JP4784649B2 - ポジトロンｃｔ装置 - Google Patents

Description

この発明は、被検体内に分布するポジトロン放射性同位元素（ラジオアイソトープ、ＲＩ：Radio Isotope）から放出されるガンマ線を検出するポジトロンＣＴ装置に係り、特に、２つの関心部位を同時に診断する技術に関する。

従来のガンマ線を検出するポジトロンＣＴ装置（以下、単にＰＥＴ（Positron Emission Tomography）装置という）を例にとって説明する。ＰＥＴ装置は、ガンマ線を検出するガンマ線検出器をリング状に配列した検出部と、検出部の検出結果から得られるコインシデンスデータに基づいて断層像または３次元画像といったＲＩ分布像を生成する画像処理部とを備えている。各ガンマ線検出器は、ガンマ線の入射により発光するシンチレータチップを２次元に配列して構成されるシンチレータと、シンチレータの発光を電気信号に変換する光電子増倍管等から構成される。そして、検出部の中空部に載置した被検体にポジトロン放射性同位元素（ラジオアイソトープ、ＲＩ：Radio Isotope）で標識した放射性薬剤を投与する。体内に分布したポジトロン放射性同位元素は１８０度反対方向に２本のガンマ線を放出する。各ガンマ線検出器は被検体の外に放出されたガンマ線を検出して電気信号を出力する。画像処理部は、電気信号が異なる位置（シンチレータチップ）で同時に検出（同時計数）されたときのデータ（以下、適宜コインシデンスデータと呼ぶ）から、被検体のＲＩ分布像を生成する。

このように構成される全身用ＰＥＴ装置から得られるＲＩ分布像は、主に腫瘍の有無、位置、悪性度等の診断に好適である。ただし、検出部の中空部が直径約６５ｃｍから９０ｃｍであることからＲＩ分布像の解像度は低く、通常１０ｍｍ以下の腫瘍を判別することは困難である。

これに対して、たとえば、専ら乳房の診断に用いられるマンモＰＥＴ装置のように、被検体の特定の関心部位のみを診断対象としたＰＥＴ装置がある。図１１（ａ）は従来例に係るマンモＰＥＴ装置の検出部の正面図であり、図１１（ｂ）はその垂直断面図であり、図１１（ｃ）はその水平断面図である。図示するように、リング状を呈する検出部５１の内径をより小径（たとえば１８ｃｍ）とし、検出部５１内に配列したガンマ線検出器（図示省略）を関心部位Ｋ１である乳房（以下、適宜「乳房Ｋ１」と記載する）に近接させることで、全身用ＰＥＴに比べてより小さな腫瘍に対しても発見、判別可能に構成されている（例えば、特許文献１、２参照）。
米国特許第５４５１７８９号明細書 米国特許出願公開第２００４／０１８３０２２号明細書

しかしながら、このような構成を有する従来例の場合には、次のような問題がある。
すなわち、悪性の腫瘍である癌はリンパ節に転移することが多いため、乳房Ｋ１における腫瘍の有無と同時に、その近くにあるリンパ節においても腫瘍の有無を診断する必要があり、乳房Ｋ１とともにリンパ節も関心部位となる。特に、癌のリンパ節転移が最初に起こるセンチネルリンパ節が乳房Ｋ１の診断時に第２の関心部位Ｋ２となる場合が多い。乳癌の場合であれば、通常、腋窩(腋の下)リンパ節（以下、適宜「腋窩リンパ節Ｋ２」と記載する）がセンチネルリンパ節となる。しかし、図１１に示すように、腋窩リンパ節Ｋ２は乳房Ｋ１から少し離れて脇の当たりに位置しているため、図１１に示すような検出部５１では近傍にある腕や肋骨Ｂ（図１１（ｂ）参照）によってガンマ線の検出が妨げられ、十分に腋窩リンパ節を診断することができない。

したがって、マンモＰＥＴ装置による診断とは別にシングルフォトンを検出する専用のガンマカメラによって腋窩リンパ節を診断するか、別途センチネルリンパ節Ｋ２の生検を行う必要がある。このように、従来のマンモＰＥＴ装置であっても、乳房Ｋ１およびそのセンチネルリンパ節Ｋ２といった２つの関心部位について同時に診断できないという不都合がある。また、これにより被検体Ｍへの負担が大きいという不都合がある。

さらに、乳房の場合、左右の乳房Ｋ１についてそれぞれ別個に診断を行う必要があるため、上述したそれぞれの不都合が助長されてしまう。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、異なる２つの関心部位について同時に診断することができるポジトロンＣＴ装置を提供することを目的とする。

本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、本発明のポジトロンＣＴ装置は、被検体から放出されたガンマ線を検出するポジトロンＣＴ装置において、被検体の第１関心部位の周囲においてガンマ線を検出する第１検出手段と、前記第１関心部位の一部とともに前記第１検出手段の撮像領域から外れた位置にある第２関心部位を挟んで分離配置され、ガンマ線を検出する第２検出手段と、前記第１検出手段から得られるコインシデンスデータからＲＩ分布像を生成する第１画像処理手段と、前記第２検出手段から得られるコインシデンスデータに基づいて、所定の投影方向に放出されたガンマ線に応じた実プラナー像を生成する第２画像処理手段と、生成された前記ＲＩ分布像に基づいて、前記第１検出手段の撮像領域が前記投影方向と同じ方向に投影されたときの計算プラナー像を算出する計算プラナー像算出手段と、前記実プラナー像から前記計算プラナー像を減じる補正手段と、を備えていることを特徴とするものである。

本発明のポジトロンＣＴ装置によれば、第１検出手段と第２検出手段を備えることによって、第１関心部位を第１検出部の撮像領域の位置に、第２関心部位を第２検出手段の撮像領域であって第１検出手段の撮像領域から外れた位置に配置させることができる。このように配置された第１、第２検出手段は、それぞれ同時にガンマ線を検出する。そして、第１画像処理手段を備えることで、第１検出手段の撮像領域に応じたＲＩ分布像を生成することができる。このＲＩ分布像によれば、第１関心部位の診断を好適に行うことができる。

