon detectors in the same cylindrical detector included in the detection unit, and each cylindrical detector and each Depending on the size of each slice collimator, the detection may be performed by a pair of photon detectors included in each of two adjacent cylindrical detectors, and a pair of further included in each of two cylindrical detectors. Sometimes performed by a photon detector. In other words, the coincidence information is detected not only in the same detector ring (one layer of photon detectors arranged in a ring shape in the direction parallel to the central axis) but also adjacent to each other. It may be performed between two detector rings, and may also be performed between two detector rings that are further apart. That is, the PET apparatus according to the present invention has an intermediate configuration between a conventional two-dimensional PET apparatus and a conventional three-dimensional PET apparatus, and has a sensitivity several times that of the conventional two-dimensional PET apparatus. Therefore, the PET apparatus according to the present invention can ensure good photon pair detection sensitivity and quantitativeness while improving the resolution of the reconstructed image.
[0014]
In particular, in the PET apparatus according to the present invention, the coincidence information is accumulated during the period in which the detection unit and the slice collimator are integrally moved relative to the subject by the moving unit in the direction parallel to the central axis. Since the reconstructed image is obtained by the image reconstruction unit based on the accumulated coincidence information, even in the configuration of the detection unit in which the cylindrical detectors and the slice collimators are alternately arranged, Photon pairs can be detected with uniform sensitivity in the body axis direction of the subject, and quantitativeness in the reconstructed image can be made uniform.
[0015]
In the PET apparatus according to the present invention, the cylindrical detector includes a plurality of two-dimensional position detectors that detect a two-dimensional incident position on the light receiving surface when a photon is incident on the light receiving surface. It is characterized by being arranged in a shape. In this case, it is preferable to downsize each photon detector to improve the resolution of the reconstructed image.
[0016]
In the PET apparatus according to the present invention, each of the plurality of slice collimators passes through a space between two adjacent cylindrical detectors among the plurality of cylindrical detectors included in the detection unit. It is provided until it reaches the rear part. Moreover, it is preferable that each of the plurality of slice collimators is fixed to each other at the rear portion, for example. In this case, the accuracy of the relative positional relationship between each cylindrical detector and each slice collimator is excellent, and each cylindrical detector and each slice collimator are always alternately positioned in a direction parallel to the central axis. The incident efficiency of the photon to each cylindrical detector is excellent, and the performance can be sufficiently exhibited. In addition, since it is not necessary to strictly manage the processing accuracy and assembly accuracy of each cylindrical detector, each slice collimator, and the holding plate, manufacturing is easy and inexpensive. Moreover, it is suitable for moving the detection unit and the slice collimator together in a direction parallel to the central axis.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
[0018]
FIG. 1 is an overall schematic configuration diagram of a PET apparatus 1 according to the present embodiment. In this figure, about the detection part 10 and the slice collimator 21, the cross section when cut | disconnected by the surface containing a central axis is shown. The PET apparatus 1 according to the present embodiment includes a detection unit 10, slice collimators 21 1 to 21 11 , a bed 31, a support base 32, a moving unit 40, a coincidence information storage unit 50, an image reconstruction unit 60, and a display unit 70. I have. In this figure, a subject 2 to be examined by the PET apparatus 1 is also shown. In addition, a space in which the PET apparatus 1 can detect coincidence information of photon pairs is shown as a measurement space 3.
[0019]
In the detection unit 10, cylindrical detectors 13 1 to 13 12 are arranged in a direction parallel to the central axis between a ring-shaped shield collimator 11 and a shield collimator 12. Each cylindrical detector 13 n is a two-dimensional array of a plurality of photon detectors that respectively detect photons flying from the measurement space 3 including the central axis on a cylinder surrounding the central axis. That is, each cylindrical detector 13 n is configured by stacking a plurality of detector rings in which a plurality of photon detectors are arranged in a ring shape on a plane perpendicular to the central axis in a direction parallel to the central axis. It corresponds to. The slice collimators 21 1 to 21 11 are alternately arranged with the cylindrical detectors 13 1 to 13 12 in the direction parallel to the central axis at least between the measurement space 3 and the detection unit 10, and fly from the measurement space 3. Only the photons that are substantially parallel to the predetermined surface are passed toward the detection unit 10. Details of the detection unit 10 and the slice collimators 21 1 to 21 11 will be described later.