また、第２画像処理手段と計算プラナー像算出手段と補正手段とを備えて、第２検出手段の撮像領域に応じた実プラナー像を生成するとともに、第１検出手段の撮像領域のみが投影される計算プラナー像を算出して、実プラナー像から計算プラナー像を減じることで、第２検出手段の撮像領域であって第１検出手段の撮像領域から外れた領域に対応したプラナー像を得ることができる。この補正されたプラナー像によれば、第２関心部位の診断も行うことができる。このように、一度の診断で同時に異なる２つの第１、第２関心部位についてＲＩ分布像および補正プラナー像を取得することができるため、被検体の負担も軽減することができる。

また、本発明のポジトロンＣＴ装置は、前記第１関心部位は乳房であり、前記第２関心部位は乳房のセンチネルリンパ節であることが好ましい。乳房およびセンチネルリンパ節の位置において腫瘍の有無等を診断することができる。

また、本発明のポジトロンＣＴ装置は、前記第２検出手段の撮像領域は、前記第１検出手段の撮像領域を斜め方向に横切ることことが好ましい。乳房およびセンチネルリンパ節のような位置関係においては、いずれの関心部位に対しても近接させることができる。

また、本発明のポジトロンＣＴ装置は、前記第２検出手段は対向配置されていることが好ましい。第２検出手段の撮像領域全体について実プラナー像を生成することができる。

また、本発明のポジトロンＣＴ装置は、前記第１検出手段は分離配置される前記第２検出手段の一方側を兼ね、前記第２画像処理手段は、前記第２検出手段および前記第１検出手段から得られた各コインシデンスデータに基づいて実プラナー像を生成することが好ましい。第２検出部の撮像領域を効率よく大きくすることができる。

また、本発明のポジトロンＣＴ装置は、前記第２検出手段は、前記第１検出手段の両側にそれぞれ設けられていることが好ましい。第２検出手段の撮像領域を好適に形成することができる。

また、本発明のポジトロンＣＴ装置は、前記第１検出手段はリング状または多角型に配列されていることが好ましい。第１関心部位の周囲から放出されるガンマ線を好適に検出することができる。

また、本発明のポジトロンＣＴ装置は、前記ＲＩ分布像は３次元画像であることが好ましい。第１関心部位の診断を好適に行うことができる。

また、この発明のポジトロンＣＴ装置は、被検体から放出されたガンマ線を検出するポジトロンＣＴ装置において、リング形状を呈し、ガンマ線を検出するリング検出手段を、角度をつけて２つ連結して構成される連結検出手段と、前記連結検出手段から得られるコインシデンスデータに基づいて、前記リング検出手段ごとにＲＩ分布像を生成する画像処理手段と、を備えたことを特徴とするものである。

本発明のポジトロンＣＴ装置によれば、乳房など２つ１組の関心部位と、それらとは異なる別個の関心部位とについて、同時に腫瘍の有無等に関する診断を行うことができる。

また、本発明のポジトロンＣＴ装置は、前記連結検出手段は、それぞれ左右一対の乳房および各乳房のセンチネルリンパ節を同時に囲むことが好ましい。乳房およびセンチネルリンパ節の位置において腫瘍の有無等を好適に診断することができる。

また、本発明のポジトロンＣＴ装置は、前記２つのリング検出手段は、それぞれ互いにリング検出手段の撮像領域の障害となることなく、交差していることが好ましい。リング検出手段ごとのＲＩ分布像を好適に得ることができる。

なお、本明細書は、次のようなポジトロンＣＴ装置に係る発明も開示している。

（１）請求項１から請求項６のいずれかに記載のポジトロンＣＴ装置において、前記第１検出手段は第１関心部位を挟むように分離配置されており、前記装置はさらに、前記第１検出手段を第１関心部位の周囲で移動させる駆動機構を備えていることを特徴とするポジトロンＣＴ装置。

前記（１）に記載の発明によれば、駆動機構によって第１検出手段を移動させることで、第１検出手段は第１関心部位の周囲においてガンマ線を検出することができる。

本発明に係るポジトロンＣＴ装置によれば、第１検出手段と第２検出手段を備えることによって、第１関心部位を第１検出部の撮像領域の位置に、第２関心部位を第２検出手段の撮像領域であって第１検出手段の撮像領域から外れた位置に配置させることができる。このように配置された第１、第２検出手段は、それぞれ同時にガンマ線を検出する。そして、第１画像処理手段を備えることで、第１検出手段の撮像領域に応じた３次元画像を生成することができる。この３次元画像によれば、第１関心部位の診断を好適に行うことができる。

実施例１に係るＰＥＴ装置の全体構成を示すブロック図である。 図２（ａ）は第１、第２検出部の平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）に示したＡ−Ａ矢視の垂直断面図である。 図３はガンマ線検出器の斜視図である。 第１関心部位の３次元画像と第２関心部位の補正プラナー像とを生成する流れを模式的に示す図である。 実施例２に係るＰＥＴ装置の全体構成を示すブロック図である。 図６（ａ）は第１、第２検出部の平面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）に示したＡ−Ａ矢視の垂直断面図である。 第１関心部位の３次元画像と第２関心部位の補正プラナー像とを生成する流れを模式的に示す図である。 実施例３に係るＰＥＴ装置の全体構成を示すブロック図である。 実施例３に係るＰＥＴ装置の検出部の断面図である。 変形実施例にかかるＰＥＴ装置の第１、第２検出部の平面図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）に示したＡ−Ａ矢視の垂直断面図である。 図１１（ａ）は従来例に係るマンモＰＥＴ装置の検出部の正面図であり、図１１（ｂ）はその垂直断面図であり、図１１（ｃ）はその水平断面図である。

符号の説明

１、２ … 第１検出部
３ … 第２検出部
５ … 連結検出部
６、７ … リング検出ユニット
１６ … 画像処理部
２１ … 第１画像処理部
２３ … 第２画像処理部
２５ … 計算プラナー像算出部
２７ … 補正部
Ｍ … 被検体
Ｋ１ … 第１関心部位
Ｋ２ … 第２関心部位
Ａ１ … 第１撮像領域
Ａ２ … 第２撮像領域

被検体から放出されたガンマ線を検出するポジトロンＣＴ装置において、被検体の第１関心部位の周囲においてガンマ線を検出する第１検出手段と、前記第１関心部位の一部とともに前記第１検出手段の撮像領域から外れた位置にある第２関心部位を挟んで分離配置され、ガンマ線を検出する第２検出手段と、前記第１検出手段から得られるコインシデンスデータからＲＩ分布像を生成する第１画像処理手段と、前記第２検出手段から得られるコインシデンスデータに基づいて、所定の投影方向に放出されたガンマ線に応じた実プラナー像を生成する第２画像処理手段と、生成された前記ＲＩ分布像に基づいて、前記第１検出手段の撮像領域が前記投影方向と同じ方向に投影されたときの計算プラナー像を算出する計算プラナー像算出手段と、前記実プラナー像から前記計算プラナー像を減じる補正手段と、を備えていることで、異なる２つの関心部位について同時に診断することができるという目的を実現した。

以下、図面を参照してこの発明の実施例１を説明する。
図１は、実施例１に係るＰＥＴ（Positron Emission Tomography）装置の全体構成を示すブロック図であり、図２（ａ）は第１、第２検出部の平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）に示したＡ−Ａ矢視の垂直断面図であり、図３はガンマ線検出器の斜視図である。なお、本実施例では、ポジトロンＣＴ装置として、被検体（人体）Ｍの乳房を第１関心部位Ｋ１、乳房のセンチネルリンパ節である腋窩リンパ節を第２関心部位Ｋ２として診断するＰＥＴ装置を例に採って説明する。

本実施例に係るＰＥＴ装置は、第１検出部１と第２検出部３と第１収集部１１と第２収集部１３と画像処理部１５とモニタ１７とを備えている。画像処理部１５は、第１、第２画像処理部２１、２３と計算プラナー像算出部２５と補正部２７とを備えている。

第１検出部１は、リング状であり、第１関心部位Ｋ１の周囲においてガンマ線を検出する。第１検出部１の中空部の内径としては、例えば１８０ｍｍ程度である。図２に示すように、第１検出部１は、円環状（リング状）に配列されている複数のガンマ線検出器３１と、各ガンマ線検出器３１を収容保持する筐体３３とを有している。本明細書では、各ガンマ線検出器３１の検出面によって囲まれる第１検出部１の撮像領域を第１撮像領域Ａ１と呼ぶ。第１撮像領域Ａ１は、図２（ｂ）において２本の一点鎖線Ｌ１で囲まれる範囲であり、第１検出部１の中空部に相当する。

図３に示すように、各ガンマ線検出器３１は、ガンマ線を光に変換するシンチレータ３５と、光を後段のフォトマルチプライアー３９に導くライトガイド３７と、光を電気信号に変換するフォトマルチプライアー３９等で構成されている。シンチレータ３５は、シンチレータチップ３６の集合体であり、図示するように行列状（たとえば８行×８列）に配列したものを複数段（たとえば２段）積層したアレイで構成される。なお、例示したシンチレータ３５の場合、第１検出部１はシンチレータチップ３６がリング状に８層並んだ多層リングとなる。

第２検出部３は、第１検出部１の両側に分離して設置され、ガンマ線を検出する検出器ブロック４１ａ、４１ｂを有する。各検出器ブロック４１ａ、４１ｂの位置は、それらの検出面によって囲まれる第２検出部３の撮像領域（以下、単に第２撮像領域と呼ぶ。なお、図２では２本の一点鎖線Ｌ２で囲まれる範囲に相当する）Ａ２が上述した第１撮像領域Ａ１の一部を横断するとともに、第１撮像領域Ａ１から外れた領域も含むように位置決めされている。本実施例では、第１検出部１の中空部の中心付近の点に関して対称な位置に検出器ブロック４１ａ、４１ｂを配置している。そして、第２撮像領域Ａ２は第１撮像領域Ａ１を斜め方向に横切るように形成されている。さらに、本実施例では、各検出器ブロック４１ａ、４１ｂの検出面が平行で、かつ、互いに対向するように配置されている。これら検出器ブロック４１ａ、４１ｂも上述したガンマ線検出器３１によって構成されている。

第１、第２収集部１１、１３は、それぞれ第１、第２検出部１、３から出力される電気信号からコインシデンスデータを取得する。

次に、画像処理部１５の各処理部について説明する。第１画像処理部２１は、第１収集部１１が得たコインシデンスデータに基づいて再構成処理を行い、３次元画像を生成する。

第２画像処理部２３は、第２収集部１３によって取得されたコインシデンスデータに基づいてプラナー像を生成する。ここで、プラナー像とは、任意の方向に放出されたガンマ線を検出して得られたコインシデンスデータのうち、所定の投影方向と平行に放出されたガンマ線に応じたコインシデンスデータのみに基づいて生成される平面画像である。言い換えれば、ポジトロン放射性同位元素を所定の投影方向に投影した平面画像である。ここで、投影方向は適宜に設定または選択変更されるものである。本実施例では、投影方向を検出器ブロック４１ａ、４１ｂの各検出面と直交する方向に設定している。この場合、投影方向は、図２（ｂ）に示す一点鎖線Ｌ２と同じ方向となり、第２撮像領域Ａ２全体についてプラナー像を生成することができる。言い換えれば、第２撮像領域Ａ２全体が有効な撮像領域となる。なお、以下では、第２画像処理部２３が生成したプラナー像を実プラナー像と呼び、後述する計算プラナー像と区別する。

計算プラナー像算出部２５は、第１画像処理部２１で生成した３次元画像に基づいて、第１撮像領域Ａ１のみが投影方向と同じ方向に投影されたときの計算プラナー像を算出する。より詳しくは、第２画像処理部２３が第１撮像領域Ａ１に分布するポジトロン放射性同位元素のみについてプラナー画像を生成したならば得られたであろう計算プラナー像を計算により推定する。