[0020]
The bed 31 is used to place the subject 2 and is supported by the support base 32. The moving means 40 moves the detection unit 10 and the slice collimators 21 1 to 21 11 together in a direction parallel to the central axis relative to the subject 2 placed in the measurement space 3. Specifically, the moving unit 40 may move the detection unit 10 and the slice collimators 21 1 to 21 11 together in a direction parallel to the central axis, or the bed 31 (that is, the subject 2) as the central axis. It may be moved in a parallel direction. Further, the movement may be only in one direction during the measurement period, or may be a reciprocating movement. The relative movement by the moving means 40 is performed so that the measurement site of the subject 2 moves in the measurement space 3 by a distance of ½ or more of the arrangement pitch of each cylindrical detector 13 n during the measurement period. . Preferably, the relative movement of the measurement site of the subject 2 within the measurement space 3 during the measurement period is performed by a distance that is an integral multiple of the pitch, and is performed at a constant speed. In addition, when the measurement site of the subject 2 exists over a certain range in the central axis direction, the time during which each site within the certain range remains in the measurement space 3 during the measurement period is substantially constant. Is preferred.
[0021]
The coincidence information storage unit 50 includes a pair of photons included in the detection unit 10 during a period in which the detection unit 10 and the slice collimators 21 1 to 21 11 are moved relative to the subject 2 by the moving unit 40. The coincidence information of the photon pairs detected by the detector is accumulated. When accumulating the coincidence count information, the coincidence count information detected by the detection unit 10 based on the relative displacements of the detection unit 10 and the slice collimators 21 1 to 21 11 with respect to the subject 2 Then, the coordinate system is converted to a fixed coordinate system, and the coincidence count information subjected to the coordinate conversion is stored. In addition, what was calculated | required with the encoder etc. may be used for a relative displacement amount, and what the movement means 40 grasped | ascertained may be used.
[0022]
The image reconstruction unit 60 reconstructs an image representing the spatial distribution of the occurrence frequency of photon pairs in the measurement space 3 based on the coincidence counting information accumulated by the coincidence counting information accumulation unit 50. The image reconstruction unit 60 also performs sensitivity correction for correcting variation in detection sensitivity of each photon detector of the detection unit 10, absorption correction for correcting photon absorption in the subject 2, and photon scattering in the subject 2. Scatter correction is also performed. The display unit 70 displays the reconstructed image obtained by the image reconstruction unit 60. The control unit 80 also performs relative movement by the moving unit 40, accumulation of coincidence count information by the coincidence count information accumulation unit 50, image reconstruction by the image reconstruction unit 60, and display of a reconstructed image by the display unit 70. To control.
[0023]
FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration of the detection unit 10 and the slice collimator 21 of the PET apparatus according to the present embodiment. This figure shows a cross section when the detection unit 10 and the slice collimators 21 1 to 21 11 are cut along a plane including the central axis. The detection unit 10 of the PET apparatus according to the present embodiment includes cylindrical detectors 13 1 to 13 12 stacked in a direction parallel to the central axis between a ring-shaped shield collimator 11 and a shield collimator 12, respectively. It is out. Each of the ring-shaped slice collimators 21 1 to 21 11 is disposed at least between the measurement space and the detection unit 10 and is alternately arranged with the cylindrical detector 13 n in a direction parallel to the central axis. That is, each slice collimator 21 n is arranged at a position between the cylindrical detector 13 n and the cylindrical detector 13 n + 1 that are adjacent to each other. Each slice collimator 21 n is made of a material having a large atomic number and a high specific gravity (for example, lead or tungsten), a thickness of several mm (for example, 5 mm to 6 mm), and a photon (gamma ray) flying from the measurement space. ), A photon substantially parallel to a plane perpendicular to the central axis is allowed to pass toward the detection unit 10, and a collimating action is performed to shield obliquely incident photons.