ここで、３次元画像は第１検出部１の検出結果に基づくものであり、推定する実プラナー像は第２検出部３の検出結果に基づくものであるので、３次元画像に基づいて計算プラナー像を算出する際には第１、第２検出部１、３の感度比を考慮する。この感度比は、実測結果に基づいた値が予め設定されている。具体的には、強度がわかっているガンマ線の線源を第１、第２撮像領域Ａ１、Ａ２が重なっている位置に配置して、第１、第２検出部１、３によって実測し、第１、第２検出部１、３に応じた各コインシデンスデータ（収集カウント）の比を感度比として設定している。

補正部２７は、第２画像処理部２３で生成された実プラナー像から、計算プラナー像算出部２５で計算された計算プラナー像を減じて、補正プラナー像を取得する処理を行う。

生成された３次元画像および補正プラナー像は、適宜、モニタ１７に出力される。

上述した第１、第２収集部１１、１３および画像処理部１５は、所定のプログラムを読み出して実行する中央演算処理装置（ＣＰＵ）や、各種情報を記憶するＲＡＭ（Random-Access Memory）や固定ディスク等の記憶媒体等で実現される。

次に、実施例１に係るＰＥＴ装置の動作について図４を参照しつつ説明する。図４は、第１関心部位の３次元画像と第２関心部位の補正プラナー像とを生成する流れを模式的に示す図である。

図４に示すように、第１撮像領域Ａ１内に第１関心部位（乳房）Ｋ１を位置させるとともに、第２撮像領域Ａ２内であって第１撮像領域Ａ１から外れた領域に第２関心部位（腋窩リンパ節）Ｋ２が挟まれるように第１、第２検出部１、３を位置決めする。

次に、被検体Ｍにポジトロン放射性同位元素で標識された放射性薬剤を投与する。ポジトロン放射性同位元素は被検体Ｍ内で２本のガンマ線を互いに１８０度反対方向に放出する。第１、第２検出部１、３はそれぞれ、被検体Ｍの外へ放出されて検出面に到達したガンマ線を検出し、電気信号を出力する。

図４には、ポジトロン放射性同位元素Ｐ，Ｑが集積した位置を例示する。ポジトロン放射性同位元素Ｐは第１関心部位Ｋ１に集積しており、その位置は第１、第２撮像領域Ａ１、Ａ２が重複している領域内とする。ポジトロン放射性同位元素Ｑは第２関心部位Ｋ２に集積しており、その位置は第２撮像領域Ａ２内であって第１撮像領域Ａ１から外れた領域となる。この場合、ポジトロン放射性同位元素Ｐから放出されるガンマ線は第１、２検出部１、３によって検出され得る。また、ポジトロン放射性同位元素Ｑから放出されるガンマ線は第２検出部３のみによって検出され得る。

第１、第２収集部１１、１３は、それぞれ第１、第２検出部１、３の検出結果からコインシデンスデータを得る。具体的には、第１、第２検出部１、３から出力される各電気信号を一旦その位置情報や時間情報とともに逐次メモリに記録しておき、一定のタイミングでメモリからデータを読み出して同時計数である事象を判定し、この事象をカウントしてコインシデンスデータを得る。

第１画像処理部２１は、第１検出部１に応じたコインシデンスデータに基づいて再構成処理を行い、３次元画像を生成する。再構成処理としては、フィルタ逆投影法（filtered back projection）や逐次近似法（iterative approximation method）や３Ｄフーリエ変換法、３Ｄ−ＦＢＰ法、リビニング法（rebinning）、３Ｄ再投影法、ＦＯＲＥ法（Fourier rebinning）など、既存の手法が適宜に採用される。

図４には、第１画像処理部２１で生成された３次元画像の模式図を示している。３次元画像は第１撮像領域Ａ１に相当するデータを有しており、ポジトロン放射性同位元素Ｐに応じたコインシデンスデータ（収集カウント）、および、その３次元的な位置情報を含んでいる。なお、図４に示す３次元画像には、ポジトロン放射性同位元素Ｐに対応する位置を符号「Ｐ１」を付して模式的に示す。

第２画像処理部２３は、第２検出部３の検出結果から取得されたコインシデンスデータのうち、所定の投影方向に放出されたガンマ線に応じたコインシデンスデータのみを有効なデータとして抽出する。そして、抽出されたコインシデンスデータに基づいて投影方向に応じた実プラナー像を生成する。

図４には、第２画像処理部２３で生成された実プラナー像の模式図を示している。実プラナー像は第２撮像領域Ａ２に相当するデータを有しており、ポジトロン放射性同位元素Ｐ、Ｑに応じたコインシデンスデータ（収集カウント）と、その２次元的な位置情報を含んでいる。図４に示す実プラナー像には、ポジトロン放射性同位元素Ｐ、Ｑに対応する位置を符号「Ｐ２」、「Ｑ２」を付して模式的に示す。

計算プラナー像算出部２５は、以下のように計算プラナー像を算出する。まず、第１、第２検出部１、３の相対的な位置関係を考慮して、３次元画像において第１、第２撮像領域Ａ１、Ａ２が重複する領域に相当するデータ範囲を特定する。次に、特定したデータ範囲に相当する３次元画像を、実プラナー像の投影方向と同じ方向に圧縮して２次元画像に変換する。さらに、第１、第２検出部１、３の感度比を考慮して、２次元画像上に分布する放射性同位元素のコインシデンスデータ（収集カウント）を修正し、計算プラナー像を得る。

図４には、計算プラナー像算出部２５で算出された計算プラナー像の模式図を示している。計算プラナー像は第１、第２撮像領域Ａ１、Ａ２の重複した領域に相当するデータを有しており、ポジトロン放射性同位元素Ｐに応じたコインシデンスデータ（収集カウント）と、その２次元的な位置情報を含んでいる。なお、上述したように、コインシデンスデータは、第１検出部１の検出結果に対して第１、第２検出部１、３の感度比を考慮したものである。図４に示す計算プラナー像には、点Ｐ１に対応する位置を符号「Ｐ３」を付して模式的に示す。

補正部２７は、実プラナー像から計算プラナー像を減じて、第１撮像領域Ａ１に分布するポジトロン放射性同位元素に対応したコインシデンスデータをキャンセルする。この結果、補正プラナー像には、第２撮像領域Ａ２から第１撮像領域Ａ１を除いた領域に分布するポジトロン放射性同位元素のみが投影される。

図４には、補正部２７で得られる補正プラナー像の模式図を示している。補正プラナー像は第２撮像領域Ａ２から第１撮像領域Ａ１を除いた領域に相当するデータを有しており、ポジトロン放射性同位元素Ｑに応じたコインシデンスデータ（収集カウント）と、その２次元的な位置情報を含んでいる。ポジトロン放射性同位元素Ｑに対応する位置を符号「Ｑ４」を付して模式的に示す。

生成された３次元画像および補正プラナー像は、適宜、モニタ１７に出力される。

このように、実施例１に係るＰＥＴ装置によれば、第１撮像領域Ａ１を有する第１検出部１と、第１撮像領域Ａ１の一部を横断するとともに、第１撮像領域Ａ１から外れた領域も含むような第２撮像領域Ａ２を有する第２検出部３を備えている。このため、第１関心部位（乳房）Ｋ１を第１撮像領域Ａ１に、第２関心部位（腋窩リンパ節）Ｋ２を第２撮像領域Ａ２であって第１撮像領域Ａ１から外れた位置となるように、第１、第２検出部１、３を設置することができる。よって、第１、第２検出部１、３はそれぞれ、同時にガンマ線を検出することができる。そして、第１検出部１に応じた３次元画像を生成する第１画像処理部２１を備えることで、第１撮像領域Ａ１におけるポジトロン放射性同位元素の有無、位置（３次元的な位置）、悪性度等を的確に診断することができる。また、第２検出部３に応じた実プラナー像を生成する第２画像処理部２３と、第１検出部１に応じた３次元画像から計算プラナー像を算出する計算プラナー像算出部２５と、第２検出部３に応じた実プラナー像を上記計算プラナー像で減算して補正プラナー像を得る補正部２７とを備えることで、第２撮像領域Ａ２であって第１撮像領域Ａ１から外れた領域におけるポジトロン放射性同位元素の有無、位置（２次元的な位置）、悪性度等についても的確に診断することができる。このように、各構成を備える本実施例に係るＰＥＴ装置によれば、異なる２つの第１関心部位（乳房）Ｋ１、第２関心部位（腋窩リンパ節）Ｋ２について同時に診断することができる。これにより、被検体Ｍの負担も軽減することができる。

また、第２撮像領域Ａ２は第１撮像領域Ａ１を斜め方向に横切るように形成されているので、第２関心部位Ｋ２である腋窩リンパ節が第２撮像領域Ａ２であって第１撮像領域Ａ１から外れた位置となるように、第１、第２検出部１、３を好適に配置することができる。

また、第２検出部３を対向させている、すなわち、各検出器ブロック４１ａ、４１ｂを、その検出面が平行で、かつ、互いに対向するように配置しているので、第２撮像領域Ａ２全体を有効な撮像領域とすることができる。

次に、図面を参照してこの発明の実施例２を説明する。
図５は、実施例２に係るＰＥＴ（Positron Emission Tomography）装置の全体構成を示すブロック図であり、図６（ａ）は第１、第２検出部の平面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）に示したＡ−Ａ矢視の垂直断面図である。なお、本実施例２でも、ポジトロンＣＴ装置として、被検体（人体）Ｍの乳房を第１関心部位Ｋ１、乳房のセンチネルリンパ節である腋窩リンパ節を第２関心部位Ｋ２として診断するＰＥＴ装置を例に採って説明する。また、実施例１と同じ構成については同符号を付すことで詳細な説明を省略する。

図６を参照する。実施例２にかかる第２検出部３は、第１検出部１の両側に分離して設置されている検出器ブロック４１ａ、４１ｂと、各検出器ブロック４１ａ、４２ｂと対向する第１検出部１とによって構成されている。なお、各検出器ブロック４１ａ、４２ｂと、これらと対向する第１検出部１との関係は、ほぼ１８０度反対方向に放出されるガンマ線を同時計数してコインシデンスデータを取得できれば足り、それぞれの検出面が平行であっても平行でなくてもよい。図６（ｂ）では、平行でない場合を示している。そして、図６に示すような配置にあっては、第１検出部１の全部、すなわち、リング状に配列される全てのガンマ線検出器３１は、検出器ブロック４１ａ、４１ｂと対向する関係にあり、検出器ブロック４１ａ、４１ｂとともにガンマ線を同時計数し得る。このように、実施例２では、第１検出部１は、分離配置される第２検出部３の一方側としても機能するように、第２検出部３の一部を兼ねている。

以下では、説明の便宜上、ガンマ線検出器３１ａと検出器ブロック４１ａ、および、ガンマ線検出器３１ｂと検出器ブロック４１ｂの各対によって第２検出部３を構成するものとして説明する。この場合、第２検出部３の第２撮像領域Ａ２は、検出器ブロック４１ａ、４１ｂとガンマ線検出器３１ａ、３１ｂとの検出面によって囲まれる領域であり、図６（ｂ）に示す２本の一点鎖線Ｌ２によって囲まれる範囲に相当する。ここで、図６（ｂ）に示するように、第２画像処理部２３に設定される投影方向が一点鎖線Ｌ２と平行ではない場合は、第２検出部３の有効な撮像領域は、第２撮像領域Ａ２と投影方向によって規定される、コインシデンスデータを取得可能な範囲、すなわち、２本の一点鎖線Ｌ３で囲まれる範囲となる。

図５を参照する。第１収集部１１は第１検出部１から出力される電気信号からコインシデンスデータを取得する。第２収集部１３はそれぞれ、第２検出部３を兼ねる第１検出部１の一部（ガンマ線検出器３１ａ、３１ｂ）、および、検出器ブロック４１ａ、４１ｂから出力される電気信号からコインシデンスデータを取得する。