[0024]
FIG. 3 is an enlarged view showing a part of the detection unit 10 and the slice collimator 21 of the PET apparatus according to the present embodiment (the part in the frame surrounded by the one-dot chain line in FIG. 2). FIG. 4 is a diagram illustrating the configuration of the cylindrical detector 13 n and the slice collimator 21 n of the PET apparatus according to the present embodiment. FIG. 4 shows the relationship between the cylindrical detector 13 n and the slice collimator 21 n when viewed in the direction parallel to the central axis. Each cylindrical detector 13 n has a plurality of block detectors 14 1 to 14 M arranged in a ring shape on the same circumference on a plane perpendicular to the central axis. Each block detector 14 m is a two-dimensional position detector that detects a two-dimensional incident position on the light receiving surface when a photon enters the light receiving surface. Each slice collimator 21 n is provided through the space between the adjacent cylindrical detectors 13 n and 13 n + 1 to reach the rear part of each cylindrical detector 13 n. In the rear part, they are integrally fixed to each other by the holding plate 22.
[0025]
FIG. 5 is a configuration diagram of the block detector 14. As shown in this figure, each block detector 14 m is a scintillation detector in which a scintillator block 15 composed of segments of P × Q (P ≧ 2, Q ≧ 2) and a position detection type photomultiplier tube 16 are combined. In addition to detecting the photons that have arrived from the measurement space and reached the light receiving surface of the scintillator block 15, the two-dimensional incident position on the light receiving surface is detected. That is, each block detector 14 m corresponds to a two-dimensional array of P × Q small photon detectors. Further, the cylindrical detector 13 n configured by arranging such block detectors 14 m in a ring shape has a plurality of small photon detectors arranged in a ring shape on a plane perpendicular to the central axis. A detector ring is configured, and this detector ring corresponds to a plurality of detector rings stacked in a direction parallel to the central axis. In the block detector 14 m , together with the scintillator block 15 and the position detection photomultiplier tube 16, a resistor array for applying a predetermined voltage to each electrode in the position detection photomultiplier tube 16, A preamplifier for inputting a current signal output from the anode electrode of the position detection type photomultiplier tube 16 and outputting it as a voltage signal is housed in a light shielding case.
[0026]
For example, as the scintillator block 15, BGO (Bi 4 Ge 3 O 12 ), GSO (Gd 2 SiO 5 (Ce)), LSO (Lu 2 SiO 5 (Ce)), PWO (PbWO 4 ) and the like are preferably used. . The scintillator block 15 is composed of 8 × 8 segments, the size of each segment is 6 mm × 6 mm × 20 mm, and the width of the photocathode of the position detection type photomultiplier tube 16 is 50 mm × 50 mm. Then, 60 block detectors 14 m including the scintillator block 15 and the position detection type photomultiplier tube 16 are arranged in a ring shape to constitute a cylindrical detector 13 n . At this time, the inner diameter of each cylindrical detector 13 n is about 1000 mm. Each slice collimator 21 n has an inner diameter of 600 mm. Furthermore, the thickness (that is, the field of view in the body axis direction) of such cylindrical detectors 13 1 to 13 12 and slice collimators 21 1 to 21 11 alternately stacked in the direction parallel to the central axis is about 670 mm. .
[0027]
Under such conditions, detection of a pair of photons (gamma rays) of energy 511 keV that is generated in association with the annihilation of electrons and positrons in the measurement space 3 and flies in the opposite directions, that is, detection of coincidence information is the same. may be done by the cylindrical detector 13 n block detector 14 of the pair of the, also, a pair included in each cylindrical detector 13 n and the cylindrical detector 13 n + 1 adjacent to each other block This may be done by the detector 14. The coincidence counting information may be detected by a pair of block detectors 14 included in two cylindrical detectors 13 that are further apart from each other. In other words, the coincidence information is detected not only within the same detector ring, but also between two detector rings adjacent to each other, and even between two detector rings that are further apart. Sometimes done.
[0028]
That is, the PET apparatus 1 according to the present embodiment has an intermediate configuration between the conventional two-dimensional PET apparatus and the conventional three-dimensional PET apparatus. When the sensitivity per unit axial length (cm) in the body axis direction under the above conditions is calculated, the sensitivity of the PET apparatus 1 according to the present embodiment is about 1.3 kcps / (kBq · ml), which is the conventional three-dimensional. Compared to the sensitivity of a conventional two-dimensional PET device (about 0.28 kcps / (kBq · ml)), it is about half that of the sensitivity of a PET device (about 2.58 kcps / (kBq · ml)). And about 4 to 5 times.