第２画像処理部２３は、第２収集部１３によって取得されたコインシデンスデータに基づいて実プラナー像を生成する。ここで、所定の投影方向と平行に放出されたガンマ線に応じたコインシデンスデータを、適宜に選択、設定される平面上に射影することによって実プラナー像が生成される。適宜に選択、設定される平面とは、たとえば、投影方向と直交する平面、または、検出器ブロック４１ａ、４１ｂまたはガンマ線検出器３１ａ、３１ｂの検出面と平行な平面等が例示される。ただし、射影する平面はこれに限らない。

次に、実施例２に係るＰＥＴ装置の動作について図７を参照しつつ説明する。図７は、第１関心部位の３次元画像と第２関心部位の補正プラナー像とを生成する流れを模式的に示す図である。

図７に示すように、第１撮像領域Ａ１内に第１関心部位（乳房）Ｋ１を位置させるとともに、第２検出部３の有効な撮像領域内であって第１撮像領域Ａ１から外れた領域に第２関心部位（腋窩リンパ節）Ｋ２が挟まれるように、第１検出部１と検出器ブロック４１ａ、４１ｂを位置決めする。

次に、被検体Ｍに放射性薬剤を投与する。第１、第２検出部１、３はそれぞれガンマ線を検出し、電気信号を出力する。

図７には、ポジトロン放射性同位元素Ｐ、Ｑが集積した位置を例示する。ポジトロン放射性同位元素Ｐは第１関心部位Ｋ１に集積しており、その位置は第１撮像領域Ａ１と第２検出部３の有効な撮像領域とが重複している領域内とする。ポジトロン放射性同位元素Ｑは第２関心部位Ｋ２に集積しており、その位置は第２検出部３の有効な撮像領域内であって第１撮像領域Ａ１から外れた領域となる。この場合、ポジトロン放射性同位元素Ｐから放出されるガンマ線は第１検出部１と検出器ブロック４１ａ、４１ｂによって検出され得る。また、ポジトロン放射性同位元素Ｑから放出されるガンマ線は第２検出部３（ガンマ線検出器３１ａ、３１ｂと検出器ブロック４１ａ、４１ｂ）のみによって検出され得る。

第１収集部１１は、第１検出部１の検出結果からコインシデンスデータを得る。第２収集部１３は、第２検出部３の検出結果からコインシデンスデータを得る。

第１画像処理部２１は、第１検出部１に応じたコインシデンスデータに基づいて再構成処理を行い、３次元画像を生成する。図７には、第１画像処理部２１で生成された３次元画像の模式図を示している。

第２画像処理部２３は、第２検出部３の検出結果から取得されたコインシデンスデータに基づいて実プラナー像を生成する。

図７には、第２画像処理部２３で生成された実プラナー像の模式図を示している。実プラナー像は、検出器ブロック４１ａとガンマ線検出器３１ａの対、および、検出器ブロック４１ｂとガンマ線検出器３１ｂの対からそれぞれ得られるプラナー像を結合したものである。図７では、結合部分を２点鎖線で模式的に示す。また、図７では、実プラナー像において、ポジトロン放射性同位元素Ｐ、Ｑに対応する位置Ｐ２、Ｑ２が重なっていることを模式的に示している。

計算プラナー像算出部２５は、以下のように計算プラナー像を算出する。まず、３次元画像を投影方向に圧縮して平面画像に変換する。次に、第１、第２検出部１、３の感度比を考慮して、平面画像上に分布する放射性同位元素のコインシデンスデータ（収集カウント）を修正して、計算プラナー像を得る。図７には、計算プラナー像算出部２５で算出された計算プラナー像の模式図を示している。

補正部２７は、第１、第２検出部１、３の相対的な位置関係を考慮して、実プラナー像と計算プラナー像との位置合わせを行う。そして、実プラナー像から計算プラナー像を減じて、第１撮像領域Ａ１に分布するポジトロン放射性同位元素に対応したコインシデンスデータをキャンセルする。この結果、補正プラナー像には、第２検出部３の有効な撮像領域から第１撮像領域Ａ１を除いた領域に分布するポジトロン放射性同位元素のみが投影される。なお、実プラナー像において、第１撮像領域Ａ１から外れた領域、および、第１撮像領域Ａ１内に分布するポジトロン放射性同位元素が重なる場合であっても、第１撮像領域Ａ１に分布するポジトロン放射性同位元素に対応したコインシデンスデータを適切にキャンセルすることができる。図７には、補正部２７で得られる補正プラナー像の模式図を示している。

このように、実施例２に係るＰＥＴ装置によれば、第１撮像領域Ａ１を有する第１検出部１と、第１撮像領域Ａ１の一部を横断するとともに、第１撮像領域Ａ１から外れた領域を有効な撮像領域として含む第２検出部３を備えている。このため、異なる２つの第１、第２関心部位Ｋ１、Ｋ２を同時に診断することができる。すなわち、第１関心部位（乳房）Ｋ１を第１撮像領域Ａ１に、第２関心部位（腋窩リンパ節）Ｋ２を第２検出部３の有効な撮像領域であって第１撮像領域Ａ１から外れた位置となるように、第１、第２検出部１、３を設置できる。よって、第１、第２検出部１、３はそれぞれ、同時にガンマ線を検出することができる。そして、第１検出部１に応じた３次元画像を生成する第１画像処理部２１を備えることで、第１撮像領域Ａ１におけるポジトロン放射性同位元素の有無、位置（３次元的な位置）、悪性度等を的確に診断することができる。また、第２検出部３に応じた実プラナー像を生成する第２画像処理部２３と、第１検出部１に応じた３次元画像から計算プラナー像を算出する計算プラナー像算出部２５と、第２検出部３に応じた実プラナー像を上記計算プラナー像で減算して補正プラナー像を得る補正部２７とを備えることで、第２撮像領域Ａ２であって第１撮像領域Ａ１から外れた領域におけるポジトロン放射性同位元素の有無、位置（２次元的な位置）、悪性度等についても的確に診断することができる。このように、各構成を備える本実施例に係るＰＥＴ装置によれば、異なる２つの第１関心部位（乳房）Ｋ１、第２関心部位（腋窩リンパ節）Ｋ２について同時に診断することができる。