[0029]
Next, the operation of the PET apparatus 1 according to this embodiment will be described. The subject 2 to which the RI radiation source is administered is placed on the bed 31, and the measurement site of the subject 2 is positioned in the measurement space 3. Then, under the control of the control unit 80, the PET apparatus 1 operates as follows. First, the detection unit 10 and the slice collimators 21 1 to 21 11 start moving in a direction parallel to the central axis relative to the subject 2 placed in the measurement space 3 by the moving unit 40.
[0030]
Among the pairs of photons (gamma rays) of energy 511 keV that are generated in association with the annihilation of electrons and positrons in the measurement space 3, the detection unit 10 is not shielded by the slice collimators 21 1 to 21 11. The arrivals are simultaneously detected by a pair of photon detectors included in the detection unit 10. The coincidence information of the photon pairs simultaneously detected by the detection unit 10 during the relative movement period is based on the relative displacement amounts of the detection unit 10 and the slice collimators 21 1 to 21 11 with respect to the subject 2. The coordinate system is converted into a coordinate system fixed with respect to the subject 2 and accumulated by the coincidence counting information accumulation unit 50.
[0031]
When the predetermined measurement period ends, the accumulation of coincidence counting information by the coincidence counting information accumulation unit 50 is terminated, and the relative movement by the moving unit 40 is also terminated. Then, the image reconstructing unit 60 reconstructs an image representing the spatial distribution of the occurrence frequency of photon pairs in the measurement space 3 based on the coincidence counting information accumulated by the coincidence counting information accumulating unit 50. The image reconstruction unit 60 also performs sensitivity correction, absorption correction, and scattering correction. The reconstructed image obtained by the image reconstruction unit 60 is displayed by the display unit 70.
[0032]
As described above, the detection unit 10 of the PET apparatus 1 according to the present embodiment includes the cylindrical detectors 13 1 to 13 12 arranged in a direction parallel to the central axis. n is a plurality of photon detectors arranged two-dimensionally on a cylinder surrounding the central axis. The cylindrical detectors 13 1 to 13 12 and the slice collimators 21 1 to 21 11 are alternately arranged in the direction parallel to the central axis. By configuring the detection unit 10 in this way, it is possible to improve the resolution of the reconstructed image by downsizing the individual photon detectors. Further, instead of providing a slice collimator between the detector ring, by providing the slice collimator 12 n between the cylindrical detector 13 n, to secure the spacing of each slice collimator 12 n, suppressing a decrease in aperture ratio In addition, photon pair detection sensitivity can be ensured. Furthermore, since it is not necessary to make each slice collimator 12 n thin, the collimating effect can be maintained, scattered rays can be efficiently excluded, and the quantitativeness of the reconstructed image can be ensured. Thus, the PET apparatus 1 according to the present embodiment can ensure good photon pair detection sensitivity and quantitativeness while improving the resolution of the reconstructed image.
[0033]
Further, coincidence count information is accumulated during a period in which the detection unit 10 and the slice collimators 21 1 to 21 11 are integrally moved in the direction parallel to the central axis relative to the subject 2 by the moving unit 40. The reconstructed image is obtained by the image reconstructing unit 60 based on the accumulated coincidence information. Therefore, in the present embodiment, even with the configuration of the cylindrical detectors 13 1 to 13 12 and the slice collimators 21 1 to 21 11 as described above, the photon pair is detected with uniform sensitivity in the body axis direction of the subject 2. It can be detected, and the quantitativeness in the reconstructed image can be made uniform.
[0034]
In the present embodiment, a plurality of two-dimensional position detectors (block detectors 14 m ) that detect a two-dimensional incident position on the light receiving surface when a photon enters the light receiving surface are arranged in a ring shape to form a cylinder. A state detector 13 n is constructed. Therefore, this case is suitable for reducing the size of each photon detector and improving the resolution of the reconstructed image.
[0035]
In the present embodiment, the slice collimator 21 n is provided until it reaches the rear part of each cylindrical detector 13 n through the space between the cylindrical detector 13 n and the cylindrical detector 13 n + 1. And fixed to each other by the holding plate 22 at the rear portion. Therefore, in this case, excellent accuracy of the relative positional relationship between each cylindrical detector 13 n and each slice collimator 21 n, parallel to each cylindrical detector 13 n and each slice collimator 21 n and the center axis Since they are always alternately positioned in the right direction, the incident efficiency of the photons to each cylindrical detector 13 n is excellent, and the performance can be sufficiently exhibited. Further, since it is not necessary to strictly manage the processing accuracy and assembly accuracy of each cylindrical detector 13 n , each slice collimator 21 n, and the holding plate 22, manufacturing is easy and inexpensive. Moreover, it is suitable for moving the detection unit 10 and the slice collimators 21 1 to 21 11 together in a direction parallel to the central axis.
[0036]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, detection of coincidence counting information may be performed by a pair of photon detectors in the same cylindrical detector included in the detection unit, Depending on the size of the cylindrical detector and each of the slice collimators, the detection may be performed by a pair of photon detectors included in two adjacent cylindrical detectors. May be performed by a pair of photon detectors. In other words, the coincidence information is detected not only within the same detector ring, but also between two detector rings adjacent to each other, and even between two detector rings that are further apart. Sometimes done. That is, the PET apparatus according to the present invention has an intermediate configuration between a conventional two-dimensional PET apparatus and a conventional three-dimensional PET apparatus, and has a sensitivity several times that of the conventional two-dimensional PET apparatus. Therefore, the PET apparatus according to the present invention can ensure good photon pair detection sensitivity and quantitativeness while improving the resolution of the reconstructed image.
[0037]
In particular, the coincidence information is accumulated by the coincidence information accumulation unit during the period in which the detection unit and the slice collimator are integrally moved in the direction parallel to the central axis relative to the subject by the moving unit. Since the reconstructed image is obtained by the image reconstruction unit based on the coincidence information, even in the configuration of the detection unit in which the cylindrical detectors and the slice collimators are alternately arranged, the body axis direction of the subject is uniform. A photon pair can be detected with high sensitivity, and quantitativeness in the reconstructed image can be made uniform.
[0038]
When a cylindrical detector is configured by arranging a plurality of two-dimensional position detectors for detecting a two-dimensional incident position on the light receiving surface when a photon enters the light receiving surface in a ring shape on a predetermined surface. For this reason, it is preferable to downsize individual photon detectors to improve the resolution of the reconstructed image.
[0039]
Each of the plurality of slice collimators is provided until reaching the rear part of each cylindrical detector through a space between two adjacent cylindrical detectors among the plurality of cylindrical detectors included in the detection unit. For example, it is preferable that the rear portions are fixed to each other. In this case, the accuracy of the relative positional relationship between each cylindrical detector and each slice collimator is excellent, and each cylindrical detector and each slice collimator are always alternately positioned in a direction parallel to the central axis. The incident efficiency of the photon to each cylindrical detector is excellent, and the performance can be sufficiently exhibited. In addition, since it is not necessary to strictly manage the processing accuracy and assembly accuracy of each cylindrical detector, each slice collimator, and the holding plate, manufacturing is easy and inexpensive. Moreover, it is suitable for moving the detection unit and the slice collimator together in a direction parallel to the central axis.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an entire PET apparatus according to the present embodiment.
FIG. 2 is a diagram for explaining a configuration of a detection unit and a slice collimator of the PET apparatus according to the present embodiment.
FIG. 3 is an enlarged view showing a part of a detection unit and a slice collimator of the PET apparatus according to the present embodiment.
FIG. 4 is a diagram for explaining a configuration of a cylindrical detector and a slice collimator of the PET apparatus according to the present embodiment.
FIG. 5 is a block diagram of a block detector.
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a detection unit of a two-dimensional PET apparatus.