また、第２検出部３の一部を、第１検出部１が兼ねているので、第２検出部３の第２撮像領域Ａ２を効率よく大きくすることができる。

次に、図面を参照してこの発明の実施例３を説明する。
図８は、実施例３に係るＰＥＴ装置の全体構成を示すブロック図であり、図９は実施例３に係る検出部の断面図である。なお、本実施例３では、ポジトロンＣＴ装置として、被検体（人体）Ｍの左右一対の乳房を第１関心部位Ｋ１、被検体Ｍの左右一対の腋窩リンパ節を第２関心部位Ｋ２としてこれら全てを同時に診断するＰＥＴ装置を例に採って説明する。また、実施例１と同じ構成については同符号を付すことで詳細な説明を省略する。

本実施例に係るＰＥＴ装置は、連結検出部５と収集部１４と画像処理部１６とモニタ１７とを備えている。

実施例３に係る連結検出部５は、同形状のリング状を呈して、ガンマ線を検出する２個のリング検出ユニット６、７を有する。リング検出ユニット６、７は、各スライス面が角度θをなすように連結されており、それぞれ互いにリング検出ユニット６、７の撮像領域の障害とならないように、２箇所で交差している。各リング検出ユニット６、７の中空部の内径は、例えば１８０ｍｍ程度である。各リング検出ユニット６、７には、ガンマ線検出器３１（図８において図示省略）が配列されており、リング検出ユニット６、７の各内周面６Ｓ、７Ｓにはシンチレータチップ３６（図８において図示省略）が多層に並んだ検出面が形成されている。なお、リング検出ユニット６、７が交差する位置に配列される各ガンマ線検出器３１は、リング検出ユニット６、７の共用となる。なお、リング検出ユニット６、７は、この発明におけるリング検出手段に相当する。

収集部１４は各リング検出ユニット６、７から出力される電気信号からそれぞれコインシデンスデータを取得する。

画像処理部１６は、収集部１４が得たコインシデンスデータに基づいて、再構成処理を行う。この処理により、リング検出ユニット６、７ごとに３次元画像が生成される。

生成された３次元画像は、適宜、モニタ１７に出力される。

上述した収集部１４および画像処理部１６は、所定のプログラムを読み出して実行する中央演算処理装置（ＣＰＵ）や、各種情報を記憶するＲＡＭ（Random-Access Memory）や固定ディスク等の記憶媒体等で実現される。

次に、実施例３に係るＰＥＴ装置の動作について図９を参照しつつ説明する。

図示するように、一方の第１関心部位（乳房）Ｋ１および第２関心部位（腋窩リンパ節）Ｋ２と、他方の第１関心部位（乳房）Ｋ１および第２関心部位（腋窩リンパ節）Ｋ２をそれぞれリング検出ユニット６、７によって同時に囲むように連結検出部５を配置する。

次に、被検体Ｍに放射性薬剤を投与する。リング検出ユニット６、７はそれぞれガンマ線を検出し、電気信号を出力する。

収集部１４は、リング検出ユニット６、７の検出結果からそれぞれコインシデンスデータを得る。

画像処理部１６は、リング検出ユニット６、７に応じた各コインシデンスデータに基づいて再構成処理を行い、リング検出ユニット６、７ごとに３次元画像を生成する。得られた各３次元画像は、それぞれリング検出ユニット６、７の各内周面によって囲まれる領域に相当するデータを有しており、第１、第２関心部位Ｋ１、Ｋ２に分布するポジトロン放射性同位元素に応じたコインシデンスデータ（収集カウント）、および、その３次元的な位置情報を含んでいる。

生成された２つの３次元画像は、適宜モニタ１７に出力される。

このように、実施例３に係るＰＥＴ装置によれば、連結検出部５は、リング検出ユニット６、７を、角度をつけて２つ連結して構成されているので、左右１対の乳房と各乳房に応じた２つの腋窩リンパ節を全て囲むことができる。そして、リング検出ユニット６、７は、それぞれ同時にガンマ線を検出し、画像処理部１６はリング検出ユニット６、７に応じた２つの３次元画像を生成することができる。よって、左右１対の第１関心部位Ｋ１（乳房）、および、それらに応じた２つの第２関心部位Ｋ２（腋窩リンパ節）に分布するポジトロン放射性同位元素の有無、位置（３次元的な位置）、悪性度等を的確に診断することができる。このため、被検体Ｍへの負担をさらに軽減することができる。

この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。

（１）上述した実施例１、２では、いずれも第１検出部１は円環形状を呈するものであったが、これに限られない。図１０を参照する。図１０（ａ）は、変形実施例にかかるＰＥＴ装置の第１、第２検出部の平面図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）に示したＡ−Ａ矢視の垂直断面図である。図示するように、第１検出部２は、４角形の各辺に沿って配列されているガンマ線検出器３１と、各ガンマ線検出器３１を収容保持する筐体３４とを有している。なお、各ガンマ線検出器３１によって囲まれる範囲は中空である。このように、第１検出部２を、いわゆる多角型と変更しても、第１関心部位Ｋ１の周囲を適切に囲むことができる。なお、多角型は４角形に限らず、ｎ角形（ｎは３以上の整数）に適宜に変更することができる。

あるいは、第１関心部位Ｋ１の周囲で第１検出部１を移動させる駆動機構を新たに備えるように変形してもよい。このような駆動機構を備える場合にあっては、第１検出部１は、必ずしも静止した状態で第１関心部位Ｋ１の周囲を囲む形状とすることを要しない。たとえば、第１検出部を、第１関心部位Ｋ１の両側に対向配置される１組の検出部として構成し、駆動機構がこの１組の検出部を第１関心部位Ｋ１の周囲で移動させることで、第１検出部は第１関心部位Ｋ１の周囲から放出されるガンマ線を検出することができる。

（２）上述した実施例２では、第１検出部１の両側に配置された検出器ブロック４１ａ、４１ｂと、第１検出部１のガンマ線検出器３１ａ、３１ｂとによって構成したが、これに限られない。再び、図１０を参照する。図示するように、第１検出部１の一方側のみに配置された検出器ブロック４１ａと、これと向かいあうガンマ線検出部３１ａとによって構成してもよい。このように構成することで、第２検出部３の構成をより簡略化することができる。

（３）上述した第１実施例１では、計算プラナー像算出部２５は、第１、第２検出部１、３の相対的な位置関係を考慮して、３次元画像において第１、第２撮像領域Ａ１、Ａ２が重複する領域に相当するデータ範囲を特定し、この特定したデータ範囲から計算プラナー像を算出するように説明した。また、上述した実施例２では、計算プラナー像算出部２５は３次元画像全体を使って計算プラナー像を算出し、補正部２７が、第１、第２検出部１、３の相対的な位置関係を考慮して、実プラナー像と計算プラナー像との位置合わせを行うように説明した。このように、画像処理部１５の手順は、適宜に選択、変更することができる。

（４）上述した各実施例において、第１検出部１および連結検出部５は、いずれもシンチレータチップ３６が多層に並ぶ多層リングであったが、これに限られることなく、シンチレータチップ３６が１層のみ並ぶように変更してもよい。また、第１画像処理部２１および画像処理部１６は、いずれも３次元画像を生成するものであったが、これに限られることなく、断層像を生成するように変更してもよい。なお、３次元画像および断層像は、いずれもこの発明におけるＲＩ分布像に相当する。

（５）上述した各実施例において、ガンマ検出器３１は、シンチレータ３５とライトガイド３７とフォトマルチプライアー３９とを備える構成であったが、適宜に選択変更することができる。たとえば、シンチレータ３５を構成するシンチレータチップ３６の配列数や積層数を適宜に変更してもよい。また、フォトマルチプライアー３９は、発光位置の弁別が可能な位置検出型ＰＭＴ（position sensitive PMT:PS-PMT）に変更してもよい。さらには、検出素子が半導体であるテルル化カドミウム（CdTe）等で構成され、ガンマ線の入射によって生成される電荷を検出する半導体カメラに変更してもよい。この場合、第１検出部１と第２検出部３と同じガンマ線検出器で構成してもよいし、異なるガンマ線検出器で構成してもよい。

（６）上述した各実施例では、乳房を第１関心部位Ｋ１とし、また、腋窩リンパ節を第２関心部位Ｋ２としたが、これに限られるものではない。第１、第２関心部位Ｋ１、Ｋ２の少なくとも１つをその他の部位に適宜に置換することができる。また、被検体Ｍは人体としたが、これに限られることなく、人体以外の小動物等に適宜に変更することができる。

以上のように、本発明は、異なる２つの関心部位、たとえば乳房とそのセンチネルリンパ節について同時に診断することに適している。

Claims (11)

1. 被検体から放出されたガンマ線を検出するポジトロンＣＴ装置において、
   被検体の第１関心部位の周囲においてガンマ線を検出する第１検出手段と、
   前記第１関心部位の一部とともに前記第１検出手段の撮像領域から外れた位置にある第２関心部位を挟んで分離配置され、ガンマ線を検出する第２検出手段と、
   前記第１検出手段から得られるコインシデンスデータからＲＩ分布像を生成する第１画像処理手段と、
   前記第２検出手段から得られるコインシデンスデータに基づいて、所定の投影方向に放出されたガンマ線に応じた実プラナー像を生成する第２画像処理手段と、
   生成された前記ＲＩ分布像に基づいて、前記第１検出手段の撮像領域が前記投影方向と同じ方向に投影されたときの計算プラナー像を算出する計算プラナー像算出手段と、
   前記実プラナー像から前記計算プラナー像を減じる補正手段と、
   を備えていることを特徴とするポジトロンＣＴ装置。
2. 請求項１に記載のポジトロンＣＴ装置において、
   前記第１関心部位は乳房であり、前記第２関心部位は乳房のセンチネルリンパ節であることを特徴とするポジトロンＣＴ装置。
3. 請求項１または請求項２に記載のポジトロンＣＴ装置において、
   前記第２検出手段の撮像領域は、前記第１検出手段の撮像領域を斜め方向に横切ることを特徴とするポジトロンＣＴ装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載のポジトロンＣＴ装置において、
   前記第２検出手段は対向配置されていることを特徴とするポジトロンＣＴ装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載のポジトロンＣＴ装置において、
   前記第１検出手段は分離配置される前記第２検出手段の一方側を兼ね、
   前記第２画像処理手段は、前記第２検出手段および前記第１検出手段から得られた各コインシデンスデータに基づいて実プラナー像を生成することを特徴とするポジトロンＣＴ装置。
6. 請求項１から請求項４のいずれかに記載のポジトロンＣＴ装置において、
   前記第２検出手段は、前記第１検出手段の両側にそれぞれ設けられていることを特徴とするポジトロンＣＴ装置。
7. 請求項１または請求項６のいずれかに記載のポジトロンＣＴ装置において、
   前記第１検出手段はリング状または多角型に配列されていることを特徴とするポジトロンＣＴ装置。
8. 請求項１から請求項７のいずれかに記載のポジトロンＣＴ装置において、
   前記ＲＩ分布像は３次元画像であることを特徴とするポジトロンＣＴ装置。
9. 被検体から放出されたガンマ線を検出するポジトロンＣＴ装置において、
   リング形状を呈し、ガンマ線を検出するリング検出手段を、角度をつけて２つ連結して構成される連結検出手段と、
   前記連結検出手段から得られるコインシデンスデータに基づいて、前記リング検出手段ごとにＲＩ分布像を生成する画像処理手段と、
   を備えたことを特徴とするポジトロンＣＴ装置。
10. 請求項９に記載のポジトロンＣＴ装置において、
    前記連結検出手段は、それぞれ左右一対の乳房および各乳房のセンチネルリンパ節を同時に囲むことを特徴とするポジトロンＣＴ装置。
11. 請求項９または請求項１０に記載のポジトロンＣＴ装置において、
    前記２つのリング検出手段は、それぞれ互いにリング検出手段の撮像領域の障害となることなく、交差していることを特徴とするポジトロンＣＴ装置。

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