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of a detection unit of a three-dimensional PET apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... PET apparatus, 2 ... Subject, 3 ... Measurement space, 10 ... Detection part, 11, 12 ... Shield collimator, 13 ... Cylindrical detector, 14 ... Block detector, 15 ... Scintillator block, 16 ... Position detection type Photomultiplier tube, 21 ... slice collimator, 22 ... holding plate, 31 ... bed, 32 ... support base, 40 ... moving means, 50 ... simultaneous counting information storage unit, 60 ... image reconstruction unit, 70 ... display unit.

Claims (3)

中心軸を含む測定空間から飛来してきた光子を各々検出する複数の光子検出器が前記中心軸を囲む筒上に2次元配列されていて、前記中心軸に平行な方向について1層の光子検出器がリング状に配列された検出器リングが前記中心軸に平行な方向に複数積層されて構成されたものに相当する筒状検出器を複数含み、これら複数の筒状検出器が前記中心軸に平行な方向に配列された検出部と、
少なくとも前記測定空間と前記検出部との間に、前記中心軸に平行な方向に関して前記筒状検出器と交互に配され、前記測定空間から飛来してきた光子のうち前記中心軸に直交する所定面に略平行なもののみを前記検出部に向かって通過させる複数のスライスコリメータと、
前記測定空間に置かれた被検体に対して相対的に前記検出部および前記複数のスライスコリメータを一体として前記中心軸に平行な方向に移動させる移動手段と、
前記移動手段により前記被検体に対して相対的に前記検出部および前記複数のスライスコリメータが移動している期間に、前記検出部に含まれる1対の光子検出器により検出された光子対の同時計数情報を獲得し、この同時計数情報を前記被検体に固定した座標系のものに変換して蓄積する同時計数情報蓄積部と、
前記同時計数情報蓄積部により蓄積された同時計数情報に基づいて、前記測定空間における光子対の発生頻度の空間分布を表す画像を再構成する画像再構成部と、
を備えることを特徴とするPET装置。
A plurality of photon detectors each detecting photons flying from a measurement space including the central axis are two-dimensionally arranged on a cylinder surrounding the central axis, and one layer of photon detectors in a direction parallel to the central axis Includes a plurality of cylindrical detectors corresponding to a configuration in which a plurality of detector rings arranged in a ring shape are stacked in a direction parallel to the central axis, and the plurality of cylindrical detectors are arranged on the central axis. Detectors arranged in parallel directions;
A predetermined surface orthogonal to the central axis among photons flying from the measurement space, alternately arranged with the cylindrical detector in a direction parallel to the central axis, at least between the measurement space and the detection unit A plurality of slice collimators that allow only those substantially parallel to the detection section to pass through,
Moving means for moving the detection unit and the plurality of slice collimators together in a direction parallel to the central axis relative to a subject placed in the measurement space;
Simultaneous photon pairs detected by a pair of photon detectors included in the detection unit during a period in which the detection unit and the plurality of slice collimators are moving relative to the subject by the moving unit. A coincidence information storage unit for acquiring the counting information, converting the accumulative counting information into that of the coordinate system fixed to the subject, and accumulating the information,
Based on the coincidence information accumulated by the coincidence information accumulation unit, an image reconstruction unit that reconstructs an image representing a spatial distribution of the occurrence frequency of photon pairs in the measurement space;
A PET apparatus comprising:
前記筒状検出器は、光子が受光面に入射したときの該受光面上の2次元入射位置を検出する複数の2次元位置検出器が前記所定面上にリング状に配列されて構成される、ことを特徴とする請求項1記載のPET装置。The cylindrical detector is configured by arranging a plurality of two-dimensional position detectors that detect a two-dimensional incident position on the light receiving surface when a photon enters the light receiving surface in a ring shape on the predetermined surface. The PET apparatus according to claim 1. 前記複数のスライスコリメータそれぞれは、前記検出部に含まれる複数の筒状検出器のうちの隣り合う2つの筒状検出器の間の空間を経て各筒状検出器の後部に到るまで設けられている、ことを特徴とする請求項1記載のPET装置。Each of the plurality of slice collimators is provided until reaching the rear part of each cylindrical detector through a space between two adjacent cylindrical detectors among the plurality of cylindrical detectors included in the detection unit. The PET apparatus according to claim 1, wherein:
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